JP3339079B2 - Alignment apparatus, exposure apparatus using the alignment apparatus, alignment method, exposure method including the alignment method, device manufacturing method including the exposure method, device manufactured by the device manufacturing method - Google Patents
Alignment apparatus, exposure apparatus using the alignment apparatus, alignment method, exposure method including the alignment method, device manufacturing method including the exposure method, device manufactured by the device manufacturing methodInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、基板上に規則的に配列
された複数の処理領域(ショット領域、チップパターン
等)の各々を所定の基準位置に対して順次位置合わせす
る方法に関し、特に半導体素子や液晶表示素子製造のリ
ソグラフィ工程で使用されるマスクのパターンを感光基
板に転写するための露光装置に好適な位置合わせ方法に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for sequentially aligning a plurality of processing regions (shot regions, chip patterns, etc.) regularly arranged on a substrate with respect to a predetermined reference position. The present invention relates to an alignment method suitable for an exposure apparatus for transferring a pattern of a mask used in a lithography process for manufacturing a semiconductor element or a liquid crystal display element onto a photosensitive substrate.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、ステップアンドリピート方式、ま
たはステップアンドスキャン方式等の露光装置、ウエハ
プローバ、あるいはレーザリペア装置等においては、基
板上に規則的(マトリックス状)に配列された複数のチ
ップパターン領域(ショット領域)の各々を、基板の移
動位置を規定する静止座標系(すなわち2組のレーザ干
渉計によって規定される直交座標系)内の所定の基準点
(例えば、各種装置の加工処理点)に対して極めて精密
に位置合わせ(アライメント)する必要がある。特に露
光装置では、マスクまたはレチクル(以下、レチクルと
称す)に形成されたパターンの露光位置に対して基板
(半導体ウエハやガラスプレート等)をアライメントす
るに際して、製造段階のチップでの不良品の発生による
歩留りの低下を防止するように、その位置合わせ(アラ
イメント)精度を常に高精度かつ安定に維持しておくこ
とが望まれている。2. Description of the Related Art In recent years, in an exposure apparatus such as a step-and-repeat method or a step-and-scan method, a wafer prober, or a laser repair apparatus, a plurality of chip patterns regularly (matrix-like) are arranged on a substrate. Each of the areas (shot areas) is defined as a predetermined reference point (for example, a processing point of various devices) in a stationary coordinate system (that is, an orthogonal coordinate system defined by two sets of laser interferometers) that defines the movement position of the substrate. ) Needs to be very precisely aligned. Particularly, in an exposure apparatus, when a substrate (semiconductor wafer, glass plate, or the like) is aligned with an exposure position of a pattern formed on a mask or a reticle (hereinafter, referred to as a reticle), defective products are generated in chips in a manufacturing stage. Therefore, it is desired that the positioning accuracy (alignment) is always maintained with high accuracy and stably so as to prevent a decrease in the yield due to the above.
【0003】通常、リソグラフィ工程ではウエハ上に1
0層以上の回路パターン(レチクルパターン)を重ね合
わせ露光するが、各層間でのアライメント(重ね合わ
せ)精度が悪いと、回路上の特性に不都合が生じ得る。
すなわちチップが所期の特性を満足せず、最悪の場合に
はそのチップが不良品となり、歩留りを低下させ得る。
そこで露光工程では、ウエハ上の複数のショット領域の
各々に予めアライメント用マークを付設しておき、重ね
合わせ露光すべきレチクルパターンを基準としてそのマ
ーク位置(座標値)を検出する。しかる後、このマーク
位置情報に基づいてウエハ上の1つのショット領域をレ
チクルパターンに対して位置合わせ(位置決め)するウ
エハアライメントが行われる。Usually, in the lithography process, one
A circuit pattern (reticle pattern) of zero or more layers is superposed and exposed, but if alignment (superposition) accuracy between the layers is poor, inconvenience may occur in circuit characteristics.
That is, the chip does not satisfy the expected characteristics, and in the worst case, the chip becomes a defective product, which may lower the yield.
Therefore, in the exposure step, an alignment mark is previously attached to each of a plurality of shot areas on the wafer, and the mark position (coordinate value) is detected with reference to a reticle pattern to be overlaid and exposed. Thereafter, based on the mark position information, wafer alignment for positioning (positioning) one shot area on the wafer with respect to the reticle pattern is performed.
【0004】ウエハアライメントには大別して2つの方
式があり、1つはウエハ上のショット領域毎にそのアラ
イメントマークを検出して位置合わせを行うダイ・バイ
・ダイ(D/D)アライメント方式である。もう1つ
は、ウエハ上のいくつかのショット領域のみのアライメ
ントマークを検出してショット配列の規則性を求めるこ
とで、各ショット領域を位置合わせするグローバル・ア
ライメント方式である。現在のところ、デバイス製造ラ
インではスループットとの兼ね合いから、主にグローバ
ル・アライメント方式が使用されている。特に現在で
は、例えば特開昭61─44429号公報、特開昭62
─84516号公報等に開示されているように、ウエハ
上のショット配列の規則性を統計的手法によって精密に
特定するエンハンスド・グローバル・アライメント(E
GA)方式が主流となっている。There are roughly two types of wafer alignment methods. One is a die-by-die (D / D) alignment method in which alignment is detected by detecting an alignment mark for each shot area on a wafer. . The other is a global alignment method in which each shot area is aligned by detecting alignment marks of only some shot areas on the wafer and determining the regularity of the shot arrangement. At present, a global alignment method is mainly used in a device manufacturing line in consideration of throughput. In particular, at present, for example, JP-A-61-44429 and JP-A-62
As disclosed in Japanese Patent No. 84516, etc., enhanced global alignment (E) that precisely specifies the regularity of shot arrangement on a wafer by a statistical method.
GA) is the mainstream.
【0005】EGA方式とは、1枚のウエハにおいて予
め特定ショット領域として選択された複数個(3個以上
必要であり、通常10〜15個程度)のショット領域の
みの座標位置を計測し、これらの計測値から統計演算処
理(最小二乗法等)を用いてウエハ上の全てのショット
領域の座標位置(ショット配列)を算出した後、この算
出したショット配列に従って一義的にウエハステージを
ステッピングさせていくものである。このEGA方式は
計測時間が短くて済み、ランダムな計測誤差に対して平
均化効果が期待できるという長所がある。The EGA method measures the coordinate positions of only a plurality of (three or more, usually about 10 to 15) shot areas selected in advance as a specific shot area in one wafer. After calculating the coordinate positions (shot arrays) of all the shot areas on the wafer from the measured values of the statistical processing (least square method or the like), the wafer stage is uniquely stepped according to the calculated shot arrays. It goes. The EGA method has an advantage that the measurement time is short and an averaging effect can be expected for random measurement errors.
【0006】ここで、EGA方式で行われている統計処
理方法について簡単に述べる。さて、ウエハ上のm(m
≧3なる整数)個の特定ショット領域(サンプルショッ
ト)の設計上の配列座標を(Xn、Yn)(n=1、
2、・・・・、m)とし、設計上の配列座標からのずれ(Δ
Xn、ΔYn)について線形モデル、すなわち、Here, the statistical processing method performed in the EGA system will be briefly described. Now, m (m
(Xn, Yn) (n = 1, 2)
2,..., M), and the deviation from the designed array coordinates (Δ
Xn, ΔYn) for a linear model, ie,
【0007】[0007]
【数1】 (Equation 1)
【0008】を仮定する。さらに、m個のサンプルショ
ットの各々の実際の配列座標(計測値)を(Δxn 、Δ
yn )としたとき、このモデルを当てはめたときの残差
の二乗和Eは次式で表される。Assume that Further, the actual array coordinates (measured values) of each of the m sample shots are represented by (Δx n , Δ
y n ), the residual sum of squares E when this model is applied is expressed by the following equation.
【0009】[0009]
【数2】 (Equation 2)
【0010】そこで、この式を最小にするようなパラメ
ータa、b、c、d、e、fを求めれば良い。EGA方
式では、上記の如く算出されたパラメータa〜fと設計
上の配列座標とに基づいて、ウエハ上の全てのショット
領域の配列座標が算出されることになる。以上のよう
に、EGA方式ではウエハ上のショット配列誤差が線形
であるものとして扱っている、換言すればEGA演算は
線形な1次近似である。このため、ウエハ上の局所的な
配列誤差変動、すなわち非線形な要因には対応しきれな
いといった問題があった。そこで、例えば特開昭62─
291133号公報に開示されているように、ウエハ上
の局所的な部分領域(ブロック)内に存在する少なくと
も3個のショット領域をサンプルショットとして指定し
てその座標位置を求め、これら複数の座標位置をEGA
演算(統計演算)することで、当該ブロック内の全ての
ショット領域の座標位置(ショット配列)を算出する、
いわゆるブロック化EGA(B−EGA)方式が提案さ
れている。B−EGA方式は、位置合わせすべきショッ
ト領域毎に、EGA演算で使用するサンプルショットを
変えていくことに特徴がある。例えば、位置合わせすべ
きショット領域から近い順に、3個以上のショット領域
をサンプルショットとして指定し、この指定したサンプ
ルショットの各計測値を使用する。これによって、ウエ
ハ上の局所的な配列誤差の変動(非線形性)に対応する
ことが可能となる。Therefore, parameters a, b, c, d, e, and f that minimize this equation may be obtained. In the EGA method, the array coordinates of all shot areas on a wafer are calculated based on the parameters a to f calculated as described above and the array coordinates in design. As described above, in the EGA method, the shot arrangement error on the wafer is treated as being linear. In other words, the EGA calculation is a linear first-order approximation. For this reason, there has been a problem that it is not possible to cope with local arrangement error fluctuation on the wafer, that is, non-linear factors. So, for example,
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 291133, at least three shot areas present in a local partial area (block) on a wafer are designated as sample shots, and their coordinate positions are obtained. EGA
By calculating (statistical calculation), the coordinate positions (shot arrays) of all shot areas in the block are calculated.
A so-called blocked EGA (B-EGA) system has been proposed. The B-EGA method is characterized in that the sample shot used in the EGA calculation is changed for each shot area to be aligned. For example, three or more shot areas are designated as sample shots in order from the closest to the shot area to be aligned, and each measurement value of the designated sample shot is used. This makes it possible to cope with a local variation (non-linearity) of the alignment error on the wafer.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の如
き従来技術においては、位置合わせすべきショット領域
毎にEGA演算で使用するサンプルショットを選択する
処理を計算機で行うと、当該処理のための計算量が膨大
になるといった問題点がある。また、ブロック内でショ
ット領域毎にそのサンプル・ショットの選択を最適化す
ることは難しい。従って、B−EGA方式は局所的な配
列誤差の変動(非線形な歪み)に対応可能であるが、こ
れより得られるアライメント精度は要求精度を十分満足
するものとは言えない。さらに、B−EGA方式ではシ
ョット領域毎にサンプルショットを変更するため、1枚
のウエハにおけるサンプルショット数が大幅に増加する
ことになり、1枚のウエハに対する処理時間が長くなっ
てスループットが低下するという問題点もある。However, in the prior art as described above, if the processing of selecting a sample shot to be used in the EGA calculation for each shot area to be aligned is performed by a computer, the calculation amount for the processing is increased. Is a huge problem. Further, it is difficult to optimize the selection of the sample shot for each shot area in the block. Therefore, although the B-EGA method can cope with a local variation in the alignment error (non-linear distortion), the alignment accuracy obtained therefrom does not sufficiently satisfy the required accuracy. Further, in the B-EGA method, since the sample shots are changed for each shot area, the number of sample shots on one wafer greatly increases, so that the processing time for one wafer becomes longer and the throughput decreases. There is also a problem.
【0012】また、ウエハをホルダ(保持部材)を介し
てウエハステージ上に載置する際、例えば熱処理等によ
ってウエハが大きく反っていると、ウエハの周辺部はホ
ルダに吸着されるが、中央部はホルダに吸着されずに浮
き上がることがある。従って、上記現象が生じているウ
エハ上のショット領域、特に中央部付近の各ショット領
域は、全面がホルダに吸着されているウエハ上の対応す
るショット領域に比べて、見掛け上ウエハの中心から遠
ざかる方向に相対的に横シフト(位置ずれ)しているこ
とになる。When a wafer is placed on a wafer stage via a holder (holding member), if the wafer is greatly warped by, for example, heat treatment, the peripheral portion of the wafer is attracted to the holder, but the central portion of the wafer is attracted to the holder. May float without being adsorbed by the holder. Therefore, the shot area on the wafer where the above phenomenon occurs, especially each shot area near the center, is apparently farther from the center of the wafer than the corresponding shot area on the wafer whose entire surface is attracted to the holder. That is, the image is relatively shifted in the direction (position shift).
【0013】ここで、上記現象に起因した非線形な歪み
が生じているウエハに対してB−EGA方式を適用する
場合、ウエハのどの部分が浮き上がっているのかが明確
に判っていれば、非線形な歪みに対応してそのアライメ
ント精度の低下をある程度防止することができる。しか
しながら、ここでも上記と同様の問題(計算量やサンプ
ルショットの増大等)が生じるとともに、実際にはウエ
ハの浮き上がっている(膨らんでいる)部分を特定する
ことは難しい。つまり、B−EGA方式ではウエハ上の
複数のショット領域のブロック分けを最適化することが
できないので、B−EGA方式を適用しても所望のアラ
イメント精度を得ることは難しい。Here, when the B-EGA method is applied to a wafer on which a non-linear distortion due to the above-mentioned phenomenon has occurred, if the portion of the wafer that is raised is clearly known, the non-linear It is possible to prevent the alignment accuracy from lowering to some extent in response to the distortion. However, in this case as well, the same problems as those described above (such as an increase in the amount of calculation and the number of sample shots) occur, and it is actually difficult to specify the part of the wafer that is floating (swelling). In other words, the B-EGA method cannot optimize the block division of a plurality of shot areas on a wafer, and thus it is difficult to obtain a desired alignment accuracy even if the B-EGA method is applied.
【0014】尚、非線形な歪みが生じているウエハに対
して、EGA方式のような1次近似ではなく、例えば高
次関数を用いた非線形近似を適用すれば、アライメント
精度の低下を防止できる。しかしながら、この場合には
EGA方式に比べてサンプルショット数を大幅に増やさ
なければならず、マーク計測に時間がかかってスループ
ットが低下するといった問題が生じる。If a nonlinear approximation using, for example, a higher-order function is applied to a wafer having a nonlinear distortion, instead of the first-order approximation as in the EGA method, a decrease in alignment accuracy can be prevented. However, in this case, the number of sample shots must be significantly increased as compared with the EGA method, and there is a problem that it takes time for mark measurement and the throughput is reduced.
【0015】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
であり、局所的な配列誤差(非線形な歪み)が存在する
ウエハであっても、サンプルショット数が少なくて済
み、かつ計算量を抑えながら、所定の基準位置に対して
全てのショット領域を高精度、高速にアライメント可能
な位置合わせ方法を提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above points, and even if the wafer has a local alignment error (non-linear distortion), the number of sample shots is small and the amount of calculation is small. An object of the present invention is to provide a positioning method capable of performing high-precision and high-speed alignment of all shot regions with respect to a predetermined reference position while suppressing the position.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】かかる問題点を解決する
ため請求項1に記載の発明では、設計上の配列座標に従
って基板(W)上に規則的に形成された複数の処理領域
の各々を、該基板の移動位置を規定する静止座標系内の
所定の基準位置に対して位置合わせするアライメント装
置に、該基板上の少なくとも3つの特定の処理領域(サ
ンプルショット)の、該静止座標系における座標位置に
関する第1座標位置情報を検出する検出手段(17,2
0)と、該検出手段で検出された該少なくとも3つの特
定の処理領域に関する複数の該第1座標位置情報を、該
基板上の処理領域と該複数の特定の処理領域の各々との
間の距離に関する情報に基づいて、該基板上の処理領域
毎に重み付けし、かつ該重み付けされた複数の該第1座
標位置情報を統計演算(最小二乗法、又は単純なる平均
化処理等)することによって、該静止座標系における該
複数の処理領域の各々の座標位置に関する第2座標位置
情報を算出する演算手段(10)と、該演算手段での該
重み付けの度合いを設定する設定手段(10,101)
とを構成した。According to the first aspect of the present invention, each of a plurality of processing regions regularly formed on a substrate (W) in accordance with a design arrangement coordinate is used. An alignment device for positioning with respect to a predetermined reference position in a stationary coordinate system for defining a moving position of the substrate, wherein at least three specific processing regions (sample shots) on the substrate in the stationary coordinate system. Detecting means (17, 2) for detecting first coordinate position information on the coordinate position
0), a plurality of first coordinate position information regarding three specific processing area even been said at detected by the detecting means, the
A processing area on the substrate and each of the plurality of specific processing areas;
Processing area on the substrate based on information about the distance between
Each of the plurality of processing regions in the stationary coordinate system is weighted for each of the plurality of first coordinate position information and statistically operated (least square method, simple averaging process, or the like) on the plurality of weighted first coordinate position information. Calculating means (10) for calculating second coordinate position information relating to the coordinate position of the above, and setting means (10, 101) for setting the degree of weighting in the calculating means
And configured.
【0017】[0017]
【0018】また請求項3に記載の発明では、設計上の
配列座標に従って基板(W)上に規則的に形成された複
数の処理領域の各々を、前記基板の移動位置を規定する
静止座標系内の所定の基準位置に対して位置合わせする
アライメント装置に、該基板上の少なくとも3つの特定
の処理領域(サンプルショット)の、該静止座標系にお
ける座標位置に関する第1座標位置情報を検出する検出
手段(17,20)と、該基板上の処理領域毎に、該処
理領域と該基板上で予め規定された所定の着目点との間
の距離に関する第1距離情報と、該着目点と該特定の処
理領域との間の距離に関する第2距離情報とに基づい
て、該検出手段で検出された該少なくとも3つの特定の
処理領域に関する複数の該第1座標位置情報の各々に重
み付けを行い、且つ該重み付けされた複数の前記第1座
標位置情報を統計演算(最小二乗法、又は単純なる平均
化処理等)することによって、該静止座標系における該
複数の処理領域の各々の座標位置に関する第2座標位置
情報を算出する演算手段(10)とを構成した。According to the third aspect of the present invention, each of the plurality of processing regions regularly formed on the substrate (W) in accordance with the arrangement coordinates in the design is defined by a stationary coordinate system for defining the movement position of the substrate. Detecting at least three specific processing areas (sample shots) on the substrate with first coordinate position information on coordinate positions in the stationary coordinate system with an alignment device that aligns with a predetermined reference position in the substrate. Means (17, 20), for each processing area on the substrate, first distance information relating to a distance between the processing area and a predetermined point of interest predefined on the substrate; Performing weighting on each of the plurality of pieces of the first coordinate position information on the at least three specific processing areas detected by the detection unit, based on second distance information on a distance to a specific processing area; and Statistical calculation (least squares method, simple averaging process, or the like) is performed on the weighted plurality of pieces of the first coordinate position information to obtain second coordinates related to the coordinate positions of the plurality of processing regions in the stationary coordinate system. And an operation means (10) for calculating position information.
【0019】また請求項13に記載の発明では、設計上
の配列座標に従って基板(W)上に規則的に配列された
複数の処理領域の各々を、該基板の移動位置を規定する
静止座標系内の所定の基準位置に対して位置合わせする
アライメント装置に、該複数の処理領域のうち、少なく
とも3つの特定の処理領域(サンプルショット)の該静
止座標系上における座標位置に関する第1座標位置情報
を検出する検出手段(17)と、該基板の平坦度に基づ
いて、該少なくとも3つの特定の処理領域の該第1座標
位置情報の各々を補正する補正手段(10、18,1
9)と、該補正された複数の第1座標位置情報を統計演
算(最小二乗法、又は単純なる平均化処理等)すること
によって、該基板上の複数の処理領域の各々の該静止座
標系上における座標位置に関する第2座標位置情報を算
出する演算手段(10)と、該第2座標位置情報と該基
板の平坦度とに従って、該基板の移動位置を制御するこ
とにより、該複数の処理領域の各々を該基準位置に対し
て順次位置合わせする制御手段(11)とを構成した。
また請求項15に記載の発明では、設計上の配列座標に
従って基板(W)上に規則的に配列された複数の処理領
域の各々を、該基板の移動位置を規定する静止座標系内
の所定の基準位置に対して位置合わせするアライメント
装置に、該複数の処理領域のうち、少なくとも3つの処
理領域を特定処理領域(サンプルショット)として選択
し、該選択された特定処理領域の表面と該基板の移動平
面(静止座標系、すなわち2組の干渉計によって規定さ
れる直交座標系を含む平面)とがほぼ平行になっている
ときの該少なくとも3つの特定処理領域の各々の該静止
座標系上における座標位置に関する第1座標位置情報を
検出する検出手段(17,18,19)と、該検出され
た複数の前記第1座標位置情報を統計演算(最小二乗
法、又は単純なる平均化処理等)することによって、該
基板上の複数の処理領域の各々の該静止座標系上におけ
る座標位置に関する第2座標位置情報を算出する演算手
段(10)と、該第2座標位置情報と該基板の移動平面
に対する該処理領域毎の傾斜量とに従って、該基板の移
動位置を制御することにより、該複数の処理領域の各々
を該基準位置に対して順次位置合わせする制御手段(1
0、11,18,19)とを構成した。また請求項18
に記載の発明では、設計上の配列座標に従って基板
(W)上に規則的に形成された複数の処理領域の各々
を、該基板の移動位置を規定する静止座標系内の所定の
基準位置に対して位置合わせするアライメント方法にお
いて、該基板上の少なくとも3つの特定の処理領域(サ
ンプルショット)の、該静止座標系における座標位置に
関する第1座標位置情報を検出し、該検出された該少な
くとも3つの特定の処理領域に関する複数の前記第1座
標位置情報を、前記基板上の処理領域と前記複数の特定
の処理領域の各々との間の距離に関する情報に基づい
て、前記基板上の処理領域毎に重み付けし、かつこの重
み付けされた複数の前記第1座標位置情報を統計演算す
ることによって、前記静止座標系における前記複数の処
理領域の各々の座標位置に関する第2座標位置情報を算
出し、この算出時に利用する重み付けの度合いを設定す
ることとした。また請求項19に記載の発明では、設計
上の配列座標に従って基板(W)上に規則的に形成され
た複数の処理領域の各々を、前記基板の移動位置を規定
する静止座標系内の所定の基準位置に対して位置合わせ
するアライメント方法において、前記基板上の少なくと
も3つの特定の処理領域の、前記静止座標系における座
標位置に関する第1座標位置情報を検出し、該基板上の
処理領域毎に、前記処理領域と前記基板上で予め規定さ
れた所定の着目点との間の距離に関する第1距離情報
と、前記着目点と前記特定の処理領域との間の距離に関
する第2距離情報とに基づいて、前記検出工程で検出さ
れた前記少なくとも3つの特定の処理領域に関する複数
の前記第1座標位置情報の各々に重み付けを行い、且つ
この重み付けされた複数の前記第1座標位置情報を統計
演算することによって、前記静止座標系における前記複
数の処理領域の各々の座標位置に関する第2座標位置情
報を算出することとした。また請求項24に記載の発明
では、設計上の配列座標に従って基板(W)上に規則的
に配列された複数の処理領域の各々を、前記基板の移動
位置を規定する静止座標系内の所定の基準位置に対して
位置合わせするアライメント方法において、前記複数の
処理領域のうち、少なくとも3つの特定の処理領域の前
記静止座標系上における座標位置に関する第1座標位置
情報を検出し、前記基板の平坦度に基づいて、前記少な
くとも3つの特定の処理領域の前記第1座標位置情報の
各々を補正し、この補正された複数の第1座標位置情報
を統計演算することによって、前記基板上の複数の処理
領域の各々の前記静止座標系上における座標位置に関す
る第2座標位置情報を算出し、この第2座標位置情報と
前記基板の平坦度とに従って、前記基板の移動位置を制
御することにより、前記複数の処理領域の各々を前記基
準位置に対して順次位置合わせすることとした。また請
求項25に記載の発明では、設計上の配列座標に従って
基板(W)上に規則的に配列された複数の処理領域の各
々を、前記基板の移動位置を規定する静止座標系内の所
定の基準位置に対して位置合わせするアライメント方法
において、該複数の処理領域のうち、少なくとも3つの
処理領域を特定処理領域として選択し、該選択された特
定処理領域の表面と前記基板の移動平面とがほぼ平行に
なっているときの前記少なくとも3つの特定処理領域の
各々の前記静止座標系上における座標位置に関する第1
座標位置情報を検出し、この検出された複数の前記第1
座標位置情報を統計演算することによって、前記基板上
の複数の処理領域の各々の前記静止座標系上における座
標位置に関する第2座標位置情報を算出し、この第2座
標位置情報と前記基板の移動平面に対する前記処理領域
毎の傾斜量とに従って、前記基板の移動位置を制御する
ことにより、前記複数の処理領域の各々を前記基準位置
に対して順次位置合わせすることとした。なお、上記請
求項15、25において第1座標位置情報を検出する際
には、例えば表面位置検出系を用いて、特定処理領域の
座標位置を計測したときの基板の移動平面に対する当該
領域表面の傾斜量を検出しておき、この検出値を用いて
特定処理領域の第1座標位置情報を補正して求めればよ
い。または表面位置検出系を用いて基板の移動平面と特
定処理領域の表面とをほぼ平行にした後、当該領域の座
標位置を計測する、あるいは基板の移動平面とほぼ平行
となっている処理領域を特定処理領域として選択し、こ
の選択した処理領域の第1座標位置情報を検出するよう
にすれば良い。According to the thirteenth aspect of the present invention, each of the plurality of processing regions regularly arranged on the substrate (W) in accordance with the arrangement coordinates in the design is used to determine the moving position of the substrate. First alignment position information on coordinate positions on the stationary coordinate system of at least three specific processing regions (sample shots) among the plurality of processing regions, the alignment device performing alignment with respect to a predetermined reference position within And correction means (10, 18, 1) for correcting each of the first coordinate position information of the at least three specific processing regions based on the flatness of the substrate.
9) and performing a statistical operation (such as a least squares method or a simple averaging process) on the plurality of corrected first coordinate position information to obtain the stationary coordinate system of each of the plurality of processing regions on the substrate. Calculating means (10) for calculating second coordinate position information relating to the coordinate position above, and controlling the moving position of the substrate according to the second coordinate position information and the flatness of the substrate, whereby the plurality of processes are performed. Control means (11) for sequentially positioning each of the regions with respect to the reference position is provided.
In the invention according to claim 15, predetermined in each of a plurality of processing areas which are regularly arranged on the substrate (W) according to the arrangement coordinates of the design, the stationary coordinate system for defining the moving position of the substrate Selecting at least three processing regions from among the plurality of processing regions as specific processing regions (sample shots); and aligning the surface of the selected specific processing region with the substrate. On the stationary coordinate system of each of the at least three specific processing regions when the moving plane of the at least three specific processing regions is substantially parallel to a stationary plane (ie, a plane including a rectangular coordinate system defined by two sets of interferometers). Detecting means (17, 18, 19) for detecting first coordinate position information relating to the coordinate position in (1), and statistically calculating (least square method or simple flattening) the plurality of detected first coordinate position information. Computing means (10) for calculating second coordinate position information on a coordinate position on the stationary coordinate system of each of the plurality of processing regions on the substrate by performing A control means (1) for sequentially positioning each of the plurality of processing regions with respect to the reference position by controlling the moving position of the substrate in accordance with the amount of inclination of each processing region with respect to the moving plane of the substrate.
0, 11, 18, 19). Claim 18
In the invention described in the above, each of the plurality of processing regions regularly formed on the substrate (W) in accordance with the arrangement coordinates on the design is moved to a predetermined reference position in a stationary coordinate system that defines the movement position of the substrate. In the alignment method, the first coordinate position information regarding the coordinate position in the stationary coordinate system of at least three specific processing regions (sample shots) on the substrate is detected, and the detected at least 3 positions are detected. One of a plurality of said first coordinate position information about a specific processing area, the plurality of specific processing region on the substrate
Based on information about the distance between each of the processing areas
Weighting each of the processing regions on the substrate , and statistically calculating the weighted plurality of the first coordinate position information, thereby obtaining a second coordinate position for each of the plurality of processing regions in the stationary coordinate system. Two coordinate position information is calculated, and the degree of weighting used in this calculation is set. In the invention according to claim 19 , each of the plurality of processing regions regularly formed on the substrate (W) in accordance with the arrangement coordinates in design is defined by a predetermined position in a stationary coordinate system that defines a movement position of the substrate. In the alignment method for performing positioning with respect to the reference position, first coordinate position information on a coordinate position in the stationary coordinate system of at least three specific processing regions on the substrate is detected. A first distance information relating to a distance between the processing area and a predetermined point of interest predefined on the substrate; a second distance information relating to a distance between the point of interest and the specific processing area; Weighting each of the plurality of the first coordinate position information regarding the at least three specific processing regions detected in the detecting step, and calculating the weighted plurality of the first coordinate position information. By statistically calculating a target position information, it was decided to calculate the second coordinate position information for each of the coordinate positions of the plurality of processing regions in the stationary coordinate system. Further, in the invention according to claim 24 , each of the plurality of processing regions regularly arranged on the substrate (W) in accordance with the arrangement coordinates on the design is converted into a predetermined position in the stationary coordinate system defining the movement position of the substrate. In the alignment method for performing positioning with respect to the reference position, first coordinate position information regarding a coordinate position on the stationary coordinate system of at least three specific processing regions among the plurality of processing regions is detected, and By correcting each of the first coordinate position information of the at least three specific processing regions based on the flatness, and statistically calculating the corrected plurality of first coordinate position information, a plurality of the first coordinate position information on the substrate can be corrected. Calculating the second coordinate position information on the coordinate position of each of the processing regions on the stationary coordinate system, and moving the substrate according to the second coordinate position information and the flatness of the substrate. By controlling the position, it was decided to fit sequentially position each of the plurality of processing regions relative to the reference position. The 請
According to the invention as set forth in claim 25 , each of the plurality of processing regions regularly arranged on the substrate (W) in accordance with the arrangement coordinates on the design is converted into a predetermined position in the stationary coordinate system that defines the movement position of the substrate. In the alignment method for performing positioning with respect to a reference position, at least three processing regions among the plurality of processing regions are selected as specific processing regions, and a surface of the selected specific processing region and a moving plane of the substrate are aligned. A first coordinate position of each of the at least three specific processing regions on the stationary coordinate system when substantially parallel to each other;
Detecting coordinate position information;
By statistically calculating the coordinate position information, second coordinate position information on the coordinate position of each of the plurality of processing regions on the substrate on the stationary coordinate system is calculated, and the second coordinate position information and the movement of the substrate are calculated. By controlling the movement position of the substrate according to the amount of inclination of each processing region with respect to a plane, each of the plurality of processing regions is sequentially aligned with respect to the reference position. It should be noted that the above-mentioned 請
When detecting the first coordinate position information in claims 15 and 25 , the inclination amount of the surface of the substrate with respect to the moving plane of the substrate when the coordinate position of the specific processing region is measured using, for example, a surface position detection system. What is necessary is just to detect it and correct the first coordinate position information of the specific processing area using this detected value. Or, after making the moving plane of the substrate substantially parallel to the surface of the specific processing area using the surface position detection system, measure the coordinate position of the area, or process the processing area that is almost parallel to the moving plane of the substrate. What is necessary is just to select as a specific processing area, and to detect the 1st coordinate position information of this selected processing area.
【0020】ところで、上記請求項3、19の発明で
は、処理領域毎に特定処理領域のアライメントデータに
対する重み付け、及び統計演算を行うようにしたが、上
記着目点から等距離にある複数の処理領域、すなわち上
記着目点を中心とした同一の円上に位置する複数の処理
領域の各々では、当然ながら特定処理領域の各座標位置
に与える重み付けが同一となる。このため、上記着目点
を中心とした同一の円上に複数の処理領域が位置してい
る場合、いずれか1つの処理領域のみにおいて上記の如
き重み付け、及び統計演算を行ってパラメータ(a〜
f)を算出すれば、残りの処理領域においては先に算出
したパラメータ(a〜f)をそのまま用いてその座標位
置を決定することができる。従って、同一円上に複数の
処理領域が存在している場合には、同一のパラメータ
(a〜f)を用いて同一円上の全ての処理領域の座標位
置を算出するようにしても良い。この場合、座標位置決
定のための計算量が減るといった利点が得られる。According to the third and nineteenth aspects of the present invention, the weighting and the statistical operation are performed on the alignment data of the specific processing area for each processing area. That is, in each of the plurality of processing regions located on the same circle centered on the noted point, the weight given to each coordinate position of the specific processing region is naturally the same. For this reason, when a plurality of processing regions are located on the same circle centered on the point of interest, weighting and statistical calculation as described above are performed on only one of the processing regions, and the parameters (a to
By calculating f), the coordinates of the remaining processing areas can be determined using the previously calculated parameters (a to f) as they are. Therefore, when a plurality of processing regions exist on the same circle, the coordinate positions of all the processing regions on the same circle may be calculated using the same parameters (a to f). In this case, there is an advantage that the amount of calculation for determining the coordinate position is reduced.
【0021】また、上記請求項13、24の発明は、例
えば基板が部分的にホルダから浮き上がって(膨らん
で)保持されている場合に有効なものである。さらに、
請求項15,25の発明も、基板が部分的にホルダから
浮き上がって(膨らんで)保持されている場合に有効な
ものである。Further, the inventions of claims 13 and 24 are effective when, for example, the substrate is partially lifted (bulged) from the holder and held. further,
The inventions of claims 15 and 25 are also effective when the substrate is partially lifted (bulged) from the holder and held.
【0022】[0022]
【0023】[0023]
【作用】さて、本発明では「非線形な歪み」が存在する
基板であっても、当該基板上の全ての処理領域を所定の
基準位置に対して精度良く位置合わせすることができる
位置合わせ方法を提供することを目的としている。そこ
で、本発明が位置合わせ精度向上の対象とする「非線形
な歪み」とはどのようなものなのかについて、図10を
参照して簡単に説明する。図10は、基板上の複数(こ
こでは4つ)の特定処理領域(サンプルショット)の位
置計測結果(図中の○印)をグラフに表したものであ
り、縦軸は位置ずれ量を示し、横軸は基板中心からの位
置を示している。尚、ここでは説明を簡単にするため、
基板にはスケーリング(伸縮)のみが存在しているもの
とする。According to the present invention, there is provided an alignment method capable of accurately aligning all processing regions on a substrate with a "non-linear distortion" with respect to a predetermined reference position. It is intended to provide. Therefore, what is referred to as “non-linear distortion” that is the object of the present invention for improving the alignment accuracy will be briefly described with reference to FIG. FIG. 10 is a graph showing the position measurement results (indicated by circles in FIG. 10) of a plurality of (here, four) specific processing regions (sample shots) on the substrate, and the vertical axis indicates the amount of positional deviation. The horizontal axis indicates the position from the center of the substrate. For simplicity of explanation,
It is assumed that only scaling (expansion and contraction) exists on the substrate.
【0024】図10(A)において、サンプルショット
のアライメントデータ(座標位置)から最小二乗法を使
用して1次の近似式を作成すると、図中に実線にて示す
ような直線となる。図10(A)の場合、アライメント
データが1次関数(直線)で十分に近似されており、基
板には線形なスケーリングエラー(歪み)が生じている
と言える。このような近似方法を採用しているのが、従
来のEGA方式である。これに対して図10(B)で
は、アライメントデータ(○印)が点線にて示す滑らか
な曲線上にのっているので、基板には「規則的な非線形
歪み」が生じていると言える。また、図10(C)では
アライメントデータ(○印)に規則性がないので、基板
には「不規則な非線形歪み」が生じていると言える。In FIG. 10A, when a first-order approximation formula is created from the alignment data (coordinate position) of the sample shot using the least squares method, a straight line as shown by a solid line in the drawing is obtained. In the case of FIG. 10A, the alignment data is sufficiently approximated by a linear function (straight line), and it can be said that a linear scaling error (distortion) occurs on the substrate. The conventional EGA method employs such an approximation method. On the other hand, in FIG. 10B, since the alignment data (marked by ○) is on a smooth curve indicated by a dotted line, it can be said that “regular non-linear distortion” has occurred in the substrate. Further, in FIG. 10C, since the alignment data (marked by ○) has no regularity, it can be said that “irregular nonlinear distortion” has occurred in the substrate.
【0025】さて、図10(B)、(C)に対して従来
のEGA方式をそのまま適用して、図10(A)と同様
に1次の近似式を求めると、図中に実線にて示すような
直線となる。図から明らかなように、いずれの場合にも
位置合わせ精度が悪いショット領域が存在する、換言す
れば1次関数では近似しきれないショット領域が存在す
ることになる。つまり、従来のEGA方式では非線形歪
みの補正が原理的に不可能である。そこで、本発明では
非線形歪みのうち、特に図10(B)のような「規則的
な非線形歪み」を補正対象とし、「規則的な非線形歪
み」が生じた基板であっても、当該基板上の全ての処理
領域を基準位置に対して正確に位置合わせ可能とするも
のである。By applying the conventional EGA method as it is to FIGS. 10B and 10C and obtaining a first-order approximate expression in the same manner as in FIG. 10A, a solid line is shown in the figure. It becomes a straight line as shown. As is clear from the figure, in any case, there is a shot region with poor positioning accuracy, in other words, there is a shot region that cannot be approximated by a linear function. That is, correction of nonlinear distortion is impossible in principle with the conventional EGA method. Therefore, in the present invention, among the non-linear distortions, in particular, the “regular non-linear distortion” as shown in FIG. 10B is to be corrected, and even if the “regular non-linear distortion” occurs on the substrate, Can be accurately aligned with the reference position.
【0026】請求項1、18に記載の発明によれば、重
み付けの度合い(数式4、6のパラメータS)を変更可
能としたので、状況(要求されるアライメント精度、非
線形歪みの特徴、ステップピッチ、アライメントセンサ
の計測再現性等)に応じて最適な度合いに設定すること
ができる。パラメータSの値を十分大きくすれば統計演
算処理の結果は従来のEGA方式で得られる結果とほぼ
等しくなり、パラメータSの値を十分にゼロに近づける
とD/D方式で得られる結果とほぼ等しくなる。即ち本
発明ではパラメータSを適当な値に設定することができ
るので、EGA方式とD/D方式との中間の効果を得る
ことができる。According to the first and eighteenth aspects of the present invention, the degree of weighting (parameter S in Equations 4 and 6) can be changed. , Measurement reproducibility of the alignment sensor, etc.). If the value of the parameter S is made sufficiently large, the result of the statistical operation processing becomes almost equal to the result obtained by the conventional EGA method, and if the value of the parameter S is made sufficiently close to zero, it becomes almost equal to the result obtained by the D / D method. Become. That is, in the present invention, since the parameter S can be set to an appropriate value, an intermediate effect between the EGA method and the D / D method can be obtained.
【0027】[0027]
【0028】また請求項3、19に記載の発明によれ
ば、「規則的、特に点対称な非線形歪み」に対して有効
なのもので、「点対称という規則的な非線形歪みを持つ
基板であっても、当該基板上で点対称中心からの距離が
等しい位置での配列誤差の大きさはほぼ等しい」ことに
着目している。そこで、請求項5,23の発明では、基
板上の1つの処理領域(ショット領域)の静止座標系上
での座標位置を決定する際、当該処理領域と基板上で予
め規定された着目点(点対称中心)との距離と、当該着
目点と少なくとも3つの特定処理領域(サンプルショッ
ト)の各々との距離とに応じて、各特定処理領域のアラ
イメントデータ(座標位置)に重み付けを行う。すなわ
ち、着目点までの距離が着目点と処理領域との間の距離
に近い特定処理領域ほど、そのアライメントデータに与
える重みを大きくすることとした。従って、本発明では
基板上の処理領域毎に、特定処理領域の各アライメント
データに対して上記2つの距離に応じた重み付けを行っ
た上で統計演算を行い、各処理領域の静止座標系上での
座標位置を決定することになる。特に基板が、基板中心
を基準として熱変形している、あるいは中心部分がホル
ダから浮き上がって(膨らんで)吸着されているときに
は、点対称中心となる基板の中心点を着目点とする。According to the third and 19th aspects of the present invention, the substrate is effective for "regular, especially point-symmetric non-linear distortion", and is a "substrate having point-symmetric regular non-linear distortion". However, the magnitudes of the array errors at positions on the substrate at the same distance from the center of point symmetry are substantially equal. " Therefore, in the inventions according to claims 5 and 23, when determining the coordinate position of one processing area (shot area) on the substrate on the stationary coordinate system, a predetermined point of interest ( The alignment data (coordinate position) of each specific processing area is weighted according to the distance to the point of interest and the distance between the point of interest and each of the at least three specific processing areas (sample shots). In other words, the weight given to the alignment data is set greater for a specific processing area whose distance to the point of interest is closer to the distance between the point of interest and the processing area. Therefore, in the present invention, for each processing area on the substrate, a statistical operation is performed after weighting each alignment data of the specific processing area in accordance with the above two distances, and a statistical calculation is performed on the stationary coordinate system of each processing area. Will be determined. In particular, when the substrate is thermally deformed with respect to the substrate center, or when the central portion is lifted (bulged) from the holder and is attracted, the center point of the substrate, which is the point symmetric center, is set as the point of interest.
【0029】このため、局所的な配列誤差(規則的な非
線形歪み)が点対称となっている基板、例えば中心部が
ホルダに対して浮き上がって保持されている基板に対し
ては請求項3,19に記載の発明を適用することで、サ
ンプルショット数を増やすことなく、当該基板上の全て
の処理領域の座標位置を精度良く決定することができ
る。また、重み付けの関数を任意に選択してアライメン
トデータへの重み付けの度合いを適宜変化させること
で、基板毎に最適な処理条件(演算パラメータ)のもと
で全ての処理領域の座標位置を決定することが可能とな
る。For this reason, for a substrate in which local arrangement errors (regular non-linear distortion) are point-symmetrical, for example, a substrate whose center is lifted up and held with respect to the holder , By applying the invention described in Item 19 , the coordinate positions of all the processing regions on the substrate can be accurately determined without increasing the number of sample shots. In addition, by arbitrarily selecting a weighting function and appropriately changing the degree of weighting of the alignment data, the coordinate positions of all processing regions are determined under optimum processing conditions (calculation parameters) for each substrate. It becomes possible.
【0030】さらに、請求項13,24に記載の発明に
よれば、例えば基板が部分的にホルダから浮き上がって
(膨らんで)保持されている場合に有効なものである。
請求項13,24では、基板の任意の部分がホルダから
浮き上がって吸着されているとき、基板の平坦度に基づ
いて少なくとも3つの特定処理領域の静止座標系上にお
ける座標位置の各々を補正(座標変換)し、この補正さ
れた複数の座標位置を統計演算することによって、基板
上の複数の被処理基板の各々の静止座標系上における座
標位置を算出する。複数の処理領域の各々を基準位置に
対して位置合わせするにあたっては、先に算出した座標
位置と基板の平坦度とを用いる、すなわち基板の平坦度
に基づいて上記算出した座標位置を再度補正(座標変
換)し、この補正された座標位置に従って基板の移動位
置を制御する。このため、基板の任意の部分に膨らみが
あっても、基板上の全ての処理領域の座標位置を精度良
く決定することができ、サンプルショット数を増やすこ
となく、アライメント精度を向上させることが可能とな
る。Further, according to the invention of the thirteenth and twenty-fourth aspects, the present invention is effective when, for example, the substrate is partially lifted (bulged) from the holder and held.
According to the thirteenth and twenty-fourth aspects , when an arbitrary portion of the substrate is lifted from the holder and adsorbed, each of the coordinate positions on the stationary coordinate system of at least three specific processing regions is corrected based on the flatness of the substrate (coordinates). Conversion) and statistically calculating the corrected plurality of coordinate positions, thereby calculating the coordinate positions on the stationary coordinate system of each of the plurality of substrates to be processed on the substrate. In aligning each of the plurality of processing regions with the reference position, the previously calculated coordinate position and the flatness of the substrate are used, that is, the calculated coordinate position is corrected again based on the flatness of the substrate ( The position of the substrate is controlled in accordance with the corrected coordinate position. For this reason, even if an arbitrary portion of the substrate has a bulge, the coordinate positions of all the processing regions on the substrate can be accurately determined, and the alignment accuracy can be improved without increasing the number of sample shots. Becomes
【0031】また、請求項15,25に記載の発明も上
記請求項13,24と同様に、基板が部分的にホルダか
ら浮き上がって(膨らんで)保持されている場合に有効
なものである。請求項15,25では、特定処理領域の
表面と基板の移動平面とがほぼ平行になっているときの
少なくとも3つの特定処理領域の各々の座標位置を検出
する、例えば表面位置検出系を用いて基板の移動平面と
特定処理領域の表面とをほぼ平行にした後、当該領域の
座標位置を検出する。さらに、この検出された複数の座
標位置を統計演算することによって、基板上の複数の処
理領域の各々の静止座標系上における座標位置を算出す
る。複数の処理領域の各々を基準位置に対して位置合わ
せするにあたっては、先に算出した座標位置と基板の移
動平面に対する処理領域毎の傾斜量とを用いる、すなわ
ち処理領域毎に検出される傾斜量に基づいてその座標位
置を補正し、この補正された座標位置に従って基板の移
動位置を制御する。このため、基板の任意の部分に膨ら
みがあっても、基板上の全ての処理領域の座標位置を精
度良く決定することができ、サンプルショット数を増や
すことなく、アライメント精度を向上させることが可能
となる。Further, similarly to the invention also the claims 13 and 24 according to claim 15, 25, the substrate is lifted from the partially holder (inflated at) is effective if it is maintained. According to the fifteenth and twenty-fifth aspects, the coordinate position of each of at least three specific processing regions when the surface of the specific processing region and the moving plane of the substrate are substantially parallel is detected, for example, using a surface position detection system. After making the moving plane of the substrate substantially parallel to the surface of the specific processing area, the coordinate position of the area is detected. Further, by statistically calculating the detected plurality of coordinate positions, the coordinate positions of each of the plurality of processing regions on the substrate on the stationary coordinate system are calculated. In aligning each of the plurality of processing regions with the reference position, the previously calculated coordinate position and the amount of tilt for each processing region with respect to the moving plane of the substrate are used, that is, the amount of tilt detected for each processing region. The coordinate position is corrected on the basis of the coordinates, and the movement position of the substrate is controlled according to the corrected coordinate position. For this reason, even if an arbitrary portion of the substrate has a bulge, the coordinate positions of all the processing regions on the substrate can be accurately determined, and the alignment accuracy can be improved without increasing the number of sample shots. Becomes
【0032】[0032]
【実施例】図2は本発明による位置合わせ方法を適用す
るのに好適な投影露光装置の概略的な構成を示す図、図
3は図2に示した投影露光装置の制御系のブロック図で
ある。図2において、露光用照明系(不図示)からの照
明光IL(i線、KrFエキシマレーザ等)は、コンデ
ンサーレンズCLを介してレチクルRのパターン領域P
Aを均一な照度で照明する。パターン領域PAを通過し
た照明光ILは、両側テレセントリックな投影光学系P
Lに入射し、投影光学系PLはパターン領域PAに形成
された回路パターンの像を、表面にレジスト層が形成さ
れたウエハW上に結像投影する。ウエハWはウエハホル
ダ(不図示)を介してZステージLS上に載置されてお
り、ZステージLSはモータ13によって投影光学系P
Lの光軸AX方向(Z方向)に微動するとともに、任意
方向に傾斜可能に構成されている。ZステージLSは、
モータ12によりステップアンドリピート方式でX、Y
方向に2次元移動可能なウエハステージWS上に載置さ
れている。ウエハステージWSのX、Y方向の位置はレ
ーザ干渉計15によって、例えば0.01μm程度の分
解能で常時検出される。ZステージLSの端部には干渉
計15からのレーザビームを反射する移動鏡14が固定
されている。移動鏡14は、例えばコーナキューブにし
ておくことが望ましい。FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus suitable for applying the alignment method according to the present invention, and FIG. 3 is a block diagram of a control system of the projection exposure apparatus shown in FIG. is there. In FIG. 2, illumination light IL (i-line, KrF excimer laser, or the like) from an exposure illumination system (not shown) passes through a condenser lens CL through a pattern area P of a reticle R.
A is illuminated with uniform illuminance. The illumination light IL that has passed through the pattern area PA is projected on both sides by a telecentric projection optical system P.
L, the projection optical system PL forms and projects an image of the circuit pattern formed in the pattern area PA onto a wafer W having a resist layer formed on the surface. The wafer W is mounted on a Z stage LS via a wafer holder (not shown), and the Z stage LS is
It is configured to be finely movable in the optical axis AX direction (Z direction) of L and tiltable in any direction. Z stage LS
X, Y by step and repeat method by motor 12
It is mounted on a wafer stage WS that can move two-dimensionally in the direction. The position of the wafer stage WS in the X and Y directions is always detected by the laser interferometer 15 with a resolution of, for example, about 0.01 μm. A movable mirror 14 that reflects the laser beam from the interferometer 15 is fixed to an end of the Z stage LS. It is desirable that the movable mirror 14 be, for example, a corner cube.
【0033】また、図2中にはウエハW上のアライメン
トマークを検出するためのTTL方式のレーザステップ
アライメント(LSA)系17が設けられている。LS
A系17は、図11(A)に示すように細長い帯状スポ
ット光LXSを投影光学系PLを介してウエハ上の各シ
ョット領域に付設されたアライメントマーク(回折格子
マーク)Mxに照射し、両者を相対走査したときに当該
マークMxから発生する回折光(又は散乱光)を光電検
出するものである。尚、LSA系17の構成について
は、例えば特開昭60−130742号公報に開示され
ているので、ここでは詳細な説明を省略する。また、図
2ではアライメントマークのY方向の位置を検出するL
SA系のみを示したが、実際にはX方向の位置を検出す
るもう1組のLSA系も配置されている。LSA系17
からの光電信号は、干渉計15からの位置信号とともに
アライメント信号処理回路16に入力され、ここでアラ
イメントマークの位置が検出され、この位置情報は主制
御装置10に出力される。In FIG. 2, a TTL laser step alignment (LSA) system 17 for detecting an alignment mark on the wafer W is provided. LS
As shown in FIG. 11A, the A-system 17 irradiates an elongated band-shaped spot light LXS to an alignment mark (diffraction grating mark) Mx attached to each shot area on the wafer via the projection optical system PL. Are subjected to photoelectric detection of diffracted light (or scattered light) generated from the mark Mx when the relative scanning is performed. Since the configuration of the LSA system 17 is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-130742, a detailed description is omitted here. Further, in FIG. 2, L for detecting the position of the alignment mark in the Y direction is used.
Although only the SA system is shown, another set of LSA systems for detecting the position in the X direction is actually arranged. LSA system 17
Are input to the alignment signal processing circuit 16 together with the position signal from the interferometer 15, where the position of the alignment mark is detected, and this position information is output to the main controller 10.
【0034】さらに図2中には、例えば特開平2−54
103号公報に開示されているようなオフアクシス方式
のアライメントセンサー(以下、Field Image Alignmen
t(FIA)系と呼ぶ)20も設けられている。FIA系
20は、所定の波長幅を有する照明光(例えば白色光)
をウエハに照射し、図12(A)の如くウエハ上のアラ
イメントマーク(WM1)の像と、対物レンズ等によって
ウエハと共役な面内に配置された指標板上の指標マーク
(FM1 、FM2)の像とを、撮像素子(CCDカメラ
等)の受光面上に結像して検出するものである。FIA
系20からの画像信号もアライメント信号処理回路16
に入力し、ここでアライメントマークの位置が検出さ
れ、この位置情報は主制御装置10に出力される。FIG. 2 shows, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-54.
Off-axis type alignment sensor (hereinafter referred to as Field Image Alignment
t (FIA) system) 20 is also provided. The FIA system 20 includes illumination light (for example, white light) having a predetermined wavelength width.
12A, an image of the alignment mark (WM 1 ) on the wafer as shown in FIG. 12A and an index mark (FM 1 , FM 1 , The image of FM 2 ) is formed on a light receiving surface of an image pickup device (such as a CCD camera) and detected. FIA
The image signal from the system 20 is also sent to the alignment signal
, Where the position of the alignment mark is detected, and this position information is output to main controller 10.
【0035】主制御装置10は、後述の如く処理回路1
6からの位置情報に基づいてEGA演算を行い、ウエハ
W上の全てのショット領域の座標位置(ショット配列)
を算出する他、装置全体を統括制御する。ステージコン
トローラ11は主制御装置10からの駆動指令に従い、
干渉計15や表面位置検出系18、19からの各種情報
に基づき、モータ12、13を介してウエハステージW
SやZステージLSを駆動制御する。さらに図2中に
は、斜入射光方式の表面位置検出系18、19も示され
ている。表面位置検出系18、19は、ウエハ表面の高
さ位置(Z方向の位置)やその傾斜角を検出するもので
あって、その構成等については、例えば特開昭58−1
13706号公報に開示されているので、ここでは説明
を省略する。The main control unit 10 includes a processing circuit 1 as described later.
6, the EGA calculation is performed based on the position information, and the coordinate positions of all shot areas on the wafer W (shot arrangement)
Is calculated, and overall control of the entire apparatus is performed. The stage controller 11 follows a drive command from the main control device 10,
Based on various information from the interferometer 15 and the surface position detection systems 18 and 19, the wafer stage W
The drive of the S and Z stages LS is controlled. FIG. 2 also shows oblique incident light type surface position detection systems 18 and 19. The surface position detection systems 18 and 19 are for detecting the height position (position in the Z direction) of the wafer surface and the inclination angle thereof.
The description is omitted here since it is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 13706.
【0036】次に、図3を参照して主制御装置10の具
体的な構成について説明する。図3において、アライメ
ント信号処理回路16はLSA系17からの光電信号
(又はFIA系20からの画像信号)と干渉計15から
の位置信号とを入力し、所定の信号処理によって各ショ
ット領域に付随したアライメントマークの位置(すなわ
ち、干渉計15によって規定される直交座標系XY内で
の座標値)を検出する。アライメントデータ記憶部10
5は、アライメント信号処理回路16からのマーク位置
情報を入力可能となっている。EGA演算部100は、
記憶部105に記憶された複数個(3個以上で、通常1
0〜15個程度)のショット領域(サンプルショット)
の各々のマーク位置情報と、重み発生部101で決定さ
れる重み付け関数とに基づき、統計演算によってウエハ
W上の全てのショット領域の座標位置を算出する。記憶
部106は、EGA演算部100で算出されたショット
配列や演算パラメータ等を入力可能となっている。Next, a specific configuration of main controller 10 will be described with reference to FIG. In FIG. 3, an alignment signal processing circuit 16 receives a photoelectric signal from the LSA system 17 (or an image signal from the FIA system 20) and a position signal from the interferometer 15, and is attached to each shot area by predetermined signal processing. The detected position of the alignment mark (that is, the coordinate value in the orthogonal coordinate system XY defined by the interferometer 15) is detected. Alignment data storage unit 10
Reference numeral 5 indicates that mark position information from the alignment signal processing circuit 16 can be input. The EGA calculation unit 100
A plurality (3 or more, usually 1) stored in the storage unit 105
Shot area (sample shot) of about 0 to 15)
The coordinate positions of all shot areas on the wafer W are calculated by statistical calculation based on the respective mark position information and the weighting function determined by the weight generation unit 101. The storage unit 106 can input the shot array, calculation parameters, and the like calculated by the EGA calculation unit 100.
【0037】露光ショット位置データ部102は、ウエ
ハW上に露光すべきショット領域の設計上の配列座標値
を格納し、この座標値はEGA演算部100、重み発生
部101、及びサンプルショット指定部103に出力さ
れる。サンプルショット指定部103は、データ部10
2からのショット位置情報に基づいて、EGA演算に使
用するサンプルショットを決定し、このサンプルショッ
トの配置に関する情報(個数、位置)は重み発生部10
1とシーケンスコントローラ104とに送られる。重み
発生部101は、位置データ部102からのショット位
置情報と指定部103からのサンプルショットの配置に
関する情報とに基づいて重み付け関数を決定し、この関
数をEGA演算部100に与える。シーケンスコントロ
ーラ104は、上記各種データに基づいてアライメント
時やステップアンドリピート方式の露光時のウエハステ
ージWSの移動を制御するための一連の手順を決定する
とともに、装置全体を統括制御するものである。The exposure shot position data section 102 stores design array coordinate values of shot areas to be exposed on the wafer W, and these coordinate values are stored in the EGA calculation section 100, the weight generation section 101, and the sample shot designation section. It is output to 103. The sample shot specifying unit 103 includes the data unit 10
The sample shots used for the EGA calculation are determined based on the shot position information from No. 2 and the information (number and position) on the arrangement of the sample shots is determined by the weight generation unit 10.
1 and the sequence controller 104. The weight generation unit 101 determines a weighting function based on the shot position information from the position data unit 102 and the information on the arrangement of the sample shots from the designation unit 103, and provides this function to the EGA calculation unit 100. The sequence controller 104 determines a series of procedures for controlling the movement of the wafer stage WS at the time of alignment or step-and-repeat exposure based on the various data, and controls the entire apparatus.
【0038】次に、図1を参照して本発明の第1の実施
例による位置合わせ方法について説明する。本実施例の
位置合わせ方法は従来のEGA方式を基本とし、ウエハ
W上のi番目のショット領域ESiの座標位置を決定す
る際、当該領域ESiとm個(図1ではm=9)のサン
プルショットSA1 〜SA9 の各々との間の距離LK1〜
LK9に応じて、9個のサンプルショットのアライメント
データ(座標位置)の各々に重み付けWinを与えること
を特徴としている。そこで、本実施例では2組のLSA
系を用いて各サンプルショットのアライメントマーク
(Mx1、My2)を検出した後、上記数式2と同様に、残
差の二乗和Eiを次式(数式3)で評価し、次式が最小
となるように演算パラメータa〜fを決定すれば良い。
尚、本実施例ではショット領域毎に使用するサンプルシ
ョット(アライメントデータ)は同一であるが、当然な
がらショット領域毎に各サンプルショットまでの距離は
異なるので、そのアライメントデータ(サンプルショッ
トの座標位置)に与える重み付けWinはショット領域毎
に変化することになる。このため、ショット領域毎にパ
ラメータa〜fを決定してその座標位置を算出すること
により、全てのショット領域の座標位置(ショット配
列)が決定されることになる。Next, an alignment method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The positioning method of the present embodiment is based on the conventional EGA method, and when determining the coordinate position of the i-th shot area ESi on the wafer W, m (9 = 9 in FIG. 1) the area ESi. Distance L K1 between each of shots SA 1 to SA 9
Depending on the L K9, it is characterized by providing a weighting W in each of the nine sample shots alignment data (coordinate position). Therefore, in this embodiment, two sets of LSA
After detecting the alignment marks (Mx 1 , My 2 ) of each sample shot using the system, the sum of squares Ei of the residual is evaluated by the following equation (Equation 3) in the same manner as in the above Equation 2, and the following equation is minimized. The calculation parameters a to f may be determined so that
In this embodiment, the sample shots (alignment data) used for each shot area are the same, but since the distance to each sample shot is different for each shot area, the alignment data (coordinate position of the sample shot) is used. weighting W in giving to will change for each shot region. Therefore, by determining the parameters a to f for each shot area and calculating their coordinate positions, the coordinate positions (shot arrangement) of all the shot areas are determined.
【0039】[0039]
【数3】 (Equation 3)
【0040】ここで、本実施例ではウエハW上のショッ
ト領域毎に、各サンプルショットのアライメントデータ
に対する重み付けWinを変化させる。このため、次式の
ように重み付けWinを、i番目のショット領域ESiと
n番目のサンプルショットSAn との距離Lknの関数と
して表す。但し、Sは重み付けの度合いを変更するため
のパラメータである。[0040] Here, for each shot area on the wafer W in the present embodiment, changing the weighting W in for each sample shot alignment data. Therefore, the weight W in the following equation, as a function of the distance L kn the i th shot area ESi and n-th sample shot SA n. Here, S is a parameter for changing the degree of weighting.
【0041】[0041]
【数4】 (Equation 4)
【0042】尚、数式4から明らかなように、i番目の
ショット領域ESiまでの距離Lknが短いサンプルショ
ットほど、そのアライメントデータ(座標位置)に与え
る重み付けWinが大きくなるようになっている。ここ
で、数式4においてパラメータSの値が十分大きい場
合、統計演算処理の結果は従来のEGA方式で得られる
結果とほぼ等しくなる。一方、ウエハ上の露光すべきシ
ョット領域を全てサンプルショットとし、パラメータS
の値を十分に零に近づけると、D/D方式で得られる結
果とほぼ等しくなる。すなわち、本実施例ではパラメー
タSを適当な値に設定することにより、EGA方式とD
/D方式の中間の効果を得ることができる。[0042] As is clear from Equation 4, the distance L kn to i-th shot area ESi is shorter sample shots, so that the weight W in giving to the alignment data (coordinate position) increases . Here, when the value of the parameter S in Expression 4 is sufficiently large, the result of the statistical calculation processing is almost equal to the result obtained by the conventional EGA method. On the other hand, all shot areas to be exposed on the wafer are sample shots, and the parameter S
Is sufficiently close to zero, the result is almost equal to the result obtained by the D / D method. That is, in this embodiment, by setting the parameter S to an appropriate value, the EGA method and the D
An intermediate effect of the / D system can be obtained.
【0043】例えば、非線形成分が大きなウエハに対し
ては、パラメータSの値を小さく設定することで、D/
D方式とほぼ同等の効果(アライメント精度)を得るこ
とができる。すなわち、本実施例による位置合わせ方法
(EGA演算)において非線形成分によるアライメント
誤差を良好に除去することが可能となる。また、アライ
メントセンサの計測再現性が悪い場合には、パラメータ
Sの値を大きく設定することで、EGA方式とほぼ同等
の効果を得ることができ、平均化効果によりアライメン
ト誤差を低減することが可能となる。For example, for a wafer having a large non-linear component, the value of D / D
An effect (alignment accuracy) almost equivalent to that of the D method can be obtained. That is, in the positioning method (EGA calculation) according to the present embodiment, it is possible to satisfactorily remove alignment errors due to nonlinear components. When the measurement reproducibility of the alignment sensor is poor, by setting a large value of the parameter S, it is possible to obtain an effect almost equivalent to that of the EGA method, and it is possible to reduce an alignment error by an averaging effect. Becomes
【0044】さらに、上記の如き重み付け関数(数式
4)は、X方向用アライメントマーク(Mx1等)とY方
向用アライメントマーク(My1等)との各々に用意され
ており、X方向とY方向とで重み付けWinを独立に設定
することが可能となっている。このため、ウエハの非線
形歪みの程度(大小)や規則性、あるいはステップピッ
チ、すなわち隣接した2つのショット領域の中心間距離
(ウエハ上でのストリートラインの幅にも依るが、ほぼ
ショットサイズに対応した値)がX方向とY方向とで異
なっていても、パラメータSの値を独立に設定すること
で、ウエハ上のショット配列誤差を精度良く補正するこ
とが可能となっている。ここで、パラメータSの値は上
記の如くX方向とY方向とで異ならせるようにしても良
く、さらにX、Y方向のパラメータSの値が同一、又は
異なる場合のいずれであっても、パラメータSの値は
「規則的な非線形歪み」の大小や規則性、ステップピッ
チ、あるいはアライメントセンサの計測再現性等に応じ
て適宜変更すれば良い。[0044] Furthermore, the above-mentioned weighting function (Equation 4) are each are prepared in the X-direction alignment marks (Mx 1, etc.) and the Y-direction alignment mark (My 1, etc.), X-direction and Y it is possible to independently set the weighting W in with the direction. For this reason, the degree (large or small) and regularity of the nonlinear distortion of the wafer, or the step pitch, that is, the distance between the centers of two adjacent shot areas (depending on the width of the street line on the wafer, almost corresponds to the shot size) Even if the values obtained in the X direction and the Y direction are different, the shot arrangement error on the wafer can be accurately corrected by independently setting the value of the parameter S. Here, the value of the parameter S may be different between the X direction and the Y direction as described above, and even if the value of the parameter S in the X and Y directions is the same or different, The value of S may be appropriately changed according to the magnitude and regularity of the “regular nonlinear distortion”, the step pitch, the measurement reproducibility of the alignment sensor, and the like.
【0045】以上のことから、パラメータSの値を適宜
変更することで、EGA方式からD/D方式までその効
果を変えることができる。従って、各種レイア、さらに
は各成分(X方向とY方向)に対し、例えば非線形成分
の特徴(例えば大小、規則性等)、ステップピッチ、ア
ライメントセンサの計測再現性の良否等に応じてアライ
メントを柔軟に変更させ、各レイア、各成分に対して最
適な条件でアライメントを行うことが可能となる。As described above, by appropriately changing the value of the parameter S, the effect can be changed from the EGA system to the D / D system. Therefore, alignment is performed on various layers and further on each component (X direction and Y direction) according to, for example, characteristics of nonlinear components (for example, magnitude, regularity, etc.), step pitch, and measurement reproducibility of the alignment sensor. It is possible to flexibly change the alignment and to perform alignment under optimum conditions for each layer and each component.
【0046】ところで、本実施例ではサンプルショット
の配置(数、位置)について述べていなかったが、本実
施例で好適な配置は従来のEGA方式のようにサンプル
ショットをウエハ周辺に多角形を描くように配置するの
ではなく、例えば図9(A)の如くウエハ全面にまんべ
んなくサンプルショットを設定すれば良い。特にウエハ
周辺部でのサンプルショットの密度が高くなるように、
図9(B)の如くドーナツ状(輪帯状)領域内に多数の
サンプルショットを設定するようにしても良い。尚、当
然ながら図9(B)ではドーナツ状領域の内側にも複数
のサンプルショットを設定しておく。本実施例では、ウ
エハ上で位置ずれ量(すなわち非線形歪みの量)の変化
が大きな部分領域内のショット領域をサンプルショット
として選択すると良く、さらに当該部分領域内に設定す
るサンプルショットの数を他の領域に比べて多く設定し
ておくと良い。In this embodiment, the arrangement (number, position) of the sample shots is not described. However, the preferred arrangement in this embodiment is to draw the sample shots around the wafer as in a conventional EGA system. Instead, the sample shots may be set evenly over the entire surface of the wafer as shown in FIG. 9A, for example. In particular, to increase the density of sample shots around the wafer,
As shown in FIG. 9B, a large number of sample shots may be set in a donut-shaped (ring-shaped) area. In FIG. 9B, a plurality of sample shots are naturally set inside the donut-shaped region. In the present embodiment, it is preferable to select a shot area in a partial area where the amount of displacement (that is, the amount of nonlinear distortion) on the wafer is large as a sample shot. It is better to set more than the area.
【0047】次に、図4を参照して本発明の第2の実施
例による位置合わせ方法について説明する。本実施例で
は、ウエハWに規則的、特に点対称な非線形歪みが生じ
ている、具体的には図5に示すようにウエハWがその中
心Wcを基準として膨らんでホルダに保持されている場
合に好適な位置合わせ方法について述べる。尚、図6は
図5に示した非線形歪みを有するウエハ上の各ショット
領域の理想格子からのずれ量を示すベクトルマップであ
る。Next, an alignment method according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, a regular, particularly point-symmetric, non-linear distortion is generated in the wafer W. More specifically, as shown in FIG. 5, the wafer W is swelled with respect to its center Wc and held by the holder. The following describes a suitable alignment method. FIG. 6 is a vector map showing the shift amount of each shot area on the wafer having the nonlinear distortion shown in FIG. 5 from the ideal lattice.
【0048】さて、本実施例でも第1実施例と同様に従
来のEGA方式を基本とし、ウエハ上の着目点となるウ
エハの変形中心点(非線形歪みの点対称中心)、すなわ
ちウエハセンタWcと、ウエハW上のi番目のショット
領域ESiとの間の距離(半径)LEi、及びウエハセン
タWcとm個(図4ではm=9)のサンプルショットS
A1 〜SA9 の各々との間の距離(半径)LW1〜LW9に
応じて、9個のサンプルショットのアライメントデータ
の各々に重み付けWin’を与えることを特徴としてい
る。そこで、本実施例ではLSA系を用いてサンプルシ
ョット毎にその2組のアライメントマーク(Mx1、M
y1)を検出した後、上記数式3と同様に、残差の二乗和
Ei’を次式(数式5)で評価し、次式が最小となるよ
うに演算パラメータa〜fを決定すれば良い。尚、本実
施例でも第1実施例と同様に、アライメントデータに与
える重み付けWin’はショット領域毎に変化するため、
ショット領域毎に統計演算を行ってパラメータa〜fを
決定してその座標位置を決定することになる。As in the first embodiment, the present embodiment is based on the conventional EGA system, and the center of deformation of the wafer (the center of non-linear distortion point symmetry), which is the point of interest on the wafer, that is, the wafer center Wc, The distance (radius) L Ei between the i-th shot area ESi on the wafer W and the wafer center Wc and m (m = 9 in FIG. 4) sample shots S
Depending on the distance (radius) L W1 ~L W9 between each of A 1 -SA 9, it is characterized by providing a weighting W in 'to each of the nine sample shots alignment data. Therefore, in this embodiment, the two sets of alignment marks (Mx 1 , Mx 1) are used for each sample shot using the LSA system.
After detecting y 1 ), the sum of squares of the residual Ei ′ is evaluated by the following equation (Equation 5), and the calculation parameters a to f are determined so as to minimize the following equation. good. Similar to the well first embodiment in the present embodiment, the weighting W in providing the alignment data 'to vary from shot area,
A statistical operation is performed for each shot area to determine the parameters a to f, and their coordinate positions are determined.
【0049】[0049]
【数5】 (Equation 5)
【0050】ここで、ウエハW上のショット領域毎に、
各サンプルショットに対する重み付けWin’を変化させ
るため、次式のように重み付けWin’を、ウエハW上の
i番目のショット領域ESiとウエハセンタWcとの距
離(半径)LEiの関数として表す。但し、Sは重み付け
の度合いを変更するためのパラメータである。Here, for each shot area on the wafer W,
'For changing the weighting W in the following equation' weighting W in for each sample shot it is expressed as a function of the distance (radius) L Ei of the i-th shot area ESi and wafer center Wc of the wafer W. Here, S is a parameter for changing the degree of weighting.
【0051】[0051]
【数6】 (Equation 6)
【0052】尚、数式6から明らかなように、ウエハセ
ンタWcに対する距離(半径)LWnが、ウエハセンタW
cとウエハW上のi番目のショット領域ESiとの間の
距離(半径)LEiに近いサンプルショットほど、そのア
ライメントデータに与える重み付けWin’が大きくなる
ようになっている。換言すれば、ウエハセンタWcを中
心とした半径LEiの円上に位置するサンプルショットの
アライメントデータに対して最も大きな重み付けWin’
を与えることとし、当該円から半径方向に離れるに従っ
てアライメントデータに対する重み付けWin’を小さく
するようになっている。As is apparent from Equation 6, the distance (radius) L Wn to the wafer center Wc is different from the wafer center Wc.
as sample shot closer to the distance (radius) L Ei between the i-th shot area ESi on c and the wafer W, so that the weight W in 'giving to the alignment data is increased. In other words, the largest weighting W in respect to the sample shots alignment data located on a circle with a radius L Ei around the wafer center Wc '
And giving, so as to reduce the weight W in 'with respect to the alignment data in accordance with radially away from the yen.
【0053】また、数式6におけるパラメータSの値
は、第1実施例と同様に要求されるアライメント精度、
非線形歪みの特徴(例えば大小、規則性等)、ステップ
ピッチ、アライメントセンサの計測再現性の良否等に応
じて適宜定めれば良い。すなわち非線形成分が比較的大
きいときには、パラメータSの値をより小さく設定する
ことで、ウエハセンタWcからの距離LWnが大きく異な
るサンプルショットの影響を小さくすることができる。
一方、非線形成分が比較的小さいときには、パラメータ
Sの値をより大きく設定することで、計測再現性が悪い
アライメントセンサ(またはレイア)におけるアライメ
ント精度の低下を防止することができる。The value of the parameter S in the equation (6) is the same as the alignment accuracy required in the first embodiment.
What is necessary is just to determine suitably according to the characteristic (for example, magnitude, regularity, etc.) of a nonlinear distortion, a step pitch, the quality of measurement reproducibility of an alignment sensor, etc. That is, when the nonlinear component is relatively large, by setting the value of the parameter S to be smaller, it is possible to reduce the influence of the sample shot in which the distance L Wn from the wafer center Wc is largely different.
On the other hand, when the nonlinear component is relatively small, by setting the value of the parameter S to a larger value, it is possible to prevent a decrease in alignment accuracy in an alignment sensor (or layer) having poor measurement reproducibility.
【0054】さらに本実施例では、ショット領域毎にサ
ンプルショットのアライメントデータに対する重み付
け、及び統計演算(すなわちパラメータa〜fの算出)
を行うようにした。しかしながら、ウエハ上の着目点
(点対称中心)からほぼ等距離にある複数のショット領
域、すなわち上記着目点を中心とした同一の円上に位置
する複数のショット領域の各々では、当然ながらサンプ
ルショットのアライメントデータに与える重み付け
Win’が同一となる。このため、上記着目点を中心とし
た同一の円上に複数のショット領域が位置している場
合、いずれか1つのショット領域のみにおいて上記の如
き重み付け、及び統計演算を行ってパラメータa〜fを
算出すれば、残りのショット領域においては先に算出し
たパラメータa〜fをそのまま用いてその座標位置を決
定することができる。従って、同一円上に複数のショッ
ト領域が存在している場合には、同一のパラメータa〜
fを用いて同一円上の全てのショット領域の座標位置を
決定するようにしても良い。この場合、座標位置決定の
ための計算量が減るといった利点が得られる。Further, in this embodiment, weighting is performed on the alignment data of the sample shots for each shot area, and statistical calculation (ie, calculation of parameters a to f).
To do. However, in each of a plurality of shot areas at substantially the same distance from a point of interest (center of point symmetry) on the wafer, that is, a plurality of shot areas located on the same circle centered on the point of interest, the sample shot weighting W in 'is the same to be given to the alignment data. For this reason, when a plurality of shot areas are located on the same circle centered on the point of interest, weighting and statistical calculation as described above are performed on only one of the shot areas to set the parameters a to f. With the calculation, the coordinates of the remaining shot areas can be determined using the previously calculated parameters a to f as they are. Therefore, when a plurality of shot areas exist on the same circle, the same parameters a to
The coordinate positions of all shot areas on the same circle may be determined using f. In this case, there is an advantage that the amount of calculation for determining the coordinate position is reduced.
【0055】ところで、本実施例による位置合わせ方法
に好適なサンプルショットの配置は、非線形歪みの点対
称中心、すなわちウエハセンタWcに関して対称となる
ようにショット領域を指定することが望ましく、例えば
ウエハセンタWcを基準としたX字型、または十字型等
に選択すれば良い。または、第1実施例(図9)と同様
の配置としても良い。尚、非線形歪みの点対称中心がウ
エハセンタ以外の場合には、当然ながら点対称中心を基
準としたX字型、または十字型の配置とすれば良い。ま
た、本実施例でもパラメータa〜fを決定するに際し
て、第1の実施例と同様に数式5に示す重み付け関数を
X、Y方向の各々で独立に設定するようにしても良い。
この場合、非線形歪みの大小や規則性、ステップピッチ
等がX方向とY方向とで異なっていても、パラメータS
の値を独立に設定することで、ウエハ上のショット配列
を精度良く算出できるという利点が得られる。By the way, in the arrangement of the sample shots suitable for the alignment method according to the present embodiment, it is desirable to designate the shot area so as to be symmetric with respect to the point symmetric center of the nonlinear distortion, that is, the wafer center Wc. What is necessary is just to select into the X-shape, cross shape, etc. used as a reference. Alternatively, the arrangement may be the same as that of the first embodiment (FIG. 9). If the point symmetry center of the non-linear distortion is other than the wafer center, the X-shaped or cross-shaped arrangement based on the point symmetry center may be used. Also, in this embodiment, when determining the parameters a to f, the weighting function shown in Expression 5 may be set independently in each of the X and Y directions, as in the first embodiment.
In this case, even if the magnitude, regularity, step pitch, and the like of the nonlinear distortion are different between the X direction and the Y direction, the parameter S
Is set independently, an advantage is obtained that the shot arrangement on the wafer can be calculated with high accuracy.
【0056】また、上記数式6においてS=120と
し、本実施例による位置合わせ方法を図5に示したウエ
ハに適用したところ、位置合わせ精度はX+3σ=0.
09μmとなった。これに対して上記とサンプルショッ
トの配置を同一とし、従来のEGA方式にて位置合わせ
を行ったところ、位置合わせ誤差はX+3σ=0.21
μmであり、従来方式に比べて明らかにアライメント精
度の向上が確認された。Further, when S = 120 in Equation 6 above and the alignment method according to the present embodiment is applied to the wafer shown in FIG. 5, the alignment accuracy is X + 3σ = 0.
09 μm. On the other hand, when the alignment of the sample shots was the same as that described above and the alignment was performed by the conventional EGA method, the alignment error was X + 3σ = 0.21.
μm, and it was confirmed that the alignment accuracy was clearly improved as compared with the conventional method.
【0057】さて、第1、第2の実施例では数式4、6
に示した重み付けWin、Win’を、サンプルショットの
配置に基づいて重み発生部101にて決定している。さ
らに第1、第2の実施例の位置合わせ方法では、前述の
如くサンプルショットのアライメントデータに対する重
み付けの度合いをパラメータSにより変更可能となって
いる。以下、重み発生部101でのパラメータSの決定
方法について説明する。重み発生部101には以下の数
式7が格納されており、例えばオペレータが重みパラメ
ータDを所定値に設定すると、自動的にパラメータS、
すなわち重み付けWin、又はWin’が決定されることに
なる。In the first and second embodiments, equations (4) and (6) are used.
Weighting W in, W in 'shown in, it is determined by the weight generating unit 101 based on the arrangement of sample shots. Further, in the alignment methods of the first and second embodiments, the degree of weighting of the alignment data of the sample shot can be changed by the parameter S as described above. Hereinafter, a method of determining the parameter S in the weight generation unit 101 will be described. Equation 7 below is stored in the weight generation unit 101. For example, when the operator sets the weight parameter D to a predetermined value, the parameter S,
That is, the weighting W in, or W in 'is determined.
【0058】[0058]
【数7】 (Equation 7)
【0059】ここで、重みパラメータDの物理的意味
は、ウエハ上の各ショット領域の座標位置を計算するの
に有効なサンプルショットの範囲(以下、単にゾーンと
呼ぶ)である。従って、ゾーンが大きい場合は有効なサ
ンプルショットの数が多くなるので、従来のEGA方式
で得られる結果に近くなる。逆にゾーンが小さい場合
は、有効なサンプルショットの数が少なくなるので、D
/D方式で得られる結果に近くなる。但し、ここで言う
範囲(ゾーン)はあくまでも重み付けする上での目安の
値であり、仮に全てのサンプルショットがゾーン外に存
在することになっても、上記実施例と全く同様に、座標
位置を決定すべきショット領域に最も近いサンプルショ
ットのアライメントデータに対する重みを最大にして統
計演算を行うことになる。Here, the physical meaning of the weight parameter D is the range of sample shots (hereinafter simply referred to as zones) effective for calculating the coordinate position of each shot area on the wafer. Therefore, when the zone is large, the number of effective sample shots increases, and the result is close to the result obtained by the conventional EGA method. Conversely, if the zone is small, the number of valid sample shots will be small, so D
/ D approach. However, the range (zone) mentioned here is only a reference value for weighting, and even if all the sample shots exist outside the zone, the coordinate position is determined in the same manner as in the above embodiment. The statistical calculation is performed by maximizing the weight for the alignment data of the sample shot closest to the shot area to be determined.
【0060】図7は、重みパラメータDが30、60、
90、120[mm]のときのゾーンの大きさを視覚的に示
したものである。但し、重みパラメータ、すなわちゾー
ンの直径Dは、図8に示すように「ウエハ上の座標位置
を決定すべき1つのショット領域の重みを1としたとき
に、重みの値が0.1となる領域(サンプリングゾー
ン)の直径(単位はmm)のこと」と定義する。尚、最適
な直径Dの値は、一般的に30〜150[mm]の間に存在
することが確認されている。FIG. 7 shows that the weight parameter D is 30, 60,
This is a visual representation of the size of the zone at 90 and 120 [mm]. However, as shown in FIG. 8, the weight parameter, that is, the diameter D of the zone is “0.1 when the weight of one shot area whose coordinate position on the wafer is to be determined is 1”. The diameter (unit: mm) of the area (sampling zone) ". In addition, it has been confirmed that the optimum value of the diameter D generally exists between 30 and 150 [mm].
【0061】従って、以上の実施例ではオペレータの経
験に基づき、もしくは実験、又はシミュレーションによ
り決定した最適なゾーンの直径Dを、オペレータが入力
装置(キーボード等)を介して主制御装置10に入力す
るだけで、数式7からアライメントデータに対する重み
付けの度合い、すなわち数式4、6の重み付けWin、W
in’が決定されることになる。このため、各種レイアに
対し、例えば非線形成分の大小、アライメントセンサの
計測再現性の良否等に応じてアライメントを柔軟に変更
でき、各レイアに対して最適な条件でアライメントを行
うことが可能となる。Therefore, in the above embodiment, the operator inputs the optimum zone diameter D determined based on the operator's experience or by experiment or simulation to the main controller 10 via an input device (keyboard or the like). Equation 7 shows the degree of weighting of the alignment data, that is, weights Win and W in Equations 4 and 6.
in 'will be determined. For this reason, the alignment of various layers can be flexibly changed according to, for example, the magnitude of the non-linear component, the quality of measurement reproducibility of the alignment sensor, and the like, and alignment can be performed under optimum conditions for each layer. .
【0062】ところで、オペレータが最適なゾーンの直
径Dを主制御装置10に直接入力する以外にも、例えば
ロット内に収納されている複数枚のウエハのうち、先頭
(1枚目)のウエハに対してほぼ全てのショット領域の
マーク検出を行う。そして、主制御装置10は当該検出
結果に基づいてウエハの非線形歪みの規則性や程度(大
きさ)等を算出した後、最適なゾーンの直径D(第2実
施例ではさらに非線形歪みの歪み中心までも)を決定す
るようにしても良い。この結果、オペレータが全く介在
することなく、自動的に数式4、6の重み付け関数
Win、Win’が決定され、2枚目以降のウエハについて
は当該重み付け関数のもとで前述の如き位置合わせ動作
が行われることになる。By the way, in addition to the operator directly inputting the optimum zone diameter D to the main controller 10, for example, among the plurality of wafers stored in a lot, the first (first) wafer may be used. In contrast, mark detection is performed for almost all shot areas. Then, main controller 10 calculates the regularity and degree (size) of the nonlinear distortion of the wafer based on the detection result, and then calculates the optimal zone diameter D (in the second embodiment, the distortion center of the nonlinear distortion is further increased). May be determined). As a result, without the operator at all intervening automatically weighting function W in equations 4, 6, W in 'is determined, for second and subsequent wafers original in such a position of the foregoing of the weighting function A matching operation will be performed.
【0063】尚、1枚目のウエハについては先のマーク
検出結果を用いて位置合わせを行うようにしても、ある
いは上記の如く決定した重み付け関数を用いてショット
配列を算出して位置合わせを行うようにしても良い。ま
た、ここでは1枚目のウエハについてのみほぼ全てのシ
ョット領域のマーク検出(座標位置計測)を行うことと
したが、1枚目から数枚目までのウエハについてほぼ全
てのショット領域のマーク検出を行うようにし、平均化
処理等を用いて非線形歪みの規則性や大きさを算出して
重み付けWin、Win’を決定するようにしても良い。さ
らに、主制御装置10が先に算出した非線形歪みの規則
性や大きさ等を、例えば図6の如きベクトルマップとし
て表示装置(CRT等)に表示し、ここに表示されたマ
ップを基にオペレータが最適なゾーンの直径Dを決定し
て主制御装置10に入力するようにしても良い。The first wafer may be aligned using the previous mark detection result, or may be calculated by calculating the shot array using the weighting function determined as described above. You may do it. Further, here, the mark detection (coordinate position measurement) of almost all shot areas is performed only for the first wafer, but the mark detection of almost all shot areas is performed for the first to several wafers. to perform the weighting to calculate the regularity and size of the non-linear distortion using the averaging processing or the like W in, may be determined for W in '. Further, the regularity and magnitude of the non-linear distortion calculated by the main control device 10 are displayed on a display device (CRT or the like) as a vector map as shown in FIG. 6, for example, and an operator is displayed based on the displayed map. May determine the optimal zone diameter D and input it to the main controller 10.
【0064】ここで、以上の説明ではオペレータが最適
なゾーンの直径Dの値を主制御装置10に入力すること
としたが、例えばウエハ、又は複数枚のウエハを収納す
るロット(ローダカセット)に、上記値を識別コード
(バーコード等)の形で記しておき、当該コードを読み
取り装置(バーコードリーダ等)にて読み込むことによ
り、主制御装置10が数式7から自動的にパラメータS
を決定するようにしても良い。また、重み発生部101
に格納するパラメータSの決定式は数式7に限られるも
のではなく、以下の数式8を用いるようにしても良い。
但し、Aはウエハの面積(単位はmm2)、mはサンプルシ
ョットの数、Cは補正係数(正の実数)である。Here, in the above description, the operator inputs the value of the diameter D of the optimum zone to the main controller 10. However, for example, a wafer or a lot (loader cassette) for storing a plurality of wafers is used. The above value is described in the form of an identification code (a bar code or the like), and the code is read by a reading device (a bar code reader or the like).
May be determined. Also, the weight generation unit 101
Is not limited to Expression 7, and the following Expression 8 may be used.
Here, A is the area of the wafer (the unit is mm 2 ), m is the number of sample shots, and C is a correction coefficient (positive real number).
【0065】[0065]
【数8】 (Equation 8)
【0066】さて、数式8はウエハサイズ(面積)やサ
ンプルショット数の変化をパラメータSの決定に反映さ
せることで、当該決定に際して使用すべき補正係数Cの
最適値があまり変動しないようにしたものである。ここ
で、補正係数Cが小さい場合はパラメータSの値が大き
くなるので、数式7の場合と全く同様に従来のEGA方
式で得られる結果に近くなる。逆に補正係数Cが大きい
場合はパラメータSの値が小さくなるので、数式7の場
合と同様にD/D方式で得られる結果に近くなる。従っ
て、予め実験、又はシミュレーション等によって決定し
た補正係数Cを、オペレータ、又は識別コードの読み取
り装置を介して主制御装置10に入力するだけで、数式
8からアライメントデータに対する重み付けの度合い、
すなわち数式4、6の重み付けWin、Win’が自動的に
決定されることになる。このため、各種レイア、さらに
は各成分(X方向とY方向)に対し、例えば非線形成分
の特徴(例えば大小、規則性等)、ステップピッチ、ア
ライメントセンサの計測再現性の良否等に応じてアライ
メントを柔軟に変更させ、各レイア、各成分に対して最
適な条件でアライメントを行うことが可能となる。特に
数式8を用いる場合、ウエハサイズ、ステップピッチ
(ショットサイズ)、サンプルショット数等が変化して
も、この変化に依らずウエハ上の全てのショット領域の
座標位置を正確に決定でき、常に安定した精度で位置合
わせを行うことが可能となるといった利点もある。Equation 8 reflects the change in the wafer size (area) and the number of sample shots in the determination of the parameter S so that the optimum value of the correction coefficient C to be used in the determination does not change much. It is. Here, when the correction coefficient C is small, the value of the parameter S is large, so that the result is close to the result obtained by the conventional EGA method, just like the case of Expression 7. Conversely, when the correction coefficient C is large, the value of the parameter S is small, so that the result is close to the result obtained by the D / D method as in the case of Expression 7. Therefore, by simply inputting the correction coefficient C determined in advance by an experiment or a simulation to the main controller 10 via an operator or an identification code reader, the degree of weighting for the alignment data can be calculated from Equation 8 as follows:
That is, the weighting W in formulas 4, 6, W in 'is automatically determined. For this reason, alignment is performed on various layers and further on each component (X direction and Y direction) according to, for example, characteristics of nonlinear components (for example, large and small, regularity, etc.), step pitch, and measurement reproducibility of the alignment sensor. Can be flexibly changed, and alignment can be performed under optimum conditions for each layer and each component. In particular, when Expression 8 is used, even if the wafer size, the step pitch (shot size), the number of sample shots, and the like change, the coordinate positions of all shot areas on the wafer can be accurately determined regardless of the change, and are always stable. There is also an advantage that the alignment can be performed with a given accuracy.
【0067】また、以上の各実施例ではウエハ上の複数
のショット領域の中からm個のサンプルショットを選択
し、この選択したサンプルショットの各アライメントデ
ータに対して重み付けを行った上で統計演算を行うもの
とした。このとき、2組のアライメントマークがいずれ
も計測不能、又はその計測値が疑わしい(信頼性が低
い)サンプルショットが存在した場合には、当該ショッ
ト近傍のショット領域を代替ショットとして指定し、こ
の指定した代替ショットのアライメントデータを用いる
ようにしても良い。または、計測不能、又は信頼性が低
いサンプルショットはリジェクトする、あるいはそのア
ライメントデータに与える重み付けを零とし、残りのサ
ンプルショットのアライメントデータのみを用いるよう
にしても良い。さらに、2組のアライメントマークのい
ずれか一方(例えばXマーク)のみが計測不能、又はそ
の計測値の信頼性が低いサンプルショットの場合には、
もう一方のアライメントマーク(Yマーク)の座標位置
のみを用いるようにする。または、当該ショット近傍の
ショット領域のXマークを検出してその座標位置を用い
るようにしても良い。In each of the above embodiments, m sample shots are selected from a plurality of shot areas on a wafer, and weighting is performed on each alignment data of the selected sample shots. Shall be performed. At this time, if any of the two sets of alignment marks cannot be measured, or if there is a sample shot whose measurement value is suspicious (low reliability), a shot area near the shot is designated as a substitute shot, and this designation is made. The alignment data of the alternative shot may be used. Alternatively, sample shots that cannot be measured or have low reliability may be rejected, or the weight given to the alignment data may be set to zero, and only the alignment data of the remaining sample shots may be used. Furthermore, if only one of the two sets of alignment marks (for example, the X mark) cannot be measured, or if the measured value of the sample shot has low reliability,
Only the coordinate position of the other alignment mark (Y mark) is used. Alternatively, an X mark in a shot area near the shot may be detected and its coordinate position may be used.
【0068】ところで、以上の各実施例の位置合わせ方
法を適用してもアライメント精度が向上しない場合があ
るが、これは以上の実施例では前述の如く非線形歪みの
うち、特に規則的なものを補正対象としているためであ
る。従って、上記の如くアライメント精度が向上しない
場合は、ウエハに不規則な非線形成分が多いと考えられ
る。通常、不規則な非線形歪みを持つウエハに対しては
いずれの位置合わせ方法を適用してもアライメント精度
を向上させることは難しいが、ここでは不規則な非線形
歪みを持つ、すなわちアライメント精度が向上しないウ
エハにおいて、アライメントセンサーの計測再現性が良
い場合と悪い場合とに分けて考えてみる。By the way, there is a case where the alignment accuracy is not improved even if the alignment method of each of the above embodiments is applied. This is because in the above embodiments, among the nonlinear distortions, particularly regular ones are used. This is because they are to be corrected. Therefore, when the alignment accuracy is not improved as described above, it is considered that the wafer has many irregular nonlinear components. Usually, it is difficult to improve the alignment accuracy by applying any of the alignment methods to a wafer having an irregular nonlinear distortion, but here, the wafer has an irregular nonlinear distortion, that is, the alignment accuracy is not improved. Let us consider the case where the measurement reproducibility of the alignment sensor is good and the case where the measurement reproducibility of the alignment sensor is bad.
【0069】さて、アライメントセンサーの計測再現性
が悪い場合、ウエハ自身に不規則な非線形歪みが生じて
いないにもかかわらず、あたかもウエハが不規則な非線
形歪みを持っているような結果が得られることがある。
このような場合には、当該ウエハに対して良好な計測再
現性が得られるアライメントセンサー、及び/又は信号
処理条件を選択して使用するようにすれば良い。具体的
には、ウエハ上のアライメントマークが低段差である場
合は、例えば特開平2−272305号公報、特開平3
−272406号公報に開示されているように、ウエハ
上の1次元の回折格子マークに対して2方向からコヒー
レントな平行ビームを照射して1次元の干渉縞を作り、
当該マークからほぼ同一方向に発生する回折光同志の干
渉光を光電検出するアライメントセンサー(以下、Lase
r Interferometric Alignment(LIA)系と呼ぶ)を用
いるようにしても良い。また、ウエハ表面にメタル層が
形成されている場合は、図2中のFIA系20を用いる
ようにしても良い。If the measurement reproducibility of the alignment sensor is poor, a result is obtained as if the wafer had irregular nonlinear distortion even though the wafer itself did not have irregular nonlinear distortion. Sometimes.
In such a case, an alignment sensor and / or a signal processing condition that can obtain good measurement reproducibility for the wafer may be selected and used. More specifically, when the alignment mark on the wafer has a low step, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos.
As disclosed in JP-A-272406, a one-dimensional interference fringe is formed by irradiating a one-dimensional diffraction grating mark on a wafer with a coherent parallel beam from two directions.
An alignment sensor (hereinafter referred to as “Lase”) that photoelectrically detects interference light of diffracted light generated from the mark in almost the same direction.
r Interferometric Alignment (LIA) system) may be used. When a metal layer is formed on the wafer surface, the FIA system 20 in FIG. 2 may be used.
【0070】また、アライメントセンサーは変更せず、
当該センサーの信号処理条件のみを変更して対応するよ
うにしても良い。LSA系での信号処理条件とは、波形
解析アルゴリズム、アルゴリズムスライスレベル、及び
処理ゲート幅等を指す。尚、処理ゲート幅とは設計上の
マーク位置を中心として定められるものである。また、
波形解析アルゴリズムとしては、例えば以下に述べる3
つのアルゴリズムがある。Also, without changing the alignment sensor,
Only the signal processing condition of the sensor may be changed so as to correspond. The signal processing conditions in the LSA system indicate a waveform analysis algorithm, an algorithm slice level, a processing gate width, and the like. Note that the processing gate width is determined around a design mark position. Also,
As the waveform analysis algorithm, for example, the following 3
There are two algorithms.
【0071】さて、第1のアルゴリズムは所定の処理ゲ
ート幅から決まる区間で信号波形のスムージングを行っ
た後、この信号波形をアルゴリズムスライスレベルで設
定されたレベルでスライスし、図11(B)に示したよ
うに信号波形の左右に交点があると、その2つの交点の
中心点をマーク位置として検出するものである。第2の
アルゴリズムは、所定のレベルL1(電圧値)以上の区間
で信号波形のスムージングを行った後、ピーク値に近い
レベルL2 との間で複数のスライスレベルを一定間隔で
設定し、各スライスレベルでの交点とその長さを求め
る。そして、各スライスレベルでの長さに基づいて、ア
ルゴリズムスライスレベルで設定されたレベル以下の部
分において信号波形の傾斜が最大となるスライスレベル
を選び出し、当該レベルでの交点の中心点をマーク位置
として検出するものである。第3のアルゴリズムは、ア
ルゴリズムスライスレベルで設定されたレベルで信号波
形をスライスし、その中心点を基準位置として求めてお
く。次に、所定のレベルL1(電圧値)以上の区間で信号
波形のスムージングを行った後、ピーク値に近いレベル
L2 との間で複数のスライスレベルを一定間隔で設定
し、各スライスレベルでの2つの交点の中心点、さらに
中点差分(すなわち、隣り合うスライスレベルでの中心
点との差)を求める。そして、各スライスレベルでの中
心点が先に求めた基準位置と大きく離れておらず、各中
心点が安定している領域(すなわち中点差分が微小で、
そのスライスレベルが一番長く連続している領域)を選
び、当該領域での中心点をマーク位置として検出するも
のである。In the first algorithm, after smoothing the signal waveform in the section determined by the predetermined processing gate width, this signal waveform is sliced at the level set by the algorithm slice level, and FIG. As shown, when there are intersections on the left and right of the signal waveform, the center point of the two intersections is detected as a mark position. In the second algorithm, after performing a smoothing of the signal waveform in a section equal to or higher than a predetermined level L 1 (voltage value), a plurality of slice levels are set at regular intervals with a level L 2 close to a peak value, Find the intersection at each slice level and its length. Then, based on the length at each slice level, a slice level at which the slope of the signal waveform is maximum in a portion below the level set at the algorithm slice level is selected, and the center point of the intersection at the level is set as a mark position. It is to detect. In the third algorithm, a signal waveform is sliced at a level set at an algorithm slice level, and a center point thereof is obtained as a reference position. Next, after smoothing the signal waveform in a section equal to or higher than a predetermined level L 1 (voltage value), a plurality of slice levels are set at regular intervals between the signal level and a level L 2 close to the peak value. , The center point of the two intersections, and the midpoint difference (that is, the difference from the center point at the adjacent slice level) is obtained. Then, a region where the center point at each slice level is not far away from the previously obtained reference position and each center point is stable (that is, the midpoint difference is minute,
The region where the slice level is the longest and continuous) is selected, and the center point in the region is detected as a mark position.
【0072】さらに、図12、図13を参照してFIA
系、LIA系の各々での信号処理条件について簡単に説
明する。図12(A)はFIA系によって検出されるウ
エハマークWM1 の様子を示し、図12(B)はそのと
き得られる画像信号の波形を示す。図12(A)に示す
ようにFIA系20(撮像素子)は、ウエハマークWM
1の3本のバーマークと指標マークFM1 、FM2 との
像を走査線VLに沿って電気的に走査する。この際、1
本の走査線だけではS/N比の点で不利なので、ビデオ
サンプリング領域VSA(一点鎖線)に入る複数の水平
走査線によって得られる画像信号のレベルを、水平方向
の各画素毎に加算平均すると良い。図12(B)に示す
ように画像信号には、両側に指標マークFM1 、FM2
の各々に対応した波形部分があり、アライメント信号処
理部16はこの波形部分をスライスレベルSL2 により
処理することで各マークの中心位置(画素上の位置)を
求め、その中心位置x0 を求めている。尚、指標マーク
FM1 、FM2 の各中心位置を求める代わりに、指標マ
ークFM1 の右エッジと指標マークFM2 の左エッジの
各位置を求めることで、中心位置x0 を求めるようにし
ても構わない。一方、ここでは図12(B)に示すよう
に画像信号上の波形が、各バーマークの左エッジ、右エ
ッジに対応した位置でボトムとなっており、信号処理部
16はスライスレベルSL1 により波形処理を行って各
バーマークの中心位置を求めた後、各位置を加算平均し
てウエハマークWM1 の中心位置xC を算出する。さら
に、先に求めた位置x0 とマーク計測位置xC との差Δ
x(=x0 −xC )を算出し、FIA系20の観察領域
内にウエハマークWM1 が位置決めされたときのウエハ
ステージWSの位置と先の差Δxとを加えた値をマーク
位置情報として出力する。Further, referring to FIG. 12 and FIG.
The signal processing conditions in each of the LIA system and the LIA system will be briefly described. Figure 12 (A) shows a state of the wafer mark WM 1 detected by the FIA system, and FIG. 12 (B) is shown the waveform of the image signal obtained at that time. As shown in FIG. 12A, the FIA system 20 (imaging element) has a wafer mark WM.
The image of the three bar marks and the index marks FM 1 and FM 2 is electrically scanned along the scanning line VL. At this time, 1
Since the number of scanning lines alone is disadvantageous in terms of the S / N ratio, the levels of image signals obtained by a plurality of horizontal scanning lines entering the video sampling area VSA (dot-and-dash line) are averaged for each pixel in the horizontal direction. good. As shown in FIG. 12B, the image signal has index marks FM 1 and FM 2 on both sides.
Each has a waveform portion corresponding to, the alignment signal processing section 16 obtains the center position of each mark (position of the pixel) by processing the waveform portion by the slice level SL 2, obtains the center position x 0 ing. Instead of obtaining the respective center positions of the index mark FM 1, FM 2, by obtaining the respective positions of the right edge and the left edge of the index mark FM 2 of the index mark FM 1, so as to obtain the center position x 0 No problem. On the other hand, here, as shown in FIG. 12 (B), the waveform on the image signal has a bottom at a position corresponding to the left edge and the right edge of each bar mark, and the signal processing unit 16 determines the slice level SL 1 after performing waveform processing obtains the center position of each bar marks, calculates the center position x C of the wafer mark WM 1 by averaging the positions. Further, the difference Δ between the previously obtained position x 0 and the mark measurement position x C
x (= x 0 −x C ) is calculated, and a value obtained by adding the difference Δx from the position of the wafer stage WS when the wafer mark WM 1 is positioned in the observation area of the FIA system 20 to the mark position information Output as
【0073】従って、上記の如きFIA系20において
変更可能な信号処理条件としては、波形解析アルゴリズ
ム、スライスレベルSL1(電圧値)、コントラストリミ
ット値、及び処理ゲート幅Gx(画素上での幅Gxの中
心位置、及びその幅)等がある。さらに波形解析アルゴ
リズムとしては、例えば特開平4−65603号公報に
開示されているように、各バーマークの中心位置を求め
るに際して、バーマークの左エッジ、右エッジに対応し
た波形部分BS1L、BS1RとBS2L、BS2Rとのうち、
外スロープBS1L、BS2Rのみを用いるモード、内
スロープBS1R、BS2Lのみを用いるモード、外スロ
ープBS1L、BS2R、及び内スロープBS1R、BS2Lを
用いるモードがある。Therefore, the signal processing conditions that can be changed in the FIA system 20 as described above include a waveform analysis algorithm, a slice level SL 1 (voltage value), a contrast limit value, and a processing gate width Gx (width Gx on a pixel) Center position and its width). Further, as a waveform analysis algorithm, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-65603, when determining the center position of each bar mark, waveform portions BS 1L , BS 1L , BS 1 1R , BS 2L and BS 2R
Outer slope BS 1L, mode using only BS 2R, inner slope BS 1R, mode using only BS 2L, the outer slope BS 1L, BS 2R, and an inner slope BS 1R, there is a mode using a BS 2L.
【0074】次に、図13を参照してLIA系(特にヘ
テロダイン方式)での信号処理条件について説明する。
図13に示すように、ウエハ上の1次元の回折格子マー
クWM2 に対して、周波数差Δfの2本のコヒーレント
ビーム(平行光束)BM1 、BM2 が交差角(2ψ0)で
入射すると、当該マークWM2 上にはピッチP(但し、
格子ピッチ2P)の1次元の干渉縞IFが作られる。こ
の干渉縞IFは、回折格子マークWM2 のピッチ方向に
周波数差Δfに対応して移動し、その速度VはV=Δf
・Pなる関係式で表される。この結果、回折格子マーク
WM2 からは図13に示すような回折光B1 (-1)、B2
(+1)、・・・が発生する。尚、添字1、2は入射ビーム
BM1 、BM2 との対応を表し、カッコ内の数字は回折
次数を表している。通常、LIA系では光軸AXに沿っ
て進行する±1次回折光B1 (-1)、B2 (+1)の干渉光の
光電信号と、2本の送光ビームから別途作成された参照
用干渉光の光電信号との位相差を求めることにより位置
ずれを検出している。または、0次回折光B2 (0) と−
2次回折光B1 (-2)との干渉光の光電信号と参照用の光
電信号との位相差から検出した位置ずれ量と、0次回折
光B1 (0) と−2次回折光B2 (+2)との干渉光の光電信
号と参照用の光電信号との位相差から検出した位置ずれ
量とを加算平均して位置ずれ量を求めるようにしても良
い。Next, signal processing conditions in the LIA system (particularly, the heterodyne system) will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 13, for one-dimensional diffraction grating mark WM 2 on the wafer, the coherent beam (parallel beam) BM 1 2 pieces of the frequency difference Delta] f, BM 2 is incident at an intersection angle (2ψ 0) , the pitch P (except for on the mark WM 2,
One-dimensional interference fringes IF having a grating pitch 2P) are created. The interference fringes IF is moved in response to the frequency difference Delta] f in the pitch direction of the diffraction grating mark WM 2, the velocity V is V = Delta] f
Is represented by the relational expression P. As a result, diffraction light B 1 (-1) and B 2 from the diffraction grating mark WM 2 as shown in FIG.
(+1),... Occur. The subscripts 1 and 2 indicate the correspondence with the incident beams BM 1 and BM 2, and the numbers in parentheses indicate the diffraction orders. Normally, in the LIA system, a reference signal separately generated from the photoelectric signal of the interference light of ± 1st-order diffracted light B 1 (-1) and B 2 (+1) traveling along the optical axis AX, and two transmitted light beams The position shift is detected by obtaining the phase difference between the interference signal and the photoelectric signal. Or, the 0th order diffracted light B 2 (0) and −
The amount of displacement detected from the phase difference between the photoelectric signal of the interference light with the second-order diffracted light B 1 (-2) and the photoelectric signal for reference, the 0-order diffracted light B 1 (0) and the -2nd-order diffracted light B 2 ( The position shift amount may be obtained by adding and averaging the position shift amount detected from the phase difference between the photoelectric signal of the interference light with (+2) and the reference photoelectric signal.
【0075】従って、上記の如きLIA系で変更可能な
信号処理条件は、光電検出すべき干渉光(回折光の次
数)の選択のみである。すなわち、LIA系では±1次
回折光B1 (-1)、B2 (+1)を用いる第1モード、0次回
折光B2 (0) と−2次回折光B1 (-2)、及び0次回折光
B1 (0) と−2次回折光B2 (+2)を用いる第2モード、
さらには第1モードと第2モードとでの干渉光の強度を
比較して、その強度値が大きい方を選択して使用する第
3モードとがあり、LIA系の最適化に際してはこの3
つのモードを変更してシミュレーションを行うことにな
る。Accordingly, the only signal processing condition that can be changed in the LIA system as described above is the selection of interference light (order of diffracted light) to be photoelectrically detected. That is, in the LIA system, the first mode using ± 1st-order diffracted lights B 1 (−1) and B 2 (+1), the 0th-order diffracted light B 2 (0) and the −2nd-order diffracted light B 1 (-2), and 0 A second mode using the second-order diffracted light B 1 (0) and the second-order diffracted light B 2 (+2),
Further, there is a third mode in which the intensity of the interference light in the first mode and the intensity of the interference light in the second mode are compared with each other and the one having the larger intensity value is selected and used.
The simulation is performed by changing the two modes.
【0076】以上のように、アライメントセンサーの計
測再現性が悪い場合には、アライメントセンサーや信号
処理条件の変更を行うことで、レイアに対して最適な条
件のもとでマーク検出を行うようにすれば良い。また、
アライメントセンサーや信号処理条件の変更を行わない
場合には、1つのアライメントマークに対して複数回の
計測を行うようにしても良い。As described above, when the measurement reproducibility of the alignment sensor is poor, by changing the alignment sensor and the signal processing conditions, the mark detection is performed under the optimum conditions for the layer. Just do it. Also,
When the alignment sensor and the signal processing conditions are not changed, measurement may be performed a plurality of times for one alignment mark.
【0077】一方、アライメントセンサーの計測再現性
が良い場合には、その計測値が信頼できる場合と信頼で
きない場合とに分けて考えられる。さて、サンプルショ
ットのアライメントデータに対する信頼性が高く、かつ
アライメントデータに不規則な非線形歪みが存在する場
合は、実際にウエハが不規則な非線形歪みを持っている
と考えられる。このような場合には、サンプルショット
の数を増やす、または数式7中のゾーンの直径Dを小さ
くする、あるいは数式8中の補正係数Cを大きくすると
良い。また、パラメータSやサンプルショットの配置
(数、位置)を最適化してもアライメント精度が向上し
ない場合は、カバレッジ等の影響でアライメントセンサ
ーがマーク位置を正確に測定できない、すなわちアライ
メントデータに対する信頼性が低いと考えられる。この
ような場合には、カバレッジ等の影響を受け難いFIA
系20を使用してアライメントを行うようにすると良
い。On the other hand, when the measurement reproducibility of the alignment sensor is good, the case where the measured value is reliable and the case where the measured value is not reliable can be considered. When the reliability of the alignment data of the sample shot is high and irregular nonlinear distortion exists in the alignment data, it is considered that the wafer actually has irregular nonlinear distortion. In such a case, it is preferable to increase the number of sample shots, reduce the diameter D of the zone in Equation 7, or increase the correction coefficient C in Equation 8. If the alignment accuracy is not improved even after optimizing the parameter S and the arrangement (number and position) of the sample shots, the alignment sensor cannot accurately measure the mark position due to the influence of coverage or the like. It is considered low. In such a case, FIA that is not easily affected by coverage etc.
It is preferable to perform the alignment using the system 20.
【0078】以上、ウエハが不規則な非線形歪みを持つ
と考えられる場合について説明したが、規則的な非線形
歪みを持つウエハに対しても、パラメータS(すなわち
ゾーンの直径Dや補正係数C)、サンプルショットの
数、配置(位置)、アライメントセンサー、及びアライ
メントセンサーの信号処理条件のうちの少なくとも1つ
を変更することで、各レイアに対して最適な条件のもと
でアライメントを行うようにすると良い。換言すれば、
レイアに対して最適なアライメントセンサー、及び信号
処理条件を選択した上で、パラメータS、サンプルショ
ットの数、及び配置の条件を最適化していくことが望ま
しい。The case where the wafer is considered to have irregular non-linear distortion has been described above. For a wafer having regular non-linear distortion, the parameter S (that is, the zone diameter D and the correction coefficient C), By changing at least one of the number of sample shots, the arrangement (position), the alignment sensor, and the signal processing conditions of the alignment sensor, alignment is performed under optimal conditions for each layer. good. In other words,
After selecting the optimal alignment sensor and signal processing conditions for the layer, it is desirable to optimize the parameters S, the number of sample shots, and the arrangement conditions.
【0079】ところで、EGA方式は1枚のウエハ上で
のショット領域の配列の規則性について、X、Y方向の
ウエハのスケーリング量Rx、Ry、X、Y方向のウエ
ハのオフセット量Ox、Oy、ショット領域の配列座標
系の残留回転誤差θ、及び配列座標系の傾き量(直交
度)ωを変数要素として導入している。すなわち、これ
ら6つの要素は演算パラメータa〜fにより次式のよう
に表される。In the EGA method, with respect to the regularity of the arrangement of shot areas on one wafer, the wafer scaling amounts Rx, Ry in the X and Y directions, the offset amounts Ox, Oy, The residual rotation error θ of the array coordinate system of the shot area and the amount of inclination (orthogonality) ω of the array coordinate system are introduced as variable elements. That is, these six elements are represented by the following parameters by the operation parameters a to f.
【0080】Rx=a Ry=d Ox=e Oy=f θ=c/d ω=−(b/a+c/d) そこで、第1、第2の実施例を適用して1枚のウエハ上
の各ショット領域の座標位置を決定する際、2種類のア
ライメントセンサ、例えばLSA系とFIA系とを用い
るようにする。すなわち、LSA系とFIA系との各々
を用いて全てのサンプルショットの座標位置を計測し、
さらに最小二乗法を用いて演算パラメータa〜fを算出
した後、当該2組の演算パラメータa〜fを用いて1つ
のショット領域の座標位置を決定する。具体的には、L
SA系の計測結果から算出した演算パラメータa〜fか
ら上記6つの変数要素を決定し、さらにFIA系の計測
結果から算出した演算パラメータa〜fから上記6つの
変数要素、特にスケーリングパラメータRx、Ryを決
定する。そして、LSA系のスケーリングパラメータを
FIA系のスケーリングパラメータに置換した上で、当
該スケーリングパラメータRx、RyとLSA系の残り
の4つの変数要素(Ox、Oy、θ、ω)とを用いて演
算パラメータa〜fを決定し、当該パラメータのもとで
1つのショット領域の座標位置を算出する。以上のよう
に、2種類のアライメントセンサを使い分けて演算パラ
メータa〜fを決定することで、先の各実施例に比べて
ショット領域の座標位置の算出精度を向上させることが
可能となる。但し、LSA系とFIA系とでサンプルシ
ョットの配置(数、位置)は全く同一であるものとす
る。また、重み付けの度合い(パラメータSの値)も同
一としておく。尚、ここではLSA系とFIA系とを用
いるようにしたが、使用するアライメントセンサの数、
組み合わせ等は任意で良い。Rx = a Ry = d Ox = e Oy = f θ = c / d ω = − (b / a + c / d) Therefore, the first and second embodiments are applied to a single wafer. In determining the coordinate position of each shot area, two types of alignment sensors, for example, an LSA system and an FIA system are used. That is, the coordinate positions of all sample shots are measured using each of the LSA system and the FIA system,
Furthermore, after calculating the operation parameters a to f using the least square method, the coordinate position of one shot area is determined using the two sets of operation parameters a to f. Specifically, L
The above six variable elements are determined from the calculation parameters a to f calculated from the measurement results of the SA system, and the above six variable elements, especially scaling parameters Rx and Ry are calculated from the calculation parameters a to f calculated from the measurement results of the FIA system. To determine. Then, after replacing the scaling parameter of the LSA system with the scaling parameter of the FIA system, the operation parameter is calculated using the scaling parameters Rx, Ry and the remaining four variable elements (Ox, Oy, θ, ω) of the LSA system. a to f are determined, and the coordinate position of one shot area is calculated based on the parameters. As described above, by determining the calculation parameters a to f by using two types of alignment sensors properly, it becomes possible to improve the calculation accuracy of the coordinate position of the shot area as compared with the previous embodiments. However, the arrangement (number, position) of the sample shots in the LSA system and the FIA system is exactly the same. The degree of weighting (the value of the parameter S) is also the same. Although the LSA system and the FIA system are used here, the number of alignment sensors to be used,
Any combination may be used.
【0081】また、以上の説明ではショット領域毎にL
SA系とFIA系との各々でサンプルショットのマーク
検出を行って最小二乗法により演算パラメータを算出す
るようにした。ここで、ウエハ上の1つのショット領域
の座標位置を決定するときにLSA系とFIA系との各
々で算出した演算パラメータの差が大きい場合、LSA
系とFIA系のいずれか一方の計測誤差が大きいと考え
られ、当該ショットの座標位置を精度良く算出すること
が困難となり得る。そこで、主制御装置10は当該状態
を警報、画面表示等によりオペレータに知らせる、また
は上記差が所定の許容値を越えた場合には自動的に再計
測を行うようにする。尚、再計測を行う場合、アライメ
ントセンサの種類、組み合わせ等の変更、新たなアライ
メントセンサの追加等を行うようにしても良い。また、
上記差が許容値以下である場合には、前述の如く一部の
変数要素を置換した上で決定したパラメータa〜f、あ
るいは2組の演算パラメータのいずれか一方、またはそ
の平均値を用いてショット領域の座標位置を決定すれば
良い。In the above description, L is set for each shot area.
Each of the SA system and the FIA system detects a mark of a sample shot and calculates a calculation parameter by the least square method. Here, when determining the coordinate position of one shot area on the wafer, if the difference between the calculation parameters calculated for each of the LSA system and the FIA system is large, the LSA
It is considered that the measurement error of one of the system and the FIA system is large, and it may be difficult to accurately calculate the coordinate position of the shot. Therefore, main controller 10 informs the operator of the state by an alarm, a screen display, or the like, or automatically performs re-measurement when the difference exceeds a predetermined allowable value. When remeasurement is performed, the type and combination of alignment sensors may be changed, a new alignment sensor may be added, and the like. Also,
If the difference is equal to or less than the allowable value, the parameters a to f determined after replacing some of the variable elements as described above, or one of the two sets of calculation parameters, or the average value thereof are used. What is necessary is just to determine the coordinate position of the shot area.
【0082】さらに1種類のアライメントセンサ、例え
ばFIA系を用いて全てのサンプルショットの座標位置
を計測した後、重み付けの度合い(パラメータSの値)
が異なる2組の重み付け関数(数式4、又は6)の各々
を用いて演算パラメータを決定する。このとき、2つの
パラメータSの値を、例えばEGA方式とほぼ同等の結
果が得られる値とD/D方式とほぼ同等の結果が得られ
る値とに設定しておく。上記2組の重み付け関数のもと
で算出された2組の演算パラメータを用いてショット領
域の座標位置を決定する際には、EGA的な重み付け関
数のもとで決定した演算パラメータ、すなわち6つの変
数要素のうちのオフセット量Ox、Oyを用い、かつ残
りの4つの変数要素についてはD/D的な重み付け関数
のもとで決定した演算パラメータから定まる変数要素を
用いる。さらにこれら6つの変数要素から演算パラメー
タを決定し、当該パラメータを用いて座標位置を決定す
るようにしても良い。尚、2つのパラメータSは任意の
値で良く、レイアの種類や非線形歪みの特徴等に応じて
適宜定めれば良い。After measuring the coordinate positions of all sample shots using one type of alignment sensor, for example, FIA system, the degree of weighting (value of parameter S)
Are determined using each of two sets of weighting functions (Equation 4 or 6). At this time, the values of the two parameters S are set, for example, to a value at which a result almost equivalent to the EGA method is obtained and a value at which a result almost equivalent to the D / D method is obtained. When determining the coordinate position of the shot area using the two sets of calculation parameters calculated under the two sets of weighting functions, the calculation parameters determined under the EGA-like weighting function, ie, six Of the variable elements, the offset amounts Ox and Oy are used, and as for the remaining four variable elements, variable elements determined from operation parameters determined based on a D / D weighting function are used. Further, an operation parameter may be determined from these six variable elements, and the coordinate position may be determined using the parameter. Note that the two parameters S may have any values, and may be appropriately determined according to the type of layer, the characteristics of nonlinear distortion, and the like.
【0083】次に、本発明の第3の実施例による位置合
わせ方法について説明する。ここでも、図5に示した規
則的な非線形歪みを持つウエハWに対して好適な位置合
わせ方法について述べるが、本実施例では第2の実施例
の如くサンプルショット毎に重み付けを行うのではな
く、ウエハ表面の平坦度(フラットネス)を用いる、例
えば表面位置検出系18、19によりウエハの膨らみを
求め、これを用いて位置合わせを行うことを特徴として
いる。Next, an alignment method according to a third embodiment of the present invention will be described. Here, a preferred alignment method for the wafer W having the regular nonlinear distortion shown in FIG. 5 will be described. In the present embodiment, weighting is not performed for each sample shot as in the second embodiment. The method is characterized in that the swelling of the wafer is obtained by using, for example, the surface position detection systems 18 and 19 using the flatness (flatness) of the wafer surface, and the alignment is performed using this.
【0084】さて、X、Y方向の各々にピッチPx、P
yで計測点(例えばアライメントマーク)を設け、ウエ
ハ上の任意の位置(i、j)での高さh(i、j)を計
測すると、位置(i、j)でのX、Y方向の各傾き(例
えばウエハの移動平面、すなわち干渉計によって規定さ
れる直交座標系XYに対する傾き)IncX,IncY
は、次式で表される。The pitches Px, Px in the X and Y directions
When a measurement point (for example, an alignment mark) is provided at y, and the height h (i, j) at an arbitrary position (i, j) on the wafer is measured, the X and Y directions at the position (i, j) are obtained. IncX, IncY (for example, the inclination with respect to the moving plane of the wafer, that is, the orthogonal coordinate system XY defined by the interferometer)
Is represented by the following equation.
【0085】[0085]
【数9】 (Equation 9)
【0086】図14は部分的な膨らみを有するウエハの
断面の一部(膨らみ部分の一部)を拡大して示したもの
で、ここでウエハの厚さをtとし、ウエハの上面と下面
の中心部分では変位が生じていないものとすると、位置
(i、j)におけるX、Y方向への各変位量(横ずれ
量)ΔSx、ΔSyは、次式で表される。FIG. 14 is an enlarged view of a part of the cross section (part of the bulged portion) of the wafer having a partially bulged portion. Assuming that no displacement occurs in the central portion, the displacement amounts (lateral displacement amounts) ΔSx and ΔSy in the X and Y directions at the position (i, j) are expressed by the following equations.
【0087】[0087]
【数10】 (Equation 10)
【0088】従って、ウエハ(すなわちショット領域)
の平坦度(フラットネス)とウエハの厚さtとに基づい
て、ウエハの膨らみ(反り)による非線形歪みを求める
ことが可能となる。尚、表面位置検出系18、19を用
いて位置(i、j)でのX、Y方向の各傾きIncX、
IncYを直接計測し、その結果を使ってΔSx、ΔS
yを数式10から求めるようにしても良い。Therefore, the wafer (ie, shot area)
It is possible to determine the nonlinear distortion due to the bulging (warping) of the wafer based on the flatness (flatness) and the thickness t of the wafer. In addition, each inclination IncX in the X and Y directions at the position (i, j) using the surface position detection systems 18 and 19,
IncY is measured directly, and the result is used as ΔSx, ΔS
y may be obtained from Expression 10.
【0089】次に、本実施例の位置合わせ動作について
説明する。本実施例ではウエハセンタが最も高く膨らん
でいるものとし、予め表面位置検出系18、19を用い
てウエハのフラットネス、例えばウエハ上の各ショット
領域のウエハセンタに対する高さの差を計測し、このデ
ータを記憶部106に格納しておくものとする。また、
記憶部106にはウエハの厚さtに関する情報も格納さ
れている。ここで、表面位置検出系18、19は、例え
ばウエハステージWSの移動座標系(直交座標系XY)
を含む平面が零点基準となるように、予めキャリブレー
ションが行われているものとする。尚、本実施例による
位置合わせ方法は、図2、図3に示した装置をそのまま
利用することができる。但し、本実施例ではEGA演算
において特に重み付けを行う必要がないので、重み発生
部101が不要となる。Next, the positioning operation of this embodiment will be described. In this embodiment, it is assumed that the wafer center is the highest swelling, and the flatness of the wafer, for example, the difference between the height of each shot area on the wafer and the wafer center is measured by using the surface position detection systems 18 and 19, and this data is obtained. Is stored in the storage unit 106. Also,
The storage unit 106 also stores information on the thickness t of the wafer. Here, the surface position detection systems 18 and 19 are, for example, a moving coordinate system (orthogonal coordinate system XY) of the wafer stage WS.
It is assumed that the calibration has been performed in advance so that the plane including is used as the zero point reference. Note that the alignment method according to the present embodiment can use the apparatus shown in FIGS. 2 and 3 as it is. However, in this embodiment, there is no need to perform weighting in the EGA calculation, so that the weight generation unit 101 becomes unnecessary.
【0090】さて、本実施例では図2、図3に示した装
置において、予め選択された複数個のサンプルショット
の各座標位置をLSA系17で計測した後、この計測値
を用いて数式9、10から各サンプルショットでの横ず
れ量ΔSx、ΔSyを算出し、さらにこの横ずれ量ΔS
x、ΔSyを用いて各サンプルショットの座標位置を補
正する。つまり、見掛け上ウエハがほぼ平坦にホルダに
吸着されている状態での各サンプルショットの座標位置
を求める。しかる後、この補正された複数の座標位置を
用いて従来通りのEGA演算(数式1、2)を行い、ウ
エハ上の全てのショット領域の座標位置(第1のショッ
ト配列)を算出する。次に、この算出された座標位置を
用いて数式9、10から各ショット領域のX、Y方向へ
の横ずれ量を算出(逆算)し、この横ずれ量を用いて先
に算出した各ショット領域の座標位置(第1のショット
配列)を補正する。この結果、図5に示したウエハにお
ける全てのショット領域の座標位置(第2のショット配
列)が求まることになる。従って、この第2のショット
配列に基づいてウエハW(ウエハステージWS)の移動
位置を制御することにより、各ショット領域を基準位置
(露光位置)に対して順次正確に位置合わせ(位置決
め)することが可能となる。In this embodiment, in the apparatus shown in FIGS. 2 and 3, each coordinate position of a plurality of sample shots selected in advance is measured by the LSA system 17, and the measured values are used to obtain the equation (9). , The lateral shift amounts ΔSx and ΔSy in each sample shot are calculated.
The coordinate position of each sample shot is corrected using x and ΔSy. That is, the coordinate position of each sample shot in a state where the apparent wafer is almost flatly sucked by the holder is obtained. Thereafter, using the corrected plurality of coordinate positions, a conventional EGA calculation (formulas 1 and 2) is performed to calculate the coordinate positions (first shot arrangement) of all shot areas on the wafer. Next, using the calculated coordinate positions, the lateral shift amounts in the X and Y directions of each shot area are calculated (back-calculated) from Expressions 9 and 10, and using the lateral shift amounts, each shot area is calculated. The coordinate position (first shot arrangement) is corrected. As a result, the coordinate positions (second shot arrays) of all the shot areas on the wafer shown in FIG. 5 are obtained. Therefore, by controlling the movement position of the wafer W (wafer stage WS) based on the second shot arrangement, each shot area is sequentially and accurately aligned (positioned) with respect to the reference position (exposure position). Becomes possible.
【0091】以上のように、本実施例ではウエハが部分
的に膨らんでいても、サンプルショット数を増やすこと
なく、しかも重み付け等の特別なEGA演算も行うこと
なく、高精度、高速に全てのショット領域の座標位置を
算出することができ、ウエハ全面でアライメント精度を
向上させることが可能となる。尚、本実施例ではウエハ
のほぼ中央部が膨らんでいる場合(図5)について述べ
たが、ウエハの任意の部分が膨らんでいる場合にも、本
実施例による方法をそのまま適用して同様の効果を得る
ことができる。As described above, in the present embodiment, even if the wafer is partially expanded, high-precision and high-speed operation can be performed without increasing the number of sample shots and without performing special EGA calculation such as weighting. The coordinate position of the shot area can be calculated, and alignment accuracy can be improved over the entire surface of the wafer. In this embodiment, the case where the central portion of the wafer is bulged (FIG. 5) has been described. The effect can be obtained.
【0092】次に、本発明の第4の実施例による位置合
わせ方法について説明する。本実施例でも図5に示した
ウエハを位置合わせする場合について述べるが、第3の
実施例との差異は予めウエハのフラットネスを計測して
いない点である。さて、本実施例では図2、図3に示し
た装置において、まず予め選択された複数個のサンプル
ショットの各座標位置をLSA系17で計測する。この
とき、表面位置検出系18、19を用いてサンプルショ
ット毎にその表面が直交座標系XYを含む平面とほぼ平
行となるようにZステージLSを傾斜させた後、各サン
プルショットの座標位置を計測するものとする。この結
果得られる各座標位置は、見掛け上ウエハがほぼ平坦に
ホルダに吸着されている状態での各サンプルショットの
座標位置にほぼ等しい。しかる後、先に計測した複数の
座標位置を用いて従来通りのEGA演算(数式1、2)
を行い、ウエハ上の全てのショット領域の座標位置を算
出する。次に、この算出された座標位置に従ってウエハ
ステージWSの移動位置を制御し、各ショット領域を露
光位置に対して位置決めする。このときショット領域、
特にウエハの中央部に位置するショット領域は、ウエハ
の膨らみにより露光位置からずれて位置決めされてい
る。そこで、先に算出した座標位置に従って位置合わせ
すべき任意の1つのショット領域を位置決めした後、表
面位置検出系18、19を用いて当該領域の表面の傾き
(直交座標系XYに対する傾き)を検出し、この検出値
を用いて数式9、10から位置合わせすべきショット領
域のX、Y方向への各横ずれ量を算出(逆算)する。そ
して、この横ずれ量分だけオフセットとして、先に算出
した座標位置からずらしてウエハステージWSを位置決
めすることによって、位置合わせすべきショット領域が
露光位置に対して正確に位置決めされることになる。以
下、ショット領域毎に上記横ずれ量を検出し、これをオ
フセットとして先に算出した座標位置を補正する、すな
わちこの補正された座標位置に従ってウエハステージW
Sを位置決めすることによって、各ショット領域を露光
位置に対して順次正確に位置合わせ(位置決め)するこ
とが可能となる。Next, an alignment method according to a fourth embodiment of the present invention will be described. This embodiment also describes a case where the wafer shown in FIG. 5 is aligned, but differs from the third embodiment in that the flatness of the wafer is not measured in advance. In this embodiment, in the apparatus shown in FIGS. 2 and 3, first, the LSA system 17 measures each coordinate position of a plurality of sample shots selected in advance. At this time, after using the surface position detection systems 18 and 19, the Z stage LS is tilted so that the surface is substantially parallel to a plane including the orthogonal coordinate system XY for each sample shot, and then the coordinate position of each sample shot is changed. It shall be measured. Each coordinate position obtained as a result is substantially equal to the coordinate position of each sample shot in a state where the wafer is apparently suctioned to the holder substantially flat. Thereafter, the conventional EGA calculation (formulas 1 and 2) is performed using the plurality of coordinate positions measured earlier.
Is performed to calculate the coordinate positions of all shot areas on the wafer. Next, the movement position of wafer stage WS is controlled according to the calculated coordinate position, and each shot area is positioned with respect to the exposure position. At this time, the shot area,
In particular, the shot area located at the center of the wafer is positioned shifted from the exposure position due to the swelling of the wafer. Therefore, after positioning any one shot area to be aligned in accordance with the previously calculated coordinate position, the inclination of the surface of the area (inclination with respect to the orthogonal coordinate system XY) is detected using the surface position detection systems 18 and 19. Then, using the detected values, the lateral shift amounts in the X and Y directions of the shot area to be aligned are calculated (back calculation) from Expressions 9 and 10. Then, by positioning the wafer stage WS with an offset corresponding to the amount of the lateral shift and shifted from the previously calculated coordinate position, the shot region to be aligned is accurately positioned with respect to the exposure position. Hereinafter, the above-described lateral displacement amount is detected for each shot area, and the previously calculated coordinate position is corrected using the detected amount as an offset.
By positioning S, each shot area can be sequentially and accurately aligned (positioned) with respect to the exposure position.
【0093】以上のように本実施例においても、位置合
わせすべきウエハが部分的に膨らんでいても、サンプル
ショット数を増やすことなく、しかも重み付け等の特別
なEGA演算も行うことなく、高精度、高速に全てのシ
ョット領域の座標位置を算出することができ、さらには
予めウエハのフラットネスを計測しておく必要がないの
で、スループットを低下させることもなく、ウエハ全面
でアライメント精度を向上させることが可能となる。
尚、本実施例ではウエハのほぼ中央部が膨らんでいる場
合(図5)について述べたが、ウエハの任意の部分が膨
らんでいる場合にも、本実施例による方法をそのまま適
用して同様の効果を得ることができる。As described above, even in the present embodiment, even if the wafer to be aligned is partially expanded, the number of sample shots is not increased, and a special EGA calculation such as weighting is not performed. It is possible to calculate the coordinate positions of all shot areas at high speed, and it is not necessary to measure the flatness of the wafer in advance, so that the alignment accuracy can be improved over the entire surface of the wafer without lowering the throughput. It becomes possible.
In this embodiment, the case where the central portion of the wafer is bulged (FIG. 5) has been described. The effect can be obtained.
【0094】また、各ショット領域に対してレチクルパ
ターンを重ね合わせ露光する際には、投影光学系PLの
最良結像面とショット領域の表面とを正確に一致させる
必要があり、通常、表面位置検出系18、19を用いて
ショット領域の傾き(最良結像面に対する傾き)を検出
し、この検出値に基づいてZステージLSを傾斜させて
いる。この際、ZステージLSの傾斜に伴ってショット
領域も直交座標系XY内で露光位置に対して相対的にシ
フトし、精度良くショット領域の座標位置を算出したの
にもかかわらず、最終的なアライメント精度は低下して
しまう。そこで、本実施例では表面位置検出系18、1
9を用いてショット領域の傾きを検出しているので、こ
の検出値を用いてZステージLSの傾斜時のX、Y方向
へのシフト量を予測し、上記横ずれ量とともに、この予
測したシフト量までも考慮して、最終的なショット領域
の座標位置を決定することが望ましい。When the reticle pattern is overlaid and exposed for each shot area, the best imaging plane of the projection optical system PL must exactly match the surface of the shot area. The inclination of the shot area (inclination with respect to the best imaging plane) is detected using the detection systems 18 and 19, and the Z stage LS is inclined based on the detected value. At this time, the shot area also shifts relative to the exposure position in the orthogonal coordinate system XY with the inclination of the Z stage LS, and although the coordinate position of the shot area is accurately calculated, the final shot area is obtained. The alignment accuracy is reduced. Therefore, in the present embodiment, the surface position detection systems 18, 1
9, the amount of shift in the X and Y directions when the Z stage LS is tilted is predicted using the detected value, and the predicted shift amount is calculated together with the lateral shift amount. It is desirable to determine the final coordinate position of the shot area in consideration of the above.
【0095】尚、表面位置検出系18、19は直交座標
系XYを含む平面が零点基準となるようにキャリブレー
ションされているので、上記予測シフト量の算出にはそ
の検出値をそのまま用いることができない。このため、
予め直交座標系XYを含む平面に対する投影光学系PL
の最良結像面の傾きを求めておき、この傾き量をオフセ
ットとして表面位置検出系18、19の検出値に与え、
この補正された値を用いてZステージLSの傾斜時の
X、Y方向へのシフト量を予測することが望ましい。ま
た、本実施例ではサンプルショットの座標位置を、ショ
ット表面と直交座標系XYを含む平面とをほぼ平行した
状態で計測するものとしたが、ショット表面と直交座標
系XYを含む平面との間に傾きが生じたままの状態で座
標位置を計測し、この計測時に表面位置検出系18、1
9にて検出した傾き量に基づいてその座標位置を補正
し、この補正値をEGA演算に使用するようにしても良
い。Since the surface position detecting systems 18 and 19 are calibrated so that a plane including the orthogonal coordinate system XY is used as a zero point reference, the detected values can be used as they are in calculating the predicted shift amount. Can not. For this reason,
Projection optical system PL on a plane including rectangular coordinate system XY in advance
The inclination of the best imaging plane is obtained in advance, and this inclination amount is given as an offset to the detection values of the surface position detection systems 18 and 19,
It is desirable to predict the shift amount in the X and Y directions when the Z stage LS is tilted using the corrected value. Further, in this embodiment, the coordinate position of the sample shot is measured in a state where the shot surface and the plane including the rectangular coordinate system XY are substantially parallel to each other, but the position between the shot surface and the plane including the rectangular coordinate system XY is measured. The coordinate position is measured in a state where the tilt remains, and at this time, the surface position detecting systems 18 and 1 are used.
The coordinate position may be corrected based on the amount of inclination detected in step 9, and this correction value may be used for EGA calculation.
【0096】ここで、例えば図5に示したようにウエハ
形状(その膨らみ)が明確に特定できる場合には、膨ら
みの影響がない(平坦な)部分(図5ではウエハの外周
部)内から全てのサンプルショットを選択することによ
って、膨らみに起因したショット表面の傾き量を用いた
座標変換(横ずれ量による座標位置の補正)を行う必要
がなくなり、座標変換を行うことにより生じ得る各種誤
差の除去、及び計測・計算時間の短縮をはかることが可
能となる。Here, when the shape of the wafer (the bulge) can be clearly specified, as shown in FIG. 5, for example, from inside the (flat) portion (the outer peripheral portion of the wafer in FIG. 5) which is not affected by the bulge. By selecting all the sample shots, there is no need to perform coordinate conversion (correction of the coordinate position based on the amount of lateral displacement) using the amount of inclination of the shot surface due to the bulging, and various errors that may be caused by performing the coordinate conversion are eliminated. It is possible to reduce the time required for removal and measurement / calculation.
【0097】以上、第3、第4の実施例による位置合わ
せ方法を適用する場合、ショット表面の高さ位置や傾き
を計測していることから、高精度なアライメントを実現
するためには、各ショット領域内に凹凸がないことが理
想である。しかしながら、実際にはレジストの塗布ムラ
等によりショット領域内に凹凸が生じてしまうが、この
凹凸によるアライメント精度の低下は無視できる程度の
ものである。尚、この影響を低減するためには、ショッ
ト表面の傾きを検出するためのセンサとしてコリメータ
型のものを用い、ショット表面の高さ位置を検出するた
めのセンサとしてショット領域内の複数点での高さ位置
を検出できるものを用い、各高さ位置の平均値を上記演
算で使用することが望ましい。コリメータ型はショット
全面の平均的な傾きを検出できる点で有効である。尚、
ショット領域内の複数点での高さ位置を検出可能なセン
サを表面位置検出系として用いても良く、この場合には
別にショット表面の傾きを検出するためのセンサを設け
る必要がなくなる。As described above, when the positioning methods according to the third and fourth embodiments are applied, since the height position and the inclination of the shot surface are measured, it is necessary to realize a high-precision alignment. Ideally, there is no unevenness in the shot area. However, in actuality, unevenness occurs in the shot region due to unevenness in application of the resist or the like, but a decrease in alignment accuracy due to the unevenness is negligible. In order to reduce this effect, a collimator type sensor is used as a sensor for detecting the inclination of the shot surface, and a sensor for detecting the height position of the shot surface at a plurality of points in the shot area. It is desirable to use one that can detect the height position and use the average value of each height position in the above calculation. The collimator type is effective in that the average inclination of the entire shot can be detected. still,
A sensor capable of detecting height positions at a plurality of points in the shot area may be used as the surface position detection system. In this case, it is not necessary to separately provide a sensor for detecting the inclination of the shot surface.
【0098】また、以上の実施例ではホルダへウエハを
吸着するときに生じる膨らみによる非線形歪みを問題と
していたが、これ以外を要因として生じる非線形歪みに
対しても本発明を適用して同様の効果を得ることができ
る。さらに、予め選択された複数個のサンプルショット
のうち、マーク計測が不可能、あるいはその計測値が疑
わしい(誤差が大きい)と思われるサンプルショットに
ついては、当該ショットの近傍のショット領域を新たに
サンプルショットとして指定し、この指定したサンプル
ショットの座標位置をEGA演算に使用するようにして
も構わない。In the above embodiment, the nonlinear distortion due to the bulging generated when the wafer is attracted to the holder is considered. However, the present invention can be applied to the nonlinear distortion caused by other factors. Can be obtained. Further, of the plurality of sample shots selected in advance, for a sample shot in which mark measurement is impossible or the measured value is suspect (a large error), a shot area near the shot is newly sampled. A shot may be designated, and the coordinate position of the designated sample shot may be used for the EGA calculation.
【0099】また、以上の全ての実施例ではアライメン
トセンサーとしてLSA系を用いる場合について述べた
が、いかなる方式のアライメントセンサーを用いても構
わない。すなわち、TTR方式、TTL方式、またはオ
フアクシス方式のいずれの方式であっても、さらにはそ
の検出方式が上記の如きLSA方式、FIA系20の如
き画像処理方式、あるいはLIA系の如き2光束干渉方
式のいずれであっても構わない。さらに、本発明の位置
合わせ方法は、露光装置においてソフトウエア、ハード
ウエアのいずれで実現しても良い。また、本発明はステ
ップアンドリピート方式、ステップアンドスキャン方
式、またはプロキシミティー方式の露光装置(投影型露
光装置、X線露光装置等)を始めとする各種方式の露光
装置以外にも、リペア装置、ウエハプローバ等に対して
も全く同様に適用できる。In all of the embodiments described above, the case where the LSA system is used as the alignment sensor has been described. However, any type of alignment sensor may be used. That is, regardless of the TTR system, the TTL system, or the off-axis system, the detection system is the LSA system as described above, the image processing system such as the FIA system 20, or the two-beam interference system such as the LIA system. Any of the methods may be used. Further, the alignment method of the present invention may be realized by software or hardware in the exposure apparatus. In addition, the present invention can be applied to various types of exposure apparatuses including a step-and-repeat type, a step-and-scan type, or a proximity type exposure apparatus (projection type exposure apparatus, X-ray exposure apparatus, etc.), a repair apparatus, The present invention can be applied to a wafer prober or the like.
【0100】以上のように本発明によれば、複数の処理
領域が規則的に配列された基板内に局所的な配列誤差
(非線形な歪み)が生じていても、基板内の局所的な歪
み(特に非線形成分)に対応して基板の全面で高精度の
位置合わせが可能となる。しかも、基板上の各処理領域
の座標位置を決定するときに使用するアライメントデー
タは常に同一であるため、処理領域毎に使用するアライ
メントデータを選択する必要がなくなり、計算量を減ら
すことが可能となるとともに、サンプルショット数を増
やす必要がなくスループットの低下も防止できる。特に
今後益々多様化する半導体製造プロセスにおいて、半導
体基板は大型化するとともに、様々な熱処理を受けて基
板自体の伸縮も非線形な成分が大きくなり得るが、これ
らに対しても本発明は十分に要求精度を満足する位置合
わせを行うことができる。なお請求項1、18に記載の
発明によれば、重み付けの度合い(数式4、6のパラメ
ータS)を変更可能としたので、状況(要求されるアラ
イメント精度、非線形歪みの特徴、ステップピッチ、ア
ライメントセンサの計測再現性等)に応じて最適な度合
いに設定することができる。即ち本発明ではパラメータ
Sを適当な値に設定することができるので、EGA方式
とD/D方式との中間の効果を得ることができる。また
請求項3、19に記載の発明は、「規則的、特に点対称
な非線形歪み」に対して特に有効なのものとなる。また
請求項13、15、24、25に記載の発明によれば、
基板の任意の部分に膨らみがあっても、基板上の全ての
処理領域の座標位置を精度良く決定することができ、サ
ンプルショット数を増やすことなく、アライメント精度
を向上させることが可能となる。As described above, according to the present invention, even if a local alignment error (nonlinear distortion) occurs in a substrate in which a plurality of processing regions are regularly arranged, local distortion in the substrate can be reduced. (Especially, non-linear components), it is possible to perform high-accuracy positioning on the entire surface of the substrate. Moreover, since the alignment data used to determine the coordinate position of each processing area on the substrate is always the same, there is no need to select the alignment data to be used for each processing area, and the amount of calculation can be reduced. At the same time, it is not necessary to increase the number of sample shots, and a decrease in throughput can be prevented. In particular, in the semiconductor manufacturing process which is increasingly diversified in the future, the size of the semiconductor substrate becomes larger, and the substrate itself undergoes various heat treatments, and the non-linear component of the expansion and contraction of the substrate itself may become large. Positioning satisfying the accuracy can be performed. According to the first and eighteenth aspects of the present invention, the degree of weighting (parameter S in Equations 4 and 6) can be changed, so that the situation (required alignment accuracy, characteristic of nonlinear distortion, step pitch, alignment) can be changed. It can be set to an optimum degree according to the measurement reproducibility of the sensor). That is, in the present invention, since the parameter S can be set to an appropriate value, an intermediate effect between the EGA method and the D / D method can be obtained. Also
The inventions according to claims 3 and 19 are particularly effective for “regular, especially point-symmetric, non-linear distortion”. Also
According to the invention of claims 13 , 15 , 24, and 25 ,
Even if there is a bulge in an arbitrary portion of the substrate, the coordinate positions of all the processing regions on the substrate can be accurately determined, and the alignment accuracy can be improved without increasing the number of sample shots.
【図1】本発明の第1の実施例による位置合わせ方法の
説明に供する図。FIG. 1 is a diagram for explaining an alignment method according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施例による位置合わせ方法を適用す
るのに好適な投影露光装置の概略的な構成を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus suitable for applying the alignment method according to the embodiment of the present invention.
【図3】図2に示した投影露光装置の制御系のブロック
図。FIG. 3 is a block diagram of a control system of the projection exposure apparatus shown in FIG.
【図4】本発明の第2の実施例による位置合わせ方法の
説明に供する図。FIG. 4 is a diagram for explaining an alignment method according to a second embodiment of the present invention.
【図5】本発明の実施例による位置合わせ方法を適用す
るウエハの様子を示す図。FIG. 5 is a view showing a state of a wafer to which the alignment method according to the embodiment of the present invention is applied.
【図6】図5に示した非線形歪みを有するウエハ上の各
ショット領域の理想格子からのずれ量を示すベクトル・
マップ。FIG. 6 is a graph showing a shift amount of each shot area on the wafer having the nonlinear distortion shown in FIG. 5 from an ideal lattice.
map.
【図7】第1、第2の実施例の位置合わせ方法でのパラ
メータSの決定方法の説明に供する図。FIG. 7 is a diagram for explaining a method of determining a parameter S in the alignment method according to the first and second embodiments.
【図8】第1、第2の実施例の位置合わせ方法でのパラ
メータSの決定方法の説明に供する図。FIG. 8 is a diagram for explaining a method of determining a parameter S in the alignment method according to the first and second embodiments.
【図9】第1の実施例の位置合わせ方法に好適なサンプ
ルショットの配置の一例を示す図。FIG. 9 is a diagram showing an example of an arrangement of sample shots suitable for the alignment method according to the first embodiment.
【図10】第1、第2の実施例の位置合わせ方法を適用
すべき非線形歪みの説明に供する図。FIG. 10 is a diagram for explaining non-linear distortion to which the alignment method according to the first and second embodiments is applied;
【図11】LSA系によるマーク位置計測の様子を説明
する図。FIG. 11 is a view for explaining a state of mark position measurement by the LSA system.
【図12】FIA系によるマーク位置計測の様子を説明
する図。FIG. 12 is a view for explaining how mark positions are measured by the FIA system.
【図13】LIA系によるマーク位置計測の様子を説明
する図。FIG. 13 is a view for explaining a state of mark position measurement by the LIA system.
【図14】本発明の第3の実施例による位置合わせ方法
の原理を説明するための図。FIG. 14 is a diagram for explaining the principle of a positioning method according to a third embodiment of the present invention.
10 主制御装置 18、19 表面位置検出系 W ウエハ WS ウエハステージ 100 EGA演算部 101 重み発生部 Reference Signs List 10 Main controller 18, 19 Surface position detection system W wafer WS Wafer stage 100 EGA calculation unit 101 Weight generation unit
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−294015(JP,A) 特開 平4−116913(JP,A) 特開 平3−287001(JP,A) 特開 平4−148529(JP,A) 特開 平5−217848(JP,A) 特開 平6−196384(JP,A) 特開 平4−134813(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 9/00 (54)【発明の名称】 アライメント装置、そのアライメント装置を用いた露光装置、並びにアライメント方法、そのア ライメント方法を含む露光方法、その露光方法を含むデバイス製造方法、そのデバイス製造方法 により製造されたデバイスContinuation of front page (56) References JP-A-2-294015 (JP, A) JP-A-4-116913 (JP, A) JP-A-3-287001 (JP, A) JP-A-4-148529 (JP) JP-A-5-217848 (JP, A) JP-A-6-196384 (JP, A) JP-A-4-134813 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB Name) H01L 21/027 G03F 9/00 (54) [Title of the Invention] Alignment apparatus, exposure apparatus using the alignment apparatus, alignment method, exposure method including the alignment method, device manufacturing including the exposure method Method and device manufactured by the device manufacturing method
Claims (28)
的に形成された複数の処理領域の各々を、該基板の移動
位置を規定する静止座標系内の所定の基準位置に対して
位置合わせするアライメント装置であって、 前記基板上の少なくとも3つの特定の処理領域の、前記
静止座標系における座標位置に関する第1座標位置情報
を検出する検出手段と、 前記検出手段で検出された前記少なくとも3つの特定の
処理領域に関する複数の前記第1座標位置情報を、前記
基板上の処理領域と前記複数の特定の処理領域の各々と
の間の距離に関する情報に基づいて、前記基板上の処理
領域毎に重み付けし、かつ該重み付けされた複数の前記
第1座標位置情報を統計演算することによって、前記静
止座標系における前記複数の処理領域の各々の座標位置
に関する第2座標位置情報を算出する演算手段と、 前記演算手段での前記重み付けの度合いを設定する設定
手段と、を有することを特徴とするアライメント装置。1. A method according to claim 1, wherein each of a plurality of processing regions regularly formed on a substrate in accordance with a design arrangement coordinate is aligned with a predetermined reference position in a stationary coordinate system which defines a movement position of the substrate. Detecting means for detecting first coordinate position information on a coordinate position in the stationary coordinate system of at least three specific processing regions on the substrate; and the at least three detected by the detecting means. One of a plurality of said first coordinate position information about a specific processing area, wherein
A processing area on the substrate and each of the plurality of specific processing areas
Processing on the substrate based on information about the distance between
The second coordinate position information relating to the coordinate positions of the plurality of processing regions in the stationary coordinate system is calculated by weighting each region and statistically calculating the weighted plurality of the first coordinate position information. An alignment apparatus comprising: a calculating unit; and a setting unit configured to set a degree of the weighting in the calculating unit.
理領域に対する前記第2座標位置情報を算出する際に、
前記任意の処理領域までの距離が短い特定の処理領域ほ
ど、該特定の処理領域の前記第1座標位置情報に与える
重みを大きくすることを特徴とする請求項1に記載のア
ライメント装置。2. The computer according to claim 1, wherein the calculating means is an arbitrary processing unit on the substrate.
When calculating the second coordinate position information for the management area,
The specific processing area whose distance to the arbitrary processing area is short
To the first coordinate position information of the specific processing area.
2. The alignment apparatus according to claim 1, wherein the weight is increased .
的に形成された複数の処理領域の各々を、前記基板の移
動位置を規定する静止座標系内の所定の基準位置に対し
て位置合わせするアライメント装置であって、 前記基板上の少なくとも3つの特定の処理領域の、前記
静止座標系における座標位置に関する第1座標位置情報
を検出する検出手段と、 前記基板上の処理領域毎に、前記処理領域と前記基板上
で予め規定された所定の着目点との間の距離に関する第
1距離情報と、前記着目点と前記特定の処理領域との間
の距離に関する第2距離情報とに基づいて、前記検出手
段で検出された前記少なくとも3つの特定の処理領域に
関する複数の前記第1座標位置情報の各々に重み付けを
行い、且つ該重み付けされた複数の前記第1座標位置情
報を統計演算することによって、前記静止座標系におけ
る前記複数の処理領域の各々の座 標位置に関する第2座
標位置情報を算出する演算手段と、を有することを特徴
とする アライメント装置。3. A rule on a substrate according to an array coordinate on design.
Each of the plurality of processing regions formed as described above is transferred to the substrate.
For a given reference position in the stationary coordinate system that defines the moving position
An alignment device for positioning at least three specific processing areas on the substrate.
First coordinate position information on a coordinate position in a stationary coordinate system
Detecting means for detecting the processing area, and for each processing area on the substrate,
The distance between a predetermined point of interest and the distance
1 Distance information, between the point of interest and the specific processing area
Based on the second distance information on the distance of
In the at least three specific processing areas detected in the step
Weighting each of the plurality of first coordinate position information items
And the weighted plurality of first coordinate position information
Statistical calculation of the information in the stationary coordinate system
Second seat about coordinates position of each of said plurality of processing areas that
Calculating means for calculating the target position information.
And alignment equipment.
を設定する設定手段を更に有することを特徴とする請求
項3に記載のアライメント装置。 4. The degree of the weighting by the calculating means.
Setting means for setting
Item 4. The alignment device according to item 3 .
ライメント精度、前記基板上で発生する非線形歪みの特
徴、ステップピッチ、前記検出手段に含まれるアライメ
ントセンサの計測再現性のうちの少なくともいずれかに
応じて、前記設定手段により設定されることを特徴とす
る請求項1又は2又は4に記載のアライメント装置。 5. The method according to claim 1, wherein the degree of weighting is
Accuracy of alignment and characteristics of nonlinear distortion generated on the substrate
Signature, step pitch, alignment included in the detection means
At least one of the measurement reproducibility of
Responsively, set by the setting means.
The alignment device according to claim 1, 2 or 4, wherein
には、前記重み付けの度合いは前記設定手段により、前
記非線形歪みが前記所定値以下のときに設定されていた
重み付けの度合いよりも小さい値に設定されることを特
徴とする請求項5に記載のアライメント装置。 6. When the nonlinear distortion is larger than a predetermined value.
The degree of the weighting is determined by the setting means in advance.
Was set when the non-linear distortion was equal to or less than the predetermined value.
Specially, it is set to a value smaller than the weighting degree.
The alignment device according to claim 5, wherein
には、前記重み付けの度合いは前記設定手段により、前
記計測再現性が前記所定状態以上のときに設定されてい
た重み付けの度合いよりも大きい値に設定されることを
特徴とする請求項5に記載のアライメント装置。7. When the measurement reproducibility is lower than a predetermined state.
The degree of the weighting is determined by the setting means in advance.
It is set when the measurement reproducibility is higher than the specified state.
Is set to a value greater than the degree of weighting
The alignment device according to claim 5, wherein:
理領域の前記第2座標位置情報を算出する際に、前記着
目点までの距離が前記着目点と前記処理領域との間の距
離に近い特定の処理領域ほど、該特定の処理領域の前記
第1座標位置情報に与える重みを大きくすることを特徴
とする請求項3又は4に記載のアライメント装置。 8. The processing means according to claim 1 , wherein said processing means is an arbitrary processing unit on said substrate.
When calculating the second coordinate position information of the
The distance to the point of interest is the distance between the point of interest and the processing area.
The closer the specific processing area is to the separation, the more the specific processing area
The weight given to the first coordinate position information is increased.
The alignment device according to claim 3 or 4, wherein
であることを特徴とする請求項3又は4又は8に記載の
アライメント装置。9. The point of interest is a center point of deformation of the substrate.
The alignment device according to claim 3, 4 or 8, wherein:
であることを特徴とする請求項9に記載のアライメント
装置。 10. The point of interest is a substantially center point of the substrate.
The alignment device according to claim 9, wherein
置情報に与える重みは、前記基板の変形状態に応じて変
更されることを特徴とする請求項1〜10の何れか一項
に記載のアライメント装置。11. The first coordinate position of the specific processing area
The weight given to the placement information varies according to the deformation state of the substrate.
The method according to claim 1, wherein
An alignment apparatus according to item 1.
ことを特徴とする請求項11に記載のアライメント装
置。 12. The deformation of the substrate is a non-linear distortion.
The alignment device according to claim 11, wherein:
則的に配列された複数の処理領域の各々を、前記基板の
移動位置を規定する静止座標系内の所定の基準位置に対
して位置合わせするアライメント装置であって、 前記複数の処理領域のうち、少なくとも3つの特定の処
理領域の前記静止座標系上における座標位置に関する第
1座標位置情報を検出する検出手段と、 前記基板の平坦度に基づいて、前記少なくとも3つの特
定の処理領域の前記第1座標位置情報の各々を補正する
補正手段と、 前記補正された複数の第1座標位置情報を統計演算する
ことによって、前記基板上の複数の処理領域の各々の前
記静止座標系上における座標位置に関する第2座標位置
情報を算出する演算手段と、 前記第2座標位置情報と前記基板の平坦度とに従って、
前記基板の移動位置を制御することにより、前記複数の
処理領域の各々を前記基準位置に対して順次位置合わせ
する制御手段と、を有することを特徴とする アライメン
ト装置。13. The method according to claim 1, wherein the substrate is defined on a substrate in accordance with a design arrangement coordinate.
Each of a plurality of processing regions regularly arranged is placed on the substrate.
For a given reference position in the stationary coordinate system that defines the movement position,
An alignment apparatus for performing at least three specific processings among the plurality of processing areas.
A coordinate position of the logical region on the stationary coordinate system.
(1) detecting means for detecting coordinate position information; and the at least three features based on flatness of the substrate.
Correcting each of the first coordinate position information of a fixed processing area
Correcting means for statistically calculating the corrected plurality of pieces of first coordinate position information
Thereby, in front of each of the plurality of processing regions on the substrate.
A second coordinate position related to the coordinate position on the stationary coordinate system
Calculating means for calculating information, according to the second coordinate position information and the flatness of the substrate,
By controlling the moving position of the substrate, the plurality of
Each processing area is sequentially aligned with the reference position
Control means for controlling the alignment.
数点での高さ位置を検出し、該高さ位置の平均値に基づ
いて、前記基板の平坦度を求めることを特徴とする請求
項13に記載のアライメント装置。14. The control means according to claim 1 , wherein said control means includes a
Detects height positions at several points, and based on the average value of the height positions
And determining the flatness of the substrate.
Item 14. The alignment device according to item 13 .
則的に配列された複数の処理領域の各々を、前記基板の
移動位置を規定する静止座標系内の所定の基準位置に対
して位置合わせするアライメント装置であって、 前記複数の処理領域のうち、少なくとも3つの処理領域
を特定処理領域として選択し、該選択された特定処理領
域の表面と前記基板の移動平面とがほぼ平行になってい
るときの前記少なくとも3つの特定処理領域の各々の前
記静止座標系上における座標位置に関する第1座標位置
情報を検出する検出手段と、 前記検出された複数の前記第1座標位置情報を統計演算
することによって、前記基板上の複数の処理領域の各々
の前記静止座標系上における座標位置に関する第2座標
位置情報を算出する演算手段と、 前記第2座標位置情報と前記基板の移動平面に対する前
記処理領域毎の傾斜量 とに従って、前記基板の移動位置
を制御することにより、前記複数の処理領域の各々を前
記基準位置に対して順次位置合わせする制御手段と、を
有することを特徴とする アライメント装置。15. A method according to claim 1 , further comprising the steps of:
Each of a plurality of processing regions regularly arranged is placed on the substrate.
For a given reference position in the stationary coordinate system that defines the movement position,
An alignment apparatus for performing positioning by using at least three processing areas among the plurality of processing areas.
Is selected as a specific processing area, and the selected specific processing area is selected.
The surface of the area and the plane of movement of the substrate are substantially parallel
Before each of the at least three specific processing areas when
First coordinate position related to the coordinate position on the stationary coordinate system
Detecting means for detecting information; and statistically calculating the detected plurality of first coordinate position information
Each of the plurality of processing regions on the substrate
Second coordinates related to the coordinate position on the stationary coordinate system
Calculating means for calculating position information; the second coordinate position information;
Moving position of the substrate according to the tilt amount for each processing area
By controlling each of the plurality of processing areas.
Control means for sequentially aligning the reference position with the reference position.
An alignment apparatus, comprising:
サを用いて前記処理領域の傾斜量を検出することを特徴
とする請求項15に記載のアライメント装置。16. The control means comprises a collimator type sensor.
Detecting the amount of inclination of the processing area using a computer.
The alignment apparatus according to claim 15, wherein
アライメント装置により所定パターンと相対的に位置合
わせされた前記基板上に、該所定パターンを転写するこ
とを特徴とする露光装置。17. according to any one of claims 1 to 16
Alignment relative to the specified pattern by the alignment device
Transferring the predetermined pattern onto the aligned substrate.
An exposure apparatus characterized by the following .
則的に形成された複数の処理領域の各々を、該基板の移
動位置を規定する静止座標系内の所定の基準位置に対し
て位置合わせするアライメント方法であって、 前記基板上の少なくとも3つの特定の処理領域の、前記
静止座標系における座標位置に関する第1座標位置情報
を検出する検出工程と ;前記検出された前記少なくとも3つの特定の処理領域に
関する複数の前記第1座標位置情報を、前記基板上の処
理領域と前記複数の特定の処理領域の各々との間の距離
に関する情報に基づいて、前記基板上の処理領域毎に重
み付けし、かつ該重み付けされた複数の前記第1座標位
置情報を統計演算することによって、前記静止座標系に
おける前記複数の処理領域の各々の座標位置に関する第
2座標位置情報を算出する演算工程と ;前記演算工程での前記重み付けの度合いを設定する設定
工程と、を含むことを特徴とするアライメント方法 。18. The method according to claim 1 , wherein the pattern is arranged on a substrate in accordance with a design arrangement coordinate.
Each of the plurality of processing regions that are regularly formed is transferred to the substrate.
For a given reference position in the stationary coordinate system that defines the moving position
An alignment method, wherein at least three specific processing regions on the substrate are aligned.
First coordinate position information on a coordinate position in a stationary coordinate system
Detecting the at least three specific processing areas
A plurality of pieces of the first coordinate position information related to the processing on the substrate.
Between the processing area and each of the plurality of specific processing areas
On the basis of the information on
A plurality of the first coordinate positions identified and weighted.
Statistical calculation of the position information allows the static coordinate system
The coordinate position of each of the plurality of processing areas in
A calculation step of calculating two-coordinate position information ; setting for setting the degree of weighting in the calculation step
And an alignment method .
則的に形成された複数の処理領域の各々を、前記基板の
移動位置を規定する静止座標系内の所定の基準位置に対
して位置合わせするアライメント方法であって、 前記基板上の少なくとも3つの特定の処理領域の、前記
静止座標系における座標位置に関する第1座標位置情報
を検出する検出工程と ;前記基板上の処理領域毎に、前記処理領域と前記基板上
で予め規定された所定の着目点との間の距離に関する第
1距離情報と、前記着目点と前記特定の処理領 域との間
の距離に関する第2距離情報とに基づいて、前記検出工
程で検出された前記少なくとも3つの特定の処理領域に
関する複数の前記第1座標位置情報の各々に重み付けを
行い、且つ該重み付けされた複数の前記第1座標位置情
報を統計演算することによって、前記静止座標系におけ
る前記複数の処理領域の各々の座標位置に関する第2座
標位置情報を算出する演算工程と、を含むことを特徴と
するアライメント方法 。19. The method according to claim 19, wherein the substrate is defined on a substrate in accordance with a design arrangement coordinate.
Each of the plurality of processing regions formed in a regular manner is
For a given reference position in the stationary coordinate system that defines the movement position,
An alignment method, wherein at least three specific processing regions on the substrate,
First coordinate position information on a coordinate position in a stationary coordinate system
A detection step of detecting, for each processing area on the substrate,
The distance between a predetermined point of interest and the distance
Between the first distance information, the noted point and the specific processing area
Based on the second distance information on the distance of the
The at least three specific processing areas detected in
Weighting each of the plurality of first coordinate position information items
And the weighted plurality of first coordinate position information
Statistical calculation of the information in the stationary coordinate system
A second position relating to each coordinate position of the plurality of processing areas
And calculating a target position information.
Alignment method .
いを設定する設定工程を更に含むことを特徴とする請求
項19に記載のアライメント方法。20. A degree of the weighting in the calculation step
Claims further comprising a setting step of setting
Item 20. The alignment method according to Item 19 .
アライメント精度、前記基板上で発生する非線形歪みの
特徴、ステップピッチ、前記検出工程において使用され
るアライメントセンサの計測再現性のうちの少なくとも
いずれかに応じて設定されることを特徴とする請求項1
8又は20に記載のアライメント方法。21. The degree of weighting is required
Alignment accuracy, nonlinear distortion generated on the substrate
Features, step pitch, used in the detection process
Of the measurement repeatability of the alignment sensor
2. The method according to claim 1, wherein the setting is made in accordance with one of the following.
21. The alignment method according to 8 or 20 .
点であることを特徴とする請求項19〜21の何れか一
項に記載のアライメント方法。22. The point of interest is a center of deformation of the substrate.
22. A point according to claim 19, wherein
Item .
置情報に与える重みは、前記基板の非線形な変形状態に
応じて変更されることを特徴とする請求項18〜22の
何れか一項に記載のアライメント方法。23. The first coordinate position of the specific processing area
The weight given to the placement information depends on the nonlinear deformation state of the substrate.
23. The method according to claim 18, which is changed in response to the request.
The alignment method according to claim 1.
則的に配列された複数の処理領域の各々を、前記基板の
移動位置を規定する静止座標系内の所定の基準位置に対
して位置合わせするアライメント方法であって、 前記複数の処理領域のうち、少なくとも3つの特定の処
理領域の前記静止座標系上における座標位置に関する第
1座標位置情報を検出する検出工程と ;前記基板の平坦度に基づいて、前記少なくとも3つの特
定の処理領域の前記第1座標位置情報の各々を補正する
補正工程と ;前記補正された複数の第1座標位置情報を統計演算する
ことによって、前記基板上の複数の処理領域の各々の前
記静止座標系上における座標位置に関する第2座標位置
情報を算出する演算工程と ;前記第2座標位置情報と前記基板の平坦度とに従って、
前記基板の移動位置を 制御することにより、前記複数の
処理領域の各々を前記基準位置に対して順次位置合わせ
する制御工程と、を含むことを特徴とする アライメント
方法。24. A substrate is defined on a substrate in accordance with a design arrangement coordinate.
Each of a plurality of processing regions regularly arranged is placed on the substrate.
For a given reference position in the stationary coordinate system that defines the movement position,
An alignment method, wherein at least three specific processings among the plurality of processing areas are performed.
A coordinate position of the logical region on the stationary coordinate system.
(1) a detecting step of detecting coordinate position information ; and the at least three features based on flatness of the substrate.
Correcting each of the first coordinate position information of a fixed processing area
Correcting step ; statistically calculating the corrected plurality of first coordinate position information
Thereby, in front of each of the plurality of processing regions on the substrate.
A second coordinate position related to the coordinate position on the stationary coordinate system
A calculating step of calculating information ; according to the second coordinate position information and the flatness of the substrate,
By controlling the moving position of the substrate, the plurality of
Each processing area is sequentially aligned with the reference position
And a control step of:
則的に配列された複数の処理領域の各々を、前記基板の
移動位置を規定する静止座標系内の所定の基準位置に対
して位置合わせするアライメント方法であって、前記複数の処理領域のうち、少なくとも3つの処理領域
を特定処理領域として選択し、該選択された特定処理領
域の表面と前記基板の移動平面とがほぼ平行になってい
るときの前記少なくとも3つの特定処理領域の各々の前
記静止座標系上における座標位置に関する第1座標位置
情報を検出する検出工程と ;前記検出された複数の前記第1座標位置情報を統計演算
することによって、前記基板上の複数の処理領域の各々
の前記静止座標系上における座標位置に関する第2座標
位置情報を算出する演算工程と ;前記第2座標位置情報と前記基板の移動平面に対する前
記処理領域毎の傾斜量とに従って、前記基板の移動位置
を制御することにより、前記複数の処理領域の各々を前
記基準位置に対して順次位置合わせする制御工程と、を
含むことを特徴とする アライメント方法。25. A substrate is defined on a substrate in accordance with a design arrangement coordinate.
Each of a plurality of processing regions regularly arranged is placed on the substrate.
For a given reference position in the stationary coordinate system that defines the movement position,
A plurality of processing regions , wherein at least three processing regions are selected from the plurality of processing regions.
Is selected as a specific processing area, and the selected specific processing area is selected.
The surface of the area and the plane of movement of the substrate are substantially parallel
Before each of the at least three specific processing areas when
First coordinate position related to the coordinate position on the stationary coordinate system
A detecting step of detecting information ; a statistical operation of the detected plurality of pieces of the first coordinate position information
Each of the plurality of processing regions on the substrate
Second coordinates related to the coordinate position on the stationary coordinate system
An operation step of calculating position information ; the second coordinate position information and the position of the substrate with respect to the moving plane;
Moving position of the substrate according to the tilt amount for each processing area
By controlling each of the plurality of processing areas.
A control step of sequentially aligning with respect to the reference position.
An alignment method comprising :
のアライメント方法により、所定パターンと相対的に位
置合わせされた前記基板上に、該所定パターンを転写す
る工程を含むことを特徴とする露光方法。(26) The method according to any one of (18) to (25).
Position relative to the predetermined pattern
Transferring the predetermined pattern onto the aligned substrate.
An exposure method, comprising the steps of:
て、前記基板を、前記所定パターンで露光する工程を含
むことを特徴とするデバイス製造方法。27. An exposure method according to claim 26,
Exposing the substrate with the predetermined pattern.
A device manufacturing method .
露光方法を用いて前記基板上に転写する工程を経て製造
されたことを特徴とするデバイス。28. The method according to claim 27, wherein the predetermined pattern is
Manufactured through a process of transferring onto the substrate using an exposure method
A device characterized by being done .
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP29712192A JP3339079B2 (en) | 1992-01-23 | 1992-11-06 | Alignment apparatus, exposure apparatus using the alignment apparatus, alignment method, exposure method including the alignment method, device manufacturing method including the exposure method, device manufactured by the device manufacturing method |
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| JP1009192 | 1992-01-23 | ||
| JP29712192A JP3339079B2 (en) | 1992-01-23 | 1992-11-06 | Alignment apparatus, exposure apparatus using the alignment apparatus, alignment method, exposure method including the alignment method, device manufacturing method including the exposure method, device manufactured by the device manufacturing method |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH05304077A JPH05304077A (en) | 1993-11-16 |
| JP3339079B2 true JP3339079B2 (en) | 2002-10-28 |
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Family Applications (1)
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- 1992-11-06 JP JP29712192A patent/JP3339079B2/en not_active Expired - Lifetime
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