位置合わせ方法、位置合わせ装置、露光方法、及び露光装置
【課題】 基板上の位置に応じてスケーリングが異なる場合であっても、基板上の各ショット領域を所定の位置に高精度に位置合わせする。
【解決手段】 ウエハ８上の被露光領域を、ウエハ８の中心を原点とする第１象限Ｑ１〜第４象限Ｑ４の内の２つ含む部分領域ｐｘ１，ｐｘ２，ｐｙ１，ｐｙ２に分け、各部分領域ｐｘ１，ｐｘ２，ｐｙ１，ｐｙ２について個別にスケーリング補正値を求める。このスケーリング補正値と、全サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の計測値とを用いてＥＧＡ演算を行って、ウエハ８上のショット領域の設計値を実際に位置合わせすべき座標値に変換する変換行列を求める。
【解決手段】 ウエハ８上の被露光領域を、ウエハ８の中心を原点とする第１象限Ｑ１〜第４象限Ｑ４の内の２つ含む部分領域ｐｘ１，ｐｘ２，ｐｙ１，ｐｙ２に分け、各部分領域ｐｘ１，ｐｘ２，ｐｙ１，ｐｙ２について個別にスケーリング補正値を求める。このスケーリング補正値と、全サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の計測値とを用いてＥＧＡ演算を行って、ウエハ８上のショット領域の設計値を実際に位置合わせすべき座標値に変換する変換行列を求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば基板上の各ショット領域に順次マスク又はレチクルのパターンを転写する露光装置において、統計処理により算出した配列座標に基づいてウエハ上の各ショット領域を順次露光位置に位置合わせする場合に適用して好適な位置合わせ方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ：Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ等）、薄膜磁気ヘッド等の各種デバイスの多くは露光装置を用いて基板上に多数層のパターンを重ねて露光転写することにより製造される。このため、２層目以降のパターンを基板上に露光転写する際には、基板上の既にパターンが形成された各ショット領域とマスクのパターン像との位置合わせ、即ち基板とレチクルとの位置合わせ（アライメント）を正確に行う必要がある。１層目のパターンが露光転写された基板上には、アライメントマークと呼ばれる位置合わせ用のマークがそれぞれ付設された複数のショット領域（チップパターン）が形成されており、これらショット領域は予め基板上に設定された配列座標に基づいて規則的に配列されている。
【０００３】
しかしながら、基板上のショット領域の配列には、以下の４つの要因による配列誤差が生じていることがある。
（Ａ）基板の残存回転誤差Θ
（Ｂ）ステージ座標系（又はショット配列）の直交度誤差Ω
（Ｃ）基板の線形伸縮（スケーリング）Γｘ，Γｙ
（Ｄ）基板（中心位置）のオフセット（平行移動）Ｏｘ，Ｏｙ
【０００４】
また、個々のショット領域には、以下の３つの要因による位置誤差が生じていることがある。
（ａ）ショット領域の残存回転誤差θ
（ｂ）ショット領域内における直交度誤差ω
（ｃ）ショット領域の線形伸縮（スケーリング）γｘ，γｙ
【０００５】
以上の誤差が生じていると、基板上における各ショット領域の設計上の座標値（ショット配列）に基づいて基板を歩進（ステッピング）させても、基板が正確に位置合わせされるとは限らない。そこで、従来は基板上から選択された複数のショット領域（サンプルショット）について実測した計測結果を統計処理して基板上における全ショット領域の座標値を求め、この座標値に従って各ショット領域の位置合わせを行うエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）方式が用いられている。
【０００６】
ところで、従来のＥＧＡ方式で考慮されるスケーリングは、基板に関してはＸ方向のスケーリングΓｘ及びＹ方向のスケーリングΓｙの２つであり、ショット領域に関してはＸ方向のスケーリングγｘ及びＹ方向のスケーリングγｙの２つである。このため、例えば、基板のＸ方向における両端でのスケーリングの度合いが異なり、又は基板のＹ方向における両端でのスケーリングの度合いが異なるような歪みが生じていた場合には、従来のＥＧＡ方式ではスケーリングの違いによるショット領域の位置誤差を十分に補正できない場合があるという問題があった。この問題は、ＥＧＡ方式においてショット領域内のスケーリングを考慮する場合にも同様に生ずる問題である。
【０００７】
以上の問題を解消するために、下記の特許文献１に開示されているように、基板上の被露光領域を複数の領域に分割し、個々の分割領域に対して個別にＥＧＡ方式を適用することが考えられる。
【０００８】
しかしながら、各分割領域に対して個別にＥＧＡ方式を適用すると、十分な精度を確保するためには個々の分割領域毎にサンプルショットを所定数以上設定する必要があるため、サンプルショットの数が多くなって計測に長時間を要し、最終的にはスループットが低下するおそれがある。また、分割領域の各々対して個別にＥＧＡ方式を適用しているため、各分割領域間の関連性が全くなくなってしまい、個々の分割領域にＥＧＡ方式を適用して得られる座標値は基板上において一貫性が無くなり、その結果としてアライメント精度の低下を招いてしまう場合があるという問題があった。
【０００９】
よって、本発明の目的は、物体上の被加工領域の位置合わせの高精度化を、スループットの低下を抑制しつつ、達成することである。
【特許文献１】特開平８−３１６１２２号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の観点によると、物体（８）上に配列された複数の被加工領域（ＥＳ１〜ＥＳＭ）の各々を、所定の加工位置に対して位置合わせする位置合わせ方法において、前記被加工領域毎に設定された計測点（Ｍｘｉ，Ｍｙｉ）のうち、予め選択された所定数のサンプル計測点（ＳＡ１〜ＳＡ９）の位置を計測する第１工程（Ｓ１１）と、前記物体上を、前記サンプル計測点を複数含む複数の部分領域（ｐｘ１、ｐｘ２、ｐｙ１、ｐｙ２）に分け、該部分領域の各々に含まれるサンプル計測点の計測位置及び該サンプル計測点の設計上の設計位置を演算パラメータとして該部分領域毎に統計演算を行い、スケーリング（Γｘ，Γｙ）についての第１補正値を該部分領域単位でそれぞれ算出する第２工程（Ｓ１３〜Ｓ１６）と、前記サンプル計測点についての前記計測位置、前記設計位置及び前記第１補正値を演算パラメータとして統計演算を行い、前記被加工領域の配列のオフセット（Ｏｘ，Ｏｙ）、ローテーション（Θ）及び直交度（Ω）についての補正値のうちの少なくとも一つを含む第２補正値を前記物体単位で算出する第３工程（Ｓ１７）と、を備える位置合わせ方法が提供される。尚、本発明において、「部分領域に分ける」とは、サンプル計測点の一部が複数の部分領域に属するように、部分領域の一部が他の部分領域の一部と重複するように分ける場合と、全く重複しないように分ける、即ち分割する場合の双方が含まれる。
【００１１】
本発明では、スケーリング（線形伸縮）については、物体上を複数に分けた各部分領域毎に補正値（第１補正値）を求めるようにしたので、物体上の位置に応じてスケーリングが異なる場合に、当該位置に対応した最適な補正を実施することが可能となるとともに、オフセット、ローテーション及び直交度については、物体全体としてこれらの少なくとも一つを含む補正値（第２補正値）を求めるようにしたので、物体全体として一貫性を損なうことなく最適な補正を実施することが可能となり、位置合わせの精度を向上することができる。また、第２工程において、サンプル計測点の一部が複数の部分領域に属するように部分領域の一部が他の部分領域の一部と重複するように分けることにより、実質的なサンプル計測点の数を低減することができ、その結果として、サンプル計測点の計測時間を短縮することができ、スループットの低下を回避することができる。
【００１２】
本発明の第２の観点によると、物体（８）上に配列された複数の被加工領域（ＥＳ１〜ＥＳＭ）の各々を、所定の加工位置に対して位置合わせする位置合わせ方法において、前記被加工領域内に設定された計測点のうち、予め選択された所定数のサンプル計測点（ＩＭ１〜ＩＭ９）の位置を計測する第１工程（Ｓ２１）と、前記被加工領域上を、前記サンプル計測点をそれぞれ複数含む複数の部分領域（ｐｓｘ１、ｐｓｘ２、ｐｓｙ１、ｐｓｙ２）に分け、該部分領域の各々に含まれるサンプル計測点の計測位置及び該サンプル計測点の設計上の設計位置を演算パラメータとして該部分領域毎に統計演算を行い、スケーリング（γｘ，γｙ）についての第１補正値を該部分領域単位でそれぞれ算出する第２工程（Ｓ２４〜Ｓ２７）と、前記サンプル計測点についての前記計測位置、前記設計位置及び前記第１補正値を演算パラメータとして統計演算を行い、前記被加工領域のローテーション（θ）及び直交度（ω）についての補正値の少なくとも一方を含む第２補正値を該被加工領域単位で算出する第３工程（Ｓ２８）と、を備える位置合わせ方法が提供される。尚、本発明において、「部分領域に分ける」とは、サンプル計測点の一部が複数の部分領域に属するように、部分領域の一部が他の部分領域の一部と重複するように分ける場合と、全く重複しないように分ける、即ち分割する場合の双方が含まれる。
【００１３】
本発明では、スケーリング（線形伸縮）については、被加工領域上を複数に分けた各部分領域毎に補正値（第１補正値）を求めるようにしたので、被加工領域上の位置に応じてスケーリングが異なる場合に、当該位置に応じた最適な補正を実施することが可能となるとともに、ローテーション及び直交度については、被加工領域全体としてこれらの少なくとも一方を含む補正値（第２補正値）を求めるようにしたので、被加工領域全体として一貫性を損なうことなく最適な補正を実施することが可能となり、位置合わせの精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る露光装置の概略構成図である。尚、以下の説明では、マスクとしてのレチクル２に形成されたパターンを投影光学系７を介して感光性材料（レジスト）が塗布された物体としてのウエハ８上にステップ・アンド・リピート方式で転写する露光装置（ステッパー）に本発明を適用した場合を例に挙げて説明する。
【００１５】
また、以下の説明においては、必要に応じて図中に設定されたＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウエハ８に対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がウエハ８に対して直交する方向に設定されている。図中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。
【００１６】
図１に示す本実施形態の露光装置は、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）等の光源を含んで構成され、光源から射出される露光光をレチクル２に導く照明光学系１を備えている。光源から射出された露光光ＥＬは、照明光学系１を通過して投影光学系７の物体面に配置されるレチクル２に導かれてレチクル２をほぼ均一な照度で照明する。レチクル２はレチクルステージ３上に保持され、レチクルステージ３はベース４上の２次元平面内で移動及び微小回転ができるように支持されている。装置全体の動作を制御する主制御系６が、ベース４上の駆動装置５を介してレチクルステージ３の動作を制御する。
【００１７】
レチクル２を透過した光束は、投影光学系７を介してウエハ８上に導かれ、これによってレチクル２のパターン像が投影光学系７の像面に配置されるウエハ８上に投影される。投影光学系７は、レチクル２のパターン像を所定の投影倍率αでウエハ８上に投影するものであって、例えば両側テレセントリックな光学系である。投影光学系７は縮小系であり、投影倍率は、例えば１／４又は１／５に設定されている。
【００１８】
ウエハ８はウエハホルダ９を介してウエハステージ１０上に載置されている。ウエハステージ１０は、投影光学系７の光軸ＡＸに垂直な面内でウエハ８を２次元的に位置決めするＸＹステージ、投影光学系７の光軸ＡＸに平行な方向（Ｚ方向）にウエハ８を位置決めするＺステージ、及びウエハ８をＸ軸、Ｙ軸、又はＺ軸の周りで微小回転させるステージ等から構成されている。
【００１９】
ウエハステージ１０上面の一端には移動ミラー１１が固定されており、移動ミラー１１に対向するようにレーザ干渉計１２が配置されている。尚、図１では図示を簡略化しているが、移動鏡１１はＸ軸に垂直な反射面を有する平面鏡及びＹ軸に垂直な反射面を有する平面鏡より構成されている。また、レーザ干渉計１２は、Ｘ軸に沿って移動鏡１１にレーザビームを照射する２個のＸ軸用のレーザ干渉計及びＹ軸に沿って移動鏡１１にレーザビームを照射するＹ軸用のレーザ干渉計より構成されており、Ｘ軸用の１個のレーザ干渉計及びＹ軸用の１個のレーザ干渉計により、ウエハステージ１０のＸ座標及びＹ座標が計測される。レーザ干渉計１２で計測されるＸ座標及びＹ座標よりなる座標系（Ｘ，Ｙ）を、以下ではステージ座標系又は静止座標系と呼ぶことにする。
【００２０】
また、Ｘ軸用の２個のレーザ干渉計の計測値の差により、投影光学系７の光軸ＡＸ周りのウエハステージ１０の回転角が計測される。レーザ干渉計１２により計測されたＸ座標、Ｙ座標、及び回転角の情報が座標計測回路１２ａ及び主制御系６に供給され、主制御系６は、供給された座標をモニターしつつ駆動装置１３を介して、ウエハステージ１０の位置決め動作を制御する。尚、図１には示していないが、レチクル側にもウエハ側とほぼ同様の干渉計システムが設けられている。
【００２１】
投影光学系７には結像特性制御装置１４が装着されている。この結像特性制御装置１４は、例えば投影光学系７を構成するレンズ群の内の所定のレンズ群の間隔を調整し、又は所定のレンズ群の間のレンズ室内における気圧を調整することにより、投影光学系７の投影倍率、歪曲収差等の光学特性の調整を行う。結像特性制御装置１４の動作も主制御系６により制御されている。
【００２２】
また、投影光学系７の側方にはオフ・アクシス方式のアライメント系１５が配置されている。このアライメント系１５は、例えばハロゲンランプ等の広帯域波長の光を射出する光源１６を備えており、光源１６から射出された照明光がコリメータレンズ１７、ビームスプリッター１８、ミラー１９、及び対物レンズ２０を介してウエハ８上に形成された計測点としてのアライメントマークＡＭ上に照射される。対物レンズ２０の光軸２０ａと投影光学系７の光軸ＡＸとの間隔であるベースライン量は予め高精度に計測されている。アライメントマークＡＭからの反射光は、対物レンズ２０、ミラー１９、ビームスプリッター１８、及び集光レンズ２１を介して指標板２２上に導かれ、指標板２２上にアライメントマークＡＭの像が結像される。
【００２３】
指標板２２を透過した光は、第１リレーレンズ２３を経てビームスプリッター２４に向かい、ビームスプリッター２４を透過した光が、Ｘ軸用第２リレーレンズ２５Ｘにより２次元ＣＣＤよりなるＸ軸用撮像素子２６Ｘの撮像面上に集束され、ビームスプリッター２４で反射された光が、Ｙ軸用第２リレーレンズ２５Ｙにより２次元ＣＣＤよりなるＹ軸用撮像素子２６Ｙの撮像面上に集束される。撮像素子２６Ｘ，２６Ｙの撮像面上にはそれぞれアライメントマークＡＭの像及び指標板２２上の指標マークの像が重ねて結像される。撮像素子２６Ｘ，２６Ｙの撮像信号は共に座標計測回路１２ａに供給される。
【００２４】
図２は、図１の指標板２２上のパターンの一例を示す図である。図２において、６本の直線パターンよりなるウエハマークＭｘの像ＭｘＰが結像され、この像ＭｘＰのピッチ方向であるＸＰ方向、その像ＭｘＰの長手方向であるＹＰ方向が、それぞれ図１のウエハステージ１０のステージ座標系のＸ方向及びＹ方向と共役になっている。また、ウエハマーク像ＭｘＰをＸＰ方向に挟むように２個の指標マーク３１ａ，３１ｂが形成され、ウエハマーク像ＭｙＰをＹＰ方向に挟むように２個の指標マーク３２ａ，３２ｂが形成されている。
【００２５】
ここで、ＸＰ方向で指標マーク３１ａ，３１ｂ及びウエハマーク像ＭｘＰを囲む検出領域３３Ｘ内の像は図１のＸ軸用撮像素子２６Ｘで撮像される。一方、ＹＰ方向で指標マーク３２ａ，３２ｂ及びＹ軸用のウエハマークＭｙの像を囲む検出領域３３Ｙ内の像は図１のＹ軸用撮像素子２６Ｙで撮像される。
【００２６】
更に、撮像素子２６Ｘ，２６Ｙの各画素から光電変換信号を読み取る際の走査方向はそれぞれＸＰ方向及びＹＰ方向にそれぞれ設定されており、撮像素子２６Ｘ，２６Ｙの撮像信号を処理することにより、Ｘ軸用のウエハマーク像ＭｘＰと指標マーク３１ａ，３１ｂとのＸＰ方向の位置ずれ量、及びＹ軸用のウエハマークＭｙの像と指標マーク３２ａ，３２ｂとのＹＰ方向の位置ずれ量を求めることができる。
【００２７】
従って、図１において、座標計測回路１２ａは、ウエハ８上のウエハマークＭｘの像ＭｘＰと指標板２２上の指標マーク３１ａ，３１ｂとの位置関係及びそのときのレーザ干渉計１２の計測結果より、そのウエハマークＭｘのステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上でのＸ座標を求め、このように計測されたＸ座標を主制御系６に供給する。同様にして、Ｙ軸用のウエハマークのステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上でのＹ座標も計測されて、主制御系６に供給される。
【００２８】
主制御系６は、ウエハ８上に設定された被加工領域としてのショット領域の内から予め選択された複数のショット領域（サンプルショット）のアライメント系１５を用いた計測結果に基づいてＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）演算を行い、ウエハ８上におけるショット領域の配列を算出する。そして、この算出結果に従ってウエハステージ１０を移動させて各ショット領域を被加工位置としての露光領域（投影光学系７の投影領域）に位置合わせしつつ露光処理を行う。ここで、主制御系６で行われるＥＧＡ方式を概説すると以下の通りである。
【００２９】
前述したウエハ８上におけるショット領域の配列誤差を生じさせる誤差量は６つのパラメータ（Θ、Ω、Γｘ、Γｙ、Ｏｘ、Ｏｙ）で表すことができるため、ＥＧＡ方式においては、これらのうち４個のパラメータで表される要素からなる２行×２列の変換行列Ａと、オフセット（平行移動）Ｏｘ，Ｏｙ を要素とする２行×１列の変換行列Ｏとを考える。これらの変換行列Ａ，Ｏを用いると、ウエハ８上の各ショット領域の設計上の配列座標値（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）（ｎ＝０，１，２，……）と、位置合わせすべき実際の配列座標値（Ｆｘｎ，Ｆｙｎ）との関係は（１）式で表される。
【００３０】
【数１】
【００３１】
ＥＧＡ方式では、サンプルショットについて実測して得られた配列座標値（ＦＭｘｎ，ＦＭｙｎ）と、そのショット領域の設計上の配列座標値を上記（１）式に代入して得られた計算上の配列座標値（Ｆｘｎ，Ｆｙｎ）との平均的な偏差が最小になるように、最小自乗法を用いて変換行列Ａ，Ｏを決定する。以下、この演算をＥＧＡ演算という。ここで、上記の実測して得られた配列座標値（ＦＭｘｎ，ＦＭｙｎ）から上記の計算上の配列座標値（Ｆｘｎ，Ｆｙｎ）を差し引いた値をアライメント誤差と考える。上記の変換行列Ａ，Ｏが決定されると、この決定された変換行列Ａ，Ｏと設計上の配列座標値（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）とに基づいて、上記（１）式から実際に位置合わせすべき位置の計算上の配列座標値（Ｆｘｎ，Ｆｙｎ）を算出し、その算出された座標値をもとにウエハ８上の各ショット領域を位置決めする。
【００３２】
また、主制御系６は、ウエハ上の被露光領域（ショット領域が形成された領域）を複数の部分領域に分けて各々の部分領域のスケーリングΓｘ，Γｙを個別に求め、各部分領域のスケーリングΓx，Γｙを考慮して他の４つのパラメータΘ、Ω、Ｏｘ、Ｏｙを求めるＥＧＡ演算を行う。これは、ウエハ８のＸ方向の両端におけるスケーリング及びＹ方向の両端におけるスケーリングの度合いの違いを考慮してアライメント精度の向上を図るためである。
【００３３】
次に、露光対象としてのウエハ８上に設定されるショット領域について、図３を参照して説明する。図３に示す通り、ウエハ８上には図１に示すステージ座標系（Ｘ，Ｙ）とは異なる座標系（ｘ，ｙ）が設定されており、この座標系（ｘ，ｙ）に沿って規則的にショット領域ＥＳ１，ＥＳ２，…，ＥＳＭ（Ｍは３以上の整数）が形成されている。各ショット領域ＥＳｉ（ｉ＝１〜Ｍ）にはそれまでの工程によりそれぞれチップパターンが形成されている。また、各ショット領域ＥＳｉはｘ方向及びｙ方向に伸びる所定幅のストリートライン（スクライブライン）で区切られており、各ショット領域ＥＳｉに接するｘ方向に伸びたストリートラインの中央部にＸ軸、Ｙ軸の２次元方向計測用のウエハマークＭｉが形成されている。
【００３４】
Ｘ軸用のウエハマークＭｘｉ及びＹ軸用のウエハマークＭｙｉはそれぞれｘ方向に６本、ｙ方向に３本の直線パターンを並べたものであり、これらのパターンはウエハ８の下地に凹部又は凸部のパターンとして形成されている。ウエハ８上の座標系（ｘ，ｙ）でのウエハマークＭｉのｘ座標（設計上の座標値）ｘｉ、及びｙ座標（設計上の座標値）ｙｉは既知であり、図１の主制御系６内の記憶部に記憶されている。この場合、ウエハマークＭｉのｘ座標、及びｙ座標を、それぞれショット領域ＥＳｉのｘ座標及びｙ座標とみなす。
【００３５】
また、ウエハ８上に設定された複数のショット領域ＥＳ１〜ＥＳＭの内、予め所定数のショット領域がサンプルショット（サンプル領域）として選択されている。図３に示す例では、斜線を付した９個のショット領域がサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９として選択されている。サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の各々にはウエハマークＭｘ，Ｍｙがそれぞれショットに付随して設けられている。例えば、サンプルショットＳＡ６には、ウエハマークＭｘ６，Ｍｙ６がそれぞれ設けられている。また、ウエハ８上には大まかな位置合わせ（グローバル・アライメント）を行うための２つの２次元のグローバル・アライメントマーク（不図示）が形成されている。これら２つのグローバル・アライメントマークのウエハ８上の座標系（ｘ，ｙ）での座標値は既知である。
【００３６】
上述した通り、主制御系６はＥＧＡ演算時にウエハ８上の被露光領域を複数の領域に分けているが、本実施形態においては、ウエハ８上の被露光領域を、＋Ｘ部分領域、−Ｘ部分領域、＋Ｙ部分領域、及び−Ｙ部分領域の４つの領域に分けるものとする。図４は、ＥＧＡ演算時に主制御系６によって分けられる部分領域の一例を示す図である。尚、図４においては、ウエハ８上に設定されたショット領域の内のサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９を模式的に図示している。
【００３７】
いま、図４に示す通り、ウエハ８の中心（ウエハ８上に配列されたショット領域の配列の中心）を通りＸ軸に平行な線及びウエハ８の中心を通りＹ軸に平行な線の２つの線によって分割される第１象限Ｑ１〜第４象限Ｑ４を考える。上記の＋Ｘ部分領域ｐｘ１は第１象限Ｑ１と第４象限Ｑ４とを含む領域であり、−Ｘ部分領域ｐｘ２は第２象限Ｑ２と第３象限Ｑ３とを含む領域であり、＋Ｙ部分領域ｐｙ１は第１象限Ｑ１と第２象限Ｑ２とを含む領域であり、−Ｙ部分領域ｐｙ２は第３象限Ｑ３と第４象限Ｑ４とを含む領域である。
【００３８】
＋Ｘ部分領域ｐｘ１、−Ｘ部分領域ｐｘ２、＋Ｙ部分領域ｐｙ１、及び−Ｙ部分領域ｐｙ２の各々には６個のサンプルショットが含まれる。具体的には、＋Ｘ部分領域ｐｘ１にはサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ３，ＳＡ５，ＳＡ６，ＳＡ９が含まれ、−Ｘ部分領域ｐｘ２にはサンプルショットＳＡ１，ＳＡ３〜ＳＡ５，ＳＡ７，ＳＡ８が含まれ、＋Ｙ部分領域ｐｙ１にはサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ４，ＳＡ６，ＳＡ７が含まれ、−Ｙ部分領域ｐｙ２にはサンプルショットＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ４，ＳＡ５，ＳＡ８，ＳＡ９が含まれる。
【００３９】
次に、上記構成の露光装置において、露光対象とするウエハ８上に設定された各ショット領域の位置決めを行って各ショット領域を露光することにより、各ショット領域の各々にレチクル２のパターンを転写する際の動作について、図５に示すフローチャートを参照して詳細に説明する。
【００４０】
露光処理が開始されると、まず主制御系６は露光対象とするウエハ８を図１のウエハホルダ９上にロードする。ウエハ８のロードが完了すると、まず主制御系６は、ウエハ８のスケーリングを等方的とみなし（Γｘ＝Γｙ）、ステージ座標系の直交度誤差Ωを０とみなして、前述した（１）式の未知の変換パラメータを４個にした上で、駆動装置１３を駆動してウエハステージ１０をＸＹ平面内で移動させて、ウエハ８に形成されたグローバル・アライメントマークを順にアライメント系１５の計測視野内に配置し、アライメント系１５を介してグローバル・アライメントマークのステージ座標系（Ｘ，Ｙ）での座標値を計測する。この計測結果より、主制御系６は（１）式の簡略化された４個の変換パラメータの値を決定する。
【００４１】
その後、主制御系６は、これら４個の変換パラメータ、及びウエハマークＭｉの設計上のｘ座標、及びｙ座標を順次（１）式に代入することにより、ステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上でのウエハマークＭｉの計算上のＸ座標の初期値、及びＹ座標の初期値を算出する。
【００４２】
以上の処理が終了すると、主制御系６はステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上での設計上の座標値の初期値に基づいてウエハステージ１０を駆動し、サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９に対して設けられているウエハマークＭｘｉ及びウエハマークＭｙｉを順次アライメント系１５の計測視野内に追い込み、アライメント系１５を介して、各サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９のステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上での座標値を高い精度で計測する（ステップＳ１１）。尚、本実施形態においてサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の座標値を計測するとは、各サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９に付設されたＸ軸用及びＹ軸用のウエハマークのステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上での座標値を計測することを意味する。
【００４３】
サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の計測を終えると、主制御系６は計測値の各々とサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の各々の設計値とを前述した（１）式に代入してＥＧＡ演算を行って（１）式中の変換行列Ａ，Ｏを決定する。つまり、ここでは、ウエハ８上の被露光領域を部分領域に分けずにＥＧＡ演算を行う。ここで行われるＥＧＡ演算は、位置合わせ誤差を生じさせる要因である、ウエハ８の残存回転誤差Θ、ステージ座標系（Ｘ，Ｙ）の直交度誤差Ω、ウエハ８の線形伸縮（スケーリング）Γｘ，Γｙ、及びウエハ８のオフセットＯｘ，Ｏｙからなる６つのパラメータを考慮したものであり、これらを用いると上記（１）式は以下の（２）式で表される。
【００４４】
【数２】
【００４５】
尚、このＥＧＡ演算において、ｎ番目のサンプルショットＳＡｎのステージ座標系上で計測された座標値を（ＸＭｎ，ＹＭｎ）とし、ｎ番目のサンプルショットＳＡｎの設計上の座標値を上記の（２）式に代入して計算される座標値を（Ｘｎ，Ｙｎ）とすると、残留誤差成分は以下の（３）式で表される。但し、本実施形態ではｎの値は９である。
【００４６】
【数３】
【００４７】
上記（３）式に示す残留誤差成分が最小になるように、主制御系６は（２）式中の変換行列の各パラメータを決定する。尚、（２）式に示す変換行列Ａ，Ｏは、設計上の配列座標値（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）を実際に位置合わせすべき位置の計算上の配列座標値（Ｆｘｎ，Ｆｙｎ）に変換する行列であるため、ウエハ８上におけるショット領域の配列誤差を補正する補正値ということができる。
【００４８】
ＥＧＡ演算を終えると、主制御系６は、各サンプルショットＳＡｎの計測された座標値（ＸＭｎ，ＹＭｎ）から、上記（３）式に示す残留誤差成分が最小になるように求めた変換行列中のパラメータを用いて計算した計算上の配列座標値（Ｘｎ，Ｙｎ）を差し引いた残留成分を求め、これらの残留成分の２乗和を残留誤差（第２残留誤差）として算出する（ステップＳ１２）。
【００４９】
以上の処理が終了すると、主制御系６は、ウエハ８上の被露光領域を図４に示す＋Ｘ部分領域ｐｘ１、−Ｘ部分領域ｐｘ２、＋Ｙ部分領域ｐｙ１、及び−Ｙ部分領域ｐｙ２の４つの領域に分ける。そして、Ｘ部分領域ｐｘ１に含まれるサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ３，ＳＡ５，ＳＡ６，ＳＡ９のステップＳ１１における計測結果を用いてＥＧＡ演算を行い、＋Ｘ部分領域ｐｘ１に関するウエハスケーリング補正値を算出する（ステップＳ１３）。
【００５０】
具体的には、ステップＳ１１におけるサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ３，ＳＡ５，ＳＡ６，ＳＡ９の計測結果のみを上記の（２）式に代入して、上記（３）式に示される残留誤差成分を最小にする変換行列中のパラメータを算出する。尚、ここでのＥＧＡ演算においては、ウエハ８の＋Ｘ部分領域ｐｘ１についてのスケーリングΓｘ，Γｙ以外に、ウエハ８の＋Ｘ部分領域ｐｘ１についての残存回転誤差Θ、ステージ座標系（Ｘ，Ｙ）の直交度誤差Ω、及びウエハ８のオフセットＯｘ，Ｏｙからなる４つのパラメータも決定されるが、ここではスケーリングΓｘのみウエハスケーリング補正値として採用する。
【００５１】
次に、主制御系６は、図４に示す−Ｘ部分領域ｐｘ２に含まれるサンプルショットＳＡ１，ＳＡ３〜ＳＡ５，ＳＡ７，ＳＡ８のステップＳ１１における計測結果を用いてＥＧＡ演算を行い、−Ｘ部分領域ｐｘ２に関するウエハスケーリング補正値を算出する（ステップＳ１４）。具体的には、ステップＳ１１におけるサンプルショットＳＡ１，ＳＡ３〜ＳＡ５，ＳＡ７，ＳＡ８の計測結果のみを上記の（２）式に代入して、上記（３）式に示される残留誤差成分を最小にする変換行列中のパラメータを算出する。このＥＧＡ演算においてもウエハ８の−Ｘ部分領域ｐｘ２についてのスケーリングΓｘ，Γｙ以外に、ウエハ８の−Ｘ部分領域ｐｘ２についての残存回転誤差Θ、ステージ座標系（Ｘ，Ｙ）の直交度誤差Ω、及びウエハ８のオフセットＯｘ，Ｏｙからなる４つのパラメータも決定されるが、ここではスケーリングΓｘのみウエハスケーリング補正値として採用する。
【００５２】
以下同様に、主制御系６は、図４に示す＋Ｙ部分領域ｐｙ１に含まれるサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ４，ＳＡ６，ＳＡ７の計測結果を（２）式に代入して＋Ｙ部分領域ｐｙ１についてのスケーリングΓｙを求める（ステップＳ１５）。また、−Ｙ部分領域ｐｙ２に含まれるサンプルショットＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ４，ＳＡ５，ＳＡ８，ＳＡ９の計測結果を（２）式に代入して−Ｙ部分領域ｐｙ２についてのスケーリングΓｙを求める（ステップＳ１６）。尚、ステップＳ１５，Ｓ１６ではＹ方向についてのスケーリングΓｙのみを採用する。
【００５３】
以上の処理が終了すると、主制御系６は、ステップＳ１３〜ステップＳ１６の処理で求められた各スケーリング補正値と、全サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の計測値とを用いてＥＧＡ演算を行う。具体的には、まず上記ステップＳ１３，Ｓ１４の処理で求めたスケーリングΓｘとステップＳ１５，Ｓ１６の処理で求めたスケーリングΓｙとの組み合わせを変えて上記の（２）式に代入して４種類の式を求める。ここで得られる式は、＋Ｘ部分領域ｐｘ１のスケーリングΓｘと＋Ｙ部分領域ｐｙ１のスケーリングΓｙとが考慮された第１象限Ｑ１についての式、−Ｘ部分領域ｐｘ２のスケーリングΓｘと＋Ｙ部分領域ｐｙ１のスケーリングΓｙとが考慮された第２象限Ｑ２についての式、−Ｘ部分領域ｐｘ２のスケーリングΓｘと−Ｙ部分領域ｐｙ２のスケーリングΓｙとが考慮された第３象限Ｑ３についての式、及び＋Ｘ部分領域ｐｘ１のスケーリングΓｘと−Ｙ部分領域ｐｙ２のスケーリングΓｙとが考慮された第４象限Ｑ４についての式である。
【００５４】
次いで、第１象限Ｑ１〜第４象限Ｑ４の各々について求められた式に対し、全サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の計測値（ステップＳ１１の計測値）と設計値とを代入し、上記（３）式に示される残留誤差成分を最小にする変換行列中のパラメータを各象限毎に算出する。ここで算出されるパラメータは、スケーリングΓｘ，Γｙ以外の残存回転誤差Θ、ステージ座標系（Ｘ，Ｙ）の直交度誤差Ω、及びウエハ８のオフセットＯｘ，Ｏｙである。
【００５５】
ここで各象限毎に求められるパラメータ（４つの変換行列）は、第１象限Ｑ１〜第４象限Ｑ４各々のスケーリング誤差を考慮して設計上の配列座標値（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）を実際に位置合わせすべき位置の計算上の配列座標値（Ｆｘｎ，Ｆｙｎ）に変換する行列であるため、ウエハ８上におけるショット領域の配列誤差を補正する補正値ということができる。複数の象限に跨らないショット領域（ショットＳＡ６〜ＳＡ９）の計算上の配列座標値は、そのショット領域が属する象限に対して求められた変換行列を用いて算出することができる。これに対し、複数の象限に跨るショット領域（ショットＳＡ１〜ＳＡ５）の計算上の配列座標値は、跨っている象限に対して求められた変換行列中のスケーリングの平均値を用いて算出する。
【００５６】
ＥＧＡ演算を終えると、主制御系６は、各サンプルショットＳＡｎの計測された座標値（ＸＭｎ，ＹＭｎ）から、上記（３）式に示す残留誤差成分が最小になるように求めた変換行列中のパラメータを用いて計算した計算上の配列座標値（Ｘｎ，Ｙｎ）を差し引いた残留成分を求め、これらの残留成分の２乗和を残留誤差（第１残留誤差）として算出する（ステップＳ１７）。
【００５７】
以上の処理が終了すると、主制御系６は、ステップＳ１２で算出した残留誤差（残留成分の２乗和）とステップＳ１７で算出した残留誤差（残留成分の２乗和）とを比較し、残留誤差がより小さくなる補正値を選択する（ステップＳ１８）。ここで、ステップＳ１２で算出された補正値が選択されると、従来のＥＧＡ方式により算出された変換行列が選択される。ステップＳ１７で算出された補正値が選択されると、ウエハ８上の各部分領域のスケーリング補正値を考慮して得られた各象限についての変換行列が選択される。主制御系６はステップＳ１８で選択した補正値（変換行列）に対して、ウエハ８上に設定された各ショット領域の設計上の座標値を代入してウエハ８上の全てのショット領域ＥＳ１，ＥＳ２，…，ＥＳＭの計算上の配列を求める。
【００５８】
次いで、主制御系６は算出したショット領域ＥＳ１，ＥＳ２，…，ＥＳＭの座標値に基づいてウエハステージ１０を駆動して各ショット領域を順次露光領域（投影光学系７の投影領域）に位置合わせしつつ、レチクル２のパターンを露光領域に位置合わせされたショット領域に転写する。このときの投影倍率は、２以上の象限に跨らないショット領域については、その属する象限について求められたスケーリング補正値に基づいて、結像特性制御装置１４によって微調整される。２以上の象限に跨るショット領域については、その跨る各象限について求められたスケーリング補正値の平均値に基づいて、結像特性制御装置１４によって微調整される。このようにして各ショット領域ＥＳ１，ＥＳ２，…，ＥＳＭをステップ・アンド・リピート方式により露光する。尚、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置の場合には、投影倍率の微調整は、スキャン方向（例えば、Ｙ方向）はスキャン速度により微調整され、非スキャン方向（例えば、Ｘ方向）は上記と同様に結像特性制御装置によって微調整される。
【００５９】
以上説明した通り、本実施形態においては、ウエハ８上の被露光領域を互いに一部が重複する複数の部分領域に分けて各々の部分領域についてスケーリング補正値を求め、このスケーリング補正値と全サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の計測値とを用いてＥＧＡ演算を行って変換行列を求めている。このため、ウエハ８上の位置に応じてスケーリングの度合いが異なる場合であっても、ウエハ８上におけるショット領域の位置に応じて個別にスケーリング補正を行うことができるため、ウエハ８上の各ショット領域とマスクのパターンの投影像とをより高精度に重ね合わせることができる。
【００６０】
また、従来のように個々の分割領域に個別にＥＧＡ方式を適用しているのではなく、最終的な変換行列の算出はウエハ８上の全サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の計測値を用いている。このため、最終的に算出されるショット領域ＥＳ１，ＥＳ２，…，ＥＳＭのウエハ８上における座標値は一貫性が保たれ、アライメント精度の低下を招くことはない。更に、例えば図４に示す通りサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の配置を工夫することで、幾つかのサンプルショットを複数の部分領域で共有することができるため、実質的なサンプルショットの数を低減することができる。この結果として、サンプルショットの計測時間を短縮することができ、スループットの低下を回避することができる。
【００６１】
尚、上記実施形態においては、ウエハ８に９個のサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９が設定されてサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ５が部分領域に共有される場合について説明した。しかしながら、サンプルショットの数は任意で良く、複数の部分領域に共有されるサンプルショットが無くてもよい。但し、サンプルショットの計測時間を短縮する観点からは部分領域に共有されるサンプルショットがあることが好ましい。
【００６２】
また、上記実施形態では、ショット領域（サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９）の各々に図３に示すウエハマークＭｘｉ，Ｍｙｉが形成されており、これらのｘ座標、ｙ座標をショット領域のｘ座標及びｙ座標とみなしていた。ショット領域に対して形成されるウエハマークは上記のウエハマーク以外に、ショット領域内に複数のアライメントマークが形成されるものもある。かかるアライメントマークが形成されている場合には、その形成位置又は形状が好ましい１つのアライメントマークの座標値をもってショット領域の座標値としてもよく、ショット領域に形成されたアライメントマークの座標値の平均的な座標値をもってショット領域の座標値としても良い。或いは、ショット領域について形成された複数のアライメントマークの全てを用いて上記のＥＧＡ演算を行っても良い。
【００６３】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以上説明した実施形態においては、ウエハ８の残存回転誤差Θ、ステージ座標系（Ｘ，Ｙ）の直交度誤差Ω、ウエハ８の線形伸縮（スケーリング）Γｘ，Γｙ、及びウエハ８のオフセットＯｘ，Ｏｙからなる６つのパラメータを考慮してウエハ８上のショット領域の配列誤差を補正するものであった。これに対し、本実施形態は、上記の６つのパラメータに加えてショット領域の残存回転誤差θ、ショット領域内における直交度誤差ω、及びショット領域のスケーリングγｘ，γｙからなる１０個のパラメータを考慮してウエハ８上のショット領域の配列誤差及びショット領域自体の変形等からなる位置誤差を補正するものである。
【００６４】
図６は、サンプルショット内に複数形成されるアライメントマークの一例を説明するための図である。尚、図６においては、図２に示すアライメントマーク（ウエハマーク）との比較を容易にするためにアライメントマークの像が指標板２２上に結像した状態を図示している。また、図６に示すアライメントマークは、サンプルショット以外のショット領域にも形成されていても良い。
【００６５】
本実施形態で用いられるアライメントマークは、Ｘ方向に伸びた直線パターンと、これに直交するＹ方向に伸びた直線パターンとからなる十字形状である。このアライメントマークの像が指標板２２上に結像すると図６中の像ＭＰが得られる。像ＭＰは、ＸＰ方向に伸びる像ＭＰｘとＹ方向に伸びる像ＭＰｙとからなり、図６に示す状態で指標板２２上に結像すると、像ＭＰｘが検出領域３３Ｘ内に配置されるとともに像ＭＰｙが検出領域３３Ｙ内に配置される。よって、このアライメントマークを用いることで、一度の計測でＸ方向の位置情報及びＹ方向の位置情報を得ることができる。
【００６６】
図７は、ショット領域内におけるアライメントマークの形成位置の一例を示す図である。図７に示す通り、本実施形態では、サンプルショットＳＡの中心位置に十字形状のアライメントマークＩＭ１が形成されており、サンプルショットＳＡの外周に沿って８個のアライメントマークＩＭ２〜ＩＭ９が形成されている。尚、図７においては、サンプルショットＳＡ内に「×」字形状の印を付してアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ９の形成位置を示しているが、アライメントマークＩＭ１〜ＩＭ９の形状はＸ方向及びＹ方向に伸びる十字形状である。尚、図７に示すサンプルショットＳＡはサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９を代表して図示したものであり、アライメントマークＩＭ１〜ＩＭ９は図３示すサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の各々に形成されているものとする。
【００６７】
本実施形態においては、主制御系６はＥＧＡ演算時にサンプルショットＳＡを＋Ｘ部分領域、−Ｘ部分領域、＋Ｙ部分領域、及び−Ｙ部分領域の４つの領域に分けている。いま、図７に示す通り、サンプルショットＳＡの中心を通りＸ軸に平行な線及びウエハ８の中心を通りＹ軸に平行な線の２つの線によって分割される第１象限ｑ１〜第４象限ｑ４を考える。＋Ｘ部分領域ｐｓｘ１は第１象限ｑ１と第４象限ｑ４とを含む領域であり、−Ｘ部分領域ｐｓｘ２は第２象限ｑ２と第３象限ｑ３とを含む領域であり、＋Ｙ部分領域ｐｓｙ１は第１象限ｑ１と第２象限ｑ２とを含む領域であり、−Ｙ部分領域ｐｓｙ２は第３象限ｑ３と第４象限ｑ４とを含む領域である。
【００６８】
＋Ｘ部分領域ｐｓｘ１、−Ｘ部分領域ｐｓｘ２、＋Ｙ部分領域ｐｓｙ１、及び−Ｙ部分領域ｐｓｙ２の各々には６個のアライメントマークが含まれる。具体的には、＋Ｘ部分領域ｐｓｘ１にはアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ４，ＩＭ８，ＩＭ９が含まれ、−Ｘ部分領域ｐｓｘ２にはアライメントマークＩＭ１，ＩＭ４〜ＩＭ８が含まれ、＋Ｙ部分領域ｐｓｙ１にはアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ６が含まれ、−Ｙ部分領域ｐｓｙ２にはアライメントマークＩＭ１，ＩＭ２，ＩＭ６〜ＩＭ９が含まれる。
【００６９】
次に、このようなアライメントマークがサンプルショット（ショット領域）内に形成されたウエハ８を露光する際の動作について、図８に示すフローチャートを参照して説明する。露光処理が開示されると、まず主制御系６は露光対象とするウエハ８を図１のウエハホルダ９上にロードする。ウエハ８のロードが完了すると、主制御系６は、第１実施形態と同様に、不図示のグローバル・アライメントマークの計測を行ってＥＧＡ演算を行う。次いで、このＥＧＡ演算結果に基づいてウエハステージ１０を駆動して、サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９内に設けられているアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ９を順次計測視野内に追い込み、アライメント系１５を介して各アライメントマークのステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上での座標値を高い精度で計測する（ステップＳ２１）。
【００７０】
サンプルショットの計測を終えると、主制御系６は計測したアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ９の内、サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の代表的な座標値を定めるアライメントマークの選択を行うとともに、ＥＧＡ演算に用いるモデルの指定を行う（ステップＳ２２）。この処理では、例えば、サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の中心に形成されるアライメントマークＩＭ１を選択し、ＥＧＡ演算に用いるモデルとして以下の（４）式に示すモデルの指定を行う。
【００７１】
【数４】
【００７２】
上記（４）式では、ウエハ８の残存回転誤差Θ、ステージ座標系（Ｘ，Ｙ）の直交度誤差Ω、ウエハ８の線形伸縮（スケーリング）Γｘ，Γｙ、及びウエハ８のオフセットＯｘ，Ｏｙからなる６つのパラメータに加えて、ショット領域の残存回転誤差θ、ショット領域内における直交度誤差ω、及びショット領域のスケーリングγｘ，γｙからなる１０個のパラメータを用いている。尚、上記（４）式において、（Ｅｘｎ，Ｅｙｎ）は、ショット領域に設定される座標系におけるアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ９の設計上の座標値であり、（Ｃｘｎ，Ｃｙｎ）はウエハ８上に設定される座標系（ｘ，ｙ）における各ショット領域の基準点（例えば、アライメントマークＩＭ１）の座標値である。
【００７３】
次に、主制御系６は、ウエハ８上におけるウエハスケーリングの違いを補正するための補正値を算出する処理を行う（ステップＳ２３）。この処理においては、上記のステップＳ２２で選択されたアライメントマークの座標値をサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の座標値として、図５に示したステップＳ１２〜ステップＳ１８の処理とほぼ同様の処理が行われる。即ち、サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の座標値（計測値）を用いてＥＧＡ演算により補正値及び残留成分の２乗和としての残留誤差が算出され（ステップＳ１２）、ウエハ８上を部分領域に分割して各々の領域についてウエハスケーリング補正値が算出され（ステップＳ１３〜ステップＳ１６）、ウエハスケーリング補正値とサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の座標値（計測値）とを用いてＥＧＡ演算により補正値及び残留成分の２乗和としての残留誤差が算出され（ステップＳ１７）、残留誤差がより小さくなる補正値が選択される（ステップＳ１８）。但し、ここでＥＧＡ演算に用いるモデルは、ステップＳ２２で指定した上記（４）式に表されるモデルである。また、前記ステップＳ２３において、ウエハ内各象限ごとのスケーリングを求めず、ステップＳ２２で指定されたＥＧＡ計算モデルにより算出されたウエハスケーリングｘとウエハスケーリングｙを用いてもよい。
【００７４】
以上の処理を終えると、主制御系６はサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の各々を図７に示す＋Ｘ部分領域ｐｓｘ１、−Ｘ部分領域ｐｓｘ２、＋Ｙ部分領域ｐｓｙ１、及び−Ｙ部分領域ｐｓｙ２の４つの領域に分ける。そして、サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９各の々について、＋Ｘ部分領域ｐｓｘ１に含まれるアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ４，ＩＭ８，ＩＭ９のステップＳ２１における計測結果を用いてＥＧＡ演算を行い、＋Ｘ部分領域ｐｓｘ１に関するショットスケーリング補正値を算出する（ステップＳ２４）。
【００７５】
具体的には、上記のステップＳ２３で得られた補正値（Θ、Ω、Γｘ、Γｙ、Ｏｘ、Ｏｙ）を上記の（４）式に代入して得られた式（以下、中間式という）に対して、ステップＳ２１におけるアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ４，ＩＭ８，ＩＭ９の計測結果のみを代入して、上記（３）式に示される誤差成分を最小にする変換行列中のパラメータを算出する。尚、ここで行われるＥＧＡ演算では、各サンプルショット毎の＋Ｘ部分領域ｐｓｘ１についてのスケーリングγｘ，γｙ以外に、残存回転誤差θ及び直交度誤差ωも決定されるが、ここではスケーリングγｘのみショットスケーリング補正値として採用する。
【００７６】
次に、主制御系６は、サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の各々について、図７に示す−Ｘ部分領域ｐｓｘ２に含まれるアライメントマークＩＭ１，ＩＭ４〜ＩＭ８のステップＳ２１における計測結果を用いてステップＳ２４と同様にＥＧＡ演算を行い、−Ｘ部分領域ｐｓｘ２に関するショットスケーリング補正値（スケーリングγｘ）を算出する（ステップＳ２５）。
【００７７】
以下同様に、主制御系６は、サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の各々について、図７に示す＋Ｙ部分領域ｐｓｙ１に含まれるアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ６の計測結果を中間式に代入して＋Ｙ部分領域ｐｓｙ１についてのスケーリングγｙを求める（ステップＳ２６）。また、サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の各々について、−Ｙ部分領域ｐｓｙ２に含まれるアライメントマークＩＭ１，ＩＭ２，ＩＭ６〜ＩＭ９の計測結果を中間式に代入して−Ｙ部分領域ｐｓｙ２についてのスケーリングγｙを求める（ステップＳ２７）。尚、ステップＳ２４，Ｓ２５ではＸ方向についてのスケーリングγｘのみを採用しており、ステップＳ２６，Ｓ２７ではＹ方向についてのスケーリングγｙのみを採用している。
【００７８】
以上の処理が終了すると、主制御系６は、サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９毎に、ステップＳ２４〜ステップＳ２７の処理で求められた各スケーリング補正値と、サンプルショット内に形成された全てのアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ９の計測値とを求めてＥＧＡ演算を行う。このＥＧＡ演算では、上記ステップＳ２４，Ｓ２５の処理で求めたスケーリングγｘとステップＳ２６，Ｓ２７の処理で求められたスケーリングγｙとの組み合わせを変えて中間式に代入して４種類の式を求める。
【００７９】
ここで得られる式は、＋Ｘ部分領域ｐｓｘ１のスケーリングγｘと＋Ｙ部分領域ｐｓｙ１のスケーリングγｙとが考慮された第１象限ｑ１についての式、−Ｘ部分領域ｐｓｘ２のスケーリングγｘと＋Ｙ部分領域ｐｓｙ１のスケーリングγｙとが考慮された第２象限ｑ２についての式、−Ｘ部分領域ｐｓｘ２のスケーリングγｘと−Ｙ部分領域ｐｓｙ２のスケーリングγｙとが考慮された第３象限ｑ３についての式、及び＋Ｘ部分領域ｐｓｘ１のスケーリングγｘと−Ｙ部分領域ｐｓｙ２のスケーリングγｙとが考慮された第４象限ｑ４についての式である。
【００８０】
次いで、サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９毎に、第１象限ｑ１〜第４象限ｑ４の各々について求められた式に対してアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ９の計測値と設計値とを代入し、上記（３）式示される誤差成分を最小にする変換行列中のパラメータを各象限毎に算出する。ここで算出されるパラメータは、スケーリングγｘ，γｙ以外の残存回転誤差θ及び直交度誤差ωである。サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の各々について各象限毎に求められるパラメータ（４つの変換行列）は、各サンプルショット内の第１象限ｑ１〜第４象限ｑ４各々のスケーリング誤差を考慮して設計上の配列座標値（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）を実際に位置合わせすべき位置の計算上の配列座標値（Ｆｘｎ，Ｆｙｎ）に変換する行列であるため、ショット領域自体の変形等による位置誤差を補正する補正値ということができる。尚、第１実施形態と同様に、複数の象限に跨るアライメントマークの計算上の配列座標値は、跨っている象限に対して求められた変換行列中のスケーリングの平均値を用いて算出する。
【００８１】
ＥＧＡ演算を終えると、主制御系６は、各アライメントマークＩＭｎの計測された座標値（ＸＭｎ，ＹＭｎ）から、上記（３）式に示す残留誤差成分が最小になるように求めた変換行列中のパラメータを用いて計算した計算上の配列座標値（Ｘｎ，Ｙｎ）を差し引いた残留成分を求め、これらの残留成分の２乗和を残留誤差として算出する（ステップＳ２８）。
【００８２】
以上の処理が終了すると、主制御系６は、ステップＳ２３で算出（選択）した残留誤差（残留成分の２乗和）とステップＳ２８で算出した残留誤差（残留成分の２乗和）とを比較し、残留誤差がより小さくなる補正値を選択する（ステップＳ２９）。ここで、ステップＳ２３で算出された補正値が選択されると、第１実施形態で求められる変換行列と同様の変換行列、即ちウエハスケーリング補正値のみを考慮した変換行列が選択され、ステップＳ２８で算出された補正値が選択されると、ショット領域内の各部分領域のショットスケーリング補正値を考慮して得られた変換行列が選択される。主制御系６はステップＳ２９で選択した補正値（変換行列）に対して、ウエハ８上に設定された各ショット領域の設計上の座標値を代入してウエハ８上の全てのショット領域ＥＳ１，ＥＳ２，…，ＥＳＭの計算上の座標値を求める。
【００８３】
次いで、主制御系６は算出したショット領域ＥＳ１，ＥＳ２，…，ＥＳＭの座標値に基づいてウエハステージ１０を駆動して各ショット領域を順次露光領域（投影光学系７の投影領域）に位置合わせする。次に、照明光学系１内に設けられた不図示のブラインド装置（４枚のブラインド板により照明光の矩形状の照射領域の大きさを調整する装置）を制御して、例えば第１象限ｑ１に相当する領域以外を遮蔽して、ショット領域の該第１象限ｑ１に相当する領域を露光する。このとき、結像特性調整装置１４を制御して投影光学系７の投影倍率が当該ショット領域の当該第１象限についてのショットスケーリング補正値に従って調整されて露光される。次いで、順次当該照射領域を第２象限、第３象限、第４象限に相当する領域に設定して同様に露光することにより、一つのショット領域についての露光を完了する。以後、同様にして、レチクル２のパターンを露光領域に位置合わせされた各ショット領域ＥＳ１，ＥＳ２，…，ＥＳＭにステップ・アンド・リピート方式により露光転写する。
【００８４】
以上説明した通り、本実施形態においては、ウエハ８上の被露光領域を複数の部分領域に分けるとともに、サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９を複数の部分領域に分けて、ウエハスケーリング補正値及びショットスケーリング補正値を求めた上でＥＧＡ演算を行って変換行列を求めている。このため、ウエハ８上の位置に応じてスケーリングの度合いが異なり、且つショット領域の内部の位置に応じてスケーリングの度合いが異なるような場合であっても、ウエハ８の位置及びショット領域内の位置に応じて個別にスケーリング補正を行うことができるため、ウエハ８上の各ショット領域とマスクのパターンの投影像とを極めて高精度に重ね合わせることができるようになる。
【００８５】
尚、上記実施形態においては、サンプルショット領域ＳＡ１〜ＳＡ９内に９個のアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ９が設定されており、アライメントマークＩＭ１，ＩＭ２，ＩＭ４，ＩＭ６，ＩＭ８が部分領域に共有される場合について説明した。サンプルショット領域ＳＡ１〜ＳＡ９内のアライメントマークは、その数を減じて図９に示す通り５個に設定することも可能である。
【００８６】
図９（ａ），（ｂ）に示す通り、サンプルショットＳＡ内には、アライメントマークｉｍ１〜ｉｍ５が設けられており、図９（ａ）に示す例ではサンプルショットＳＡの辺に対して平行にアライメントマークｉｍ１〜ｉｍ５が十字形状に配列され、図９（ｂ）に示す例ではサンプルショットＳＡの対角線に沿ってアライメントマークｉｍ１〜ｉｍ５が「×」形状に配列されている。
【００８７】
図９（ａ）に示す配列の場合には、各部分領域に４つのアライメントマークが含まれる。具体的には、＋Ｘ部分領域ｐｓｘ１にはアライメントマークｉｍ１〜ｉｍ３，ｉｍ５が含まれ、−Ｘ部分領域ｐｓｘ２にはアライメントマークｉｍ１，ｉｍ３〜ｉｍ５が含まれ、＋Ｙ部分領域ｐｓｙ１にはアライメントマークｉｍ１〜ｉｍ４が含まれ、−Ｙ部分領域ｐｓｙ２にはアライメントマークｉｍ１，ｉｍ２，ｉｍ４，ｉｍ５が含まれる。
【００８８】
一方、図９（ｂ）に示す配列の場合には、各部分領域に３つのアライメントマークが含まれる。具体的には、＋Ｘ部分領域ｐｓｘ１にはアライメントマークｉｍ１，ｉｍ２，ｉｍ５が含まれ、−Ｘ部分領域ｐｓｘ２にはアライメントマークｉｍ１，ｉｍ３,，ｉｍ４が含まれ、＋Ｙ部分領域ｐｓｙ１にはアライメントマークｉｍ１〜ｉｍ３が含まれ、−Ｙ部分領域ｐｓｙ２にはアライメントマークｉｍ１，ｉｍ４，ｉｍ５が含まれる。
【００８９】
また、上記実施形態では、ショット領域の配列誤差を補正する６つのパラメータ（Θ、Ω、Γｘ、Γｙ、Ｏｘ、Ｏｙ）とショット領域自体の変形等を補正する４つのパラメータ（θ、ω、γｘ、γｙ）とを考慮した（４）式に示すモデルを用いていたが、このモデルに制限されることはない。
【００９０】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、本発明をステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に適用したものである。ここで、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置は、スリット状の露光光をレチクルに照射している状態で、レチクルを載置したレチクルステージとウエハを載置したウエハステージとを投影光学系に対して互いに同期移動させつつレチクルに形成されたパターンの一部をウエハのショット領域に逐次転写し、１つのショット領域に対するパターンの転写が終了するとウエハをステッピングさせて他のショット領域にパターンの転写を行う露光装置である。
【００９１】
本実施形態においても、上述した第２実施形態と同様の処理によりウエハスケーリング補正値及びショットスケーリング補正値を求めてウエハ８上の位置及びショット領域内の位置に応じて個別にスケーリング補正が行われる。但し、レチクルステージ及びウエハステージの相対移動方向（走査方向）のスケーリング補正は、レチクルステージ及びウエハステージの移動速度を制御することにより行い、レチクルステージ及びウエハステージの相対移動方向に交差する方向（非走査方向）のスケーリング補正は投影光学系の倍率を制御することにより行う。
【００９２】
尚、本実施形態において、装置構成上、ウエハスケーリング補正及びショットスケーリング補正について、＋方向及び−方向について個別に補正することができない場合には、上記の処理により求められた各々の補正値の平均値（＋Ｘ方向の補正値と−Ｘ方向の補正値との平均値、＋Ｙ方向の補正値と−Ｙ方向の補正値との平均値）を求め、この補正値を用いて補正する。更に、Ｘ方向とＹ方向について個別に補正することができない場合には、Ｘ方向の補正値とＹ方向の補正値との平均値を求め、この平均値を用いて補正する。
【００９３】
例えば、走査方向である＋Ｙ方向及び−Ｙ方向について個別にスケーリング補正を行うことはできるが、非走査方向である＋Ｘ方向及び−Ｘ方向について個別にスケーリング補正を行うことができない場合には、走査方向であるＹ方向を優先して補正値を求める。図１０は、本発明の第３実施形態において、Ｙ方向を優先的にスケーリング補正する場合に用いられるサンプルショット内のアライメントマークを示す図である。
【００９４】
Ｙ方向を優先的にスケーリング補正する場合には、図７に示す９個のアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ９のうち、７個のアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ３，ＩＭ５〜ＩＭ７，ＩＭ９の計測結果を用いる。尚、図７中のアライメントマークＩＭ４，ＩＭ８を計測に用いないことが予め分かっている場合には、サンプルショットＳＡ内に７個のアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ３，ＩＭ５〜ＩＭ７，ＩＭ９のみを形成しても良い。
【００９５】
図１０に示す７個のアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ３，ＩＭ５〜ＩＭ７，ＩＭ９の計測結果を用いてＥＧＡ演算を行うにあたっては、サンプルショットＳＡを第１象限ｑ１と第２象限ｑ２とを含む＋Ｙ部分領域ｐｓｙ１と、第３象限ｑ３と第４象限ｑ４とを含む−Ｙ部分領域ｐｓｙ２との２つの領域に分け、Ｘ方向については領域を分けていない。＋Ｙ部分領域ｐｓｙ１には５個のアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ３，ＩＭ５，ＩＭ６が含まれ、−Ｙ部分領域ｐｓｙ２には５個のアライメントマークＩＭ１，ＩＭ２，ＩＭ６，ＩＭ７，ＩＭ９が含まれる。＋Ｙ部分領域ｐｓｙ１及び−Ｙ部分領域ｐｓｙ２については、上述した第２実施形態と同様の処理を行ってスケーリング補正値を算出する。一方、Ｘ方向のスケーリング補正値は、サンプルショットＳＡ内の７個のアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ３，ＩＭ５〜ＩＭ７，ＩＭ９を全て用いて平均的なスケーリング補正値を算出する。
【００９６】
そして、＋Ｙ方向及び−Ｙ方向のスケーリング補正については個別にレチクルステージ及びウエハステージの移動速度を制御して行い、Ｘ方向のスケーリング補正については平均的なスケーリング補正値を用いて投影光学系の光学特性を制御して行う。このように、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置においても、ウエハ８上の各ショット領域とマスクのパターンの投影像とを極めて高精度に重ね合わせることができる。
【００９７】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。従って、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。例えば、上記実施形態においては、理解を容易にするために、ウエハスケーリング補正値を求める場合の処理（図５）とショットスケーリング補正値を求める場合の処理（図８）とを別々に説明したが、これらの処理を一つにまとめても良い。
【００９８】
上述した第２実施形態においては、一つのショット領域内を複数の部分領域に分け、各部分領域についてのスケーリング補正値を求めた後で、このスケーリング補正値とそのショット領域内における全アライメントマークＩＭ１〜ＩＭ９を用いてＥＧＡ演算を行うことで、サンプルショット内の座標値の一貫性を保つようにしている。しかしながら、この処理による効果がさほど高くない場合には、サンプルショットを複数の領域に分割し、分割された各領域について個別にＥＧＡ演算を行って、各領域毎の補正値を求め、これに基づいて位置決め、露光を行うようにしても良い。また、ダイバイダイアライメントにおいても、ショット内多点計測を行う場合、本実施形態と同様に、ショット内各領域ごとにスケーリング補正値を求めてもよい。
【００９９】
本発明の露光装置は、半導体素子や液晶表示素子の製造に用いられる露光装置だけでなく、プラズマディスプレイ、薄膜磁気ヘッド、及び撮像素子（ＣＣＤ等）の製造にも用いられる露光装置、及びレチクル、又はマスクを製造するために、ガラス基板、又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも適用することができる。即ち本発明は、露光装置の露光方式や用途等に関係なく適用可能である。
【０１００】
また、照明光学系１に光源としてＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）を備える場合を例に挙げて説明したが、光源としてはこれ以外に例えば超高圧水銀ランプ（ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ））、又はＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）若しくはＦ２レーザ（波長１５７ｎｍ）を用いることができる。更には、上記実施形態では本発明を露光装置に適用した場合について説明したが、本発明は、搬送装置、計測装置、検査装置、試験装置、レーザリペア装置、その他の物体の位置合わせを行う装置全般について適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の実施形態に係る露光装置の概略構成図である。
【図２】図１の指標板上のパターンを示す図である。
【図３】ウエハ上に設定されるショット領域の配列の一例を示す図である。
【図４】ＥＧＡ演算時に主制御系によって分けられる部分領域の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態における処理を示すフローチャートである。
【図６】サンプルショット内に複数形成されるアライメントマークを説明するための図である。
【図７】ショット領域内におけるアライメントマークの形成位置の一例を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態における処理を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第２実施形態において、ショット領域におけるアライメントマークの形成位置の他の例を示す図である。
【図１０】本発明の第３実施形態において、Ｙ方向を優先的にスケーリング補正する場合に用いられるサンプルショット内のアライメントマークを示す図である。
【符号の説明】
【０１０２】
８…ウエハ
ＥＳ１〜ＥＳＭ…ショット領域
ＩＭ１〜ＩＭ９…アライメントマーク
ｉｍ１〜ｉｍ５…アライメントマーク
ｐｘ１，ｐｘ２…部分領域
ｐｙ１，ｐｙ２…部分領域
ｐｓｘ１，ｐｓｘ２…部分領域
ｐｓｙ１，ｐｓｙ２…部分領域
ＳＡ１〜ＳＡ９…サンプルショット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば基板上の各ショット領域に順次マスク又はレチクルのパターンを転写する露光装置において、統計処理により算出した配列座標に基づいてウエハ上の各ショット領域を順次露光位置に位置合わせする場合に適用して好適な位置合わせ方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ：Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ等）、薄膜磁気ヘッド等の各種デバイスの多くは露光装置を用いて基板上に多数層のパターンを重ねて露光転写することにより製造される。このため、２層目以降のパターンを基板上に露光転写する際には、基板上の既にパターンが形成された各ショット領域とマスクのパターン像との位置合わせ、即ち基板とレチクルとの位置合わせ（アライメント）を正確に行う必要がある。１層目のパターンが露光転写された基板上には、アライメントマークと呼ばれる位置合わせ用のマークがそれぞれ付設された複数のショット領域（チップパターン）が形成されており、これらショット領域は予め基板上に設定された配列座標に基づいて規則的に配列されている。
【０００３】
しかしながら、基板上のショット領域の配列には、以下の４つの要因による配列誤差が生じていることがある。
（Ａ）基板の残存回転誤差Θ
（Ｂ）ステージ座標系（又はショット配列）の直交度誤差Ω
（Ｃ）基板の線形伸縮（スケーリング）Γｘ，Γｙ
（Ｄ）基板（中心位置）のオフセット（平行移動）Ｏｘ，Ｏｙ
【０００４】
また、個々のショット領域には、以下の３つの要因による位置誤差が生じていることがある。
（ａ）ショット領域の残存回転誤差θ
（ｂ）ショット領域内における直交度誤差ω
（ｃ）ショット領域の線形伸縮（スケーリング）γｘ，γｙ
【０００５】
以上の誤差が生じていると、基板上における各ショット領域の設計上の座標値（ショット配列）に基づいて基板を歩進（ステッピング）させても、基板が正確に位置合わせされるとは限らない。そこで、従来は基板上から選択された複数のショット領域（サンプルショット）について実測した計測結果を統計処理して基板上における全ショット領域の座標値を求め、この座標値に従って各ショット領域の位置合わせを行うエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）方式が用いられている。
【０００６】
ところで、従来のＥＧＡ方式で考慮されるスケーリングは、基板に関してはＸ方向のスケーリングΓｘ及びＹ方向のスケーリングΓｙの２つであり、ショット領域に関してはＸ方向のスケーリングγｘ及びＹ方向のスケーリングγｙの２つである。このため、例えば、基板のＸ方向における両端でのスケーリングの度合いが異なり、又は基板のＹ方向における両端でのスケーリングの度合いが異なるような歪みが生じていた場合には、従来のＥＧＡ方式ではスケーリングの違いによるショット領域の位置誤差を十分に補正できない場合があるという問題があった。この問題は、ＥＧＡ方式においてショット領域内のスケーリングを考慮する場合にも同様に生ずる問題である。
【０００７】
以上の問題を解消するために、下記の特許文献１に開示されているように、基板上の被露光領域を複数の領域に分割し、個々の分割領域に対して個別にＥＧＡ方式を適用することが考えられる。
【０００８】
しかしながら、各分割領域に対して個別にＥＧＡ方式を適用すると、十分な精度を確保するためには個々の分割領域毎にサンプルショットを所定数以上設定する必要があるため、サンプルショットの数が多くなって計測に長時間を要し、最終的にはスループットが低下するおそれがある。また、分割領域の各々対して個別にＥＧＡ方式を適用しているため、各分割領域間の関連性が全くなくなってしまい、個々の分割領域にＥＧＡ方式を適用して得られる座標値は基板上において一貫性が無くなり、その結果としてアライメント精度の低下を招いてしまう場合があるという問題があった。
【０００９】
よって、本発明の目的は、物体上の被加工領域の位置合わせの高精度化を、スループットの低下を抑制しつつ、達成することである。
【特許文献１】特開平８−３１６１２２号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の観点によると、物体（８）上に配列された複数の被加工領域（ＥＳ１〜ＥＳＭ）の各々を、所定の加工位置に対して位置合わせする位置合わせ方法において、前記被加工領域毎に設定された計測点（Ｍｘｉ，Ｍｙｉ）のうち、予め選択された所定数のサンプル計測点（ＳＡ１〜ＳＡ９）の位置を計測する第１工程（Ｓ１１）と、前記物体上を、前記サンプル計測点を複数含む複数の部分領域（ｐｘ１、ｐｘ２、ｐｙ１、ｐｙ２）に分け、該部分領域の各々に含まれるサンプル計測点の計測位置及び該サンプル計測点の設計上の設計位置を演算パラメータとして該部分領域毎に統計演算を行い、スケーリング（Γｘ，Γｙ）についての第１補正値を該部分領域単位でそれぞれ算出する第２工程（Ｓ１３〜Ｓ１６）と、前記サンプル計測点についての前記計測位置、前記設計位置及び前記第１補正値を演算パラメータとして統計演算を行い、前記被加工領域の配列のオフセット（Ｏｘ，Ｏｙ）、ローテーション（Θ）及び直交度（Ω）についての補正値のうちの少なくとも一つを含む第２補正値を前記物体単位で算出する第３工程（Ｓ１７）と、を備える位置合わせ方法が提供される。尚、本発明において、「部分領域に分ける」とは、サンプル計測点の一部が複数の部分領域に属するように、部分領域の一部が他の部分領域の一部と重複するように分ける場合と、全く重複しないように分ける、即ち分割する場合の双方が含まれる。
【００１１】
本発明では、スケーリング（線形伸縮）については、物体上を複数に分けた各部分領域毎に補正値（第１補正値）を求めるようにしたので、物体上の位置に応じてスケーリングが異なる場合に、当該位置に対応した最適な補正を実施することが可能となるとともに、オフセット、ローテーション及び直交度については、物体全体としてこれらの少なくとも一つを含む補正値（第２補正値）を求めるようにしたので、物体全体として一貫性を損なうことなく最適な補正を実施することが可能となり、位置合わせの精度を向上することができる。また、第２工程において、サンプル計測点の一部が複数の部分領域に属するように部分領域の一部が他の部分領域の一部と重複するように分けることにより、実質的なサンプル計測点の数を低減することができ、その結果として、サンプル計測点の計測時間を短縮することができ、スループットの低下を回避することができる。
【００１２】
本発明の第２の観点によると、物体（８）上に配列された複数の被加工領域（ＥＳ１〜ＥＳＭ）の各々を、所定の加工位置に対して位置合わせする位置合わせ方法において、前記被加工領域内に設定された計測点のうち、予め選択された所定数のサンプル計測点（ＩＭ１〜ＩＭ９）の位置を計測する第１工程（Ｓ２１）と、前記被加工領域上を、前記サンプル計測点をそれぞれ複数含む複数の部分領域（ｐｓｘ１、ｐｓｘ２、ｐｓｙ１、ｐｓｙ２）に分け、該部分領域の各々に含まれるサンプル計測点の計測位置及び該サンプル計測点の設計上の設計位置を演算パラメータとして該部分領域毎に統計演算を行い、スケーリング（γｘ，γｙ）についての第１補正値を該部分領域単位でそれぞれ算出する第２工程（Ｓ２４〜Ｓ２７）と、前記サンプル計測点についての前記計測位置、前記設計位置及び前記第１補正値を演算パラメータとして統計演算を行い、前記被加工領域のローテーション（θ）及び直交度（ω）についての補正値の少なくとも一方を含む第２補正値を該被加工領域単位で算出する第３工程（Ｓ２８）と、を備える位置合わせ方法が提供される。尚、本発明において、「部分領域に分ける」とは、サンプル計測点の一部が複数の部分領域に属するように、部分領域の一部が他の部分領域の一部と重複するように分ける場合と、全く重複しないように分ける、即ち分割する場合の双方が含まれる。
【００１３】
本発明では、スケーリング（線形伸縮）については、被加工領域上を複数に分けた各部分領域毎に補正値（第１補正値）を求めるようにしたので、被加工領域上の位置に応じてスケーリングが異なる場合に、当該位置に応じた最適な補正を実施することが可能となるとともに、ローテーション及び直交度については、被加工領域全体としてこれらの少なくとも一方を含む補正値（第２補正値）を求めるようにしたので、被加工領域全体として一貫性を損なうことなく最適な補正を実施することが可能となり、位置合わせの精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る露光装置の概略構成図である。尚、以下の説明では、マスクとしてのレチクル２に形成されたパターンを投影光学系７を介して感光性材料（レジスト）が塗布された物体としてのウエハ８上にステップ・アンド・リピート方式で転写する露光装置（ステッパー）に本発明を適用した場合を例に挙げて説明する。
【００１５】
また、以下の説明においては、必要に応じて図中に設定されたＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウエハ８に対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がウエハ８に対して直交する方向に設定されている。図中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。
【００１６】
図１に示す本実施形態の露光装置は、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）等の光源を含んで構成され、光源から射出される露光光をレチクル２に導く照明光学系１を備えている。光源から射出された露光光ＥＬは、照明光学系１を通過して投影光学系７の物体面に配置されるレチクル２に導かれてレチクル２をほぼ均一な照度で照明する。レチクル２はレチクルステージ３上に保持され、レチクルステージ３はベース４上の２次元平面内で移動及び微小回転ができるように支持されている。装置全体の動作を制御する主制御系６が、ベース４上の駆動装置５を介してレチクルステージ３の動作を制御する。
【００１７】
レチクル２を透過した光束は、投影光学系７を介してウエハ８上に導かれ、これによってレチクル２のパターン像が投影光学系７の像面に配置されるウエハ８上に投影される。投影光学系７は、レチクル２のパターン像を所定の投影倍率αでウエハ８上に投影するものであって、例えば両側テレセントリックな光学系である。投影光学系７は縮小系であり、投影倍率は、例えば１／４又は１／５に設定されている。
【００１８】
ウエハ８はウエハホルダ９を介してウエハステージ１０上に載置されている。ウエハステージ１０は、投影光学系７の光軸ＡＸに垂直な面内でウエハ８を２次元的に位置決めするＸＹステージ、投影光学系７の光軸ＡＸに平行な方向（Ｚ方向）にウエハ８を位置決めするＺステージ、及びウエハ８をＸ軸、Ｙ軸、又はＺ軸の周りで微小回転させるステージ等から構成されている。
【００１９】
ウエハステージ１０上面の一端には移動ミラー１１が固定されており、移動ミラー１１に対向するようにレーザ干渉計１２が配置されている。尚、図１では図示を簡略化しているが、移動鏡１１はＸ軸に垂直な反射面を有する平面鏡及びＹ軸に垂直な反射面を有する平面鏡より構成されている。また、レーザ干渉計１２は、Ｘ軸に沿って移動鏡１１にレーザビームを照射する２個のＸ軸用のレーザ干渉計及びＹ軸に沿って移動鏡１１にレーザビームを照射するＹ軸用のレーザ干渉計より構成されており、Ｘ軸用の１個のレーザ干渉計及びＹ軸用の１個のレーザ干渉計により、ウエハステージ１０のＸ座標及びＹ座標が計測される。レーザ干渉計１２で計測されるＸ座標及びＹ座標よりなる座標系（Ｘ，Ｙ）を、以下ではステージ座標系又は静止座標系と呼ぶことにする。
【００２０】
また、Ｘ軸用の２個のレーザ干渉計の計測値の差により、投影光学系７の光軸ＡＸ周りのウエハステージ１０の回転角が計測される。レーザ干渉計１２により計測されたＸ座標、Ｙ座標、及び回転角の情報が座標計測回路１２ａ及び主制御系６に供給され、主制御系６は、供給された座標をモニターしつつ駆動装置１３を介して、ウエハステージ１０の位置決め動作を制御する。尚、図１には示していないが、レチクル側にもウエハ側とほぼ同様の干渉計システムが設けられている。
【００２１】
投影光学系７には結像特性制御装置１４が装着されている。この結像特性制御装置１４は、例えば投影光学系７を構成するレンズ群の内の所定のレンズ群の間隔を調整し、又は所定のレンズ群の間のレンズ室内における気圧を調整することにより、投影光学系７の投影倍率、歪曲収差等の光学特性の調整を行う。結像特性制御装置１４の動作も主制御系６により制御されている。
【００２２】
また、投影光学系７の側方にはオフ・アクシス方式のアライメント系１５が配置されている。このアライメント系１５は、例えばハロゲンランプ等の広帯域波長の光を射出する光源１６を備えており、光源１６から射出された照明光がコリメータレンズ１７、ビームスプリッター１８、ミラー１９、及び対物レンズ２０を介してウエハ８上に形成された計測点としてのアライメントマークＡＭ上に照射される。対物レンズ２０の光軸２０ａと投影光学系７の光軸ＡＸとの間隔であるベースライン量は予め高精度に計測されている。アライメントマークＡＭからの反射光は、対物レンズ２０、ミラー１９、ビームスプリッター１８、及び集光レンズ２１を介して指標板２２上に導かれ、指標板２２上にアライメントマークＡＭの像が結像される。
【００２３】
指標板２２を透過した光は、第１リレーレンズ２３を経てビームスプリッター２４に向かい、ビームスプリッター２４を透過した光が、Ｘ軸用第２リレーレンズ２５Ｘにより２次元ＣＣＤよりなるＸ軸用撮像素子２６Ｘの撮像面上に集束され、ビームスプリッター２４で反射された光が、Ｙ軸用第２リレーレンズ２５Ｙにより２次元ＣＣＤよりなるＹ軸用撮像素子２６Ｙの撮像面上に集束される。撮像素子２６Ｘ，２６Ｙの撮像面上にはそれぞれアライメントマークＡＭの像及び指標板２２上の指標マークの像が重ねて結像される。撮像素子２６Ｘ，２６Ｙの撮像信号は共に座標計測回路１２ａに供給される。
【００２４】
図２は、図１の指標板２２上のパターンの一例を示す図である。図２において、６本の直線パターンよりなるウエハマークＭｘの像ＭｘＰが結像され、この像ＭｘＰのピッチ方向であるＸＰ方向、その像ＭｘＰの長手方向であるＹＰ方向が、それぞれ図１のウエハステージ１０のステージ座標系のＸ方向及びＹ方向と共役になっている。また、ウエハマーク像ＭｘＰをＸＰ方向に挟むように２個の指標マーク３１ａ，３１ｂが形成され、ウエハマーク像ＭｙＰをＹＰ方向に挟むように２個の指標マーク３２ａ，３２ｂが形成されている。
【００２５】
ここで、ＸＰ方向で指標マーク３１ａ，３１ｂ及びウエハマーク像ＭｘＰを囲む検出領域３３Ｘ内の像は図１のＸ軸用撮像素子２６Ｘで撮像される。一方、ＹＰ方向で指標マーク３２ａ，３２ｂ及びＹ軸用のウエハマークＭｙの像を囲む検出領域３３Ｙ内の像は図１のＹ軸用撮像素子２６Ｙで撮像される。
【００２６】
更に、撮像素子２６Ｘ，２６Ｙの各画素から光電変換信号を読み取る際の走査方向はそれぞれＸＰ方向及びＹＰ方向にそれぞれ設定されており、撮像素子２６Ｘ，２６Ｙの撮像信号を処理することにより、Ｘ軸用のウエハマーク像ＭｘＰと指標マーク３１ａ，３１ｂとのＸＰ方向の位置ずれ量、及びＹ軸用のウエハマークＭｙの像と指標マーク３２ａ，３２ｂとのＹＰ方向の位置ずれ量を求めることができる。
【００２７】
従って、図１において、座標計測回路１２ａは、ウエハ８上のウエハマークＭｘの像ＭｘＰと指標板２２上の指標マーク３１ａ，３１ｂとの位置関係及びそのときのレーザ干渉計１２の計測結果より、そのウエハマークＭｘのステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上でのＸ座標を求め、このように計測されたＸ座標を主制御系６に供給する。同様にして、Ｙ軸用のウエハマークのステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上でのＹ座標も計測されて、主制御系６に供給される。
【００２８】
主制御系６は、ウエハ８上に設定された被加工領域としてのショット領域の内から予め選択された複数のショット領域（サンプルショット）のアライメント系１５を用いた計測結果に基づいてＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）演算を行い、ウエハ８上におけるショット領域の配列を算出する。そして、この算出結果に従ってウエハステージ１０を移動させて各ショット領域を被加工位置としての露光領域（投影光学系７の投影領域）に位置合わせしつつ露光処理を行う。ここで、主制御系６で行われるＥＧＡ方式を概説すると以下の通りである。
【００２９】
前述したウエハ８上におけるショット領域の配列誤差を生じさせる誤差量は６つのパラメータ（Θ、Ω、Γｘ、Γｙ、Ｏｘ、Ｏｙ）で表すことができるため、ＥＧＡ方式においては、これらのうち４個のパラメータで表される要素からなる２行×２列の変換行列Ａと、オフセット（平行移動）Ｏｘ，Ｏｙ を要素とする２行×１列の変換行列Ｏとを考える。これらの変換行列Ａ，Ｏを用いると、ウエハ８上の各ショット領域の設計上の配列座標値（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）（ｎ＝０，１，２，……）と、位置合わせすべき実際の配列座標値（Ｆｘｎ，Ｆｙｎ）との関係は（１）式で表される。
【００３０】
【数１】
【００３１】
ＥＧＡ方式では、サンプルショットについて実測して得られた配列座標値（ＦＭｘｎ，ＦＭｙｎ）と、そのショット領域の設計上の配列座標値を上記（１）式に代入して得られた計算上の配列座標値（Ｆｘｎ，Ｆｙｎ）との平均的な偏差が最小になるように、最小自乗法を用いて変換行列Ａ，Ｏを決定する。以下、この演算をＥＧＡ演算という。ここで、上記の実測して得られた配列座標値（ＦＭｘｎ，ＦＭｙｎ）から上記の計算上の配列座標値（Ｆｘｎ，Ｆｙｎ）を差し引いた値をアライメント誤差と考える。上記の変換行列Ａ，Ｏが決定されると、この決定された変換行列Ａ，Ｏと設計上の配列座標値（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）とに基づいて、上記（１）式から実際に位置合わせすべき位置の計算上の配列座標値（Ｆｘｎ，Ｆｙｎ）を算出し、その算出された座標値をもとにウエハ８上の各ショット領域を位置決めする。
【００３２】
また、主制御系６は、ウエハ上の被露光領域（ショット領域が形成された領域）を複数の部分領域に分けて各々の部分領域のスケーリングΓｘ，Γｙを個別に求め、各部分領域のスケーリングΓx，Γｙを考慮して他の４つのパラメータΘ、Ω、Ｏｘ、Ｏｙを求めるＥＧＡ演算を行う。これは、ウエハ８のＸ方向の両端におけるスケーリング及びＹ方向の両端におけるスケーリングの度合いの違いを考慮してアライメント精度の向上を図るためである。
【００３３】
次に、露光対象としてのウエハ８上に設定されるショット領域について、図３を参照して説明する。図３に示す通り、ウエハ８上には図１に示すステージ座標系（Ｘ，Ｙ）とは異なる座標系（ｘ，ｙ）が設定されており、この座標系（ｘ，ｙ）に沿って規則的にショット領域ＥＳ１，ＥＳ２，…，ＥＳＭ（Ｍは３以上の整数）が形成されている。各ショット領域ＥＳｉ（ｉ＝１〜Ｍ）にはそれまでの工程によりそれぞれチップパターンが形成されている。また、各ショット領域ＥＳｉはｘ方向及びｙ方向に伸びる所定幅のストリートライン（スクライブライン）で区切られており、各ショット領域ＥＳｉに接するｘ方向に伸びたストリートラインの中央部にＸ軸、Ｙ軸の２次元方向計測用のウエハマークＭｉが形成されている。
【００３４】
Ｘ軸用のウエハマークＭｘｉ及びＹ軸用のウエハマークＭｙｉはそれぞれｘ方向に６本、ｙ方向に３本の直線パターンを並べたものであり、これらのパターンはウエハ８の下地に凹部又は凸部のパターンとして形成されている。ウエハ８上の座標系（ｘ，ｙ）でのウエハマークＭｉのｘ座標（設計上の座標値）ｘｉ、及びｙ座標（設計上の座標値）ｙｉは既知であり、図１の主制御系６内の記憶部に記憶されている。この場合、ウエハマークＭｉのｘ座標、及びｙ座標を、それぞれショット領域ＥＳｉのｘ座標及びｙ座標とみなす。
【００３５】
また、ウエハ８上に設定された複数のショット領域ＥＳ１〜ＥＳＭの内、予め所定数のショット領域がサンプルショット（サンプル領域）として選択されている。図３に示す例では、斜線を付した９個のショット領域がサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９として選択されている。サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の各々にはウエハマークＭｘ，Ｍｙがそれぞれショットに付随して設けられている。例えば、サンプルショットＳＡ６には、ウエハマークＭｘ６，Ｍｙ６がそれぞれ設けられている。また、ウエハ８上には大まかな位置合わせ（グローバル・アライメント）を行うための２つの２次元のグローバル・アライメントマーク（不図示）が形成されている。これら２つのグローバル・アライメントマークのウエハ８上の座標系（ｘ，ｙ）での座標値は既知である。
【００３６】
上述した通り、主制御系６はＥＧＡ演算時にウエハ８上の被露光領域を複数の領域に分けているが、本実施形態においては、ウエハ８上の被露光領域を、＋Ｘ部分領域、−Ｘ部分領域、＋Ｙ部分領域、及び−Ｙ部分領域の４つの領域に分けるものとする。図４は、ＥＧＡ演算時に主制御系６によって分けられる部分領域の一例を示す図である。尚、図４においては、ウエハ８上に設定されたショット領域の内のサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９を模式的に図示している。
【００３７】
いま、図４に示す通り、ウエハ８の中心（ウエハ８上に配列されたショット領域の配列の中心）を通りＸ軸に平行な線及びウエハ８の中心を通りＹ軸に平行な線の２つの線によって分割される第１象限Ｑ１〜第４象限Ｑ４を考える。上記の＋Ｘ部分領域ｐｘ１は第１象限Ｑ１と第４象限Ｑ４とを含む領域であり、−Ｘ部分領域ｐｘ２は第２象限Ｑ２と第３象限Ｑ３とを含む領域であり、＋Ｙ部分領域ｐｙ１は第１象限Ｑ１と第２象限Ｑ２とを含む領域であり、−Ｙ部分領域ｐｙ２は第３象限Ｑ３と第４象限Ｑ４とを含む領域である。
【００３８】
＋Ｘ部分領域ｐｘ１、−Ｘ部分領域ｐｘ２、＋Ｙ部分領域ｐｙ１、及び−Ｙ部分領域ｐｙ２の各々には６個のサンプルショットが含まれる。具体的には、＋Ｘ部分領域ｐｘ１にはサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ３，ＳＡ５，ＳＡ６，ＳＡ９が含まれ、−Ｘ部分領域ｐｘ２にはサンプルショットＳＡ１，ＳＡ３〜ＳＡ５，ＳＡ７，ＳＡ８が含まれ、＋Ｙ部分領域ｐｙ１にはサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ４，ＳＡ６，ＳＡ７が含まれ、−Ｙ部分領域ｐｙ２にはサンプルショットＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ４，ＳＡ５，ＳＡ８，ＳＡ９が含まれる。
【００３９】
次に、上記構成の露光装置において、露光対象とするウエハ８上に設定された各ショット領域の位置決めを行って各ショット領域を露光することにより、各ショット領域の各々にレチクル２のパターンを転写する際の動作について、図５に示すフローチャートを参照して詳細に説明する。
【００４０】
露光処理が開始されると、まず主制御系６は露光対象とするウエハ８を図１のウエハホルダ９上にロードする。ウエハ８のロードが完了すると、まず主制御系６は、ウエハ８のスケーリングを等方的とみなし（Γｘ＝Γｙ）、ステージ座標系の直交度誤差Ωを０とみなして、前述した（１）式の未知の変換パラメータを４個にした上で、駆動装置１３を駆動してウエハステージ１０をＸＹ平面内で移動させて、ウエハ８に形成されたグローバル・アライメントマークを順にアライメント系１５の計測視野内に配置し、アライメント系１５を介してグローバル・アライメントマークのステージ座標系（Ｘ，Ｙ）での座標値を計測する。この計測結果より、主制御系６は（１）式の簡略化された４個の変換パラメータの値を決定する。
【００４１】
その後、主制御系６は、これら４個の変換パラメータ、及びウエハマークＭｉの設計上のｘ座標、及びｙ座標を順次（１）式に代入することにより、ステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上でのウエハマークＭｉの計算上のＸ座標の初期値、及びＹ座標の初期値を算出する。
【００４２】
以上の処理が終了すると、主制御系６はステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上での設計上の座標値の初期値に基づいてウエハステージ１０を駆動し、サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９に対して設けられているウエハマークＭｘｉ及びウエハマークＭｙｉを順次アライメント系１５の計測視野内に追い込み、アライメント系１５を介して、各サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９のステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上での座標値を高い精度で計測する（ステップＳ１１）。尚、本実施形態においてサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の座標値を計測するとは、各サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９に付設されたＸ軸用及びＹ軸用のウエハマークのステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上での座標値を計測することを意味する。
【００４３】
サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の計測を終えると、主制御系６は計測値の各々とサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の各々の設計値とを前述した（１）式に代入してＥＧＡ演算を行って（１）式中の変換行列Ａ，Ｏを決定する。つまり、ここでは、ウエハ８上の被露光領域を部分領域に分けずにＥＧＡ演算を行う。ここで行われるＥＧＡ演算は、位置合わせ誤差を生じさせる要因である、ウエハ８の残存回転誤差Θ、ステージ座標系（Ｘ，Ｙ）の直交度誤差Ω、ウエハ８の線形伸縮（スケーリング）Γｘ，Γｙ、及びウエハ８のオフセットＯｘ，Ｏｙからなる６つのパラメータを考慮したものであり、これらを用いると上記（１）式は以下の（２）式で表される。
【００４４】
【数２】
【００４５】
尚、このＥＧＡ演算において、ｎ番目のサンプルショットＳＡｎのステージ座標系上で計測された座標値を（ＸＭｎ，ＹＭｎ）とし、ｎ番目のサンプルショットＳＡｎの設計上の座標値を上記の（２）式に代入して計算される座標値を（Ｘｎ，Ｙｎ）とすると、残留誤差成分は以下の（３）式で表される。但し、本実施形態ではｎの値は９である。
【００４６】
【数３】
【００４７】
上記（３）式に示す残留誤差成分が最小になるように、主制御系６は（２）式中の変換行列の各パラメータを決定する。尚、（２）式に示す変換行列Ａ，Ｏは、設計上の配列座標値（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）を実際に位置合わせすべき位置の計算上の配列座標値（Ｆｘｎ，Ｆｙｎ）に変換する行列であるため、ウエハ８上におけるショット領域の配列誤差を補正する補正値ということができる。
【００４８】
ＥＧＡ演算を終えると、主制御系６は、各サンプルショットＳＡｎの計測された座標値（ＸＭｎ，ＹＭｎ）から、上記（３）式に示す残留誤差成分が最小になるように求めた変換行列中のパラメータを用いて計算した計算上の配列座標値（Ｘｎ，Ｙｎ）を差し引いた残留成分を求め、これらの残留成分の２乗和を残留誤差（第２残留誤差）として算出する（ステップＳ１２）。
【００４９】
以上の処理が終了すると、主制御系６は、ウエハ８上の被露光領域を図４に示す＋Ｘ部分領域ｐｘ１、−Ｘ部分領域ｐｘ２、＋Ｙ部分領域ｐｙ１、及び−Ｙ部分領域ｐｙ２の４つの領域に分ける。そして、Ｘ部分領域ｐｘ１に含まれるサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ３，ＳＡ５，ＳＡ６，ＳＡ９のステップＳ１１における計測結果を用いてＥＧＡ演算を行い、＋Ｘ部分領域ｐｘ１に関するウエハスケーリング補正値を算出する（ステップＳ１３）。
【００５０】
具体的には、ステップＳ１１におけるサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ３，ＳＡ５，ＳＡ６，ＳＡ９の計測結果のみを上記の（２）式に代入して、上記（３）式に示される残留誤差成分を最小にする変換行列中のパラメータを算出する。尚、ここでのＥＧＡ演算においては、ウエハ８の＋Ｘ部分領域ｐｘ１についてのスケーリングΓｘ，Γｙ以外に、ウエハ８の＋Ｘ部分領域ｐｘ１についての残存回転誤差Θ、ステージ座標系（Ｘ，Ｙ）の直交度誤差Ω、及びウエハ８のオフセットＯｘ，Ｏｙからなる４つのパラメータも決定されるが、ここではスケーリングΓｘのみウエハスケーリング補正値として採用する。
【００５１】
次に、主制御系６は、図４に示す−Ｘ部分領域ｐｘ２に含まれるサンプルショットＳＡ１，ＳＡ３〜ＳＡ５，ＳＡ７，ＳＡ８のステップＳ１１における計測結果を用いてＥＧＡ演算を行い、−Ｘ部分領域ｐｘ２に関するウエハスケーリング補正値を算出する（ステップＳ１４）。具体的には、ステップＳ１１におけるサンプルショットＳＡ１，ＳＡ３〜ＳＡ５，ＳＡ７，ＳＡ８の計測結果のみを上記の（２）式に代入して、上記（３）式に示される残留誤差成分を最小にする変換行列中のパラメータを算出する。このＥＧＡ演算においてもウエハ８の−Ｘ部分領域ｐｘ２についてのスケーリングΓｘ，Γｙ以外に、ウエハ８の−Ｘ部分領域ｐｘ２についての残存回転誤差Θ、ステージ座標系（Ｘ，Ｙ）の直交度誤差Ω、及びウエハ８のオフセットＯｘ，Ｏｙからなる４つのパラメータも決定されるが、ここではスケーリングΓｘのみウエハスケーリング補正値として採用する。
【００５２】
以下同様に、主制御系６は、図４に示す＋Ｙ部分領域ｐｙ１に含まれるサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ４，ＳＡ６，ＳＡ７の計測結果を（２）式に代入して＋Ｙ部分領域ｐｙ１についてのスケーリングΓｙを求める（ステップＳ１５）。また、−Ｙ部分領域ｐｙ２に含まれるサンプルショットＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ４，ＳＡ５，ＳＡ８，ＳＡ９の計測結果を（２）式に代入して−Ｙ部分領域ｐｙ２についてのスケーリングΓｙを求める（ステップＳ１６）。尚、ステップＳ１５，Ｓ１６ではＹ方向についてのスケーリングΓｙのみを採用する。
【００５３】
以上の処理が終了すると、主制御系６は、ステップＳ１３〜ステップＳ１６の処理で求められた各スケーリング補正値と、全サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の計測値とを用いてＥＧＡ演算を行う。具体的には、まず上記ステップＳ１３，Ｓ１４の処理で求めたスケーリングΓｘとステップＳ１５，Ｓ１６の処理で求めたスケーリングΓｙとの組み合わせを変えて上記の（２）式に代入して４種類の式を求める。ここで得られる式は、＋Ｘ部分領域ｐｘ１のスケーリングΓｘと＋Ｙ部分領域ｐｙ１のスケーリングΓｙとが考慮された第１象限Ｑ１についての式、−Ｘ部分領域ｐｘ２のスケーリングΓｘと＋Ｙ部分領域ｐｙ１のスケーリングΓｙとが考慮された第２象限Ｑ２についての式、−Ｘ部分領域ｐｘ２のスケーリングΓｘと−Ｙ部分領域ｐｙ２のスケーリングΓｙとが考慮された第３象限Ｑ３についての式、及び＋Ｘ部分領域ｐｘ１のスケーリングΓｘと−Ｙ部分領域ｐｙ２のスケーリングΓｙとが考慮された第４象限Ｑ４についての式である。
【００５４】
次いで、第１象限Ｑ１〜第４象限Ｑ４の各々について求められた式に対し、全サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の計測値（ステップＳ１１の計測値）と設計値とを代入し、上記（３）式に示される残留誤差成分を最小にする変換行列中のパラメータを各象限毎に算出する。ここで算出されるパラメータは、スケーリングΓｘ，Γｙ以外の残存回転誤差Θ、ステージ座標系（Ｘ，Ｙ）の直交度誤差Ω、及びウエハ８のオフセットＯｘ，Ｏｙである。
【００５５】
ここで各象限毎に求められるパラメータ（４つの変換行列）は、第１象限Ｑ１〜第４象限Ｑ４各々のスケーリング誤差を考慮して設計上の配列座標値（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）を実際に位置合わせすべき位置の計算上の配列座標値（Ｆｘｎ，Ｆｙｎ）に変換する行列であるため、ウエハ８上におけるショット領域の配列誤差を補正する補正値ということができる。複数の象限に跨らないショット領域（ショットＳＡ６〜ＳＡ９）の計算上の配列座標値は、そのショット領域が属する象限に対して求められた変換行列を用いて算出することができる。これに対し、複数の象限に跨るショット領域（ショットＳＡ１〜ＳＡ５）の計算上の配列座標値は、跨っている象限に対して求められた変換行列中のスケーリングの平均値を用いて算出する。
【００５６】
ＥＧＡ演算を終えると、主制御系６は、各サンプルショットＳＡｎの計測された座標値（ＸＭｎ，ＹＭｎ）から、上記（３）式に示す残留誤差成分が最小になるように求めた変換行列中のパラメータを用いて計算した計算上の配列座標値（Ｘｎ，Ｙｎ）を差し引いた残留成分を求め、これらの残留成分の２乗和を残留誤差（第１残留誤差）として算出する（ステップＳ１７）。
【００５７】
以上の処理が終了すると、主制御系６は、ステップＳ１２で算出した残留誤差（残留成分の２乗和）とステップＳ１７で算出した残留誤差（残留成分の２乗和）とを比較し、残留誤差がより小さくなる補正値を選択する（ステップＳ１８）。ここで、ステップＳ１２で算出された補正値が選択されると、従来のＥＧＡ方式により算出された変換行列が選択される。ステップＳ１７で算出された補正値が選択されると、ウエハ８上の各部分領域のスケーリング補正値を考慮して得られた各象限についての変換行列が選択される。主制御系６はステップＳ１８で選択した補正値（変換行列）に対して、ウエハ８上に設定された各ショット領域の設計上の座標値を代入してウエハ８上の全てのショット領域ＥＳ１，ＥＳ２，…，ＥＳＭの計算上の配列を求める。
【００５８】
次いで、主制御系６は算出したショット領域ＥＳ１，ＥＳ２，…，ＥＳＭの座標値に基づいてウエハステージ１０を駆動して各ショット領域を順次露光領域（投影光学系７の投影領域）に位置合わせしつつ、レチクル２のパターンを露光領域に位置合わせされたショット領域に転写する。このときの投影倍率は、２以上の象限に跨らないショット領域については、その属する象限について求められたスケーリング補正値に基づいて、結像特性制御装置１４によって微調整される。２以上の象限に跨るショット領域については、その跨る各象限について求められたスケーリング補正値の平均値に基づいて、結像特性制御装置１４によって微調整される。このようにして各ショット領域ＥＳ１，ＥＳ２，…，ＥＳＭをステップ・アンド・リピート方式により露光する。尚、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置の場合には、投影倍率の微調整は、スキャン方向（例えば、Ｙ方向）はスキャン速度により微調整され、非スキャン方向（例えば、Ｘ方向）は上記と同様に結像特性制御装置によって微調整される。
【００５９】
以上説明した通り、本実施形態においては、ウエハ８上の被露光領域を互いに一部が重複する複数の部分領域に分けて各々の部分領域についてスケーリング補正値を求め、このスケーリング補正値と全サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の計測値とを用いてＥＧＡ演算を行って変換行列を求めている。このため、ウエハ８上の位置に応じてスケーリングの度合いが異なる場合であっても、ウエハ８上におけるショット領域の位置に応じて個別にスケーリング補正を行うことができるため、ウエハ８上の各ショット領域とマスクのパターンの投影像とをより高精度に重ね合わせることができる。
【００６０】
また、従来のように個々の分割領域に個別にＥＧＡ方式を適用しているのではなく、最終的な変換行列の算出はウエハ８上の全サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の計測値を用いている。このため、最終的に算出されるショット領域ＥＳ１，ＥＳ２，…，ＥＳＭのウエハ８上における座標値は一貫性が保たれ、アライメント精度の低下を招くことはない。更に、例えば図４に示す通りサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の配置を工夫することで、幾つかのサンプルショットを複数の部分領域で共有することができるため、実質的なサンプルショットの数を低減することができる。この結果として、サンプルショットの計測時間を短縮することができ、スループットの低下を回避することができる。
【００６１】
尚、上記実施形態においては、ウエハ８に９個のサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９が設定されてサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ５が部分領域に共有される場合について説明した。しかしながら、サンプルショットの数は任意で良く、複数の部分領域に共有されるサンプルショットが無くてもよい。但し、サンプルショットの計測時間を短縮する観点からは部分領域に共有されるサンプルショットがあることが好ましい。
【００６２】
また、上記実施形態では、ショット領域（サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９）の各々に図３に示すウエハマークＭｘｉ，Ｍｙｉが形成されており、これらのｘ座標、ｙ座標をショット領域のｘ座標及びｙ座標とみなしていた。ショット領域に対して形成されるウエハマークは上記のウエハマーク以外に、ショット領域内に複数のアライメントマークが形成されるものもある。かかるアライメントマークが形成されている場合には、その形成位置又は形状が好ましい１つのアライメントマークの座標値をもってショット領域の座標値としてもよく、ショット領域に形成されたアライメントマークの座標値の平均的な座標値をもってショット領域の座標値としても良い。或いは、ショット領域について形成された複数のアライメントマークの全てを用いて上記のＥＧＡ演算を行っても良い。
【００６３】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以上説明した実施形態においては、ウエハ８の残存回転誤差Θ、ステージ座標系（Ｘ，Ｙ）の直交度誤差Ω、ウエハ８の線形伸縮（スケーリング）Γｘ，Γｙ、及びウエハ８のオフセットＯｘ，Ｏｙからなる６つのパラメータを考慮してウエハ８上のショット領域の配列誤差を補正するものであった。これに対し、本実施形態は、上記の６つのパラメータに加えてショット領域の残存回転誤差θ、ショット領域内における直交度誤差ω、及びショット領域のスケーリングγｘ，γｙからなる１０個のパラメータを考慮してウエハ８上のショット領域の配列誤差及びショット領域自体の変形等からなる位置誤差を補正するものである。
【００６４】
図６は、サンプルショット内に複数形成されるアライメントマークの一例を説明するための図である。尚、図６においては、図２に示すアライメントマーク（ウエハマーク）との比較を容易にするためにアライメントマークの像が指標板２２上に結像した状態を図示している。また、図６に示すアライメントマークは、サンプルショット以外のショット領域にも形成されていても良い。
【００６５】
本実施形態で用いられるアライメントマークは、Ｘ方向に伸びた直線パターンと、これに直交するＹ方向に伸びた直線パターンとからなる十字形状である。このアライメントマークの像が指標板２２上に結像すると図６中の像ＭＰが得られる。像ＭＰは、ＸＰ方向に伸びる像ＭＰｘとＹ方向に伸びる像ＭＰｙとからなり、図６に示す状態で指標板２２上に結像すると、像ＭＰｘが検出領域３３Ｘ内に配置されるとともに像ＭＰｙが検出領域３３Ｙ内に配置される。よって、このアライメントマークを用いることで、一度の計測でＸ方向の位置情報及びＹ方向の位置情報を得ることができる。
【００６６】
図７は、ショット領域内におけるアライメントマークの形成位置の一例を示す図である。図７に示す通り、本実施形態では、サンプルショットＳＡの中心位置に十字形状のアライメントマークＩＭ１が形成されており、サンプルショットＳＡの外周に沿って８個のアライメントマークＩＭ２〜ＩＭ９が形成されている。尚、図７においては、サンプルショットＳＡ内に「×」字形状の印を付してアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ９の形成位置を示しているが、アライメントマークＩＭ１〜ＩＭ９の形状はＸ方向及びＹ方向に伸びる十字形状である。尚、図７に示すサンプルショットＳＡはサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９を代表して図示したものであり、アライメントマークＩＭ１〜ＩＭ９は図３示すサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の各々に形成されているものとする。
【００６７】
本実施形態においては、主制御系６はＥＧＡ演算時にサンプルショットＳＡを＋Ｘ部分領域、−Ｘ部分領域、＋Ｙ部分領域、及び−Ｙ部分領域の４つの領域に分けている。いま、図７に示す通り、サンプルショットＳＡの中心を通りＸ軸に平行な線及びウエハ８の中心を通りＹ軸に平行な線の２つの線によって分割される第１象限ｑ１〜第４象限ｑ４を考える。＋Ｘ部分領域ｐｓｘ１は第１象限ｑ１と第４象限ｑ４とを含む領域であり、−Ｘ部分領域ｐｓｘ２は第２象限ｑ２と第３象限ｑ３とを含む領域であり、＋Ｙ部分領域ｐｓｙ１は第１象限ｑ１と第２象限ｑ２とを含む領域であり、−Ｙ部分領域ｐｓｙ２は第３象限ｑ３と第４象限ｑ４とを含む領域である。
【００６８】
＋Ｘ部分領域ｐｓｘ１、−Ｘ部分領域ｐｓｘ２、＋Ｙ部分領域ｐｓｙ１、及び−Ｙ部分領域ｐｓｙ２の各々には６個のアライメントマークが含まれる。具体的には、＋Ｘ部分領域ｐｓｘ１にはアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ４，ＩＭ８，ＩＭ９が含まれ、−Ｘ部分領域ｐｓｘ２にはアライメントマークＩＭ１，ＩＭ４〜ＩＭ８が含まれ、＋Ｙ部分領域ｐｓｙ１にはアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ６が含まれ、−Ｙ部分領域ｐｓｙ２にはアライメントマークＩＭ１，ＩＭ２，ＩＭ６〜ＩＭ９が含まれる。
【００６９】
次に、このようなアライメントマークがサンプルショット（ショット領域）内に形成されたウエハ８を露光する際の動作について、図８に示すフローチャートを参照して説明する。露光処理が開示されると、まず主制御系６は露光対象とするウエハ８を図１のウエハホルダ９上にロードする。ウエハ８のロードが完了すると、主制御系６は、第１実施形態と同様に、不図示のグローバル・アライメントマークの計測を行ってＥＧＡ演算を行う。次いで、このＥＧＡ演算結果に基づいてウエハステージ１０を駆動して、サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９内に設けられているアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ９を順次計測視野内に追い込み、アライメント系１５を介して各アライメントマークのステージ座標系（Ｘ，Ｙ）上での座標値を高い精度で計測する（ステップＳ２１）。
【００７０】
サンプルショットの計測を終えると、主制御系６は計測したアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ９の内、サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の代表的な座標値を定めるアライメントマークの選択を行うとともに、ＥＧＡ演算に用いるモデルの指定を行う（ステップＳ２２）。この処理では、例えば、サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の中心に形成されるアライメントマークＩＭ１を選択し、ＥＧＡ演算に用いるモデルとして以下の（４）式に示すモデルの指定を行う。
【００７１】
【数４】
【００７２】
上記（４）式では、ウエハ８の残存回転誤差Θ、ステージ座標系（Ｘ，Ｙ）の直交度誤差Ω、ウエハ８の線形伸縮（スケーリング）Γｘ，Γｙ、及びウエハ８のオフセットＯｘ，Ｏｙからなる６つのパラメータに加えて、ショット領域の残存回転誤差θ、ショット領域内における直交度誤差ω、及びショット領域のスケーリングγｘ，γｙからなる１０個のパラメータを用いている。尚、上記（４）式において、（Ｅｘｎ，Ｅｙｎ）は、ショット領域に設定される座標系におけるアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ９の設計上の座標値であり、（Ｃｘｎ，Ｃｙｎ）はウエハ８上に設定される座標系（ｘ，ｙ）における各ショット領域の基準点（例えば、アライメントマークＩＭ１）の座標値である。
【００７３】
次に、主制御系６は、ウエハ８上におけるウエハスケーリングの違いを補正するための補正値を算出する処理を行う（ステップＳ２３）。この処理においては、上記のステップＳ２２で選択されたアライメントマークの座標値をサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の座標値として、図５に示したステップＳ１２〜ステップＳ１８の処理とほぼ同様の処理が行われる。即ち、サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の座標値（計測値）を用いてＥＧＡ演算により補正値及び残留成分の２乗和としての残留誤差が算出され（ステップＳ１２）、ウエハ８上を部分領域に分割して各々の領域についてウエハスケーリング補正値が算出され（ステップＳ１３〜ステップＳ１６）、ウエハスケーリング補正値とサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の座標値（計測値）とを用いてＥＧＡ演算により補正値及び残留成分の２乗和としての残留誤差が算出され（ステップＳ１７）、残留誤差がより小さくなる補正値が選択される（ステップＳ１８）。但し、ここでＥＧＡ演算に用いるモデルは、ステップＳ２２で指定した上記（４）式に表されるモデルである。また、前記ステップＳ２３において、ウエハ内各象限ごとのスケーリングを求めず、ステップＳ２２で指定されたＥＧＡ計算モデルにより算出されたウエハスケーリングｘとウエハスケーリングｙを用いてもよい。
【００７４】
以上の処理を終えると、主制御系６はサンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の各々を図７に示す＋Ｘ部分領域ｐｓｘ１、−Ｘ部分領域ｐｓｘ２、＋Ｙ部分領域ｐｓｙ１、及び−Ｙ部分領域ｐｓｙ２の４つの領域に分ける。そして、サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９各の々について、＋Ｘ部分領域ｐｓｘ１に含まれるアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ４，ＩＭ８，ＩＭ９のステップＳ２１における計測結果を用いてＥＧＡ演算を行い、＋Ｘ部分領域ｐｓｘ１に関するショットスケーリング補正値を算出する（ステップＳ２４）。
【００７５】
具体的には、上記のステップＳ２３で得られた補正値（Θ、Ω、Γｘ、Γｙ、Ｏｘ、Ｏｙ）を上記の（４）式に代入して得られた式（以下、中間式という）に対して、ステップＳ２１におけるアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ４，ＩＭ８，ＩＭ９の計測結果のみを代入して、上記（３）式に示される誤差成分を最小にする変換行列中のパラメータを算出する。尚、ここで行われるＥＧＡ演算では、各サンプルショット毎の＋Ｘ部分領域ｐｓｘ１についてのスケーリングγｘ，γｙ以外に、残存回転誤差θ及び直交度誤差ωも決定されるが、ここではスケーリングγｘのみショットスケーリング補正値として採用する。
【００７６】
次に、主制御系６は、サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の各々について、図７に示す−Ｘ部分領域ｐｓｘ２に含まれるアライメントマークＩＭ１，ＩＭ４〜ＩＭ８のステップＳ２１における計測結果を用いてステップＳ２４と同様にＥＧＡ演算を行い、−Ｘ部分領域ｐｓｘ２に関するショットスケーリング補正値（スケーリングγｘ）を算出する（ステップＳ２５）。
【００７７】
以下同様に、主制御系６は、サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の各々について、図７に示す＋Ｙ部分領域ｐｓｙ１に含まれるアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ６の計測結果を中間式に代入して＋Ｙ部分領域ｐｓｙ１についてのスケーリングγｙを求める（ステップＳ２６）。また、サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の各々について、−Ｙ部分領域ｐｓｙ２に含まれるアライメントマークＩＭ１，ＩＭ２，ＩＭ６〜ＩＭ９の計測結果を中間式に代入して−Ｙ部分領域ｐｓｙ２についてのスケーリングγｙを求める（ステップＳ２７）。尚、ステップＳ２４，Ｓ２５ではＸ方向についてのスケーリングγｘのみを採用しており、ステップＳ２６，Ｓ２７ではＹ方向についてのスケーリングγｙのみを採用している。
【００７８】
以上の処理が終了すると、主制御系６は、サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９毎に、ステップＳ２４〜ステップＳ２７の処理で求められた各スケーリング補正値と、サンプルショット内に形成された全てのアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ９の計測値とを求めてＥＧＡ演算を行う。このＥＧＡ演算では、上記ステップＳ２４，Ｓ２５の処理で求めたスケーリングγｘとステップＳ２６，Ｓ２７の処理で求められたスケーリングγｙとの組み合わせを変えて中間式に代入して４種類の式を求める。
【００７９】
ここで得られる式は、＋Ｘ部分領域ｐｓｘ１のスケーリングγｘと＋Ｙ部分領域ｐｓｙ１のスケーリングγｙとが考慮された第１象限ｑ１についての式、−Ｘ部分領域ｐｓｘ２のスケーリングγｘと＋Ｙ部分領域ｐｓｙ１のスケーリングγｙとが考慮された第２象限ｑ２についての式、−Ｘ部分領域ｐｓｘ２のスケーリングγｘと−Ｙ部分領域ｐｓｙ２のスケーリングγｙとが考慮された第３象限ｑ３についての式、及び＋Ｘ部分領域ｐｓｘ１のスケーリングγｘと−Ｙ部分領域ｐｓｙ２のスケーリングγｙとが考慮された第４象限ｑ４についての式である。
【００８０】
次いで、サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９毎に、第１象限ｑ１〜第４象限ｑ４の各々について求められた式に対してアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ９の計測値と設計値とを代入し、上記（３）式示される誤差成分を最小にする変換行列中のパラメータを各象限毎に算出する。ここで算出されるパラメータは、スケーリングγｘ，γｙ以外の残存回転誤差θ及び直交度誤差ωである。サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９の各々について各象限毎に求められるパラメータ（４つの変換行列）は、各サンプルショット内の第１象限ｑ１〜第４象限ｑ４各々のスケーリング誤差を考慮して設計上の配列座標値（Ｄｘｎ，Ｄｙｎ）を実際に位置合わせすべき位置の計算上の配列座標値（Ｆｘｎ，Ｆｙｎ）に変換する行列であるため、ショット領域自体の変形等による位置誤差を補正する補正値ということができる。尚、第１実施形態と同様に、複数の象限に跨るアライメントマークの計算上の配列座標値は、跨っている象限に対して求められた変換行列中のスケーリングの平均値を用いて算出する。
【００８１】
ＥＧＡ演算を終えると、主制御系６は、各アライメントマークＩＭｎの計測された座標値（ＸＭｎ，ＹＭｎ）から、上記（３）式に示す残留誤差成分が最小になるように求めた変換行列中のパラメータを用いて計算した計算上の配列座標値（Ｘｎ，Ｙｎ）を差し引いた残留成分を求め、これらの残留成分の２乗和を残留誤差として算出する（ステップＳ２８）。
【００８２】
以上の処理が終了すると、主制御系６は、ステップＳ２３で算出（選択）した残留誤差（残留成分の２乗和）とステップＳ２８で算出した残留誤差（残留成分の２乗和）とを比較し、残留誤差がより小さくなる補正値を選択する（ステップＳ２９）。ここで、ステップＳ２３で算出された補正値が選択されると、第１実施形態で求められる変換行列と同様の変換行列、即ちウエハスケーリング補正値のみを考慮した変換行列が選択され、ステップＳ２８で算出された補正値が選択されると、ショット領域内の各部分領域のショットスケーリング補正値を考慮して得られた変換行列が選択される。主制御系６はステップＳ２９で選択した補正値（変換行列）に対して、ウエハ８上に設定された各ショット領域の設計上の座標値を代入してウエハ８上の全てのショット領域ＥＳ１，ＥＳ２，…，ＥＳＭの計算上の座標値を求める。
【００８３】
次いで、主制御系６は算出したショット領域ＥＳ１，ＥＳ２，…，ＥＳＭの座標値に基づいてウエハステージ１０を駆動して各ショット領域を順次露光領域（投影光学系７の投影領域）に位置合わせする。次に、照明光学系１内に設けられた不図示のブラインド装置（４枚のブラインド板により照明光の矩形状の照射領域の大きさを調整する装置）を制御して、例えば第１象限ｑ１に相当する領域以外を遮蔽して、ショット領域の該第１象限ｑ１に相当する領域を露光する。このとき、結像特性調整装置１４を制御して投影光学系７の投影倍率が当該ショット領域の当該第１象限についてのショットスケーリング補正値に従って調整されて露光される。次いで、順次当該照射領域を第２象限、第３象限、第４象限に相当する領域に設定して同様に露光することにより、一つのショット領域についての露光を完了する。以後、同様にして、レチクル２のパターンを露光領域に位置合わせされた各ショット領域ＥＳ１，ＥＳ２，…，ＥＳＭにステップ・アンド・リピート方式により露光転写する。
【００８４】
以上説明した通り、本実施形態においては、ウエハ８上の被露光領域を複数の部分領域に分けるとともに、サンプルショットＳＡ１〜ＳＡ９を複数の部分領域に分けて、ウエハスケーリング補正値及びショットスケーリング補正値を求めた上でＥＧＡ演算を行って変換行列を求めている。このため、ウエハ８上の位置に応じてスケーリングの度合いが異なり、且つショット領域の内部の位置に応じてスケーリングの度合いが異なるような場合であっても、ウエハ８の位置及びショット領域内の位置に応じて個別にスケーリング補正を行うことができるため、ウエハ８上の各ショット領域とマスクのパターンの投影像とを極めて高精度に重ね合わせることができるようになる。
【００８５】
尚、上記実施形態においては、サンプルショット領域ＳＡ１〜ＳＡ９内に９個のアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ９が設定されており、アライメントマークＩＭ１，ＩＭ２，ＩＭ４，ＩＭ６，ＩＭ８が部分領域に共有される場合について説明した。サンプルショット領域ＳＡ１〜ＳＡ９内のアライメントマークは、その数を減じて図９に示す通り５個に設定することも可能である。
【００８６】
図９（ａ），（ｂ）に示す通り、サンプルショットＳＡ内には、アライメントマークｉｍ１〜ｉｍ５が設けられており、図９（ａ）に示す例ではサンプルショットＳＡの辺に対して平行にアライメントマークｉｍ１〜ｉｍ５が十字形状に配列され、図９（ｂ）に示す例ではサンプルショットＳＡの対角線に沿ってアライメントマークｉｍ１〜ｉｍ５が「×」形状に配列されている。
【００８７】
図９（ａ）に示す配列の場合には、各部分領域に４つのアライメントマークが含まれる。具体的には、＋Ｘ部分領域ｐｓｘ１にはアライメントマークｉｍ１〜ｉｍ３，ｉｍ５が含まれ、−Ｘ部分領域ｐｓｘ２にはアライメントマークｉｍ１，ｉｍ３〜ｉｍ５が含まれ、＋Ｙ部分領域ｐｓｙ１にはアライメントマークｉｍ１〜ｉｍ４が含まれ、−Ｙ部分領域ｐｓｙ２にはアライメントマークｉｍ１，ｉｍ２，ｉｍ４，ｉｍ５が含まれる。
【００８８】
一方、図９（ｂ）に示す配列の場合には、各部分領域に３つのアライメントマークが含まれる。具体的には、＋Ｘ部分領域ｐｓｘ１にはアライメントマークｉｍ１，ｉｍ２，ｉｍ５が含まれ、−Ｘ部分領域ｐｓｘ２にはアライメントマークｉｍ１，ｉｍ３,，ｉｍ４が含まれ、＋Ｙ部分領域ｐｓｙ１にはアライメントマークｉｍ１〜ｉｍ３が含まれ、−Ｙ部分領域ｐｓｙ２にはアライメントマークｉｍ１，ｉｍ４，ｉｍ５が含まれる。
【００８９】
また、上記実施形態では、ショット領域の配列誤差を補正する６つのパラメータ（Θ、Ω、Γｘ、Γｙ、Ｏｘ、Ｏｙ）とショット領域自体の変形等を補正する４つのパラメータ（θ、ω、γｘ、γｙ）とを考慮した（４）式に示すモデルを用いていたが、このモデルに制限されることはない。
【００９０】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、本発明をステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に適用したものである。ここで、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置は、スリット状の露光光をレチクルに照射している状態で、レチクルを載置したレチクルステージとウエハを載置したウエハステージとを投影光学系に対して互いに同期移動させつつレチクルに形成されたパターンの一部をウエハのショット領域に逐次転写し、１つのショット領域に対するパターンの転写が終了するとウエハをステッピングさせて他のショット領域にパターンの転写を行う露光装置である。
【００９１】
本実施形態においても、上述した第２実施形態と同様の処理によりウエハスケーリング補正値及びショットスケーリング補正値を求めてウエハ８上の位置及びショット領域内の位置に応じて個別にスケーリング補正が行われる。但し、レチクルステージ及びウエハステージの相対移動方向（走査方向）のスケーリング補正は、レチクルステージ及びウエハステージの移動速度を制御することにより行い、レチクルステージ及びウエハステージの相対移動方向に交差する方向（非走査方向）のスケーリング補正は投影光学系の倍率を制御することにより行う。
【００９２】
尚、本実施形態において、装置構成上、ウエハスケーリング補正及びショットスケーリング補正について、＋方向及び−方向について個別に補正することができない場合には、上記の処理により求められた各々の補正値の平均値（＋Ｘ方向の補正値と−Ｘ方向の補正値との平均値、＋Ｙ方向の補正値と−Ｙ方向の補正値との平均値）を求め、この補正値を用いて補正する。更に、Ｘ方向とＹ方向について個別に補正することができない場合には、Ｘ方向の補正値とＹ方向の補正値との平均値を求め、この平均値を用いて補正する。
【００９３】
例えば、走査方向である＋Ｙ方向及び−Ｙ方向について個別にスケーリング補正を行うことはできるが、非走査方向である＋Ｘ方向及び−Ｘ方向について個別にスケーリング補正を行うことができない場合には、走査方向であるＹ方向を優先して補正値を求める。図１０は、本発明の第３実施形態において、Ｙ方向を優先的にスケーリング補正する場合に用いられるサンプルショット内のアライメントマークを示す図である。
【００９４】
Ｙ方向を優先的にスケーリング補正する場合には、図７に示す９個のアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ９のうち、７個のアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ３，ＩＭ５〜ＩＭ７，ＩＭ９の計測結果を用いる。尚、図７中のアライメントマークＩＭ４，ＩＭ８を計測に用いないことが予め分かっている場合には、サンプルショットＳＡ内に７個のアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ３，ＩＭ５〜ＩＭ７，ＩＭ９のみを形成しても良い。
【００９５】
図１０に示す７個のアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ３，ＩＭ５〜ＩＭ７，ＩＭ９の計測結果を用いてＥＧＡ演算を行うにあたっては、サンプルショットＳＡを第１象限ｑ１と第２象限ｑ２とを含む＋Ｙ部分領域ｐｓｙ１と、第３象限ｑ３と第４象限ｑ４とを含む−Ｙ部分領域ｐｓｙ２との２つの領域に分け、Ｘ方向については領域を分けていない。＋Ｙ部分領域ｐｓｙ１には５個のアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ３，ＩＭ５，ＩＭ６が含まれ、−Ｙ部分領域ｐｓｙ２には５個のアライメントマークＩＭ１，ＩＭ２，ＩＭ６，ＩＭ７，ＩＭ９が含まれる。＋Ｙ部分領域ｐｓｙ１及び−Ｙ部分領域ｐｓｙ２については、上述した第２実施形態と同様の処理を行ってスケーリング補正値を算出する。一方、Ｘ方向のスケーリング補正値は、サンプルショットＳＡ内の７個のアライメントマークＩＭ１〜ＩＭ３，ＩＭ５〜ＩＭ７，ＩＭ９を全て用いて平均的なスケーリング補正値を算出する。
【００９６】
そして、＋Ｙ方向及び−Ｙ方向のスケーリング補正については個別にレチクルステージ及びウエハステージの移動速度を制御して行い、Ｘ方向のスケーリング補正については平均的なスケーリング補正値を用いて投影光学系の光学特性を制御して行う。このように、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置においても、ウエハ８上の各ショット領域とマスクのパターンの投影像とを極めて高精度に重ね合わせることができる。
【００９７】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。従って、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。例えば、上記実施形態においては、理解を容易にするために、ウエハスケーリング補正値を求める場合の処理（図５）とショットスケーリング補正値を求める場合の処理（図８）とを別々に説明したが、これらの処理を一つにまとめても良い。
【００９８】
上述した第２実施形態においては、一つのショット領域内を複数の部分領域に分け、各部分領域についてのスケーリング補正値を求めた後で、このスケーリング補正値とそのショット領域内における全アライメントマークＩＭ１〜ＩＭ９を用いてＥＧＡ演算を行うことで、サンプルショット内の座標値の一貫性を保つようにしている。しかしながら、この処理による効果がさほど高くない場合には、サンプルショットを複数の領域に分割し、分割された各領域について個別にＥＧＡ演算を行って、各領域毎の補正値を求め、これに基づいて位置決め、露光を行うようにしても良い。また、ダイバイダイアライメントにおいても、ショット内多点計測を行う場合、本実施形態と同様に、ショット内各領域ごとにスケーリング補正値を求めてもよい。
【００９９】
本発明の露光装置は、半導体素子や液晶表示素子の製造に用いられる露光装置だけでなく、プラズマディスプレイ、薄膜磁気ヘッド、及び撮像素子（ＣＣＤ等）の製造にも用いられる露光装置、及びレチクル、又はマスクを製造するために、ガラス基板、又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも適用することができる。即ち本発明は、露光装置の露光方式や用途等に関係なく適用可能である。
【０１００】
また、照明光学系１に光源としてＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）を備える場合を例に挙げて説明したが、光源としてはこれ以外に例えば超高圧水銀ランプ（ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ））、又はＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）若しくはＦ２レーザ（波長１５７ｎｍ）を用いることができる。更には、上記実施形態では本発明を露光装置に適用した場合について説明したが、本発明は、搬送装置、計測装置、検査装置、試験装置、レーザリペア装置、その他の物体の位置合わせを行う装置全般について適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の実施形態に係る露光装置の概略構成図である。
【図２】図１の指標板上のパターンを示す図である。
【図３】ウエハ上に設定されるショット領域の配列の一例を示す図である。
【図４】ＥＧＡ演算時に主制御系によって分けられる部分領域の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態における処理を示すフローチャートである。
【図６】サンプルショット内に複数形成されるアライメントマークを説明するための図である。
【図７】ショット領域内におけるアライメントマークの形成位置の一例を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態における処理を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第２実施形態において、ショット領域におけるアライメントマークの形成位置の他の例を示す図である。
【図１０】本発明の第３実施形態において、Ｙ方向を優先的にスケーリング補正する場合に用いられるサンプルショット内のアライメントマークを示す図である。
【符号の説明】
【０１０２】
８…ウエハ
ＥＳ１〜ＥＳＭ…ショット領域
ＩＭ１〜ＩＭ９…アライメントマーク
ｉｍ１〜ｉｍ５…アライメントマーク
ｐｘ１，ｐｘ２…部分領域
ｐｙ１，ｐｙ２…部分領域
ｐｓｘ１，ｐｓｘ２…部分領域
ｐｓｙ１，ｐｓｙ２…部分領域
ＳＡ１〜ＳＡ９…サンプルショット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体上に配列された複数の被加工領域の各々を、所定の加工位置に対して位置合わせする位置合わせ方法において、
前記被加工領域毎に設定された計測点のうち、予め選択された所定数のサンプル計測点の位置を計測する第１工程と、
前記物体上を、前記サンプル計測点を複数含む複数の部分領域に分け、該部分領域の各々に含まれるサンプル計測点の計測位置及び該サンプル計測点の設計上の設計位置を演算パラメータとして該部分領域毎に統計演算を行い、スケーリングについての第１補正値を該部分領域単位でそれぞれ算出する第２工程と、
前記サンプル計測点についての前記計測位置、前記設計位置及び前記第１補正値を演算パラメータとして統計演算を行い、前記被加工領域の配列のオフセット、ローテーション及び直交度についての補正値のうちの少なくとも一つを含む第２補正値を前記物体単位で算出する第３工程と、
を備えることを特徴とする位置合わせ方法。
【請求項２】
前記サンプル計測点の前記計測位置及び前記設計位置を演算パラメータとして統計演算を行い、前記被加工領域の配列のスケーリングについての第３補正値、並びにオフセット、ローテーション及び直交度についての補正値のうちの少なくとも一つを含む第４補正値を算出する第４工程と、
前記サンプル計測点の前記計測位置を前記第１補正値及び前記第２補正値で補正した補正位置の前記設計位置からの誤差の総和である第１残留誤差を算出する第５工程と、
前記サンプル計測点の前記計測位置を前記第３補正値及び前記第４補正値で補正した補正位置の前記設計位置からの誤差の総和である第２残留誤差を算出する第６工程と、
前記第１残留誤差と前記第２残留誤差を比較して、該残留誤差が小さいものに係る前記第１補正値及び前記第２補正値又は前記第３補正値及び前記第４補正値を、前記位置合わせに用いる補正値と決定する第７工程と、
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の位置合わせ方法。
【請求項３】
前記第２工程は、前記被加工領域が配列された前記物体上を、前記物体の中心を原点とした四象限のうちの、第１及び第２象限に相当する部分領域、第２及び第３象限に相当する部分領域、第３及び第４象限に相当する部分領域、並びに第４及び第１象限に相当する部分領域の４つの部分領域に分けることを特徴とする請求項１又は２に記載の位置合わせ方法。
【請求項４】
前記第７工程で決定した補正値を用いて前記被加工領域の設計上の配列座標を変換して前記物体が移動すべき位置の配列座標を算出する第８工程と、
前記第８工程で算出された配列座標を用いて前記被加工領域を前記加工位置に位置決めする第９工程と、
を備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の位置合わせ方法。
【請求項５】
マスクのパターンの投影像を基板上に配列された複数のショット領域に対して露光転写する露光方法において、
請求項４に記載の位置合わせ方法を用いて、前記被加工領域としての前記ショット領域を、前記所定の加工位置としての露光位置に対して、順次位置合わせしつつ、各ショット領域を露光する露光工程を含み、
前記露光工程では、露光対象のショット領域が含まれる前記部分領域についての前記第７工程で決定された前記第１補正値又は前記第３補正値を用いて、当該ショット領域の露光時に倍率補正を実施することを特徴とする露光方法。
【請求項６】
物体上に配列された複数の被加工領域の各々を、所定の加工位置に対して位置合わせする位置合わせ方法において、
前記被加工領域内に設定された計測点のうち、予め選択された所定数のサンプル計測点の位置を計測する第１工程と、
前記被加工領域上を、前記サンプル計測点をそれぞれ複数含む複数の部分領域に分け、該部分領域の各々に含まれるサンプル計測点の計測位置及び該サンプル計測点の設計上の設計位置を演算パラメータとして該部分領域毎に統計演算を行い、スケーリングについての第１補正値を該部分領域単位でそれぞれ算出する第２工程と、
前記サンプル計測点についての前記計測位置、前記設計位置及び前記第１補正値を演算パラメータとして統計演算を行い、前記被加工領域のローテーション及び直交度についての補正値の少なくとも一方を含む第２補正値を該部分領域単位で算出する第３工程と、
を備えることを特徴とする位置合わせ方法。
【請求項７】
前記サンプル計測点の前記計測位置及び前記設計位置を演算パラメータとして統計演算を行い、前記被加工領域のスケーリングについての第３補正値、並びにローテーション及び直交度についての補正値の少なくとも一方を含む第４補正値を算出する第４工程と、
前記サンプル計測点の前記計測位置を前記第１補正値及び前記第２補正値で補正した補正位置の前記設計位置からの誤差の総和である第１残留誤差を算出する第５工程と、
前記サンプル計測点の前記計測位置を前記第３補正値及び前記第４補正値で補正した補正位置の前記設計位置からの誤差の総和である第２残留誤差を算出する第６工程と、
前記第１残留誤差と前記第２残留誤差を比較して、該残留誤差が小さいものに係る前記第１補正値及び前記第２補正値又は前記第３補正値及び前記第４補正値を、前記位置合わせに用いる補正値と決定する第７工程と、
を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の位置合わせ方法。
【請求項８】
前記第２工程は、前記被加工領域上を、該被加工領域の中心を原点とした四象限のうちの、第１及び第２象限に相当する部分領域、第２及び第３象限に相当する部分領域、第３及び第４象限に相当する部分領域、並びに第４及び第１象限に相当する部分領域の４つの部分領域に分けることを特徴とする請求項６又は７に記載の位置合わせ方法。
【請求項９】
前記第７工程で決定した補正値を用いて前記被加工領域を前記加工位置に位置合わせする第８工程
を更に備えることを特徴とする請求項７又は８に記載の位置合わせ方法。
【請求項１０】
物体上に配列された複数の被加工領域の各々を、所定の加工位置に対して位置合わせする位置合わせ方法において、
前記被加工領域内に設定された複数の計測点のうち、予め選択された所定数のサンプル計測点の位置を計測する第１工程と、
前記被加工領域上を、前記サンプル計測点を複数含む複数の部分領域に分け、該部分領域の各々に含まれるサンプル計測点の計測位置及び該サンプル計測点の設計上の設計位置を演算パラメータとして該部分領域毎に統計演算を行い、スケーリングについての第１補正値、並びにローテーション及び直交度についての補正値の少なくとも一方を含む第２補正値を該部分領域単位で算出する第２工程と、
を備えることを特徴とする位置合わせ方法。
【請求項１１】
前記第７工程で決定した補正値を用いて前記被加工領域を前記加工位置に位置合わせする第３工程
を更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の位置合わせ方法。
【請求項１２】
物体上に配列された複数の被加工領域の各々を、所定の加工位置に対して位置合わせする位置合わせ装置において、
前記被加工領域毎に設定された計測点のうち、予め選択された所定数のサンプル計測点の位置を計測する計測手段と、
前記物体上を、前記サンプル計測点を複数含む複数の部分領域に分け、該部分領域の各々に含まれるサンプル計測点の計測位置及び該サンプル計測点の設計上の設計位置を演算パラメータとして該部分領域毎に統計演算を行い、スケーリングについての第１補正値を該部分領域単位でそれぞれ算出する第１演算手段と、
前記サンプル計測点についての前記計測位置、前記設計位置及び前記第１補正値を演算パラメータとして統計演算を行い、前記被加工領域の配列のオフセット、ローテーション及び直交度についての補正値のうちの少なくとも一つを含む第２補正値を前記物体単位で算出する第２演算手段と、
を備えることを特徴とする位置合わせ装置。
【請求項１３】
マスクのパターンを基板上に配列された複数のショット領域に対して露光転写する露光装置において、
請求項１２に記載の位置合わせ装置を備え、
前記位置合わせ装置を用いて、前記被加工領域としての前記ショット領域を、前記所定の加工位置としての露光位置に対して、順次位置合わせしつつ、且つ露光対象のショット領域が含まれる前記部分領域についての前記第１補正値を用いて、当該ショット領域の露光時に倍率補正を実施しつつ、各ショット領域を露光することを特徴とする露光装置。
【請求項１】
物体上に配列された複数の被加工領域の各々を、所定の加工位置に対して位置合わせする位置合わせ方法において、
前記被加工領域毎に設定された計測点のうち、予め選択された所定数のサンプル計測点の位置を計測する第１工程と、
前記物体上を、前記サンプル計測点を複数含む複数の部分領域に分け、該部分領域の各々に含まれるサンプル計測点の計測位置及び該サンプル計測点の設計上の設計位置を演算パラメータとして該部分領域毎に統計演算を行い、スケーリングについての第１補正値を該部分領域単位でそれぞれ算出する第２工程と、
前記サンプル計測点についての前記計測位置、前記設計位置及び前記第１補正値を演算パラメータとして統計演算を行い、前記被加工領域の配列のオフセット、ローテーション及び直交度についての補正値のうちの少なくとも一つを含む第２補正値を前記物体単位で算出する第３工程と、
を備えることを特徴とする位置合わせ方法。
【請求項２】
前記サンプル計測点の前記計測位置及び前記設計位置を演算パラメータとして統計演算を行い、前記被加工領域の配列のスケーリングについての第３補正値、並びにオフセット、ローテーション及び直交度についての補正値のうちの少なくとも一つを含む第４補正値を算出する第４工程と、
前記サンプル計測点の前記計測位置を前記第１補正値及び前記第２補正値で補正した補正位置の前記設計位置からの誤差の総和である第１残留誤差を算出する第５工程と、
前記サンプル計測点の前記計測位置を前記第３補正値及び前記第４補正値で補正した補正位置の前記設計位置からの誤差の総和である第２残留誤差を算出する第６工程と、
前記第１残留誤差と前記第２残留誤差を比較して、該残留誤差が小さいものに係る前記第１補正値及び前記第２補正値又は前記第３補正値及び前記第４補正値を、前記位置合わせに用いる補正値と決定する第７工程と、
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の位置合わせ方法。
【請求項３】
前記第２工程は、前記被加工領域が配列された前記物体上を、前記物体の中心を原点とした四象限のうちの、第１及び第２象限に相当する部分領域、第２及び第３象限に相当する部分領域、第３及び第４象限に相当する部分領域、並びに第４及び第１象限に相当する部分領域の４つの部分領域に分けることを特徴とする請求項１又は２に記載の位置合わせ方法。
【請求項４】
前記第７工程で決定した補正値を用いて前記被加工領域の設計上の配列座標を変換して前記物体が移動すべき位置の配列座標を算出する第８工程と、
前記第８工程で算出された配列座標を用いて前記被加工領域を前記加工位置に位置決めする第９工程と、
を備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の位置合わせ方法。
【請求項５】
マスクのパターンの投影像を基板上に配列された複数のショット領域に対して露光転写する露光方法において、
請求項４に記載の位置合わせ方法を用いて、前記被加工領域としての前記ショット領域を、前記所定の加工位置としての露光位置に対して、順次位置合わせしつつ、各ショット領域を露光する露光工程を含み、
前記露光工程では、露光対象のショット領域が含まれる前記部分領域についての前記第７工程で決定された前記第１補正値又は前記第３補正値を用いて、当該ショット領域の露光時に倍率補正を実施することを特徴とする露光方法。
【請求項６】
物体上に配列された複数の被加工領域の各々を、所定の加工位置に対して位置合わせする位置合わせ方法において、
前記被加工領域内に設定された計測点のうち、予め選択された所定数のサンプル計測点の位置を計測する第１工程と、
前記被加工領域上を、前記サンプル計測点をそれぞれ複数含む複数の部分領域に分け、該部分領域の各々に含まれるサンプル計測点の計測位置及び該サンプル計測点の設計上の設計位置を演算パラメータとして該部分領域毎に統計演算を行い、スケーリングについての第１補正値を該部分領域単位でそれぞれ算出する第２工程と、
前記サンプル計測点についての前記計測位置、前記設計位置及び前記第１補正値を演算パラメータとして統計演算を行い、前記被加工領域のローテーション及び直交度についての補正値の少なくとも一方を含む第２補正値を該部分領域単位で算出する第３工程と、
を備えることを特徴とする位置合わせ方法。
【請求項７】
前記サンプル計測点の前記計測位置及び前記設計位置を演算パラメータとして統計演算を行い、前記被加工領域のスケーリングについての第３補正値、並びにローテーション及び直交度についての補正値の少なくとも一方を含む第４補正値を算出する第４工程と、
前記サンプル計測点の前記計測位置を前記第１補正値及び前記第２補正値で補正した補正位置の前記設計位置からの誤差の総和である第１残留誤差を算出する第５工程と、
前記サンプル計測点の前記計測位置を前記第３補正値及び前記第４補正値で補正した補正位置の前記設計位置からの誤差の総和である第２残留誤差を算出する第６工程と、
前記第１残留誤差と前記第２残留誤差を比較して、該残留誤差が小さいものに係る前記第１補正値及び前記第２補正値又は前記第３補正値及び前記第４補正値を、前記位置合わせに用いる補正値と決定する第７工程と、
を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の位置合わせ方法。
【請求項８】
前記第２工程は、前記被加工領域上を、該被加工領域の中心を原点とした四象限のうちの、第１及び第２象限に相当する部分領域、第２及び第３象限に相当する部分領域、第３及び第４象限に相当する部分領域、並びに第４及び第１象限に相当する部分領域の４つの部分領域に分けることを特徴とする請求項６又は７に記載の位置合わせ方法。
【請求項９】
前記第７工程で決定した補正値を用いて前記被加工領域を前記加工位置に位置合わせする第８工程
を更に備えることを特徴とする請求項７又は８に記載の位置合わせ方法。
【請求項１０】
物体上に配列された複数の被加工領域の各々を、所定の加工位置に対して位置合わせする位置合わせ方法において、
前記被加工領域内に設定された複数の計測点のうち、予め選択された所定数のサンプル計測点の位置を計測する第１工程と、
前記被加工領域上を、前記サンプル計測点を複数含む複数の部分領域に分け、該部分領域の各々に含まれるサンプル計測点の計測位置及び該サンプル計測点の設計上の設計位置を演算パラメータとして該部分領域毎に統計演算を行い、スケーリングについての第１補正値、並びにローテーション及び直交度についての補正値の少なくとも一方を含む第２補正値を該部分領域単位で算出する第２工程と、
を備えることを特徴とする位置合わせ方法。
【請求項１１】
前記第７工程で決定した補正値を用いて前記被加工領域を前記加工位置に位置合わせする第３工程
を更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の位置合わせ方法。
【請求項１２】
物体上に配列された複数の被加工領域の各々を、所定の加工位置に対して位置合わせする位置合わせ装置において、
前記被加工領域毎に設定された計測点のうち、予め選択された所定数のサンプル計測点の位置を計測する計測手段と、
前記物体上を、前記サンプル計測点を複数含む複数の部分領域に分け、該部分領域の各々に含まれるサンプル計測点の計測位置及び該サンプル計測点の設計上の設計位置を演算パラメータとして該部分領域毎に統計演算を行い、スケーリングについての第１補正値を該部分領域単位でそれぞれ算出する第１演算手段と、
前記サンプル計測点についての前記計測位置、前記設計位置及び前記第１補正値を演算パラメータとして統計演算を行い、前記被加工領域の配列のオフセット、ローテーション及び直交度についての補正値のうちの少なくとも一つを含む第２補正値を前記物体単位で算出する第２演算手段と、
を備えることを特徴とする位置合わせ装置。
【請求項１３】
マスクのパターンを基板上に配列された複数のショット領域に対して露光転写する露光装置において、
請求項１２に記載の位置合わせ装置を備え、
前記位置合わせ装置を用いて、前記被加工領域としての前記ショット領域を、前記所定の加工位置としての露光位置に対して、順次位置合わせしつつ、且つ露光対象のショット領域が含まれる前記部分領域についての前記第１補正値を用いて、当該ショット領域の露光時に倍率補正を実施しつつ、各ショット領域を露光することを特徴とする露光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−２６９５６２（Ｐ２００６−２６９５６２Ａ）
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−８２７２１（Ｐ２００５−８２７２１）
【出願日】平成１７年３月２２日（２００５．３．２２）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２２日（２００５．３．２２）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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