JPS5976425A

JPS5976425A - 半導体用焼付装置

Info

Publication number: JPS5976425A
Application number: JP57187243A
Authority: JP
Inventors: Naoki Ayada; 綾田　直樹; Yasumi Yamada; 山田　保美
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1982-10-25
Filing date: 1982-10-25
Publication date: 1984-05-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は複数の物体を位置合わせする為の装置に関し、
特に半導体製造工程でマスク（又はレチクル）上の半導
体集積回路パターンをウェハー上に焼付ける際にマスク
とウェハーを高精匣で自動位置合わせする装置に関する
。

従来、半導体焼付は装置でマスクとウエノ・−を自動的
に整合させる際にはウェハーの外形、例えば円板の一部
を切除した形状を利用して機械的に予備の位置合わせ（
これをブリ・アライメントと呼ぶ）を行い、しかる後に
マスクとウェハーにそれぞれ設けたアライメントマーク
を光電的に検知し、検知した信号によりマスク又はウェ
ハーを移動（互に直交する方向及び何転方向）するのが
普通である。

そして光電的検知の方法としては、例えばレーザー光で
マスク及びウェハー上のアライメントー−りを光走査し
、アライメントマークからの反射光をソオトセルで受光
する方法、あるいはテレビジョン（以下、テレビと称す
）カメラでアライメントマークを撮像し、そのビデオ信
号を電気的に処理してアライメントマークの相対位置を
知る方法等が知られている。

ところでブリ・アライメントの位置設定精度は、この方
法が機械的精涯に依存するためせいぜい±１００μｍ程
度であるので、光電検知を行う場合の検知視野を数１０
０μｍ以上にして精度の悪さを補う必要がある。しかし
ながら、検知視野を広くすると、信号検知に要する時間
が長くなシ（現実に１−１複数回の走査を行うため一′
）、あるいは視野が広いと光学系の性能との関係で検知
精朋が制約を受ける等の難点がある。壕だ初期状態でウ
ェハーとマスクの位置ずれが太きければ、オートアライ
メントに要する時間は著しく長くなる。他方、半導体焼
付装置、特にマスク上の回路パターンを投影光学系によ
りウェハー上に投影する形式の装置では投影光学系を通
してアライメントマークを検知するＴＴＬ方式と、撮影
光学系の投影野（投影像の形成される領域）の外側位置
でウェハーの精密外位置臼わせを行い、その後、投影野
内に高精度で移動させて予め正確に設定したマスクとの
アライメントを達成するオフアクシス方法が代表的であ
る。しかしながら、前者は前述した広い検知視野に伴う
問題があシ、後者は高精度の移動を実現するために極め
て高価な測長器と精密移送機構が必要となる。

本発明の目的は高速、高精度の位置合わせを実現するこ
とにオシ、更に精密な位置合わせ装置の検知視野を縮小
し、他方機械的な負担が増大するのを防止している。

即ち後述する実施例を要路すると、投影光学系の投影野
の外側位置で機械的ブリ・アライメントを行った後、比
較的広視野のテレビカメラ等の２次元撮像手段によりウ
ェハー上の２次元のアライメントマークを撮像し、この
ビデオ信号によりウェハーの基準位置からの誤差を検出
（テレビ、プリアライメントと呼ぶ）シ、その後、検出
誤差を考慮してウェハーを投影野内に移送し、今度は先
程より狭い視野内を走査するレーザー光で別のアライメ
ントマークを走査してアライメント信号を得、マスクと
ウェハーを精密に整合させる（ファイン・アライメント
）ものである。

以下、図面に従って本発明の詳細な説明する。まず外観
を描いた第１図で全体の構成を概説１゛る。

１は集積回路パターンを具えたマスクで、他のマスクセ
ッテングマークやファイン・アライメントマークを具え
るものとする。２シよマースフ・チャックで、マスク１
を保持してマスク１を平面内並びに回転方向に移ＭＪさ
せる。３は縮小投影レンズ、４は感光層を具えるウェハ
ーで、ファイン・アライメントマークどプリ・アライメ
ントマークを具えるものとする。５はウェハー・ステー
ジである。ウェハー・ステージ５はウェハー４を保持し
てそれを平面内並びに回転方向に移動させるものであり
、またウェハー焼付位置（投影野内）とテレビ・プリア
ライメント位置間を移動する。６は、テレビ・プリアラ
イメント用検知装置の対物レンズ、７は撮像管又は固体
撮像素子、８は映像観察用のテレビ受像器である。９は
双眼ユニットで、投影レンズ３を介してウェハー４の表
面を観察するために役立つ。１０は、光源１０ａを発し
たマスク照明光を収束させるだめの照明光学系並びにフ
ァイン・アライメント用の検知装置を収容する上部ユニ
ットである。

ウェハー・ステージ５は、図示しないウェハー搬送手段
により搬送されたウェハーを所定の位置で保持し、まず
、テレビプリアライメント用対物レンズ６の視野内にウ
ェハー上のアライメントマークが入る位置まで移動する
。この時の位置；（３度は機械的なプリアライメント精
度によるものであシ、対物レンズ６の視野はおよそ直径
１　＋ｎｒｎ〜２箇程度である。この視野内のアライメ
ント・マークは撮像管７で検知され、テレビプリアライ
メント用の光学系内に設けられたテレビプリアライメン
ト用基準マーク（後述）を基準として、そこからのアラ
イメント・マークの座標位置が検出される。一方、投影
光学系のオートアライメント用検知位置と前述のテレビ
プリアライメント用基準マークの位置はあらかじめ設定
されているのでこの２点の位置と、テレビ・プリアライ
メントマークの座標位置からオートアライメント位置へ
のウェハー・ステージ５の送り込み量が決められる。

テレビプリアライメントの位置検出精度は±５μ以下で
あり、テレビ・グリアライメント敞置からファイン・ア
ライメント位置までの一ウェハーステージの移動で発生
する誤差を考慮に入れても、±１０μ程度である。従っ
てファインアライメントは約±１０μの範囲で行えばよ
く、これは従来のファインアライメントの視野範囲の”
　１．００以下の範囲であり、ファインアライメントが
従来より高速で行えることになる。

第２図はテレビ・プリアライメント用検知装置の実施例
を示しており、図中の縮小投影レンズ３．ウェハー４．
対物レンズ６、撮像管７は第１図と同一である。

他方、１１は照明用光源で、例えばハロゲンランプを使
用する。１２はコンデンサーレンズ。１３Ａと１３Ｂは
交換的に着脱される明視野績シと暗視野絞りで、図では
明視野絞り１．３Ａを光路中に装着している。コンデン
サーレンズ１２は光源１１を明視野絞り上に結像する。

１４は照明用リレーレンズ。１５は接合プリズムで、接
合プリズム１５は照明系の光軸と受光系の光軸を共軸に
する機能を持ち、内側反射面１５ａと半透過反射面１５
ｂを具える。ここで光源１１、コンデンサーレンズ１λ
明又は暗視野絞り１３Ａと１３Ｂ１照明リレーレンズ１
４、接合プリズム１５、対物レンズ６は照明系を構成し
、対物レンズ６を射出しだ光束はウニ鏡。１８はテレビ
・プリアライメント用基準マークを有するガラス板で、
基準マークはいわば座標の原点を与える機能を持つ、従
ってブリ・アライメントマークはＸ座標の値とＹ座標の
値として検出されることになる。１９は撮像レンズで、
上に述べた接合レンズ１５、リレーレンズ１６、鏡１７
、ガラス板１８、撮像レンズ１９そして撮像管７と共に
受光系を構成し、対物レンズ６を通る光路は接合プリズ
ムの内側反射面１５ａで反射して半透過面１５１）で反
射し、再度内側反射面１５ａで反射シてリレーレンズ１
６へ向う。ウエノ１−４上のブリ・アライメントマーク
像は基準マークを有するガラス板１８上に形成された後
、基準マーク像と共に撮像管７の撮像面に結像する。

他方、第３図（５）に例示したテレビ・グリ−アライメ
ントマークあるいは後述するファイン・アライメントマ
ークはウェハーのスクライブライン中に設けるのが望ま
しいが、ウェハー上の特定のチノグパターンの位置に設
けても良ｂ０図示のマークな一１スクライブライン内に
設けた十字形状のマークで、十字パターンの方向が撮像
管の走査方向とほぼ平行及び垂直に外る様に配列する。

才だもし、十字パターンを例えば走査方向に４５°の傾
きを持つ微小なバー状突起の集合でイ１４成（〜、この
突起に直角な方向から照明光が当る様に暗視野照明すれ
ば極めて明瞭なパターン形状を］】゛１夕像できる。

徒だ基準マークは、例えばクロムマスクをエツチングし
て作られた十字線パターンでよい。

十字線の線巾位置は任意でよいが、テレビの視野の隅の
方に位置し、テレビの走査線方向と平行及び直交したも
のであることが望ましい。

この基準マークは前述した様にクロム薄膜から出来てお
シ光を透過させないので明視野状態で観察することによ
り暗視野状態より、より高いＳ／Ｎ比で検出する事がで
きる。つまり、まず明視野状態で、基準マーク位置を読
み取り、次に暗視野状態でブリ・アライメントマークを
読み取るものである。

第２図へ戻ってブリ・アライメントマークの検知作用を
述べるが、検知したビデオ信号の電気処理については後
述する。照明用光源１１からの光束はコンデンサーレン
ズ１２で収斂されて明視野績シ１３Ａ又は暗視野絞シ１
３Ｂの開口を照明し、更に照明リレーレンズ１４を通過
シフ、接合プリズムの半透過面１５ｂを透過して反射面
１５ａで反射し、対物レンズ６を通ってウェハー４を照
明する。

ウェハー４の表面で反射した光束は対物レンズ６で結像
作用を受け、接合プリズム１５へ入射して反射面１５ａ
で反射し、次いで半透過面１５ｂ１反射面１５ａで反射
してこれを射出し、リレーレンズ１６でリレーされて鏡
１７で反射し、ガラス板１８上に結像した後、撮像レン
ズ１９により撮像管撮像してその像で座標の原点を決め
、続いて暗視野状態に切換えてブリ・アライメントマー
ク像が明瞭に見得る様にし、これを撮像してブリ・アラ
イメントマーク像の位置を検出する。後述する電気的処
理により検出された、ブリ・アライメントマークの位置
に応じてウエノヘー・ステージ５はウエノ・−４が投影
レンズ３の投影府中の規定位置４′を占める様に移動し
て停止する６月なお、ウェハー４を一月標準位置にアラインドし、その
後投影府中へ移動させる様に変形しても良い。

次にマスク１をウェハー４に対してアライメンアライメ
ントに使用するアライメントマークの例を示している。

ここでＷｌ、　Ｗ２　、　Ｗ３　、　Ｗ４　、／はウェ
ハーに書込まれた棒状のエレメントで、走査線ＬＡに対
して４５°を成す平行なニレメン）Ｗｌ。

Ｗ２と逆傾斜の平行なニレメン）　Ｗ３　、　Ｗ＜であ
る。

また油とＭ２はマスクに書込まれた棒状のエレメントで
、走査線に対して４５°を成し且つ逆傾斜である。

なお、走査線と平行なＸ方向、それと垂直なＹ方向そし
て回転方向の３自由度を押えるだめにマスク及びウェハ
ーのアライメントマークは夫々２個１組として書込む。

第４図はファインアライメントのだめのマーク検知装置
で、その構成はほぼ特開昭５４−５４０！５６号等で知
られている。符番２０はレーザー光源、２１−は集光レ
ンズ、２２は回転多面鏡である。また２３はそれぞれリ
レーレンズ、２４は顕微鏡対物レンズ、２５は顕微鏡対
物レンズ２４の１方の焦点面に配された絞シである。２
６はそれぞれビームスプリッタ−１２７は観察照明部で
、観察照明部２７ズ２４を通してマスク１を垂直落射照
明する。

一方、２８ハ集光レンズ、２９は、マスク１およびウェ
ハー４で正反射した光束を遮断するフィルター、３０は
７オトセルである。

以上の構成で、レーザー光源２ｏがらのレーザー光は集
光レンズ２１で収束し、発散して回転多面鏡２２の１鏡
面へ入射し、走査作用を受ける、続いてレーザー光はリ
レーレンズ２３％ピースプリンター２６、顕微鏡対物レ
ンズ２４を経て、マスク１上に集光し、また投影レンズ
３に関してマスク１と共役なウェハー４上に集光して、
その上を走査する。第３図Ｂの走査線ＬＡの様にレーザ
ー光でアライメントマークを走査すると、アライメント
マークの端縁で散乱された光は顕微鏡対物レンズ２４％
リレーレンズ２３．２番目のビームスプリッタ−２６を
経て、集光レンズ２８へ入射し、フィルター２９で正反
射成金が遮断された後フォトセル３０へ入射し、パルス
列として出力される。第３図Ｂにおいて、マスク１とウ
ェハー４のＸ方向のずれはＷｌとＭｌの間隔とＷ３とＭ
２の間隔の等量の偏差、Ｙ方向のずれはＷｌとＭｌの間
隔とＭ２とＷ４の間隔の等量の偏差として現われるから
、各間隔に対応するパルス間隔からＸ方向及びＹ方向の
値が算出される。

そして第４図ではマスク１とウェハー４の片側のアライ
メントマークを検知しているが、実際には両側を同時に
測定する構成になっているので、両方のＸ方向、Ｙ方向
の値からマスク１とウェハー４のＸ方向、Ｙ方向、回転
方向の誤差を算出できる。

従って、本装置ではマスク１を保持するマスク・ホルダ
ー２を算出された値だけＸ方向、Ｙ方向、回転方向に移
動させて、マスク１とウェハー４を精密にアライメント
し得る。このアライメントが終了ずれば光源１０ａから
σ照明光で−マスク１を照明し、投影レンズ３で縮小投
影された回路パターン像でウェハー４を露光する。

なお、如上のファインアライメント検知装置の視野を縮
小した場合にはマスク１も所定精度でセツティングして
おくことになるが、これはファインアライメント検知装
置を使用してアライメントマークの外側に配したセツテ
ィングマーク１ａを検知する従来のプリアライメント方
法実施例第５図はテレビ・プリアライメント及びファインアライ
メントの電気処理系の概略を示す。

Ａはテレビカメラヘッド部で、撮像管あるいはＣＯＤ等
の固体撮影素子、Ｂはテレビカメラ部を制御するテレビ
カメラコントロール部、ｃはテレビ・プリアライメント
検知回路である。またＤはフォト・トランジスタ及びア
ンプ等から知回路、Ｆはマイクロコンピュータやメモリ
ー等から成る制御回路である。

テレビ・プリアライメント検知回路Ｃはテレビカメラヘ
ッドＡを駆動するテレビ同期信号を発生し、テレビカメ
ラコントロール部Ｂに伝達する。一方、テレビカメラヘ
ッド部Ａで走査された画像信号はテレビカメラコントロ
ール部Ｂを介して、ビデオ信号として、テレビ・プリア
ライメント検知回路Ｃへ送られる。テレビ・プリアライ
メント検知回路Ｃでは、これらのビデオ信号をデジタル
処理し、それらのデータから制御回路Ｆ中のマイクロコ
ンビーータが例えば第３図Ａに示しだテレビ・プリアラ
イメントマークの位置を検知し、この位置情報をもとに
ウエノ・−ステージを焼付は光学系のオートアライメン
トの位置まで移動する。

オートアライメントにおいては、例えば第３図Ｂのパタ
ーンによる反射光をフォトセンサＤが検知し、その信号
はオートアライメント検知回路Ｅにてデジタル化されパ
ターン間隔が計測される。この計測されたパターン間隔
データは再び制御回路Ｆ中のマイクロコンビーータによ
って処理されウェハーとマスクのアライメントが行われ
る。

第６図は、テレビ・プリアライメント検知回路の一実施
例を示すブロック図である。

第３図Ａに示したテレビ・プリアライメントマークを検
知する方法は色々あるが、第６図に示した実施例はテレ
ビの画像を画素に分解し、この画素の濃ｎｔをＸ方向（
水平方向）及びＹ方向（垂直方向）に夫々、加算するも
のである。

加算することによる利点は、■加算によ゛リランダム・
ノイズが−Ｖ−均化されＳ／Ｎ比がよくなる。■Ｘ方向
とＹ方向の位置検知が独立に行うことができ検知が簡単
になる。０画像データを格納するメ゛モリの容量が少な
くなる等があげられる。

第６図のブロック図において破線で囲まれたブロックＸ
は、Ｘ方向の画素の濃度を加算するブロック、ブロック
ＹはＹ方向の画素の濃度を加算するブロックである。

第６図において、３１はビデオ・アンプ、３２はアナロ
グデジタル変換器、３３はラッチ、であり、テレビカメ
ラコントロール部（第５図Ｂ）から送られるビデオ信号
はビデオアンプ３１で増巾され、アナログデジタル変換
器３２でデジタル化された後ラッチ３３に格納される。

ラッチ３３の出力データはＸ方向の加算ブロックＸとＹ
方向の加算ブロックＹへ出力される。ブロックＹにおい
て３４はＹ方向にデータを加算する加算器、３５は加算
器３４の出力データをラッチする加算出力ラッチ、３６
は加算出力ラッチ３５のデータを格納するＹ方向積算メ
モリ、３７はメモリ３６の出力データをラッチする加算
入力ラッチである。

ブロックＸにおいて、３８はＸ方向にデータを加算する
加算器、３９は加算器３８の出力をラッチするラッチ、
４０は２ツチ３９の出力データを格納するＸ方向積算メ
モリである。

これらの回路におけるデジタル・データのビット数特に
限定はないが、例えはアナログ・デジタル袈換器３２が
８ビツト、加算器３３．３８及びメモリ３６．４０が１
６ビツト構成である。

一方、４１はテレビ・プリアライメント検知回路のタイ
ミングやシー冬ンスを制御し、またメモリ３６のリード
・う・イト及びチップセレクトをコントロールするシー
ケンス及びメモリコントロール回路、４２はブロックＸ
中のメモリ４０を制御するメモリコントロール回路であ
る。４３はシーケンス及びメモリコントロール回路４１
をマイクロプロセッサ（不図示）が制御するだめのコン
トロールレジスタで、レジスタの入力はマイクロプロセ
ッサのデータバス４４に接続されて−いる。

壕だ、マイクロ・プロセッサは、このデータバス４４を
介して、メモリ３６．３７にアクセスする事が可能であ
る。４５．４６．４７．４８はそのためのバッファでア
リ、バッファ４５．４７はマイクロプロセッサがメモリ
にデータをライトする時、又バッファ４６．４８はデー
タをリードする時動作する。

４９はクロック回路、５０．５１はＸ方向積算メモリ３
６のライト・アドレス及びリード・アドレスを発生する
、メモリ・ライト・アドレス回路及びメモリ・リード・
アドレス回路である。５２はメモリのリードアドレスと
ライトアドレスを切換えるアドレスセレクタ、５３はマ
イクロプロセッサがメモリ３６をアクセスする時のアド
レスバッファ以外は、アドレスセレクタ５２の出力が選
択されておシ、バッファ５３の出力は禁止されている。

５４はＸ方向積算メモリ４０のアドレスを発生するメモ
リーアドレス回路、５５はメモリアドレス回路５４のア
ドレスとマイクロ・コンピュータがメモリ４０をアクセ
スする時発生するアドレスの切換をするアドレスセレク
タである。５６はクロック回路４９のクロックを基準に
ＴＶの水平同期信号、垂直同期信号、ブランキング信号
等を発生するＴＶ同期信号発生回路である。５７．５８
はマイクロコンピュータのデータバス４４に接続された
夫々、Ｘ位置表示レジスフ、Ｙ位置表示レジスタ、５９
はマーカー表示回路であり、テレビ・プリアライメント
において検出したアライメントマークの位置をマイクロ
プロセッサがＸ位置表示レジスタ６７及びＹ位置表示レ
ジスタ５８に出力することによシ、マーカ表示回路５９
によりミックス信号として、ＴＶカメラコントロール部
のビデオ入力端子へ送られる。

続いて第６図のテレビ・プリアライメント検知回路の機
能及び動作について説明する。

テレビ・プリアライメント検知回路の機能は、■Ｘ方向
のデータの積算、■Ｙ方向のデータの積算、■プリアラ
イメントマーク検知位置のＴＶモニタ上への表示である
。

このうち、Ｘ方向のデータの積算及びＹ方向のデータの
積算は、テレビ・プリアライメント検知回路の７・−ド
ウエアが加算を実行し、その加算データをメモリに格納
する。データの加算はテレビ信号の１フレ一ム単位で行
われ、後述する様に必要に応じて、１フレームの加算で
終了してもよいし、或は複数のフレームの加算を行って
もよい。いずれの場合でも、加算中は、メモリ３６．４
０のデータ・バス及びアドレス・バスは、マイクロプロ
セッサのデータ・ノくス４４及びアドレス・バスから電
気的に切り離されておシ、メモリ３６のアドレスはアド
レスセレクタ５２、メモリ４０のアドレスはアドレス回
路５４のアドレスに接続され、シーケンス及びメモリコ
ントロール回路４１、及びメモリコントロール回路４２
からハード的に発生するリードライト信号及びチップセ
レクト信号の制御のもとに加算が実行される。

所定のフレーム数の加算が終了すると、シーケンス及び
メモリコントロール回路４１からインタラブド信号線Ｉ
ＮＴ上に加算終了信号が発生する。この加算終了信号の
発生後、マイクロプロセッサは、メモリ３６及びメモリ
４０にアクセスを行い、加算データからテレビ・プリア
ライメントマーク位置を検知する。マイクロプロセッサ
がメモリ３６．４０をアクセスする時は、当然ながらメ
モリのアドレス、リードライト信号、チップセレクト信
号等はマイクロコンピュータの制御信号によって行われ
る。址だメモリ３６のデータはバッファ４６、メモリ４
０のデータはバッファ４８を経由してデータバス４４に
送られ、マイクロプロセッサに読み取られる。

ところで、第６図中プロツクＸにおけるＸ方向の加算、
ブロックＹにおけるＹ方向の加算を説明する前に第７図
を参照して画素の分割方法について述べる。第７図はテ
レビ画面をＸ方向にＮ分割、Ｘ方向にＭ分割した画素を
表わしている。画素Ｐｌｉは、行ｌ＠目、列ｉ番目の画
素を示す。Ｘ方向の分割数Ｍは通常、水平走査ライン数
と一致しておシ、従って画素に分割するためには、−水
平同期信号区間内に、アナログデジタル変換器（第６図
３２）にてＮ回すンプリングを行えばよい。

従ってＸ方向の加算はＳｘ＋　＝　ｆ）ＡＴＡ（Ｐｏ）　十ＤＡＴＡ、（ＰＩ
２）＋・・・・・・＋Ｉ）ＡＴＡ（Ｐ　Ｉ　Ｎ　）、５
ｘｔ＝ＤＡＴＡ（Ｐ２＋）　＋ＤＡＴＡ（Ｐｕ）　＋　
−＝　−１−１）ＡＴＡ（Ｐ２Ｎ）、Ｓｘ　ｙ　＝　Ｄ
Ａ’Ｉ’Ａ（Ｐｈ１ｌ　）　＋　ＤＡＴＡ（ＰＭ２　）
　＋−−−−＝十ＤＡＴＡ（ＰＭＮ　）、Ｙ方向の加算
はＳｙ＋　＝Ｄ、Ａ’ＴＡ（Ｐ＋＋）　＋ＤＡＴＡ（Ｐｔ
＋）＋　・・・・・・＋ＤＡＴＡ（ＰＭＩ）、Ｓ　ｙ　
ｔ　＝　ＤＡＴＡ（Ｐ　１２）　＋ＤＡＴＡ（Ｐ２２）
＋　・・・・・・十ＤＡＴＡ　（Ｐ　Ｍ　２　）、５Ｙ
Ｎ＝ＤＡＴＡ（ＰＩＮ）十ＤＡＴＡ（Ｐ２Ｎ）十　・・
・・・・　＋ＤＡＴＡ（ＰＭＮ）であられされる。

加算が終了した時点で、Ｘ方向積算メモリ４０内にはＳ
ｘ１　、　Ｓｘ２・・・・・・Ｓｘｔ’ｓのデータが、
Ｙ方向積算メモリ３６内にはＳＹＩ　＋　Ｓｙｚ・・・
・・・ＳＹＮのデータが格納される。テレビの走査は、
インターレース方式ではなく、線ｊ＠次方式であるとす
ると、アナログ・デジタル変換器３２から出力されるデ
ータの順序はＤＡＴＡ（ｐＨ）　、　ＤＡＴＡ（ＰＩ３
）、・・・・・・ＤＡＴＡ（ＰＩＮ）、ＤＡＴＡ（Ｐ２
ｔ　）、・・・・・・ＤＡＴＡ（ＰＭ　、　Ｎ　）であ
る。

従ってＸ方向の加算は一走査ライン加算し続け、その結
果をメモリに格納すればよいのに対して、Ｙ方向の加算
は、−画素毎にメモリからデータを読み出し、加算し、
その結果を今、読み出しだアドレスに格納しなければな
らない。

水平方向の分割画素数Ｎは要求されるアライメント精度
によって決定されるが、通常は５００画素程度であシ、
従って一画素のサンプリングレートは１００ナノ秒以下
になる。そこでＹ方向の加算においては１００ナノ秒以
内に、アナログデジタル変換、メモリのり一ド／ライト
、加算の動作を行わ々ければならない。これは、／飄−
ドウェアに莫大な負担がかかり、簡単には実現できない
。

この間（題を解決するだめに、第６図の加算回路はＹ方
向の加算において、アナログ・デジタル変換器３２の出
力と加算器３４人力の間、加、算器へ３４の出力とメモリ３６の入力の間及びメモリ３Ｇの出
力と加算器３４０入力に、夫々ラッチ３３．３５．３７
を設け、高速の演算を比較的簡単に実現している。この
回路では、アナログ・デジタル変換、メモリのり一ド／
ライト加算の動作の各々を１００ナノ秒以下で行えばよ
いので、見かけ」二、動作スピードが従来の例に比べて
３倍遅くてよく、ハードウェアの設計が非常に楽に々る
。

続いて加算回路の時系列的な動作を、第１表と第２表を
用いて詳しく説明する。

これら２表は横方向の動作サイクルを取り、各デバイス
のデータの流れを示しだ図で、第１表はＹ方向の加算（
第６図ブロックＹ）、第２表はＸ方向の加算（第６図ブ
ロックＸ）の動作を示しだものである。

／まず、第１表について説明すると加算の動作は基本的に
は３つのサイクルから成り立っておナノ々のサイクルＴｌ、Ｔ２．Ｔ３は夫々５０牛ギ秒に２分
割されておシ、それらはｔｌＩ＋　ｔ１２＋　ｔ２１＋
ｔ２２　＋　’３１　＋　ｔ３２　　で表わされる。

今、ｌ走査ライン目（０≦ｌ≦Ｍ）の１＃目（０≦ｉ≦
Ｎ）の画素”’ｒ　％　（第７図参照）の濃度のデータ
をＤ　Ａ　Ｔ　Ａ　（Ｐ　ｔ、　ｉ　）　　とする。ク
ロックサイクルＴｌにおいてアナログ・デジタル変換器
３２でデジタル化されたデータＤＡＴＡ　（ＰＬ、ｉ）
は、次のクロックサイクルＴ２において、ラッチ３３に
格納され（第８図■）、加算の一方の入力データとなる
。

一方、サイクルｔＩ２　において、１番目のメモリの内
容５ｔ−１，ｉ　　がリードされ、サイクルＴ２に、デ
ータＳｔ　−１，ｉ　　（第８図■）が加算入力ラッチ
３７に格納される。このデータＳｔ−＋、ｉ　　は行ｉ
番目のデータを１列から（／？−１）列まで加算」ッだ
データで次式の様に書ける。

Ｓ　ｔ−１，ｉ　＝　Ｉ）ＡＴＡ　（’Ｐ　１．ｉ　）
　十ＤＡＴＡ　（Ｐ　２．　ｉ　）十　・・・−＋ｌ）
Ａ、ＴＡ（Ｐｚ−＋　ｉ）即ち、テーク５ｔ−１，ｉｉ１％−走査ライン前までの
１番目の列のデータの加算値で、これが加算器３４の他
方の入力データとなる。加算器３４は、サイクルＴ２に
おいて、これらの２″：２の入力データＤＡｉ’Ａ　（
Ｐｔ、　ｉ　）と５ｔ−１，ｉ　　の加算を行う（第８
図Ｏ）。加算結果のデータは、サイクル’２１の終了時
には、確定したデータとして加算器３４から出力され、
サイクルｔ２２において、加算出力ラッチ３５にラッチ
される（第８図０）。

このデータは、Ｓｔ、■で表わすことができ、８１、　
Ｉ　”’　Ｊ）ＡＴＡ（Ｐｔ、　ｓ　）　＋　８１４．
　ｉ　　　でｈる。

次にサイクル′■゛３の前半、ｔｌ、においてデータＳ
ｔ、　ｉを１番目のメモリに再び格納する（第８図［Ｆ
］）。この格納されたデータＳ４ｉは次の走査ライン／
＋１の１番目の画素まで保持され、再び画素Ｐ　ｔ＋１
．　ｉ　　のデータと加算される。この様にしてＭライ
ンの走査が終了するとｉ番目のメモリには８Ｙｉ＝ＤＡＴＡ（Ｐ甲）　十ＤＡＴＡ　（Ｐ２．１）
十・・・・・・＋Ｐｙｉ（ＰＭ、ｉ）の加算データが得られる。

この様に、アナログ・デジタル変換、加算、カッの場合は、ｌ処理が１サイクル、１００輪秒で行われる
のと等しくなる。

尚、第８図（ａ）に関してつけ加えると、メモリに対す
る動作に注目すると、（１）番目のメモリ・リード→（
Ｉ−１）番目のメモリ・ライト→（ｌ＋１）番目のメモ
リ・リード→ｉ番目のメモリ・ライト・・・・・・と言
う動作になる。従って、第６図に示した様にメモリ・ラ
イトアドレス回路５０とメモリ・ライトアドレス回路５
１０２つのアドレス発生回路を設け、リード・ライト信
号ニ従Ｚ’てアドレス・セレクタ５２を切換え、アドレ
スを発生させるものでめる。

次に第２表を用いてＹ方向の加算を説明すると、サイク
ル゛ｒ１で、アナログ・デジタル変換器３２で変換され
た画素Ｐ４ｉのデータＤＡＴＡ（Ｐ４ｉ）は、サイクル
Ｔ２でラッチ３３に格納される（これは第８図（ａ）と
同じ動作であり、■で示す）。

一方、ラッチ３９には、ｌ走査ラインの、１番目からｉ
−１番目までの画素の加算データ；８ｔ、ｉ　）　＝　
ＤＡＴＡ　（Ｐ４１　）　＋　ＤＡＴＡ　（Ｐｔ、　２
　）十・・・・＋　ＤＡＴＡ　（Ｐｔ、　ｉ　−＋　）
が格納をれており、サイクルＴ２でこのデータＳＬ、ｉ
−＋とデータＤＡＴＡ（Ｐ４　ｉ）が加算器３８で加算
される（第８図■）。この加算結果はＳｔ、ｉでメジ、
次のクロックサイクルＴ３でラッチ３９にラッチされる
（第８図■）と同時に、クロックサイクルＴ３における
加算の一方の入力となる。

この様にＸ方向の加算においては、入力データは一走査
う・ｆン内で、次々と加算され、走査ライン終了時に８Ｘ、　ｔ＝ＤＡＴＡ（Ｐｚ、１）＋ＤＡＴＡ（Ｐｔ、
　２）十・・・・・・＋ＤＡＴＡ（Ｐ４Ｎ）の加算データを得る。従って一走査ラインが終了し、次
のライン走査が開始される水平走査帰線時間内に、この
データＳＸ、ｔ　をＹ方向の積算メモリ４０内の１番目
のメモリに格納すればよい。

この様にフレームの開始から終了まで以上述べた動作を
くり返すことによ、すＸ方向、Ｙ方向のデータの積算が
得られたことになる。

第８図は、本発明の他の実施例で、第６図におけるＸ方
向の加算（ブロックＸ）、Ｙ方向の加昇（ブロックＹ）
を一つの７・−ドウエアのブロックで行うものである。

図において、３１〜３７及び４５．４６は第６図と全く
同じであり、加算出力ラッチ３５の出力及び加算人力ラ
ッチ３７の出力を選択し、加算器３４の一方の入力に伝
えるデータ・セレクタ６０が設けられる。このデータ・
セレクタは第６図４１のシーケンス及びメモリコントロ
−ル回路の制御下にいずれかの人力が選択される。即ち
、Ｘ方向の加算時には、加算出力ラッチ３５の出力が、
Ｙ方向の加初一時には、加算入力ラッチ３７の出力が夫
々選択される。第８図には第６図中に示される他の回路
、たとえば、ブロック図１？６４９、ＴＶ同期信号発生
回路５６等は省略されているが第６図のブロックＸ及び
その周辺の回路、例えば３８，３９，４０，４２゜４．
７，４．８，５４．５５は本実施３アリでは不用である
。

第９図の動作の機能は第６図の動作機能と、はぼ同様で
あるが、動作のフローは具っており、Ｘ方向、Ｙ方向の
積算が同時ではなく、直列的。

時系列的に行われる。まず、第１に加算出力ラッチ３５
の出力がデータセレクタ６０に選択され、Ｘ方向の積算
が実行され、次に加算人力ラッチ３７の出力が選択され
Ｙ方向の積算が実行される（なお、ｊ１１＠序は逆でも
よい）。この時もしメモリがＸ方向及びＹ方向に対して
兼用であれば一旦Ｘ方回の位置をマイクロコンピュータ
が計測した後、Ｙ方向の積算を開始するか、又はメモリ
３６の内容を他のメモリにデータバスを介して転送しデ
ータを退避した後、Ｙ方向の積算を開始すればよい。

第８図の回路を用いると測定に要する時間は第６図の回
路よりも、長くなるが、ハードウェアが簡単になり、制
御が軽減される効果がある。

ところで、前に述べた様に、本実施例においては積算は
フレーム単位で行われ、複数のフレーム数の積算を行っ
てもよく、しかも、積算フレーム数を任意に選択できる
手段を有している。

第９図はフレームの積算回数を選択的に行うだめの回路
の一実施例を示すブロック図である。

この第１０図のフレーム積算回数選択回路は、第６図４
１で表わされるシーケンス及びメモリ・コントロール回
路内に設けられている。

第９図中、７１は積算回数、積算スタート。

積算ストップ等を制御する積算コントロール回路、７２
はテレビの垂直同期信号をカウントするテレビ・フレー
ムカウンタ回路、７３はフレーム回数指示レジスタ、７
４はテレビ・フレームカウンタ回路７２とフレーム回数
指示レジスタ７３の出力を比較するデジタル・コンパレ
ータ回路である。

第９図の動作を説明すると、図示されてないマイクロ・
プロセッサ等からＭＷ開始信号が積算コントロール回路
７１に与えられると、−積算コントロール回路７１は］
゛ｖ同期信号発生回路（第６図５６）から伺与されるテ
レビ垂直同期信号と同期をとシ、テレビフレームカウン
タ回１ｉ５７２へカウントスタート信号を与える。テレ
ビフレームカウンタ回路７２はこのカウントスタート信
号により垂直同期信号の数をカランＩ・し、フレームに
りを計数する。

一方、漬個−フレーム回数はマイクロプロセッサによっ
て直接或はオペレータがキーボード等の１旨７バによっ
てマイクロプロセッサを介シて、積層、コントロール回
路７】を経由してフレーム回数指示レジスタ７３に与え
られる。デジタルコンパレーク７４はこの指示された積
算回数だけテレビフレームカウンタ回路７２が計数した
ら終了信号を積算コントロール回路７１へ付与し、積ｎ
は終了する。

積算回数を選択的に行える利点は ■　画面の０度や８Ｎ比に応じて、＠’３４回数を可変
にできるため、アライメントマークの検出確度が高くな
る。

■　テレビプリアライメントの要求精度、及び要求スピ
ードに応じた積算回数を選ぶことにより、要求精度の位
置検出を篩スピードで実行できる。

等にある。

尚、積算回数を壇やずことにより、加算結果にキャリイ
が発生ずる場合が考えられるので、入力のビデオ信号ｄ
、ビデオアンプ３１でゲインがコントロールできる様に
なっていると共に加算器３４．３８にはキャリイ発生を
検９１　Ｌシーケンス及びメモリ・コントロール回路４
１にキャリイ発生を知らせる手段が設けられる（不図示
）。

ところで、積算データからアライメントマークの位１６
．を検出する方法は、本発明においては特に限定されな
いが、例えばパターンのピークを検知する方法、或はパ
ターンの立上り、立下りのエツジを検出する方法等があ
り、これらは前述した様に、積算終了後マイクロ・コン
ビコーータによってソフトウェア的に検知が行わ、れる
。

この時アライメントマークの位置の座標は第２図１８で
示したガラス板上のテレビプリアラフイメント基準マー
クから計測される。

既に述べた通りこの実施例では、まず明視野状態で基準
マーク位置を読み取り、次に暗視野状態でアライメント
マークラ読みとるものである。明視野状態での基準マー
クの読取りは暗視野状態でのアライメントマークの読み
取りと全く同じ動作であり、異る点は積算データの）直
〆り・グランドより大きな値を示し、基準マークし↓バ
ック・グランドより小さな値を示す点である。しかし、
この値はソフトウェア或はノ・−ドウエアで、例えば基
準マークをノ（ツク・グランドより大きな値にすること
は簡単にできるので本質的ではない。

上に述べた様に、マークによって観察視野を切換える利
点は、基準マークとアライメントマークを夫々バック・
グランドの影、響の少ない視野状態で観察Ｌ、＝ｓＺＮ
比のビデオ信号を得る点にある。

第２図中、１３Ａ及び１３Ｂで示した絞りは、夫々、明
視野用絞り及び暗視野用絞りで図示しない切換手段、例
えばプランジャー等により、電気的に切換可能なもので
ある。この基準マークの位置から計測されたアライメン
トマークの位置はテレビ・プリアライメント検昶回路の
機能の第３番目で述べた様にモニタテレビ９（第１図）
の画面上に表示される。

この動作を第６図にて詳しく説明すると、＝ｒイクロコ
ンピュータ（不図示）によ）検知位置の座標がデータ・
バスを介してＸ位置表示レジスタ５７、Ｙ位置表示レジ
スタ５８に与えられる。このレジスタ５７．５８の出力
はマーカ表示回路５９に位置データを与える。マーカ表
示回路５９はこの位置表示レジスタとテレビ走査位置の
比較を行い一致した場合ミツ−ジス１計号として’ＩＩ
’　Ｖカメラコントロール部（第５図２２）へ送られる
。テレビ走査位置は、第７図で示される画素番号で表わ
すことができ、Ｘ方向には１番からＮ番、Ｙ方向は１番
からＭ番目の数で必り、これらの位置のカウントはメモ
リ３６゜４０アドレスとして発生している。従って、Ｘ
方向ｒ、１：　Ｘ方向の積算メモリ３６のアドレスとＸ
位置表示レジスタ５７の比較、Ｙ方間はＸ方向の積算メ
モリ４０のアドレスとＹ位置表示レジスフ５８の比較を
行い、一致した時にミックス信号を出せばよい。

このミックス信号は、ＴＶ左カメラコントロール２２で
、テレビヘッド２１から得られたビデオ信号とミックス
されたモニタテレビ９上に表示される。

表示するマークは特に限定はなく、十字線でも或は微少
の正方形のパターンでもよく、更に１りに注意をひくた
めこのマークが点滅してもよい。

検知位置をテレビカメラが撮像している視野画面上に表
示する効果は、オペレータがテレビプリアライメントの
可否をモニタテレビ上で確認できる点にある。

ところで、今まで述べた様にブリ・アライメント・マー
クのＸ座標、Ｙ座標は高精度で検出できるが、マークの
ＸＹ平面での傾き、即ちθ位置が必要な場合もある。

この場合、■１つのマークでθ位置を検出する方法及び
■視野内の２つのマークがらθ位置を検出する方法が考
えられるが、１つのマークによる検出はマークの積算デ
ータのピーク値、ピーク巾や傾きから算出されるが、被
検知物の反射率や散乱状態に微妙な影響を受けると共に
、θ位置を算出する方法が非常に難しく、精度のよい検
知ができない。また視野内の２つのマ−りによる検出も
、視野内に常に２つめマークを捕捉しなければならない
ので視野を広くする必要があり、θ位置をはじめ、Ｘ位
置、Ｘ位置の検出精ＩＷが低下する問題がある。

本発明は以上の問題を解決し、高精度のθ位置を検知す
ることも可能である。

本実施例においては、被検知物上に所定の間隔（例えば
Ｘ方向に所定量能れているものとする）離れた２つのマ
ーク位置を設け、寸ず第１の計測において、前述のマー
クの一方（第１のマーク）をテレビ視野内に納め、これ
壕で述べてきた方法で第１のマークのＸ位置及びＸ位置
を検知する。次にウエノ・−ステージ（第１図５）を、
所定量ＸＴだけＸ方向に移動し、他方のマーク（第２の
マーク）をテレビ視野内にとらえ、同様に第２のマーク
のＸ位置及びＸ位置を検知する。

このとき、第１のマーク位置をＸ、　、　Ｙ、第２のマ
ーク位置をＸ２．Ｙ２ステージの移動量をＸ丁とすると
、傾きθはで与えられる。

ここで移動量ＸＴを十分大きくとると、θは高精度で求
めることができる。

即ち、上に述べた方法は、ステージの移動という簡便な
方法で高精度に傾きθを検知できるものである。

ところで、要求される位置検出精度によっては傾きθの
検出が不用な場合がめる。この様な場合には前述した第
１のマークの検出のみを行い、マーク位置Ｘ、　Ｙを検
出しＴＴＬオートアライメントマーク検出の動作に移行
する。

第１及び第２のマークから傾きθ！検知を行うか或は第
１のマークの検知のみ行うかの選択は検知精度等からマ
イクロ・コンピュータが判断してもよいし、また、オペ
ンータがキー等によ如指示を与えてもよい。つまり、や
や時間を要するが高精度の位置検出のできる２点測定を
行うか、精度は若干劣るが検出のスピードアップが計れ
る１点検出を行うかの選択を設けることにより、効率の
よい位置検知装置を提供することができる。

以上説明した本発明によれば、ブリ・アライメントによ
ってファインアライメントに適した状態を作り出すこと
ができるので、総合的にみて短い時間の内に高精度のア
ライメントを一１実現できる効果がちシ、ファインアラ
イメントのため検知系の視野の広さを減少させられるか
ら検知系の設計が著しく容易に成ると共に性能の向上が
計れる効果がある。

ろるいはファインアライメントに比して精度を低くする
ことの許されるブリアライメントに２次元走査の検知系
を採用したので、プリアライメントマークも比較的単純
な形態で隣み、また走査を撮像管あるいは固体撮像素子
で実現できるから、光学系等装置、′／′ｉ、簡略化さ
れ、また安価になる利点がある。

【図面の簡単な説明】

１４１図は本発明に係る焼付装置の外観を示す斜視図。第２図はテレビ・グリアライメント検知系の光学斜視図
。第３図△はテレビ・プリアライメントマークの平面図
で、巳はファイン・アライメントマークの平面図。第４
図はファインアライメント検知系の光学断面図。第５図
は信号処理系の概略を示す電気ブロック図。第６図はテ
レビ・プリアライメント検知回路例を示す電気ブロック
図。第７図はテレビ画面の画素分割法を説明するだめの
説明図。第８図はテレビ・プリアライメント検知回路の
別の例を示す電気ブロック図。第９図はテレビフレーム
積算回数選択回路の電気ブロック図。図中、■はマスク、２はマスク・チャック、３は縮小投
影レンズ、４はウエノ・−１５はウェハー・ステージ、
６は対物レンズ、７は撮像管、１１は照明光源、１３Ａ
は明視野絞り、１３Ｂは暗視野絞り、ＰＭはテレビ・プ
リアライメントマーク、Ｗ１〜Ｗ４とＭｌ−Ｍ２はファ
イン・アライメントマーク、２０はレーザー光源、２２
は回転多面鏡、２４は顕微鏡対物レンズ、３０はフォト
・セル、Ａはテレビカメラヘット部、１３はテレビカメ
ラコントロール部、Ｃはテレビ・プリアライメント検知
回路、Ｄは光センサ部、Ｅはファイン・アライメント検
知回路、Ｆは制御回路、３１はビデオアンプ、３２はア
ナログ・デジタルコンバータ、３３はラッチ、３４・３
８は加箕器、３５・３９は加算出力ラッチ、３６・４０
はメモリ、３７は加算入力ラッチ、４１はシーケンス＆
メモリ・コントロール回路、４２はメモリコントロール
回路、４３はコントロールレジスタ、４４はデータバス
、４５〜４８はバッファ、４９はクロック回路、５０は
メモリ・ライトアドレス回路、５１はメモリ・リードア
ドレス回路、５２はアドレスセレクタ、５３はバッファ
、５４はメモリ・アドレス回路、５５はアドレスセレク
タ、５６はテレビ同期信号発生回路、５７はＸ位置表示
レジスタ、５８はＹ位置表示レジスタ、５９はマーカ表
示回路である。第３ノＡＰＭ第３　ｆ２Ｂ手続補正書（自発）昭和５９年１り？４日特許庁長官　若杉和夫　　殿 ■　事件の表示昭和５７年　特許願　　第　１８７２４３　　　号２　
発明の名称半導体用焼付装置３　補正をする者事件との関係　　　　　　　特許出願人件　所　東京都
大田区下丸子３−３０−２名称　（＋００）キャノン株
式会社代表者賀来龍三部４代理人居　所　閏１４６東京都大田区下丸子３−３０−２５、
補正の対象明細書６、補正の内容（１）明細書第２８頁の第１４行目及び第１８行目に夫
々「第８図」とあるのを「第１表」と訂正する０表ｊと訂正する０（６）明細書第６０頁第１６行目に「第８図（ａ）」と
あるのを「第１表」と訂正する。（４）明細書箱・６３頁第１行目に「Ｙ方向」とあるの
を「Ｘ方向」と訂正する。（５）明細書第３３頁第５行目に「第８図（ａ）」とあ
るのを「第１表」と訂正する。する。（７）明細書第６４頁第５行目に「Ｙ方向」とあるのを
「Ｘ方向」と訂正する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　マスクのパターンをウエノ・−上に投影光学
系で投影して続刊ける装置に於いて、前記投影光学系を
介することなくウエノ・−の位置を検知する２次元光走
歪の第１位置検知手段と前記投影光学系を介してマスク
とウエノ・−の位置を検知する第２位置検知手段を備え
る半導体用焼付装置。
（２）前記第１位置検知手段はウエノ・−上の２次元の
マークを照明するだめの照明系と２次元の基準マークを
具える受光光学系とウエノ・−上のマークと基準マーク
を撮像するテレビジョン撮像手段を具える特許請求の範
囲第１項記載の半導体用焼付装置。