JP2525237B2 - 相対位置検出装置 - Google Patents
相対位置検出装置Info
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- JP2525237B2 JP2525237B2 JP1033550A JP3355089A JP2525237B2 JP 2525237 B2 JP2525237 B2 JP 2525237B2 JP 1033550 A JP1033550 A JP 1033550A JP 3355089 A JP3355089 A JP 3355089A JP 2525237 B2 JP2525237 B2 JP 2525237B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は位置合せ装置などに用いられる相対位置検出
装置に関し、例えば半導体露光装置等のマスクやレチク
ル（以下「マスク」と言う）等の第１物体上に形成され
ている微細な電子回路パターンをウエハ等の第２物体面
上に露光転写するに際してマスクとウエハとの位置決め
（アライメント）を行なう場合に好適な相対位置検出装
置に関する。
装置に関し、例えば半導体露光装置等のマスクやレチク
ル（以下「マスク」と言う）等の第１物体上に形成され
ている微細な電子回路パターンをウエハ等の第２物体面
上に露光転写するに際してマスクとウエハとの位置決め
（アライメント）を行なう場合に好適な相対位置検出装
置に関する。
［従来の技術］ 従来より、半導体製造用の露光装置においては、マス
クとウエハの相対的な位置合わせが、装置の性能向上を
図る為の重要な要素となっている。特に、最近の露光装
置では、半導体素子の高集積化のために、サブミクロン
以下の位置合わせ（ギャップ設定）精度が要求されてい
る。
クとウエハの相対的な位置合わせが、装置の性能向上を
図る為の重要な要素となっている。特に、最近の露光装
置では、半導体素子の高集積化のために、サブミクロン
以下の位置合わせ（ギャップ設定）精度が要求されてい
る。
多くの場合、マスクとウエハの位置合わせは、マスク
及びウエハに位置合わせ用の所謂アライメントマークを
設け、それらより得られる位置情報を利用して行なわれ
る。この位置情報は、例えば、ゾーンプレートを有する
アライメントマークに光束を照射し、この際にアライメ
ントマークから射出する光束の集光点の位置、即ち、光
束の所定面における光強度分布の重心の位置を、光電変
換素子、例えば、CCDラインセンサー等を用いて検出す
ることにより得ている。
及びウエハに位置合わせ用の所謂アライメントマークを
設け、それらより得られる位置情報を利用して行なわれ
る。この位置情報は、例えば、ゾーンプレートを有する
アライメントマークに光束を照射し、この際にアライメ
ントマークから射出する光束の集光点の位置、即ち、光
束の所定面における光強度分布の重心の位置を、光電変
換素子、例えば、CCDラインセンサー等を用いて検出す
ることにより得ている。
［発明が解決しようとしている問題点］ ところで、このようなアライメント方法では、光束と
して指向性の良いレーザー光が用いられる。しかし、レ
ーザー光は可干渉性が大きいので、マスク、ウエハ間の
多重干渉、マスク、ウエハ面からのスペックル散乱光と
の干渉等で、光電変換素子に入射する光束の受光面にお
ける光強度分布が変化しやすい。また、光電変換素子の
受光面に達した光束の光強度分布は、例えば、マスクと
ウエハのアライメント方向に垂直な方向のずれや、ウエ
ハ上のレジストや、光学系の収差等の要因によっても変
動する。
して指向性の良いレーザー光が用いられる。しかし、レ
ーザー光は可干渉性が大きいので、マスク、ウエハ間の
多重干渉、マスク、ウエハ面からのスペックル散乱光と
の干渉等で、光電変換素子に入射する光束の受光面にお
ける光強度分布が変化しやすい。また、光電変換素子の
受光面に達した光束の光強度分布は、例えば、マスクと
ウエハのアライメント方向に垂直な方向のずれや、ウエ
ハ上のレジストや、光学系の収差等の要因によっても変
動する。
このような変動（外乱）が生じている場合、マスクと
ウエハのアライメント方向のずれ以外の上記変動の影響
によって、光電変換素子に達した光束の光強度分布から
求めた光束の位置（重心）は、実際のものと異なること
になる。そして、その結果、半導体露光装置のアライメ
ント精度が低下してプロセス上の問題となる。
ウエハのアライメント方向のずれ以外の上記変動の影響
によって、光電変換素子に達した光束の光強度分布から
求めた光束の位置（重心）は、実際のものと異なること
になる。そして、その結果、半導体露光装置のアライメ
ント精度が低下してプロセス上の問題となる。
本発明の目的は、このような従来技術の問題点に鑑
み、外乱の影響なく第１および第２の物体間の相対位置
を検出できる相対位置検出装置を提供することにある。
み、外乱の影響なく第１および第２の物体間の相対位置
を検出できる相対位置検出装置を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明の相対位置検出装置
は、相互の相対位置関係が検出されるべき第１および第
２の物体を光束で照明し第１および第２の物体間の位置
情報をそれぞれ有する少なくとも２つの光束を生じさせ
る照明手段と、該位置情報を有する各光束を受光し光電
変換してそれぞれの光強度分布としての少なくとも２つ
の位置情報信号を得る位置情報検出手段と、該位置情報
信号に基づいて該各光束の光強度分布の相関を求め、さ
らにこの相関値の分布から第１および第２の物体間の相
対位置関係を求める情報処理手段とを備えている。
は、相互の相対位置関係が検出されるべき第１および第
２の物体を光束で照明し第１および第２の物体間の位置
情報をそれぞれ有する少なくとも２つの光束を生じさせ
る照明手段と、該位置情報を有する各光束を受光し光電
変換してそれぞれの光強度分布としての少なくとも２つ
の位置情報信号を得る位置情報検出手段と、該位置情報
信号に基づいて該各光束の光強度分布の相関を求め、さ
らにこの相関値の分布から第１および第２の物体間の相
対位置関係を求める情報処理手段とを備えている。
外乱と位置情報との相関が強い場合は、前記相対位置
関係は前記相関の値に応じて異なる所定値を各相関値に
乗じた値の分布から求められる。
関係は前記相関の値に応じて異なる所定値を各相関値に
乗じた値の分布から求められる。
［作用］ この構成において、第１および第２の物体間の相対位
置関係はそれぞれの位置情報を有する例えば２つの光束
の強度分布の相関を計算し、計算された相関値の分布の
重心に相当するものとして、第１および第２の物体間の
相対位置関係が求められるが、その際計算される相関値
は位置情報同志によるものの他、実際には物体間の垂直
方向のずれ、光学系の収差、光学的ノイズ等の外乱と各
位置情報との相関値および外乱同志の相関値をも含むこ
とになる。しかし、これら外乱は通常位置情報等と相関
関係になく、位置情報同士の相関を調べるに際してこれ
ら外乱の寄与する分は実用上無視しうるものであり、し
たがって位置情報を含む２つの光強度分布同志の相関関
係は事実上２つの位置情報間の位置関係をそのまま反映
しており、その相関値の分布から正確な第１および第２
の物体間の相対位置関係が求められる。そして、例えば
半導体露光装置においては、このようにしてマスクとウ
エハ間の位置ずれが検出され、正確なアライメント情報
として提供されて正確なアライメントが行なわれる。
置関係はそれぞれの位置情報を有する例えば２つの光束
の強度分布の相関を計算し、計算された相関値の分布の
重心に相当するものとして、第１および第２の物体間の
相対位置関係が求められるが、その際計算される相関値
は位置情報同志によるものの他、実際には物体間の垂直
方向のずれ、光学系の収差、光学的ノイズ等の外乱と各
位置情報との相関値および外乱同志の相関値をも含むこ
とになる。しかし、これら外乱は通常位置情報等と相関
関係になく、位置情報同士の相関を調べるに際してこれ
ら外乱の寄与する分は実用上無視しうるものであり、し
たがって位置情報を含む２つの光強度分布同志の相関関
係は事実上２つの位置情報間の位置関係をそのまま反映
しており、その相関値の分布から正確な第１および第２
の物体間の相対位置関係が求められる。そして、例えば
半導体露光装置においては、このようにしてマスクとウ
エハ間の位置ずれが検出され、正確なアライメント情報
として提供されて正確なアライメントが行なわれる。
［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
第１図は、本発明の第１の実施例に係る位置合せ装置
の原理を示す説明図である。同図において、101a及び10
1bは不図示の発光源である半導体レーザ等からの光束が
不図示のコリメータレンズにより平行光になった入射光
束、102は例えばポリイミド等の材質のフィルムに金等
で半導体パターン及びアライメントマークが形成されて
いるマスク、102a及び102bは入射光束101a及び101bを受
光するマスク102に形成されているマスクアライメント
マーク対、103は半導体パターン及びアライメントマー
クが形成されているシリコン等のウエハ、103a及び103b
はウエハ103に形成されているウエハアライメントマー
ク対である。マスクアライメントマーク対102a,102b及
びウエハアライメントマーク対103a,103bは、例えば第
２図に示すよなマークである。104a及び104bはマスクア
ライメントマーク対102a,102bとウエハ103に形成されて
いるウエハアライメントマーク対103a,103bを通過した
アライメント情報を持つ光束である。105a及び105bはア
ライメント情報を持つ光束104a,104bを受光する光電変
換素子であり例えば第３図に示す様なCCD等のラインセ
ンサ対である。106はCCD等のラインセンサ対からの出力
を処理する信号処理部であり、例えば第４図に示すよう
な構成により実現される。
の原理を示す説明図である。同図において、101a及び10
1bは不図示の発光源である半導体レーザ等からの光束が
不図示のコリメータレンズにより平行光になった入射光
束、102は例えばポリイミド等の材質のフィルムに金等
で半導体パターン及びアライメントマークが形成されて
いるマスク、102a及び102bは入射光束101a及び101bを受
光するマスク102に形成されているマスクアライメント
マーク対、103は半導体パターン及びアライメントマー
クが形成されているシリコン等のウエハ、103a及び103b
はウエハ103に形成されているウエハアライメントマー
ク対である。マスクアライメントマーク対102a,102b及
びウエハアライメントマーク対103a,103bは、例えば第
２図に示すよなマークである。104a及び104bはマスクア
ライメントマーク対102a,102bとウエハ103に形成されて
いるウエハアライメントマーク対103a,103bを通過した
アライメント情報を持つ光束である。105a及び105bはア
ライメント情報を持つ光束104a,104bを受光する光電変
換素子であり例えば第３図に示す様なCCD等のラインセ
ンサ対である。106はCCD等のラインセンサ対からの出力
を処理する信号処理部であり、例えば第４図に示すよう
な構成により実現される。
第４図において401a及び401bがラインセンサ105a,105
bの出力を増幅するプリアンプ、402a及び402bはアナロ
グ信号であるラインセンサ対105a,105bの出力をディジ
タル信号に変換するアナログディジタル変換器、403は
ディジタル信号に変換されたラインセンサ105a、105bの
出力を処理するマイクロプロセッサ等のプロセッサであ
る。
bの出力を増幅するプリアンプ、402a及び402bはアナロ
グ信号であるラインセンサ対105a,105bの出力をディジ
タル信号に変換するアナログディジタル変換器、403は
ディジタル信号に変換されたラインセンサ105a、105bの
出力を処理するマイクロプロセッサ等のプロセッサであ
る。
マイクロプロセッサ403は第５図に示すフローチャー
トに従って出射光束104a,104bの相関を求め、さらに相
関の形状の位置（重心）を計算して求める。ここで、 N:ラインセンサ105a及び105bの総画素数 Ｓi：ラインセンサ105aのｉ番目の画素の出力値 Ｔi：ラインセンサ105bのｉ番目の画素の出力値 l:ラインセンサ105a,105bの画素ピッチ M:ラインセンサ105a,105bに入射する出射光束104a,104b
の光強度の形状の相関から求める間隔 とすると、求める間隔Ｍは第６図に示すようにＳiとＴi
の相関Ｃjの形状の重心であり、第５図に示すフローチ
ャートに従い、以下の計算を行って求めることができ
る。
トに従って出射光束104a,104bの相関を求め、さらに相
関の形状の位置（重心）を計算して求める。ここで、 N:ラインセンサ105a及び105bの総画素数 Ｓi：ラインセンサ105aのｉ番目の画素の出力値 Ｔi：ラインセンサ105bのｉ番目の画素の出力値 l:ラインセンサ105a,105bの画素ピッチ M:ラインセンサ105a,105bに入射する出射光束104a,104b
の光強度の形状の相関から求める間隔 とすると、求める間隔Ｍは第６図に示すようにＳiとＴi
の相関Ｃjの形状の重心であり、第５図に示すフローチ
ャートに従い、以下の計算を行って求めることができ
る。
すなわち、センサ105a,105bの出力値の相関をＣjとす
ると、 ただし、ｉ＋ｊ≦0,i＋ｊ＞Ｎ において、Ｔi+j＝０ であり、さらに と計算して求める。
ると、 ただし、ｉ＋ｊ≦0,i＋ｊ＞Ｎ において、Ｔi+j＝０ であり、さらに と計算して求める。
そして、このようにして求めた光束104a,104bの相関
の形状の位置Ｍからアライメント情報を求めることがで
き、例えばそれぞれの光束の倍率を−100倍、＋100倍に
設計されているとすると、求められたＭを1/200倍した
値がマスクとウエハの相対位置でありアライメント情報
である。
の形状の位置Ｍからアライメント情報を求めることがで
き、例えばそれぞれの光束の倍率を−100倍、＋100倍に
設計されているとすると、求められたＭを1/200倍した
値がマスクとウエハの相対位置でありアライメント情報
である。
今、光電変換素子105a,105bに達したアライメント情
報を持つ光束104a,104bの光強度分布の形状が、例えば
マスクとウエハのアライメント垂直方向のずれやウエハ
上のレジストや光学系の収差等の変動要因さらにはスペ
ックル等のノイズ等の影響によって変化するような場合
を考える。
報を持つ光束104a,104bの光強度分布の形状が、例えば
マスクとウエハのアライメント垂直方向のずれやウエハ
上のレジストや光学系の収差等の変動要因さらにはスペ
ックル等のノイズ等の影響によって変化するような場合
を考える。
マスクとウエハのずれによる光束によるセンサ105a、
105bのｉ番目の出力をＳi、Ｔiとし、マスクとウエハの
アライメント垂直方向のずれやウエハ上のレジストや光
学系の収差等の変動要因さらにはスペックル等のノイズ
等の影響によるセンサ105a,105bの出力（以降、単に外
乱によるセンサ105a,105bの出力と呼ぶ）をＶi,Wiとす
ると、センサ105a,105bの実際の出力Ｓi′,Ti′は、 Ｓi′＝Ｓi＋Ｖi Ｔi′＝Ｔi＋Ｗi となる。
105bのｉ番目の出力をＳi、Ｔiとし、マスクとウエハの
アライメント垂直方向のずれやウエハ上のレジストや光
学系の収差等の変動要因さらにはスペックル等のノイズ
等の影響によるセンサ105a,105bの出力（以降、単に外
乱によるセンサ105a,105bの出力と呼ぶ）をＶi,Wiとす
ると、センサ105a,105bの実際の出力Ｓi′,Ti′は、 Ｓi′＝Ｓi＋Ｖi Ｔi′＝Ｔi＋Ｗi となる。
ここで、本実施例の処理アルゴリズムではＳi′と
Ｔi′の相関Ｃj′を計算する。すなわち、 ただし、ｉ＋ｊ≦0,i＋ｊ＞Ｎ のとき、Ｔi+j＝0,Wi+j＝０ となる。そしてマスクとウエハのずれによる光束による
センサ105a,105bの出力Ｓi、Ｔi以外の信号の相関をＤj
とすれば、すなわち とおけば、 Ｃj′＝Ｃj＋Ｄj となる。
Ｔi′の相関Ｃj′を計算する。すなわち、 ただし、ｉ＋ｊ≦0,i＋ｊ＞Ｎ のとき、Ｔi+j＝0,Wi+j＝０ となる。そしてマスクとウエハのずれによる光束による
センサ105a,105bの出力Ｓi、Ｔi以外の信号の相関をＤj
とすれば、すなわち とおけば、 Ｃj′＝Ｃj＋Ｄj となる。
したがって、求めるＭは、 と計算して求めることができる。
ここで、Ｄjはマスクとウエハのずれによる光束によ
るセンサン105aの出力Ｓiと外乱によるセンサ105bの出
力Ｗiとの相関、外乱によるセンサ105aの出力Ｖiとマス
クとウエハのずれによる光束によるセンサ105bの出力Ｔ
iとの相関、及び外乱によるセンサ105aの出力Ｖiと外乱
によるセンサ105bの出力Ｗiとの相関の和である。
るセンサン105aの出力Ｓiと外乱によるセンサ105bの出
力Ｗiとの相関、外乱によるセンサ105aの出力Ｖiとマス
クとウエハのずれによる光束によるセンサ105bの出力Ｔ
iとの相関、及び外乱によるセンサ105aの出力Ｖiと外乱
によるセンサ105bの出力Ｗiとの相関の和である。
さらに、マスクとウエハのずれによる光束によるセン
サ105aの出力Ｓiと外乱によるセンサ105bの出力Ｗiは、
共に独立な関係であり、これらの信号の間には相関がな
い。同様に、外乱によるセンサ105aの出力Ｖiとマスク
とウエハのずれによる光束によるセンサン105bの出力Ｔ
iの間の関係も、さらに外乱によるセンサ105aの出力Ｖi
と外乱によるセンサ105bの出力Ｗiとの関係も独立な関
係であり、これらの信号の間には相関がない。そのた
め、これら各相関の和である前記Ｄjは非常に小さい値
となる。すなわち、 Ｄj≒０ だから Ｃj′＝Ｃj＋Ｄj≒Ｃj である。すると、求めるＭは、 として求める事ができる。
サ105aの出力Ｓiと外乱によるセンサ105bの出力Ｗiは、
共に独立な関係であり、これらの信号の間には相関がな
い。同様に、外乱によるセンサ105aの出力Ｖiとマスク
とウエハのずれによる光束によるセンサン105bの出力Ｔ
iの間の関係も、さらに外乱によるセンサ105aの出力Ｖi
と外乱によるセンサ105bの出力Ｗiとの関係も独立な関
係であり、これらの信号の間には相関がない。そのた
め、これら各相関の和である前記Ｄjは非常に小さい値
となる。すなわち、 Ｄj≒０ だから Ｃj′＝Ｃj＋Ｄj≒Ｃj である。すると、求めるＭは、 として求める事ができる。
つまり外乱によるセンサの出力に無関係に、マストと
ウエハの相対位置すなわちアライメント情報を求めるこ
とができる。
ウエハの相対位置すなわちアライメント情報を求めるこ
とができる。
さらに、外乱による相関の値が大きい場合に有効なア
ルゴリズムである第２の実施例に係る処理フローチャー
トを第７図に示す。光学系及び電気系は第１の実施例、
つまり第１図及び第４図に示したものと同じ構成であ
り、その構成においてマイクロプロセッサ403は第７図
に示すアルゴリズムに従って光束104a,104bの間の相関
を求め、さらに相関の形状の位置（重心）を計算して求
める。
ルゴリズムである第２の実施例に係る処理フローチャー
トを第７図に示す。光学系及び電気系は第１の実施例、
つまり第１図及び第４図に示したものと同じ構成であ
り、その構成においてマイクロプロセッサ403は第７図
に示すアルゴリズムに従って光束104a,104bの間の相関
を求め、さらに相関の形状の位置（重心）を計算して求
める。
上述と同様に、 N :ラインセンサ105a及び105bの総画素数 Ｓi：ラインセンサ105aのｉ番目の画素の出力値 Ｔi：ラインセンサ105bのｉ番目の画素の出力値 l :ラインセンサ105a,105bの画素ピッチ M :ラインセンサ105a,105bに入射する光束104a,104bの
光強度の形状の相関から求めた間隔 とし、さらに γ :任意の定数 Ｇi：任意の関数（ｉ番目の出力） とすると、第７図に示すフローチャートに従い以下の計
算を行なってＭを求めることができる。
光強度の形状の相関から求めた間隔 とし、さらに γ :任意の定数 Ｇi：任意の関数（ｉ番目の出力） とすると、第７図に示すフローチャートに従い以下の計
算を行なってＭを求めることができる。
すなわち、センサ105a,105bの出力値の相関をＣjとす
ると、 ただし、ｉ＋ｊ≦0,i＋ｊ＞Ｎ のとき、Ｔi+j＝０ であり、さらに Ｕj＝Ｃj−Ｇj :Cj−Ｇj＞０ Ｕj＝０ :Cj−Ｇj≦０ によりＵjを求め と計算してＭを求める。
ると、 ただし、ｉ＋ｊ≦0,i＋ｊ＞Ｎ のとき、Ｔi+j＝０ であり、さらに Ｕj＝Ｃj−Ｇj :Cj−Ｇj＞０ Ｕj＝０ :Cj−Ｇj≦０ によりＵjを求め と計算してＭを求める。
そして、このようにして求めた光束104a,104bの相関
の形状の位置Ｍからアライメント情報を求めることがで
きる。例えばそれぞれの光束の倍率を−100倍、＋100倍
に設計されているとすると、求められたＭを1/200倍し
た値がマスクとウエハの相対位置でありアライメント情
報である。
の形状の位置Ｍからアライメント情報を求めることがで
きる。例えばそれぞれの光束の倍率を−100倍、＋100倍
に設計されているとすると、求められたＭを1/200倍し
た値がマスクとウエハの相対位置でありアライメント情
報である。
つぎに、光電変換素子105a,105bに達した光束の光強
度分布の形状が、例えばマスクとウエハのアライメント
垂直方向のずれやウエハ上のレジストや光学系の収差等
の変動要因さらにはスペックル等のノイズ等の影響によ
って変化するような場合を考える。
度分布の形状が、例えばマスクとウエハのアライメント
垂直方向のずれやウエハ上のレジストや光学系の収差等
の変動要因さらにはスペックル等のノイズ等の影響によ
って変化するような場合を考える。
第１の実施例と同様に、Ｓi,Ti,Vi,Wi,Si′,Ti′を定
義すると Ｓi′＝Ｓi＋Ｖi Ｔi′＝Ｔi＋Ｗi となる。つぎに、Ｓi′とＴi′の相関Ｃj′は、 ただし、ｉ＋ｊ≦0,i＋ｊ＞Ｎ のとき、Ｔi+j＝0,Wi+j＝０ であり、マスクとウエハのずれによる光束（アライメン
ト情報を持つ光束）によるセンサ105a,105bの出力Ｓi、
Ｔi以外の信号の相関をＤjとして とおけば、 Ｃj′＝Ｃj＋Ｄj となる。したがって、 Ｕj＝Ｃj′−Ｇj とすると、求めるＭは、 と計算して求めることができる。
義すると Ｓi′＝Ｓi＋Ｖi Ｔi′＝Ｔi＋Ｗi となる。つぎに、Ｓi′とＴi′の相関Ｃj′は、 ただし、ｉ＋ｊ≦0,i＋ｊ＞Ｎ のとき、Ｔi+j＝0,Wi+j＝０ であり、マスクとウエハのずれによる光束（アライメン
ト情報を持つ光束）によるセンサ105a,105bの出力Ｓi、
Ｔi以外の信号の相関をＤjとして とおけば、 Ｃj′＝Ｃj＋Ｄj となる。したがって、 Ｕj＝Ｃj′−Ｇj とすると、求めるＭは、 と計算して求めることができる。
ここで、Ｄjは、第１の実施例と同様に、マスクとウ
エハのずれによる光束によるセンサン105aの出力Ｓiと
外乱によるセンサ105bの出力Ｗiとの相関、外乱による
センサ105aの出力Ｖiとマスクとウエハのずれによる光
束によるセンサ105bの出力Ｔiとの相関、及び外乱によ
るセンサ105aの出力Ｖiと外乱によるセンサ105bの出力
Ｗiとの相関の和である。
エハのずれによる光束によるセンサン105aの出力Ｓiと
外乱によるセンサ105bの出力Ｗiとの相関、外乱による
センサ105aの出力Ｖiとマスクとウエハのずれによる光
束によるセンサ105bの出力Ｔiとの相関、及び外乱によ
るセンサ105aの出力Ｖiと外乱によるセンサ105bの出力
Ｗiとの相関の和である。
さらに、前述したように、マスクとウエハのずれによ
る光束によるセンサ105aの出力Ｓiと外乱によるセンサ1
05bの出力Ｗiは、共に独立な関係でありこれらの信号の
間には相関がない。同様に、外乱によるセンサ105aの出
力Ｖiとマスクとウエハのずれによる光束によるセンサ1
05bの出力Ｔiの間の相関も、さらに外乱によるセンサ10
5aの出力Ｖiと外乱によるセンサ105bの出力Ｗiとの関係
も独立な関係であり、これらの信号の間には相関がな
い。そのため、これら各相関の和であるDjは、非常に小
さい値となる。
る光束によるセンサ105aの出力Ｓiと外乱によるセンサ1
05bの出力Ｗiは、共に独立な関係でありこれらの信号の
間には相関がない。同様に、外乱によるセンサ105aの出
力Ｖiとマスクとウエハのずれによる光束によるセンサ1
05bの出力Ｔiの間の相関も、さらに外乱によるセンサ10
5aの出力Ｖiと外乱によるセンサ105bの出力Ｗiとの関係
も独立な関係であり、これらの信号の間には相関がな
い。そのため、これら各相関の和であるDjは、非常に小
さい値となる。
しかしながら、散乱光等の直流成分のノイズでは、相
関の和Ｄjの値は、無視できない値となる。
関の和Ｄjの値は、無視できない値となる。
は主に直流成分のノイズ成分であり、さらに、主に信号
と相関があるノイズ成分 が発生する。ここで、マスク・ウエハずれが例えば０の
とき、 Ｃj＝Ｃj′−Ｇj なるＧjを求める。任意のマスク・ウエハずれのとき、 Ｕj＝Ｃj′−Ｇj であるので、 Ｕj＝Ｃj＋Δｊ Ｕj≫Δｊ なる誤差Δｊが生じる。
と相関があるノイズ成分 が発生する。ここで、マスク・ウエハずれが例えば０の
とき、 Ｃj＝Ｃj′−Ｇj なるＧjを求める。任意のマスク・ウエハずれのとき、 Ｕj＝Ｃj′−Ｇj であるので、 Ｕj＝Ｃj＋Δｊ Ｕj≫Δｊ なる誤差Δｊが生じる。
第２の実施例の処理アルゴリズムでは、求めるＭは、
Ｕjをさらにγ乗するのでγが１より大きければ、 として求める事ができる。
Ｕjをさらにγ乗するのでγが１より大きければ、 として求める事ができる。
このような第２の実施例は、アライメント情報を持つ
光束の光強度分布と他のラインセンサの外乱の光強度分
布が相関を持っている場合や、２つのラインセンサ間の
外乱の光強度分布間の相関を持っている場合であって
も、第１の実施例以上に外乱の影響を受けにくい処理方
式である。つまり外乱によるセンサの出力に無関係に、
マスクとウエハの相対位置すなわちアライメント情報を
求めることができる。
光束の光強度分布と他のラインセンサの外乱の光強度分
布が相関を持っている場合や、２つのラインセンサ間の
外乱の光強度分布間の相関を持っている場合であって
も、第１の実施例以上に外乱の影響を受けにくい処理方
式である。つまり外乱によるセンサの出力に無関係に、
マスクとウエハの相対位置すなわちアライメント情報を
求めることができる。
［他の実施例］ 上述においては、光電変換素子としてCCDラインセン
サを用いた場合の実施例を示したが、ラインセンサに限
るものではなく、このこの代わりに、例えばCCDエリア
センサを使用しても構わない。その場合、相関の計算と
間隔Ｍを求める計算は２次元に拡張しなければならない
のは言うまでも無い。また、光電変換素子としてビジコ
ン等の撮像管を用いることもでき、その場合、センサの
信号は連続的に得られるので信号処理は離散的ではなく
連続的に行なう。
サを用いた場合の実施例を示したが、ラインセンサに限
るものではなく、このこの代わりに、例えばCCDエリア
センサを使用しても構わない。その場合、相関の計算と
間隔Ｍを求める計算は２次元に拡張しなければならない
のは言うまでも無い。また、光電変換素子としてビジコ
ン等の撮像管を用いることもでき、その場合、センサの
信号は連続的に得られるので信号処理は離散的ではなく
連続的に行なう。
また、信号処理部においてはA/D変換器402a,402bの２
個のA/D変換器を使用する構成であるが、A/D変換器を１
個とし入力を切り替えて２本のセンサの出力をディジタ
ル信号に変換するようにしてもよい。さらに、マイクロ
プロセッサが行なう処理は、同様な処理をハードウエア
で行なうようにしてもよい。
個のA/D変換器を使用する構成であるが、A/D変換器を１
個とし入力を切り替えて２本のセンサの出力をディジタ
ル信号に変換するようにしてもよい。さらに、マイクロ
プロセッサが行なう処理は、同様な処理をハードウエア
で行なうようにしてもよい。
さらに光学系においても、上述実施例に限るものでは
なく、例えば、上述実施例では２つのラインセンサで２
つの光束を受光する構成を示したが、１つのラインセン
サで２つの光束を受光する構成とし、さらに処理エリア
を計算上２分割して処理しても良い。
なく、例えば、上述実施例では２つのラインセンサで２
つの光束を受光する構成を示したが、１つのラインセン
サで２つの光束を受光する構成とし、さらに処理エリア
を計算上２分割して処理しても良い。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明の構成によれば、第１及び
第２物体間の位置情報を持つ少なくとも２つ以上の光束
の光強度分布の形状の間の相関の値、あるいは、さらに
その相関の値に応じて異なった定数倍した値についての
位置を求めて相対位置を検出するようにしたため、検出
される光束の光強度分布の形状が、例えばマスクとウエ
ハのアライメント垂直方向のずれやウエハ上のレジスト
や光学系の収差等の変動要因さらにはスペックル等のノ
イズ等の影響によって変化するような場合であっても、
第１及び第２物体間の位置関係を正確に求めることがで
きる。
第２物体間の位置情報を持つ少なくとも２つ以上の光束
の光強度分布の形状の間の相関の値、あるいは、さらに
その相関の値に応じて異なった定数倍した値についての
位置を求めて相対位置を検出するようにしたため、検出
される光束の光強度分布の形状が、例えばマスクとウエ
ハのアライメント垂直方向のずれやウエハ上のレジスト
や光学系の収差等の変動要因さらにはスペックル等のノ
イズ等の影響によって変化するような場合であっても、
第１及び第２物体間の位置関係を正確に求めることがで
きる。
そしてその結果、例えば、マスクとウエハのアライメ
ント垂直方向のずれやウエハ上のレジストや光学系の収
差等の変動要因に関せずに第１及び第２物体間の正確な
位置関係すなわちアライメント情報を提供することがで
き、半導体露光装置等における位置合せ情報を良好にす
ることができる。
ント垂直方向のずれやウエハ上のレジストや光学系の収
差等の変動要因に関せずに第１及び第２物体間の正確な
位置関係すなわちアライメント情報を提供することがで
き、半導体露光装置等における位置合せ情報を良好にす
ることができる。
第１図は、本発明の第１の実施例に係る位置検出装置の
原理を示す説明図、 第２図は、第１図の装置のマスクアライメントマーク
対、及びウエハアライメントマーク対の例を示す拡大
図、 第３図は、第１図の装置のラインセンサ対の例を示す模
式図、 第４図は、第１図の装置の信号処理部の構成を示すブロ
ック図、 第５図は、第１図の装置の信号処理部の処理アルゴリズ
ムを示すフローチャート、 第６図は、第１図の装置の信号処理部の処理アルゴリズ
ムにより計算されるセンサ出力を示すグラフ、 第７図は、本発明の第２の実施例に係る信号処理部の処
理アルゴリズムを示すフローチャート、そして 第８図は、本発明の第２の実施例の信号処理部の処理ア
ルゴリズムにより計算されるセンサ出力を示すグラフで
ある。 101a,101b:入射光束、102:マスク、102a,102b:マスクア
ライメントマーク、103:ウエハ、103a,103b:ウエハアラ
イメントマーク、104a,104b:アライメント情報を持つ光
束、105a,105b:ラインセンサ、106:信号処理部、401a,4
01b:プリアンプ、402a,402b:アナログディジタル変換
器、403:マイクロプロセッサ。
原理を示す説明図、 第２図は、第１図の装置のマスクアライメントマーク
対、及びウエハアライメントマーク対の例を示す拡大
図、 第３図は、第１図の装置のラインセンサ対の例を示す模
式図、 第４図は、第１図の装置の信号処理部の構成を示すブロ
ック図、 第５図は、第１図の装置の信号処理部の処理アルゴリズ
ムを示すフローチャート、 第６図は、第１図の装置の信号処理部の処理アルゴリズ
ムにより計算されるセンサ出力を示すグラフ、 第７図は、本発明の第２の実施例に係る信号処理部の処
理アルゴリズムを示すフローチャート、そして 第８図は、本発明の第２の実施例の信号処理部の処理ア
ルゴリズムにより計算されるセンサ出力を示すグラフで
ある。 101a,101b:入射光束、102:マスク、102a,102b:マスクア
ライメントマーク、103:ウエハ、103a,103b:ウエハアラ
イメントマーク、104a,104b:アライメント情報を持つ光
束、105a,105b:ラインセンサ、106:信号処理部、401a,4
01b:プリアンプ、402a,402b:アナログディジタル変換
器、403:マイクロプロセッサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−233305（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−285804（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−209305（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−209304（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−207605（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−106427（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−63802（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−55824（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−55823（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−247602（ＪＰ，Ａ) 特公 平５−4603（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (2)
- 【請求項１】相互の相対位置関係が検出されるべき第１
および第２の物体を光束で照明し第１および第２の物体
間の位置情報をそれぞれ有する少なくとも２つの光束を
生じさせる照明手段と、 該位置情報を有する各光束を受光し光電変換してそれぞ
れの光強度分布としての少なくとも２つの位置情報信号
を得る位置情報検出手段と、 該位置情報信号に基づいて該各光束の光強度分布の相関
を求め、さらにこの相関値の分布から第１および第２の
物体間の相対位置関係を求める情報処理手段と を具備することを特徴とする相対位置検出装置。 - 【請求項２】前記相対位置関係は前記相関の値に応じて
異なる所定値を各相関値に乗じた値の分布から求める請
求項１記載の相対位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1033550A JP2525237B2 (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | 相対位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1033550A JP2525237B2 (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | 相対位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02213706A JPH02213706A (ja) | 1990-08-24 |
| JP2525237B2 true JP2525237B2 (ja) | 1996-08-14 |
Family
ID=12389662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1033550A Expired - Fee Related JP2525237B2 (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | 相対位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2525237B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8041123B2 (en) | 2005-03-03 | 2011-10-18 | Pioneer Corporation | Template matching processing apparatus and method, hologram reproducing apparatus and method, and computer program |
| DE102007008002B4 (de) * | 2007-02-15 | 2009-11-12 | Corrsys-Datron Sensorsysteme Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum berührungslosen Bestimmen des seitlichen Versatzes gegenüber einer Geradeausrichtung |
-
1989
- 1989-02-15 JP JP1033550A patent/JP2525237B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02213706A (ja) | 1990-08-24 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |