JPH10125576A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体基板の露光加工精度を維持しながらス
ループットを向上させ得る投影型露光装置を提供する。 【解決手段】 ロットを構成する複数枚の半導体基板か
ら、所定の頻度で多点測定用基板を設定する多点測定用
ウエハ設定手段１と、サンプリング露光フィールド及び
測定点数を設定するサンプリングフィールド設定手段２
と、フィールド内多点／１点測定する多点／１点測定手
段３、７と、多点測定結果に基づきフィールド内成分補
正量を決定するフィールド内成分補正量決定手段４と、
他基板を用いて以前に決定されたフィールド内成分補正
量の基板あるいはおよびフィールドへの適用を判定する
補正量適用判定手段６を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リソグラフィ技術
を利用して基板上に形成される半導体デバイスの製造工
程における、ステップ・アンド・リピート方式およびス
キャン方式等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／マスクのパターンを露光する露光装置
（ステッパー）に関し、とりわけ高スループットを実現
する露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子やディスプレイパネル等を製
造する際のリソグラフィ工程には、投影露光装置が広く
適用されている。投影露光装置は、レチクル上に形成さ
れたパターンの像をプロジェクション光学系を通して感
光基板（ウエハ）上に投影する。このようなリソグラフ
ィ工程では、ウエハ上に形成された回路パターンと、次
に露光すべき回路パターンの像とを正確に合わせる必要
があり、このため投影露光装置には基板上に形成された
アライメントマークを光学的に検出するアライメント系
が設けられている。こうしたアライメント系は、静止座
標系上におけるアライメントマークの位置を検出し、こ
の検出位置情報に基づいて投影露光装置がアライメント
を実行する構成とされる。

【０００３】従来、前記のリソグラフィ技術において
は、縮小投影露光装置のプロジェクションレンズの高Ｎ
Ａ化や、露光波長の短波長化、あるいは位相シフト法や
変形照明法といった超解像技術の採用により、解像度の
向上がなされてきた。一方、合わせ技術においても、露
光ステージの制振や温調、あるいは投影光学系の収差の
改善といった装置性能の改善による、合わせ精度の向上
がなされてきた。とりわけ、素子高集積度に伴うデザイ
ン・ルール（最小加工寸法）の進捗により、高精度の合
わせ操作を可能にする技術が、露光工程において要求さ
れるに到っている。

【０００４】露光工程では、サンプリングショットで測
定された座標と基準座標系とのズレの統計処理に基づき
アライメントがなされる。例えば１次式による変換モデ
ルを導入し、露光に先立って基板上の露光対象となるフ
ィールドについて、測定された座標と基準座標との差分
の二乗の積算の和で記述される誤差成分を１次変換モデ
ルの各変換パラメータで偏微分して得られる連立方程式
から、前記１次変換モデルの各変換パラメータを定め、
ついで定めた変換パラメータを係数とした１次変換モデ
ルに基づいてアライメント格子（予想格子）を作成し、
このアライメント格子が示す座標に基づいてアライメン
トを行った後に露光がなされている。

【０００５】前記のようなアライメントにおいては、高
精度の合わせ誤差測定技術が必要となる。従前では、こ
のような合わせ誤差として主としてフィールド間で発生
する合わせ誤差が対象とされてきた。しかしながら近年
は、ウエハ寸法が大型化され、また生産性向上のために
１ショットで複数個のチップが露光されることから、個
々の露光フィールドのサイズが大型化しており、この結
果露光フィールド隅部の合わせ誤差への対応が、重要課
題となってきた。これにはウエハの熱歪みによる位置ズ
レが影響しており、とりわけ複数台の露光装置を用いる
量産ラインでは、露光装置毎の癖も加わって精度の劣化
が避けられないという問題があった。このため、フィー
ルド間合わせ精度に加えて、フィールド内における合わ
せ精度にかかる技術が、露光工程において必要とされる
に至っている。

【０００６】従来、前記のようなフィールド間合わせ精
度の測定は、１個の露光フィールド内で１個の地点を選
んで合わせ誤差を測定する、フィールド内１点測定によ
り行われている。これに対し、フィールド内成分の合わ
せ精度測定は、通常、１個の露光フィールド内で複数個
の地点を選んで測定する、フィールド内多点測定により
行われることになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、現状の露光
装置を用いて、フィールド内成分アライメントのための
前記フィールド内多点測定を行う場合には、フィールド
間精度の測定用にサンプリングされた露光フィールドの
個々について、多点測定を行うことになる。

【０００８】例えば、全５２個の露光フィールドをもつ
ウエハにおいて、５２個の中からサンプリングされた９
個のサンプリング露光フィールドのすべてについて、そ
れぞれ５個の測定地点で多点測定を行うとすると、測定
地点の総数は１枚あたり、（５ポイント）×（９フィー
ルド）で４５ポイントとなり、よって１点測定でフィー
ルド間重ね合わせ誤差のみを測定する際の９ポイントに
比べて、測定所要時間が増大し、ウエハ単位のスループ
ットが低下するという問題が発生する。

【０００９】さらに、１ロットが例えば２５枚のウエハ
から構成される際のフィールド内多点測定についても、
ウエハ各葉につき４５ポイントであり、これが全２５枚
のすべてにつき測定されることになるから、総数で１１
２５ポイントの測定がなされることになり、大幅なスル
ープットの低下をまねくという問題があった。

【００１０】前記のように、従来の技術ではサンプリン
グポイントの増加によってリソグラフィ工程のスループ
ットを大幅に低下させ、結果的に半導体デバイスのコス
トを上昇させるという欠点がある。

【００１１】そこで本発明は、従来技術が有する前記の
ような問題を解決し、加工精度を維持しながらスループ
ットを向上させることが可能な露光装置を提供すること
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る露光装置
は、上述の目的を達成するために提案されるものであ
り、その骨子は、サンプリングされた露光フィールドの
すべてについて多点測定を行うのではなく、多点測定を
行う露光フィールド（以下、多点測定サンプリングフィ
ールドと記載する）の数を、サンプリング露光フィール
ドの総数よりも少なくとも１以上減らし、残りの露光フ
ィールドについては１点測定を行うものである。

【００１３】これは、「フィールド内合わせ誤差とフィ
ールド間合わせ誤差とは、独立に扱うことができる」と
いう理論的根拠および、本発明者がメカサンプルを用い
た実測に基づいて経験的に得た知見に依拠するものであ
る。

【００１４】すなわち、本発明者の検討により、ウエハ
上の各露光フィールドにおけるフィールド内成分（フィ
ールド倍率、回転）の誤差のバラつきは、実用に差し支
えない程度に小さいことが確認された。これにより、倍
率と回転は、同一ウエハ上の他の露光フィールドにおけ
る倍率と回転で代表させることが可能となる。つまり、
サンプリングされた露光フィールドのすべてにおいて多
点測定を行う必要はなく、一部の露光フィールドについ
てのみ多点測定を行うようにできる。

【００１５】前記理論ならびに知見に基づき、かつ前記
目的を実現するため、本発明に係る露光装置は、半導体
装置製造工程で基板上に繰り返されるリソグラフィのシ
ョットに対応して該基板上に複数形成される露光フィー
ルドの所定部分の測定に基づきアライメントがなされる
露光方法において、前記基板上からサンプリングされる
ｎ個（ｎは２以上の自然数）の露光フィールド中、ｍ個
（ｍは１≦ｍ≦ｎ−１を満たす自然数）についてフィー
ルド内多点測定を行い、残る（ｎ−ｍ）個についてフィ
ールド内１点測定を行い、かつ前記ｍ個中の少なくとも
１個の露光フィールドの前記フィールド内多点測定結果
に基づき複数個の露光フィールドのフィールド内成分ア
ライメントがなされる構成とされる。また、とりわけ前
記ｍを１とする構成とされる。

【００１６】前記の本発明に係る露光装置によれば、同
一のウエハ内ではフィールド内多点測定の結果を他の各
露光フィールドのフィールド内成分補正に適用すること
ができるから、１ショットあるいは数ショットについて
のみフィールド内多点測定を行えばよく、これにより多
点測定露光フィールド数が基板（ウエハ）単位で減少し
て、スループットが改善される。

【００１７】また、本発明者が別のメカサンプルの実測
から得た、別の経験的知見では、同一ロットに属するウ
エハ間でのフィールド内線形誤差の差も実用上差し支え
ない程度に小さい。すなわち、フィールド内線形誤差成
分であるフィールド倍率とフィールド回転の実測値か
ら、同一ロット内でのこれらの変動量は無視できる程度
に小さいことが確認された。したがって、この結果によ
ると、同一ロットに属する複数枚のウエハーについて
は、ウエハ１枚のみ、あるい数枚おきにフィールド内成
分の誤差測定を行い、この測定結果を他の各ウエハーに
適用することができる。

【００１８】前記知見に基づき、本発明に係る露光装置
は、半導体装置製造工程で基板上に繰り返されるリソグ
ラフィのショットに対応して該基板上に複数形成される
露光フィールドの所定部分の測定に基づきアライメント
がなされる露光方法において、前記基板が属するロット
を構成する全Ｎ枚（Ｎは２以上の自然数）の基板中、該
ロットの第１番目の基板を含むＭ枚（Ｍは１≦Ｍ≦Ｎ−
１を満たす自然数）の基板に対して前記各基板上でサン
プリングされる複数個の露光フィールドの少なくとも１
個についてフィールド内多点測定を行い、残る（Ｎ−
Ｍ）枚の基板に対して前記各基板からサンプリングされ
る複数個の露光フィールドについてフィールド内１点測
定を行い、前記Ｍ枚の基板の前記フィールド内多点測定
結果に基づき、該基板の露光フィールドに対してフィー
ルド内成分アライメントを行うとともに、前記Ｍ枚の基
板になされた前記フィールド内多点測定結果を他の（Ｎ
−Ｍ）枚の基板にも適用して露光フィールドのフィール
ド内成分アライメントをすることを特徴とする。また、
とりわけ前記Ｍ枚の基板につきサンプリングされる複数
個の露光フィールドすべてについてフィールド内多点測
定を行うことを特徴とする。

【００１９】前記の本発明に係る露光方法によれば、多
点測定する露光フィールド数がロット単位で減少する。

【００２０】さらに、本発明に係る露光装置が、ロット
を構成する全Ｎ枚の基板中から、所定の頻度に基づき少
なくとも１枚の多点測定用基板を設定する多点測定用ウ
エハ設定手段と、前記基板上のサンプリングされる露光
フィールドを設定し、かつ該各サンプリング露光フィー
ルドにつき測定点数を設定するサンプリングフィールド
設定手段と、前記設定された測定点数に基づきフィール
ド内多点測定する多点測定手段と、前記設定された測定
点数に基づきフィールド内１点測定する１点測定手段
と、前記多点測定結果に基づきフィールド内成分補正量
を決定するフィールド内成分補正量決定手段と、他の基
板を用いて以前に決定された前記フィールド内成分補正
量の基板あるいはおよびフィールドへの適用を判定する
補正量適用判定手段とを備える構成であれば、補正量適
用判定手段の判定によって、その基板あるいはおよびフ
ィールドへ適用するに最適なフィールド内成分補正量が
既決定済みの補正量から選択されることになり、よって
精度が維持されるとともにスループットが改善される。

【００２１】さらに、前記多点測定用基板の出現頻度を
任意に設定可能な多点測定用ウエハ頻度設定手段を備
え、この多点測定用ウエハ頻度設定手段によって設定さ
れた頻度に基づき、前記多点測定用ウエハ設定手段が多
点測定用基板を設定する構成の場合は、ロットの状況に
応じた頻度設定をなし得、よって高信頼性かつ高スルー
プットが実現される。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の露光装置
の一実施形態における要部の機能ブロック図である。さ
らに図２は、この露光装置の全体構成を示す概略ブロッ
ク図である。先ず図２に基づき、本発明の露光装置の全
体構成を以下に説明し、ついで図１に基づいて本発明の
露光装置の要部を詳説する。

【００２３】図２に示されるように本発明の露光装置Ｐ
Ｓは、大別して、ウエハ６０への露光に関わる露光系８
０、ウエハ６０やレチクル５９の位置を制御する機構系
８１、ウエハ６０の位置合わせに関わるアライメント系
８２、さらにこれら各系を含む装置全体の動作を統轄制
御する制御系８３の４系統から構成されており、とりわ
け本発明はその要部が制御系８３内に構築されて成る。

【００２４】露光系８０は、露光光源６２、露光パター
ンが焼込まれているレチクル５９、複数個の組合わせレ
ンズからなるプロジェクション光学系６１から構成され
る。露光光源６２から射出された露光光線に照射され光
線中に形成されたレチクル５９のパターン像が、プロジ
ェクション光学系６１を介してウエハ６０上の各ショッ
ト領域に投影・結像し、各ショット領域を露光する。

【００２５】機構系８１は、ウエハ６０とウエハホルダ
５１をウエハステージ上に載置して移動あるいは回転さ
せるステージ駆動機構５２、自ら計測用のレーザ光を発
してステージからの反射光を捕捉してステージ位置を検
出するレーザ干渉計５６、ウエハ６０をステージにロー
ドし、あるいはアンロードするウエハ・ローダ／アンロ
ーダ５５、レチクル５９を移動あるいは回転あるいは傾
斜させるレチクル駆動機構５３、プロジェクション光学
系６１の結像特性を制御する結像特性制御装置５４から
構成される。

【００２６】プロジェクション光学系６１の光軸方向に
Ｚ軸をとり、Ｚ軸に垂直な２次元平面の直行座標系をＸ
軸およびＹ軸とすると、ステージ駆動機構５２は、プロ
ジェクション光学系６１の光軸に垂直な面内でウエハを
２次元的に位置決めするＸステージ５２ａ及びＹステー
ジ５２ｂ、プロジェクション光学系６１の光軸に平行な
Ｚ方向にウエハを位置決めするＺステージ５２ｄ、およ
びウエハを微小回転駆動させるためのθステージ５２ｃ
から構成される。例えばＸステージ５２ａはＸステージ
駆動装置５２ｅによってＸ方向に駆動される。Ｙ、Ｚ、
θ方向についても同様に図示されない夫々のステージ駆
動装置によって駆動される。また、図示されるようにウ
エハ６０をチルトさせるチルトモータ５２ｆが装備され
ることもある。

【００２７】ウエハステージの上面には、Ｘ軸に垂直な
反射面を有する平面鏡で構成された移動鏡が固定され、
この移動鏡に対向するようにレーザ干渉計５６が配置さ
れている。レーザ干渉計５６は、Ｘ軸に沿って移動鏡に
レーザビームを照射する２個のＸ線用のレーザ干渉計、
およびＹ軸に沿って移動鏡にレーザビームを照射するＹ
軸用のレーザ干渉計で構成され、ウエハステージのＸ座
標およびＹ座標（ステージ座標系または静止座標系Ｘ、
Ｙ）が計測される。

【００２８】また、Ｘ軸用の２個のレーザ干渉計の計測
値の差に基づいて、ウエハステージの回転角が計測され
る。レーザ干渉計５６は、計測したＸ座標、Ｙ座標およ
び回転角の情報を検出信号５６ａとして出力する。検出
信号５６ａは制御系８３に供給され、制御系８３は、Ｘ
ステージ駆動装置５２ｅ等にステージ制御信号を送り、
ウエハステージの位置決め動作を制御する。

【００２９】ウエハ重量の増加に伴い、ウエハ・ローダ
／アンローダ５５にはロボットアームやコンベア等の機
械搬送系が適用されている。

【００３０】レチクル駆動機構５３は、レチクル５９を
保持し、レチクル５９を移動および微小回転させるよう
に構成されている。さらにレチクル駆動機構５３には、
レチクル５９をチルトさせるためのチルトモータ５３ａ
が装備されている。また図示されていないが、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
れていて、検出信号が制御系８３に供給され、制御系８
３はレチクル駆動機構５３にレチクル駆動制御信号３４
ｂを送り、レチクル５９の位置・角度等を制御する。

【００３１】結像特性制御装置５４は、プロジェクショ
ン光学系６１に装着されていて、例えばプロジェクショ
ン光学系６１を構成するレンズ群の内の所定のレンズ群
の間隔調整、または所定のレンズ群の間のレンズセルの
内圧調整により、プロジェクション光学系６１の投影倍
率等の調整を行う。結像特性制御装置５４の動作は、制
御系８３からの結像特性制御信号３４ａによって制御さ
れる。ウエハのフィールド内成分のアライメントは、こ
の結像特性制御装置５４と、前記のレチクル駆動機構５
３とによって実行される。

【００３２】つぎにアライメント系８２は、露光系８０
の側面にオフ・アクシスで配置されている。このアライ
メント系８２の備える照明光源６３からの照明光が、コ
リメートレンズ６４、ビームスプリッタ６５、ミラー６
６および対物レンズ６７を経てウエハ上のアライメント
マーク近傍に照射される。なお、ウエハ上にはこのウエ
ハ上に設定された座標系（ｘ、ｙ）に沿って規則的にフ
ィールド領域が形成され、各フィールド領域には例えば
接するｘ方向スクライブラインならびにｙ方向スクライ
ブライン部にＸ軸用のアライメントマークならびにＹ軸
用のアライメントマークが形成されているものとする。

【００３３】これらのアライメントマークからの反射光
は、対物レンズ６７、ミラー６６、２枚のビームスプリ
ッタ６５および６８、また不図示の基準指標を夫々経
て、ついでＸ軸用のリレーレンズ６９によってＣＣＤ７
０に集光される。一方、ビームスプリッタ６８で直角に
反射された光は、Ｙ軸用のリレーレンズ７１を経てＣＣ
Ｄ７２に集光される。ＣＣＤ７０と７２に形成された像
は、基準指標とウエハ上のアライメントマークとが重な
った像であり、この撮像信号を処理することによって、
ＸＹ両軸のアライメントマークと基準指標との位置ずれ
量が検出される。

【００３４】次に、露光対象とするウエハの各フィール
ド領域（ショット領域）の位置決めを行って、各フィー
ルド領域にそれぞれレチクルのパターン像を露光する工
程の動作を説明する。先ず露光対象とするウエハ６０を
ウエハホルダ５１上にロードし、ウエハ６０上の予め設
定された複数個のサンプルフィールド（サンプルショッ
ト）の各につき、アライメント系８２によって前記位置
ずれ量を検出する。

【００３５】ついで前記の位置ずれ量から算出される誤
差成分を最小にするに統計処理（例えばＥＧＡ計算）を
行い、変換パラメータの値を定め、線形的で仮想的な１
次変換モデル（座標変換式）を求める。そして、この１
次変換モデルを用いて各フィールド領域のステージ座標
系（Ｘ、Ｙ）での配列座標を求め、アライメント格子表
（アライメント格子と略記される）を編成する。

【００３６】このアライメント格子に基づいてステージ
を駆動し、ウエハの各フィールド領域の基準点を順次露
光系８０による露光領域の基準点に位置決めし、ついで
そのフィールドに適用することが可能な補正量を用い、
結像特性制御装置５４によるレンズ結像特性の調節ある
いは／およびレチクル駆動機構５３によるレチクル５９
の移動／回転／傾斜等によって、フィールド内成分のア
ライメント補正を実行する。

【００３７】このようにアライメントが為されたフィー
ルドに、それぞれレチクル５９のパターンを投影露光す
る。上記のプロセスでそのウエハの各フィールドへの投
影露光は完了すると、ウエハ・ローダ／アンローダ５５
が加工済みのウエハをアンロードして、次のウエハをス
テージにロードする。前記の工程により、ロットの全ウ
エハへの露光処理が高スループットで行われる。

【００３８】つぎに、本発明の露光装置の要部を図１に
基づいて詳説する。本発明の露光装置ＰＳの要部は、前
記の制御系８３を構成する、図１に示される制御手段３
０である。制御系８３は、ノイマン型のストアードプロ
グラム式コンピュータ及びそれによって実行される複数
のソフトウエアプログラム（制御手段３０）で構成され
るものであり、これら複数のソフトウエアプログラム
は、各種の制御機能を具現する手段として装置と同等に
取り扱うことができる。このコンピュータには、マイク
ロコンピュータや制御コンピュータ（ＦＡコンピュー
タ）をはじめ、パソコンあるいはワークステーション等
が適用可能である。

【００３９】図１に示されるように、露光装置ＰＳにお
けるコンピュータは、データ基幹であるコモンバス２５
に、ＣＰＵ２１、第１ＲＯＭ２２、ＥＥＰＲＯＭ２３、
ＲＡＭ２４、第２ＲＯＭ２６が接続されている。

【００４０】前記の各手段のうち、１は多点測定用ウエ
ハ設定手段、２はサンプリングフィールド設定手段、３
は多点測定手段、４はフィールド内成分補正量決定手
段、５はフィールド内成分補正量記憶手段、６は補正量
適用判定手段、７は１点測定手段、８は統計処理手段、
９はアライメント格子／変換モデル編成・記憶手段、１
０は多点測定用ウエハ頻度設定手段であり、いずれもＣ
ＰＵ２１によって実行可能なソフトウエアプログラムで
構成されている。

【００４１】本実施形態では、多点測定用ウエハ設定手
段１〜フィールド内成分補正量決定手段４と、補正量適
用判定手段６〜統計処理手段８と、多点測定用ウエハ頻
度設定手段１０はいずれも第１ＲＯＭ２２に格納されて
いる。また、フィールド内成分補正量記憶手段５とアラ
イメント格子／変換モデル編成・記憶９は、書き替え可
能なＥＥＰＲＯＭ２３に格納されている。

【００４２】さらに、第２ＲＯＭ２６には、いずれもＣ
ＰＵ２１によって実行可能なソフトウエアプログラムで
構成された全体システム制御ルーチン３１、ウエハ・ロ
ーダ／アンローダ制御ルーチン３２、移動制御ルーチン
３３、フィールド内成分アライメント制御ルーチン３４
が格納されている。

【００４３】多点測定用ウエハ設定手段１は、ロットを
構成する全Ｎ枚（Ｎは２以上の自然数）の基板中から、
所定の頻度に基づき、そのロットの第１番目の基板を必
ず含めたＭ枚（Ｍは１≦Ｍ≦Ｎ−１を満たす自然数）の
多点測定用基板を設定して、サンプリングフィールド設
定手段２に供給するとともに、設定した多点測定用基板
情報１ａを補正量適用判定手段６に供給する。このと
き、ウエハ・ローダ／アンローダ５５から供給されるロ
ード検出信号５５ａに基づき、多点測定用基板を設定す
る構成にすることが好ましい。あるいは、ロード検出信
号５５ａと、多点測定用ウエハ頻度設定手段１０から供
給される頻度ｒに基づき、多点測定用基板を設定する構
成も可能である。

【００４４】サンプリングフィールド設定手段２は、基
板上からｎ個（ｎは２以上の自然数）の露光フィールド
をサンプリングフィールドとして設定し、かつ該各サン
プリング露光フィールド中で、フィールド内多点測定を
行うｍ個（ｍは１≦ｍ≦ｎ−１を満たす自然数）のサン
プリングフィールドと、フィールド内１点測定を行う
（ｎ−ｍ）個のサンプリングフィールドを設定し、さら
に多点測定にかかる測定点数およびフィールド内測定点
を設定して、設定結果を多点測定手段３と１点測定手段
７に供給するとともに、サンプリングフィールドに関す
る前記情報２ａを補正量適用判定手段６に供給する。前
記設定は、予め内蔵されているアルゴリズムに基づいて
実行するように構成する以外にも、例えば外部からの指
示入力あるいは指定入力に基づいて各設定を実行する構
成とすることもできる。

【００４５】多点測定手段３は、サンプリングフィール
ド設定手段２によって設定された多点測定するサンプリ
ングフィールドと測定点数およびフィールド内測定点に
基づき、前記のアライメント系８２を駆動してフィール
ド内多点測定を行い、多点測定データをフィールド内成
分補正量決定手段４に供給する。さらにこの多点測定デ
ータのうちの、所定のフィールド内測定点での１点分の
測定データを、１点測定手段７に供給する構成とするこ
ともできる。この場合、１点分の測定データは後の統計
処理に供される。

【００４６】フィールド内成分補正量決定手段４は、多
点測定手段３による多点測定結果に基づき、該サンプリ
ングフィールドのフィールド内成分（フィールド倍率、
フィールド回転）の補正量を決定する。さらにフィール
ド内成分補正量記憶手段５は、フィールド内成分補正量
決定手段４によって決定されたフィールド内成分補正量
をサンプリングフィールド毎に記憶・保存するととも
に、記憶したフィールド内成分補正量を補正量情報５ａ
として補正量適用判定手段６に供給する。

【００４７】補正量適用判定手段６は、多点測定用ウエ
ハ設定手段１から供給された多点測定用基板情報１ａ
と、サンプリングフィールド設定手段２から供給された
サンプリング露光フィールドと測定点数の情報２ａと、
フィールド内成分補正量記憶手段５から供給された、サ
ンプリングフィールドの補正量情報５ａに基づき、その
ウエハの、そのフィールドに適用さるべきフィールド内
成分補正量を判定し、適用さるべきと判定された補正量
６ａをフィールド内成分アライメント制御ルーチン３４
に供給する。

【００４８】したがって、補正量適用判定手段６によっ
て、サンプリングフィールドフィールドにおいて以前に
決定されたフィールド内成分補正量を、同一ウエハの他
の（非サンプリングの）フィールドへ適用する際の最適
なフィールド内成分補正量の判定がなされる。あるい
は、ロットに関し、サンプリングウエハを用いて以前に
決定されているフィールド内成分補正量を、同一ロット
内の他の（非サンプリングの）ウエハへ適用する際の最
適なフィールド内成分補正量の判定がなされる。

【００４９】一方、１点測定手段７は、サンプリングフ
ィールド設定手段２によって設定された１点測定するフ
ィールドにつき、前記のアライメント系８２を駆動して
フィールド内１点測定を行い、１点測定データを統計処
理手段８に供給する。

【００５０】統計処理手段８は、１点測定手段７から供
給された１点測定データに基づき、あるいはこれら１点
測定データに多点測定手段３から供給された前記１点分
の測定データを加えて、統計的処理手法(例えばＥＧ
Ａ）により、絶対座標系でのズレ量をシフト、ローテー
ション、スケーリング等の成分に分けて統計処理し、変
換モデル用のパラメータを算出してアライメント格子／
変換モデル編成・記憶手段９に供給する。

【００５１】アライメント格子／変換モデル編成・記憶
手段９は、統計処理手段８から供給されたパラメータに
基づき、仮想配列としてのアライメント格子を編成して
記憶する。あるいは、一次変換モデルを編成して記憶す
る。記憶されたアライメント格子あるいは変換モデル
は、移動制御ルーチン３３によってアクセスされる。

【００５２】多点測定用ウエハ頻度設定手段１０は、多
点測定用基板の出現頻度を任意に設定可能にするもの
で、利用者はロットの状況に応じた任意の所望の出現頻
度ｒを設定入力することができる。この出現頻度を設定
入力は、図示されないキーボードあるいはマウス等の入
力装置によって実現することができる。多点測定用ウエ
ハ頻度設定手段１０は、設定された頻度ｒを多点測定用
ウエハ設定手段１に供給する。多点測定用ウエハ設定手
段１は、この頻度ｒに基づき、前記のように多点測定用
基板を設定する。

【００５３】ウエハ・ローダ／アンローダ制御ルーチン
３２は、ウエハロード制御信号３２ａをウエハ・ローダ
／アンローダ５５に送り、ウエハのロード／アンロード
を制御する。なおウエハ・ローダ／アンローダ５５はウ
エハのロードの度に、ロード検出信号５５ａを多点測定
用ウエハ設定手段１に送る。

【００５４】移動制御ルーチン３３は、アライメント格
子／変換モデル編成・記憶手段９に記憶されたアライメ
ント格子あるいは変換モデルをアクセスし、さらにレー
ザ干渉計５６から供給される検出信号５６ａに基づき、
ステージ移動量を定めて、ステージ制御信号３３ａをス
テージ駆動機構５２に送り、これによりステージ移動を
制御する。

【００５５】フィールド内成分アライメント制御ルーチ
ン３４は、補正量適用判定手段６から供給された補正量
６ａに基づき、結像特性制御装置５４に結像特性制御信
号３４ａを、あるいは／およびレチクル駆動機構５３に
レチクル駆動制御信号３４ｂをそれぞれ送り、フィール
ド内成分アライメントを制御する。

【００５６】全体システム制御ルーチン３１は、システ
ム全体に関わる各種の制御を司るものである。

【００５７】なおデータの記録保存は、図示されるよう
なＥＥＰＲＯＭ２３以外に、ＳＲＡＭやフラッシュメモ
リ等の不揮発性メモリをはじめ、ＨＤＤや、あるいは着
脱可能な記録媒体（フロッピーディスクやリムーバブル
ハードディスク、光ディスクや光磁気ディスク）に記録
保存する構成にできる。

【００５８】つぎに以下に、本発明の露光装置によるリ
ソグラフィ加工例を説明する。図３は、本発明の露光装
置によるリソグラフィ加工の一例として、多点測定フィ
ールド数を基板単位で削減する運用の説明図である。同
図に示されるように、このリソグラフィ加工はウエハＵ
１上の５２個のフィールドのうち、９個のフィールドＦ
１１〜Ｆ１９をサンプリングフィールドとし、さらにこ
れら９個のサンプリングフィールドＦ１１〜Ｆ１９のう
ち、中央のフィールドＦ１１のみを多点測定用サンプリ
ングフィールド（図中、Ｍで表示）としてフィールド内
５点測定を行い、残る８個のフィールドＦ１２〜Ｆ１９
を１点測定用サンプリングフィールド（図中、Ｓで表
示）としてフィールド内１点測定を行う。

【００５９】そして、中央のフィールドＦ１１へのフィ
ールド内５点測定に基づいて決定されたフィールド内成
分補正量を、各サンプリングフィールドＦ１１だけでな
く、ウエハＵ１１上の５２個のフィールド全てに適用し
てフィールド内成分アライメントを行う。例えば図中、
点線で示したフィールドＦ１２０やＦ１６０等にも、こ
の補正量を適用する。この根拠は前記のように、実測値
によれば同一ウエハ上の異なるフィールド間のフィール
ド内線形誤差成分（フィールド倍率とフィールド回転）
の変動量は無視できる程度に小さいことに拠っている。

【００６０】前記の結果、ウエハＵ１に対してなされる
測定ポイント総数は、フィールドＦ１１につき５ポイン
ト、残る８個のフィールドＦ１２〜Ｆ１９につき各１ポ
イントで合計１３ポイントとなる。これら１３ポイント
という少ない測定だけで、このウエハＵ１のアライメン
ト格子を求めるためのデータと、ウエハＵ１上の全フィ
ールドに対して適用可能なフィールド内成分補正量を求
めるためのデータとを得ることができる。

【００６１】これを、従来の全９サンプリングフィール
ドの各々につき５ポイントづつ、合計４５ポイントを計
測する場合と比較すると、約７１％もの大幅な削減がで
きることになる。このように、本実施形態では基板単位
で多点測定フィールド数を減少させることにより、測定
の所要時間を大幅に短縮することができる。

【００６２】図４は、図３の運用例における本発明の露
光装置の動作フローチャートである。先ずウエハがロー
ドされると（ステップＳ１０１）、ステージが駆動され
てサンプリングフィールドへ移動する（ステップＳ１０
２）。つぎにサンプリングフィールド設定手段２によっ
て、そのサンプリングフィールドが多点測定サンプリン
グフィールドであるか否かが確認され（ステップＳ１０
３）、多点測定サンプリングフィールドであれば、多点
測定手段３によって多点測定が為される（ステップＳ１
０４）。

【００６３】この多点測定結果に基づき、フィールド内
成分補正量決定手段４によってフィールド内成分補正量
が決定され（ステップＳ１０５）、フィールド内成分補
正量記憶手段５によって記憶される（ステップＳ１０
６）。前記動作が全サンプリングフィールド終了まで反
復される（ステップＳ１０８）。

【００６４】一方、ステップＳ１０３において、そのサ
ンプリングフィールドが多点測定サンプリングフィール
ドでないことが確認されると、１点測定用のサンプリン
グフィールドであるとして、１点測定手段７によって１
点測定が為され（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０
８に進む。

【００６５】ついで、各サンプリングフィールドにおい
て測定された１点データ（これには多点測定サンプリン
グフィールドにおいて測定された多点から抽出された１
点データも含まれる）に基づき、統計処理手段８が統計
処理を施して変換パラメータを算出し（ステップＳ１０
９）、アライメント格子／変換モデル編成・記憶手段９
によってこのウエハのアライメント格子あるいは変換モ
デルが編成され、記憶される（ステップＳ１１０）。

【００６６】以上で測定が完了すると、露光工程に入
る。移動制御ルーチン３３が、ロードされているウエハ
のアライメント格子あるいは変換モデルをアライメント
格子／変換モデル編成・記憶手段９から取りだし、これ
らを参照してこのウエハ上の各フィールド（サンプリン
グフィールド、非サンプリングフィールドすべて）へ移
動する（ステップＳ１１１）。これは実際にはウエハが
搭載されたステージ側を、光学系に対してドライブする
相対移動になる。

【００６７】ついでフィールド内成分アライメント制御
ルーチン３４が、決定され記憶されている補正量をこの
フィールドへ適用して、フィールド内成分アライメント
を実行する（ステップＳ１１２）。

【００６８】前記により、このフィールドのアライメン
トが完了することで露光の準備が整い、露光が実行され
る（ステップＳ１１３）。前記の工程が、そのウエハ上
の全フィールドにつき反復され（ステップＳ１１４）、
全フィールドにつき露光が完了すると、運用が終了す
る。

【００６９】図５は、本発明の露光装置による、多点測
定フィールド数を基板単位で削減する別の運用例の説明
図である。同図に示されるように、このリソグラフィ加
工はウエハＵ２上の５２個のフィールドのうち、９個の
フィールドＦ２１〜Ｆ２９をサンプリングフィールドと
し、さらにこれら９個のサンプリングフィールドＦ２１
〜Ｆ２９のうち、フィールドＦ２１、Ｆ２２、Ｆ２４、
Ｆ２６、Ｆ２８の５個だけを多点測定用サンプリングフ
ィールド（図中、Ｍで表示）としてフィールド内５点測
定を行い、残る４個のフィールドＦ２３、Ｆ２５、Ｆ２
７、Ｆ２９を１点測定用サンプリングフィールド（図
中、Ｓで表示）としてフィールド内１点測定を行う。

【００７０】そして、５個の多点測定用サンプリングフ
ィールドへのフィールド内５点測定に基づいて決定され
た５組のフィールド内成分補正量を、各多点測定用サン
プリングフィールドだけでなく各々の周辺の、複数個の
フィールド（１点測定用サンプリングフィールドおよび
非サンプリングフィールド）に適用して、ウエハＵ２上
の５２個のフィールド全てのフィールド内成分アライメ
ントを行う。例えば図中、点線で示したフィールドＦ２
２０には、フィールドＦ２２での５点測定に基づくフィ
ールド内成分補正量を適用する。同様に、フィールドＦ
２６０には、フィールドＦ２６での５点測定に基づくフ
ィールド内成分補正量を適用する。そしてさらに、１点
測定用サンプリングフィールドＦ２９に隣接するフィー
ルドＦ２９０には、最寄りの多点測定用サンプリングフ
ィールドＦ２８での５点測定に基づくフィールド内成分
補正量を適用する。

【００７１】前記の結果、ウエハＵ２に対してなされる
測定ポイント総数は、５個の多点測定用サンプリングフ
ィールドの各につき５ポイント、残る４個のフィールド
の各につき１ポイントの、合計２９ポイントとなる。こ
れら２９ポイントの測定だけで、このウエハＵ２のアラ
イメント格子を求めるためのデータと、ウエハＵ２上の
全フィールドに対して適用可能なフィールド内成分補正
量を求めるためのデータとを得ることができる。本実施
形態は、ウエハの熱歪みによる位置ズレの影響を排除す
るケースにおいてとりわけ有効となる。

【００７２】図６は、図５の運用例における本発明の露
光装置の動作フローチャートである。先ずウエハがロー
ドされると（ステップＳ２０１）、ステージが駆動され
てサンプリングフィールドへ移動する（ステップＳ２０
２）。つぎにサンプリングフィールド設定手段２によっ
て、そのサンプリングフィールドが多点測定サンプリン
グフィールドであるか否かが確認され（ステップＳ２０
３）、多点測定サンプリングフィールドであれば、多点
測定手段３によって多点測定が為される（ステップＳ２
０４）。

【００７３】この多点測定結果に基づき、フィールド内
成分補正量決定手段４によって多点測定サンプリングフ
ィールド毎のフィールド内成分補正量が決定され（ステ
ップＳ２０５）、フィールド内成分補正量記憶手段５に
よって記憶される（ステップＳ２０６）。前記動作が全
サンプリングフィールド終了まで反復される（ステップ
Ｓ２０８）。

【００７４】一方、ステップＳ２０３において、そのサ
ンプリングフィールドが多点測定サンプリングフィール
ドでないことが確認されると、１点測定用のサンプリン
グフィールドであるとして、１点測定手段７によって１
点測定が為され（ステップＳ２０７）、ステップＳ２０
８に進む。

【００７５】ついで、各サンプリングフィールドにおい
て測定された１点データ（これには多点測定サンプリン
グフィールドにおいて測定された多点から抽出された１
点データも含まれる）に基づき、統計処理手段８が統計
処理を施して変換パラメータを算出し（ステップＳ２０
９）、アライメント格子／変換モデル編成・記憶手段９
によってこのウエハのアライメント格子あるいは変換モ
デルが編成され、記憶される（ステップＳ２１０）。

【００７６】以上で測定が完了すると、露光工程に入
る。移動制御ルーチン３３が、ロードされているウエハ
のアライメント格子あるいは変換モデルをアライメント
格子／変換モデル編成・記憶手段９から取りだし、これ
らを参照してこのウエハ上の各フィールド（サンプリン
グフィールド、非サンプリングフィールドすべて）へ移
動する（ステップＳ２１１）。

【００７７】ついで補正量適用判定手段６が、多点測定
サンプリングフィールド毎のフィールド内成分補正量の
うちで、そのフィールドへ適用する（すなわち、同一ウ
エハの他フィールドのものを流用する）補正量を選択判
定し（ステップＳ２１２）、フィールド内成分アライメ
ント制御ルーチン３４が、選択判定された補正量をこの
フィールドへ適用して、フィールド内成分アライメント
を実行する（ステップＳ２１３）。

【００７８】前記により、このフィールドのアライメン
トが完了することで露光の準備が整い、このフィールド
への露光が実行される（ステップＳ２１４）。前記の工
程が、そのウエハ上の全フィールドにつき反復され（ス
テップＳ１２１５）、全フィールドにつき露光が完了す
ると、運用が終了する。

【００７９】図７は、本発明の露光装置によるリソグラ
フィ加工の一例として、多点測定フィールド数をロット
単位で削減する運用の説明図である。図示されるよう
に、このリソグラフィ加工は１ロットが４枚のウエハＵ
１１〜Ｕ１４で構成され、最初のウエハＵ１１のみを多
点測定用サンプリングウエハとし、このウエハＵ１１上
の５２個のフィールドのうち、サンプリングされた９個
のフィールドＦ１１１〜Ｆ１１９のうち、中央のフィー
ルドＦ１１１のみについてフィールド内５点測定を行
い、残る８個のフィールドＦ１１２〜Ｆ１１９でフィー
ルド内１点測定を行う。こののち、残る３枚のウエハＵ
１２〜Ｕ１４については、例えばウエハＵ１２におい
て、９個のフィールドＦ１２１〜Ｆ１２９のすべてでフ
ィールド内１点測定を行う。ウエハＵ１３、Ｕ１４につ
いても同様に処理される。

【００８０】そして、中央のフィールドＦ１１１へのフ
ィールド内５点測定に基づいて決定されたフィールド内
成分補正量を、最初のウエハＵ１１の各露光フィールド
Ｆ１１１〜Ｆ１１９に適用してフィールド内成分アライ
メントを行うだけでなく、この補正量をウエハＵ１１上
の５２個のフィールド全てに適用してフィールド内成分
アライメントを行う。例えば図中、点線で示したフィー
ルドＦ１１１０やＦ１１２０にも、この補正量を適用す
る。

【００８１】加えてさらに、最初のウエハＵ１１のフィ
ールドＦ１１１へのフィールド内５点測定に基づいて決
定された、このフィールド内成分補正量を、後続の３枚
のウエハＵ１２〜Ｕ１４上のフィールド全てに適用して
フィールド内成分アライメントを行うようにする。例え
ば図中、点線で示した、ウエハＵ１２のフィールドＦ１
２８０や、ウエハＵ１３のフィールドＦ１３６０や、ウ
エハＵ１４のフィールドＦ１４９０にも、すべてこの補
正量を適用する。この根拠は前記のように、同一ロット
に属するウエハ間でのフィールド内線形誤差の差（バラ
ツキ）は無視できる程度に小さいという実測結果によ
る。

【００８２】このように、ロット単位と基板単位の両方
で多点測定フィールド数を減少させることにより、従来
法に比べて測定の所要時間を大幅に短縮することができ
る。

【００８３】また図８は、本発明の露光装置による、多
点測定フィールド数をロット単位で削減する別の運用例
の説明図である。図示されるように、このリソグラフィ
加工は１ロットが６枚のウエハＵ２１〜Ｕ２６で構成さ
れ、最初のウエハＵ２１を含み３枚おきに多点測定用サ
ンプリングウエハを設定する。したがってこのロットの
多点測定用サンプリングウエハは、Ｕ２１とＵ２４であ
る。

【００８４】まずウエハＵ１１上の５２個のフィールド
のうち、９個のフィールドＦ２１１〜Ｆ２１９をサンプ
リングし、ついでこの９個のフィールドＦ２１１〜Ｆ２
１９のうち、中央のフィールドＦ２１１のみについてフ
ィールド内５点測定を行い、残る８個のフィールドＦ２
１２〜Ｆ２１９でフィールド内１点測定を行う。後続の
２枚のウエハＵ２２、Ｕ２３については、例えばウエハ
Ｕ２２において、９個のフィールドＦ２２１〜Ｆ２２９
のすべてでフィールド内１点測定を行う。ウエハＵ２３
についても同様である。

【００８５】そして、中央のフィールドＦ２１１へのフ
ィールド内５点測定に基づいて決定されたフィールド内
成分補正量を、最初のウエハＵ２１の各フィールドＦ２
１１〜Ｆ２１９に適用してフィールド内成分アライメン
トを行うだけでなく、この補正量をウエハＵ２１上の５
２個のフィールド全てに適用してフィールド内成分アラ
イメントを行う。例えば図中、点線で示したフィールド
Ｆ２１２０等にも、この補正量を適用する。

【００８６】加えてさらに、最初のウエハＵ２１のフィ
ールドＦ２１１へのフィールド内５点測定に基づいて決
定された、このフィールド内成分補正量を、後続の２枚
のウエハＵ２２、Ｕ２３上のフィールド全てに適用し
て、フィールド内成分アライメントを行うようにする。
例えば図中、点線で示した、ウエハＵ２２のフィールド
Ｆ２２８０や、ウエハＵ２３のフィールドＦ２３６０等
にも、すべてこの補正量を適用する。

【００８７】このようにして３枚のウエハＵ２１〜Ｕ２
３が処理されると、ついでロードされたウエハＵ２４は
多点測定用サンプリングウエハであるから、ウエハＵ２
４上の５２個のフィールドのうち、９個のフィールドＦ
２４１〜Ｆ２４９をサンプリングし、ついでこの９個の
フィールドＦ２４１〜Ｆ２４９のうち、中央のフィール
ドＦ２４１のみについてフィールド内５点測定を行い、
残る８個のフィールドＦ２４２〜Ｆ２４９でフィールド
内１点測定を行う。後続の２枚のウエハＵ２５、Ｕ２６
については、例えばウエハＵ２５において、９個のフィ
ールドＦ２５１〜Ｆ２５９のすべてでフィールド内１点
測定を行う。ウエハＵ２６についても同様である。

【００８８】そして、中央のフィールドＦ２４１へのフ
ィールド内５点測定に基づいてフィールド内成分補正量
が決定される。ここにおいて、以前の記憶されているフ
ィールド内成分補正量が更新されることになる。この更
新されたフィールド内成分補正量を、ウエハＵ２４の各
フィールドＦ２４１〜Ｆ２４９に適用してフィールド内
成分アライメントを行うだけでなく、この補正量をウエ
ハＵ２４上の５２個のフィールド全て（図中、点線で示
したフィールドＦ２４２０を含む）に適用してフィール
ド内成分アライメントを行う。加えてさらに、このフィ
ールド内成分補正量を、後続の２枚のウエハＵ２５、Ｕ
２６上のフィールド全て（図中、点線で示したフィール
ドＦ２５８０、Ｆ２６９０を含む）に適用して、フィー
ルド内成分アライメントを行うようにする。

【００８９】したがって、同一ロットに属する複数枚の
ウエハについては、ウエハ１枚のみ、あるい数枚おきに
フィールドのフィールド内成分アライメント補正量を決
定し、ついでこの補正量を、同一ロットに属する他の各
ウエハのフィールドのフィールド内成分アライメントに
適用することにより、測定や算出の手間を省略できてス
ループットが向上する。

【００９０】図９は、図７および図８の運用例における
本発明の露光装置の動作フローチャートである。先ずウ
エハがロードされると（ステップＳ３０１）、多点測定
用ウエハ設定手段によって、ロットの最初のウエハまた
はおよび多点測定用のウエハであるか否かが確認され
（ステップＳ３０２）、ロットの最初のウエハまたはお
よび多点測定用のウエハであると、ステージが駆動され
てサンプリングフィールドへ移動する（ステップＳ３０
３）。

【００９１】ついでサンプリングフィールド設定手段２
によって、そのサンプリングフィールドが多点測定サン
プリングフィールドであると確認されると（ステップＳ
３０４）、多点測定手段３によって多点測定が為され
（ステップＳ３０５）、フィールド内成分補正量決定手
段４によってフィールド内成分補正量が決定され（ステ
ップＳ３０６）、この補正量が、フィールド内成分補正
量記憶手段５によって記憶され（ステップＳ３０７）、
ステップＳ３０９に進む。

【００９２】また、ステップＳ３０４において、そのサ
ンプリングフィールドが１点測定サンプリングフィール
ドであると確認されると、１点測定手段７によって１点
測定が為され（ステップＳ３０８）、ステップＳ３０９
に進む。ステップＳ３０９では、全サンプリングフィー
ルド終了まで前記が反復され、全サンプリングフィール
ドが終了すると、ステップＳ３１３に進む。

【００９３】一方、ステップＳ３０２において、ロット
の最初のウエハまたはおよび多点測定用のウエハでない
ことが確認されると、１点測定用のウエハであるとし
て、ステージ駆動によりサンプリングフィールドへ移動
し（ステップＳ３１０）、１点測定手段７によって１点
測定が為され（ステップＳ３１１）、全サンプリングフ
ィールド終了までこの処理が反復され（ステップＳ３１
２）、全サンプリングフィールドが終了すると、ステッ
プＳ３１３に進む。

【００９４】ステップＳ３１３では、各ウエハ毎に、各
サンプリングフィールドにおいて測定された１点データ
（これには多点測定サンプリングフィールドにおいて測
定された多点から抽出された１点データも含まれる）に
基づき、統計処理手段８が統計処理を施して変換パラメ
ータを算出し（ステップＳ３１３）、アライメント格子
／変換モデル編成・記憶手段９によって各ウエハ毎のア
ライメント格子あるいは変換モデルが編成され、記憶さ
れる（ステップＳ３１４）。前記の処理により、ウエハ
がロードされる度に、各ウエハに対応したアライメント
格子あるいは変換モデルが編成されることになる。

【００９５】以上で測定が完了すると、露光工程に入
る。移動制御ルーチン３３が、現在ロードされているウ
エハに対応したアライメント格子あるいは変換モデルを
アライメント格子／変換モデル編成・記憶手段９から取
りだし、これらを参照してこのウエハ上の各フィールド
（サンプリングフィールド、非サンプリングフィールド
すべて）へ移動する（ステップＳ３１５）。これは実際
にはウエハが搭載されたステージ側を、光学系に対して
ドライブする相対移動になる。

【００９６】ついで補正量適用判定手段６が、そのウエ
ハへ適用するフィールド内成分補正量を判定し（ステッ
プＳ３１６）、フィールド内成分アライメント制御ルー
チン３４が、判定された補正量をそのウエハ上の全フィ
ールドへ適用して、フィールド内成分アライメントを実
行する（ステップＳ３１７）。

【００９７】前記により、そのウエハ上のフィールドの
アライメントが完了することで露光の準備が整い、その
フィールドに露光が実行される（ステップＳ３１８）。
前記の工程が、そのウエハ上の全フィールドにつき反復
され（ステップＳ３１９）、全フィールドにつき露光が
完了すると、後続のロットがロードされて前記操作が反
復され、ロットの全ウエハの露光完了を以て（ステップ
Ｓ３２０）運用が終了する。

【００９８】図１０は、本発明の露光装置によるリソグ
ラフィ加工の一例として、多点測定フィールド数をロッ
ト単位で削減する他の運用の説明図である。図示される
ように、このリソグラフィ加工は１ロットが４枚のウエ
ハＵ３１〜Ｕ３４で構成され、最初のウエハＵ３１のみ
を多点測定用サンプリングウエハとし、このウエハＵ３
１上の５２個のフィールドのうち、サンプリングされた
９個のフィールドＦ３１１〜Ｆ３１９すべてについてフ
ィールド内５点測定を行う。

【００９９】こののち、残る３枚のウエハＵ３２〜Ｕ３
４については、例えばウエハＵ３２において、９個のフ
ィールドＦ３２１〜Ｆ３２９のすべてでフィールド内１
点測定を行う。ウエハＵ３３、Ｕ３４についても同様で
ある。

【０１００】そして、ウエハＵ３１上のサンプリングさ
れたフィールドＦ３１１〜Ｆ３１９へのフィールド内５
点測定に基づいて決定された、計９組のフィールド内成
分補正量を、近接するフィールドにも適用することによ
り、ウエハＵ３１上の５２個のフィールド全てのフィー
ルド内成分アライメントを行う。このように、非サンプ
リングフィールド（例えば図中、点線で示したフィール
ドＦ３１１０やＦ３１２０）には、近接したサンプリン
グフィールドにおいて決定された補正量が適用される。

【０１０１】加えてさらに、最初のウエハＵ３１の各サ
ンプリングフィールドＦ３１１〜Ｆ３１９へのフィール
ド内５点測定に基づいて決定された、計９組のフィール
ド内成分補正量を、後続の３枚のウエハＵ３２〜Ｕ３４
上の対応している各フィールドならびに近接するフィー
ルドにも適用することにより、全フィールドのフィール
ド内成分アライメントを行うようにする。例えば図中、
点線で示した、ウエハＵ３２の露光フィールドＦ３２８
０には、ウエハＵ３１のサンプリングフィールドＦ３１
８で決定されたフィールド内成分補正量を適用する。ま
たウエハＵ３３の露光フィールドＦ３３６０には、ウエ
ハＵ３１のサンプリングフィールドＦ３１６で決定され
たフィールド内成分補正量を適用する。さらにウエハＵ
３４の露光フィールドＦ３４９０には、ウエハＵ３１の
サンプリングフィールドＦ３１９で決定されたフィール
ド内成分補正量を適用する。

【０１０２】前記によれば、５点測定フィールドを複数
にすることで、ウエハ上の異なる位置のフィールドにお
けるフィールド内成分誤差のバラツキが大きい場合で
も、十分なアライメント精度を確保し、しかも多点測定
回数をロット単位で削減して、ロット単位と基板単位の
両方で多点測定フィールド数を減少させることにより、
従来法に比べて測定の所要時間を大幅に短縮することが
できる。

【０１０３】図１１は、本発明の露光装置による、多点
測定フィールド数をロット単位で削減するさらに別の運
用例の説明図である。図示されるように、このリソグラ
フィ加工は１ロットが６枚のウエハＵ４１〜Ｕ４６で構
成され、最初のウエハＵ４１を含み３枚おきに多点測定
用サンプリングウエハが設定される。したがってこのロ
ットの多点測定用サンプリングウエハは、Ｕ４１とＵ４
４である。

【０１０４】まずウエハＵ４１上の５２個のフィールド
のうち、９個のフィールドＦ４１１〜Ｆ４１９をサンプ
リングし、ついでこの９個のフィールドＦ４１１〜Ｆ４
１９すべてについてフィールド内５点測定を行う。この
のち、残る２枚のウエハＵ４２〜Ｕ４３については、例
えばウエハＵ４２において、９個のフィールドＦ４２１
〜Ｆ４２９のすべてでフィールド内１点測定を行う。ウ
エハＵ４３についても同様である。これ以下の操作は、
前記図１０において為された運用に準ずる。

【０１０５】このようにして、３枚のウエハＵ４１〜Ｕ
４３が処理されると、これに引き続いてロードされたウ
エハＵ４４は、前記のように多点測定用サンプリングウ
エハであるから、ここで多点測定がなされ、このウエハ
Ｕ４４によるフィールド内成分補正量が決定される。し
たがってこの段階で、前記ウエハＵ４１によるフィール
ド内成分補正量が更新されることになる。これ以下の操
作は、前記運用に準ずる。

【０１０６】図１２は、図１０および図１１の運用例に
おける本発明の露光装置の動作フローチャートである。
先ずウエハがロードされると（ステップＳ４０１）、多
点測定用ウエハ設定手段によって、ロットの最初のウエ
ハまたはおよび多点測定用のウエハであるか否かが確認
され（ステップＳ４０２）、ロットの最初のウエハまた
はおよび多点測定用のウエハであると、ステージが駆動
されてサンプリングフィールドへ移動する（ステップＳ
４０３）。

【０１０７】本実施形態では、多点測定用のウエハの全
てのサンプリングフィールドについて多点測定を実施す
るものであるから、直ちに多点測定手段３によって多点
測定が為され（ステップＳ４０４）、フィールド内成分
補正量決定手段４によって各サンプリングフィールド毎
にフィールド内成分補正量が決定され（ステップＳ４０
５）、これら各サンプリングフィールド毎の補正量が、
フィールド内成分補正量記憶手段５によって記憶される
（ステップＳ４０６）。そして全サンプリングフィール
ド終了まで前記が反復される（ステップＳ４０７）。

【０１０８】一方、ステップＳ４０２において、現在の
ウエハがロットの最初のウエハではなく、またはおよび
多点測定用のウエハでないことが確認されると、１点測
定用のウエハであるとして、ステージ駆動によりサンプ
リングフィールドへ移動し（ステップＳ４０８）、１点
測定手段７によって１点測定が為され（ステップＳ４０
９）、このウエハの全サンプリングフィールド終了まで
この処理が反復される（ステップＳ４１０）。

【０１０９】ついで、各ウエハ毎に、各サンプリングフ
ィールドにおいて測定された１点データ（これには多点
測定サンプリングフィールドにおいて測定された多点か
ら抽出された１点データも含まれる）に基づき、統計処
理手段８が統計処理を施して変換パラメータを算出し
（ステップＳ４１１）、アライメント格子／変換モデル
編成・記憶手段９によって各ウエハ毎のアライメント格
子あるいは変換モデルが編成され、記憶される（ステッ
プＳ４１２）。前記の処理により、ウエハがロードされ
る度に、各ウエハに対応したアライメント格子あるいは
変換モデルが編成されることになる。

【０１１０】以上で測定が完了すると、露光工程に入
る。移動制御ルーチン３３が、現在ロードされているウ
エハに対応したアライメント格子あるいは変換モデルを
アライメント格子／変換モデル編成・記憶手段９から取
りだし、これらを参照してこのウエハ上の各フィールド
（サンプリングフィールド、非サンプリングフィールド
すべて）へ移動する（ステップＳ４１３）。これは実際
にはウエハが搭載されたステージ側を、光学系に対して
ドライブする相対移動になる。

【０１１１】ついで補正量適用判定手段６が、そのウエ
ハ上のそのフィールドへ適用する（すなわち、同一ウエ
ハの他フィールドのものを流用、もしくは他ウエハの同
位置フィールドまたは他ウエハの異なる位置のフィール
ドのものを流用する）フィールド内成分補正量を選択判
定し（ステップＳ４１４）、フィールド内成分アライメ
ント制御ルーチン３４が、選択判定された補正量をその
ウエハ上のそのフィールドへ適用して、フィールド内成
分アライメントを実行する（ステップＳ４１５）。

【０１１２】前記により、そのウエハ上のそのフィール
ドのアライメントが完了することで露光の準備が整い、
よってそのフィールドへの露光が実行される（ステップ
Ｓ４１６）。前記の工程が、そのウエハ上の全フィール
ドにつき反復され（ステップＳ４１７）、全フィールド
につき露光が完了すると、後続のロットがロードされて
前記操作が反復され、ロットの全ウエハの露光完了を以
て（ステップＳ４１８）運用が終了する。

【０１１３】図１３は、本発明の露光装置に組込まれた
補正量適用判定手段６の一実施形態の動作フローチャー
トである。補正量適用判定手段６が動作を開始すると、
先ずこのウエハが前記多点測定用ウエハ設定手段１によ
り設定された多点測定用ウエハであるかが、情報１ａに
基づき確認され（ステップＳ４１４１）、このウエハが
多点測定用ウエハであると、このウエハにつき測定・決
定された補正量を適用すると判定し（ステップＳ４１４
３）、リターンする。一方、このウエハが多点測定用ウ
エハでないと、このウエハ以前に処理されている多点測
定用ウエハで測定・決定された補正量を、このウエハに
適用することを判定し（ステップＳ４１４２）、リター
ンする。

【０１１４】前記のように本発明に係る露光装置は、同
一基板上の露光フィールドに対するフィールド内成分の
アライメントを行うに際し、同一基板上の別の露光フィ
ールドにおいて既に決定されたフィールド内成分の補正
量を適用するか、あるいは同一ロットに属する各基板に
対するフィールド内成分のアライメントを行うに際し、
第１番目の基板を含むいずれか別の基板によって既に決
定されたフィールド内成分の補正量をそのまま適用して
実行することにより、多点測定露光フィールド数を、基
板（ウエハ）単位あるいはロット単位の少なくとも一方
で削減することを可能にするものである。

【０１１５】また、本発明では、多点測定フィールドを
基板上の任意の位置から選択することが可能であるが、
露光フィールド毎のバラつきによる影響を抑えるため、
対称性をもって選択することが望ましい。とりわけ、多
点測定を行うサンプリングフィールド数を１個とする場
合には、このサンプリングフィールドを基板中央から選
択することが好ましく、これにより、ウエハーの熱変形
等による影響を最小限にとどめることができる。

【０１１６】なお、マーク検出におけるアライメント光
学系は、前記のようなオフアクシス形式によるものに限
定されることはなく、たとえばプロジェクション光学系
を共用するＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）オンアクシス
方式によるアライメント光学系であっても差し支えな
い。この場合は、ベースライン誤差管理を省略できるの
で有利となる。

【０１１７】また、本発明は前記の各実施形態に限定さ
れるものではなく、例えばウエハ上の露光フィールドの
レイアウトならびに総数、フィールド・サイズ、サンプ
リングフィールドのレイアウトならびに総数、フィール
ド内測定地点の数およびレイアウト等の如何を問わず、
実施が可能である。

【０１１８】

【発明の効果】本発明の請求項１にかかる露光装置は、
基板上からサンプリングされるｎ個（ｎは２以上の自然
数）の露光フィールド中、ｍ個（ｍは１≦ｍ≦ｎ−１を
満たす自然数）についてフィールド内多点測定を行い、
残る（ｎ−ｍ）個についてフィールド内１点測定を行
い、かつ前記ｍ個中の少なくとも１個の露光フィールド
の前記フィールド内多点測定結果に基づき複数個の露光
フィールドのフィールド内成分アライメントをなす構成
とするものであるから、多点測定する露光フィールド数
をウエハ単位で削減することができ、スループットを改
善して生産性を向上させることができる。

【０１１９】本発明の請求項２にかかる露光装置は、１
枚のウエハ加工につき１個の露光フィールドにのみフィ
ールド内多点測定を行い、この測定結果に基づき該ウエ
ハ上の全ての露光フィールドのフィールド内成分アライ
メントをなす構成であるから、リソグラフィ工程のスル
ープットをさらに改善して加工時間を短縮することが可
能になる。

【０１２０】本発明の請求項３にかかる露光装置は、基
板が属するロットを構成する全Ｎ枚（Ｎは２以上の自然
数）の基板中、該ロットの第１番目の基板を含むＭ枚
（Ｍは１≦Ｍ≦Ｎ−１を満たす自然数）の基板に対して
前記各基板上でサンプリングされる複数個の露光フィー
ルドの少なくとも１個についてフィールド内多点測定を
行い、残る（Ｎ−Ｍ）枚の基板に対して前記各基板から
サンプリングされる複数個の露光フィールドについてフ
ィールド内１点測定を行い、前記Ｍ枚の基板の前記フィ
ールド内多点測定結果に基づき、該基板の露光フィール
ドに対してフィールド内成分アライメントを行うととも
に、前記Ｍ枚の基板になされた前記フィールド内多点測
定結果を他の（Ｎ−Ｍ）枚の基板に適用して露光フィー
ルドのフィールド内成分アライメントをする構成である
から、多点測定する露光フィールド数をロット単位で削
減することができ、よってリソグラフィ工程のスループ
ットを改善して生産性を大幅に向上させることができ
る。

【０１２１】本発明の請求項４にかかる露光装置は、Ｍ
枚の基板につきサンプリングされる複数個の露光フィー
ルドすべてについてフィールド内多点測定を行う構成で
あるから、ウエハ上の異なる位置の露光フィールドにお
けるフィールド内成分誤差のバラツキが大きい場合で
も、十分なアライメント精度を確保し、しかも多点測定
回数をロット単位で削減して、リソグラフィ工程のスル
ープットを改善することができる。

【０１２２】本発明の請求項５にかかる露光装置は、ロ
ットを構成する全Ｎ枚の基板中から、所定の頻度に基づ
き少なくとも１枚の多点測定用基板を設定する多点測定
用ウエハ設定手段と、基板上のサンプリングされる露光
フィールドを設定し、かつ各サンプリング露光フィール
ドにつき測定点数を設定するサンプリングフィールド設
定手段と、このように設定された測定点数に基づきフィ
ールド内多点測定あるいは１点測定する多点測定手段な
らびに１点測定手段と、前記多点測定結果に基づきフィ
ールド内成分補正量を決定するフィールド内成分補正量
決定手段と、他の基板を用いて以前に決定された前記フ
ィールド内成分補正量の基板あるいはおよびフィールド
への適用を判定する補正量適用判定手段とを備えて構成
するものであるから、補正量適用判定手段の判定によっ
て、その基板あるいはおよびフィールドへ適用するに最
適なフィールド内成分補正量を、既に決定済みの補正量
から選択することができ、よって精度を維持してスルー
プット向上を実現することができる。

【０１２３】本発明の請求項６にかかる露光装置は、前
記多点測定用基板の出現頻度を任意に設定可能な多点測
定用ウエハ頻度設定手段を備え、前記多点測定用ウエハ
設定手段は、前記多点測定用ウエハ頻度設定手段によっ
て設定された頻度に基づき多点測定用基板を設定する構
成とするものであるから、利用者がロットの状況に応じ
て所望する頻度を任意に設定することが可能になり、よ
って高信頼性かつ高スループットを実現することができ
る。

【０１２４】以上のように、本発明の露光装置は、ウエ
ハ単位あるいはおよびロット単位で多点測定の回数を削
減しつつ、しかも実用上十分な精度のアライメント補正
を実現させるものである。このように、合わせ精度（補
正精度）を損なうことなくサンプリング数を減少させる
ことにより、ＴＡＴ向上とともにリソグラフィ工程の総
所要時間を短縮し、よって半導体デバイス製造における
信頼性向上、コスト削減、スループット向上に大きく貢
献するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の露光装置の一実施形態における要部の
機能ブロック図である。

【図２】本発明の露光装置の一実施形態における全体構
成を示す概略ブロック図である。

【図３】本発明の露光装置によるリソグラフィ加工の一
例として、多点測定フィールド数を基板単位で削減する
運用の説明図である。

【図４】図３の運用例における本発明の露光装置の動作
フローチャートである。

【図５】本発明の露光装置による、多点測定フィールド
数を基板単位で削減する別の運用例の説明図である。

【図６】図５の運用例における本発明の露光装置の動作
フローチャートである。

【図７】本発明の露光装置によるリソグラフィ加工の一
例として、多点測定フィールド数をロット単位で削減す
る運用の説明図である。

【図８】本発明の露光装置による、多点測定フィールド
数をロット単位で削減する別の運用例の説明図である。

【図９】図７および図８の運用例における本発明の露光
装置の動作フローチャートである。

【図１０】本発明の露光装置によるリソグラフィ加工の
一例として、多点測定フィールド数をロット単位で削減
する他の運用例の説明図である。

【図１１】本発明の露光装置による、多点測定フィール
ド数をロット単位で削減するさらに別の運用例の説明図
である。

【図１２】図１０および図１１の運用例における本発明
の露光装置の動作フローチャートである。

【図１３】本発明の露光装置に組込まれた補正量適用判
定手段の一実施形態の動作フローチャートである。

【符号の説明】 １……多点測定用ウエハ設定手段、１ａ……多点測定用
ウエハ情報、２……サンプリングフィールド設定手段、
２ａ……サンプリングフィールド情報、３……多点測定
手段、４……フィールド内成分補正量決定手段、５……
フィールド内成分補正量記憶手段、５ａ……補正量、６
……補正量適用判定手段、６ａ……判定された補正量、
７……１点測定手段、８……統計処理手段、９……アラ
イメント格子／変換モデル編成・記憶手段、１０……多
点測定用ウエハ頻度設定手段、２１……ＣＰＵ、２２…
…第１ＲＯＭ、２３……ＥＥＰＲＯＭ、２４……ＲＡ
Ｍ、２５……コモンバス、２６……第２ＲＯＭ、３０…
…制御手段、３１……全体システム制御ルーチン、３２
……ウエハ・ローダ／アンローダ制御ルーチン、３２ａ
……ウエハロード制御信号、３３……移動制御ルーチ
ン、３３ａ……ステージ制御信号、３４……フィールド
内成分アライメント制御ルーチン、３４ａ……結像特性
制御信号、３４ｂ……レチクル駆動制御信号、５２……
ステージ駆動機構、５３……レチクル駆動機構、５４…
…レンズ結像特性制御装置、５５……ウエハ・ローダ／
アンローダ、５５ａ……ロード検出信号、５６……レー
ザ干渉計、５６ａ……検出信号、ＰＳ……露光装置、ｒ
……頻度。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体装置製造工程で基板上に繰り返さ
   れるリソグラフィのショットに対応して該基板上に複数
   形成される露光フィールドの所定部分の測定に基づきア
   ライメントがなされる露光装置であって、 前記基板上からサンプリングされるｎ個（ｎは２以上の
   自然数）の露光フィールド中、ｍ個（ｍは１≦ｍ≦ｎ−
   １を満たす自然数）についてフィールド内多点測定を行
   い、残る（ｎ−ｍ）個についてフィールド内１点測定を
   行い、かつ前記ｍ個中の少なくとも１個の露光フィール
   ドの前記フィールド内多点測定結果に基づき複数個の露
   光フィールドのフィールド内成分アライメントをなすこ
   とを特徴とする露光装置。
2. 【請求項２】 前記ｍが１であることを特徴とする請求
   項１記載の露光装置。
3. 【請求項３】 半導体装置製造工程で基板上に繰り返さ
   れるリソグラフィのショットに対応して該基板上に複数
   形成される露光フィールドの所定部分の測定に基づきア
   ライメントがなされる露光装置であって、 前記基板が属するロットを構成する全Ｎ枚（Ｎは２以上
   の自然数）の基板中、該ロットの第１番目の基板を含む
   Ｍ枚（Ｍは１≦Ｍ≦Ｎ−１を満たす自然数）の基板に対
   して前記各基板上でサンプリングされる複数個の露光フ
   ィールドの少なくとも１個についてフィールド内多点測
   定を行い、残る（Ｎ−Ｍ）枚の基板に対して前記各基板
   からサンプリングされる複数個の露光フィールドについ
   てフィールド内１点測定を行い、前記Ｍ枚の基板の前記
   フィールド内多点測定結果に基づき、該基板の露光フィ
   ールドに対してフィールド内成分アライメントを行うと
   ともに、前記Ｍ枚の基板になされた前記フィールド内多
   点測定結果を他の（Ｎ−Ｍ）枚の基板に適用して露光フ
   ィールドのフィールド内成分アライメントをすることを
   特徴とする露光装置。
4. 【請求項４】 前記Ｍ枚の基板につきサンプリングされ
   る複数個の露光フィールドすべてについてフィールド内
   多点測定を行うことを特徴とする請求項３記載の露光装
   置。
5. 【請求項５】 ロットを構成する全Ｎ枚の基板中から、
   所定の頻度に基づき少なくとも１枚の多点測定用基板を
   設定する多点測定用ウエハ設定手段と、 前記基板上のサンプリングされる露光フィールドを設定
   し、かつ該各サンプリング露光フィールドにつき測定点
   数を設定するサンプリングフィールド設定手段と、 前記設定された測定点数に基づきフィールド内多点測定
   する多点測定手段と、 前記設定された測定点数に基づきフィールド内１点測定
   する１点測定手段と、 前記多点測定結果に基づきフィールド内成分補正量を決
   定するフィールド内成分補正量決定手段と、 他の基板を用いて以前に決定された前記フィールド内成
   分補正量の基板あるいはおよびフィールドへの適用を判
   定する補正量適用判定手段とを備えることを特徴とする
   請求項１、２、３または４記載の露光装置。
6. 【請求項６】 前記多点測定用基板の出現頻度を任意に
   設定可能な多点測定用ウエハ頻度設定手段を備え、前記
   多点測定用ウエハ設定手段は、前記多点測定用ウエハ頻
   度設定手段によって設定された頻度に基づき多点測定用
   基板を設定することを特徴とする請求項５記載の露光装
   置。