JP3347490B2 - 位置合わせ方法、該方法による投影露光装置および位置ズレ計測装置 - Google Patents
位置合わせ方法、該方法による投影露光装置および位置ズレ計測装置Info
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置で行わ
れる位置計測方法に関し、特に、ステップアンドリピー
ト方式の露光装置（以下、ステッパと称する）にて、ウ
エハの位置合わせとして行われるオートアライメントに
用いられる位置計測方法に関するものである。
れる位置計測方法に関し、特に、ステップアンドリピー
ト方式の露光装置（以下、ステッパと称する）にて、ウ
エハの位置合わせとして行われるオートアライメントに
用いられる位置計測方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図９は従来より用いられている露光装置
の構成を示すブロック図である。従来のステッパの位置
計測方法について図９を参照して以下に説明する。
の構成を示すブロック図である。従来のステッパの位置
計測方法について図９を参照して以下に説明する。
【０００３】ＸＹステージ１００７上にウエハチャック
１００６を介して搭載されるウエハ１００５には、シャ
ッタ１００２、レチクル１００３および投影露光レンズ
１００４を通ることによって露光パターンとされた露光
照明装置１００１からの照明光が照射される。
１００６を介して搭載されるウエハ１００５には、シャ
ッタ１００２、レチクル１００３および投影露光レンズ
１００４を通ることによって露光パターンとされた露光
照明装置１００１からの照明光が照射される。
【０００４】ＸＹステージ１００７に搭載されているウ
エハ１００５上の位置合わせマーク（不図示）を光源で
ある位置合わせマーク照明装置１０１１で照明する。こ
の照明光は反射し、その反射光をアライメントセンサ１
０１２で受光し、光電変換を行う。アライメントセンサ
１０１２としては、ＣＣＤカメラ等のエリアセンサある
いは、ＣＣＤラインセンサ、フォトダイオード等が使わ
れる。
エハ１００５上の位置合わせマーク（不図示）を光源で
ある位置合わせマーク照明装置１０１１で照明する。こ
の照明光は反射し、その反射光をアライメントセンサ１
０１２で受光し、光電変換を行う。アライメントセンサ
１０１２としては、ＣＣＤカメラ等のエリアセンサある
いは、ＣＣＤラインセンサ、フォトダイオード等が使わ
れる。
【０００５】アライメントセンサ１０１２により光電変
換された信号は、Ａ／Ｄ変換装置１１０１にてＡ／Ｄ変
換され、複数のデジタル画素情報として処理装置内の記
憶装置１１０２に記憶される。記憶された画素情報は演
算ブロック１１０３で信号処理を施され、該信号処理結
果よりピーク位置検出ブロック１１０５で位置合わせマ
ークの中心を求め、ウエハの位置を算出し、ステッパ制
御装置１０１４に送っている。ウエハの位置が算出され
ると、ステッパ制御装置１０１４は、ステージ位置を干
渉計１００９でモニタしながら、ステージ駆動装置１０
０８を駆動し、ウエハ１００５とレチクル１００３の位
置が正確に合わせられた時点でシャッタ１００２を開
き、ウエハ１００５上にレチクル１００３の回路パター
ンを露光していた。
換された信号は、Ａ／Ｄ変換装置１１０１にてＡ／Ｄ変
換され、複数のデジタル画素情報として処理装置内の記
憶装置１１０２に記憶される。記憶された画素情報は演
算ブロック１１０３で信号処理を施され、該信号処理結
果よりピーク位置検出ブロック１１０５で位置合わせマ
ークの中心を求め、ウエハの位置を算出し、ステッパ制
御装置１０１４に送っている。ウエハの位置が算出され
ると、ステッパ制御装置１０１４は、ステージ位置を干
渉計１００９でモニタしながら、ステージ駆動装置１０
０８を駆動し、ウエハ１００５とレチクル１００３の位
置が正確に合わせられた時点でシャッタ１００２を開
き、ウエハ１００５上にレチクル１００３の回路パター
ンを露光していた。
【０００６】上記の信号処理の方法としては以下の手法
が採られていた。
が採られていた。
【０００７】（１）ＣＣＤカメラから取り込まれた位置
合わせマークを長軸方向に投影し、得られた信号により
テンプレートマッチングを行う。
合わせマークを長軸方向に投影し、得られた信号により
テンプレートマッチングを行う。
【０００８】（２）ラインセンサで取り込まれた位置合
わせマークの信号によりテンプレートマッチングを行
う。
わせマークの信号によりテンプレートマッチングを行
う。
【０００９】テンプレートマッチングは、センサで採取
された信号と、予め処理装置で持っているテンプレート
との相関演算で、相関の最も高い位置を位置合わせマー
クの中心として検出していた。テンプレートマッチング
は次式で表される。
された信号と、予め処理装置で持っているテンプレート
との相関演算で、相関の最も高い位置を位置合わせマー
クの中心として検出していた。テンプレートマッチング
は次式で表される。
【００１０】
【数１】 ここで、Ｓはセンサで採取された信号、Ｔはテンプレー
ト、Ｅは相関結果である。信号Ｓ、テンプレートＴ、相
関値Ｅの関係を図示すると図１０（Ａ）に示すものとな
る。
ト、Ｅは相関結果である。信号Ｓ、テンプレートＴ、相
関値Ｅの関係を図示すると図１０（Ａ）に示すものとな
る。
【００１１】テンプレートとして、センサで採取された
信号の左半分を折り返し相関演算を行える。
信号の左半分を折り返し相関演算を行える。
【００１２】
【数２】 式（２）はテンプレートサイズとテンプレート情報を規
定しなくてもよい利点がある。なぜならば、マークの形
状は左右対称の形をしているからである。
定しなくてもよい利点がある。なぜならば、マークの形
状は左右対称の形をしているからである。
【００１３】マーク中心はＥ（ｘ）が最大となる点であ
る。また演算をより高速におこなうために、式（２）を
変形すると式（３）となる。
る。また演算をより高速におこなうために、式（２）を
変形すると式（３）となる。
【００１４】
【数３】 式（３）の場合、相関のある位置で値が最小となる。し
たがって、対称なマーク中心で値が最小となる位置を捜
せば良い。上記の演算は、先述の演算ブロック１１０３
で行われ、式（１）の方法では、テンプレートＴはテン
プレート記憶ブロック１１０４に記憶されている。
たがって、対称なマーク中心で値が最小となる位置を捜
せば良い。上記の演算は、先述の演算ブロック１１０３
で行われ、式（１）の方法では、テンプレートＴはテン
プレート記憶ブロック１１０４に記憶されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の位置合わせ方法は、センサで捕らえられた位置合わせ
マークに対するテンプレートマッチング処理がなされ
る。
の位置合わせ方法は、センサで捕らえられた位置合わせ
マークに対するテンプレートマッチング処理がなされ
る。
【００１６】しかしながら、センサで捕らえられる信号
は位置合わせマークにレジストが塗布されることなどに
よって変化し、線幅に相当する信号幅が太くなったり、
細くなったりしてしまう。このため、予め持っているテ
ンプレートと合わなくなり、相関の最も高い位置と真の
中心位置が１／２画素分ズレることがある。このような
計測精度が悪化した状態で露光がなされると露光精度が
悪くなり、この結果、半導体の製造分留まりを下がって
しまうという問題点がある。
は位置合わせマークにレジストが塗布されることなどに
よって変化し、線幅に相当する信号幅が太くなったり、
細くなったりしてしまう。このため、予め持っているテ
ンプレートと合わなくなり、相関の最も高い位置と真の
中心位置が１／２画素分ズレることがある。このような
計測精度が悪化した状態で露光がなされると露光精度が
悪くなり、この結果、半導体の製造分留まりを下がって
しまうという問題点がある。
【００１７】上記の１／２画素分ズレの発生原因を、図
１０を参照して説明する。先に示した図１０（Ａ）は、
波形ＳのサイズがテンプレートＴと同一の２ｋ＋１点の
場合を示す。この場合、相関度Ｅのピークは１つとな
る。但しｋは自然数で、図３の場合ｋ＝１１である。
１０を参照して説明する。先に示した図１０（Ａ）は、
波形ＳのサイズがテンプレートＴと同一の２ｋ＋１点の
場合を示す。この場合、相関度Ｅのピークは１つとな
る。但しｋは自然数で、図３の場合ｋ＝１１である。
【００１８】図１０（Ｂ）に、波形Ｓ′のサイズがテン
プレートＴより１点大きな２ｋ＋２点の場合を示す。こ
の場合、本来のピーク位置は２つのピーク位置の中点で
あるが、相関度Ｅ′のピークが２点隣あった位置に出現
してしまう。これは、従来の処理方法では、隣あった２
点の内、わずかでも大きな点をマーク中心と決定するた
めであり、この結果１／２画素分ズレてしまう。
プレートＴより１点大きな２ｋ＋２点の場合を示す。こ
の場合、本来のピーク位置は２つのピーク位置の中点で
あるが、相関度Ｅ′のピークが２点隣あった位置に出現
してしまう。これは、従来の処理方法では、隣あった２
点の内、わずかでも大きな点をマーク中心と決定するた
めであり、この結果１／２画素分ズレてしまう。
【００１９】１／２画素ズレの量を軽減させる方法とし
て、画素分解能を上げる方法がある。画素分解能を向上
することはＡ／Ｄ変換するサンプリング周波数を２倍と
し、メモリの量を２倍とすることで実現できる。しか
し、この場合にはハードウェアの規模が大きなものとな
り、製造コストが高いものになってしまうという問題点
がある。
て、画素分解能を上げる方法がある。画素分解能を向上
することはＡ／Ｄ変換するサンプリング周波数を２倍と
し、メモリの量を２倍とすることで実現できる。しか
し、この場合にはハードウェアの規模が大きなものとな
り、製造コストが高いものになってしまうという問題点
がある。
【００２０】本発明は上述したような従来の技術が有す
る問題点に鑑みてなされたものであって、製造コストの
上昇を招来することなく、測定精度を向上することので
きる位置合わせ方法を実現することを目的とする。
る問題点に鑑みてなされたものであって、製造コストの
上昇を招来することなく、測定精度を向上することので
きる位置合わせ方法を実現することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明の位置合わせ方法
は、所定の物体に設けられた位置合わせマークを二次元
的に検出してテンプレートマッチングを行い、該所定の
物体の位置を確認する位置合わせ方法であって、前記位
置合わせマークに対応したテンプレートで第１の相関演
算を行って第１の相関結果を算出し、前記デジタル信号
の相関演算を行う範囲の内の右半分あるいは左半分を１
ポイントシフトさせて前記テンプレートで第２の相関演
算を行って第２の相関結果を算出し、前記第１の相関結
果と第２の相関結果を交互に合成して第３の相関結果を
作成し、該第３の相関結果から位置合わせマークの中心
を算出することを特徴とする。
は、所定の物体に設けられた位置合わせマークを二次元
的に検出してテンプレートマッチングを行い、該所定の
物体の位置を確認する位置合わせ方法であって、前記位
置合わせマークに対応したテンプレートで第１の相関演
算を行って第１の相関結果を算出し、前記デジタル信号
の相関演算を行う範囲の内の右半分あるいは左半分を１
ポイントシフトさせて前記テンプレートで第２の相関演
算を行って第２の相関結果を算出し、前記第１の相関結
果と第２の相関結果を交互に合成して第３の相関結果を
作成し、該第３の相関結果から位置合わせマークの中心
を算出することを特徴とする。
【００２２】本発明の第２の位置合わせ方法は、前記位
置合わせマークに対応したテンプレートで、第１の相関
演算を行って第１の相関結果を算出し、前記テンプレー
トの右半分あるいは左半分を１ポイントシフトさせた第
２のテンプレートを作成し、前記位置合わせマークのデ
ジタル信号と第２の相関演算を行って第２の相関結果を
算出し、前記第１の相関結果と第２の相関結果を交互に
合成して第３の相関結果を作成し、該第３の相関結果か
ら位置合わせマークの中心を算出することを特徴とす
る。
置合わせマークに対応したテンプレートで、第１の相関
演算を行って第１の相関結果を算出し、前記テンプレー
トの右半分あるいは左半分を１ポイントシフトさせた第
２のテンプレートを作成し、前記位置合わせマークのデ
ジタル信号と第２の相関演算を行って第２の相関結果を
算出し、前記第１の相関結果と第２の相関結果を交互に
合成して第３の相関結果を作成し、該第３の相関結果か
ら位置合わせマークの中心を算出することを特徴とす
る。
【００２３】本発明の第３の位置合わせ方法は、前記二
次元的に検出された位置合わせマークの半分をテンプレ
ートと見なし、残り半分のデジタル信号との第１の折り
返し相関演算行って第１の相関結果を算出し、前記テン
プレートと前記二次元的に検出された位置合わせマーク
の残り半分の相関演算を行う範囲を１ポイントシフトさ
せて第２の折り返し相関演算を行って第２の相関結果を
算出し、前記第１の相関結果と第２の相関結果を交互に
合成して第３の相関結果を作成し、該第３の相関結果か
ら位置合わせマークの中心を算出することを特徴とす
る。
次元的に検出された位置合わせマークの半分をテンプレ
ートと見なし、残り半分のデジタル信号との第１の折り
返し相関演算行って第１の相関結果を算出し、前記テン
プレートと前記二次元的に検出された位置合わせマーク
の残り半分の相関演算を行う範囲を１ポイントシフトさ
せて第２の折り返し相関演算を行って第２の相関結果を
算出し、前記第１の相関結果と第２の相関結果を交互に
合成して第３の相関結果を作成し、該第３の相関結果か
ら位置合わせマークの中心を算出することを特徴とす
る。
【００２４】本発明の第４の位置合わせ方法は、前記二
次元的に検出された位置合わせマークの半分をテンプレ
ートと見なし、残り半分のデジタル信号との対称な位置
の差分を積分する第１の演算を行って第１の演算結果を
算出し、前記テンプレートと、前記二次元的に検出され
た位置合わせマークの残り半分との演算を行う範囲を１
ポイントシフトさせ、対称な位置の差分を積分する第２
の演算を行って第２の演算結果を算出し、前記第１の演
算結果と第２の演算結果を交互に合成して第３の演算結
果を作成し、該第３の演算結果から位置合わせマークの
中心を算出することを特徴とする。
次元的に検出された位置合わせマークの半分をテンプレ
ートと見なし、残り半分のデジタル信号との対称な位置
の差分を積分する第１の演算を行って第１の演算結果を
算出し、前記テンプレートと、前記二次元的に検出され
た位置合わせマークの残り半分との演算を行う範囲を１
ポイントシフトさせ、対称な位置の差分を積分する第２
の演算を行って第２の演算結果を算出し、前記第１の演
算結果と第２の演算結果を交互に合成して第３の演算結
果を作成し、該第３の演算結果から位置合わせマークの
中心を算出することを特徴とする。
【００２５】本発明によるウエハ面上の位置合わせマー
クとレチクル面上の位置合わせマークとを撮像する撮像
手段と、ウエハ面上のレジストにレチクル面上のパター
ンを投影露光するために前記撮像手段で得られる情報を
用いて前記レチクルとウエハの相対的な置合わせを行う
アライメント機構とを具備する投影露光装置、ウエハ面
上の位置合わせマークを撮像する撮像手段と、ウエハ面
上のレジストにレチクル面上のパターンを投影露光する
ために前記撮像手段で得られる情報を用いて前記レチク
ルとウエハの相対的な置合わせを行うアライメント機構
とを具備する投影露光装置およびウエハ面上の位置ズレ
計測マークを撮像する撮像手段を具備し、該撮像手段で
得られる情報を用いて位置ズレ計測マークの位置を検出
してズレ量を計測する位置ズレ計測装置のいずれにおい
ても上記の方法のいずれかを用いて位置合わせを行うこ
とを特徴とする。
クとレチクル面上の位置合わせマークとを撮像する撮像
手段と、ウエハ面上のレジストにレチクル面上のパター
ンを投影露光するために前記撮像手段で得られる情報を
用いて前記レチクルとウエハの相対的な置合わせを行う
アライメント機構とを具備する投影露光装置、ウエハ面
上の位置合わせマークを撮像する撮像手段と、ウエハ面
上のレジストにレチクル面上のパターンを投影露光する
ために前記撮像手段で得られる情報を用いて前記レチク
ルとウエハの相対的な置合わせを行うアライメント機構
とを具備する投影露光装置およびウエハ面上の位置ズレ
計測マークを撮像する撮像手段を具備し、該撮像手段で
得られる情報を用いて位置ズレ計測マークの位置を検出
してズレ量を計測する位置ズレ計測装置のいずれにおい
ても上記の方法のいずれかを用いて位置合わせを行うこ
とを特徴とする。
【００２６】
【作用】上記のように構成される本発明の位置合わせ方
法においては、１／２画素のズレ量をなくすことをハー
ドウェアの追加無しに行うために、具体的には以下の信
号処理が行われる。
法においては、１／２画素のズレ量をなくすことをハー
ドウェアの追加無しに行うために、具体的には以下の信
号処理が行われる。
【００２７】
【数４】 演算結果Ｅ１とＥ２を合成してＦを作成する。Ｆの合成
を式（６）に示す。
を式（６）に示す。
【００２８】
【数５】 式（４）は従来の相関演算である。式（５）は、テンプ
レートの右半分を作用させる位置を１画素分外にずらし
た相関演算である。式（４）と式（５）を合成すること
で、１／２画素精度の相関演算を実現するものである。
レートの右半分を作用させる位置を１画素分外にずらし
た相関演算である。式（４）と式（５）を合成すること
で、１／２画素精度の相関演算を実現するものである。
【００２９】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００３０】第１の実施例 図１は本発明による露光装置の第１の実施例の構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【００３１】図１を参照して、本実施例における位置合
わせマークの取り込み方法、信号処理装置および処理方
法について述べる。
わせマークの取り込み方法、信号処理装置および処理方
法について述べる。
【００３２】本実施例において、ＸＹステージ７上にウ
エハチャック６を介して搭載されるウエハ５には、シャ
ッタ２、レチクル３および投影露光レンズ４を通ること
によって露光パターンとされた露光照明装置１からの照
明光が照射される。
エハチャック６を介して搭載されるウエハ５には、シャ
ッタ２、レチクル３および投影露光レンズ４を通ること
によって露光パターンとされた露光照明装置１からの照
明光が照射される。
【００３３】位置合わせマーク（不図示）は、ＸＹステ
ージ７に搭載されているウエハ５上に設けられている。
光源である位置合わせマーク照明装置１１から出射した
光は、ハーフミラー１０、ミラー１３、縮小型の投影露
光レンズ４を通り、位置合わせマークを照明する。該照
明により発生する位置合わせマークの像は、ウエハ５で
反射し、入射と同じ経路を辿ってハーフミラー１０を通
過し、アライメントセンサ１２に入射する。アライメン
トセンサ１２は、ＣＣＤカメラ等のエリアセンサあるい
は、ＣＣＤラインセンサ、フォトダイオード等から構成
されるもので、これらによって受光された位置合わせマ
ークの像は光電変換される。
ージ７に搭載されているウエハ５上に設けられている。
光源である位置合わせマーク照明装置１１から出射した
光は、ハーフミラー１０、ミラー１３、縮小型の投影露
光レンズ４を通り、位置合わせマークを照明する。該照
明により発生する位置合わせマークの像は、ウエハ５で
反射し、入射と同じ経路を辿ってハーフミラー１０を通
過し、アライメントセンサ１２に入射する。アライメン
トセンサ１２は、ＣＣＤカメラ等のエリアセンサあるい
は、ＣＣＤラインセンサ、フォトダイオード等から構成
されるもので、これらによって受光された位置合わせマ
ークの像は光電変換される。
【００３４】位置合わせマークは、例えば、反射率が異
なる２つの物質が図２に示されるように組み合わされた
ものであったり、同一反射物のものであっても、凹凸の
段差のあるものである。光電変換後には図２の右側部分
に示すような信号が出力される。
なる２つの物質が図２に示されるように組み合わされた
ものであったり、同一反射物のものであっても、凹凸の
段差のあるものである。光電変換後には図２の右側部分
に示すような信号が出力される。
【００３５】光電変換された信号は、位置合わせマーク
検出装置１００によって処理される。位置合わせマーク
検出装置１００は、Ａ／Ｄ変換装置１０１、記憶装置１
０２、第１演算ブロック１０３、第２演算ブロック１０
４、テンプレート保持装置１０５およびマーク中心検出
ブロック１０６より構成されるもので、その処理信号は
露光装置制御装置１４へ出力され、露光装置制御装置１
４は該演算結果に応じて露光装置の動作を制御する。
検出装置１００によって処理される。位置合わせマーク
検出装置１００は、Ａ／Ｄ変換装置１０１、記憶装置１
０２、第１演算ブロック１０３、第２演算ブロック１０
４、テンプレート保持装置１０５およびマーク中心検出
ブロック１０６より構成されるもので、その処理信号は
露光装置制御装置１４へ出力され、露光装置制御装置１
４は該演算結果に応じて露光装置の動作を制御する。
【００３６】アライメントセンサ１２により光電変換さ
れた信号は、Ａ／Ｄ変換装置１０１によってデジタル信
号に変換され、複数のデジタル画素情報として位置合わ
せマーク検出装置１００内のメモリ１０２に記憶され
る。
れた信号は、Ａ／Ｄ変換装置１０１によってデジタル信
号に変換され、複数のデジタル画素情報として位置合わ
せマーク検出装置１００内のメモリ１０２に記憶され
る。
【００３７】光電変換された情報の１つを拡大すると、
図３に示す波形Ｓとなる。図３における各ドットはサン
プリングされた信号強度を示す。但し、アライメントセ
ンサ１２としてＣＣＤカメラなどのエリアセンサを用
い、これによる検出信号を光電変換した場合には、マー
クの長手方向に投影した信号である。
図３に示す波形Ｓとなる。図３における各ドットはサン
プリングされた信号強度を示す。但し、アライメントセ
ンサ１２としてＣＣＤカメラなどのエリアセンサを用
い、これによる検出信号を光電変換した場合には、マー
クの長手方向に投影した信号である。
【００３８】記憶された画素情報については第１演算ブ
ロック１０３と第２演算ブロック１０４にてそれぞれ信
号処理が行われる。マーク中心検出ブロック１０６は各
演算ブロックの演算結果に基づいて位置合わせマークの
中心を求め、ウエハの位置を算出する。
ロック１０３と第２演算ブロック１０４にてそれぞれ信
号処理が行われる。マーク中心検出ブロック１０６は各
演算ブロックの演算結果に基づいて位置合わせマークの
中心を求め、ウエハの位置を算出する。
【００３９】マーク中心検出ブロック１０６におけるウ
エハ位置算出方法については、図３を参照して説明す
る。
エハ位置算出方法については、図３を参照して説明す
る。
【００４０】第１演算ブロック１０３では以下の演算を
行ってＥ１を算出する。
行ってＥ１を算出する。
【００４１】
【数６】 テンプレートは左右対照なので、
【００４２】
【数７】 式（７）は信号波形とテンプレートとの相関演算であ
る。テンプレートはマークエッジ部だけでよい。このこ
との理由は２つある。第１にはエッジ以外の部分はマー
ク情報を持っていないためであり、第２には情報の無い
領域のノイズ成分が相関演算に影響を与えるのを抑制す
るためである。テンプレートは左右対照なので、式
（９）にまとめられる。Ｓ、Ｔ、Ｅ１について図３の左
側部分に示す。
る。テンプレートはマークエッジ部だけでよい。このこ
との理由は２つある。第１にはエッジ以外の部分はマー
ク情報を持っていないためであり、第２には情報の無い
領域のノイズ成分が相関演算に影響を与えるのを抑制す
るためである。テンプレートは左右対照なので、式
（９）にまとめられる。Ｓ、Ｔ、Ｅ１について図３の左
側部分に示す。
【００４３】第２演算ブロック１０４では以下の演算を
行ってＥ２を算出する。
行ってＥ２を算出する。
【００４４】
【数８】 Ｓ、Ｔ、Ｅ２について図３の右側部分に示す。
【００４５】マーク中心検出ブロック１０６では、各演
算ブロックの演算結果Ｅ１とＥ２を合成してＦを作成す
る。Ｆの合成を式（１１）に示す。
算ブロックの演算結果Ｅ１とＥ２を合成してＦを作成す
る。Ｆの合成を式（１１）に示す。
【００４６】
【数９】 Ｆ（ｘ2）のピークがマーク中心位置である。Ｅ１とＥ
２が合成された様子を図の下部に示す。
２が合成された様子を図の下部に示す。
【００４７】Ｅ１、Ｅ２を比較すると、第１項は同一で
ある。第２項は右側テンプレートを１画素分外側に掛け
ている。Ｅ１、Ｅ２についてｘをｘ―１、ｘ、ｘ＋１の
順に並べると、
ある。第２項は右側テンプレートを１画素分外側に掛け
ている。Ｅ１、Ｅ２についてｘをｘ―１、ｘ、ｘ＋１の
順に並べると、
【００４８】
【数１０】 上記の各式を参照すると、Ｅ２はＥ１の間を補間してい
ることがわかる。図３を用いた説明においては、Ｅ２の
相関演算の際に、１画素分外側にテンプレートを掛ける
ものとしたが、１画素分内側に掛けても類似の結果が得
られる。もちろん、演算方法の変形例はいくつか存在す
るが、考え方は同一である。
ることがわかる。図３を用いた説明においては、Ｅ２の
相関演算の際に、１画素分外側にテンプレートを掛ける
ものとしたが、１画素分内側に掛けても類似の結果が得
られる。もちろん、演算方法の変形例はいくつか存在す
るが、考え方は同一である。
【００４９】マーク中心検出ブロック１０６による上記
のウエハの位置が算出されると、露光装置制御装置１４
はＸＹステージ７の位置をレーザー干渉系９でモニタし
ながら、ステージ駆動装置８を駆動し、ウエハ５とレチ
クル３との位置が正確に合わせられた時点でシャッタ２
を開いてウエハ５上にレチクル３の回路パターンを露光
する。
のウエハの位置が算出されると、露光装置制御装置１４
はＸＹステージ７の位置をレーザー干渉系９でモニタし
ながら、ステージ駆動装置８を駆動し、ウエハ５とレチ
クル３との位置が正確に合わせられた時点でシャッタ２
を開いてウエハ５上にレチクル３の回路パターンを露光
する。
【００５０】なお、上述した第１演算ブロック１０３、
第２演算ブロック１０４およびマーク中心位置検出ブロ
ック１０６は１台の汎用プロセッサで実現することがで
きる。
第２演算ブロック１０４およびマーク中心位置検出ブロ
ック１０６は１台の汎用プロセッサで実現することがで
きる。
【００５１】第２の実施例 本発明の第２の実施例として、第１演算ブロック１０
３、第２演算ブロック１０４の演算内容テンプレート側
をシフトさせた相関演算法で実施する方法を述べる。位
置合わせマークを光電変換するまでのプロセス、ステー
ジ制御、露光方法は図１に示した第１の実施例と同一な
ので、説明は、省略する。
３、第２演算ブロック１０４の演算内容テンプレート側
をシフトさせた相関演算法で実施する方法を述べる。位
置合わせマークを光電変換するまでのプロセス、ステー
ジ制御、露光方法は図１に示した第１の実施例と同一な
ので、説明は、省略する。
【００５２】第１演算ブロック１０３では以下の演算を
行ってＥ１を算出する。
行ってＥ１を算出する。
【００５３】
【数１１】 式（１８）は第１の実施例における式（９）と同一であ
る。
る。
【００５４】第２演算ブロック１０４では以下の演算を
行ってＥ２を算出する。
行ってＥ２を算出する。
【００５５】
【数１２】 マーク中心検出ブロックでは、各演算ブロックの演算結
果Ｅ１とＥ２を合成してＦを作成する。Ｆの合成を式
（２０）に示す。
果Ｅ１とＥ２を合成してＦを作成する。Ｆの合成を式
（２０）に示す。
【００５６】
【数１３】 Ｆ（ｘ2）のピークがマーク中心位置である。各演算ブ
ロックの演算結果Ｅ１、Ｅ２を比較すると第１項は同一
である。第２項は右側テンプレートを１画素分内側にシ
フトさせて掛けている。第２の実施例において右側テン
プレートを１画素分内側にシフトさせたのは、第１の実
施例に対応させたからである。第１の実施例で述べたよ
うに右側テンプレートを１画素分外側にシフトさせても
類似の結果が得られるし、この式の変形は数通り存在す
るが、考え方は同じである。
ロックの演算結果Ｅ１、Ｅ２を比較すると第１項は同一
である。第２項は右側テンプレートを１画素分内側にシ
フトさせて掛けている。第２の実施例において右側テン
プレートを１画素分内側にシフトさせたのは、第１の実
施例に対応させたからである。第１の実施例で述べたよ
うに右側テンプレートを１画素分外側にシフトさせても
類似の結果が得られるし、この式の変形は数通り存在す
るが、考え方は同じである。
【００５７】なお、本実施例においても、第１の実施例
と同様に第１演算ブロック１０３、第２演算ブロック１
０４およびマーク中心位置検出ブロック１０６は１台の
汎用プロセッサで実現することができる。
と同様に第１演算ブロック１０３、第２演算ブロック１
０４およびマーク中心位置検出ブロック１０６は１台の
汎用プロセッサで実現することができる。
【００５８】第３の実施例 本発明の第３の実施例として、第１演算ブロック１０
３、第２演算ブロック１０４の演算内容を折り返し相関
演算法で実施する方法について述べる。本実施例におけ
る位置合わせマークを光電変換するまでのプロセス、ス
テージ制御、露光方法は第１の実施例と同一なので、説
明は省略する。
３、第２演算ブロック１０４の演算内容を折り返し相関
演算法で実施する方法について述べる。本実施例におけ
る位置合わせマークを光電変換するまでのプロセス、ス
テージ制御、露光方法は第１の実施例と同一なので、説
明は省略する。
【００５９】光電変換された信号波形の１つを拡大する
と図２に示す波形Ｓとなる。各ドットがサンプリングさ
れた信号強度を示す。信号波形の左半分が、折り返しテ
ンプレートである。テンプレートはマークエッジ部だけ
でよい。理由は２つあり、エッジ以外の部分はマーク情
報を持っていない、情報の無い領域のノイズ成分が相関
演算に影響を与えるのを抑制するためである。相関演算
は次式に示される。
と図２に示す波形Ｓとなる。各ドットがサンプリングさ
れた信号強度を示す。信号波形の左半分が、折り返しテ
ンプレートである。テンプレートはマークエッジ部だけ
でよい。理由は２つあり、エッジ以外の部分はマーク情
報を持っていない、情報の無い領域のノイズ成分が相関
演算に影響を与えるのを抑制するためである。相関演算
は次式に示される。
【００６０】第１演算ブロック１０３では以下の演算を
行ってＥ１を算出する。
行ってＥ１を算出する。
【００６１】
【数１４】 式（２１）は信号波形（図３に示す波形Ｓ）の左半分を
テンプレートと見なした相関演算である。テンプレート
はマークエッジ部だけでよい。理由は２つあり、第１に
エッジ以外の部分はマーク情報を持っていない、第２に
情報の無い領域のノイズ成分が相関演算に影響を与える
のを抑制するためである。
テンプレートと見なした相関演算である。テンプレート
はマークエッジ部だけでよい。理由は２つあり、第１に
エッジ以外の部分はマーク情報を持っていない、第２に
情報の無い領域のノイズ成分が相関演算に影響を与える
のを抑制するためである。
【００６２】第２演算ブロック１０４では以下の演算を
行ってＥ２を算出する。
行ってＥ２を算出する。
【００６３】
【数１５】 マーク中心検出ブロック１０６では、各演算ブロックの
演算結果Ｅ１とＥ２を合成しＦを作成する。Ｆの合成を
式（２３）に示す。
演算結果Ｅ１とＥ２を合成しＦを作成する。Ｆの合成を
式（２３）に示す。
【００６４】
【数１６】 Ｆ（ｘ2）のピークがマーク中心位置である。
【００６５】なお、本実施例においても、第１の実施例
と同様に第１演算ブロック１０３、第２演算ブロック１
０４およびマーク中心位置検出ブロック１０６は１台の
汎用プロセッサで実現することができる。
と同様に第１演算ブロック１０３、第２演算ブロック１
０４およびマーク中心位置検出ブロック１０６は１台の
汎用プロセッサで実現することができる。
【００６６】第４の実施例 本発明の第４の実施例として、第１演算ブロック１０
３、第２演算ブロック１０４の演算内容を第２の実施例
における相関演算を高速に行う高速相関演算法として実
施する方法について述べる。本実施例における位置合わ
せマークを光電変換するまでのプロセス、ステージ制
御、露光方法は第１の実施例と同一なので、説明は省略
する。
３、第２演算ブロック１０４の演算内容を第２の実施例
における相関演算を高速に行う高速相関演算法として実
施する方法について述べる。本実施例における位置合わ
せマークを光電変換するまでのプロセス、ステージ制
御、露光方法は第１の実施例と同一なので、説明は省略
する。
【００６７】光電変換された信号波形の１つを拡大する
と図に示す波形Ｓとなる。各ドットがサンプリングされ
た信号強度を示す。信号波形の左半分が、折り返しテン
プレートである。テンプレートはマークエッジ部だけで
よい。理由は２つあり、エッジ以外の部分はマーク情報
を持っていない、情報の無い領域のノイズ成分が相関演
算に影響を与えるのを抑制するためである。相関演算は
次式に示される。
と図に示す波形Ｓとなる。各ドットがサンプリングされ
た信号強度を示す。信号波形の左半分が、折り返しテン
プレートである。テンプレートはマークエッジ部だけで
よい。理由は２つあり、エッジ以外の部分はマーク情報
を持っていない、情報の無い領域のノイズ成分が相関演
算に影響を与えるのを抑制するためである。相関演算は
次式に示される。
【００６８】
【数１７】 式（２４），（２５）は折り返し対称な位置の信号の差
分を積分している。第３の実施例では乗算であったが、
マイクロプロセッサ等では減算の処理時間の方が短時間
である。マーク中心検出ブロック１０６では、各演算ブ
ロックの演算結果Ｅ１とＥ２を合成しＦを作成する。Ｆ
の合成を式（２６）に示す。
分を積分している。第３の実施例では乗算であったが、
マイクロプロセッサ等では減算の処理時間の方が短時間
である。マーク中心検出ブロック１０６では、各演算ブ
ロックの演算結果Ｅ１とＥ２を合成しＦを作成する。Ｆ
の合成を式（２６）に示す。
【００６９】
【数１８】 ただし、マーク中心検出ブロック１０６では、Ｆ
（ｘ2）の最小値を捜し、その位置がマーク中心位置で
ある。また、Ｆ（ｘ2）は逆数Ｆ′（ｘ2）を用いて、
（ｘ2）の最小値を捜し、その位置がマーク中心位置で
ある。また、Ｆ（ｘ2）は逆数Ｆ′（ｘ2）を用いて、
【００７０】
【数１９】 とし、そのピークからもマーク中心が求められる。
【００７１】なお、本実施例においても、第１の実施例
と同様に第１演算ブロック１０３、第２演算ブロック１
０４およびマーク中心位置検出ブロック１０６は１台の
汎用プロセッサで実現することができる。
と同様に第１演算ブロック１０３、第２演算ブロック１
０４およびマーク中心位置検出ブロック１０６は１台の
汎用プロセッサで実現することができる。
【００７２】第５の実施例 図４は本発明による露光装置の第５の実施例の構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【００７３】図４を参照して、本実施例における位置合
わせマークの取り込み方法、信号処理装置および処理方
法について述べる。
わせマークの取り込み方法、信号処理装置および処理方
法について述べる。
【００７４】本実施例は、レチクルを通したウエハ上の
位置合わせマークの採取するものである。
位置合わせマークの採取するものである。
【００７５】本実施例は図１に示した第１の実施例のも
のに、露光装置制御装置１４の指示を受けてレチクル３
を駆動するレチクル駆動装置３０１および投影露光レン
ズ４の倍率を設定するレンズ倍率駆動装置３０５を設
け、第１の実施例におけるハーフミラー１０、ミラー１
３、位置合わせマーク照明装置１１およびアライメント
センサ１２のそれぞれをハーフミラー３０２、ミラー３
００、位置合わせマーク照明装置３０４およびアライメ
ントセンサ３０３としたものである。この他の構成は図
１に示した第１の実施例と同様であるため、図１と同じ
符号を付して説明は省略する。
のに、露光装置制御装置１４の指示を受けてレチクル３
を駆動するレチクル駆動装置３０１および投影露光レン
ズ４の倍率を設定するレンズ倍率駆動装置３０５を設
け、第１の実施例におけるハーフミラー１０、ミラー１
３、位置合わせマーク照明装置１１およびアライメント
センサ１２のそれぞれをハーフミラー３０２、ミラー３
００、位置合わせマーク照明装置３０４およびアライメ
ントセンサ３０３としたものである。この他の構成は図
１に示した第１の実施例と同様であるため、図１と同じ
符号を付して説明は省略する。
【００７６】本実施例におけるレチクル３の位置合わせ
マークはレチクル３上にクロムパターンとして存在す
る。ＸＹステージ７に搭載されているウエハ５上にはウ
エハ用の位置合わせマークが形成されている。
マークはレチクル３上にクロムパターンとして存在す
る。ＸＹステージ７に搭載されているウエハ５上にはウ
エハ用の位置合わせマークが形成されている。
【００７７】光源である位置合わせマーク照明装置３０
４から出射した光は、ハーフミラー３０２、ミラー３０
０、レチクル３、縮小投影レンズ４を通り、ウエハ５上
の位置合わせマークを照明する。位置合わせマークの像
は、ウエハ５で反射され、再び同じ経路を辿り、レチク
ル３、ハーフミラー３０２を通過し、アライメントセン
サ３０３に入射する。この、位置合わせマークの像は、
ＣＣＤカメラ等のエリアセンサあるいは、ＣＣＤライン
センサ、フォトダイオード等のアライメントセンサ３０
３によって光電変換される。
４から出射した光は、ハーフミラー３０２、ミラー３０
０、レチクル３、縮小投影レンズ４を通り、ウエハ５上
の位置合わせマークを照明する。位置合わせマークの像
は、ウエハ５で反射され、再び同じ経路を辿り、レチク
ル３、ハーフミラー３０２を通過し、アライメントセン
サ３０３に入射する。この、位置合わせマークの像は、
ＣＣＤカメラ等のエリアセンサあるいは、ＣＣＤライン
センサ、フォトダイオード等のアライメントセンサ３０
３によって光電変換される。
【００７８】レチクル３の位置合わせマークは、ウエハ
５からの反射光によって照明される。該照明時には位置
合わせマークを形成するクロムパターンが遮光する構成
となり、アライメトセンサ３０３では暗い像となる。図
５にＣＣＤカメラで撮像した位置合わせマークの画像の
一例を示す。図５には、図示していない左側の光学系の
像も合成して示している。
５からの反射光によって照明される。該照明時には位置
合わせマークを形成するクロムパターンが遮光する構成
となり、アライメトセンサ３０３では暗い像となる。図
５にＣＣＤカメラで撮像した位置合わせマークの画像の
一例を示す。図５には、図示していない左側の光学系の
像も合成して示している。
【００７９】光電変換された信号は、Ａ／Ｄ変換装置１
０１にてＡ／Ｄ変換され、複数の画素情報として処理装
置内の記憶装置１０２に記憶される。
０１にてＡ／Ｄ変換され、複数の画素情報として処理装
置内の記憶装置１０２に記憶される。
【００８０】光電変換された情報の１つを拡大すると図
に示す波形Ｓとなる。各ドットがサンプリングされた信
号強度を示す。但し、ＣＣＤカメラなどのエリアセンサ
で光電変換された場合、マークの長手方向に投影した信
号である。
に示す波形Ｓとなる。各ドットがサンプリングされた信
号強度を示す。但し、ＣＣＤカメラなどのエリアセンサ
で光電変換された場合、マークの長手方向に投影した信
号である。
【００８１】記憶装置１０２では、右側、左側のＸ，Ｙ
マーク（ＸＬ，ＹＬ，ＸＲ，ＹＲ）、合計４つの信号を
記憶する。
マーク（ＸＬ，ＹＬ，ＸＲ，ＹＲ）、合計４つの信号を
記憶する。
【００８２】記憶された４つの画素情報は独立に、第１
演算ブロック１０３と第２演算ブロック１０４で信号処
理を行い、両者の演算結果よりマーク中心検出ブロック
１０６で位置合わせマークの中心を求める。このときの
演算は、ウエハ５の位置合わせマークの中心（ＸＬＷ
Ｃ）と、レチクルマーク中心（ＸＬＲ１）の１本目とレ
チクルマーク中心（ＸＬＲ２）の２本目を検出する。こ
のように、ウエハ５とレチクル３とを独立に計測し、相
対的な位置ズレ量を計測する。
演算ブロック１０３と第２演算ブロック１０４で信号処
理を行い、両者の演算結果よりマーク中心検出ブロック
１０６で位置合わせマークの中心を求める。このときの
演算は、ウエハ５の位置合わせマークの中心（ＸＬＷ
Ｃ）と、レチクルマーク中心（ＸＬＲ１）の１本目とレ
チクルマーク中心（ＸＬＲ２）の２本目を検出する。こ
のように、ウエハ５とレチクル３とを独立に計測し、相
対的な位置ズレ量を計測する。
【００８３】マーク中心位置の計算方法は、実施例１か
ら実施例４に説明したいずれのものをも用いることがで
きる。
ら実施例４に説明したいずれのものをも用いることがで
きる。
【００８４】ＸＬ，ＹＬ，ＸＲ，ＹＲ各マークの相対的
なズレ量が計測されると、露光装置制御装置１４は、
Ｘ，Ｙ方向のシフト成分、回転成分、倍率成分を計算
し、干渉系９でＸＹステージ７の位置をモニタしなが
ら、レチクル位置駆動装置３０１またはステージ駆動装
置８を駆動してシフト、回転成分の補正を行い、ウエハ
回転装置６を駆動して回転成分を補正する。また、倍率
成分については、レンズ倍率駆動装置３０５を駆動する
ことにより補正する。ウエハ５とレチクル３の位置が正
確に合わせられた時点でシャッタ２を開いてウエハ３上
にレチクル３の回路パターンを露光する。
なズレ量が計測されると、露光装置制御装置１４は、
Ｘ，Ｙ方向のシフト成分、回転成分、倍率成分を計算
し、干渉系９でＸＹステージ７の位置をモニタしなが
ら、レチクル位置駆動装置３０１またはステージ駆動装
置８を駆動してシフト、回転成分の補正を行い、ウエハ
回転装置６を駆動して回転成分を補正する。また、倍率
成分については、レンズ倍率駆動装置３０５を駆動する
ことにより補正する。ウエハ５とレチクル３の位置が正
確に合わせられた時点でシャッタ２を開いてウエハ３上
にレチクル３の回路パターンを露光する。
【００８５】第６の実施例 図６は本発明による露光装置の第６の実施例の構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【００８６】図６を参照して、本実施例における位置合
わせマークの取り込み方法、信号処理装置および処理方
法について述べる。
わせマークの取り込み方法、信号処理装置および処理方
法について述べる。
【００８７】本実施例は、縮小投影レンズを通さない、
外部の顕微鏡を用いてウエハ上の位置合わせマークの採
取するものである。
外部の顕微鏡を用いてウエハ上の位置合わせマークの採
取するものである。
【００８８】本実施例は図１に示した第１の実施例のも
のに、オフアクシス顕微鏡４０１を設け、第１の実施例
におけるハーフミラー１０、ミラー１３、位置合わせマ
ーク照明装置１１およびアライメントセンサ１２のそれ
ぞれをハーフミラー４０３、ミラー４０２、位置合わせ
マーク照明装置４０５およびアライメントセンサ４０４
としたものである。この他の構成は図１に示した第１の
実施例と同様であるため、図１と同じ符号を付して説明
は省略する。
のに、オフアクシス顕微鏡４０１を設け、第１の実施例
におけるハーフミラー１０、ミラー１３、位置合わせマ
ーク照明装置１１およびアライメントセンサ１２のそれ
ぞれをハーフミラー４０３、ミラー４０２、位置合わせ
マーク照明装置４０５およびアライメントセンサ４０４
としたものである。この他の構成は図１に示した第１の
実施例と同様であるため、図１と同じ符号を付して説明
は省略する。
【００８９】ＸＹステージ７に搭載されているウエハ５
上にはウエハ用の位置合わせマークが形成されている。
上にはウエハ用の位置合わせマークが形成されている。
【００９０】光源である位置合わせマーク照明装置４０
５から出射した光は、ハーフミラー４０３、ミラー４０
２オフアクシス顕微鏡４０１を通り、ウエハ５上の位置
合わせマークを照明する。位置合わせマークの像は、ウ
エハ５で反射され、再び同じ経路を辿り、アライメント
センサ３０３に入射する。この、位置合わせマークの像
は、ＣＣＤカメラ等のエリアセンサあるいは、ＣＣＤラ
インセンサ、フォトダイオード等のアライメントセンサ
４０４によって光電変換される。
５から出射した光は、ハーフミラー４０３、ミラー４０
２オフアクシス顕微鏡４０１を通り、ウエハ５上の位置
合わせマークを照明する。位置合わせマークの像は、ウ
エハ５で反射され、再び同じ経路を辿り、アライメント
センサ３０３に入射する。この、位置合わせマークの像
は、ＣＣＤカメラ等のエリアセンサあるいは、ＣＣＤラ
インセンサ、フォトダイオード等のアライメントセンサ
４０４によって光電変換される。
【００９１】マーク中心位置の計算方法は、実施例１か
ら実施例４に説明したいずれのものをも用いることがで
きる。
ら実施例４に説明したいずれのものをも用いることがで
きる。
【００９２】第７の実施例 図７は本発明による露光装置の第６の実施例の構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【００９３】図７を参照して、本実施例における位置合
わせマークの取り込み方法、信号処理装置および処理方
法について述べる。
わせマークの取り込み方法、信号処理装置および処理方
法について述べる。
【００９４】本実施例は、本発明による方法をズレ量計
測装置に実施したものである。ズレ量計測装置は、露光
装置にてレチクル面上のパターンが位置合わせされなが
ら露光処理され、レジスト等が現像された後、ウエハ面
上に構成されたズレ量計測マークを測定することを目的
とするＸＹステージ５０３上のウエハチャック５０２に
載置されるウエハ５０１にはズレ量計測マーク照明装置
５０５からの照明光がハーフミラー５０７および顕微鏡
５０８を介して照射される。ウエハ５０１の上面には図
８に示すようなズレ量計測マークが形成されており、該
ズレ量計測マークの像はウエハ５０１で反射され、再び
同じ経路を辿り、ハーフミラー５０７を通過し、ＣＣＤ
カメラ等のエリアセンサあるいは、Ｘ，Ｙ二組のＣＣＤ
ラインセンサ、フォトダイオード等のズレ量観察撮像装
置５０４に入射して光電変換される。
測装置に実施したものである。ズレ量計測装置は、露光
装置にてレチクル面上のパターンが位置合わせされなが
ら露光処理され、レジスト等が現像された後、ウエハ面
上に構成されたズレ量計測マークを測定することを目的
とするＸＹステージ５０３上のウエハチャック５０２に
載置されるウエハ５０１にはズレ量計測マーク照明装置
５０５からの照明光がハーフミラー５０７および顕微鏡
５０８を介して照射される。ウエハ５０１の上面には図
８に示すようなズレ量計測マークが形成されており、該
ズレ量計測マークの像はウエハ５０１で反射され、再び
同じ経路を辿り、ハーフミラー５０７を通過し、ＣＣＤ
カメラ等のエリアセンサあるいは、Ｘ，Ｙ二組のＣＣＤ
ラインセンサ、フォトダイオード等のズレ量観察撮像装
置５０４に入射して光電変換される。
【００９５】ズレ量検出装置５００の構成は図１に示し
た第１の実施例のものと同様であるために説明は省略す
る。位置合わせマーク検出装置１００の検出結果はズレ
量計測装置制御装置５０９へ出力され、ズレ量計測装置
制御装置５０９は該検出結果に基づいてステージ駆動装
置５０６を介してＸＹステージ５０３の制御を行い、ま
た。出力装置５１０へ出力する。
た第１の実施例のものと同様であるために説明は省略す
る。位置合わせマーク検出装置１００の検出結果はズレ
量計測装置制御装置５０９へ出力され、ズレ量計測装置
制御装置５０９は該検出結果に基づいてステージ駆動装
置５０６を介してＸＹステージ５０３の制御を行い、ま
た。出力装置５１０へ出力する。
【００９６】本実施例において行われるズレ量検出につ
いて説明する。
いて説明する。
【００９７】図８に示されるズレ量計測マークの像につ
いて、外側マーク（ＯＵＴＭ）の中心と、内側マーク
（ＩＮＭ）の中心とを、実施例１から実施例４のいずれ
かの方法で、信号波形ＸＭＥＡ，ＹＭＥＡよりＸ軸，Ｙ
軸についてそれぞれ求め、これらの差分をズレ量計測装
置制御装置５０９に送出して記憶させる。ズレ量計測装
置制御装置５０９はステージ駆動装置５０６を介してＸ
Ｙステージ５０３を駆動し、その他のズレ量計測マーク
を測定する。最終的には、統計量などを計算し、記憶さ
れている複数の計測値と共に出力装置５１０ヘ転送し、
出力する。
いて、外側マーク（ＯＵＴＭ）の中心と、内側マーク
（ＩＮＭ）の中心とを、実施例１から実施例４のいずれ
かの方法で、信号波形ＸＭＥＡ，ＹＭＥＡよりＸ軸，Ｙ
軸についてそれぞれ求め、これらの差分をズレ量計測装
置制御装置５０９に送出して記憶させる。ズレ量計測装
置制御装置５０９はステージ駆動装置５０６を介してＸ
Ｙステージ５０３を駆動し、その他のズレ量計測マーク
を測定する。最終的には、統計量などを計算し、記憶さ
れている複数の計測値と共に出力装置５１０ヘ転送し、
出力する。
【００９８】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。
いるので、以下に記載するような効果を奏する。
【００９９】請求項１乃至請求項４に記載のいずれの方
法においても、従来の方式に比べ、２倍の精度で検出す
ることが可能となった。いままで、検出分解能を１／２
にするためにサンプリング周波数を２倍に上げるなどハ
ードウェアに頼らざるを得ないところがあったが、本手
法を用いれば、従来のハード資産を継承したまま、精度
を２倍に上げられる。しかも、従来の処理方式が、演算
ブロックをソフトウェアによって実行していたのなら
ば、従来のソフトウェアを入れ換えるだけで、精度を２
倍に向上できる。極めて、コストのかからない、性能向
上方法である。また、位置合わせ精度が不足するため
に、高精度な加工ができなかった半導体製造工程にも簡
単に導入でき、従来の露光装置を用いたまま、加工精度
を２倍に上げられる。
法においても、従来の方式に比べ、２倍の精度で検出す
ることが可能となった。いままで、検出分解能を１／２
にするためにサンプリング周波数を２倍に上げるなどハ
ードウェアに頼らざるを得ないところがあったが、本手
法を用いれば、従来のハード資産を継承したまま、精度
を２倍に上げられる。しかも、従来の処理方式が、演算
ブロックをソフトウェアによって実行していたのなら
ば、従来のソフトウェアを入れ換えるだけで、精度を２
倍に向上できる。極めて、コストのかからない、性能向
上方法である。また、位置合わせ精度が不足するため
に、高精度な加工ができなかった半導体製造工程にも簡
単に導入でき、従来の露光装置を用いたまま、加工精度
を２倍に上げられる。
【０１００】上記の本発明特有の効果は請求項５乃至請
求項１２に記載の半導体露光装置に限らず、請求項１３
乃至請求項１６に記載のもののように露光後の位置ズレ
検査装置のマーク位置検出にも利用できる。この場合
も、簡単に計測精度を２倍に向上させることができる。
求項１２に記載の半導体露光装置に限らず、請求項１３
乃至請求項１６に記載のもののように露光後の位置ズレ
検査装置のマーク位置検出にも利用できる。この場合
も、簡単に計測精度を２倍に向上させることができる。
【図１】本発明第１の実施例〜第４の実施例が行われる
投影露光装置の構成を示す図である。
投影露光装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示した投影露光装置で光電変換される位
置合わせマークと、信号波形を示す図である。
置合わせマークと、信号波形を示す図である。
【図３】本発明の演算方法を説明するための図である。
【図４】本発明の第５の実施例の投影露光装置の構成を
示す図である。
示す図である。
【図５】本発明の第５の実施例投影露光装置で撮像され
る位置合わせマークを示す図である。
る位置合わせマークを示す図である。
【図６】本発明の第６の実施例の投影露光装置の構成を
示す図である。
示す図である。
【図７】本発明の第７の実施例の投影露光装置の構成を
示す図である。
示す図である。
【図８】本発明の第７の実施例のズレ量計測装置で撮像
されるマークを示す図である。
されるマークを示す図である。
【図９】投影露光装置の従来例を説明するための図であ
る。
る。
【図１０】従来の相関演算の問題点を示す図である。
１ 露光照明装置 ２ シャッタ ３ レチクル ４ 投影露光レンズ ５，５０１ ウエハ ６，５０２ ウエハチャック ７，５０３ ＸＹステージ ８，５０６ ステージ駆動装置 ９ レーザー干渉計 １０，３０２，４０３，５０７ ハーフミラー １１，３０４，４０５，５０５ 位置合わせマーク照
明装置 １２，３０３，４０４ アライメントセンサ １３，３００，４０２ ミラー １４ 露光装置制御装置 １００，２００ 位置合わせマーク検出装置 １０１，２０１ Ａ／Ｄ変換装置 １０２，２０２ 記憶装置 １０３ 第１演算ブロック １０４ 第２演算ブロック １０５ テンプレート保持装置 １０６，２０６ マーク中心検出ブロック ３０１ レチクル駆動装置 ４０１ オフアクシス顕微鏡 ５００ ズレ量検出装置 ５０４ ズレ量観察撮像装置 ５０８ 顕微鏡 ５０９ ズレ量計測装置制御装置 ５１０ 出力装置 Ｔ テンプレート Ｓ 位置合わせマークの信号 Ｅ 相関演算結果 Ｆ 合成後の相関演算結果
明装置 １２，３０３，４０４ アライメントセンサ １３，３００，４０２ ミラー １４ 露光装置制御装置 １００，２００ 位置合わせマーク検出装置 １０１，２０１ Ａ／Ｄ変換装置 １０２，２０２ 記憶装置 １０３ 第１演算ブロック １０４ 第２演算ブロック １０５ テンプレート保持装置 １０６，２０６ マーク中心検出ブロック ３０１ レチクル駆動装置 ４０１ オフアクシス顕微鏡 ５００ ズレ量検出装置 ５０４ ズレ量観察撮像装置 ５０８ 顕微鏡 ５０９ ズレ量計測装置制御装置 ５１０ 出力装置 Ｔ テンプレート Ｓ 位置合わせマークの信号 Ｅ 相関演算結果 Ｆ 合成後の相関演算結果
Claims (16)
- 【請求項１】 所定の物体に設けられた位置合わせマー
クを二次元的に検出してテンプレートマッチングを行
い、該所定の物体の位置を確認する位置合わせ方法であ
って、 前記位置合わせマークに対応したテンプレートで第１の
相関演算を行って第１の相関結果を算出し、 前記デジタル信号の相関演算を行う範囲の内の右半分あ
るいは左半分を１ポイントシフトさせて前記テンプレー
トで第２の相関演算を行って第２の相関結果を算出し、 前記第１の相関結果と第２の相関結果を交互に合成して
第３の相関結果を作成し、該第３の相関結果から位置合
わせマークの中心を算出することを特徴とする位置合わ
せマーク検出方法。 - 【請求項２】 所定の物体に設けられた位置合わせマー
クを二次元的に検出してテンプレートマッチングを行
い、該所定の物体の位置を確認する位置合わせ方法であ
って、 前記位置合わせマークに対応したテンプレートで、第１
の相関演算を行って第１の相関結果を算出し、 前記テンプレートの右半分あるいは左半分を１ポイント
シフトさせた第２のテンプレートを作成し、前記位置合
わせマークのデジタル信号と第２の相関演算を行って第
２の相関結果を算出し、 前記第１の相関結果と第２の相関結果を交互に合成して
第３の相関結果を作成し、該第３の相関結果から位置合
わせマークの中心を算出することを特徴とする位置合わ
せマーク検出方法。 - 【請求項３】 所定の物体に設けられた位置合わせマー
クを二次元的に検出してテンプレートマッチングを行
い、該所定の物体の位置を確認する位置合わせ方法であ
って、 前記二次元的に検出された位置合わせマークの半分をテ
ンプレートと見なし、残り半分のデジタル信号との第１
の折り返し相関演算行って第１の相関結果を算出し、 前記テンプレートと前記二次元的に検出された位置合わ
せマークの残り半分の相関演算を行う範囲を１ポイント
シフトさせて第２の折り返し相関演算を行って第２の相
関結果を算出し、 前記第１の相関結果と第２の相関結果を交互に合成して
第３の相関結果を作成し、該第３の相関結果から位置合
わせマークの中心を算出することを特徴とする位置合わ
せマーク検出方法。 - 【請求項４】 所定の物体に設けられた位置合わせマー
クを二次元的に検出してテンプレートマッチングを行
い、該所定の物体の位置を確認する位置合わせ方法であ
って、 前記二次元的に検出された位置合わせマークの半分をテ
ンプレートと見なし、残り半分のデジタル信号との対称
な位置の差分を積分する第１の演算を行って第１の演算
結果を算出し、 前記テンプレートと、前記二次元的に検出された位置合
わせマークの残り半分との演算を行う範囲を１ポイント
シフトさせ、対称な位置の差分を積分する第２の演算を
行って第２の演算結果を算出し、 前記第１の演算結果と第２の演算結果を交互に合成して
第３の演算結果を作成し、該第３の演算結果から位置合
わせマークの中心を算出することを特徴とする位置合わ
せマーク検出方法。 - 【請求項５】 ウエハ面上の位置合わせマークとレチク
ル面上の位置合わせマークとを撮像する撮像手段と、ウ
エハ面上のレジストにレチクル面上のパターンを投影露
光するために前記撮像手段で得られる情報を用いて前記
レチクルとウエハの相対的な位置合わせを行うアライメ
ント機構とを具備する投影露光装置において、 前記位置合わせマークに対応したテンプレートで第１の
相関演算を行って第１の相関結果を算出する第１演算ブ
ロックと、 前記撮像手段にて撮像された信号の相関演算を行う範囲
の内の右半分あるいは左半分を１ポイントシフトさせて
前記テンプレートで第２の相関演算を行って第２の相関
結果を算出する第２演算ブロックと、 前記第１の相関結果と第２の相関結果を交互に合成して
第３の相関結果を作成し、該第３の相関結果から位置合
わせマークの中心を算出するマーク中心検出ブロックと
を有することを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項６】 ウエハ面上の位置合わせマークとレチク
ル面上の位置合わせマークとを撮像する撮像手段と、ウ
エハ面上のレジストにレチクル面上のパターンを投影露
光するために前記撮像手段で得られる情報を用いて前記
レチクルとウエハの相対的な位置合わせを行うアライメ
ント機構とを具備する投影露光装置において、 前記位置合わせマークに対応したテンプレートで、第１
の相関演算を行って第１の相関結果を算出する第１演算
ブロックと、 前記テンプレートの右半分あるいは左半分を１ポイント
シフトさせた第２のテンプレートを作成し、前記位置合
わせマークのデジタル信号と第２の相関演算を行って第
２の相関結果を算出する第２演算ブロックとし、 前記第１の相関結果と第２の相関結果を交互に合成して
第３の相関結果を作成し、該第３の相関結果から位置合
わせマークの中心を算出するマーク中心検出ブロックと
を有することを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項７】 ウエハ面上の位置合わせマークとレチク
ル面上の位置合わせマークとを撮像する撮像手段と、ウ
エハ面上のレジストにレチクル面上のパターンを投影露
光するために前記撮像手段で得られる情報を用いて前記
レチクルとウエハの相対的な位置合わせを行うアライメ
ント機構とを具備する投影露光装置において、 前記撮像手段にて撮像された位置合わせマークの半分を
テンプレートと見なし、残り半分のデジタル信号との第
１の折り返し相関演算行って第１の相関結果を算出する
第１演算ブロックと、 前記テンプレートと前記撮像手段にて撮像された位置合
わせマークの残り半分の相関演算を行う範囲を１ポイン
トシフトさせて第２の折り返し相関演算を行って第２の
相関結果を算出する第２演算ブロックと、 前記第１の相関結果と第２の相関結果を交互に合成して
第３の相関結果を作成し、該第３の相関結果から位置合
わせマークの中心を算出するマーク中心検出ブロックと
を有することを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項８】 ウエハ面上の位置合わせマークとレチク
ル面上の位置合わせマークとを撮像する撮像手段と、ウ
エハ面上のレジストにレチクル面上のパターンを投影露
光するために前記撮像手段で得られる情報を用いて前記
レチクルとウエハの相対的な位置合わせを行うアライメ
ント機構とを具備する投影露光装置において、 前記撮像手段にて撮像された位置合わせマークの半分を
テンプレートと見なし、残り半分の撮像手段にて撮像さ
れた信号との対称な位置の差分を積分する第１の演算を
行って第１の演算結果を算出する第１演算ブロックと、 前記テンプレートと、前記撮像手段にて撮像された位置
合わせマークの残り半分との演算を行う範囲を１ポイン
トシフトさせ、対称な位置の差分を積分する第２の演算
を行って第２の演算結果を算出する第２演算ブロック
と、 前記第１の演算結果と第２の演算結果を交互に合成して
第３の演算結果を作成し、該第３の演算結果から位置合
わせマークの中心を算出するマーク中心検出ブロックと
を有することを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項９】 ウエハ面上の位置合わせマークを撮像す
る撮像手段と、ウエハ面上のレジストにレチクル面上の
パターンを投影露光するために前記撮像手段で得られる
情報を用いて前記レチクルとウエハの相対的な位置合わ
せを行うアライメント機構とを具備する投影露光装置に
おいて、 前記位置合わせマークに対応したテンプレートで第１の
相関演算を行って第１の相関結果を算出する第１演算ブ
ロックと、 前記撮像手段にて撮像された信号の相関演算を行う範囲
の内の右半分あるいは左半分を１ポイントシフトさせて
前記テンプレートで第２の相関演算を行って第２の相関
結果を算出する第２演算ブロックと、 前記第１の相関結果と第２の相関結果を交互に合成して
第３の相関結果を作成し、該第３の相関結果から位置合
わせマークの中心を算出するマーク中心検出ブロックと
を有することを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項１０】 ウエハ面上の位置合わせマークを撮像
する撮像手段と、ウエハ面上のレジストにレチクル面上
のパターンを投影露光するために前記撮像手段で得られ
る情報を用いて前記レチクルとウエハの相対的な位置合
わせを行うアライメント機構とを具備する投影露光装置
において、 前記位置合わせマークに対応したテンプレートで、第１
の相関演算を行って第１の相関結果を算出する第１演算
ブロックと、 前記テンプレートの右半分あるいは左半分を１ポイント
シフトさせた第２のテンプレートを作成し、前記撮像手
段にて撮像された信号と第２の相関演算を行って第２の
相関結果を算出する第２演算ブロックとし、 前記第１の相関結果と第２の相関結果を交互に合成して
第３の相関結果を作成し、該第３の相関結果から位置合
わせマークの中心を算出するマーク中心検出ブロックと
を有することを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項１１】 ウエハ面上の位置合わせマークを撮像
する撮像手段と、ウエハ面上のレジストにレチクル面上
のパターンを投影露光するために前記撮像手段で得られ
る情報を用いて前記レチクルとウエハの相対的な位置合
わせを行うアライメント機構とを具備する投影露光装置
において、 前記撮像手段にて撮像された位置合わせマークの半分を
テンプレートと見なし、残り半分のデジタル信号との第
１の折り返し相関演算行って第１の相関結果を算出する
第１演算ブロックと、 前記テンプレートと前記撮像手段にて撮像された位置合
わせマークの残り半分の相関演算を行う範囲を１ポイン
トシフトさせて第２の折り返し相関演算を行って第２の
相関結果を算出する第２演算ブロックと、 前記第１の相関結果と第２の相関結果を交互に合成して
第３の相関結果を作成し、該第３の相関結果から位置合
わせマークの中心を算出するマーク中心検出ブロックと
を有することを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項１２】 ウエハ面上の位置合わせマークを撮像
する撮像手段と、ウエハ面上のレジストにレチクル面上
のパターンを投影露光するために前記撮像手段で得られ
る情報を用いて前記レチクルとウエハの相対的な位置合
わせを行うアライメント機構とを具備する投影露光装置
において、 前記撮像手段にて撮像された位置合わせマークの半分を
テンプレートと見なし、残り半分の撮像手段にて撮像さ
れた信号との対称な位置の差分を積分する第１の演算を
行って第１の演算結果を算出する第１演算ブロックと、 前記テンプレートと、前記撮像手段にて撮像された位置
合わせマークの残り半分との演算を行う範囲を１ポイン
トシフトさせ、対称な位置の差分を積分する第２の演算
を行って第２の演算結果を算出する第２演算ブロック
と、 前記第１の演算結果と第２の演算結果を交互に合成して
第３の演算結果を作成し、該第３の演算結果から位置合
わせマークの中心を算出するマーク中心検出ブロックと
を有することを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項１３】 ウエハ面上の位置ズレ計測マークを撮
像する撮像手段を具備し、該撮像手段で得られる情報を
用いて位置ズレ計測マークの位置を検出してズレ量を計
測する位置ズレ計測装置であって、 前記位置ズレ計測マークに対応したテンプレートで第１
の相関演算を行って第１の相関結果を算出する第１演算
ブロックと、 前記撮像手段にて撮像された信号の相関演算を行う範囲
の内の右半分あるいは左半分を１ポイントシフトさせて
前記テンプレートで第２の相関演算を行って第２の相関
結果を算出する第２演算ブロックと、 前記第１の相関結果と第２の相関結果を交互に合成して
第３の相関結果を作成し、該第３の相関結果から位置合
わせマークの中心を算出するマーク中心検出ブロックと
を有することを特徴とする位置ズレ計測装置。 - 【請求項１４】 ウエハ面上の位置ズレ計測マークを撮
像する撮像手段を具備し、該撮像手段で得られる情報を
用いて位置ズレ計測マークの位置を検出してズレ量を計
測する位置ズレ計測装置であって、 前記位置ズレ計測マークに対応したテンプレートで、第
１の相関演算を行って第１の相関結果を算出する第１演
算ブロックと、 前記テンプレートの右半分あるいは左半分を１ポイント
シフトさせた第２のテンプレートを作成し、前記撮像手
段にて撮像された信号と第２の相関演算を行って第２の
相関結果を算出する第２演算ブロックとし、 前記第１の相関結果と第２の相関結果を交互に合成して
第３の相関結果を作成し、該第３の相関結果から位置ズ
レ計測マークの中心を算出するマーク中心検出ブロック
とを有することを特徴とする位置ズレ計測装置。 - 【請求項１５】 ウエハ面上の位置ズレ計測マークを撮
像する撮像手段を具備し、該撮像手段で得られる情報を
用いて位置ズレ計測マークの位置を検出してズレ量を計
測する位置ズレ計測装置であって、 前記撮像手段にて撮像された位置ズレ計測マークの半分
をテンプレートと見なし、残り半分の撮像手段にて撮像
された信号との第１の折り返し相関演算行って第１の相
関結果を算出する第１演算ブロックと、 前記テンプレートと前記撮像手段にて撮像された位置ズ
レ計測せマークの残り半分の相関演算を行う範囲を１ポ
イントシフトさせて第２の折り返し相関演算を行って第
２の相関結果を算出する第２演算ブロックと、 前記第１の相関結果と第２の相関結果を交互に合成して
第３の相関結果を作成し、該第３の相関結果から位置合
わせマークの中心を算出するマーク中心検出ブロックと
を有することを特徴とする位置ズレ計測装置。 - 【請求項１６】 ウエハ面上の位置ズレ計測マークを撮
像する撮像手段を具備し、該撮像手段で得られる情報を
用いて位置ズレ計測マークの位置を検出してズレ量を計
測する位置ズレ計測装置であって、 前記撮像手段にて撮像された位置ズレ計測マークの半分
をテンプレートと見なし、残り半分の撮像手段にて撮像
された信号との対称な位置の差分を積分する第１の演算
を行って第１の演算結果を算出する第１演算ブロック
と、 前記テンプレートと、前記撮像手段にて撮像された位置
ズレ計測マークの残り半分との演算を行う範囲を１ポイ
ントシフトさせ、対称な位置の差分を積分する第２の演
算を行って第２の演算結果を算出する第２演算ブロック
と、 前記第１の演算結果と第２の演算結果を交互に合成して
第３の演算結果を作成し、該第３の演算結果から位置ズ
レ計測マークの中心を算出するマーク中心検出ブロック
とを有することを特徴とする位置ズレ計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23305994A JP3347490B2 (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | 位置合わせ方法、該方法による投影露光装置および位置ズレ計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23305994A JP3347490B2 (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | 位置合わせ方法、該方法による投影露光装置および位置ズレ計測装置 |
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| JPH0894315A JPH0894315A (ja) | 1996-04-12 |
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ID=16949160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23305994A Expired - Fee Related JP3347490B2 (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | 位置合わせ方法、該方法による投影露光装置および位置ズレ計測装置 |
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-
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- 1994-09-28 JP JP23305994A patent/JP3347490B2/ja not_active Expired - Fee Related
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