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JPH0982607A - Exposure method - Google Patents

Exposure method

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Publication number
JPH0982607A
JPH0982607A JP7235690A JP23569095A JPH0982607A JP H0982607 A JPH0982607 A JP H0982607A JP 7235690 A JP7235690 A JP 7235690A JP 23569095 A JP23569095 A JP 23569095A JP H0982607 A JPH0982607 A JP H0982607A
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JP
Japan
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error
wafer
alignment mark
shot
alignment
Prior art date
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Application number
JP7235690A
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Japanese (ja)
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JP3651074B2 (en
Inventor
Hiroki Okamoto
洋基 岡本
Shoji Kawakubo
昌治 川久保
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Priority to KR1019960039652A priority patent/KR970016827A/en
Publication of JPH0982607A publication Critical patent/JPH0982607A/en
Priority to US08/968,422 priority patent/US6163366A/en
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アライメント・ターゲット層露光号機のレン
ズ・ディストーションの影響を受けずにレチクルパター
ンをショット領域に高精度に重ね合わせすることのでき
る露光方法を提供する。 【構成】 各露光号機の投影レンズのディストーション
データ自体は露光号機毎に既知であるので、アライメン
トターゲット層露光号機が既知の場合には、その露光号
機の既知のデータを用いて、多点EGA演算で求められ
た投影倍率及び/又はショット回転を補正し、その補正
された量で露光装置を調整する(ステップ105、10
6)。アライメントターゲット層露光号機が未知の場合
には、ショット内のアライメントマーク計測値から算出
された非線形誤差の分布状態からアライメントマーク露
光号機を特定する。レチクルパターンは、こうして求め
られた正しい投影倍率、ショット回転のもとでショット
領域に高精度に重ね合わせて露光される。
(57) [Summary] [Objective] To provide an exposure method capable of superimposing a reticle pattern on a shot area with high accuracy without being affected by the lens distortion of an alignment target layer exposure machine. [Structure] Since the distortion data of the projection lens of each exposure machine is already known for each exposure machine, when the alignment target layer exposure machine is known, the multipoint EGA calculation is performed using the known data of the exposure machine. The projection magnification and / or shot rotation obtained in step S1 is corrected, and the exposure apparatus is adjusted by the corrected amount (steps 105, 10).
6). When the alignment target layer exposure machine is unknown, the alignment mark exposure machine is specified from the distribution state of the non-linear error calculated from the alignment mark measurement value in the shot. The reticle pattern is exposed with high precision by superimposing it on the shot area under the correct projection magnification and shot rotation thus obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路や
液晶表示素子等を製造する工程の一工程であるリソグラ
フィー工程においてマスク又はレチクルのパターンを感
光基板上に投影露光する露光方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure method for projecting and exposing a mask or reticle pattern on a photosensitive substrate in a lithography process which is one process of manufacturing a semiconductor integrated circuit, a liquid crystal display device and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路等の製造には縮小投影型
露光装置(ステッパー)が使用され、半導体ウエハ上に
すでに形成されたチップパターン(ショット領域)にマ
スク又はレチクル(以下、「レチクル」という)の新た
な回路パターンを重ね合わせて露光することが行われる
が、その際ショット領域に対するアライメント及び露光
装置の調整を高精度で行うことが重要である。
2. Description of the Related Art A reduction projection type exposure apparatus (stepper) is used for manufacturing a semiconductor integrated circuit or the like, and a mask or reticle (hereinafter referred to as "reticle") is applied to a chip pattern (shot area) already formed on a semiconductor wafer. The new circuit pattern of 1) is superimposed and exposed, and at that time, it is important to perform alignment with respect to the shot area and adjustment of the exposure device with high accuracy.

【0003】ウエハ上には、予め設定された配列座標に
基づいて多数のショット領域が規則的に配列され、各シ
ョット領域には位置合わせ用のアライメントマークを含
むチップパターンが形成されている。レチクルパターン
をウエハのショット領域にアライメントする方法として
は、例えば特開平6−275496号公報に記載されて
いるようなチップの倍率、回転等をも加味したエンハン
スト・グローバル・アライメント法(以下「多点EGA
方式」という)が知られている。
A large number of shot areas are regularly arranged on the wafer based on preset arrangement coordinates, and a chip pattern including alignment marks for alignment is formed in each shot area. As a method of aligning a reticle pattern with a shot area of a wafer, for example, an enhanced global alignment method (hereinafter, referred to as "multipoint", which takes into account chip magnification, rotation, etc., as described in JP-A-6-275496. EGA
Method)) is known.

【0004】この多点EGA方式のアライメントについ
て説明する。この方式は、ショット領域内の複数点に設
けられたアライメントマークの計測位置と設計上の位置
との誤差が以下の(1)〜(7)に列挙する要因に基づくもの
として、統計的演算手法によりアライメントすべきショ
ットの配列座標、チップの倍率、回転等を算出するもの
である。 (1) ウエハの残留回転誤差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Rx,Ry、(4) ウエハ中心位置のオフセット(平行
移動)OX,OY、(5) ウエハの各ショット領域上のチッ
プパターンの残留回転誤差θ、(6) ウエハ上の座標系
(チップパターン)の直交度誤差w、(7) チップパター
ンの直交する2方向への線形伸縮rx,ry。ここで、
誤差パラメータΘ,W,Rx,Ry,Ox,Oyはステ
ージ座標系X,Yに対して定義され、チップパターンに
関する誤差パラメータθ,w,rx,ryはショット領
域の座標系x,yに対して定義される。
The alignment of the multipoint EGA system will be described. This method is based on the factors listed in (1) to (7) below as the error between the measured position and the designed position of the alignment marks provided at multiple points in the shot area. Is used to calculate the array coordinates of shots to be aligned, the chip magnification, rotation, and the like. (1) Residual rotation error Θ of wafer, (2) Orthogonality error W of stage coordinate system (or shot arrangement), (3) Linear expansion and contraction Rx, Ry of wafer, (4) Offset of wafer center position (translation) O X , O Y , (5) residual rotation error θ of the chip pattern on each shot area of the wafer, (6) orthogonality error w of the coordinate system (chip pattern) on the wafer, (7) orthogonality of the chip pattern Linear expansion / contraction rx, ry in two directions. here,
The error parameters Θ, W, Rx, Ry, Ox, Oy are defined with respect to the stage coordinate system X, Y, and the error parameters θ, w, rx, ry with respect to the chip pattern with respect to the coordinate system x, y of the shot area. Is defined.

【0005】ウエハ上で選択された複数のショット領域
の基準点(例えば、ショット中心)の、ウエハ上の座標
系(α,β)上での設計上の配列座標値をCn、測定さ
れたアライメントマークの各ショット領域上の座標系
(x,y)での設計上の座標値(相対座標値)をSNn
そのアライメントマークがステージ座標系(X,Y)上
であるべき計算上の座標値をFNnとするとき、FNnは次
の(数1)のように表される。
The designed array coordinate values on the coordinate system (α, β) on the wafer of the reference points (for example, the shot centers) of a plurality of shot areas selected on the wafer were measured as C n . The design coordinate value (relative coordinate value) in the coordinate system (x, y) on each shot area of the alignment mark is S Nn ,
When the calculated coordinate value of the alignment mark on the stage coordinate system (X, Y) is F Nn , F Nn is expressed as in the following ( Equation 1).

【0006】[0006]

【数1】 [Equation 1]

【0007】ただし、上式の各ベクトル及び変換行列は
次の(数2)のように定義される。ここで、ウエハの残
存回転誤差Θ、直交度誤差W、チップパターンの残存回
転誤差θ、直交度誤差wは微小量であるとして一次近似
を行っており、また、 Rx=1+Γx,Ry=1+Γy, rx=1+γx,ry=1+γy とし、Γx,Γy,γx,γyは微小量であるとして近
似を行っている。
However, each vector and conversion matrix in the above equation are defined as in the following (Equation 2). Here, the residual rotation error Θ of the wafer, the orthogonality error W, the residual rotation error θ of the chip pattern, and the orthogonality error w are assumed to be minute amounts, and a linear approximation is performed, and Rx = 1 + Γx, Ry = 1 + Γy, It is assumed that rx = 1 + γx and ry = 1 + γy, and that Γx, Γy, γx, and γy are minute amounts, and approximation is performed.

【0008】[0008]

【数2】 [Equation 2]

【0009】そして、最小自乗法により(数1)を満足
する10個の誤差パラメータ(Θ,W,Γx,Γy,O
X,OY,θ,w,γx,γy)を求める。具体的には、実
際に計測された座標値(FMNXn,FMNYn)とその計算
上の座標値(FNXn,FNYn)の差(ENXn,ENYn)をアラ
イメント誤差と考える。従って、ENXn =FMFNXn
NXn 、ENYn =FMNYn −FNYn である。そして、5
組以上のアライメント誤差(ENXn,ENYn)、即ち10
個以上のアライメント誤差の自乗和をそれら10個の誤
差パラメータで順次偏微分し、その値が最小になるよう
な方程式をたてて、最小自乗法によりそれら10個の連
立方程式を解けば10個の誤差パラメータを求めること
ができる。
Then, ten error parameters (Θ, W, Γx, Γy, O) that satisfy (Equation 1) by the method of least squares are used.
X , O Y , θ, w, γx, γy) is obtained. Specifically, the difference (E NXn , E NYn ) between the actually measured coordinate value (FM NXn , FM NYn ) and the calculated coordinate value (F NXn , F NYn ) is considered as an alignment error. Therefore, E NXn = FMF NXn
F NXn , E NYn = FM NYn- F NYn . And 5
Alignment error more than a set (E NXn , E NYn ), ie, 10
10 or more alignment errors are sequentially partial differentiated with these 10 error parameters, an equation that minimizes the value is created, and 10 simultaneous equations are solved by the least squares method. The error parameter of can be obtained.

【0010】その後、前記変換行列B中のチップローテ
ーションの回転誤差θを補正するように、レチクルに適
当な回転を施すか、又はウエハを回転させることによ
り、ステージ座標系(X,Y)に対するチップパターン
の回転を補正する。チップの直交度誤差wは、厳密な意
味では補正できないが適度にレチクルを回転させること
で、その誤差を小さく抑えることができる。そこで、ウ
エハの残存回転誤差Θ、チップパターンの残存回転誤差
θ及び直交度誤差wのそれぞれの絶対値の和が最小にな
るように、レチクル又はウエハの回転量を最適化するこ
とも可能である。次に、変換行列B中のチップスケーリ
ング誤差γx,γyを補正するように、投影光学系の投
影倍率を調整する。続いて、変換行列A及びOを用い
て、次の(数3)にウエハ上の各ショット領域の基準点
の設計上の配列座標値(CXn,CYn)を代入することに
より、その基準点のステージ座標系(X,Y)上での計
算上の配列座標値(GXn,GYn)を求める。
Thereafter, by appropriately rotating the reticle or rotating the wafer so as to correct the rotation error θ of the chip rotation in the conversion matrix B, the chip relative to the stage coordinate system (X, Y). Correct the pattern rotation. Although the orthogonality error w of the chip cannot be corrected in a strict sense, the error can be suppressed small by appropriately rotating the reticle. Therefore, it is possible to optimize the rotation amount of the reticle or wafer so that the sum of the absolute values of the residual rotation error Θ of the wafer, the residual rotation error θ of the chip pattern, and the orthogonality error w is minimized. . Next, the projection magnification of the projection optical system is adjusted so as to correct the chip scaling errors γx and γy in the conversion matrix B. Then, using the conversion matrices A and O, the design array coordinate values (C Xn , C Yn ) of the reference points of each shot area on the wafer are substituted into the following (Equation 3) to obtain the reference. Calculated array coordinate values (G Xn , G Yn ) on the stage coordinate system (X, Y) of the points.

【0011】[0011]

【数3】 (Equation 3)

【0012】そして、計算により得られた配列座標(G
Xn,GYn)及び予め求めてあるベースライン量に基づい
て、ウエハ上の各ショット領域の基準点を順次投影光学
系の露光フィールド内の所定の位置に位置合わせして、
そのショット領域に対してレチクルのパターン像を投影
露光する。そして、ウエハ上の全てのショット領域への
露光が終了した後に、ウエハの現像等の処理が行われ
る。
Then, the array coordinates (G
Xn , G Yn ) and the baseline amount obtained in advance, the reference point of each shot area on the wafer is sequentially aligned with a predetermined position in the exposure field of the projection optical system,
The pattern image of the reticle is projected and exposed on the shot area. Then, after exposure of all shot areas on the wafer is completed, processing such as development of the wafer is performed.

【0013】この多点EGA方式のアライメントによる
と、(数1)に示されているように、変換行列A及びO
のみならず、チップローテーション、チップの直交度誤
差及びチップスケーリングの各パラメータを含む変換行
列Bをも考慮しているので、各ショット領域に転写され
るチップパターン自体の伸縮や回転などの影響を小さく
抑え、ウエハ上の各ショット領域のチップパターンとレ
チクルのパターンの投影像とをより高精度に重ね合わせ
ることができる。
According to the alignment of the multipoint EGA method, as shown in (Equation 1), the transformation matrices A and O
In addition to this, since the conversion matrix B including the parameters of chip rotation, chip orthogonality error, and chip scaling is also taken into consideration, the influence of expansion and contraction or rotation of the chip pattern itself transferred to each shot area is reduced. Therefore, the chip pattern of each shot area on the wafer and the projected image of the reticle pattern can be superimposed with high accuracy.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】前記多点EGA方式の
アライメントでは、ショット内エラー、すなわちチップ
ローテーション、チップの直交度誤差及びチップスケー
リングのパラメータを求めるために、ショット内に複数
点配置されたアライメントマークを計測する。しかし、
計測されたアライメント・マークの座標値には、アライ
メント・ターゲット層露光号機のレンズ・ディストーシ
ョンによる誤差が含まれている。このため、その計測値
をそのまま用いて、チップローテーションの回転誤差θ
を補正するようにレチクル又はウエハを回転させたり、
チップスケーリング誤差γx,γyを補正するように投
影光学系の投影倍率を調整すると、ショット倍率エラー
やショット回転エラーが発生してしまう。
In the multi-point EGA type alignment, in order to obtain intra-shot error, that is, chip rotation, chip orthogonality error, and chip scaling parameters, an alignment in which a plurality of points are arranged in the shot is performed. Measure the mark. But,
The coordinate value of the measured alignment mark includes an error due to the lens distortion of the alignment target layer exposure machine. Therefore, using the measured value as it is, the rotation error θ of the chip rotation is
To rotate the reticle or wafer to correct
If the projection magnification of the projection optical system is adjusted so as to correct the chip scaling errors γx and γy, a shot magnification error and a shot rotation error will occur.

【0015】本発明は、アライメント・ターゲット層露
光号機のレンズ・ディストーションの影響を受けずにレ
チクルパターンをショット領域に高精度に重ね合わせす
ることのできる露光方法を提供することを目的とする。
It is an object of the present invention to provide an exposure method capable of superimposing a reticle pattern on a shot area with high accuracy without being affected by the lens distortion of an alignment target layer exposure machine.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】各露光装置(露光号機)
の投影レンズのディストーションデータ自体は露光号機
毎に予め測定されていて既知である。従って、アライメ
ントターゲット層を形成した露光号機が既知の場合に
は、その露光号機の既知のレンズ・ディストーションデ
ータを用いて、計測されたアライメントターゲット位置
から求められる投影倍率とショット回転との少なくとも
一方を補正することができる。レチクルパターンは、こ
うして求められた正しい投影倍率、ショット回転のもと
でショット領域に高精度に重ね合わされて露光される。
[Means for Solving the Problems] Each exposure apparatus (exposure number machine)
The distortion data itself of the projection lens is previously measured for each exposure machine and is known. Therefore, when the exposure machine that forms the alignment target layer is known, at least one of the projection magnification and the shot rotation obtained from the measured alignment target position is used by using the known lens distortion data of the exposure machine. Can be corrected. The reticle pattern is precisely overlapped and exposed in the shot area under the thus obtained correct projection magnification and shot rotation.

【0017】アライメントターゲット層露光号機が未知
の場合には、ショット内のアライメントマーク計測値か
ら先ずアライメントターゲット層露光号機を特定する。
そのためにショット内のアライメントマーク計測値か
ら、統計処理(多点EGA方式の計算手法)により非線
形誤差を算出する。ショット内の非線形誤差は、露光号
機のレンズ・ディストーションの影響を受けていると考
えられるので、その分布状態からアライメントターゲッ
ト層がどの投影レンズ(露光号機)を使って露光された
のかを特定することができる。そして、特定した投影レ
ンズのディストーションデータを基に、ショット内のア
ライメントマーク計測値から求められる投影倍率とショ
ット回転との少なくとも一方を補正することができる。
When the alignment target layer exposure machine is unknown, the alignment target layer exposure machine is first specified from the alignment mark measurement value in the shot.
Therefore, a non-linear error is calculated from the alignment mark measurement value in the shot by statistical processing (multipoint EGA calculation method). Since the non-linear error in the shot is considered to be affected by the lens distortion of the exposure machine, it is necessary to identify which projection lens (exposure machine) was used to expose the alignment target layer from the distribution state. You can Then, based on the identified distortion data of the projection lens, at least one of the projection magnification and the shot rotation obtained from the alignment mark measurement value in the shot can be corrected.

【0018】すなわち、本発明は、被処理基板上に整列
した複数のショット領域にレチクルのパターンを順次重
ね合わせて投影露光する露光方法において、ショット領
域内の複数のアライメントマーク位置を計測する工程
と、計測されたアライメントマーク位置及びアライメン
トマーク形成に使用された投影レンズのディストーショ
ンデータを用いてレチクルパターンの投影倍率と投影像
の回転との少なくとも一方を補正する工程とを含むこと
を特徴とする。
That is, according to the present invention, a step of measuring a plurality of alignment mark positions in a shot area in an exposure method in which a reticle pattern is sequentially superposed on a plurality of shot areas aligned on a substrate to be projected and exposed. And a step of correcting at least one of the projection magnification of the reticle pattern and the rotation of the projected image by using the measured alignment mark position and the distortion data of the projection lens used for forming the alignment mark.

【0019】また、本発明は、被処理基板上に整列した
複数のショット領域にレチクルのパターンを順次重ね合
わせて投影露光する露光方法において、ショット領域内
の複数のアライメントマーク位置を計測する工程と、前
記工程で計測されたアライメントマーク位置と設計位置
との誤差を算出する工程と、前記誤差のうちの非線形成
分を抽出する工程と、前記抽出された誤差の非線形成分
と既知の投影レンズのディストーションデータに基づき
前記アライメントマーク形成に使用された投影レンズを
特定する工程と、前記計測されたアライメントマーク位
置及び前記特定された投影レンズのディストーションデ
ータを用いてレチクルパターンの投影倍率と投影像の回
転との少なくとも一方を補正する工程とを含むことを特
徴とする。
The present invention also provides a step of measuring a plurality of alignment mark positions in a shot area in an exposure method in which reticle patterns are sequentially superimposed and projected onto a plurality of shot areas aligned on a substrate to be processed. , A step of calculating an error between the alignment mark position and the design position measured in the step, a step of extracting a non-linear component of the error, and a distortion of a known projection lens and the non-linear component of the extracted error Specifying the projection lens used for forming the alignment mark based on the data, and using the measured alignment mark position and the distortion data of the specified projection lens, the projection magnification of the reticle pattern and the rotation of the projection image. And a step of correcting at least one of the above.

【0020】本発明によると、アライメント・ターゲッ
ト層の露光に用いた露光号機の投影レンズのディストー
ションを考慮して、プロセス・ウエハのショット倍率及
び回転を求めるので、装置間のショット内重ね合わせ精
度を向上させることが可能となる。
According to the present invention, the shot magnification and the rotation of the process wafer are obtained in consideration of the distortion of the projection lens of the exposure machine used for exposing the alignment target layer, so that the overlay accuracy in the shot between the devices can be improved. It is possible to improve.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明による露光方法の一
実施例につき図面を参照して説明する。本実施例はステ
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)に本発明を適用したものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of an exposure method according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, the present invention is applied to an exposure apparatus (stepper) that exposes a reticle pattern to each shot area on a wafer as a photosensitive substrate by a step-and-repeat method.

【0022】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
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
ように支持されている。装置全体の動作を制御する主制
御系6が、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。
FIG. 2 shows the exposure apparatus of this example. In FIG. 2, the exposure light IL emitted from the illumination optical system 1 illuminates the reticle 2 with a substantially uniform illuminance. The reticle 2 is held on a reticle stage 3, and the reticle stage 3 is supported so as to be movable and minutely rotatable within a two-dimensional plane on a base 4. A main control system 6 that controls the operation of the entire apparatus controls the operation of the reticle stage 3 via a drive device 5 on the base 4.

【0023】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。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
の光軸に平行な方向(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を微小回転させるステージ
等より構成されている。
Under the exposure light IL, the pattern image of the reticle 2 is projected onto each shot area on the wafer 8 via the projection optical system 7. The wafer 8 is placed on the wafer stage 10 via the wafer holder 9. The wafer stage 10 moves the wafer 8 in a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system 7.
XY stage and projection optical system 7 for two-dimensionally positioning
The Z stage for positioning the wafer 8 in the direction (Z direction) parallel to the optical axis of, and the stage for minutely rotating the wafer 8 and the like.

【0024】ウエハステージ10の上面にステージと共
に移動する移動ミラー11が固定され、移動ミラー11
に対向するようにレーザー干渉計12が配置されてい
る。図2では簡略化して表示しているが、投影光学系7
の光軸に垂直な面内の直交座標系をX軸及びY軸とし
て、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、レーザー干渉計12は、X軸に沿って移動鏡
11にレーザービームを照射する2個のX軸用のレーザ
ー干渉計及びY軸に沿って移動鏡11にレーザービーム
を照射するY軸用のレーザー干渉計より構成され、X軸
用の1個のレーザー干渉計及びY軸用の1個のレーザー
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
又は静止座標系と呼ぶ。
A movable mirror 11 that moves together with the stage is fixed on the upper surface of the wafer stage 10, and the movable mirror 11
The laser interferometer 12 is arranged so as to face the. Although it is simplified in FIG. 2, the projection optical system 7
The movable mirror 11 is composed of a plane mirror having a reflecting surface perpendicular to the X-axis and a plane mirror having a reflecting surface perpendicular to the Y-axis, with an orthogonal coordinate system in the plane perpendicular to the optical axis of the X axis and the Y axis. . Further, the laser interferometer 12 includes two laser interferometers for X-axis that irradiate the moving mirror 11 with a laser beam along the X-axis and a Y-axis for irradiating the moving mirror 11 with a laser beam along the Y-axis. The laser interferometer is used for measuring the X coordinate and the Y coordinate of the wafer stage 10 with one laser interferometer for the X axis and one laser interferometer for the Y axis. The coordinate system (X, Y) composed of the X coordinate and the Y coordinate measured in this way is hereinafter referred to as a stage coordinate system or a stationary coordinate system.

【0025】また、X軸用の2個のレーザー干渉計の計
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。レーザー干渉計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。尚、図2には示していない
が、レチクル側にもウエハ側と全く同じ干渉計システム
が設けられている。
Further, the rotation angle of the wafer stage 10 is measured by the difference between the measured values of the two laser interferometers for the X axis. X coordinate, Y measured by laser interferometer 12
Information on coordinates and rotation angle is supplied to the coordinate measuring circuit 12a and the main control system 6, and the main control system 6 monitors the supplied coordinates and drives the wafer stage 10 via the drive unit 13.
Control the positioning operation. Although not shown in FIG. 2, the reticle side is also provided with the same interferometer system as the wafer side.

【0026】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、歪曲収差等の調整を行う。結像特性制御装置1
4の動作も主制御系6により制御されている。
An image forming characteristic control device 14 is mounted on the projection optical system 7. The imaging characteristic control device 14 adjusts, for example, the distance between predetermined lens groups in the lens groups forming the projection optical system 7, or adjusts the pressure of gas in the lens chamber between the predetermined lens groups. Thus, the projection magnification, the distortion, etc. of the projection optical system 7 are adjusted. Imaging characteristic control device 1
The operation of 4 is also controlled by the main control system 6.

【0027】本実施例では、投影光学系7の側面にオフ
・アクシスのアライメント系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1
9及び対物レンズ20を介してウエハ8上のアライメン
トマーク29の近傍に照射される。この場合、対物レン
ズ20の光軸20aと投影光学系7の光軸7aとの間隔
であるベースライン量が予め計測されている。そして、
アライメントマーク29からの反射光が、対物レンズ2
0、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
にアライメントマーク29の像が結像される。指標板2
2を透過した光は第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軸用第2リレーレンズ25Xにより2次
元CCDよりなるX軸用撮像素子26Xの撮像面上に集
束され、ビームスプリッター24で反射された光が、Y
軸用第2リレーレンズ25Yにより2次元CCDよりな
るY軸用撮像素子26Yの撮像面上に集束される。撮像
素子26X及び26Yの撮像面上にはそれぞれアライメ
ントマーク29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
信号は共に座標位置計測回路12aに供給される。
In this embodiment, an off-axis alignment system 15 is arranged on the side surface of the projection optical system 7, and in this alignment system 15, the illumination light from the light source 16 is collimator lens 17, beam splitter 18, and mirror 1.
It is irradiated to the vicinity of the alignment mark 29 on the wafer 8 via 9 and the objective lens 20. In this case, the baseline amount, which is the distance between the optical axis 20a of the objective lens 20 and the optical axis 7a of the projection optical system 7, is measured in advance. And
The reflected light from the alignment mark 29 is reflected by the objective lens 2
0, the mirror 19, the beam splitter 18, and the condenser lens 21 irradiate the index plate 22 to form an image of the alignment mark 29 on the index plate 22. Index plate 2
The light transmitted through 2 passes through the first relay lens 23 to the beam splitter 24, and the light transmitted through the beam splitter 24 is imaged by the X-axis second relay lens 25X by the X-axis image pickup device 26X including a two-dimensional CCD. The light focused on the surface and reflected by the beam splitter 24 is
It is focused on the image pickup surface of the Y-axis image pickup device 26Y including a two-dimensional CCD by the second axis relay lens 25Y. An image of the alignment mark 29 and an image of the index mark on the index plate 22 are superimposed and formed on the image pickup surfaces of the image pickup devices 26X and 26Y, respectively. The image pickup signals of the image pickup devices 26X and 26Y are both supplied to the coordinate position measuring circuit 12a.

【0028】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、中央部に十字形のアライメント
マーク29の像29Pが結像され、この像29Pの直交
する直線パターン像29XP及び29YPに垂直なXP
方向及びYP方向が、それぞれ図2のウエハステージ1
0のステージ座標系のX方向及びY方向と共役になって
いる。そして、アライメントマーク像29P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、アライメントマーク像29P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。
FIG. 3 shows the pattern on the index plate 22 of FIG. 2. In FIG. 3, an image 29P of the cross-shaped alignment mark 29 is formed in the central portion, and a linear pattern image 29XP of the image 29P intersects at right angles. And XP perpendicular to 29YP
Direction and YP direction are the wafer stage 1 of FIG.
It is conjugate with the X and Y directions of the stage coordinate system of 0. Then, two index marks 31A and 31B are formed so as to sandwich the alignment mark image 29P in the XP direction, and two index marks 32A and 32B are formed so as to sandwich the alignment mark image 29P in the YP direction.

【0029】この場合、XP方向で指標マーク31A,
31B及び直線パターン像29XPを囲む検出領域33
X内の像が図2のX軸用撮像素子26Xで撮像され、Y
P方向で指標マーク32A,32B及び直線パターン像
29YPを囲む検出領域33Y内の像が図2のY軸用撮
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、
アライメントマーク像29Pと指標マーク31A,31
B及び32A,32BとのXP方向及び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上のアライメントマー
ク29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ー干渉計12の計測結果より、その
アライメントマーク29のステージ座標系(X,Y)上
での座標を求め、このように計測された座標値を主制御
系6に供給する。
In this case, the index marks 31A,
31B and the detection area 33 surrounding the linear pattern image 29XP
The image in X is picked up by the X-axis image pickup device 26X in FIG.
The image in the detection area 33Y surrounding the index marks 32A and 32B and the linear pattern image 29YP in the P direction is imaged by the Y-axis image sensor 26Y in FIG. Furthermore, the scanning directions when reading photoelectric conversion signals from the pixels of the image pickup devices 26X and 26Y are set to the XP direction and the YP direction, respectively, and by processing the image pickup signals of the image pickup devices 26X and 26Y,
Alignment mark image 29P and index marks 31A, 31
It is possible to obtain the amount of positional deviation between B and 32A, 32B in the XP and YP directions. Therefore, in FIG.
The coordinate measuring circuit 12a determines the stage coordinate system (X) of the alignment mark 29 based on the positional relationship between the image of the alignment mark 29 on the wafer 8 and the index mark on the index plate 22 and the measurement result of the laser interferometer 12 at that time. , Y), and the coordinate values thus measured are supplied to the main control system 6.

【0030】次に、本実施例でウエハ8上の各ショット
領域とレチクル2のパターン像との位置合わせを行っ
て、各ショット領域への露光を行う際の動作につき説明
する。図4(a)は本実施例のウエハ8を示し、この図
4(a)において、ウエハ8上の直交する座標系(α,
β)に沿って複数のショット領域27−n(n=0,
1,2,‥‥)がマトリックス状に配列され、各ショッ
ト領域27−nには前工程での露光及び現像等によりそ
れぞれチップパターンが形成されている。図4では、複
数のショット領域の内の5つのショット領域27−1〜
27−5のみを代表して示している。
Next, the operation for aligning each shot area on the wafer 8 with the pattern image of the reticle 2 and exposing each shot area in this embodiment will be described. FIG. 4A shows the wafer 8 of this embodiment. In FIG. 4A, the orthogonal coordinate system (α,
A plurality of shot areas 27-n (n = 0,
, 1, ... Are arranged in a matrix, and chip patterns are formed in each shot area 27-n by exposure and development in the previous step. In FIG. 4, five shot areas 27-1 to 27-1 of the plurality of shot areas are shown.
Only 27-5 is shown as a representative.

【0031】各ショット領域27−nにはそれぞれ基準
位置が定められている。例えば基準位置を各ショット領
域27−nの中心の基準点28−nとすると、この基準
点28−nの、ウエハ8上の座標系(α,β)における
設計上の座標値は、それぞれ(CXn,CYn)で表される
ものとする。また、各ショット領域27−nには、それ
ぞれ4個の位置合わせ用のアライメントマーク29−
n,30−n,34−n,35−nが付随して設けられ
ている。この場合、図4(a)のウエハ上の座標系
(α,β)に平行に、各ショット領域27−nに図4
(b)に示すようにショット領域上の座標系(x,y)
を設定すると、アライメントマーク29−n,30−
n,34−n,35−nの座標系(x,y)上における
設計上の座標はそれぞれ(S1Xn,S1Yn),(S2Xn,S
2Yn),(S3Xn,S3Yn)及び(S4Xn,S4Yn)で表され
る。
A reference position is defined for each shot area 27-n. For example, when the reference position is the reference point 28-n at the center of each shot area 27-n, the design coordinate values of this reference point 28-n in the coordinate system (α, β) on the wafer 8 are ( C Xn , C Yn ). In addition, four alignment marks 29- for alignment are provided in each shot area 27-n.
n, 30-n, 34-n, and 35-n are provided together. In this case, each shot area 27-n is formed in parallel with the coordinate system (α, β) on the wafer of FIG.
Coordinate system (x, y) on the shot area as shown in (b)
Is set, the alignment marks 29-n, 30-
n, 34-n, 35- n coordinate system (x, y) on each coordinates of the design in the (S 1Xn, S 1Yn), (S 2Xn, S
2Yn ), ( S3Xn , S3Yn ) and ( S4Xn , S4Yn ).

【0032】図4(a)に戻り、ウエハ8を図2のウエ
ハステージ10上に載置し、ステップ・アンド・リピー
ト方式で既にチップパターンが形成された複数のショッ
ト領域の各々にレチクルの投影像を順次重ね合わせて露
光が行われる。このとき、ウエハステージ10の移動位
置を規定するステージ座標系(X,Y)とウエハの座標
系(α,β)との対応関係が必ずしも前工程における関
係と同じとは限らない。このため、座標系(α,β)に
関する各ショット領域27−nの基準点28−nの設計
上の座標値(CXn,CYn)からステージ座標系(X,
Y)上の座標を求めて、この座標に基づいてウエハを移
動させても、各ショット領域27−nが精密に位置合わ
せされないことがある。そこで、本実施例では、先ず従
来例と同様にその位置合わせの誤差が次の4つの要因か
ら生じたものとする。 ウエハの回転:これはステージ座標系(X,Y)に対
するウエハの座標系(α,β)の残留回転誤差Θで表さ
れる。 ステージ座標系(X,Y)の直交度:これはX軸方向
及びY軸方向のウエハステージ10の送りが正確に直交
していないことにより生じ、直交度誤差Wで表される。 ウエハの座標系(α,β)におけるα方向及びβ方向
の線形伸縮(ウエハスケーリング):これはウエハ8が
加工プロセス等によって全体的に伸縮することにより生
じる。この伸縮量はα方向及びβ方向についてそれぞれ
ウエハスケーリングRx及びRyで表される。ただし、
α方向のウエハスケーリングRxはウエハ8上のα方向
の2点間の距離の実測値と設計値との比、β方向のウエ
ハスケーリングRyはβ方向の2点間の実測値と設計値
との比で表すものとする。 ウエハ上の座標系(α,β)のステージ座標系(X,
Y)に対するオフセット:これはウエハ8がウエハステ
ージ10に対して全体的に微小量だけずれることにより
生じ、オフセット量OX,OY で表される。
Returning to FIG. 4A, the wafer 8 is placed on the wafer stage 10 of FIG. 2, and the reticle is projected onto each of a plurality of shot areas in which the chip pattern has already been formed by the step-and-repeat method. Exposure is performed by sequentially superimposing images. At this time, the correspondence relationship between the stage coordinate system (X, Y) that defines the movement position of the wafer stage 10 and the wafer coordinate system (α, β) is not necessarily the same as the relationship in the previous step. Therefore, from the design coordinate values (C Xn , C Yn ) of the reference point 28-n of each shot area 27-n with respect to the coordinate system (α, β), the stage coordinate system (X,
Even if the coordinates on Y) are obtained and the wafer is moved based on these coordinates, the shot areas 27-n may not be precisely aligned. Therefore, in the present embodiment, first, it is assumed that the alignment error is caused by the following four factors as in the conventional example. Wafer rotation: This is represented by the residual rotation error Θ of the wafer coordinate system (α, β) relative to the stage coordinate system (X, Y). Orthogonality of stage coordinate system (X, Y): This occurs because the feed of the wafer stage 10 in the X-axis direction and the Y-axis direction is not exactly orthogonal, and is represented by an orthogonality error W. Linear expansion and contraction in the α direction and β direction in the wafer coordinate system (α, β) (wafer scaling): This occurs because the wafer 8 expands and contracts as a whole due to a processing process or the like. This expansion / contraction amount is represented by wafer scaling Rx and Ry in the α direction and the β direction, respectively. However,
The wafer scaling Rx in the α direction is the ratio of the measured value between the two points in the α direction on the wafer 8 to the design value, and the wafer scaling Ry in the β direction is the measured value between the two points in the β direction and the design value. It shall be expressed as a ratio. Stage coordinate system (X,
Offset for Y): This is caused by the wafer 8 being displaced by a small amount with respect to the wafer stage 10 overall, and is represented by offset amounts O X and O Y.

【0033】上記の〜の誤差要因が加わった場合、
基準点の設計上の座標値が(CXn,CYn)のショット領
域について、実際に露光するにあたって位置決めすべき
ステージ座標系(X,Y)上の座標(C′Xn,C′Yn
は以下のように表される。
When the error factors (1) to (3) are added,
Coordinate values on the design of the reference point (C Xn, C Yn) for shot area, the stage coordinate system to be positioned when actually exposed (X, Y) on the coordinates (C 'Xn, C' Yn )
Is represented as follows.

【0034】[0034]

【数4】 (Equation 4)

【0035】ここで、直交度誤差W及び残留回転誤差Θ
が微小量であるとして一次近似を行うと、(数4)は次
のようになる。
Here, the orthogonality error W and the residual rotation error Θ
When the first-order approximation is performed assuming that is a small amount, (Equation 4) is as follows.

【0036】[0036]

【数5】 (Equation 5)

【0037】ここまでは、各ショット領域27−n上の
基準位置(本実施例では各ショット領域の中心の基準
点)を正確に位置合わせすることについて説明してき
た。しかし、各ショット領域の基準点がそれぞれ正確に
位置合わせされたからといって、必ずしも各ショット領
域内のチップパターン全体とレチクルの投影像とが隅々
まで正確に重なり合うとは限らない。
Up to this point, the accurate alignment of the reference position on each shot area 27-n (the reference point at the center of each shot area in this embodiment) has been described. However, even if the reference points of the shot areas are accurately aligned, the entire chip pattern in each shot area and the projected image of the reticle do not necessarily exactly overlap each other.

【0038】次に、この各ショット領域内の重ね合わせ
誤差について説明する。既に説明したように、図4
(b)において、任意のショット領域27−n上の座標
系(x,y)上の設計上の座標値が(S1Xn,S1Yn)〜
(S4Xn,S4Yn)である位置にアライメントマーク29
−n,30−n,34−n,35−nが形成されてい
る。本例では、その各ショット領域内の重ね合わせ誤差
が以下の要因から生じたものとする。 チップパターンの回転(チップローテーション):こ
れは、例えばウエハ8上にレチクル2の投影像の露光を
行う際、レチクル2がステージ座標系(X,Y)に対し
て回転していたり、あるいはウエハステージ10の動き
にヨーイングが混入していたりするときに生じるもので
あり、ショット領域の座標系(x,y)に対する回転誤
差θで表される。 チップの直交度誤差:これは、例えばウエハ8上にレ
チクル2の投影像を露光する際に、レチクル2上のパタ
ーン自体の歪みや投影光学系7のディストーション(歪
曲収差)等によって生じるチップパターンの直交度の誤
差であり、角度誤差wで表される。 チップの線形伸縮(チップスケーリング):これは、
例えばウエハ8にレチクル2の投影像の露光を行う際の
投影倍率の誤差、あるいはウエハ8の加工プロセスによ
ってウエハ8が全体的又は部分的に伸縮することによっ
て生じるものである。ここでは、ショット領域の座標系
(x,y)のx方向の2点間の距離の実測値と設計値と
の比であるx方向のチップスケーリングrx、及びy方
向の2点間の距離の実測値と設計値との比であるy方向
のチップスケーリングryで2方向の線形伸縮を表すも
のとする。
Next, the overlay error in each shot area will be described. As already explained, FIG.
(B), the arbitrary shot area 27-n on the coordinate system (x, y) coordinate values of the design on the (S 1Xn, S 1Yn) ~
The alignment mark 29 is located at the position (S 4Xn , S 4Yn ).
-N, 30-n, 34-n, 35-n are formed. In this example, it is assumed that the overlay error in each shot area is caused by the following factors. Rotation of chip pattern (chip rotation): This is because, for example, when the projection image of the reticle 2 is exposed on the wafer 8, the reticle 2 is rotating with respect to the stage coordinate system (X, Y), or the wafer stage. This occurs when yawing is mixed in the movement of 10, and is represented by a rotation error θ with respect to the coordinate system (x, y) of the shot area. Orthogonality error of chip: This is due to distortion of the pattern itself on the reticle 2 or the distortion (distortion aberration) of the projection optical system 7 when the projection image of the reticle 2 is exposed on the wafer 8. It is an error of orthogonality and is represented by an angular error w. Linear scaling of chips (chip scaling):
For example, it is caused by an error in the projection magnification when the projection image of the reticle 2 is exposed on the wafer 8, or the wafer 8 wholly or partially expands or contracts due to the processing process of the wafer 8. Here, the chip scaling rx in the x direction, which is the ratio between the measured value and the design value of the distance between two points in the x direction of the coordinate system (x, y) of the shot area, and the distance between the two points in the y direction, It is assumed that the y-direction chip scaling ry, which is the ratio between the actually measured value and the design value, represents the linear expansion / contraction in two directions.

【0039】例えば、図5(a)は前工程で形成された
各ショット領域27−nのチップパターンに回転誤差及
び倍率誤差が生じているウエハ8Aを示し、この図5
(a)において、回転誤差及び倍率誤差が無い場合のシ
ョット領域の例を破線で囲んだショット領域36−6〜
36−10で表す。それに対して、ウエハ8A上に実際
に形成されているショット領域27−6〜27−10は
回転角及び倍率が異なっている。これらの誤差は、図5
(b)に示すように、ショット領域27−nが本来のシ
ョット領域36−nに対して傾斜しているチップローテ
ーション誤差と、図5(c)に示すように、ショット領
域27−nの倍率が本来のショット領域36−nの倍率
と異なっているチップスケーリング誤差とに分離でき
る。
For example, FIG. 5A shows a wafer 8A in which a rotation error and a magnification error occur in the chip pattern of each shot area 27-n formed in the previous step.
In (a), an example of a shot area in the case where there is no rotation error and magnification error is a shot area 36-6 surrounded by a broken line.
It is represented by 36-10. On the other hand, the shot areas 27-6 to 27-10 actually formed on the wafer 8A have different rotation angles and magnifications. These errors are
As shown in (b), the chip rotation error in which the shot area 27-n is inclined with respect to the original shot area 36-n, and the magnification of the shot area 27-n as shown in FIG. Can be separated into a chip scaling error different from the original magnification of the shot area 36-n.

【0040】但し、図5の例ではチップパターンの直交
度誤差wが無く、且つx方向のチップスケーリングrx
とy方向のチップスケーリングryとが等しい場合を示
している。上記の〜の誤差要因が加わった場合、シ
ョット領域27−n上の設計上の座標値が(SNXn,S
NYn)(N=1〜4)のアライメントマーク29−n,
3n,34−n,35−nについて、実際に位置合わせ
すべきショット領域の座標系(x,y)上での座標値
(S′NXn ,S′NYn )は以下のように表される。
However, in the example of FIG. 5, there is no orthogonality error w of the chip pattern, and the chip scaling rx in the x direction.
And the chip scaling ry in the y direction are equal to each other. When the above error factors (1) to (4) are added, the designed coordinate value on the shot area 27-n becomes (S NXn , S
NYn ) (N = 1 to 4) alignment marks 29-n,
3n, for 34-n, 35-n, the actual alignment to be shot area coordinate system (x, y) on the coordinate values in (S 'NXn, S' NYn ) is expressed as follows.

【0041】[0041]

【数6】 (Equation 6)

【0042】ここで、直交度誤差w及び回転誤差θが微
小量であるとして一次近似を行うと、(数6)は次式で
表される。
Here, when the linear approximation is performed assuming that the orthogonality error w and the rotation error θ are minute amounts, (Equation 6) is expressed by the following equation.

【0043】[0043]

【数7】 (Equation 7)

【0044】さて、図4(b)において、任意のショッ
ト領域27−nの基準点28−nのステージ座標系
(X,Y)上での配列座標値は(CXn,CYn)であるた
め、その任意のショット領域上の任意のアライメントマ
ーク(29−n又は30−n)のステージ座標系(X,
Y)上の設計上の座標値(DNXn ,DNYn )は、次のよ
うに表される。但し、上述のようにNの値(1〜4)に
よってアライメントマーク29−n〜35−nの区別を
行っている。
In FIG. 4B, the array coordinate value of the reference point 28-n of the arbitrary shot area 27-n on the stage coordinate system (X, Y) is (C Xn , C Yn ). Therefore, the stage coordinate system (X, X) of the arbitrary alignment mark (29-n or 30-n) on the arbitrary shot area is
The design coordinate values (D NXn , D NYn ) on Y) are expressed as follows. However, as described above, the alignment marks 29-n to 35-n are distinguished by the value of N (1 to 4).

【0045】[0045]

【数8】 (Equation 8)

【0046】上述の〜の3個の誤差は、ウエハ8上
の各ショット領域のアライメントマークを焼き付けた層
にチップパターンを焼き付けた際に生じる。実際には更
に、ウエハ8の加工プロセスによって生じる上述のや
の誤差の影響を受けるため、アライメントマーク29
−n,30−n,34−n,35−nがステージ座標系
(X,Y)上で実際にあるべき位置の座標を(FNXn,F
NYn)(N=1〜4)とすると、この座標値(FNXn,F
NYn)は(数5)及び(数7)から次のように表され
る。
The above three errors 1 to 3 occur when the chip pattern is printed on the layer on which the alignment mark of each shot area on the wafer 8 is printed. In reality, the alignment mark 29 is further affected by the error of the above-mentioned error caused by the processing process of the wafer 8.
-N, 30-n, 34-n, 35-n are the coordinates of the actual position on the stage coordinate system (X, Y) (F NXn , F
NYn ) (N = 1 to 4), this coordinate value (F NXn , F
NYn ) is expressed from ( Equation 5) and ( Equation 7) as follows.

【0047】[0047]

【数9】 [Equation 9]

【0048】次に、本実施例では最小自乗法の適用を容
易にするため、その(数9)中のα方向のウエハスケー
リングRx、及びβ方向のウエハスケーリングRyをそ
れぞれ新たなパラメータΓx、及びΓyを用いて次の
(数10)のように表す。同様に、その(数9)中のx
方向のチップスケーリングrx、及びy方向のチップス
ケーリングryをそれぞれ新たなパラメータγx、及び
γyを用いて次の(数10)のように表す。
Next, in the present embodiment, in order to facilitate the application of the method of least squares, the wafer scaling Rx in the α direction and the wafer scaling Ry in the β direction in (Equation 9) are respectively set as new parameters Γx and It is expressed as in the following (Equation 10) using Γy. Similarly, x in (Equation 9)
The chip scaling rx in the direction and the chip scaling ry in the y direction are expressed as the following (Equation 10) using new parameters γx and γy, respectively.

【0049】[0049]

【数10】 (Equation 10)

【0050】これら新たなそれぞれ線形伸縮の変化分を
示す4個のパラメータΓx、Γy、γx、及びγyを用
いて(数9)を書き換えると、(数9)は近似的に次の
ようになる。
When (Equation 9) is rewritten by using the four parameters Γx, Γy, γx, and γy showing these new changes in linear expansion and contraction, (Equation 9) becomes approximately as follows. .

【0051】[0051]

【数11】 [Equation 11]

【0052】この(数11)において、2次元ベクトル
を2行×1列の行列とみなすと、この(数11)を以下
のような変換行列を用いた座標変換式に書き直すことが
できる。
In this (Equation 11), assuming that the two-dimensional vector is a matrix of 2 rows × 1 column, this (Equation 11) can be rewritten into a coordinate conversion equation using a conversion matrix as follows.

【0053】[0053]

【数12】 (Equation 12)

【0054】但し、(数12)の各変換行列は次のよう
に定義される。
However, each transformation matrix of (Equation 12) is defined as follows.

【0055】[0055]

【数13】 (Equation 13)

【0056】即ち、(数12)では、2行×1列の行列
Nnが、行列ACn と、行列BSNnと、行列Oとの加算
で表されている。(数12)の座標変換式における変換
行列A,B,Oに含まれる10個の誤差パラメータΘ,
W,Γx(=Rx−1),Γy,OX,OY,θ,w,γ
x(=rx−1),γyは、例えば最小自乗法によって
求めることができる。
That is, in (Equation 12), the matrix F Nn of 2 rows × 1 column is represented by addition of the matrix AC n , the matrix BS Nn, and the matrix O. Ten error parameters Θ included in the transformation matrices A, B, and O in the coordinate transformation formula of (Equation 12),
W, Γx (= Rx-1 ), Γy, O X, O Y, θ, w, γ
x (= rx−1) and γy can be obtained by, for example, the method of least squares.

【0057】次に、図1のフローチャートを参照して、
(数12)の座標変換式に基づいたアライメント動作及
び露光動作の一例につき説明する。本実施例では、ウエ
ハ上のアライメントマーク露光に使用された露光号機が
既知であるとする。先ず図1のステップ101におい
て、図2のウエハホルダー9上に今回の露光対象である
ウエハ8のロードが行われる。ウエハ8の各ショット領
域にはそれぞれ、前工程において既にチップパターンが
形成されている。更に、図4(b)に示すように、ウエ
ハ8上の各ショット領域27−nには、既知のレンズ・
ディストーションを有する露光号機により、それぞれ4
個の十字型のアライメントマーク29−n,30−n,
34−n及び35−nが形成されている。また、レチク
ル2のアライメントが終了しており、不図示の干渉計に
よって規定される直交座標に対するレチクル2のX,
Y,回転方向のずれ量はほぼ零となっている。
Next, referring to the flow chart of FIG.
An example of the alignment operation and the exposure operation based on the coordinate conversion formula of (Equation 12) will be described. In this embodiment, it is assumed that the exposure machine used for exposing the alignment mark on the wafer is known. First, in step 101 in FIG. 1, the wafer 8 to be exposed this time is loaded on the wafer holder 9 in FIG. A chip pattern is already formed in each shot area of the wafer 8 in the previous process. Further, as shown in FIG. 4B, in each shot area 27-n on the wafer 8, a known lens
4 for each exposure machine with distortion
Cross-shaped alignment marks 29-n, 30-n,
34-n and 35-n are formed. Further, the alignment of the reticle 2 is completed, and the X, X of the reticle 2 with respect to the Cartesian coordinates defined by an interferometer (not shown).
The amount of deviation in the Y and rotation directions is almost zero.

【0058】ここで、アライメントマーク露光号機に固
有のレンズ・ディストーションにより、ショット領域内
の平均的な投影倍率がMeのときアライメントマーク位
置での投影倍率MaはMa=Me+M1となり、またシ
ョット領域内での平均的な投影像の回転がReのとき、
アライメントマーク位置での投影像の回転はRa=Re
+R1となっている。M1及びR1の量はレンズ・ディ
ストーションデータから求めることができる。
Here, due to the lens distortion peculiar to the alignment mark exposure machine, when the average projection magnification in the shot area is Me, the projection magnification Ma at the alignment mark position becomes Ma = Me + M1, and within the shot area. When the rotation of the average projected image of is Re,
The rotation of the projected image at the alignment mark position is Ra = Re
It is + R1. The amounts of M1 and R1 can be obtained from the lens distortion data.

【0059】次に、図1のステップ102において、ウ
エハ8の原点設定(プリアライメント)を行う。その後
ステップ103において、図2のオフ・アクシスのアラ
イメント系15を用いて、ウエハ8上の5個以上のアラ
イメントマーク(29−n,30−n,34−n又は3
5−n)のステージ座標系(X,Y)上での座標値(F
NXn,FMNYn)を実測する。1個のアライメントマー
クにはX方向及びY方向の2つの成分があるため、5個
以上のアライメントマークの座標値を実測することによ
り、10個以上のパラメータの値を決定することができ
る。実測するアライメントマークは、3個以上のショッ
ト領域27−nから選択する必要があるが、必ずしも1
個のショット領域27−nから4個のアライメントマー
ク29−n〜35−nを選択する必要はなく、1個のシ
ョット領域27−nからそれぞれ1個のアライメントマ
ーク(29−n,30−n,34−n又は35−n)を
選択するようにしてよい。
Next, in step 102 of FIG. 1, the origin of the wafer 8 is set (pre-alignment). Thereafter, in step 103, using the off-axis alignment system 15 of FIG. 2, five or more alignment marks (29-n, 30-n, 34-n or 3) on the wafer 8 are aligned.
5-n) coordinate values (F) on the stage coordinate system (X, Y)
Measure M NXn , FM NYn ). Since one alignment mark has two components in the X direction and the Y direction, the values of 10 or more parameters can be determined by actually measuring the coordinate values of 5 or more alignment marks. The alignment mark to be actually measured needs to be selected from three or more shot areas 27-n.
It is not necessary to select four alignment marks 29-n to 35-n from one shot area 27-n, and one alignment mark (29-n, 30-n) from each one shot area 27-n. , 34-n or 35-n) may be selected.

【0060】この場合、ウエハ8上で選択された複数の
ショット領域27−nの基準点28−nの、ウエハ8上
の座標系(α,β)上での設計上の配列座標値(CXn
Yn)と、測定されたアライメントマークの各ショット
領域27−n上の座標系(x,y)での設計上の座標値
(相対座標値)(SNXn,SNYn)とが予め分かってる。
そこで、ステップ104において、(数10)の右辺
に、測定されたアライメントマークが属するショット領
域の基準点の設計上の配列座標値(CXn,CYn)、及び
そのアライメントマークの基準点に関する設計上の相対
座標値(SNXn,S NYn)を代入することにより、そのア
ライメントマークがステージ座標系(X,Y)上である
べき計算上の座標値(FNXn,FNYn)を求める。
In this case, a plurality of selected wafers 8 are selected.
On the wafer 8 at the reference point 28-n of the shot area 27-n
Design coordinate values (C, C) on the coordinate system (α, β) ofXn,
CYn) And each shot of the measured alignment mark
Design coordinate values in the coordinate system (x, y) on the area 27-n
(Relative coordinate value) (SNXn, SNYn) Is known in advance.
Therefore, in step 104, the right side of (Equation 10)
, The shot area to which the measured alignment mark belongs
Array coordinate values (CXn, CYn),as well as
Design relative to the reference point of the alignment mark
Coordinate value (SNXn, S NYn), The
Alignment mark is on stage coordinate system (X, Y)
Coordinate value (FNXn, FNYn).

【0061】そして、最小自乗法により(数12)を満
足する10個の誤差パラメータ(Θ,W,Γx,Γy,
X,OY,θ,w,γx,γy)を求める。具体的に
は、実際に計測された座標値(FMNXn,FMNYn)とそ
の計算上の座標値(FNXn,FNYn)の差(ENXn,ENYn
をアライメント誤差と考える。従って、ENXn =FM
NXn −FNXn 、ENYn =FMNYn −FNYn が成立してい
る。そして、5組以上のアライメント誤差(ENXn,E
NYn)、即ち10個以上のアライメント誤差の自乗和を
それら10個の誤差パラメータで順次偏微分し、その値
がそれぞれ0になるような方程式をたてて、それら10
個の連立方程式を解けば10個の誤差パラメータを求め
ることができる。
[Equation 12] is satisfied by the least square method.
Add 10 error parameters (Θ, W, Γx, Γy,
OX, OY, Θ, w, γx, γy). Specifically
Is the actually measured coordinate value (FMNXn, FMNYn) And so
Calculated coordinate value of (FNXn, FNYn) Difference (ENXn, ENYn)
Is considered to be an alignment error. Therefore, ENXn= FM
NXn -FNXn, ENYn= FMNYn-FNYnHas been established
You. Then, the alignment error (ENXn, E
NYn), That is, the sum of squares of 10 or more alignment errors
Partially differentiated with these 10 error parameters, and the value
Make equations such that
Solve 10 simultaneous equations to find 10 error parameters
Can be

【0062】その後ステップ105において、(数1
2)の変換行列B中のチップローテーションの回転誤差
θを補正するように、図2のレチクルステージ3を介し
てレチクル2に適当な回転を施すか、又はウエハ8を回
転させることにより、ステージ座標系(X,Y)に対す
るチップパターンの回転を補正する。これは(数11)
で示す変換行列Bの要素を構成する回転誤差θに合わせ
て、レチクル2又はウエハ8を回転することを意味す
る。ただし、求められたチップローテーションの回転誤
差θには、前述のようにアライメントマーク露光号機に
固有の誤差R1が含まれているため、ステップ105に
おいてレチクル又はウエハを回転すべき量は(θ−R
1)である。
Then, in step 105, (Equation 1
2) The reticle 2 is appropriately rotated through the reticle stage 3 in FIG. 2 or the wafer 8 is rotated so as to correct the rotation error θ of the chip rotation in the conversion matrix B of 2). Correct the rotation of the chip pattern with respect to the system (X, Y). This is (Equation 11)
It means that the reticle 2 or the wafer 8 is rotated in accordance with the rotation error θ that constitutes the element of the conversion matrix B indicated by. However, since the rotation error θ of the obtained chip rotation includes the error R1 peculiar to the alignment mark exposure machine as described above, the amount by which the reticle or wafer should be rotated is (θ−R
1).

【0063】なお、ウエハ8を回転した場合には、ウエ
ハ8のオフセット誤差(OX,OY)が変化する虞がある
ため、再びアライメントマークの座標値の計測を行った
後、従来の通常の多点EGA演算を行って誤差パラメー
タを求め直す必要がある。そこで、例えばウエハ8を角
度(θ−R1)だけ回転した場合には、従来のチップパ
ターン内の誤差を考慮しない場合と同様に、ウエハ8上
の少なくとも3個のショット領域のアライメントマーク
のステージ座標系(X,Y)での座標値を計測し直す。
そして、その結果から6個の誤差パラメータ(Θ,W,
Rx,Ry,O X,OY)の値を決定し、この結果から算
出した配列座標に基づいて各ショット領域の位置合わせ
を行って露光を行う。
When the wafer 8 is rotated, the wafer
C8 offset error (OX, OY) May change
Therefore, the coordinate value of the alignment mark was measured again.
After that, the conventional normal multipoint EGA calculation is performed and the error parameter is
It is necessary to ask for data again. Therefore, for example, the wafer 8 is
When rotated by a degree (θ-R1),
On the wafer 8 as in the case of not considering the error in the turn.
Alignment marks for at least 3 shot areas
Remeasure the coordinate values in the stage coordinate system (X, Y).
Then, from the result, six error parameters (Θ, W,
Rx, Ry, O X, OY) Value and calculate from this result
Positioning of each shot area based on the array coordinates
And perform exposure.

【0064】次に、チップの直交度誤差wは、厳密な意
味では補正できないが適度にレチクル2を回転させるこ
とで、その誤差を小さく抑えることができる。そこで、
回転誤差Θ、回転誤差θ及び直交度誤差wのそれぞれの
絶対値の和が最小になるように、レチクル2又はウエハ
8の回転量を最適化することも可能である。次に、ステ
ップ106において、(数12)の変換行列B中のチッ
プスケーリング誤差を補正するように、図2の結像特性
制御装置14を介して投影光学系7の投影倍率を調整す
る。これは(数11)で示す変換行列Bの要素を構成す
るチップスケーリングrx(=1+γx)及びry(=
1+γy)に合わせて、投影光学系7の投影倍率を調整
することを意味する。ただし、求められたチップスケー
リングrx及びryには、前述のようにアライメントマ
ーク露光号機に固有の誤差rx1及びry1が含まれて
いる。この露光号機に固有の誤差rx1,ry1はレン
ズ・ディストーションデータからもとめることができ
る。従って、ステップ106では、投影光学系7の投影
倍率をチップスケーリング(rx−rx1)及び(ry
−ry1)に合わせて調整する。
Next, although the orthogonality error w of the chip cannot be corrected in a strict sense, the error can be suppressed to a small value by appropriately rotating the reticle 2. Therefore,
It is also possible to optimize the rotation amount of the reticle 2 or the wafer 8 so that the sum of the absolute values of the rotation error Θ, the rotation error θ, and the orthogonality error w is minimized. Next, in step 106, the projection magnification of the projection optical system 7 is adjusted via the imaging characteristic control device 14 of FIG. 2 so as to correct the chip scaling error in the conversion matrix B of (Equation 12). This is the chip scaling rx (= 1 + γx) and ry (=) that form the elements of the conversion matrix B shown in (Equation 11).
1 + γy) means that the projection magnification of the projection optical system 7 is adjusted. However, the obtained chip scalings rx and ry include the errors rx1 and ry1 peculiar to the alignment mark exposure machine as described above. The errors rx1 and ry1 peculiar to this exposure machine can be obtained from the lens distortion data. Therefore, in step 106, the projection magnification of the projection optical system 7 is set to chip scaling (rx-rx1) and (ry).
Adjust according to -ry1).

【0065】その後、図1のステップ107において、
ステップ104で求めた誤差パラメータよりなる要素を
含む変換行列A及びOを用いて、次式にウエハ8上の各
ショット領域27−nの基準点28−nの設計上の配列
座標値(CXn,CYn)を代入することにより、その基準
点28−nのステージ座標系(X,Y)上での計算上の
配列座標値(GXn,GYn)を求める。但し、上述したよ
うに、ステップ105でローテーション誤差を補正する
ためにウエハ8側を回転した場合には、再び計測したア
ライメントマークの座標に基づいて、各基準点28−n
のステージ座標系(X,Y)上での計算上の配列座標値
(GXn,GYn)を求める。
Then, in step 107 of FIG.
Using the conversion matrices A and O including the elements consisting of the error parameters obtained in step 104, the design array coordinate value (C Xn of the reference point 28-n of each shot area 27-n on the wafer 8 is calculated as follows. , C Yn ), the calculated array coordinate values (G Xn , G Yn ) of the reference point 28-n on the stage coordinate system (X, Y) are obtained. However, as described above, when the wafer 8 side is rotated in order to correct the rotation error in step 105, each reference point 28-n is determined based on the coordinates of the alignment mark measured again.
The calculated array coordinate values (G Xn , G Yn ) on the stage coordinate system (X, Y) of are calculated.

【0066】[0066]

【数14】 [Equation 14]

【0067】そして、ステップ108において、計算に
より得られた配列座標(GXn,GYn)及び予め求めてあ
るベースライン量に基づいて、ウエハ8上の各ショット
領域27−nの基準点28−nを順次図2の投影光学系
7の露光フィールド内の所定の位置に位置合わせして、
当該ショット領域27−nに対してレチクル2のパター
ン像を投影露光する。そして、ウエハ8上の全てのショ
ット領域への露光が終了した後に、ウエハ8の現像等の
処理が行われる。
Then, in step 108, based on the array coordinates (G Xn , G Yn ) obtained by the calculation and the previously determined baseline amount, the reference point 28- of each shot area 27-n on the wafer 8 is formed. n is sequentially aligned with a predetermined position in the exposure field of the projection optical system 7 of FIG.
The pattern image of the reticle 2 is projected and exposed on the shot area 27-n. Then, after the exposure of all shot areas on the wafer 8 is completed, processing such as development of the wafer 8 is performed.

【0068】この場合、本例では(数12)に示す変換
行列A、O及びBのみならず、アライメントマーク露光
号機のレンズ・ディストーションをも考慮しているの
で、アライメントマーク自体に含まれている誤差を取り
込むことなく、ウエハ上の各ショット領域のチップパタ
ーンとレチクルのパターンの投影像とをより高精度に重
ね合わせることができる。
In this case, in this example, not only the conversion matrices A, O, and B shown in (Equation 12) but also the lens distortion of the alignment mark exposure machine is taken into consideration, and therefore, it is included in the alignment mark itself. The chip pattern of each shot area on the wafer and the projected image of the reticle pattern can be superimposed with high accuracy without taking in an error.

【0069】次に、アライメントマーク露光号機が未知
であってアライメントマークに含まれている誤差を予め
知ることができない場合の実施例について説明する。こ
の場合には、ショット領域内アライメントマークの計測
値から、多点EGA演算により誤差パラメータΘ,W,
Rx(=1+Γx),Ry(=1+Γy),Ox,O
y,θ,w,rx(=1+γx),ry(=1+γy)
を求める。これらの誤差パラメータを用いた座標変換に
よって設計上の座標値から計算されるステージ座標系
(X,Y)上であるべきアライメントマークの座標値
と、実際の座標値との差を誤差の非線形成分とする。こ
の誤差の非線形成分を、既知のレンズ・ディストーショ
ンを有する各露光号機によってアライメントマークを露
光した場合に予測される誤差の非線形成分と比較するこ
とによってアライメントマーク露光号機を特定する。
Next, an embodiment will be described in which the alignment mark exposure machine is unknown and the error contained in the alignment mark cannot be known in advance. In this case, from the measured values of the alignment marks in the shot area, error parameters Θ, W,
Rx (= 1 + Γx), Ry (= 1 + Γy), Ox, O
y, θ, w, rx (= 1 + γx), ry (= 1 + γy)
Ask for. The difference between the coordinate value of the alignment mark that should be on the stage coordinate system (X, Y) calculated from the coordinate value of the design by coordinate conversion using these error parameters and the actual coordinate value is the nonlinear component of the error. And The alignment mark exposure machine is identified by comparing the non-linear component of this error with the non-linear component of the error expected when the alignment mark is exposed by each exposure machine having a known lens distortion.

【0070】その後は、前記実施例と同様にして、この
特定されたアライメントマーク露光号機に固有の誤差を
差し引いて、レチクル又はウエハを回転させることでチ
ップローテーションの回転誤差θを補正し、チップスケ
ーリングrx及びryに合わせて投影光学系の投影倍率
を調整した上で、前記誤差パラメータよりなる要素を含
む変換行列A及びOを用いて、各ショット領域の基準点
のステージ座標系(X,Y)上での計算上の配列座標値
を求める。そして、計算により得られた配列座標及び予
め求めてあるベースライン量に基づいて、ウエハ上の各
ショット領域の基準点を順次投影光学系の露光フィール
ド内の所定の位置に位置合わせして、そのショット領域
に対してレチクルのパターン像を投影露光することを繰
り返す。ここで、アライメントマーク露光号機を特定す
る方法について詳細に説明する。いま、図6に示すよう
に、ウエハ8内の10のショット領域40−n(n=1
〜10)について、各ショット領域40−n内の4個の
アライメントマーク42−n,43−n,44−n,4
5−n(ここでは、4個のアライメントマークはショッ
ト領域の4隅に設けられているものとした)を使って、
ショット内多点計測を行う場合を考える。ステージ座標
系(X,Y)、ウエハ上の座標系(α,β)、ショット
領域上の座標系(x,y)の設定は前記実施例と同様と
し、また、各座標の表記方法も前記実施例と同様とす
る。すなわち、各ショット領域40−nには基準位置が
定められ、基準位置を例えば各ショット領域40−nの
中心の基準点41−nとすると、この基準点41−n
の、ウエハ8上の座標系(α,β)における設計上の座
標値は、それぞれ(CXn,CYn)で表されるものとす
る。ショット領域上の座標系(x,y)はウエハ上の座
標系(α,β)に平行に設定され、各ショット領域40
−nに設けられた4個の位置合わせ用のアライメントマ
ーク42−n,43−n,44−n,45−nの座標系
(x,y)上における設計上の座標はそれぞれ(S1Xn,
1Yn),(S2Xn,S2Yn),(S3Xn,S3Yn)及び(S
4Xn,S4Yn)で表される。
After that, in the same manner as in the above-described embodiment, the error inherent in the specified alignment mark exposure machine is subtracted, and the reticle or wafer is rotated to correct the rotation error θ of the chip rotation and perform the chip scaling. After adjusting the projection magnification of the projection optical system in accordance with rx and ry, the transformation matrixes A and O including the elements consisting of the error parameters are used to set the stage coordinate system (X, Y) of the reference point of each shot area. Find the calculated array coordinate values above. Then, based on the array coordinates obtained by calculation and the baseline amount obtained in advance, the reference point of each shot area on the wafer is sequentially aligned with a predetermined position in the exposure field of the projection optical system, The projection exposure of the pattern image of the reticle onto the shot area is repeated. Here, a method of identifying the alignment mark exposure machine will be described in detail. Now, as shown in FIG. 6, ten shot areas 40-n (n = 1
-10), four alignment marks 42-n, 43-n, 44-n, 4 in each shot area 40-n.
5-n (here, the four alignment marks are assumed to be provided at the four corners of the shot area),
Consider the case of performing multipoint measurement within a shot. The setting of the stage coordinate system (X, Y), the coordinate system on the wafer (α, β), and the coordinate system on the shot area (x, y) is the same as in the above embodiment, and the notation method of each coordinate is also the above. Same as the example. That is, a reference position is defined in each shot area 40-n, and if the reference position is the reference point 41-n at the center of each shot area 40-n, this reference point 41-n
The design coordinate values in the coordinate system (α, β) on the wafer 8 are represented by (C Xn , C Yn ), respectively. The coordinate system (x, y) on the shot area is set parallel to the coordinate system (α, β) on the wafer, and each shot area 40
Design coordinates on the coordinate system (x, y) of the four alignment marks 42-n, 43-n, 44-n, 45-n for alignment provided on the -n are (S 1Xn ,
S 1Yn ), (S 2Xn , S 2Yn ), (S 3Xn , S 3Yn ) and (S
4Xn , S 4Yn ).

【0071】前記実施例と同様の方法で多点EGA演算
を行って(数12)(数13)で示される座標変換式の
変換行列A,B,Oに含まれる10個の誤差パラメータ
Θ,W,Γx(=Rx−1),Γy,OX,OY,θ,
w,γx(=rx−1),γy(=γy−1)を、例え
ば最小自乗法によって求める。次に、こうして決定され
た誤差パラメータを含む座標変換式によって計算された
アライメントマークの座標値(FNXn,FNYn)と実際に
計測された座標値(FMNXn,FMNYn)とのずれ量(R
NXn,RNYn)、すなわちRNXn =FMNXn −FNXn 、R
NYn =FMNYn −FN Yn を10個のショット領域40−
n(n=1〜10)内の各アライメントマーク42−
n,43−n,44−n,45−n全てについて求め
る。表式中、nの値(1〜10)によってショット領域
40−1〜40−10の区別を行い、Nの値(1〜4)
によってアライメントマーク42−n,43−n,44
−n,45−nの区別を行っている。
The multipoint EGA calculation is performed in the same manner as in the above embodiment, and the ten error parameters Θ, which are included in the transformation matrices A, B, O of the coordinate transformation equations shown in (Equation 12) and (Equation 13), W, Γx (= Rx-1 ), Γy, O X, O Y, θ,
w, γx (= rx−1), γy (= γy−1) are obtained by, for example, the method of least squares. Next, the amount of deviation () between the coordinate value (F NXn , F NYn ) of the alignment mark calculated by the coordinate conversion formula including the error parameter thus determined and the actually measured coordinate value (FM NXn , FM NYn ). R
NXn , R NYn ), that is, R NXn = FM NXn −F NXn , R
NYn = FM NYn -F N Yn is 10 shot areas 40-
Each alignment mark 42-in n (n = 1 to 10)
All n, 43-n, 44-n, and 45-n are calculated. In the expression, the shot areas 40-1 to 40-10 are distinguished by the value of n (1 to 10), and the value of N (1 to 4).
Alignment marks 42-n, 43-n, 44
-N and 45-n are distinguished.

【0072】ここで求めたずれ量(RNXn,RNYn)をラ
ンダムエラーと呼ぶことにする。ランダムエラーは、各
ショット領域40−nの4箇所の位置それぞれに対し
て、ウエハ内10ショット分求められる。図6(a)に
は、各ショット領域40−1〜40−nにそれぞれ設け
られた4箇所のアライメントマーク42−n,43−
n,44−n,45−nの位置におけるランダムエラー
(RNXn,RNYn)を模式的にベクトル表示してある。こ
れらをショット領域の各アライメントマーク位置で平均
したものを、ショット内ランダムエラー(RENX,RE
NY)とする。すなわち、いまの場合RENX=ΣRNXn
10、RENY=ΣRNYn/10(N=1〜4)である。
図6(b)には、このショット内ランダムエラー(RE
1X,RE1Y)、(RE2X,RE2Y)、(RE3X,R
3Y)、(RE4X,RE4Y)をベクトル表示してある。
The deviation amount (R NXn , R NYn ) obtained here is called a random error. Random errors are obtained for 10 shots within the wafer for each of the four positions in each shot area 40-n. In FIG. 6A, four alignment marks 42-n, 43- provided on the shot areas 40-1 to 40-n, respectively.
Random errors (R NXn , R NYn ) at the positions of n, 44-n, 45-n are schematically shown as a vector. Random error in the shot (RE NX , RE
NY ). That is, in the present case, RE NX = ΣR NXn /
10, RE NY = ΣR NYn / 10 (N = 1 to 4).
FIG. 6B shows the random error (RE
1X , RE 1Y ), (RE 2X , RE 2Y ), (RE 3X , R
E 3Y ) and (RE 4X , RE 4Y ) are displayed in vector.

【0073】一方、全露光号機についてその投影レンズ
のディストーション・データが予め求められている。こ
のディストーション・データは、例えばショット領域内
の17点についてのディストーション・データからな
り、重ね焼きを行う露光装置に記憶させてある。或い
は、全露光号機のディストーション・データを集中管理
しておいて、必要によりオンラインで照会するという方
法をとることもできる。
On the other hand, the distortion data of the projection lens of the full exposure machine is obtained in advance. This distortion data consists of, for example, distortion data for 17 points in the shot area, and is stored in the exposure apparatus that performs overprinting. Alternatively, it is possible to centrally manage the distortion data of all exposure machines and inquire online if necessary.

【0074】この各露光号機のそれぞれの投影レンズの
ディストーションデータに対して、Θ=0,W=0,Γ
x=0,Γy=0,OX=0,OY=0とし、ショットセ
ンタを中心にして多点EGA演算と同じ演算を行ってシ
ョット領域内誤差パラメータθ,w,γx(=rx−
1),γy(=ry−1)を求め、この誤差パラメータ
を含む座標変換式から計算されるアライメントマーク位
置でのディストーション値と実際のディストーションデ
ータとを比較して、その差分として4点のディストーシ
ョン・ランダムエラー(DRENXm,DRENYm)(N=
1〜4)を求める。ここで、mは露光号機を識別するた
めの番号(m=1,2,3,…)である。
With respect to the distortion data of each projection lens of each exposure machine, Θ = 0, W = 0, Γ
x = 0, Γy = 0, O X = 0, O Y = 0, the same calculation as the multipoint EGA calculation is performed centering on the shot center, and error parameters θ, w, γx (= rx−
1) and γy (= ry−1) are obtained, the distortion value at the alignment mark position calculated from the coordinate conversion formula including this error parameter is compared with the actual distortion data, and the distortion of four points is calculated as the difference.・ Random error (DRE NXm , DRE NYm ) (N =
1-4) is calculated. Here, m is a number (m = 1, 2, 3, ...) For identifying the exposure machine.

【0075】次に、先に求めたショット内ランダムエラ
ー(RENX,RENY)(N=1〜4)と各露光号機の投
影レンズのディストーション・ランダムエラー(DRE
NXm,DRENYm)(N=1〜4)とを比較して、最も近
い投影レンズレンズを選択する。この比較は、例えば次
のような方法で行うことができる。ショット内ランダム
エラーのデータ(RENX,RENY)のベクトルXN(N=
1〜4)に対して、ディストーション・ランダムエラー
(DRENXm,DRENYm)のベクトルをlNm(N=1〜
4)で表す。ベクトルXN、lNmのなす角をθNm(N=
1〜4)とすると、ベクトルXN,lNmが近いための条
件は、ベクトルXN,lNmのなす角θNmが小さく、か
つ、XN,lNmの長さの差が小さいことである。これに
より、各点についてSNm=|XN−lNm|(N=1〜
4)を求める。それらの和をとると ΣSNm=Σ|XN−lNm| (N=1〜4) この値が小さければ小さいほど、データ(RENX,RE
NY)のベクトルXNと、ディストーション・ランダムエ
ラー(DRENXm,DRENYm)のベクトルlNmとの一致
度が高いことを示している。そこで、比較対象となる全
露光号機(m=1,2,3…)のディストーション・デ
ータについて式ΣSNmを求めて、最も値の小さくなるも
のを見つけ出す。
Next, the in-shot random error (RE NX , RE NY ) (N = 1 to 4) previously obtained and the distortion / random error (DRE) of the projection lens of each exposure machine are calculated.
NXm , DRE NYm ) (N = 1 to 4) and select the closest projection lens. This comparison can be performed by the following method, for example. Vector X N (N =) of random error data (RE NX , RE NY ) in shot
1 to 4), the vector of distortion random error (DRE NXm , DRE NYm ) is set to l Nm (N = 1 to 1).
It is represented by 4). The angle formed by the vectors X N and l Nm is θ Nm (N =
When 1-4), the conditions for vector X N, l Nm is short, small vector X N, the angle theta Nm of l Nm, and, by difference in length between X N, l Nm is small is there. As a result, S Nm = | X N −1 Nm | (N = 1 to
Find 4). Taking their sum ΣS Nm = Σ | X N -l Nm | (N = 1~4) The lower the value, the data (RE NX, RE
It is shown that the degree of coincidence between the vector X N of NY ) and the vector l Nm of the distortion random error (DRE NXm , DRE NYm ) is high. Therefore, the equation ΣS Nm is calculated for the distortion data of all exposure machines (m = 1, 2, 3 ...) As a comparison target, and the one having the smallest value is found.

【0076】以上のような方法により、アライメントマ
ーク露光号機を特定し、その露光号機の投影レンズのデ
ィストーション・データ(DRENXm,DRENYm)(N
=1〜4)を選択する。そして、特定したアライメント
マーク露光号機のディストーション・データから、アラ
イメントマーク位置におけるその露光号機に特有のレン
ズ倍率誤差M1及びレンズ回転R1を算出することがで
きる。
The alignment mark exposure machine is specified by the above-mentioned method, and the distortion data (DRE NXm , DRE NYm ) ( NRE of the projection lens of the exposure machine is specified.
= 1-4) is selected. Then, the lens magnification error M1 and lens rotation R1 peculiar to the exposure machine at the alignment mark position can be calculated from the distortion data of the identified alignment machine exposure machine.

【0077】次に、図7のフローチャートを参照して、
本実施例のアライメント動作及び露光動作につき説明す
る。まず、前記実施例と同様に、ステップ201におい
て、図2のウエハホルダー9上に今回の露光対象である
ウエハ8のロードが行われる。ウエハ8の各ショット領
域にはそれぞれ、前工程において既にチップパターンが
形成されている。更に、ウエハ8上の各ショット領域4
0−nには、未知のレンズ・ディストーションを有する
露光号機により、それぞれ4個の十字型のアライメント
マーク42−n,43−n,44−n及び45−nが形
成されている。また、レチクル2のアライメントが終了
しており、不図示の干渉計によって規定される直交座標
に対するレチクル2のX,Y,回転方向のずれ量はほぼ
零となっている。
Next, referring to the flowchart of FIG.
The alignment operation and exposure operation of this embodiment will be described. First, similarly to the above-described embodiment, in step 201, the wafer 8 to be exposed this time is loaded on the wafer holder 9 in FIG. A chip pattern is already formed in each shot area of the wafer 8 in the previous process. Furthermore, each shot area 4 on the wafer 8
Four cross-shaped alignment marks 42-n, 43-n, 44-n, and 45-n are formed at 0-n by an exposure machine having an unknown lens distortion. Further, the alignment of the reticle 2 is completed, and the amount of deviation in the X, Y and rotation directions of the reticle 2 with respect to the Cartesian coordinates defined by an interferometer (not shown) is almost zero.

【0078】次に、ステップ202においてウエハ8の
原点設定(プリアライメント)を行い、ステップ203
において、図2のオフ・アクシスのアライメント系15
を用いて、ウエハ8上の5個以上のアライメントマーク
(42−n,43−n,44−n又は45−n)のステ
ージ座標系(X,Y)上での座標値(FMNXn,F
NY n)を実測する。ウエハ8上で選択された複数のシ
ョット領域40−nの基準点41−nの、ウエハ8上の
座標系(α,β)上での設計上の配列座標値(CXn,C
Yn)と、測定されたアライメントマークの各ショット領
域40−n上の座標系(x,y)での設計上の座標値
(相対座標値)(SNXn,SNYn)とは予め分かっている
ため、ステップ104において、前記実施例と同様に
(数10)の右辺に、測定されたアライメントマークが
属するショット領域の基準点の設計上の配列座標値(C
Xn,CYn)、及びそのアライメントマークの基準点に関
する設計上の相対座標値(SNXn,SNYn)を代入するこ
とにより、そのアライメントマークがステージ座標系
(X,Y)上であるべき計算上の座標値(FNXn,
NYn)を求める。
Next, in step 202, the origin of the wafer 8 is set (pre-alignment), and then step 203
The off-axis alignment system 15 of FIG.
By using the coordinate values (FM NXn , F) of the five or more alignment marks (42-n, 43-n, 44-n or 45-n) on the wafer 8 on the stage coordinate system (X, Y).
M NY n ) is actually measured. Design reference coordinate values (C Xn , C) of the reference points 41-n of the plurality of shot areas 40-n selected on the wafer 8 on the coordinate system (α, β) on the wafer 8.
Yn ) and the designed coordinate value (relative coordinate value) (S NXn , S NYn ) of the measured alignment mark on each shot area 40-n in the coordinate system (x, y) are known in advance. Therefore, in step 104, in the same way as in the above embodiment, the designed array coordinate value (C
Xn , C Yn ) and the relative coordinate values (S NXn , S NYn ) in the design regarding the reference point of the alignment mark are substituted to calculate that the alignment mark should be on the stage coordinate system (X, Y). Upper coordinate value (F NXn ,
F NYn ).

【0079】そして、最小自乗法により(数12)を満
足する10個の誤差パラメータ(Θ,W,Γx,Γy,
X,OY,θ,w,γx,γy)を求める。具体的に
は、実際に計測された座標値(FMNXn,FMNYn)とそ
の計算上の座標値(FNXn,FNYn)の差(ENXn,ENYn
をアライメント誤差と考える。従って、ENXn =FM
NXn −FNXn 、ENYn =FMNYn −FNYn である。そし
て、5組以上メント誤差(ENXn,ENYn)、即ち10個
以上のアライメント誤差の自乗和をそれら10個の誤差
パラメータで順次偏微分し、その値がそれぞれ0になる
ような方程式をたてて、それら10個の連立方程式を解
けば10個の誤差パラメータを求めることができる。こ
こまでの手順は前記実施例と全く同様である。
Then, the equation (12) is satisfied by the least squares method.
Add 10 error parameters (Θ, W, Γx, Γy,
OX, OY, Θ, w, γx, γy). Specifically
Is the actually measured coordinate value (FMNXn, FMNYn) And so
Calculated coordinate value of (FNXn, FNYn) Difference (ENXn, ENYn)
Is considered to be an alignment error. Therefore, ENXn= FM
NXn -FNXn, ENYn= FMNYn-FNYnIt is. Soshi
And more than 5 sets ment error (ENXn, ENYn), That is, 10
The sum of squares of the above alignment errors is the 10 errors
Partially differentiated with parameters, and each value becomes 0
Create an equation like this and solve these 10 simultaneous equations
If flickering, 10 error parameters can be obtained. This
The procedure up to this point is exactly the same as in the above embodiment.

【0080】次に、ステップ205において、求められ
た誤差パラメータを含む座標変換式によって計算された
アライメントマークの座標値と実際に計測された座標値
とのずれ量であるランダムエラー(RNXn,RNYn)を全
てのショット領域について求め、それをショット領域の
各アライメントマーク位置で平均して、図6(b)に示
すショット内ランダムエラー(RENX,RENY)(N=
1〜4)を算出する。
Next, at step 205, a random error (R NXn , R) which is a deviation amount between the coordinate value of the alignment mark calculated by the coordinate conversion formula including the obtained error parameter and the actually measured coordinate value. NYn ) is obtained for all shot areas and averaged at each alignment mark position in the shot area, and the random error in shot (RE NX , RE NY ) (N =) shown in FIG.
1) to 4) are calculated.

【0081】ステップ206では、全ての露光号機につ
いて、その投影レンズの既知のディストーション・デー
タに対してショットセンタを中心にして、多点EGA演
算と同じ演算を行ってショット領域内誤差パラメータを
求め、その誤差パラメータを含む座標変換式から計算さ
れるディストーション値と実際のディストーションデー
タとを比較して、アライメント位置でのディストーショ
ン・ランダムエラー(DRENXm,DRENYm)を求め
る。
In step 206, for all the exposure machines, the same calculation as the multipoint EGA calculation is performed with respect to the known distortion data of the projection lens centering on the shot center to obtain the error parameter within the shot area, The distortion random error (DRE NXm , DRE NYm ) at the alignment position is obtained by comparing the distortion value calculated from the coordinate conversion formula including the error parameter with the actual distortion data.

【0082】ステップ207では、計測されたショット
内ランダムエラー(RENX,RENY)と各露光号機の投
影レンズのディストーション・ランダムエラー(DRE
NXm,DRENYm)とを比較して、実際のランダムエラー
に最も近いランダムエラーを発生する投影レンズレンズ
を選択する。次に、ステップ208で、こうして特定し
たアライメントマーク露光号機の投影レンズのディスト
ーション・データ(DRENXm,DRENYm)を用いて、
アライメントマーク位置におけるその露光号機に特有の
レンズ倍率誤差M1及びレンズ回転R1を算出する。
In step 207, the measured random error in shot (RE NX , RE NY ) and the distortion random error (DRE) of the projection lens of each exposure machine are measured.
NXm , DRE NYm ) and selects a projection lens lens that produces a random error closest to the actual random error. Next, in step 208, using the distortion data (DRE NXm , DRE NYm ) of the projection lens of the alignment mark exposure machine thus identified,
A lens magnification error M1 and a lens rotation R1 peculiar to the exposure machine at the alignment mark position are calculated.

【0083】その後は、前記実施例と同様に、ステップ
209において、多点EGA演算で求められたチップロ
ーテーションの回転誤差θをアライメント露光号機に固
有のレンズ回転R1で補正した量、(θ−R1)だけレ
チクル又はウエハを回転させて、ステージ座標系(X,
Y)に対するチップパターンの回転を補正する。さらに
ステップ210において、投影光学系の投影倍率を、多
点EGA演算で求められたチップスケーリングrx,r
yからアライメントマーク露光号機に固有のレンズ倍率
誤差rx1,ry1を差し引いたチップスケーリングr
x−rx1及びry−ry1に合わせて調整する。
After that, as in the above embodiment, in step 209, the rotation error θ of the chip rotation obtained by the multipoint EGA calculation is corrected by the lens rotation R1 peculiar to the alignment exposure machine, (θ-R1). ) Rotate the reticle or wafer to move the stage coordinate system (X,
Correct the rotation of the chip pattern with respect to Y). Further, in step 210, the projection magnification of the projection optical system is set to the chip scaling rx, r obtained by the multipoint EGA calculation.
Chip scaling r obtained by subtracting lens magnification errors rx1 and ry1 peculiar to the alignment mark exposure machine from y
Adjust according to x-rx1 and ry-ry1.

【0084】そして、ステップ211において、ステッ
プ204で求めた誤差パラメータよりなる要素を含む変
換行列A及びOを用いて、(数14)にウエハ8上の各
ショット領域40−nの基準点41−nの設計上の配列
座標値(CXn,CYn)を代入することにより、その基準
点41−nのステージ座標系(X,Y)上での計算上の
配列座標値(GXn,GYn)を求め、ステップ212にお
いて、計算により得られた配列座標(GXn,GYn)及び
予め求めてあるベースライン量に基づいて、ウエハ8上
の各ショット領域40−nの基準点41−nを順次投影
光学系の露光フィールド内の所定の位置に位置合わせし
て、当該ショット領域40−nに対してレチクルのパタ
ーン像を投影露光する。そして、ウエハ上の全てのショ
ット領域への露光が終了した後に、ウエハの現像等の処
理が行われる。
Then, in step 211, by using the conversion matrices A and O including the elements composed of the error parameters obtained in step 204, the reference point 41- of each shot area 40-n on the wafer 8 is expressed in (Equation 14). By substituting the designed array coordinate values (C Xn , C Yn ) of n, the calculated array coordinate values (G Xn , G) on the stage coordinate system (X, Y) of the reference point 41-n. Yn ), and in step 212, based on the calculated array coordinates (G Xn , G Yn ), and the previously determined baseline amount, the reference point 41-of each shot area 40-n on the wafer 8 is obtained. n is sequentially aligned with a predetermined position in the exposure field of the projection optical system, and the pattern image of the reticle is projected and exposed on the shot area 40-n. Then, after exposure of all shot areas on the wafer is completed, processing such as development of the wafer is performed.

【0085】本実施例においても、(数12)に示す変
換行列A、O及びBのみならず、アライメントマーク露
光号機のレンズ・ディストーションをも考慮しているの
で、アライメントマーク自体に含まれている誤差を取り
込むことなく、ウエハ上の各ショット領域のチップパタ
ーンとレチクルのパターンの投影像とをより高精度に重
ね合わせることができる。
Also in the present embodiment, since not only the conversion matrices A, O and B shown in (Equation 12) but also the lens distortion of the alignment mark exposure machine is taken into consideration, it is included in the alignment mark itself. The chip pattern of each shot area on the wafer and the projected image of the reticle pattern can be superimposed with high accuracy without taking in an error.

【0086】前記いずれの実施例においても、同一ロッ
ト内のウエハは、同一の露光号機によってアライメント
マークが形成されていてディストーションが同じとみな
してよい。従って、全てのウエハについてランダムエラ
ーを求め、他のディストーション・データと比較する必
要はなく、先頭ウエハで選定したディストーション・デ
ータを2枚目以降のウエハに対しても適用することがで
きる。また、先頭ウエハに対しては、全ショット領域に
対して多点EGA計測を行うことでショット内の非線形
誤差をより正確に算出することができる。
In any of the above embodiments, the wafers in the same lot may be regarded as having the same distortion because the alignment marks are formed by the same exposure machine. Therefore, it is not necessary to obtain random errors for all wafers and compare them with other distortion data, and the distortion data selected for the first wafer can be applied to the second and subsequent wafers. In addition, the non-linear error within the shot can be more accurately calculated by performing the multipoint EGA measurement for the entire shot area for the leading wafer.

【0087】続いて、2nd層露光装置のレンズ倍率、
レンズ回転を考慮する場合の補正方法について説明す
る。1st層露光装置のレンズ倍率M1とレンズ回転R
1を差し引いたショット倍率Me、ショット回転Reは
上記と同様に下式で表すことができる。 Me=Ma−M1 Re=Ra−R1 2nd層露光装置が1st層露光装置と同一の場合、シ
ョット倍率、ショット回転の目標値をMe,Reとして
制御する。
Subsequently, the lens magnification of the 2nd layer exposure apparatus,
A correction method when the lens rotation is considered will be described. Lens magnification M1 and lens rotation R of the 1st layer exposure apparatus
The shot magnification Me and the shot rotation Re obtained by subtracting 1 can be expressed by the following formulas as in the above. Me = Ma-M1 Re = Ra-R1 When the 2nd layer exposure apparatus is the same as the 1st layer exposure apparatus, the shot magnification and shot rotation target values are controlled as Me and Re.

【0088】2nd層露光装置のアライメント・マーク
位置におけるディストーションから求めたレンズ倍率と
レンズ回転をそれぞれM2,R2とする。1st層露光
装置と2nd層露光装置とのアライメント・マーク位置
におけるレンズ倍率差Md及びレンズ回転差Rdはそれ
ぞれ次式のようになる。 Md=M2−M1 Rd=R2−R1 2nd層のショット倍率及びショット回転を補正すると
き、これらのレンズ倍率差Md及びレンズ回転差Rdが
あるので、差し引いてやらなければならない。よって、
ショット倍率とショット回転の目標値をそれぞれMt,
Rtとすると、これらは次式で表すことができる。
The lens magnification and lens rotation obtained from the distortion at the alignment mark position of the 2nd layer exposure apparatus are M2 and R2, respectively. The lens magnification difference Md and the lens rotation difference Rd at the alignment mark position between the 1st layer exposure apparatus and the 2nd layer exposure apparatus are as follows. Md = M2-M1 Rd = R2-R1 When correcting the shot magnification and shot rotation of the 2nd layer, the lens magnification difference Md and the lens rotation difference Rd must be subtracted. Therefore,
The shot magnification and shot rotation target values are Mt and
Rt can be expressed by the following equation.

【0089】Mt=Me−Md=Ma−M1−(M2−
M1)=Ma−M2 Rt=Re−Rd=Ra−R1−(R2−R1)=Ra
−R2 このような補正を行う場合、アライメント・マーク位置
とバーニア・マーク位置はほとんど同じ、あるいはバー
ニア・マークそのものを使ってアライメントを行うこと
が望ましい。
Mt = Me-Md = Ma-M1- (M2-
M1) = Ma-M2 Rt = Re-Rd = Ra-R1- (R2-R1) = Ra
-R2 When performing such correction, it is desirable that the alignment mark position and the vernier mark position are almost the same, or that the alignment is performed using the vernier mark itself.

【0090】本発明はステップ・アンド・リピート方式
の露光装置(例えば縮小投影型のステッパーや等倍投影
型のステッパー)のみならず、所謂ステップ・アンド・
スキャン露光方式の露光装置においても、本発明を同様
に適用することができる。なお、ステップ・アンド・ス
キャン露光方式の露光装置を始めとする走査型の露光装
置で上述のアライメント方法を適用する場合には、上述
の実施例で求めた座標位置に所定のオフセット(パター
ンサイズ、レチクル及びウエハの助走区間等に応じて一
義的に定まる値)を加えた位置にウエハを位置決めして
から、走査露光を行うことになる。
The present invention is applicable not only to a step-and-repeat type exposure apparatus (for example, a reduction projection type stepper or an equal-magnification projection type stepper) but also a so-called step-and-repeat type stepper.
The present invention can be similarly applied to a scanning exposure type exposure apparatus. When the above-described alignment method is applied to a scanning type exposure apparatus such as a step-and-scan exposure type exposure apparatus, a predetermined offset (pattern size, pattern size, The scanning exposure is performed after the wafer is positioned at a position to which a value (uniquely determined according to the run-up section of the reticle and the wafer) is added.

【0091】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。
As described above, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

【0092】[0092]

【発明の効果】本発明によると、アライメントマーク自
体に含まれる誤差を排除して露光装置の調整を行うこと
ができるため、ウエハ上の各ショット領域のチップパタ
ーンとレチクルのパターンの投影像とをより高精度に重
ね合わせることができる。また、ショット内多点EGA
を行って算出されたランダムエラー(非線形誤差)を利
用してアライメントマーク形成に使われた露光号機を特
定する。従って、アライメントマーク露光号機が未知な
場合でも、号機の推定が可能となるので、ウエハ毎のデ
ィストーション管理が不要となる。
According to the present invention, since the exposure apparatus can be adjusted by eliminating the error contained in the alignment mark itself, the projected image of the chip pattern of each shot area on the wafer and the projected image of the reticle pattern can be obtained. It is possible to superimpose with higher accuracy. In addition, multi-point EGA within the shot
By using the random error (non-linear error) calculated by performing the above, the exposure machine used for forming the alignment mark is specified. Therefore, even if the alignment mark exposure machine is unknown, it is possible to estimate the machine, so that distortion management for each wafer becomes unnecessary.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による位置合わせ方法の一実施例が適用
されたアライメント動作及び露光動作を示すフローチャ
ートである。
FIG. 1 is a flowchart showing an alignment operation and an exposure operation to which an embodiment of a positioning method according to the present invention is applied.

【図2】その実施例のアライメント動作及び露光動作が
実施される投影露光装置の一例を示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a projection exposure apparatus in which an alignment operation and an exposure operation of the embodiment are performed.

【図3】図2の指標板上のアライメントマークの像を示
す拡大図である。
FIG. 3 is an enlarged view showing an image of an alignment mark on the index plate of FIG.

【図4】(a)は実施例のウエハ上のショット領域の配
列の一例を示す平面図、(b)は図4(a)内のショッ
ト領域を示す拡大平面図である。
4A is a plan view showing an example of an arrangement of shot areas on a wafer according to an embodiment, and FIG. 4B is an enlarged plan view showing the shot areas in FIG. 4A.

【図5】(a)はチップパターンの回転誤差及びチップ
倍率の誤差を含んだウエハの一例を示す平面図、(b)
はチップローテーション誤差の説明図、(c)はチップ
倍率誤差の説明図である。
5A is a plan view showing an example of a wafer including a rotation error of a chip pattern and an error of a chip magnification, FIG.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a chip rotation error, and FIG. 7C is an explanatory diagram of a chip magnification error.

【図6】(a)はウエハ内のショット領域の配列の例を
示す平面図、(b)はショット内ランダムエラーの説明
図である。
FIG. 6A is a plan view showing an example of an arrangement of shot areas in a wafer, and FIG. 6B is an explanatory diagram of a random error in shot.

【図7】本発明による位置合わせ方法の他の実施例が適
用されたアライメント動作及び露光動作を示すフローチ
ャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing an alignment operation and an exposure operation to which another embodiment of the alignment method according to the present invention is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 10 ウエハステージ 12 レーザー干渉計 14 結像特性制御装置 15 オフ・アクシスアライメント系 27−1〜27−5,27−n ショット領域 28−1〜28−5,28−n 基準点 29−1〜29−3,29−n アライメントマーク 30−1〜30−3,30−n アライメントマーク 34−1〜34−3,34−n アライメントマーク 35−1〜35−3,35−n アライメントマーク 40−1〜40−10,40−n ショット領域 41−1〜41−10 基準点 42−1〜42−10,42−n アライメントマーク 43−1〜43−10,43−n アライメントマーク 44−1〜44−10,44−n アライメントマーク 45−1〜45−10,45−n アライメントマーク 1 Illumination Optical System 2 Reticle 6 Main Control System 7 Projection Optical System 8 Wafer 10 Wafer Stage 12 Laser Interferometer 14 Imaging Characteristic Control Device 15 Off-Axis Alignment System 27-1 to 27-5, 27-n Shot Area 28- 1-28-5, 28-n Reference point 29-1 to 29-3, 29-n Alignment mark 30-1 to 30-3, 30-n Alignment mark 34-1 to 34-3, 34-n Alignment mark 35-1 to 35-3, 35-n Alignment mark 40-1 to 40-10, 40-n Shot area 41-1 to 41-10 Reference point 42-1 to 42-10, 42-n Alignment mark 43- 1 to 43-10, 43-n Alignment mark 44-1 to 44-10, 44-n Alignment mark 45-1 to 45-10, 45-n Alignment mark

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/30 527 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication H01L 21/30 527

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被処理基板上に整列した複数のショット
領域にレチクルのパターンを順次重ね合わせて投影露光
する露光方法において、 ショット領域内の複数のアライメントマーク位置を計測
する工程と、前記計測されたアライメントマーク位置及
び前記アライメントマーク形成に使用された投影レンズ
のディストーションデータを用いてレチクルパターンの
投影倍率と投影像の回転との少なくとも一方を調整する
工程とを含むことを特徴とする露光方法。
1. An exposure method for projecting and exposing a plurality of shot regions aligned on a substrate to be processed with a pattern of a reticle in sequence, the steps of measuring a plurality of alignment mark positions in a shot region; And a step of adjusting at least one of the projection magnification of the reticle pattern and the rotation of the projected image using the alignment mark position and the distortion data of the projection lens used to form the alignment mark.
【請求項2】 被処理基板上に整列した複数のショット
領域にレチクルのパターンを順次重ね合わせて投影露光
する露光方法において、 ショット領域内の複数のアライメントマーク位置を計測
する工程と、前記工程で計測されたアライメントマーク
位置と設計位置との誤差を算出する工程と、前記誤差の
うちの非線形成分を抽出する工程と、前記抽出された誤
差の非線形成分と既知の投影レンズのディストーション
データに基づき前記アライメントマーク形成に使用され
た投影レンズを特定する工程と、前記計測されたアライ
メントマーク位置及び前記特定された投影レンズのディ
ストーションデータを用いてレチクルパターンの投影倍
率と投影像の回転との少なくとも一方を調整する工程と
を含むことを特徴とする露光方法。
2. An exposure method in which reticle patterns are sequentially superimposed and projected onto a plurality of shot areas aligned on a substrate to be processed, and a step of measuring a plurality of alignment mark positions in the shot area, and the step of A step of calculating an error between the measured alignment mark position and the design position, a step of extracting a non-linear component of the error, the non-linear component of the extracted error and the distortion data of the known projection lens based on At least one of the projection magnification of the reticle pattern and the rotation of the projection image using the step of identifying the projection lens used for forming the alignment mark and the measured alignment mark position and the distortion data of the identified projection lens. And a step of adjusting the exposure method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002353121A (en) * 2001-05-28 2002-12-06 Nikon Corp Exposure method and device manufacturing method
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KR101421258B1 (en) * 2006-08-31 2014-07-18 어드밴스드 마이크로 디바이시즈, 인코포레이티드 A method and a system for reducing overlay errors within exposure fields by apc control strategies

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