JPH02294015A - 位置合せ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、所望の位置に基板上の複数の領域を順にアラ
イメント（位置合せ）する位置合せ方法、特には、半導
体製造用のステップアンドリヒートタイプの露光装置に
おいて、半導体ウェハ上のいくつかのショット領域に関
連する位置もしくは位置エラーを計測し、これらからウ
エハ上の各ショット領域のショット配列を決定し、この
決定されたショット配列を用いてレチクルに関連する位
置にウエハ上の各ショット領域を順にアライメントする
位置合せ方法に関する。

〔従来の技術〕

半導体製造用のステップアンドリピートタイプの露光装
置、所謂ステッパにおいて、半導体ウェハ上のいくつか
のショット領域に関連する位置もしくは位置エラーを計
測し、これらからウエハ上の各ショット領域のショット
配列を決定し、この決定されたショット配列を用いてレ
チクルに関連する位置にウエハ上の各ショット領域を順
にアライメントする位置合せ方法は、例えば本件出願人
の先の出願に係わる特開昭６３−２３２３２１号公報に
より提案されている。

この位置合せ方法は、ウエハ上のいくつかのショット領
域に関連する位置もしくは位置エラーを計測するだけで
、レチクルに関連する位置にウエハ上の全てのショット
領域を、高精度にアライメントすることができ、極めて
優れたものである。

〔発明が解決しようとしている問題点〕しかしながら、
先に本件出願人が提案した位置合せ方法では、計測位置
データの極端な異常値を除去した後、計測したいくつか
のショット領域の計測位置データから、例えば統計的な
手法を採用してウエハ上の全てのショット領域のショッ
ト配列を決定する際、各計測位置データの信頼度は全て
等しいとして処理していた。従って、先の位置合せ方法
では、信頼度の高い計測位置データも、信頼度の低い計
測位置データも、決定されたショット配列には同程度の
影響を与えていた。

従来では、このような影響は無視できるものであったが
、しかし、今後更にステッパの解像度が向上し、これに
つれてより高いアライメント精度がステツパに要求され
るようになると、このような影響は無視出来ない。計測
位置データの信頼度は、例えばウエハ上のレジストの塗
布の状況、ウエハに形成されているアライメントマーク
の形状等によって変化する。

本発明はこのような事情に鑑みなされたち・ので、その
目的は、例えば本発明が半導体製造用のステップアンド
リピートタイプの露光装置に適用された場合には、半導
体ウエハ上のいくつかのショット領域に関連する位置も
しくは位置エラーを計測し、これらからウエハ上の各シ
ョット領域のショット配列を決定し、この決定されたシ
ョット配列を用いてレチクルに関連する位置にウエハ上
の各ショット領域を順にアライメントする位置合せ方法
を改良し、アライメント精度を更に向上することである
。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明は上述
の目的を達成するために、ショット領域ごとに設けられ
ているマークの検出信号（マーク信号）の状態、もしく
はショット領域ごとの計測位置データの状態から、各計
測位置データの信頼度を決定し、この信頼度に応じて重
み付けされた各計測位置データに関連する値からウェハ
（基板）上の各．ショット領域のショット配列（補正位
置データ）を決定している。これにより、ショット配列
は信頼度の高い計測位置データに、より強い影響を受け
て決定されることになり、より高いアライメント精度を
達成することが可能となる。

また、本発明は、ショット領域ごとに設けられているア
ライメントマークのマーク信号の状態、もしくはショッ
ト領域ごとの計測位置データの状態から、ファジィー推
論を用いて各計測位置データの信頼度を決定している。

ファジイー推論は、計測位置データの信頼度を複数の条
件命題を用いて決定する際に、最も優れた方法である。

更に、本発明は、決定されたショット配列を近似関数で
示す場合、計測位置データによって示される実際のショ
ット位置と、該近似関数によって示されるショット位置
との差（これを以降では残差と呼ぶ）の自乗もしくは絶
対値を、各計測位置データのそれぞれの信頼度に応じて
重み付けし、この重み付けされた残差の総和を最小とす
るように該近似関数を決定している。これにより、信頼
度の高い計測位置データの影響を強く受けるように該近
似関数を決定することを可能にしている。

〔実施例〕

以下、本発明を図に示した実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は、本発明に係わるステップアンドリピートタイ
プの半導体製造用露光装置、所謂ステツバの一実施例を
示すものである。この図において、ＲＴは半導体素子製
造用のパターンＰＴが形成されているレチクル、ＷＦは
多数のショットＳ　Ｈを有する半導体ウエハ、ＬＮはレ
チクルＲＴ上のパターンＰＴをウエハＷＦの一つのショ
ットＳＨに縮小投影する投影レンズ、ＣＵはステツパ全
体を制御する制御ユニット、ＣＳは位置合せデータや、
露光データ等の必要な情報を制御ユニットＣＵに入力す
るためのコンソールである。

制御ユニットＣＵは複数のコンピュータ、メモリー、画
像処理装置、ＸＹステージ制御装置等を有している。ま
た、撮像装置ＣＭの画像出力から、撮像しているマーク
の位置ずれ量、及び特徴量（信頼度）を検出するために
、第２図に示す如く、撮像装置ＣＭからの各画素信号を
量子化するＡ／Ｄ変換装置２１、Ａ／Ｄ変換装１！２１
からの量子化された画素信号を所定方向に積算する積算
装置２２、積算装置２２で積算された信号からマークの
位置ずれ量を検出する位置検出装置２３、この位置検出
装置２３で検出された位置ずれ量の特徴量（信頼度）を
抽出する特徴量抽出装置２４を有している。この構成に
ついては後程詳細に説明する。

レチクルＲＴは制御ユニットＣＵからの指令に従い、ｘ
，ｙ，θ方向に移動するレチクルステージＲＳに吸着保
持されている。レチクルＲＴはレチクルＲＴを投影レン
ズＬＮに対して所定の位置関係にアライメントする際に
使用されるレチクルアライメントマークＲＡＭＲ．ＲＡ
ＭＬと、レチクルＲＴとウエハＷＦ上のショットＳＨの
位置関係を検出する際に使用されるレチクルマークＲＭ
Ｒ，ＲＭＬを有している。

レチクルセットマークＲＳＭＲ，ＲＳＭＬは投影レンズ
ＬＮに対して所定の位置関係となるように、投影レンズ
ＬＮの鏡簡に固定された部材上に形成されている。投影
レンズＬＮに対するレチクルＲＴのアライメントは、マ
ークＲＡＭＲとマークＲＳＭＲの組と、マークＲＡＭＬ
とマークＲＳＭＬの組を撮像装置ＣＭで重ねて撮像し、
この時の画像出力から検出される両者の位置ずれ量が所
定の許容値内となるように、レチクルステージＲＳを制
御ユニットＣＵが移動させて行われる。

ウエハＷＦはウエハステージＷＳに吸着保持されている
。ウエハステージＷＳはＸＹステージＸＹＳに対してウ
エハＷＦをＺ．θ方向に移動する。Ｍ　Ｘ　，　Ｍ　Ｙ
　４１　Ｘ　Ｙ　スｆ　一’）　Ｘ　Ｍ　Ｓをｘ，ｙ方
向に移動するモータ、ＭＲＸ，ＭＲＹはｘｙステージｘ
ＹＳに固定されているミラー　ＩＦＸ，ＩＦＹはレーザ
ー干渉計で、ウエハＷＦをｘ，　ｙ方向に移動するため
のＸＹステージＸＹｓは、レーザー干渉計ＩＦＸ，ＩＦ
ＹとミラーＭＲＸ，ＭＲＹによってＸＹ座標上の位置が
常に監視されると共に、モータＭＸ，ＭＹによって制御
ユニットＣＵから指令された位置に移動する。制御ユニ
ットＣＵは移動終了後もレーザー干渉計ＩＦＸ，ＩＦＹ
の出力に基づいてＸＹステージＸＹＳを指定位置に保持
する。

第３図にウエハＷＦを詳細に示す。ウエハＷＦ上には、
既に前の露光工程により、多数のパターン（ショツ｝Ｓ
Ｈ）が概略Ｘ，Ｙ方向に並んで形成されていると共に、
ウエハアライメントマークＷＡＭＬ，ＷＡＭＲが形成さ
れている。また、各ショットＳＨにはウエハマークＷＭ
Ｌ，ＷＭＲがマーク間距離ＭＳで設けられている。なお
、ウエハＷＦがウエハステージＷＳ上に第１図の如く吸
着保持された際のウエハアライメントマークＷＡＭＬ，
ＷＡＭＲのＸＹ座標における設計上の位置、各ショット
ＳＨのＸＹ座標における設計上の位置、及び各ショット
ＳＨのウエハマークＷＭＬ．ＷＭＲのＸＹ座標における
設計上の位置と、マーク間距離ＭＳの設計値は、それぞ
れ、予めコンソールＣＳから制御ユニットＣＵに入力さ
れている。

また、この第３図において、斜線または塗りつぶしを施
したショットは、後に述べるように、レチクルＲＴとウ
エハＷＦの各ショットＳＨの位置合せのための位置ずれ
量の計測対象となるサンプルショットを示す。以下の説
明では、斜線を施したショットＳＨを予備サンプルショ
ットＳＳＩ，ＳＳ３，ＳＳ５，ＳＳ７と呼び、斜線また
は塗りつぶしを施したショットＳＨをサンプルショット
ＳＳＩ〜ＳＳ８と呼び、他のショットと区別する。また
、各サンプルショットＳ８１〜ＳＳ８の位置は、前述の
マークの場合と同様にコンソールＣＳから制御ユニット
ＣＵに入力されている。

第１図に戻って、ＯＳはウエハＷＦ上のウエハアライメ
ントマークＷＡＭＬ，ＷＡＭＲのＸＹ座標上の位置を検
出するために、ウエハアライメントマークＷＡＭＬ，Ｗ
ＡＭＲを撮像するオファクシススコープで、オファクシ
ススコープＯＳは投影レンズＬＮに対して所定の位置関
係を維持するように強固に固定されている。ＩＬは投影
レンズを介してレチクルＲＴのパターンＰＴをウエハＷ
ＦのショットＳＨに焼付ける際に、焼付波長の光でレチ
クルＲＴを照明するための照明装置、ＳＨＴは焼付時の
露光量を制御するためのシャッターで、これらも制御ユ
ニットＣＵからの指令に従って動作する。

ＬＳは焼付波長と略同じ波長のレーザー光を発生するレ
ーザ光源で、投影レンズを介したレチクルＲＴのパター
ンＰＴとウエハＷＦのショットｓＨの位置ずれ量を検出
するために、撮像装置ＣＭがレチクルマークＲＭＬとウ
エハマークＷＭＬの組と、レチクルマークＲＭＲとウエ
ハマークＷＭＲの組で各マークを重ねて撮像する際、各
マークを照明するために利用される。レーザ光源ＬＳか
らのレーザー光は拡散板ＤＰで拡散、平均化された後、
各マークの照明光として利用される。ＬＳＩはレーザー
光が不要なとき、例えばＸＹステージＸＹＳをステップ
移動しているとき、レーザ光源ＬＳからのレーザー光が
ウエハＷＦに到達しないようにレーザー光を遮断するた
めのシャッターである。

このような構成による位置ずれ量の検出は以下のように
なる。なお、以下の説明では、第１図に矢印で示す正面
方向に関して、右手方向を右方向、左手方向を左方向と
呼ぶ。

レーザ光源ＬＳから射出されたレーザー光は、拡散板Ｄ
Ｐ．によって拡散された後、ポリゴンミラーＰＭによっ
て走査される。この後、ｆθレンズθにより等速走査に
変換され、ビームスプリッタＢＳを通り、ダハプリズム
ＤＡＰにより左右に分割される。左方向に分割されたレ
ーザー光は右対物ミラーＡＭＲによってレチクルＲＴ上
方からレチクルマークＲＭＲを含む領域に照射される。

レチクルＲＴを透過したレーザー光は、縮小投影レンズ
ＬＮから、ショット右側のウェハマークＷＭＲを含む領
域に照射される。ウェハマークＷＭＲを含む領域からの
反射光は、前記と逆の光路をたどって投影レンズＬＮ，
レチクルマークＲＮＲを含む領域を経た後、ダハプリズ
ムＤＡＰに達する。同様に、ダハプリズムＤＡＰによっ
て右方向に分割されたレーザー光も左対物ミラーＡＭＬ
からレチクルマークＲＭＬを含む領域に照射された後、
同様の光路を通りウエハマークＷＭＬを含む領域からの
反射光がダハプリズムＤＡＰに戻る。ダハプリズムＤＡ
Ｐにて左右のレーザー光がそろえられた後、ビームスブ
リツタＢＳを通過し、エレクタＥＬで拡大されて、第４
図に示す画像として撮像装置ＣＭの撮像面に結像される
。撮像装置に結像されるウエハマークＷＭＬ，ＷＭＲの
像はその撮像面で６５倍となるようにエレクタＥＬ等で
拡散されている。また、撮像装置ＣＭは、例えばＩＴＶ
カメラや２次元イメージセンサ等の光電変換装置であり
、撮像したレチクルマークＲＳＬ，ＲＳＲとウエハマー
クＷＭＬ，ＷＭＲの像を２次元の電気信号に変換する。

第４図は撮像装置ＣＭに結像したレチクルマークＲＳＬ
，ＲＳＲとウエハマークＷＳＬ，ＷＳＲを含む領域の説
明図である。この図では、以降の説明のために、先に説
明したレチクルマークＲＭＬ，ＲＭＲとウエハマークＷ
ＭＬ，ＷＭＲのそれぞれを更に詳細に規定している。こ
の図ばおいて、レチクルマークＲＭＬはＲＭＬ．，ＲＭ
Ｌ，と示され、レチクルマークＲＭＲはＲＭＲ．，ＲＭ
ＲＹと示され、ウエハマークＷＭＬはＷＭＬ．，ＷＭＬ
Ｖと示され、ウエハマークＷＭＲはＷＭＲ．，ＷＭＲＹ
と示されている。第４図の左半分は、ショットＳＨの左
側のマークＷＭＬ．，ＷＭＬｖとレチクルＲＴの右側の
マークＲＭＬ．，ＲＭＬ．の像を示し、右半分はショッ
トＳＨの右側のマークＷＭＲ．，ＷＭＲｖとレチクルＲ
Ｔの左側のマークＲ　Ｍ　Ｒ　．，ＲＭＲｙの像を示す
。第４図でレチクルマークＲＭＬｘ　，ＲＭＬｖ　，Ｒ
ＭＲ−　，ＲＭＲｖの像が黒く見えるのは、ウエハＷＦ
からの反射光によりレチクルＲＴを裏面から照明し、そ
の透過光を撮像装置ＣＭが撮像しているためである。

撮像装置によって２次元の電気信号に変換された画像は
、第２図に示すＡ／Ｄ変換装置２１によってデジタル化
、例えば２値化され、撮像面の各画素の位置に対応した
ｘｙアドレスを持つ画像メモリに格納される。画像メモ
リに格納された画像の内容は第４図の横方向にＸアドレ
ス（座標）を、縦方向にＹアドレス（座標）をふったも
のに相当する。

ずれ量計測は第４図の４組のマーク画像について各々独
立に行われる。即ち、レチクルマークＲＭＬ．とウエハ
マークＷＭＬ．の画面内位置の差から対物ミラーＡＭＬ
を介した左視野Ｘ方向のずれ量Ｄ　ｌ　ｍを、レチクル
マークＲＭＬＹとウエハマークＷＭＬ，から同様に左視
野Ｙ方向のずれ量ＤＩ，を、レチクルマークＲＭＲ．と
ウエハマークＷＭＲ．から対物ミラーＡＭＲを介した右
視野Ｘ方向のずれ量Ｄ　ｒｍを、レチクルマークＲＭＲ
ｙとウエハマークＷＭＲＶから右視野Ｙ方向ずれ量Ｄ，
，をそれぞれ求めている。各々のずれ量計測は、ＸＹ座
標での計測値の差こそあれ、それ以外は同様であるため
、以後左視野Ｘ方向の計測を例にとって説明する。

第５図（ａ）は第４図の左側上部の１組のマークＲＭＬ
．，ＷＭＬｘを表わす。ショットＳＨ内のパターンとレ
チクルＲＴのパターンＰＴの重ね合せにおいて、前述の
各組のマークは、正確にパターンの重ね合せが行われた
ときに、相対ずれ量が０となるように設計されている。

即ち、第５図（ａ）において、レチクルマークＲＭＬ．
の左マーク成分の撮像面内位置をＰＲＬ、右マーク成分
の撮像面内位置をＰＲＲ、ウエハマークＷＭＬ．の撮像
面内位置をＰＷＭとすれば、ずれｆｌＤ，．は、 となる。

次に、この各位置ＰＲＬ，ＰＲＲ，ＰＷＭの算出方法に
ついて述べる。第５図（ａ）のＷお（ｋ＝１〜ｎ）は撮
像面上で設定される２次元のウインドウを表わす。第２
図に示す積算装置２２は、この２次元のウインドウＷ．
のそれぞれで、ずれ量を検出する方向（この場合はＸ方
向）に直角な方向（この場合はＹ方向）にＡ／Ｄ変換装
置２１からの各画素値を積算し、１次元の積算波形Ｓｋ
（Ｘ）を得る。画面メモリ上の画素データの値をＰ　（
Ｘ，Ｙ）とし、ウインドウＷｋのＹ方向の範囲をＹ．≦
Ｙ≦Ｙ．とすれば、Ｓ　．（ｘ　）はと表される。実際
には第５図（ａ）に示すようにｎ個のウインドウＷ，を
設定し、各々のウインドウＷ．に関して第５図（ｂ）に
示すような投影積算波形を得ている。撮像した画像にお
いては、レチクルマークＲＭＬ．及びウエハマークＷ　
Ｍ　Ｌ　．のエツジ信号部分は、他の部分に比べてコン
トラストが急激に変化するため、積算波形Ｓ　．（ｘ　
）は、積算方向に直角な方向（Ｘ方向）のコントラスト
が強調され、Ｓ／Ｎが高められるので、該信号部分には
急峻なピークや落込みが観測される。

第２図に示す位置検出装置２３は、上述の積算波形Ｓ　
ｍ（ｘ　）から各々のマーク位置ＰＲＬ，ＰＲＲ，ＰＷ
Ｍを検出している。位置検出装置２３においては、第５
図（ｂ）の各積算波形Ｓ．（ｘ）〜Ｓ，（ｘ）について
同一の処坤が行われる。以下の説明では、任意の積算波
形Ｓ　（ｘ）を例にとっている。マーク位置検出は、レ
チクルマーク位置ＰＲＬ，ＰＲＲの検出処理と、ウエハ
マーク位置ＰＷＭの検出処理とに分けられる。また、そ
の各マーク位置の検出処理は、粗位置を求める処理と精
密位置を求める処理とに分けられている。

粗位置を求める処理は、ウエハマーク位置検出、レチク
ルマーク位置検出とも、テンプレ−１・マッチング法を
用いている。先ず、ウエハマークＷＭＬ．の位置ＰＷＭ
の検出を説明する。積算して得られた理想波形を第６図
（ａ）に示すＳ　（ｘ）とし、テンプレートを第６図（
ｂ）に示すＰ　（ｘ）とすると、下式で示すマッチング
評価式により、任意の点Ｘｋにおけるマッチ度Ｅ　（ｘ
．　）が得られる。

Ｅ　　（ｘ．）＝Σ　［Ｓ　（　ｘ　．．−．）　−　
Ｐ　（　ｘ　．−）ｌ”ｉ＝（ｉｌ　　−ｂ≦ｉ　≦−
ａｎａ≦　ｉ　≦ｂ｝上式中のパラメータａ，ｂは、テ
ンプレートの有効範囲を意味し、Ｓ　（ｘ）の特徴に対
応して、テンプレートの特徴を調整するためのものであ
る。

任意の点Ｘ，に対するマッチ度Ｅ（ｘ．）の値は、第６
図（Ｃ）に示すようにウエハマークＷＭＬの粗位置にピ
ークを持つこととなる。マッチ度Ｅ（ｘ．）がピークと
なるＸｋ座標値をｘ，、その時のピーク値をピークマッ
チ度Ｅ（ｘ，）とする。

実際には、半導体製造工程あるいはレジスト膜厚等の関
係で、積算波形がＳ　（ｘ）のようになるとは限らない
。このため、現実には数種類のテンプレートを用いて、
同様の処理を行い、各々のマッチ度を計算して最大のも
のを採用している。第６図（ｂ）以外の代表的なテンプ
レートを第６図（ｄ）〜（ｆ）に示す。精密なマーク位
置検出は、採用したマッチ度関数Ｅ（ｘ．）について、
位置Ｘ，まわりの数点の重心計算により決定している。

あるいは、Ｅ（ｘ．）を曲線近似し、近似曲線のピーク
値から決定してもよい。

レチクルマークＲＭＬ．の各マーク成分の位置ＰＲＬ．
ＰＲＲの粗検出処理も同様なテンブレートマッチング処
理であるが、特に２本のレチクルマーク成分（第４図参
照）の間隔が概略一定値をとることを利用して、一定の
間隔でテンプレ−１・パラメーターｂ〜−ａとａ　−　
ｂを定めている。位置ＰＲＬ’，ＰＲＲの精密検出は、
テンプレートマッチングで求まった２本のレチクルマー
ク成分の中心位置から各々のレチクルマーク位置を算出
した後、左右各々のレチクルマーク成分の算出された粗
位置まわりに積算波形Ｓ　（ｘ）の重心計算を行う。

位置検出装置２３は、このようにして各ウインドウＷ．
ごとに第５図（ｂ）に示すレチクルマーク位ｆｆｉＰＲ
Ｌ．，ＰＲＲえとウエハマーク位置ＰＷＭ．を求めた後
、各ウインドウＷ，ごとにレチクルマークＲＭＬ．とウ
エハマークＷＭＬ．の位置ずれｆｆｉＤ．．．を前述の
演算式を用いた演算により求め、各ウインドウＷｋごと
の位置ずれ債Ｄｌｘｋの平均値を、以下の式で示すよう
に、レチクルマークＲＭＬエとウエハマークＷＭＬ．の
位置ずれ量Ｄ　ｌｘとして求める。また、同様な処理に
より、レチクルマークＲＭＬ，とウエハマークＷＭＬｖ
の各ウインドウＷ，ごとの位置ずれ量Ｄ，，，から位置
ずれＤ．，を、レチクルマークＲＭＲ．とウエハマーク
ＷＭＲ．の各ウインドウＷ．ごとの位置ずれ量ＤＩｍｍ
から位置ずれ量Ｄｅｘを、レチクルマークＲＭＲｖとウ
エハマークＷＭＲ，の各ウインドウＷ，ごとの位置ずれ
ｍＤｒｙ＆から位置ずれ量Ｄ，ｙを求める。

置ずれ量Ｄ　ｌｘ＋　Ｄ　ＩＦ＋　Ｄ　ｔｘ＋　Ｄ　ｔ
Ｗに対応して、（１・）各ウインドウＷ．ごとのピーク
マッチ度Ｅ．．ｋ（Ｘ．）．　　Ｅ．，．（Ｘ，）．　
　Ｅ．．．（Ｘ，）．Ｅ　，，．（Ｘ　ｅ）の平均値Ｐ
　＋ｘ　ｌ　Ｐ　ＩＦ　Ｉ　Ｐ　ｔＭ　Ｉ　Ｐ　＋ｙを
、で求め、（２）各ウインドウＷ，ごとの位置ずれ量Ｄ
　＋ｘｋ　ｒ　Ｄ　Ｉｙｋ　＋　Ｄ　ｒｘ＊　＋　Ｄ　
ｒｙ＆の分散σ１８．σ　１，　．　　　σ　，ＩＩ　
ｌ　　　σ　，ツを１？２図に示す特徴量抽出装置２４
は、マーク検出位置の確からしさ、即ち、位置検出装置
２３で求められた位置ずれ量Ｄ　Ｉｌｌ＋　Ｄ　ｌｙ＋
　Ｄ　ＩＤ，，の確からしさ（信頼度）の評価量として
、各位で求め、（３）各ウインドウＷ．ごとのレチクル
マーク成分の間隔Ｒ　Ｓ　Ｉｎｋ　＋　Ｒ　Ｓ　ｌｙｍ
　＋　Ｒ　Ｓ　ｒｌｍ＋Ｒ　Ｓ　，，．の平均値ＲＳ．
．，ＲＳ，，，　　ＲＳ，．，Ｒ　Ｓ　ｒｙ　（第４図
参照）の各サンプルショットＳＳ．（第３図参照）間の
偏差ΔＲ　Ｓ　．，．ΔＲＳＩＩＦ＋　ΔＲ　Ｓ　＋ｒ
ｘ　ｌ　ΔＲＳ，，，を、ｉ＝１〜ｎ，ｎを計測対象と
なったサンプルショット数として、 Ｗ．ごとのレチクルマーク成分の位置ＰＲＬ．，ＰＲＲ
．の差によって求められる。

また、特徴量抽出装Ｍ２４は、評価量として、（４）各
サンプルショットＳＳ，間のショット（チップ）倍率偏
差ΔＭａ　ｇ．を、ｉ番目のサンプルショットのショッ
ト倍率Ｍａ　ｇ，をそのショットに関して求められた位
置ずれｆｌＤ．．，Ｄ．の差と定義して、同様に （Ｍａ　ｇ＋　　＝　Ｉ　　Ｄｌｌｌ　　−Ｄｌｒｘ　
　Ｉ　）で求め、（５）各サンプルショットＳＳ．間の
ショット（チップ）回転角偏差Δθ．を．ｉ番目のサン
プルショットのショット回転角θ１をそのショットに関
して求められた位置ずれ量Ｄ．，，Ｄ　ｔｙの差と定義
して、 ？求めている。なお、間隔ＲＳ．g　Ｒ　Ｓ　ｌｙｋ　
＊ＲＳ，．．，ＲＳ，，．は先に説明した．洛ウインド
ウで求める。

（θ．　　＝　Ｉ　　Ｄ，，，　　−Ｄ．，，　　ｌ　
’）次に、特徴量抽出装置２４は、上述の（１）〜（５
）で設定した評価量を用いて、位置検出装置２３が検出
した各サンプルショットＳＳｉにおける位置ずれ量Ｄ　
＋＋ｘ　ｌ　Ｄ　ＩＩＦ　Ｉ　Ｄ　ｌｒｘ　ｌ　Ｄ　Ｉ
ＩＦの確からしさを評価するが、この説明の前に、上述
の（１）〜（５）で設定した評価量の意味合いを簡単に
説明する。

先ず、上述の（１）について、マーク上にノイズがある
場合（第７図）と、ウエハマーク上にレジスト塗布ムラ
がある場合（第８図）と、ウエハマークのエッジのテー
パ角が非対称な場合（第９図）を例にして説明する。

第７図（ａ）は撮像装置ＣＭの撮像面上に結像されたウ
エハマークＷＭＬ．を示す図で、この図においては、Ｄ
ＡはウエハマークＷＭＬ．上のゴミによるノイズ、ＮＯ
は前段のウエハプロセスによって生じている粗面ノイズ
、Ｓは光源ＬＳからのレーザ光の干渉によって生じてい
る干渉縞ノイズをそれぞれ示している。また、第７図（
ｂ）はこの時の積算波形Ｓ　（ｘ）を、第７図（ｃ）は
この時のピークマッチ度Ｅ（ｘ．）を示している。

これらの図から明らかなように、第７図（ａ）のような
場合には、第７図（ｃ）に示す位置Ｘ，は第６図（Ｃ）
に示す理想的な条件の時の位置ＸＥＩに対してずれる。

また、そのときのピークマッチ度Ｅ（ｘ．）は２つのピ
ークを持つと共に、そのピーク度Ｅ（ｘｐ）は第６図（
Ｃ）に示す理想的な条件の時のピークマッチ度Ｅｌに比
して低くなる。従って、第７図（ａ）のような場合には
、求められたマーク検出位置の確からしさは低く、その
確からしさはピークマッチ度に関連して変化する。

第８図（ａ）はウエハマークＷＭＬ．上でレジストＲの
塗布ムラがある場合のウエハＷＦの断面を示している。

この図のような場合、ウエハマークＷＭＬ．に対する積
算波形Ｓ　（ｘ）は第８図（ｂ）に示すような歪のある
形状となる。このような歪のある波形Ｓ　（ｘ）と第６
図（ｂ）に示すテンプレートＰ　（Ｘ）のマッチング度
Ｅ（ｘ．）には、第８図（Ｃ）に示すような歪が発生す
る。

また、この時のピークマッチング度Ｅ（ｘｐ）は、第６
図（ｃ）に示す理想的な条件の時のピークマッチング度
ＥＩに比して低く、これから求められる第８図（Ｃ）の
位置Ｘ，の確からしさは低い。第８図（Ｃ）の位置Ｘ，
は、マチツング度Ｅ（ｘ．）の歪により、第６図（ｃ）
に示す理想的な条件の時の位置ＸＥＩよりずれている。

積算波形Ｓ　（ｘ）の歪の原因は、レジストＲの各部分
ｒ　Ｉ　＋　　ｒ　２での厚みの差である。この差のた
めに、光源ＬＳからのレーザ光（アライメント光）のレ
ジストＲ表面からの反射光とウエハＷＦ表面からの反射
光による干渉現象で発生する明暗の周期が、部分ｒｌ＋
ｒ２で異なるので、波形Ｓ　（ｘ）が非対称となる。こ
のような塗布ムラは、ウエハＷＦを回転させながらその
表面にレジストＲを滴下することにより、遠心力によっ
てレジストＲをウエハＷＦの全面に塗布する所謂スビン
コー夕を使用してレジスト塗布を行った場合に発生しや
すく、特にウエハＷＦの周辺部のマーク上で多く見られ
る。

第９図（ａ）はウエハマークＷＭＬ．のエツジｅ，　　
　ｅ２のテーバ角が非対称な場合のウエハＷＦの断面を
示している。この図の場合にも、ウエハマークＷＭＬゆ
の積算波形Ｓ　（ｘ）は、第９図（ｂ）に示すように、
歪とノイズにより劣化した形状となる。このため、第６
図（ｂ）に示すテンプレートＰ（ｘ）とのマッチング度
Ｅ（ｘヮ）も、第９図（Ｃ）に示すように、歪及び２つ
のピークを持つ形状となり、位置Ｘ，は第６図（Ｃ）に
示す位置ＸＥＩよりずれて検出される。又、このときの
ピークマッチング度Ｅ（ｘ，）も第６図（Ｃ）に示すピ
ークマッチング度Ｅｌより低く、その位置Ｘ，の確から
しさは低い。波形Ｓ　（ｘ）の劣化の原因は、ウエハＷ
Ｆのエツジｅｌ＋ｅ２のテーパ角（傾き）が異なるため
、レジストＲの塗布ムラが発生したり、エツジｅｅ，に
おけるアライメント光の散乱角が異なって、反射光の強
度に差が生じるからである。

以上説明した場合から明らかなように、ｉをサンプルシ
ョットＳＳｉ（第３図参照）の番号？して、上述の（１
）のようにピークマッチ度Ｐ　ＩＩＩ　＊　Ｐ　ＩＩＦ
　＋　Ｐ　ｌｒｌ　＋　Ｐ　ｔｒｙを求めれば、対応す
る位置ずれＩＩ　Ｄ　ｘｘ　＋　Ｄ　ＩＩＦ　Ｉ　Ｄ　
ｌｒｍ　ｌＤ１確からしさを評価することができる。

次に、上述の（２）について説明する。ｉ番目のサンプ
ルショットＳＳ，の位置ずれｆｌ　Ｄ　Ｉ　ｌ　ｘ　ｒ
Ｄ　＋＋ｙ　ｌ　Ｄ　＋ｒｘ　Ｉ　Ｄ　ｌｒｙに対する
分散σ．．，σ．，，σ１，．，σ，，，は、計測され
たあるマークの組に対するずれ量のウインドウＷ，ごと
の計測バラツキの程度を表す量であり、自明のように、
これはずれ量の平均値、つまり該マークの組から求めら
れる位置ずれ量の確からしさを表わす量と言ってよい。

例えば、第１０図（ａ）に示すように、ウエハマークＷ
ＭＬ．の一部が変形していたり、局所的なノイズＮｏが
乗っている場合、各ウインドウＷ１の積算波形Ｓ．（ｘ
）は、第１０図（ｂ）のごとく一部が変形し、それによ
りマーク検出位置Ｄの真の位置Ｏからの差が大となる。

このような場合の各ウインドウＷｋのずれ量のヒストグ
ラムは、第１２図（ｂ）に示すように、第１２図（ａ）
に示す理想的な条件の時のマークの組から得られるずれ
量のヒストグラムと比べて、分布が広がりその分散値が
大となり、検出位置Ｄの真の位［０からの誤差が大にな
っていることがわかる。

また、第１１図（ａ）に示す良好なマークの組でも、光
源ＬＳからのアライメント光の光量不足などの影響によ
り、十分なＳ／Ｎが得られないような場合には、その積
算波形Ｓｍ　　（ｘ）は、第１１図（ｂ）に示すように
ランダムなノイズの影響を受け、該積算波形Ｓ．（ｘ）
から検出されるマーク位置も、第１２図（Ｃ）に示すよ
うに計測パラツキが大きくなり、それによりずれ量の分
散値も大きくなる傾向がある。また、ウインドウＷ．の
サンプル数ｎを十分多く取れないために、この場合の検
出位置の平均値の誤差は、良好なマークの検出位置の平
均値の誤差よりも大きくなることがわかる。このことよ
り、この様な場合には、該マークの検出位置Ｄの真の位
置Ｏからの誤差は太きくなり、ずれ量の確からしさは小
さくなる傾向にある。

ショットＳＨとレチクルＲＴの回転角θが太きく、第１
３図（ａ）に示すようにウエハマークＷＭＬ．がレチク
ルマークＲＭＬ．に対して大きく傾いている場合には、
ずれ量は第１３図（ｂ）に示すようにウインドウＷｋの
位置に依存したものになり、その分散は良好なマークの
場合でも大きくなる。なお、この場合には、分散の代り
にウインドウＷ１を等間隔に配置し、ウインドウＷ，の
位置に対するずれ量を直線近似した際の最小２乗誤差を
求めるようにしてもよい。この場合、最小２乗誤差ｍｉ
ｎ（Ｓｅ）は、公知の回帰分析の手法、例えば、日本規
格協会『統計解析』　（田口玄−，横山巽子著）の『第
３章．３．４　回帰分析の公式とその誘導』に説明され
ている手法により、ウインドウ位置をＸ，ずれ量をｙと
して、ｓｅ＝ｆ　　［ｙｔ　−ｍ−ｂ　（ｘ＋−ｘ）］
”で示される残差２乗和Ｓｅを最小にするようにｍ，ｂ
を決定した後に、 ［±　（ｘ＋−ｘ）（ｙ＋−ｙ）］’ ｍｉｎ（Ｓｅ）＝Σ　（ｙ＋−ｙ）”−Σ　（ＸＩ−Ｘ
）” ？あらわされる。

次に、上述の（３）について説明する。レチクルマーク
成分の間隔はレチクルマークの設定値より決定される量
であり、その計測値ＲＳ．．，ＲＳ，，．ＲＳ，．，Ｒ
Ｓ，，のサンプルショット毎の変動は、計測の変動かま
たは光学的な倍率の変動等の計測の確からしさを低下さ
せるような要素の影響を受けていることは明らかである
。このため、計測対象となった全サンプルショットのレ
チクルマークの間隔の平均値からの各サンプルショット
ＳＳ，のレチクルマークの間隔の偏差ΔＲＳＩＩｌ＋　
ΔＲ　Ｓ　＋＋ｙ　ｌ　ΔＲＳ，ΔＲ　Ｓ　Ｉｒｙもま
た計測の確からしさを反映したものとなっている。

上述の（４），（５）については、あえて説明するまで
もなく、計測対象となったサンプルショットＳＳ１のシ
ョット倍率偏差ΔＭａｇショット回転角偏差Δθ１が、
そのショットのマーク検出位置の確からしさに関係する
ことは自明である。ショット倍率偏差ΔＭａｇ，，　　
ショット回転角偏差Δθ．が大きければ、そのショット
のマーク検出位置の確からしさは低い。

ここで、再び特徴量抽出装置２４の説明に戻る。特徴量
抽出装置２４は上述の（１）〜（５）で示した評価量を
算出した後、これらの評価量から各サンプルショットＳ
８１ごとに、検出された位置ずれｆｉＤ．．，Ｄ．，の
確からしさ（特徴ｍ）Ｗ　ｌｚ，　Ｗ　＋　１を（ＦＵ
ＺＺＹ）推論によって決定する。ただし、ここで である。また、ファジィ推論とは、１９６５年にカリフ
ォルニア大学バークレイ校のＬ．Ａ．Ｚａｄｅｈ教授に
よって提唱されたファジィ集合論に端を発したもので、
例えば『行動計量学１３巻２号（通巻２５号）　、１９
８６年ＰＰ６４〜ＰＰ８９Ｊに『ファジィ理論とその応
用』として発表されているようなものである。ファジィ
推論は前述したような経験則を利用して確からしさＷ　
Ｉ　Ｘ　＋　Ｗ　Ｉ　Ｆを容易に決定することができ、
本発明においては最も好ましい。

特徴量抽出装置２４には上述の（１）〜（５）に示され
た各評価量の検出位置ずれ量（マーク検出位置）に対す
る意味合いから、Ｐ，を前提命題、Ｑ，を結論命題とし
て、以下に示す１４種類の条件命題（Ｐ，−Ｑ＋）がフ
ァジィ推論の形で設定されている。

条件命題（Ｐ，→Ｑ，）〜条件命題（Ｐ．→Ｑ．）はそ
れぞれ上述の（１）で示したピークマッチ度の平均値（
以下これをピークマッチ度と呼ぶ）　Ｐ　Ｉ１＋　Ｐ　
ＩＦ；　Ｐ　ｒＸ＋　Ｐ　ｒＦに関するもので、■．条
件命題（Ｐ１→Ｑ，）は、ｉ番目のサンプルショットに
おいて、（Ｐｌ）ピークマッチ度Ｐ　Ｉｌｘが低いとき
、（Ｑ１）検出した位置ずれ量Ｄ　Ｉ　ｌ　ｍの確から
しさＷ．は低い、２．条件命題（Ｐ２→Ｑ．）は、ｉ番
目のサンプルショットにおいて、（Ｐｉ）ピークマッチ
度Ｐ．，が低いとき、（Ｑ，）検出した位置ずれ量Ｄ　
ＩＩＦの確からしさＷ＋２は低い、３．条件命題（Ｐ，
→Ｑ．）は、ｉ番目のサンプルショットにおいて、（Ｐ
，）ピークマッチ度Ｐ，，８が低いとき、（Ｑ，）検出
した位置ずれ量Ｄ　Ｉｒｘの確からしさＷ　＋３は低い
、４．条件命題（Ｐ．→Ｑ．）は、ｉ番目のサンプルシ
ョットにおいて、（Ｐ，）ピークマッチ度Ｐ，，，が低
いとき、（Ｑ４）検出した位置ずれ量Ｄ，，，の確から
しさＷ．は低い、 である。

条件命題（ｐｓ→Ｑ．）〜条件命題（Ｐ．→Ｑ．）は、
それぞれ上述の（２）で示した分散σ，８，σｌＦ＋　
σ，８，σ，，に関するもので、５．条件命題（Ｐ，→
Ｑ．）は、ｉ番目のサンプルショットにおいて、（Ｐ，
）分散１１Ｋが大きいとき、（Ｑ，）検出した位置ずれ
ｆｆｉＤ．．．の確？らしさＷＩ６は低い、 ６．条件命題（Ｐ６→Ｑ．）は、ｉ番目のサンプルショ
ットにおいて、（Ｐ．）分散σ，１，が大きいとき、（
Ｑ６）検出した位置ずれｆｆｉＤ，．，の確からしさＷ
，．は低い、 ７．条件命題ＣＰ，→Ｑ，）は、ｉ番目のサンプルショ
ットにおいて、（Ｐ，）分散σ，，．が大きいとき、（
Ｑ７）検出した位゛置ずれｆｆｉ　Ｄ　ｌ　ｒ　ｘの確
からしさＷ．１は低い、 ８．条件命題（Ｐ８→Ｑ．）は、ｉ番目のザンプルショ
ットにおいて、（Ｐ．）分散σ，大きいとき、（Ｑ８）
検出した位置ずれｆｉＤ．，，の確からしさＷ＋ｓは低
い、 条件命題（Ｐ．−＋Ｑ，）〜条件命題（Ｐ１，→Ｑ１２
）はそれぞれ、上述の（３）で示したレチクルマーク偏
差ΔＲＳ，ΔＲ　Ｓ　．．，，ΔＲＳ，，，，ΔＲ　Ｓ
　．，，に関するもので、 ９．条件命題（Ｐ，→Ｑ，）はｉ番目のサンプルショッ
トにおいて、（Ｐａ）レチクルマーク偏差ΔＲＳ．，．
がゼロ（＝０）でないとき、（Ｑ，）検出した位置ずれ
ｆｆｔＤ，，．の確からしさＷＩ．は低い、 １０．条件命題（Ｐ，．→Ｑ，。）はｉ番目のサンプル
ショットにおいて、（Ｐ１。）レチクルマーク偏差ΔＲ
　Ｓ　ｆｌｙがゼロ（＝０）でないとき、（Ｑ，。）検
出した位置ずれ量Ｄ　，，，の確からしさＷ．。は低い
、 １１．条件命題（Ｐ１１→Ｑ．）はｉ番目のサンプルシ
ョットにおいて、（Ｐ．．）レチクルマーク偏差Δ．Ｒ
　Ｓ　，．．がゼロ（＝０）でないとき、（Ｑ．）検出
した位置ずれｆｌＤ，，．の確からしさＷ１１，は低い
、 １２．条件命題（Ｐａｔ→Ｑ，．）はｉ番目のサンプル
ショットにおいて、（Ｐ．）レチクルマーク偏差ΔＲ　
Ｓ　ｔｒｙがゼロ（＝０）でないとき、（Ｑ．）検出し
た位置ずれ量Ｄ　ｌ　ｒ　ｙの確からしさＷ．，は低い
、 条件命題（Ｐ．→Ｑ，，）と条件命題（Ｐ１４→Ｑ．）
は、それぞれ上述の（４）．（５）で示したショット倍
率偏差ΔＭ　ａ　ｇ　，と、ショット回転角偏差Δθ１
に関するもので、 １３．条件命題（Ｐ＋ｓ−＋０．８）はｉ番目のサンプ
ルショットにおいて、（Ｐｌｓ）ショット倍率偏差ΔＭ
　ａ　ｇ　，がゼロ（二〇）でないとき、（Ｑ．）検出
した位置ずれｆｉＤ，．，Ｄ，，の確からしさＷ，．は
低い、 １４．条件命題（Ｐ．→Ｑ．）はｉ番目のサンプルショ
゛ントにおいて、（Ｐ．．）ショット回転角偏差Δθ１
がゼロ（＝Ｏ）でないとき、（Ｑｌ４）検出した位置ず
れｆｌＤ．．，Ｄ，，の確からしさＷ１，，は低い、 である。

上述した各種類の条件命題（Ｐ＋→Ｑ，）の内、例えば
条件命題（Ｐ．−＋Ｑ．”）は、ファジィ推論に関連す
る言語的真理値を用いると、以下のように書き表わせる
。

（＾）　ｉｆ　Ｐ＋ｔｍ　ｉｓ　ＢＧ　ｔｈｅｎ　Ｌ＋
　ｉｓ　ＧＤ．（Ｂ）　ｉｆ　Ｐ＋ｒｘ　ｉｓ　ＭＤ　
ｔｈｅｎ　Ｌ＋　ｉｓ　ＬＩＫ．（Ｃ）　ｉｆ　Ｐ．ｍ
　ｉｓ　ＳＭ　ｔｈｅｎ　ｆ．　ｉｓ　ＮＧ．ここで、
ＢＧ，ＭＤ，ＳＭは、それぞれ前提命題の言語的真理値
で、それぞれ『大きい』、『中位』、『小さい』を意味
するファジィ集合であり、また、ＧＤ，ＵＫ，ＮＧは、
それぞれ結論命題の言語的真理値で、それぞれ『良いＪ
１　『判断できない』、ｒ悪い』を意味するファジィ集
合である。なお、詳述はしないが、条件命題（Ｐ．−０
２）．　　（Ｐ．→Ｑ．），（Ｐ．→Ｑ．）も言語的真
理値を用いて同様に示すことができる。

また、条件命題（Ｐ．→Ｑ．）は、ファジィ推論に関連
する言語的真理値を用いると、以下のように書き表わせ
る。

（＾）　ｉｆ　　ａ　Ｉｌｘ　ｉｓ　ＳＭ　ｔｈｅｎ　
Ｌｓ　ｉｓ　ＧＤ．（Ｂ）　ｉｆ　　ａ　ｌｌｘ　ｉｓ
　ＭＤ　ｔｈｅｎ　Ｌｍ　ｉｓ　ＵＫ．（Ｃ）　ｉｆ　
　ａ　．，，　ｉｓ　ＢＧ　ｔｈｅｎ　？．．　ｉｓ　
ＮＧ．ここで、ＳＭ，ＭＤ，ＢＧは、それぞれ前提命題
の言語的真理値で、それぞれ『小さい』、『中位』、『
大きい』を意味するファジィ集合であり、また、ＧＤ，
ＵＫ，ＮＧは、それぞれ結論命題の言語的真理値で、そ
れぞれ『良い』、『判断できない』、『悪いｊを意味す
るファジィ集合である。なお、詳述はしないが、条件命
題（Ｐ＠→Ｑ．）．（Ｐ，→Ｑ，）．（Ｐ．→Ｑ．）も
言語的真理値を用いて同様に示すことができる。

また、条件命題（Ｐ．→Ｑ．）は、ファジィ推論に関連
する言語的真理値を用いると、以下のように書き表わせ
る。

（Ａ）　ｉｆΔＲＳＩＩＮ　ｉｓ　ＮＢ　ｔｈｅｎ　１
，９ｉｓ　ＮＧ．（Ｂ）　ｉｆΔＲＳ，，，　ｉｓ　Ｎ
Ｓ　ｔｈｅｎ　Ｗ．，　ｉｓ　ＵＫ．（Ｃ）　ｉｆΔＲ
Ｓ．．　ｉｓ　ＺＥ　ｔｈｅｎ　Ｗ．，　ｉｓ　ＧＤ．
（Ｄ）　ｉｆΔＲＳ．．　ｉｓ　ＰＳ　ｔｈｅｎ　ｌ．
，　ｉｓ　ＵＫ．（Ｅ）　ｉｆΔＲＳＩＩＩ　ｉｓ　Ｐ
Ｂ　ｔｈｅｎ　ｌ，．　ｉｓ　ＮＧ．ここで、ＮＢ，Ｎ
Ｓ，ＺＥ，ＰＳ，ＰＢは、それぞれ前提命題の言語的真
理値で、それぞれ『負で大きい』、『負で小さい』、『
ゼロ』、『正で小さい』、『正で大きい』を意味するフ
ァジィ集合であり、また、ＧＤ，ＵＫ，ＮＧは、それぞ
れ結論命題の言語的真理値で、それぞれ『良いＪ１　『
判断できない』、『悪いＪを意味するファジィ集合であ
る。なお、詳述はしないが、条件命題（Ｐ，。−１−Ｑ
，。）．（Ｐ．．→Ｑ，，），（Ｐ．．→Ｑ，２）．　
　（Ｐ，．→Ｑ，．），　　（Ｐ．．→Ｑ１４）も言語
的真理値を用いて同様に示すことができる。

これら各条件命題（Ｐ，→Ｑ，）の各言語的真理値（Ｓ
Ｍ．ＭＤ，ＢＧ）、（ＮＢ，ＮＳ，ＺＥ，　ＰＳ，　Ｐ
Ｂ）、（ＧＤ，　ＵＫ，　ＮＧ）のファジィ集合は、各
条件命題（Ｐ　ｒ　”Ｑｒ　）ごとの経験則に応じてそ
れぞれ異なった集合として決定され、コンソールＣＳ（
第１図参照）を介して、オペレータにより特徴量抽出装
置２４のメモリにメンバーシップ関数の形で設定される
。

また、コンソールＣＳからのオペレータの指令により、
特徴量抽出装置２４は、検出された１番目のサンブノレ
ショットＳＳＩの位置ずれｆｉＤ，．，Ｄ．，の確から
しさＷ　Ｉ　Ｘ　＋　Ｗ　Ｉ　Ｆを、どの条件命題（Ｐ
＋→Ｑ，）を用いて決定するかを選択する。

例えば、確からしさＷ　ｌ　ｍ　ｇ　Ｗ　Ｉ　ｙを条件
命題（ｐ＋→Ｑ，）の全てを用いて決定するか、それと
もその一部の条件命題を用いて決定するかを選択する。

これらの選択は、事前にオペレータによって行われるが
、それらの選択は、ウエハＷＦ上のサンプルショットＳ
Ｓ．の位置、マーク形状、塗布されているレジストの種
類及び状態等に応じて、サンプルショットＳＳＩごと、
ウエハＷＦごと、もしくは、同一処理されるウエハＷＦ
のロットごとに異ならせても良い。

次に、特徴量抽出装置２４の確からしさＷ１８，Ｗ．，
の決定方法を、上述の各条件命題（Ｐ，→Ｑ，）を全て
用いる場合を例にとって説明する。

ここで、検出されたｉ番目のサンプルンヨットＳＳ，の
位置ずれｆｆｉＤ，．，Ｄ，，の確からしさＷ．ｘ，Ｗ
，，（確定値：ファジィ数でないクリスブ値）の結論命
題を、それぞれＱ．．．Ｑ．，（ファジィ集合）とする
き、特徴１抽出装置２４は、サンプルショットＳＳ，ご
とに、 （Ｐ．　ＶＰ．　ＶＰ，　ＶＰａ　ｖｐ，　ＶＰ．．　
ＶＰ，．　ＶＰ．４）　→Ｑ　，．（Ｐ．　ＶＰ４ＶＰ
Ｉ　ＶＰ．　ＶＰ．，　ＶＰ．．　ＶＰｌ３　ＶＰ，．
）　→Ｑ　，，即ち、 Ｑ．．＝（Ｑ．　ＶＱ．　ＶＱ，　ＶＱ．　ｖＱ＊　Ｖ
Ｑ．．　ＶＱ．．　ＶＱ，．）Ｑ．，＝（Ｑｓ　ＶＱ．
　ＶＱ７　ＶＱ．　ＶＱ．．　ＶＱ．．　ＶＱ，．　Ｖ
Ｑ．．）とするようなＶ演算に基づいたファジィ推論を
行う。ファジィ集合における■演算は、ＭＡＸ演算（２
数ａ，ｂの内、ａ＞ｂならＭＡＸ　（ａ，ｂｌ＝ａ）を
示すから、上述の式は、 Ｑ．．＝ＭＡ　Ｘ　（Ｑ，　Ｑ．　Ｑ．　Ｑ．　Ｑ．　
Ｑ，．　Ｑ．．　Ｑ，．）Ｑ．，＝ＭＡＸ　（Ｑ３　Ｑ
．　Ｑ７　Ｑ８　Ｑ．Ｉ　Ｑ＋ｔ　Ｑ，３　Ｑｌ４）と
書き直される。この後、特徴量抽出装置２４は、ファジ
ィ集合Ｑ　ＩＸ＋　Ｑ　ＩＦを確からしさＷ１８．Ｗ，
，の確定値に定量化する、定量化は、ファジィ集合Ｑ　
Ｉ　Ｘ＋　Ｑ　Ｉ　１のメンバーシップ関数の重心を計
算することによって求める。

即ち、Ｑ１．を座標ｑｘ上の値とし、メンバーシップ関
数を、 Ｑ＋　＝　ｆ　（ｑ　ｘ） として で求め、同様に、Ｑ　＋ｙを座標ｑｙ上の値とし、メン
バーシップ関数を、 Ｑ＋，＝ｆ　（ｑｙ） として、 で求める。そして、特徴量抽出装置２４は、確からしさ
Ｗ　Ｉ　ｘ　＋　Ｗ　Ｉ　Ｆの確定値を特徴量として出
力する。

尚、特徴量抽出装置２４は、確からしさ〜Ｖ　Ｉ　Ｗ　
＋Ｗ．ｙの確定値が所定の設定値に対して極めて小さく
、有意ではない時には、その値の代わりに七ロを出力し
、その確からしさに対応する位置ずれ量Ｄ　Ｉ　ＸＩ　
Ｄ　＋　ｙが、後述する補正格子の作成に影響を全く与
えないようにする。即ち、補正格子を決定する際の演算
において、所謂異常値ハネの処置を可能にするように、
確からしさＷ　Ｉ　Ｘ　＋　Ｗ　Ｉ　Ｖを決定する。し
かし、これも、事前のオペレータによるコンソールＣＳ
からの指令により、そうしないように変更することもで
きる。また、該設定値を変更することもできる。

次に、このような本実施の位置合せの手順を第４図に示
すフローチャートを用いて説明する。

ｚコ乙α二Ａ』一肛」２：レチクルＲＴを不図示の搬送
ハンド機構によってレチクルステージＲＳ上に送り込み
、真空吸着によってレチクルステージＲＳ上に固定する
、この後、対物ミラーＡＭＬ，ＡＭＲを投影レンズＬＮ
に対して位置関係が予め定められているレチクルセッテ
ィングマークＲＳＭＬ，ＲＳＭＲの真上に移動させ、レ
チクルセッティングマークＲＳＭＬ，ＲＳＭＲとレチク
ルＲＴに形成されているレチクルアライメントマークＲ
ＡＭＬ，ＲＡＭＲの重ね合せ像を撮像装置ＣＭで撮像す
る。コントロールユニットＣＵは撮像装置ＣＭからの画
像データを処理して、両者の位置ずれ量、即ち投影レン
ズＬＮに対するレチクルＲＴの位置ずれ量を算出し、こ
の位置ずれ量がゼロ（＝０）となるようにレチクルステ
ージＲＳのｘ，ｙ，　θ方向の移動を制御する。これに
より、レチクルＲＴは投影レンズＬＮに対して所定の位
置関係にアライメントされる。

ふー’７２ＳＯ２：ウエハＷＦを不図示の搬送ハンド機
構によってウエハステージＷＳ上に送り込み、真空吸着
によりウエハステージＷＳ上に固定する。ウエハは事前
にプリアライメントされているので、ウエハステージＷ
Ｓに送り込まれた際、その表面のショットＳＨの配列は
概略ＸＹ座標上のＸ，Ｙ方向と平行になっていると共に
、その中心は概略ウエハステージＷＳの中心と一致して
いる。また各ショットＳ　Ｈの設計上の配列データや、
ウエハアライメントマークＷＡＭＬ．ＷＡＭＲの位置デ
ータは予めコンソールＣＳからコントロールユニットＣ
Ｕのメモリに設定されている。このため、コントロール
ユニットＣＵがレーザ干渉計ＩＦＸ，ＩＦＹを介して計
測されるＸＹステージＸＹＳのＸ，Ｙ方向の位置データ
に基づいてｘＹステージＸＹＳのＸ，Ｙ方向の移動を制
御することにより、ウエハＷＦ上の各ショットＳＨを投
影レンズＬＮの下方に、また、ウエハアライメントマー
クＷＡＭＬ，ＷＡＭＲをオファクシススコープＯＳの下
方に、それぞれ概略的に位置させることが可能となって
いる。

次に述べるステップＳＯ３，３０４は、ウエハＷＦ全体
の比較的低い精度の位置合せである。これは、後述する
ステップＳＯ５〜ステップＳ１２の高精度な位置合せ計
測のための予備的なものであり、上述のプリアライメン
トで充分な精度がでているのであれば、特に行う必要は
ない。しかし、一般的には必要である。

Ｘ−’７２ＳＯ３：先ず、ウエハＷＦ上のウエハアライ
メントマークＷＡＭＬがオファクシススコープＯＳの真
下に来るように、コントロールユニットＣＵは干渉計Ｉ
ＦＸ，ＩＦＹによるＸＹステージＸＹＳの計測位置デー
タとウエハアライメントマークＷＡＭＬの設計上の位置
データに基づいて、ＸＹステージＸＭＳのＸ，Ｙ方向の
移動を制御する。この後、オファクシススコープＯＳを
介してウエハアライメントマークＷＡＭＬを撮像する。

この撮像されたウエハアライメントマークＷＡＭＬの位
置は、ウエハステージＷＳに対するウエハＷＦの置き方
が不正確な分だけ、オファクシススコープＯＳの撮像画
面の中心からずれる。

このずれ量をコントロールユニットＣＵはオファクシス
スコープＯＳからの画像データから算出し、そのメモリ
に記録する。

もう一方のウエハアライメントマークＷＡＭＲも同様に
、ＸＹステージＸＹＳの移動によりオファクシススコー
プＯＳの真下に位置された後、オファクシススコープＯ
Ｓを介して撮像され、その際の位置ずれ量がコントロー
ルユニットＣＵで算出され、記録される。

ｚ七Ｌノ≦４Ｊユ艷」，：ステップＳＯ３で計測したウ
エハアライメントマークＷＡＭＬ，ＷＡＭＲの各位置ず
れ量からウエハＷＦの設計上の位置からのＸ，Ｙ，θ各
方向のずれ量を計算し、θ方向のずれ量はウエハステー
ジＷＳをθ方向に回転して補正する。Ｘ方向のずれ量は
シフト成分変数Ｓ、、Ｙ方向のずれ量はシフト成分変数
Ｓｙとして記録しておく。また、この時点で、Ｘ，Ｙ各
方向の倍率成分変数β８，β，と回転成分変数θ８，θ
，を全でゼロ（＝０）に初期化する。

これら変数Ｓｘ＋ＳＦｌ　β．，β，，θ８，θ，は、
後述するステップＳＯ７，ＳＯ９で、各ショットＳＨの
設計上の配列データに対する補正値（補正格子）を決定
するために使用され、以降では、ベクトルＡ，Ｓの各成
分として、と、まとめた形でも使用できる。

ステップＳ０５〜ステップＳＯＳ，ステップＳＯ９〜ス
テップＳ１２は、本発明の中心となる位置合せ方法を示
す部分である。ステップＳ０５〜ステップＳＯＳとステ
ップＳＯ９〜ステップＳ１２は、ほとんど同等の処理で
あるが、ステップＳＯ５〜ステップＳ０８は、計測対象
とするサンプルショットの数を少なくし、例えば第３図
の予備サンプルショットＳＳＩ，ＳＳ３，ＳＳ５，ＳＳ
７の４つとし、あまり時間をかけずに中程度の位置合せ
精度を得るものである。またステップＳＯ９〜ステップ
Ｓ１２は、計測対象とするサンプルショットの数を増や
し、例えば第３図の主サンプルショットＳＳＩ〜ＳＳ８
の８つとし、高い位置合せ精度を得るものである。この
ように、位置合せ動作を段階的に繰り返すのは、ずれ量
計測の精度は、ずれ量が大きい場合に、あまり良くない
傾向があるので、ずれ量を段階的にゼロ（＝０）近辺に
追い込んだ方が精度が高くなると考えられるからである
。

Ｘ−’７２ＳＯ５：第１５図に示すフローチャートに基
づいて、第３図の予備サンプルショットＳＳＩ，ＳＳ３
，ＳＳ５，ＳＳ７の位置ずれ量を計測する。以下、この
動作を第１５図を用いて説明する。

ステップＳＩＯＩ　：変数ｉ（ｉ＝１　〜ｎ：ｎは予備
サンプルショット数）を１にする。ｉは何番目のサンプ
ルショットであるかを表わす変数で、以下の説明でも、
各サンプルショットごとに異なるデータを表わす場合の
サフイクスとして使用される。

スーツブＳ１０２：ＸＹ座標において、ｉ番目のサンプ
ルショットの設計上の位置を示すベクトルＰ．（第１６
図参照）を、 とし、前述のステップＳＯ４で求めたベクトルＡ，Ｓに
より、計測位置を示すベクトルｑ＋　　（第１６図参照
）を、 ｑ＋　＝Ｐ．＋ＡＰ．　十Ｓ で求め、計測位置ｑ＋に基づいてＸＹステージＸＹＳの
Ｘ，Ｙ方向の移動を制御する。即ち、投影レンズＬＮの
光軸位置を原点ＯとするＸＹ座標においてｑ１で示され
る位置が投影レンズＬＮの光軸位置となるようにＸＹス
テージＸＹＳを移動する。この移動によりｉ番目のサン
プルショットが、設計位置Ｐ１に移動した場合よりもよ
り小さい誤差で、ずれ量計測位置にくる。なお、設計位
ｆｉｆＰ，は、前述したように、予めコンソールＣＳか
らコントロールユニットＣＵに入力されている。

スーツプＳ１０３：ウエハＷＦ上のｉ番目のサンプルシ
ョットのウエハマークＷＭＬ．ＷＭＬ，．ＷＭＲｘ，Ｗ
ＭＲ，とレチクルＲＴ上のレチクルマークＲＭＬ．，Ｒ
ＭＬ，，ＲＭＲヮ，ＲＭＲ，のそれぞれの重ね合せ像（
第４図参照）を撮像装置ＣＭで撮像し、この際の撮像装
置ＣＭからの画像データをコントロールユニットＣＵで
処理することにより、ｉ番目のサンプルショットの各種
データを算出する。即ち、前述したように、第２図に示
す位置検出装置２３が位置ずれ量Ｄ　Ｉｌｘ　＋　Ｄ　
Ｉｌｙ　ｌ　Ｄ　＋ｒｘ　＋　Ｄ　Ｉａｙを算出し、特
徴量抽出装置２４がピークマッチ度Ｐ　ｌｌｘ　ｌ　　
Ｐ　ｌｌＦ＋Ｐ　＋ｒＸｒ　Ｐ　ＩＦＦと、計測値の分
散のび．．，σ１．，，σ，，１，σ１，，と、レチク
ルマーク偏差ΔＲＳ．．．，ΔＲＳ＋＋ｙ＋　　ΔＲ　
Ｓ　ｌ　ｒＸ　ｌ　ΔＲＳ．，，と、ショット倍率偏差
ΔＭ　ａ　ｇ　＋と、ショット回転角偏差Δθ．を算出
する。

本来、ウエハＷＦ上のショットＳＨの位置が設計値Ｐ１
通りであり、ステップＳＯ３，ＳＯ４で示されるウエハ
アライメントが理想的に正確であれば、この時点で計測
対象となったサンプルショットのウエハマークＷＭＬ．
，ＷＭＬ，，ＷＭＲ．，ＷＭＲ，とレチクルマークＲＭ
Ｌ，，ＲＭＬ，．ＲＭＲ，，ＲＭＲ，は正確に所定の位
置関係で、それぞれ重なるはずだが、実際にはウエハＷ
Ｆの変形や、ウエハアライメントの残差等によりずれが
生じる。

スーツブＳ１０４：ステップＳ１０３で求めたｉ番目の
サンプルショットに関する各種のデータを、後述のステ
ップＳＯ６，ＳＯ７　（または、ステップ３１０，Ｓｌ
ｌ）で参照するため、以下のような変数に記録する。

位置ずれｆｉ： Ｄ　Ｉ１　　”’　Ｄ　Ｉｍ＋　　　　Ｄ　Ｉｌｙ　”
　Ｄ　ＩＦ＋Ｄ　ＩｒＪ　”　Ｄ　ｒｍｌ　　　　Ｄ　
ｔｒｙ　＝　Ｄ　ｒｙレチクルマーク間隔： ＲＳ，．．＝ＲＳ，．，ＲＳ，，，＝ＲＳ，，，ＲＳ，
，，＝ＲＳ，．，ＲＳ，，，＝ＲＳ，，ピークマッチ度
： Ｐ　Ｉｌｍ　＝Ｐ　＋ｉ，　　　　Ｐ　ＩＩア＝ｐ，，
，Ｐ　Ｉｔｓ　＝Ｐ　ｒＸ＊　　　　Ｐ　ｌｒｙ　”　
Ｐ　ｔｙ計測値の分散： ？口，＝σｌＸ＋　　　　σＩＩＦ　＝σ１σ　１。　
＝　σ　１１１１　　　　　　　σ　１，，　＝　σ　
ｒ，ショット倍率偏差： ΔＭａｇ．＝ΔＭａｇ ショット回転角偏差： Δθ．＝Δθ また、ｉ番目のサンプルショットの中心位置ずれ量をベ
クトルｍ＋（第１６図参照）、計測されたショット位置
をベクトル１＋　　（第１６図参照）として、 中心ずれｉｌ： 計測されたショット位置： ｔ，＝ｑ，＋ｍ＋ スーツ　Ｓ１０５：次のサンプルショット計測のためｉ
を１増やす。

スーツ　ＳＬ０．６：全サンプルショット（ステツブＳ
Ｏ５では、第３図に示す予備サンプルショット数：ｎ＝
４）ＳＳｉの計測が終了するまで、ステップ８１０２〜
ステップＳ１０５を、ｘＹステージＸＭＳを前述の計測
位置ｑ１に基づいて、Ｘ，Ｙ方向に移動しながら繰り返
す。ステップＳＯＳでは、この計測を４回繰り返した後
、第１４図のステップＳＯ６に進む。

；ｚ．”ｙｓＯ６：ここで、特徴量抽出装置２４は、ス
テップＳＯ５で求められた各種のデータを用いて、各サ
ンプルショットの中心位置ずれ量Ｄ　Ｉ　ｍ＋　Ｄ　Ｉ
　Ｆのそれぞれの確からしさＷ　ｌ　ｌ　＋　Ｗ　Ｉ　
１をファジィ推論によって決定する。この決定方法は前
述した通りであるので、ここではその説明を繰り返さな
い。

スーツブＳＯ７　：コントロールユニットＣＵは、この
ように確からしさＷ，．，Ｗ，，が求まった後、第１６
図に示す補正位置ｑ，を決定するために、即ち、レチク
ルＲＴ上のパターンＰＴをウエハＷＦ上の各ショットＳ
Ｈにステップアンドリピートで焼付ける際にＸＹステー
ジＸＹＳの移動を制御する位置を決定するために、計測
された各サンプルショットの位置ｔｌ，設計上のサンプ
ルショット位置Ｐ，を用いて、新たに、 を求める。この補正値Ａ． Ｓを求める方法として は種々の方法が考えられるが、本実施例では、補正位置
ｑｌを線形関数で近似することを前提として、 （１＋　＝Ｐ＋　＋ＡＰｔ　十Ｓ とし、補正位置ｑ，で補正した場合の計測位置１，に対
する残差ｒ＋　　（第１６図参照）を、として、確から
しさＷ　１　Ｋ　＋　Ｗ　Ｉ　Ｆでそれぞれ重み付けさ
れた残差ｒ＋ｘ＋ｒ＋ｙの２乗の総和が最小となるよう
に、補正値Ａ，Ｓを決定している。確からしさＷ　．ｇ
＊　Ｗｒｙの意味合いは、前述した通りであり、補正位
置（補正格子）ｑ＋に信頼度の高い計測位置１＋ほど強
い影響を与えられるようにするためである。、前述した
如く、計測位置（位置ずれＪｌ）ｔ＋の中には、マーク
形状、レジストの塗布状況、ウエハＷＦの伸縮等の理由
により、計測誤差が必ず含まれている。また、その誤差
も各サンプルショットごとに異なっている。従って、単
に残差ｒ，の２乗の総和を最小とするように補正位置ｑ
ｌ、即ち補正値Ａ，Ｓを決定したのでは、各計測位置ｔ
，内に含まれるランダムな計測誤差の分だけ、ある程度
の計測誤差は最小２乗法によって打消されるにしても、
補正位置ｑ，の確からしさは低下する。

このため、コントロールユニットＣＵは、評価値Ｖを、
確からしさＷ　Ｉ　Ｘ　＋　Ｗ　Ｉ　Ｆを重み付けして
、と定義し、この値Ｖが最小となるように補正値Ａ，Ｓ
を決定する。即ち、 ■ となる。β８，β，，θ１，θＹ　Ｉ　　ＳＸ　Ｉ　　
Ｓｙを求める。

ここで、サンプルショットの設計位置Ｐ．からのずれを
、 とすると、 ｒｌ　−＝Ａｐｌ　＋ｓ−ａ （各ベクトルの関係は第１ となるので、前述の評価値Ｖは、 ６図を参照） ？ｆ＋ｙ（Ｐ＋−　　βＹ”Ｐ＋ｘ　　θ８÷Ｓｙ−ｄ
＋ｙ）’１＝　Ｃ　Ｘ　Ｘ　ＸβＫ２　”ＣＦＦＦβＦ
’　　”ｃｙｙｙθ％　　”ＣＩＦＦθ，＋２ＣｘｘＦ
β８　θＦ　　”２ＣＩＦＩβ，θ８＋２Ｃｘ，　　β
　８　Ｓ　、　．２Ｃ，，　　β　，　θ　８＋２Ｃｘ
ｙ　θ　ｙｓｍ　　令２Ｃ@θ　ｘＳｙ＋　Ｃ　．　Ｓ
　．　２　　＋Ｃ　，　Ｓ　，　２２Ｄ，■．−２Ｄア
，ｙβ， −２Ｄ，，，θｘ　　−２Ｄｘｘｌθ，−２０，．Ｓｘ
　−２Ｄ，，Ｓ， ÷ＥｇＪｍ”Ｅｙｙｙ と書き直される。ただし、 ｎ 従って、Ｖ＝Ｏは、 である。

となり、これを解いて β，＝（Ｄｘ，，（Ｃ，，，Ｃ．鳴，り＋Ｄ．，　，（
Ｃ，　，Ｃ．．鳴，，Ｃ．）◆Ｄ，，（Ｃ．．，Ｃ，，
鳴，，Ｃ．．）Ｊ／ｄｅｔ．β−”ｌｔ’ｙｙｙ（Ｃ−
ｘＣ−ｃ−９．０，，．（Ｃ，．Ｃ，，−Ｃ，，．Ｃ，
）十〇，，（Ｃ，，，Ｃ，．鳴，，Ｃ，，）ｌ／ｄａｔ
，　．θ．＝｛Ｄ，，．（Ｃ，，，Ｃ，−Ｃ，，り÷Ｄ
ｙ　ｙ　ｙ　（Ｃｙ．Ｃｙ　ｙ　−ｃｙ　ｙ−Ｃｙ）”
ＤＦ　ｙ　（Ｃｙ　ｙ　−Ｃｙ　ｙ　”Ｃｙ　ｙ　ｙＣ
ｙ−））　／ｄａｔ，θ，＝ｉＤ．．，（Ｃ，，．Ｃ．
−Ｃｘ．り◆Ｄ．．．（Ｃ．　，Ｃ，．−Ｃ，，，Ｃ．
）＋Ｄ．．　（Ｃ．．　，Ｃ，．−Ｃ．．．Ｃ．　，）
ｌ　／ｄａｔ，Ｓ，＝（０．，−Ｃ，，β．｛．，　（
１，ＶＣ．Ｓ，＝（Ｄ，，−Ｃ，，β，｛，Ｘ広｝／Ｃ
，となる。ただし、 ｄＢｔ，＝ｃ．，，ｃｌ，，ｃ，＋ｚ．．，ｃ．．ｃ．
，−ｃ。ｘｃＨ”’Ｃｘ’ｌｌ（４ｇ”’｛ＭＣＩＩＩ
Ｆ”ｄｅｔ，鳴ｙ　ｙｃｙｍｘｃｙ”２ｃｙｙｘＣｙｗ
ｃｙ＊”’ＣｙｙｙＣｙｘ　２｛ｙｘｚｃｗｙ　”Ｃｙ
Ｃ，．”である。以上で補正値Ａ，Ｓが求まり、後にス
テップＳＯ９でサンプルショット計測位置ｑ．を再度計
算するときは、このＡ，Ｓを使用する。

次に、コントロールユニットＣＵはチップローテイショ
ンを補正するためのレチクルステージＲＳの回転駆動量
θ，を求める。これはチップローテイション量θ，をウ
エハマークスパンＭＳ（第３図参照）を用いて、 θ，＝　（Ｄ，，，−Ｄ，．，）／ＭＳで表わし、Ｙ方
向の確からしさＷ１，を考慮することによって、 Σ　Ｗ　ｌ，θ． θ， Σ　Ｗ と求める。

ムｉヱプ盈１１：ステップＳＯ７で求めた回転駆動量θ
。だけレチクルステージＲＳをθ方向に回転させ、チッ
プローテイションを合わせる。

次にサンプルショットを第３図に示す主サンブルシヨッ
トＳ８１〜ＳＳ８の８つに増やし、ステップＳＯ５〜ス
テップＳＯ８と同様なステップＳＯ９〜ステップＳ１２
を行う。ステップ８０９〜ステップＳ１２は、サンプル
ショット数ｎが増えただけで、基本的にはステップＳＯ
５〜ステップＳＯ８の対応するものと全く同じなので、
以下簡単に説明する。

スーツプ８０９　：　ＸＹステージＸＹＳｔ−計ｉ１１
ｌ１位置Ｑ＋を用いて移動することにより、主サンプル
ショットＳＳｉ（ｉ＝１〜８）の位置ずれ量を計測する
。この時の計測位置ｑ，は、前述のステップＳ０７で求
められた補正値Ａ，Ｓと設計位置Ｐ．を用いて決定され
る。尚、このステップにおいては、計測対象となってい
るサンプルショットＳＳｉ　（ｉ＝１〜８）のうち、サ
ンプルショットＳＳＩ．ＳＳ３，８８５，ＳＳ７は先の
ステップＳＯ５で一度その位置ずれ量が計測されている
ので、新たな計測を行うことなく、先に計測した位置ず
れ量をそのまま使用する様にしても良い。

左Ｌズプ盈ユ１：特徴量抽出装置２４が計測した各サン
プルショットの位置ずれ量に対する確からしさＷ，ｘ，
Ｗａｙを求める。

スーツ　Ｓ１１：計測された８つのサンプルショットの
位置ずれ量と確からしさから、補正位置（補正格子）ｑ
＋を決定するための補正値Ａ，Ｓを決定すると共に、レ
チクルステージＲＳの回転駆動量θ、を求める。

λ九久ｊ盈ユ１：ステップ８１１で求めた回転駆動量θ
３だけレチクルステージＲＳをθ方向に回転する。

以上で、ウエハＷＦ上の各ショットＳＨの補正位置（補
正格子）ｑ＋の決定が終了し、以降この補正格子（補正
座標）に基づいてＸＹステージＸＹＳをステップ移動し
ながら、各ショットＳＨにレチクルＲＴに形成されてい
るパターンＰＴを焼付ける。

Ｘ−’７Ｓ１３：補正位置ｑ，を、ステップＳ１１で求
めた補正値Ａ，Ｓと設計位置Ｐ，からｑ＋　＝ｐ，＋Ａ
Ｐ＋　＋Ｓ と決定し、この位置ｑ．に基づいてＸＹステージＸＹＳ
の移動を制御して、ｉ番目のショットＳｌｌを投影レン
ズＬＮの真下に位置させる。次に、シャッターＳ　Ｈ　
Ｔを開けて、露光光源ＩＬからの焼付光による露光を開
始し、投影レンズＬＮを介してレチクルＲＴ上のパター
ンをｉ番目のショットＳＨに焼付ける、露光量が一定値
（この値は予めコンソールＣＳからコントロールユニッ
トに入力されている）に達したら、シャッターＳ　Ｈ　
Ｔを閉じて、ｉ番目のショットＳＨの露光を終了させる
。ウエハＷＦ上の全ショットの露光が終了するまで、補
正位置ｑ＋に基づいたＸＹステージＸＹＳの移動と露光
を繰り返す。

Ｚ」ヒｙ二ｆｓＬ４：露光が終了したウエハＷＦをウエ
ハステージＷＳから不図示の搬送ハンド機構によって取
り出し、不図示のウエハキャリアへ収納する。

ムｉグｊ盈ユ玉：処理すべき全ウエハの露光が終了する
まで、ステップＳＯ２〜ステップＳ１５を繰り返す。

以上で、本発明の位置合せ動作が終了する。

〔他の実施例〕

前述した実施例では、レチクルＲＴ上に形成されている
レチクルマークＲＭＬ，ＲＭＲと、ウエハＷＦ上に形成
されているウエハマークＷＭＬ，ＷＭＲを用いて、レチ
クルＲＴに対する各ショツ｝ＳＨの位置ずれ量を検出す
ることを前提として本発明を説明したが、本発明は各シ
ョットの位置を他の方法により計測する場合にも適用で
きる。

第１７図はウエハＷＦ上の各ショットの位置を計測する
他のシステムを有するステップアンドリピートタイプの
露光装置を示す図で、この図において、光源ＬＳからの
レーザ光はビームスブリツタＢＳで２つの光路に分割さ
れた後、レチクルステージＲＳと投影レンズＬＮの間に
配置されている対物ミラーＭ，，Ｍ，のそれぞれから投
影レンズＬＮに入射され、ウエハＷＦ上のウエハマーク
ＷＭ．，ＷＭ，を照明している。また、撮像装置ＣＭ．
はウエハマークＷＭ．の像を投影レンズＬＮ，対物ミラ
ーＭＸ、ハーフミラーＨＭ．を介して撮像し、撮像装ｇ
ｃＭ，はウエハマークＷＭ，の像を投影レンズＬＮ、対
物ミラーＭ，、ハーフミラーＨＭ，を介して撮像してい
る。この例では、ウエハマークＷＭ．．ＷＭ，の位置ず
れ量は、撮像装ｊｉｃＭ．，ＣＭ，に関連して設定され
る基準位置、例えば撮像装置ＣＭ．，ＣＭ，の撮像画面
の中心に対して検出される。

この例でも、上述の基準位置とレチクルステージＲＳに
保持されているレチクルＲＴの位置関係を、充分な精度
で既知の値に保持しておけば、本発明を同様に適用でき
る。また、前述の実施例では、各ショットの位置ずれ量
を検出し、この値と各ショットの設計上の位置Ｐ，から
各ショットの計測位置ｔ，を決定しているが、これは、
例えばレーザ干渉計ＩＦＸ．ＩＦＹの計測値から直接決
定するようにしても良い。この場合には、撮像装置ＣＭ
の画像出力からレチクルマークとウエノ１マークが所定
の位置関係になったと検出された時のレーザ千渉計ＩＦ
Ｘ，ＩＦＹの計測値から、各ショットＳＨの計測位置を
決定するようにすれば良い。また、第１７図の例では、
撮像装置ＣＭ．，ＣＭ，の画像出力からウエハマークが
上述の基準位置に一致したと検出された時のレーザ干渉
計ＩＦＸ，ＩＦＹの計測値から決定すれば良い。

また、前述の実施例では、各マークを撮像装置を用いて
検出する例を示したが、本発明は例えば前述の特開昭６
３−２３２３２１号公報に示されるようなフォトディテ
クターを用いたシステムにも適用できる。この場合には
、フォトディテクターから出力されるマーク信号の波形
を評価量として、確からしさＷ　ｌ　ｘ　）　Ｗ　ｌ　
ｙを求めれば良い。更に、ウエハマークを用いた各ショ
ットＳＨの位置の計測は、投影レンズＬＮを介すること
なく、投影レンズＬＮに対して充分な精度で位置関係が
保持されている他の顕微鏡、例えばオファクシススコー
プＯＳを用いて行うようにしても良い。この場合には、
例えば特開昭６１−１１４５２９号公報に示されるよう
な所謂潜像アライメントにも本発明を適用できる。

また、前述の実施例では、確からしさＷ６１，Ｗ　Ｉ，
の決定をファジィ推論によって行っているが、これは他
のより一般的な方法により決定しても良い。例えば、条
件命題（Ｐ，→Ｑ．）を、Ｑ，＝ｆ．（Ｐ，’）　　た
だしｉ　＝　１−　ｎと定義し、ｎ個の各条件命題の係
数がそれぞれａ１〜ａ．であると多変量解析等の手法に
よって求めれば、線形加法結合または線形乗法結合等に
より、前述の各種データから確からしさＷ　ｌ　ｘ　＋
Ｗ　，ｙを決定することができる。

線形加法結合の場合には、確からしさＷｌｘを決定する
ための条件命題（Ｐ，→Ｑ，）の係数をａ　＋　　（　
ｔ　＝　１　〜ｎ　）　、条件命題（Ｐ，　→Ｑ，）は
、 Ｑ．＝ｆ．　　（Ｐ，） で示されるとして、確からしさＷ１１を、Ｗｒｘ＝ａｒ
＊ｆｌ＋ａｘ＊ｆｘ＋−＋ａｌ会ｆ十・・・＋ａ．・ｆ
ｌｌ で求め、確からしさＷＩｙを決定するための条件命題（
Ｐ．　→Ｑ．）の係数をｌ），　　（ｉ＝１　〜ｍ）、
条件命題（Ｐ，→Ｑ，）は、 ？，＝ｇ，　　（ＰＩ　　） で示されるとして、確からしさＷ，，を、ｗ．，＝ｂ．
・ｇｌ＋ｂトｇ，＋・・・＋ｌ）ｔ　’　ｇ＋＋・・・
＋ｂ．　−　ｇ． で求めれば良い。

線形乗法結合の場合には、同様に、 Ｗ　，ｘ＝３，　”　ｆトａｚ　’　Ｌ’　・・・・ａ
ｌ　’　ｆｌ・・・・・ａ．・ｆ． Ｗ　＋　−　＝　ｂ　＋●ｇ．・ｂ！●ｇ，φ・・・−
ｂ１●ｇ＋番・・・・ｂ．−ｇ． として求めれば良い。また確からしさＷ１Ｗ＋，を決定
するための条件命題（Ｐ，→Ｑ，）がそれぞれ１つで良
い場合には、もっと単純に確からしさＷ　Ｉ　Ｍ　＋　
Ｗ　Ｉ　Ｆを決定できる。即ち、Ｗ，．＝ｆ　（Ｐ，） ｗｌ，＝ｇ　（ｐ＋　） で決定すれば良い。

また、前述の実施例では、各ショットの補正位置Ｑ＋、
即ち補正座標（補正格子）を決定するための補正値Ａ，
Ｓの算出を、確からしさＷ　Ｉ　ｘ　＊Ｗ　＋ｙで重み
付けした残差ｒｌｘ＋ｒｌｙの２乗の総和が最小となる
ように決定しているが、これは確からしさＷ　ｌ　ｌ　
＋　Ｗ　ｉ　１で重み付けした残差ｒ　Ｉ＊＋　　’　
ｌｙの絶対値の総和が最小となるように決定しても良い
。即ち、．評価ｆｌＥ．。，を、 Ｅ．ｂ．＝’Ｅ−，ｉＷ＋．ｘ　Ｉ　ｒ　ｌｍ　ｌ　＋
Ｗｔｙｘ　ｌ　ｒ　Ｉｙ　ｌ　ｌと定義し、このＥ　ａ
ｋｓを最小とするようなを求めるようにしても良い。

ところで関数Ｅ．，．は、特異点を持つ為、微分が不可
能である。その為、前述の実施例のステップＳＯ７で説
明したような解析的手法はうまく定義できない。従って
この場合には、Ｅ　ａｔ＋ｓを６次元パラメータ空間（
β１，β，，θ、，θ，，Ｓ．，Ｓ，）上に定義された
関数と見て、６次元空間上のベクトルΦミ（β８，β，
，θ．θ，．Ｓ．．Ｓ，）を試行錯誤的に振り、Ｅ．，
．を最小とするようなΦ，。，Ｖを決定する。

このΦ．。ＩＶの決定方法の基本的な考え方を以下に示
す。議論を簡単にする為に前出のΦをΦミ（φ，，φ２
，φ３・φ４・φ５・φ６）＝（β８，β，，θ８，θ
，，Ｓ．，Ｓ，）と定義し、評価関数Ｅ　１１１１　一
Ｅ　ａｂ＋　　（Φ）とする。更に、Φではられる空間
の単位ベクトルをεＵ　（μ＝１．２，３，４，５．６
）とする。ここで例えば、βウε１＝（βエ，０，０，
０，０．０）である。

まず、初期値としてΦ。。を与える。ベクトルΦ。。を
φ１軸方向（β８方向）にδ，。だけ変化させ、Ｅ　ａ
ｂ＋　””　Ｅ　ａｂａ　　（Φ。。＋δ，。ε１）が
最小となるδ１。をδ１。とし、ベクトル値Φ。。をベ
クトル値Φ１。とする。ただし、Φ１。−Φ。。＋δＩ
。ε．である。次にＥ　ａｈａ　＝　Ｅ　＊＊ｍ（Φ１
′＋δＩε２）についてδ，。を変化させ、最小とする
ベクトル値を同様にΦ２。とする。このように、各φ１
軸について順に関数Ｅ　ｍ　ｂ　ｓを最小とするΦＩを
決定し、φ，軸方向について決定したΦ６。をΦ。′（
＝Φ，。）と再定義する。ここで再びφ１軸を振り、Ｅ
　ａｂｓ（Φ。１＋δ１′ε１）を最小とするベクトル
値をΦ１とする。このようにしてＥ　．．．（Φｕ−１
′＋δノε．１）を最小とするベクトル値Φ　ｌ（μ＝
１〜６，　　１０，１，２，・・・）を順に決定する。

但し、Φ　ｌ＝Φ６−，′である。

実際の計算では、δ。。の精度を充分粗くして置き、又
、δｕ１はサフィックスｌを上げる程、精度を高くする
ようにする。最終的に、δＵ′の精度が必要以上となっ
たところで求まるΦ６１を解Φ，．１とする。

次に、この決定方法を第１８図のフローチャートに沿っ
て説明する。ステップＳ２０１では、上記ｌを増やす際
上げる精度の度合を示し、かつ６次元ベクトルΦを振る
度合も示すパラメータｍとδＵ。の粗さをしめすδ．の
初期値を与える。ステップＳ２０２では、６次元ベクト
ルΦの初期値を決定する。初期値は、計算を合理的に行
う為、解近傍であることが望ましい。その為、初期値の
決定は、例えばステップＳ２０２内に示す式を用いて行
われる。式内の変数は、ステップＳ２０２内の図によっ
て定義されている。その後、上記１の変化に相当するル
ープ内で、より精度の高いΦ６′を求め、精度が十分で
あればステップＳ２０４の判定で外へ出、ステップＳ２
１０へ進む。このループのうちステップ８２０５〜ステ
ップＳ２０８のループは、上記μについてのループであ
る。上記Φ６１が求まったところで、精度を上げ、Φｏ
′＋１＝Φ６′とするところがステップＳ２０９である
。このようにして求めたΦ．。，Ｖの各成分を補正値Ａ
，Ｓとする。

更に、他の実施例の説明を続ける。

前述の実施例では、補正位置ｑ１を線形関数で近似して
いるが、これは非線形関数で近似するようにしても良い
。例えば、ある種のミラープロジエクションアライナー
で露光したウエハ上の各ショット配列は、例えば特開昭
５９−２７５２５号公報に示されるように、一定の非線
形な関数で近似することができることが知られている。

従って、このようなウエハに対して、本発明の位置合せ
方法を行う場合には、前述した線形関数の代りに該公報
に示されるよな非線形関数を用いれば、より位置合せ精
度の向上が期待できる。なお、ショット配列が非線形な
場合には、このような非線形関数での近似の外に、ウエ
ハ上を複数のゾーンに分け、各ゾーンごとに前述の実施
例の位置合せ法を適用しても良い。

また。前述の実施例では、ステップＳＯ５〜ＳＯＳとス
テップＳＯ９〜Ｓ１２で、サンプルショットの数を変え
て、補正位置ｑｌを決定するループを２度繰り返してい
るが、これは例えばサンプルショットの数を最小から大
くして１回のループで、ステップＳ１３のための補正位
置ｑを決定するようにしても良いし、又は、更にサンプ
ルショット数を変えて該ループを３度以上繰り返すよう
にしても良い。また、サンプルショット数も、ステップ
ＳＯＳでは４つ、ステップＳＯ９では８つとしたが、こ
れもこの数に限定されるものではなく任意である。当然
、サンプルショットのウエハ゛゜上の位置も、第３図に
示す位置に限定されるものではなく任意である。これら
は、コンソールＣＳからの入力によって任意に設定され
る。

更に、前述の実施例では、本発明をステップアンドリピ
ートタイプの半導体露光装置に適用した例を示したが、
本発明はこれ以外の装置にも適用できる。例えば、半導
体ウエハ等の基板に電子ビーム、レーザービーム等で直
接パターンをショットごとに描画する装置や、半導体ウ
エハ上の各チップパターンの特性をチップごとに検査す
るために用いられる所謂ウエハブローバ等にも適用でき
る。更に、また、本発明は半導体製造分野以外の装置に
も適用できる。要するに、ステップアンドリピートで物
体を移動することにより、物体上の複数の領域を処理す
る装置であれば、どのような種類の装置にも適用できる
。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明したように、本発明によれば、各領域
の配列に関する補正位置データは、信頼度の高い計測位
置データに、より強い影響を受けて決定されることにな
るので、各領域をステップアンドリピートでより高精度
にアライメントできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わるステップアンドリピートタイプ
の半導体製造用露光装置の一実施例を示す図、第２図は
本実施例のコントロールユニットを詳細に示す図、第３
図は本実施例に適用されるウエハを示す図、第４図は撮
像装置の画面上に結像された各マークの状態を示す図、
第５図は理想的なマークの画像に関連するマーク信号を
示す図、第６図はマーク信号に対するテンプレートとそ
の際のテンプレートマッチ度を示す図、第７図はマーク
にノイズがある場合のマーク信号とその際のテンプレー
トマッチ度を示す図、第８図はマーク上でレジストの塗
布ムラがある場合のマーク信号とその際のテンプレート
マッチ度を示す図、第９図はエッジのテーパ角が非対称
な場合のマーク信号とその際のテンプレートマッチ度を
示す図、第１０図はマークが変形している場合のマーク
信号を示す図、第１１図はマーク照明光の強度が弱い場
合のマーク信号を示す図、第１２図は理想的なマーク計
測と、第１０図、第１１図のそれぞれの場合の計測値の
分散を示す図、第１３図はマークが回転している場合の
計測位置ずれ量の変化の状態を示す図、、第１４図は本
実施例の位置合せ手順を示すフローチャート、第１５図
は第１３図のフローチャートの要部を詳細に示す図、第
１６図は本実施例の説明で使用される位置ベクトルの関
係を示す図、第１７図はステップアンドリピートタイプ
の半導体製造用露光装置の他の実施例を示す図、第１８
図は位置合せ手順の他の例を示すフローチャートである
。 〔図面の主要な部分の符号の説明〕 ＸＹＳ・・・ＸＹステージ ＷＳ　・・・ウエハステージ ＷＦ　　・・・ウエハ ＬＮ　　・・・縮小投影レンズ ＲＳ　　・・・レチクルステージ Ｒ’Ｔ　　・・・レチクル ＳＨＴ・・・シャッター ＩＬ　　・・・露光光源 ＣＵ　　・・・コントロールユニット ＣＳ　・・・コンソール ＬＳ　　・・・レーザ光源 ＣＭ　　・・・カメラ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）所望の位置に基板上の複数の領域を順にアライメ
   ントする位置合せ方法において、前記基板上のいくつか
   の領域のマークを検出し、この検出されたマーク信号に
   基づいて前記いくつかの領域の位置もしくは位置エラー
   に関連する測定位置データを求め、前記マーク信号もし
   くは前記測定位置データの状態から前記いくつかの領域
   のそれぞれの測定位置データの信頼度を求め、前記測定
   位置データを用いて前記基板上の各領域の配列に関連す
   る補正位置データを求める際、前記測定位置データごと
   の信頼度に応じて前記測定位置データに対する重み付け
   を行うことにより、前記補正位置データに対して、信頼
   度の高い測定位置データほど強い影響を与えるようにし
   て、前記補正位置データを決定し、前記所望の位置に前
   記基板上の各領域を順にアライメントする際には、前記
   補正位置データに基づいて前記基板の移動を制御するこ
   とを特徴とする位置合せ方法。
2. （２）前記マーク信号もしくは前記測定位置データの状
   態を評価する複数の条件命題をファジィ集合を用いて設
   定し、ファジィ推論の結果に基づいて前記測定位置デー
   タの信頼度を求めることを特徴とする特許請求の範囲第
   （１）項記載の位置合せ方法。
3. （３）前記いくつかの領域の内、ｉ番目の領域の前記測
   定位置データと前記補正位置データの残差をＸ、Ｙ方向
   のそれぞれに関してＲ＿ｉ＿ｘ、Ｒ＿ｉ＿ｙとし、ｉ番
   目の領域の前記測定位置データの信頼度に応じた重み付
   け値をＸ、Ｙ方向のそれぞれに関してＷ＿ｉ＿ｘ、Ｗ＿
   ｉ＿ｙとした際、Ｖ∝Σ（Ｗ＿ｉ＿ｘ×（Ｒ＿ｉ＿ｘ）
   ＾２＋Ｗ＿ｉ＿ｙ×（Ｒ＿ｉ＿ｙ）＾２）で示されるＶ
   が最小になるように前記補正位置データに関連する演算
   式を決定することを特徴とする特許請求の範囲第（１）
   項記載の位置合せ方法。
4. （４）前記いくつかの領域の内、ｉ番目の領域の前記測
   定位置データと前記補正位置データの残差をＸ、Ｙ方向
   のそれぞれに関してＲ＿ｉ＿ｘ、Ｒ＿ｉ＿ｙとし、ｉ番
   目の領域の前記測定位置データの信頼度に応じた重み付
   け値をＸ、Ｙ方向のそれぞれに関してＷ＿ｉ＿ｘ、Ｗ＿
   ｉ＿ｙとした際、Ｖ∝Σ｛Ｗ＿ｉ＿ｘ×｜Ｒ＿ｉ＿ｘ｜
   ＋Ｗ＿ｉ＿ｙ×｜Ｒ＿ｉ＿ｙ｜｝で示されるＶが最小に
   なるように前記補正位置データに関連する演算式を決定
   することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の
   位置合せ方法。