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JP2629659B2 - Circuit pattern forming method - Google Patents

Circuit pattern forming method

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Publication number
JP2629659B2
JP2629659B2 JP8100500A JP10050096A JP2629659B2 JP 2629659 B2 JP2629659 B2 JP 2629659B2 JP 8100500 A JP8100500 A JP 8100500A JP 10050096 A JP10050096 A JP 10050096A JP 2629659 B2 JP2629659 B2 JP 2629659B2
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mark
stage
wafer
shot
shot area
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JP8100500A
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Japanese (ja)
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JPH08264433A (en
Inventor
稔和 馬立
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体製造装置用の露光
装置、又はステップアンドリピート方式で感光基板上の
ショット領域を露光する装置に好適な回路パターン形成
方法に関し、特に露光用の原版となるマスクやレチクル
と、露光対象である半導体ウェハ等との精密な相対位置
合わせに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a circuit pattern forming method suitable for an exposure apparatus for a semiconductor manufacturing apparatus or an apparatus for exposing a shot area on a photosensitive substrate by a step-and-repeat method. The present invention relates to precise relative positioning between a mask or a reticle and a semiconductor wafer or the like to be exposed.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ICやLSI等の半導体装置は急
速に微細化、高密度化が進み、これを製造する装置、特
にマスクやレチクルの回路パターンを半導体ウェハに形
成された回路パターン上に重ね合わせて転写する露光装
置にも増々、高精度なものが要求されてきている。マス
クの回路パターンとウェハ上の回路パターンとは例えば
0.1μm以内の精度で重ね合わせることが要求され、
このため現在、その種の露光装置はマスクの回路パター
ンをウェハ上の局所領域(例えば1チップ分)に露光し
たら、ウェハを一定距離だけ歩進(ステッピング)させ
ては再びマスクの回路パターンを露光することを繰り返
す、所謂ステップアンドリピート方式の装置、特に縮小
投影型の露光装置(ステッパー)が主流になっている。
このステップアンドリピート方式では、ウェハを2次元
移動するステージに載置してマスクの回路パターンの投
影像に対して位置決めするため、その投影像とウェハ上
の各チップとを精密に重ね合わせることができる。ま
た、縮小型露光装置の場合、マスクやレチクルに設けら
れた位置合わせ用のマークと、ウェハ上のチップに付随
したマークとを投影レンズを介して直接観察又は検出し
て位置合わせするスルーザレンズ方式のアライメント方
法と、投影レンズから一定距離だけ離して設けた位置合
わせ用の顕微鏡を使ってウェハ全体の位置合わせを行っ
た後、そのウェハを投影レンズの直下に送り込むオフア
クシス方式のアライメント方法との2つの方法がある。
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor devices such as ICs and LSIs have been rapidly miniaturized and densified, and devices for manufacturing such devices, particularly masks and reticle circuit patterns, are formed on circuit patterns formed on semiconductor wafers. Increasingly, high-precision exposure apparatuses are also required to be superimposed and transferred. It is required that the circuit pattern on the mask and the circuit pattern on the wafer are overlapped with an accuracy of, for example, within 0.1 μm,
Therefore, at present, such an exposure apparatus exposes the circuit pattern of the mask to a local area (for example, for one chip) on the wafer, and then steps (steps) the wafer by a predetermined distance, and then exposes the circuit pattern of the mask again. A so-called step-and-repeat type apparatus, in particular, a reduction projection type exposure apparatus (stepper) has become mainstream.
In this step-and-repeat method, the wafer is placed on a stage that moves two-dimensionally and positioned with respect to the projected image of the circuit pattern of the mask. Therefore, the projected image and each chip on the wafer can be precisely overlapped. it can. In the case of a reduction type exposure apparatus, a through-the-lens for directly observing or detecting the alignment mark provided on a mask or a reticle and a mark attached to a chip on a wafer via a projection lens to align the mark. And an off-axis alignment method in which the whole wafer is aligned using a positioning microscope provided at a fixed distance from the projection lens, and then the wafer is sent directly below the projection lens. There are two methods.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】一般にスルーザレンズ
方式はウェハ上の各チップ毎に位置合わせすることか
ら、重ね合わせ精度は高くなるものの1枚のウェハの露
光処理時間が長くなるという問題がある。オスアクシス
方式の場合は、一度ウェハ全体の位置合わせが完了した
ら、チップの配列に従ってウェハをステッピングさせる
だけなので、露光処理時間は短縮される。しかしなが
ら、各チップ毎の位置合わせを行わないため、ウェハの
伸縮、ウェハのステージ上の回転誤差、ステージ自体の
移動の直交度等の影響で必ずしも満足な重ね合わせ精度
が得られなかった。
Generally, in the through-the-lens method, since alignment is performed for each chip on a wafer, the overlay accuracy is high, but there is a problem that the exposure processing time for one wafer is long. . In the case of the male-axis method, once the alignment of the entire wafer is completed, the wafer is simply stepped in accordance with the chip arrangement, so that the exposure processing time is reduced. However, since alignment is not performed for each chip, satisfactory overlay accuracy cannot always be obtained due to the effects of expansion and contraction of the wafer, rotation error of the wafer on the stage, orthogonality of movement of the stage itself, and the like.

【0004】そこで本発明は、ウェハ等の被処理基板上
に配列された複数のチップ(ショット領域)の全てに対
してマーク検出を行うことなく、代表的なショット領域
についてのみマーク検出を行うだけで、マスクと感光基
板上の各ショット領域とを精密にアライメント可能な回
路パターン形成方法を提供することを目的とする。
Accordingly, the present invention does not perform mark detection on all of a plurality of chips (shot areas) arranged on a substrate to be processed such as a wafer, but only performs mark detection on a representative shot area. An object of the present invention is to provide a circuit pattern forming method capable of precisely aligning a mask and each shot area on a photosensitive substrate.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は回路パターンの形成されたマスク(R)と
感応基板(WA)上の複数のショット領域(Cn)の各
々とを順次位置合わせするように感応基板を移動させ、
該複数のショット領域の各々に回路パターンを重ね合わ
せ露光する露光装置を用いた回路パターン形成方法に適
用される。
In order to achieve this object, according to the present invention, a mask (R) on which a circuit pattern is formed and a plurality of shot areas (Cn) on a sensitive substrate (WA) are sequentially arranged. Move the sensitive substrate so that it is aligned,
The present invention is applied to a circuit pattern forming method using an exposure apparatus for superposing and exposing a circuit pattern on each of the plurality of shot areas.

【0006】そして本発明の回路パターン形成方法で
は、露光装置内の2次元移動ステージ(2、3)の移動
座標系(x、y)に対して複数のショット領域の配列座
標系(αβ)が粗く位置合わせされるように感応基板を
ステージ上に載置する第1の段階と、感応基板上の複数
のショット領域のうち、互いに隣合わない4個以上を特
定ショット領域として選定し、各特定ショット領域のマ
ークが露光装置内のマーク検出系(9、10、30〜3
8、41〜48)によって順次検出されるようにステー
ジを移動させ、検出された各マークの位置情報を順次計
測する第2の段階と、該第2の段階で計測される各マー
クの位置情報が所定の基準に対して精度劣化していると
きは、その精度劣化を起こした特定ショット領域の隣に
位置するショット領域のマークの位置情報をステージの
移動とマーク検出系とにより追加計測するとともに、シ
ョット領域の配列座標系の移動座標系に対する誤差特性
を特定するための演算式の一部の演算を、ステージがマ
ーク検出のために移動している間にそれまでに計測され
たマークの位置情報を使って実行する第3の段階と、該
第3の段階で演算された結果に基づいて最終的な誤差特
性を確定し、該確定された誤差特性に基づいてステージ
の移動位置を制御することにより、マスクの回路パター
ンをショット領域の各々に順次露光する第4の段階とが
実行される。
In the circuit pattern forming method of the present invention, the arrangement coordinate system (αβ) of a plurality of shot areas is different from the movement coordinate system (x, y) of the two-dimensional movement stage (2, 3) in the exposure apparatus. A first stage in which the sensitive substrate is placed on the stage so as to be roughly aligned, and, among the plurality of shot regions on the sensitive substrate, four or more non-adjacent shot regions are selected as specific shot regions, and each specific shot region is selected. The mark in the shot area is a mark detection system (9, 10, 30 to 3) in the exposure apparatus.
8, 41 to 48), the stage is moved so as to be sequentially detected, and the position information of each detected mark is sequentially measured, and the position information of each mark measured in the second stage is moved. When the accuracy is deteriorated with respect to a predetermined reference, the position information of the mark in the shot area located next to the specific shot area in which the accuracy has deteriorated is additionally measured by the movement of the stage and the mark detection system. A part of the operation formula for specifying the error characteristics of the shot area with respect to the moving coordinate system of the array coordinate system is calculated based on the position of the mark measured so far while the stage is moving for mark detection. A third step executed using the information, and a final error characteristic is determined based on a result calculated in the third step, and a movement position of the stage is controlled based on the determined error characteristic. The Rukoto, a fourth step of sequentially exposing a circuit pattern of the mask to each shot area is performed.

【0007】さらに本発明の回路パターン形成方法で
は、露光装置内の2次元移動ステージの移動座標系に対
してショット領域の配列座標系が粗く位置合わせされる
ように感応基板をステージ上に載置した後、感応基板上
の互いに隣合わない幾つかの特定ショット領域の各々に
付随したマークが露光装置内のマーク検出系によって順
次検出されるようにステージを移動させ、検出された各
マークの位置情報を順次計測するとともに、計測された
マークの位置情報が所定の基準と比べて精度劣化してい
るときは、その精度劣化を起こす特定ショット領域の隣
に位置する隣接ショット領域のマークの位置情報をステ
ージの移動とマーク検出系とにより追加計測する段階
と、計測された各マークの位置情報で決まる特定ショッ
ト領域または隣接ショット領域の各実測座標情報と、そ
れら実測された各ショット領域の設計座標情報とに基づ
いてショット領域の配列座標系と移動座標系との間の誤
差特性を演算によって決定する段階と、感応基板上の各
ショット領域をマスクの回路パターンで順次露光する
際、決定された誤差特性に基づいてステージの移動位置
をショット領域の設計座標位置に対して補正する段階と
が実行される。
Further, in the circuit pattern forming method of the present invention, the sensitive substrate is placed on the stage such that the coordinate system of the shot area is roughly aligned with the moving coordinate system of the two-dimensional moving stage in the exposure apparatus. After that, the stage is moved so that marks associated with each of several specific shot areas that are not adjacent to each other on the sensitive substrate are sequentially detected by a mark detection system in the exposure apparatus, and the position of each detected mark is moved. The information is sequentially measured, and when the measured position information of the mark is degraded in accuracy compared to a predetermined reference, the position information of the mark in the adjacent shot region located next to the specific shot region in which the accuracy is degraded Stage by moving the stage and using the mark detection system, and a specific shot area or adjacent shot determined by the position information of each measured mark. Determining an error characteristic between the array coordinate system and the moving coordinate system of the shot area based on the actually measured coordinate information of the shot area and the design coordinate information of each actually measured shot area; When sequentially exposing each of the above shot areas with the circuit pattern of the mask, a step of correcting the movement position of the stage with respect to the design coordinate position of the shot area based on the determined error characteristics is executed.

【0008】[0008]

【作用】本発明によれば、ウェハ等の感応基板上に形成
された複数のチップパターン(ショット)領域のうち互
いに隣合わない幾つか(例えば4個以上)を特定ショッ
ト領域として選定し、該特定ショット領域の各々に付設
されたマークの位置情報を計測する際、マークの位置情
報が精度劣化しているような特定ショット領域について
は、その隣に位置するショット領域のマークの位置情報
を追加計測するようにした。
According to the present invention, some (for example, four or more) of a plurality of chip pattern (shot) regions formed on a sensitive substrate such as a wafer which are not adjacent to each other are selected as specific shot regions. When measuring the position information of a mark attached to each specific shot area, if the position information of the mark is degraded in accuracy, add the position information of the mark of the shot area located next to the specific shot area Measured.

【0009】このため、例えば選定された特定ショット
領域のマークが加工プロセスの影響によってたまたま変
形していたり、またはそのマークにたまたまゴミが付着
していたりして、本来の計測精度が得られないままショ
ット配列の特性(線形伸縮誤差、残存回転誤差、直交度
誤差、オフセット誤差)を決定することが防止され、よ
り高い信頼性をもつマーク位置情報を使ってショット配
列の特性を決定することができる。さらに、請求項1に
記載された本発明によれば、特定ショット領域のマーク
検出のために感応基板を載せたステージを移動している
間に、それまでに計測されたマークの位置情報(実測値
Hxn,Hyn)を使って、ショット配列の特性を決定
するための演算式の一部の演算、例えば演算式(14)
〜(17)中の演算
For this reason, for example, the mark of the selected specific shot area is accidentally deformed by the influence of the processing process, or dust happens to be attached to the mark, and the original measurement accuracy cannot be obtained. Determining the characteristics of the shot array (linear expansion / contraction error, residual rotation error, orthogonality error, offset error) can be prevented, and the characteristics of the shot array can be determined using mark position information having higher reliability. . Further, in claim 1
According to the described invention, the mark of the specific shot area
Moving the stage on which the sensitive substrate is mounted for detection
In the meantime, the position information of the mark measured so far (actual measurement value
Hxn, Hyn) to determine the characteristics of the shot array
Part of the operation expression for performing the operation, for example, the operation expression (14)
Calculations in (17)

【数23】 を実行するようにしたので、演算のためだけに費やされ
る時間が少なくなり、総合的なアライメント時間を短縮
することができる。
(Equation 23) So that it is only used for arithmetic
Time, reducing overall alignment time
can do.

【0010】[0010]

【実施例】図1は本発明の方法を実施するのに好適な縮
小投影型露光装置の概略的な構成を示す斜視図である。
投影原版となるレチクルRは、その投影中心が投影レン
ズ1の光軸を通るように位置決めされて、装置に装着さ
れる。投影レンズ1はレチクルRに描かれた回路パター
ン像を1/5、又は1/10に縮小して、ウェハWA上
に投影する。ウェハホルダー2はウェハWAを真空吸着
するとともにx方向とy方向に2次元移動するステージ
3に対して微小回転可能に設けられている。駆動モータ
4はステージ3上に固定され、ウェハホルダー2を回転
させる。また、ステージ3のx方向の移動はモータ5の
駆動によって行われ、y方向の移動はモータ6の駆動に
よって行われる。ステージ3の直交する2辺には、反射
平面がy方向に伸びた反射ミラー7と、反射平面がx方
向に伸びた反射ミラー8とが各々固設されている。レー
ザ光波干渉測長器(以下単にレーザ干渉計と呼ぶ)9は
反射ミラー8にレーザ光を投射して、ステージ3のy方
向の位置(又は移動量)を検出し、レーザ干渉計10は
反射ミラー7にレーザ光を投射して、ステージ3のx方
向の位置(又は移動量)を検出する。投影レンズ1の側
方には、ウェハWA上の位置合わせ用のマークを検出
(又は観察)するために、オフアクシス方式のウェハア
ライメント顕微鏡(以下、WAMと呼ぶ)20、21が
設けられている。尚、WAM21は図1では投影レンズ
1の後にあり、図示されていない。WAM20、21は
それぞれ投影レンズ1の光軸AXと平行な光軸を有し、
x方向に細長く伸びた帯状のレーザスポット光YSP、
θSPをウェハWA上に結像する。(スポット光YS
P、θSPは図1では図示せず。)これらスポット光Y
SP、θSPはウェハWA上の感光剤(フォトレジス
ト)を感光させない波長の光であり、本実施例では微小
な振幅でy方向に振動している。そしてWAM20、2
1はマークからの散乱光や回折光を受光する光電素子
と、その光電信号をスポット光の振動周期で同期整流す
る回路とを有し、スポット光θSP(YSP)のy方向
の振動中心に対するマークのy方向のずれ量に応じたア
ライメント信号を出力する。従ってWAM20、21は
所謂スポット光振動走査型の光電顕微鏡と同等の構成の
ものである。
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a reduction projection type exposure apparatus suitable for carrying out the method of the present invention.
The reticle R serving as a projection master is positioned so that the projection center passes through the optical axis of the projection lens 1, and is mounted on the apparatus. The projection lens 1 reduces the circuit pattern image drawn on the reticle R to 1/5 or 1/10 and projects it on the wafer WA. The wafer holder 2 is provided so as to be capable of vacuum suction of the wafer WA and to be minutely rotatable with respect to the stage 3 which moves two-dimensionally in the x and y directions. The drive motor 4 is fixed on the stage 3 and rotates the wafer holder 2. The movement of the stage 3 in the x direction is performed by driving the motor 5, and the movement in the y direction is performed by driving the motor 6. On two orthogonal sides of the stage 3, a reflecting mirror 7 whose reflecting plane extends in the y direction and a reflecting mirror 8 whose reflecting plane extends in the x direction are fixedly provided. A laser interferometer (hereinafter simply referred to as a laser interferometer) 9 projects a laser beam onto a reflecting mirror 8 to detect a position (or an amount of movement) of the stage 3 in a y-direction. Laser light is projected onto the mirror 7 to detect the position (or the amount of movement) of the stage 3 in the x direction. On the side of the projection lens 1, off-axis type wafer alignment microscopes (hereinafter, referred to as WAMs) 20, 21 are provided for detecting (or observing) alignment marks on the wafer WA. . The WAM 21 is located after the projection lens 1 in FIG. 1 and is not shown. Each of the WAMs 20 and 21 has an optical axis parallel to the optical axis AX of the projection lens 1,
a belt-like laser spot light YSP elongated in the x direction,
θSP is imaged on the wafer WA. (Spot light YS
P and θSP are not shown in FIG. ) These spot lights Y
SP and θSP are light having a wavelength that does not expose a photosensitive agent (photoresist) on the wafer WA, and vibrates in the y direction with a small amplitude in this embodiment. And WAM 20, 2
1 includes a photoelectric element for receiving scattered light or diffracted light from the mark, and a circuit for synchronously rectifying the photoelectric signal with the oscillation cycle of the spot light, and a mark for the center of vibration of the spot light θSP (YSP) in the y direction. And outputs an alignment signal corresponding to the amount of displacement in the y direction. Therefore, the WAMs 20 and 21 have the same configuration as a so-called spot light vibration scanning type photoelectric microscope.

【0011】さて、本装置には投影レンズ1を介してウ
ェハWA上のマークを検出するレーザステップアライメ
ント(以下LSAと呼ぶ)光学系が設けられている。不
図示のレーザ光源から発生して、不図示のエクスパンダ
ー、シリンドリカルレンズ等を通ってきたレーザ光束L
Bはフォトレジスト感光させない波長の光で、ビームス
プリッター30に入射して2つの光束に分割される。そ
の一方のレーザ光束はミラー31で反射され、ビームス
プリッター32を通過して、結像レンズ郡33で、横断
面が帯状のスポット光になるように収束された後、レー
ザRと投影レンズ1との間に回路パターンの投影光路を
遮光しないように配置された第1折り返しミラー34に
入射する。第1折り返しミラー34はレーザ光束をレチ
クルRに向けて上方反射する。そのレーザ光束はレチク
ルRの下側に設けられて、レチクルRの表面と平行な反
射平面を有するミラー35に入射して、投影レンズ1の
入射瞳の中心に向けて反射される。ミラー35からのレ
ーザ光束は投影レンズ1によって収束され、ウェハWA
上にx方向に細長く伸びた帯状のスポット光LYSとし
て結像される。スポット光LYSはウェハWA上でx方
向に伸びた回折格子状のマークを相対的にy方向に走査
して、そのマークの位置を検出するために使われる。ス
ポット光LYSWがマークを照射すると、マークから回
折光が生じる。それら光情報は再び投影レンズ1、ミラ
ー35、ミラー34、結像レンズ郡33、及びビームス
プリッター32に戻り、ビームスプリッタ32で反射さ
れて、集光レンズと空間フィルターから成る光学素子3
6に入射する。この光学素子36はマークからの回折光
(1次回折光や2次回折光)を透過させ、正反射光(0
次回折光)を遮断して、その回折光をミラー37を介し
て光電素子38の受光面に集光する。光電素子38は集
光した回折光の光量に応じた光電信号を出力する。以
上、ミラー31、ビームスプリッタ32、結像レンズ郡
33、ミラー34,35、光学素子36、ミラー37、
及び光電素子38は、ウェハWA上のマークのy方向の
位置を検出するスルーザレンズ方式のアライメント光学
系(以下Y−LSA系と呼ぶ)を構成する。
The present apparatus is provided with a laser step alignment (hereinafter referred to as LSA) optical system for detecting a mark on the wafer WA via the projection lens 1. A laser beam L generated from a laser light source (not shown) and passed through an expander (not shown), a cylindrical lens, or the like.
B denotes light having a wavelength that does not expose the photoresist, and is incident on the beam splitter 30 and split into two light beams. One of the laser beams is reflected by a mirror 31, passes through a beam splitter 32, and is converged by an imaging lens group 33 so that the cross section becomes a band-shaped spot light. And enters the first folding mirror 34 arranged so as not to shield the projection optical path of the circuit pattern. The first turning mirror 34 reflects the laser beam upward toward the reticle R. The laser beam is provided below the reticle R, enters a mirror 35 having a reflection plane parallel to the surface of the reticle R, and is reflected toward the center of the entrance pupil of the projection lens 1. The laser beam from the mirror 35 is converged by the projection lens 1, and the wafer WA
An image is formed as a strip-shaped spot light LYS elongated in the x direction upward. The spot light LYS is used to relatively scan the diffraction grating mark extending in the x direction on the wafer WA in the y direction to detect the position of the mark. When the spot light LYSW irradiates the mark, diffracted light is generated from the mark. The optical information returns to the projection lens 1, the mirror 35, the mirror 34, the imaging lens group 33, and the beam splitter 32 again, is reflected by the beam splitter 32, and is reflected by the optical element 3 including a condenser lens and a spatial filter.
6 is incident. The optical element 36 transmits the diffracted light (first-order diffracted light and second-order diffracted light) from the mark and transmits the specularly reflected light (0
Then, the diffracted light is condensed on the light receiving surface of the photoelectric element 38 via the mirror 37. The photoelectric element 38 outputs a photoelectric signal according to the amount of the collected diffracted light. As described above, the mirror 31, the beam splitter 32, the imaging lens group 33, the mirrors 34 and 35, the optical element 36, the mirror 37,
The photoelectric element 38 constitutes a through-the-lens type alignment optical system (hereinafter, referred to as a Y-LSA system) that detects the position of the mark on the wafer WA in the y direction.

【0012】一方、ビームスプリッター30で分割され
た別のレーザ光束は、ウェハWA上のマークのx方向の
位置を検出するスルーザレンズ方式のアライメント光学
系(以下X−LSA系と呼ぶ)に入射する。X−LSA
系はY−LSA系と全く同様に、ミラー41、ビームス
プリッター42、結像レンズ郡43、ミラー44,4
5、光学素子46、ミラー47、及び光電素子48から
構成され、ウェハWA上にy方向に細長く伸びた帯状の
スポット光LXSを結像する。
On the other hand, another laser beam split by the beam splitter 30 enters a through-the-lens type alignment optical system (hereinafter, referred to as an X-LSA system) for detecting the position of the mark on the wafer WA in the x direction. I do. X-LSA
The mirror system, the beam splitter 42, the imaging lens group 43, and the mirrors 44 and 4 are exactly the same as the Y-LSA system.
5. An optical element 46, a mirror 47, and a photoelectric element 48 are formed to form a strip-shaped spot light LXS elongated in the y-direction on the wafer WA.

【0013】主制御装置50は光電素子38、48から
の光電信号、WAM20、21からのアライメント信
号、及びレーザ干渉計9、10からの位置情報とを入力
して、位置合わせのための各種演算処理を行うととも
に、モータ4、5、6を駆動するための指令を出力す
る。この主制御装置50はマイクロコンピュータやミニ
コンピュータ等の演算処理部を備えており、その演算処
理部にはウェハWAに形成された複数のチップCPの設
計位置情報(ウェハWA上のチップ配列座標値等)が記
憶されている。
The main controller 50 receives the photoelectric signals from the photoelectric elements 38 and 48, the alignment signals from the WAMs 20 and 21, and the position information from the laser interferometers 9 and 10, and performs various calculations for position adjustment. In addition to performing the processing, it outputs a command for driving the motors 4, 5, and 6. The main controller 50 includes an arithmetic processing unit such as a microcomputer or a minicomputer. The arithmetic processing unit includes design position information of a plurality of chips CP formed on the wafer WA (chip arrangement coordinate values on the wafer WA). Etc.) are stored.

【0014】図2は上記WAM20、21とY−LSA
系、X−LSA系によるスポット光θSP、YSP、L
YS、LXSの投影レンズ1の結像面(ウェハWAの表
面と同一)における配置関係を示す平面図である。図2
において、光軸AXを原点とする座標系xyを定めたと
き、x軸とy軸はそれぞれステージ3の移動方向を表
す。図2中、光軸AXを中心とする円形の領域はイメー
ジフィールドifであり、その内側の矩形の領域はレチ
クルRの有効パターン領域の投影像Prである。スポッ
ト光LYSはイメージフィールドif内で投影像Prの
外側の位置で、かつx軸上に一致するように形成され、
スポット光LXSもイメージフィールドif内で投影像
Prの外側の位置で、かつy軸上に一致するように形成
される。一方、2つのスポット光θSP、YSPの振動
中心はx軸からy方向に距離Y0 だけ離れた線分(x軸
と平行)l上に一致するように、かつそのx方向の間隔
DxがウェハWAの直径よりも小さな値になるように定
められている。本装置では、スポット光θSP、YSP
はy軸に対して左右対称に配置されており、主制御装置
50は光軸AXの投影点に対するスポット光θSP、Y
SPの位置に関する情報を記憶している。また、主制御
装置50は、光軸AXの投影点に対するスポット光LY
Sのx方向の中心位置(距離Xl)とスポット光LXS
のy方向の中心位置(距離Yl)に関する情報も記憶し
ている。
FIG. 2 shows the WAMs 20, 21 and Y-LSA.
, SP-YSP, L-SPA
FIG. 3 is a plan view showing an arrangement relationship of YS and LXS on an image forming plane (same as a surface of a wafer WA) of a projection lens 1. FIG.
In, when a coordinate system xy having the optical axis AX as the origin is defined, the x-axis and the y-axis represent the moving directions of the stage 3, respectively. In FIG. 2, a circular area centered on the optical axis AX is an image field if, and a rectangular area inside the area is a projection image Pr of an effective pattern area of the reticle R. The spot light LYS is formed at a position outside the projection image Pr in the image field if and coincides with the x-axis,
The spot light LXS is also formed at a position outside the projection image Pr in the image field if and coincident with the y-axis. On the other hand, the two spot beams? SP, the oscillation center of the YSP is (parallel to the x-axis) segment at a distance Y 0 in the y direction from the x-axis to match on l, and the distance Dx of the x-direction wafer It is determined to be smaller than the diameter of the WA. In this device, the spot light θSP, YSP
Are arranged symmetrically with respect to the y-axis, and the main controller 50 controls the spot light θSP, Y with respect to the projection point of the optical axis AX.
Information on the position of the SP is stored. The main controller 50 also controls the spot light LY with respect to the projection point of the optical axis AX.
Center position (distance Xl) of S in the x direction and spot light LXS
The information on the center position (distance Yl) in the y direction is also stored.

【0015】次に、この装置を使った本発明による位置
合わせ方法を装置の動作とともに図3のフローチャート
図を使って説明する。尚、この位置合わせはウェハWA
の第2層目以降について行われるものであり、ウェハW
A上にはチップと位置合わせ用のマークとがすでに形成
されている。まず、ウェハWAはステップ100で不図
示のプリアライメント装置を使って、ウェハWAの直線
的な切欠き(フラット)が一定の方向に向くように粗く
位置決めされる。ウェハWAのフラットは図1に示した
ように、x軸と平行になるように位置決めされる。次に
ステップ101ではウェハWAはステージ3のウェハホ
ルダー2上に搬送され、フラットがx軸と平行を保つよ
うにウェハホルダー2上に載置され、真空吸着される。
そのウェハWAには例えば図4に示すように複数のチッ
プCnがウェハWA上の直交する配列座標αβに沿って
マトリックス状に形成されている。配列座標αβのα軸
はウェハWAのフラットとほぼ平行である。図4では複
数のチップCnのうち、代表して配列座標αβのウェハ
WAのほぼ中心を通るα軸上に一列に並んだチップC0
〜C6 のみを表してある。各チップC0 〜C6 にはそれ
ぞれ4つの位置合わせ用のマークGY、Gθ、SX、S
Yが付随して設けられている。今、チップC0 〜C6
中央のチップC3 の中心を配列座標αβの原点としたと
き、α軸上にはα方向に線状に伸びた回折格子状のマー
クSY0 〜SY6 が、夫々チップC0 〜C6 の右脇に設
けられている。また、チップC3 の中心を通るβ軸上に
はβ方向に線状に伸びた回折格子状のマークSX3 がチ
ップC3 の下方に設けられ、他のチップC0 、C1 、C
2 、C4 、C 5 、C6 についても同様にチップの中心を
通りβ軸と平行な線分上にマークSX 0 〜SX2 、SX
4 〜SX6 が設けられている。これらマークSYn 、S
n はそれぞれスポット光LYS、LXSによって検出
されるものである。また各チップC0 〜C6 の下方には
ウェハWAの全体の位置合わせ(グローバルアライメン
ト)を行うために使われるマークGY0 〜GY6 、Gθ
0 〜Gθ6 が設けられている。これらマークGYn 、G
θn はα軸と平行な線分上にα方向に線状に伸びた回折
格子上のパターンで形成されている。さらにα方向に一
列に並んだチップC0 〜C6 のうち、例えば左端のチッ
プC0 のマークGY0 と右端のチップC6のマークGθ
6 とのα方向の間隔が、WAM20、21によるスポッ
ト光θSP、YSPの間隔DXと一致するように定めら
れている。すなわち本実施例では離れた2ヶ所のマーク
GY0 とマークGθ6 を使ってオフアクシス方式でウェ
ハWAのグローバルアライメントを行う。このためその
他のマークGY1 〜GY6 、マークGθ0 〜Gθ5 は本
来不要であり、なくてもよい。要はウェハWAのα軸と
平行な(又は一致した)線分上にα方向に細長く伸びた
2つのマークが間隔DXだけ離れて存在すればよい。
Next, the position according to the present invention using this device is described.
The flowchart of FIG.
This will be described with reference to the drawings. Note that this alignment is performed for the wafer WA.
Of the second and subsequent layers of the wafer W
Chip and alignment mark already formed on A
Have been. First, the wafer WA is unillustrated in Step 100.
Using the pre-alignment device shown, a straight line
Rough so that the notch (flat) faces in a certain direction
Positioned. The flat of the wafer WA is shown in FIG.
Thus, it is positioned so as to be parallel to the x-axis. next
In step 101, the wafer WA is moved to the wafer
Is transported on the rudder 2 and the flat keeps parallel to the x-axis.
The wafer is placed on the wafer holder 2 and vacuum-sucked.
The wafer WA has a plurality of chips as shown in FIG.
Along the orthogonal array coordinates αβ on the wafer WA
It is formed in a matrix. Α axis of array coordinates αβ
Is substantially parallel to the flat of the wafer WA. In FIG.
Wafer of the array coordinates αβ as a representative of the number of chips Cn
Chips C arranged in a line on the α-axis passing almost through the center of WA0
~ C6Only is shown. Each chip C0~ C6In it
Four alignment marks GY, Gθ, SX, S
Y is provided along with it. Now, chip C0~ C6of
Central chip CThreeIs the origin of the array coordinates αβ
On the α-axis, a diffraction grating-like marker extending linearly in the α-direction.
SY0~ SY6But each chip C0~ C6On the right side of
Have been killed. In addition, chip CThreeOn the β axis passing through the center of
Is a diffraction grating mark SX linearly extending in the β direction.ThreeBut
Top CThreeAnd another chip C0, C1, C
Two, CFour, C Five, C6For the center of the chip
SX on a line segment parallel to the β axis 0~ SXTwo, SX
Four~ SX6Is provided. These marks SYn, S
XnIs detected by spot light LYS and LXS, respectively.
Is what is done. Each chip C0~ C6Beneath
Overall alignment of wafer WA (Global Alignment
Mark GY used to perform0~ GY6, Gθ
0~ Gθ6Is provided. These marks GYn, G
θnIs a diffraction that extends linearly in the α direction on a line parallel to the α axis.
It is formed in a pattern on a lattice. Further in the α direction
Chips C in a row0~ C6Among them, for example,
C0Mark GY0And the rightmost tip C6Mark Gθ
6The distance in the α direction between
光 SP and YSP are set to coincide with the distance DX.
Have been. That is, in this embodiment, two separate marks are used.
GY0And mark Gθ6Off-axis
C Perform global alignment of WA. Because of this
Other marks GY1~ GY6, Mark Gθ0~ GθFiveIs a book
It is unnecessary and unnecessary. In short, with the α axis of the wafer WA
Elongated in the α direction on parallel (or coincident) line segments
It suffices that the two marks be present at a distance DX.

【0016】さて、主制御装置50はプリアライメント
装置からウェハWAを受けるときのステージ3の位置情
報、その位置から、マークGY0 、Gθ6 がそれぞれW
AM21、20の検出(観察)視野内に位置するまでの
ステージ3の移動方向と移動量等の情報を装置固有の定
数として予め記憶している。そこで次のステップ102
において、主制御装置50は、まずモータ5、6を駆動
して、マークGY0 がWAM21の検出視野内に位置す
るように、ステージ3を位置決めする。その後、スポッ
ト光YSPの振動中心がマークGY0 のy方向の中心と
一致するように、主制御装置50はWAM21からのア
ライメント信号とレーザ干渉計9からの位置情報とに基
づいてステージ3をy方向に精密に位置決めする。スポ
ット光YSPの振動中心とマークGY0 の中心とが一致
したら、その状態が維持されるように主制御装置50は
モータ6をWAM21からのアライメント信号でサーボ
(フィードバック)制御したまま、マークGθ6 がWA
M20のスポット光θSPによって検出されるようにモ
ータ4を駆動してウェハホルダー2を回転させる。さら
に主制御装置50はスポット光θSPの振動中心とマー
クGθ6 のy方向の中心とが一致するように、WAM2
0からのアライメント信号でモータ4をサーボ制御す
る。以上の一連の動作により、スポット光YSPとマー
クGY0 が一致し、スポット光θSPとマークGθ6
一致し、ステージ3の移動座標系、すなわち座標系xy
に対するウェハWAの配列座標αβの回転ずれが補正さ
れるとともに、座標系xyと配列座標αβのy方向(β
方向)の位置に関する対応付け(規定)が完了する。次
にウェハWA上の中心部分に位置するチップC3 のマー
クSX3 がX−LSA系のスポット光LXSによって走
査されるように、ステージ3を位置決めした後、x方向
に移動させる。この際主制御装置50は光電素子48か
らの時系列的な光電信号とレーザ干渉計10からの位置
情報とに基づいて、マークSX3 がスポット光LXSと
一致したときのウェハWAのx方向の位置を検出して記
憶する。これによって、座標系xyと配列座標αβのx
方向(α方向)の位置に関する対応付けが完了する。
尚、このx方向の対応付けは、露光動作の直前にX−L
SA系を使う場合は不要である。以上の動作により、オ
フアクシス方式のアライメントを主としたウェハWAの
グローバルアライメント(配列座標αβの座標系xyへ
の対応付け)が終了する。そして従来の方法であればウ
ェハWA上の各チップの配列設計値(配列座標αβにお
けるチップの中心座標値)に基づいて、主制御装置50
はレーザ干渉計9、10からの位置情報を読み取ってレ
チクルRの投影像Prがチップに重なり合うようにステ
ージ3のステップアンドリピート方式による位置決め
(アドレッシング)を行った後そのチップに対して露光
(プリント)を行う。
The main controller 50 determines the marks GY 0 and Gθ 6 from the position information of the stage 3 when receiving the wafer WA from the pre-alignment device and the position thereof, respectively.
Information such as the direction and amount of movement of the stage 3 until it is located within the detection (observation) field of view of the AM 21 or 20 is stored in advance as a constant unique to the apparatus. Therefore, the next step 102
In, the main controller 50 first drives the motors 5 and 6 to position the stage 3 so that the mark GY 0 is located within the detection field of view of the WAM 21. Thereafter, main controller 50 moves stage 3 based on the alignment signal from WAM 21 and the position information from laser interferometer 9 so that the center of vibration of spot light YSP coincides with the center of mark GY 0 in the y direction. Position precisely in the direction. When the center of oscillation center and marks GY 0 spotlight YSP match, while servo (feedback) control by the alignment signal to the main controller 50 motor 6 so that the state is maintained from WAM21, mark Jishita 6 Is WA
The motor 4 is driven to rotate the wafer holder 2 so as to be detected by the M20 spot light θSP. Furthermore the main control unit 50 so that the center of the y direction of the vibration center of the mark Jishita 6 spotlight θSP match, WAM2
The motor 4 is servo-controlled by the alignment signal from 0. By the above series of operations, the spot light YSP and the mark GY 0 match, the spot light θSP and the mark Gθ 6 match, and the moving coordinate system of the stage 3, that is, the coordinate system xy
Of the arrangement coordinate αβ of the wafer WA with respect to the coordinate system xy and the y direction (β
The association (regulation) regarding the position of (direction) is completed. Next, as the mark SX 3 chips C 3 in the center portion on the wafer WA is scanned by the X-LSA system of the spot light LXS, after positioning the stage 3 is moved in the x direction. At this time, the main controller 50 determines, based on the time-series photoelectric signal from the photoelectric element 48 and the position information from the laser interferometer 10, when the mark SX 3 matches the spot light LXS in the x direction of the wafer WA. The position is detected and stored. Thereby, the coordinate system xy and x of the array coordinates αβ
The association regarding the position in the direction (α direction) is completed.
It should be noted that the association in the x direction is performed by X-L immediately before the exposure operation.
This is unnecessary when using the SA system. Through the above operation, the global alignment of the wafer WA (correspondence of the array coordinates αβ to the coordinate system xy) mainly based on the off-axis alignment is completed. In the case of the conventional method, the main controller 50 based on the array design value of each chip on the wafer WA (the center coordinate value of the chip at the array coordinates αβ).
Reads the position information from the laser interferometers 9 and 10, performs positioning (addressing) of the stage 3 by the step-and-repeat method so that the projected image Pr of the reticle R overlaps the chip, and then exposes (prints) the chip. )I do.

【0017】ところが、グローバルアライメントの完了
までに、アライメント検出系の精度、各スポット光の設
定精度、あるいはウェハWA上の各マークの光学的、形
状的な状態(プロセスの影響)による位置検出精度のば
らつき等によって誤差を生じ、ウェハWAのチップは座
標系xyに従って精密に位置合わせ(アドレッシング)
されるとは限らない。そこで本発明の実施例においては
その誤差(以下ショット・アドレス誤差と呼ぶ)を次の
4つの要因から生じたものとする。
However, by the time the global alignment is completed, the accuracy of the alignment detection system, the setting accuracy of each spot light, or the position detection accuracy due to the optical and geometrical state of each mark on the wafer WA (effect of the process). An error occurs due to variation or the like, and the chips of the wafer WA are precisely aligned (addressing) in accordance with the coordinate system xy.
Not always. Therefore, in the embodiment of the present invention, it is assumed that the error (hereinafter, referred to as a shot address error) is caused by the following four factors.

【0018】(1)ウェハの回転;これは例えばウェハ
WAを回転補正する際、位置合わせの基準となる2つの
スポット光YSPとθSPとの位置関係が正確でなかっ
たために生じるものであり、座標系xyに対する配列座
標αβの残存回転誤差量θで表される。 (2)座標系xyの直交度;これはステージ3のモータ
5、6により送り方向が正確に直交していないこととに
より生じ、直交度誤差量wで表される。
(1) Rotation of the wafer; this is caused, for example, when the rotation of the wafer WA is corrected, because the positional relationship between the two spot lights YSP and θSP serving as the alignment reference is not accurate. It is represented by the remaining rotation error amount θ of the array coordinates αβ with respect to the system xy. (2) Orthogonality in the coordinate system xy: This is caused by the fact that the feed directions are not exactly orthogonal by the motors 5 and 6 of the stage 3, and is represented by the orthogonality error amount w.

【0019】(3)ウェハのx(α)方向とy(β)方
向の線形伸縮;これはウェハWAの加工プロセスによっ
てウェハWAが全体的に伸縮することがある。このた
め、チップの設計上の配列座標値に対して実際のチップ
位置がα、β方向に微小量だけずれることになり、特に
ウェハWAの周辺部で顕著になる。このウェハ全体の伸
縮量はα(x)方向とβ(y)方向とについてそれぞれ
Rx、Ryで表される。ただし、RxはウェハWA上の
x方向(α方向)の2点間の距離の実測値と設計値の
比、RyはウェハWA上のy方向(β方向)の2点間の
距離の実測値と設計値の比で表すものとする。従って、
Rx、Ryがともに1のときは伸縮なしである。
(3) Linear expansion and contraction of the wafer in the x (α) direction and the y (β) direction; this may cause the wafer WA to expand and contract as a whole due to the processing process of the wafer WA. For this reason, the actual chip position deviates by a very small amount in the α and β directions with respect to the designed array coordinate value of the chip, and is particularly remarkable in the peripheral portion of the wafer WA. The amount of expansion and contraction of the entire wafer is represented by Rx and Ry in the α (x) direction and the β (y) direction, respectively. Here, Rx is a ratio of a measured value of a distance between two points in the x direction (α direction) on the wafer WA to a design value, and Ry is a measured value of a distance between two points in the y direction (β direction) of the wafer WA. And the design value. Therefore,
When both Rx and Ry are 1, there is no expansion or contraction.

【0020】(4)x(α)方向、y(β)方向のオフ
セット;これは、アライメント系の検出精度ウェハホル
ダー2の位置決め精度等により、ウェハWAが全体的に
x方向とy方向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。さて、図4にはウェ
ハWAの残存回転誤差量θと、ステージ3の直交度誤差
量wを誇張して表してある。
(4) Offsets in the x (α) direction and the y (β) direction; this is due to the detection accuracy of the alignment system and the positioning accuracy of the wafer holder 2, etc. The shift occurs by an amount, and is represented by offset amounts Ox and Oy. In FIG. 4, the remaining rotation error θ of the wafer WA and the orthogonality error w of the stage 3 are exaggerated.

【0021】この場合、直交座標系xyは実際は微小量
wだけ傾いた斜交座標系xy’になり、ウェハWAは直
交座標系xyに対してθだけ回転したものになる。上記
(1)〜(4)の誤差要因が加わった場合、設計上で座
標位置(Dxn、Dyn)のショット(チップ)につい
て実際に位置決めすべきショット位置(Fxn、Fy
n)は以下のように表されるただしnは整数でショット
(チップ)番号を表す。
In this case, the orthogonal coordinate system xy is actually an oblique coordinate system xy ′ inclined by a minute amount w, and the wafer WA is rotated by θ with respect to the orthogonal coordinate system xy. When the error factors (1) to (4) are added, the shot position (Fxn, Fy) to be actually positioned with respect to the shot (chip) at the coordinate position (Dxn, Dyn) in design.
n) is represented as follows, where n is an integer and represents a shot (chip) number.

【0022】[0022]

【数1】 (Equation 1)

【0023】ここでwはもともと微小量であり、θもグ
ローバルアライメントにより微小量に追い込まれている
から、一次近似を行うと式(1)は式(2)で表され
る。
Here, w is originally a very small amount, and θ is also reduced to a very small amount by global alignment. Therefore, when first-order approximation is performed, Expression (1) is expressed by Expression (2).

【0024】[0024]

【数2】 (Equation 2)

【0025】この式(2)より、各ショット位置におけ
る設計値からの位置ずれ(εxn、εyn)は式(3)
で表される。
From this equation (2), the displacement (εxn, εyn) from the design value at each shot position can be calculated by equation (3).
It is represented by

【0026】[0026]

【数3】 (Equation 3)

【0027】さて、式(2)を行列の演算式に書き直す
と、以下のようになる。
Now, when equation (2) is rewritten as a matrix operation equation, the following is obtained.

【0028】[0028]

【数4】 Fn=A・Dn+O ただし、Fn = A · Dn + O where

【0029】[0029]

【数5】 (Equation 5)

【0030】[0030]

【数6】 (Equation 6)

【0031】[0031]

【数7】 (Equation 7)

【0032】[0032]

【数8】 (Equation 8)

【0033】そこで実際のショット(チップ)位置がマ
ークの検出により測定され、その実測値がHnとして検
出されたとき、位置決めすべきショット位置Fnとの位
置ずれ、すなわちアドレス誤差En(=Hn−Fn)を
最小にするように誤差パラメータA(変換行列)、O
(オフセット)を決定する。そこで評価関数として最小
二乗誤差をとるものとすると、アドレス誤差Eは式
(9)で表わされる。
Therefore, the actual shot (chip) position is measured by detecting the mark, and when the actual measured value is detected as Hn, the positional deviation from the shot position Fn to be positioned, that is, the address error En (= Hn-Fn) ) To minimize the error parameters A (transformation matrix), O
(Offset). Therefore, assuming that the least square error is taken as the evaluation function, the address error E is expressed by equation (9).

【0034】[0034]

【数9】 (Equation 9)

【0035】そこで、アドレス誤差Eを最小にするよう
に誤差パラメータA,Oを決定する。ただし式(9)で
mはウエハWAの複数のチップのうち実測したチップの
数を表わす。さて誤差パラメータA,Oを求める際に、
最小二乗法を用いるものとすると、このままでは演算量
が多いため、誤差パラメータO(Ox,Oy)は別に前
もって決めておくものとする。オフセット量(Ox,O
y)はウエハWAのグローバルなオフセット値であるの
で、ウエハWA上の実測したチップ位置Hnの数mで設
計値(Dxn,Dyn)に対するアドレス誤差を平均化
した値にするとよい。
Therefore, the error parameters A and O are determined so as to minimize the address error E. In Equation (9), m represents the number of actually measured chips among the plurality of chips on the wafer WA. Now, when obtaining the error parameters A and O,
If the least-squares method is used, the amount of calculation is large as it is, so that the error parameter O (Ox, Oy) is separately determined in advance. Offset amount (Ox, O
Since y) is a global offset value of the wafer WA, the address error with respect to the design value (Dxn, Dyn) may be averaged by several m of the actually measured chip positions Hn on the wafer WA.

【0036】[0036]

【数10】 (Equation 10)

【0037】[0037]

【数11】 [Equation 11]

【0038】ところで位置決めすべきショット位置Fn
と実測値Hnとの誤差Enのうち、x方向の成分Exn
は、式(4)〜式(8)から、
The shot position Fn to be positioned
Component Exn in the x direction among errors En between actual and measured values Hn
Is obtained from Expressions (4) to (8).

【0039】[0039]

【数12】 Exn=Hxn−Fxn=Hxn−
11Dxn−a12Dyn−Ox となり、誤差Enのy方向の成分Eynは同様に、
[Expression 12] Exn = Hxn−Fxn = Hxn−
a 11 Dxn−a 12 Dyn−Ox, and the component Eyn of the error En in the y-direction is

【0040】[0040]

【数13】 Eyn=Hyn−Fyn=Hyn−
21Dxn−a22Dyn−Oy となる。そこで式(9)の誤差Eを最小にするように誤
差パラメータAを決定すと、要素a11,a12,a2
1,a22は以下のようになる。
## EQU13 ## Eyn = Hyn-Fyn = Hyn-
become a 21 Dxn-a 22 Dyn- Oy. Therefore, when the error parameter A is determined so as to minimize the error E in the equation (9), the elements a11, a12, a2
1, a22 is as follows.

【0041】[0041]

【数14】 [Equation 14]

【0042】[0042]

【数15】 (Equation 15)

【0043】[0043]

【数16】 (Equation 16)

【0044】[0044]

【数17】 [Equation 17]

【0045】要素a11,a12,a21,a22が求
まれば、式(6)より線形伸縮量Rx,Ry,残存回転
誤差量θ、直交度誤差量wはただちに求められる。
When the elements a11, a12, a21, and a22 are obtained, the linear expansion / contraction amounts Rx and Ry, the remaining rotation error amount θ, and the orthogonality error amount w can be immediately obtained from Expression (6).

【0046】[0046]

【数18】 Rx=a11Rx = a11

【0047】[0047]

【数19】 Ry=a22[Equation 19] Ry = a22

【0048】[0048]

【数20】 θ=a21/Ry=a21/a
22
[Equation 20] θ = a21 / Ry = a21 / a
22

【0049】[0049]

【数21】 w=−(a21/Ry)−(a
12/Rx) =−(a21/a22)−(a12/a11) 従って誤差パラメータA,Oを決定するためには、グロ
ーバルアライメント終了後ウエハWA上のいくつかの
(4つ以上)のチップについて、X−LSA、Y−LS
A系を用いてマークSXn,SYnの位置を実測したチ
ップの設計値(Dxn,Dyn)を使って、式(1
0),(11),(14)〜(17)の演算を行えばよ
い。
[Mathematical formula-see original document] w =-(a21 / Ry)-(a
12 / Rx) = − (a21 / a22) − (a12 / a11) Therefore, in order to determine the error parameters A and O, for some (four or more) chips on the wafer WA after the global alignment is completed, X-LSA, Y-LS
Using the design value (Dxn, Dyn) of the chip in which the positions of the marks SXn and SYn were actually measured using the A system, the equation (1) was obtained.
0), (11) and (14) to (17).

【0050】そこで、図3のフローチャート図に戻って
動作の説明を続ける。主制御装置50はグローバルアラ
イメントが終了した後、ウエハWAの複数のチップの位
置を計測する。まずステップ103で主制御装置50は
X−LSA系のスポット光LXSが図4中の左端のチッ
プC0に付随したマークSX0と平行に並ぶように、配
列設計値に基づいてステージ3を位置決めした後、マー
クSX0がスポット光LXSを横切るようにステージ3
をx方向に一定量だけ移動(走査)する。この移動の
間、主制御装置50は光電素子48の時系列的な光電信
号の波形をレーザ干渉計10からのx方向の位置情報に
対応付けて記憶し、波形状態からマークSX0とスポッ
ト光LXSとがx方向に関して一致した時点の位置x0
を検出する。次に主制御装置50はステップ104でY
−LSA系のスポット光LYSがチップC0に付随した
マークSY0と平行に並ぶように配列設計値に基づいて
ステージ3を位置決めする。その後、マークSY0がス
ポット光LYSを横切るようにステージ3をy方向に一
定量だけ移動する。このとき主制御装置50は光電素子
38の時系列的な光電信号の波形をレーザ干渉計9から
のy方向の位置情報と対応付けて記憶し、波形状態から
マークSY0とスポット光LYSとがy方向に関して一
致した時点の位置y0を検出する。そして主制御装置5
0はステップ105でm個のチップについて同様の位置
検出を行なったか否かを判断して、否のときはステップ
106に進み、ウエハWA上の別のチップまで配列設計
値に基づいてステージ3を移動させ、ステップ103か
ら再び同様の位置検出動作を繰り返す。本実施例では例
えば図5に示すように配列座標αβの各軸上に沿ってウ
エハWAの中心からほぼ等距離に位置する4つのチップ
C0,C6,C7,C8と中央のチップC3の計5つの
チップの各々についてステップ103、104の位置検
出が行われるものとする。従ってステップ105でm=
5と判断された時点で主制御装置50には、5つの実測
値(Hxn,Hyn)が記憶されることになる。すなわ
ち、 (Hx1,Hy1)=(x0,y0)・・・チップC0 (Hx2,Hy2)=(x3,y3)・・・チップC3 (Hx3,Hy3)=(x6,y6)・・・チップC6 (Hx4,Hy4)=(x7,y7)・・・チップC7 (Hx5,Hy5)=(x8,y8)・・・チップC8 の5つの実測値が順次検出される。尚、この5つの実測
値を検出するとき、あるチップの実測値がそのチップの
設計値(Dxn,Dyn)にくらべて大きく異なってい
た場合、例えばグローバルアライメントによって決まる
位置決め精度の2倍以上、異なっていた場合には、その
チップでの実測値を無視し、例えばそのチップの隣のチ
ップについてマーク位置の実測を行うようにしてもよ
い。これは実測しようとしたチップのマークが加工プロ
セスによってたまたま変形した場合、そのマークにゴミ
が付着していた場合、そのマークの光学像のコントラス
ト(回折光の発生強度)が弱く、光電信号のS/N比が
低い場合等に生じる位置計測の精度劣化を補うためであ
り、このような追加的な実測が本発明の特徴的な手順と
して実行される。
Therefore, returning to the flowchart of FIG. 3, the description of the operation will be continued. After the global alignment is completed, main controller 50 measures the positions of a plurality of chips on wafer WA. First, in step 103, the main controller 50 positions the stage 3 based on the array design value so that the X-LSA spot light LXS is arranged in parallel with the mark SX0 attached to the chip C0 at the left end in FIG. Stage 3 so that the mark SX0 crosses the spot light LXS.
Is moved (scanned) by a fixed amount in the x direction. During this movement, main controller 50 stores the waveform of the time-series photoelectric signal of photoelectric element 48 in association with the position information in the x direction from laser interferometer 10, and stores mark SX0 and spot light LXS from the waveform state. And x0 at the time when x and x coincide with each other
Is detected. Next, main controller 50 determines in step 104 that Y
-Position the stage 3 based on the array design value so that the LSA system spot light LYS is arranged in parallel with the mark SY0 attached to the chip C0. Thereafter, the stage 3 is moved by a certain amount in the y direction so that the mark SY0 crosses the spot light LYS. At this time, the main controller 50 stores the time-series waveform of the photoelectric signal of the photoelectric element 38 in association with the position information in the y-direction from the laser interferometer 9, and determines from the waveform state that the mark SY0 and the spot light LYS are y. The position y0 at the time when the directions coincide with each other is detected. And the main controller 5
In step 105, it is determined whether or not the same position detection has been performed for m chips in step 105. If not, the process proceeds to step 106, where the stage 3 is moved to another chip on the wafer WA based on the array design value. Then, the same position detection operation is repeated from step 103 again. In this embodiment, for example, as shown in FIG. 5, a total of four chips C0, C6, C7, C8 and a central chip C3 located at substantially equal distances from the center of the wafer WA along each axis of the array coordinates αβ. It is assumed that the position detection in steps 103 and 104 is performed for each of the chips. Therefore, in step 105, m =
When it is determined that the value is 5, five actual measured values (Hxn, Hyn) are stored in main controller 50. That is, (Hx1, Hy1) = (x0, y0) chip C0 (Hx2, Hy2) = (x3, y3) chip C3 (Hx3, Hy3) = (x6, y6) ... chip C6 (Hx4, Hy4) = (x7, y7) Chip C7 (Hx5, Hy5) = (x8, y8) Chip C8 Five actually measured values are sequentially detected. When the five measured values are detected, if the measured value of a certain chip is significantly different from the design value (Dxn, Dyn) of the chip, for example, the positioning accuracy differs by more than twice the positioning accuracy determined by the global alignment. In such a case, the measured value of the chip may be ignored, and the mark position of the chip adjacent to the chip may be measured, for example. This is because when the mark of the chip to be measured is accidentally deformed by the processing process, when dust is attached to the mark, the contrast of the optical image of the mark (the generation intensity of diffracted light) is weak, and the S of the photoelectric signal is low. This is to compensate for the deterioration in accuracy of position measurement that occurs when the / N ratio is low, and such additional actual measurement is performed as a characteristic procedure of the present invention.

【0051】尚、位置計測の精度劣化を補う方法として
は、あらかじめ6つ以上のチップ、例えば図5中で配列
座標のαβの4つの象現の各々に位置するチップに加え
て、計9つのチップについて位置計測を行ない、その9
つの実測値の中から各チップの設計値(Dxn,Dy
n)に最も近い順に5つの実測値を選びだす方法、又
は、単に設計値(Dxn,Dyn)と大きく異なる実測
値(Hxn,Hyn)を以降の演算処理に使わないよう
にする方法等がある。
As a method of compensating for the deterioration of the accuracy of the position measurement, a total of nine or more chips, for example, chips in each of the four quadrants of αβ in the array coordinates in FIG. Measure the position of the chip.
Design value (Dxn, Dy) of each chip
n), a method of selecting five measured values in the order closest to n), a method of simply not using measured values (Hxn, Hyn) that are significantly different from the design values (Dxn, Dyn) in the subsequent arithmetic processing, and the like. .

【0052】次に主制御装置50にステップ107にお
いて先の式(10),(11)、及び式(14)〜(1
7)に基づいて誤差パラメータA,Oを決定する。この
決定にあたって、主制御装置50は上記5つの実測値を
検出した各チップの5つの設計値を予め選出しており、
その設計値(Dxn,Dyn)を以下のように記憶して
いるものとする。
Next, in step 107, the main controller 50 executes the above equations (10) and (11) and the equations (14) to (1).
The error parameters A and O are determined based on 7). In this determination, the main control device 50 has previously selected five design values of each chip for which the above five actually measured values have been detected,
It is assumed that the design values (Dxn, Dyn) are stored as follows.

【0053】 (Dx1,Dy1)=(x0’,y0’)・・・チップC0 (Dx2,Dy2)=(x3’,y3’)・・・チップC3 (Dx3,Dy3)=(x6’,y6’)・・・チップC6 (Dx4,Dy4)=(x7’,y7’)・・・チップC7 (Dx5,Dy5)=(x8’,y8’)・・・チップC8 また実際の誤差パラメータA,Oの決定に先立って、5
つのチップの各位置計測(所謂、ステップアライメン
ト)が終る毎に、例えば図3のステップ106でステー
ジ3を移動している間に、式(10),(11),(1
4)〜(17)の一部の演算を同時に実行していくこと
ができる。すなわち、式(10),(11),(14)
〜(17)の中で各チップ毎のデータ(実測値、設計
値)の代数和を表わす演算要素については、1つのチッ
プの実測(ステップアライメント)が終了する毎に順次
加算する。その演算要素は以下の通りである。
(Dx1, Dy1) = (x0 ′, y0 ′) Chip C0 (Dx2, Dy2) = (x3 ′, y3 ′) Chip C3 (Dx3, Dy3) = (x6 ′, y6) ') Chip C6 (Dx4, Dy4) = (x7', y7 ') Chip C7 (Dx5, Dy5) = (x8', y8 ') Chip C8 Prior to the decision of O, 5
Each time the position measurement (so-called step alignment) of one chip is completed, for example, while moving the stage 3 in step 106 of FIG. 3, the equations (10), (11), (1)
Some of the operations 4) to (17) can be executed simultaneously. That is, equations (10), (11), and (14)
In (17), arithmetic elements representing the algebraic sum of data (actual measurement values, design values) for each chip are sequentially added each time actual measurement (step alignment) of one chip is completed. The operation elements are as follows.

【0054】[0054]

【数22】 (Equation 22)

【0055】さらにこれら演算要素のうち、ウエハWA
上の実測すべきチップが予め決まっていて、変更がない
場合は、設計値(Dxn,Dyn)のみを含む演算要素
について図3中のステップ103,104,105,1
06の実行前に算出しておくこともできる。このように
実測値の計測動作と平行して、一部の演算を行っていけ
ば、総合的なアライメント時間はそれほど長くはならな
い。そして、5つの実測値が得られた段階で主制御装置
50は上記演算要素の結果を使って、式(10),(1
1)でオフセット量(Ox,Oy)を算出した後、その
オフセット値と上記演算要素の結果を使ってさらに式
(14)〜(17)で配列の要素a11,a12,a2
1,a22を算出する。以上の演算動作により、誤差パ
ラメータA,Oが決定されるので、主制御装置50の次
のステップ108で先の式(4)を使って、ウエハWA
の各チップについて位置決めすべき位置、すなわち誤差
パラメータのよって補正されたショットアドレス(Fx
n,Fyn)を算出し、記憶手段(半導体メモリ)上
に、設計値(Dxn,Dyn)に対して補正されたチッ
プの配列マップ(ショットアドレス表)を作成する。こ
の配列マップは例えばチップC0に対しては位置(Fx
0,Fy0)、チップC1に対しては位置(Fx1,F
y1)、・・・・・という具合に、チップの番号に対応
して、各位置データを記憶している。
Further, among these arithmetic elements, the wafer WA
If the chip to be actually measured is determined in advance and there is no change, steps 103, 104, 105, and 1 in FIG. 3 are performed on the calculation elements including only the design values (Dxn, Dyn).
It may be calculated before the execution of step 06. As described above, if some calculations are performed in parallel with the actual measurement value measurement operation, the overall alignment time does not become very long. Then, at the stage when five measured values are obtained, main controller 50 uses the results of the arithmetic elements to obtain equations (10) and (1).
After calculating the offset amount (Ox, Oy) in 1), the elements a11, a12, a2 of the array are further calculated by the equations (14) to (17) using the offset value and the result of the operation element.
1, a22 is calculated. Since the error parameters A and O are determined by the above operation, in the next step 108 of the main controller 50, the wafer WA is obtained by using the above equation (4).
, The shot address (Fx) corrected by the error parameter.
n, Fyn) is calculated, and a chip arrangement map (shot address table) corrected for the design values (Dxn, Dyn) is created in the storage means (semiconductor memory). This array map is, for example, the position (Fx
0, Fy0) and position (Fx1, Fx1, Fx0) for chip C1.
y1),..., etc., each position data is stored corresponding to the chip number.

【0056】次に主制御装置50は図3のステップ10
9において、記憶された配列マップに従ってステップア
ンドリピート方式でステージ3を位置決め(アドレッシ
ング)する。これによってウエハWA上のチップとレチ
クルRの投影像Prとが正確に重なり合い、次のステッ
プ110でそのチップに投影像Prを露光(プリント)
する。そしてステップ111でウエハWA上の全チップ
の露光が完了していないときは、再びステップ109か
ら同様にステップアンドリピート動作を繰り返す。この
ステップ111でウエハWA上の全チップの露光が終了
したと判断されたら、次のステップ112でウエハWA
のアンロードを行ない、一枚のウエハの露光処理がすべ
て終了する。
Next, main controller 50 executes step 10 in FIG.
In step 9, the stage 3 is positioned (addressed) in a step-and-repeat manner according to the stored array map. As a result, the chip on the wafer WA and the projected image Pr of the reticle R accurately overlap with each other, and in the next step 110, the projected image Pr is exposed (printed) on the chip.
I do. If the exposure of all the chips on the wafer WA is not completed in step 111, the step-and-repeat operation is repeated again from step 109. If it is determined in step 111 that the exposure of all chips on the wafer WA has been completed, then in the next step 112, the wafer WA
Is performed, and all the exposure processing for one wafer is completed.

【0057】以上、本発明の実施例からも明らかなよう
に、ウエハWA上でステップアライメントするチップの
数が多い程、計測精度は向上するが、それだけ計測時間
が増大する。そのため計測時間の短縮化と計測精度の向
上との兼ね合いから、ステップアライメントするチップ
は図5に示したような配置の5つに選ぶことが望まし
い。しかしながら、重ね合わせ露光する回路パターンの
最小線幅がそれほど細くなく(例えば2〜5μm)、あ
まり計測精度をあげる必要がない場合等には、ウエハW
A上の互いに離れた3つのチップ(例えばC0,C6,
C7)についてステップアライメント(チップの位置計
測)を行えば十分であり、計測時間はより短縮される。
また、ステップアライメントの際、各チップのx方向と
y方向の位置をともに検出するのではなく、ステップア
ライメントする複数のチップに付随したマークSXnの
夫々を、X−LSA系のスポット光LXSで一括に相対
走査(ステージスキャン)して、各チップのx方向の位
置のみを検出した後、各チップのマークSYnの夫々を
Y−LSA系のスポット光LYSで一括走査して各チッ
プのy方向の位置を検出するようにしてもよい。このよ
うにすると、チップの配列上の同一列又は同一行に実測
すべきチップが複数個存在するときには、個々のチップ
毎にx方向とy方向の位置検出をともに行うよりも高速
な位置計測が期待できる。
As is clear from the embodiment of the present invention, as the number of chips to be step-aligned on the wafer WA increases, the measurement accuracy improves, but the measurement time increases accordingly. For this reason, it is desirable to select five chips to be step-aligned in the arrangement as shown in FIG. 5 from the viewpoint of shortening the measurement time and improving the measurement accuracy. However, when the minimum line width of the circuit pattern to be overlap-exposed is not so small (for example, 2 to 5 μm) and it is not necessary to increase the measurement accuracy, the wafer W
Three chips separated from each other on A (for example, C0, C6,
It is sufficient to perform step alignment (chip position measurement) for C7), and the measurement time is further reduced.
Also, at the time of step alignment, the marks SXn attached to a plurality of chips to be step-aligned are collectively detected by the X-LSA spot light LXS instead of detecting both the positions in the x direction and the y direction of each chip. After relative scanning (stage scanning) is performed to detect only the position of each chip in the x direction, each of the marks SYn of each chip is collectively scanned with the Y-LSA spot light LYS to perform the scanning in the y direction of each chip. The position may be detected. In this way, when there are a plurality of chips to be actually measured in the same column or the same row on the chip arrangement, a position measurement at a higher speed can be performed than in the case where both the x direction and the y direction are detected for each chip. Can be expected.

【0058】また主制御装置50は不図示のキーボード
装置から、ウエハWA上のどのチップについてステップ
アライメントするかを任意に選択するようなデータを入
力するようにすれば、ウエハWAの処理条件により変化
する表面状態(特にマーク形状)に対して、よりフレキ
シブルに対応でき、位置計測の精度向上が期待できる。
また式(10),(11)を使ったオフセット量(O
x,Oy)の決定にあたっては、例えばウエハWAの中
心から指定範囲内にあるチップの位置計測結果だけを用
いるようにしてもよい。その指定範囲としては例えばウ
エハWAの直径の半分の直径を有する円内に定めたり、
その範囲の大きさをウエハWAにチップやマークを形成
したときの露光装置(縮小投影型、等倍プロジェクショ
ン、プロキシミテイ等のステッパー)の精度特性に応じ
て任意に可変したりするとよい。
If the main controller 50 inputs data from a keyboard device (not shown) to arbitrarily select which chip on the wafer WA should be subjected to the step alignment, the main controller 50 changes according to the processing conditions of the wafer WA. It is possible to more flexibly cope with the changing surface state (particularly, mark shape), and it can be expected to improve the accuracy of position measurement.
Also, the offset amount (O) using equations (10) and (11)
In determining (x, Oy), for example, only the position measurement results of chips within a specified range from the center of the wafer WA may be used. The specified range may be determined, for example, within a circle having a half diameter of the wafer WA,
The size of the range may be arbitrarily changed according to the accuracy characteristics of the exposure apparatus (stepper such as reduction projection type, equal-size projection, proximity, etc.) when chips and marks are formed on the wafer WA.

【0059】また本実施例では、ウエハWAの全チップ
について式(4)を適用して、ステップアンドリピート
方式のアドレッシングを行うようにしたが、ウエハWA
の表面をいくつかの領域(ブロック)に分割し、個々の
ブロック毎に最適なアライメントを行なう、所謂ブロッ
クアライメントにおいても全く同様に式(4)を適用す
ることができる。例えば図5において、配列座標αβの
各象現内に位置する4つのチップと、図示の5つのチッ
プC0,C3,C6,C7,C8との計9つのチップに
ついてステップアライメントを行なって、各チップの位
置の実測値を検出した後、配列座標αβの各象現毎に式
(10),(11),(14)〜(17)を使って誤差
パラメータA,Oを決定し、さらに式(4)を使って、
位置(Fxn,Fyn)を算出するようにする。例えば
配列座標のαβの第1象現のブロックについては、第1
象現内の1つのチップと、チップC3,C6,C7との
4つのチップの実測値を使って式(4)を決定し、第2
象現内のブロックについては第2象現ないの1つのチッ
プとチップC0,C3,C7との4つのチップの実測値
を使って式(4)を決定する。そして、実際の露光のと
きは、各ブロック毎に決定された式(4)からのショッ
ト位置(Fxn,Eyn)に基づいて、ウエハWA上の
チップを投影像Prと位置合せする。このようにする
と、ウエハ上での非線形要素による位置検出、位置合せ
の不良が低減するとともに、従来のブロックアライメン
トとは異なり、平均化要素を残したままブロック化でき
るので、各ブロック内での重ね合せ精度がどのチップで
もほぼ平均しているという利点がある。そればかりでな
く、ステッパー以外の露光装置、特にミラー投影露光装
置との混用の際にも大きな利点を得ることができる。一
般にミラー投影露光装置で焼かれたウエハのチップ配列
は、湾曲していることが多い。そこでステッパーによ
り、そのウエハに重ね合せ露光を行なう場合(混用;ミ
ックス・アンド・マッチ)、上記のようなブロックアラ
イメントを行なえば、各ブロック内ではチップ配列の湾
曲が無視できる程、小さくなるため、ウエハ全面に渡っ
て極めて重ね合せ精度の高い焼き付けが可能となる。
In the present embodiment, the addressing of the step-and-repeat method is performed by applying the equation (4) to all the chips of the wafer WA.
Equation (4) can be applied to the so-called block alignment in which the surface is divided into several regions (blocks) and an optimal alignment is performed for each block. For example, in FIG. 5, step alignment is performed on a total of nine chips, that is, four chips located in each quadrant of the array coordinates αβ and five chips C0, C3, C6, C7, and C8 shown in FIG. After detecting the actual measurement value of the position of, the error parameters A and O are determined using the equations (10), (11), and (14) to (17) for each of the quadrants of the array coordinates αβ. 4)
The position (Fxn, Fyn) is calculated. For example, for the block of the first quadrant of αβ in the array coordinates,
Equation (4) is determined using the measured values of one chip in the phantom and four chips C3, C6 and C7, and
For the blocks in the quadrant, equation (4) is determined using the measured values of one chip of the second quadrant and four chips of chips C0, C3 and C7. Then, at the time of actual exposure, the chip on the wafer WA is aligned with the projection image Pr based on the shot position (Fxn, Eyn) from Expression (4) determined for each block. In this way, position detection and alignment failure due to non-linear elements on the wafer can be reduced, and unlike conventional block alignment, blocks can be formed while averaging elements are left. There is an advantage that the alignment accuracy is almost averaged for all chips. In addition, a great advantage can be obtained in the case of mixing with an exposure apparatus other than a stepper, particularly a mirror projection exposure apparatus. In general, the chip arrangement of a wafer burned by a mirror projection exposure apparatus is often curved. Therefore, when performing overlay exposure on the wafer using a stepper (mixing and matching), if the above-described block alignment is performed, the curvature of the chip arrangement in each block becomes so small that it can be ignored. Baking with extremely high overlay accuracy can be performed over the entire surface of the wafer.

【0060】以上、本発明の実施例に好適な露光装置に
おいては、レーザのスポット光をウエハWA上のマーク
に照射して、マーク(チップ)の位置を検出したが、ス
ポット光をウエハWA上で単振動させたり、等速直線走
査させたりするアライメント系、又はレチクルR上のマ
ークとウエハWA上のマークとを、レチクルRの上方に
配置した顕微鏡対物レンズを会して観察(検出)して位
置合せを行なう、所謂ダイ・バイ・ダイアライメント光
学系を使った露光装置でも全く同様に実施できる。この
場合、ダイ・バイ・ダイアライメント時にレチクルRを
位置合せのためにx,y方向に微動させないものとすれ
ば、レチクルR上のマークの投影像が、本実施例のスポ
ット光LXS,LYSに相当することになる。またレチ
クルRを微動させる方式のものでは、まずレチクルRを
原点位置に正確に合せて設定する。そして複数のチップ
のステップアライメント(実測)の際、配列設計値にし
たがってステージをステッピングさせた後、レチクルR
のマークと実測すべきチップのマークとが所定の位置関
係になるようにレチクルRを微動し、レチクルRの原点
からのx,y方向への移動量を検出することによって、
そのチップの位置の実測値(Hxn,Hyn)を算出す
ることができる。
As described above, in the exposure apparatus suitable for the embodiment of the present invention, the position of the mark (chip) is detected by irradiating the spot light of the laser on the mark on the wafer WA. Alignment system for single oscillation or linear scanning at constant speed, or the mark on reticle R and the mark on wafer WA are observed (detected) by a microscope objective lens arranged above reticle R. An exposure apparatus using a so-called die-by-die alignment optical system that performs alignment by using the same method can be implemented in exactly the same manner. In this case, if it is assumed that the reticle R is not moved slightly in the x and y directions for alignment during die-by-die alignment, the projected image of the mark on the reticle R is changed to the spot lights LXS and LYS of the present embodiment. Would be equivalent. In the case of a system in which the reticle R is slightly moved, the reticle R is first set accurately to the origin position. In step alignment (actual measurement) of a plurality of chips, the stage is stepped in accordance with the array design value, and then the reticle R
The reticle R is finely moved so that the mark of the mark and the mark of the chip to be measured have a predetermined positional relationship, and the amount of movement of the reticle R from the origin in the x and y directions is detected.
The actual measurement value (Hxn, Hyn) of the position of the chip can be calculated.

【0061】また本実施例ではオフセット量(Ox,O
y)を別に単独に求めるようにして、演算処理の簡素化
を計ったが、式(9)のアドレス誤差Eを最小にするよ
うな誤差パラメータA,Oを厳密な、演算処理によって
算出してもよいことは言うまでもない。
In this embodiment, the offset amounts (Ox, O
y) was separately obtained to simplify the arithmetic processing, but error parameters A and O that minimize the address error E in equation (9) were calculated by exact arithmetic processing. Needless to say, it is good.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上本発明によれば、ウエハ等の被処理
基板上の複数のチップパターンのすべてに対して、位置
合せの誤差が平均的に小さくなり、1枚の被露光基板か
ら取れる良品チップの数が多くなり、半導体素子の生産
性を向上させることができる。また、プロセスの影響や
ゴミの影響によって精度劣化するようなアライメントシ
ョット(特定ショット)については、その特定ショット
領域の隣に位置するショット領域のマークの位置情報を
計測するようにしているので、ショット領域の配列の決
定の信頼度が向上する。
As described above, according to the present invention, an alignment error is reduced on average for all of a plurality of chip patterns on a substrate to be processed such as a wafer, and a non-defective product can be obtained from one substrate to be exposed. The number of chips increases, and the productivity of semiconductor elements can be improved. For alignment shots (specific shots) whose accuracy is degraded due to the influence of a process or dust, position information of a mark in a shot area located next to the specific shot area is measured. The reliability of determining the sequence of the region is improved.

【0063】また、同形状のマークを使った位置計測が
複数回繰り返されるので、検出系の機械的、電気的なラ
ンダム誤差が低減される利点もある。また位置検出用の
アライメントセンサー(顕微鏡)の感度のバラつきを統
計的な処理で押さえることになり、総合的なアライメン
ト精度が向上する。さらに幾つかの特定ショット領域の
マーク検出のために感応基板を載せたステージを移動し
ている間に、ショット配列の特性を決定するための演算
の一部を実行するようにしたので、総合的なアライメン
ト時間が短縮され、1枚の感応基板の露光処理時間がよ
り短くなる。尚、本発明は縮小投影型の露光装置に限ら
ず、ステップアンドリピート方式の露光装置、例えば等
倍の投影型ステッパーやプロキシミテイタイプのステッ
パー(X線露光装置)等に広く応用できるものである。
また露光装置以外でも半導体ウエハや複数のチップパタ
ーンを有するフォトマスク等を検査する装置(欠陥検
査、プローバ等)でチップ毎にステップアンドリピート
方式で検査視野やプローブ針等の基準位置に位置合せす
るものにおいても、同様に本発明を実施することができ
る。
Further, since position measurement using marks of the same shape is repeated a plurality of times, there is an advantage that a mechanical and electrical random error of the detection system is reduced. Variation in sensitivity of the alignment sensor (microscope) for position detection is suppressed by statistical processing, and overall alignment accuracy is improved. Some more specific shot areas
Move the stage on which the sensitive substrate is placed for mark detection.
To determine the characteristics of the shot array while
To perform a part of the overall alignment
The exposure processing time for one sensitive substrate
Shorter. The present invention is not limited to a reduction projection type exposure apparatus, and can be widely applied to a step-and-repeat type exposure apparatus, for example, a 1 × projection stepper or a proximity type stepper (X-ray exposure apparatus). .
In addition to the exposure apparatus, an apparatus (defect inspection, prober, etc.) for inspecting a semiconductor wafer, a photomask having a plurality of chip patterns, etc., aligns each chip with a reference position such as an inspection visual field or a probe needle in a step-and-repeat manner. The present invention can be carried out in the same manner.

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

【図1】 本発明の実施例に好適な縮小投影型露光装
置の概略的な構成を示す斜視図
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a reduction projection type exposure apparatus suitable for an embodiment of the present invention.

【図2】 図1の装置におけるアライメント系の各検
出中心の位置関係を示す平面図
FIG. 2 is a plan view showing a positional relationship between detection centers of an alignment system in the apparatus shown in FIG.

【図3】 本発明の位置合せ方法を使った全体的な動
作手順を表わすフローチャート図
FIG. 3 is a flowchart showing an overall operation procedure using the alignment method of the present invention.

【図4】 図1の装置を使って、位置合せ、及び露光
するのに好適なウエハの平面図
FIG. 4 is a plan view of a wafer suitable for alignment and exposure using the apparatus of FIG. 1;

【図5】 ステップアライメントするチップの位置を
示すウエハの平面図である。
FIG. 5 is a plan view of a wafer showing positions of chips to be step-aligned.

【主要部分の符号の説明】[Description of Signs of Main Parts]

WA・・・ウエハ、CP,Cn・・・チップ、αβ・・
・配列座標、103,104・・・ステップアライメン
トによる実測工程、107・・・誤差パラメータを決定
する工程、108,109,110,111・・・補正
された実際のチップ配列座標に沿ってステップアンドリ
ピート方式での位置決めする工程。
WA: wafer, CP, Cn: chip, αβ
· Arrangement coordinates, 103, 104 ··· Actual measurement step by step alignment, 107 ··· step to determine error parameter, 108, 109, 110, 111 ··· Step and along the corrected actual chip arrangement coordinates Positioning process by repeat method.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】回路パターンの形成されたマスクと感応基
板上の複数のショット領域の各々とを順次位置合わせす
るように前記感応基板を移動させ、前記複数のショット
領域の各々に前記回路パターンを重ね合わせ露光する露
光装置を用いて、前記感応基板上に複数の回路パターン
を形成する方法において、 (a) 前記露光装置内の2次元移動ステージの移動座標系
に対して前記複数のショット領域の配列座標系が粗く位
置合わせされるように前記感応基板を前記ステージ上に
載置する第1の段階と; (b) 前記感応基板上の複数のショット領域のうち、互い
に隣合わない4個以上を特定ショット領域として選定
し、各特定ショット領域のマークが前記露光装置内のマ
ーク検出系によって順次検出されるように前記ステージ
を移動させ、各マークの位置に応じた検出情報を順次取
得する第2の段階と; (c)該第2の段階で取得される前記各マークの検出情報が
所定の基準と比べて精度劣化しているときは、その精度
劣化を起こした特定ショット領域の隣に位置するショッ
ト領域のマークを前記マーク検出系により追加検出する
とともに、前記ショット領域の配列座標系の前記移動座
標系に対する誤差特性を特定するための演算式の一部の
演算を、前記ステージがマーク検出のために移動してい
る間にそれまでに取得されたマークの検出情報を使って
実行する第3の段階と; (b) 該第3の段階で演算された結果に基づいて最終的な
誤差特性を確定し、該確定された誤差特性に基づいて前
記ステージの移動位置を制御することにより、前記マス
クの回路パターンを前記ショット領域の各々に順次露光
する第4の段階とを含むことを特徴とする回路パターン
形成方法。
And a step of moving said sensitive substrate so as to sequentially align a mask on which a circuit pattern is formed with each of a plurality of shot areas on said sensitive substrate, and applying said circuit pattern to each of said plurality of shot areas. A method of forming a plurality of circuit patterns on the sensitive substrate by using an exposure apparatus for overlay exposure, comprising: (a) providing a plurality of shot areas with respect to a moving coordinate system of a two-dimensional moving stage in the exposure apparatus; A first step of placing the sensitive substrate on the stage so that the array coordinate system is roughly aligned; and (b) four or more non-adjacent ones of the plurality of shot areas on the sensitive substrate Is selected as a specific shot area, and the stage is moved so that marks in each specific shot area are sequentially detected by a mark detection system in the exposure apparatus. (C) when the detection information of each mark obtained in the second step has deteriorated in accuracy compared to a predetermined reference, The mark detection system additionally detects a mark of a shot area located next to the specific shot area where the error has occurred, and specifies an error characteristic of the array coordinate system of the shot areas with respect to the moving coordinate system. A third step of performing the calculation of the unit using the mark detection information acquired so far while the stage is moving for mark detection; and (b) calculating in the third step. A final error characteristic is determined based on the determined result, and the stage movement position is controlled based on the determined error characteristic, thereby sequentially exposing the circuit pattern of the mask to each of the shot areas. the 4th Circuit pattern forming method, which comprises the steps.
【請求項2】回路パターンの形成されたマスクと感応基
板上の複数のショット領域の各々とを順次位置合わせす
るように前記感応基板を移動させ、前記複数のショット
領域の各々に前記回路パターンを重ね合わせ露光する露
光装置を用いて、前記感応基板上に複数の回路パターン
を形成する方法において、 (a) 前記露光装置内の2次元移動ステージの移動座標系
に対して前記ショット領域の配列座標系が粗く位置合わ
せされるように前記感応基板を前記ステージ上に載置し
た後、前記感応基板上の互いに隣合わない幾つかの特定
ショット領域の各々に付随したマークが前記露光装置内
のマーク検出系によって順次検出されるように前記ステ
ージを移動させ、各マークの位置に応じた検出情報を順
次取得するとともに、取得された各マークの検出情報が
所定の基準と比べて精度劣化しているときは、その精度
劣化を起こす特定ショット領域の隣に位置する隣接ショ
ット領域のマークを前記マーク検出系により追加検出す
る段階と; (b) 前記取得された各マークの検出情報で決まる前記特
定ショット領域および隣接ショット領域の各実測位置情
報と、それら実測された各ショット領域の設計位置情報
とに基づいて前記ショット領域の配列座標系と前記移動
座標系との間の誤差特性を演算によって決定する段階
と; (c) 前記感応基板上の各ショット領域を前記マスクの回
路パターンで順次露光する際、前記決定された誤差特性
に基づいて前記ステージの移動位置を前記ショット領域
の設計位置情報に対して補正する段階と; を含むことを特徴とする回路パターン形成方法。
2. The method according to claim 1, further comprising: moving the sensitive substrate so as to sequentially align the mask on which the circuit pattern is formed with each of the plurality of shot regions on the sensitive substrate; and applying the circuit pattern to each of the plurality of shot regions. A method for forming a plurality of circuit patterns on the sensitive substrate by using an exposure apparatus for overlay exposure, comprising: (a) array coordinates of the shot area with respect to a moving coordinate system of a two-dimensional moving stage in the exposure apparatus; After placing the sensitive substrate on the stage so that the system is roughly aligned, marks associated with each of a number of specific shot areas that are not adjacent to each other on the sensitive substrate are marks in the exposure apparatus. The stage is moved so as to be sequentially detected by a detection system, detection information corresponding to the position of each mark is sequentially obtained, and detection of each obtained mark is performed. When the information has deteriorated in accuracy as compared with a predetermined reference, a step of additionally detecting a mark in an adjacent shot area located next to the specific shot area causing the accuracy deterioration by the mark detection system; The arrangement coordinate system of the shot area and the movement based on the actually measured position information of the specific shot area and the adjacent shot area determined by the obtained detection information of each mark and the design position information of each actually measured shot area. Determining an error characteristic with respect to a coordinate system by calculation; and (c) when sequentially exposing each shot area on the sensitive substrate with the circuit pattern of the mask, the stage based on the determined error characteristic. Correcting the movement position of the shot area with respect to the design position information of the shot area.
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