JP2881062B2 - Substrate alignment method and apparatus - Google Patents

Substrate alignment method and apparatus

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JP2881062B2
JP2881062B2 JP2608592A JP2608592A JP2881062B2 JP 2881062 B2 JP2881062 B2 JP 2881062B2 JP 2608592 A JP2608592 A JP 2608592A JP 2608592 A JP2608592 A JP 2608592A JP 2881062 B2 JP2881062 B2 JP 2881062B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体露光装置におい
て、パルス光を照明光としてウエハ等基板の位置合わせ
を行う基板の位置合わせ方法およびその装置に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for aligning a substrate such as a wafer using pulsed light as illumination light in a semiconductor exposure apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体ウエハの焼付け装置の分野では、
回路パターンの微細化、ウエハの大型化等により、昨今
はステップアンドリピート方式の投影露光装置(以下、
「ステッパ」と呼ぶ)が主流になってきている。そし
て、このステッパに代表される露光装置におけるレチク
ルとウエハ等の基板の位置合わせ(以下、「アライメン
ト」という)については、さまざまな方式が案出され実
施されている。
2. Description of the Related Art In the field of semiconductor wafer baking equipment,
Due to the miniaturization of circuit patterns and the enlargement of wafers, these days, step-and-repeat type projection exposure apparatuses (hereinafter, referred to as
“Steppers” are becoming mainstream. Various methods have been devised and implemented for positioning of a reticle and a substrate such as a wafer (hereinafter, referred to as “alignment”) in an exposure apparatus represented by a stepper.

【0003】従来においては、TTL方式の場合、レチ
クル上からアライメント用照明光源(例えばレーザー
光)を照射し、レチクルマークとウエハマークからの反
射光を光電検出部で検出し、この検出信号、例えば映像
信号からマークパターンの中心を求めることによりウエ
ハとレチクルの相対位置ずれを検出していた。
Conventionally, in the case of the TTL system, an illumination light source for alignment (for example, a laser beam) is irradiated from above the reticle, and the reflected light from the reticle mark and the wafer mark is detected by a photoelectric detecting section. The relative position shift between the wafer and the reticle has been detected by obtaining the center of the mark pattern from the video signal.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の方法によれば、アライメント用照明光がパルスレー
ザー等のパルス光である場合には、前述の映像信号にス
ペックルが生じてしまい正確な計測が不可能となる。以
下、その詳細を述べる。
However, according to the above-mentioned conventional method, when the illumination light for alignment is a pulse light such as a pulse laser, speckles are generated in the above-mentioned video signal and accurate measurement is performed. Becomes impossible. The details are described below.

【0005】前述のTTL方式においては、一般に露光
光源と同一光源よりアライメント用照明光を得ている。
エキシマレーザーを露光光源として用いたエキシマレー
ザーステッパにおいて、このTTL方式のアライメント
でアライメント用照明光をエキシマレーザー照明系より
得た場合について述べる。
In the TTL system described above, generally, illumination light for alignment is obtained from the same light source as the exposure light source.
A case will be described in which an illuminating light for alignment is obtained from an excimer laser illuminating system in this TTL type alignment in an excimer laser stepper using an excimer laser as an exposure light source.

【0006】レーザー光は空間的コヒーレンスが高くこ
のままウエハ等に照射したのではスペックルや干渉縞が
発生してしまう。このために、ビームを振動させたり回
転拡散板によりスペックル・干渉縞の位相をパルス毎に
変化させ、このパルスを複数回照射することにより積算
効果によってスペックル・干渉縞の影響をなくしてい
る。ウエハ露光の場合、干渉縞、スペックルを取り除く
ために数十〜数百パルスが必要となる。
[0006] If the laser beam has high spatial coherence and is irradiated onto a wafer or the like as it is, speckles and interference fringes will occur. For this purpose, the phase of the speckle / interference fringe is changed for each pulse by vibrating the beam or by a rotating diffuser, and the pulse is irradiated a plurality of times, thereby eliminating the influence of the speckle / interference fringe by an integration effect. . In the case of wafer exposure, several tens to several hundreds of pulses are required to remove interference fringes and speckles.

【0007】ところが、アライメントの場合は、反射光
の光電検出部の検出タイミング及び取り込み時間が問題
となってくる。例えば上記光電検出部にNTSC準拠の
CCDカメラを用いた場合を考えると、一画面での露光
(蓄積)時間は、フィールド蓄積の場合、1/60秒、
フレーム蓄積の場合1/30秒である。今、エキシマレ
ーザーのパルスレートを200Hzとすると、この蓄積
時間中に照射されるパルス数はフィールド蓄積の場合で
約3パルス、フレーム蓄積の場合6〜7パルスとなり、
これでは干渉縞・スペックルを十分に取り除くことが出
来ない。これに加えて、前述のCCDカメラは紫外線感
度が低い上に、ウエハからの反射光がレジストによって
は大きく吸収されてしまうため、反射光であるアライメ
ント光の受光側の受光する光量の過不足が問題となる。
However, in the case of alignment, the detection timing of the reflected light by the photoelectric detection unit and the time for taking in the reflected light pose a problem. For example, considering the case where an NTSC-compliant CCD camera is used for the photoelectric detection unit, the exposure (accumulation) time for one screen is 1/60 second in the case of field accumulation.
In the case of frame accumulation, it is 1/30 second. Now, assuming that the pulse rate of the excimer laser is 200 Hz, the number of pulses irradiated during this accumulation time is approximately 3 pulses in the case of field accumulation, and 6 to 7 pulses in the case of frame accumulation.
In this case, interference fringes and speckles cannot be sufficiently removed. In addition to this, the above-mentioned CCD camera has low ultraviolet sensitivity, and the reflected light from the wafer is largely absorbed by the resist, so that the amount of light received on the light receiving side of the alignment light, which is the reflected light, is too small or too small. It becomes a problem.

【0008】図5は、NTSC準拠フレーム蓄積CCD
カメラを用いた場合の従来の検出のタイムチャートを示
したものである。STは計測スタート信号で、計測用画
像の取り込みは次のVD信号より開始される。VDは垂
直同期信号、LSはレーザー出力パルスで各フィールド
内において均一な光量となるように照射される。IMは
CCDカメラからコントロールユニットを通して出力さ
れる映像信号を取り込んだメモリの内容を示したもので
ある。この図でもわかるように従来の方法では1枚の画
像を得るのに数パルス(本タイムチャートでは6パル
ス)のレーザー出力パルスで照明されるに過ぎず、これ
ではレーザー光の持つ高空間コヒーレンシーのために生
じるスペックル、干渉縞のない画像を得ることが出来な
い。
FIG. 5 shows an NTSC-compliant frame storage CCD.
9 shows a time chart of conventional detection when a camera is used. ST is a measurement start signal, and capture of a measurement image is started by the next VD signal. VD is a vertical synchronizing signal, and LS is a laser output pulse which is irradiated so as to have a uniform light amount in each field. IM indicates the contents of the memory that captures the video signal output from the CCD camera through the control unit. As can be seen from this figure, in the conventional method, a single image is illuminated with only a few pulses (6 pulses in this time chart) of a laser output pulse. In this case, the high spatial coherency of the laser light is obtained. Therefore, it is impossible to obtain an image without speckles and interference fringes.

【0009】本発明は上記従来の技術の有する問題点に
鑑みてなされたものであり、パルス光を照明光とする基
板の位置合わせにおいて、位置合わせ用映像信号を発生
する撮像手段を、1/30秒以上の露光時間で動作させ
る長時間露光を採用することによって、前記映像信号に
スペックルを生じることなく、加えて撮像手段が受光す
る光量を調整することで鮮明な位置合わせ用映像信号を
得て、基板の位置ずれを高精度で検出し、高精度の位置
合わせを行なうことのできる基板の位置合わせ方法およ
びその装置を提供することを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the related art. In positioning a substrate using pulsed light as illumination light, an image pickup means for generating a positioning video signal is reduced to 1/100. By adopting a long-time exposure that operates with an exposure time of 30 seconds or more, without causing speckle in the video signal, a clear positioning video signal can be obtained by adjusting the amount of light received by the imaging means. It is another object of the present invention to provide a method and an apparatus for aligning a substrate which can detect a positional shift of the substrate with high accuracy and perform high-accuracy alignment.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の基板の位置合わせ方法は、パルス光によ
って照射された基板の位置合わせマークからの反射光を
受光する撮像手段の映像信号によって前記基板の位置ず
れを検出する工程と、検出された前記位置ずれに基づい
て前記基板を移動させる工程とからなり、前記撮像手段
の露光時間が、前記映像信号のスペックルを解消するの
に必要な長さ以上に設定されている基板の位置合わせ方
法であって、前記撮像手段が前記露光時間において受光
する光量が所定の値に達しない場合は、前記露光時間を
より長く設定し、逆に、前記光量が所定の値を越える場
合は、前記パルス光の光源の発光量を減少させることを
特徴とする。
In order to achieve the above object, a method of aligning a substrate according to the present invention is directed to a method of aligning a substrate with an image of an imaging means for receiving reflected light from an alignment mark of the substrate irradiated by pulsed light. Detecting the position shift of the substrate by a signal, and moving the substrate based on the detected position shift, wherein the exposure time of the imaging means eliminates speckle of the video signal. In the method of aligning the substrate is set to be longer than necessary, if the amount of light received by the imaging means during the exposure time does not reach a predetermined value, the exposure time is set longer, Conversely, when the light amount exceeds a predetermined value, the light emission amount of the pulse light source is reduced.

【0011】また、本発明の基板の位置合わせ装置は、
基板の位置合わせマークを照射するパルス光を発生させ
る光源をもつ照明手段と、前記位置合わせマークからの
反射光を受光して映像信号を発生させる撮像手段と、前
記映像信号に基づいて前記基板の位置ずれを検出する信
号処理回路と、前記信号処理回路の出力に応じて前記基
板を移動させる駆動手段と、前記撮像手段が受光する光
量をモニターする光量検出器と、前記光量検出器の出力
に基づいて、前記光源の発光量を調節する調光機構とか
らなり、前記撮像手段の露光時間が、前記映像信号のス
ペックルを解消するのに必要な長さ以上に設定されてい
ることを特徴とする。
Further, the substrate positioning apparatus of the present invention comprises:
Illuminating means having a light source for generating pulsed light for irradiating the alignment mark on the substrate; imaging means for receiving a reflected light from the alignment mark to generate a video signal; and A signal processing circuit for detecting a displacement, a driving unit for moving the substrate according to an output of the signal processing circuit, a light amount detector for monitoring a light amount received by the imaging unit, and an output of the light amount detector. A light control mechanism that adjusts the light emission amount of the light source based on the exposure time of the imaging unit is set to be longer than necessary to eliminate speckles of the video signal. And

【0012】[0012]

【作用】本発明の方法によれば、撮像手段の露光時間を
位置合わせマークからの反射光による映像信号にスペッ
クルが発生するのを防ぐのに充分なパルス数の反射光を
受光するために必要な長さ以上に設定することで、上記
スペックルの発生を防ぐとともに、上記撮像手段が受光
する光量が不足して、鮮明な映像信号を得られない場合
は、上記露光時間をさらに延長することによって必要な
光量を確保し、逆に上記撮像手段が受光する光量が過多
である場合は、前記パルス光の光源の発光量を減少させ
ることで、鮮明な映像信号を得る。
According to the method of the present invention, the exposure time of the image pickup means is adjusted in order to receive the reflected light of a sufficient number of pulses to prevent the occurrence of speckle in the video signal due to the reflected light from the alignment mark. By setting the length to a necessary length or more, the occurrence of the speckle is prevented, and when the amount of light received by the imaging unit is insufficient and a clear video signal cannot be obtained, the exposure time is further extended. In this way, a necessary light amount is ensured, and conversely, if the light amount received by the imaging means is excessive, a clear video signal is obtained by reducing the light emission amount of the pulse light source.

【0013】反射光の光量をモニターする光量検出器、
および該光量検出器の出力に基づいて前記パルス光の光
源の発光量を制御する調光機構を設ければ、撮像手段の
露光時間の調整および前記光源の発光量の調節が容易で
ある。
A light amount detector for monitoring the amount of reflected light,
If a light control mechanism for controlling the light emission amount of the pulse light source based on the output of the light amount detector is provided, it is easy to adjust the exposure time of the imaging means and the light emission amount of the light source.

【0014】[0014]

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0015】図1は一実施例を示すブロック図であっ
て、パルスレーザーを光源とする照明手段である照明系
1から照射される照明光は、レチクル2、投影レンズ系
3を経てウエハステージ4上の基板であるウエハ5を露
光する。この照明系1は、照明光の波面を時間的に変化
させてスペックルを抑制する機能を備えている。ウエハ
ステージ4は、駆動手段であるステージ駆動系6によっ
て、紙面に垂直な平面内において互に直交する2軸(X
軸およびY軸)のそれぞれに沿った方向に往復移動さ
れ、かつ前記平面に垂直に交わる1軸(Z軸)の回りに
回転される。レチクル2を保持するレチクルステージ2
aもステージ駆動系6によってX軸およびY軸のそれぞ
れに沿った方向に往復移動自在であり、かつZ軸の回り
に回転自在である。すなわちステージ駆動系6は、後述
する主制御装置によって、レチクルステージ2aおよび
ウエハステージ4の相対位置を調節する。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment. Illumination light emitted from an illumination system 1 which is illumination means using a pulse laser as a light source passes through a reticle 2 and a projection lens system 3 and a wafer stage 4. The wafer 5 as the upper substrate is exposed. The illumination system 1 has a function of temporally changing the wavefront of the illumination light to suppress speckle. The wafer stage 4 has two axes (X) orthogonal to each other in a plane perpendicular to the paper surface by a stage driving system 6 as a driving means.
Reciprocating in directions along each of the axis and the Y axis), and rotated about one axis (Z axis) perpendicular to the plane. Reticle stage 2 holding reticle 2
a is also reciprocally movable in the directions along the X axis and the Y axis by the stage drive system 6, and is rotatable about the Z axis. That is, the stage drive system 6 adjusts the relative positions of the reticle stage 2a and the wafer stage 4 by a main controller described later.

【0016】レチクル2およびウエハ3のそれぞれに設
けられた位置合わせマークであるアライメントマークの
位置関係を検出するアライメント検出系7は、照明系1
による照明光の一部をアライメント用照明光として用い
るもので、ミラー8の反射光から、レチクル2のアライ
メントマークおよびウエハ5のアライメントマークを撮
像手段であるCCDカメラ9によって検出する。なお実
際の縮小投影露光装置においては、上記アライメント検
出系7と同様の検出系が、投影レンズ系3の光軸に対し
て対称位置に設けられるが図1においては省略した。
An alignment detection system 7 for detecting a positional relationship between alignment marks, which are alignment marks provided on the reticle 2 and the wafer 3, respectively, includes an illumination system 1
Is used as alignment illumination light, and an alignment mark of the reticle 2 and an alignment mark of the wafer 5 are detected from the reflected light of the mirror 8 by a CCD camera 9 as an imaging means. In an actual reduction projection exposure apparatus, a detection system similar to the alignment detection system 7 is provided at a symmetric position with respect to the optical axis of the projection lens system 3, but is omitted in FIG.

【0017】アライメント検出系7内のCCDカメラ9
からの映像信号はコントロールユニット10を介して信
号処理回路11に入力する。信号処理回路11は、この
映像信号に基づいてウエハ5のアライメントマークとレ
チクル2のアライメントマークの重合わされた像のCC
Dカメラ9の受光面上での結像状態を検出し、その結像
状態に応じたウエハ5とレチクル2のずれ量を表す信号
を主制御装置12に出力する。主制御装置12の出力信
号によってステージ駆動系6が制御され、レチクルステ
ーシ2aおよびウエハステージ4を相対移動させて、レ
チクル2とウエハ5の位置合わせを行なう。同期信号発
生器13は検出系の同期信号及びレーザーへの同期信号
を発生し、コントロールユニット10、信号処理回路1
1、主制御装置12、レーザーコントローラ14および
ステージ駆動系6へその同期信号を与える。なお、同期
信号発生器13は信号処理回路11または主制御装置1
2に含ませても構わない。
CCD camera 9 in alignment detection system 7
Is input to the signal processing circuit 11 via the control unit 10. Based on the video signal, the signal processing circuit 11 outputs a CC of the superimposed image of the alignment mark of the wafer 5 and the alignment mark of the reticle 2.
An image formation state on the light receiving surface of the D camera 9 is detected, and a signal representing a shift amount between the wafer 5 and the reticle 2 according to the image formation state is output to the main control device 12. The stage drive system 6 is controlled by an output signal of the main controller 12, and the reticle stage 2a and the wafer stage 4 are relatively moved to align the reticle 2 with the wafer 5. The synchronization signal generator 13 generates a synchronization signal for the detection system and a synchronization signal for the laser.
1. The synchronization signal is given to the main controller 12, the laser controller 14, and the stage drive system 6. Note that the synchronization signal generator 13 is used for the signal processing circuit 11 or the main controller 1.
2 may be included.

【0018】照明系1は、アライメント用の調光機構1
5を備えており、調光機構15を駆動する駆動回路16
は、主制御装置12からの制御信号により調光機構15
を駆動する。
The illumination system 1 includes a dimming mechanism 1 for alignment.
5, a driving circuit 16 for driving the light control mechanism 15.
Is controlled by a control signal from the main controller 12
Drive.

【0019】光量検出器17はCCDカメラ9に入射す
る光量を検出するもので、主制御装置12は光量検出器
17からの信号により検出系に適当な光量になる様にレ
ーザーコントローラー14もしくは調光機構15の制御
を行なう。なお、本実施例では光量検出器17はアライ
メント検出系7内にあるが、照明系1内に置いても構わ
ない。
The light amount detector 17 detects the amount of light incident on the CCD camera 9, and the main controller 12 controls the laser controller 14 or the dimming device so that the light amount becomes appropriate for the detection system based on a signal from the light amount detector 17. The mechanism 15 is controlled. In this embodiment, the light amount detector 17 is provided in the alignment detection system 7, but may be provided in the illumination system 1.

【0020】図2は、本実施例のタイムチャートで、C
CDカメラ9を1/30秒以上の露光時間で動作させる
長時間露光モードで動作させたものである。計測スター
ト信号STの次のVD信号よりレーザーパルス出力及び
映像信号である画像の蓄積が開始され、適当な光量・パ
ルス数になればレーザー出力ストップ信号SPでレーザ
ーパルス出力及び画像の蓄積を終了し、これにより得ら
れた画像は次のVD信号で計測用画像メモリIMに取り
込まれる。これによりレーザー出力パルス数十〜数百パ
ルスで照明されたスペックル、干渉縞のない画像を得る
ことが出来る。
FIG. 2 is a time chart of this embodiment.
The CD camera 9 is operated in a long exposure mode in which the exposure time is 1/30 second or more. The output of the laser pulse and the accumulation of the image, which is a video signal, are started from the VD signal following the measurement start signal ST. When the light amount and the number of pulses reach an appropriate value, the laser pulse output and the accumulation of the image are terminated by the laser output stop signal SP. The image obtained in this way is taken into the measurement image memory IM with the next VD signal. This makes it possible to obtain an image free from speckles and interference fringes illuminated by several tens to several hundreds of laser output pulses.

【0021】次に、パルス数の制御について述べる。計
測第一ショットにおけるシーケンスフローの例を図3に
示す。通常、ウエハ露光系ではあらかじめスペックル除
去に必要なパルス数をパラメータとして持っているが、
計測系でもこれと同様にスペックル除去に必要なパルス
数をパラメータとしてあらかじめ持っておく。
Next, control of the number of pulses will be described. FIG. 3 shows an example of a sequence flow in the first measurement shot. Normally, the wafer exposure system has the number of pulses required for speckle removal as a parameter in advance,
Similarly, the measurement system has the number of pulses required for speckle removal as a parameter in advance.

【0022】このパルス数はウエハ露光系と同じでも、
また、ウエハ露光系のパルス数を元に算出したものでも
構わない。さらに、あらかじめ装置上でアライメント時
スペックル除去に必要なパルス数を求めておきこれを入
力しても構わない。
Although the number of pulses is the same as that of the wafer exposure system,
Further, a value calculated based on the number of pulses of the wafer exposure system may be used. Further, the number of pulses required for speckle removal at the time of alignment may be obtained in advance on the apparatus and may be input.

【0023】第一ステップS1では、計測スタート信号
によりレーザーパルス出力、画像蓄積を開始する。この
時同時に光量を光量検出器17による光量のモニターも
開始する。スペックル除去に必要なパルス数になる以前
でモニター所定の光量をオーバーした場合は(第二ステ
ップS2)、調光機構15でレーザーのパワーをスペッ
クル除去に必要なパルス数以上で光量が計測に適したも
のとなるように調整し、蓄積画像を吐き出した後もう一
度第一ステップから繰り返す。スペックル除去に必要な
パルス数になっても所定の光量に達していなければ、そ
のまま所定の光量になるまで露光を続ける(第三ステッ
プS3)。その後、レーザーパルス出力を停止し、得ら
れたた画像をメモリに取り込んで(第四ステップS4)
計測を行なう。計測第2ショット以降では計測第1ショ
ットで得られたレーザーパルス数、レーザーパワーによ
り調光・計測を行ない、高スループット化をはかる。
In a first step S1, laser pulse output and image storage are started by a measurement start signal. At this time, monitoring of the light amount by the light amount detector 17 is also started at the same time. If the amount of light exceeds a predetermined value on the monitor before the number of pulses required for speckle removal is reached (second step S2), the light intensity is measured by the dimming mechanism 15 with the laser power equal to or more than the number of pulses required for speckle removal. Is adjusted so as to be suitable for the above, and after the accumulated image is discharged, the process is repeated from the first step again. If the predetermined light amount has not been reached even when the number of pulses required for speckle removal has been reached, exposure is continued until the light amount reaches the predetermined light amount (third step S3). Thereafter, the laser pulse output is stopped, and the obtained image is stored in the memory (fourth step S4).
Perform measurement. In the second and subsequent shots, dimming and measurement are performed using the number of laser pulses and the laser power obtained in the first shot to achieve high throughput.

【0024】なお、上述の実施例においては、スペック
ル除去に必要なパルス数で計測に適した光量を求めるた
めに、光量検出器17を用いてアライメント照明光の光
量をモニターしているが、光量検出器17による光量の
モニターは必ずしも必要ではない。
In the above-described embodiment, the light amount of the alignment illumination light is monitored using the light amount detector 17 in order to obtain the light amount suitable for measurement by the number of pulses required for speckle removal. Monitoring of the light amount by the light amount detector 17 is not always necessary.

【0025】このように、光量検出器17がない場合の
シーケンスフローの例を図4に示す。第一ステップS1
1までは図3と同じであるが、レーザー出力中のCCD
カメラ9への光量をモニタできないので、第二ステップ
S12で規定のパルス数に達したらレーザーパルス出力
を停止し画像を取り込む。この場合の規定のパルス数は
必ずスペックル除去に必要なパルス数以上のものであ
り、あらかじめパラメータとして持っておくものとす
る。得られた画像の光量が問題なければこの画像を使っ
て計測を行なう。光量が不足していれば、パルス数を増
やしてもう一度第一ステップS11から行なう。この時
増やすパルス数は始めに得られた画像の光量より不足分
を計算して決定する。また、光量が多過ぎた場合(例え
ば、得られた画像が飽和していた場合)は調光機構15
によりレーザーパワーを調整しCCDカメラ15に入射
する光量を減らしてもう一度第一ステップS11から行
なう。第2計測ショット以降では第1計測ショットで得
られたレーザーパルス数、レーザーパワーにより調光・
計測を行ない、高スループット化を測る。
FIG. 4 shows an example of a sequence flow when the light quantity detector 17 is not provided. First step S1
Up to 1 is the same as that of FIG.
Since the light quantity to the camera 9 cannot be monitored, the laser pulse output is stopped when the number of pulses reaches the specified number in the second step S12, and an image is captured. The prescribed number of pulses in this case is always equal to or greater than the number of pulses required for speckle removal, and is assumed to be stored in advance as a parameter. If there is no problem with the amount of light in the obtained image, measurement is performed using this image. If the light quantity is insufficient, the number of pulses is increased and the process is performed again from the first step S11. The number of pulses to be increased at this time is determined by calculating a shortage from the light amount of the image obtained first. If the amount of light is too large (for example, if the obtained image is saturated), the light control mechanism 15
The laser power is adjusted to reduce the amount of light incident on the CCD camera 15, and the operation is performed again from the first step S11. After the second measurement shot, dimming and light control are performed based on the number of laser pulses and laser power obtained in the first measurement shot.
Measure and measure high throughput.

【0026】さらに、ウエハ計測時に計測光によるレジ
ストのブリーチングが問題になる場合は、ブリーチング
の影響が計測に出なくなるまでレーザーパルスを照射し
ておき、その後に上記の計測を行なう。
Further, if the bleaching of the resist by the measurement light becomes a problem during the wafer measurement, a laser pulse is irradiated until the effect of the bleaching does not appear in the measurement, and then the above measurement is performed.

【0027】また、上記の第一計測ショットは必ずしも
計測ショットである必要はなく、例えば、グローバルア
ライメントにおける計測ショット以外のショットのアラ
イメントマークを用いて行なっても良い。この場合上記
の第二計測ショットが実際のアライメントの第一計測シ
ョットとなる。
The first measurement shot does not necessarily need to be a measurement shot, and may be performed using, for example, an alignment mark of a shot other than the measurement shot in global alignment. In this case, the above-mentioned second measurement shot is the first measurement shot of the actual alignment.

【0028】以上は、ウエハ上のアライメントマークの
計測を行なう場合であるが、ステージ基準マーク4a上
のアライメントマークの計測を行なう場合も同様に行な
うことが出来る。さらにステージ基準マークの画像は安
定して同じ画像が得られるという点を利用して、得られ
た画像の照度ムラ、またはパワースペクトルの空間周波
数領域における分布を見てスペックルの有無を調べ、パ
ルス数を変えながらこれを繰り返すことによってスペッ
クル除去に必要なパルス数を調べることが出来る。
The above is the case where the alignment mark on the wafer is measured. However, the same can be applied to the case where the alignment mark on the stage reference mark 4a is measured. Furthermore, taking advantage of the fact that the same image can be obtained stably for the stage reference mark image, the illuminance unevenness of the obtained image or the distribution of the power spectrum in the spatial frequency domain is checked for the presence or absence of speckle, and the pulse By repeating this while changing the number, the number of pulses required for speckle removal can be checked.

【0029】上記の実施例では光量検出器17はアライ
メント検出系7内に設けたものとしたが、前述のように
露光系に設けても良い。この場合、露光系での光量検出
部の光量とCCDカメラ9に達する光量の比をあらかじ
め測定しておき、この比率を考慮して光量の決定を行な
う。
In the above embodiment, the light amount detector 17 is provided in the alignment detection system 7, but may be provided in the exposure system as described above. In this case, the ratio between the light amount of the light amount detection unit in the exposure system and the light amount reaching the CCD camera 9 is measured in advance, and the light amount is determined in consideration of this ratio.

【0030】なお、本実施例では撮像素子をNTSC準
拠のCCDカメラとしたが、PAL等の他の規格のカメ
ラでも良く、さらにこれらの規格準拠のカメラではなく
独自のタイミングで動作するカメラでも構わない。ま
た、一次元ラインセンサ等の走査型位置検出素子でも良
い。
In this embodiment, the imaging device is a CCD camera conforming to NTSC. However, a camera conforming to other standards such as PAL may be used, and a camera operating at an independent timing instead of a camera conforming to these standards may be used. Absent. Further, a scanning position detecting element such as a one-dimensional line sensor may be used.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.

【0032】スペックルのない鮮明な映像信号によっ
て、基板の位置ずれを高精度で検出し、前記基板の位置
合わせを高精度で行なうことができる。
By using a clear video signal without speckles, the displacement of the substrate can be detected with high precision, and the positioning of the substrate can be performed with high precision.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例を説明するブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating an embodiment of the present invention.

【図2】本実施例のタイムチャートである。FIG. 2 is a time chart of the present embodiment.

【図3】露光時間および光量を設定するための計測シー
ケンスフローの一例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a measurement sequence flow for setting an exposure time and a light amount.

【図4】計測シーケンスフローの他の例を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing another example of the measurement sequence flow.

【図5】従来例のタイムチャートである。FIG. 5 is a time chart of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 照明系 2 レチクル 3 投影レンズ系 4 ウエハステージ 5 ウエハ 6 ステージ駆動系 7 アライメント検出系 8 ミラー 9 CCDカメラ 11 信号処理回路 15 調光機構 17 光量検出器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Illumination system 2 Reticle 3 Projection lens system 4 Wafer stage 5 Wafer 6 Stage drive system 7 Alignment detection system 8 Mirror 9 CCD camera 11 Signal processing circuit 15 Light control mechanism 17 Light intensity detector

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 パルス光によって照射された基板の位置
合わせマークからの反射光を受光する撮像手段の映像信
号によって前記基板の位置ずれを検出する工程と、検出
された前記位置ずれに基づいて前記基板を移動させる工
程とからなり、前記撮像手段の露光時間が、前記映像信
号のスペックルを解消するのに必要な長さ以上に設定さ
れている基板の位置合わせ方法であって、前記撮像手段
が前記露光時間において受光する光量が所定の値に達し
ない場合は、前記露光時間をより長く設定し、逆に、前
記光量が所定の値を越える場合は、前記パルス光の光源
の発光量を減少させることを特徴とする基板の位置合わ
せ方法。
A step of detecting a position shift of the substrate based on a video signal of an imaging means for receiving reflected light from an alignment mark of the substrate irradiated by the pulse light; and detecting the position shift of the substrate based on the detected position shift. Moving the substrate, wherein the exposure time of the imaging means is set to a length or more necessary to eliminate speckles of the video signal, wherein the imaging means If the amount of light received during the exposure time does not reach a predetermined value, the exposure time is set longer, and conversely, if the light amount exceeds a predetermined value, the light emission amount of the pulse light source is increased. A method of aligning a substrate, characterized in that the position is reduced.
【請求項2】 基板の位置合わせマークを照射するパル
ス光を発生させる光源をもつ照明手段と、前記位置合わ
せマークからの反射光を受光して映像信号を発生させる
撮像手段と、前記映像信号に基づいて前記基板の位置ず
れを検出する信号処理回路と、前記信号処理回路の出力
に応じて前記基板を移動させる駆動手段と、前記撮像手
段が受光する光量をモニターする光量検出器と、前記光
量検出器の出力に基づいて、前記光源の発光量を調節す
る調光機構とからなり、前記撮像手段の露光時間が、前
記映像信号のスペックルを解消するのに必要な長さ以上
に設定されていることを特徴とする基板の位置合わせ装
置。
2. An illumination unit having a light source for generating pulsed light for irradiating an alignment mark on a substrate; an imaging unit for receiving a reflected light from the alignment mark to generate a video signal; A signal processing circuit that detects a displacement of the substrate based on the signal; a driving unit that moves the substrate according to an output of the signal processing circuit; a light amount detector that monitors a light amount received by the imaging unit; A light control mechanism for adjusting the light emission amount of the light source based on the output of the detector, wherein the exposure time of the image pickup means is set to be equal to or longer than a length necessary to eliminate speckle of the video signal. A substrate alignment device, comprising:
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