JPS62139329A - 位置合せ装置 - Google Patents

位置合せ装置

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JPS62139329A
JPS62139329A JP60279329A JP27932985A JPS62139329A JP S62139329 A JPS62139329 A JP S62139329A JP 60279329 A JP60279329 A JP 60279329A JP 27932985 A JP27932985 A JP 27932985A JP S62139329 A JPS62139329 A JP S62139329A
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JP
Japan
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signal
signals
ram
alignment
identification marks
Prior art date
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Pending
Application number
JP60279329A
Other languages
English (en)
Inventor
Ruri Onoda
小野田 るり
Yoichi Kuroki
黒木 洋一
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

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】 [発明の分野] 本発明は、位置合せ装置に関し、例えば半導体装置にお
いてマスク(またはレチクル)パターンをウェハに焼付
ける際に、両者の位置識別マークであるアライメントマ
ーク同士の間隔を効率良く測定し両者の位置合せを高精
度かつ高速度で行なう位置合せ装置に関する。
[従来技術の説明1 半導体焼付装置等において、マスク(またはレチクル)
とウェハとの位置合せは、例えばマスクおよびウェハの
それぞれに予め描かれた自動位置合せ用のアライメント
マーク上をレーザビームで走査し、マークエツジの散乱
回折光を位置合せ情報に使用している。この場合、受光
部で光学的に直接反射光を除去した後に、それぞれのア
ライメントマークのエツジからの散乱回折光の強度を光
電変換して電気的パルスに変え、このパルス位置をクロ
ック計数器等で測定してアライメントマーク同士の間隔
すなわち偏位を求めることが一般に行なわれている。
具体的には、第2図(a)に示す様なアライメントマー
クMと、同図(b)に示す様なマークWを、マスク上と
ウェハ上に各々左右各1組づつ設け、マスク1とウェハ
2のアライメントマークM。
W上を左右同時にレーザビームしで走査して各マーク同
士の部位を求め、この偏位に応じてマスク1またはウェ
ハ2のいずれかを動かして、第2図(C)に示す状態に
マスク1とウェハ2の相対的な位置合せを行なっている
第3図(a)は、半導体焼付装置における位置合せシス
テムの1例を承す。図面中、左/右光学系の一対の部品
の参照番号には添字rrJおよび「!」が付されている
が、両者をまとめて呼称する場合のみ添字を省略する。
同図において、1はマスク、2はウェハ、3は移動ステ
ージ、4はマスク1のパターンをウェハ2上に転写する
ための投影レンズである。マスク1上には、左アライメ
ントマークML (Ml 、 M2 )および右アライ
メントマークMR(Ml 、 M2 >が設けられてい
る。
また、ウェハ2上のアライメントマークは、第3図(b
)に示すようにショット3nについては、隣接ショット
間に左アライメントマークWLn(Wl〜W4)、右ア
ライメントマークWRn(W1〜W4 )が設けられ、
ウェハ面上で有効エリア内であれば各ショットにつき同
様に左右のアライメントマークが設けられている。
第3図(a)に戻り、7はモータ6によって回転するポ
リゴンミラーで、レーザ光源例えばレーザチューブ5か
ら出射されたレーザ光は、ポリゴンミラー7を経てビー
ムスプリッタ8により左右に分岐し、ビームスプリッタ
11.21、対物レンズ10、ミラー9を経てマスク1
およびウェハ2上の左アライメントマークML、WLと
右アライメントマークMR,WR上をスキャンする。こ
れらのアライメントマークML、MR,,WL、WRか
らの散乱光はミラー9、対物レンズ10を通り、ビーム
スプリッタ21に入射する。そして、アライメントマー
クMからの散乱光はビームスプリッタ21を透過してM
D系光電検出器22に導かれ、アライメントマークWか
らの散乱光はビームスプリッタ21により反射されてビ
ームスプリッタ11を通りMW系光電検出器12に入る
これらの光電検出器12r 、 121および22r。
22Jの出力信号は、制御回路13に導かれ左右二系統
の切換タイミングによりいずれか一系統のMW系信号と
MD系信号が選択される。片視野についての出力信号は
第2図(e)に示す様なアナログ信号であり、この信号
中、ml 、m2はマスク1上のマークMl 、M2か
らの散乱光による信号、W1〜W4はウェハ2上のマー
クW1〜W4からの散乱光による信号である。これらの
信号は、制御回路13中のコンパレータ35.45によ
って2値化され、第2図(f)の様なパルス列となる。
これらのパルス間隔を計測クロック発娠器15およびパ
ルス間隔測定回路36.46で計測する。CP tJ 
17は、該測定回路36.4f3の値を読み出してこの
計数値よりマスク1とウェハ2との相対的なずれ量を求
め、マスク1とウェハ2が正しい位置関係となるように
モータ18.19を回して移動ステージ3を駆動する。
以下に、パルス検知の方法を詳細に説明する。
前述の左右アライメントマークをレーザスキャンする際
、レーザ走査方向に従い、時系列的に左右配列すると第
4図(a)の様になる。第4図(b)に示す形状の一定
スパンJだけ隔ったla、1−b一対のビームによって
このパターンを左右連続に走査する際、パターンとビー
ム形状が平行に重なる場合、制御回路13において、一
定パルス幅、一定信号レベルのほぼ正規分布の出力信号
が得られる。レーザビームが走査線上を走査開始すると
、先ずビーム1aは左/右アライメントマークの(−)
パターンを捕え、ビームLbはその時点よりビームスパ
ンツに対応した時間遅れをもって左/右アライメントマ
ークのく+)パターンを捕える。制御回路13内のCP
 U 17は、検出パターンのマーク(ウェハ/マスク
)に応じてMW系、MO系どちらの光電検出器の出力を
位置検出信号として取込むかのセレクト信号3 ;g、
se+を出力し、入力信号の切換えを行なう。また、制
御回路13内に設けられたコンパレータ35.45、パ
ルス間隔測定回路36.46にセレクト信号を出力し、
左/右信号処理の切換を行なう。なお、セレクト信号の
切換は当該パターンからの二値化信号(第2図(f))
の立下りをもって次のパターン検出用に切り換わり、第
4図(a)のパターンにおけるCPUのセレクト信号は
同図のS ig、setの様になる。
第5図に信号測定回路のブロック構成を示す。
MW系、MD系光電検出器よりそれぞれ出力された信号
は、左右系統切換部20によって左/右選択される。M
W系信号は可変ゲインアンプ31で増幅される。c p
 U 17は、MW系信号が適切なOベルになるゲイン
をRAM29へ書込み、旬変ゲインアンプ31はRAM
29の出力によってゲインが制御される。また、RA 
M 29はCP U 17が出力するスライスレベル(
スレッシュホールド電圧)のデータも記憶する。32は
、MW系ピーク検出回路であり、CP U 17からの
セレクト信号(第4図(a)sta、sel>のタイミ
ング毎、すなわち信号の到来毎にそのピークを検出し、
その出力値をA/D変換してRAM28に格納する。3
4はスライスレベル設定回路であり、CP U 17に
よってRAM29に書込まれた値をD/A変換してその
スレッシュホールド電圧をMW系コンパレータ35にセ
ットする。36はパルス間隔測定回路で、MW系コンパ
レータ35より出力された二値化信号列のパルス間隔を
計測クロック発信器15からのクロックを基準にカウン
トアツプし、順次RAM28に格納する。
MO系倍信号処理かかわる諸ブロックもMW系のものと
同様の機能を有する。
従来では、左/右MW系信号、MO系信号の左/右系統
切換および信号検出部切換に時間を要する問題があった
上、切換のためのタイミング信号は前述したようにパル
ス到来をもって発生するので、左/右パターン配列(第
4図(a))とビームスパンJ(第4図(b))によっ
ては、ビーム1aによって捕えられる信号R(−)とビ
ームLl)によって捕えられる信号L(+)の余裕度(
第4図(a)Δt)が得られず、左/右系統切換に支障
を来す危険性があった。
゛ざらに、光電検出器セレクトについても以下に片視野
に注目して事例を上げると、MW系光電検出器12およ
びMD系光電検出器22へのc p U 17からのセ
レクト信号は、前述したようにパルス到来をもって切り
換わるため、第6図(1)のようにマスクおよびウェハ
上のアライメントマークからの信号にノイズが乗ってし
まう場合、セレクト信号は第6図(2)のように選択さ
れており、パルス間隔測定ではノイズ信号とウェハ上の
アライメントマークからの信号を第6図(3)のパルス
列のように誤確認してしまうという問題があった。
[発明の目的] 本発明の目的は、上述従来例の問題点に鑑み、アライメ
ントマークからの信号処理において、左/右系統の切換
および信号検出切換時間とそれにともなう繁雑さを回避
し、アライメント所要時間を短縮するとともに、S/N
比が悪くノイズ信号がランダムにのってくるウェハ等に
ついてもパルス誤検知による切換誤動作の問題点を解決
し、検出率を向上させることにある。
[実施例の説明] 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
なお、従来例と共通または対応する部分については同一
の符号で表わす。
第1図は、本発明の一実施例に係る信号測定回路のブロ
ック構成を示す。同図の回路は、第3図の制御回路13
のMW系コンパレータ35、MD系コンパレータ45、
MW系パルス間隔測定回路36およびMOOパルス間隔
測定回路46の一部、ならびにCP U 17部分に相
当するものである。
ウェハ2上に設けられた左右のアライメントマークのう
ち左アライメントマークからの散乱光(以下、左MW系
信号)は第3図の左MW系充電検出器12Jに入り、そ
の出力信号は第1図のMW系可変ゲインアンプ31へ導
かれる。同様にしてウェハ上右ナライメントマークから
の散乱光(以下右MW系信号)、マスク上左/右アライ
メントマーク(左/右MO系信号)もそれぞれ独立に各
々の可変ゲインアンプ61.51.41へと導かれる。
本実施例では、左/右両視野でのMW系、MO系信号検
出系に従い、4系列独立の信号測定回路を設けている。
CP U 17は左/右MW系信号および左/右MD系
信号が適切なレベルになるゲインおよびコンパレータに
出力されるスレッシュホールド電圧を4種独立にRAM
29に1込む。また、ピークホールド回路32.62.
52.42の出力値および二値化パルス間隔測定回路3
6.66、56.46のパルス間隔データは、メモリR
AM28に4種独、立に格納される。
ここで、左/右二系統MW系、MD系の信号処理タイミ
ングについて片視野に注目して以下に述べる。c p 
U 17は、不図示のタイミング発生回路に対して第7
図(1)のMW系信号W1〜W4を各々個別にゲート可
能な時間を第4図(a)の同明信号5VnCLの立上り
を基準に設定し、第7図(2)の様なタイミングを発生
させる。なお、Cp IJ 17からの該時間設定は、
プリセット可能である。第1図に戻り、32はMW系ピ
ーク検出回路であり、第7図(2)に示すタイミング区
間SEMゝN1〜SEMW4毎、信号の到来毎にそのピ
ークを検出し、その値を△/D変換してRA M 28
に格納する。34は左MW系スライスレベル設定回路で
あり、CP U 17によってRAM29に書き込まれ
た値をD/A変換してそのスレッシュホールド電圧を左
MW系コンパレータ35にセットする。
また、MD系信号に対するタイミングも同様に同期信号
5yncLの立上りを基準にした時間設定により不図示
のタイミング発生回路からMW系と別個に出力される(
第7図(4))。この各タイミング区間SEMD1 、
SEMD2に対しても、左MO系ピーク検出回路52、
左MD系スライスレベル設定回路54および左MD系コ
ンパレータ55はMW系のものと同様の機能を有する。
なお、右系統信号測定回路もMW系、MD系倍信号処理
おいて前述の左系統のものと同様の機能を有する。
従来では、左/右のMW系信号、MD系信号を時系列的
に並べ、到来したパルス本数をカウントして、左/右処
理系統を切換えていたため、疑似信号(ノイズ信号)お
よびパターンとビームスパンによる余裕度の問題により
、パルス誤検出や検出不能の危険性があったが本実施例
ではこのようにして左/右処理系統の切換が不要となり
、検出率の向上が図れる。
また、レーザビーム走査に追従した左/右二系IMW系
、MD系独立の信号入力後、左/右同時信号処理が可能
となり高速度化が達成される。
[発明の効果1 以上説明したように、本発明によれば、左/右両視野で
のMW系、MD系信号検出系に従い、左//右二系統の
MW系、MD系4系列独立の信号測定回路を設けること
により、信号検出部切換および左/右系統の切換にとも
なう繁雑さによる誤動作が回避できるようになり、さら
にS/N比が悪くノイズ信号がランダムにのってくるウ
ェハや当該信号以外の信号が混入するウェハのアライメ
ントマークをも確実に検出することが可能である。
また、左/右二系VtMD系、MW系独立の信号入力後
、左/右同時信号処理が可能となり高速度化が図れるよ
うになった。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例に係る位置合せシステムの
信号検出部分ブロック図、 第2図は、位置合せに用いるマスクおよびウェハのアラ
イメントマークとその検出タイミングおよびパルス列を
説明する図、 第3図は、従来の位置合せシステムの概略構成を示す全
体図、 第4図は、従来のアライメントマークの検出タイミング
を示す図、 第5図は、従来の信号検出部分ブロック図、第6図は、
検出信号に疑似信号が混入したときの従来のアライメン
トマークの検出タイミングを示す図、 第7図は、本発明のアライメントマークからの信号の検
出タイミングを示す図である。 1:マスク、2:ウェハ、3:移動ステージ、5;レー
ザチューブ、   7:ポリゴンミラー、3、11.2
1:ビームスブリツタ、 12.22:光電検出器、  13:制御回路、15:
計測クロック発振器、17:CPU。 18、19:モータ、  28.29: RAM。 31、41.51.61 :可変ゲインアンプ、32、
42.52.62:ビーク検出回路、’  33.43
.53.63: A/D、34、44.54.64ニス
ライスレベル設定回路、35、45.55.65:コン
パレータ、36、46.56.76:“パルス間隔測定
回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1の識別マークを左右一対に形成した第1の物体
    と第2の識別マークを左右一対に形成した第2の物体の
    上を光照射し上記各識別マークからの反射または散乱光
    を光電変換して得られる電気的パルス信号を検出して上
    記識別マーク同士の間隔を測定し、該二物体の相対的位
    置合せを行なう装置であって、 上記左右の第1の識別マークと上記左右の第2の識別マ
    ークからの反射または散乱光をそれぞれ独立に計測し信
    号処理する信号計測処理手段を有することを特徴とする
    位置合せ装置。 2、前記信号計測処理手段は、前記左右の第1の識別マ
    ークと前記左右の第2の識別マークに対する電気的パル
    スに対してその検出タイミングを各系統独立に設定し、
    任意変更できることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の位置合せ装置。
JP60279329A 1985-04-15 1985-12-13 位置合せ装置 Pending JPS62139329A (ja)

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JP60279329A JPS62139329A (ja) 1985-12-13 1985-12-13 位置合せ装置
US06/850,710 US4830500A (en) 1985-04-15 1986-04-11 Alignment device

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JP60279329A JPS62139329A (ja) 1985-12-13 1985-12-13 位置合せ装置

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JPS62139329A true JPS62139329A (ja) 1987-06-23

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