JP2005300172A - Method and device for position measurement, exposure method using this position measuring method, exposure device provided with this position measuring device, position measuring program for performing this position measuring method and recording medium memorized with this position measuring program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アライメントマーク等の位置検出用マークを検出する信号の振幅が小さく、またノイズ信号などに埋もれた場合であってもこれを探し出して、AGC(自動利得制御)をかけることによって、位置検出用マークの位置情報を高精度で計測することが出来る位置計測方法に関する。また、この位置計測方法を実行するための位置計測装置、この位置計測方法を利用した露光方法、この位置計測装置を備えた露光装置、この位置計測方法を実行するための位置計測プログラム及びこの位置計測プログラムを記憶した記録媒体に関する。 In the present invention, the amplitude of a signal for detecting a position detection mark such as an alignment mark is small, and even if it is buried in a noise signal or the like, it is searched for and subjected to AGC (automatic gain control) to The present invention relates to a position measurement method capable of measuring position information of a detection mark with high accuracy. Further, a position measuring apparatus for executing this position measuring method, an exposure method using this position measuring method, an exposure apparatus provided with this position measuring apparatus, a position measuring program for executing this position measuring method, and this position The present invention relates to a recording medium storing a measurement program.
半導体デバイスや液晶表示デバイス等を、リソグラフィ技術を用いて製造する際には、通常、微細なパターンが形成されたマスクとしてのレチクルに露光用照明光(露光光)を照射し、このパターンの像を、投影光学系を介してフォトレジスト等の感光剤が塗布された半導体ウエハやガラステンプレート等の感光性基板上に繰り返し投影露光する露光装置が使用されている。 When manufacturing a semiconductor device, a liquid crystal display device, or the like using a lithography technique, an exposure illumination light (exposure light) is usually applied to a reticle as a mask on which a fine pattern is formed, and an image of this pattern is obtained. An exposure apparatus is used that repeatedly projects and exposes a photosensitive substrate such as a semiconductor wafer or a glass template coated with a photosensitive agent such as a photoresist via a projection optical system.
複数枚のレチクル上に描かれた回路パターンをウエハ上に順次露光して、既に形成されているパターン上に重ね合わせるためには、露光に先立ち、レチクルのウエハステージ座標系に対する位置関係を精度良く求めてレチクルとウエハ(ウエハの各ショット領域内の回路パターン)とのアライメント(位置合わせ)を正確に行う必要がある。このアライメントを行うため、例えば露光装置に装着されているアライメントセンサによりウエハ上に形成されているアライメントマークの位置を検出しており、これによりウエハ上の各ショット領域内の回路パターンの正確な位置を検出する。 In order to sequentially expose a circuit pattern drawn on a plurality of reticles on a wafer and superimpose them on a pattern that has already been formed, the positional relationship of the reticle with respect to the wafer stage coordinate system is accurately determined prior to exposure. Therefore, it is necessary to accurately perform alignment between the reticle and the wafer (circuit pattern in each shot area of the wafer). In order to perform this alignment, for example, the position of the alignment mark formed on the wafer is detected by an alignment sensor mounted on the exposure apparatus, and thereby the exact position of the circuit pattern in each shot area on the wafer. Is detected.
近年、パターンの微細化に伴いアライメント精度が厳しく要求されており、アライメントにはさまざまな工夫がなされている。例えば、レチクルのアライメントにあっては、露光光が使用されており、該露光光をレチクル上に形成されたアライメントマークを照射する一方、該アライメントマークからの反射光をCCD(Charge Coupled Device)などで撮像して得られた画像データに画像処理を施してアライメントマークの位置を計測するVRA(Visual
Reticle Alignment)方式が知られている。また、ウエハのアライメントにあっては、レーザ光をウエハ上に形成したドット列状のアライメントマークに照射し、このアライメントマークにより回折又は散乱された回折光又は散乱光を用いてアライメントマークの位置を検出するLSA(Laser
Step Alignment)方式、ハロゲンランプなどを光源とする波長帯域幅の広い光でアライメントマークを照射する一方、該アライメントマークからの反射光をCCDで撮像してその画像データに画像処理を施してアライメントマークの位置を計測するFIA(Field
Image Alignment)方式、或いはウエハ上に形成した回折格子状のアライメントマークに周波数を僅かに変えたレーザ光を2方向から照射して、発生した2つの回折光を干渉させ、その位相からアライメントマークの位置を計測するLIA(Laser
Interferometric Alignment)方式などが知られている。
In recent years, along with the miniaturization of patterns, alignment accuracy has been strictly demanded, and various devices have been made for alignment. For example, in the alignment of a reticle, exposure light is used, and the exposure light is irradiated to an alignment mark formed on the reticle, while reflected light from the alignment mark is used as a CCD (Charge Coupled Device) or the like. VRA (Visual) that measures the position of the alignment mark by applying image processing to the image data obtained by imaging
(Reticle Alignment) method is known. In wafer alignment, a laser beam is irradiated onto a dot row alignment mark formed on the wafer, and the position of the alignment mark is determined using diffracted light or scattered light diffracted or scattered by the alignment mark. LSA to detect (Laser
The alignment mark is irradiated with light having a wide wavelength bandwidth using a step alignment) method, a halogen lamp, etc., while the reflected light from the alignment mark is imaged by the CCD, and the image data is subjected to image processing and the alignment mark FIA (Field
(Image Alignment) system or a diffraction grating-shaped alignment mark formed on a wafer is irradiated with laser light with slightly different frequencies from two directions, causing the two diffracted lights to interfere with each other, and the alignment mark LIA for measuring position (Laser
Interferometric Alignment) method is known.
これらの光学式のアライメントにおいては、まずレチクル上のアライメントマークを検出、処理して、マークの位置座標を計測する。次いで、ウエハ上のアライメントマークを検出、処理してマークの位置座標を計測することで、重ね合わされるショット領域の位置を求める。これに基づいてウエハ上のショット領域位置にレチクルのパターン像が重なるようにウエハステージを駆動してウエハを移動させ、レチクルのパターン像を投影露光する。 In these optical alignments, the alignment mark on the reticle is first detected and processed, and the position coordinates of the mark are measured. Next, the alignment mark on the wafer is detected and processed, and the position coordinates of the mark are measured to obtain the position of the shot area to be overlaid. Based on this, the wafer stage is moved so that the reticle pattern image overlaps with the shot region position on the wafer to move the wafer, and the reticle pattern image is projected and exposed.
上述したいずれの方式においてもウエハ又はレチクル等の物体上に形成されたマークに照明光を照射した場合に生じる反射光などを電気信号(検出信号)に光電変換し、変換された信号を処理してマークの位置情報を計測している。しかし、位置情報を計測する際にマーク以外からの反射光などにより、高精度でマークの位置情報を計測するための十分な信号強度が得られない場合がある。これは物体上に形成されたパターンの形状による照明光の散乱、物体(ウエハ)上に積層される各種材料の光反射・透過特性の相違、物体(ウエハ)表面に塗布されるフォトレジストの厚さの不均一性に基づく多重反射の影響、或いは検出信号の明部と暗部とのコントラストの相違などが原因で生じるものとされている。 In any of the above-described methods, reflected light generated when illumination light is irradiated onto a mark formed on an object such as a wafer or a reticle is photoelectrically converted into an electrical signal (detection signal), and the converted signal is processed. Mark position information. However, there is a case where sufficient signal intensity for measuring the position information of the mark with high accuracy cannot be obtained due to reflected light from other than the mark when measuring the position information. This is because of the scattering of illumination light due to the shape of the pattern formed on the object, the difference in the light reflection and transmission characteristics of various materials laminated on the object (wafer), and the thickness of the photoresist applied to the object (wafer) surface. This is caused by the influence of multiple reflection based on the non-uniformity of the height or the difference in contrast between the bright part and the dark part of the detection signal.
これに対処するためにセンサにはAGC(Automatic Gain Control:自動利得制御)機能が搭載されている。このAGCでは、検出信号を予め設定された範囲内の強度に増幅するもので、検出信号の強度が弱い場合、検出信号を、位置情報を得るために必要な信号強度に増幅している。 In order to cope with this, the sensor is equipped with an AGC (Automatic Gain Control) function. In this AGC, the detection signal is amplified to an intensity within a preset range. When the intensity of the detection signal is weak, the detection signal is amplified to a signal intensity necessary for obtaining position information.
しかし、センサによって検出される信号のなかには、アライメントマークの検出信号の他に、アライメントマークよりも大きなコントラストをもつ、偽信号が含まれる場合があり、この場合、本来のアライメントマークの検出信号に対して最適なAGCがかけられず、偽信号に対して最適なAGCがかけられてしまう不都合がある。すなわち、アライメントマークの検出信号に偽信号を含むノイズ信号などが重畳して、ノイズ信号中にアライメントマークの検出信号が埋もれてしまう場合、本来のアライメントマークの検出信号に対してAGCがかけられる代わりにノイズ信号中の偽信号に対してAGCがかけられてしまう不都合がある。 However, the signals detected by the sensor may include a false signal having a greater contrast than the alignment mark in addition to the alignment mark detection signal. Therefore, there is an inconvenience that the optimum AGC cannot be applied to the false signal. That is, when a noise signal including a false signal is superimposed on the alignment mark detection signal and the alignment mark detection signal is buried in the noise signal, AGC is applied to the original alignment mark detection signal. In addition, there is a disadvantage that AGC is applied to the false signal in the noise signal.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ノイズ信号中に埋もれたアライメントマークの検出信号を探しだして、これにAGCをかけて(マーク信号にとって最適となるAGCをかけて)アライメントマークの位置情報を計測する、位置計測方法及び位置計測装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and searches for an alignment mark detection signal buried in a noise signal and applies it to AGC (applying an AGC that is optimal for the mark signal). An object of the present invention is to provide a position measuring method and a position measuring apparatus for measuring position information of an alignment mark.
また、上記位置計測方法を利用した露光方法及び上記位置計測装置を備えた露光装置を提供することを目的とする。 It is another object of the present invention to provide an exposure method using the position measurement method and an exposure apparatus provided with the position measurement device.
さらに、上記位置計測方法を実行するための位置計測プログラム及びこの位置計測プログラムを記憶した記録媒体を提供することを目的とする。 Furthermore, it aims at providing the recording medium which memorize | stored the position measurement program for performing the said position measurement method, and this position measurement program.
上記目的を達成する本発明の請求項1に記載の位置計測方法は、被計測物(例えばウエハやマスクとしてのレチクルなど)に設けられ、所定の計測方向に関して設計値上で所定サイズを有する特定パターン(例えばアライメントマークAM1、AM2など)を計測する位置計測方法であって、前記被計測物上の、前記特定パターンを含む被計測領域を光電的に検出して、計測信号を得る第1工程(ステップ601)と、該第1工程で得られた前記計測信号の中から、該計測信号の最大値と最小値との差が所定値以下であり、且つ該差が所定値以下の状態が前記計測方向に前記所定サイズ以上連続する特定区間を抽出する第2工程(ステップ602)と、該第2工程で抽出された前記特定区間内の前記信号に対してゲイン調整を行う第3工程(ステップ603)と、を有することを特徴とする。
The position measurement method according to
すなわち、信号振幅が小さく、ノイズ信号などに埋もれた特定パターンの計測信号を探し出すために、計測信号の最大値と最小値との差が所定値以下である、計測信号の波形がほぼ平坦である部分が、計測方向で所定サイズ以上連続する区間を抽出し、この区間内の信号を特定パターン(例えばアライメントマークなど)の計測信号としてとらえ、これに対してAGCをかけるようにしている。 That is, in order to find a measurement signal having a small signal amplitude and a specific pattern buried in a noise signal or the like, the difference between the maximum value and the minimum value of the measurement signal is equal to or less than a predetermined value, and the waveform of the measurement signal is almost flat. A section in which the portion continues for a predetermined size or more in the measurement direction is extracted, a signal in this section is regarded as a measurement signal of a specific pattern (for example, an alignment mark), and AGC is applied to this.
請求項1に記載の位置計測方法において、特定パターンが見つからない場合には前記第2工程と第3工程を繰り返すようにしてもよい。すなわち、前記第3工程でゲイン調整がなされた後の前記特定区間内の信号から、前記特定パターンの設計値に基づいて前記特定パターンの存在の有無を識別する第4工程(ステップ604)を更に有し、該第4工程において前記特定区間内に前記特定パターンが存在しないと識別された場合には、前記第2工程に戻って、前記特定区間とは異なる区間であり、且つ該差が所定値以下でその状態が前記計測方向に前記所定サイズ以上連続するさらなる区間を前記計測信号の中から抽出した上で、前記第3、第4工程を繰り返すようにしてもよい(請求項2 図6参照)。
In the position measuring method according to
また、請求項1に記載の位置計測方法において、計測信号の最大値と最小値との差が所定値以下である、計測信号の波形がほぼ平坦である部分が分断されて複数存在する場合、すなわち、前記第2工程で、前記計測信号の中に前記特定区間となる前記条件を満たす区間が複数存在する場合にあっては、その複数の特定区間を全て抽出し、前記第3工程で、前記第2工程で抽出された前記複数の特定区間それぞれの信号に対して前記ゲイン調整を行うとともに、前記第3工程でゲイン調整がなされた後の前記複数の特定区間内の信号から前記特定パターンの設計値に基づいて前記特定パターンの存在の有無を識別する第4工程を具備してもよい(請求項3 図7参照)。
Further, in the position measurement method according to
また、前記第3工程で、前記抽出された前記区間の信号に対してオフセット調整もあわせて行うようにしてもよい(請求項4 図8参照)。
Further, in the third step, offset adjustment may also be performed on the extracted signal of the section (refer to
また、特定パターンを探し出す、サーチ計測においてエラーが出た場合には、前記第1工程の後であって、前記第2工程を行う前に、該第1工程で得られた前記計測信号の全体に対してゲイン調整を行い、該ゲイン調整後の信号に基づいて前記特定パターンの存在の有無を識別する第5工程(ステップ903)を更に備え、該第5工程において前記特定パターンの存在が識別されなかった場合には、前記第2工程以降の処理に進むようにしてもよい(請求項5 図9参照)。
Further, when an error occurs in search measurement for searching for a specific pattern, the entire measurement signal obtained in the first step is performed after the first step and before performing the second step. Is further provided with a fifth step (step 903) for identifying the presence / absence of the specific pattern based on the signal after gain adjustment, wherein the presence of the specific pattern is identified in the fifth step. If not, the process may proceed to the second and subsequent steps (refer to
本発明の請求項6に記載の露光方法は、パターンを被露光基板上に転写露光する露光方法であって、請求項1乃至5の何れか一項に記載の位置計測方法により、前記被露光基板に関する位置情報を求め、前記位置情報に基づいて、前記被露光基板と前記パターンとの位置関係を調整することを特徴とする。 An exposure method according to a sixth aspect of the present invention is an exposure method in which a pattern is transferred and exposed onto a substrate to be exposed, and the exposure method is performed by the position measurement method according to any one of the first to fifth aspects. Position information relating to the substrate is obtained, and the positional relationship between the substrate to be exposed and the pattern is adjusted based on the position information.
本発明の請求項7に記載の位置計測装置(12、40)は、被計測物(ウエハW、レチクルR)に設けられ、所定の計測方向に関して設計値上で所定サイズを有する特定パターンを計測する位置計測装置であって、前記被計測物上の、前記特定パターンを含む被計測領域を光電的に検出して、計測信号を得る光電検出手段(CCDカメラ26、46)と、該光電検出手段から得られた前記計測信号の中から、該計測信号の最大値と最小値との差が所定値以下であり、且つ該差が所定値以下の状態が前記計測方向に前記所定サイズ以上連続する特定区間を抽出する抽出手段(位置演算ユニット27、主制御部10)と、該抽出手段で抽出された前記特定区間内の前記信号に対してゲイン調整を行う信号処理手段(増幅器31、AGC回路35)と、を有することを特徴とする。
The position measuring device (12, 40) according to
前記信号処理手段でゲイン調整がなされた後の前記特定区間内の信号から、前記特定パターンの設計値に基づいて前記特定パターンの存在の有無を識別する識別手段(主制御部10)を更に備えてもよい。
また、前記識別手段で前記特定区間内に前記特定パターンが存在しないと識別された場合には、前記特定区間とは異なる区間であり、且つ該差が所定値以下でその状態が前記計測方向に前記所定サイズ以上連続するさらなる区間を前記計測信号の中から前記抽出手段に抽出せしめた上で、前記信号処理手段、及び前記識別手段による処理を繰り返し実行するようにしてもよい。
Identification means (main control unit 10) for identifying presence / absence of the specific pattern based on a design value of the specific pattern from a signal in the specific section after gain adjustment is performed by the signal processing means. May be.
Further, when the identification unit identifies that the specific pattern does not exist in the specific section, the specific section is different from the specific section, and the difference is equal to or less than a predetermined value and the state is in the measurement direction. After the further section that is continuous with the predetermined size or more is extracted from the measurement signal by the extraction means, the processing by the signal processing means and the identification means may be repeatedly executed.
本発明の請求項9に記載の露光装置は、パターン(レチクルR上のパターン)を被露光基板(ウエハW)上に転写露光する露光装置であって、請求項7又は8に記載の位置計測装置(12、40)により、前記被露光基板に関する位置情報を求め、該位置情報に基づいて、前記被露光基板と前記パターンとの位置関係を調整することを特徴とする。 An exposure apparatus according to a ninth aspect of the present invention is an exposure apparatus that transfers and exposes a pattern (pattern on the reticle R) onto a substrate to be exposed (wafer W), and the position measurement according to the seventh or eighth aspect. The apparatus (12, 40) obtains positional information relating to the substrate to be exposed, and adjusts the positional relationship between the substrate to be exposed and the pattern based on the positional information.
本発明の請求項10に記載の位置計測プログラムは、被計測物に設けられ、所定の計測方向に関して設計値上で所定サイズを有する特定パターンを計測する位置計測プログラムであって、光電検出手段に、前記被計測物上の、前記特定パターンを含む被計測領域を光電的に検出させて、その計測信号を出力せしめる第1工程と、該第1工程で得られた前記計測信号の中から、該計測信号の最大値と最小値との差が所定値以下であり、且つ該差が所定値以下の状態が前記計測方向に前記所定サイズ以上連続する特定区間を、抽出手段に抽出せしめる第2工程と、該第2工程で抽出された前記特定区間内の前記信号に対してゲイン調整を信号処理手段に実行せしめる第3工程を、それぞれ前記光電検出手段、前記抽出手段、前記信号処理手段に実行せしめることを特徴とする。 A position measurement program according to a tenth aspect of the present invention is a position measurement program for measuring a specific pattern having a predetermined size on a design value with respect to a predetermined measurement direction, which is provided in an object to be measured. The first step of photoelectrically detecting the measurement area including the specific pattern on the measurement object and outputting the measurement signal, and the measurement signal obtained in the first step, A second section for causing the extraction means to extract a specific section in which the difference between the maximum value and the minimum value of the measurement signal is equal to or smaller than a predetermined value and the state where the difference is equal to or smaller than the predetermined value continues in the measurement direction for the predetermined size or more. And a third step of causing the signal processing means to perform gain adjustment on the signal in the specific section extracted in the second step, the photoelectric detecting means, the extracting means, and the signal processing means, respectively. Fruit Characterized in that it allowed to.
本発明の請求項11に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、請求項10に記載の位置計測プログラムが記憶されていることを特徴とする。 A computer-readable recording medium according to an eleventh aspect of the present invention stores the position measurement program according to the tenth aspect.
本発明の請求項1に記載の位置計測方法によれば、計測信号の中から、該計測信号の最大値と最小値との差が所定値以下であり、且つ該差が所定値以下の状態が計測方向に所定サイズ以上連続する特定区間を抽出し(第2工程)、この特定区間内の前記信号に対してゲイン調整を行うようにしているので(第3工程)、偽信号が存在し、この偽信号を有するノイズ信号に埋もれた場合であっても、特定パターンの計測信号(検出信号)を探し出し、これに対してAGCをかけることができ、高精度で特定パターンの位置情報を計測することが可能である。 According to the position measurement method of the first aspect of the present invention, a state in which the difference between the maximum value and the minimum value of the measurement signal is not more than a predetermined value and the difference is not more than the predetermined value among the measurement signals. Extracts a specific section that is continuous in a measurement direction by a predetermined size or more (second step), and performs gain adjustment on the signal in the specific section (third step), so that a false signal exists. Even if it is buried in the noise signal having this false signal, it is possible to search for a measurement signal (detection signal) of a specific pattern, apply AGC to this, and measure the position information of the specific pattern with high accuracy. Is possible.
また、本発明の請求項2に記載の位置計測方法によれば、ゲイン調整がなされた後の特定区間内の信号から、特定パターンの設計値に基づいて特定パターンの存在の有無を識別(判断)し(第4工程)、特定区間内に特定パターンが存在しないと識別(判断)された場合には、第2工程に戻って、特定区間とは異なる区間であり、且つ該差が所定値以下でその状態が計測方向に所定サイズ以上連続するさらなる区間を計測信号の中から抽出した上で、前記第3、第4工程を繰り返すようにしているので、たとえ最初の計測で特定パターンを探し出すことが出来なくても、第2工程を繰り返すことにより特定パターンを探し出し、この特定パターンの計測信号にAGCをかけて位置情報を計測することが出来る。 According to the position measurement method of the present invention, the presence / absence of the specific pattern is identified (determined) based on the design value of the specific pattern from the signal in the specific section after gain adjustment. (4th step), and when it is identified (determined) that the specific pattern does not exist in the specific section, the process returns to the second step and is a section different from the specific section, and the difference is a predetermined value. In the following, the third and fourth steps are repeated after extracting a further section in which the state continues for a predetermined size or more in the measurement direction from the measurement signal. Therefore, even if the first measurement is performed, a specific pattern is searched for. Even if it is not possible, it is possible to search for the specific pattern by repeating the second step, and to measure the position information by applying AGC to the measurement signal of this specific pattern.
また、本発明の請求項3に記載の位置計測方法によれば、第2工程で、計測信号の中に特定区間となる条件を満たす区間が複数存在する場合には、その複数の特定区間を全て抽出し、第3工程で、第2工程で抽出された複数の特定区間それぞれの信号に対してゲイン調整を行うとともに、第4工程で、ゲイン調整がなされた後の複数の特定区間内の信号から特定パターンの設計値に基づいて前記特定パターンの存在の有無を識別(判断)するようにしているので、計測信号の最大値と最小値との差が所定値以下である、計測信号の波形がほぼ平坦である部分が分断されて複数存在する場合であっても、特定パターンを探し出し、この特定パターンの計測信号にAGCをかけて位置情報を計測することが出来る。 According to the position measurement method of claim 3 of the present invention, in the second step, when there are a plurality of sections satisfying a condition to be a specific section in the measurement signal, the plurality of specific sections are All are extracted, and in the third step, gain adjustment is performed on the signals of each of the plurality of specific sections extracted in the second step, and in the fourth step, the gain adjustment is performed in the plurality of specific sections after the gain adjustment is performed. Since the presence or absence of the specific pattern is identified (determined) based on the design value of the specific pattern from the signal, the difference between the maximum value and the minimum value of the measurement signal is equal to or less than a predetermined value. Even when there are a plurality of portions where the waveform is substantially flat, it is possible to search for a specific pattern and apply AGC to the measurement signal of this specific pattern to measure position information.
また、本発明の請求項5に記載の位置計測方法によれば、第1工程の後であって、第2工程を行う前に、該第1工程で得られた計測信号の全体に対してゲイン調整を行い、該ゲイン調整後の信号に基づいて特定パターンの存在の有無を識別(判断)する第5工程を更に有し、該第5工程において特定パターンの存在が識別(判断)されなかった場合に、第2工程以降の処理に進むようにしているので、たとえ特定パターンのサーチ計測にエラーが生じた場合であっても、特定パターンを探し出して、この特定パターンの計測信号にAGCをかけて位置情報を計測することが出来る。
Further, according to the position measurement method of
また、本発明の請求項6に記載の露光方法によれば、請求項1乃至5の何れか一項に記載の位置計測方法により、被露光基板に関する位置情報を求め、位置情報に基づいて、被露光基板とパターンとの位置関係を調整するので、被露光基板とパターンとの位置関係の設定が高精度に行え、この露光方法により製造されるデバイスの歩留まりを向上させることが可能である。
According to the exposure method of
また、本発明の請求項7に記載の位置計測装置(12、40)によれば、被計測物(ウエハW、レチクルR)上の、特定パターン(アライメントマークAM1、AM2、レチクルアライメントマークRMなど)を含む被計測領域を光電的に検出して、計測信号を得る光電検出手段(CCDカメラ26、46)と、該光電検出手段から得られた計測信号の中から、該計測信号の最大値と最小値との差が所定値以下であり、且つ該差が所定値以下の状態が計測方向に所定サイズ以上連続する特定区間を抽出する抽出手段(位置演算ユニット27、主制御部10)と、該抽出手段で抽出された特定区間内の前記信号に対してゲイン調整を行う信号処理手段(増幅器31、AGC回路35)を具備するので、偽信号が存在し、この偽信号を有するノイズ信号に埋もれた場合であっても、特定パターンの計測信号を探し出し、これに対してAGCをかけることができ、高精度で特定パターンの位置情報を計測することが可能である。
According to the position measuring apparatus (12, 40) of the present invention, the specific pattern (alignment marks AM1, AM2, reticle alignment mark RM, etc.) on the measurement object (wafer W, reticle R), etc. ) Including a photoelectric detection means (
また、本発明の請求項9に記載の露光装置によれば、請求項7又は8に記載の位置計測装置(12、40)により、被露光基板(ウエハW)に関する位置情報を求め、該位置情報に基づいて、被露光基板とパターン(レチクルR)との位置関係を調整するので、被露光基板とパターンとの位置関係の設定が高精度に行え、この露光装置により製造されるデバイスの歩留まりを向上させることが可能である。 Further, according to the exposure apparatus of the ninth aspect of the present invention, the position measurement device (12, 40) according to the seventh or eighth aspect obtains position information regarding the substrate to be exposed (wafer W), and the position Since the positional relationship between the substrate to be exposed and the pattern (reticle R) is adjusted based on the information, the positional relationship between the substrate to be exposed and the pattern can be set with high accuracy, and the yield of devices manufactured by this exposure apparatus It is possible to improve.
また、本発明の請求項10に記載の位置計測プログラムによれば、光電検出手段(CCDカメラ26、46)に、被計測物上の、特定パターンを含む被計測領域を光電的に検出させて、その計測信号を出力せしめる第1工程と、該第1工程で得られた計測信号の中から、該計測信号の最大値と最小値との差が所定値以下であり、且つ該差が所定値以下の状態が計測方向に所定サイズ以上連続する特定区間を、抽出手段に抽出せしめる第2工程と、該第2工程で抽出された特定区間内の信号に対してゲイン調整を信号処理手段に実行せしめる第3工程を、それぞれ光電検出手段、抽出手段、信号処理手段に実行させるようにしているので、このプログラムにより請求項7に記載の位置計測装置を動作させれば、偽信号が存在し、この偽信号を有するノイズ信号に埋もれた場合であっても、特定パターン(アライメントマークなど)の計測信号(検出信号)を探し出し、これに対してAGCをかけることができ、高精度で特定パターンの位置情報を計測することが可能である。
According to the position measurement program of
また、本発明の請求項11に記載の記録媒体によれば、請求項10に記載の位置計測プログラムが記憶されているので、これを請求項7に記載の位置計測装置の制御系にセットすれば、請求項10に記載のプログラムにより該位置計測装置を動作させることができ、これにより偽信号が存在し、この偽信号を有するノイズ信号に埋もれた場合であっても、特定パターンの計測信号(検出信号)を探し出し、これに対して自動的にAGCをかけることができ、高精度で特定パターンの位置情報を計測することが可能である。
Further, according to the recording medium according to claim 11 of the present invention, since the position measurement program according to
以下本発明の位置計測方法、位置計測装置、該位置計測方法を利用した露光方法、該位置計測装置を備える露光装置、該位置計測方法を実行するための位置計測プログラム及び該位置計測プログラムを記憶した記録媒体の実施形態について図1乃至図9を参照して説明する。 Hereinafter, a position measurement method, a position measurement apparatus, an exposure method using the position measurement method, an exposure apparatus including the position measurement apparatus, a position measurement program for executing the position measurement method, and the position measurement program are stored. An embodiment of the recording medium will be described with reference to FIGS.
図1は本発明の位置計測装置(FIAセンサ:Field Image Alignmentセンサ VRAセンサ:Visual Reticle Alignmentセンサ)及びこの位置計測装置を装備した露光装置の第一の実施形態を示す全体構成図、図2(A)は位置計測の際の所定の基準となる特定パターンとしてのアライメントマークの一例を示す平面図、同図(B)は図(A)のa−a線矢視断面図、同図(C)は別のアライメントマークの平面図、同図(D)はまた別のアライメントマークの平面図、図3はCCDカメラ26の撮像面を示す説明図、図4は図1中の位置演算ユニットの概略を示すブロック図、図5は偽信号に埋もれたアライメントマークの計測信号を探し出す過程を説明する説明図、図6乃至図9は本発明の位置計測プログラムの一実施態様を示すフローチャートである。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a first embodiment of a position measurement apparatus (FIA sensor: Field Image Alignment sensor VRA sensor: Visual Reticle Alignment sensor) and an exposure apparatus equipped with this position measurement apparatus according to the present invention. (A) is a plan view showing an example of an alignment mark as a specific pattern serving as a predetermined reference for position measurement, and FIG. (B) is a cross-sectional view taken along the line aa in FIG. ) Is a plan view of another alignment mark, FIG. 3D is a plan view of another alignment mark, FIG. 3 is an explanatory view showing an imaging surface of the
まず本実施形態の位置計測装置及び露光装置の全体構成及び動作について、図1を参照して説明する。 First, the overall configuration and operation of the position measurement apparatus and exposure apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG.
本実施形態においては、位置計測装置としてFIAセンサ12及びVRAセンサ40を備えた露光装置を例に挙げて説明する。図1中、X軸及びZ軸は紙面に並行に設定され、Y軸が紙面に対して垂直となる方向に設定されている。
In the present embodiment, an exposure apparatus provided with the
図1において、照明光学系1から射出された露光光ELがほぼ均一な照度でマスクとしてのレチクルRを照明する。レチクルRはレチクルステージ3上に保持され、該レチクルステージ3はベース4上の2次元平面内で移動及び微小回転できるように支持されている。装置全体の動作を制御する主制御系10が、ベース4上の駆動装置5を介してレチクルステージ3の動作を制御する。
In FIG. 1, exposure light EL emitted from the illumination
レチクルRに形成されたパターン像は投影光学系PLを介して被露光基板としてのウエハW上の各ショット領域に投影される。ウエハW上には、複数のショット領域が不図示のストリートラインによって互いに離間した状態で配置されている。このストリートライン上に位置計測用のマーク(特定パターン)としてのアライメントマークAM1、AM2が形成されている。本実施形態では、アライメントマークAM1、AM2として一次元計測用のライン・アンド・スペース方式のものを使用している。アライメントマークAM1はX軸方向の位置計測用であり、またアライメントマークAM2はY軸方向の位置計測用である。アライメントマークAM1は、例えば、図2(A)に示すように所定の間隔をあけて配置した、互いに平行な3本の矩形状マーク要素am1、am2、am3から形成されており、各マーク要素am1、am2、am3は同図(B)のa−a線矢視断面図に示すように断面矩形状の溝から形成されている。アライメントマークAM2についても同様に所定の間隔をあけて配置した、互いに平行な複数のマーク要素から形成されており、各マーク要素は図示しないが断面矩形状の溝から形成されている。なお、本実施形態では、アライメントマークAM1、AM2として、図2(A)に示すような、所定の間隔をあけて配置した、互いに平行な3本の矩形状マーク要素am1、am2、am3から形成された一次元計測用のものを使用しているが、例えば同図(C)又は(D)に示すような二次元計測用のものを使用してもよい。 The pattern image formed on the reticle R is projected onto each shot area on the wafer W as the substrate to be exposed through the projection optical system PL. On the wafer W, a plurality of shot areas are arranged in a state of being separated from each other by street lines (not shown). Alignment marks AM1 and AM2 as position measurement marks (specific patterns) are formed on the street line. In the present embodiment, the alignment marks AM1 and AM2 are of a line and space type for one-dimensional measurement. The alignment mark AM1 is for position measurement in the X-axis direction, and the alignment mark AM2 is for position measurement in the Y-axis direction. The alignment mark AM1 is formed of, for example, three rectangular mark elements am1, am2, and am3 arranged in parallel with each other at a predetermined interval as shown in FIG. 2A. Each mark element am1 , Am2 and am3 are formed from grooves having a rectangular cross section as shown in the cross-sectional view taken along the line aa in FIG. Similarly, the alignment mark AM2 is formed from a plurality of parallel mark elements arranged at predetermined intervals, and each mark element is formed from a groove having a rectangular cross section although not shown. In this embodiment, the alignment marks AM1 and AM2 are formed from three rectangular mark elements am1, am2, and am3 arranged in parallel with each other at a predetermined interval as shown in FIG. Although the one for one-dimensional measurement is used, for example, the one for two-dimensional measurement as shown in (C) or (D) of the figure may be used.
ウエハWはウエハホルダー6を介してウエハステージ7上に載置されている。ウエハステージ7は、投影光学系PLの光軸に垂直な面内でウエハWを2次元的に位置決めするXYステージ、投影光学系PLの光軸に平行な方向(Z軸方向)にウエハWを位置決めするZステージ及びウエハWを微小回転させるステージなどにより構成されている。
The wafer W is placed on the
ウエハステージ7の上面には移動鏡8が固定され、この移動鏡8と対向するようにレーザ干渉計9が配置されている。なお、詳細に図示していないが、移動鏡8は、X軸に垂直な反射面を有する平面鏡及びY軸に垂直な反射面を有する平面鏡により構成されている。また、レーザ干渉計9は、X軸に沿って移動鏡8にレーザビームを照射する2個のX軸用のレーザ干渉計及びY軸に沿って移動鏡8にレーザビームを照射するY軸用のレーザ干渉計により構成されている。X軸用の1個のレーザ干渉計及びY軸用の1個のレーザ干渉計により、ウエハステージ7のX座標及びY座標が計測される。また、X軸用の2個のレーザ干渉計の計測値の差によりウエハステージ7の回転角が計測される。
A
レーザ干渉計9により計測されたX座標、Y座標及び回転角の情報は主制御系10に送られ、該主制御系10は送られた座標をモニターしつつ駆動系11を介してウエハステージ7の位置決め動作を制御する。図示していないが、レチクル側にもウエハ側と同様の干渉計システムが設けられている。
Information on the X coordinate, the Y coordinate, and the rotation angle measured by the
投影光学系PLの側方には、ウエハ位置計測系である、FIAセンサ12が配置されている。このFIAセンサ12では、フロードバンド光を発生するハロゲンランプ等の光源13からの照明光ILが、コリメータレンズ14によって平行光に変換され、ハーフミラー15で反射された後、さらにミラー19で反射されて対物レンズ20に至り、該対物レンズ20により集光され、ウエハW上のアライメントマークAM1、AM2を照明する。照明光ILがアライメントマークAM1、AM2を照明すると、アライメントマークAM1、AM2からの反射光が対物レンズ20を介してミラー19によって反射された後、ハーフミラー15を介してミラー21に入射する。ミラー21に入射した反射光は、その光軸が折り曲げられて、Z軸方向へ進み、レンズ系22により指標板23上に結像される。図示しないが、この指標板23には、アライメントマークAM1、AM2の位置情報を計測する際の基準となる指標マーク(図示せず)が形成されている。指標板23は対物レンズ20とレンズ系22とによりウエハWと光学的に共役関係に配置されている。ウエハWのアライメントマークAM1、AM2と指標マークは、リレーレンズ系24,25を介して、撮像手段としてのCCDカメラ26の撮像面26cに結像する。なお、本実施形態ではウエハWからの反射光により指標板23を照明するようにしているが、指標板23をアライメントマークAM1、AM2とは別の照明系により照明する(指標板独立照明方式)ようにしてもよい。
An
レチクルR上には、レチクル位置計測系である、VRAセンサ40が配置されている。このVRAセンサ40では、露光用の照明光を利用しており、照明光学系1から分岐して光ファイバなどの送光光学系47を介して検出用照明光の光束が、VRA光学系45に導かれる。この検出用照明光の光束は、ミラー44を介してレチクルR上に形成されたレチクルアライメントマークRM上に照射されて、投影光学系PLを介して基準指標板FMBに到達する。その後、光束は、基準指標板FMBから逆の光路をたどってVRA光学系45に到達し、該VRA光学系45内の結像光学系を介して撮像手段としてのCCDカメラ46の撮像面に結像する。このVRA計測時には、ウエハステージ7上に形成されている基準指標板FMBは、その表面にレチクルに形成されたマークとの相対的な位置関係が計測されるマークが形成されている領域が下地として使用される(位置決めされている)ようになっている。
On the reticle R, a
CCDカメラ26、46は撮像面に結像した光学像を電気信号に変換する。図3は一例としてCCDカメラ26の撮像面を示しており、この撮像面には入射した光を受光して電気信号に変換する受光素子が配列されている。CCDカメラ26、46は、その撮像面に配列された受光素子を順次走査することにより撮像面に入射する像を画像信号に変換する。撮像面は、非走査方向において、複数(図4ではr1乃至r14の14個)の領域に分割されており、例えば領域r1に配列された受光素子を計測方向に順次走査し、この領域r1に配列された全ての受光素子について走査が終了したら、次に領域r2に配列された受光素子を計測方向に順次走査する。領域r3乃至r14にそれぞれ配列された受光素子についても同様に計測方向に順次走査する。CCDカメラ26、46から出力される画像信号(各領域r1乃至r14を走査して得られた画像信号)は、位置演算ユニット27に送られる。
The
位置演算ユニット27は、CCDカメラ26、46から出力された画像信号に種々の信号処理を施してアライメントマークAM1、AM2、レチクルアライメントマークRMの位置情報を演算して求めて、この位置情報を主制御系10に出力する。すなわち、各領域r1乃至r14を走査して得られた各画像信号を各領域r1乃至r14内でそれぞれ非走査方向に積算してアライメントマークAM1、AM2、又はレチクルアライメントマークRMの位置情報を求める。
The
位置演算ユニット27は、図4に示すように、プリアンプ30、増幅器31、A/D変換器32、画像信号メモリ33、制御部34、AGC(自動利得制御)回路35、メモリ36及び位置演算部37を備える。
As shown in FIG. 4, the
プリアンプ30は、CCDカメラ26、46から出力された画像信号を予め設定された固定の増幅率で増幅する。このプリアンプ30は、画像信号を直接高い増幅率で増幅した場合に生ずるノイズの発生を低減するものである。増幅器31は、AGC回路35によってその増幅率が制御され、プリアンプ30から出力された画像信号をA/D変換器32による信号処理に最適な電圧範囲の画像信号に増幅(ゲイン調整)する。A/D変換器32は、増幅器31によって増幅された画像信号に対してA/D変換処理を施してディジタル信号に変換する。画像信号メモリ33は、ディジタル化された画像信号をストアする。
The
制御部34は、主制御部10からの制御信号に基づいてメモリ36にストアされた増幅器31の増幅率及びオフセット値を読み出して、該増幅器31が読み出した増幅率及びオフセット値となるようにAGC回路35を制御する。また、制御部34は、位置演算部37に対して画像信号メモリ33にストアされた画像信号に基づいてアライメントマークAM1、AM2やレチクルアライメントマークRMの位置情報を演算により算出させる制御信号を出力する。
The
主制御系10は、位置演算ユニット27からの、アライメントマークAM1、AM2の位置情報に基づいて駆動系11を介してウエハステージ7を駆動し、ウエハW上に設定されたショット領域を投影光学系PLの露光位置に合わせ込む。また、主制御系10は、位置演算ユニット27からの、レチクルアライメントマークRMの位置情報に基づいてベース4上の駆動装置5を介してレチクルステージ3を駆動し、レチクルRの位置決めがなされる。この後、露光光ELをレチクルRに露光してレチクルRに形成されたパターンの像をウエハW上に転写して露光処理が行われる。
The
ウエハW上のアライメントマークAM1、AM2の位置情報を計測する際には、アライメントマークAM1、AM2以外からの反射光などにより、高精度でマークの位置情報を計測するための十分な信号強度が得られない場合があることから、これに対処するため上述の如くAGC回路35によって増幅器31の増幅率を制御してA/D変換器32による信号処理に最適な電圧範囲の画像信号に増幅している。しかし、CCDカメラ26により検出される信号(画像信号)のなかには、アライメントマークAM1、AM2の検出信号(画像信号)の他に、アライメントマークAM1、AM2よりも大きなコントラストをもつ、偽信号が含まれる場合があり、このとき、本来のアライメントマークAM1、AM2の検出信号に対してAGCがかけられず、偽信号に対してAGCがかけられてしまう不都合がある。これを解消するため、本実施形態では、図6乃至図9に示す内容の位置計測プログラムに基づいて主制御部10により位置演算ユニット27などを制御している。
When measuring the positional information of the alignment marks AM1 and AM2 on the wafer W, sufficient signal intensity for measuring the positional information of the marks with high accuracy is obtained by reflected light from other than the alignment marks AM1 and AM2. In order to cope with this, the
以下、図6乃至図9に示す位置計測プログラムの内容について詳述する。 Hereinafter, the contents of the position measurement program shown in FIGS. 6 to 9 will be described in detail.
位置計測プログラムは主制御部10により読み取り可能な記録媒体50に記録されており、主制御部10からの指令に基づいて記録媒体50から必要な位置計測プログラムが読み出され、この読み出された位置計測プログラムに基づいて位置演算ユニット27などを制御する。この記録媒体50としては、例えばCD−ROMなどが使用される。
The position measurement program is recorded on the
図6に示す位置計測プログラムでは、まずステップ601でFIAセンサ12を駆動して、ウエハWの被計測領域である、特定パターンとしてのアライメントマークAM1(又はAM2)が形成された領域に検出用照明光の光束を照射し、その反射光をCCDカメラ26の画像面に結像させて、計測信号としての画像信号を得る。次いで、ステップ602において、得られた画像信号から最大値と最小値との差D(図5参照)が所定値以下であり、且つ該差Dが所定値以下の状態が計測方向に所定サイズ以上連続する特定区間(図5中のa−b間)を抽出する。すなわち、得られた画像信号の中から、信号波形がほぼ平坦である部分がアライメントマークAM1(又はAM2)の領域(図5中の「Mark Size」であって、マークAM1の設計値上のX方向における長さ)以上に連続する区間(図5中の「1回目」のa−b間)を抽出する。次いでステップ603において、抽出された信号部分を増幅器31で増幅(ゲイン調整)して、A/D変換器32による信号処理に最適な電圧範囲の画像信号にした後、A/D変換器32によりディジタル化し、ステップ604において、アライメントマークAM1(又はAM2)の設計値に基づいて画像信号がアライメントマークAM1(又はAM2)に該当するか否か(アライメントマークAM1(又はAM2)が存在するか否か)を判断する。アライメントマークAM1(又はAM2)の画像信号として判断された場合には、画像信号メモリ33にストアする。制御部34は、位置演算部37に対して画像信号メモリ33にストアされた画像信号に基づいてアライメントマークAM1(又はAM2)の位置情報を演算により算出させ、ステップ605において、主制御系10が、位置演算ユニット27からの、アライメントマークAM1(又はAM2)の位置情報に基づいて駆動系11を介してウエハステージ7を駆動し、ウエハW上に設定されたショット領域を投影光学系PLの露光位置に合わせ込む(ウエハWのアライメントを実行する)。
In the position measurement program shown in FIG. 6, first, the
ステップ604において、画像信号がアライメントマークAM1(又はAM2)に該当しないと判断された場合には、ステップ602に戻る。ステップ602において、前回の特定区間とは異なる区間であって、得られた画像信号から最大値と最小値との差D(図5参照)が所定値以下であり、且つ該差Dが所定値以下の状態が計測方向に所定サイズ以上連続する区間(図5中の「2回目」のa−b間)を抽出し、ステップ603、604を繰り返す。すなわち、アライメントマークAM1(又はAM2)の画像信号(計測信号)を探し出すまで、ステップ602、603、604を繰り返す。
If it is determined in
図5は、図6の位置計測プログラムの内容を図解したもので、ウエハWのアライメントマークAM1(又はAM2)(図1参照)が形成されていると予想される領域の左端をaとし、右端をbとしている。図5の左側に示すケースでは、左端aを固定する一方、右端bを右方に延ばして、a−b間の領域で信号の最大値と最小値との間の差Dが所定値以下の領域を探し、a−b間がアライメントマークAM1(又はAM2)の領域(Mark Size)よりも大きいか否かを確認(判断)する。大きいときには、このa−b間の領域にAGCをかける。この左側に示すケースでは、AGCをかけた後の信号の波形は山が二つしかなく、アライメントマークAM1(図2(A)参照)に該当しないので、信号の探索がエラーしたことになる。さらに、アライメントマークAM1(又はAM2)に該当する画像信号を探すために左端a、右端bを右方に移動させて(画像信号上でスキャンさせて)、同様の操作を繰り返す。このとき、前回取得した信号を残しつつ行う。例えば、a−b間をあてはめる画像信号を、CCDの所定ピクセル(例えば1ピクセル)ずつ右へずらしながら行うことにより、前回のa−b間領域をあてはめた信号と今回のa−b間領域をあてはめた信号との一部がオーバーラップした形となる。図5の右側に示すケースでは、このようにして左端a、右端bを移動させ、a−b間の領域で信号の最大値と最小値との間の差Dが所定値以下であって、a−b間がアライメントマークAM1(又はAM2)の領域(Mark Size)よりも大きい領域(図5中の「n回目」のa−b間)を探し出し、この領域の信号にAGCをかけた状態を示している。このAGCをかけた後の信号の波形は山が三つあり、アライメントマークAM1(図2(A)参照)に該当するので、信号の探索が成功したことになる。 FIG. 5 illustrates the contents of the position measurement program of FIG. 6, where the left end of the region where the alignment mark AM1 (or AM2) (see FIG. 1) of the wafer W is expected to be formed is a, and the right end Is b. In the case shown on the left side of FIG. 5, the left end a is fixed, while the right end b is extended rightward, and the difference D between the maximum value and the minimum value of the signal in the region between a and b is less than or equal to a predetermined value. A region is searched, and it is confirmed (determined) whether or not ab is larger than the region (Mark Size) of the alignment mark AM1 (or AM2). When it is larger, AGC is applied to the region between a and b. In the case shown on the left side, the waveform of the signal after AGC is applied has only two peaks and does not correspond to the alignment mark AM1 (see FIG. 2A), so that the signal search has failed. Further, in order to search for an image signal corresponding to the alignment mark AM1 (or AM2), the left end a and the right end b are moved rightward (scanned on the image signal), and the same operation is repeated. At this time, it is performed while leaving the previously acquired signal. For example, by shifting the image signal that fits between a and b to the right by a predetermined number of pixels (for example, 1 pixel) of the CCD, the signal that fits the previous a and b regions and the current a and b regions are changed. Part of the fitted signal overlaps. In the case shown on the right side of FIG. 5, the left end a and the right end b are moved in this way, and the difference D between the maximum value and the minimum value of the signal in the region between a and b is not more than a predetermined value, A state in which the region between a and b is larger than the region (Mark Size) of the alignment mark AM1 (or AM2) (between “n” ab in FIG. 5) and AGC is applied to the signal in this region Is shown. The waveform of the signal after the AGC is applied has three peaks and corresponds to the alignment mark AM1 (see FIG. 2A), so that the signal search is successful.
次に、図7に示す位置計測プログラムの内容を説明する。この図7では、画像信号の最大値と最小値との差D(図5参照)が所定値以下であり、且つ該差Dが所定値以下の状態が計測方向に所定サイズ以上連続する信号の区間が複数存在する場合の処理について示している。換言すれば、この図7に示す例は、1つのa−b間が特定される毎にAGCをかけるのではなく、ある程度のa−b間の探索を実行した後、それまでに得られたa−b間に対してAGCをかけるものである。この場合、ステップ701で上述したステップ601と同様にしてウエハWの被計測領域である、アライメントマークAM1(又はAM2)が形成された領域に検出用照明光の光束を照射し、その反射光をCCDカメラ26の画像面に結像させて、計測信号としての画像信号を得る。次いで、ステップ702で上述したステップ602と同様に、得られた画像信号から信号波形がほぼ平坦である部分がアライメントマークAM1(又はAM2)の領域(Mark Size)以上に連続する特定区間を抽出する。次いで、ステップ703で複数の特定区間が存在するか否かを判断する。複数の特定区間が存在する場合にはステップ704に移行し、また1つの特定区間しか存在しない場合にはステップ705に移行する。
Next, the contents of the position measurement program shown in FIG. 7 will be described. In FIG. 7, the difference D (see FIG. 5) between the maximum value and the minimum value of the image signal is equal to or smaller than a predetermined value, and a signal in which the difference D is equal to or smaller than the predetermined value continues for a predetermined size or more in the measurement direction. This shows processing when there are a plurality of sections. In other words, the example shown in FIG. 7 is obtained after performing a certain amount of ab search rather than applying AGC each time one ab is specified. AGC is applied between a and b. In this case, in the same manner as in
ステップ704では、抽出された複数の信号部分をそれぞれ増幅器31で増幅(ゲイン調整)して、A/D変換器32による信号処理に最適な電圧範囲の画像信号にした後、A/D変換器32によりディジタル化する。次いで、ステップ706において、各画像信号がアライメントマークAM1(又はAM2)に該当するか否かをそれぞれ判断する。複数の画像信号のうち、アライメントマークAM1(又はAM2)に該当すると判断された画像信号は、画像信号メモリ33にストアされ、位置演算部37によって位置情報が演算される。次いで、ステップ707で、主制御系10が、位置演算ユニット27からの、アライメントマークAM1(又はAM2)の位置情報に基づいて駆動系11を介してウエハステージ7を駆動し、ウエハW上に設定されたショット領域を投影光学系PLの露光位置に合わせ込む(ウエハWのアライメントを実行する)。
In
ステップ706で、各画像信号がアライメントマークAM1(又はAM2)に該当しないと判断された場合には、ステップ702に戻り、前回の特定区間とは異なる区間であって、得られた画像信号から最大値と最小値との差D(図5参照)が所定値以下であり、且つ該差Dが所定値以下の状態が計測方向に所定サイズ以上連続する区間を抽出し、ステップ703、704706を繰り返す。
If it is determined in
ステップ705に移行した場合、抽出された信号部分を増幅器31で増幅(ゲイン調整)して、A/D変換器32による信号処理に最適な電圧範囲の画像信号にした後、A/D変換器32によりディジタル化し、ステップ706において、画像信号がアライメントマークAM1(又はAM2)に該当するか否かを判断し、アライメントマークAM1(又はAM2)に該当すると判断されたとき、画像信号メモリ33にストアされ、位置演算部37によって位置情報が演算される。次いで、ステップ707で、アライメントマークAM1(又はAM2)の位置情報に基づいてウエハWのアライメントを実行する。
When the process proceeds to step 705, the extracted signal portion is amplified (gain adjustment) by the amplifier 31 to obtain an image signal in a voltage range optimum for signal processing by the A / D converter 32, and then the A / D converter. In
次に、図8に示す位置計測プログラムの内容を説明する。この図8では、ステップ803で、抽出された信号部分を増幅(ゲイン調整)するとともにオフセット調整をしている点が図6に示す場合と異なり、ステップ801、802、804、805はそれぞれステップ601、602、604、605に対応している。ステップ803で行われるオフセット調整では、零信号レベルに対する画像信号の最大値(極大値)と最小値(極小値)との中間値を調整する。
Next, the contents of the position measurement program shown in FIG. 8 will be described. 8 differs from the case shown in FIG. 6 in that the extracted signal portion is amplified (gain adjustment) and offset adjustment is performed in
次に、図9に示す位置計測プログラムの内容を説明する。この図9では、アライメントマークAM1(又はAM2)の画像信号(計測信号)を探し出すサーチ計測において、エラーが生じた場合に対処できるようにしたもので、図6のステップ601と602との間で、ステップ601で得られた画像信号全体を増幅器31で増幅(ゲイン調整)し、A/D変換器32によりディジタル化した後、この画像信号がアライメントマークAM1(又はAM2)に該当するか否かを判断して、該当しない場合に図6のステップ602、603、604、605と同様の処理を行う。該当する場合には、増幅された画像信号から位置情報を取り出してアライメントを実行する。
Next, the contents of the position measurement program shown in FIG. 9 will be described. In FIG. 9, the search measurement for finding the image signal (measurement signal) of the alignment mark AM <b> 1 (or AM <b> 2) can cope with an error, and between
すなわち、ステップ901で上述した図6のステップ601と同様の操作を行って画像信号を得、次いで、ステップ902で得られた画像信号全体を増幅器31で増幅(ゲイン調整)し、A/D変換器32によりディジタル化した後、ステップ903でアライメントマークAM1(又はAM2)に該当するか否かを判断する。アライメントマークAM1(又はAM2)に該当すると判断された場合には、ステップ907に移行し、上述したステップ605と同様の操作を行ってウエハWのアライメントを実行する。
That is, in
アライメントマークAM1(又はAM2)に該当しない場合には、ステップ904に移行し、上述したステップ602と同様の操作を行って画像信号の中から、信号波形がほぼ平坦である部分がアライメントマークAM1(又はAM2)の領域以上に連続する区間を抽出する。次いでステップ905で、上述したステップ603と同様の操作を行い、抽出された信号部分を増幅(ゲイン調整)し、A/D変換器32によりディジタル化し、ステップ906で上述したステップ604と同様に、アライメントマークAM1(又はAM2)の設計値に基づいて画像信号がアライメントマークAM1(又はAM2)に該当するか否か(アライメントマークAM1(又はAM2)が存在するか否か)を判断し、ステップ907で上述したステップ605と同様にウエハWのアライメントを実行する。
When the alignment mark AM1 (or AM2) does not correspond, the process proceeds to step 904, and the same operation as
ステップ906で、画像信号がアライメントマークAM1(又はAM2)に該当しないと判断された場合には、ステップ904に戻る。ステップ904において、前回で抽出した区間とは異なる区間を抽出し、ステップ905、906を繰り返す。
If it is determined in
なお、図9に示すフォローチャートにおいて、ステップ904乃至906の処理に代えて上述したステップ702乃至706までの処理、又はステップ802乃至804までの処理を実行するようにしてもよい。
In the follow chart shown in FIG. 9, the processing from
上記実施形態では、FIAセンサ12を用いてCCDカメラ26で撮像したアライメントマークAM1、AM2の光学像の画像信号に画像処理を施してアライメントマークAM1、AM2の位置情報を計測する場合を説明したが、これに限定されることなく、例えばLSA方式のアライメントセンサについても本発明を適用することが出来る。
In the above-described embodiment, the case has been described in which image processing is performed on the image signals of the optical images of the alignment marks AM1 and AM2 captured by the
また、上記実施形態では、ウエハWに形成されたアライメントマークAM1、AM2の位置情報を計測する場合を挙げたが、レチクルRに形成されたマークRMの位置情報を計測する場合にも適用することが出来る。 In the above embodiment, the case where the position information of the alignment marks AM1 and AM2 formed on the wafer W is measured has been described. However, the present invention is also applicable to the case where the position information of the mark RM formed on the reticle R is measured. I can do it.
10 主制御系
12 FIAセンサ(位置計測装置)
26 CCDカメラ(光電検出手段)
46 CCDカメラ(光電検出手段)
27 位置演算ユニット
31 増幅器
35 AGC回路
34 制御部
37 位置演算部
40 VRAセンサ(位置計測装置)
50 記録媒体
AM1 アライメントマーク
AM3 アライメントマーク
RM レチクルアライメントマーク
10
26 CCD camera (photoelectric detection means)
46 CCD camera (photoelectric detection means)
27 Position calculation unit 31
50 Recording medium AM1 Alignment mark AM3 Alignment mark RM Reticle alignment mark
Claims (11)
前記被計測物上の、前記特定パターンを含む被計測領域を光電的に検出して、計測信号を得る第1工程と、
前記第1工程で得られた前記計測信号の中から、該計測信号の最大値と最小値との差が所定値以下であり、且つ該差が所定値以下の状態が前記計測方向に前記所定サイズ以上連続する特定区間を抽出する第2工程と、
前記第2工程で抽出された前記特定区間内の前記信号に対してゲイン調整を行う第3工程と、
を有することを特徴とする位置計測方法。 A position measurement method for measuring a specific pattern provided on a measurement object and having a predetermined size on a design value with respect to a predetermined measurement direction,
A first step of photoelectrically detecting a measurement area including the specific pattern on the measurement object to obtain a measurement signal;
Among the measurement signals obtained in the first step, the difference between the maximum value and the minimum value of the measurement signal is equal to or less than a predetermined value, and the state where the difference is equal to or less than the predetermined value is the predetermined value in the measurement direction. A second step of extracting a specific section that is continuous in size or more;
A third step of performing gain adjustment on the signal in the specific section extracted in the second step;
A position measurement method characterized by comprising:
前記第4工程において前記特定区間内に前記特定パターンが存在しないと識別された場合には、前記第2工程に戻って、前記特定区間とは異なる区間であり、且つ該差が所定値以下でその状態が前記計測方向に前記所定サイズ以上連続するさらなる区間を前記計測信号の中から抽出した上で、前記第3、第4工程を繰り返すことを特徴とする請求項1に記載の位置計測方法。 A fourth step of identifying presence / absence of the specific pattern based on a design value of the specific pattern from a signal in the specific section after gain adjustment is performed in the third step;
If it is determined in the fourth step that the specific pattern does not exist in the specific section, the process returns to the second step and is a section different from the specific section, and the difference is not more than a predetermined value. The position measuring method according to claim 1, wherein the third and fourth steps are repeated after a further section in which the state continues in the measurement direction by the predetermined size or more is extracted from the measurement signal. .
前記第3工程では、前記第2工程で抽出された前記複数の特定区間それぞれの信号に対して前記ゲイン調整を行うとともに、
前記第3工程でゲイン調整がなされた後の前記複数の特定区間内の信号から、前記特定パターンの設計値に基づいて前記特定パターンの存在の有無を識別する第4工程を更に有することを特徴とする請求項1に記載の位置計測方法。 In the second step, when there are a plurality of sections satisfying the condition to be the specific section in the measurement signal, all the plurality of specific sections are extracted,
In the third step, the gain adjustment is performed on the signals of the plurality of specific sections extracted in the second step, and
The method further comprises a fourth step of identifying presence / absence of the specific pattern based on a design value of the specific pattern from signals in the plurality of specific sections after gain adjustment is performed in the third step. The position measurement method according to claim 1.
前記第5工程において前記特定パターンの存在が識別されなかった場合には、前記第2工程以降の処理に進むことを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の位置計測方法。 After the first step and before the second step, the entire measurement signal obtained in the first step is subjected to gain adjustment, and the gain adjustment is performed based on the signal after the gain adjustment. A fifth step of identifying the presence or absence of the specific pattern;
5. The position measurement method according to claim 1, wherein when the presence of the specific pattern is not identified in the fifth step, the process proceeds to the processing after the second step.
請求項1乃至5の何れか一項に記載の位置計測方法により、前記被露光基板に関する位置情報を求め、
前記位置情報に基づいて、前記被露光基板と前記パターンとの位置関係を調整することを特徴とする露光方法。 An exposure method for transferring and exposing a pattern onto a substrate to be exposed,
By the position measurement method according to any one of claims 1 to 5, position information relating to the substrate to be exposed is obtained,
An exposure method comprising adjusting a positional relationship between the substrate to be exposed and the pattern based on the position information.
前記被計測物上の、前記特定パターンを含む被計測領域を光電的に検出して、計測信号を得る光電検出手段と、
前記光電検出手段から得られた前記計測信号の中から、該計測信号の最大値と最小値との差が所定値以下であり、且つ該差が所定値以下の状態が前記計測方向に前記所定サイズ以上連続する特定区間を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段で抽出された前記特定区間内の前記信号に対してゲイン調整を行う信号処理手段と、
を有することを特徴とする位置計測装置。 A position measurement device that is provided on a measurement object and measures a specific pattern having a predetermined size on a design value with respect to a predetermined measurement direction,
Photoelectric detection means for photoelectrically detecting a measurement area including the specific pattern on the measurement object and obtaining a measurement signal;
Among the measurement signals obtained from the photoelectric detection means, the difference between the maximum value and the minimum value of the measurement signal is equal to or less than a predetermined value, and the state where the difference is equal to or less than the predetermined value is the predetermined value in the measurement direction. Extraction means for extracting a specific section that is continuous in size or more;
Signal processing means for performing gain adjustment on the signal in the specific section extracted by the extracting means;
A position measuring device comprising:
前記識別手段で前記特定区間内に前記特定パターンが存在しないと識別された場合には、前記特定区間とは異なる区間であり、且つ該差が所定値以下でその状態が前記計測方向に前記所定サイズ以上連続するさらなる区間を前記計測信号の中から前記抽出手段に抽出せしめた上で、前記信号処理手段、及び前記識別手段による処理を繰り返し実行することを特徴とする請求項7に記載の位置計測装置。 From the signal in the specific section after the gain adjustment by the signal processing means, further comprising identification means for identifying the presence or absence of the specific pattern based on the design value of the specific pattern,
When the identification means identifies that the specific pattern does not exist in the specific section, the specific section is different from the specific section, and the difference is equal to or less than a predetermined value and the state is the predetermined direction in the measurement direction. The position according to claim 7, wherein after the further section that is larger than the size is extracted from the measurement signal by the extraction means, the processing by the signal processing means and the identification means is repeatedly executed. Measuring device.
請求項7又は8に記載の位置計測装置により、前記被露光基板に関する位置情報を求め、
前記位置情報に基づいて、前記被露光基板と前記パターンとの位置関係を調整することを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus for transferring and exposing a pattern onto a substrate to be exposed,
By the position measuring device according to claim 7 or 8, position information relating to the substrate to be exposed is obtained,
An exposure apparatus that adjusts a positional relationship between the substrate to be exposed and the pattern based on the position information.
光電検出手段に、前記被計測物上の、前記特定パターンを含む被計測領域を光電的に検出させて、その計測信号を出力せしめる第1工程と、
前記第1工程で得られた前記計測信号の中から、該計測信号の最大値と最小値との差が所定値以下であり、且つ該差が所定値以下の状態が前記計測方向に前記所定サイズ以上連続する特定区間を、抽出手段に抽出せしめる第2工程と、
前記第2工程で抽出された前記特定区間内の前記信号に対してゲイン調整を信号処理手段に実行せしめる第3工程と、
を、それぞれ前記光電検出手段、前記抽出手段、前記信号処理手段に実行せしめることを特徴とする位置計測プログラム。 A position measurement program for measuring a specific pattern provided on a measurement object and having a predetermined size on a design value with respect to a predetermined measurement direction,
A first step of causing a photoelectric detection means to photoelectrically detect a measurement area including the specific pattern on the measurement object, and outputting the measurement signal;
Among the measurement signals obtained in the first step, the difference between the maximum value and the minimum value of the measurement signal is equal to or less than a predetermined value, and the state where the difference is equal to or less than the predetermined value is the predetermined value in the measurement direction. A second step of causing the extraction means to extract a specific section that is continuous in size or more;
A third step of causing a signal processing means to perform gain adjustment on the signal in the specific section extracted in the second step;
Is executed by the photoelectric detection means, the extraction means, and the signal processing means, respectively.
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