JP2004014758A - Alignment apparatus - Google Patents

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JP2004014758A
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Seiichi Omori
大森　清一
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Nikon Corp
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an alignment apparatus which is capable of easily resetting alignment parameters to the optimal ones in a short period of time when an alignment error occurs. <P>SOLUTION: The alignment apparatus AL is equipped with an alignment mark PA, an imaging device 13 imaging MA, a setting device 15 which sets parameters for carrying out image processing of the image data of the alignment mark PA and the MA, which are imaged by the imaging device 13, an image processing device 14 which carries out image processing of the image data of the alignment mark PA and the MA on the basis of the parameters set by the setting device 15, and a display device 17 which displays the parameters set by the setting device 15 and the processed result outputted from the image processing device 14. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アライメントマークを備えた基板を所定の位置に位置合わせするアライメント装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子や液晶表示素子等のマイクロデバイスは、成膜処理、露光処理、及びエッチング処理等のプロセス処理を複数回繰り返し、基板（感光基板）上に複数のパターンを積層することで製造されるが、露光処理においては、既に基板に形成されているパターンに対して次に積層すべきパターンの像を精度良く重ね合わせる必要があるため、基板上のショット領域と次層のパターンを有するマスクとのアライメント（位置合わせ）処理が行われる。従来におけるアライメント処理方法に、画像処理を用いたアライメント処理方法がある。これは、マスクに形成されているマスクアライメントマークと感光基板に形成されている基板アライメントマークとのそれぞれを撮像装置（ＣＣＤ）で撮像し、これらマークの撮像データを画像処理してマークの位置情報を求め、この求めた結果に基づいてマスクと感光基板とを位置合わせするものである。
【０００３】
図１５は、従来のアライメント装置ＡＬＪを備えた露光装置ＥＸＪの一例を示す図である。図１５に示すように、アライメント装置ＡＬＪは、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭのマスクアライメントマークＭＡに対してアライメント用検出光（アライメント光）を照射する送光部１０１と、マスクアライメントマークＭＡを介して送光部１０１から射出されたアライメント光を基板ステージＰＳＴに支持されている感光基板Ｐの基板アライメントマークＰＡ近傍に導くアライメント光学系１０２と、アライメント光を照射することによりマスクアライメントマークＭＡ及び基板アライメントマークＰＡのそれぞれで発生した反射光を受光し、これらアライメントマークＭＡ、ＰＡの像を撮像するＣＣＤからなる撮像装置１０３とを備えている。撮像装置１０３の撮像結果は画像処理装置１０４に出力される。画像処理装置１０４は、マスクアライメントマークＭＡ及び基板アライメントマークＰＡのそれぞれの画像を取り込み、これらの画像信号に基づいてマスクＭと感光基板Ｐとの相対位置情報を求める。露光装置ＥＸＪは、画像処理装置１０４の処理結果に基づいてマスクＭと感光基板Ｐとを相対的に位置制御した後、マスクＭを露光光で照明し、マスクＭに形成されているパターンを投影光学系ＰＬを介して感光基板Ｐに転写する。
【０００４】
図１６（ａ）は、撮像装置１０３で撮像したマスクアライメントマークＭＡ及び基板アライメントマークＰＡの画像を示す模式図である。また、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）に示す一本の走査線（撮像エリア、ウインド）ＳＬに対応して撮像装置１０３が出力する画像信号の波形（信号波形ＶＨｘ）の一例を示す図である。図１６（ａ）に示すように、マスクアライメントマークＭＡは十字状マークであり、基板アライメントマークＰＡは中央に十字状の透過部を有するマークである。撮像装置１０３はマスクアライメントマークＭＡ及び基板アライメントマークＰＡを同時に撮像し、これらアライメントマークＭＡ、ＰＡどうしの位置関係を観察可能である。図１６（ｂ）に示すように、信号波形ＶＨｘには、マスクアライメントマークＭＡの像コントラストに対応した波形部分Ｖｍｘと、基板アライメントマークＰＡの像コントラストに対応した波形部分Ｖｐｘ１、Ｖｐｘ２とが時系列的に含まれている。この例では、マスクアライメントマークＭＡの波形部分Ｖｍｘはマーク要素の中心部でピーク点となり、基板アライメントマークＰＡの波形部分Ｖｐｘ１、Ｖｐｘ２はそれぞれ各マーク要素のエッジ部で撮像装置１０３に戻らない反射光によりボトム点となっている。画像処理装置１０４は信号波形からアライメントマークＭＡ、ＰＡそれぞれの位置（中心位置）を求める。そして、露光装置ＥＸＪは、求めたアライメントマークＭＡ、ＰＡの位置情報からマスクＭと感光基板Ｐとの位置関係を求め、これらが所定位置関係となるように位置補正量を求め、露光処理を行うようになっている。
【０００５】
ところで、マークの撮像状態はマークを形成する材質やマークの形状によって変化しやすい。例えば、同じ形状のマークであってもマークを形成する材質や基板上に塗布された感光剤の特性によって光の反射率が変化すると、マークの撮像状態（撮像されたマークの線幅や間隔、あるいはマークの像コントラストなど）が変化する場合がある。更に、プロセス処理によってもマークの撮像状態が変化する場合がある。この場合、マークが撮像装置１０３で撮像されたとしても撮像状態が変化することによって画像処理装置１０４は撮像装置１０３で撮像したマークを異常マークと認識してしまう。すると、マークが撮像されたにもかかわらず、アライメントエラーが発生してアライメント処理が不能となってしまう。そのため、従来では、マーク検出をするに際し、図１６（ａ）に示すように、マーク線幅の設計値Ｌ１に対する許容値Ｌ２を予め設定しておき、撮像されたマーク線幅が許容値Ｌ２内にあるかどうかを判断し、許容値Ｌ２内におさまっていれば、このマークを正常マークであると判断し、このマーク画像データを用いて画像処理（アライメント処理）を行っていた。
【０００６】
更に、例えば感光基板ＰやマスクＭにゴミ等が付着して信号波形ＶＨｘにノイズが乗り、撮像したマークが異常マークとして認識されてしまう場合もあるが、この場合も、図１６（ｂ）に示すように、像コントラスト（信号波形ＶＨｘ）に関する閾値（コントラストスレッショルド）Ｔｈを予め設定しておき、閾値以下の信号（ノイズ成分）をカットし、閾値以上の信号波形成分をマーク画像データとして用いることで画像処理（アライメント処理）を行っていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来のアライメント装置には以下に述べる問題が生じるようになった。
マークが撮像装置１０３で撮像されているにもかかわらず、撮像したマーク線幅が許容値Ｌ２を越えていたり、信号波形ＶＨｘに含まれるノイズ信号が閾値Ｔｈを越えていたりする場合、アライメントエラーとなり、アライメント処理が不能となる。これは、設定した許容値Ｌ２や閾値Ｔｈ（以下、許容値Ｌ２及び閾値Ｔｈをまとめて「アライメントパラメータ」と称する）が小さすぎる（厳しすぎる）ことが一因である。したがって、アライメントエラーになった際には、このアライメントパラメータを再設定し、再設定したアライメントパラメータに基づいて再度画像処理を実行することになる。ここで、画像処理（アライメント処理）を効率良く行うためには、アライメントエラーを発生させず且つアライメント精度を維持できる最適なアライメントパラメータを短時間のうちに再設定する必要がある。
【０００８】
従来において、アライメントパラメータを再設定するには、アライメントエラーになった際の予め保存しておいたマーク画像データ及びこのときのアライメントパラメータを基にオペレータがアライメントエラーとなる条件（アライメントパラメータ）を検討・解析し、アライメントパラメータの再設定を行っていた。
【０００９】
このように、従来においてアライメントパラメータを再設定する際には、保存しておいたデータに基づくオペレータによる検討・解析の手間や時間が必要であった。更に、検討・解析作業は、露光装置（画像処理装置）とは別の解析用コンピュータにより行われていたため、解析結果を露光装置にフィードバックするのに時間がかかり、最適なアライメントパラメータを短時間のうちに再設定することが困難であった。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、アライメントエラーが生じた際、最適なアライメントパラメータを短時間のうちに容易に再設定できるアライメント装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため本発明は、実施の形態に示す図１〜図１４に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明のアライメント装置（ＡＬ）は、マーク（ＰＡ、ＭＡ）を備えた基板（Ｐ、Ｍ）を所定の位置に位置合わせするアライメント装置において、マーク（ＰＡ、ＭＡ）を撮像する撮像装置（１３）と、撮像装置（１３）で撮像したマーク（ＰＡ、ＭＡ）の画像データを画像処理するパラメータを設定する設定手段（１５）と、設定手段（１５）で設定したパラメータに基づいてマーク（ＰＡ、ＭＡ）を画像処理する画像処理装置（１４）と、設定手段（１５）で設定したパラメータと画像処理装置（１４）で画像処理した結果とを表示する表示装置（１７）とを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、画像データを画像処理するためのパラメータと画像データの画像処理結果とを表示する表示装置を設けたので、アライメントエラーが発生した際にも、表示装置の表示情報を参照することで最適なアライメントパラメータを短時間のうちに再設定できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のアライメント装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明のアライメント装置ＡＬを備えた露光装置ＥＸの一実施形態を示す概略構成図である。
図１において、露光装置ＥＸは、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、感光基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板ステージＰＳＴに支持されている感光基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬと、マスクＭと感光基板Ｐとをアライメント（位置合わせ）するアライメント装置ＡＬとを備えている。本実施形態において、感光基板Ｐはガラスプレートにフォトレジスト（感光剤）を塗布したものである。
なお、以下の説明において、露光装置ＥＸのうち投影光学系ＰＬの光軸方向をＺ軸方向とし、水平面内においてＺ軸方向と直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に直交する方向をＹ軸方向とする。また、Ｘ軸まわり、Ｙ軸まわり、Ｚ軸まわりのそれぞれの回転方向をθＸ方向、θＹ方向、θＺ方向とする。
【００１４】
照明光学系ＩＬは、露光用光源１と、光源１から射出した光束を集光する楕円鏡２と、複数の光学素子からなる光学ユニットＩＵとを備えている。光源１から射出した光束は、照明光学系ＩＬの第１偏向ミラー３ａで偏向されて光学ユニットＩＵに入射する。光学ユニットＩＵは、光源１から射出し楕円鏡２で集光され第１偏向ミラー３ａで偏向された光束をほぼ平行な光束に変換するインプットレンズ、インプットレンズを通過した光束をほぼ均一な照度分布の光束に調整して露光光ＥＬに変換するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ＥＬを集光してマスクＭを均一な照度で照明するコンデンサレンズ系、リレーレンズ系など複数の光学素子により構成されている。光学ユニットＩＵからの露光光ＥＬは第２偏向ミラー３ｂで偏向された後、マスクＭを照明する。ここで、本実施形態における露光用光源１には水銀ランプが用いられ、露光光ＥＬとしては、照明光学系ＩＬ内に配置された不図示の波長フィルタにより、露光に必要な波長であるｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）などが用いられる。また、照明光学系ＩＬ内には、露光光ＥＬを通過する面積を調整して露光光ＥＬによるマスクＭ上における照明領域を設定するブラインド部４が設けられている。ブラインド部４はその開口面積を駆動装置４ａにより可変としている。
【００１５】
マスクステージＭＳＴはマスクＭを真空吸着保持する真空吸着部を備えたマスクホルダを有しており、マスクＭはマスクホルダに保持される。マスクステージＭＳＴ（マスクホルダ）はマスクＭのパターン形成領域に対応した開口を有し、マスクステージ駆動部ＭＳＴＤによりＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びθＺ方向に移動可能となっている。マスクステージ駆動部ＭＳＴＤの駆動は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
【００１６】
マスクステージＭＳＴのＸ軸及びＹ軸方向における位置はレーザ干渉システムにより検出される。レーザ干渉システムは、マスクステージＭＳＴのＹ側端部においてＸ軸方向に延在するＹ移動鏡５と、このＹ移動鏡５に対向する位置に設けられているＹレーザ干渉計６と、マスクステージＭＳＴのＸ側端部においてＹ軸方向に延在するＸ移動鏡（不図示）と、このＸ移動鏡に対向する位置に設けられているＸレーザ干渉計（不図示）とを有している。そして、Ｙレーザ干渉計及びＸレーザ干渉計のそれぞれがＹ移動鏡及びＸ移動鏡のそれぞれにレーザ光を照射し、その反射光に基づいてマスクステージＭＳＴのＹ軸方向及びＸ軸方向における位置を検出する。レーザ干渉計の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計の検出結果に基づいてマスクステージ駆動部ＭＳＴＤを介してマスクステージＭＳＴを駆動し、マスクＭの位置制御を行う。
【００１７】
露光装置ＥＸは、マスクステージＭＳＴ（マスクホルダ）の上方に移動可能に設けられ、マスクＭをマスクステージＭＳＴに対してロード・アンロードするマスクチェンジャ７を備えている。マスクチェンジャ７に搭載されるべきマスクＭはマスクライブラリ（不図示）に収容されており、マスクライブラリのマスクＭは不図示の搬送装置によりマスクチェンジャ７に搭載される。ここで、本実施形態において、感光基板Ｐには複数層（レイヤ）の回路パターンが重ね合わせられるようにして形成されるため、マスクチェンジャ７にはそれぞれの層（レイヤ）に対応した回路パターンを有するマスクＭが搭載される。露光装置ＥＸは、これらマスクＭを交換しながらパターンのそれぞれを感光基板Ｐ上で重ね合わせるようにして露光する。
【００１８】
マスクＭを照明した露光光ＥＬは投影光学系ＰＬに入射する。投影光学系ＰＬは、マスクＭの露光光ＥＬによる照明領域に存在するパターンの像を感光基板Ｐ上に結像し、感光基板Ｐの特定領域（投影領域）にパターンの像を投影露光するものである。投影光学系ＰＬを透過した露光光ＥＬは、基板ステージＰＳＴに保持されている感光基板Ｐ上の投影領域にマスクＭの照明領域に対応したパターンの像を結像する。照明領域のマスクＭのパターンは、所定の結像特性を持って感光基板Ｐに転写される。
【００１９】
基板ステージＰＳＴは感光基板Ｐを真空吸着保持する真空吸着部を備えた基板ホルダを有しており、感光基板Ｐは基板ホルダに保持される。基板ステージＰＳＴは基板ステージ駆動部ＰＳＴＤによりＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向に移動可能に設けられている。更に、基板ステージＰＳＴはθＺ方向にも移動可能に設けられているとともに、θＸ、θＹ方向にも移動可能に設けられており、感光基板Ｐを支持した際、感光基板Ｐのレベリング調整を含む位置調整を可能としている。
【００２０】
基板ステージＰＳＴのＸ軸及びＹ軸方向における位置はレーザ干渉システムにより検出される。レーザ干渉システムは、基板ステージＰＳＴのＹ側端部においてＸ軸方向に延在するＹ移動鏡８と、このＹ移動鏡８に対向する位置に設けられているＹレーザ干渉計９と、基板ステージＰＳＴのＸ側端部においてＹ軸方向に延在するＸ移動鏡（不図示）と、このＸ移動鏡に対向する位置に設けられているＸレーザ干渉計（不図示）とを有している。そして、Ｙレーザ干渉計及びＸレーザ干渉計のそれぞれがＹ移動鏡及びＸ移動鏡のそれぞれにレーザ光を照射し、その反射光に基づいて基板ステージＰＳＴのＹ軸方向及びＸ軸方向における位置を検出する。レーザ干渉計の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計の検出結果に基づいて基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを介して基板ステージＰＳＴを駆動し、感光基板Ｐの位置制御を行う。更に、露光装置ＥＸは、感光基板ＰのＺ軸方向における位置を検出するフォーカス検出系（不図示）を有している。フォーカス検出系の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはフォーカス検出系の検出結果に基づいて基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを介して基板ステージＰＳＴの位置制御を行う。
【００２１】
次に、マスクＭと感光基板Ｐとのアライメントを行うアライメント装置ＡＬについて説明する。
図１に示すように、アライメント装置ＡＬは、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭのマスクアライメントマークＭＡに対してミラー１０を介してアライメント用検出光（アライメント光）を照射する送光部１１と、マスクアライメントマークＭＡを介して送光部１１から射出されたアライメント光を基板ステージＰＳＴに支持されている感光基板Ｐの基板アライメントマークＰＡ近傍に導くアライメント光学系１２と、アライメント光の照射によりマスクアライメントマークＭＡ及び基板アライメントマークＰＡのそれぞれで発生した反射光を受光し、これらアライメントマークＭＡ、ＰＡの像を撮像するＣＣＤからなる撮像装置１３と、撮像装置１３で撮像したアライメントマークＭＡ、ＰＡの画像データを画像処理する画像処理装置１４と、画像処理装置１４での画像処理に用いるアライメントパラメータ（パラメータ）を設定する設定装置（設定手段）１５と、アライメント処理に関するデータを記憶する記憶装置（記憶手段）１６と、設定装置１５で設定されたアライメントパラメータと画像処理装置１４で画像処理した結果とを表示する表示装置１７とを備えている。画像処理装置１４は設定装置１５で設定されたアライメントパラメータに基づいて画像処理する。ここで、アライメント装置ＡＬの動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。また、画像処理装置１４及び設定装置１５はＣＰＵ（中央演算処理装置）を備えた演算装置により構成され、記憶装置１６はＲＯＭやハードディスクなどにより構成され、全体としてアライメント装置用処理部ＳＹＳを構成している。表示装置１７は、例えば液晶表示ディスプレイや有機エレクトロルミネッセンスディスプレイなどにより構成される。アライメント光学系１２は投影光学系ＰＬとは異なるものであって、投影光学系ＰＬの側方に複数配置されている。
【００２２】
アライメント装置ＡＬは、マスクＭに設けられたマスクアライメントマークＭＡと、感光基板Ｐに設けられた基板アライメントマークＰＡとを検出して、マスクＭと感光基板Ｐとを位置合わせするものである。図２（ａ）に示すように、マスクアライメントマークＭＡは十字状であり、マスクＭの４隅にそれぞれ設けられている。図２（ｂ）に示すように、基板アライメントマークＰＡはＬ字を４つ組み合わせた形状であって中央部に十字状の透過部を有しており、感光基板Ｐの周縁部の８箇所にそれぞれ設けられている。なお、マスクアライメントマークＭＡ及び基板アライメントマークＰＡの位置及び数は図２に示したものに限らず、適宜変更可能である。
【００２３】
図１に戻って、アライメント装置ＡＬの送光部１１は露光用光源１とは別のアライメント用光源１１Ａを有している。アライメント用光源１１Ａとしては例えばハロゲンランブなどが用いられ、波長選択フィルタ１１Ｃにより露光光ＥＬとは異なる波長を有するアライメント光が送光部１１より射出される。送光部１１は複数のアライメント光学系１２に対応して複数設けられており、送光部１１それぞれの照射動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。制御装置ＣＯＮＴは送光部１１（光源１１Ａ）の発光のタイミングを制御する。更に、アライメント用光源１１ＡとマスクＭとの間の光路上にはアライメントマークに照射するアライメント光の光量（照度）を調整する光量調整フィルタ１１Ｂが設けられている。ここで、送光部１１は、光透過率の異なる複数の光量調整フィルタ１１Ｂ、及び透過した光の波長をそれぞれ異ならせる複数の波長選択フィルタ１１Ｃを有しており、これらフィルタ１１Ｂ、１１Ｃのそれぞれはアライメント光の光路に対して不図示の駆動装置により進退自在に設けられている。制御装置ＣＯＮＴは、複数のフィルタ１１Ｂ、１１Ｃのうちから特定のフィルタ１１Ｂ、１１Ｃを選択してアライメント光の光路上に配置することにより、アライメントマークに照射するアライメント光の光量（照度）及び波長（色）を設定する。
【００２４】
撮像装置１３はアライメント光学系１２を介した基板アライメントマークＰＡ及びマスクアライメントマークＭＡの画像を撮像するものであってＣＣＤにより構成されており、アライメント光学系１２に対応して複数設けられている。撮像装置１３のそれぞれは、基板アライメントマークＰＡ及びマスクアライメントマークＭＡのそれぞれを介した複数のアライメント光を受光し、基板アライメントマークＰＡ及びマスクアライメントマークＭＡの位置情報を２次元の画像信号として取り込む。
【００２５】
図３はアライメント光学系１２及び撮像装置１３を含むアライメント装置ＡＬを上方（Ｚ方向）から見た図である。図３に示すように、本実施形態において、アライメント装置ＡＬは２つ設けられており、アライメント装置ＡＬは不図示の駆動装置によりＹ軸方向に移動可能に設けられている。そして、アライメント装置ＡＬの移動及びマスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭのＸ軸方向への移動により、アライメント装置ＡＬによるマーク検出位置に自由度を与えている。アライメントマークを撮像する際には、例えば図３（ａ）に示すような第１のアライメントマーク位置にアライメント装置ＡＬ及びステージを移動した後、第１のアライメントマークの位置情報を２次元の画像信号として取り込み、次いで、図３（ｂ）に示すような第２のアライメントマーク位置にアライメント装置ＡＬ及びステージを移動した後、第２のアライメントマークの位置情報を２次元の画像信号として取り込む。
【００２６】
図４（ａ）は、撮像装置１３が撮像したマスクアライメントマークＭＡ及び基板アライメントマークＰＡの画像信号を示す模式図である。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す一本の走査線（撮像エリア、ウインド）ＳＬに対応して撮像装置１３が出力する画像信号の波形（信号波形ＶＨｘ）を示す図である。図４（ａ）に示すように、撮像装置１３はマスクアライメントマークＭＡ及び基板アライメントマークＰＡを同時に撮像し、これらアライメントマークＭＡ、ＰＡどうしの位置関係を観察可能である。図４（ｂ）に示すように、信号波形ＶＨｘには、マスクアライメントマークＭＡの像コントラストに対応した波形部分Ｖｍｘと、基板アライメントマークＰＡの像コントラストに対応した波形部分Ｖｐｘ１、Ｖｐｘ２とが時系列的に含まれている。この例では、走査線ＳＬの走査方向における像コントラスト変化の微分値が示されており、図４（ａ）に示すように画像信号の輝度が変化する位置ｘ１〜ｘ１０において、図４（ｂ）に示すように信号波形ＶＨｘの極性が変わる。撮像装置１３の撮像結果は画像処理装置１４に出力される。画像処理装置１４はマスクアライメントマークＭＡ及び基板アライメントマークＰＡのそれぞれの画像データを取り込み、これら画像データに基づいてマスクアライメントマークＭＡ及び基板アライメントマークＰＡの相対位置情報を求める。そして、これらアライメントマークＭＡ、ＰＡの相対位置情報によりマスクＭと感光基板Ｐとの相対位置情報が求められる。
【００２７】
ここで、図２に示したように、基板アライメントマークＰＡは感光基板Ｐ上に設けられた代表的な数個のパターン（ショット領域）のそれぞれに付随して所定位置に形成されたものである。アライメント装置ＡＬは、これらの基板アライメントマークＰＡの位置情報を検出し、得られた位置情報に対して統計処理（ＥＧＡ処理）を行って感光基板Ｐ上に設定された全てのパターン（ショット領域）の位置を求める。そして、求めた位置情報と理想位置（理想格子）とに基づいてパターンのシフト、スケーリング、及びローテーションなどの像特性に関する補正量を求める。制御装置ＣＯＮＴは、露光処理を行うに際し、アライメント装置ＡＬで求めた補正量に基づいて、投影光学系ＰＬの像特性補正や、マスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴの位置補正を行い、マスクＭを露光光ＥＬで照明し、マスクＭに形成されているパターンを投影光学系ＰＬを介して感光基板Ｐに露光する。
【００２８】
設定装置（設定手段）１５は撮像装置１３で撮像したアライメントマークＭＡ、ＰＡの画像データを画像処理するアライメントパラメータを設定する。このアライメントパラメータは、アライメントマークの線幅の設計値Ｌ１に対する許容値Ｌ２（図４（ａ）参照）、アライメントマークの像コントラスト（信号波形ＶＨｘ）に関する閾値（コントラストスレッショルド）Ｔｈ（図４（ｂ）参照）などを含む。
マークを形成する材質やマークの形状、あるいはプロセス処理によってマークの撮像状態（撮像されたマークの線幅や間隔、あるいはマークの像コントラストなど）が変化すると、マークが撮像装置１３で撮像されたにもかかわらず、アライメント装置ＡＬは撮像装置１３で撮像したマークを異常マークと認識し、アライメントエラーを発生して画像処理不能状態（アライメント処理不能状態）となるが、撮像したマーク線幅が設定装置１５で設定した許容値Ｌ２内におさまっていればこのマークを正常マークであると判断することにより、アライメント装置ＡＬはこのマーク画像データを用いて画像処理（アライメント処理）を行うことができる。同様に、例えば感光基板ＰやマスクＭにゴミ等が付着して信号波形ＶＨｘにノイズが乗り、撮像したマークが異常マークとして認識されてしまう場合もあるが、この場合も、画像信号のうち設定装置１５で設定した閾値Ｔｈ以下の信号（ノイズ成分）をカットし、閾値Ｔｈ以上の信号波形成分をマーク画像データとして用いることで、アライメント装置ＡＬは画像処理（アライメント処理）を行うことができる。設定装置１５は、これら許容値Ｌ２及び閾値Ｔｈを含むアライメントパラメータを設定し、設定したアライメントパラメータを画像処理装置１４に送る。画像処理装置１４は設定装置１５で設定したアライメントパラメータに基づいてアライメントマークＭＡ、ＰＡを画像処理する。
【００２９】
アライメント処理はマスクＭのパターンを感光基板Ｐに露光する毎に行われるが、このときのアライメントマークＭＡ、ＰＡの画像データ及びこのとき設定したアライメントパラメータなどはその都度、記憶装置１６に記憶される。すなわち、画像処理する画像データ及びアライメントパラメータは感光基板Ｐ及びこの感光基板Ｐに積層されるパターン（レイヤ）毎に記憶装置１６に記憶される。
【００３０】
図５は、記憶装置１６に記憶されている、アライメントマークの画像データやアライメントパラメータなどアライメント処理に関する複数の記憶データの一例を示す模式図である。図５に示すように、記憶装置１６には、アライメント処理に関する複数のデータ（データ１、２、３、４、５、６…）が記憶されている。記憶装置１６に記憶されている記憶データは、撮像装置１３で撮像した画像データ、前記許容値Ｌ２及び閾値Ｔｈを含むアライメントパラメータ、アライメント処理に用いたアライメント光の照度及び波長データ（すなわち使用したフィルタ１１Ｂ、１１Ｃに関するデータ）などアライメント処理条件に関するプロセス情報、フォトレジストの材質や色、あるいは感光基板Ｐに転写されたパターンに関する基板情報、アライメントマークを形成する材質やマーク形状に関するマーク情報、画像データを処理した際の処理アルゴリズム、及びその際に求めたアライメント結果（マーク位置や線幅など）に関する処理情報などの過去の情報を含む。そして、これらデータはレイヤ毎に、すなわちアライメント処理を行うその都度に記憶されている。
【００３１】
ここで、以下の説明において、レイヤ毎に記憶される上記プロセス情報、基板情報、マスク情報、及び処理情報などの各情報を総称して適宜「レイヤ情報」と称する。
したがって、記憶装置１６は設定装置１５で設定したアライメントパラメータと感光基板Ｐのレイヤ情報とを記憶している構成となっている。更に、これら記憶データは、製品単位（基板単位）、ロット単位で階層的に分類され、記憶されている。
【００３２】
また、記憶装置１６に記憶されている記憶データは、過去のアライメント処理においてアライメントエラーを発生したアライメントパラメータ、そのときのマーク画像データ及びレイヤ情報と、アライメントエラーが発生せずに正常にアライメント処理可能であることを確認されたアライメントパラメータ、そのときのマーク画像データ及びレイヤ情報を含んでいる。すなわち、記憶装置１６には、アライメント処理における画像処理が失敗（エラー）したときの各データ、及びアライメント処理における画像処理が成功したときの各データのそれぞれが記憶されている。
【００３３】
なお、記憶装置１６に対する画像データ、アライメントパラメータ、及びレイヤ情報の記憶動作をレイヤ毎に行わずに、例えば、露光する感光基板の所定枚数毎（例えば１０枚毎）、あるいは所定ロット数毎、あるいは所定時間毎（例えば１０時間毎）に行うようにしてもよい。また、記憶装置１６に対する記憶動作は、レイヤ毎（あるいは所定枚数毎、所定ロット毎など）に自動的に行うようにしてもよいし、オペレータが随時行うようにしてもよい。
【００３４】
次に、上述した構成を有するアライメント装置ＡＬを用いて、マスクＭと感光基板Ｐとをアライメントする方法について図６のフローチャート図を参照しながら説明する。
アライメント装置ＡＬによるアライメント処理を行うに際し、まず、制御装置ＣＯＮＴは、送光部１１からのアライメント光照射条件を設定する（ステップＳ１）。
制御装置ＣＯＮＴは記憶装置１６に記憶されている過去のアライメント処理に関するデータを参照し、現在のアライメント処理対象である感光基板Ｐに応じた最適なアライメント光照射条件を設定する。
ここで、送光部１１は複数の光量調整フィルタ１１Ｂ及び波長選択フィルタ１１Ｃを有しており、これらフィルタ１１Ｂ、１１Ｃのそれぞれはアライメント光の光路に対して不図示の駆動装置により進退自在に設けられている。制御装置ＣＯＮＴは、記憶装置１６に記憶されている記憶データのうちレイヤ情報の中から、現在のアライメント処理対象である感光基板Ｐのレイヤに一致する、あるいは相関的に最も類似するレイヤに対応する過去のプロセス情報を参照し、現在のレイヤに最適な光量（照度）及び波長（色）を有するアライメント光を送光部１１より射出する。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは複数の光量調整フィルタ１１Ｂ及び波長選択フィルタ１１Ｃの中から最適なフィルタを選択し、アライメント光の光路上に配置する。このとき、表示装置１７は、図７に示すように、参照した過去のプロセス情報（レイヤ情報）を表示するとともに、設定されたプロセス条件を表示する。
【００３５】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳ１で設定した照射条件に基づいて、アライメント装置ＡＬの送光部１１より所定の光量（照度）及び波長（色）を有するアライメント光を射出する。送光部１１から射出されたアライメント光はマスクアライメントマークＭＡ及び基板アライメントマークＰＡを照射する（ステップＳ２）。
【００３６】
撮像装置１３は、アライメント光の照射によりマスクアライメントマークＭＡ及び基板アライメントマークＰＡで発生した反射光を受光し、アライメントマークＭＡ及び基板アライメントマークＰＡを撮像する（ステップＳ３）。
撮像装置１３は撮像した画像データを画像処理装置１４に出力する。また、表示装置１７は撮像装置１３で撮像された画像データを表示する。
【００３７】
画像処理装置１４は、撮像装置１３で撮像したアライメントマークＭＡ、ＰＡの画像データの画像処理が可能かどうかを判別する（ステップＳ４）。
すなわち、例えば画像データのコントラストが低く、マークのエッジ部が判別できないような場合、画像処理できない。あるいは、アライメントマークの形状が異常である場合にも画像処理できない。更に、撮像装置１３の計測領域内にアライメントマークが存在しない場合にも画像処理できない。画像処理装置１４は、アライメントマークの画像データに基づいて画像処理可能かどうかを判別する。なお、画像処理できるかどうかの判別は、表示装置１７に表示された画像データに基づいてオペレータが判別してもよい。
【００３８】
ステップＳ４において、画像処理できないと判断した場合、制御装置ＣＯＮＴは、表示装置１７に画像処理不能である旨を表示させ、制御装置ＣＯＮＴに接続されている不図示の警報装置を作動する。このとき、表示装置１７には、画像処理できないと判断された画像データも表示されている。更に、表示装置１７は、このときの各条件、すなわち、アライメント光の照度及び波長などのアライメント処理条件（プロセス情報）、フォトレジストの材質や色などの基板条件（基板情報）、及びアライメントマークの材質や形状に関するマーク条件（マーク情報）なども同時に表示する。
【００３９】
画像データのコントラストが不十分のため画像処理できないと判断した場合、制御装置ＣＯＮＴは、アライメント光の照射条件の再設定を行う（ステップＳ１１）。
例えば、送光部１１からの光量が不足していてアライメントマークの画像データのコントラスト（撮像装置１３の計測領域におけるマーク部分とマーク以外の部分との輝度差）が低下している場合には、制御装置ＣＯＮＴは、複数の光量調整フィルタ１１Ｂのうち、光透過率の高い光量調整フィルタ１１Ｂを選択し、この選択した光量調整フィルタ１１Ｂをアライメント光の光路上に配置する。一方、送光部１１からの光量が過剰で感光基板Ｐ（又はマスクＭ）からの反射光の光量が高く、撮像信号が飽和することにより画像データのコントラストが低下している場合には、制御装置ＣＯＮＴは、複数の光量調整フィルタ１１Ｂのうち、光透過率の低い光量調整フィルタ１１Ｂを選択し、この選択した光量調整フィルタ１１Ｂをアライメント光の光路上に配置する。
【００４０】
ここで、制御装置（設定手段）ＣＯＮＴは、光量調整フィルタ１１Ｂを選択するに際し、記憶装置１６に記憶されている過去のレイヤ情報（特にプロセス情報やマーク情報）を参照し、最適な光量調整フィルタ１１Ｂを選定する。制御装置ＣＯＮＴは、画像処理できない（光量が最適でない）というエラー情報に基づいて、アライメント光（光量）の過去の設定情報と現在の設定情報とを比較し、最適なアライメント光照射条件を設定する。表示装置１７はこれら過去及び現在の設定情報を表示する。
なお、送光部１１からのアライメント光の光量を変える際には、光量調整フィルタを用いずに、アライメント用光源１１Ａのパワーを変更するようにしてもよい。また、撮像装置のシャッタスピードを変えて感度を変えるようにしてもよい。なお、この場合にはマークからの反射光が強い際にスループットを落とさないので有効である。
【００４１】
また、カラーフィルタなどを製造する際には、フォトレジストに色素が含まれているカラーレジストが用いられるが、送光部１１により照射されるアライメント光の波長域によっては、このアライメント光はカラーレジストに吸収されてしまい、十分な光量を有するアライメントマークからの反射光が得られない場合がある。この場合、制御装置ＣＯＮＴは、複数の波長選択フィルタ１１Ｃのうち、十分な光量を有する反射光が得られる波長選択フィルタ１１Ｃを選択し、この選択した波長選択フィルタ１１Ｃをアライメント光の光路上に配置する。例えば、赤いカラーレジストに対しては赤色を含むアライメント光に変換可能な波長選択フィルタが、青いカラーレジストに対しては青色を含むアライメント光に変換可能な波長選択フィルタが、緑のカラーレジストに対しては緑色を含むアライメント光に変換可能な波長選択フィルタが選択される。また、これに限らず、２色のカラーレジストに対して有効なフィルタと、もう１色のカラーレジストに対して有効なフィルタとを用意しておき、フィルタを波長に合わせて選択するようにしてもよい。
【００４２】
ここで、制御装置（設定手段）ＣＯＮＴは、波長選択フィルタ１１Ｃを選択するに際し、記憶装置１６に記憶されている過去のレイヤ情報（特にプロセス情報やマーク情報）を参照し、最適な波長選択フィルタ１１Ｃを選定する。制御装置ＣＯＮＴは、画像処理できない（波長が最適でない）というエラー情報に基づいて、アライメント光（波長）の過去の設定情報と現在の設定情報とを比較し、最適なアライメント光照明条件を設定する。表示装置１７はこれら過去及び現在の設定情報を表示する。
【００４３】
このように、制御装置（設定手段）ＣＯＮＴは、感光基板Ｐのアライメントマークの材質や形状などマークに関するマーク条件、あるいはフォトレジストの材質や色など基板に関する基板条件に応じて、アライメント光の光量や波長といった照明条件を変更可能である。そして、制御装置ＣＯＮＴは、照明条件の過去の設定情報とこのときのエラー情報（例えば、光量が低すぎてエラーとなった、波長が不適なためエラーとなったなどのエラーの原因を示す情報を含む）とに基づいて、照明条件を自動的に変更設定できる。
【００４４】
なお、ここではフィルタの選択を制御装置ＣＯＮＴが自動的に行うように説明したが、エラーが発生した際、現在のレイヤ条件（使用したフィルタやレジストの色など）と一致、あるいは類似する過去の複数のレイヤ条件を表示装置１７に表示し、オペレータが表示装置１７を参照してこれら複数のレイヤ条件の中から処理に用いるレイヤ条件を選択し、再設定するようにしてもよい。すなわち、表示装置１７は、図８に示すように、現在及び過去の複数の設定条件（パラメータ）を明確に表示する。表示装置１７が複数の設定条件を表示することにより、オペレータにレイヤ条件（パラメータ）の再設定を可能とする。
【００４５】
そして、ステップＳ１１においてアライメント光の照明条件を再設定後、ステップＳ２、Ｓ３の処理を行い、再設定された照明条件がステップＳ４において再びエラーとなった場合には、制御装置ＣＯＮＴは、アライメント光の照射条件の過去の設定情報とこのときのエラー情報とに基づいて再度照明条件を自動的に変更設定する。
【００４６】
なお、例えばアライメントマークの形状が異常であるという理由で画像処理できないと判断したら、制御装置ＣＯＮＴは、この感光基板Ｐ（又はマスクＭ）に形成されているアライメントマーク自体が異常であると判断し、感光基板Ｐ（又はマスクＭ）の交換を行う。
あるいは、撮像装置１３の計測領域内にアライメントマークが存在しない場合には、エラー表示がなされオペレータコールがなされる。エラー表示に対して例えば、オペレータが表示装置１７を見ながら操作部を操作し、基板ステージＰＳＴ（又はマスクステージＭＳＴ）あるいは撮像装置１３を手動で移動し、撮像装置１３の計測領域内にアライメントマークが配置されるように位置調整することができる。また、アライメントマークが撮像されているがぼけている場合にはオペレータが手動でフォーカスを合わせる。
【００４７】
一方、ステップＳ４において、画像処理可能であると判断した場合、設定装置１５は、撮像装置１３で撮像したアライメントマークの画像データを画像処理するためのアライメントパラメータ（許容値Ｌ２及び閾値Ｔｈ）を設定する（ステップＳ５）。
ここで、設定装置１５は、記憶装置１６に記憶されている記憶データの中から、ステップＳ３で撮像した現在のアライメント処理対象であるレイヤのアライメントマークに一致する、あるいは相関的に最も類似する過去のアライメントマークの画像処理に用いたアライメントパラメータを参照し、現在のアライメントパラメータを設定する。表示装置１７は、設定したアライメントパラメータを表示する。図９に、このときの表示装置１７による表示結果の一例を示す。図９には、設定したフィルタ情報に加えて、現在のアライメントマークの設計値及びそれに対して設定された許容値Ｌ２、閾値（コントラストスレッショルド）Ｔｈに関する情報が示されている。
なお、ここでは、撮像したアライメントマークに一致（あるいは類似）する過去のアライメントマーク（マーク情報）を求め、この過去のアライメントマークに対応するアライメントパラメータを、現在のアライメント処理で用いるアライメントパラメータとして設定しているが、現在行っているプロセス条件に一致（あるいは類似）する過去のプロセス条件（レイヤ情報）を求め、このプロセス条件に対応するアライメントパラメータを、現在のアライメント処理で用いるアライメントパラメータに設定してもよい。
【００４８】
画像処理装置１４は、記憶装置１６に記憶されている記憶データのうち画像データの中から、ステップＳ３で撮像した画像データに一致する、あるいは相関的に最も類似する過去の画像データ及びこれに対応するレイヤ情報を参照し、ステップＳ３で撮像した画像データを画像処理する際の処理アルゴリズムを設定する（ステップＳ６）。
【００４９】
画像処理装置１４は、ステップＳ５で設定したアライメントパラメータ、及びステップＳ６で設定した処理アルゴリズムに基づいて、画像データを画像処理する（ステップＳ７）。
【００５０】
画像処理装置１４は、画像処理結果を表示装置１７で表示する（ステップＳ８）。
このとき、表示装置１７は、ステップＳ２において設定装置１５で設定したアライメントパラメータと、画像処理装置１４での画像処理結果とを同時に表示する。
ここで、アライメントマークＭＡ、ＰＡのそれぞれは、図４を用いて説明したように、信号波形（画像の輝度）が変化する位置ｘ１〜ｘ１０を有している。輝度が変化する位置ｘ１〜ｘ１０において、図４（ｂ）に示すように信号波形ＶＨｘの極性が変わる。画像処理装置１４は、画像データを画像処理することにより、この極性が変化する位置ｘ１〜ｘ１０を求める。そして、表示装置１７は、図１０（ａ）に示すように、画像処理装置１４で求めた−極性の位置（高輝度から低輝度に変化する位置）を図中、黒塗り長方形で示すｄ１〜ｄ５、＋極性の位置（低輝度から高輝度に変化する位置）を図中、白抜きの長方形で示すｂ１〜ｂ５と表示する。更に、画像処理装置１４は、位置ｄ１〜ｄ５及びｂ１〜ｂ５に基づいて、アライメントマークＭＡ、ＰＡのエッジ部Ｅ１〜Ｅ６の位置を求め、このエッジ部Ｅ１〜Ｅ６の位置情報に基づいて、マーク線幅及び間隔を求める。表示装置１７は、図１０（ｂ）に示すように、このエッジ部Ｅ１〜Ｅ６の位置情報を表示する。このように、表示装置１７は、アライメントマークＭＡ、ＰＡの特徴を分析した分析結果である輝度の極性が変化する位置ｄ１〜ｄ５、ｂ１〜ｂ５、あるいはエッジ部Ｅ１〜Ｅ６に関する情報をアライメントマークＭＡ、ＰＡの画像に合成して表示する。
【００５１】
画像処理装置１４は、アライメントパラメータを参照し、マーク線幅がステップＳ５で設定したアライメントパラメータ（許容値Ｌ２）以下であるか、ノイズ信号がステップＳ５で設定したアライメントパラメータ（コントラストスレッショルドＴｈ）以下であるかどうかを判断する。すなわち、画像処理装置１４は、マーク検出結果と予め設定したアライメントパラメータとを比較し、マーク検出結果がアライメントパラメータを越えたアライメントエラーであるかどうかを判別する（ステップＳ９）。
【００５２】
ステップＳ９において、アライメントエラーでなく、マーク検出が正常に行われていると判断したら、画像処理装置１４は、アライメントマークＭＡと基板アライメントマークＰＡとの位置ずれ量をＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに関して算出する。制御装置ＣＯＮＴは、画像処理装置１４で算出した位置ずれ量に基づいて、マスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴの位置補正を行い、マスクＭと感光基板Ｐとの位置合わせ（アライメント）を行う（ステップＳ１０）。マスクＭと感光基板Ｐとの位置合わせをした後、制御装置ＣＯＮＴはマスクＭを露光光ＥＬで照明し、マスクＭに形成されているパターンを投影光学系ＰＬを介して感光基板Ｐに露光し、一連の処理を終了する。
【００５３】
一方、ステップＳ９において、マークを画像処理した処理結果がアライメントエラーとなっ場合、表示装置１７は、ステップＳ５で設定したこのときのアライメントパラメータと、このときのエラー情報とを同時に表示する（ステップＳ１２）。
すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、アライメントエラーが発生した際の画像データ、レイヤ情報、及びアライメントパラメータ（許容値Ｌ２及び閾値Ｔｈ）を表示装置１７に表示する。更に、表示装置１７は、アライメントエラーが発生した旨を表示するとともに、制御装置ＣＯＮＴに接続されている不図示の警報装置を作動する。
ここで、アライメントエラーが生じた際、このアライメントエラーはアライメントパラメータ（許容値Ｌ２及び閾値Ｔｈ）が厳しすぎることが原因であってその後のアライメント処理を不能とするだけであって、画像処理装置１４は画像データを画像処理可能である。したがって、画像処理装置１４は位置ｄ１〜ｄ５、ｂ１〜ｂ５の位置情報を求めることができる。表示装置１７は、アライメントエラーが生じた際にも、アライメントマークの画像データと画像処理装置１６の分析結果である位置ｄ１〜ｄ５、ｂ１〜ｂ５とを合成して表示可能である。なお、表示装置１７は、アライメントエラーが生じた際には、位置ｄ１〜ｄ５、ｂ１〜ｂ５の情報を表示しない構成とされてもよい。また、アライメントパラメータに原因がある場合には、その設定されたパラメータの部分の色を変えたり、点滅させるようにすることにより、オペレータに修正を促すことが可能となる。
【００５４】
更に、表示装置１７は、アライメントエラーが発生した際に、現在のアライメントパラメータと、記憶装置１６に記憶されている過去のアライメントパラメータとを表示する（ステップＳ１３）。
この過去のアライメントパラメータ、すなわちアライメントパラメータの過去の設定情報は、記憶装置１６に記憶されている記憶データのうちのアライメントパラメータの中から、現在のアライメント処理対象であるアライメントマーク（レイヤ）に一致する、あるいは相関的に最も類似するアライメントマークに対応する過去のアライメントパラメータである。表示装置１７は、図１２に示すように、現在のアライメントパラメータと、過去の複数のアライメントパラメータとを明確に表示する。設定装置１５は、この過去のアライメントパラメータを参照用パラメータとして参照する。ここで、この過去のアライメントパラメータは、過去の画像処理においてエラーが発生したアライメントパラメータ、及び画像処理でエラーが発生しないことを確認されたパラメータを含む。このように、表示装置１７は、画像処理装置１４ので画像処理の結果に応じて、アライメントパラメータの過去の設定情報を表示する。
【００５５】
設定装置１５は、画像処理結果に応じてアライメントパラメータの再設定を行う（ステップＳ１４）。
ここで、設定装置１５は、アライメントエラーが発生するエラー情報に基づいて現在のアライメントパラメータ（現在の設定情報）と、過去のアライメントパラメータ（過去の設定情報）とを比較し、過去のアライメントパラメータに基づいてアライメントパラメータの再設定を行う。このとき、設定装置１５は、アライメントパラメータの過去の設定情報とこのときのエラー情報（例えば、許容値Ｌ２が厳しすぎてエラーとなった、閾値Ｔｈが厳しすぎてエラーとなったなどのエラーの原因を示す情報を含む）とに基づいて、アライメントパラメータを自動的に変更設定できる。
【００５６】
アライメントエラーの発生は、アライメントパラメータの設定値が厳しすぎることが一因であるため、アライメントパラメータの再設定を行う際、具体的には、許容値Ｌ２及び閾値Ｔｈを大きく（緩く）設定する。こうすることにより、アライメントマークの画像データは、画像処理装置１４により正常に画像処理される。
【００５７】
また、図１１に別のフローチャート図を示す。図６に示したフローチャート図と異なる点は、マークを撮像し、画像処理後、エラーが発生した時点でアライメントパラメータやアライメント光照射条件を再設定するようにしている。図１１のステップＳ１５においては、アライメントエラーが発生した原因が、パラメータの設定だけによるものか、アライメント光照射条件によるものかを判別する（ステップＳ１５）。
そして、アライメント光照射条件の再設定が必要な場合には再設定を行い、アライメント光の光量、波長、又は照射及び撮像する位置などを変更してマークを撮像する。この結果、適正なアライメント処理を行うことができるようになる。
【００５８】
なお、ここではアライメントパラメータの選択を設定装置１５が自動的に行うように説明したが、エラーが発生した際、図１２に示すように、現在のレイヤ条件（マーク情報やアライメントパラメータ）と一致、あるいは類似する過去の複数のレイヤ条件を表示装置１７に表示し、オペレータが表示装置１７を参照してこれら複数のレイヤ条件の中から処理に用いるレイヤ条件を選択し、アライメントパラメータを再設定するようにしてもよい。このとき、表示装置１７は、現在及び過去の複数のアライメントパラメータを明確に表示する。表示装置１７が複数のアライメントパラメータを表示することにより、オペレータにアライメントパラメータの再設定を可能とする。
【００５９】
そして、アライメントパラメータの再設定がされたら、ステップＳ６に進む。そして、ステップＳ７及びＳ８の処理を行い、ステップＳ９において再度アライメントエラーが生じたかどうかを判断する。ここで、アライメントエラーが発生した場合には、設定装置１５は、記憶装置１６に記憶されているアライメントパラメータの過去の設定情報と、このときのエラー情報とに基づいて、アライメントパラメータを自動的に更新するようになっている。なお、アライメントパラメータの更新は、所定処理基板枚数毎、あるいは所定ロット数毎などで行うことができる。
【００６０】
以上説明したように、画像データを画像処理するためのアライメントパラメータと画像データの画像処理結果とを表示する表示装置１７を設けたので、アライメントエラーが発生した際にも、表示装置１７の表示情報を参照することで最適なアライメントパラメータを短時間のうちに再設定できる。
【００６１】
また、表示装置１７は、アライメントマークの特徴を分析した分析結果を画像データに合成して表示するので、マークの線幅や像コントラスト情報などを円滑に把握することができる。また、設定装置１５で設定したアライメントパラメータと感光基板Ｐのレイヤ情報とを記憶する記憶装置１６を設けたので、記憶装置１６に記憶してあるこれらレイヤ情報を表示装置１７で表示することにより、そのレイヤ（感光基板Ｐ）に最適なパラメータを円滑に選択することができる。
【００６２】
表示装置１７は、アライメントエラーが生じた際に、設定装置１５で設定したアライメントパラメータとエラー情報とを同時に表示するので、この表示された情報に基づいて、オペレータあるいは制御装置ＣＯＮＴにより最適なアライメントパラメータの再設定を短時間のうちに円滑に行うことができる。更に、表示装置１７は、記憶装置１６に記憶されているアライメントパラメータの過去の設定情報を表示するので、この表示された過去の設定情報を参照用パラメータとし、参照用パラメータを参照することによりアライメントパラメータの再設定・更新を円滑に行うことができる。
【００６３】
画像処理する際、例えば感光基板ＰやマスクＭに付着しているゴミを検出してしまい、このゴミをアライメントマークとして誤認識した状態でアライメント処理及び露光処理が進行する場合が考えられる。この場合、パターンの位置ずれが生じるが、現像処理工程の後の検査工程においてパターン形状をパターン形状計測装置で計測するまでは、パターンの位置ずれが認識できないという不具合が発生する。しかしながら、撮像装置１３で撮像した画像データを表示装置１７で表示するようにしたので、画像処理段階でゴミの付着を認識することができ、その後の工程を円滑に行うことができる。
【００６４】
なお、記憶装置１６に記憶される感光基板Ｐに転写されたパターンに関する基板情報に、露光処理及び現像処理を施された後の感光基板Ｐのパターン精度（形状精度、線幅精度）に関する情報を含ませることもできる。パターン精度は、感光基板Ｐのパターン形状を計測可能なパターン形状計測装置により計測される。そして、表示装置１７は、アライメントエラー時において過去のアライメントパラメータやレイヤ情報とともにパターン精度計測データを表示可能である。アライメントパラメータを再設定する際、パターン精度計測データを参照することにより、より一層最適なアライメントパラメータを設定できる。
【００６５】
図１３（ａ）に示すように、アライメント装置ＡＬと、画像処理装置１４、設定装置１５、及び表示装置１７とをネットワーク（電気通信回線）ＮＷを介して接続するようにしてもよい。画像処理する際には、画像処理装置１４がアライメント装置ＡＬに付随する記憶装置１６に記憶されているアライメントパラメータや画像データ、あるいはレイヤ情報にアクセスし、画像処理する。また、画像処理装置１４で処理された結果や設定されたアライメントパラメータはネットワークＮＷを介してアライメント装置ＡＬにフィードバックされる。
更に、図１３（ｂ）に示すように、複数台のアライメント装置ＡＬ（露光装置ＥＸ）をネットワークＮＷで接続し、それぞれのアライメント装置ＡＬにおける画像データ、アライメントパラメータ、及びレイヤ情報を、１つの記憶装置１６を介して複数台のアライメント装置ＡＬで共有するようにしてもよい。
【００６６】
なお、上記実施形態では、投影光学系ＰＬとは別のアライメント光学系１２を設け、基板アライメントマークＰＡをアライメント光学系１２を介して撮像するように説明したが、基板アライメントマークＰＡを投影光学系ＰＬを介して撮像するようにしてもよい。
【００６７】
また、アライメント光学系２つ設けたものを示したが、３つ又は領域の４隅にそれぞれ位置するように４つ設けるようにしてもよい。また、アライメント光学系を移動しなくても、感光基板Ｐを相対的に移動してアライメントマークを検出するようにしてもよい。
【００６８】
なお、上記実施形態では、複数のアライメント光学系１２に対応して、アライメント用光源１１Ａをそれぞれ有する送光部１１も複数設けられている構成であるが、アライメント用光源を１つとし、光ファイバなどのライトガイドで１つのアライメント用光源から射出したアライメント光を分岐し、分岐した光を複数のアライメント光学系１２のそれぞれに入射する構成でもよい。
【００６９】
なお、上記実施形態では、主にマスクと感光基板（プレート）とをアライメントするものについて説明したが、これに限らず、マスクのみ、感光基板のみのアライメントの際にも適用できることはいうまでもない。
【００７０】
上記実施形態の露光装置ＥＸとして、マスクＭと感光性基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを露光する走査型の露光装置の他に、マスクＭと感光性基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを露光し、感光性基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート型の露光装置に適用することもできる。
【００７１】
露光装置ＥＸの用途としては角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装置に限定されることなく、例えば、半導体製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適当できる。
【００７２】
本実施形態の露光装置ＥＸの光源１にはハロゲンランプのみならず、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）を用いることもできる。
【００７３】
投影光学系ＰＬの倍率は、等倍系のみならず縮小系および拡大系のいずれでもよい。
【００７４】
投影光学系ＰＬとしては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ２レーザやＸ線を用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にする。
【００７５】
基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴにリニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもいい。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。
【００７６】
ステージの駆動装置として平面モ−タを用いる場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユニットのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの他方をステージの移動面側（ベース）に設ければよい。
【００７７】
基板ステージＰＳＴの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【００７８】
マスクステージＭＳＴの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【００７９】
以上のように、本願実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００８０】
半導体デバイスは、図１４に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスクを製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置によりマスクのパターンを基板に露光する基板処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、画像データを画像処理するためのパラメータと画像データの画像処理結果とを表示する表示装置を設けたので、アライメントエラーが発生した際にも、表示装置の表示情報を参照することで最適なアライメントパラメータを短時間のうちに再設定できる。したがって、円滑で効率良いアライメント処理を実行できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアライメント装置を備えた露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】アライメントマークを有するマスク及び基板を説明するための図である。
【図３】アライメント装置を上方から見た図である。
【図４】撮像装置の出力結果の一例を示す図であって、（ａ）はアライメントマークの画像データを示す図、（ｂ）は信号波形を示す図である。
【図５】記憶装置に記憶されているデータの一例を示す模式図である。
【図６】本発明のアライメント装置によるアライメント方法の一実施形態を示すフローチャート図である。
【図７】表示装置の表示結果の一例を示す図である。
【図８】表示装置の表示結果の一例を示す図である。
【図９】表示装置の表示結果の一例を示す図である。
【図１０】表示装置の表示結果の一例を示す図である。
【図１１】本発明のアライメント装置によるアライメント方法の他の実施形態を示すフローチャート図である。
【図１２】表示装置の表示結果の一例を示す図である。
【図１３】本発明のアライメント装置の他の実施例を示す図である。
【図１４】半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
【図１５】従来のアライメント装置を備えた露光装置を示す図である。
【図１６】従来の撮像装置の出力結果を示す図である。
【符号の説明】
１１　　送光部
１２　　アライメント光学系
１３　　撮像装置
１４　　画像処理装置
１５　　設定装置（設定手段）
１６　　記憶装置（記憶手段）
１７　　表示装置
ＡＬ　　アライメント装置
ＣＯＮＴ　　制御装置（設定手段）
ＥＸ　　露光装置
Ｍ　　マスク（基板）
ＭＡ　　マスクアライメントマーク（マーク）
Ｐ　　感光基板（基板）
ＰＡ　　基板アライメントマーク（マーク）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an alignment device for aligning a substrate provided with an alignment mark at a predetermined position.
[0002]
[Prior art]
Microdevices such as semiconductor elements and liquid crystal display elements are manufactured by repeating a plurality of process processes such as a film forming process, an exposure process, and an etching process, and laminating a plurality of patterns on a substrate (photosensitive substrate). In the exposure process, since it is necessary to accurately overlay the image of the pattern to be laminated next on the pattern already formed on the substrate, the shot region on the substrate and the mask having the pattern of the next layer are required. An alignment (positioning) process is performed. As a conventional alignment processing method, there is an alignment processing method using image processing. In this method, an image of a mask alignment mark formed on a mask and a substrate alignment mark formed on a photosensitive substrate are taken by an image pickup device (CCD), and image data of these marks is processed to obtain position information of the marks. Is obtained, and the mask and the photosensitive substrate are aligned based on the obtained result.
[0003]
FIG. 15 is a view showing an example of an exposure apparatus EXJ provided with a conventional alignment apparatus ALJ. As shown in FIG. 15, an alignment apparatus ALJ includes a light transmitting unit 101 that irradiates a mask alignment mark MA of a mask M supported by a mask stage MST with detection light (alignment light) for alignment, and a mask alignment mark. An alignment optical system 102 for guiding the alignment light emitted from the light transmitting unit 101 through the MA to the vicinity of the substrate alignment mark PA of the photosensitive substrate P supported on the substrate stage PST; and a mask alignment mark by irradiating the alignment light. An imaging device 103 including a CCD that receives reflected light generated at each of the MA and the substrate alignment mark PA and captures images of the alignment marks MA and PA is provided. The imaging result of the imaging device 103 is output to the image processing device 104. The image processing device 104 captures the respective images of the mask alignment mark MA and the substrate alignment mark PA, and obtains relative position information between the mask M and the photosensitive substrate P based on these image signals. The exposure apparatus EXJ relatively controls the position of the mask M and the photosensitive substrate P based on the processing result of the image processing apparatus 104, and then illuminates the mask M with exposure light to project a pattern formed on the mask M. The image is transferred to the photosensitive substrate P via the optical system PL.
[0004]
FIG. 16A is a schematic diagram illustrating an image of the mask alignment mark MA and the substrate alignment mark PA captured by the imaging device 103. FIG. 16B shows an example of a waveform (signal waveform VHx) of an image signal output by the imaging device 103 corresponding to one scanning line (imaging area, window) SL shown in FIG. 16A. FIG. As shown in FIG. 16A, the mask alignment mark MA is a cross-shaped mark, and the substrate alignment mark PA is a mark having a cross-shaped transmission portion at the center. The imaging device 103 can simultaneously image the mask alignment mark MA and the substrate alignment mark PA and observe the positional relationship between these alignment marks MA and PA. As shown in FIG. 16B, in the signal waveform VHx, a waveform portion Vmx corresponding to the image contrast of the mask alignment mark MA and waveform portions Vpx1 and Vpx2 corresponding to the image contrast of the substrate alignment mark PA are time-series. Is included. In this example, the waveform portion Vmx of the mask alignment mark MA becomes a peak point at the center of the mark element, and the waveform portions Vpx1 and Vpx2 of the substrate alignment mark PA are reflected light that does not return to the imaging device 103 at the edge of each mark element. Is the bottom point. The image processing device 104 obtains the position (center position) of each of the alignment marks MA and PA from the signal waveform. Then, the exposure apparatus EXJ obtains the positional relationship between the mask M and the photosensitive substrate P from the obtained positional information of the alignment marks MA and PA, obtains a position correction amount such that these have a predetermined positional relationship, and performs exposure processing. It has become.
[0005]
By the way, the imaging state of a mark tends to change depending on the material of the mark and the shape of the mark. For example, even if the mark has the same shape, if the light reflectance changes due to the material forming the mark or the characteristics of the photosensitive agent applied on the substrate, the image pickup state of the mark (the line width, interval, Or the image contrast of the mark) may change. Further, the imaging state of the mark may change due to the processing. In this case, even if the mark is captured by the imaging device 103, the image processing device 104 recognizes the mark captured by the imaging device 103 as an abnormal mark because the imaging state changes. Then, even though the mark is imaged, an alignment error occurs and the alignment process becomes impossible. Therefore, conventionally, when detecting a mark, as shown in FIG. 16A, an allowable value L2 with respect to a design value L1 of the mark line width is set in advance, and the imaged mark line width is within the allowable value L2. Is determined to be within the allowable value L2, the mark is determined to be a normal mark, and image processing (alignment processing) is performed using the mark image data.
[0006]
Further, for example, there is a case where dust or the like adheres to the photosensitive substrate P or the mask M and noise is added to the signal waveform VHx, and the imaged mark is recognized as an abnormal mark. In this case as well, FIG. As shown, a threshold (contrast threshold) Th relating to image contrast (signal waveform VHx) is set in advance, a signal (noise component) below the threshold is cut off, and a signal waveform component above the threshold is used as mark image data. Image processing (alignment processing).
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional alignment apparatus described above has the following problems.
An alignment error occurs when the mark line width exceeds the allowable value L2 or the noise signal included in the signal waveform VHx exceeds the threshold value Th even though the mark is captured by the imaging device 103. Alignment processing becomes impossible. This is partly because the set tolerance L2 and threshold Th (hereinafter, the tolerance L2 and threshold Th are collectively referred to as "alignment parameters") are too small (too strict). Therefore, when an alignment error occurs, the alignment parameters are reset, and the image processing is executed again based on the reset alignment parameters. Here, in order to efficiently perform image processing (alignment processing), it is necessary to reset an optimal alignment parameter that does not cause an alignment error and maintains alignment accuracy in a short time.
[0008]
Conventionally, in order to reset the alignment parameter, a condition (alignment parameter) at which the operator causes an alignment error is examined based on the mark image data stored in advance when the alignment error occurs and the alignment parameter at this time.・ Analyze and reset the alignment parameters.
[0009]
As described above, conventionally, when resetting the alignment parameters, the labor and time for examination and analysis by the operator based on the stored data are required. Furthermore, since the study and analysis work was performed by an analysis computer separate from the exposure apparatus (image processing apparatus), it took time to feed back the analysis results to the exposure apparatus, and the optimal alignment parameters were determined in a short time. It was difficult to reset it at home.
[0010]
The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide an alignment apparatus that can easily reset an optimal alignment parameter in a short time when an alignment error occurs.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the present invention employs the following configuration corresponding to FIGS. 1 to 14 shown in the embodiment.
An alignment apparatus (AL) of the present invention is an alignment apparatus for aligning a substrate (P, M) provided with a mark (PA, MA) at a predetermined position. ), Setting means (15) for setting parameters for image processing of image data of the marks (PA, MA) picked up by the image pickup device (13), and marks (PA) based on the parameters set by the setting means (15). , MA), and a display device (17) for displaying the parameters set by the setting means (15) and the result of the image processing by the image processing device (14). Features.
[0012]
According to the present invention, a display device for displaying a parameter for performing image processing of image data and an image processing result of the image data is provided. Therefore, even when an alignment error occurs, the display information of the display device is referred to. Thus, the optimal alignment parameters can be reset in a short time.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the alignment apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an exposure apparatus EX provided with an alignment apparatus AL of the present invention.
In FIG. 1, an exposure apparatus EX includes a mask stage MST that supports a mask M, a substrate stage PST that supports a photosensitive substrate P, and an illumination optical system that illuminates the mask M supported by the mask stage MST with exposure light EL. Alignment (alignment) between IL, projection optical system PL that projects an image of the pattern of mask M illuminated by exposure light EL onto photosensitive substrate P supported on substrate stage PST, and mask M and photosensitive substrate P And an alignment device AL. In this embodiment, the photosensitive substrate P is formed by applying a photoresist (photosensitive agent) to a glass plate.
In the following description, the optical axis direction of the projection optical system PL of the exposure apparatus EX is defined as a Z-axis direction, and a direction orthogonal to the Z-axis direction in a horizontal plane is orthogonal to the X-axis direction, the X-axis direction, and the Z-axis direction. The direction of the movement is defined as the Y-axis direction. The rotation directions around the X axis, the Y axis, and the Z axis are defined as θX direction, θY direction, and θZ direction.
[0014]
The illumination optical system IL includes an exposure light source 1, an elliptical mirror 2 for condensing a light beam emitted from the light source 1, and an optical unit IU including a plurality of optical elements. The light beam emitted from the light source 1 is deflected by the first deflecting mirror 3a of the illumination optical system IL and enters the optical unit IU. The optical unit IU includes an input lens that converts a light beam emitted from the light source 1, collected by the elliptical mirror 2, and deflected by the first deflecting mirror 3a into a substantially parallel light beam. It consists of a plurality of optical elements such as an optical integrator that adjusts to a light flux and converts it to exposure light EL, a condenser lens system that condenses the exposure light EL from the optical integrator and illuminates the mask M with uniform illuminance, and a relay lens system. Have been. The exposure light EL from the optical unit IU illuminates the mask M after being deflected by the second deflection mirror 3b. Here, a mercury lamp is used as the exposure light source 1 in the present embodiment, and the exposure light EL is a g-line which is a wavelength required for exposure by a wavelength filter (not shown) arranged in the illumination optical system IL. (436 nm), h-line (405 nm), i-line (365 nm) and the like are used. In the illumination optical system IL, there is provided a blind unit 4 for adjusting an area passing through the exposure light EL to set an illumination area on the mask M by the exposure light EL. The opening area of the blind section 4 is made variable by a driving device 4a.
[0015]
The mask stage MST has a mask holder provided with a vacuum suction unit that holds the mask M by vacuum suction, and the mask M is held by the mask holder. The mask stage MST (mask holder) has an opening corresponding to the pattern formation region of the mask M, and can be moved in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the θZ direction by the mask stage driving unit MSTD. The drive of the mask stage drive section MSTD is controlled by the control device CONT.
[0016]
The position of the mask stage MST in the X-axis and Y-axis directions is detected by a laser interference system. The laser interference system includes a Y-moving mirror 5 extending in the X-axis direction at a Y-side end of the mask stage MST, a Y-laser interferometer 6 provided at a position facing the Y-moving mirror 5, and a mask stage. It has an X moving mirror (not shown) extending in the Y-axis direction at the X-side end of the MST, and an X laser interferometer (not shown) provided at a position facing the X moving mirror. . Then, each of the Y laser interferometer and the X laser interferometer irradiates the laser beam to each of the Y movable mirror and the X movable mirror, and based on the reflected light, the position of the mask stage MST in the Y axis direction and the X axis direction is determined. To detect. The detection result of the laser interferometer is output to the control unit CONT, and the control unit CONT drives the mask stage MST via the mask stage driving unit MSTD based on the detection result of the laser interferometer to control the position of the mask M.
[0017]
The exposure apparatus EX is provided movably above a mask stage MST (mask holder), and includes a mask changer 7 for loading and unloading the mask M with respect to the mask stage MST. The mask M to be mounted on the mask changer 7 is stored in a mask library (not shown), and the mask M of the mask library is mounted on the mask changer 7 by a transfer device (not shown). Here, in the present embodiment, since the circuit patterns of a plurality of layers (layers) are formed on the photosensitive substrate P so as to overlap each other, the circuit patterns corresponding to the respective layers (layers) are formed on the mask changer 7. Is mounted. The exposing apparatus EX exposes each of the patterns on the photosensitive substrate P while exchanging the masks M.
[0018]
The exposure light EL illuminating the mask M enters the projection optical system PL. The projection optical system PL forms an image of a pattern existing in an illumination area of the mask M by the exposure light EL on the photosensitive substrate P, and projects and exposes the pattern image on a specific area (projection area) of the photosensitive substrate P. It is. The exposure light EL transmitted through the projection optical system PL forms an image of a pattern corresponding to the illumination area of the mask M on a projection area on the photosensitive substrate P held on the substrate stage PST. The pattern of the mask M in the illumination area is transferred to the photosensitive substrate P with predetermined image forming characteristics.
[0019]
The substrate stage PST has a substrate holder provided with a vacuum suction unit for holding the photosensitive substrate P by vacuum suction, and the photosensitive substrate P is held by the substrate holder. The substrate stage PST is provided movably in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions by a substrate stage driving unit PSTD. Further, the substrate stage PST is provided so as to be movable in the θZ direction and also movable in the θX and θY directions. When the substrate stage PST supports the photosensitive substrate P, the position includes the leveling adjustment of the photosensitive substrate P. Adjustment is possible.
[0020]
The position of the substrate stage PST in the X-axis and Y-axis directions is detected by a laser interference system. The laser interference system includes a Y-moving mirror 8 extending in the X-axis direction at a Y-side end of the substrate stage PST, a Y-laser interferometer 9 provided at a position facing the Y-moving mirror 8, and a substrate stage PST. It has an X movable mirror (not shown) extending in the Y-axis direction at the X side end of the PST, and an X laser interferometer (not shown) provided at a position facing the X movable mirror. . Then, each of the Y laser interferometer and the X laser interferometer irradiates the laser beam to each of the Y moving mirror and the X moving mirror, and based on the reflected light, the position of the substrate stage PST in the Y axis direction and the X axis direction is determined. To detect. The detection result of the laser interferometer is output to the control unit CONT, and the control unit CONT drives the substrate stage PST via the substrate stage driving unit PSTD based on the detection result of the laser interferometer to control the position of the photosensitive substrate P. . Further, the exposure apparatus EX has a focus detection system (not shown) for detecting the position of the photosensitive substrate P in the Z-axis direction. The detection result of the focus detection system is output to the control device CONT, and the control device CONT controls the position of the substrate stage PST via the substrate stage driving unit PSTD based on the detection result of the focus detection system.
[0021]
Next, an alignment apparatus AL that performs alignment between the mask M and the photosensitive substrate P will be described.
As shown in FIG. 1, the alignment apparatus AL irradiates a mask alignment mark MA of a mask M supported by a mask stage MST with a detection light for alignment (alignment light) 11 via a mirror 10. An alignment optical system 12 that guides alignment light emitted from the light transmitting unit 11 through the mask alignment mark MA to near the substrate alignment mark PA of the photosensitive substrate P supported by the substrate stage PST; An imaging device 13 composed of a CCD for receiving reflected light generated at each of the mask alignment mark MA and the substrate alignment mark PA and capturing an image of these alignment marks MA and PA, and alignment marks MA and PA captured by the imaging device 13 Image processing of image data of A setting device (setting means) 15 for setting alignment parameters (parameters) used for image processing in the image processing device 14, a storage device (storage means) 16 for storing data relating to the alignment processing, and a setting device A display device 17 is provided for displaying the alignment parameters set in 15 and the result of image processing by the image processing device 14. The image processing device 14 performs image processing based on the alignment parameters set by the setting device 15. Here, the operation of the alignment device AL is controlled by the control device CONT. Further, the image processing device 14 and the setting device 15 are configured by an arithmetic device having a CPU (central processing unit), and the storage device 16 is configured by a ROM, a hard disk, and the like, and configures a processing unit SYS for the alignment device as a whole. ing. The display device 17 is composed of, for example, a liquid crystal display or an organic electroluminescence display. The alignment optical system 12 is different from the projection optical system PL, and a plurality of alignment optical systems 12 are arranged beside the projection optical system PL.
[0022]
The alignment apparatus AL detects a mask alignment mark MA provided on the mask M and a substrate alignment mark PA provided on the photosensitive substrate P, and aligns the mask M with the photosensitive substrate P. As shown in FIG. 2A, the mask alignment marks MA have a cross shape and are provided at four corners of the mask M, respectively. As shown in FIG. 2B, the substrate alignment mark PA has a shape formed by combining four L-shapes, has a cross-shaped transmission portion at the center, and is provided at eight positions on the peripheral edge of the photosensitive substrate P. Each is provided. The positions and numbers of the mask alignment marks MA and the substrate alignment marks PA are not limited to those shown in FIG. 2 and can be changed as appropriate.
[0023]
Returning to FIG. 1, the light transmitting unit 11 of the alignment apparatus AL has an alignment light source 11A different from the exposure light source 1. For example, a halogen lamp or the like is used as the alignment light source 11A, and alignment light having a wavelength different from the exposure light EL is emitted from the light transmitting unit 11 by the wavelength selection filter 11C. A plurality of light transmitting units 11 are provided corresponding to the plurality of alignment optical systems 12, and the irradiation operation of each of the light transmitting units 11 is controlled by the control unit CONT. The control device CONT controls the light emission timing of the light transmitting unit 11 (light source 11A). Further, on the optical path between the alignment light source 11A and the mask M, a light amount adjustment filter 11B for adjusting the light amount (illuminance) of the alignment light applied to the alignment mark is provided. Here, the light transmitting unit 11 includes a plurality of light amount adjustment filters 11B having different light transmittances, and a plurality of wavelength selection filters 11C for differentiating the wavelengths of the transmitted light, respectively. Is provided so as to be able to advance and retreat with respect to the optical path of the alignment light by a driving device (not shown). The control device CONT selects specific filters 11B and 11C from among the plurality of filters 11B and 11C and arranges them on the optical path of the alignment light, so that the light amount (illuminance) and wavelength (illuminance) of the alignment light applied to the alignment mark are adjusted. Color).
[0024]
The imaging device 13 captures images of the substrate alignment mark PA and the mask alignment mark MA via the alignment optical system 12, and is configured by a CCD. A plurality of imaging devices 13 are provided corresponding to the alignment optical system 12. Each of the imaging devices 13 receives a plurality of alignment lights via each of the substrate alignment mark PA and the mask alignment mark MA, and captures positional information of the substrate alignment mark PA and the mask alignment mark MA as a two-dimensional image signal.
[0025]
FIG. 3 is a view of the alignment device AL including the alignment optical system 12 and the imaging device 13 as viewed from above (Z direction). As shown in FIG. 3, in this embodiment, two alignment devices AL are provided, and the alignment devices AL are provided so as to be movable in the Y-axis direction by a driving device (not shown). The movement of the alignment apparatus AL and the movement of the mask M supported by the mask stage MST in the X-axis direction give the mark detection position of the alignment apparatus AL a degree of freedom. When imaging the alignment mark, for example, after moving the alignment apparatus AL and the stage to the first alignment mark position as shown in FIG. 3A, the position information of the first alignment mark is converted into a two-dimensional image signal. Then, after moving the alignment apparatus AL and the stage to the second alignment mark position as shown in FIG. 3B, the position information of the second alignment mark is captured as a two-dimensional image signal.
[0026]
FIG. 4A is a schematic diagram illustrating image signals of the mask alignment mark MA and the substrate alignment mark PA captured by the imaging device 13. FIG. 4B is a diagram illustrating a waveform (signal waveform VHx) of an image signal output by the imaging device 13 corresponding to one scanning line (imaging area, window) SL illustrated in FIG. It is. As shown in FIG. 4A, the imaging device 13 simultaneously images the mask alignment mark MA and the substrate alignment mark PA, and can observe the positional relationship between these alignment marks MA and PA. As shown in FIG. 4B, in the signal waveform VHx, a waveform portion Vmx corresponding to the image contrast of the mask alignment mark MA and waveform portions Vpx1 and Vpx2 corresponding to the image contrast of the substrate alignment mark PA are time-series. Is included. In this example, the differential value of the image contrast change in the scanning direction of the scanning line SL is shown, and as shown in FIG. 4A, the position x where the luminance of the image signal changes is shown. 1 ~ X 10 In FIG. 4B, the polarity of the signal waveform VHx changes as shown in FIG. The imaging result of the imaging device 13 is output to the image processing device 14. The image processing device 14 takes in the respective image data of the mask alignment mark MA and the substrate alignment mark PA, and obtains relative position information of the mask alignment mark MA and the substrate alignment mark PA based on the image data. Then, relative position information between the mask M and the photosensitive substrate P is obtained from the relative position information of the alignment marks MA and PA.
[0027]
Here, as shown in FIG. 2, the substrate alignment mark PA is formed at a predetermined position in association with each of several representative patterns (shot areas) provided on the photosensitive substrate P. . The alignment apparatus AL detects the position information of these substrate alignment marks PA, performs statistical processing (EGA processing) on the obtained position information, and performs all the patterns (shot areas) set on the photosensitive substrate P. Find the position of Then, based on the obtained position information and the ideal position (ideal lattice), a correction amount relating to image characteristics such as pattern shift, scaling, and rotation is obtained. When performing the exposure processing, the control device CONT corrects the image characteristics of the projection optical system PL and the position of the mask stage MST and the substrate stage PST based on the correction amount obtained by the alignment device AL, and exposes the mask M. The light is illuminated with light EL, and the pattern formed on the mask M is exposed on the photosensitive substrate P via the projection optical system PL.
[0028]
The setting device (setting device) 15 sets alignment parameters for performing image processing on the image data of the alignment marks MA and PA captured by the imaging device 13. The alignment parameters include an allowable value L2 for the design value L1 of the line width of the alignment mark (see FIG. 4A), and a threshold (contrast threshold) Th for the image contrast (signal waveform VHx) of the alignment mark (FIG. 4B). Reference).
If the imaging state of the mark (such as the line width and interval of the imaged mark, or the image contrast of the mark) changes due to the material forming the mark, the shape of the mark, or the process, the mark is captured by the imaging device 13. Nevertheless, the alignment device AL recognizes the mark imaged by the imaging device 13 as an abnormal mark, generates an alignment error, and enters an image processing disabled state (alignment processing disabled state). If the mark falls within the allowable value L2 set in step 15, the mark is determined to be a normal mark, and the alignment apparatus AL can perform image processing (alignment processing) using the mark image data. Similarly, for example, dust may adhere to the photosensitive substrate P or the mask M, causing noise on the signal waveform VHx, and the imaged mark may be recognized as an abnormal mark. The alignment apparatus AL can perform image processing (alignment processing) by cutting a signal (noise component) equal to or smaller than the threshold Th set by the apparatus 15 and using a signal waveform component equal to or larger than the threshold Th as mark image data. The setting device 15 sets an alignment parameter including the allowable value L2 and the threshold Th, and sends the set alignment parameter to the image processing device 14. The image processing device 14 performs image processing on the alignment marks MA and PA based on the alignment parameters set by the setting device 15.
[0029]
The alignment process is performed each time the pattern of the mask M is exposed on the photosensitive substrate P. At this time, the image data of the alignment marks MA and PA and the alignment parameters set at this time are stored in the storage device 16 each time. . That is, image data and alignment parameters for image processing are stored in the storage device 16 for each photosensitive substrate P and each pattern (layer) laminated on the photosensitive substrate P.
[0030]
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of a plurality of pieces of storage data related to an alignment process such as alignment mark image data and alignment parameters stored in the storage device 16. As shown in FIG. 5, the storage device 16 stores a plurality of data (data 1, 2, 3, 4, 5, 6,...) Related to the alignment process. The storage data stored in the storage device 16 includes image data captured by the imaging device 13, alignment parameters including the allowable value L2 and the threshold value Th, illuminance and wavelength data of alignment light used for alignment processing (that is, used filters). 11B and 11C), process information on alignment processing conditions, material and color of the photoresist, substrate information on the pattern transferred to the photosensitive substrate P, mark information on the material and mark shape forming the alignment mark, and image data. It includes past information such as a processing algorithm at the time of processing and processing information on alignment results (mark positions, line widths, etc.) obtained at that time. These data are stored for each layer, that is, each time an alignment process is performed.
[0031]
Here, in the following description, each piece of information such as the process information, the substrate information, the mask information, and the processing information stored for each layer is collectively referred to as “layer information” as appropriate.
Therefore, the storage device 16 is configured to store the alignment parameters set by the setting device 15 and the layer information of the photosensitive substrate P. Further, these stored data are hierarchically classified and stored in product units (substrate units) and lot units.
[0032]
Further, the stored data stored in the storage device 16 can be properly aligned with the alignment parameter in which an alignment error has occurred in the past alignment processing, the mark image data and the layer information at that time, and no alignment error occurs. , The mark image data at that time, and the layer information. That is, the storage device 16 stores each data when the image processing in the alignment process fails (error) and each data when the image processing in the alignment process succeeds.
[0033]
The image data, the alignment parameters, and the layer information are not stored in the storage device 16 for each layer. For example, for each predetermined number of photosensitive substrates to be exposed (for example, every 10), for each predetermined number of lots, or It may be performed every predetermined time (for example, every 10 hours). Further, the storage operation for the storage device 16 may be automatically performed for each layer (or for each predetermined number of sheets, for each predetermined lot, or the like), or may be performed by an operator as needed.
[0034]
Next, a method of aligning the mask M and the photosensitive substrate P using the alignment apparatus AL having the above-described configuration will be described with reference to the flowchart of FIG.
When performing the alignment process by the alignment device AL, first, the control device CONT sets the irradiation condition of the alignment light from the light transmitting unit 11 (step S1).
The control device CONT refers to the data on the past alignment processing stored in the storage device 16 and sets the optimum alignment light irradiation condition according to the photosensitive substrate P which is the current alignment processing target.
Here, the light transmitting unit 11 has a plurality of light amount adjustment filters 11B and a wavelength selection filter 11C, and each of these filters 11B and 11C is provided so as to be able to advance and retreat with respect to the optical path of the alignment light by a driving device (not shown). Has been. The control device CONT corresponds to the layer of the photosensitive substrate P, which is the current alignment processing target, or corresponds to the layer most similar in correlation, from the layer information in the storage data stored in the storage device 16. By referring to the past process information, an alignment light having an optimal light amount (illuminance) and wavelength (color) for the current layer is emitted from the light transmitting unit 11. That is, the control unit CONT selects an optimum filter from the plurality of light amount adjustment filters 11B and the wavelength selection filter 11C, and arranges them on the optical path of the alignment light. At this time, as shown in FIG. 7, the display device 17 displays the referenced past process information (layer information) and the set process conditions.
[0035]
Next, the control device CONT emits alignment light having a predetermined light amount (illuminance) and wavelength (color) from the light transmitting unit 11 of the alignment device AL based on the irradiation conditions set in step S1. The alignment light emitted from the light transmitting unit 11 irradiates the mask alignment mark MA and the substrate alignment mark PA (Step S2).
[0036]
The imaging device 13 receives the reflected light generated at the mask alignment mark MA and the substrate alignment mark PA by the irradiation of the alignment light, and images the alignment mark MA and the substrate alignment mark PA (Step S3).
The imaging device 13 outputs the captured image data to the image processing device 14. The display device 17 displays the image data captured by the imaging device 13.
[0037]
The image processing device 14 determines whether image processing of the image data of the alignment marks MA and PA captured by the imaging device 13 is possible (step S4).
That is, for example, when the contrast of the image data is low and the edge portion of the mark cannot be determined, image processing cannot be performed. Alternatively, image processing cannot be performed even when the shape of the alignment mark is abnormal. Further, even when the alignment mark does not exist in the measurement area of the imaging device 13, image processing cannot be performed. The image processing device 14 determines whether image processing is possible based on the image data of the alignment mark. The determination as to whether image processing can be performed may be made by an operator based on image data displayed on the display device 17.
[0038]
If it is determined in step S4 that the image processing cannot be performed, the control device CONT causes the display device 17 to display that the image processing cannot be performed, and activates an alarm device (not shown) connected to the control device CONT. At this time, the display device 17 also displays image data that is determined to be incapable of image processing. Further, the display device 17 displays various conditions at this time, namely, alignment processing conditions (process information) such as illuminance and wavelength of alignment light, substrate conditions (substrate information) such as photoresist material and color, and alignment marks. Mark conditions (mark information) related to the material and shape are also displayed at the same time.
[0039]
When it is determined that the image processing cannot be performed due to insufficient contrast of the image data, the control device CONT resets the irradiation condition of the alignment light (step S11).
For example, when the light amount from the light transmitting unit 11 is insufficient and the contrast of the image data of the alignment mark (the luminance difference between the mark part and the part other than the mark in the measurement area of the imaging device 13) is reduced, The control device CONT selects the light amount adjustment filter 11B having a high light transmittance among the plurality of light amount adjustment filters 11B, and arranges the selected light amount adjustment filter 11B on the optical path of the alignment light. On the other hand, when the light amount from the light transmitting unit 11 is excessive, the light amount of the reflected light from the photosensitive substrate P (or the mask M) is high, and the contrast of the image data is reduced due to the saturation of the imaging signal, the control is performed. The device CONT selects the light amount adjustment filter 11B having a low light transmittance among the plurality of light amount adjustment filters 11B, and arranges the selected light amount adjustment filter 11B on the optical path of the alignment light.
[0040]
Here, when selecting the light amount adjustment filter 11B, the control device (setting means) CONT refers to the past layer information (especially, process information and mark information) stored in the storage device 16, and determines the optimum light amount adjustment filter. Select 11B. The control device CONT compares the past setting information of the alignment light (light amount) with the current setting information based on the error information indicating that the image processing cannot be performed (the light amount is not optimal), and sets the optimum alignment light irradiation condition. . The display device 17 displays these past and present setting information.
When changing the light amount of the alignment light from the light transmitting unit 11, the power of the alignment light source 11A may be changed without using the light amount adjustment filter. Further, the sensitivity may be changed by changing the shutter speed of the imaging device. In this case, the throughput is not reduced when the reflected light from the mark is strong, so that it is effective.
[0041]
When a color filter or the like is manufactured, a color resist in which a dye is contained in a photoresist is used. However, depending on the wavelength range of the alignment light irradiated by the light transmitting unit 11, the alignment light may be a color resist. In some cases, reflected light from an alignment mark having a sufficient amount of light cannot be obtained. In this case, the control device CONT selects a wavelength selection filter 11C that can obtain a reflected light having a sufficient light amount among the plurality of wavelength selection filters 11C, and arranges the selected wavelength selection filter 11C on the optical path of the alignment light. I do. For example, for a red color resist, a wavelength selection filter that can be converted to alignment light containing red is used, for a blue color resist, a wavelength selection filter that can be converted to alignment light containing blue is used for a green color resist. In this case, a wavelength selection filter that can be converted into alignment light containing green is selected. In addition to this, a filter effective for two color resists and a filter effective for another color resist are prepared, and the filters are selected according to the wavelength. Is also good.
[0042]
Here, when selecting the wavelength selection filter 11C, the control device (setting means) CONT refers to the past layer information (especially, process information and mark information) stored in the storage device 16 and selects the optimal wavelength selection filter. Select 11C. The control device CONT compares the past setting information of the alignment light (wavelength) with the current setting information based on the error information indicating that the image processing cannot be performed (the wavelength is not optimal), and sets the optimal alignment light illumination condition. . The display device 17 displays these past and present setting information.
[0043]
As described above, the control device (setting means) CONT controls the light amount of the alignment light and the light amount of the alignment light in accordance with the mark condition such as the material and shape of the alignment mark of the photosensitive substrate P or the substrate condition such as the material and color of the photoresist. Illumination conditions such as wavelength can be changed. Then, the control unit CONT sets the past setting information of the illumination condition and the error information at this time (for example, information indicating the cause of the error such as an error due to the light quantity being too low or an error due to an inappropriate wavelength). ) Can automatically change and set the lighting conditions.
[0044]
Although the control unit CONT automatically selects the filter here, when an error occurs, it matches the current layer condition (used filter, resist color, etc.) or similar past conditions. A plurality of layer conditions may be displayed on the display device 17, and the operator may refer to the display device 17 to select a layer condition to be used for processing from among the plurality of layer conditions and reset the condition. That is, as shown in FIG. 8, the display device 17 clearly displays a plurality of current and past setting conditions (parameters). The display device 17 displays a plurality of setting conditions, thereby enabling the operator to reset the layer conditions (parameters).
[0045]
Then, after resetting the illumination condition of the alignment light in step S11, the processing in steps S2 and S3 is performed. If the reset illumination condition again causes an error in step S4, the control device CONT sets the alignment light The illumination condition is automatically changed and set again based on the past setting information of the irradiation condition and error information at this time.
[0046]
If it is determined that image processing cannot be performed because the shape of the alignment mark is abnormal, for example, the control device CONT determines that the alignment mark itself formed on the photosensitive substrate P (or the mask M) is abnormal. Then, the photosensitive substrate P (or the mask M) is replaced.
Alternatively, when the alignment mark does not exist in the measurement area of the imaging device 13, an error is displayed and an operator call is made. In response to the error display, for example, the operator operates the operation unit while looking at the display device 17, manually moves the substrate stage PST (or the mask stage MST) or the imaging device 13, and sets the alignment mark in the measurement area of the imaging device 13. Can be adjusted so that is arranged. When the alignment mark is imaged but is blurred, the operator manually focuses.
[0047]
On the other hand, if it is determined in step S4 that image processing is possible, the setting device 15 sets alignment parameters (permissible value L2 and threshold value Th) for performing image processing on the image data of the alignment mark captured by the imaging device 13. (Step S5).
Here, from among the stored data stored in the storage device 16, the setting device 15 matches the past alignment mark of the layer that is the current alignment processing target imaged in step S <b> 3, or the correlation mark most similar thereto. The current alignment parameter is set with reference to the alignment parameter used for the image processing of the alignment mark. The display device 17 displays the set alignment parameters. FIG. 9 shows an example of a display result by the display device 17 at this time. FIG. 9 shows, in addition to the set filter information, information about the current design value of the alignment mark, the allowable value L2 set for the current alignment mark, and the threshold value (contrast threshold) Th.
Here, a past alignment mark (mark information) matching (or similar to) the captured alignment mark is obtained, and an alignment parameter corresponding to the past alignment mark is set as an alignment parameter used in the current alignment processing. However, a past process condition (layer information) that matches (or is similar to) the current process condition is obtained, and an alignment parameter corresponding to the process condition is set as an alignment parameter used in the current alignment process. Is also good.
[0048]
The image processing device 14 includes, among the image data among the stored data stored in the storage device 16, the past image data that matches or is most similar to the image data captured in step S <b> 3, and Referring to the layer information to be processed, a processing algorithm for performing image processing on the image data captured in step S3 is set (step S6).
[0049]
The image processing device 14 performs image processing on the image data based on the alignment parameters set in step S5 and the processing algorithm set in step S6 (step S7).
[0050]
The image processing device 14 displays the image processing result on the display device 17 (step S8).
At this time, the display device 17 simultaneously displays the alignment parameter set by the setting device 15 in step S2 and the image processing result by the image processing device 14.
Here, each of the alignment marks MA and PA is located at the position x where the signal waveform (image luminance) changes, as described with reference to FIG. 1 ~ X 10 have. Position x where the luminance changes 1 ~ X 10 In FIG. 4B, the polarity of the signal waveform VHx changes as shown in FIG. The image processing device 14 performs image processing on the image data to obtain a position x at which the polarity changes. 1 ~ X 10 Ask for. Then, as shown in FIG. 10A, the display device 17 indicates the position of the negative polarity (the position where the luminance changes from high luminance to low luminance) obtained by the image processing device 14 as a black rectangle d in the figure. 1 ~ D 5 , + Positions (positions where the luminance changes from low luminance to high luminance) are indicated by b 1 ~ B 5 Is displayed. Further, the image processing device 14 is provided with a position d 1 ~ D 5 And b 1 ~ B 5 , The edge E of the alignment mark MA, PA 1 ~ E 6 Of the edge portion E 1 ~ E 6 The mark line width and interval are obtained based on the position information. As shown in FIG. 10 (b), the display device 17 1 ~ E 6 Display location information for. As described above, the display device 17 is positioned at the position d where the polarity of the luminance changes, which is the result of analyzing the characteristics of the alignment marks MA and PA. 1 ~ D 5 , B 1 ~ B 5 Or edge E 1 ~ E 6 Is synthesized with the images of the alignment marks MA and PA and displayed.
[0051]
The image processing device 14 refers to the alignment parameter and determines whether the mark line width is equal to or less than the alignment parameter (allowable value L2) set in step S5 or the noise signal is equal to or less than the alignment parameter (contrast threshold Th) set in step S5. Determine if there is. That is, the image processing device 14 compares the mark detection result with a preset alignment parameter, and determines whether the mark detection result is an alignment error exceeding the alignment parameter (step S9).
[0052]
If it is determined in step S9 that the mark detection has been performed normally without an alignment error, the image processing apparatus 14 determines the amount of displacement between the alignment mark MA and the substrate alignment mark PA in the X-axis direction and the Y-axis direction. Calculate for each. The control device CONT corrects the positions of the mask stage MST and the substrate stage PST based on the amount of positional deviation calculated by the image processing device 14, and performs position alignment (alignment) between the mask M and the photosensitive substrate P (step S10). ). After aligning the mask M with the photosensitive substrate P, the control device CONT illuminates the mask M with exposure light EL, and exposes the pattern formed on the mask M to the photosensitive substrate P via the projection optical system PL. , A series of processing ends.
[0053]
On the other hand, in step S9, if the processing result of the image processing of the mark results in an alignment error, the display device 17 simultaneously displays the alignment parameter set in step S5 and the error information at this time (step S12). ).
That is, the control device CONT displays the image data, the layer information, and the alignment parameters (the allowable value L2 and the threshold Th) on the display device 17 when the alignment error occurs. Further, the display device 17 displays that an alignment error has occurred, and activates an alarm device (not shown) connected to the control device CONT.
Here, when an alignment error occurs, the alignment error is caused by the alignment parameters (allowable value L2 and threshold value Th) being too severe, and only makes subsequent alignment processing impossible. Can perform image processing on image data. Therefore, the image processing device 14 moves to the position d 1 ~ D 5 , B 1 ~ B 5 Position information can be obtained. When an alignment error occurs, the display device 17 displays the image data of the alignment mark and the position d which is the analysis result of the image processing device 16. 1 ~ D 5 , B 1 ~ B 5 Can be combined and displayed. When an alignment error occurs, the display device 17 displays the position d. 1 ~ D 5 , B 1 ~ B 5 May not be displayed. Further, when there is a cause in the alignment parameter, it is possible to prompt the operator to correct the color by changing or blinking the color of the set parameter portion.
[0054]
Further, when an alignment error occurs, the display device 17 displays the current alignment parameters and the past alignment parameters stored in the storage device 16 (Step S13).
This past alignment parameter, that is, the past setting information of the alignment parameter, matches the alignment mark (layer) that is the current alignment processing target from among the alignment parameters in the storage data stored in the storage device 16. Or the past alignment parameter corresponding to the alignment mark that is most similar in correlation. The display device 17 clearly displays the current alignment parameter and a plurality of past alignment parameters, as shown in FIG. The setting device 15 refers to the past alignment parameters as reference parameters. Here, the past alignment parameter includes an alignment parameter in which an error has occurred in the past image processing and a parameter in which it has been confirmed that no error has occurred in the image processing. Thus, the display device 17 displays the past setting information of the alignment parameter according to the result of the image processing by the image processing device 14.
[0055]
The setting device 15 resets the alignment parameters according to the image processing result (Step S14).
Here, the setting device 15 compares a current alignment parameter (current setting information) with a past alignment parameter (past setting information) based on error information in which an alignment error occurs, and sets the past alignment parameter. The alignment parameters are reset based on these. At this time, the setting device 15 determines the past setting information of the alignment parameter and the error information at this time (for example, an error such as an error caused by the tolerance L2 being too severe or an error caused by the threshold Th being too severe). (Including information indicating the cause), the alignment parameters can be automatically changed and set.
[0056]
One cause of the alignment error is that the set value of the alignment parameter is too strict. Therefore, when resetting the alignment parameter, specifically, the allowable value L2 and the threshold Th are set to be large (loose). Thus, the image data of the alignment mark is normally processed by the image processing device 14.
[0057]
FIG. 11 shows another flowchart. The difference from the flowchart shown in FIG. 6 is that the alignment parameters and the alignment light irradiation conditions are reset when an error occurs after the image of the mark is taken and image processing is performed. In step S15 of FIG. 11, it is determined whether the cause of the alignment error is only the parameter setting or the alignment light irradiation condition (step S15).
If resetting of the alignment light irradiation condition is necessary, the resetting is performed, and the mark is imaged by changing the light amount, wavelength, position of irradiation and imaging, and the like of the alignment light. As a result, appropriate alignment processing can be performed.
[0058]
Here, the setting device 15 has been described to automatically select the alignment parameter. However, when an error occurs, as shown in FIG. 12, the alignment parameter matches the current layer condition (mark information or alignment parameter). Alternatively, a plurality of similar past layer conditions are displayed on the display device 17, and the operator refers to the display device 17 to select a layer condition to be used for processing from among the plurality of layer conditions and reset the alignment parameters. It may be. At this time, the display device 17 clearly displays a plurality of current and past alignment parameters. The display device 17 displays a plurality of alignment parameters, so that the operator can reset the alignment parameters.
[0059]
Then, when the alignment parameters are reset, the process proceeds to step S6. Then, the processing of steps S7 and S8 is performed, and it is determined in step S9 whether an alignment error has occurred again. Here, when an alignment error occurs, the setting device 15 automatically sets the alignment parameter based on the past setting information of the alignment parameter stored in the storage device 16 and the error information at this time. It is supposed to be updated. The update of the alignment parameters can be performed for each predetermined number of substrates to be processed or for each predetermined number of lots.
[0060]
As described above, since the display device 17 for displaying the alignment parameter for performing image processing of the image data and the image processing result of the image data is provided, even when an alignment error occurs, the display information of the display device 17 can be displayed. , The optimal alignment parameters can be reset in a short time.
[0061]
In addition, the display device 17 combines the analysis result obtained by analyzing the characteristics of the alignment mark with the image data and displays the image data, so that the line width of the mark, image contrast information, and the like can be grasped smoothly. In addition, since the storage device 16 for storing the alignment parameters set by the setting device 15 and the layer information of the photosensitive substrate P is provided, by displaying these layer information stored in the storage device 16 on the display device 17, Optimal parameters for the layer (photosensitive substrate P) can be smoothly selected.
[0062]
When an alignment error occurs, the display device 17 simultaneously displays the alignment parameter set by the setting device 15 and the error information. Based on the displayed information, the operator or the control device CONT optimizes the alignment parameter. Can be smoothly reset in a short time. Further, the display device 17 displays the past setting information of the alignment parameter stored in the storage device 16, so that the displayed past setting information is used as a reference parameter, and the alignment is performed by referring to the reference parameter. Resetting and updating of parameters can be performed smoothly.
[0063]
When performing image processing, for example, dust adhering to the photosensitive substrate P or the mask M may be detected, and the alignment process and the exposure process may proceed in a state where the dust is erroneously recognized as an alignment mark. In this case, a pattern displacement occurs, but a problem occurs that the pattern displacement cannot be recognized until the pattern shape is measured by the pattern shape measuring device in the inspection step after the development processing step. However, since the image data picked up by the image pickup device 13 is displayed on the display device 17, it is possible to recognize the adhesion of dust at the image processing stage, and the subsequent steps can be performed smoothly.
[0064]
In addition, the substrate information on the pattern transferred to the photosensitive substrate P stored in the storage device 16 includes information on the pattern accuracy (shape accuracy, line width accuracy) of the photosensitive substrate P after the exposure process and the development process. It can also be included. The pattern accuracy is measured by a pattern shape measuring device capable of measuring the pattern shape of the photosensitive substrate P. Then, the display device 17 can display pattern accuracy measurement data together with past alignment parameters and layer information at the time of an alignment error. When resetting the alignment parameter, it is possible to set a more optimal alignment parameter by referring to the pattern accuracy measurement data.
[0065]
As shown in FIG. 13A, the alignment device AL, the image processing device 14, the setting device 15, and the display device 17 may be connected via a network (telecommunication line) NW. When performing image processing, the image processing device 14 accesses the alignment parameters, image data, or layer information stored in the storage device 16 attached to the alignment device AL, and performs image processing. Further, the result processed by the image processing device 14 and the set alignment parameters are fed back to the alignment device AL via the network NW.
Further, as shown in FIG. 13B, a plurality of alignment apparatuses AL (exposure apparatuses EX) are connected by a network NW, and the image data, alignment parameters, and layer information in each alignment apparatus AL are stored in one storage unit. A plurality of alignment devices AL may be shared via the device 16.
[0066]
In the above embodiment, the alignment optical system 12 different from the projection optical system PL is provided, and the substrate alignment mark PA is imaged through the alignment optical system 12. The image may be taken via the PL.
[0067]
Although two alignment optical systems are provided, three or four alignment optical systems may be provided so as to be located at four corners of the region. Further, the alignment marks may be detected by relatively moving the photosensitive substrate P without moving the alignment optical system.
[0068]
In the above embodiment, a plurality of light transmitting units 11 each having an alignment light source 11A are provided in correspondence with the plurality of alignment optical systems 12, but the number of alignment light sources is one, and an optical fiber The alignment light emitted from one alignment light source may be branched by a light guide such as the above, and the branched light may be incident on each of the plurality of alignment optical systems 12.
[0069]
Note that, in the above-described embodiment, a description has been given mainly of an arrangement in which a mask and a photosensitive substrate (plate) are aligned. .
[0070]
As the exposure apparatus EX of the above embodiment, in addition to the scanning type exposure apparatus that exposes the pattern of the mask M by synchronously moving the mask M and the photosensitive substrate P, the mask M and the photosensitive substrate P are kept stationary. , The pattern of the mask M is exposed, and the photosensitive substrate P can be sequentially moved stepwise to apply to a step-and-repeat type exposure apparatus.
[0071]
The application of the exposure apparatus EX is not limited to a liquid crystal exposure apparatus that exposes a liquid crystal display element pattern to a square glass plate, but may be, for example, an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor or a thin film magnetic head. It can be widely applied to an exposure apparatus.
[0072]
The light source 1 of the exposure apparatus EX of this embodiment includes not only a halogen lamp but also a KrF excimer laser (248 nm), an ArF excimer laser (193 nm), 2 A laser (157 nm) can also be used.
[0073]
The magnification of the projection optical system PL may be not only an equal magnification system but also a reduction system or an enlargement system.
[0074]
When far ultraviolet rays such as an excimer laser are used as the projection optical system PL, a material that transmits far ultraviolet rays such as quartz or fluorite is used as the glass material, and F 2 When a laser or X-ray is used, a catadioptric or refractive optical system is used.
[0075]
When a linear motor is used for the substrate stage PST or the mask stage MST, any of an air levitation type using an air bearing and a magnetic levitation type using Lorentz force or reactance force may be used. Further, the stage may be of a type that moves along a guide, or may be a guideless type in which a guide is not provided.
[0076]
When a plane motor is used as a stage driving device, one of a magnet unit (permanent magnet) and an armature unit is connected to the stage, and the other of the magnet unit and the armature unit is connected to the stage moving surface side (base). May be provided.
[0077]
The reaction force generated by the movement of the substrate stage PST may be mechanically released to the floor (ground) by using a frame member as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-166475. The present invention is also applicable to an exposure apparatus having such a structure.
[0078]
The reaction force generated by the movement of the mask stage MST may be mechanically released to the floor (ground) using a frame member as described in JP-A-8-330224. The present invention is also applicable to an exposure apparatus having such a structure.
[0079]
As described above, the exposure apparatus according to the embodiment of the present application allows various subsystems including each component listed in the claims of the present application to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy, It is manufactured by assembling. Before and after this assembly, adjustments to achieve optical accuracy for various optical systems, adjustments to achieve mechanical accuracy for various mechanical systems, and various electric systems to ensure these various accuracy Are adjusted to achieve electrical accuracy. The process of assembling the exposure apparatus from the various subsystems includes mechanical connection, wiring connection of an electric circuit, and piping connection of a pneumatic circuit between the various subsystems. It goes without saying that there is an assembling process for each subsystem before the assembling process from the various subsystems to the exposure apparatus. When the process of assembling the various subsystems into the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed, and various precisions of the entire exposure apparatus are secured. It is desirable that the exposure apparatus be manufactured in a clean room in which the temperature, the degree of cleanliness, and the like are controlled.
[0080]
As shown in FIG. 14, in the semiconductor device, a step 201 for designing the function and performance of the device, a step 202 for manufacturing a mask based on the design step, a step 203 for manufacturing a substrate which is a base material of the device, It is manufactured through a substrate processing step 204 of exposing a mask pattern to a substrate by the exposure apparatus of the embodiment, a device assembling step (including a dicing step, a bonding step, and a package step) 205, an inspection step 206, and the like.
[0081]
【The invention's effect】
As described above, since the display device for displaying the parameters for image processing of the image data and the image processing result of the image data is provided, even when an alignment error occurs, the display information of the display device is referred to. Thus, the optimal alignment parameters can be reset in a short time. Therefore, a smooth and efficient alignment process can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an exposure apparatus provided with an alignment apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a mask and a substrate having an alignment mark.
FIG. 3 is a view of the alignment device as viewed from above.
4A and 4B are diagrams illustrating an example of an output result of the imaging apparatus, wherein FIG. 4A is a diagram illustrating image data of an alignment mark, and FIG. 4B is a diagram illustrating a signal waveform.
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of data stored in a storage device.
FIG. 6 is a flowchart illustrating an embodiment of an alignment method using the alignment apparatus of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a display result of the display device.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a display result of the display device.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a display result of the display device.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a display result of the display device.
FIG. 11 is a flowchart illustrating another embodiment of the alignment method using the alignment apparatus of the present invention.
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a display result of the display device.
FIG. 13 is a view showing another embodiment of the alignment apparatus of the present invention.
FIG. 14 is a flowchart illustrating an example of a manufacturing process of a semiconductor device.
FIG. 15 is a view showing an exposure apparatus provided with a conventional alignment apparatus.
FIG. 16 is a diagram illustrating an output result of a conventional imaging device.
[Explanation of symbols]
11 Light transmission unit
12 Alignment optical system
13 Imaging device
14 Image processing device
15 Setting device (setting means)
16 Storage device (storage means)
17 Display device
AL alignment device
CONT control device (setting means)
EX exposure equipment
M mask (substrate)
MA Mask alignment mark (mark)
P Photosensitive substrate (substrate)
PA substrate alignment mark (mark)

Claims (9)

マークを備えた基板を所定の位置に位置合わせするアライメント装置において、
前記マークを撮像する撮像装置と、
前記撮像装置で撮像した前記マークの画像データを画像処理するパラメータを設定する設定手段と、
前記設定手段で設定したパラメータに基づいて前記マークを画像処理する画像処理装置と、
前記設定手段で設定したパラメータと前記画像処理装置で画像処理した結果とを表示する表示装置とを備えることを特徴とするアライメント装置。In an alignment apparatus for aligning a substrate with a mark at a predetermined position,
An imaging device for imaging the mark,
Setting means for setting parameters for performing image processing on the image data of the mark imaged by the imaging device;
An image processing apparatus that performs image processing on the mark based on parameters set by the setting unit;
An alignment device, comprising: a display device for displaying parameters set by the setting means and a result of image processing by the image processing device. 前記表示装置は、前記マークの特徴を分析した分析結果を前記マークの画像に合成して表示することを特徴とする請求項１記載のアライメント装置。2. The alignment apparatus according to claim 1, wherein the display device combines and displays an analysis result obtained by analyzing a characteristic of the mark with an image of the mark. 前記設定手段で設定したパラメータと前記基板のレイヤ情報とを記憶する記憶手段を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のアライメント装置。3. The alignment apparatus according to claim 1, further comprising a storage unit configured to store parameters set by the setting unit and layer information of the substrate. 前記表示装置は、前記マークを画像処理した処理結果にエラーが発生した際に、前記設定したパラメータとエラー情報とを同時に表示することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のアライメント装置。The display device according to any one of claims 1 to 3, wherein, when an error occurs in a processing result of image processing of the mark, the set parameter and error information are displayed simultaneously. Alignment device. 前記表示装置は、前記画像処理装置での画像処理の結果に応じて、前記パラメータの過去の設定情報を表示することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のアライメント装置。The alignment device according to claim 1, wherein the display device displays past setting information of the parameter in accordance with a result of the image processing performed by the image processing device. 前記設定手段は、前記エラー情報に基づいて前記パラメータの過去の設定情報と現在の設定情報とを比較し、前記表示装置は、異なるパラメータを明確に表示することを特徴とする請求項４記載のアライメント装置。The method according to claim 4, wherein the setting unit compares past setting information of the parameter with current setting information based on the error information, and the display device clearly displays a different parameter. Alignment device. 前記表示装置は、前記設定手段で設定したパラメータと前記画像処理装置で画像処理した結果とを同時に表示するとともに、前記画像処理の結果に応じて前記パラメータの再設定を可能とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載のアライメント装置。The display device simultaneously displays a parameter set by the setting unit and a result of image processing by the image processing device, and enables the parameter to be reset according to a result of the image processing. The alignment apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein: 前記設定手段は、前記パラメータの過去の設定情報とその際のエラー情報とに基づいて、前記パラメータを自動的に変更設定することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載のアライメント装置。The alignment according to any one of claims 1 to 7, wherein the setting unit automatically changes and sets the parameter based on past setting information of the parameter and error information at that time. apparatus. 前記パラメータは、前記撮像装置の照明条件を設定するパラメータを含み、前記設定手段は、前記基板のマーク条件に合わせて前記照明条件を変更することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載のアライメント装置。9. The apparatus according to claim 1, wherein the parameter includes a parameter for setting an illumination condition of the imaging device, and the setting unit changes the illumination condition in accordance with a mark condition of the substrate. Item 2. The alignment device according to Item 1.
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