JPS63274142A - 位置合せ装置 - Google Patents
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- JPS63274142A JPS63274142A JP62109122A JP10912287A JPS63274142A JP S63274142 A JPS63274142 A JP S63274142A JP 62109122 A JP62109122 A JP 62109122A JP 10912287 A JP10912287 A JP 10912287A JP S63274142 A JPS63274142 A JP S63274142A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7069—Alignment mark illumination, e.g. darkfield, dual focus
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
- G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野コ
本発明は位置合せ装置に関し、特に表面に透明な薄膜の
ついた物体を観察し、その情報を検知して位置合せする
装置に関する。この種の装置の代表として、ウェハ上に
パターンを分割露光する投影露光装置等に適用する位置
合せ装置がある。
ついた物体を観察し、その情報を検知して位置合せする
装置に関する。この種の装置の代表として、ウェハ上に
パターンを分割露光する投影露光装置等に適用する位置
合せ装置がある。
[従来技術及び発明が解決しようとする問題点]この種
の位置合せ装置が適用される露光装置の基本的な2つの
性能といえば、解像力と重ね合せ精度である。解像力に
関しては取り扱いが非常にシンプルである。なぜなら解
像力を決定するパラメータが数少ないからで、ステッパ
と呼ばれる装置においては投影レンズの使用波長と開口
数(NA)さえわかれば、その光学系の解像力を容易に
類推することができる。また、X線露光の場合でもパラ
メータは光源の大きさにょる半影ボケ等といった限られ
たものしか存在していない。
の位置合せ装置が適用される露光装置の基本的な2つの
性能といえば、解像力と重ね合せ精度である。解像力に
関しては取り扱いが非常にシンプルである。なぜなら解
像力を決定するパラメータが数少ないからで、ステッパ
と呼ばれる装置においては投影レンズの使用波長と開口
数(NA)さえわかれば、その光学系の解像力を容易に
類推することができる。また、X線露光の場合でもパラ
メータは光源の大きさにょる半影ボケ等といった限られ
たものしか存在していない。
メモリーセルの1トランジスタ化が実現して以来、半導
体の高集積化の両翼を担ってきたのはりソグラフィすな
わち微細線幅焼付技術の進歩とエツチング等のプロセス
技術の進歩であった。解像力に関してはステッパのレン
ズの歴史を辿れば解るように光学系は着実に進歩してき
ている。光学方式は1μmの壁を破り、サブミクロン時
代に対応したレンズが次々と発表されている。
体の高集積化の両翼を担ってきたのはりソグラフィすな
わち微細線幅焼付技術の進歩とエツチング等のプロセス
技術の進歩であった。解像力に関してはステッパのレン
ズの歴史を辿れば解るように光学系は着実に進歩してき
ている。光学方式は1μmの壁を破り、サブミクロン時
代に対応したレンズが次々と発表されている。
一方、プロセスの方でも溝掘り方式等、低段差化、高段
差化相俟って三次元IC的な発想で新しいアイディアが
実現されている。露光装置側での解像力の進歩と、プロ
セス側での進歩は各工程のパターンの重ね合せという舞
台で最も大きな接点を見出すこととなる。その意味で重
ね合せ精度は露光装置の中で重要度をますます高めてい
るといえる。
差化相俟って三次元IC的な発想で新しいアイディアが
実現されている。露光装置側での解像力の進歩と、プロ
セス側での進歩は各工程のパターンの重ね合せという舞
台で最も大きな接点を見出すこととなる。その意味で重
ね合せ精度は露光装置の中で重要度をますます高めてい
るといえる。
重ね合せ精度を解像力を取り扱ったようなシンプルなパ
ラメータで表示することは難しい。それはウェハプロセ
スの多様性を物語っているが、その一方で、重ね合せの
ためのアライメントシステムの構成が多種多用であるこ
とに起因しているともいえる。ウェハプロセス要因をよ
り複雑にしているのは、この問題が1つウニ八基板だけ
に留まらず、ウェハ上に塗布されているフォトレジスト
逢合めて論する必要があるからである。現在の半導体の
明らかな方向の一つにICの三次元的な構成への流れと
いうものが存在している。その中で、ウェハ表面の高段
差化は避けられないものであるが、この高段差がフォト
レジストの塗布状態に明らかな悪影響を及ぼす。またウ
ェハは6インチから8インチさらには10インチとます
ます大型化の傾向にある。大口径のウェハにフォトレジ
ストをスピン方式で塗布した場合、中心部と周辺部でレ
ジストの塗布状況が異なるのは自明のことであり、その
差がウェハ表面の段差が大ぎいほど顕著にあられれるこ
とも明らかである。実際、アライメント状態がレジスト
塗布の影響を受けて変化することは公知であり、逆に均
一な塗布の仕方をどうすれば良いかという研究がなされ
ているほどである。
ラメータで表示することは難しい。それはウェハプロセ
スの多様性を物語っているが、その一方で、重ね合せの
ためのアライメントシステムの構成が多種多用であるこ
とに起因しているともいえる。ウェハプロセス要因をよ
り複雑にしているのは、この問題が1つウニ八基板だけ
に留まらず、ウェハ上に塗布されているフォトレジスト
逢合めて論する必要があるからである。現在の半導体の
明らかな方向の一つにICの三次元的な構成への流れと
いうものが存在している。その中で、ウェハ表面の高段
差化は避けられないものであるが、この高段差がフォト
レジストの塗布状態に明らかな悪影響を及ぼす。またウ
ェハは6インチから8インチさらには10インチとます
ます大型化の傾向にある。大口径のウェハにフォトレジ
ストをスピン方式で塗布した場合、中心部と周辺部でレ
ジストの塗布状況が異なるのは自明のことであり、その
差がウェハ表面の段差が大ぎいほど顕著にあられれるこ
とも明らかである。実際、アライメント状態がレジスト
塗布の影響を受けて変化することは公知であり、逆に均
一な塗布の仕方をどうすれば良いかという研究がなされ
ているほどである。
フォトレジストでもう一つ注意しなければならないのは
サブミクロン時代における多層化への流れである。多層
レジストプロセスやCELといった解像力向上のための
手段は必然的に幾つかの工程で採用されるので、これに
対する対策も必要であるsH露光装置重ね合せという舞
台でこうした新しいウェハプロセスへの対処を迫られて
いるといえる。
サブミクロン時代における多層化への流れである。多層
レジストプロセスやCELといった解像力向上のための
手段は必然的に幾つかの工程で採用されるので、これに
対する対策も必要であるsH露光装置重ね合せという舞
台でこうした新しいウェハプロセスへの対処を迫られて
いるといえる。
一方、これに対してアライメントシステムの多様性はシ
ステム構成のフレキシビリティと困難さの証明である。
ステム構成のフレキシビリティと困難さの証明である。
現在、提案され実現されているアライメントシステムは
一つとして同じものがなく、各システムがそれぞれ長所
と短所を合せ持っている。例えば本出願人になる特開昭
58−25638号「露光装置1が一つの事例として挙
げられる。このシステムは投影光学系にレチクル及びウ
ェハ双方にテレセントリックな光学系を用いてTTLo
nAxisという思想を実現した優れた構成例の一つで
ある。投影レンズはg線(436nm )に対して収差
補正がなされているが、同様の性能をHe−Cdレーザ
の波長(442nm )でも発揮するようになっている
。この特許出願で開示した一実施例ではHe−Cdレー
ザによるレーザビーム走査法をアライメント信号検知法
として採用しており、この結果TTL on Ax
isすなわちアライメントした状態で即露光動作に入る
ことが可能となっている。TTL on Axis
システムは露光装置として誤差要因がアライメント信号
の検知エラー唯一つであるという意味で、最もシステム
的な誤差要因の少ない構成であり、理想のシステムに近
い。このシステムの欠点は唯一つで、それは多層レジス
トのような露光波長近辺の波長を吸収するようなプロセ
スに弱いということである。
一つとして同じものがなく、各システムがそれぞれ長所
と短所を合せ持っている。例えば本出願人になる特開昭
58−25638号「露光装置1が一つの事例として挙
げられる。このシステムは投影光学系にレチクル及びウ
ェハ双方にテレセントリックな光学系を用いてTTLo
nAxisという思想を実現した優れた構成例の一つで
ある。投影レンズはg線(436nm )に対して収差
補正がなされているが、同様の性能をHe−Cdレーザ
の波長(442nm )でも発揮するようになっている
。この特許出願で開示した一実施例ではHe−Cdレー
ザによるレーザビーム走査法をアライメント信号検知法
として採用しており、この結果TTL on Ax
isすなわちアライメントした状態で即露光動作に入る
ことが可能となっている。TTL on Axis
システムは露光装置として誤差要因がアライメント信号
の検知エラー唯一つであるという意味で、最もシステム
的な誤差要因の少ない構成であり、理想のシステムに近
い。このシステムの欠点は唯一つで、それは多層レジス
トのような露光波長近辺の波長を吸収するようなプロセ
スに弱いということである。
一方、これに対して露光波長以外の波長、具体的にはe
線(546nm )とかHe−Neレーザ(633nm
)といったより長い波長を用いるシステム構成例も多数
提案されている。露光波長よりも長い波長を用いるため
多層レジストのような吸収型のプロセスに対して、この
システムは強いという利点を持っている。しかし、通常
、投影レンズの色の諸収差のためにアライメントする像
高が投影レンズに対して固定されており、アライメント
の検出を行なった後に露光位置までウェハを移動させる
という誤差要因が入り込むことになる。露光波長以外の
光でのアライメントシステムはこのため必然的にTTL
offAxisのシステムとなってしまうのである
。
線(546nm )とかHe−Neレーザ(633nm
)といったより長い波長を用いるシステム構成例も多数
提案されている。露光波長よりも長い波長を用いるため
多層レジストのような吸収型のプロセスに対して、この
システムは強いという利点を持っている。しかし、通常
、投影レンズの色の諸収差のためにアライメントする像
高が投影レンズに対して固定されており、アライメント
の検出を行なった後に露光位置までウェハを移動させる
という誤差要因が入り込むことになる。露光波長以外の
光でのアライメントシステムはこのため必然的にTTL
offAxisのシステムとなってしまうのである
。
しかしながら、近年の重ね合せ精度に対する要求はます
ます厳しくなってきており、特開昭58−25638号
に示したような理想システムにおける誤差要因であるア
ライメント信号の検知エラーすら問題となる領域にまで
きている。
ます厳しくなってきており、特開昭58−25638号
に示したような理想システムにおける誤差要因であるア
ライメント信号の検知エラーすら問題となる領域にまで
きている。
アライメント信号の検知誤差成分を本願の発明者等が分
析したところによると、その誤差成分は主としてフォト
レジストの塗布問題に起因するものが大部分であること
が判明した。フォトレジストによる誤差要因は種々挙げ
られるが、そのうち最も大きいのは次の2つの要因であ
るものと考えられる。
析したところによると、その誤差成分は主としてフォト
レジストの塗布問題に起因するものが大部分であること
が判明した。フォトレジストによる誤差要因は種々挙げ
られるが、そのうち最も大きいのは次の2つの要因であ
るものと考えられる。
第1はレジストの表面反射光とレジストを透過し、ウェ
ハ基板に当って戻ってくる光との干渉効果である。特に
前述したようにフォトレジストはウェハ内で均一に塗布
されているとは限らず、中心と周辺では塗布状態が異な
っている場合が多い。ウェハ基板自体もエツチング、ス
パッタ等のウェハ内向−性の問題を抱えている。そのた
め、ウェハ内の各ショットのアライメントマークの構造
はレジストの塗布化合めて考えた時、場所場所で異り、
従って、干渉効果も異っている。レジスト塗布の影響で
アライメントに誤差が出るのはこの干渉による効果が最
も大きいと思われる。
ハ基板に当って戻ってくる光との干渉効果である。特に
前述したようにフォトレジストはウェハ内で均一に塗布
されているとは限らず、中心と周辺では塗布状態が異な
っている場合が多い。ウェハ基板自体もエツチング、ス
パッタ等のウェハ内向−性の問題を抱えている。そのた
め、ウェハ内の各ショットのアライメントマークの構造
はレジストの塗布化合めて考えた時、場所場所で異り、
従って、干渉効果も異っている。レジスト塗布の影響で
アライメントに誤差が出るのはこの干渉による効果が最
も大きいと思われる。
第2の要因として挙げられるのは多重反射である。レジ
ストは→つの先導波路としての性格を持ている。そのた
めにウェハ基板で反射された光の一部はレジストと空気
の境界面で反射され、またウェハに戻りてきて再反射を
受けることとなる。
ストは→つの先導波路としての性格を持ている。そのた
めにウェハ基板で反射された光の一部はレジストと空気
の境界面で反射され、またウェハに戻りてきて再反射を
受けることとなる。
この影響は基板の反射率が高いほど顕著であるし、また
この多重反射光が最終的には干渉を起こしアライメント
の精度を劣化させる要因ともなる。
この多重反射光が最終的には干渉を起こしアライメント
の精度を劣化させる要因ともなる。
レジストの要因としてはその他に屈折による像ズレ等の
要因が考えられるが、それ等はあくまで二次的なもので
あり、今ここで挙げた2つの要因特に第1の干渉効果を
除くことがアライメントの精度向上に大きく貢献するこ
とが解析の結果確かめられた。
要因が考えられるが、それ等はあくまで二次的なもので
あり、今ここで挙げた2つの要因特に第1の干渉効果を
除くことがアライメントの精度向上に大きく貢献するこ
とが解析の結果確かめられた。
上述のような種々の問題点を解決するため、本出願人は
、既に特願昭61−134873号r観察装置1を提案
している。これは、レチクル等の第1の物体上のパター
ンをウェハ等の第2の物体上に投影光学系を介して投影
する装置において、投影光学系に結合して第2の物体を
観察する観察光学系が配置されており、その観察光学系
が投影レンズと第2の物体との間より投影レンズを介さ
ないで与えられた照明光により第2の物体の位置を検出
する装置である。上記発明を位置合せ装置に適用するこ
とにより、レジストの影響を抑え高精度の位置合せを行
なう目途を得ている。
、既に特願昭61−134873号r観察装置1を提案
している。これは、レチクル等の第1の物体上のパター
ンをウェハ等の第2の物体上に投影光学系を介して投影
する装置において、投影光学系に結合して第2の物体を
観察する観察光学系が配置されており、その観察光学系
が投影レンズと第2の物体との間より投影レンズを介さ
ないで与えられた照明光により第2の物体の位置を検出
する装置である。上記発明を位置合せ装置に適用するこ
とにより、レジストの影響を抑え高精度の位置合せを行
なう目途を得ている。
一方、上記発明の適用の際にも実用上の種々の問題点が
あることが判明し解決が望まれていた。
あることが判明し解決が望まれていた。
例えば、位置合せする際に、レチクル等の第1の物体は
所定の第1の基準例えば装置本体に固定されたレチクル
基準マーク等に対して位置合せし、ウェハ等の第2の物
体はやはり装置本体に固定された第2の基準に対して位
置合せするという方式を採った場合には、第1の物体を
第1の基準に正確に位置合せすることが必要となる。と
ころが、このための撮像系にディストーション等がある
とこの位置合せの精度が劣化し結果的に第1の物体と第
2の物体との位置合せが高精度に行なえないという問題
があった。
所定の第1の基準例えば装置本体に固定されたレチクル
基準マーク等に対して位置合せし、ウェハ等の第2の物
体はやはり装置本体に固定された第2の基準に対して位
置合せするという方式を採った場合には、第1の物体を
第1の基準に正確に位置合せすることが必要となる。と
ころが、このための撮像系にディストーション等がある
とこの位置合せの精度が劣化し結果的に第1の物体と第
2の物体との位置合せが高精度に行なえないという問題
があった。
本発明の目的は、上述の従来形の問題点に鑑み、本体側
の位置合せマークと第1の物体の位置合せマークとを位
置合せするための撮像系のディストーションを補正して
第1の物体を高精度に位置合せし、これにより第1の物
体と第2の物体とを高精度に位置合せすることのできる
位置合せ装置およびそれを用いた露光装置を提供するこ
とにある。
の位置合せマークと第1の物体の位置合せマークとを位
置合せするための撮像系のディストーションを補正して
第1の物体を高精度に位置合せし、これにより第1の物
体と第2の物体とを高精度に位置合せすることのできる
位置合せ装置およびそれを用いた露光装置を提供するこ
とにある。
[問題点を解決するための手段および作用]上記の目的
を達成するため、本発明は、第1の物体上に描かれたパ
ターンを第2の物体上に投影光学系を介して投影する際
に該第2の物体を該第1の物体に対し相対的に位置合せ
する装置において、本体側に付され上記第1の物体の位
置合せの指標となる基準マークと第1の物体に付された
位置合せマークとを撮像して位置合せするに先立ち、予
め格子状の歪量計測基準マークを撮像し、実際の歪量計
測基準マークの各交点の位置と上記撮像の結果である各
交点の検出位置とから補正データを作成し、その補正デ
ータを用いて上記基準マークと上記位置合せマークとを
位置合せすることとしている。
を達成するため、本発明は、第1の物体上に描かれたパ
ターンを第2の物体上に投影光学系を介して投影する際
に該第2の物体を該第1の物体に対し相対的に位置合せ
する装置において、本体側に付され上記第1の物体の位
置合せの指標となる基準マークと第1の物体に付された
位置合せマークとを撮像して位置合せするに先立ち、予
め格子状の歪量計測基準マークを撮像し、実際の歪量計
測基準マークの各交点の位置と上記撮像の結果である各
交点の検出位置とから補正データを作成し、その補正デ
ータを用いて上記基準マークと上記位置合せマークとを
位置合せすることとしている。
これにより、光学系レンズのディストーション、撮像装
置の図形歪およびビデオ信号A/D変換時の標本化誤差
等による入力画像の幾何学的な歪を補正し、非常に高精
度な位置合せができることとなる。
置の図形歪およびビデオ信号A/D変換時の標本化誤差
等による入力画像の幾何学的な歪を補正し、非常に高精
度な位置合せができることとなる。
なお、撮像手段の撮像範囲の中の複数の位置で歪量計測
基準マークの撮像を行ない、その撮像において異常値の
無い値のデータを用いて補正データを作成すれば、さら
に正確な補正データを得ることができる。
基準マークの撮像を行ない、その撮像において異常値の
無い値のデータを用いて補正データを作成すれば、さら
に正確な補正データを得ることができる。
[実施例の説明]
前述のような投影光学系外からのウェハ照明および投影
光学系を介して受光する方法を採用し、さらにそのウェ
ハ照明光の波長として露光波長以外の光を用いた場合の
受光方法としては以下のようなものが考えられる。
光学系を介して受光する方法を採用し、さらにそのウェ
ハ照明光の波長として露光波長以外の光を用いた場合の
受光方法としては以下のようなものが考えられる。
(1)単純にレチクルを透過した後に受光系を置く手法
(2)レチクルと投影光学系の間に色収差補正光学系を
設け、レチクルを透過した後に受光系を置く手法 (3)レチクルと投影光学系の間にミラーを置きレチク
ルを介さず受光する方法(色収差補正光学系は付加する
) しかし、(1)の手法によれば、投影光学系の色収差補
正をしていない波長の光を通した場合に、色収差のため
レチクルに大きな窓部を設けなければならずあるいは像
のぼけが生じる等の問題がある。
設け、レチクルを透過した後に受光系を置く手法 (3)レチクルと投影光学系の間にミラーを置きレチク
ルを介さず受光する方法(色収差補正光学系は付加する
) しかし、(1)の手法によれば、投影光学系の色収差補
正をしていない波長の光を通した場合に、色収差のため
レチクルに大きな窓部を設けなければならずあるいは像
のぼけが生じる等の問題がある。
また(2)の手法によれば、色収差補正光学系の小さい
ものが考案されていないため、露光エリアの減少あるい
は色収差補正光学系の露光時逃げ機構追加という問題が
ある。
ものが考案されていないため、露光エリアの減少あるい
は色収差補正光学系の露光時逃げ機構追加という問題が
ある。
(3)の手法では、基準となるレチクルをウェハと同時
に観察出来ないため、どのように基準を取るべきかが問
題である。しかし、仮の基準を設はレチクルと仮の基準
の位置関係を知れば位置合せが行なえるという利点もあ
る。
に観察出来ないため、どのように基準を取るべきかが問
題である。しかし、仮の基準を設はレチクルと仮の基準
の位置関係を知れば位置合せが行なえるという利点もあ
る。
ここで本出願人による特願昭61−134873号r観
察装置」ではウェハを暗視野照明しているため、仮の基
準をどのようにして照明し観察するかが問題である。
察装置」ではウェハを暗視野照明しているため、仮の基
準をどのようにして照明し観察するかが問題である。
仮の基準を照明せず観察しない手法として、検出するデ
テクタ(例えばCCDの画面)を基準としてしまう手法
も考えられるが、検出するデテクタの画面サイズや精度
向上のための倍率を設定する光学系およびウェハマーク
を検出するS/N比向上向上めの瞳フィルターを設ける
等の理由により、基準となるデテクタ化に光学系が種々
おかれ、その安定性がウェハと当該基準との相対位置計
測に問題となる。
テクタ(例えばCCDの画面)を基準としてしまう手法
も考えられるが、検出するデテクタの画面サイズや精度
向上のための倍率を設定する光学系およびウェハマーク
を検出するS/N比向上向上めの瞳フィルターを設ける
等の理由により、基準となるデテクタ化に光学系が種々
おかれ、その安定性がウェハと当該基準との相対位置計
測に問題となる。
以下、これらの問題点を解決する本発明の実施例につき
図面を用いて説明する。
図面を用いて説明する。
第1図は、本発明の一実施例に係る位置合せ装置を適用
した半導体投影露光装置の全体構成の概略図である。同
図において、レチクルLTに描かれたパターンは、照明
系LPの照明光により投影光学系POを介し、XYステ
ージWSに載置されているウェハWF上に投影される。
した半導体投影露光装置の全体構成の概略図である。同
図において、レチクルLTに描かれたパターンは、照明
系LPの照明光により投影光学系POを介し、XYステ
ージWSに載置されているウェハWF上に投影される。
この際、ウェハWFは予めレチクルLTとの位置合せが
なされ、XYステージWSが移動することによってウェ
ハWFは所定の自動位置合せ(以下、AAという)終了
位置に置かれ、適正な位置にて投影が行なわれることと
なる。
なされ、XYステージWSが移動することによってウェ
ハWFは所定の自動位置合せ(以下、AAという)終了
位置に置かれ、適正な位置にて投影が行なわれることと
なる。
AA時における光線の流れを以下に説明する。
まず、ウェハ照明系WLは、投影光学系poとウェハW
Fの間より、ウェハWFを露光する照明光の波長とは異
なる波長の光で投影光学系POを介さずにウェハWFを
照明する。ウェハ照明系WLにより照明されたウェハW
Fの像は投影光学系POを介しミラーM1以降の検出光
学系に取込まれる。
Fの間より、ウェハWFを露光する照明光の波長とは異
なる波長の光で投影光学系POを介さずにウェハWFを
照明する。ウェハ照明系WLにより照明されたウェハW
Fの像は投影光学系POを介しミラーM1以降の検出光
学系に取込まれる。
検出光学系内でウェハWFの像は、露光波長と異なる光
が投影光学系POを介したことによる色収差を補正する
色収差補正光学系OSを介し、レチクルLTとの相対位
置が既知である基準マスク8M上に結像する。基準マス
ク8M以後の光学系では、基準マスク8M上のマークと
ウェハの像が同時に観察できるように配慮されている。
が投影光学系POを介したことによる色収差を補正する
色収差補正光学系OSを介し、レチクルLTとの相対位
置が既知である基準マスク8M上に結像する。基準マス
ク8M以後の光学系では、基準マスク8M上のマークと
ウェハの像が同時に観察できるように配慮されている。
基準マスクBMの基準マークの像およびウェハWFの像
は、対物レンズLl、リレーレンズRLを介し、ダハプ
リズムDPにて二分割される。さらに分割された像はそ
れぞれエレクタ−EIX。
は、対物レンズLl、リレーレンズRLを介し、ダハプ
リズムDPにて二分割される。さらに分割された像はそ
れぞれエレクタ−EIX。
E 1 y 、 ミラーM5x、M5.を介し、瞳フ
ィルタFIX、FIYに至る。そして、X方向の位置検
出のために像を所望の向ぎにするミラーM6X 、M7
x 、M8xおよびエレクタE2Xを介して、像走査用
ミラー(ここではポリゴンミラー)PMに達する。Y方
向についても同様であるが、Y方向の位置検出のため像
を所望の向きにするミラ5−の構成は異なる。
ィルタFIX、FIYに至る。そして、X方向の位置検
出のために像を所望の向ぎにするミラーM6X 、M7
x 、M8xおよびエレクタE2Xを介して、像走査用
ミラー(ここではポリゴンミラー)PMに達する。Y方
向についても同様であるが、Y方向の位置検出のため像
を所望の向きにするミラ5−の構成は異なる。
そして、ポリゴンミラーPMにより基準マスクBMの基
準マークとウェハWFの像は走査(スキャン)され、f
θレンズL2x、L2yを介しスリットSLX、SLY
に達し、再度二二で像は結像する。スリットSLx、S
LYには帯状の絞りが設けられており、その帯状の絞り
を透過した光をデテクタDつ、DYで検出する。rFM
はステージの位置を検出する干渉計、IMは干渉計ミラ
ー、MOはXYステージ駆動系を示す。
準マークとウェハWFの像は走査(スキャン)され、f
θレンズL2x、L2yを介しスリットSLX、SLY
に達し、再度二二で像は結像する。スリットSLx、S
LYには帯状の絞りが設けられており、その帯状の絞り
を透過した光をデテクタDつ、DYで検出する。rFM
はステージの位置を検出する干渉計、IMは干渉計ミラ
ー、MOはXYステージ駆動系を示す。
以下、AAの動作について説明する。
第2図は、ウェハWF上のマークMKIの位置およびウ
ェハ照明光の照明方向DRを示す図である。同図(b)
は同図(a)のウェハマーク部の拡大図で、本実施例で
はX方向のマークMK1xおよびY方向のマークM K
I Yそれぞれが3本づつ配置され、ウェハ照明光は
、その方向がウェハマークMKIX、MKIYに対して
直角あるいは平行となるように、4本人対している。な
お、DRlおよびDR2の方向の照明光はウェハマーク
MK1xにおいてはほとんど反射せず、またDR3およ
びDR4の方向の照明光はウェハマークMKlyにおい
てはほとんど反射しない。従って、DRIおよびDR2
の方向の照明光はウェハマークMKIYの周辺にのみ照
射し、DR3およびDR4の方向の照明光はウェハマー
クMKIXの周辺にのみ照射することとしている。また
、各ウェハ照明光はウェハWFに対して斜めに照明され
、その入射角は第1図に示したウェハからの反射光を検
出するための検出光学系がウェハ上で持つ最大角に対し
以下の関係を有する。
ェハ照明光の照明方向DRを示す図である。同図(b)
は同図(a)のウェハマーク部の拡大図で、本実施例で
はX方向のマークMK1xおよびY方向のマークM K
I Yそれぞれが3本づつ配置され、ウェハ照明光は
、その方向がウェハマークMKIX、MKIYに対して
直角あるいは平行となるように、4本人対している。な
お、DRlおよびDR2の方向の照明光はウェハマーク
MK1xにおいてはほとんど反射せず、またDR3およ
びDR4の方向の照明光はウェハマークMKlyにおい
てはほとんど反射しない。従って、DRIおよびDR2
の方向の照明光はウェハマークMKIYの周辺にのみ照
射し、DR3およびDR4の方向の照明光はウェハマー
クMKIXの周辺にのみ照射することとしている。また
、各ウェハ照明光はウェハWFに対して斜めに照明され
、その入射角は第1図に示したウェハからの反射光を検
出するための検出光学系がウェハ上で持つ最大角に対し
以下の関係を有する。
(検出光学系がウェハ上で持つ最大角+10°)≦(照
明光のウェハへの入射角) このように照明されたウェハマーク像は第1図の基準マ
スク8M上で結像する。
明光のウェハへの入射角) このように照明されたウェハマーク像は第1図の基準マ
スク8M上で結像する。
第3図は、基準マスクBMの照明系配置および基準マー
クMKとウェハマーク像の配置を表わす図である。同図
(a)において、ウェハマーク像は基準マスクBMの窓
Wを透過し対物レンズL1に入る。基準マスクBMの基
準マーク部は透過部例えば基準マスクBMに開けられた
開口であり基準マスク照明光が基準マーク部を透過し基
準マーク像となり対物レンズL1に入る。
クMKとウェハマーク像の配置を表わす図である。同図
(a)において、ウェハマーク像は基準マスクBMの窓
Wを透過し対物レンズL1に入る。基準マスクBMの基
準マーク部は透過部例えば基準マスクBMに開けられた
開口であり基準マスク照明光が基準マーク部を透過し基
準マーク像となり対物レンズL1に入る。
これにより、S/Hのよい基準マーク信号が得られるこ
ととなる。
ととなる。
基準マーク像とクエハ像はダハプリズムにより基準マー
クMKY、 ウェハマークMKIYの像と基準マーク
MKX、 ウェハマークMKIXの像とに分離される
。
クMKY、 ウェハマークMKIYの像と基準マーク
MKX、 ウェハマークMKIXの像とに分離される
。
そして、第1図に示すようにX方向に伸びた像(Y方向
の位置検出用)はミラーM5Y、M6Y1M7Yにより
90”回転させられポリゴンPMに入射する。また、Y
方向に伸びた像(X方向の位置検出用)はミラーM5X
、MIX 、M7、、M8Xにより前者とは異なり回転
することなくポリゴンPMに達し、それぞれfθレンズ
L2×、L2Yを介しスリットSLx、SLYに結像す
る。これらのX方向、Y方向の光学系において、レンズ
Ll、RLは共用しており、またエレクタEIXとEI
Y、E2xとE2Yとはそれぞれ同じものである。これ
らは各マークの像を所定の倍率で結像させる光学系であ
る。
の位置検出用)はミラーM5Y、M6Y1M7Yにより
90”回転させられポリゴンPMに入射する。また、Y
方向に伸びた像(X方向の位置検出用)はミラーM5X
、MIX 、M7、、M8Xにより前者とは異なり回転
することなくポリゴンPMに達し、それぞれfθレンズ
L2×、L2Yを介しスリットSLx、SLYに結像す
る。これらのX方向、Y方向の光学系において、レンズ
Ll、RLは共用しており、またエレクタEIXとEI
Y、E2xとE2Yとはそれぞれ同じものである。これ
らは各マークの像を所定の倍率で結像させる光学系であ
る。
以上の通り互いに直交関係に配置されたXY方向のマー
クをダハプリズムDPにより分離し、さらに一方のマー
クを像回転光学系により光軸中心に90°回転させるこ
とによりマークの向きを揃えているため、1つのポリゴ
ンPMにより走査することが可能となった。これはポリ
ゴンを2つ用意する場合より優位であることは明らかで
ある。
クをダハプリズムDPにより分離し、さらに一方のマー
クを像回転光学系により光軸中心に90°回転させるこ
とによりマークの向きを揃えているため、1つのポリゴ
ンPMにより走査することが可能となった。これはポリ
ゴンを2つ用意する場合より優位であることは明らかで
ある。
第4図は、スリット上の基準マーク像、ウェハマーク像
、走査方向、スリット形状およびスリットを透過した光
を検出した電気信号波形を表わす図である。これは第1
図のスリットSLx、SLYをfθレンズL2X、L2
Y側から見た平面図である。
、走査方向、スリット形状およびスリットを透過した光
を検出した電気信号波形を表わす図である。これは第1
図のスリットSLx、SLYをfθレンズL2X、L2
Y側から見た平面図である。
スリットSL上に結像した像は、ポリゴンPMによりス
リットSL面上を第4図の矢印のスキャン方向に走査さ
せられる。スリットSLYには帯状の透過部であるスリ
ットSL□、5LY2が設けられ、スリットSLXには
同様にスリットSLx+が設けられている。これらのス
リットを透過した光がデテクタDx、Dyに検知され電
気信号波形S Y * S Xとなる。得られた電気信
号波形により基準マークとウェハマークの相対位置を計
測する。
リットSL面上を第4図の矢印のスキャン方向に走査さ
せられる。スリットSLYには帯状の透過部であるスリ
ットSL□、5LY2が設けられ、スリットSLXには
同様にスリットSLx+が設けられている。これらのス
リットを透過した光がデテクタDx、Dyに検知され電
気信号波形S Y * S Xとなる。得られた電気信
号波形により基準マークとウェハマークの相対位置を計
測する。
なお、第4図ではデテクタDは各スリットS Ly++
S LY2の背後に1ケ、5LXIの背後に1ケ、
合せて2ケ配置されている。
S LY2の背後に1ケ、5LXIの背後に1ケ、
合せて2ケ配置されている。
レチクルLTと基準マスク(基準マーク)BMとの相対
的な位置は既知である(例えば基準マスクに対してレチ
クルを予めアライメントしておく)ので、レチクルと基
準マスクの位装置ずれ分だけ基準マスクからウェ八をず
らして位置合せすれば、結果的にレチクルとクエへの位
置合せができる。
的な位置は既知である(例えば基準マスクに対してレチ
クルを予めアライメントしておく)ので、レチクルと基
準マスクの位装置ずれ分だけ基準マスクからウェ八をず
らして位置合せすれば、結果的にレチクルとクエへの位
置合せができる。
次に、スリット受光方法につき説明する。
第4図において、マーク像MKY、MKIYに対応する
スリットはそれぞれS LYI、 S LY2である。
スリットはそれぞれS LYI、 S LY2である。
そしてスリットst、ytと5LY2は所定量℃だけオ
フセットして一体の基板上に形成されている。そしてス
リットS Lye、 S LY2の背後には両者を受
光可能なデテクタDYが1ケ配置されている。マーク像
MKY、MKIYは矢印の方向に走査され、はじめに基
準マーク像MKYの信号S1が検知され続いてウェハマ
ーク像MKIYの信号S2がオフセットLの間隔をおい
て検知される。
フセットして一体の基板上に形成されている。そしてス
リットS Lye、 S LY2の背後には両者を受
光可能なデテクタDYが1ケ配置されている。マーク像
MKY、MKIYは矢印の方向に走査され、はじめに基
準マーク像MKYの信号S1が検知され続いてウェハマ
ーク像MKIYの信号S2がオフセットLの間隔をおい
て検知される。
また、マーク像MK1x 、MKxについては、スリッ
ト5LXIの背後にデテクタDXが1ケ配置されている
。マーク像MKX、MKIXは矢印の方向に走査され、
はじめに基準マーク像MKヶの信号S3が検知され続い
てウェハマーク像MKIXの信号S4が検知される。
ト5LXIの背後にデテクタDXが1ケ配置されている
。マーク像MKX、MKIXは矢印の方向に走査され、
はじめに基準マーク像MKヶの信号S3が検知され続い
てウェハマーク像MKIXの信号S4が検知される。
そして上記信号より両者の相対位置情報が算出される。
第4図(a)は、この例においてはY軸方向の情報であ
る。
る。
第4図(a)の信号Slと52よりマーク像MKYとM
KIYの相対位置が不図示のクロックパルスを基準とし
て算出され、この値と既知のスリットオフセットlとの
差分が位置ずれ量に相当することとなる。信号処理法と
しては、平均化その他の既知の種々の手法が使用可能で
ある。
KIYの相対位置が不図示のクロックパルスを基準とし
て算出され、この値と既知のスリットオフセットlとの
差分が位置ずれ量に相当することとなる。信号処理法と
しては、平均化その他の既知の種々の手法が使用可能で
ある。
第4図(b)はこの例ではX軸方向の情報である。
第4図(b)において、位置合せ完了状態におけるマー
ク像MKIにとMKXの配置関係は予め所定間隔に定め
られている。信号S3と54から前述と同様の処理方法
で位置が算出され、その値と前述所定間隔との差分が位
置ずれに相等する。
ク像MKIにとMKXの配置関係は予め所定間隔に定め
られている。信号S3と54から前述と同様の処理方法
で位置が算出され、その値と前述所定間隔との差分が位
置ずれに相等する。
以上の通りXY軸各々について、離間配置された基準マ
ークとウェハマークを各軸1ヶのデテクタと1ケないし
2ケのスリットという簡単な構成で観察することにより
、高精度な位置検出が可能となる。
ークとウェハマークを各軸1ヶのデテクタと1ケないし
2ケのスリットという簡単な構成で観察することにより
、高精度な位置検出が可能となる。
なお、第5図はスリット受光方法の他の例を示している
。同図において、デテクタは各スリットS LX3.
S LX4. S LY31 S Lavaの背後に各
1ケづつ配置されている。同図(a)において、Y方向
の位置検出用の基準マーク像M K Yとウェハマーク
像MKIYは矢印の方向にスキャンされ、スリット5L
Y3および5LY4とそれぞれの背後にあるデテクタに
より、信号S5およびS8が検出される。この信号S5
およびS6により基準マークMKvとウェハマークMK
IYとの相対位置情報が算出される。X方向についても
同様であり、同図(b)において、基準マーク像MKx
とウェハマーク像MKIXは矢印の方向にスキャンされ
、スリット5LX3および5LX4とそれぞれの背後に
あるデテクタにより、信号S7およびS8が検出される
。なお、スリット5LX3とSLX、とは所定の間隔で
配置されており、またマーク像MKXはスリット5Lx
4で、マーク像MKIXはスリット5Lx3でそれぞれ
検出しその他の信号は無視する。
。同図において、デテクタは各スリットS LX3.
S LX4. S LY31 S Lavaの背後に各
1ケづつ配置されている。同図(a)において、Y方向
の位置検出用の基準マーク像M K Yとウェハマーク
像MKIYは矢印の方向にスキャンされ、スリット5L
Y3および5LY4とそれぞれの背後にあるデテクタに
より、信号S5およびS8が検出される。この信号S5
およびS6により基準マークMKvとウェハマークMK
IYとの相対位置情報が算出される。X方向についても
同様であり、同図(b)において、基準マーク像MKx
とウェハマーク像MKIXは矢印の方向にスキャンされ
、スリット5LX3および5LX4とそれぞれの背後に
あるデテクタにより、信号S7およびS8が検出される
。なお、スリット5LX3とSLX、とは所定の間隔で
配置されており、またマーク像MKXはスリット5Lx
4で、マーク像MKIXはスリット5Lx3でそれぞれ
検出しその他の信号は無視する。
この信号S7およびS8により基準マークMKxとウェ
ハマークM K 1 xとの相対位置情報が算出される
。
ハマークM K 1 xとの相対位置情報が算出される
。
第4図の受光方法と比べ第5図では信号取込は同一時間
取込みとし、マーク毎に別々のデテクタにて分離受光す
ることとしている。これにより、ポリゴン回転ムラによ
る誤差の最小化を図ることができ、また強度の異なる光
信号に対しデテクタを適材配置(精度およびコストの最
適化)することができる。
取込みとし、マーク毎に別々のデテクタにて分離受光す
ることとしている。これにより、ポリゴン回転ムラによ
る誤差の最小化を図ることができ、また強度の異なる光
信号に対しデテクタを適材配置(精度およびコストの最
適化)することができる。
次に、ウェハ照明光学系(第1図のWL)につき説明す
る。
る。
ウェハ上へのレーザ光の導入は、レーザ光をミラー等に
より直接ウェハ上に導入するか、または第6図(C)に
示すようなオプティカルファイバOFFにて引き回す等
の方法が考えられる。しかし、ミラー等の光学系を用い
るのはサイズが大きくなり、引き回しの自由度が制約さ
れると共にコストが大となる。また、オプティカルファ
イバを用いた場合は各素子よりの光が合成され干渉を起
し照明ムラをひきおこしてしまうという問題点がある。
より直接ウェハ上に導入するか、または第6図(C)に
示すようなオプティカルファイバOFFにて引き回す等
の方法が考えられる。しかし、ミラー等の光学系を用い
るのはサイズが大きくなり、引き回しの自由度が制約さ
れると共にコストが大となる。また、オプティカルファ
イバを用いた場合は各素子よりの光が合成され干渉を起
し照明ムラをひきおこしてしまうという問題点がある。
本実施例では、第6図(a)のようにレーザ光LSRを
シングルモードファイバSFにてウェハWF上に入射さ
せるようにしている。シングルモードファイバSFは、
その内部において位相変化および干渉を起さないので、
出射光は理想的なガウス分布をもち不均一な照度ムラの
ない照明を与えることが可能となる。
シングルモードファイバSFにてウェハWF上に入射さ
せるようにしている。シングルモードファイバSFは、
その内部において位相変化および干渉を起さないので、
出射光は理想的なガウス分布をもち不均一な照度ムラの
ない照明を与えることが可能となる。
第6図(b)は、上記のシングルモードファイバSFの
両端に屈折率分布型レンズSLおよびエキスパンダーレ
ンズELを付加したものである。屈折率分布型レンズS
Lは、入射光を効率よく集光してファイバーSFに導入
しかつ平行光として出射させるよう設計されている。そ
の後、エキスパンダーレンズELを通り所望のサイズに
拡大した平行光としている。屈折率分布型レンズSLと
エキスパンダーELを付加することにより、強度の高い
均一な照度分布をもつ照明光学系が実現される。第6図
(d)〜(f)は、それぞれ同図(a)〜(C)のウェ
ハ照明光導入方式における照度分布の概念図である。
両端に屈折率分布型レンズSLおよびエキスパンダーレ
ンズELを付加したものである。屈折率分布型レンズS
Lは、入射光を効率よく集光してファイバーSFに導入
しかつ平行光として出射させるよう設計されている。そ
の後、エキスパンダーレンズELを通り所望のサイズに
拡大した平行光としている。屈折率分布型レンズSLと
エキスパンダーELを付加することにより、強度の高い
均一な照度分布をもつ照明光学系が実現される。第6図
(d)〜(f)は、それぞれ同図(a)〜(C)のウェ
ハ照明光導入方式における照度分布の概念図である。
なお、このようなシングルモードファイバSFにて第2
図(b)の各方向DRI−DR4からウェハが照明され
るが、このとき本実施例では対向する方向の照明が互い
に非干渉光となるように、その光路長を定めている。す
なわち、DRIとDR2とはファイバSFの長さを変え
る等により照明光の導入の光路長に差異を持たせ、互い
に非干渉光となるようにしている。DR3とDR4につ
いても同様である。対向する方向の照明について非干渉
光となるようにすれば十分であるが、4方向のすべてに
ついて光路長に差をつけて、4つの照明がそれぞれ非干
渉光となるようにすれば、効果が大である。
図(b)の各方向DRI−DR4からウェハが照明され
るが、このとき本実施例では対向する方向の照明が互い
に非干渉光となるように、その光路長を定めている。す
なわち、DRIとDR2とはファイバSFの長さを変え
る等により照明光の導入の光路長に差異を持たせ、互い
に非干渉光となるようにしている。DR3とDR4につ
いても同様である。対向する方向の照明について非干渉
光となるようにすれば十分であるが、4方向のすべてに
ついて光路長に差をつけて、4つの照明がそれぞれ非干
渉光となるようにすれば、効果が大である。
次に、色収差補正光学系について説明する。
本実施例のような露光波長と異なる波長の光でTTL方
式のアライメントを行なう場合には、投影光学系により
生ずる色の諸収差を良好に補正する必要がある。この際
、このような補正光学系を第1図のO5のような透過型
で構成すると、サイズが大きくなる欠点がある。そこで
、複数の裏面反射型ミラーを光軸に対し互いに傾むけて
配置し、色収差補正光学系とすることとした。
式のアライメントを行なう場合には、投影光学系により
生ずる色の諸収差を良好に補正する必要がある。この際
、このような補正光学系を第1図のO5のような透過型
で構成すると、サイズが大きくなる欠点がある。そこで
、複数の裏面反射型ミラーを光軸に対し互いに傾むけて
配置し、色収差補正光学系とすることとした。
第7図は、第1図の透過型の色収差補正光学系OSの詳
細図である。ここでは色収差補正光学系OSは3枚の平
行平面板GPI〜GP3を光軸に対して互いに傾けて配
置した構成となっている。
細図である。ここでは色収差補正光学系OSは3枚の平
行平面板GPI〜GP3を光軸に対して互いに傾けて配
置した構成となっている。
第8図は、反射型の色収差補正光学系を示す。
同図において、ウェハマーク(M K 1 y他)から
の反射光は投影光学系POを介し第8図におけるミラー
Mllに入射する。ここでミラーMllは平行平面な裏
面反射型ミラーであり投影光学系のメリディオナール光
束に対して傾いている。その後光束はミラーM 12.
M 13に入射する。ここでミラーM12. M13
はMllと同様に裏面反射型であるが、傾き方向はミラ
ーMllと直交している。ミラーM13を通った光束は
表面反射型ミラーM14にて反射し基準マスク8M上に
結像する。
の反射光は投影光学系POを介し第8図におけるミラー
Mllに入射する。ここでミラーMllは平行平面な裏
面反射型ミラーであり投影光学系のメリディオナール光
束に対して傾いている。その後光束はミラーM 12.
M 13に入射する。ここでミラーM12. M13
はMllと同様に裏面反射型であるが、傾き方向はミラ
ーMllと直交している。ミラーM13を通った光束は
表面反射型ミラーM14にて反射し基準マスク8M上に
結像する。
以下、このような色収差補正光学系の必要性および作用
につき説明する。
につき説明する。
従来より投影光学系によって投影された投影面上の状態
を観察光学系を用いて観察し位置検出する観察装置は各
種の光学機器で用いられている。
を観察光学系を用いて観察し位置検出する観察装置は各
種の光学機器で用いられている。
例えば半導体製造における露光装置では第1物体として
のレチクル面を投影光学系により第2物体としてのウニ
八面上に投影し、観察光学系によりウニ八面上の状態を
観察する。そしてこの観察装置を用いてレチクル面とウ
ニへ面との位置整合、所謂アライメントを行なっている
。
のレチクル面を投影光学系により第2物体としてのウニ
八面上に投影し、観察光学系によりウニ八面上の状態を
観察する。そしてこの観察装置を用いてレチクル面とウ
ニへ面との位置整合、所謂アライメントを行なっている
。
このときのアライメント精度は観察装置の光学性能に大
きく依存している。このため観察装置の性能は露光装置
において重要な要素となっている。
きく依存している。このため観察装置の性能は露光装置
において重要な要素となっている。
このような観察装置を利用してアライメントを行なった
ものは従来より種々提案されている。
ものは従来より種々提案されている。
例えば本出願人も特開昭58−25638号公報で観察
装置を利用したアライメント系を提案している。
装置を利用したアライメント系を提案している。
同公報ではウェ八面に投影露光するための投影光学系に
g線(436nm )の光を用い、アライメント系にH
e−Cdレーザから放射される波長(442nm )の
光を用いている。このとき使用する2つの波長は略等し
いため、主に投影光学系を対象に構成することにより、
同波長の光で略等しい光学性能を得ている。そして投影
光学系をレチクル側とウェハ側の双方でテレセントリッ
クとなるように所謂両テレセントリックな光学系を構成
することにより、レチクル側よりウニ八面上を観察する
際、観察光の主光線が常にレチクル面に垂直となるとい
う特徴を利用している。これにより製造するICの種類
が変わってレチクル面上でのパターン寸法が変化してア
ライメント系の観察位置を変化させてもレチクル面に入
射あるいは反射する光の角度を不変とすることができ、
この性質を利用することにより高精度なTTL on
Axisシステムを構成している。
g線(436nm )の光を用い、アライメント系にH
e−Cdレーザから放射される波長(442nm )の
光を用いている。このとき使用する2つの波長は略等し
いため、主に投影光学系を対象に構成することにより、
同波長の光で略等しい光学性能を得ている。そして投影
光学系をレチクル側とウェハ側の双方でテレセントリッ
クとなるように所謂両テレセントリックな光学系を構成
することにより、レチクル側よりウニ八面上を観察する
際、観察光の主光線が常にレチクル面に垂直となるとい
う特徴を利用している。これにより製造するICの種類
が変わってレチクル面上でのパターン寸法が変化してア
ライメント系の観察位置を変化させてもレチクル面に入
射あるいは反射する光の角度を不変とすることができ、
この性質を利用することにより高精度なTTL on
Axisシステムを構成している。
なお、TTL on Axisシステムというのは露光
する投影光学系を介して、露光する状態のままでレチク
ルとウェハとのアライメントを行なうことである。
する投影光学系を介して、露光する状態のままでレチク
ルとウェハとのアライメントを行なうことである。
一般に露光波長あるいはそれと等価な波長を用いてアラ
イメントを行なうにはTTL on Axisシステム
は精度上置も好ましい方式である。
イメントを行なうにはTTL on Axisシステム
は精度上置も好ましい方式である。
しかしながら、投影露光とアライメントでの波長を略同
−にするとウニ八面上に塗布するレジストに多層レジス
トを用いたとき多層レジストがアライメント光を吸収し
てウニ八面上のアライメントマークからの反射光を減少
させ、S/N比を低下させアライメント精度を低下させ
る原因となってくる。このためアライメント波長と露光
波長を異ならしめてS/N比の向上を図りアライメント
精度を高めることが必要となってくる。
−にするとウニ八面上に塗布するレジストに多層レジス
トを用いたとき多層レジストがアライメント光を吸収し
てウニ八面上のアライメントマークからの反射光を減少
させ、S/N比を低下させアライメント精度を低下させ
る原因となってくる。このためアライメント波長と露光
波長を異ならしめてS/N比の向上を図りアライメント
精度を高めることが必要となってくる。
アライメント波長と露光波長を異ならしめてTTL方式
でアライメントを行なうと、投影光学系は露光波長に対
してのみ諸収差が良好に補正されているので露光波長以
外の光では色の諸収差、具体的には軸上色収差、倍率色
収差、この他色のコマ収差、非点収差、球面収差等が発
生し良好なる観察ができずにアライメント精度が低下す
る原因となってくる。
でアライメントを行なうと、投影光学系は露光波長に対
してのみ諸収差が良好に補正されているので露光波長以
外の光では色の諸収差、具体的には軸上色収差、倍率色
収差、この他色のコマ収差、非点収差、球面収差等が発
生し良好なる観察ができずにアライメント精度が低下す
る原因となってくる。
このため従来より露光波長以外の光で投影光学系を介し
てウェハ面を良好に観察する方法が種々提案されている
0例えばレチクルを介してウェハ面を観察する際、観察
波長の色収差によるピントのずれ量だけウェハ面の位置
を投影光学系の光軸方向にずらしてレチクル面とウェハ
面との共役関係を成立させたり、レチクルと投影レンズ
との間に補助光学手段を設けたりする方法が採られてい
る。
てウェハ面を良好に観察する方法が種々提案されている
0例えばレチクルを介してウェハ面を観察する際、観察
波長の色収差によるピントのずれ量だけウェハ面の位置
を投影光学系の光軸方向にずらしてレチクル面とウェハ
面との共役関係を成立させたり、レチクルと投影レンズ
との間に補助光学手段を設けたりする方法が採られてい
る。
しかしながら、これらの方法はいずれも投影光学系の色
収差の補正が不十分であったため、非対称性の収差、例
−えばコマ収差、倍率色収差等が発生しない放射状パタ
ーンの結像、すなわちサジタル方向の結像のみを用いて
いた。
収差の補正が不十分であったため、非対称性の収差、例
−えばコマ収差、倍率色収差等が発生しない放射状パタ
ーンの結像、すなわちサジタル方向の結像のみを用いて
いた。
しかしながらサジタル方向の結像だけを用いていたので
はサブミクロンの時代における高解像力に伴う高精度の
アライメントが難しくなってくる。例えば、気圧の変化
に伴う投影倍率の変化といった投影光学系自体の結像状
態の変化、またウェハの部分的な歪は倍率の変化と等価
なものとして見なす事ができる。このような倍率の変化
として見なせる変化は放射状パターンを用いたのでは全
く検知することができない。
はサブミクロンの時代における高解像力に伴う高精度の
アライメントが難しくなってくる。例えば、気圧の変化
に伴う投影倍率の変化といった投影光学系自体の結像状
態の変化、またウェハの部分的な歪は倍率の変化と等価
なものとして見なす事ができる。このような倍率の変化
として見なせる変化は放射状パターンを用いたのでは全
く検知することができない。
またサジタル方向の結像のみでは一点の観察で基本的に
一情報しか得られなく、2点を観察するだけで2次元的
なアライメントを達成するには情報不足となフてくる。
一情報しか得られなく、2点を観察するだけで2次元的
なアライメントを達成するには情報不足となフてくる。
このように従来は投影光学系の色収差の補正が不十分で
あったために、サジタル方向の結像だけを利用していた
が、今後サブミクロンの時代における高解像力化に対し
てはサジタル方向の結像だけではどうしても不十分とな
ってくる。
あったために、サジタル方向の結像だけを利用していた
が、今後サブミクロンの時代における高解像力化に対し
てはサジタル方向の結像だけではどうしても不十分とな
ってくる。
このため、観察波長における投影光学系の色収差を良好
に補正した高精度のアライメントが可能の観察装置が半
導体製造用の露光装置に強く要求されてきている。
に補正した高精度のアライメントが可能の観察装置が半
導体製造用の露光装置に強く要求されてきている。
そこで、投影光学系で投影に用いる波長と異った波長で
投影面の状態を観察光学系により投影光学系を介して観
察する際に投影光学系より生ずる色の諸収差を補正し良
好なる観察を可能とするため、特に半導体製造における
露光装置で露光波長と異なった波長でTTL方式のアラ
イメントを行なう際に投影光学系より生ずる色の諸収差
を良好に補正した観察光学系を用いることにより高精度
のアライメントを可能とするため、色収差補正光学系を
設けている。特に、第8図に示すように配置した3枚の
平行平面裏面反射ミラーを用いて構成すればコンパクト
である。
投影面の状態を観察光学系により投影光学系を介して観
察する際に投影光学系より生ずる色の諸収差を補正し良
好なる観察を可能とするため、特に半導体製造における
露光装置で露光波長と異なった波長でTTL方式のアラ
イメントを行なう際に投影光学系より生ずる色の諸収差
を良好に補正した観察光学系を用いることにより高精度
のアライメントを可能とするため、色収差補正光学系を
設けている。特に、第8図に示すように配置した3枚の
平行平面裏面反射ミラーを用いて構成すればコンパクト
である。
このうち投影光学系のメリディオナル断面に対して傾け
た、すなわちメリディオナル断面の結像光束に対して非
対称に斜めに配置した裏面反射ミラーMllにより投影
光学系の観察波長に対するコマ収差を補正している。こ
のとき傾ける角度は投影光学系からの収差発生量と裏面
反射ミラーMllの厚さに応じて定まる。この1枚の裏
面反射ミラーMllはコマ収差に対しては効果的である
が、その一方で、非点収差を発生させる原因となってく
る。このときの非点収差と投影光学系の観察波長での非
点収差とを合わしたものが全系の非点収差となる。そこ
で本実施例では2つの裏面反射ミラーM12. M2S
をミラーMllの傾けた平面と直交する面内で互いに傾
けて配置することにより、全系の非点収差を補正してい
る。すなわちミラーMllを観察光学系の光軸を回転軸
として90度回転した状態の平面内で2つのミラーM1
2. M2Sを配置している。
た、すなわちメリディオナル断面の結像光束に対して非
対称に斜めに配置した裏面反射ミラーMllにより投影
光学系の観察波長に対するコマ収差を補正している。こ
のとき傾ける角度は投影光学系からの収差発生量と裏面
反射ミラーMllの厚さに応じて定まる。この1枚の裏
面反射ミラーMllはコマ収差に対しては効果的である
が、その一方で、非点収差を発生させる原因となってく
る。このときの非点収差と投影光学系の観察波長での非
点収差とを合わしたものが全系の非点収差となる。そこ
で本実施例では2つの裏面反射ミラーM12. M2S
をミラーMllの傾けた平面と直交する面内で互いに傾
けて配置することにより、全系の非点収差を補正してい
る。すなわちミラーMllを観察光学系の光軸を回転軸
として90度回転した状態の平面内で2つのミラーM1
2. M2Sを配置している。
ミラーM12. M2Sは同じ厚さのときは線対称的な
関係で配置すれば良く、また異った厚さのときは異った
角度で傾けて配置すれば良い。そして2つのミラーM1
2. M13の全体の組合せとしてコマ収差を発生させ
ないようにしている。ただしミラーM12. M13の
非点収差は相乗効果として発揮されるので非点収差は発
生するが、その発生がミラーMllと90度損った平面
内に配置することにより互いに打ち消し合うように調整
している。例えば投影光学系の観察波長での収差発生が
コマ収差のみで非点収差が無い場合には2つのミラーM
12゜M13の厚さをミラーMllの略弼とし、しかも
捩れてはいても観察光学系の光軸に対してなす角度を3
つのミラーMll、 M12をすべて等しくすれば投影
光学系のコマ収差と非点収差を補正した観察が可能とな
る。
関係で配置すれば良く、また異った厚さのときは異った
角度で傾けて配置すれば良い。そして2つのミラーM1
2. M13の全体の組合せとしてコマ収差を発生させ
ないようにしている。ただしミラーM12. M13の
非点収差は相乗効果として発揮されるので非点収差は発
生するが、その発生がミラーMllと90度損った平面
内に配置することにより互いに打ち消し合うように調整
している。例えば投影光学系の観察波長での収差発生が
コマ収差のみで非点収差が無い場合には2つのミラーM
12゜M13の厚さをミラーMllの略弼とし、しかも
捩れてはいても観察光学系の光軸に対してなす角度を3
つのミラーMll、 M12をすべて等しくすれば投影
光学系のコマ収差と非点収差を補正した観察が可能とな
る。
また、投影光学系に観察波長で非点収差がある場合には
ミラーMllと2つのミラーM12. M13がなす角
度をその非点収差量に応じて異ならしめれば、その収差
を補正した観察が可能となる。すなわち第8図の補正光
学系では平行平面板の傾きを調整することによって補正
量を任意に制御することを可能としている。
ミラーMllと2つのミラーM12. M13がなす角
度をその非点収差量に応じて異ならしめれば、その収差
を補正した観察が可能となる。すなわち第8図の補正光
学系では平行平面板の傾きを調整することによって補正
量を任意に制御することを可能としている。
以上のような構成によりコマ収差と非点収差を良好に補
正することによってサジタル方向だけでなくメリディオ
ナル方向を含めたあらゆる方向にわたって良好なる収差
補正を行ない、レチクル面上とウェハ面上の双方のアラ
イメントマークを同時に良好なる像として観察するのを
可能としている。そしてこれにより高精度のアライメン
トを可能としている。
正することによってサジタル方向だけでなくメリディオ
ナル方向を含めたあらゆる方向にわたって良好なる収差
補正を行ない、レチクル面上とウェハ面上の双方のアラ
イメントマークを同時に良好なる像として観察するのを
可能としている。そしてこれにより高精度のアライメン
トを可能としている。
さらに、第8図に示すように反射型で構成すれば、裏面
反射型ミラーであるため板厚な透過型に比し略%ですみ
、かつ補正光学系が光路引き回しの役割を兼用している
ため、コンパクトで低コスト化が可能となった。
反射型ミラーであるため板厚な透過型に比し略%ですみ
、かつ補正光学系が光路引き回しの役割を兼用している
ため、コンパクトで低コスト化が可能となった。
第9図は、前実施例の一部を透過型光学系で構成したも
のである。
のである。
なお、対物レンズを6動可能にし、それに追従して色収
差補正光学系も動くようにすることもできる。これによ
り種々のショットサイズに対応して対物を動かし、それ
に応じて色収差の補正ができるので、AA後後置露光い
う流れができ、スルーブツト向上ができる。
差補正光学系も動くようにすることもできる。これによ
り種々のショットサイズに対応して対物を動かし、それ
に応じて色収差の補正ができるので、AA後後置露光い
う流れができ、スルーブツト向上ができる。
以上で反射型色収差補正光学系の説明を終る。
次に、デテクタ感度補正につき説明する。
従来、デテクタ等の受光器の感度の経時変化に伴い、信
号強度変化による精度劣化が発生したり、最悪の場合は
検出不能となるという問題点があった。これに対し、検
出系ゲインのダイナミックレンジを広域化するという対
処方法が考えられるが、高コストとなってしまう。
号強度変化による精度劣化が発生したり、最悪の場合は
検出不能となるという問題点があった。これに対し、検
出系ゲインのダイナミックレンジを広域化するという対
処方法が考えられるが、高コストとなってしまう。
そこで、本実施例では、標準光源をデテクタに入射させ
感度変化のモニタをすることとしている。これにより、
感度変化分をリファレンス(ソフト)し、ゲイン変更す
ることができ、感度変化分を検出用光源強度の変更にて
対処することができる。感度モニタは適当なタイミング
、例えばキャリヤ毎、レチクル交換毎または1日1回等
で、定期的にチェックすればよい。
感度変化のモニタをすることとしている。これにより、
感度変化分をリファレンス(ソフト)し、ゲイン変更す
ることができ、感度変化分を検出用光源強度の変更にて
対処することができる。感度モニタは適当なタイミング
、例えばキャリヤ毎、レチクル交換毎または1日1回等
で、定期的にチェックすればよい。
このようなデテクタ感度補正を行なうことにより、■検
出系の最適設計化が可能(コスト)、■精度向上、■検
出不能の回避、■信頼性向上(トラブル自己診断)等の
効果がある。
出系の最適設計化が可能(コスト)、■精度向上、■検
出不能の回避、■信頼性向上(トラブル自己診断)等の
効果がある。
第1O図は第1図におけるデテクタD (Dx。
DY)部分の詳細図である。LEDはアライメント波長
と略同−波長の光源である発光ダイオードである。これ
は特に発光ダイオードに限らず、アライメント波長と略
同−波長の光源であればよい、ここでは、波長660n
mの赤色LED (スタンレー社製: F H1011
)を用いている。Lllは集光レンズ、M21は光路折
曲げミラーである。光路折曲げミラーM21はアライメ
ント位置検出光学系の有効光路外に配置されているが、
LEDから集光レンズLllを介して出射される光をデ
テクタDに入射させるよう配置されている。
と略同−波長の光源である発光ダイオードである。これ
は特に発光ダイオードに限らず、アライメント波長と略
同−波長の光源であればよい、ここでは、波長660n
mの赤色LED (スタンレー社製: F H1011
)を用いている。Lllは集光レンズ、M21は光路折
曲げミラーである。光路折曲げミラーM21はアライメ
ント位置検出光学系の有効光路外に配置されているが、
LEDから集光レンズLllを介して出射される光をデ
テクタDに入射させるよう配置されている。
第11図は、デテクタ感度モニタ機構の概略ブロックダ
イアグラムである。LEDは演算制御系ARMにより任
意の時期に点燈され、デテクタDがその光を検知する。
イアグラムである。LEDは演算制御系ARMにより任
意の時期に点燈され、デテクタDがその光を検知する。
デテクタDの出力は演算制御系ARMに送られそこでメ
モリMEM1等に記録された基準出力と比較され、もし
デテクタDの感度が変化していれば、演算制御系ARM
は不図示のデテクタ制御回路を制御し補正する。−例と
してはデテクタDへの印加電圧を制御する。
モリMEM1等に記録された基準出力と比較され、もし
デテクタDの感度が変化していれば、演算制御系ARM
は不図示のデテクタ制御回路を制御し補正する。−例と
してはデテクタDへの印加電圧を制御する。
次に、チョッピングおよび波形処理につき説明する。
ウェハのマークのエツジからの反射光と、レジスト表面
からの反射光との干渉による影響を除くため、本実施例
では第1図に示すようにマークに対し斜め方向からビー
ムを入射する。この場合、マークの各エツジからの反射
光を得るには4方向からのビームの入射が必要である。
からの反射光との干渉による影響を除くため、本実施例
では第1図に示すようにマークに対し斜め方向からビー
ムを入射する。この場合、マークの各エツジからの反射
光を得るには4方向からのビームの入射が必要である。
第12図(a)は第1図におけるマークと入射ビームと
の関係を示し、同図(b)はビーム1とビーム3のエツ
ジからの反射光を示す。ビーム1によるエツジAからの
反射光なA1、エツジBからの反射光をBl、ビーム3
によるエツジAからの反射光をA3%エツジBからの反
射光をB、とする、ここでマークに対しビーム1とビー
ム3を同時に入射すると、第12図(b) に示すよう
に、エツジAではA1とA3、エツジBではB、とB、
の反射光による干渉が起こる。この干渉の影響を除くに
は、ビームを入射させるタイミングを切り換えて別々に
各エツジからの反射光を得れば良く、この方法をチョッ
ピングと呼ぶ。
の関係を示し、同図(b)はビーム1とビーム3のエツ
ジからの反射光を示す。ビーム1によるエツジAからの
反射光なA1、エツジBからの反射光をBl、ビーム3
によるエツジAからの反射光をA3%エツジBからの反
射光をB、とする、ここでマークに対しビーム1とビー
ム3を同時に入射すると、第12図(b) に示すよう
に、エツジAではA1とA3、エツジBではB、とB、
の反射光による干渉が起こる。この干渉の影響を除くに
は、ビームを入射させるタイミングを切り換えて別々に
各エツジからの反射光を得れば良く、この方法をチョッ
ピングと呼ぶ。
次に、チョッピングにより得られる干渉の影響のない反
射光から真の位置を得る方法について述べる。
射光から真の位置を得る方法について述べる。
チョッピングにより第13図に示すような、各エツジか
らの反射光が得られる。同図に示す波形は、理想的なス
リットすなわち無限小の巾のスリットで各エツジの像を
スキャンした場合に得られる波形である。
らの反射光が得られる。同図に示す波形は、理想的なス
リットすなわち無限小の巾のスリットで各エツジの像を
スキャンした場合に得られる波形である。
チョッピングについて、より分かり易く説明するため、
ウェハとレチクル上のマークを直接位置合せする場合を
仮定する。ウェハとレチクル上のマークを第14図(a
) に示すようなマークとすると、各エツジからチョッ
ピングにより得られる信号は第14図(b)のようにな
る、なお、同図(b)のビーム1の反射光を示す波形お
よびビーム3の反射光を示す波形は、ウェハ上の2つの
マークおよびレチクル上のマークのそれぞれに対応する
ピークを有していて、第13図に示したように各マーク
の各エツジに対するピークが現われていないが、これは
実際に本実施例で行なっているマーク像のスキャンにお
いては、スリットの巾は有限巾であるため、受光する光
が両エツジからの光の和となっているためである。従っ
て、第14図(b)の波形は若干歪んでいる。
ウェハとレチクル上のマークを直接位置合せする場合を
仮定する。ウェハとレチクル上のマークを第14図(a
) に示すようなマークとすると、各エツジからチョッ
ピングにより得られる信号は第14図(b)のようにな
る、なお、同図(b)のビーム1の反射光を示す波形お
よびビーム3の反射光を示す波形は、ウェハ上の2つの
マークおよびレチクル上のマークのそれぞれに対応する
ピークを有していて、第13図に示したように各マーク
の各エツジに対するピークが現われていないが、これは
実際に本実施例で行なっているマーク像のスキャンにお
いては、スリットの巾は有限巾であるため、受光する光
が両エツジからの光の和となっているためである。従っ
て、第14図(b)の波形は若干歪んでいる。
次に、各エツジから得られた信号の振幅をAI、A3と
して、第14図(c)に示すようにA。
して、第14図(c)に示すようにA。
=A3となるように各信号の振幅の調整を行ない合成波
を得る。その合成波の振幅Aに対して、あるスライスレ
ベルKを求める。
を得る。その合成波の振幅Aに対して、あるスライスレ
ベルKを求める。
K == A X 30/100
このスライスレベルKからスライス位置PI。
P2を求め、ウェハ上のマーク位置をスライス位のよう
にして各マークの位置を決定することにより真の位置か
らのずれ量を求める。
にして各マークの位置を決定することにより真の位置か
らのずれ量を求める。
次に、チョッピングにより得られる干渉の影響のない反
射光から真の位置を得る第2の方法について述べる。
射光から真の位置を得る第2の方法について述べる。
上述したように理想的な無限小中のスリットによって各
エツジからの光を受光するとすれば、チョッピングによ
り第13図に示すような各エツジからの反射光が得られ
る。一方、ウェハとレチクル上のマークを第15図(a
) に示すようなマークとし有限巾のスリットにて各エ
ツジからの光を受光すれば、各エツジからチョッピング
により得られる信号は第15図(b)のようになる。
エツジからの光を受光するとすれば、チョッピングによ
り第13図に示すような各エツジからの反射光が得られ
る。一方、ウェハとレチクル上のマークを第15図(a
) に示すようなマークとし有限巾のスリットにて各エ
ツジからの光を受光すれば、各エツジからチョッピング
により得られる信号は第15図(b)のようになる。
そして第15図(C)のように、各エツジから得られた
信号の振幅をA I * A 3とする。そして、各信
号に対し、スライスレベルに1 (Kt =A+ X3
0/ 100 ) 、 Ks (Ks ” A3 X
30/ 100)を求める。これらのスライスレベルを
各信号に用いてスライスをかける。スライスの位置とし
ては、第15図のように各信号の、立ち上り、立ち下り
において急峻な側をスライス位置として用いる。すなわ
ち、例えば振1i A Iの信号に着目して、Q、また
はQ、のどちらの位置が急峻であるかを判別し、急峻な
側をスライス位置として用いるのである。
信号の振幅をA I * A 3とする。そして、各信
号に対し、スライスレベルに1 (Kt =A+ X3
0/ 100 ) 、 Ks (Ks ” A3 X
30/ 100)を求める。これらのスライスレベルを
各信号に用いてスライスをかける。スライスの位置とし
ては、第15図のように各信号の、立ち上り、立ち下り
において急峻な側をスライス位置として用いる。すなわ
ち、例えば振1i A Iの信号に着目して、Q、また
はQ、のどちらの位置が急峻であるかを判別し、急峻な
側をスライス位置として用いるのである。
振幅A3の信号のスライス位置Qs 、Q4についても
同様に急峻な側を用いる。そして、Q、およびQsが急
峻である場合はスライス位置P1゜P2の中点 p、+p。
同様に急峻な側を用いる。そして、Q、およびQsが急
峻である場合はスライス位置P1゜P2の中点 p、+p。
(2)をマーク位置と決定し、一方、
Q2およびQ4が急峻である場合はこれらの中点をマー
ク位置と決定する。なお、ここでは簡単のため、Q!お
よびQsをペアで用い、Q2およびQ4をベアで用いる
こととしている。このようにして、各マークの位置を決
めることにより真の位置からのずれ量を求める。
ク位置と決定する。なお、ここでは簡単のため、Q!お
よびQsをペアで用い、Q2およびQ4をベアで用いる
こととしている。このようにして、各マークの位置を決
めることにより真の位置からのずれ量を求める。
さらに、チョッピングにより得られる干渉の影響のない
反射光から真の位置を得る第3の方法について述べる。
反射光から真の位置を得る第3の方法について述べる。
上述したように理想的な無限小中のスリットによって各
エツジからの光を受光するとすれば、チョッピングによ
り第13図に示すような各エツジからの反射光が得られ
る。一方、ウェハとレチクル上のマークを第16図(a
) に示すようなマークとし有限中のスリットにて各エ
ツジからの光を受光すれば、各エツジからチョッピング
により得られる信号は第16図(b)のようになる。
エツジからの光を受光するとすれば、チョッピングによ
り第13図に示すような各エツジからの反射光が得られ
る。一方、ウェハとレチクル上のマークを第16図(a
) に示すようなマークとし有限中のスリットにて各エ
ツジからの光を受光すれば、各エツジからチョッピング
により得られる信号は第16図(b)のようになる。
次に第16図(C)のように、各エツジから得られた信
号の微分信号を求める。ビーム1から得られた信号に対
しては、最大ピーク位置P1を求め、ビーム3から得ら
れた信号に対しては最小ピーク位置P、を求め、p、、
p、の中点 p、+p。
号の微分信号を求める。ビーム1から得られた信号に対
しては、最大ピーク位置P1を求め、ビーム3から得ら
れた信号に対しては最小ピーク位置P、を求め、p、、
p、の中点 p、+p。
(□)をマーク位置と決める。このようにして、各マー
ク位置を決定することにより真のマーク位置からのずれ
量を求める。
ク位置を決定することにより真のマーク位置からのずれ
量を求める。
これらチョッピングによりマーク位置を得る各方法から
は、得られるウェハ上のマークの波形に応じて、適宜最
適な方法を選べばよい。
は、得られるウェハ上のマークの波形に応じて、適宜最
適な方法を選べばよい。
以上で、チョッピングおよび波形処理の説明を終る。
次に、ウェハ照明系WLから照射するレーザ光の光量補
正につき説明する。
正につき説明する。
これは高精度な位置合せを行なうために、一定置上の信
号出力およびS/Nを確保するために行なうものである
。そのためには光源、全光学系およびデテクタの変化や
劣化は!!要な問題であり、特に未実施例のような複数
の光源、光学系およびデテクタを用いて位置合せ信号を
得る場合には特に重要となる。従って、これらの変化お
よび劣化を検知し、補正することは大ぎな意味がある。
号出力およびS/Nを確保するために行なうものである
。そのためには光源、全光学系およびデテクタの変化や
劣化は!!要な問題であり、特に未実施例のような複数
の光源、光学系およびデテクタを用いて位置合せ信号を
得る場合には特に重要となる。従って、これらの変化お
よび劣化を検知し、補正することは大ぎな意味がある。
第17図はレーザ光量補正を説明するための模式図であ
る。同図は、第1図を模式化した図であり、同一の記号
は同一または共通の部分を示す。
る。同図は、第1図を模式化した図であり、同一の記号
は同一または共通の部分を示す。
第17図において、KTSは光量調整索−子で光源LP
2が無偏光性であれば、各種のNDフィルタが円周上に
配置されたものまたは開口絞りである。また、光源LP
2が偏光性であれば、上記に加え偏光フィルタも使用可
能となる。KTUは光量調整素子KTSを制御駆動する
ユニットであり、この例においては光量調整素子KTS
を回転方向に制御駆動している。MEMI、MEM2は
メモリである。これらは不揮発性であることが望ましい
。
2が無偏光性であれば、各種のNDフィルタが円周上に
配置されたものまたは開口絞りである。また、光源LP
2が偏光性であれば、上記に加え偏光フィルタも使用可
能となる。KTUは光量調整素子KTSを制御駆動する
ユニットであり、この例においては光量調整素子KTS
を回転方向に制御駆動している。MEMI、MEM2は
メモリである。これらは不揮発性であることが望ましい
。
同図において、レーザ光量補正は以下のように行なわれ
る。まず、第1に前述のデテクタ感度補正が行なわれる
。すなわち、演算系ARMによりLEDを点燈し、その
光をデテクタDで検知する。デテクタDの出力は、演算
系ARMによりメモリMEMIに記憶されている基準出
力の値と比較され、もしデテクタDの感度が変化してい
たら演算系ARMは不図示のデテクタ制御回路を制御し
感度補正する。
る。まず、第1に前述のデテクタ感度補正が行なわれる
。すなわち、演算系ARMによりLEDを点燈し、その
光をデテクタDで検知する。デテクタDの出力は、演算
系ARMによりメモリMEMIに記憶されている基準出
力の値と比較され、もしデテクタDの感度が変化してい
たら演算系ARMは不図示のデテクタ制御回路を制御し
感度補正する。
このようなデテクタ感度補正の後引き続いて、基準とな
るウェハWFが所定位置に装着される。
るウェハWFが所定位置に装着される。
そして、光源LP2からファイバSF等を介しレンズE
Lに至る照明系の内部に配置されている不図示のシャッ
タがオーブンとなり、照明光がウェハWFを照明する。
Lに至る照明系の内部に配置されている不図示のシャッ
タがオーブンとなり、照明光がウェハWFを照明する。
前述の通り、ウェ八面より反射または回折光が投影レン
ズPoを介してデテクタDに検知され、演算系ARMに
データが送られる。演算系ARMは計測データとメモリ
MEM2に格納されている基準とを比較し、光源側照度
の補正量を算出し、光量補正制御駆動ユニットKTUに
指令する。その指令に基づき光量調整素子が、この例で
は回転し補正が行なわれる。必要に応じ、再度補正動作
を繰り返す。
ズPoを介してデテクタDに検知され、演算系ARMに
データが送られる。演算系ARMは計測データとメモリ
MEM2に格納されている基準とを比較し、光源側照度
の補正量を算出し、光量補正制御駆動ユニットKTUに
指令する。その指令に基づき光量調整素子が、この例で
は回転し補正が行なわれる。必要に応じ、再度補正動作
を繰り返す。
なお、上記例においては補正の方法としてデテクタの感
度および光源照度をそれぞれ一定値に補正することとし
たが、どちらか一方を他方に対し補正することも可能で
ある。光源はレーザであることが望ましいが、他の光源
でもよい。また、光量調整素子および制御駆動方法は他
の方法でも回答差支えない。
度および光源照度をそれぞれ一定値に補正することとし
たが、どちらか一方を他方に対し補正することも可能で
ある。光源はレーザであることが望ましいが、他の光源
でもよい。また、光量調整素子および制御駆動方法は他
の方法でも回答差支えない。
このような光量補正より、従来例においては車に光源側
の照度変化を検知補正する例があるが、それに比べ精度
の高い補正が可能となるとともに、信号処理回路等の低
コスト化、処理ソフトの簡単化および処理時間の高速化
が可能となった。
の照度変化を検知補正する例があるが、それに比べ精度
の高い補正が可能となるとともに、信号処理回路等の低
コスト化、処理ソフトの簡単化および処理時間の高速化
が可能となった。
次に、ウェハマークの位置検出における種々の変形例を
説明する。
説明する。
まず、ウェハマークを観察している位置は1ケ所に限定
されない。すなわち、1眼対物に限定されない。従って
、2眼以上持てばクエへのθ方向および倍率もXY方向
と同時に計測することができる。
されない。すなわち、1眼対物に限定されない。従って
、2眼以上持てばクエへのθ方向および倍率もXY方向
と同時に計測することができる。
また、1つのショットのウェハマークだけを観察するの
ではなく、次のショットのウェハマークも同時観察する
ことができる。従って、1眼においても、スルーブツト
を低下させること無しにウェ八〇〇方向および倍率計測
を行なうことができる。
ではなく、次のショットのウェハマークも同時観察する
ことができる。従って、1眼においても、スルーブツト
を低下させること無しにウェ八〇〇方向および倍率計測
を行なうことができる。
第18図は、次ショットのウェハマークを同時に観察す
る例を示す。同図においては、Bショットウェハマーク
101と次のショットであるCショットのウェハマーク
102を交互に配置し同時に観察する。同図(b)にお
いて、ウェハマークMKIYBとウェハマークM K
I XSがBショットのマーク、ウェハマークM K
1 ycとウェハマークMK1xcがCショットのマー
クである。
る例を示す。同図においては、Bショットウェハマーク
101と次のショットであるCショットのウェハマーク
102を交互に配置し同時に観察する。同図(b)にお
いて、ウェハマークMKIYBとウェハマークM K
I XSがBショットのマーク、ウェハマークM K
1 ycとウェハマークMK1xcがCショットのマー
クである。
第19図は、このようにマークを配置し、所定の位置に
配置されたスリット上をこれらマークの像がスキャンす
ることで得られる信号を示す、各信号とマークおよびス
リットとの対応は以下のようになる。
配置されたスリット上をこれらマークの像がスキャンす
ることで得られる信号を示す、各信号とマークおよびス
リットとの対応は以下のようになる。
■信号S9・・・・・基準マークMK、の像のスリット
SLY、に招ける検出信号 ■信号Sll・・・・・ ウェハマークMK1ycのス
リット5LY7における検出信号 これらの信号S9およびSllに基づいて、Cショット
のY方向の位置ずれ量が検出できる。
SLY、に招ける検出信号 ■信号Sll・・・・・ ウェハマークMK1ycのス
リット5LY7における検出信号 これらの信号S9およびSllに基づいて、Cショット
のY方向の位置ずれ量が検出できる。
■信号S10・・・・・基準マークM K yの像のス
リットSLY、における検出信号 ■信号S12・・・・・ウェハマークM K 1 ya
のスリット5LY7における検出信号 これらの信号SIOおよびS12に基づいて、Bショッ
トのY方向の位置ずれ量が検出できる。
リットSLY、における検出信号 ■信号S12・・・・・ウェハマークM K 1 ya
のスリット5LY7における検出信号 これらの信号SIOおよびS12に基づいて、Bショッ
トのY方向の位置ずれ量が検出できる。
■信号S13・・・・・基準マークMKXの像のスリッ
ト5Lx6における検出信号 ■信号S15・・・・・ウェハマークM K 1 xa
のスリットst、xsにおける検出信号 これらの信号S13およびS15に基づいて、Bショッ
トのX方向の位置ずれ量が検出できる。
ト5Lx6における検出信号 ■信号S15・・・・・ウェハマークM K 1 xa
のスリットst、xsにおける検出信号 これらの信号S13およびS15に基づいて、Bショッ
トのX方向の位置ずれ量が検出できる。
■信号S14・・・・・基準マークMKXの像のスリッ
ト5Lxtにおける検出信号 ■信号sxa・・・・・ウェハマークMK1xcのスリ
ット5LX15における検出信号 これらの信号S14およびS16に基づいて、Cショッ
トのX方向の位置ずれ量が検出できる。
ト5Lxtにおける検出信号 ■信号sxa・・・・・ウェハマークMK1xcのスリ
ット5LX15における検出信号 これらの信号S14およびS16に基づいて、Cショッ
トのX方向の位置ずれ量が検出できる。
以上のようにBショットおよびCショットの基準マーク
に対する相対位置が計測できる。
に対する相対位置が計測できる。
従って、第18図におけるAショットの右側マークを計
測している時に同時にBショットの左側マークの計測を
行ない、さらにBショットの右側マークを計測すると同
時にCショットの左側マークを計測することで、ショッ
トの(ここではBショット)のθ方向および倍率誤差を
スルーブツト低下させること無しに計測することができ
る。
測している時に同時にBショットの左側マークの計測を
行ない、さらにBショットの右側マークを計測すると同
時にCショットの左側マークを計測することで、ショッ
トの(ここではBショット)のθ方向および倍率誤差を
スルーブツト低下させること無しに計測することができ
る。
次に、第1図および第3図に示した基準マスクに関する
変形例について、第20図を参照して説明する。これは
基準マスクの照明光学系BMLを無くして基準マスクと
クエへの相対位置合せを行なう例である。
変形例について、第20図を参照して説明する。これは
基準マスクの照明光学系BMLを無くして基準マスクと
クエへの相対位置合せを行なう例である。
第20図(a)は、照明光学系BMLを無くすことので
きる基準マスクBMの外観を示す。この基準マスクBM
には、ウェハマークの像が透過できるような窓Wが設け
られており、窓Wにはウェハマークに影を作ることがで
きるような部材5DWIおよび5DW2が設けられてい
る。これにより、同図(b) に示すようにウェハマ
ークに影を作ることができ、スリット(第1図のSLx
およびSt、、v)面上では同図(C)のような像が得
られる。
きる基準マスクBMの外観を示す。この基準マスクBM
には、ウェハマークの像が透過できるような窓Wが設け
られており、窓Wにはウェハマークに影を作ることがで
きるような部材5DWIおよび5DW2が設けられてい
る。これにより、同図(b) に示すようにウェハマ
ークに影を作ることができ、スリット(第1図のSLx
およびSt、、v)面上では同図(C)のような像が得
られる。
同図(C)のSDWは基準マスクBMの部材5DW1お
よび5DW2により影となっている部分を示している。
よび5DW2により影となっている部分を示している。
この同図(C)の像をポリゴンにより同図(d)に示す
方向に走査させ、スリットを透過させた光を検出すると
信号S21が得られる。この信号S21には影となって
いる部分に対応して信号強度が落ち込むところがあり、
このような信号を得ることによりウェハと基準マスクの
相対位置が計測できる。なお、この場合ウェハに付すウ
ェハマークとして、X方向の位置検出用のマークMKI
XはX方向に伸びた形、Y方向の位置検出用のマークM
K 1 vはY方向に伸びた形のものを使用することと
なる。
方向に走査させ、スリットを透過させた光を検出すると
信号S21が得られる。この信号S21には影となって
いる部分に対応して信号強度が落ち込むところがあり、
このような信号を得ることによりウェハと基準マスクの
相対位置が計測できる。なお、この場合ウェハに付すウ
ェハマークとして、X方向の位置検出用のマークMKI
XはX方向に伸びた形、Y方向の位置検出用のマークM
K 1 vはY方向に伸びた形のものを使用することと
なる。
次に、本実施例におけるチョッピングの動作について第
21図を参照しながら説明する。
21図を参照しながら説明する。
第21図は、本実施例の概略構成図であり第1図を簡略
化した図である。クエへの位置検出に先立ち、はじめに
レチクル上の位置合せマークの位置をM系の光電検出系
DMで電気信号に変換する。
化した図である。クエへの位置検出に先立ち、はじめに
レチクル上の位置合せマークの位置をM系の光電検出系
DMで電気信号に変換する。
一方、ウェハ上のマークに対してもチョッピング回路C
HPでチョッピングを行ないウェハ照明系WLよりレー
ザ光を照射し、投影レンズPOを介してW系光電検出系
DWで電気信号に変換する。
HPでチョッピングを行ないウェハ照明系WLよりレー
ザ光を照射し、投影レンズPOを介してW系光電検出系
DWで電気信号に変換する。
M系光電検出器DMおよびW系光電検出器DWで電気信
号に変換されたマークのエツジからの反射光の信号は、
チョッピング回路CHPと同期を取っている信号成分検
出回路SLにより信号区間が検出されたのち、A/Dコ
ンバータADOによりデジタル量に変換され、ウエーヴ
メモリWBMにストアされる。そして、全エツジからの
信号が計測されたらデジタルシグナルプロセッサDSP
によりマーク位置を決定するための信号処理が高速で行
なわれ、CPUでずれ量を求め、モータMOを制御しX
YステージWSを駆動することにより位置合せを行なう
。
号に変換されたマークのエツジからの反射光の信号は、
チョッピング回路CHPと同期を取っている信号成分検
出回路SLにより信号区間が検出されたのち、A/Dコ
ンバータADOによりデジタル量に変換され、ウエーヴ
メモリWBMにストアされる。そして、全エツジからの
信号が計測されたらデジタルシグナルプロセッサDSP
によりマーク位置を決定するための信号処理が高速で行
なわれ、CPUでずれ量を求め、モータMOを制御しX
YステージWSを駆動することにより位置合せを行なう
。
第22図は、本実施例のシステムの位置合せ時の流れ図
を示す、ステップ101で位置合せが開始されると、ま
ずステップ102でチョッピングを行なう。ステップ1
03ではA/Dコンバータがオーバーフローしないよう
にエツジからの信号ゲインの設定を行ない、ステップ1
04でデジタル量に変換しメモリにストアする。ステッ
プ105で、全エツジの信号が得られたかを調べ“N”
であればさらにチョッピングを行ない、今までの処理を
くり返す、また“Y”であればステップ106で、メモ
リにストアされている波形信号に波形処理を行ないマー
ク位置を求め、ステップ107でずれ量を計測し、その
ずれ量をもとに、ステップ10gでトレランス判定を行
ない、トレランス外であればステップ109でステージ
を駆動する。一方、トレランス内であれば、ステップ1
10で位置合せは終了する。
を示す、ステップ101で位置合せが開始されると、ま
ずステップ102でチョッピングを行なう。ステップ1
03ではA/Dコンバータがオーバーフローしないよう
にエツジからの信号ゲインの設定を行ない、ステップ1
04でデジタル量に変換しメモリにストアする。ステッ
プ105で、全エツジの信号が得られたかを調べ“N”
であればさらにチョッピングを行ない、今までの処理を
くり返す、また“Y”であればステップ106で、メモ
リにストアされている波形信号に波形処理を行ないマー
ク位置を求め、ステップ107でずれ量を計測し、その
ずれ量をもとに、ステップ10gでトレランス判定を行
ない、トレランス外であればステップ109でステージ
を駆動する。一方、トレランス内であれば、ステップ1
10で位置合せは終了する。
次に、He−Neレーザを用いかつ画像処理によるAA
につき説明する。
につき説明する。
従来、縮小投影露光装置においてレチクルとウェハの相
対ずれ量を計測しアライメントする手段としては、He
−Cdレーザを使用したもの、または画像処理等が考え
られる。この場合、投影レンズの制限により、レチクル
/ウェハを観察/計測するためには露光波長に近い波長
を用いる必要がある。このため、アライメントマーク近
傍のレジストは焼け、また照明光の反射光と計測に用い
る回折または反射光が干渉を起し、信号歪または干渉縞
が発生しアライメント誤差が発生する。
対ずれ量を計測しアライメントする手段としては、He
−Cdレーザを使用したもの、または画像処理等が考え
られる。この場合、投影レンズの制限により、レチクル
/ウェハを観察/計測するためには露光波長に近い波長
を用いる必要がある。このため、アライメントマーク近
傍のレジストは焼け、また照明光の反射光と計測に用い
る回折または反射光が干渉を起し、信号歪または干渉縞
が発生しアライメント誤差が発生する。
本実施例では、上述したように投影レンズとクエへの間
からウェハの位置検出用の照明光を与えているのでレジ
ストの影響による干渉は特に少ない、また、マーク形状
は第2図および第3図に示すように線状マークとしてい
る。
からウェハの位置検出用の照明光を与えているのでレジ
ストの影響による干渉は特に少ない、また、マーク形状
は第2図および第3図に示すように線状マークとしてい
る。
第23図は、画像処理にてAAを行なう例を示す、第2
4図は、画像処理部のブロック回路図を示す、ウェハ照
明系WLより照明した像はITVカメラや固体撮像素子
(本実施例ではCCD)等により電気信号に変換し、A
/DコンバータADCによりデジタル化し、フレームメ
モリFMEに画像デジタルデータとして格納する。この
画像デジタルデータを各線状マーク方向に着目して、第
25図の投影積算ウィンドTSWを用いて、必要な長さ
のみXまたはY方向に投影積算したデータを得る。この
ようにして得た投影データTDAの重心を求めることに
より、基準マスクのマークとウェハマークとの相対ずれ
量を算出する。本実施例では得られた像に干渉縞が無い
ため積算データの重心を求めるので十分な精度が得られ
る。従って、第24図に示すようにXY投影積算を行な
う部分以外は特別なハードウェアを必要とせず高速高精
度にずれ量を計測できる。また、さらに高精度のずれ量
計測が必要な場合には、■上記ウィンドウ内で画像信号
を2次元座標の1つの方向に関して積算し、この積算信
号の2次元座標の他の方向の各点における前後の差分を
算出し、この差分信号からノイズ成分を除去した後、そ
の差分信号の上記各点におけるモーメントを算出し、上
記各点のうちモーメントがゼロクロスする点を求めるこ
とによりマークの位置を決定する方法、または■上記ウ
ィンドウを所定の大きさで複数設定し、そのウィンドウ
内で画像信号を2次元座標の1つの方向に関して積算し
、このウィンドウ毎の積算信号に基づいてマークのウィ
ンドウ毎の中心値を算出し、上記ウィンドウ毎の中心値
に基づいてマークの位置を決定する方法、等を併せて適
用すればよい。
4図は、画像処理部のブロック回路図を示す、ウェハ照
明系WLより照明した像はITVカメラや固体撮像素子
(本実施例ではCCD)等により電気信号に変換し、A
/DコンバータADCによりデジタル化し、フレームメ
モリFMEに画像デジタルデータとして格納する。この
画像デジタルデータを各線状マーク方向に着目して、第
25図の投影積算ウィンドTSWを用いて、必要な長さ
のみXまたはY方向に投影積算したデータを得る。この
ようにして得た投影データTDAの重心を求めることに
より、基準マスクのマークとウェハマークとの相対ずれ
量を算出する。本実施例では得られた像に干渉縞が無い
ため積算データの重心を求めるので十分な精度が得られ
る。従って、第24図に示すようにXY投影積算を行な
う部分以外は特別なハードウェアを必要とせず高速高精
度にずれ量を計測できる。また、さらに高精度のずれ量
計測が必要な場合には、■上記ウィンドウ内で画像信号
を2次元座標の1つの方向に関して積算し、この積算信
号の2次元座標の他の方向の各点における前後の差分を
算出し、この差分信号からノイズ成分を除去した後、そ
の差分信号の上記各点におけるモーメントを算出し、上
記各点のうちモーメントがゼロクロスする点を求めるこ
とによりマークの位置を決定する方法、または■上記ウ
ィンドウを所定の大きさで複数設定し、そのウィンドウ
内で画像信号を2次元座標の1つの方向に関して積算し
、このウィンドウ毎の積算信号に基づいてマークのウィ
ンドウ毎の中心値を算出し、上記ウィンドウ毎の中心値
に基づいてマークの位置を決定する方法、等を併せて適
用すればよい。
なお、このような画像処理を行なう場合にも、第12図
のビーム1とビーム3とを同時に投光したときには、線
状マークがAIとA3の合成和およびBl とB、の合
成和となるため、ビーム1とビーム3の強度およびA1
.As 、B+ 、B3の各回折効率により、A、+A
、対B、+13.がバランスしないことがある。
のビーム1とビーム3とを同時に投光したときには、線
状マークがAIとA3の合成和およびBl とB、の合
成和となるため、ビーム1とビーム3の強度およびA1
.As 、B+ 、B3の各回折効率により、A、+A
、対B、+13.がバランスしないことがある。
これを解決するためには第26図のような構成とすれば
よい、同図は第24図の回路図のフレームメモリを2つ
とし、4つのウェハ照明系WLの投光制御ブロックTC
Oを付加したものである。
よい、同図は第24図の回路図のフレームメモリを2つ
とし、4つのウェハ照明系WLの投光制御ブロックTC
Oを付加したものである。
このような構成により、まず第12図のビーム1の投光
をオン、ビーム3をオフとして、画像データをフレーム
メモリFME 1に取り込み、次にビーム1の投光をオ
フ、ビーム3をオンとして、画像データを別のフレーム
メモリFME 2に取込む、そして、各フレームメモリ
に対し上記第23〜25図で説明した方法で重心を別々
に求め、ずれ量を求める。さらに、ビーム1の投光をオ
ンした場合とビーム3をオンした場合のデータの平均を
求めることにより、上述した問題点を解決することがで
きる。また、ピークが同じになるようにビーム1の投光
をオンした場合のデータとビーム3の投光をオンした場
合のデータを変更し、計算でビーム1をオンしたときの
データとビーム3をオンしたときのデータを加算したデ
ータに対し上記の方法を行っても同様の効果が得られる
。
をオン、ビーム3をオフとして、画像データをフレーム
メモリFME 1に取り込み、次にビーム1の投光をオ
フ、ビーム3をオンとして、画像データを別のフレーム
メモリFME 2に取込む、そして、各フレームメモリ
に対し上記第23〜25図で説明した方法で重心を別々
に求め、ずれ量を求める。さらに、ビーム1の投光をオ
ンした場合とビーム3をオンした場合のデータの平均を
求めることにより、上述した問題点を解決することがで
きる。また、ピークが同じになるようにビーム1の投光
をオンした場合のデータとビーム3の投光をオンした場
合のデータを変更し、計算でビーム1をオンしたときの
データとビーム3をオンしたときのデータを加算したデ
ータに対し上記の方法を行っても同様の効果が得られる
。
次に、レチクル位置合せにつき説明する。
レチクル上のパターンとウェハ上のパターンを位置合せ
する手段として大きく2つに分けられる、そのひとつは
直接レチクルとウェハパターンを同時にとらえて相対的
な位置合せをする方法である(以下、直接法という)。
する手段として大きく2つに分けられる、そのひとつは
直接レチクルとウェハパターンを同時にとらえて相対的
な位置合せをする方法である(以下、直接法という)。
この場合には精度保証された範囲内であればレチクルの
位置がどこであれ、レチクル上のパターンとウェハ上の
パターンとの相対的な位置さえ合っていれば良いことに
なる。従って、レチクルの高精度な位置合せは必要がな
い。
位置がどこであれ、レチクル上のパターンとウェハ上の
パターンとの相対的な位置さえ合っていれば良いことに
なる。従って、レチクルの高精度な位置合せは必要がな
い。
位置合せ手段の第2の方法は、まず装置上の位置合せ基
準に対してレチクルの位置を正確に合わせておき、次に
予め位置関係の保証された装置上の位置合せ基準に対し
てウェハパターンを合せることによりレチクルとウェハ
パターンとの位置合せを行なう方法である(以下、間接
法という)。
準に対してレチクルの位置を正確に合わせておき、次に
予め位置関係の保証された装置上の位置合せ基準に対し
てウェハパターンを合せることによりレチクルとウェハ
パターンとの位置合せを行なう方法である(以下、間接
法という)。
この場合には、レチクルの装置上の基準に対しての位置
合せ誤差が、そのままレチクルとウェハとの位置合せ誤
差として加わることになる。すなわち、レチクルを基準
に対して高精度に位置合せしなくてはならない。
合せ誤差が、そのままレチクルとウェハとの位置合せ誤
差として加わることになる。すなわち、レチクルを基準
に対して高精度に位置合せしなくてはならない。
従来、レチクルを本体上にセットするためのレチクルア
ライメント(以下、RAと呼ぶ)は、レーザスキャン方
式で行なわれていた。レーザスキャン方式とは、レーザ
光を等速に走査しオートアライメントマーク(以下、A
Aマークと呼ぶ)のエツジ部からの反射回折光をAAマ
ークのフーリエ変換面で受光し、そこから相対位置ずれ
を高精度に検出および補正する方法である。
ライメント(以下、RAと呼ぶ)は、レーザスキャン方
式で行なわれていた。レーザスキャン方式とは、レーザ
光を等速に走査しオートアライメントマーク(以下、A
Aマークと呼ぶ)のエツジ部からの反射回折光をAAマ
ークのフーリエ変換面で受光し、そこから相対位置ずれ
を高精度に検出および補正する方法である。
直接法を行なう際には、このようなRAの後、レチクル
とウェハを一つの光学系を通して見て直接この二物体の
位置合せを行なう。
とウェハを一つの光学系を通して見て直接この二物体の
位置合せを行なう。
一方、この間に本体上の位置合せ基準が介在するような
位置合せを行なう場合、言換えればRAにレーザスキャ
ン方式を用いて間接法を実施する際には、以下の問題点
が実現を妨げる要因となる(第27図参照)。
位置合せを行なう場合、言換えればRAにレーザスキャ
ン方式を用いて間接法を実施する際には、以下の問題点
が実現を妨げる要因となる(第27図参照)。
■レーザ(コヒーレント光)のスペックルによるノイズ
の発生 ■レチクルパターンの反射回折光を信号としているため
、パターンが低反射の材質で描画されていたりすると信
号出力が落ちる。そのため信号を検出しにくくなる。
の発生 ■レチクルパターンの反射回折光を信号としているため
、パターンが低反射の材質で描画されていたりすると信
号出力が落ちる。そのため信号を検出しにくくなる。
■現在レチクル側マークと本体上のAAマークはある一
定のギャップ量を保ちアライメントを行なっている。こ
のギャップが変動することにより、信号光の光路長が変
化し干渉が生じる(波形ひずみ発生)そのため信号出力
が変化する。
定のギャップ量を保ちアライメントを行なっている。こ
のギャップが変動することにより、信号光の光路長が変
化し干渉が生じる(波形ひずみ発生)そのため信号出力
が変化する。
これらのうち特にレーザ光を利用しているため干渉の影
響が避けられず、更に高精度なレチクルアライメントの
実現が困難となっている。
響が避けられず、更に高精度なレチクルアライメントの
実現が困難となっている。
以上のような点を考慮したRAにつき、以下図面を用い
て説明する。
て説明する。
第28図は、間接法を適用したレチクル位置合せ検出系
の一例である。この検出系は第1図の基準マークBMと
相対位置関係が保証されている。照明系LP3がハーフ
ミラ−HMを介しレチクル位置合の不図示の位置合せマ
ークを照明する。対物レンズL31が結像レンズL32
を協同してデテクタDl上に位置合せマークを結像する
。デテクタD1はCCDまたは撮像管のような画像デテ
クタであり、レチクル位置合せの位置基準となる。予め
基準マークBMとCCDとの相対位置関係が保証される
ようにしであるので、レチクルLTはCCDに合せ、ウ
ェハWFは基準マークBMに合せることとなる。しかし
、このような構成としてもコントラストが悪い等の問題
点がある。
の一例である。この検出系は第1図の基準マークBMと
相対位置関係が保証されている。照明系LP3がハーフ
ミラ−HMを介しレチクル位置合の不図示の位置合せマ
ークを照明する。対物レンズL31が結像レンズL32
を協同してデテクタDl上に位置合せマークを結像する
。デテクタD1はCCDまたは撮像管のような画像デテ
クタであり、レチクル位置合せの位置基準となる。予め
基準マークBMとCCDとの相対位置関係が保証される
ようにしであるので、レチクルLTはCCDに合せ、ウ
ェハWFは基準マークBMに合せることとなる。しかし
、このような構成としてもコントラストが悪い等の問題
点がある。
次に、第29図を参照して本実施例で採用しているRA
方式を説明する。
方式を説明する。
同図において、光源には水銀ランプ1を使用する。水銀
ランプ1からの発生する光からg線を選択し、光ファイ
バ3を介し本体に光を導く。ファイバ3は本体側レチク
ルアライメントマーク(以下、本体側RAマークと称す
)を下側から照射する光学系に光を入射するようにとり
つける。この光により本体側RAマークとそれから一定
のギャップを保ち存在するレチクル側RAマークを透過
照明し、各RAマークをCODあるいは撮像管9に結像
させる。検出した画像はコンピュータ13に送られ画像
処理することにより各RAマークの相対的なズレを検出
する。そのデータは不図示のしチクルステージ駆動系に
転送されズレを補正し、レチクルと本体との位置合せを
行なう。
ランプ1からの発生する光からg線を選択し、光ファイ
バ3を介し本体に光を導く。ファイバ3は本体側レチク
ルアライメントマーク(以下、本体側RAマークと称す
)を下側から照射する光学系に光を入射するようにとり
つける。この光により本体側RAマークとそれから一定
のギャップを保ち存在するレチクル側RAマークを透過
照明し、各RAマークをCODあるいは撮像管9に結像
させる。検出した画像はコンピュータ13に送られ画像
処理することにより各RAマークの相対的なズレを検出
する。そのデータは不図示のしチクルステージ駆動系に
転送されズレを補正し、レチクルと本体との位置合せを
行なう。
第30図はマーク部分を透過照明している様子を示す断
面図、第31図はアライメントマークの例である。
面図、第31図はアライメントマークの例である。
この方法にはレチクルアライメントの高精度化を実現し
得る利点がいくつか存在する。
得る利点がいくつか存在する。
■本体側RAマークとレチクル側RAマークとのギャッ
プが変動しても照明光がインコヒーレント光であるため
干渉はおこらない、そのため安定した信号出力が得られ
る。
プが変動しても照明光がインコヒーレント光であるため
干渉はおこらない、そのため安定した信号出力が得られ
る。
■透過照明なのでマークのコントラストが良い画像が得
られる。またレチクルのパターン描画に使用する材質は
光が透過しないものならコントラストに影響を与えない
ため、レチクルを変換した際の信号出力の変化はほとん
どなくなる。
られる。またレチクルのパターン描画に使用する材質は
光が透過しないものならコントラストに影響を与えない
ため、レチクルを変換した際の信号出力の変化はほとん
どなくなる。
0画像処理で位置ズレを検出するので、RAマークの形
状は従来マークと比べ情報量を増やす等の融通性を持た
せることができる。
状は従来マークと比べ情報量を増やす等の融通性を持た
せることができる。
以上より従来のレチクルアライメントで得た精度以上の
高精度が得られる。従って、従来より高精度のレチクル
の位置合せが可能となり、それはすなわちより高精度の
レチクルとウェハのと位置合せを実現できるということ
を意味するのである。
高精度が得られる。従って、従来より高精度のレチクル
の位置合せが可能となり、それはすなわちより高精度の
レチクルとウェハのと位置合せを実現できるということ
を意味するのである。
次に、上述した透過型照明によるRAにつき、さらに詳
しく説明する。
しく説明する。
第32図は、第29図のRA方式に係る位置検出装置の
ハードウェアの構成を示す。
ハードウェアの構成を示す。
同図において、20はアナログ・デジタル変換器(以下
、A/D変換器という)で、不図示の映像信号制御部よ
り送られてくるアナログ信号である映像信号(ビデオ信
号)を、256階調のデジタル信号に変換する。21は
デジタル48号を記憶する二次元濃淡画像メモリ(以下
、濃淡メモリという)である、撮像装置にて撮像された
位置検出のための入力画像はA/D変換の後この濃淡メ
モリ21に格納される。
、A/D変換器という)で、不図示の映像信号制御部よ
り送られてくるアナログ信号である映像信号(ビデオ信
号)を、256階調のデジタル信号に変換する。21は
デジタル48号を記憶する二次元濃淡画像メモリ(以下
、濃淡メモリという)である、撮像装置にて撮像された
位置検出のための入力画像はA/D変換の後この濃淡メ
モリ21に格納される。
まずはじめに粗検出部について説明する。同図のブロッ
クHはヒストグラムプロセッサである。
クHはヒストグラムプロセッサである。
ブロックHにおいて、22は濃淡メモリ21からのデー
タを加算する換算器、23は加算出力を格納する濃度ヒ
ストグラムメモリ(以下、ヒストグラムメモリという)
、24は濃淡メモリ21を複数の部分領域に分割し、各
々について濃度ヒストグラムを抽出するためにヒストグ
ラムメモリ23のアドレスを制御するメモリ分割制御回
路である。濃淡メモリ21の分割は、例えば第33図に
示すように、X方向を16領域、Y方向を16領域に分
割する。以下、このような分割をr分割数16X 16
Jと表現する。ヒストグラムプロセッサHでは、マイク
ロプロセッサ25からの分割数mxnの指令値によりメ
モリ分割制御回路24にてその分割数に応じた濃淡メモ
リ21の分割が行なわれ、各々の部分領域ごとに濃度ヒ
ストグラムが抽出されてヒストグラムメモリ23に格納
される。
タを加算する換算器、23は加算出力を格納する濃度ヒ
ストグラムメモリ(以下、ヒストグラムメモリという)
、24は濃淡メモリ21を複数の部分領域に分割し、各
々について濃度ヒストグラムを抽出するためにヒストグ
ラムメモリ23のアドレスを制御するメモリ分割制御回
路である。濃淡メモリ21の分割は、例えば第33図に
示すように、X方向を16領域、Y方向を16領域に分
割する。以下、このような分割をr分割数16X 16
Jと表現する。ヒストグラムプロセッサHでは、マイク
ロプロセッサ25からの分割数mxnの指令値によりメ
モリ分割制御回路24にてその分割数に応じた濃淡メモ
リ21の分割が行なわれ、各々の部分領域ごとに濃度ヒ
ストグラムが抽出されてヒストグラムメモリ23に格納
される。
二値化閾値計算部(マイクロプロセッサ25)において
は、ヒストグラムプロセッサHにて抽出された複数部分
領域ごとの濃度ヒストグラムデータの各々について判別
分析法(双峰性ヒストグラムの分散最大による2分割法
)あるいはP−タイル法等により二値化閾値を計算する
(判別分析法あるいはP−タイル法については、コロナ
社「画像認識論」長尾誠著、“4−1 二値化としきい
値処理”に詳細されている)。
は、ヒストグラムプロセッサHにて抽出された複数部分
領域ごとの濃度ヒストグラムデータの各々について判別
分析法(双峰性ヒストグラムの分散最大による2分割法
)あるいはP−タイル法等により二値化閾値を計算する
(判別分析法あるいはP−タイル法については、コロナ
社「画像認識論」長尾誠著、“4−1 二値化としきい
値処理”に詳細されている)。
ブロックBは、二値化プロセッサである。ブロックBに
おいて、26は濃ン炎メモリ21からのデータを二値化
するための二値化コンパレータ、27は二値化コンパレ
ータ26のスライスレベル(二値化閾値)を格納する二
値化スライスレベルレジスタである。二値化閾値計算部
にて計算された部分領域ごとの二値化閾値は、この二値
化スライスレベルレジスタ27に格納される。28は濃
淡メモリ21を分割し、各分割領域ごとに二値化を行な
うために二値化スライスレベルレジスタ27を制御する
メモリ分割制御回路である。このメモリ分割制御回路2
8は、ヒストグラムプロセッサHの分割制御回路24を
共有している。二値化プロセッサBにより二値化された
データは、二次元二値化メモリ(以下、二値メモリとい
う)29に格納される。
おいて、26は濃ン炎メモリ21からのデータを二値化
するための二値化コンパレータ、27は二値化コンパレ
ータ26のスライスレベル(二値化閾値)を格納する二
値化スライスレベルレジスタである。二値化閾値計算部
にて計算された部分領域ごとの二値化閾値は、この二値
化スライスレベルレジスタ27に格納される。28は濃
淡メモリ21を分割し、各分割領域ごとに二値化を行な
うために二値化スライスレベルレジスタ27を制御する
メモリ分割制御回路である。このメモリ分割制御回路2
8は、ヒストグラムプロセッサHの分割制御回路24を
共有している。二値化プロセッサBにより二値化された
データは、二次元二値化メモリ(以下、二値メモリとい
う)29に格納される。
以上述べたヒストグラムプロセッサH1マイクロプロセ
ッサ25の二値化閾値計算部、二値化プロセッサBを用
いて、部分領域ごとの二値化処理を行なうことにより、
マーク等の大きさあるいは照明の明るさ等に影響されな
い適応的な二値化が可能となる。
ッサ25の二値化閾値計算部、二値化プロセッサBを用
いて、部分領域ごとの二値化処理を行なうことにより、
マーク等の大きさあるいは照明の明るさ等に影響されな
い適応的な二値化が可能となる。
ブロックSは縮小平滑プロセッサである。ブロックSに
おいて、30は二値メモリ29に格納されている二値画
像データからnxn画素(例えば4×4画素)の領域を
取り出して1画素に圧縮する縮小平滑器、31は縮小平
滑器30の縮小閾値(後述する)を格納する縮小スライ
スレベルレジスタである。
おいて、30は二値メモリ29に格納されている二値画
像データからnxn画素(例えば4×4画素)の領域を
取り出して1画素に圧縮する縮小平滑器、31は縮小平
滑器30の縮小閾値(後述する)を格納する縮小スライ
スレベルレジスタである。
縮小平滑プロセッサSにおける縮小平滑機能について説
明する。第34図は4×4画素を1画素に圧縮する場合
を示した図である。このような縮小を縮小率図と表現す
ることとする。縮小率図の場合、二値メモリ29からの
入カニ値画像データにおける4X4=16画素のうち、
データが1である画素数Wをカウントし、このWと縮小
閾値tとを比較して、 wetならば対象の166画素データ1の1画素に圧縮 W≦tならば対象の166画素データOの1画素に圧縮 する、この操作により例えば、同図に示すように512
X 512画素の二値画像データは128 X 12
8画素の二値画像データに縮小される。縮小閾値tを適
当に選ぶことにより、ノイズを除去し、対象物の形状を
整えられる。このような縮小平滑処理は、テンプレート
マツチング処理の前処理として以下の点において有効で
ある。すなわち、縮小平滑後の二値画像に対してテンプ
レートマツチング処理を施す場合、 (1)画素数の少ない小型のテンプレートを使用でき、
テンプレートマツチング処理を施す範囲も小さいため、
大きなメモリ容量を必要とせずハードウェア規模も小さ
くでき、かつ処理時間も短縮できる。
明する。第34図は4×4画素を1画素に圧縮する場合
を示した図である。このような縮小を縮小率図と表現す
ることとする。縮小率図の場合、二値メモリ29からの
入カニ値画像データにおける4X4=16画素のうち、
データが1である画素数Wをカウントし、このWと縮小
閾値tとを比較して、 wetならば対象の166画素データ1の1画素に圧縮 W≦tならば対象の166画素データOの1画素に圧縮 する、この操作により例えば、同図に示すように512
X 512画素の二値画像データは128 X 12
8画素の二値画像データに縮小される。縮小閾値tを適
当に選ぶことにより、ノイズを除去し、対象物の形状を
整えられる。このような縮小平滑処理は、テンプレート
マツチング処理の前処理として以下の点において有効で
ある。すなわち、縮小平滑後の二値画像に対してテンプ
レートマツチング処理を施す場合、 (1)画素数の少ない小型のテンプレートを使用でき、
テンプレートマツチング処理を施す範囲も小さいため、
大きなメモリ容量を必要とせずハードウェア規模も小さ
くでき、かつ処理時間も短縮できる。
(2)対象画像データ中のノイズが除去され、また対象
物の形状が整えられるために、テンプレートマツチング
処理による検出率および精度が高くなる。
物の形状が整えられるために、テンプレートマツチング
処理による検出率および精度が高くなる。
という利点がある。
縮小率および縮小閾値tは、対象物の大きさ、入力画像
の状況により、マイクロプロセッサ25から指定可能で
ある。縮小平滑後の二値画像データは、32の縮小二次
元二値画像メモリ(以下、縮小メモリという)に格納さ
れる。
の状況により、マイクロプロセッサ25から指定可能で
ある。縮小平滑後の二値画像データは、32の縮小二次
元二値画像メモリ(以下、縮小メモリという)に格納さ
れる。
ブロックTは、テンプレートマツチングプロセッサであ
る。ブロックTにおいて33は、32X32画素の相関
器、34は基準テンプレート群を格納しておくテンプレ
ートレジスタである。マイクロプロセッサ25より指定
されたテンプレートデータと縮小メモリ32のデータは
相関器33にて比較照合され、相関器33から出力され
る相関度が最も大きかった時、その相関度と縮小メモリ
32上のアドレスが35の最大相関度レジスタに格納さ
れる。このアドレスを縮小率の逆数倍(縮小率図ならば
4倍)することにより、±4画素の誤差で入力画像にお
ける、対象物の位置座標が求まる。この位置を、粗検出
位置とする。
る。ブロックTにおいて33は、32X32画素の相関
器、34は基準テンプレート群を格納しておくテンプレ
ートレジスタである。マイクロプロセッサ25より指定
されたテンプレートデータと縮小メモリ32のデータは
相関器33にて比較照合され、相関器33から出力され
る相関度が最も大きかった時、その相関度と縮小メモリ
32上のアドレスが35の最大相関度レジスタに格納さ
れる。このアドレスを縮小率の逆数倍(縮小率図ならば
4倍)することにより、±4画素の誤差で入力画像にお
ける、対象物の位置座標が求まる。この位置を、粗検出
位置とする。
濃淡メモリ21.二値メモリ29および縮小メモリ32
からなる画像メモリブロックMとブロックH1B、S、
Tである各プロセッサは画像アドレスバス36および画
像データバス37により連結されており、かつブロック
M、H,B、S、Tはデータバス38によりマイクロプ
ロセッサ25と連結されている0画像メモリおよび各プ
ロセッサのレジスタは、マイクロプロセッサ25により
読み書き可能である。
からなる画像メモリブロックMとブロックH1B、S、
Tである各プロセッサは画像アドレスバス36および画
像データバス37により連結されており、かつブロック
M、H,B、S、Tはデータバス38によりマイクロプ
ロセッサ25と連結されている0画像メモリおよび各プ
ロセッサのレジスタは、マイクロプロセッサ25により
読み書き可能である。
39はモニタTV上に画像メモリのデータを表示する時
、または、各プロセッサの動作中(画像処理動作中)に
画像メモリのデータを読み出す時のアドレスを発生する
リードアドレスカウンタ、40はA/D変換器20でA
/D変換されたデジタル画像データを濃淡メモリ21に
書き込む時、または画像処理動作中に画像メモリに画像
データを書き込む時のアドレスを発生するライトアドレ
スカウンタである。
、または、各プロセッサの動作中(画像処理動作中)に
画像メモリのデータを読み出す時のアドレスを発生する
リードアドレスカウンタ、40はA/D変換器20でA
/D変換されたデジタル画像データを濃淡メモリ21に
書き込む時、または画像処理動作中に画像メモリに画像
データを書き込む時のアドレスを発生するライトアドレ
スカウンタである。
41は画像メモリブロックMに格納されているデジタル
画像データをモニタTV上に表示するためにアナログ映
像信号に変換するデジタルアナログ変換器、42は基準
クロック発生回路、43は基準クロック発生回路42の
基準クロックを基にTVの水平同期信号、垂直同期信号
、ブランキング信号等を発生させるTV同期信号発生回
路である。
画像データをモニタTV上に表示するためにアナログ映
像信号に変換するデジタルアナログ変換器、42は基準
クロック発生回路、43は基準クロック発生回路42の
基準クロックを基にTVの水平同期信号、垂直同期信号
、ブランキング信号等を発生させるTV同期信号発生回
路である。
以上が、粗検出部並びに本発明の一実施例に係るハード
ウェアの構成である。
ウェアの構成である。
次に、精密検出部について説明する。
再二値化閾値計算部(マイクロプロセッサ25)では、
粗検出処理で分割した部分領域の中から粗検出位置を基
に粗検出位置近辺の部分領域を取り出し、粗検出処理中
に計算したそれら領域の二値化閾値から、内挿法により
それら領域をさらに分割した場合の細分割部分子lI域
の二値化閾値をマイクロプロセッサ25にて近似的に計
算する。このときの粗検出位置近辺から取り出す範囲の
大きさは、目標とする対象物(マーク等)の大きさによ
り決定される。
粗検出処理で分割した部分領域の中から粗検出位置を基
に粗検出位置近辺の部分領域を取り出し、粗検出処理中
に計算したそれら領域の二値化閾値から、内挿法により
それら領域をさらに分割した場合の細分割部分子lI域
の二値化閾値をマイクロプロセッサ25にて近似的に計
算する。このときの粗検出位置近辺から取り出す範囲の
大きさは、目標とする対象物(マーク等)の大きさによ
り決定される。
第35図は、このような内挿法による再二値化閾値を計
算する様子を示している。同図は、粗検出位置近辺とし
て4×4領域を取り出した場合を示しており、実線にて
囲まれた4×4個の領域Eは、粗検出処理で分割した部
分領域の1領域である。また、領域Eをさらに4分割し
た破線と実線にて囲まれた領域eが精密検出処理におけ
る細分割部分領域の1領域である。同図において、tl
+ t2.j3+ t4は粗検出処理での各領域の二
値化閾値である。これらを各領域の中心における二値化
閾値とし、これらから、精密検出処理での各領域の二値
化閾値a、b、c、dを内挿法により近似計算する0例
えばaは、次式にて表わされる0以上のような近似計算
にて、精密検出処理におけるすべての分割部分領域の二
値化閾値を計算し、粗検出処理に比べさらに細分した分
割部分ごとに二値化してF#密検出処理における位置計
測精度を向上させる。二値化処理は、粗検出と同様に二
値化プロセッサにて行なわれる。
算する様子を示している。同図は、粗検出位置近辺とし
て4×4領域を取り出した場合を示しており、実線にて
囲まれた4×4個の領域Eは、粗検出処理で分割した部
分領域の1領域である。また、領域Eをさらに4分割し
た破線と実線にて囲まれた領域eが精密検出処理におけ
る細分割部分領域の1領域である。同図において、tl
+ t2.j3+ t4は粗検出処理での各領域の二
値化閾値である。これらを各領域の中心における二値化
閾値とし、これらから、精密検出処理での各領域の二値
化閾値a、b、c、dを内挿法により近似計算する0例
えばaは、次式にて表わされる0以上のような近似計算
にて、精密検出処理におけるすべての分割部分領域の二
値化閾値を計算し、粗検出処理に比べさらに細分した分
割部分ごとに二値化してF#密検出処理における位置計
測精度を向上させる。二値化処理は、粗検出と同様に二
値化プロセッサにて行なわれる。
第36図は、本実施例にて用いた位置検出用マークの一
つが精密検出処理にて二値化された様子を示す。例えば
マークの部分が1、その他の部分が0にて表現される6
重心計算部では、マイクロプロセッサ25にて対象物の
構成要素ごとの重心を計算する。本実施例においては、
例えば同図のようなマークの線分要素の重心を計算する
。まず、粗検出位置を基に、マークの線成分を含むよう
なa、b、cなる領域を設定できる。それぞれの領域内
において線成分の重心を求め(ax、ay) 。
つが精密検出処理にて二値化された様子を示す。例えば
マークの部分が1、その他の部分が0にて表現される6
重心計算部では、マイクロプロセッサ25にて対象物の
構成要素ごとの重心を計算する。本実施例においては、
例えば同図のようなマークの線分要素の重心を計算する
。まず、粗検出位置を基に、マークの線成分を含むよう
なa、b、cなる領域を設定できる。それぞれの領域内
において線成分の重心を求め(ax、ay) 。
(bx、by) 、 (cx、cy)とする、そして
、マーク中心のy座標Ylllを次式で与える。
、マーク中心のy座標Ylllを次式で与える。
Y、= −(ay+2by+cy)
マーク中心のX座標は、X座標の場合と同様に、X方向
の領域を設定して求める。
の領域を設定して求める。
以上が重心計算部の処理である。粗検出位置近辺の再二
値化および重心計算処理からなる精密検出処理部により
、位置検出精度は士局画素と向上し、粗検出処理部によ
る検出精度を補う。
値化および重心計算処理からなる精密検出処理部により
、位置検出精度は士局画素と向上し、粗検出処理部によ
る検出精度を補う。
第37図に以上説明した本発明の一実施例における処理
動作フロー図を示す。
動作フロー図を示す。
なお、第24図のXY投影積算部を持ち第25図のよう
にマーク方向に投影積算したデータの重心を用いること
により(すなわち第23〜26図により説明した手法に
より)、精密検出処理中の重心計算を、濃淡メモリのデ
ータに対して行なうこととすれば、再二値化処理は不要
となり、また、重心計算も明るさ方向(濃度)を含めて
3次元方向について行なうため、位置計測精度が向上す
る。
にマーク方向に投影積算したデータの重心を用いること
により(すなわち第23〜26図により説明した手法に
より)、精密検出処理中の重心計算を、濃淡メモリのデ
ータに対して行なうこととすれば、再二値化処理は不要
となり、また、重心計算も明るさ方向(濃度)を含めて
3次元方向について行なうため、位置計測精度が向上す
る。
次に、画像入力系の幾何学的歪の補正について説明する
。
。
上述したようなRAに用いた画像入力系においては、光
学系レンズディストーション、CCDカメラ等の撮像装
置の図形歪およびビデオ信号A/D変換時の標本化誤差
等が要因となって、入力画像に幾何学的な歪が生ずる。
学系レンズディストーション、CCDカメラ等の撮像装
置の図形歪およびビデオ信号A/D変換時の標本化誤差
等が要因となって、入力画像に幾何学的な歪が生ずる。
そこで精度の良い計測結果を得るために、これら歪を補
正する必要がある。
正する必要がある。
まず、撮像系の幾何学的歪の補正法について説明する。
第38図はEBにてレチクル上に描画された絶対格子で
あり、その描画精度は充分に高い。
あり、その描画精度は充分に高い。
補正はこの格子を撮像して得られる格子画像と実際の格
子との間の変換(−次変換式)を求めることにより行な
う。
子との間の変換(−次変換式)を求めることにより行な
う。
実際の格子(以下、実格子とする)から格子画像への変
換を局所的な一次変換で近似する。格子画像上において
格子の交点、または格子にて囲まれる部分の中心点を重
心計算にて位置計測し、その位置を(x’ 、y’ )
とする。これに対応する実格子上の位置を(x、y)と
して、 とする。
換を局所的な一次変換で近似する。格子画像上において
格子の交点、または格子にて囲まれる部分の中心点を重
心計算にて位置計測し、その位置を(x’ 、y’ )
とする。これに対応する実格子上の位置を(x、y)と
して、 とする。
と表わすこととすると0式は
X’ =AX+E
となる。よって
X’ =A−’(X’ −E)
である。
第39図は、実格子とそれを撮像した格子画像である。
X I’、X 2’、 X a’を計測し、連立方程
式%式% を解くことにより、E、と一時変換A、が求まる。以後
、点XI’、 X2’、 Xs’で囲まれる領域(
X I’、X x’、 X s’)内で計測された位
置X′はAt、E+により、 X’ =Ar−’ (X’ −E) ・・・・・
・■と補正する0次に、X4′を計測しXI’、 X
2’。
式%式% を解くことにより、E、と一時変換A、が求まる。以後
、点XI’、 X2’、 Xs’で囲まれる領域(
X I’、X x’、 X s’)内で計測された位
置X′はAt、E+により、 X’ =Ar−’ (X’ −E) ・・・・・
・■と補正する0次に、X4′を計測しXI’、 X
2’。
X4′からA 2 、 E sを求める。
以後、画像内金域において、X l ’ *・・・・・
・+ X n′を計測することにより、第40図のよう
に各々局所領域に対応するA、、E、が求まる。これを
撮像系歪補正地図(以下、補正マツプ(補正MAP )
と呼ぶ)という。
・+ X n′を計測することにより、第40図のよう
に各々局所領域に対応するA、、E、が求まる。これを
撮像系歪補正地図(以下、補正マツプ(補正MAP )
と呼ぶ)という。
補正マツプにて、画像的計測位置を0式にて補正するこ
とにより、精度の良い位置計測が可能となる。補正マツ
プは撮像系の個性として一度作成すればよいが経時的に
変化する場合は、その周期に合わせて定期的に作成し直
す。
とにより、精度の良い位置計測が可能となる。補正マツ
プは撮像系の個性として一度作成すればよいが経時的に
変化する場合は、その周期に合わせて定期的に作成し直
す。
また、さらに高精度が要求される場合は、高次の変換に
て近似し、反対にそれほど精度が要求されない場合は、
X、′、・・・・・・、x、’の計測点を間引けばよい
。補正マツプ作成のフローを第41図に示す。
て近似し、反対にそれほど精度が要求されない場合は、
X、′、・・・・・・、x、’の計測点を間引けばよい
。補正マツプ作成のフローを第41図に示す。
ところで、レチクル上にEB描画された絶対格子の欠陥
、レチクルの傷、レチクル上のゴミ等により、上記のよ
うに計測されたXI′値は必ずしも正しい値とは限らな
い、そこでxI′計測後まずXI′に対する異常値チェ
ックを行なう、異常値チェックについては後述する。異
常値の個数mがあらかじめ設定しである異常値個数の上
限Mを越えた場合には、視野を変更して、異常値の少な
い部分にてx、lを計測し直す、視野を変更して計測を
し直し、正確な補正マツプを得る手法は、後述する0M
の値は例えばX−′の全計測数の10%というように決
める。
、レチクルの傷、レチクル上のゴミ等により、上記のよ
うに計測されたXI′値は必ずしも正しい値とは限らな
い、そこでxI′計測後まずXI′に対する異常値チェ
ックを行なう、異常値チェックについては後述する。異
常値の個数mがあらかじめ設定しである異常値個数の上
限Mを越えた場合には、視野を変更して、異常値の少な
い部分にてx、lを計測し直す、視野を変更して計測を
し直し、正確な補正マツプを得る手法は、後述する0M
の値は例えばX−′の全計測数の10%というように決
める。
Xj′が異常と判定された場合にはXj′の値を周辺8
方向のXl′から補間する。第42図はその異常値補間
の方法を示している。
方向のXl′から補間する。第42図はその異常値補間
の方法を示している。
x」′が異常であり、すぐ周辺のX1′〜X8′が適正
であった場合、 d= I X4’−XJ I −I XJ −xs
’l+ I X2’−XJ l −l XJ −Xy
’ l+ I X3’−XJ l −l XJ −X
a’ I+ l XI’−XJ I −I XJ −
Xa’ 1・・・・・・■ が最小となるようにXj′を決定する。ざらにX、′の
周辺が全て適正とは限らない。そのような場合は、各方
向で最も近い適正なX、/とその位置関係を用いてdを
計算する0例えばX、′も異常でそこから1格子離れた
X1′が適正であったなら、d計算上■の部分を l X4’−XJ l −l XJ −X、’ 1
とすればよい。つまりdは d= k1Xa’−X」’1−kzlXj’−Xb’
1+ kslXc’−Xj’l−に41Xj’−xd’
1+5cslxs’−Xji−kslXt’−Xr’l
+ktlXg’ X」’1−kalXa’−X+’l
となり、X、’、Xb’・・・・・・X+’はXj′の
8方向で最も近い適正値、kl 、に2.・・・・・・
、に8はそれらの実格子上の位置関係を表わす係数であ
る。
であった場合、 d= I X4’−XJ I −I XJ −xs
’l+ I X2’−XJ l −l XJ −Xy
’ l+ I X3’−XJ l −l XJ −X
a’ I+ l XI’−XJ I −I XJ −
Xa’ 1・・・・・・■ が最小となるようにXj′を決定する。ざらにX、′の
周辺が全て適正とは限らない。そのような場合は、各方
向で最も近い適正なX、/とその位置関係を用いてdを
計算する0例えばX、′も異常でそこから1格子離れた
X1′が適正であったなら、d計算上■の部分を l X4’−XJ l −l XJ −X、’ 1
とすればよい。つまりdは d= k1Xa’−X」’1−kzlXj’−Xb’
1+ kslXc’−Xj’l−に41Xj’−xd’
1+5cslxs’−Xji−kslXt’−Xr’l
+ktlXg’ X」’1−kalXa’−X+’l
となり、X、’、Xb’・・・・・・X+’はXj′の
8方向で最も近い適正値、kl 、に2.・・・・・・
、に8はそれらの実格子上の位置関係を表わす係数であ
る。
異常値補間後、A I* E Iを計算し補正マツプを
作成する。
作成する。
次に、異常値チェックについて説明する。
異常値x、lを含んだ計測値にて求めたA J、E J
をもとに補正を行なった場合、計測精度を反対に悪化さ
せるおそれがあるため、そのような異常値Xj′を見つ
けるのが異常値チェックである。このチェックは局所的
でなく全体的に行なう。
をもとに補正を行なった場合、計測精度を反対に悪化さ
せるおそれがあるため、そのような異常値Xj′を見つ
けるのが異常値チェックである。このチェックは局所的
でなく全体的に行なう。
実格子点Xr 、 X2 、・・・・・・xnをd+と
し、局所的でなく全体の一次変換を与え変換後の格子点
をd+’とする。全体の一次変換は次のように与える。
し、局所的でなく全体の一次変換を与え変換後の格子点
をd+’とする。全体の一次変換は次のように与える。
θ:傾き
β:倍率 x、yは各方向
S:シフト量
ここで、格子画像上の格子点の計測値x1′。
x2′、・・・・・・xrl′を文、とし■=−ΣIH
+l’(ただしHピd+’−Itl)O= ・nn−
1) σにて異常値を判定する。つまり、全体を一律に一次変
換した変換格子のうち最も計測値℃1に近い格子dI′
を最小2乗法にて求め、その時のldl’−nllのバ
ラツキにてJ21が異常値であるかどうか判定する。
+l’(ただしHピd+’−Itl)O= ・nn−
1) σにて異常値を判定する。つまり、全体を一律に一次変
換した変換格子のうち最も計測値℃1に近い格子dI′
を最小2乗法にて求め、その時のldl’−nllのバ
ラツキにてJ21が異常値であるかどうか判定する。
異常値が1つの場合、すなわちある1つのλ」が異常の
場合は以下のように求めることができる。
場合は以下のように求めることができる。
すなわち、第43図(説明の都合でずれ量および格子交
点位置とも1次元で表わす)のように、n格子交点の計
測値のうち1格子女点のみが他と大きく異なるずれ方を
していた場合、これを見つける方法は r/σ〉K で行なう(r、 σは第43図中の値、Kは一定値とす
る)。
点位置とも1次元で表わす)のように、n格子交点の計
測値のうち1格子女点のみが他と大きく異なるずれ方を
していた場合、これを見つける方法は r/σ〉K で行なう(r、 σは第43図中の値、Kは一定値とす
る)。
このときのσは第43図(a)の異常値候補を含んだデ
ータで得たσ。でなく、第43図(b)の異常値候補を
除いたσ。−8を用いた方がσ自体が異常値のために悪
化することを防げ、異常値をはっきり識別で診る。これ
は第44図のように、異常な計測値XI’、 X2’、
・・・・・・Xrl′は正常なランダム誤差以外の要因
により発生したもので異常値を除いた分布N (m、
σn−1)に従う値でないと考えた判定である。そこ
で、異常値の判定は下式となる。
ータで得たσ。でなく、第43図(b)の異常値候補を
除いたσ。−8を用いた方がσ自体が異常値のために悪
化することを防げ、異常値をはっきり識別で診る。これ
は第44図のように、異常な計測値XI’、 X2’、
・・・・・・Xrl′は正常なランダム誤差以外の要因
により発生したもので異常値を除いた分布N (m、
σn−1)に従う値でないと考えた判定である。そこ
で、異常値の判定は下式となる。
く異常値判定法〉
r/σ〉Kのとき、i番目の計測が異常とするただし、
K=一定値(現状3.0)
β8.β2.θ8.θ、、Sx、S、、Vはi番目の格
子交点を除いて求めたもの d+、P+は1番目の格子交点の位置 ・・・・・・■ この判定法■はσでそのプロセスのランダム誤差の大き
さを予想し、その値をもとに異常値を判定するので、プ
ロセスによらない異常値判定が期待できる。
子交点を除いて求めたもの d+、P+は1番目の格子交点の位置 ・・・・・・■ この判定法■はσでそのプロセスのランダム誤差の大き
さを予想し、その値をもとに異常値を判定するので、プ
ロセスによらない異常値判定が期待できる。
n格子交点のうち1つの異常格子交点を見つけるために
は0式の判定をn回行なわなければならないが、(iw
l−n)、これは計算量が多く実用的でない、そこで実
際にはn格子交点のうち、もっと異常らしい候補を1格
子女点を見つけ、その格子交点について0式で異常と判
定された場合、それを異常値として除くことにする。
は0式の判定をn回行なわなければならないが、(iw
l−n)、これは計算量が多く実用的でない、そこで実
際にはn格子交点のうち、もっと異常らしい候補を1格
子女点を見つけ、その格子交点について0式で異常と判
定された場合、それを異常値として除くことにする。
異常値の候補となる格子交点は、n格子交点全体で補正
したときの格子から最も離れている格子交点である。
したときの格子から最も離れている格子交点である。
一方、異常値が複数の場合、すなわち異常値格子交点が
2tg子交点以上あった場合には、0式のiが1つでは
ないため、r+/σは求まらない。
2tg子交点以上あった場合には、0式のiが1つでは
ないため、r+/σは求まらない。
また、何らかの方法でn格子交点のうちのあるm格子交
点の組が異常値であると判定したとしても、その組合せ
はnC1通りにもなり、計算量が大きすぎる。
点の組が異常値であると判定したとしても、その組合せ
はnC1通りにもなり、計算量が大きすぎる。
さらに、mの値がいくつであるかの判定も難かしい。そ
こで、異常格子交点が多数ある場合、前記の異常値が1
つのときの方法で1格子交点抜き、さらに残りのn−1
格子交点から、同じ方法で次の1格子交点を抜き、とい
う要領でm格子交点抜きを行なう。
こで、異常格子交点が多数ある場合、前記の異常値が1
つのときの方法で1格子交点抜き、さらに残りのn−1
格子交点から、同じ方法で次の1格子交点を抜き、とい
う要領でm格子交点抜きを行なう。
このとき第45図のように2格子交点の異常値がある場
合、1格子交点目を抜いてもまだ残り格子交点のσが大
きいためr/σは大きくならない。
合、1格子交点目を抜いてもまだ残り格子交点のσが大
きいためr/σは大きくならない。
もう1格子交点抜くと異常値がなくなるためσは小さく
なり、r / oは大きくなる。
なり、r / oは大きくなる。
このようなr/σの値の変化は第46図に示すような形
となり、第45図のように2格子交点の異常値がある場
合、第46図(c)のように2格子交点抜いたと籾のr
/σがピークを示すようになる。そこで1格子交点ずつ
抜籾ながら、r/σの値を記録していぎ、r/σの最大
値がKを越える場合、そこまでの格子交点を異常値とし
て捨て、最大値がKを越えなければ異常はなしというこ
とになる。
となり、第45図のように2格子交点の異常値がある場
合、第46図(c)のように2格子交点抜いたと籾のr
/σがピークを示すようになる。そこで1格子交点ずつ
抜籾ながら、r/σの値を記録していぎ、r/σの最大
値がKを越える場合、そこまでの格子交点を異常値とし
て捨て、最大値がKを越えなければ異常はなしというこ
とになる。
実際に異常候補を次々抜くと、σは小さい値に向かって
いき、只り3格子交点になればσ=0で、r/σ=(1
)となってしまう。また、もともとの格子交点数に対し
てあまり多くの格子交点を抜いてしまうのは無意味なこ
とであるので、抜ける格子交点数に上限Mを設ける。
いき、只り3格子交点になればσ=0で、r/σ=(1
)となってしまう。また、もともとの格子交点数に対し
てあまり多くの格子交点を抜いてしまうのは無意味なこ
とであるので、抜ける格子交点数に上限Mを設ける。
最終的に異常値を見つけるアルゴリズムは、異常値が1
格子交点/多格子交点を問わず第47図のフローチャー
トのようになる。
格子交点/多格子交点を問わず第47図のフローチャー
トのようになる。
次に、視野を変更し計測を行なうことにより正確な補正
マツプを得る手法につ籾説明する。
マツプを得る手法につ籾説明する。
第48図(a)は、計測した補正マツプおよび該異常値
チェックにより異常値でないデータが連続した領域の、
■および■を示す、同図の各点は撮像したレチクル上の
絶対格子の各格子交点を示す。
チェックにより異常値でないデータが連続した領域の、
■および■を示す、同図の各点は撮像したレチクル上の
絶対格子の各格子交点を示す。
この状態において、撮像1手段に対しレチクルを相対的
に動かす。本実施例では対物光学系をXY方向に不図示
のモータにより駆動することにより、視野に対し対象と
なる像を動かし、再度該手段と同様に処理し、補正マツ
プを得る。同図(b)では、同図(a)の補正マツプを
得た後、視野を右へ2格子分ずらし再計測することによ
り、■〜■および■′〜■′の正常な補正マツプ情報が
得られていることを示している。これを補正データ中の
異常値がなくなる、または上限Mを超えない範囲となる
よう繰返すことにより、マークの欠陥、傷およびゴミ等
に影響を受けない正確な補正マツプを得ることができる
。
に動かす。本実施例では対物光学系をXY方向に不図示
のモータにより駆動することにより、視野に対し対象と
なる像を動かし、再度該手段と同様に処理し、補正マツ
プを得る。同図(b)では、同図(a)の補正マツプを
得た後、視野を右へ2格子分ずらし再計測することによ
り、■〜■および■′〜■′の正常な補正マツプ情報が
得られていることを示している。これを補正データ中の
異常値がなくなる、または上限Mを超えない範囲となる
よう繰返すことにより、マークの欠陥、傷およびゴミ等
に影響を受けない正確な補正マツプを得ることができる
。
次に、レチクル位置のモニタにつき説明する。
本実施例のAA方式ではレチクルとウェハとを同一位置
で観察していない、そのため、それぞれの検出系は相対
位置関係がずれないことが前提となる。さらに、レチク
ルが位置合せの後、ウェハの位置合せ動作中にずれては
意味がない。そこで、高精度な合せ精度を達成するため
に、レチクルの位置を常に検出(モニタ)することは大
きな意味がある。
で観察していない、そのため、それぞれの検出系は相対
位置関係がずれないことが前提となる。さらに、レチク
ルが位置合せの後、ウェハの位置合せ動作中にずれては
意味がない。そこで、高精度な合せ精度を達成するため
に、レチクルの位置を常に検出(モニタ)することは大
きな意味がある。
第49図において、LTSはレチクルLTをXYθ方向
に6動可能なステージ、WSはウェハWFをXYθ方向
に6動可能なステージ、Ml、BM、Dは前述のウェハ
位置検出系、OBI、OR3は第29図のレチクルを位
置合せするための検出系である。なお、これらの検出系
は模式的に示し第1図および第29図に示した種々の部
材は省略しである。また、MO,MOLはそれぞれのX
YθステージWS、LTSを駆動し位置決めする駆動系
、ARMはウェハ位置検出系およびレチクル位置検出系
からの信号に基づき各々の位置誤差を演算し各々の駆動
系の動作を制御する演算制御系である。なお、ウェハス
テージwsには第1図に示した干渉測長計IFMが含ま
れているがここでは省略している。干渉測長計IFMの
位置情報も演算制御系に入力されている。
に6動可能なステージ、WSはウェハWFをXYθ方向
に6動可能なステージ、Ml、BM、Dは前述のウェハ
位置検出系、OBI、OR3は第29図のレチクルを位
置合せするための検出系である。なお、これらの検出系
は模式的に示し第1図および第29図に示した種々の部
材は省略しである。また、MO,MOLはそれぞれのX
YθステージWS、LTSを駆動し位置決めする駆動系
、ARMはウェハ位置検出系およびレチクル位置検出系
からの信号に基づき各々の位置誤差を演算し各々の駆動
系の動作を制御する演算制御系である。なお、ウェハス
テージwsには第1図に示した干渉測長計IFMが含ま
れているがここでは省略している。干渉測長計IFMの
位置情報も演算制御系に入力されている。
従来の位置検出装置においては、レチクルは位置合せ後
、固定されているものとしたが、何等かの事情で8!l
!lIシてしまうことがある。本実施例によれば、クエ
への位置合せ動作中同時にレチクルの位置を検出系OB
I、OB2によりモニタし、常に所定位置を保つよう演
算制御系ARTが駆動系MOLにフィードバックをかけ
ている。すなわち、レチクル位置をモニタして、所定位
置からずれた場合にレチクルを駆動する。これにより、
常にレチクルの位置が保証される。
、固定されているものとしたが、何等かの事情で8!l
!lIシてしまうことがある。本実施例によれば、クエ
への位置合せ動作中同時にレチクルの位置を検出系OB
I、OB2によりモニタし、常に所定位置を保つよう演
算制御系ARTが駆動系MOLにフィードバックをかけ
ている。すなわち、レチクル位置をモニタして、所定位
置からずれた場合にレチクルを駆動する。これにより、
常にレチクルの位置が保証される。
なお、レチクルを駆動する代わりにウェハ側にレチクル
の位置ずれ量を反映させてもよい、すなわち、上述と同
様常にレチクル位置をモニタし所定位置からずれた場合
は、演算制御系がウェハの位置合せ指令値にフィードバ
ックすることとしてもよい。
の位置ずれ量を反映させてもよい、すなわち、上述と同
様常にレチクル位置をモニタし所定位置からずれた場合
は、演算制御系がウェハの位置合せ指令値にフィードバ
ックすることとしてもよい。
さらに、レチクルとウェハの両者を駆動し相対位置関係
が所定位置となるようにすることもできる。
が所定位置となるようにすることもできる。
また、モニタおよび補正は、必要に応じ任意のタイミン
グで行なうことも当然可能である。
グで行なうことも当然可能である。
[発明の効果]
以上説明したように、本発明によれば、本体側の基準マ
ークと第1の物体の位置合せマークとを位置合せするた
めの撮像系の幾何学的歪を補正するデータを作成し、そ
の補正データを用いて第1の物体の位置合せをしている
ので、第゛1の物体の位置合せを高精度に行なうことが
でき、これにより精度良く第1の物体と第2の物体との
位置合せを行なうことができる。
ークと第1の物体の位置合せマークとを位置合せするた
めの撮像系の幾何学的歪を補正するデータを作成し、そ
の補正データを用いて第1の物体の位置合せをしている
ので、第゛1の物体の位置合せを高精度に行なうことが
でき、これにより精度良く第1の物体と第2の物体との
位置合せを行なうことができる。
第1図は、本発明の一実施例に係る位置合せ装置の構成
図、 第2図は、ウェハ上のマークの位置およびウェハ照明光
の照明方向を示す図、 第3図は、基準マスクの照明系配置および基準マークと
ウェハマーク像の配置を表わす図、第4図および第5図
は、スリット受光方法を説明するための概念図、 第6図は、ウェハ照明光の導入法および照度分布を示す
概念図、 第7図ないし第9図は、色収差補正光学系の構成図、 第10図および第11図は、ディテクタ感度モニタm構
の構成図および概略ブロックダイヤグラム、第12図な
いし第16図は、チョッピングおよび波形処理を説明す
るための概念図、 第17図は、レーザ光量補正を説明するための模式図、 第18図は、次ショットのウェハマークを同時に観察す
る例を示す図、 第19図は、第18図の場合のスリット受光方法のを示
す図、 第20図は、影マークを基準マークとした基準マスクを
示す図、 第21図は、第1図の装置の概略構成図、第22図は、
本実施例のシステムの位置合せ動作時の流れ図、 第23図および第24図は、画像処理にてAAを行なう
場合の構成図およびブロック回路図、第25図は、投影
積算ウィンドウおよびデータを示す図、 第26図は、画像処理にてAAを行なう他の例を示す図
、 第27図は、従来のレチクルアライメントを示す模式図
、 第28図は、間接法を適用したレチクル位置合せ検圧系
を示す図、 第29図は、本実施例のレチクル位置合せ検出系を示す
図、 第30図は、マーク部分を透過照明している様子を示す
断面図、 第31図は、アライメントマークの例を示す図、第32
図は、位置合せ装置のハードウェア構成図、 第33図は、二値化における複数部分領域の一例を示す
図、 第34図は、縮小平滑処理を説明する図、第35図は、
二値化閾値の内挿法を説明する図、第36図は、重心計
算を説明する図、 第37図は、処理動作フロー図、 第38図は、レチクル上に描かれた絶対格子を示す図、 第39図および第40図は、実格子とそれを撮像した格
子画像を示す図および補正地図を示す図、第41図は、
補正地図作成のフローチャート、第42図は、異常値補
間の方法を示す模式図、第43図ないし第47図は、異
常値判定法を説明するためのグラフおよびフローチャー
ト、第48図は、視野を変更して再計測して補正マツプ
を作成する際の視野を示す模式図、 第49図は、レチクルモニタを行なう機構の構成図であ
る。 LP:照明系、LTニレチクル、PO:投影光学系、W
L:ウェハ照明系、WS;クエハステージ、O3=色収
差補正光学系、BM二基準マスク、DP:ダハプリズム
、PM:ポリゴンミラー、DX、DY:ディテクタ。 第6図 第 イ官 号 4 因 し 第10図 第11図 ビーム1 第 12 図 ビーム3 第13図 (Q) (b) (c) 第14図 (G) (b) 第15図 第16図 第17図 第22図 第23図 第24図 第25図 第27図 第30図 第31図 第33図 第34図 第35図 第36図 第37図 第39図 !$40図 第41図 三菫亡−・ 1桁子女、!、の異常イ直≠り定法 w&44図 多発子女、恢の異常イ直 第45図 (a) (b)(c
) (d)1格子女や
、の異常イ直プ°1定 第46図 配列異常格手交層、不斐出アIレコ刃ス゛ム第47図 第48図 第49図
図、 第2図は、ウェハ上のマークの位置およびウェハ照明光
の照明方向を示す図、 第3図は、基準マスクの照明系配置および基準マークと
ウェハマーク像の配置を表わす図、第4図および第5図
は、スリット受光方法を説明するための概念図、 第6図は、ウェハ照明光の導入法および照度分布を示す
概念図、 第7図ないし第9図は、色収差補正光学系の構成図、 第10図および第11図は、ディテクタ感度モニタm構
の構成図および概略ブロックダイヤグラム、第12図な
いし第16図は、チョッピングおよび波形処理を説明す
るための概念図、 第17図は、レーザ光量補正を説明するための模式図、 第18図は、次ショットのウェハマークを同時に観察す
る例を示す図、 第19図は、第18図の場合のスリット受光方法のを示
す図、 第20図は、影マークを基準マークとした基準マスクを
示す図、 第21図は、第1図の装置の概略構成図、第22図は、
本実施例のシステムの位置合せ動作時の流れ図、 第23図および第24図は、画像処理にてAAを行なう
場合の構成図およびブロック回路図、第25図は、投影
積算ウィンドウおよびデータを示す図、 第26図は、画像処理にてAAを行なう他の例を示す図
、 第27図は、従来のレチクルアライメントを示す模式図
、 第28図は、間接法を適用したレチクル位置合せ検圧系
を示す図、 第29図は、本実施例のレチクル位置合せ検出系を示す
図、 第30図は、マーク部分を透過照明している様子を示す
断面図、 第31図は、アライメントマークの例を示す図、第32
図は、位置合せ装置のハードウェア構成図、 第33図は、二値化における複数部分領域の一例を示す
図、 第34図は、縮小平滑処理を説明する図、第35図は、
二値化閾値の内挿法を説明する図、第36図は、重心計
算を説明する図、 第37図は、処理動作フロー図、 第38図は、レチクル上に描かれた絶対格子を示す図、 第39図および第40図は、実格子とそれを撮像した格
子画像を示す図および補正地図を示す図、第41図は、
補正地図作成のフローチャート、第42図は、異常値補
間の方法を示す模式図、第43図ないし第47図は、異
常値判定法を説明するためのグラフおよびフローチャー
ト、第48図は、視野を変更して再計測して補正マツプ
を作成する際の視野を示す模式図、 第49図は、レチクルモニタを行なう機構の構成図であ
る。 LP:照明系、LTニレチクル、PO:投影光学系、W
L:ウェハ照明系、WS;クエハステージ、O3=色収
差補正光学系、BM二基準マスク、DP:ダハプリズム
、PM:ポリゴンミラー、DX、DY:ディテクタ。 第6図 第 イ官 号 4 因 し 第10図 第11図 ビーム1 第 12 図 ビーム3 第13図 (Q) (b) (c) 第14図 (G) (b) 第15図 第16図 第17図 第22図 第23図 第24図 第25図 第27図 第30図 第31図 第33図 第34図 第35図 第36図 第37図 第39図 !$40図 第41図 三菫亡−・ 1桁子女、!、の異常イ直≠り定法 w&44図 多発子女、恢の異常イ直 第45図 (a) (b)(c
) (d)1格子女や
、の異常イ直プ°1定 第46図 配列異常格手交層、不斐出アIレコ刃ス゛ム第47図 第48図 第49図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、第1の物体上に描かれたパターンを第2の物体上に
投影光学系を介して投影する装置における該第1の物体
と該第2の物体との位置合せ装置であって、本体側に付
され上記第1の物体の位置合せの指標となる基準マーク
と第1の物体に付された位置合せマークとを位置合せす
るに先立ち、予め格子状の歪量計測基準マークを撮像す
る手段と、実際の歪量計測基準マークの各交点の位置と
上記撮像の結果である各交点の検出位置とから補正デー
タを作成する手段と、上記撮像手段により上記基準マー
クと上記位置合せマークとを撮像した結果と上記補正デ
ータに基づいて上記基準マークと上記第1の物体とを位
置合せする手段とを具備することを特徴とする位置合せ
装置。 2、前記歪量計測基準マークの撮像が、撮像手段の撮像
する範囲中複数の位置で行なわれ、その撮像において異
常値の無い値のデータを用いて補正データを作成する特
許請求の範囲第1項記載の位置合せ装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62109122A JPS63274142A (ja) | 1987-05-06 | 1987-05-06 | 位置合せ装置 |
US07/060,398 US4814829A (en) | 1986-06-12 | 1987-06-10 | Projection exposure apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62109122A JPS63274142A (ja) | 1987-05-06 | 1987-05-06 | 位置合せ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63274142A true JPS63274142A (ja) | 1988-11-11 |
Family
ID=14502115
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62109122A Pending JPS63274142A (ja) | 1986-06-12 | 1987-05-06 | 位置合せ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63274142A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997038341A1 (fr) * | 1996-04-08 | 1997-10-16 | Komatsu Ltd. | Dispositif optique confocal |
KR20190106681A (ko) * | 2018-03-07 | 2019-09-18 | 가부시키가이샤 스크린 홀딩스 | 기판 검사 장치, 기판 처리 장치 및 기판 검사 방법 |
-
1987
- 1987-05-06 JP JP62109122A patent/JPS63274142A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997038341A1 (fr) * | 1996-04-08 | 1997-10-16 | Komatsu Ltd. | Dispositif optique confocal |
KR20190106681A (ko) * | 2018-03-07 | 2019-09-18 | 가부시키가이샤 스크린 홀딩스 | 기판 검사 장치, 기판 처리 장치 및 기판 검사 방법 |
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