JP2006064570A - Interferometer system, signal processing method in interferometer system, and stages using signal processing method concerned - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コヒーレンシーの高い測定光を測定対象に照射して得られる反射光を検出して測定対象の位置情報を測定する干渉計システム及び干渉計システムにおける信号処理方法、並びに当該信号処理方法を用いて可動体の位置情報を測定するステージに関する。 The present invention relates to an interferometer system that detects reflected light obtained by irradiating a measurement object with high coherency measurement light and measures position information of the measurement object, a signal processing method in the interferometer system, and the signal processing method. The present invention relates to a stage for measuring position information of a movable body.
干渉計システムは、レーザ光等の高コヒーレントな測定光を移動可能な測定対象に照射し、その反射光を検出して測定対象の位置情報を測定するものであり、例えば1nm程度の高分解能を有する。このため、レーザ干渉計は半導体素子、液晶表示素子、磁気ヘッド、その他の微細なデバイスを製造するためにマスクに形成されたパターンをウェハ又はガラスプレート等の基板上に転写する露光装置にも設けられており、マスク及び基板を移動させるステージの位置情報を測定するために用いられている。 The interferometer system irradiates a movable measurement target with a highly coherent measurement light such as a laser beam, detects the reflected light, and measures the position information of the measurement target. For example, the interferometer system has a high resolution of about 1 nm. Have. For this reason, the laser interferometer is also provided in an exposure apparatus that transfers a pattern formed on a mask onto a substrate such as a wafer or a glass plate in order to manufacture a semiconductor element, a liquid crystal display element, a magnetic head, or other fine devices. It is used to measure position information of a stage that moves a mask and a substrate.
干渉計システムは高コヒーレント光を射出する光源を備え、光源から射出された高コヒーレント光を複数に分割してその一つを上記の測定光として用いている。例えば、露光装置に設けられる干渉計システムは、光源からの高コヒーレント光を3つに分割して、上記の測定光、上記ステージに対する基準位置を定める固定鏡に照射する参照光、及びステージの位置情報を得るために光路長が既知である基準光路を介するための基準光として用いている。 The interferometer system includes a light source that emits highly coherent light, and divides the highly coherent light emitted from the light source into a plurality of parts, and uses one of them as the measurement light. For example, an interferometer system provided in an exposure apparatus divides highly coherent light from a light source into three parts and irradiates the measurement light, a reference light that determines a reference position for the stage, and a position of the stage. In order to obtain information, it is used as a reference light for passing through a reference optical path whose optical path length is known.
ステージの位置情報は、ステージに設けられた移動鏡に測定光を照射して得られる反射光と固定鏡で反射された参照光とを干渉させた干渉光を受信機で検出し、受信機で得られた検出信号と基準光路を介した基準光を基準受信機で検出して得られた基準信号とを比較することで測定している。位置情報の測定のために受信機の検出信号及び基準受信機の基準信号は共にディジタル化(二値化)されるが、検出信号又は基準信号に雑音が重畳されていると信号の周期が突然変化する現象(所謂、グリッチ)が生じ、位置情報の測定精度が低下してしまう。かかる不具合を防止するために、以下の特許文献1は、検出信号をディジタル化する際のグリッチを低減するグリッチ低減回路を開示している。
ところで、上述した従来のグリッチ低減回路は検出信号又は基準検出信号をディジタル化する際にグリッジを低減するものであるが、ディジタル化する時点においてグリッチを完全に除去できる訳ではない。このため、変換されたディジタル信号のパルス幅が急激に変動する現象、及びパルスが1周期又は複数周期に亘って突然抜ける現象が依然として生ずる。かかる現象が生ずると、誤差が生じて位置情報の測定精度が低下するという問題があった。また、測定結果からステージの加速度を求めている場合には異常な加速度が得られてしまい、ステージの停止等のエラー処理を行う必要があるという問題があった。 By the way, the above-described conventional glitch reduction circuit reduces glitches when digitizing the detection signal or the reference detection signal, but the glitch cannot be completely removed at the time of digitization. For this reason, the phenomenon that the pulse width of the converted digital signal fluctuates rapidly and the phenomenon that the pulse suddenly falls out over one period or a plurality of periods still occur. When such a phenomenon occurs, there is a problem that an error occurs and the measurement accuracy of the position information is lowered. Further, when the acceleration of the stage is obtained from the measurement result, an abnormal acceleration is obtained, and there is a problem that it is necessary to perform error processing such as stopping the stage.
近年、デバイスの製造においては主として高密度化のために微細化が要求されている。特に、半導体素子の製造においては、プロセスルールが0.1μm程度になりつつあり、基板上に既に形成されたパターンと露光を行うパターンとの重ね合わせ精度は極めて厳しい精度が要求されている。重ね合わせ精度を向上させるためには、まずはステージの位置情報を高い精度で測定しなければならず、このためにノイズに起因する測定誤差を極力避ける必要がある。また、微細化とともにスループット(単位時間に露光処理することができる基板の枚数)の向上が要求されており、本来は必要のないエラー処理を極力排除する必要がある。 In recent years, in the manufacture of devices, miniaturization is required mainly for high density. In particular, in the manufacture of semiconductor elements, the process rule is becoming about 0.1 μm, and the superposition accuracy between the pattern already formed on the substrate and the pattern to be exposed is required to be extremely strict. In order to improve the overlay accuracy, first, the position information of the stage must be measured with high accuracy. For this reason, it is necessary to avoid measurement errors caused by noise as much as possible. In addition, miniaturization and improvement in throughput (the number of substrates that can be subjected to exposure processing per unit time) are required, and it is necessary to eliminate error processing that is not originally required as much as possible.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高い精度をもって測定対象の位置情報を測定することができる干渉計システム及び干渉計システムにおける信号処理方法、並びに当該信号処理方法を用いて可動体の位置情報を測定するステージを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, an interferometer system capable of measuring position information of a measurement object with high accuracy, a signal processing method in the interferometer system, and a movable body using the signal processing method. An object of the present invention is to provide a stage for measuring position information.
本発明は、実施の形態に示す各図に対応付けした以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。
上記課題を解決するために、本発明の干渉計システムにおける信号処理方法は、測定対象(OB)に測定光を照射して得られる反射光に基づいて前記測定対象の位置情報を測定する干渉計システム(10)における信号処理方法であって、所定信号(K1、K2)を所定周期分だけ遅延させた遅延信号(K3)を得る遅延ステップと、所定時間位置(A1、A2)以外の時間位置における前記遅延信号の信号レベルの変化を検出する検出ステップと、前記検出ステップの検出結果に基づいて、前記遅延を補正する補正信号(KC)を生成する補正信号生成ステップと、前記補正信号により前記遅延信号を補正する補正ステップと前記補正ステップで補正された前記遅延信号を使って前記測定対象の位置情報を測定する測定ステップとを含むことを特徴としている。
この発明によると、所定信号を所定周期分だけ遅延させた遅延信号の所定時間位置以外の時間位置における信号レベルの変化を検出し、この検出結果に基づいて生成した補正信号により遅延信号を補正し、補正された遅延信号を使って測定対象の位置情報が測定される。
また、本発明のステージは、所定の移動方向に移動可能に構成された可動体(66)と、上記の何れかに記載の信号処理方法を用いて前記可動体を前記測定対象として前記位置情報を測定する干渉計システム(64a、64b、70a、70b)と、前記干渉計システムの測定結果に基づいて前記可動体を駆動する駆動制御部(60)とを備えることを特徴としている。
また、本発明の干渉計システムは、基準信号(S1)を出力する基準機(13)と、測定対象(OB)に測定光を照射して得られる反射光と参照光とを干渉させて得られる検出信号(S2、S3)を出力する受信機(15、17)とを備え、前記基準機からの基準信号と前記受信機からの検出信号とに基づいて、前記測定対象の位置情報を得る干渉計システム(10)において、前記基準機は、ディジタル処理された信号を補正処理し、該補正処理後の信号を前記基準信号として出力することを特徴としている。
The present invention adopts the following configuration corresponding to each diagram shown in the embodiment. However, the reference numerals with parentheses attached to each element are merely examples of the element and do not limit each element.
In order to solve the above problems, a signal processing method in an interferometer system of the present invention is an interferometer that measures position information of a measurement object based on reflected light obtained by irradiating the measurement object (OB) with measurement light. A signal processing method in the system (10), wherein a delay step for obtaining a delay signal (K3) obtained by delaying a predetermined signal (K1, K2) by a predetermined period, and a time position other than the predetermined time position (A1, A2) A detection step for detecting a change in signal level of the delay signal in the step, a correction signal generation step for generating a correction signal (KC) for correcting the delay based on a detection result of the detection step, and the correction signal A correction step for correcting a delay signal, and a measurement step for measuring position information of the measurement object using the delay signal corrected in the correction step. It is characterized in.
According to the present invention, a change in signal level at a time position other than a predetermined time position of a delayed signal obtained by delaying a predetermined signal by a predetermined period is detected, and the delay signal is corrected by a correction signal generated based on the detection result. The position information of the measurement object is measured using the corrected delay signal.
In addition, the stage of the present invention uses the movable body (66) configured to be movable in a predetermined movement direction and the signal processing method according to any one of the above, and uses the movable body as the measurement object to determine the position information. And an interferometer system (64a, 64b, 70a, 70b) that measures the above and a drive control unit (60) that drives the movable body based on the measurement result of the interferometer system.
Further, the interferometer system of the present invention is obtained by interfering the reference light (13) that outputs the reference signal (S1), the reflected light obtained by irradiating the measurement object (OB) with the measurement light, and the reference light. Receivers (15, 17) for outputting detected signals (S2, S3), and obtaining position information of the measurement object based on a reference signal from the reference machine and a detection signal from the receiver In the interferometer system (10), the reference machine corrects the digitally processed signal and outputs the signal after the correction process as the reference signal.
本発明によれば、高い精度で測定対象の位置情報を測定することができるという効果がある。
また、本発明によれば、可動体の位置情報を高い精度をもって測定することができ、この高い精度を有する測定結果に基づいて可動体を駆動しているため、可動体を精密に駆動することができる。
更に、本発明によれば、基準機は、可動体である測定対象からの反射光を使わないので、ドップラー現象の影響を受けることなく、より容易に補正処理された最適な基準信号を生成することが可能であり、測定対象の位置情報を精度良く測定することができる。
According to the present invention, there is an effect that position information of a measurement target can be measured with high accuracy.
Further, according to the present invention, the position information of the movable body can be measured with high accuracy, and since the movable body is driven based on the measurement result having this high accuracy, the movable body can be precisely driven. Can do.
Furthermore, according to the present invention, since the reference machine does not use the reflected light from the measurement object that is a movable body, the reference machine generates an optimum reference signal that is more easily corrected without being affected by the Doppler phenomenon. It is possible to measure the position information of the measurement object with high accuracy.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による干渉計システム及び干渉計システムにおける信号処理方法、並びに該信号処理方法を用いるステージについて詳細に説明する。 Hereinafter, an interferometer system, a signal processing method in the interferometer system, and a stage using the signal processing method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
〔干渉計システム〕
図1は、本発明の一実施形態による信号処理方法が用いられる干渉計システムの構成の概略を示すブロック図である。図1に示す干渉計システム10は、概説すると、レーザ光源11から射出されるレーザ光LB0を3つのレーザ光LB1〜LB3に分割し、分割した1つのレーザ光LB1を光路長が既知の基準光路P1を介して受信して基準信号S1を得るとともに、分割した他の2つのレーザ光LB2,LB3を測定対象OBに照射して得られた干渉光を受信することで検出信号S2,S3のそれぞれを得て、基準信号S1及び検出信号S2,S3から測定対象OBの位置情報を測定するものである。以下、具体的な構成について説明する。
[Interferometer system]
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of the configuration of an interferometer system in which a signal processing method according to an embodiment of the present invention is used. In general, the
レーザ光源11は2つの異なる波長λ1,λ2を含むレーザ光LB0を射出する。このレーザ光LB0は分割器12に入射し、3つのレーザ光LB1〜LB3に分割される。分割された1つのレーザ光LB1は反射ミラーM1,M2で順に反射されつつ基準光路P1を介して基準受信機13に入射する。ここで、レーザ光LB1は2つの異なる波長λ1,λ2を含んでいるため、これらの干渉光が基準受信機13に入射する。基準受信機13は2つの異なる波長λ1,λ2の干渉光を光電変換して基準信号を生成し、この基準信号をディジタル化(二値化)してグリッチ低減処理を行う。また、これらの処理が行われた信号に対してパルス幅変動及びパルス抜けを補完する処理を施して基準信号S1を出力する。
The
分割器12で分割されたレーザ光LB2はミラーM3で反射されて干渉計14に入射する。干渉計14に入射したレーザ光LB2は2つの異なる波長λ1,λ2を含んでおり、何れか一方の波長のレーザ光(例えば、波長λ1のレーザ光)が光路P2を介して測定対象OBに取り付けられた反射器MR1で反射され、光路P2を逆走して再び干渉計14に入射する。他方の波長のレーザ光(例えば、波長λ2のレーザ光)は、不図示の固定鏡に照射され、その反射光が干渉計14に入射する。尚、図1に示す測定対象OBは、紙面に平行な面内において直行する2つの方向D1,D2に移動可能に構成されているものとする。
The laser beam LB2 split by the
干渉計14は、光路P2を介した波長λ1のレーザ光と、不図示の固定鏡で反射された波長λ2のレーザ光とを干渉させる。干渉計14で得られた干渉光IF1は干渉計14から射出されて受信機15に入射する。受信機15は干渉光IF1を光電変換して検出信号を生成し、この検出信号をディジタル化(二値化)してグリッチ低減処理を行う。また、これらの処理が行われた信号に対してパルス幅変動及びパルス抜けを補完する処理を施して検出信号S2を出力する。
The
また、分割器12で分割されたレーザ光LB3は干渉計16に入射する。干渉計16に入射したレーザ光LB3も2つの異なる波長λ1,λ2を含んでおり、何れか一方の波長のレーザ光(例えば、波長λ1のレーザ光)が光路P3を介して測定対象OBに取り付けられた反射器MR2で反射され、光路P2を逆走して再び干渉計16に入射する。他方の波長のレーザ光(例えば、波長λ2のレーザ光)は、不図示の固定鏡に照射され、その反射光が干渉計16に入射する。
Further, the laser beam LB3 split by the
干渉計16は、光路P3を介した波長λ1のレーザ光と、不図示の固定鏡で反射された波長λ2のレーザ光とを干渉させる。干渉計16で得られた干渉光IF2は干渉計16から射出されて受信機17に入射する。受信機17は干渉光IF2を光電変換して検出信号を生成し、この検出信号をディジタル化(二値化)してグリッチ低減処理を行う。また、これらの処理が行われた信号に対してパルス幅変動及びパルス抜けを補完する処理を施して検出信号S3を出力する。
The
基準受信機13からの基準信号S1、受信機15からの検出信号S2、及び受信機17からの検出信号S3は中央測定装置18に入力される。中央測定装置18は、基準信号S1と検出信号S2を比較することにより、方向D1における測定対象OBの位置情報を測定し、基準信号S1と検出信号S3を比較することにより方向D2における測定対象OBの位置情報を測定する。以上説明した処理を行って、図1に示す干渉計システムは測定対象OBの紙面内における位置情報を測定する(測定ステップ)。
The
〔信号処理装置及び信号処理方法〕
以上、干渉計システム10の全体構成について説明したが、次に、基準受信機13及び受信機15,17に設けられる信号処理装置及び信号処理方法について説明する。尚、基準受信機13及び受信機15,17に設けられる信号処理装置の構成は同様の構成であるため、以下においては受信機15に設けられる信号処理装置の構成を代表して説明し、基準受信機13及び受信機17に設けられる信号処理装置の構成の説明は省略する。
[Signal processing apparatus and signal processing method]
The overall configuration of the
図2は、本発明の一実施形態による信号処理方法が用いられる信号処理装置の構成を示すブロック図である。図2に示す信号処理装置20は、入力端子T1に入力されるディジタル化された検出信号(基準受信機13の場合はディジタル化された基準信号)の急激なパルス幅の変化及び1周期分のパルス抜けを補完する信号処理を行う信号処理装置である。ここで、入力端子T1に入力される検出信号について説明する。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a signal processing apparatus in which the signal processing method according to the embodiment of the present invention is used. The
図3は、信号処理装置の入力端子T1に入力される検出信号の一例を示す図である。図3(a)において、符号K0を付して示した信号は、図1に示した受信機15内において干渉光IF1を光電変換して得られた検出信号であり、符号K1を付して示した信号は検出信号K0のディジタル化処理及びグリッチ低減処理を行って得られる検出信号(所定信号)である。この検出信号K1が信号処理装置20の入力端子T1に入力される。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a detection signal input to the input terminal T1 of the signal processing device. In FIG. 3 (a), a signal indicated by reference numeral K0 is a detection signal obtained by photoelectrically converting the interference light IF1 in the
検出信号K0から検出信号K1を得る基本的な処理は、検出信号K0に対して2つの異なる閾値TH1,TH2を設定し、検出信号K0の値が閾値TH1を超えて閾値TH1よりも大きくなった場合に値を“1”とし、検出信号K0の値が閾値TH2を超えて閾値TH2よりも小さくなった場合に値を“0”とする。かかる処理と同時に、前述した特許文献1に開示されたグリッチ低減処理を行い、グリッチを低減する。
In the basic process of obtaining the detection signal K1 from the detection signal K0, two different thresholds TH1 and TH2 are set for the detection signal K0, and the value of the detection signal K0 exceeds the threshold TH1 and becomes larger than the threshold TH1. In this case, the value is set to “1”, and the value is set to “0” when the value of the detection signal K0 exceeds the threshold value TH2 and becomes smaller than the threshold value TH2. Simultaneously with this process, the glitch reduction process disclosed in
ここで、例えば符号PT1を付して示す箇所において、検出信号K0の1つのパルスが閾値TH1を超えてはいるものの、他のパルスに比べて全体として値が小さい場合には、得られる検出信号K1のパルス幅が急激に狭くなる現象が生ずる。また、例えば符号PT2を付して示す箇所において、検出信号K0の1つのパルスの値が極めて小さくなって閾値TH1を超えない場合には、その箇所において検出信号K1のパルス抜けが生ずる現象が生ずる。このような検出信号K1が信号処理装置20の入力端子T1に入力される。尚、入力端子T1に入力される検出信号K1の周波数は3.5MHz〜6.5MHz程度であり、デューティ比(一つの周期内において、値が“0”である期間と値が“1”である期間との時間比)は50%である。
Here, for example, in a place indicated by reference sign PT1, when one pulse of the detection signal K0 exceeds the threshold value TH1, but the value is smaller as a whole than the other pulses, the detection signal to be obtained is obtained. A phenomenon occurs in which the pulse width of K1 is abruptly narrowed. Further, for example, when a value of one pulse of the detection signal K0 is extremely small and does not exceed the threshold value TH1 at a location indicated by the reference symbol PT2, a phenomenon that the pulse of the detection signal K1 is lost at that location occurs. . Such a detection signal K1 is input to the input terminal T1 of the
また、図3(b)において、符号K10を付して示した信号及び符号K1を付して示した信号は、共に上述した検出信号K0のディジタル化処理及びグリッチ低減処理を行って得られる検出信号であるが、検出信号K10は正常時に得られる信号でり、検出信号K1は異常時に得られる信号である。図3(b)に示す通り、検出信号K10は、ほぼ一定周期でほぼ一定幅のパルスが現れているのに対し、検出信号K1は符号PT11,PT12,PT13を付して示す箇所においてパルスが異常になっている。 In FIG. 3B, the signal indicated by reference numeral K10 and the signal indicated by reference numeral K1 are both detected by performing the above-described digitization processing and glitch reduction processing of the detection signal K0. Although it is a signal, the detection signal K10 is a signal obtained when normal, and the detection signal K1 is a signal obtained when abnormal. As shown in FIG. 3 (b), the detection signal K10 has a pulse having a substantially constant width at a substantially constant period, whereas the detection signal K1 has a pulse at a location indicated by reference signs PT11, PT12, PT13. It is abnormal.
符号PT11を付して示す箇所では時間的に大幅に早まってパルスが現れており、符号PT12を付して示す箇所では論理が逆になっており、符号PT13を付して示す箇所では、パルス幅は異常に狭くなっている。図3(a),(b)に示す異常がある検出信号K1を用いて測定対象OBの位置情報又は加速度を測定すると、測定精度の低下を招き、又は異常な加速度が求められてしまうため、本実施形態ではパルスの異常を補完して正常な検出信号としている。 A pulse appears much earlier in time at the location indicated by reference sign PT11, the logic is reversed at the location indicated by reference sign PT12, and a pulse is indicated at the location indicated by reference sign PT13. The width is unusually narrow. If the position information or acceleration of the measurement target OB is measured using the abnormal detection signal K1 shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the measurement accuracy is lowered or abnormal acceleration is required. In the present embodiment, a normal detection signal is obtained by complementing the pulse abnormality.
図2に戻り、本実施形態の信号処理装置20は、同期化部21、フラグ生成部22、周期計測部23、補完カウンタ部24、エッジ監視部25、及びマルチプレクサ26を含んで構成される。尚、信号処理装置20内の各ブロックには、周波数が200MHz程度の基準クロックCLK(図示省略)が供給されており、各ブロックはこの基準クロックCLKに同期して動作する。
Returning to FIG. 2, the
同期化部21は、入力端子T1を介して入力される検出信号K1(図2参照)を、基準クロックCLKに同期させた同期検出信号K2(所定信号)を生成する。フラグ生成部22は同期化部21から出力される同期検出信号K2に基づいて、同期検出信号K2の状態変化を示すフラグFP,FN,FAを生成する。ここで、フラグFPは同期検出信号K2が立ち上がった時点においてのみ値が“1”となるフラグであり、フラグFNは同期検出信号K2が立ち下がった時点においてのみ値が“1”となるフラグであり、フラグFAはフラグFPが出力される度に値が変化する(値が交互に“1”又は“0”となる)フラグである。尚、フラグ生成部22は、同期化部21から入力される同期検出信号K2をそのまま周期計測部23に出力する。
The
周期計測部23は、フラグ生成部22から出力される同期検出信号K2に含まれる各パルスの周期及びパルス幅を、フラグ生成部22から出力されるフラグFP,FN,FAを用いて計測し、同期検出信号K2を所定周期だけ遅延させた遅延検出信号K3(遅延信号)を生成する。尚、本実施形態における周期計測部23は、同期検出信号K2に対して1周期だけ遅延させた遅延検出信号K3を生成する場合を例に挙げて説明するが、複数周期分遅延させた遅延検出信号K3を生成するようにしても良い。また、周期計測部23について、同期検出信号K2を1周期だけ遅延させた遅延検出信号K3を生成するように設定されていても、同期検出信号K2のパルスの異常に応じて、結果として遅延検出信号K3が同期検出信号K2に対して複数周期分遅延したものとなることもある。
The
また、周期計測部23で計測された各パルスの周期及びパルス幅の計測結果は、計数信号E2として補完カウンタ部24に出力され、同期検出信号K2のパルスに異常が生じたときの異常箇所を補完する補完信号を生成するために用いられる。また、周期計測部23は、同期検出信号K2が正常であると予測されるときの立ち上がり時点及び立ち下がり時間を監視するためのエッジ監視制御信号EWをエッジ監視部25に対して出力する。尚、周期計測部23は、フラグ生成部22から出力されるフラグFAをそのまま補正カウンタ部24に出力する。
In addition, the measurement result of the period and pulse width of each pulse measured by the
補完カウンタ部24は、周期計測部23から出力される計数信号E2に基づいて同期検出信号K2の異常箇所を補完する補完信号KCを生成する。尚、補完信号KCを生成するか否かは、エッジ監視部25から出力される補完開始停止信号STにより制御される。エッジ監視部25は、フラグ生成部22からのフラグFPが入力されているとともに、周期計測部23から遅延検出信号K3及びエッジ監視制御信号EWが入力されており、フラグFP及びエッジ監視制御信号EWに基づいて、遅延検出信号K3の立ち上がり及び立ち下がりを監視し、この監視結果に応じて補完カウンタ部24に補完開始停止信号STを出力するとともに、マルチプレクサ26に対して選択信号SLを出力する。
The
図4は、遅延検出信号K3に対して設定されるエッジ検出領域を説明するための図である。図4中において、符号A1を付した領域が遅延検出信号K3の立ち上がり時点で設定されるエッジ検出領域であり、符号A2を付した領域が遅延検出信号K3の立ち下がり時点で設定されるエッジ検出領域である。図示の通り、エッジ検出領域A1,A2は、ノイズの影響等がなければ遅延検出信号K3が本来立ち上がるであろう位置又は立ち下がるであろう位置からある程度の幅(例えば、基準クロックCLKの数クロック分の幅:所定の時間幅)をもって設定されている。 FIG. 4 is a diagram for explaining an edge detection region set for the delay detection signal K3. In FIG. 4, the area denoted by reference symbol A1 is an edge detection area set at the rising edge of the delay detection signal K3, and the area denoted by reference numeral A2 is edge detection set at the falling edge of the delay detection signal K3. It is an area. As illustrated, the edge detection areas A1 and A2 have a certain width (for example, several clocks of the reference clock CLK) from the position where the delay detection signal K3 will rise or fall unless there is an influence of noise or the like. Minute width: predetermined time width).
このように、エッジ検出領域A1,A2を設けて遅延検出信号K3の立ち上がり及び立ち下がりを検出するのは、サンプリング誤差に起因して僅かに立ち上がりの時間位置及び立ち下がりの時間位置がずれても検出を可能とするためである。また、例えば図3(b)の符号PT11を付して示す箇所のようにパルスが時間的に大幅に早まって現れる異常が生じた場合であっても、遅延検出信号K3の補完を可能にするためである。 As described above, the edge detection areas A1 and A2 are provided to detect the rise and fall of the delay detection signal K3 even if the rise time position and the fall time position are slightly shifted due to the sampling error. This is to enable detection. Further, for example, even when an abnormality occurs in which a pulse appears significantly earlier in time as indicated by a reference numeral PT11 in FIG. 3B, the delay detection signal K3 can be complemented. Because.
図2に戻り、マルチプレクサ26は、選択信号入力端Cに入力される選択信号SLに応じて、周期計測部23からの遅延検出信号K3又は補完カウンタ部24の何れか一方の信号を補完検出信号K4として出力する。具体的には、選択信号SLが値“0”である場合には、遅延検出信号K3を補完検出信号K4として出力する。また、選択信号SLが値“1”である場合には、補完信号KCを補完検出信号K4として出力する。
Returning to FIG. 2, the
以上、信号処理装置20の構成について説明したが、次に信号処理装置に設けられる周期計測部23及び補正カウンタ部24の内部構成について順に説明する。図5は、周期計測部23の内部構成を示すブロック図である。図5に示す通り、周期計測部23は、周期計測カウンタ31、パルス幅記憶部32、補完周期カウンタ23,24、補完パルス幅カウンタ部35、及びエッジ監視カウンタ部36を含んで構成される。尚、フラグ生成部22から出力される同期検出信号K2は入力端子T11から入力され、フラグFP,FN,FAは入力端子T12,T13,T14からそれぞれ入力される。
The configuration of the
周期計測カウンタ31は、入力端子T12から入力されるフラグFPを用いて同期検出信号K2の各周期の長さを計測するカウンタである。つまり、周期計測カウンタ31はフラグ生成部22からフラグFPが出力された時点において基準クロックCLKに同期してカウントを開始し(インクリメントを開始し)、次にフラグFPが出力された時点においてカウントを停止するとともに、値をリセットして(値を“0”に設定して)、再度カウントを開始する動作を繰り返し行う。周期計測カウンタ31がカウントを停止した時点のカウント値C1と基準クロックCLKの1周期の長さ(基準クロックCLKの周波数が200MHzである場合には5ns)との積が同期検出信号K2の1周期の長さになる。
The
パルス幅記憶部32は、入力端子T13から入力されるフラグFNを用いて同期検出信号K2のパルス幅(同期検出信号K2の値が“1”である時間)を記憶する。このパルス幅記憶部32は、入力端子T1からフラグFNが入力された時点において周期計測カウンタ31のカウント値C1を取り込む(ラッチする)ことで、同期検出信号K2のパルス幅を計測する。つまり、周期計測カウンタ31はフラグFPを用いて同期検出信号K2が立ち上がってからの時間をカウントしているため、同期検出信号K2が立ち下がった時点でフラグ生成部22から出力されるフラグFNに基づいて周期計測カウンタ31のカウント値C1を取り込めばパルス幅が得られる。
The pulse
尚、パルス幅記憶部32は、フラグ生成部22からフラグFNが出力される度に、周期計測カウンタ31のカウント値C1を取り込む。このため、同期検出信号K2の1周期を同期検出信号K2の立ち上がりから次の立ち上がりまでと定義した場合には、パルス幅記憶部32が一度取り込んだカウント値C1を記憶する期間は、カウント値C1の取り込みを行った周期の後半の半周期が開始されてから次の周期の前半の半周期が終了するまでの間である。
The pulse
補完周期カウンタ33,34は、入力端子T14から入力されるフラグFAと周期計測カウンタ32のカウント値C1とを用いて、同期検出信号K2に含まれる各パルスの周期をカウントする。補完周期カウンタ33,34のカウント値は、同期検出信号K2の各周期を所定周期(本実施形態では1周期)遅らせた遅延検出信号K3を生成するために用いられる。尚、入力端子T14から入力されるフラグFAは、そのまま出力端子T15を介して補完カウンタ部24に出力される。また、補完周期カウンタ33,34のカウント値は、同期検出信号K2にパルスに異常が生じたときの異常箇所を補完して正常にするために必要となる補完信号KCを生成する際に、補完信号KCに含まれる各パルスの周期を決定するためにも用いられる。
The complementary period counters 33 and 34 count the period of each pulse included in the synchronization detection signal K2 using the flag FA input from the input terminal T14 and the count value C1 of the
この補完周期カウンタ33はフラグFAの立ち下りにおいて周期計測カウンタ31のカウント値C1を取り込み、基準クロックCLKに同期して取り込んだカウント値をデクリメントし、カウント値が“0”になった時点においてカウントを停止する。尚、補完周期カウンタ33のカウント値をC3とする。補完周期カウンタ34はフラグFAの立ち上がりにおいて周期計測カウンタ31のカウント値C1を取り込み、基準クロックCLKに同期して取り込んだカウント値をデクリメントし、カウント値が“0”になった時点においてカウントを停止する。尚、補完周期カウンタ34のカウント値をC4とする。ここで、補完周期カウンタ33,34を並列して設けるのは、各々を交互に動作させることで遅延検出信号K3の各周期を、途切れがなく連続的なものとするためである。
This
これら補完周期カウンタ33の出力端と補完周期カウンタ34の出力端は互いに接続されている。補完周期カウンタ33,34はフラグFAの立ち上がりと立ち下がりにおいて交互に動作し、同時に動作することはない。また、そのカウント値C3,C4も交互に出力されて同時に出力されることはない。このため、各々の出力端を接続した構成にして、いわばカウント値C3とカウント値C4とを多重化している。尚、以下では、カウント値C3とカウント値C4とを多重化した信号を多重信号E1という。尚、多重信号E1はフラグFAを用いてカウント値C3,C4に分離可能である点に注意されたい。
The output terminal of the
多重信号E1は補完パルス幅カウンタ部35に出力される。補完パルス幅カウンタ部35は、多重信号E1の値が“0”になった時点において、パルス幅記憶部32に記憶されているカウント値C2を取り込み、基準クロックCLKに同期して取り込んだカウント値をデクリメントし、カウント値が“0”になった時点においてカウントを停止する動作を行う。尚、補完パルス幅カウンタ部35のカウント値をC5とする。
The multiplexed signal E1 is output to the complementary pulse
この補完パルス幅カウンタ部35は、カウント値C5が“0”である場合には遅延検出信号K3の値を“0”とし、カウント値C5が“0”以外である場合には遅延検出信号K3の値を“1”とする。これにより、パルス幅記憶部32のカウント値C2が取り込まれてからカウント値C5が“0”となるまで遅延検出信号K3の値は“1”となり、カウント値C5が“0”になってから次のカウント値C2を取り込むまで遅延検出信号K3の値が“0”となる。このようにして遅延検出信号K3が生成される。また、補完パルス幅カウンタ部35のカウント値C5は、上記の遅延検出信号K3を生成するためのみならず、同期検出信号K2にパルスに異常が生じたときの異常箇所を補完して正常にするために必要となる補完信号KCを生成する際に、補完信号KCに含まれる各パルスのパルス幅を決定するためにも用いられる。
The complementary pulse width counter 35 sets the value of the delay detection signal K3 to “0” when the count value C5 is “0”, and the delay detection signal K3 when the count value C5 is other than “0”. Is set to “1”. As a result, the value of the delay detection signal K3 becomes “1” until the count value C5 becomes “0” after the count value C2 of the pulse
補完パルス幅カウンタ部35のカウント値C5は出力端子T17に出力される。尚、前述した多重信号E1も出力端子T17に出力されることになるが、ここでは便宜上、多重信号E1とカウント値C5とを合わせて計数信号E2とする。尚、計数信号E2は、エッジ監視カウンタ部36内において、及び図1に示す補完カウンタ部24内において多重信号E1とカウント値C5とに分けられる点に注意されたい。
The count value C5 of the complementary pulse
エッジ監視カウンタ部36は、計数信号E2に含まれる多重信号E1及びカウント値C5とに基づいて、図4に示すエッジ検出領域A1,A2を設けるためのエッジ監視制御信号EWを生成する。具体的には、多重信号E1の値が所定の値以下になってから多重信号E1の値が“0”になって所定の時間(例えば、基準クロックCLKの数クロック分の時間)が経過するまでの間だけエッジ監視制御信号EWの値を“1”にする。また、カウント値C5の値が所定の値以下になってから、カウント値C5の値が“0”になって所定の時間(例えば、基準クロックCLKの数クロック分の時間)が経過するまでの間だけエッジ監視制御信号EWの値を“1”にする。エッジ監視制御信号EWは、出力端子T18に出力される。
The edge
図6は、補完カウンタ部24の内部構成を示すブロック図である。図6に示す通り、補完カウンタ部24は、パルス周期レジスタ41,42、周期生成カウンタ部43,44、論理和回路(以下、OR回路という)45、パルス幅レジスタ46、及び補完実行カウンタ部47を含んで構成される。尚、周期計測部23から出力されるフラグFAは入力端子T21から入力され、計数信号E2は入力端子T22から入力される。また、エッジ監視部25から出力される補完開始停止信号STは入力端子T23から入力される。
FIG. 6 is a block diagram showing the internal configuration of the
パルス周期レジスタ41,42は、入力端子T22から入力される計数信号E2に含まれる多重信号E1を、フラグFAが入力されるタイミングで取り込んで一時的に記憶する。具体的には、パルス周期レジスタ41はフラグFAの立ち下りにおいて多重信号E1を取り込み、パルス周期レジスタ42はフラグFAの立ち上がりにおいて多重信号E1を取り込む。つまり、パルス周期レジスタ41,42は、フラグFAの立ち上がり又は立ち下がりにおいて交互に動作して多重信号E1を取り込む。かかる動作を行うことにより、補完開始終了信号STの値が“1”であるときに、多重信号E1に含まれるカウント値C3(補完周期カウンタ33のカウント値)がパルス周期レジスタ41に記憶され、カウント値C4(補完周期カウンタ34のカウント値)がパルス周期レジスタ42に記憶される。但し、上記の動作は補完開始終了信号STの値が“0”であるときに行われ、エッジ監視部25から出力される補完開始終了信号STの値が“1”になった時点で多重信号E1の取り込みが禁止されてそれ以前に取り込んだ多重信号E1が保持される。
The pulse period registers 41 and 42 capture and temporarily store the multiplexed signal E1 included in the count signal E2 input from the input terminal T22 at the timing when the flag FA is input. Specifically, the pulse period register 41 captures the multiplexed signal E1 at the falling edge of the flag FA, and the pulse period register 42 captures the multiplexed signal E1 at the rising edge of the flag FA. That is, the pulse cycle registers 41 and 42 operate alternately at the rising edge or falling edge of the flag FA and take in the multiplexed signal E1. By performing this operation, when the value of the complement start / end signal ST is “1”, the count value C3 (the count value of the complement cycle counter 33) included in the multiplexed signal E1 is stored in the
周期生成カウンタ部43,44は、入力端子T23から入力される補完開始終了信号STの値が“1”になった時点において、パルス周期レジスタ41,42に記憶されている値を取り込み、基準クロックCLKに同期して取り込んだカウント値をそれぞれデクリメントする。具体的には、周期生成カウンタ部43はフラグFAの立ち下がりにおいてパルス周期レジスタ41のカウント値を取り込み、基準クロックCLKに同期して取り込んだカウント値をデクリメントし、カウント値が“0”になった時点においてカウントを停止し、カウント終了パルス信号を出力する。また、周期生成カウンタ部44はフラグFAの立ち上がりにおいてパルス周期レジスタ42のカウント値を取り込み、基準クロックCLKに同期して取り込んだカウント値をデクリメントし、カウント値が“0”になった時点においてカウントを停止し、カウント終了パルス信号を出力する。尚、補完開始終了信号STの値が“0”である場合には、周期生成カウンタ部43,44のカウント動作は停止される。
The cycle
OR回路45は、周期生成カウンタ部43,44から出力されるカウント終了パルス信号の論理和演算を行い、補完周期終了信号D1を出力する。この補完周期終了信号D1は補完実行カウンタ部47に出力される。パルス幅レジスタ46は、入力端子T22から入力される計数信号E2に含まれるカウント値C5をフラグFAの立ち上り又は立ち下がりにおいて取り込んで一時的に記憶する。但し、上記の動作は補完開始終了信号STの値が“0”であるときに行われ、エッジ監視部25から出力される補完開始終了信号STの値が“1”になった時点でカウント値C5の取り込みが禁止されてそれ以前に取り込んだカウント値C5が保持される。
The OR
補完実行カウンタ部47は、入力端子T23からの補完開始終了信号STの値が“1”となった時点、及びOR回路45から補完周期終了信号D1が出力された時点においてパルス幅レジスタ46に記憶されている値を取り込み、基準クロックCLKに同期して取り込んだカウント値をデクリメントし、カウント値が“0”になった時点においてカウントを停止する。この補完実行カウンタ部47は、内部でカウントしているカウント値が“0”である場合には補完信号KCの値を“0”とし、カウントが“0”以外である場合には補完信号KCの値を“1”とする。これにより、補完信号KCが生成される。生成された補完信号KCは出力端子T24から出力される。
The complement
次に、上記構成における信号処理装置20の動作、つまり本発明の一実施形態による信号処理方法について説明する。まず、遅延検出信号K3の生成手順について説明する。図7は、信号処理装置20内で生成される遅延検出信号K3の生成手順を示すタイミングチャートである。図7に示す検出信号K1が図2に示す信号処理装置20の入力端子T1に入力されている検出信号であり、基準信号CLKが信号処理装置20内の各ブロックに入力される基準クロックである。尚、図7においては、同期検出信号K2の状態が変化する時刻を時刻t1〜t7としており、この間では検出信号K1にパルス異常が生じていない。
Next, the operation of the
図2に示す信号処理装置20の入力端子T1から検出信号K1が入力されると、検出信号K1は同期化部21に入力し、同期化部21において基準クロックCLKに対して同期が取られた同期検出信号K2が生成される。この同期検出信号K2はフラグ生成部22に出力される。フラグ生成部22に同期検出信号K2が入力すると、同期検出信号K2の状態変化に応じてフラグFP,FN,FAが生成される。例えば、図7中の時刻t1における同期検出信号K2の立ち上がり時点においてフラグFPが生成される。フラグ生成部22で生成されたフラグFPは周期計測部23及びエッジ監視部25へ出力される。
When the detection signal K1 is input from the input terminal T1 of the
フラグFPが入力されると、周期計測部23内に設けられた周期計測カウンタ31はフラグFPが入力された時点(正確にはフラグFPの立下り時点)において状態をリセットし、カウント(インクリメント)を開始して基準クロックCLKに同期してカウント値C1を増加させる。周期計測カウンタ31が計測を行っている最中において、時刻t2になるとフラグ生成部22からフラグFNが出力される。フラグFNが出力されると(正確にはフラグFNの立下り時点において)、パルス幅記憶部32は周期計測カウンタ31のカウント値C1(図7に示す例では値「7」)を取り込んでカウント値C2として記憶する。ここで、パルス幅記憶部32に取り込まれるカウント値C2は、時刻t1〜時刻t2において同期検出信号K2の値が“1”である時間(同期検出信号K2のパルス幅)を示す値である。
When the flag FP is input, the
周期計測カウンタ31がカウントを継続して時刻t3になると、フラグ生成部22から再びフラグFPが出力されるとともに、フラグFAが立ち下がる。補完周期カウンタ33はフラグFAが立ち下がった時点において周期計測カウンタ31のカウント値C1(図7に示す例では値「14」)を取り込み、基準クロックCLKに同期して取り込んだカウント値C1のデクリメントを開始する(図7中のカウント値C3参照)。ここで、補完周期カウンタ33が取り込んだカウント値C3は、時刻t1〜時刻t3における同期検出信号K2の1周期分の長さを示す値である。
When the
また、時刻t3においてフラグ生成部22から出力されたフラグFPに基づいて、周期計測カウンタ31は状態をリセットしてカウント(インクリメント)を開始する。時刻t3が経過すると、周期計測カウンタ31はインクリメントしている状態となり(カウント値C1参照)、補完周期カウンタ33は時刻t3で取り込んだカウント値C1のデクリメントを行っている状態となる(カウント値C3参照)。この状態において時刻t4になるとフラグ生成部22からフラグFNが出力され、このフラグFNによってパルス幅記憶部32は周期計測カウンタ31のカウント値C1(図7に示す例では値「7」)を取り込んでカウント値C2として記憶する。ここでパルス幅記憶部32が取り込んだ値は、時刻t3〜時刻t4における同期検出信号K2のパルス幅である。
Further, based on the flag FP output from the
更に時間が経過して時刻t5になると、フラグ生成部22からフラグFPが出力されるとともに、フラグFAが立ち上がる。補完周期カウンタ34はフラグFAが立ち上がった時点において周期計測カウンタ31のカウント値C1(図7に示す例では値「14」)を取り込み、基準クロックCLKに同期して取り込んだ値のデクリメントを開始する(図7中のカウント値C4参照)。ここで補完周期カウンタ33が取り込んだ値は、時刻t3〜時刻t5における同期検出信号K2の1周期分の長さを示す値である。
When the time further elapses and time t5 is reached, the flag FP is output from the
また、時刻t5において、補完周期カウンタ33のカウント値C3が“0”になる。補完周期カウンタ33,34のカウント値C3,C4は多重信号E1として多重されて補完パルス幅カウンタ部35に出力されているため、補完周期カウンタ33のカウント値C3が“0”になると、補完パルス幅カウンタ部35はパルス幅記憶部32に記憶されているカウント値C2(図7に示す例では値「7」)を取り込み、基準クロックCLKに同期してデクリメントを開始する(図7中のカウント値C5参照)。また、補完パルス幅カウンタ部35は、パルス幅記憶部32のカウント値C2を取り込んだ時点で、そのカウント値C5が“0”以外になるため、遅延検出信号K3の値を“1”とする。
At time t5, the count value C3 of the
時刻t5が経過すると、周期計測カウンタ31はインクリメント動作を行い(カウント値C1参照)、補完周期カウンタ34は時刻t5で取り込んだカウント値C1のデクリメント動作を行い(カウント値C4参照)、補完パルス幅カウンタ部35は時刻t5で取り込んだカウント値C2のデクリメント動作を行っている状態となる(カウント値C5参照)。更に時間が経過して時刻t6になると、フラグ生成部22からフラグFNが出力されるため、パルス幅記憶部32は周期計測カウンタ31のカウント値C1を取り込む。ここで、時刻t6が経過した時点において、補完パルス幅カウンタ部35のカウント値C5が“0”となり、遅延検出信号K3の値を“0”とする。
When the time t5 elapses, the
時刻t6が経過して時刻t7になると、フラグ生成部22からフラグFPが出力されるとともに、フラグFAが立ち下がる。補完周期カウンタ33はフラグFAが立ち下がった時点において周期計測カウンタ31のカウント値C1(図7に示す例では値「14」)を取り込み、基準クロックCLKに同期して取り込んだ値のデクリメントを開始する(図7中のカウント値C3参照)。ここで補完周期カウンタ33が取り込んだ値は、時刻t5〜時刻t7における同期検出信号K2の1周期分の長さを示す値である。
When time t6 elapses and time t7 is reached, flag FP is output from
また、時刻t7において、補完周期カウンタ34のカウント値C4が“0”になると、補完パルス幅カウンタ部35はパルス幅記憶部32に記憶されているカウント値C2(図7に示す例では値「7」)を取り込み、基準クロックCLKに同期してデクリメントを開始する(図7中のカウント値C5参照)。また、補完パルス幅カウンタ部35は、パルス幅記憶部32のカウント値C2を取り込んだ時点で、そのカウント値C5が“0”以外になるため、遅延検出信号K3の値を“1”とする。
At time t7, when the count value C4 of the
ここで、時刻t5〜t7の期間に着目すると、補完パルスK3が立ち上がってから立ち下がるまでの時間は、時刻t5において補完パルス幅カウンタ部35がパルス幅記憶部32から取り込んだカウント値C2(図7に示した例では値「7」)によって定まる。このカウント値C2は、時刻t3〜t4における同期検出信号K2のパルス幅を計測して得られた値である。また、補完パルスK3が立ち上がってから一度立ち下がり、再度立ち上がるまでの時間は、時刻t5において補完周期カウンタ34が周期計測カウンタ31から取り込んだカウント値C1(図7に示した例では値「14」)によって定まる。このカウント値C1は、時刻t3〜t5における同期検出信号K2の1周期の長さを計測して得られた値である。
Here, paying attention to the period from time t5 to time t7, the time from when the complementary pulse K3 rises to when it falls is the count value C2 (see FIG. 5) taken by the complementary pulse
このように、本実施形態の信号処理装置20は、同期検出信号K2の各周期の長さ及びパルス幅を計測し、これらの計測結果から同期検出信号K2に対して1周期だけ遅延した遅延検出信号K3を生成している(遅延ステップ)。生成された遅延検出信号K3は図2中のエッジ監視部25及びマルチプレクサ26に入力されるが、パルス異常が生じていない場合にはエッジ監視部25から出力される選択信号SLの値が“0”であるため、遅延検出信号K3が補完検出信号K4として出力される。この補完検出信号K4は出力端子T2から検出信号S2(図1参照)として出力される。尚、パルス異常が生じていない場合には以上説明した動作が繰り返し行われ、同期検出信号K2に対して1周期だけ遅延した遅延検出信号K3が生成され、この遅延検出信号K3が補完検出信号K4として出力される。
As described above, the
次に、図2に示す信号処理装置20にパルス抜けが生じた検出信号K1が入力されたときの動作を例に挙げて説明する説明する。図8は、信号処理装置20にパルス抜けが生じた検出信号K1が入力されたときの動作を示すタイミングチャートである。尚、図8においては、図の簡単化のため、周期計測カウンタ23のカウント値C1、補完周期カウンタ部33,34のカウント値C3,C4、及び補完パルス幅カウンタ部35のカウント値C5を三角波で示している。これらが右肩上がりの変化をするときには、カウント値がインクリメントされていることを意味し、右肩下がりの変化をするときにはデクリメントされていることを意味する。
Next, an explanation will be given by taking as an example the operation when the detection signal K1 in which a missing pulse has occurred is input to the
図8に示した例では、図2中の入力端子T1から入力される検出信号K1を、同期化部21で同期化して得られる同期検出信号K2は時刻t15〜t16の間の期間において1周期分のパルス抜けが生じている。このような同期検出信号K2に対しては、パルス抜けが生じていない時刻t14までは、周期計測カウンタ31は同期検出信号K2の1周期毎にカウント値C1をリセットするとともに、基準クロックCLKに同期してカウント値C1をインクリメントする動作を繰り返す。
In the example shown in FIG. 8, the synchronization detection signal K2 obtained by synchronizing the detection signal K1 input from the input terminal T1 in FIG. 2 by the
また、補完周期カウンタ33,34は、同期検出信号K2の1周期毎に、周期計測カウンタ31が前の周期で計測したカウント値C1を取り込み、取り込んだカウント値C1を基準クロックCLKに同期してデクリメントする動作を交互に繰り返す(図8中の多重信号E1参照)。更に、補完パルス幅カウンタ部35は多重信号E1(補完周期カウンタ33,34のカウント値C3,C4の何れか一方)が“0”になる度に、パルス幅記憶部32に記憶されているカウント値C2(同期検出信号K2の1周期前の周期の長さを示すカウント値)を取り込んでデクリメントする動作を繰り返す(図8中のカウント値C5参照)。これにより、同期検出信号K2の各周期毎に遅延検出信号K3が生成される(遅延ステップ)。
The complementary cycle counters 33 and 34 fetch the count value C1 measured by the
時刻t14が経過すると、時刻t14と時刻t15との間で同期検出信号K2が一度立ち下がるため、この時点における周期計測カウンタ31のカウント値C1をパルス幅記憶部32が記憶する。しかしながら、時刻t15〜t16の期間においてパルス抜けが生じているため、時刻t15になっても周期計測カウンタ31のカウント値C1はリセットされず、同期検出信号K2が次に立ち上がるまで(時刻t16になるまで)カウントが継続される。
When the time t14 elapses, the synchronization detection signal K2 falls once between the time t14 and the time t15, and the pulse
また、時刻t15においては、同期検出信号K2が立ち上がらないため、周期計測カウンタ31のカウント値C1は補完周期カウンタ33,34に取り込まれない。但し、時刻t15において補完周期カウンタ33,34の何れか一方のカウント値(多重信号E1参照)が“0”となる。これにより、時刻t14〜t15の間の期間において同期検出信号K2が一度立ち下がった時点においてパルス幅記憶部32に取り込まれたカウント値C2の分だけパルス幅が継続する遅延検出信号K3が時刻t15〜t16の間の期間に生成される。
Further, at time t15, the synchronization detection signal K2 does not rise, so that the count value C1 of the
時刻t16になると同期検出信号K2が立ち上がるため、補完周期カウンタ33,34は周期計測カウンタ31のカウント値C1(このカウント値は同期検出信号K2の2周期分の長さを示す)を取り込み、取り込んだカウント値C1を基準クロックCLKに同期してデクリメントする動作を開始する(図8中の多重信号E1参照)。また、同期検出信号K2が立ち上がると周期計測カウンタ31はカウント値C1をリセットして再度基準クロックCLKに同期してカウントを開始する。しかしながら、時刻t15〜t16の期間において、補完周期カウンタ33,34はデクリメントを行っておらず、カウント値が“0”のままであるため、時刻t16〜t17の期間においては、遅延検出信号K3は生成されない。
Since the synchronization detection signal K2 rises at time t16, the complementary period counters 33 and 34 capture and capture the count value C1 of the period measurement counter 31 (this count value indicates the length of two periods of the synchronization detection signal K2). The operation of decrementing the count value C1 in synchronization with the reference clock CLK is started (see the multiplexed signal E1 in FIG. 8). When the synchronization detection signal K2 rises, the
また、時刻t16と時刻t17との間において同期検出信号K2が一度立ち下がるため、この時点における周期計測カウンタ31のカウンタ値C1がパルス幅記憶部32に記憶される。その後、時刻t17において同期検出信号K2が立ち上がるため、この時点の周期計測カウンタ31のカウント値C1が補完周期カウンタ33,34に取り込まれる。尚、ここで取り込まれるカウント値C1は時刻t16〜t17の期間におけるカウント値である。その後、補完周期カウンタ33,34は取り込んだカウント値をデクリメントする動作を開始する。また、周期計測カウンタ31はカウント値C1をリセットし、基準クロックCLKに同期してカウントを繰り返す。
Further, since the synchronization detection signal K2 falls once between time t16 and time t17, the counter value C1 of the
ところで、時刻t16〜t17の期間において、補完周期カウンタ33,34はデクリメントを行っているが、その初期値は時刻t16で取り込んだ同期検出信号K2の2周期分の長さを示すカウント値C1である。このため、時刻t17になっても補完同期カウンタ部33,34のカウント値は“0”にはならないため、時刻t17〜t18の期間においても遅延検出信号K3は生成されない。
Incidentally, in the period from time t16 to t17, the complementary period counters 33 and 34 are decrementing, but the initial value is a count value C1 indicating the length of two periods of the synchronization detection signal K2 captured at time t16. is there. For this reason, since the count value of the complementary
時刻t18になると補完周期カウンタ33,34のカウント値が“0”になるため、時刻t17〜t18の間の期間において補完検出信号K2が一度立ち下がった時点においてパルス幅記憶部32に取り込まれたカウント値C2の分だけパルス幅が継続する遅延検出信号K3が時刻t18〜t19の間の期間に生成される。時刻t11〜t19の期間において、同期検出信号K2は時刻t15〜t16の間の期間において1周期分のパルス抜けが生じており、生成された遅延検出信号K3は時刻t16〜t18の間の期間において2周期分のパルス抜けが生じたものになる(遅延ステップ)。
Since the count values of the complementary period counters 33 and 34 become “0” at time t18, the complementary detection signal K2 is taken into the pulse
以上の処理が行われて遅延検出信号K3が生成されている間、補完周期カウンタ33,34のカウント値C3,C4(多重信号E1)及び補完パルス幅カウンタ部35のカウント値C5は、計数信号E2としてエッジ監視カウンタ部36に出力されるとともに、補完カウンタ部24へ出力される。エッジ監視部25からの補完開始終了信号STの値が“0”である場合には、計数信号E2に含まれるカウント値C3,C4は、フラグFAの立ち上がり又は立ち下がりで補完カウンタ部24のパルス周期レジスタ41,42に取り込まれる。また、計数信号E2に含まれるカウント値C5はフラグFAの立ち上がり及び立ち下がりで補完カウンタ部24のパルス幅レジスタ46に取り込まれる。
While the above processing is performed and the delay detection signal K3 is generated, the count values C3 and C4 (multiplexed signal E1) of the complementary period counters 33 and 34 and the count value C5 of the complementary pulse
また、エッジ監視カウンタ部36は、計数信号E2に含まれる多重信号E1の値が“0”になる度に図4に示したエッジ検出領域A1を設定し、カウント値C5が“0”になる度に図4に示したエッジ検出領域A2を設定するためのエッジ監視制御信号EWを出力する。このエッジ監視制御信号EWは図2に示すエッジ監視部25に出力される。尚、時刻t16〜t18の直前までは、多重信号E1及びカウント値C5の値が“0”とはならないため、エッジ監視制御信号EWは出力されない。
The edge
エッジ監視部25は、エッジ監視制御信号EWで設定されたエッジ検出領域A1内において、フラグ生成部22から出力されるフラグFPを検出する(検出ステップ)。尚、本実施形態ではエッジ検出領域A1内においてフラグFPを検出する場合を例に挙げて説明するが、エッジ検出領域A2内においてフラグFNを検出するようにしても良い。この場合には、図2中のフラグ生成部22から出力されるフラグFNがエッジ監視部25に入力される構成とする必要がある。
The
図8に示す例では、時刻t11〜t14の期間においては、エッジ監視制御信号EWで設定されたエッジ検出領域A1の全てでフラグFPが検出される。しかしながら、時刻t15ではフラグFPが出力されていないため、時刻t15で設定したエッジ検出領域A1ではフラグFPが検出されない。換言すると、エッジ検出領域A1以外の時間位置でフラグFPが検出されたことになる(検出ステップ)。この結果、エッジ監視部25はフラグFPが検出されなかった時点(時刻t15)から同期検出信号K2の1周期分の時間が経過した時刻t16において、補完開始終了信号STの値を“1”にするとともに、選択信号SLの値を“1”にする。
In the example shown in FIG. 8, the flag FP is detected in all of the edge detection areas A1 set by the edge monitoring control signal EW during the period from time t11 to t14. However, since the flag FP is not output at time t15, the flag FP is not detected in the edge detection region A1 set at time t15. In other words, the flag FP is detected at a time position other than the edge detection area A1 (detection step). As a result, the
エッジ監視部25からの補完開始終了信号STの値が“1”になると、補完カウンタ部24に設けられたパルス幅レジスタ46がカウント値C5の取り込みが禁止された状態になり、補完実行カウンタ部47が動作可能状態になる。補完実行カウンタ部47が動作可能状態になると、パルス幅レジスタ46がパルス幅レジスタ46に記憶された値を取り込み、基準クロックCLKに同期して取り込んだ値をデクリメントし、値が“0”になった時点においてカウントを停止する。補完実行カウンタ部47は、カウント値が“0”以外である場合には補完信号KCの値を“1”とする。尚、カウント値が“0”になると、補完実行カウンタ部47は補完信号KCの値を“0”とする。
When the value of the complementary start / end signal ST from the
また、エッジ監視部25からの補完開始終了信号STの値が“1”になると、補完カウンタ部24に設けられるパルス周期レジスタ41,42が多重信号E1の取り込みが禁止された状態になり、周期生成カウンタ部43,44が動作可能状態になる。この状態でフラグFAが立ち下がると、周期生成カウンタ部43がパルス周期レジスタ41のカウント値を取り込み、基準クロックCLKに同期して取り込んだカウント値をデクリメントし、カウント値が“0”になった時点においてカウントを停止し、カウント終了パルス信号を出力する。また、フラグFAが立ち上がると、周期生成カウンタ部44がパルス周期レジスタ42のカウント値を取り込み、基準クロックCLKに同期して取り込んだカウント値をデクリメントし、カウント値が“0”になった時点においてカウントを停止し、カウント終了パルス信号を出力する。
Further, when the value of the complement start / end signal ST from the
周期生成カウンタ部43,44からのカウント終了パルス信号は、OR回路45を介して補完周期終了信号D1として補完実行カウンタ部47に出力される。補完周期終了信号D1が入力されると、補完周期終了信号D1はパルス幅レジスタ46に記憶された値を取り込み、再びカウントを開始する。このようにして、補完周期終了信号D1が入力される度にパルス幅レジスタ46に記憶された値が補完実行カウンタ部47に取り込まれ、カウントが行われる。以上の動作によって、補完開始終了信号STの値が“1”である間は、図8に示す補完信号KCが生成される(補正信号生成ステップ)。
The count end pulse signals from the cycle
補完カウンタ部24で生成された補完信号KCは、マルチプレクサ26に出力される。エッジ監視部25からマルチプレクサ26に出力される選択信号SLは値が“1”であるため、補完信号KCがマルチプレクサ26から補完検出信号K4として出力される(補正ステップ)。ここで、図8の時刻t18において、再度周期計測部23からエッジ監視部25にエッジ監視制御信号EWが出力されると、エッジ監視部25においてフラグFPが検出される。この結果、エッジ監視部25はフラグFPが検出された時点(時刻t18)から同期検出信号K2の1周期分の時間が経過した時刻t19において、補完開始終了信号STの値を“1”にし、更に同期検出信号K2の半周期分の時間が経過した時点で選択信号CLの値を“0”にする。これにより、補完カウンタ部24内の周期生成カウンタ部43,44及び補完刻々カウンタ部47の動作が停止するとともに、マルチプレクサ26は遅延検出信号K3を補完検出信号K4として出力する。
The complementary signal KC generated by the
以上説明した通り、本実施形態においては、検出信号K2を1周期遅延させた遅延検出信号K2を生成し、この遅延検出信号K2の立ち上がり位置及び立ち下がり位置を検出し、遅延検出信号K2の立ち上がり又は立ち下がりが検出されない場合には、その検出がされなかった周期から複数周期(図8に示す例では3周期)に亘って補完信号KCを補正している。これにより、少なくとも補完信号KCによってパルス異常が生じている箇所が補正される。これにより検出信号K1のパルス幅の急激な変動及びパルス抜けを補完した補完検出信号K4を得ることができるため、結果として測定対象OBの位置情報を高い精度をもって測定することができる。また、この測定結果を用いて測定対象OBの加速度等を求める場合であっても、異常な加速度が求められることはない。 As described above, in this embodiment, the delay detection signal K2 obtained by delaying the detection signal K2 by one cycle is generated, the rising position and the falling position of the delay detection signal K2 are detected, and the rising edge of the delay detection signal K2 is detected. Alternatively, when no falling edge is detected, the complementary signal KC is corrected over a plurality of periods (three periods in the example shown in FIG. 8) from the period in which the trailing edge is not detected. As a result, at least a portion where a pulse abnormality occurs due to the complementary signal KC is corrected. As a result, it is possible to obtain the complementary detection signal K4 that compensates for the rapid fluctuation of the pulse width of the detection signal K1 and the missing pulse, and as a result, the position information of the measurement target OB can be measured with high accuracy. Further, even when the acceleration or the like of the measurement object OB is obtained using this measurement result, an abnormal acceleration is not obtained.
尚、図8を用いた説明では、検出信号K1(同期検出信号K2)のパルス抜けが生じた場合を例に挙げて説明したが、信号処理装置20はこれ以外のパルス異常を補完することができる。例えば、図3(b)中の符号PT11を付して示す箇所のようにパルスが時間的に大幅に早まって現れる異常が生じた場合、符号PT12を付して示す箇所のように論理が逆になっている場合、及び符号PT13を付して示す箇所のように、パルス幅が異常に狭くなった場合の何れの場合にもパルスの立ち上がり又は立ち下がりが検出されないため、同様の処理によりその異常なパルスを補完するための補完信号が生成される。また、上記の実施形態では、異常パルスが生じた後にエッジ検出領域A1でフラグFPが検出されるまでの間だけ補完信号KCを生成していたが、補完信号KCを生成する周期は任意でよいが、検出信号K1(同期検出信号K2)の数周期(5周期程度)であることが好ましい。
In the description using FIG. 8, the case where the missing pulse of the detection signal K <b> 1 (synchronization detection signal K <b> 2) has been described as an example, but the
〔ステージ〕
次に、本発明の一実施形態によるステージについて詳細に説明する。図9は本発明の一実施形態によるステージの概略構成を示す図である。尚、図9に示すステージは、ウェハ(半導体ウェハ)Wを水平面内で移動させるステージである。このステージの説明においては、ウェハWが移動する水平面内に互いに直交するX軸及びY軸を設定して説明を進める。
〔stage〕
Next, a stage according to an embodiment of the present invention will be described in detail. FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of a stage according to an embodiment of the present invention. Note that the stage shown in FIG. 9 is a stage for moving a wafer (semiconductor wafer) W in a horizontal plane. In the description of this stage, the description proceeds with the X axis and Y axis orthogonal to each other set in the horizontal plane in which the wafer W moves.
図9に示す通り、本実施形態のステージは、ウェハWを保持した状態でXY面内で移動可能に構成された可動体としてのウェハステージ66を備えるステージ部65と、ウェハステージ66を駆動する駆動制御部としての制御部60とを含んで構成される。制御部60は、上位コントローラ61、制御コントローラ62、電流増幅部63a〜63c、及び位置検出部64a,64bを含んで構成される。
As shown in FIG. 9, the stage of the present embodiment drives the wafer stage 66 and a
上位コントローラ61は、制御コントローラ62に対してXY面内におけるウェハWの位置を指示する制御信号を出力する。制御コントローラ62は、上位コントローラ61から出力される制御信号と位置検出部64a,64bから出力される検出信号とに基づいて、ステージ部65が備えるリニアモータ67〜69を駆動するための駆動信号を生成し、ウェハWを載置するウェハステージ66の動作を制御する。
The
電流増幅部63a〜63cは、制御コントローラ62から出力される駆動信号の電流を所定の増幅率で増幅してステージ部65に設けられるリニアモータ67〜69のそれぞれに供給する。位置検出部64a,64bは、ステージ部65に設けられるレーザ干渉計70a,70bから出力される検出信号に対して前述した信号処理を施してウェハステージ66のX方向の位置及びY方向の位置(ステージ位置)を検出する。尚、図9に示すステージ装置においては、レーザ干渉計70a,70b及び位置検出部64a,64bが本発明にいう干渉計システムに相当する。
The current amplifiers 63 a to 63 c amplify the current of the drive signal output from the
次に、ステージ部65について詳細に説明する。図10は、ステージ部65の構成例を示す斜視図である。図9及び図10に示すように、ステージ部65は、ウェハステージ66、このウェハステージ66をXY平面に沿った2次元方向に移動可能に支持するウェハ定盤71、ウェハステージ66と一体的に設けられてウェハWを吸着保持する試料台72、これらウェハステージ66及び試料台72を相対移動自在に支持するXガイドバー73を主体に構成されている。ウェハステージ66の底面には、非接触ベアリングである不図示の複数のエアベアリング(エアパッド)が固定されており、これらのエアベアリングによってウェハステージ66がウェハ定盤71上に、例えば数ミクロン程度のクリアランスを介して浮上支持されている。
Next, the
ウェハ定盤71は、例えば不図示のベースプレートの上方に、不図示の防振ユニットを介してほぼ水平に支持されている。ここで、防振ユニットは、例えばウェハ定盤71の各コーナーに配置され、内圧が調整可能なエアマウントとボイスコイルモータとがベースプレート上に並列に配置された構成になっている。これらの防振ユニットによって、ベースプレートを介してウェハ定盤71に伝わる微振動がマイクロGレベルで絶縁されるようになっている。
The
また、図10に示すように、Xガイドバー73は、X方向に沿った長尺形状を呈しており、その長さ方向の両端には電機子ユニットからなる可動子67a及び可動子68aがそれぞれ設けられている。これらの可動子67a,68aにそれぞれ対応する磁石ユニットを有する固定子67b,68bは、不図示のベースプレートに突設された支持部に設けられている。
As shown in FIG. 10, the
上記の可動子67a及び固定子67bによってリニアモータ67が構成され、可動子68a及び固定子68bによってリニアモータ68が構成されている。可動子67aが固定子67bとの間の電磁気的相互作用により駆動され、なおかつ可動子68aが固定子68bとの間の電磁気的相互作用により駆動されることでXガイドバー73がY方向に移動し、リニアモータ67とリニアモータ68との駆動量を調整することで、ウェハステージ66はX軸及びY軸に直交するZ軸周りに回転する。即ち、リニアモータ67,68によってXガイドバー73とほぼ一体的にウェハステージ66(及び試料台72)がY方向及びZ軸周りに駆動されるようになっている。
The
また、Xガイドバー73のX方向側には、Xトリムモータ77の可動子が取り付けられている。このXトリムモータ77は、X方向に推力を発生することでXガイドバー73のX方向の位置を調整するものであって、その固定子は不図示のリアクションフレームに設けられている。このため、ウェハステージ66をX方向に駆動する際の反力は、リアクションフレームを介してベースプレートに伝達される機能になっている。
A mover of an
試料台72は、Xガイドバー73との間にZ方向に所定量のギャップを維持する磁石及びアクチュエータからなる磁気ガイドを介して、Xガイドバー73にX方向に相対移動自在に非接触で支持・保持されている。また、ウェハステージ66は、Xガイドバー73に埋設された固定子を有するリニアモータ69による電磁気的相互作用によりX方向に駆動される。リニアモータ69の可動子は図示していないが、ウェハステージ66に取り付けられている。試料台72の上面には、不図示のウェハホルダを介してウェハWが真空吸着等によって固定される。
The
尚、上記リニアモータ67,68よりもリニアモータ69の方がウェハステージ66上に載置されるウェハWに近い位置に配置されており、リニアモータ69の可動子が試料台72に固定されている。このため、リニアモータ69は発熱源であるコイルが固定子となりウェハWから遠ざかり直接試料台72に固定されないムービングマグネット型のリニアモータを用いることが望ましい。
The
リニアモータ67,68は、リニアモータ69、Xガイドバー73、及び試料台72を一体として駆動するため、Xリニアモータ69より遙かに大きい推力を必要とする。そのため、多くの電力を必要とし発熱量もリニアモータ69より大きくなる。従って、リニアモータ67,68は、ムービングコイル型のリニアモータを用いることが望ましい。
Since the
また、ウェハステージ66の端部にはX方向に延びる移動鏡75とY方向に延びる移動鏡76が取り付けられている。これらの移動鏡75,76の鏡面に対面する位置にレーザ干渉計70b,70a(図1参照)がそれぞれ取り付けられており、このレーザ干渉計70a,70bの計測結果が64a,64bに出力されて前出した信号処理が施されて、ウェハステージ66のX方向の位置及びY方向の位置が所定の分解能、例えば0.5〜1nm程度の分解能でリアルタイムに計測される。尚、レーザ干渉計70a,70bの少なくとも一方は、測長軸を2軸以上有する多軸干渉計であり、これらレーザ干渉計の計測値に基づいてウェハステージ66(ひいてはウェハW)のX方向の位置及びY方向の位置のみならず、Z軸周りの回転量及びレベリング量をも求めることができるようになっている。
A moving
〔露光装置〕
次に、露光装置について詳細に説明する。図11は、露光装置の概略構成を示す図である。図11に示した露光装置は、レチクルRとウェハWとを同期移動させつつレチクルRに形成されたパターンの像を順次ウェハWに転写する所謂ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。図11において、80は、g線(波長436nm)、i線(波長365nm)を射出する超高圧水銀ランプ、又はKrFエキシマレーザ(波長248nm)、ArFエキシマレーザ(波長193nm)、若しくはF2エキシマレーザ(波長193nm)等の光源を含み、これらの光源から射出される光の光強度分布を一様にするとともに、所定の形状に整形した照明光ILを射出する照明光学系である。
[Exposure equipment]
Next, the exposure apparatus will be described in detail. FIG. 11 is a view showing a schematic configuration of the exposure apparatus. The exposure apparatus shown in FIG. 11 is a so-called step-and-scan exposure apparatus that sequentially transfers an image of a pattern formed on the reticle R onto the wafer W while moving the reticle R and the wafer W synchronously. In FIG. 11,
81は、マスクとしてのレチクルRを載置するレチクルステージであり、投影光学系PLの光軸AXの方向に微動可能で、且つその光軸AXに垂直な面内で2次元移動及び微小回転可能に構成される。レチクルステージ81の一端には、移動鏡82が取り付けられており、この移動鏡82の鏡面に対向した位置にレーザ干渉計84が配置されている。また、前述した照明光学系80には固定鏡83が取り付けられている。尚、固定鏡83は投影光学系PLに取り付けても良い。
81 is a reticle stage on which a reticle R as a mask is placed, which can be finely moved in the direction of the optical axis AX of the projection optical system PL, and can be two-dimensionally moved and finely rotated in a plane perpendicular to the optical axis AX. Configured. A
レーザ干渉計84は、移動鏡82に対して波長λ1のレーザ光を照射し、固定鏡83に対して移動鏡82に照射するレーザ光の波長とは異なる波長λ2のレーザ光を照射し、各々の反射光を干渉させて得られる干渉光を検出して検出信号を得る。また、レーザ干渉計84の内部には、図1に示す基準光路P1と同様の光路が設けられており、この光路を介した波長λ1,λ2のレーザ光を干渉させて基準信号を得る。
The
レーザ干渉計84は、これら基準信号及び検出信号をディジタル化した後でグリッチ低減処理を行い、更に前述した信号処理を行って図1に示す基準信号S1及び検出信号S2,S3を生成し、基準信号S1と検出信号S2とを比較するとともに、基準信号S1と検出信号S3とを比較してレチクルステージ81のX座標、Y座標、及び回転角を測定している。レチクルステージ81を図1に示す測定対象OBに見立てると、レーザ干渉計84は図1に示す干渉計システムに相当する。
The
尚、図11では図示を簡略化しているが、移動鏡82はX軸に垂直な鏡面を有する移動鏡及びY軸に垂直な鏡面を有する移動鏡から構成されている。また、レーザ干渉計84は、Y軸に沿って移動鏡82にレーザビームを照射する2個のY軸用のレーザ干渉計及びX軸に沿って移動鏡82にレーザビームを照射するX軸用のレーザ干渉計より構成され、Y軸用の1個のレーザ干渉計及びX軸用の1個のレーザ干渉計によりレチクルステージ81のX座標及びY座標が計測される。また、Y軸用の2個のレーザ干渉計の計測値の差により、レチクルステージ81の回転角が計測される。レーザ干渉計84によって検出されたレチクルステージ81のX座標、Y座標、及び回転角の情報は主制御系85に供給される。主制御系85は供給されたステージ位置情報をモニターしつつ駆動系86へ制御信号を出力し、レチクルステージ81の位置決め動作を制御する。
Although the illustration is simplified in FIG. 11, the
レチクルステージ81上に載置されたレチクルRには透明なガラス基板表面にクロム等によって半導体素子、液晶表示素子等のデバイスパターンDPが形成されている。照明光学系80から射出された照明光ILによってレチクルRが照明されると、レチクルRに形成されたデバイスパターンDPの像が投影光学系PLを介してウェハW上に転写される。ウェハWは、ウェハステージ87上に載置されている。尚、レチクルRのデバイスパターンDPが形成された面(パターン面)とウェハWの表面とは、投影光学系PLに関して光学的に共役に設定される。
The reticle R placed on the
ウェハステージ87はXY平面内においてウェハWを移動させるXYステージ、Z軸方向にウェハWを移動させるZステージ、ウェハWをXY平面内で微小回転させるステージ、及びZ軸に対する角度を変化させてXY平面に対するウェハWの傾きを調整するステージ等から構成される。ウェハステージ87の上面の一端にはウェハステージ87の移動可能範囲以上の長さを有する移動鏡88が取り付けられ、移動鏡88の鏡面に対向した位置にレーザ干渉計90が配置されている。また、前述した投影光学系PLには固定鏡89が取り付けられている。
The
レーザ干渉計90は、移動鏡88に対して波長λ1のレーザ光を照射し、固定鏡89に対して移動鏡88に照射するレーザ光の波長とは異なる波長λ2のレーザ光を照射し、各々の反射光を干渉させて得られる干渉光を検出して検出信号を得る。また、レーザ干渉計90の内部には、図1に示す基準光路P1と同様の光路が設けられており、この光路を介した波長λ1,λ2のレーザ光を干渉させて基準信号を得る。
The
レーザ干渉計90は、これら基準信号及び検出信号をディジタル化した後でグリッチ低減処理を行い、更に前述した信号処理を行って図1に示す基準信号S1及び検出信号S2,S3を生成し、基準信号S1と検出信号S2とを比較するとともに、基準信号S1と検出信号S3とを比較してウェハステージ87のX座標、Y座標、及び回転角を測定している。ウェハステージ87を図1に示す測定対象OBに見立てると、レーザ干渉計90は図1に示す干渉計システムに相当する。
The
尚、図11では図示を簡略化しているが、移動鏡88はX軸に垂直な鏡面を有する移動鏡及びY軸に垂直な鏡面を有する移動鏡から構成されている。また、レーザ干渉計90は、Y軸に沿って移動鏡88にレーザビームを照射する2個のY軸用のレーザ干渉計及びX軸に沿って移動鏡88にレーザビームを照射するX軸用のレーザ干渉計より構成され、Y軸用の1個のレーザ干渉計及びX軸用の1個のレーザ干渉計によりウェハステージ87のX座標及びY座標が計測される。また、Y軸用の2個のレーザ干渉計の計測値の差により、ウェハステージ87の回転角が計測される。レーザ干渉計90によって計測されたウェハステージ87のX座標、Y座標、及び回転角の情報は主制御系85に供給される。主制御系85は供給されたステージ位置情報をモニターしつつ駆動系91へ制御信号を出力し、ウェハステージ87の位置決め動作を制御する。
Although the illustration is simplified in FIG. 11, the
レチクルRに形成されたデバイスパターンDPの像をウェハW上に転写するときには、まず、主制御系85は図示せぬレチクルライメント系を用いてレチクルRの正確な位置情報を計測するとともに、ウェハアライメント系を用いてウェハWの正確な位置情報を計測した後、これらの計測結果とレーザ干渉計84及びレーザ干渉計90の測定結果とに基づいてレチクルRとウェハWの相対的な位置を調整する。次に、駆動系86及び駆動系90へ制御信号を出力して、レチクルRとウェハWとの移動を開始させ、スリット状の照明光ILをレチクルRに照射する。その後は、レーザ干渉計84及びレーザ干渉計90の検出結果をモニタしつつ、レチクルRとウェハWとを同期移動させてデバイスパターンDPを逐次ウェハW上に転写する。
When the image of the device pattern DP formed on the reticle R is transferred onto the wafer W, first, the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、信号処理装置20の入力端子T1に入力する検出信号K1に対して、検出信号K1の1周期分だけ遅延させた補完信号K3を生成し、検出信号K1と補完信号K3との論理和演算を行って補完検出信号K4を生成していた。しかしながら、検出信号K1に対する補完信号K3の遅延時間は、検出信号K1の複数周期分であってもよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not restrict | limited to the said embodiment, It can change freely within the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the complementary signal K3 is generated by delaying the detection signal K1 input to the input terminal T1 of the
尚、上述の実施形態において、本発明の信号処理を用いる干渉計システムは、測定対象(ステージ)の1次元あるいは2次元の位置情報を測定するために用いられているが、特開平10−97982号公報、特開2000−49066号公報、及び特表2001−513267号等に開示されているように、測定対象の位置情報、回転や傾き等を求めるために干渉計システムを用いる場合にも本発明を適用できる。 In the above-described embodiment, the interferometer system using the signal processing of the present invention is used to measure one-dimensional or two-dimensional position information of a measurement target (stage). As disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2000-49066 and Japanese Translation of PCT International Publication No. 2001-513267, etc., this interferometer system is also used in order to obtain position information, rotation, inclination, etc. of a measurement target. The invention can be applied.
また、上記実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に挙げて説明したが、本発明はステップ・アンド・リピート方式の露光装置にも適用可能である。また、本実施形態の露光装置の照明光学系80が備える光源は、超高圧水銀ランプ、KrFエキシマレーザ、ArFエキシマレーザ、又はF2レーザ(157nm)のみならず、X線や電子線などの荷電粒子線を用いることができる。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱電子放射型のランタンヘキサボライト(LaB6)、タンタル(Ta)を用いることができる。また、前述した実施形態においては、半導体素子又は液晶表示素子を製造する場合を例に挙げて説明したが、もちろん、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミックウェハ上へ転写する露光装置、及びCCD等の撮像素子の製造に用いられる露光装置等にも本発明を適用することができる。
In the above embodiment, the step-and-scan type exposure apparatus has been described as an example. However, the present invention can also be applied to a step-and-repeat type exposure apparatus. The light source provided in the illumination
更に、光源としてDFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(又はエルビウムとイットリビウムの両方)がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。例えば、単一波長レーザの発振波長を1.51〜1.59μmの範囲内とすると、発生波長が189〜199nmの範囲内である8倍高調波、又は発生波長が151〜159nmの範囲内である10倍高調波が出力される。 Furthermore, a single wavelength laser beam in the infrared region or visible region oscillated from a DFB semiconductor laser or fiber laser as a light source is amplified by, for example, a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and yttrium), and nonlinear optics You may use the harmonic which wavelength-converted into the ultraviolet light using the crystal | crystallization. For example, if the oscillation wavelength of a single wavelength laser is in the range of 1.51 to 1.59 μm, the generated wavelength is in the range of 189 to 199 nm, the eighth harmonic, or the generated wavelength is in the range of 151 to 159 nm. A 10th harmonic is output.
特に、発振波長を1.544〜1.553μmの範囲内とすると、発生波長が193〜194nmの範囲内の8倍高調波、即ちArFエキシマレーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を1.57〜1.58μmの範囲内とすると、発生波長が157〜158nmの範囲内の10倍高調波、即ちF2レ−ザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。また、発振波長を1.03〜1.12μmの範囲内とすると、発生波長が147〜160nmの範囲内である7倍高調波が出力され、特に発振波長を1.099〜1.106μmの範囲内とすると、発生波長が157〜158μmの範囲内の7倍高調波、即ちF2レーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。この場合、単一波長発振レーザとしては例えばイットリビウム・ドープ・ファイバーレーザを用いることができる。 In particular, when the oscillation wavelength is in the range of 1.544 to 1.553 μm, the 8th harmonic in the range of 193 to 194 nm, that is, ultraviolet light having substantially the same wavelength as the ArF excimer laser light is obtained. When the oscillation wavelength is in the range of 1.57 to 1.58 μm, the 10th harmonic wave in the range of 157 to 158 nm, that is, ultraviolet light having substantially the same wavelength as the F 2 laser light is obtained. Further, if the oscillation wavelength is in the range of 1.03 to 1.12 μm, the seventh harmonic whose output wavelength is in the range of 147 to 160 nm is output, and in particular, the oscillation wavelength is in the range of 1.099 to 1.106 μm. If it is inside, the 7th harmonic in the range of 157 to 158 μm, that is, ultraviolet light having substantially the same wavelength as the F 2 laser light is obtained. In this case, for example, an yttrium-doped fiber laser can be used as the single wavelength oscillation laser.
また、本発明は半導体素子の製造に用いられる露光装置だけではなく、液晶表示素子(LCD)等を含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミックウェハ上へ転写する露光装置、及びCCD等の撮像素子の製造に用いられる露光装置等にも適用することができる。更には、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウェハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、DUV(遠紫外)光やVUV(真空紫外)光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のX線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク(ステンシルマスク、メンブレンマスク)が用いられ、マスク基板としてはシリコンウェハなどが用いられる。 Further, the present invention is not limited to an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor element, but also used for manufacturing a display including a liquid crystal display element (LCD) and the like, an exposure apparatus for transferring a device pattern onto a glass plate, and a thin film magnetic head. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that is used for manufacturing and transfers a device pattern onto a ceramic wafer, and an exposure apparatus that is used to manufacture an image sensor such as a CCD. Furthermore, in an exposure apparatus that transfers a circuit pattern onto a glass substrate or a silicon wafer in order to manufacture a reticle or mask used in an optical exposure apparatus, EUV exposure apparatus, X-ray exposure apparatus, electron beam exposure apparatus, or the like. The present invention can also be applied. Here, in an exposure apparatus using DUV (far ultraviolet) light, VUV (vacuum ultraviolet) light, or the like, a transmission type reticle is generally used. As a reticle substrate, quartz glass, fluorine-doped quartz glass, fluorite, Magnesium fluoride or quartz is used. Further, in a proximity type X-ray exposure apparatus or an electron beam exposure apparatus, a transmission mask (stencil mask, membrane mask) is used, and a silicon wafer or the like is used as a mask substrate.
また、本発明のステージは、露光装置に設けられるレチクルステージ及びウェハステージのみならず、物体を載置した状態で移動させる(1次元的な移動又は2次元的な移動に制限されない)ステージ装置を制御する場合一般について適用することが可能である。 The stage of the present invention is not limited to the reticle stage and wafer stage provided in the exposure apparatus, but is also a stage apparatus that moves with the object placed thereon (not limited to one-dimensional movement or two-dimensional movement). In the case of control, it can be applied in general.
次に、上述した露光装置をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図12は、マイクロデバイス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の製造工程の一例を示すフローチャートである。図12に示すように、まず、ステップS10(設計ステップ)において、マイクロデバイスの機能・性能設計(例えば、半導体デバイスの回路設計等)を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップS11(マスク製作ステップ)において、設計した回路パターンを形成したマスク(レチクル)を製作する。一方、ステップS12(ウェハ製造ステップ)において、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。 Next, an embodiment of a microdevice manufacturing method using the above-described exposure apparatus in a lithography process will be described. FIG. 12 is a flowchart showing an example of a manufacturing process of a microdevice (a semiconductor chip such as an IC or LSI, a liquid crystal panel, a CCD, a thin film magnetic head, a micromachine, etc.). As shown in FIG. 12, first, in step S10 (design step), a function / performance design (for example, circuit design of a semiconductor device) of a micro device is performed, and a pattern design for realizing the function is performed. Subsequently, in step S11 (mask manufacturing step), a mask (reticle) on which the designed circuit pattern is formed is manufactured. On the other hand, in step S12 (wafer manufacturing step), a wafer is manufactured using a material such as silicon.
次に、ステップS13(ウェハ処理ステップ)において、ステップS10〜ステップS12で用意したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウェハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップS14(デバイス組立ステップ)において、ステップS13で処理されたウェハを用いてデバイス組立を行う。このステップS14には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程(チップ封入)等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップS15(検査ステップ)において、ステップS14で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。 Next, in step S13 (wafer processing step), using the mask and wafer prepared in steps S10 to S12, an actual circuit or the like is formed on the wafer by lithography or the like, as will be described later. Next, in step S14 (device assembly step), device assembly is performed using the wafer processed in step S13. This step S14 includes processes such as a dicing process, a bonding process, and a packaging process (chip encapsulation) as necessary. Finally, in step S15 (inspection step), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the microdevice manufactured in step S14 are performed. After these steps, the microdevice is completed and shipped.
図13は、半導体デバイスの場合における、図12のステップS13の詳細なフローの一例を示す図である。図13において、ステップS21(酸化ステップ)においてはウェハの表面を酸化させる。ステップS22(CVDステップ)においてはウェハ表面に絶縁膜を形成する。ステップS23(電極形成ステップ)においてはウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップS24(イオン打込みステップ)においてはウェハにイオンを打ち込む。以上のステップS21〜ステップS24のそれぞれは、ウェハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。 FIG. 13 is a diagram showing an example of a detailed flow of step S13 of FIG. 12 in the case of a semiconductor device. In FIG. 13, in step S21 (oxidation step), the surface of the wafer is oxidized. In step S22 (CVD step), an insulating film is formed on the wafer surface. In step S23 (electrode formation step), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition. In step S24 (ion implantation step), ions are implanted into the wafer. Each of the above steps S21 to S24 constitutes a pretreatment process at each stage of the wafer processing, and is selected and executed according to a necessary process at each stage.
ウェハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップS25(レジスト形成ステップ)において、ウェハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップS26(露光ステップ)において、上で説明したリソグラフィシステム(露光装置)及び露光方法によってマスクの回路パターンをウェハに転写する。次に、ステップS27(現像ステップ)においては露光されたウェハを現像し、ステップS28(エッチングステップ)において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップS29(レジスト除去ステップ)において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重に回路パターンが形成される。 At each stage of the wafer process, when the above-described pre-processing step is completed, the post-processing step is executed as follows. In this post-processing step, first, in step S25 (resist formation step), a photosensitive agent is applied to the wafer. Subsequently, in step S26 (exposure step), the circuit pattern of the mask is transferred to the wafer by the lithography system (exposure apparatus) and the exposure method described above. Next, in step S27 (development step), the exposed wafer is developed, and in step S28 (etching step), the exposed members other than the portion where the resist remains are removed by etching. In step S29 (resist removal step), the resist that has become unnecessary after the etching is removed. By repeatedly performing these pre-processing steps and post-processing steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.
以上説明したマイクロデバイス製造方法においては、露光ステップ(ステップS26)において前述した信号処理方法を用いてマスク及びウェハの位置情報が高い精度をもって測定されるため、ウェハ上に既に形成されているパターンとウェハ上に転写するパターンとの重ね合わせ精度を向上させることができ、結果的に最小線幅が0.1μm程度の高集積度のデバイスを歩留まり良く生産することができる。 In the microdevice manufacturing method described above, since the positional information of the mask and the wafer is measured with high accuracy using the signal processing method described above in the exposure step (step S26), the pattern already formed on the wafer Overlay accuracy with a pattern transferred onto a wafer can be improved, and as a result, a highly integrated device having a minimum line width of about 0.1 μm can be produced with a high yield.
また、半導体素子等のマイクロデバイスだけではなく、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置等で使用されるレチクル又はマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウェハ等ヘ回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、DUV(深紫外)やVUV(真空紫外)光等を用いる露光装置では、一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶等が用いられる。また、プロキシミティ方式のX線露光装置や電子線露光装置等では、透過型マスク(ステンシルマスク、メンブレンマスク)が用いられ、マスク基板としてはシリコンウェハ等が用いられる。なお、このような露光装置は、WO99/34255号、WO99/50712号、WO99/66370号、特開平11−194479号、特開2000−12453号、特開2000−29202号等に開示されている。 Further, in order to manufacture reticles or masks used in not only microdevices such as semiconductor elements but also light exposure apparatuses, EUV exposure apparatuses, X-ray exposure apparatuses, electron beam exposure apparatuses, etc., from mother reticles to glass substrates and The present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern to a silicon wafer or the like. Here, in an exposure apparatus using DUV (deep ultraviolet), VUV (vacuum ultraviolet) light, or the like, a transmission type reticle is generally used. As a reticle substrate, quartz glass, fluorine-doped quartz glass, fluorite, Magnesium fluoride or quartz is used. In proximity type X-ray exposure apparatuses, electron beam exposure apparatuses, and the like, a transmissive mask (stencil mask, membrane mask) is used, and a silicon wafer or the like is used as a mask substrate. Such an exposure apparatus is disclosed in WO99 / 34255, WO99 / 50712, WO99 / 66370, JP-A-11-194479, JP-A2000-12453, JP-A-2000-29202, and the like. .
10 干渉計システム
13 基準受信機(基準機)
15,17 受信機
60 制御部(駆動制御部)
66 ウェハステージ(可動体)
64a,64b 位置検出部(干渉計システム)
70a,70b レーザ干渉計(干渉計システム)
A1,A2 エッジ検出領域(所定時間位置)
K1 検出信号(所定信号)
K2 同期検出信号(所定信号)
K3 遅延検出信号(遅延信号)
KC 補完信号(補正信号)
OB 測定対象
S1 基準信号
S2,S3 検出信号
10
15, 17
66 Wafer stage (movable body)
64a, 64b Position detector (interferometer system)
70a, 70b Laser interferometer (interferometer system)
A1, A2 Edge detection area (predetermined time position)
K1 detection signal (predetermined signal)
K2 Sync detection signal (predetermined signal)
K3 Delay detection signal (delay signal)
KC complementary signal (correction signal)
OB measurement object S1 reference signal S2, S3 detection signal
Claims (7)
所定信号を所定周期分だけ遅延させた遅延信号を得る遅延ステップと、
所定時間位置以外の時間位置における前記遅延信号の信号レベルの変化を検出する検出ステップと、
前記検出ステップの検出結果に基づいて、前記遅延を補正する補正信号を生成する補正信号生成ステップと、
前記補正信号により前記遅延信号を補正する補正ステップと
前記補正ステップで補正された前記遅延信号を使って前記測定対象の位置情報を測定する測定ステップと
を含むことを特徴とする干渉計システムにおける信号処理方法。 A signal processing method in an interferometer system that measures position information of the measurement object based on reflected light obtained by irradiating the measurement object with measurement light,
A delay step of obtaining a delayed signal obtained by delaying the predetermined signal by a predetermined period;
A detection step of detecting a change in the signal level of the delayed signal at a time position other than the predetermined time position;
A correction signal generation step for generating a correction signal for correcting the delay based on a detection result of the detection step;
A signal in an interferometer system, comprising: a correction step of correcting the delay signal by the correction signal; and a measurement step of measuring position information of the measurement object using the delay signal corrected in the correction step. Processing method.
請求項1から請求項5の何れか一項に記載の信号処理方法を用いて前記可動体を前記測定対象として前記位置情報を測定する干渉計システムと、
前記干渉計システムの測定結果に基づいて前記可動体を駆動する駆動制御部と
を備えることを特徴とするステージ。 A movable body configured to be movable in a predetermined movement direction;
An interferometer system that measures the position information using the movable body as the measurement object using the signal processing method according to any one of claims 1 to 5,
And a drive control unit that drives the movable body based on a measurement result of the interferometer system.
前記基準機は、ディジタル処理された信号を請求項1から請求項5の何れか一項に記載の信号処理方法を用いて補正処理し、該補正処理後の信号を前記基準信号として出力することを特徴とする干渉計システム。
A reference machine that outputs a reference signal; and a receiver that outputs a detection signal obtained by causing interference between reflected light obtained by irradiating measurement light to a measurement object and reference light; and a reference signal from the reference machine And an interferometer system for obtaining the position information of the measurement object based on the detection signal from the receiver,
The reference machine corrects the digitally processed signal using the signal processing method according to any one of claims 1 to 5, and outputs the signal after the correction process as the reference signal. Interferometer system featuring.
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JP2014521220A (en) * | 2011-07-11 | 2014-08-25 | マッパー・リソグラフィー・アイピー・ビー.ブイ. | Lithography system and method for storing target position data |
-
2004
- 2004-08-27 JP JP2004248584A patent/JP2006064570A/en not_active Withdrawn
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