JP2008294302A

JP2008294302A - Aligning device and aligning method, exposing device, and method of manufacturing device

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Publication number: JP2008294302A
Application number: JP2007139526A
Authority: JP
Inventors: Satoru Oishi; 哲大石
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-05-25
Filing date: 2007-05-25
Publication date: 2008-12-04

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a technique for improving the positioning accuracy by sensing the transmission characteristics of an imaging optical system and restoring an alignment sensing signal deteriorated by an error (TIS) derived from a device. <P>SOLUTION: The aligning device for aligning the object by sensing a mark formed on an object and controlling a stage for supporting the object based on the position of the sensed mark comprises an imaging optical system for forming an image of the mark as an output signal from the mark for forming an M series signal as an input signal, a mark sensing part for sensing the mark image as the output signal by imaging the mark image via the imaging optical system, a transmission characteristic calculating part for calculating the transmission characteristic of the imaging optical system from the output signal, a restoring part for restoring the input signal input into the imaging optical system based on the transmission characteristic and the output signal, and a control part for sensing the mark position based on the input signal restored by the restoring part and controlling the stage. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、結像光学系の伝達特性を利用して物体の位置を検出し位置合わせする技術に関する。 The present invention relates to a technique for detecting and aligning the position of an object using transfer characteristics of an imaging optical system.

図１５において、結像光学系が線形で且つシフトインバリアントであると仮定し、結像光学系への入力信号をｆ（ｘ）、結像光学系の伝達特性をｈ（ｘ）、結像光学系で結像された後の出力信号をｇ（ｘ）とすると、一般的に、ｇ（ｘ）は、式１で表される。 In FIG. 15, it is assumed that the imaging optical system is linear and shift invariant, the input signal to the imaging optical system is f (x), the transfer characteristic of the imaging optical system is h (x), and the imaging is performed. If the output signal after being imaged by the optical system is g (x), g (x) is generally expressed by Equation 1.

式１に示すように、ｇ（ｘ）は、ｆ（ｘ）とｈ（ｘ）のコンボリューションによって表される。ここで、伝達特性が既知であれば、逆フィルタやウィナーフィルタ等を用いて出力信号から入力信号を復元する、いわゆる画像復元が広く行われている。また、この伝達特性を求めるために、入力信号としてインパルス信号（デルタ関数）をシステムに入力し、直接インパルス応答を求める方法が一般的に行われている。 As shown in Equation 1, g (x) is represented by a convolution of f (x) and h (x). Here, if the transfer characteristics are known, so-called image restoration, in which an input signal is restored from an output signal using an inverse filter, a Wiener filter, or the like, is widely performed. In order to obtain this transfer characteristic, a method is generally used in which an impulse signal (delta function) is input to the system as an input signal to directly obtain an impulse response.

一方、露光装置においては、近年の電子機器の高性能化及び低価格化に伴い、機器に実装される半導体デバイス製造にも、高精度のみならず生産の効率化が必要とされている。そして、半導体デバイスの回路パターンを露光する露光装置にも、高精度且つ効率的な製造が要求されている。半導体デバイス製造では、レチクルやマスク等（以下、レチクル）に形成された回路パターンを感光性材料（以下、レジスト）が塗布されたウエハやガラスプレート等（以下、ウエハ）に転写する工程が行われる。一般に、回路パターンを高精度で露光するためには、レチクルとウエハの相対的な位置合わせ（アライメント）を高精度に行うことが重要である。 On the other hand, in the exposure apparatus, with the recent improvement in performance and price of electronic equipment, not only high precision but also higher production efficiency is required for manufacturing semiconductor devices mounted on the equipment. High-precision and efficient manufacturing is also required for exposure apparatuses that expose circuit patterns of semiconductor devices. In semiconductor device manufacturing, a process of transferring a circuit pattern formed on a reticle, mask, etc. (hereinafter, reticle) to a wafer or glass plate (hereinafter, wafer) coated with a photosensitive material (hereinafter, resist) is performed. . Generally, in order to expose a circuit pattern with high accuracy, it is important to perform relative alignment (alignment) between the reticle and the wafer with high accuracy.

従来のアライメント方法では、レチクル上の回路パターンの露光転写と同時に、アライメントマークをウエハ上に露光転写する。そして、アライメントマークの全ショットの中から、事前に設定された複数のアライメントマークの位置をアライメント検出系によって順次検出する。そして、この検出結果を統計的に処理して全ショットの配列を算出し、その算出結果に基づいてレチクルに対するウエハの位置決めが行われる。 In the conventional alignment method, the alignment mark is exposed and transferred onto the wafer simultaneously with the exposure transfer of the circuit pattern on the reticle. Then, the positions of a plurality of alignment marks set in advance are sequentially detected from all the shots of the alignment marks by the alignment detection system. The detection result is statistically processed to calculate the arrangement of all shots, and the wafer is positioned relative to the reticle based on the calculation result.

このアライメントマークは、レチクルとウエハとを高精度に位置決めする指標であって、回路パターンの微細化に伴って、アライメントマークにも高精度なものが要求されている。また、近年では、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）等の半導体製造技術が導入されている。これに伴い、ウエハ間やショット間でアライメントマークの形状ばらつき等のウエハプロセスに起因する誤差（ＷＩＳ：Wafer Induced Shift）が発生し、アライメント精度を劣化させている。 This alignment mark is an index for positioning the reticle and the wafer with high accuracy. As the circuit pattern becomes finer, the alignment mark is also required to have high accuracy. In recent years, semiconductor manufacturing techniques such as CMP (Chemical Mechanical Polishing) have been introduced. Along with this, errors (WIS: Wafer Induced Shift) due to the wafer process such as variations in the shape of alignment marks between wafers and shots occur, degrading alignment accuracy.

これに対し、従来では、オフセット補正によってＷＩＳを補正していた（例えば、特許文献１参照）。「オフセット補正」とは、アライメントマークの本来あるべき位置（真値）と、実際に検出されたアライメントマーク位置とのずれ量であるオフセット量を算出し、そのオフセット量に基づいて補正する方法である。 On the other hand, conventionally, WIS was corrected by offset correction (see, for example, Patent Document 1). “Offset correction” is a method of calculating an offset amount, which is a deviation amount between the original position (true value) of the alignment mark and the actually detected alignment mark position, and correcting based on the offset amount. is there.

また、アライメントマーク位置検出方法に関する従来技術としては、例えば、特許文献２及び３がある。
特開２００４−１１７０３０号公報特開平０６−１５１２７４号公報特開平０８−０９４３１５号公報特願２００６−０９５８５４号公報 Moreover, as a prior art regarding the alignment mark position detection method, there exist patent document 2 and 3, for example.
JP 2004-1117030 A Japanese Patent Laid-Open No. 06-151274 Japanese Patent Laid-Open No. 08-094315 Japanese Patent Application No. 2006-095854

しかしながら、上記のようなオフセットが発生する原因は、ウエハプロセスに起因する誤差（ＷＩＳ）だけではない。例えば、露光装置のアライメント検出系に起因する誤差（ＴＩＳ：Tool Induced Shift）や、ＴＩＳとＷＩＳとの相互作用による誤差（TIS-WIS Interaction）もアライメント精度を劣化させる場合がある。ＷＩＳとしては、アライメントマークの段差、非対称性、レジストの塗布むらが挙げられる。ＴＩＳとしては、アライメント検出系のコマ収差や球面収差が挙げられる。 However, the cause of the above-described offset is not only the error (WIS) due to the wafer process. For example, an error (TIS: Tool Induced Shift) caused by the alignment detection system of the exposure apparatus or an error caused by the interaction between TIS and WIS (TIS-WIS Interaction) may also deteriorate the alignment accuracy. Examples of WIS include alignment mark steps, asymmetry, and resist coating unevenness. Examples of TIS include coma and spherical aberration of the alignment detection system.

近年、アライメント検出系は高ＮＡ化されているが、ＴＩＳを完全にゼロにすることはできない。そのため、ＴＩＳ−ＷＩＳ相互作用によりＷＩＳが存在した場合（例えば、低段差マークやレジストの塗布ムラ等）に、オフセット量が大きくなりアライメントマークの高精度な位置検出ができない場合がある。 In recent years, the alignment detection system has been increased in NA, but TIS cannot be completely reduced to zero. For this reason, when WIS is present due to TIS-WIS interaction (for example, low step mark, resist coating unevenness, etc.), the offset amount becomes large, and the alignment mark may not be detected with high accuracy.

図１０を参照すると、光学系は同じであっても、ＴＩＳが存在するために、図１０（ａ）のような通常の段差のアライメントマークにおけるオフセット量よりも、図１０（ｂ）のような低段差のアライメントマークにおけるオフセット量が大きくなっている。 Referring to FIG. 10, even if the optical system is the same, since TIS exists, the offset amount in the normal step alignment mark as shown in FIG. The offset amount in the low step alignment mark is large.

装置起因の誤差（ＴＩＳ）は、上述の伝達特性ｈ（ｘ）に含まれる。伝達特性を算出し、逆フィルタやウィナーフィルタ等を用いて出力信号から入力信号を復元することができれば、復元された入力信号におけるＴＩＳの影響は限りなく小さくなり、ＴＩＳ−ＷＩＳ相互作用によるオフセット量を小さくすることが期待できる。 The error (TIS) due to the device is included in the above-described transfer characteristic h (x). If the transfer characteristics can be calculated and the input signal can be restored from the output signal using an inverse filter, Wiener filter, etc., the effect of TIS on the restored input signal will be extremely small, and the amount of offset due to the TIS-WIS interaction Can be expected to be small.

光学系の伝達特性検出方法として、特許文献４には、インパルス信号を空間軸で引き伸ばした信号（以下、空間伸張パルス）を利用する方法が記載されている。この方法は、図１８に示すように、基板ステージ３２０上に基準台３３０を配置し、基準台３３０上に液晶格子３４５を配置し、液晶格子３４５が不図示のコントローラ及びドライバを介して空間伸張パルス信号を作成する。そして、結像光学系３５０（対物レンズ３５１とレンズ３５２を含む）の伝達特性は、アライメント検出用の照明光学系３１０とは別の透過照明光学系３９０により落射照明され液晶格子３４５により作成された空間伸張パルス信号を利用して算出される。即ち、この空間伸張パルス信号を結像光学系３５０により結像させた像をＣＣＤ等の撮像センサ３６０で撮像し信号処理して得られる像情報を利用して結像光学系３５０の伝達特性が算出される。 As a method for detecting transfer characteristics of an optical system, Patent Document 4 describes a method using a signal obtained by extending an impulse signal along a spatial axis (hereinafter referred to as a spatial expansion pulse). In this method, as shown in FIG. 18, a reference stage 330 is arranged on a substrate stage 320, a liquid crystal grating 345 is arranged on the reference stage 330, and the liquid crystal grating 345 is spatially expanded via a controller and a driver (not shown). Create a pulse signal. The transfer characteristic of the imaging optical system 350 (including the objective lens 351 and the lens 352) is incidentally illuminated by a transmission illumination optical system 390 different from the alignment detection illumination optical system 310 and is created by the liquid crystal grating 345. It is calculated using a spatial expansion pulse signal. That is, the transfer characteristic of the imaging optical system 350 is obtained by using the image information obtained by picking up an image obtained by imaging the spatial expansion pulse signal by the imaging optical system 350 with an imaging sensor 360 such as a CCD and performing signal processing. Calculated.

しかしながら、液晶格子３４５の計測方向の分解能があまり高くないために、結像光学系３５０が高倍率である場合には、光学系による空間伸張パルス信号の像が撮像センサ３６０の計測範囲に収まらない場合がある。例えば、液晶格子３４５の計測方向の分解能が１μｍで光学倍率３２０倍の光学系で、空間伸張パルス信号のデータ数を２５６データとすると、物体側データ長は１μｍ×２５６＝２５６μｍであり、像側データ長は２５６μｍ×３２０＝８１．８２ｍｍとなる。一方、撮像センサ３６０が８μｍピッチで有効画素が３２００画素とした場合でも、計測範囲は８μｍ×３２００＝２５．６ｍｍしかなく、像側データ長が撮像センサ３６０の計測範囲を超えている。 However, since the resolution in the measurement direction of the liquid crystal grating 345 is not so high, when the imaging optical system 350 has a high magnification, the image of the spatial stretch pulse signal by the optical system does not fall within the measurement range of the imaging sensor 360. There is a case. For example, if the resolution of the liquid crystal grating 345 in the measurement direction is 1 μm and the optical magnification is 320 times, and the number of data of the spatial expansion pulse signal is 256 data, the object side data length is 1 μm × 256 = 256 μm, and the image side The data length is 256 μm × 320 = 81.82 mm. On the other hand, even when the imaging sensor 360 has an 8 μm pitch and 3200 effective pixels, the measurement range is only 8 μm × 3200 = 25.6 mm, and the image side data length exceeds the measurement range of the imaging sensor 360.

更に、液晶格子３４５は透過型であり、アライメント検出用の照明光学系３１０とは別の伝達特性検出用の透過照明光学系３９０を用いるために、伝達特性の検出結果に照明光学系の誤差が加わってしまう。 Further, since the liquid crystal grating 345 is a transmission type and uses a transmission illumination optical system 390 for detecting transfer characteristics different from the illumination optical system 310 for detecting alignment, an error of the illumination optical system is included in the detection result of the transfer characteristics. I will join.

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、結像光学系の伝達特性を高精度に検出し、装置起因の誤差（ＴＩＳ）により劣化したアライメント検出信号を復元することで、位置決め精度を向上する技術の実現をするものである。 The present invention has been made in view of the above problems, and detects the transfer characteristics of an imaging optical system with high accuracy and restores an alignment detection signal that has deteriorated due to an error (TIS) caused by the apparatus, thereby improving positioning accuracy. It is to realize.

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明の位置合わせ装置は、物体に形成されたマークを検出し、検出された前記マークの位置に基づいて前記物体を保持するステージを制御して当該物体を位置合わせする装置であって、入力信号としてＭ系列信号を形成するように構成された前記マークから、出力信号としての前記マークの像を形成する結像光学系と、前記結像光学系を介して前記マークの像を撮像して、前記出力信号としての前記マークの像を検出するマーク検出部と、前記出力信号から前記結像光学系の伝達特性を算出する伝達特性算出部と、前記伝達特性と前記出力信号とから前記結像光学系に入力される前記入力信号を復元する復元部と、前記復元部で復元された入力信号に基づいて前記マークの位置を検出し、前記ステージを制御して前記物体を位置決めする制御部と、を有する。 In order to solve the above problems and achieve the object, an alignment apparatus of the present invention detects a mark formed on an object, and controls a stage that holds the object based on the detected position of the mark. And an imaging optical system for forming an image of the mark as an output signal from the mark configured to form an M-sequence signal as an input signal, and the imaging optical system A mark detection unit that captures an image of the mark via an optical system and detects the image of the mark as the output signal, and a transfer characteristic calculation unit that calculates a transfer characteristic of the imaging optical system from the output signal And a restoration unit that restores the input signal input to the imaging optical system from the transfer characteristic and the output signal, and a position of the mark is detected based on the input signal restored by the restoration unit, Said By controlling the over-di and a control unit for positioning said object.

また、本発明の位置合わせ方法は、物体に形成されたマークを検出し、検出された前記マークの位置に基づいて前記物体を保持するステージを制御して当該物体を位置合わせする方法であって、入力信号としてＭ系列信号を形成するように構成された前記マークから、出力信号としての前記マークの像を形成する結像光学系を介して前記マークの像を撮像して、前記出力信号としての前記マークの像情報を検出するマーク検出ステップと、前記出力信号から前記結像光学系の伝達特性を算出する伝達特性算出ステップと、前記伝達特性と前記出力信号とから前記結像光学系に入力される前記入力信号を復元する復元ステップと、復元された入力信号に基づいて前記マークの位置を検出し、前記ステージを制御して前記物体を位置決めする制御ステップと、を有する。 The alignment method of the present invention is a method of detecting a mark formed on an object and aligning the object by controlling a stage that holds the object based on the detected position of the mark. From the mark configured to form an M-sequence signal as an input signal, an image of the mark is captured via an imaging optical system that forms an image of the mark as an output signal, and the output signal is used as the output signal. A mark detecting step for detecting image information of the mark, a transfer characteristic calculating step for calculating a transfer characteristic of the imaging optical system from the output signal, and the transfer characteristic and the output signal to the imaging optical system. A restoration step for restoring the input signal that is input, and a control that detects the position of the mark based on the restored input signal and controls the stage to position the object Has a step, a.

また、本発明の露光装置は、原版のパターンを投影光学系を介して基板に露光する露光装置であって、上記位置合わせ装置と、前記位置合わせ装置により制御されるステージ装置と、を有し、前記位置合わせ装置により前記基板及び前記原版の少なくともいずれかに形成されたマークを検出し、検出された前記マークの位置に基づいて前記ステージ装置を制御して前記基板及び前記原版を相対的に位置合わせして露光する。 An exposure apparatus of the present invention is an exposure apparatus that exposes a pattern of an original on a substrate via a projection optical system, and includes the alignment apparatus and a stage apparatus controlled by the alignment apparatus. Detecting a mark formed on at least one of the substrate and the original by the alignment device, and controlling the stage device based on the detected position of the mark to relatively move the substrate and the original Align and expose.

また、本発明のデバイス製造方法は、上記露光装置を用いて基板を露光するステップと、露光された前記基板を現像するステップと、を有する。 The device manufacturing method of the present invention includes a step of exposing a substrate using the exposure apparatus, and a step of developing the exposed substrate.

本発明によれば、結像光学系の伝達特性を高精度に検出し、装置起因の誤差（ＴＩＳ）により劣化したアライメント検出信号を復元することで、位置決め精度を向上する技術を実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize a technique for improving the positioning accuracy by detecting the transfer characteristic of the imaging optical system with high accuracy and restoring the alignment detection signal deteriorated due to the error (TIS) caused by the apparatus.

以下に、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

尚、以下に説明する実施の形態は、本発明を実現するための一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。 The embodiment described below is an example for realizing the present invention, and should be appropriately modified or changed according to the configuration and various conditions of the apparatus to which the present invention is applied. It is not limited to the embodiment.

また、本発明は、後述する実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体を露光装置に供給し、そのコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても達成される。 The present invention also supplies a storage medium storing software program codes for realizing the functions of the embodiments described later to the exposure apparatus, and the computer (or CPU or MPU) reads the program codes stored in the storage medium. It is also achieved by executing.

［第１の実施形態］
先ず、本発明に係る第１の実施形態の伝達特性算出方法について説明する。 [First Embodiment]
First, the transfer characteristic calculation method according to the first embodiment of the present invention will be described.

図１は、第１の実施形態の伝達特性算出方法を実現する位置合わせ装置の概略構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an alignment apparatus that realizes the transfer characteristic calculation method according to the first embodiment.

図１において、ウエハステージ３２０上にはチャック３８０が設置され、チャック３８０上にはウエハ等の被撮像物３７０が保持されている。更にウエハステージ３２０上には基準台３３０が配置されており、基準台３３０上にはＭ系列で構成されたマーク３４０を含む基準プレート３３５が配置されている。尚、基準プレート３３５の表面と被撮像物３７０の表面とは同じＺ座標位置になるように調整されている。 In FIG. 1, a chuck 380 is installed on a wafer stage 320, and an object to be imaged 370 such as a wafer is held on the chuck 380. Further, a reference table 330 is disposed on the wafer stage 320, and a reference plate 335 including a mark 340 configured in an M series is disposed on the reference table 330. The surface of the reference plate 335 and the surface of the object to be imaged 370 are adjusted so as to have the same Z coordinate position.

照明光源３００はアライメント照明光学系３１０を通してビームスプリッタ３１５で反射され、対物レンズ３５１を通った後にＭ系列マーク３４０を落射照明する。Ｍ系列マークからの反射光は結像光学系３５０で結像され（具体的には、対物レンズ３５１、ビームスプリッタ３１５、レンズ３５２を通って）、出力信号としてＣＣＤ等の撮像センサ３６０により撮像される。 The illumination light source 300 is reflected by the beam splitter 315 through the alignment illumination optical system 310, and after passing through the objective lens 351, the M series mark 340 is incidentally illuminated. The reflected light from the M series mark is imaged by the imaging optical system 350 (specifically, through the objective lens 351, the beam splitter 315, and the lens 352), and is imaged by an imaging sensor 360 such as a CCD as an output signal. The

図１４は、基準プレート３３５の平面図を示しており、Ｘ方向計測用のＭ系列マーク３４０Ａと、Ｙ方向計測用のＭ系列マーク３４０Ｂとがそれぞれ、個別にＥＢ描画等で作成されている。基準プレート３３５は、石英基板上にＣｒやＴａを材料とするＭ系列マーク３４０が形成されたものであり、Ｍ系列マーク３４０のマークの部分（黒塗りの部分）は光を反射し、基準プレート３３５のそのマークの部分以外の領域は光を透過する。 FIG. 14 is a plan view of the reference plate 335, and an M series mark 340A for X direction measurement and an M series mark 340B for Y direction measurement are individually created by EB drawing or the like. The reference plate 335 is obtained by forming an M series mark 340 made of Cr or Ta on a quartz substrate. The mark portion (black portion) of the M series mark 340 reflects light, and the reference plate A region other than the mark portion 335 transmits light.

図１４において、Ｘ方向計測用のＭ系列マーク３４０Ａは結像光学系３５０で結像された出力信号もＸ方向に広がりを持っている。そのため、撮像センサ３６０は、Ｘ方向に配列されたラインセンサ又は２次元センサのうちＸ方向のみを用いて処理を行っても良い。また、Ｙ方向の計測用のＭ系列マーク３４０Ｂの場合、撮像センサ３６０は、Ｙ方向に配列されたラインセンサ又は２次元センサのうちＹ方向のみを用いて処理を行えば良い。尚、基準プレート３３５のＭ系列マーク３４０のマークの部分以外の領域を透過した光が、基準台３３０で反射しないように構成されることが望ましい。具体的には、基準プレート３３５と基準台３３０の間に反射防止膜を設けたり、基準台３３０に中空部を設けてその中空部を構成する壁に反射防止膜を形成したりするとよい。 In FIG. 14, the output signal imaged by the imaging optical system 350 of the M-sequence mark 340A for X-direction measurement has a spread in the X direction. Therefore, the imaging sensor 360 may perform processing using only the X direction among the line sensors or two-dimensional sensors arranged in the X direction. In the case of the M series mark 340B for measurement in the Y direction, the imaging sensor 360 may perform processing using only the Y direction among the line sensors or two-dimensional sensors arranged in the Y direction. It is desirable that the light transmitted through the region other than the mark portion of the M series mark 340 on the reference plate 335 is not reflected by the reference table 330. Specifically, an antireflection film may be provided between the reference plate 335 and the reference table 330, or a hollow part may be provided in the reference table 330, and an antireflection film may be formed on a wall constituting the hollow part.

ここで、Ｍ系列信号（Maximum Length Sequence）は、２値（「０」と「１」）をとる白色性の擬似乱数信号である。 Here, the M-sequence signal (Maximum Length Sequence) is a white pseudo-random signal that takes two values (“0” and “1”).

次に、Ｍ系列信号の周期（以下、系列長）が１５のＭ系列の発生原理について説明する。 Next, the principle of generation of an M sequence having an M sequence signal period (hereinafter referred to as a sequence length) of 15 will be described.

Ｍ系列信号は、図１９に示すシフトレジスタと排他的論理和ゲートを用いて発生させることができる。図１９において、５００は４つのレジスタＲ１〜Ｒ４からなるシフトレジスタであり、５１０はレジスタＲ１とＲ４の排他的論理和を示す。先ず、レジスタＲ１〜Ｒ４に初期値を設定する。例えば（Ｒ４Ｒ３Ｒ２Ｒ１）＝（１０００）とする。 The M-sequence signal can be generated using the shift register and the exclusive OR gate shown in FIG. In FIG. 19, reference numeral 500 denotes a shift register including four registers R1 to R4, and 510 denotes an exclusive OR of the registers R1 and R4. First, initial values are set in the registers R1 to R4. For example, (R4 R3 R2 R1) = (1 0 0 0).

次のタイミングでは、Ｒ１からＲ４の値をそれぞれ矢印の方向へシフトさせる。このときＲ１の値が系列の一つ目として出力され、Ｒ４の値はＲ２とＲ１の値の排他的論理和の値となる。これを繰り返して出力系列をつなげると、「０００１００１１０１０１１１１」という系列長１５のＭ系列信号を発生させることができる。尚、シフトレジスタの数をｍとすると、系列長は（２m−１）となる。 At the next timing, the values of R1 to R4 are shifted in the directions of the arrows, respectively. At this time, the value of R1 is output as the first of the series, and the value of R4 is an exclusive OR value of the values of R2 and R1. By repeating this and connecting the output sequences, an M-sequence signal with a sequence length of 15 “000100110101111” can be generated. If the number of shift registers is m, the sequence length is (2m-1).

次に、系列長が１２７のＭ系列信号の一例を図１１（ａ）に示し、そのフーリエ変換後の振幅特性と位相特性を図１１（ｂ）示す。 Next, FIG. 11A shows an example of an M-sequence signal having a sequence length of 127, and FIG. 11B shows amplitude characteristics and phase characteristics after the Fourier transform.

図１１（ｂ）に示すように、Ｍ系列信号はその振幅が全ての周波数においてゼロにならないという特性がある。 As shown in FIG. 11B, the M-sequence signal has a characteristic that its amplitude does not become zero at all frequencies.

またＭ系列信号は前述の多階調の空間伸張パルスとは異なり、「０」と「１」からなる信号であるため、例えば、「０」は光を吸収、「１」は光を反射、に対応させれば、光学系の信号としては作成しやすいという利点がある。 Further, unlike the multi-tone spatial expansion pulse described above, the M-sequence signal is a signal composed of “0” and “1”. For example, “0” absorbs light, “1” reflects light, If it is made to correspond, there exists an advantage that it is easy to produce as a signal of an optical system.

次に、図２のフローチャートを参照して、第１の実施形態の伝達特性算出方法について説明する。 Next, the transfer characteristic calculation method of the first embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.

先ず、ステップＳ１００では、物体側のＭ系列信号３４０の計測方向の最小幅が像側のＣＣＤ等の撮像センサ３６０のｋ画素に相当するようにＭ系列信号を作成する。 First, in step S100, an M-sequence signal is generated so that the minimum width in the measurement direction of the object-side M-sequence signal 340 corresponds to k pixels of an image sensor 360 such as an image-side CCD.

具体的には物体側のＭ系列信号３４０の最小幅をｐ、結像光学系３５０の光学倍率をα、撮像センサ３６０の１画素の幅をｃ、ｋを自然数とすると、 Specifically, if the minimum width of the M-sequence signal 340 on the object side is p, the optical magnification of the imaging optical system 350 is α, the width of one pixel of the imaging sensor 360 is c, and k is a natural number,

を満たすように、物体側のＭ系列信号の最小幅ｐを決定する。 The minimum width p of the M-sequence signal on the object side is determined so as to satisfy

例えばｋ＝５、ｃ＝８［μｍ］、α＝３２０とすると、ｐ＝１２５［ｎｍ］である。 For example, when k = 5, c = 8 [μm], and α = 320, p = 125 [nm].

また、撮像センサ３６０の有効総画素数をＮ２、Ｍ系列信号の系列長をＮ１とすると、像側の撮像センサ３６０上でＭ系列信号に相当する領域は、ｋ×Ｎ１［画素］で、これが撮像センサ３６０の有効総画素数を超えてはいけないので、 If the effective total number of pixels of the image sensor 360 is N2 and the sequence length of the M-sequence signal is N1, the region corresponding to the M-sequence signal on the image-side image sensor 360 is k × N1 [pixel], which is Since the effective total number of pixels of the image sensor 360 should not be exceeded,

を満たすことが条件となる。例えば、Ｍ系列信号の系列長が１２７、撮像センサ３６０の有効総画素数を３２００とすると、ｋ＜２５となる。 It is a condition to satisfy. For example, if the sequence length of the M-sequence signal is 127 and the effective total number of pixels of the imaging sensor 360 is 3200, k <25.

また、ｋが小さすぎると、例えばｋ＝１の場合、式２よりｃ＝８［μｍ］、α＝３２０として最小幅ｐ＝２５［ｎｍ］となり、ＥＢ描画による作成限界を超えている。 If k is too small, for example, when k = 1, c = 8 [μm] and α = 320 from Equation 2 and the minimum width p = 25 [nm], which exceeds the production limit by EB drawing.

従って、Ｍ系列マークの作成限界と撮像センサの計測範囲の間に入るようにｋを決定することが望ましい。 Therefore, it is desirable to determine k so as to fall between the M series mark creation limit and the measurement range of the imaging sensor.

次に、ステップＳ１１０では、物体側のＭ系列信号から光学倍率によって拡大された後の像側の分解能でのＭ系列信号を作成する。像側の分解能は、撮像センサ３６０の１画素の幅に相当する。 Next, in step S110, an M-sequence signal with an image-side resolution after being magnified by the optical magnification is created from the object-side M-sequence signal. The resolution on the image side corresponds to the width of one pixel of the image sensor 360.

図１２（ａ）は系列長１２７の物体側のＭ系列信号が拡大された後の像側のＭ系列信号の例である。 FIG. 12A shows an example of an image-side M-sequence signal after an object-side M-sequence signal having a sequence length of 127 is enlarged.

但し、上記条件、ｋ＝５、ｃ＝８［μｍ］、α＝３２０、ｐ＝１２５［ｎｍ］の場合である。 However, this is a case where k = 5, c = 8 [μm], α = 320, and p = 125 [nm].

次に、ステップＳ１２０では、像側の出力信号と像側のＭ系列信号とから像側の分解能での伝達特性、即ち結像光学系の伝達特性を算出する。 Next, in step S120, the transfer characteristic at the resolution on the image side, that is, the transfer characteristic of the imaging optical system is calculated from the output signal on the image side and the M-sequence signal on the image side.

図１２（ｂ）は像側の出力信号の例である。ここで、像側の出力信号ｇ（ｘ）は、像側のＭ系列信号をｆ（ｘ）と像側の伝達特性をｈ（ｘ）とおくと、 FIG. 12B shows an example of an output signal on the image side. Here, the output signal g (x) on the image side has an M-sequence signal on the image side as f (x) and a transfer characteristic on the image side as h (x).

の関係が成り立ち（＊はコンボリューション）、これをフーリエ変換して、 (* Is convolution), and this is Fourier transformed,

の関係が成り立つ。以下では、フーリエ変換をＦＴ（）で表す。 The relationship holds. Hereinafter, the Fourier transform is represented by FT ().

次に、式５において、ＦＴ（ｇ）、ＦＴ（ｆ）を計算してＦＴ（ｈ）を算出し、ＦＴ（ｈ）を逆フーリエ変換することで像側の伝達特性ｈ(ｘ)を算出する。 Next, in Equation 5, FT (g) and FT (f) are calculated to calculate FT (h), and FT (h) is subjected to inverse Fourier transform to calculate the image-side transfer characteristic h (x). To do.

図１２（ｃ）は像側の伝達特性の一例である。 FIG. 12C shows an example of image-side transfer characteristics.

ステップＳ１３０では、ステップＳ１２０で求めた像側の伝達特性を用いて、逆フィルタやウィナーフィルタ等により後述するアライメント検出信号の復元処理を実行する。 In step S130, using the image-side transfer characteristic obtained in step S120, an alignment detection signal restoration process, which will be described later, is executed by an inverse filter, a Wiener filter, or the like.

［第２の実施形態］
次に、図３のフローチャートを参照して、第２の実施形態の伝達特性算出方法について説明する。 [Second Embodiment]
Next, the transfer characteristic calculation method of the second embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.

第２の実施形態は、第１の実施形態とは異なり、物体側の分解能での伝達特性を算出してから像側の分解能での伝達特性を算出する方法である。ここで、物体側の分解能はＭ系列信号３４０の最小幅に相当し、像側の分解能は撮像センサ３６０の１画素の幅に相当する。 Unlike the first embodiment, the second embodiment is a method of calculating a transfer characteristic with an image side resolution after calculating a transfer characteristic with an object side resolution. Here, the resolution on the object side corresponds to the minimum width of the M-sequence signal 340, and the resolution on the image side corresponds to the width of one pixel of the image sensor 360.

図３において、ステップＳ２００では、図２のＳ１００と同様に物体側のＭ系列信号の最小幅が像側のＣＣＤ等の撮像センサ３６０のｋ画素に相当するようにＭ系列信号を作成する。 In FIG. 3, in step S200, the M-sequence signal is created so that the minimum width of the object-side M-sequence signal corresponds to k pixels of the image sensor 360 such as a CCD on the image side, as in S100 of FIG.

次に、ステップＳ２１０では像側の出力信号のｋ画素のデータを平均して物体側の分解能に換算した第２の出力信号を作成する。 Next, in step S210, the k-pixel data of the output signal on the image side is averaged to create a second output signal converted to the resolution on the object side.

図１３（ａ）の丸印は第２の出力信号の例である。但し、条件は、ｋ＝５、ｃ＝８［μｍ］、α＝３２０、ｐ＝１２５［ｎｍ］の場合である。 A circle in FIG. 13A is an example of the second output signal. However, the conditions are when k = 5, c = 8 [μm], α = 320, and p = 125 [nm].

次に、ステップＳ２２０では、第２の出力信号と物体側のＭ系列信号とから物体側の分解能での伝達特性を算出する。 Next, in step S220, transfer characteristics at the resolution on the object side are calculated from the second output signal and the M-sequence signal on the object side.

ここで、物体側の分解能に換算した第２の出力信号をｇ’（ｘ）、物体側のＭ系列信号をｆ’（ｘ）、物体側の伝達特性をｈ’（ｘ）とおけば、 Here, if the second output signal converted to the resolution on the object side is g ′ (x), the M-sequence signal on the object side is f ′ (x), and the transfer characteristic on the object side is h ′ (x),

の関係が成り立ち（＊はコンボリューション）、これをフーリエ変換して (* Is convolution), and this is Fourier transformed

の関係が成り立つ。 The relationship holds.

式７において、ＦＴ（ｇ’）、ＦＴ（ｆ’）を計算してＦＴ（ｈ’）を算出し、ＦＴ（ｈ’）を逆フーリエ変換することで物体側の伝達特性ｈ’(ｘ)を算出する。図１３（ｂ）は物体側の伝達特性の一例である。 In Equation 7, FT (g ′) and FT (f ′) are calculated to calculate FT (h ′), and the FT (h ′) is subjected to inverse Fourier transform to thereby transfer the object side transfer characteristic h ′ (x). Is calculated. FIG. 13B shows an example of transfer characteristics on the object side.

ここで、物体側のＭ系列信号のフーリエ変換ＦＴ（ｆ’）はその振幅特性がゼロでないという特徴があることから、式７から除算でＦＴ（ｈ’）を算出するときの誤差を小さくすることができ、より高精度な伝達特性を算出することができる。 Here, since the Fourier transform FT (f ′) of the M-sequence signal on the object side has a characteristic that its amplitude characteristic is not zero, an error when calculating FT (h ′) by division from Equation 7 is reduced. And more accurate transfer characteristics can be calculated.

次に、ステップＳ２３０では、Ｓ２２０で算出した物体側の伝達特性から像側の伝達特性を算出する。 Next, in step S230, the image-side transfer characteristic is calculated from the object-side transfer characteristic calculated in S220.

ここで、物体側の伝達特性から像側の伝達特性を算出する方法は、各種の補間処理が利用でき、例えばsinc関数のコンボリューションやスプライン補間でも良い。 Here, various interpolation processes can be used as a method for calculating the image-side transfer characteristic from the object-side transfer characteristic. For example, convolution of the sinc function or spline interpolation may be used.

図１３（ｃ）はsinc関数のコンボリューションを利用して算出した像側の伝達特性の一例を示している。 FIG. 13C shows an example of image-side transfer characteristics calculated using convolution of the sinc function.

ステップＳ２４０では、Ｓ２３０で算出した像側の伝達特性を用いて、逆フィルタやウィナーフィルタ等により後述のアライメント検出信号の復元処理を実行する。 In step S240, an alignment detection signal restoration process, which will be described later, is executed by an inverse filter, a Wiener filter, or the like, using the image-side transfer characteristics calculated in S230.

［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態について説明する。 [Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described.

第３の実施形態は、露光装置のアライメント検出系に、本実施形態の結像光学系の伝達特性算出方法を適用した例である。 The third embodiment is an example in which the transfer characteristic calculation method of the imaging optical system of the present embodiment is applied to the alignment detection system of the exposure apparatus.

図４は、本実施形態の位置合わせ方法を適用した露光装置の概略構成を示す図である。 FIG. 4 is a view showing a schematic configuration of an exposure apparatus to which the alignment method of the present embodiment is applied.

図４において、露光装置１００は、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式又はステップ・アンド・リピート方式でレチクルに形成された回路パターンをウエハに投影露光する。 In FIG. 4, an exposure apparatus 100 projects and exposes a circuit pattern formed on a reticle on a wafer by, for example, a step-and-scan method or a step-and-repeat method.

また、露光装置１００は、投影光学系１２０と、ウエハチャック１４５と、ウエハステージ装置１４０と、アライメント検出系１５０（マーク検出部）と、アライメント信号処理部１６０と、制御部１７０とを有する。投影光学系１２０は、回路パターン等のパターンが描画されたレチクル１１０（原版）を縮小投影する。ウエハチャック１４５は、前工程で下地パターン及びアライメントマーク１８０が形成されたウエハ１３０（基板）を保持する。ウエハステージ装置１４０は、ウエハ１３０を所定の位置に位置決めする。アライメント検出系１５０は、ウエハ１３０上のアライメントマーク１８０の位置を検出する。尚、図４においては、光源及び光源からの光をレチクル１１０に照明する照明光学系は省略されている。 The exposure apparatus 100 also includes a projection optical system 120, a wafer chuck 145, a wafer stage device 140, an alignment detection system 150 (mark detection unit), an alignment signal processing unit 160, and a control unit 170. The projection optical system 120 reduces and projects the reticle 110 (original) on which a pattern such as a circuit pattern is drawn. The wafer chuck 145 holds the wafer 130 (substrate) on which the base pattern and the alignment mark 180 are formed in the previous process. Wafer stage device 140 positions wafer 130 at a predetermined position. The alignment detection system 150 detects the position of the alignment mark 180 on the wafer 130. In FIG. 4, the light source and the illumination optical system that illuminates the reticle 110 with light from the light source are omitted.

制御部１７０は、不図示のＣＰＵ、メモリ等を有し、露光装置１００の動作を制御する。制御部１７０は、不図示の照明装置、不図示のレチクルステージ装置、ウエハステージ装置１４０及びアライメント信号処理部１６０と電気的に接続されている。制御部１７０は、アライメント信号処理部１６０からのアライメントマークの位置情報に基づいて、ウエハステージ装置１４０を介してウエハ１３０の位置決めを行う。 The control unit 170 includes a CPU, a memory, and the like (not shown) and controls the operation of the exposure apparatus 100. The controller 170 is electrically connected to an illumination device (not shown), a reticle stage device (not shown), the wafer stage device 140 and the alignment signal processing unit 160. The control unit 170 positions the wafer 130 via the wafer stage device 140 based on the alignment mark position information from the alignment signal processing unit 160.

次に、アライメントマーク１８０の検出原理について説明する。 Next, the detection principle of the alignment mark 180 will be described.

図５は、アライメント検出系１５０の主要な構成要素を示す光路図である。 FIG. 5 is an optical path diagram showing the main components of the alignment detection system 150.

図５において、アライメント光源１５１からの照明光は、ビームスプリッタ１５２で反射され、対物レンズ１５３を通り、ウエハ１３０上のアライメントマーク１８０を照明する。アライメントマーク１８０からの光（反射光、回折光）は、対物レンズ１５３、ビームスプリッタ１５２、レンズ１５４を通り、ビームスプリッタ１５５で分割され、ＣＣＤ等の撮像センサ１５６，１５７でそれぞれ受光される。 In FIG. 5, the illumination light from the alignment light source 151 is reflected by the beam splitter 152, passes through the objective lens 153, and illuminates the alignment mark 180 on the wafer 130. Light from the alignment mark 180 (reflected light, diffracted light) passes through the objective lens 153, the beam splitter 152, and the lens 154, is divided by the beam splitter 155, and is received by image sensors 156 and 157 such as CCDs.

ここで、アライメントマーク１８０は、レンズ１５３，１５４により３００倍程度の結像倍率に拡大され、撮像センサ１５６，１５７に結像される。撮像センサ１５６，１５７はそれぞれ、アライメントマーク１８０のＸ方向及びＹ方向のずれ検出用であり、光軸に対して９０度回転させて設置されている。撮像センサ１５６，１５７としては、ラインセンサを用いても良い。この場合、計測方向と垂直方向にのみにパワーを持つシリンドリカルレンズにより、計測方向と垂直方向に集光して光学的に積分し、平均化するのが好ましい。Ｘ方向及びＹ方向の計測原理は同様であるので、ここではＸ方向の位置計測についてのみ説明する。 Here, the alignment mark 180 is enlarged to an image forming magnification of about 300 times by the lenses 153 and 154 and formed on the image sensors 156 and 157. The imaging sensors 156 and 157 are for detecting the displacement of the alignment mark 180 in the X direction and the Y direction, respectively, and are installed by being rotated by 90 degrees with respect to the optical axis. Line sensors may be used as the imaging sensors 156 and 157. In this case, it is preferable that light is condensed in the direction perpendicular to the measurement direction and optically integrated and averaged by a cylindrical lens having power only in the direction perpendicular to the measurement direction. Since the measurement principle in the X direction and the Y direction is the same, only the position measurement in the X direction will be described here.

図５に示すアライメントマーク１８０は、各ショットのスクライブライン上に配置されており、例えば、図６（ａ）、（ｂ）及び図７（ａ）、（ｂ）に示すようなアライメントマーク１８０Ａ及び１８０Ｂの形状を有する。尚、アライメントマーク１８０は、アライメントマーク１８０Ａ及び１８０Ｂを総称するものとする。ここで、図６（ａ）、（ｂ）は、アライメントマーク１８０Ａの平面図及び断面図であり、図５（ａ）、（ｂ）は、アライメントマーク１８０Ｂの平面図及び断面図である。図６（ａ）、（ｂ）、図７（ａ）、７（ｂ）において、アライメントマーク１８０Ａ及び１８０Ｂは、等間隔で配置された４つのマーク要素１８２Ａ及び１８２Ｂを含む。尚、実際には、アライメントマーク１８０Ａ及び１８０Ｂの上にはレジストが塗布されているが、図６及び図７では省略している。 The alignment mark 180 shown in FIG. 5 is arranged on the scribe line of each shot. For example, the alignment mark 180A shown in FIGS. 6A, 6B, 7A, and 7B and It has a shape of 180B. The alignment mark 180 is a general term for the alignment marks 180A and 180B. Here, FIGS. 6A and 6B are a plan view and a cross-sectional view of the alignment mark 180A, and FIGS. 5A and 5B are a plan view and a cross-sectional view of the alignment mark 180B. In FIGS. 6A, 6B, 7A, and 7B, the alignment marks 180A and 180B include four mark elements 182A and 182B arranged at equal intervals. In practice, a resist is applied on the alignment marks 180A and 180B, but is omitted in FIGS.

アライメントマーク１８０Ａは、図６（ａ）に示すように、計測方向であるＸ方向に４μｍ、非計測方向であるＹ方向に２０μｍの矩形のマーク要素１８２ＡをＸ方向に２０μｍピッチで４つ並べて配置されている。マーク要素１８２Ａの断面構造は、図６（ｂ）に示すように凹状となっている。一方、アライメントマーク１８０Ｂは、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すマーク要素１８２Ａの輪郭部分を０．６μｍの線幅で置き換えたマーク要素１８２Ｂを４つ並べて配置されている。 As shown in FIG. 6A, the alignment mark 180A is arranged by arranging four rectangular mark elements 182A of 4 μm in the X direction which is the measurement direction and 20 μm in the Y direction which is the non-measurement direction at a pitch of 20 μm in the X direction. Has been. The cross-sectional structure of the mark element 182A is concave as shown in FIG. On the other hand, as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), the alignment mark 180B has a line width of 0.6 μm at the contour portion of the mark element 182A shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b). Four replaced mark elements 182B are arranged side by side.

図８は、図６（ａ）、（ｂ）及び図７（ａ）、（ｂ）に示すアライメントマーク１８０Ａ及び１８０Ｂを光学的に検出し、図５の撮像センサ１５６により撮像された典型的な結果を示すグラフである。図８に示す光学像は、アライメントマーク１８０のエッジ部での高周波成分がカットされているのが一般的である。これは、アライメントマーク１８０Ａ，１８０Ｂのいずれを利用した場合であっても、アライメント検出系１５０のレンズ１５３，１５４のＮＡに入らない大きな角度のエッジ部での散乱光が発生するからである。つまり、アライメントマークからの全信号、つまり全情報がアライメント検出系１５０を通過できないため、アライメント検出系１５０では必ず情報の劣化が発生し、高周波成分がカットされる。尚、アライメントマーク１８０Ａはその輪郭部が暗く、アライメントマーク１８０Ｂは凹部が暗く又は明るくなる。これは、明視野画像で多く観察される像の特徴といえる。このように撮像されたアライメントマーク１８０の画像データは、アライメント信号処理部１６０を介して信号処理が実行される。 FIG. 8 shows a typical image captured by the image sensor 156 of FIG. 5 by optically detecting the alignment marks 180A and 180B shown in FIGS. 6 (a), 6 (b) and 7 (a), 7 (b). It is a graph which shows a result. In the optical image shown in FIG. 8, the high-frequency component at the edge portion of the alignment mark 180 is generally cut. This is because scattered light is generated at the edge portion having a large angle that does not enter the NA of the lenses 153 and 154 of the alignment detection system 150 regardless of which of the alignment marks 180A and 180B is used. That is, since all signals from the alignment mark, that is, all information cannot pass through the alignment detection system 150, the alignment detection system 150 always deteriorates information and cuts high frequency components. The alignment mark 180A has a dark outline, and the alignment mark 180B has a dark or bright recess. This can be said to be a feature of an image often observed in a bright field image. The image data of the alignment mark 180 imaged in this way is subjected to signal processing via the alignment signal processing unit 160.

図９は、アライメント信号処理部１６０の主な機能モジュールを示すブロック図である。 FIG. 9 is a block diagram illustrating main functional modules of the alignment signal processing unit 160.

図９において、撮像センサ１５６，１５７からのアライメント検出信号は、Ａ／Ｄ変換部１６１を介してデジタル信号に変換される。デジタル化されたアライメント検出信号は、記録部１６２に内蔵されたメモリに記録される。伝達特性処理部（伝達特性算出部、復元部）１６３は、記録部１６２に記録されたアライメント検出信号と、図４の制御部１７０によって算出された伝達特性ｈ（ｘ）とを利用して、アライメント検出信号の復元、つまりＴＩＳ補正を実行する。 In FIG. 9, alignment detection signals from the image sensors 156 and 157 are converted into digital signals via the A / D converter 161. The digitized alignment detection signal is recorded in a memory built in the recording unit 162. The transfer characteristic processing unit (transfer characteristic calculation unit, restoration unit) 163 uses the alignment detection signal recorded in the recording unit 162 and the transfer characteristic h (x) calculated by the control unit 170 of FIG. The restoration of the alignment detection signal, that is, the TIS correction is executed.

具体的には、光学系に入力するアライメント検出信号をｆ（ｘ）、光学系の伝達特性をｈ（ｘ）、劣化したアライメント検出信号をｇ（ｘ）とすると、式４及び式５が成り立つので、式５より Specifically, when the alignment detection signal input to the optical system is f (x), the transfer characteristic of the optical system is h (x), and the deteriorated alignment detection signal is g (x), Expressions 4 and 5 hold. So from Equation 5

を逆フーリエ変換することにより、アライメント検出信号ｆ（ｘ）を復元することができる。１／ＦＴ（ｈ）を逆フィルタと呼ぶ。 Is subjected to inverse Fourier transform to restore the alignment detection signal f (x). 1 / FT (h) is called an inverse filter.

また、信号ｆ（ｘ）とノイズのパワースペクトルが既知であれば、 If the signal f (x) and the noise power spectrum are known,

によって、アライメント検出信号ｆ（ｘ）を復元しても良い。但しＳｎ及びＳｆは、信号ｆ（ｘ）及びノイズのパワースペクトル密度である。 Thus, the alignment detection signal f (x) may be restored. Here, Sn and Sf are the power spectral density of the signal f (x) and noise.

尚、式９のうち、 In Equation 9,

をウィナーフィルタと呼ぶ。 Is called a Wiener filter.

次に、マーク中心検出部１６４は、復元されたアライメント検出信号に対してデジタル信号処理を行い、アライメントマークの中心位置を検出する。ＣＰＵ１６５は、Ａ／Ｄ変換部１６１、記録部１６２、伝達特性処理部１６３、マーク中心検出部１６４に制御信号を出力して全体の動作を司る。通信部１６６は、図４に示した制御部１７０と通信を行い、必要なデータ、制御指令等のやり取りを行う。 Next, the mark center detection unit 164 performs digital signal processing on the restored alignment detection signal to detect the center position of the alignment mark. The CPU 165 outputs control signals to the A / D conversion unit 161, the recording unit 162, the transfer characteristic processing unit 163, and the mark center detection unit 164 to control the overall operation. The communication unit 166 communicates with the control unit 170 illustrated in FIG. 4 and exchanges necessary data, control commands, and the like.

マーク中心検出部１６４でのデジタル信号処理は、アライメント検出信号のエッジ部分を検出し、エッジの位置を計算する方法や、テンプレートによるパターンマッチング法、対称性マッチング法（特許文献２参照）等の既知の手法が適用される。 The digital signal processing in the mark center detection unit 164 is a known method such as a method for calculating an edge position by detecting an edge portion of an alignment detection signal, a pattern matching method using a template, or a symmetry matching method (see Patent Document 2). The method is applied.

尚、信号源は、２次元信号でも１次元信号でも良い。２次元画像の水平方向の画素を垂直方向にヒストグラムを取り、画像のボーティング処理を行い主要成分で平均化することによって２次元画像を１次元画像に変換することが可能となる。本実施形態では、Ｘ方向及びＹ方向の計測が独立の構成であるので、位置決めの基本となる信号処理は１次元での信号処理で決められる。例えば、撮像センサ１５６，１５７上の２次元画像を、デジタル信号で積算して平均化を行って１次元のライン信号に変換する。 The signal source may be a two-dimensional signal or a one-dimensional signal. A two-dimensional image can be converted into a one-dimensional image by taking a histogram of the pixels in the horizontal direction of the two-dimensional image in the vertical direction, performing voting processing on the image, and averaging with the main components. In the present embodiment, since measurement in the X direction and the Y direction is independent, signal processing that is the basis of positioning is determined by one-dimensional signal processing. For example, the two-dimensional images on the image sensors 156 and 157 are integrated with digital signals, averaged, and converted into a one-dimensional line signal.

［第４の実施形態］
次に、本発明に係る第４の実施形態の伝達特性算出方法について説明する。 [Fourth Embodiment]
Next, a transfer characteristic calculation method according to the fourth embodiment of the present invention will be described.

一般に、伝達特性がｈ（ｘ）の線形システムにおいて、入力信号ｆ（ｘ）と出力信号ｇ（ｘ）との相互相関関数Ｒｘｙ（τ）は、式７に示すようにｆ（ｘ）の自己相関関数Ｒｘ（τ）と伝達特性ｈ（ｘ）とのコンボリューションで表されることが知られている。 In general, in a linear system having a transfer characteristic of h (x), the cross-correlation function Rxy (τ) between the input signal f (x) and the output signal g (x) is expressed as follows. It is known that it is expressed by a convolution of the correlation function Rx (τ) and the transfer characteristic h (x).

これは、図１５において、Ｒｘ（τ）を入力信号としたときに、Ｒｘｙ（τ）が出力として得られることを意味している。ここで、自己相関関数Ｒｘ（τ）がインパルス（デルタ関数）であれば、そのシステムの伝達特性はＲｘｙ（τ）として算出することができる。 This means that Rxy (τ) is obtained as an output when Rx (τ) is an input signal in FIG. Here, if the autocorrelation function Rx (τ) is an impulse (delta function), the transfer characteristic of the system can be calculated as Rxy (τ).

ここで、ｆ（ｘ）をＭ系列信号とすれば、Ｍ系列信号は自己相関関数がデルタ関数であるという特徴があるので、その伝達特性ｈ（ｘ）は、Ｍ系列信号ｆ（ｘ）と出力ｇ（ｘ）との相互相関関数Ｒｘｙ（τ）を計算すれば良いことになる。 Here, if f (x) is an M-sequence signal, the M-sequence signal has a feature that the autocorrelation function is a delta function. Therefore, the transfer characteristic h (x) is the same as the M-sequence signal f (x). The cross correlation function Rxy (τ) with the output g (x) may be calculated.

以下では、第４の実施形態として、像側の伝達特性を、第１の実施形態のように像側のＭ系列信号と像側の出力信号との相互相関関数から算出する方法ついて説明する。 Hereinafter, as a fourth embodiment, a method for calculating the image-side transfer characteristics from the cross-correlation function between the image-side M-sequence signal and the image-side output signal as in the first embodiment will be described.

図１６（ａ）は像側のＭ系列信号の自己相関関数、図１６（ｂ）は像側のＭ系列信号と像側の出力信号との相互相関関数をそれぞれ例示している。 FIG. 16A illustrates the autocorrelation function of the image-side M-sequence signal, and FIG. 16B illustrates the cross-correlation function between the image-side M-sequence signal and the image-side output signal.

実際には、Ｍ系列信号は光強度信号であり負の値が存在せず、自己相関関数は正確にはデルタ関数になっていないため、Ｒｘｙをそのまま利用することができない。そこで、本実施形態では、式１０をフーリエ変換して、 Actually, since the M-sequence signal is a light intensity signal and does not have a negative value, and the autocorrelation function is not exactly a delta function, Rxy cannot be used as it is. Therefore, in this embodiment, Formula 10 is Fourier transformed,

自己相関関数のフーリエ変換ＦＴ（Ｒｘ）と相互相関関数のフーリエ変換ＦＴ（Ｒｘｙ）とから伝達特性のフーリエ変換ＦＴ（ｈ）を算出し、その逆フーリエ変換によって像側の伝達特性ｈ(ｘ)を算出する。 The Fourier transform FT (h) of the transfer characteristic is calculated from the Fourier transform FT (Rx) of the autocorrelation function and the Fourier transform FT (Rxy) of the cross correlation function, and the image side transfer characteristic h (x) is obtained by the inverse Fourier transform. Is calculated.

［第５の実施形態］
次に、本発明に係る第５の実施形態の伝達特性算出方法について説明する。 [Fifth Embodiment]
Next, a transfer characteristic calculation method according to the fifth embodiment of the present invention will be described.

第５の実施形態では、像側の伝達特性を、第２の実施形態のように、物体側のＭ系列信号と物体側の分解能に換算した第２の出力信号との相互相関関数から物体側の伝達特性を算出してから像側の伝達特性を算出する方法について説明する。 In the fifth embodiment, as in the second embodiment, the transfer characteristic on the image side is calculated based on the cross-correlation function between the M-sequence signal on the object side and the second output signal converted into the resolution on the object side. A method for calculating the transfer characteristic on the image side after calculating the transfer characteristic is described.

即ち、物体側のＭ系列信号ｆ’（ｘ）と物体側の分解能に換算した第２の出力信号ｇ’（ｘ）との相互相関関数をＲｘｙ’（τ）、物体側のＭ系列信号ｆ’（ｘ）の自己相関関数をＲｘ’（τ）、物体側の伝達特性をｈ’（ｘ）とおけば、 That is, the cross-correlation function between the object-side M-sequence signal f ′ (x) and the second output signal g ′ (x) converted to the object-side resolution is Rxy ′ (τ), and the object-side M-sequence signal f If the autocorrelation function of '(x) is Rx' (τ) and the transfer characteristic on the object side is h '(x),

が成り立つ。 Holds.

図１７（ａ）は物体側のＭ系列信号の自己相関関数、図１７（ｂ）は物体側のＭ系列信号と第２の出力信号との相互相関関数をそれぞれ例示している。 FIG. 17A illustrates the autocorrelation function of the object-side M-sequence signal, and FIG. 17B illustrates the cross-correlation function between the object-side M-sequence signal and the second output signal.

図１７（ａ）において、Ｍ系列信号は光強度信号であり負の値が存在せず、自己相関関数は正確にはデルタ関数になっていないため、Ｒｘｙ’をそのまま利用することができない。そこで、本実施形態でも、第４の実施形態と同様に、式１２をフーリエ変換して、 In FIG. 17A, since the M-sequence signal is a light intensity signal and does not have a negative value, and the autocorrelation function is not exactly a delta function, Rxy ′ cannot be used as it is. Therefore, in this embodiment as well, as in the fourth embodiment, Expression 12 is Fourier transformed,

自己相関関数のフーリエ変換ＦＴ（Ｒｘ’）と相互相関関数のフーリエ変換ＦＴ（Ｒｘｙ’）とから伝達特性のフーリエ変換ＦＴ（ｈ’）を算出し、その逆フーリエ変換によって伝達特性ｈ’(ｘ)を算出する。 The Fourier transform FT (h ′) of the transfer characteristic is calculated from the Fourier transform FT (Rx ′) of the autocorrelation function and the Fourier transform FT (Rxy ′) of the cross correlation function, and the transfer characteristic h ′ (x ) Is calculated.

式１３により算出した伝達特性ｈ’（ｘ）は物体側の伝達特性なので、第２の実施形態で説明したようにsinc関数のコンボリューションやスプライン補間等の各種補間方法により、像側の伝達特性ｈ（ｘ）を算出すれば良い。 Since the transfer characteristic h ′ (x) calculated by Expression 13 is the object-side transfer characteristic, the image-side transfer characteristic is obtained by various interpolation methods such as convolution of the sinc function and spline interpolation as described in the second embodiment. What is necessary is just to calculate h (x).

尚、第１及び第２の実施形態では、図１７（ｃ）に示すように、出力信号に外来ノイズｎ（ｘ）が混入した場合にノイズの影響を大きく受けてしまう。これに対し、第４及び第５の各実施形態によれば、Ｍ系列信号と出力信号との相互相関を演算するときにＭ系列信号とは無相関なノイズの影響をキャンセルできる。 In the first and second embodiments, as shown in FIG. 17C, when the external noise n (x) is mixed in the output signal, the influence of the noise is greatly received. On the other hand, according to each of the fourth and fifth embodiments, the influence of noise uncorrelated with the M-sequence signal can be canceled when the cross-correlation between the M-sequence signal and the output signal is calculated.

［デバイス製造方法］
次に、本実施形態の露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスについて説明する。 [Device manufacturing method]
Next, a semiconductor device manufacturing process using the exposure apparatus of this embodiment will be described.

図２０は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。ステップＳ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（レチクル作製）では設計した回路パターンに基づいてレチクルを作製する。一方、ステップＳ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップＳ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記のマスクとウエハを用いて、上述の露光装置によりリソグラフィー技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップＳ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップＳ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組み立て工程を含む。ステップＳ６（検査）ではステップＳ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップＳ７でこれを出荷する。 FIG. 20 is a diagram showing a flow of an entire manufacturing process of a semiconductor device. In step S1 (circuit design), a semiconductor device circuit is designed. In step 2 (reticle fabrication), a reticle is fabricated based on the designed circuit pattern. On the other hand, in step S3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step S4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by using the above-described exposure apparatus and lithography technology using the above-described mask and wafer. The next step S5 (assembly) is called a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer produced in step S4. The assembly process (dicing, bonding), packaging process (chip encapsulation), etc. Process. In step S6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step S5 are performed. A semiconductor device is completed through these steps, and is shipped in step S7.

上記ステップＳ４のウエハプロセスは以下のステップを有する。すなわち、ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップ、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップを有する。また、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、上記の露光装置によってレジスト処理ステップ後のウエハに潜像パターンを形成する露光ステップ、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップを有する。更に、現像ステップで現像した潜像パターン以外の部分を削り取るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップを有する。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。 The wafer process in step S4 includes the following steps. That is, an oxidation step for oxidizing the surface of the wafer, a CVD step for forming an insulating film on the wafer surface, an electrode formation step for forming electrodes on the wafer by vapor deposition, and an ion implantation step for implanting ions into the wafer. The image forming apparatus further includes a resist processing step for applying a photosensitive agent to the wafer, an exposure step for forming a latent image pattern on the wafer after the resist processing step by the exposure apparatus, and a development step for developing the wafer exposed in the exposure step. Furthermore, an etching step for removing portions other than the latent image pattern developed in the development step, and a resist stripping step for removing a resist that has become unnecessary after the etching is performed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

以上、本発明に係る好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 As mentioned above, although preferable embodiment which concerns on this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.

上記実施形態によれば、物体上に液晶格子より分解能が高いＭ系列のマークが形成可能であるので、高倍率の結像光学系に対応できる。 According to the above embodiment, since an M-series mark having a higher resolution than the liquid crystal lattice can be formed on the object, it can be applied to a high-magnification imaging optical system.

また、アライメント検出系と同一の落射照明光学系をそのまま使えるために高精度な伝達特性が算出できる。 Moreover, since the same epi-illumination optical system as the alignment detection system can be used as it is, a highly accurate transfer characteristic can be calculated.

更に、随時アライメント検出系の伝達特性の検出が可能であり、アライメント検出系の伝達特性に経時変化を生じてもＴＩＳ補正（画像復元）することにより、高精度な位置合わせが可能となる。 Furthermore, the transfer characteristic of the alignment detection system can be detected at any time, and even if the transfer characteristic of the alignment detection system changes with time, TIS correction (image restoration) can be performed with high accuracy.

また、本実施形態によれば、光学系の伝達特性に基づいてアライメント検出信号を復元した信号を利用してアライメントマーク位置の検出を行う。これにより、光学系にコマ収差等の誤差が存在し、アライメントマーク近傍でのウエハプロセス誤差との相互作用によりアライメント検出信号が大きく歪み、アライメントマークの位置検出誤差が生じる場合であっても、高精度な位置決めが可能となる。 Further, according to the present embodiment, the alignment mark position is detected using a signal obtained by restoring the alignment detection signal based on the transfer characteristic of the optical system. As a result, even if errors such as coma aberration exist in the optical system, the alignment detection signal is greatly distorted due to the interaction with the wafer process error in the vicinity of the alignment mark, and the alignment mark position detection error occurs. Accurate positioning is possible.

本発明に係る第１の実施形態の伝達特性算出方法を実現する位置合わせ装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the position alignment apparatus which implement | achieves the transfer characteristic calculation method of 1st Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第１の実施形態の伝達特性算出方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the transfer characteristic calculation method of 1st Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第２の実施形態の伝達特性算出方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the transfer characteristic calculation method of 2nd Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る実施形態の位置合わせ方法を適用した露光装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the exposure apparatus to which the alignment method of embodiment which concerns on this invention is applied. 図４のアライメント検出系の主要な構成要素を示す光路図である。FIG. 5 is an optical path diagram showing main components of the alignment detection system of FIG. 4. 図５のアライメントマークの概略構成を示す平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。It is the top view (a) and sectional drawing (b) which show schematic structure of the alignment mark of FIG. 図５のアライメントマークの概略構成を示す平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。It is the top view (a) and sectional drawing (b) which show schematic structure of the alignment mark of FIG. 図６及び図７に示すアライメントマークを光学的に検出した場合の検出結果の典型例を示す図である。It is a figure which shows the typical example of the detection result at the time of detecting the alignment mark shown in FIG.6 and FIG.7 optically. 図４のアライメント信号処理部の主な機能モジュールを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the main functional modules of the alignment signal processing part of FIG. ＴＩＳ−ＷＩＳ相互作用に起因するオフセット量を説明する図である。It is a figure explaining the offset amount resulting from a TIS-WIS interaction. 本発明に係る第１の実施形態のＭ系列信号を例示する図である。It is a figure which illustrates the M series signal of 1st Embodiment which concerns on this invention. 第１の実施形態における、像側のＭ系列信号（ａ）、像側の出力信号（ｂ）及び像側の伝達特性を例示する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an image side M-sequence signal (a), an image side output signal (b), and an image side transfer characteristic in the first embodiment. 第２の実施形態における、物体側の出力信号（ａ）、物体側の伝達特性（ｂ）及び像側の伝達特性（ｃ）を例示する図である。It is a figure which illustrates the output signal (a) on the object side, the transfer characteristic (b) on the object side, and the transfer characteristic (c) on the image side in the second embodiment. 図４の露光装置に搭載される基準プレートの平面図である。FIG. 5 is a plan view of a reference plate mounted on the exposure apparatus of FIG. 4. 第３の実施形態における、入力信号と出力信号と伝達特性との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between an input signal, an output signal, and a transfer characteristic in 3rd Embodiment. 第４の実施形態における、像側のＭ系列信号の自己相関関数（ａ）及び、像側のＭ系列信号と出力信号との相互相関関数（ｂ）を例示する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an autocorrelation function (a) of an image-side M-sequence signal and a cross-correlation function (b) between the image-side M-sequence signal and an output signal in the fourth embodiment. 第５の実施形態における、物体側のＭ系列信号の自己相関関数（ａ）、物体側のＭ系列信号と第２の出力信号との相互相関関数（ｂ）及び、入力信号と出力信号と伝達特性と外来ノイズとの関係（ｃ）を示す図である。Autocorrelation function (a) of object-side M-sequence signal, cross-correlation function (b) of object-side M-sequence signal and second output signal, input signal, output signal, and transmission in the fifth embodiment It is a figure which shows the relationship (c) of a characteristic and external noise. 従来の伝達特性算出方法を実現する装置の概略構成を示す図ある。It is a figure which shows schematic structure of the apparatus which implement | achieves the conventional transfer characteristic calculation method. 本実施形態によるＭ系列信号の発生原理を説明する図である。It is a figure explaining the generation principle of the M series signal by this embodiment. 半導体デバイスの製造フローを説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing flow of a semiconductor device.

符号の説明Explanation of symbols

１００露光装置
１１０レチクル
１２０投影光学系
１３０ウエハ
１４０ウエハステージ装置
１４５ウエハチャック
１５０アライメント検出系
１６０アライメント信号処理部
１７０制御部
１８０アライメントマーク
３１０アライメント照明光学系
３１５ビームスプリッタ
３２０ウエハステージ
３３０基準台
３３５基準プレート
３４０Ｍ系列マーク
３５０結像光学系
３６０撮像センサ
３７０被撮像物
３８０チャック DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Exposure apparatus 110 Reticle 120 Projection optical system 130 Wafer 140 Wafer stage apparatus 145 Wafer chuck 150 Alignment detection system 160 Alignment signal processing part 170 Control part 180 Alignment mark 310 Alignment illumination optical system 315 Beam splitter 320 Wafer stage 330 Reference stage 335 Reference plate 340 M series mark 350 Imaging optical system 360 Image sensor 370 Object 380 Chuck

Claims

物体に形成されたマークを検出し、検出された前記マークの位置に基づいて前記物体を保持するステージを制御して当該物体を位置合わせする装置であって、
入力信号としてＭ系列信号を形成するように構成された前記マークから、出力信号としての前記マークの像を形成する結像光学系と、
前記結像光学系を介して前記マークの像を撮像して、前記出力信号としての前記マークの像を検出するマーク検出部と、
前記出力信号から前記結像光学系の伝達特性を算出する伝達特性算出部と、
前記伝達特性と前記出力信号とから前記結像光学系に入力される前記入力信号を復元する復元部と、
前記復元部で復元された入力信号に基づいて前記マークの位置を検出し、前記ステージを制御して前記物体を位置決めする制御部と、を有することを特徴とする位置合わせ装置。 An apparatus for detecting a mark formed on an object and positioning the object by controlling a stage that holds the object based on the detected position of the mark,
An imaging optical system that forms an image of the mark as an output signal from the mark configured to form an M-sequence signal as an input signal;
A mark detection unit that captures an image of the mark via the imaging optical system and detects the image of the mark as the output signal;
A transfer characteristic calculator that calculates the transfer characteristic of the imaging optical system from the output signal;
A restoration unit for restoring the input signal input to the imaging optical system from the transfer characteristic and the output signal;
And a control unit that detects the position of the mark based on the input signal restored by the restoration unit and controls the stage to position the object.

前記マークの最小幅をｐ、前記結像光学系の光学倍率をα、前記マーク検出部の１画素の幅をｃ、ｋを自然数とすると、ｃ×ｋ＝p×α、の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の位置合わせ装置。 When the minimum width of the mark is p, the optical magnification of the imaging optical system is α, the width of one pixel of the mark detection unit is c, and k is a natural number, the relationship of c × k = p × α is satisfied. The alignment apparatus according to claim 1.

前記伝達特性算出部は、前記マークのＭ系列信号から前記マークの像側のＭ系列信号を作成し、前記出力信号と前記マークの像側のＭ系列信号とから前記結像光学系の伝達特性を算出することを特徴とする請求項１に記載の位置合わせ装置。 The transfer characteristic calculation unit creates an M-sequence signal on the image side of the mark from the M-sequence signal of the mark, and transfers transfer characteristics of the imaging optical system from the output signal and the M-sequence signal on the image side of the mark. The alignment apparatus according to claim 1, wherein:

前記伝達特性算出部は、前記マークの出力信号の画素ごとのデータを平均して第２の出力信号を作成し、前記第２の出力信号と前記マークのＭ系列信号とから前記物体側の伝達特性を算出し、当該物体側の伝達特性から前記結像光学系の伝達特性を算出することを特徴とする請求項１に記載の位置合わせ装置。 The transfer characteristic calculation unit averages data for each pixel of the output signal of the mark to create a second output signal, and transfers the object side from the second output signal and the M-sequence signal of the mark The alignment apparatus according to claim 1, wherein a characteristic is calculated, and a transfer characteristic of the imaging optical system is calculated from the transfer characteristic on the object side.

前記伝達特性算出部は、前記マークの像側のＭ系列信号の自己相関と、前記マークの像側のＭ系列信号と前記出力信号との相互相関とのフーリエ変換に基づいて前記結像光学系の伝達特性を算出することを特徴とする請求項３に記載の位置合わせ装置。 The transfer characteristic calculation unit is configured to perform the imaging optical system based on a Fourier transform of an autocorrelation of the M-sequence signal on the image side of the mark and a cross-correlation between the M-sequence signal on the image side of the mark and the output signal. The alignment apparatus according to claim 3, wherein the transfer characteristic is calculated.

前記伝達特性算出部は、前記マークのＭ系列信号の自己相関と、前記マークのＭ系列信号と前記第２の出力信号との相互相関とのフーリエ変換に基づいて前記物体側の伝達特性を算出することを特徴とする請求項４に記載の位置合わせ装置。 The transfer characteristic calculating unit calculates the transfer characteristic on the object side based on a Fourier transform of an autocorrelation of the M-sequence signal of the mark and a cross-correlation of the M-sequence signal of the mark and the second output signal. The alignment apparatus according to claim 4, wherein:

物体に形成されたマークを検出し、検出された前記マークの位置に基づいて前記物体を保持するステージを制御して当該物体を位置合わせする方法であって、
入力信号としてＭ系列信号を形成するように構成された前記マークから、出力信号としての前記マークの像を形成する結像光学系を介して前記マークの像を撮像して、前記出力信号としての前記マークの像情報を検出するマーク検出ステップと、
前記出力信号から前記結像光学系の伝達特性を算出する伝達特性算出ステップと、
前記伝達特性と前記出力信号とから前記結像光学系に入力される前記入力信号を復元する復元ステップと、
復元された入力信号に基づいて前記マークの位置を検出し、前記ステージを制御して前記物体を位置決めする制御ステップと、を有することを特徴とする位置合わせ方法。 A method of detecting a mark formed on an object, and controlling a stage that holds the object based on the detected position of the mark to align the object,
An image of the mark is captured from the mark configured to form an M-sequence signal as an input signal through an imaging optical system that forms an image of the mark as an output signal, and the output signal is A mark detection step of detecting image information of the mark;
A transfer characteristic calculating step of calculating a transfer characteristic of the imaging optical system from the output signal;
A restoration step of restoring the input signal input to the imaging optical system from the transfer characteristic and the output signal;
And a control step of detecting the position of the mark based on the restored input signal and controlling the stage to position the object.

原版のパターンを投影光学系を介して基板に露光する露光装置であって、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の位置合わせ装置と、
前記位置合わせ装置により制御されるステージ装置と、を有し、
前記位置合わせ装置により前記基板及び前記原版の少なくともいずれかに形成されたマークを検出し、検出された前記マークの位置に基づいて前記ステージ装置を制御して前記基板及び前記原版を相対的に位置合わせして露光することを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus that exposes an original pattern onto a substrate via a projection optical system,
The alignment apparatus according to any one of claims 1 to 6,
A stage device controlled by the alignment device,
A mark formed on at least one of the substrate and the original plate is detected by the alignment device, and the stage device is controlled based on the detected position of the mark to relatively position the substrate and the original plate. An exposure apparatus characterized by performing exposure together.

請求項８に記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
露光された前記基板を現像するステップと、を有することを特徴とするデバイス製造方法。 Exposing the substrate using the exposure apparatus according to claim 8;
And developing the exposed substrate. A device manufacturing method comprising: