JPH08102438A - 位置合わせ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 サンプルショット中からアライメント誤差の
非線形成分の大きな跳びショットを正確に排除して、高
精度に位置合わせを行う。 【構成】 Ｎ個のサンプルショットについてステージ座
標系での座標値を計測し（ステップ１０１）、順次Ｌ番
目のサンプルショットを除いた（Ｎ−１）個のサンプル
ショットの座標データを用いて変換パラメータを求め、
この変換パラメータとＬ番目のサンプルショットの計測
データとからそのＬ番目のサンプルショットの仮想位置
を求める（ステップ１０３，１０４）。その仮想位置と
計測された座標位置とのずれ量Ｅ（Ｌ）が基準値Ｅ₀ よ
り大きい場合にそのＬ番目のサンプルショットを跳びシ
ョットとして排除する（ステップ１０９，１１０）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばウエハの各ショ
ット領域上に順次レチクルのパターンを露光する露光装
置において、統計処理により算出した配列座標に基づい
てウエハの各ショット領域を順次露光位置に位置合わせ
する場合に適用して好適な位置合わせ方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子又は液晶表示素子等をフォト
リソグラフィ工程で製造する際に、フォトマスク又はレ
チクル等（以下、一例として「レチクル」を使用する）
のパターン像を投影光学系を介して感光材が塗布された
ウエハ上の各ショット領域に投影する投影露光装置が使
用されている。この種の投影露光装置として近年は、ウ
エハを２次元的に移動自在なステージ上に載置し、この
ステージによりウエハを歩進（ステッピング）させて、
レチクルのパターン像をウエハ上の各ショット領域に順
次露光する動作を繰り返す、所謂ステップ・アンド・リ
ピート方式の露光装置、特に、縮小投影型の露光装置
（ステッパー）が多用されている。

【０００３】例えば半導体素子はウエハ上に多数層の回
路パターンを重ねて露光することにより形成されるの
で、２層目以降の回路パターンをウエハ上に投影露光す
る際には、ウエハ上の既に回路パターンが形成された各
ショット領域とレチクルのパターン像との位置合わせ、
即ちウエハとレチクルとの位置合わせ（アライメント）
を精確に行う必要がある。従来のステッパー等における
ウエハの位置合わせは、次のようなエンハンスト・グロ
ーバル・アライメント（以下、「ＥＧＡ」という）方式
で行われていた（例えば特開昭６１−４４４２９号公報
参照）。

【０００４】即ち、ウエハ上には、ウエハマークと呼ば
れる位置合わせ用のマークがそれぞれ付設された複数の
ショット領域（チップパターン）が形成されており、こ
れらショット領域は、予めウエハ上に設定された配列座
標に基づいて規則的に配列されている。しかしながら、
ウエハ上の複数のショット領域の設計上の配列座標値
（ショット配列）に基づいてウエハをステッピングさせ
ても、以下のような要因により、ウエハが精確に位置合
わせされるとは限らない。 (1) ウエハの残存回転誤差（ローテーション）θ (2) ステージ座標系（又はショット配列）の直交度誤差
ｗ (3) ウエハの線形伸縮（スケーリング）Ｒｘ，Ｒｙ (4) ウエハ（中心位置）のオフセット（平行移動）Ｏ
ｘ，Ｏｙ

【０００５】この際、これら４個の誤差量（６個のパラ
メータ）に基づくウエハの座標変換は一次変換式で記述
できる。そこで、ウエハマークが付設された複数のショ
ット領域が規則的に配列されたウエハに対し、このウエ
ハ上の座標系（ｘ，ｙ）を静止座標系としてのステージ
上の座標系（Ｘ，Ｙ）に変換する一次変換モデルを、６
個の変換パラメータａ〜ｆを用いて次のように表現する
ことができる。

【０００６】

【数１】

【０００７】この変換式における６個の変換パラメータ
ａ〜ｆは、以下のようにＥＧＡ方式により求めることが
できる。この場合、ウエハ上の複数の露光対象とするシ
ョット領域（チップパターン）の中から幾つか選び出さ
れたショット領域（以下、「サンプルショット」とい
う）の各々に付随した座標系（ｘ，ｙ）上の設計上の座
標がそれぞれ（ｘ₁ ，ｙ₁ ），（ｘ₂ ，ｙ₂ ），‥‥，
（ｘ_n ，ｙ_n ）であるウエハマークに対して所定の基準
位置への位置合わせ（アライメント）を行う。そして、
そのときのステージ上の座標系（Ｘ，Ｙ）での実際の座
標値（ＸＭ₁ ，ＹＭ₁ ），（ＸＭ₂ ，ＹＭ₂ ），‥‥，
（ＸＭ_n ，ＹＭ_n ）を計測する。

【０００８】また、選び出されたウエハマークの設計上
の配列座標（ｘ_i ，ｙ_i ）（ｉ＝１，‥‥，ｎ）を上述
の一次変換モデルに代入して得られる計算上の配列座標
（Ｘ _i ，Ｙ_i ）とアライメント時の計測された座標（Ｘ
Ｍ_i ，ＹＭ_i ）との差分（△ｘ，△ｙ）をアライメント
誤差と考える。また、アライメント誤差のｘ成分及びｙ
成分の自乗和、即ち次式のように差分（Ｘ_i −ＸＭ_i ）
² のｉに関する積算値と、差分（Ｙ_i −ＹＭ_i ）² のｉ
に関する積算値との和で表される量が残留誤差成分であ
る。

【０００９】

【数２】

【００１０】そして、その残留誤差成分を６個の変換パ
ラメータａ〜ｆで順次偏微分し、その値が０となるよう
な方程式をたてて、それら６個の連立方程式を解けば６
個の変換パラメータａ〜ｆが求められる。このように最
小自乗法により、（数１）の６個の変換パラメータａ〜
ｆを求める計算をＥＧＡ計算と呼ぶ。これ以降は、変換
パラメータａ〜ｆを係数とした一次変換式を用いて計算
した配列座標に基づいて、ウエハの各ショット領域の位
置合わせを行うことができる。あるいは、一次変換式で
は近似精度が良好でない場合には、例えば２次以上の高
次式を用いてウエハの位置合わせを行うようにしてもよ
い。

【００１１】上記の如き従来のＥＧＡ方式のアライメン
ト方法においては、複数のサンプルショットの中に、ア
ライメント誤差から線形成分を差し引いて得られる非線
形成分が他のサンプルショットに比べて特に大きい所謂
跳びショットが含まれている場合があった。このような
跳びショットは、ウエハ上のそのサンプルショットに属
するウエハマークの崩れ等に起因する計測エラー、又は
ウエハ上の局所的な非線形歪み、あるいは第１層目のレ
チクルパターンをウエハ上に転写するときのウエハステ
ージの位置決め誤差等により発生するものであるため、
他のショット領域の配列座標を算出する場合にはそのよ
うな跳びショットのアライメントデータ（計測された座
標値）は除外（リジェクト）することが望ましい。

【００１２】そのため、従来は次の〜のようにして
跳びショットを検出し、検出された跳びショットを排除
（リジェクト）してＥＧＡ方式のアライメントを行って
いた。 アライメント誤差が所定の基準値以上となるショット
領域を跳びショットとする。例えば図９（ａ）は、露光
対象とするウエハ４１上に分布するサンプルショットの
アライメント誤差の一例を誇張して示し、この図９
（ａ）において、ウエハ４１上の座標系（ｘ，ｙ）上
で、サンプルショットを含む各ショット領域の設計上の
配列座標が定められている。これに対して、ウエハ４１
が載置されるウエハステージの座標系であるステージ座
標系（Ｘ，Ｙ）上で、８個のサンプルショットＳＢ₁ 〜
ＳＢ₈ の座標値（正確にはウエハマークの座標値）が計
測される。

【００１３】そして、８個のサンプルショットＳＢ₁ 〜
ＳＢ₈ のアライメント誤差がそれぞれベクトルＶＢ₁ 〜
ＶＢ₈ で表されている。例えばベクトルＶＢ₁ の起点
は、サンプルショットＳＢ₁ のステージ座標系（Ｘ，
Ｙ）上での設計上の中心座標を表し、ベクトルＶＢ₁ の
終点は、サンプルショットＳＢ₁ のステージ座標系
（Ｘ，Ｙ）上での計測された中心座標を表す。この場合
のステージ座標系（Ｘ，Ｙ）での設計上の中心座標と
は、（数１）に６個のパラメータａ〜ｆの概算値と、ウ
エハ上の座標系での設計値とを代入することにより算出
される。また、６個のパラメータａ〜ｆの概算値とは、
例えば、上述の６個のパラメータを線形伸縮を等方的と
みなし（Ｒｘ＝Ｒｙ）、直交度誤差ｗを０とみなして、
ウエハ４１上の２つの２次元のアライメントマークの位
置をステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上で計測するという所謂
グローバル・アライメントにより求められる。

【００１４】図９（ｂ）は、図９（ａ）の８個のサンプ
ルショットＳＢ₁ 〜ＳＢ₈ のアライメント誤差のベクト
ルの絶対値｜ＶＢ₁|〜｜ＶＢ₈|を示し、この絶対値が所
定の基準値ＶＢ以上となるサンプルショット、即ち２番
目のサンプルショットＳＢ₂が排除される。 ＥＧＡ計算を行うことにより、アライメント誤差を線
形成分と非線形成分とに分けて、非線形成分が所定の基
準値以上となるサンプルショットを排除する。

【００１５】図１０（ａ）は、ウエハ４１上の８個のサ
ンプルショットＳＢ₁ 〜ＳＢ₈ のアライメント誤差のベ
クトルＶＢ₁ 〜ＶＢ₈ の別の例を示し、図１０（ｂ）
は、それらサンプルショットＳＢ₁ 〜ＳＢ₈ 毎のベクト
ルＶＢ₁ 〜ＶＢ₈ の絶対値（アライメント誤差の絶対
値）を示す。この場合、各サンプルショットのウエハ４
１上の座標系での設計上の配列座標値、及びステージ座
標系での計測された座標値に対して、ＥＧＡ計算により
（数１）を最小自乗法的に満たす６個の変換パラメータ
ａ〜ｆの値を求め、これら６個の変換パラメータａ〜ｆ
と、設計上の配列座標値とを（数１）に代入して、各サ
ンプルショットＳＢ₁ 〜ＳＢ₈ のステージ座標系での線
形誤差を除いた計算上の配列座標値を算出する。最初の
計算上の配列座標から、その線形誤差を除いた計算上の
配列座標値までのベクトルが、アライメント誤差の線形
成分のベクトルである。

【００１６】そして、図１０（ａ）のアライメント誤差
のベクトルから線形成分のベクトルを差し引くと、図１
１（ａ）に示すように、サンプルショットＳＢ₁ 〜ＳＢ
₈ 毎にそれぞれ非線形成分のベクトルＶＢＮ₁ 〜ＶＢＮ
₈ が得られる。図１１（ｂ）は、サンプルショットＳＢ
₁ 〜ＳＢ₈ 毎のアライメント誤差の非線形成分のベクト
ルの絶対値｜ＶＢＮ₁|〜｜ＶＢＮ₈|を示し、この非線形
成分の絶対値が所定の基準値より大きいサンプルショッ
ト、例えば８番目のサンプルショットＳＢ₈ が排除され
る。

【００１７】ウエハ上のサンプルショット毎にアライ
メント誤差のベクトルの絶対値の標準偏差を計算し、ア
ライメント誤差のベクトルの絶対値がその標準偏差の所
定倍以上となるサンプルショットを排除する。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
のうちで、のようにアライメント誤差のベクトルの絶
対値が所定の基準値以上となるサンプルショットを排除
する方法では、例えば図９（ａ）の場合を例に取ると、
全体から見ると方向のバランスが悪いベクトルＶＢ₈ で
も、絶対値が小さいために排除されないという不都合が
ある。また、ウエハ４１全体の回転、直交度、又は線形
伸縮（スケーリング）が特に大きい場合は、その所定の
基準値（図９（ｂ）の基準値ＶＢに対応する値）をかな
り大きくしない限り、殆どのサンプルショットが排除の
対象となり、高精度な位置合わせができなくなる。ま
た、排除されるアライメント誤差のベクトルの方向によ
っては、逆に非線形成分が強調されるなど、排除すべき
サンプルショットを間違える場合もあった。

【００１９】次に、のようにＥＧＡ計算を行って線形
成分の補正を行い、得られた非線形成分の絶対値を所定
の基準値と比較する方法では、の場合のように排除す
べきサンプルショットを間違える確率はかなり減少す
る。しかしながら、の方法で計算される線形成分は、
本来排除されるべき跳びショットの座標値を用いて計算
されているため、正確な線形成分が得られていないとみ
なされる。従って、最終的に得られるアライメント誤差
の非線形成分の絶対値（図１１（ｂ）の分布に相当する
もの）の値も不正確となり、例えば所定の基準値の近傍
では排除すべきサンプルショットを間違える恐れがあ
る。

【００２０】また、のようにアライメント誤差の絶対
値の標準偏差に基づいて、排除の基準値を統計学的に変
動値とした場合にも、線形成分を差し引いていないため
に、の場合と同様に排除すべきサンプルショットを間
違える場合がある。更に、の方法をの方法と組み合
わせることも考えられるが、これでも計算の根拠とし
て、排除されるべきサンプルショットのアライメント誤
差が含まれているために、例えばその基準値の近傍で排
除すべきサンプルショットを間違える恐れがあるのは
の方法と同じである。

【００２１】本発明は斯かる点に鑑み、処理対象とする
ウエハ上のサンプルショットの位置を予め実際に計測し
て得られた結果に基づいて、統計処理により変換パラメ
ータを求め、この変換パラメータを用いて算出された計
算上の配列座標（仮想座標系）に基づいてウエハ上の各
ショット領域の位置合わせを行う位置合わせ方法におい
て、サンプルショット中のアライメント誤差の非線形成
分の大きい跳びショットを正確に排除して、高精度に位
置合わせすることを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明による位置合わせ
方法は、例えば図１及び図４〜図６に示すように、基板
（８）上に設定された第１の座標系（ｘ，ｙ）上の配列
座標に基づいてその基板上に配列された複数の被加工領
域（ＥＳ_i)の各々を、その基板の移動位置を規定する第
２の座標系（Ｘ，Ｙ）内の所定の加工位置に対して位置
合わせする方法において、複数の被加工領域（ＥＳ_i)の
内、予め選択されたＮ個（Ｎは４以上の整数）のサンプ
ル領域（ＳＡ₁,ＳＡ₂,…）の第２の座標系（Ｘ，Ｙ）上
での座標位置を計測する第１工程（ステップ１０１）
と、この第１工程で計測されたそれらＮ個のサンプル領
域の座標位置データから、Ｌ番目（Ｌは１からＮまでの
整数）のサンプル領域を除いた（Ｎ−１）個の座標位置
データを統計処理して仮想的な座標変換式（（数１）の
変換変換行列））を求め、この仮想的な座標変換式とそ
のＬ番目のサンプル領域の設計上の位置とからそのＬ番
目のサンプル領域の仮想位置を算出し、このように算出
した仮想位置とその第１工程で計測されたそのＬ番目の
サンプル領域の座標位置データとを比較し、そのずれ量
Ｅ（Ｌ）を記憶する処理を、各回毎にＬの値を異ならせ
つつＮ回繰り返す第２工程（ステップ１０２〜１０７）
と、を有する。

【００２３】更に、本発明は、その第２工程で得たＮ個
のずれ量Ｅ（Ｌ）と所定の許容値Ｅ ₀ とをそれぞれ比較
する第３工程（ステップ１０９）と、この第３工程でそ
れらＮ個のずれ量Ｎ（Ｌ）中のＱ番目（Ｑは１からＮま
での整数）のずれ量がその所定の許容値Ｅ₀ より大きい
場合に、そのＱ番目のサンプル領域を排除し、残された
（Ｎ−１）個の座標位置データを統計処理して求めたそ
の仮想的な座標変換式より、その基板（８）上の複数の
被加工領域の各々の第２の座標系（Ｘ，Ｙ）上での座標
位置を算出し、その第３工程で、それらＮ個のずれ量が
全てその所定の許容値Ｅ₀ 以下である場合に、それらＮ
個のサンプル領域の座標位置データを統計処理して求め
た仮想的な座標変換式より、その基板（８）上の複数の
被加工領域の各々の第２の座標系（Ｘ，Ｙ）上での座標
位置を算出する第４工程（ステップ１１０〜１１３）
と、を有するものである。

【００２４】この場合、その第３工程において、それら
Ｎ個のずれ量Ｅ（Ｌ）中にその所定の許容値Ｅ₀ より大
きいものが複数個ある場合に、これら複数個のずれ量の
内で最も大きいものから順に所定の限界排除数までのず
れ量に対応する１個又は複数個のサンプル領域をその第
４工程で排除することが望ましい。また、その第４工程
において、そのＱ番目のサンプル領域を排除した場合
に、その第４工程において残されるサンプル領域の個数
が予め定められた許容数以上である範囲内で、その第４
工程において残されるサンプル領域についてその第２工
程から第４工程までを繰り返すようにしてもよい。

【００２５】また、その第３工程で比較対象となるその
所定の許容値Ｅ₀ の一例は、それらサンプル領域の第２
の座標系（Ｘ，Ｙ）上での座標位置の計測値のばらつき
を超える値である。

【００２６】

【作用】斯かる本発明によれば、基板（８）上で選択さ
れたＮ個のサンプル領域（サンプルショットＳＡ₁,ＳＡ
₂,…）の第２の座標系（ステージ座標系（Ｘ，Ｙ））で
の座標位置が計測される。その後、これらＮ個のサンプ
ル領域から、跳びショットの可能性のあるＬ番目（Ｌは
１からＮまで変化する）のサンプル領域を除いた（Ｎ−
１）個のサンプル領域について計測された座標位置デー
タを統計処理する。

【００２７】具体的に、例えばＥＧＡ方式を適用する場
合には、それら計測された座標位置データと設計上の配
列座標とを用いて最小自乗法により、第１の座標系
（ｘ，ｙ）から第２の座標系（Ｘ，Ｙ）への仮想的な座
標変換式を示す（数１）の６個の変換パラメータａ〜ｆ
を決定する。この（数１）は、座標位置データから非線
形成分のばらつきが取り除かれた線形的な座標変換式に
対応する。このように決定された変換パラメータａ〜ｆ
を用いて、（数１）に設計上の配列座標を代入して得ら
れる計算上の配列座標が、非線形成分のばらつきが取り
除かれた仮想位置である。

【００２８】次に、取り除かれているＬ番目のサンプル
領域の設計上の配列座標をその（数１）に代入すること
により、そのＬ番目のサンプル領域の仮想位置（計算上
の配列座標）を算出し、その仮想位置と第１工程で計測
されている座標位置データとのずれ量Ｅ（Ｌ）を求め
る。この際に、Ｌ番目のサンプル領域の計測値がそれ以
外のサンプル領域の計測値と同様の傾向を有するなら
ば、そのずれ量Ｅ（Ｌ）の値は小さいはずであるが、逆
にそのずれ量Ｅ（Ｌ）が所定の許容値Ｅ₀ より大きけれ
ば、そのＬ番目のサンプル領域は跳びショットである蓋
然性が高い。そこで、この判断基準を用いて跳びショッ
トを排除している。

【００２９】仮にそのＬ番目のサンプル領域が跳びショ
ットであるとすると、（Ｎ−１）個の座標位置データか
ら（数１）のような仮想的な座標変換式を求める際に
は、跳びショットとしてのＬ番目のサンプル領域の計測
結果が含まれていないため、その座標変換式は正確に定
められている。従って、その仮想的な座標変換式からに
より求めた座標位置のずれ量Ｅ（Ｌ）を判断基準とする
ことにより、正確に跳びショットを排除できると共に、
その仮想的な座標変換式により、基板（８）上の殆ど全
ての被加工領域（跳びショットは除く）の実際の位置が
正確に算出され、位置合わせ精度が向上する。

【００３０】なお、上記の第３工程及び第４工程におけ
る跳びショットの排除の際に、差分値Ｅ（Ｌ）の絶対値
が許容値Ｅ₀ より大きいものが複数個ある場合には、複
数個のサンプル領域を跳びショットとして排除してもよ
い。更に、残されたサンプル領域に対して、上記の第１
工程〜第４工程の排除動作を繰り返し行うことにより、
更に跳びショットを排除することも可能である。この場
合、排除された残りのサンプル領域の個数が余りに少な
いと、その後の統計処理での平均化効果が得にくくなる
ため、残存するサンプル領域の個数の下限（所定の許容
数）、あるいは排除するサンプル領域の個数の上限（限
界排除数）を予め設定しておくことにより、平均化効果
を維持できる。。

【００３１】また、ずれ量Ｅ（Ｌ）の比較対象となる所
定の許容値Ｅ₀ が、それらサンプル領域の第２の座標系
（Ｘ，Ｙ）上での座標位置を計測するためのアライメン
ト系の計測誤差と、その際に基板（８）の位置決めを行
うステージの位置決め誤差との和、即ち各サンプル領域
の計測値のばらつきを超える値であるときには、その計
測値のばらつきにより計測座標がずれたサンプル領域を
誤って跳びショットと判定することがなくなる。

【００３２】

【実施例】以下、本発明による位置合わせ方法の一実施
例につき図面を参照して説明する。本例はステップ・ア
ンド・リピート方式で感光基板としてのウエハ上の各シ
ョット領域にレチクルのパターンを露光する露光装置
（ステッパー）のアライメント動作に本発明を適用した
ものである。但し、本発明はステップ・アンド・スキャ
ン方式のような走査露光方式の露光装置にも適用でき
る。

【００３３】図２は本例の露光装置を示し、この図２に
おいて、照明光学系１から射出された露光光ＩＬが、ほ
ぼ均一な照度でレチクル２を照明する。レチクル２はレ
チクルステージ３上に保持され、レチクルステージ３は
レチクルベース４上の２次元平面内で移動及び微小回転
ができるように構成されている。装置全体の動作を統轄
制御する主制御系６が、レチクルベース４上の駆動装置
５を介してレチクルステージ３の動作を制御する。

【００３４】露光光ＩＬのもとで、レチクル２のパター
ン像が投影光学系７を介してウエハ８上の各ショット領
域に投影される。ウエハ８はウエハホルダー９を介して
ウエハステージ１０上に載置されている。投影光学系７
の光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な２次元平面の
直交座標系をＸ軸及びＹ軸とする。ウエハステージ１０
は、投影光学系７の光軸に垂直な面内でウエハ８を２次
元的に位置決めするＸＹステージ、投影光学系７の光軸
に平行なＺ方向にウエハ８を位置決めするＺステージ、
及びウエハ８を微小回転させるθステージ等より構成さ
れている。

【００３５】ウエハステージ１０の上面に移動鏡１１が
固定され、移動鏡１１に対向するようにレーザ干渉計１
２が配置されている。図２では簡略化して表示している
が、移動鏡１１はＸ軸に垂直な反射面を有する平面鏡及
びＹ軸に垂直な反射面を有する平面鏡より構成されてい
る。また、レーザ干渉計１２は、Ｘ軸に沿って移動鏡１
１にレーザビームを照射する２個のＸ軸用のレーザ干渉
計、及びＹ軸に沿って移動鏡１１にレーザビームを照射
するＹ軸用のレーザ干渉計より構成され、Ｘ軸用の１個
のレーザ干渉計及びＹ軸用の１個のレーザ干渉計によ
り、ウエハステージ１０のＸ座標及びＹ座標が計測され
る。このように計測されるＸ座標及びＹ座標よりなる座
標系（Ｘ，Ｙ）を、以下ではステージ座標系又は静止座
標系（本発明の「第２の座標系」に対応する）と呼ぶ。

【００３６】また、Ｘ軸用の２個のレーザ干渉計の計測
値の差により、ウエハステージ１０の回転角が計測され
る。レーザ干渉計１２により計測されたＸ座標、Ｙ座標
及び回転角の情報が座標計測回路１２ａ及び主制御系６
に供給され、主制御系６は、供給された座標をモニター
しつつ駆動装置１３を介して、ウエハステージ１０の位
置決め動作を制御する。なお、図２には示していない
が、レチクル側にもウエハ側と同様の３軸の干渉計シス
テムが設けられている。

【００３７】本例の投影光学系７には結像特性制御装置
１４が装着されている。結像特性制御装置１４は、例え
ば投影光学系７を構成するレンズ群の内の所定のレンズ
群の間隔を調整するか、又は所定のレンズ群の間のレン
ズ室内の気体の圧力を調整することにより、投影光学系
７の投影倍率、歪曲収差の調整を行う。結像特性制御装
置１４の動作も主制御系６により制御されている。

【００３８】本例では、投影光学系７の側面にオフ・ア
クシス方式で画像処理方式のアライメント系１５が配置
され、このアライメント系１５において、光源１６から
の照明光がコリメータレンズ１７、ビームスプリッター
１８、ミラー１９及び対物レンズ２０を介してウエハ８
上のＸ軸用のウエハマーク（アライメントマーク）Ｍｘ
の近傍に照射されている。この場合、アライメント系１
５の検出領域の基準点と投影光学系７の露光領域の基準
点との間隔であるベースライン量は予め計測されてい
る。そして、ウエハマークＭｘからの反射光が、対物レ
ンズ２０、ミラー１９、ビームスプリッター１８及び集
光レンズ２１を介して指標板２２上に照射され、指標板
２２上にウエハマークＭｘの像が結像される。

【００３９】指標板２２を透過した光が、第１リレーレ
ンズ２３を経てビームスプリッター２４に向かい、ビー
ムスプリッター２４を透過した光が、Ｘ軸用の第２リレ
ーレンズ２５Ｘを介して２次元ＣＣＤよりなるＸ軸用の
撮像素子２６Ｘの撮像面上に集光され、ビームスプリッ
ター２４で反射された光が、Ｙ軸用の第２リレーレンズ
２５Ｙを介して２次元ＣＣＤよりなるＹ軸用の撮像素子
２６Ｙの撮像面上に集光される。撮像素子２６Ｘ及び２
６Ｙの撮像面上にはそれぞれウエハマークＭｘの像及び
指標板２２上の指標マークの像が重ねて結像される。撮
像素子２６Ｘ及び２６Ｙの撮像信号は共に座標計測回路
１２ａに供給される。

【００４０】図３は図２の指標板２２上のパターンを示
し、この図３において、中央部に３本の直線パターンよ
りなるウエハマークＭｘの像ＭｘＰが結像され、この像
ＭｘＰのピッチ方向であるＸＰ方向、その像ＭｘＰの長
手方向であるＹＰ方向が、それぞれ図２のウエハステー
ジ１０のステージ座標系のＸ方向及びＹ方向に対応して
いる。そして、ウエハマーク像ＭｘＰをＸＰ方向に挟む
ように２個の指標マーク３１Ａ及び３１Ｂが形成され、
ウエハマーク像ＭｘＰをＹＰ方向に挟むように２個の指
標マーク３２Ａ及び３２Ｂが形成されている。

【００４１】この場合、ＸＰ方向で指標マーク３１Ａ，
３１Ｂ及びウエハマーク像ＭｘＰを囲む検出領域３３Ｘ
内の像が図２のＸ軸用の撮像素子２６Ｘで撮像され、Ｙ
Ｐ方向で指標マーク３２Ａ，３２Ｂ及びＹ軸用のウエハ
マーク（不図示、Ｘ軸用のウエハマークＭｘを９０°回
転したパターン）の像を囲む検出領域３３Ｙ内の像が図
２のＹ軸用の撮像素子２６Ｙで撮像される。更に、撮像
素子２６Ｘ及び２６Ｙの各画素から光電変換信号を読み
取る際の走査方向はそれぞれＸＰ方向及びＹＰ方向に設
定され、撮像素子２６Ｘ及び２６Ｙの撮像信号を処理す
ることにより、Ｘ軸用のウエハマーク像ＭｘＰと指標マ
ーク３１Ａ，３１ＢとのＸＰ方向の位置ずれ量、及びＹ
軸用のウエハマークの像と指標マーク３２Ａ，３２Ｂと
のＹＰ方向の位置ずれ量を求めることができる。従っ
て、図２において、座標計測回路１２ａは、ウエハ８上
のウエハマークＭｘの像と指標板２２上の指標マークと
の位置関係及びそのときのレーザ干渉計１２の計測結果
より、そのウエハマークＭｘのステージ座標系（Ｘ，
Ｙ）上でのＸ座標を求め、このように計測されたＸ座標
を主制御系６に供給する。同様にして、Ｙ軸用のウエハ
マークのステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上でのＹ座標も計測
されて、主制御系６に供給される。

【００４２】次に、本例で露光対象とするウエハの各シ
ョット領域の位置決めを行って、各ショット領域にそれ
ぞれレチクル２のパターン像を露光する際の動作につき
図１のフローチャートを参照して説明する。先ず露光対
象とするウエハ８を図２のウエハホルダー９上にロード
する。図４はウエハ８上のショット領域の配列の一例を
示し、この図４において、ウエハ８上にはこのウエハ上
に設定された座標系（ｘ，ｙ）（本発明の「第１の座標
系」に対応する）に沿って規則的にショット領域Ｅ
Ｓ₁ ，ＥＳ₂ ，…，ＥＳ_M(Ｍは４以上の整数）が形成さ
れ、各ショット領域ＥＳ_i(ｉ＝１〜Ｍ）にはそれまでの
工程によりそれぞれチップパターンが形成されている。
また、各ショット領域ＥＳ_i はｘ方向及びｙ方向にそれ
ぞれ所定幅のストリートラインで区切られており、各シ
ョット領域ＥＳ_i に接するｘ方向に伸びたストリートラ
インの中央部にＸ軸用のウエハマークＭｘ_i が形成さ
れ、各ショット領域ＥＳ_i に接するｙ方向に伸びたスト
リートラインの中央部にＹ軸用のウエハマークＭｙ_i が
形成されている。

【００４３】Ｘ軸用のウエハマークＭｘ_i 及びＹ軸用の
ウエハマークＭｙ_i はそれぞれｘ方向及びｙ方向に所定
ピッチで３本の直線パターンを並べたものであり、これ
らのパターンはウエハ８の下地に凹部又は凸部のパター
ンとして形成されている。ウエハ８上の座標系（ｘ，
ｙ）でのウエハマークＭｘ_i のｘ座標ｘ_i （設計上の座
標値）、及びウエハマークＭｙ_i のｙ座標ｙ_i （設計上
の座標値）は既知であり、図２の主制御系６内の記憶部
に記憶されている。この場合、ウエハマークＭｘ _i のｘ
座標、及びウエハマークＭｙ_i のｙ座標を、それぞれシ
ョット領域ＥＳ_iのｘ座標及びｙ座標とみなす。

【００４４】また、ウエハ８上にはおおまかな位置合わ
せ（グローバル・アライメント）を行うための２つの２
次元のグローバル・アライメントマーク（不図示）が形
成され、これら２つのグローバル・アライメントマーク
のウエハ８上の座標系（ｘ，ｙ）での座標値は既知であ
る。そこで、線形伸縮を等方的とみなし（即ち、Ｘ方向
及びＹ方向のスケーリングのパラメータＲｘ，Ｒｙにつ
いて、Ｒｘ＝Ｒｙが成立する）、ステージ座標系の直交
度誤差ｗを０とみなして、（数１）の未知の変換パラメ
ータを４個にした上で、図２の主制御系６が、アライメ
ント系１５を介してウエハ８上の２つの２次元のグロー
バル・アライメントマークのステージ座標系（Ｘ，Ｙ）
での座標値を計測する。この計測結果より、（数１）の
簡略化された４個の変換パラメータの値を決定する。

【００４５】また、本例では図４のＭ個のショット領域
ＥＳ₁ 〜ＥＳ_M よりＮ個（Ｎは４以上でＭ以下の整数）
のサンプルショットＳＡ１，ＳＡ２，…，ＳＡＮを選択
し、図１のステップ１０１においてそれらＮ個のサンプ
ルショットのステージ座標系（Ｘ，Ｙ）での座標値を計
測する。なお、図４では、ショット領域の個数Ｍが８６
個で、サンプルショットの個数Ｎが１０個の場合を示し
ている。

【００４６】その計測を行うため、主制御系６は、グロ
ーバル・アライメントで求めた４個の変換パラメータ、
並びにウエハマークＭｘ_i の設計上のｘ座標、及びウエ
ハマークＭｙ_i の設計上のｙ座標を順次（数１）に代入
することにより、ステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上でのウエ
ハマークＭｘ_i の計算上のＸ座標の初期値、及びウエハ
マークＭｙ_i の計算上のＹ座標の初期値を算出する。ま
た、ウエハマークＭｘ _i の中心の計算上のＹ座標の初期
値、及びウエハマークＭｙ_i の中心の計算上のＸ座標の
初期値も同時に算出する。これらステージ座標系（Ｘ，
Ｙ）上での設計上の座標値の初期値に基づいてウエハス
テージ１０を駆動することにより、ウエハマークＭｘ_i
及びウエハマークＭｙ_i を順次アライメント系１５の観
察視野内に追い込んで、正確な座標値を計測する。

【００４７】次に、ステップ１０２において、変数Ｌの
初期値を１とし、ステップ１０３から１０６までの工程
をＮ回繰り返す。先ず、ステップ１０３において、Ｎ個
のサンプルショットからＬ番目のサンプルショットを除
いた（Ｎ−１）個のサンプルショットの設計上の座標、
及び計測された座標値に基づいて、（数２）の残留誤差
成分を最小にするようにＥＧＡ計算（又は他の統計処理
でもよい）を行って、（数１）の６個の変換パラメータ
ａ〜ｆの値を定める。このようにして定められた変換パ
ラメータａ〜ｆを代入して得られる（数１）の座標変換
式が、本発明の仮想的な座標変換式に対応する。（数
１）の座標変換式により得られる座標系は、計測値から
非線形なばらつきを取り除いた線形的な仮想座標系とも
みなすことができる。

【００４８】次に、ステップ１０４において、ステップ
１０３で求めた変換パラメータａ〜ｆとそのＬ番目のサ
ンプルショットの設計上の位置とを（数１）に代入し
て、そのＬ番目のサンプルショットの仮想位置、即ちス
テージ座標系（Ｘ，Ｙ）での計算上の配列座標を求め
る。これは、ステップ１０３で求めた仮想的な座標変換
式と設計上の位置とから、Ｌ番目のサンプルショットの
仮想位置を求めることを意味する。

【００４９】更に、ステップ１０５において、そのＬ番
目のサンプルショットの仮想位置と、そのＬ番目のサン
プルショットのステップ１０１で計測された座標位置と
のずれ量Ｅ（Ｌ）を求める。その仮想位置を（Ｘ_L,
Ｙ_L)、その計測された座標位置を（ＸＭ_L,ＹＭ_L)とする
と、ずれ量Ｅ（Ｌ）は次式で表される。

【００５０】

【数３】 Ｅ（Ｌ）＝{(Ｘ_L-ＸＭ_L)² ＋（Ｙ_L-ＹＭ_L)²}^1/2 その後、ステップ１０６において、変数ＬがＮに等しい
か（繰り返しがＮ回行われたか）どうかを判断し、変数
ＬがＮより小さければ、変数Ｌに１を加算して、ステッ
プ１０３へ戻る。一方、ステップ１０６で変数ＬがＮに
等しければ、Ｎ個のサンプルショットの全てについて、
それぞれを排除した場合の仮想的な座標変換式を用いて
仮想位置を算出する工程が行われたため、動作はステッ
プ１０８へと進む。

【００５１】ステップ１０８は、ステップ１０９から１
１２までの動作を繰り返すための初期設定を行うステッ
プであり、変数Ｎ’としてサンプルショットの個数Ｎの
値を記憶し、変数Ｌを１に初期化する。それに続くステ
ップ１０９において、ステップ１０５で算出したずれ量
Ｅ（Ｌ）と、予め設定されている許容値Ｅ₀ との比較を
行い、ずれ量Ｅ（Ｌ）がＥ₀ より大きい場合、ステップ
１１０に進み、そのＬ番目のサンプルショットを跳びシ
ョットとみなして削除すると共に、変数Ｎ’から１だけ
減ずる。なお、前述のステップ１０３において、（Ｎ−
１）個の座標位置データから、仮想的な座標変換式を求
める際には、跳びショットとしてのＬ番目のサンプル領
域の計測結果が含まれていないため、仮想的な座標変換
式は正確に求められている。従って、この仮想的な座標
変換式により、ウエハ８上の殆ど全てのショット領域
（跳びショットは除く）のステージ座標系（Ｘ，Ｙ）で
の配列座標が正確に算出され、その座標変換式により算
出された仮想座標とＬ番目のサンプルショットの計測さ
れた座標とのずれ量Ｅ（Ｌ）を判断基準とすることによ
り、正確に跳びショットを排除できる。

【００５２】ステップ１１０に続くステップ１１１で
は、ステップ１０６と同様に、繰り返し動作がＮ回行わ
れたかどうかを判断する。Ｎ回の繰り返しが終了した場
合には、ステップ１１３に進む。一方、ステップ１０９
でずれ量Ｅ（Ｌ）が許容値Ｅ₀以下である場合には、ス
テップ１１１に移行する。そして、ステップ１１１で、
変数ＬがＮに達していないときには、ステップ１１２で
変数Ｌに１を加算した後、ステップ１０９に戻って次の
ずれ量Ｅ（Ｌ）と許容値Ｅ₀ との比較を行う。このよう
にして、Ｎ個のサンプルショット中で、ずれ量Ｅ（Ｌ）
が許容値Ｅ₀ より大きいものが跳びショットとして排除
される。従って、この例では跳びショットとして排除さ
れるサンプルショットの個数は複数個であっても構わな
い。

【００５３】但し、跳びショットを排除した後に残され
るサンプルショットの個数が少な過ぎると平均化効果が
小さくなるため、それを防止するために跳びショットと
して排除されるサンプルショットの個数に所定の上限値
（限界排除数）を設けるか、又は残されるサンプルショ
ットの個数に所定の下限値（許容数）を設けるようにし
てもよい。これについては後述する。

【００５４】その後、ステップ１１３において、跳びシ
ョットを排除して残されたＮ’個のサンプルショットの
設計上の座標、及び計測された座標値を基に、再びＥＧ
Ａ計算（又は他の統計処理でもよい）を行い、（数１）
に示す線形的で仮想的な座標変換式を求める。そして、
この座標変換式を用いて各ショット領域ＥＳ_i のステー
ジ座標系（Ｘ，Ｙ）での配列座標を求め、それに基づい
て図２のウエハステージ１０を駆動して、各ショット領
域ＥＳ_i の基準点を順次投影光学系７による露光領域の
基準点に位置決めしてそれぞれレチクル２のパターンを
投影露光する。その後、ステップ１１４で、次のウエハ
への露光等の処理が行われる。

【００５５】次に、図１のステップ１０３からステップ
１０５までの工程と、ステップ１１０の工程について図
５〜図７を参照して詳細に説明する。以下ではサンプル
ショットの個数Ｎが１０個の場合を例に取って説明す
る。図５は、ステップ１０１において計測された１０個
（Ｎ＝１０）のサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ１０を示
し、この図５において、各サンプルショットにおける設
計上の座標に対する計測された座標のずれ（アライメン
ト誤差）を誤差ベクトルＥ１〜Ｅ１０で表している。ま
た、１０個のサンプルショット中でサンプルショットＳ
Ａ４が跳びショットとなっている。この場合、図１のス
テップ１０３においては、これらの１０点の計測位置か
ら順次Ｌ番目のサンプルショットのデータを除いた９個
の計測値、及び対応する９個の設計値に基づいてＥＧＡ
計算を行う。そして、得られた（数１）の６個の変換パ
ラメータを用いて、ステップ１０４でそのＬ番目のサン
プルショットの仮想位置を求め、上記の計測値と比較す
る。

【００５６】図６（ａ）は、跳びショットであるサンプ
ルショットＳＡ４（Ｌ＝４）を除いた場合のステップ１
０４の結果を示す。即ち、サンプルショットＳＡ４を除
く９個のサンプルショットの計測結果、及び設計座標に
対してＥＧＡ計算を行って６個の変換パラメータを求
め、その変換パラメータとサンプルショットＳＡ４の設
計上の座標とを（数１）に代入してサンプルショットＳ
Ａ４の仮想座標を求める。そして、そのように求められ
た仮想座標とサンプルショットＳＡ４の計測された座標
とのずれを示すベクトルを誤差ベクトルδＥ₄ として示
してある。この誤差ベクトルδＥ₄ はＸ成分とＹ成分と
からなり、その絶対値（大きさ）｜δＥ₄|は｛（Ｘ成
分）² ＋（Ｙ成分）² ｝^1/2 である。ステップ１０５で
は、その絶対値｜δＥ₄|を求め、これをずれ量Ｅ（４）
として記憶する。

【００５７】そして、図６（ｂ）に示すように、記憶し
たずれ量Ｅ（４）（＝｜δＥ₄|）をステップ１０９にて
許容値Ｅ₀ と比較し、許容値Ｅ₀ よりずれ量Ｅ（４）が
大きければサンプルショットＳＡ４は跳びショットとし
てサンプルショットから削除される。なお、図６（ａ）
中には、サンプルショットＳＡ４（Ｌ＝４）以外のサン
プルショットについても、９個のサンプルショットの座
標データに基づいて算出された各々の仮想位置と計測位
置とのずれを誤差ベクトルＥ１，Ｅ２，…で示している
が、図６（ａ）中の誤差ベクトルＥ１，Ｅ２，…は、図
５（ａ）中の誤差ベクトルＥ１，Ｅ２，…とは異なるも
のである。また、図６（ａ）の場合、サンプルショット
ＳＡ４が跳びショットであるか否かの判断は、ずれ量｜
δＥ₄|のみを用いて行うので、他の誤差ベクトルＥ１，
Ｅ２，…については必ずしもこれを求める必要はない。

【００５８】次に、図７（ａ）はステップ１０３におい
て跳びショットではないサンプルショットＳＡ３（Ｌ＝
３）を除き、ステップ１０４，１０５から求めたサンプ
ルショットＳＡ３の仮想座標と計測された座標とのずれ
を示す誤差ベクトルδＥ₃ をプロットしたものである。
図７（ｂ）に示すように、このときの誤差ベクトルの絶
対値｜δＥ₃|（ずれ量Ｅ（３））は許容値Ｅ₀ より小さ
いため、サンプルショットＳＡ３は跳びショットとは判
断されず、ステップ１１０で削除されることはない。こ
れは他のサンプルショットＳＡＬ（Ｌ＝１，２，５，
６，７，８，９，１０）でも全く同様である。

【００５９】但し、このときサンプルショットＳＡ３に
近接したサンプルショットＳＡ４が跳びショットである
ため、その影響を受けて（ＥＧＡ計算により求められる
変換パラメータが影響される）誤差ベクトルの絶対値｜
δＥ₃|は、許容値Ｅ₀ に近い大きな値となっている。そ
れでも、絶対値｜δＥ₃|は許容値Ｅ₀ よりは小さく、サ
ンプルショットＳＡ₃ を跳びショットと誤認識すること
はないが、より一層確実に誤認識を防止するために、サ
ンプルショットＳＡ３に近接したサンプルショット（図
７（ａ）ではサンプルショットＳＡ２，ＳＡ４）につい
ても、それぞれ誤差ベクトルの絶対値｜δＥ₂'｜，｜δ
Ｅ₄'｜を求める。そして、絶対値｜δＥ ₂'｜，｜δＥ₄'
｜が或る程度以上、例えばＥ₀ ／２以上であるときに
は、絶対値｜δＥ₃|が許容値Ｅ₀ より大きくともサンプ
ルショットＳＡ₃ を跳びショットと判断しないようにし
てもよい。

【００６０】なお、許容値Ｅ₀ は使用する投影露光装置
のウエハステージ１０のステージ停止精度（ステッピン
グ精度）と、使用するアライメント系１５の検出精度と
の合成精度により定める。例えば、ステージ精度がσ値
（標準偏差）としてαであり、センサの検出精度がσ値
としてβであれば、所定の係数γを用いて、許容値Ｅ ₀
を次のように設定すればよい。なお、係数γは、例えば
１より大きい実数である。

【００６１】

【数４】Ｅ₀ ＝γ（α² ＋β³ ）^1/2 なお、上述の例では、サンプルショットの個数Ｎを１０
としたが、Ｎの値は勿論これに限るものではなく、Ｎは
４以上の自然数であればよい。また、既に説明したよう
に、ステップ１１０で削除されるサンプルショットの個
数があまりに多いと、平均化効果が不足し、残される
Ｎ’個のサンプルショットのデータを用いてステップ１
１３にて行うＥＧＡ計算の精度が劣化する恐れがある。
このため、ステップ１１０で削除するサンプルショット
数に上限（限界排除数）を設け、その個数以上に多くの
サンプルショットを削除しないようにしてもよい。勿
論、削除するサンプルショット数の上限を定めるのでは
なく、残されるサンプルショットの個数の下限Ｎ'
_Lim（許容数）を定めても全く同様である。一般に３個
以上のサンプルショットがないとＥＧＡ計算はできない
ため、残されるサンプルショットの個数Ｎ’の下限の最
低数は３であるが、或る程度の平均化効果を得るため
に、この下限Ｎ'_Limを例えば６程度にする。勿論、この
値も６に限ったものではない。

【００６２】この場合、ステップ１１０でサンプルショ
ットを削除する際に、個数Ｎ’の値がその下限Ｎ'_Limを
下回らないようにする必要がある。このため、例えばス
テップ１０９，１１０での処理を図１とは異ならせ、ス
テップ１０９にてＥ（Ｌ）＞Ｅ₀ なる変数Ｌの値と、ず
れ量Ｅ（Ｌ）の大きさを記憶し、全ての変数Ｌについて
ステップ１０９が終了した段階で、Ｅ（Ｌ）＞Ｅ₀ であ
った各変数Ｌについて、ずれ量Ｅ（Ｌ）が大きな順に最
大で（Ｎ−Ｎ'_Lim）個だけのサンプルショットを跳びシ
ョットとして削除するようにすればよい。

【００６３】また、図１中のステップ１１３の前に、残
されているサンプルショットの個数Ｎ’をＮとおいて再
びステップ１０２へ移行し、ステップ１０３〜１１２ま
での一連の処理を行うようにしてもよい。即ち、ステッ
プ１０２〜１１２までの跳びショットの削除動作を２段
階に渡って行うこともできる。ここで、上述実施例と従
来技術との比較を行うため、従来技術におけるの方法
を図５の配列のサンプルショットに適用した結果を図８
に示す。その従来技術におけるの方法では、図５の１
０点のサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ１０の計測座標の
全てを用いてＥＧＡ計算を行い、それにより得られた変
換パラメータと設計上の座標とより各サンプルショット
の仮想位置を求め、これら仮想位置と計測された座標と
のずれを示す誤差ベクトルを求める。このようにしてサ
ンプルショットＳＡ１〜ＳＡ１０毎に求められた誤差ベ
クトルが、図８のサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ１０の
中に矢印で誇張して示してある。具体的に、サンプルシ
ョットＳＡ３及びＳＡ４について求められる誤差ベクト
ルはベクトルδＥ₃'及びδＥ₄'であるが、ベクトルδＥ
₃'とδＥ₄'とは大きさがほぼ同じである。従って、跳び
ショットは前述の通りサンプルショットＳＡ４である
が、従来技術の方法では図８の結果から跳びショットが
サンプルショットＳＡ３であるのか、又はサンプルショ
ットＳＡ４であるのかを正確に判別することは難しいこ
とが分かる。

【００６４】なお、上述実施例では、図４に示すように
各サンプルショットＳＡ１，ＳＡ２，…においてそれぞ
れＸ軸用のウエハマーク及びＹ軸用のウエハマークの位
置を計測しているが、各サンプルショットにおいて必ず
しもＸ軸用のウエハマーク及びＹ軸用のウエハマークの
位置を計測する必要はない。例えばサンプルショットの
数を２倍にして、奇数番目のサンプルショットＳＡ１，
ＳＡ３，…においては、Ｘ軸用のウエハマークのみを計
測し、偶数番目のサンプルショットＳＡ２，ＳＡ４，…
においては、Ｙ軸用のウエハマークのみを計測するよう
にしてもよく、この場合には各ウエハマークを除いてＥ
ＧＡ計算を行って求めた座標変換式によりその排除され
たウエハマークの仮想位置を求め、この仮想位置と設計
上の位置とのずれ量も大きなウエハマークを跳びマーク
として排除していけばよい。

【００６５】また、上述実施例では（数２）を最小とす
るＥＧＡ計算が使用されているが、サンプルショット毎
に例えばウエハの中心からの距離に応じて重みを付与
し、（数２）の代わりにその重みを用いた加重加算によ
り残留誤差成分を定義し、この残留誤差成分が最小にな
るように変換パラメータを定める重み付けＥＧＡ方式を
使用する場合等にも本発明は適用できる。

【００６６】このように、本発明は上述実施例に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取
り得る。

【００６７】

【発明の効果】本発明の位置合わせ方法によれば、最初
に選択されたＮ個のサンプル領域（サンプルショット）
から順次Ｌ番目のサンプル領域を除いた（Ｎ−１）個の
サンプル領域についてそれぞれ仮想的な座標変換式を求
め、この座標変換式に基づいてそのＬ番目の仮想位置を
求め、この仮想位置と計測された座標位置とのずれ量が
所定の許容値を超える場合に跳びショットであるとして
排除を行っている。この際に、その座標変換式を求める
際のデータには、跳びショットのデータが入っていない
ため、跳びショットを正確に排除して、高精度に位置合
わせできる利点がある。

【００６８】また、第３工程において、Ｎ個のずれ量中
に所定の許容値より大きいものが複数個ある場合に、こ
れら複数個のずれ量の内で最も大きいものから順に所定
の限界排除数までのずれ量に対応する１個又は複数個の
サンプル領域を第４工程で排除する場合には、跳びショ
ットが複数個ある場合でも、限界排除数を超えない範囲
で跳びショットを正確に、且つ迅速に排除できる利点が
ある。

【００６９】更に、第４工程において、Ｑ番目のサンプ
ル領域を排除した場合に、第４工程において残されるサ
ンプル領域の個数が予め定められた許容数以上である範
囲内で、その第４工程において残されるサンプル領域に
ついて第２工程から第４工程までを繰り返す場合にも、
複数個の跳びショットを正確に排除できる利点がある。

【００７０】また、第３工程で比較対象となる所定の許
容値が、それらサンプル領域の第２の座標系上での座標
位置の計測値のばらつきを超える値である場合には、計
測値がばらついた場合に誤って跳びショットと判定する
ことがなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による位置合わせ方法の一実施例が適用
された露光方法を示すフローチャートである。

【図２】図１の露光方法が適用される投影露光装置を示
す構成図である。

【図３】図２中のオフ・アクシス方式のアライメント系
１５の指標板上の像の一例を示す拡大図である。

【図４】実施例で露光されるウエハ８上のサンプルショ
ットの配列の一例を示す平面図である。

【図５】個数が１０個で１つの跳びショットを含むサン
プルショットの配列、及びアライメント誤差の一例を示
す平面図である。

【図６】図５からサンプルショットＳＡ４を除いて図１
のステップ１０４の工程を実行して得られる、そのサン
プルショットＳＡ４の仮想位置と計測された位置とのず
れ量、及び他のサンプルショットのアライメント誤差の
線形成分を示す図である。

【図７】図５からサンプルショットＳＡ３を除いて図１
のステップ１０４の工程を実行して得られる、そのサン
プルショットＳＡ３の仮想位置と計測された位置とのず
れ量、及び他のサンプルショットのアライメント誤差の
線形成分を示す図である。

【図８】図５のサンプルショットに対して従来技術を適
用して求めた仮想位置と計測位置とのずれを示す平面図
である。

【図９】従来の跳びショットの排除方法の一例の説明図
である。

【図１０】従来の跳びショットの排除方法の他の例が適
用されるウエハ上のサンプルショットのアライメント誤
差を示す図である。

【図１１】従来の跳びショットの排除方法の他の例を図
１０のウエハに適用した場合の説明図である。

【符号の説明】

１ 照明光学系 ２ レチクル ６ 主制御系 ７ 投影光学系 ８ ウエハ ９ ウエハホルダー １０ ウエハステージ １５ オフ・アクシス方式のアライメント系 ２２ 指標板 ２６Ｘ，２６Ｙ 撮像素子 ＥＳ₁ 〜ＥＳ_M ショット領域 ＳＡ１〜ＳＡ１０ サンプルショット Ｍｘ_i Ｘ軸のウエハマーク Ｍｙ_i Ｙ軸のウエハマーク

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に設定された第１の座標系上の配
   列座標に基づいて前記基板上に配列された複数の被加工
   領域の各々を、前記基板の移動位置を規定する第２の座
   標系内の所定の加工位置に対して位置合わせする方法に
   おいて、 前記複数の被加工領域のうち、予め選択されたＮ個（Ｎ
   は４以上の整数）のサンプル領域の前記第２の座標系上
   での座標位置を計測する第１工程と；前記第１工程で計
   測された前記Ｎ個のサンプル領域の座標位置データか
   ら、Ｌ番目（Ｌは１からＮまでの整数）のサンプル領域
   を除いた（Ｎ−１）個の座標位置データを統計処理して
   仮想的な座標変換式を求め、該仮想的な座標変換式と前
   記Ｌ番目のサンプル領域の設計上の位置とから前記Ｌ番
   目のサンプル領域の仮想位置を算出し、該算出した仮想
   位置と前記第１工程で計測された前記Ｌ番目のサンプル
   領域の座標位置データとを比較し、そのずれ量を記憶す
   る処理を、各回毎にＬの値を異ならせつつＮ回繰り返す
   第２工程と；該第２工程で得た前記Ｎ個のずれ量と所定
   の許容値とをそれぞれ比較する第３工程と；該第３工程
   で前記Ｎ個のずれ量中のＱ番目（Ｑは１からＮまでの整
   数）のずれ量が、前記所定の許容値より大きい場合に、
   前記Ｑ番目のサンプル領域を排除し、残された（Ｎ−
   １）個のサンプル領域の座標位置データを統計処理して
   求めた前記仮想的な座標変換式より、前記基板上の前記
   複数の被加工領域の各々の前記第２の座標系上での座標
   位置を算出し、 前記第３工程で、前記Ｎ個のずれ量が全て前記所定の許
   容値以下である場合に、前記Ｎ個のサンプル領域の座標
   位置データを統計処理して求めた仮想的な座標変換式よ
   り、前記基板上の前記複数の被加工領域の各々の前記第
   ２の座標系上の座標位置を算出する第４工程と；を含む
   ことを特徴とする位置合わせ方法。
2. 【請求項２】 前記第３工程において、前記Ｎ個のずれ
   量中に前記所定の許容値より大きいものが複数個ある場
   合に、該複数個のずれ量の内で最も大きいものから順に
   所定の限界排除数までのずれ量に対応する１個又は複数
   個のサンプル領域を前記第４工程で排除することを特徴
   とする請求項１記載の位置合わせ方法。
3. 【請求項３】 前記第４工程において、前記Ｑ番目のサ
   ンプル領域を排除した場合に、前記第４工程において残
   されるサンプル領域の個数が予め定められた許容数以上
   である範囲内で、前記第４工程において残されるサンプ
   ル領域について前記第２工程から第４工程までを繰り返
   すことを特徴とする請求項１又は２記載の位置合わせ方
   法。
4. 【請求項４】 前記第３工程で比較対象となる前記所定
   の許容値は、前記サンプル領域の前記第２の座標系上で
   の座標位置の計測値のばらつきを超える値であることを
   特徴とする請求項１、２又は３記載の位置合わせ方法。