JPS63260022A - Aligner - Google Patents

Aligner

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JPS63260022A
JPS63260022A JP62092095A JP9209587A JPS63260022A JP S63260022 A JPS63260022 A JP S63260022A JP 62092095 A JP62092095 A JP 62092095A JP 9209587 A JP9209587 A JP 9209587A JP S63260022 A JPS63260022 A JP S63260022A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alignment
mark
pattern
coordinate
shot
Prior art date
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Pending
Application number
JP62092095A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Muneyasu Yokota
宗泰 横田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP62092095A priority Critical patent/JPS63260022A/en
Publication of JPS63260022A publication Critical patent/JPS63260022A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To minimize an error component and achieve alignment with a high accuracy by a method wherein the position of a 1st pattern estimated by the position of an optically detected mark is calculated and the 1st pattern and a 2nd pattern are relatively moved in accordance with the calculated results. CONSTITUTION:An alignment light LA is outputted from a light source 10 and an alignment mark is scanned and coordinates Xn and Yn observed by a mark position detector 14 are obtained. Then the observed values are inputted to a successive position estimating filter 22 and a mark coordinate estimated value Xsn, a mark interval estimated value DELTAXsn and predicted values X<m>n+1 and DELTAX<m>n+1 are calculated respectively. Among those estimated values, the mark coordinate estimated value Xsn is inputted to the shot position calculating part 26A of an exposure controller 26 and the predicted value X<m>n+1 is inputted to an alignment coordinate calculating part 28. In the shot position calculating part 26A, the position of an (n)th shot region is calculated in accordance with the input and inputted to a stage controller 32 which moves a stage S in accordance with the input and, by utilizing the successive position estimating filter, highly accurate registration exposure can be performed.

Description

【発明の詳細な説明】 [a業上の利用分野] この発明は、例えばステップアンドリピート方式の縮小
投影型露光装置などに好適なアライメント装置に関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application in Industry A] The present invention relates to an alignment apparatus suitable for, for example, a step-and-repeat reduction projection exposure apparatus.

[従来の技術] 従来のこの種の露光装置では、第2図に概略を示すよう
に、レチクルR上に形成された回路パターンの像が、露
光光LEによる照明のもとに投影光学系Tを介して、ス
テージS上にセットされているウェハW上に縮小投影さ
れるようになっている。
[Prior Art] In a conventional exposure apparatus of this type, as schematically shown in FIG. The image is projected in a reduced size onto a wafer W set on a stage S via the wafer W set on the stage S.

このようなパターンの投影は、ウェハWを図のXY方向
に移動させて、チップに対応する各ショット領域毎に行
なわれる。
Projection of such a pattern is performed for each shot area corresponding to a chip by moving the wafer W in the XY directions in the figure.

第3図には、ウェハWの一例が示されており、各ショッ
ト領域Emoには、上述したXY方向に対応してアライ
メントマークMX、MYが各々形成されている。
FIG. 3 shows an example of a wafer W, in which alignment marks MX and MY are formed in each shot area Emo corresponding to the above-mentioned XY directions.

上述したレチクルRの回路パターンの投影は、例えば、
ショット領j5 E z、  E +□、・・・・・・
・・・Elll、E 21.  E 22.  ・・・
・・・・・・E 27.  E 28・・・・・・・・
・の順に、ステージSの移動によって行なわれる。
The projection of the circuit pattern of the reticle R described above is, for example,
Shot area j5 E z, E +□,...
...Ell, E 21. E22. ...
・・・・・・E 27. E 28・・・・・・・・・
This is done by moving the stage S in the order of .

このとき、各ショット領域E、。ごとに、アライメント
マークMX、MYを用いて、レチクルRの回路パターン
とショット領域EMNとの位置合せが各々行なわれる。
At this time, each shot area E,. In each case, the circuit pattern of the reticle R and the shot area EMN are aligned using the alignment marks MX and MY.

これらのアライメントマークの座標位置は、所定の検出
手段で光電的に行なわれ、位置ずれの修正の後、回路パ
ターンの重ね合せ露光が各ショット領域毎に行なわれる
The coordinate positions of these alignment marks are determined photoelectrically by a predetermined detection means, and after positional deviations are corrected, overlapping exposure of circuit patterns is performed for each shot area.

[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、以上のような従来の技術においては、ウ
ェハW上のアライメントマークMX。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional techniques as described above, the alignment mark MX on the wafer W.

MYを検出する検出手段の持つ誤差や、ウェハW表面の
状態によって存在するアライメントマークMX、MY自
イ本の歪みくいずれも白色ノイズ的な成分)により、検
出されるマーク位置座標値にランダムな誤差が加わる場
合があり、結果的に精度の高いアライメントを行なうこ
とができないという不都合がある。
Due to errors in the detection means for detecting MY and distortions in the alignment marks MX and MY that exist depending on the state of the wafer W surface (all white noise-like components), the detected mark position coordinate values may have random errors. Errors may be added, resulting in the inconvenience that highly accurate alignment cannot be performed.

この発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、検
知手段から得られるアライメントマークの観測座標値に
含まれるランダムな誤差成分を最小限に抑え、精度の高
いアライメントを行なうことができるアライメント装置
を提供することを、その目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above points, and provides an alignment device that can perform highly accurate alignment by minimizing random error components included in observed coordinate values of alignment marks obtained from a detection means. Its purpose is to provide.

[問題点を解決するための手段] 上記問題点の解決のためにこの発明では、アライメント
対象である複数の第一のパターンか各々有するマークの
いずれかを光学的に検出してその位置の観測値を求める
マーク位置検出手段と;該観測値と、前回のアライメン
トが行われている場合には前回得られたマーク推定値に
基いて演算された今回の検出マークの位置の予測値と、
第一のパターンの配列位置に対応して決定される重み係
数とを用いて、今回の検出マークの位置の推定値を演算
する逐次位置推定フィルタと;該フィルタにより決定さ
れた推定値に基いて、前記検出されたマークの位置から
推定される第一のパターンの位置を演算する演算手段と
;該演算手段の演算結果に基いて、該第一のパターンと
第二のパターンの相対的な移動を行う駆動手段とを備え
たことを技術的要点とするものである。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention optically detects either a plurality of first patterns to be aligned or marks each has, and observes its position. a mark position detection means for calculating a value; a predicted value of the position of the currently detected mark calculated based on the observed value and the estimated mark value obtained last time if a previous alignment has been performed;
a sequential position estimation filter that calculates an estimated value of the current detection mark position using a weighting coefficient determined corresponding to the array position of the first pattern; , calculation means for calculating the position of the first pattern estimated from the position of the detected mark; and relative movement of the first pattern and the second pattern based on the calculation result of the calculation means. The technical point is to have a driving means for performing the following.

[作用] この発明によれば、まず、マーク位置検出手段膜よって
、今回アライメントする第一のパターン(ウェハ上のパ
ターン)のマークが観察され、その位置の観測値が得ら
れる。
[Operation] According to the present invention, first, the mark of the first pattern (pattern on the wafer) to be aligned this time is observed by the mark position detecting means film, and the observed value of the position is obtained.

次に、かかる観測値が人力される逐次位置推定フィルタ
では、前回のアライメントが行われている場合には、前
回得られたマーク推定値に基いて今回の検出マークの位
置の予測値が演算されており、また、アライメント対象
の第一のパターンの配列位置に対応して重み係数があら
かじめ決定されている。
Next, in the sequential position estimation filter in which the observed values are manually input, if the previous alignment has been performed, the predicted value of the position of the detected mark this time is calculated based on the mark estimated value obtained last time. Furthermore, a weighting coefficient is determined in advance in accordance with the arrangement position of the first pattern to be aligned.

逐次位置推定フィルタでは、これらの予測値及び重み係
数と、入力された検出マークの観測値とに基いて、今回
の検出マーク位置の推定値の演算が行われる。
In the sequential position estimation filter, an estimated value of the current detected mark position is calculated based on these predicted values and weighting coefficients and the input observed value of the detected mark.

次に、該推定値は演算手段に入力され、今回のアライメ
ント対象の第一のパターンの位置が演算される。
Next, the estimated value is input to the calculating means, and the position of the first pattern to be aligned this time is calculated.

該演算手段の演算結果は、駆動手段に人力され、該第二
のパターン(レチクル上のパターン)に対して第一のパ
ターンの相対的なり勤が行われる。
The calculation result of the calculation means is manually inputted to the drive means, and the first pattern is moved relative to the second pattern (pattern on the reticle).

[実施例] 以下、この発明の実施例を、添付図面を参照しながら詳
細に説明する。なお、上述した従来技術と同様の構成部
分には、同一の符号を用いることとする。
[Embodiments] Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the same reference numerals are used for the same components as in the prior art described above.

第1図には、この発明にかかるアライメント装置の実施
例の主要部分が示されている。この図において、アライ
メント用の照明光であるアライメント光LAは、アライ
メント用光源10から出力されてアライメント光学系1
2に入射するようになっている。
FIG. 1 shows the main parts of an embodiment of an alignment device according to the present invention. In this figure, alignment light LA, which is illumination light for alignment, is output from an alignment light source 10 and is directed to the alignment optical system 1.
It is designed to be incident on 2.

このアライメント光学系12を透過したアライメント光
LAは、レチクルRを透過して投影光学系Tに入射し、
更に該投影光学系Tを透過してウェハWの所定ショット
領域EIIloのアライメントマークMX、MY (第
3図参照)をスポット光(シート状のスポット)として
照明するようになっている。
The alignment light LA that has passed through the alignment optical system 12 passes through the reticle R and enters the projection optical system T.
Furthermore, the light passes through the projection optical system T and illuminates the alignment marks MX, MY (see FIG. 3) in a predetermined shot area EIIlo of the wafer W as a spot light (sheet-like spot).

かかるアライメントマークMX、MYは、例えばウェハ
Wの表面の凹凸として形成されており、入射したアライ
メント光は該マークの工・ソジ部分で散乱され、この散
乱光が検出光LDとして投影光学系Tに入射するように
なっている。
The alignment marks MX, MY are formed, for example, as unevenness on the surface of the wafer W, and the incident alignment light is scattered by the machining/saw portions of the marks, and this scattered light is sent to the projection optical system T as the detection light LD. It is designed to be incident on .

かかる検出光LDは、アライメント光LAの光路を逆に
進行してアライメント光学系12に入射し、更にマーク
位置検出器14に入射するようになっている。このマー
ク位置検出器14は、入射した検出光LDから、ウェハ
WのアライメントマークMX、MYの所定座標催行をス
テージ側の座標系を基準にして各々検出するもので、ス
テージSの座標位置を検出するレーザ干渉計16の検出
信号が入力されている。
The detection light LD travels in the opposite direction of the optical path of the alignment light LA, enters the alignment optical system 12, and further enters the mark position detector 14. This mark position detector 14 detects the predetermined coordinates of the alignment marks MX and MY on the wafer W from the incident detection light LD, based on the coordinate system on the stage side, and detects the coordinate position of the stage S. A detection signal from a laser interferometer 16 is input.

次に、以上のマーク位置検出器14の出力側は、制御演
算部20の逐次位置推定フィルタ22に接続されている
。このフィルタ22は、例えば第4図に示すようなカル
マンフィルタを構成している。この逐次位置推定フィル
タ22は、ショット領域を指定するショット領域指定部
24によって今回指定されたショット領域のアライメン
トマークの座標位置を、前回検出したアライメントマー
クの位置推定値を利用して演算した今回検出のアライメ
ントマークの座標位置予測値を用いて推定する機能を有
するものである。
Next, the output side of the mark position detector 14 described above is connected to the sequential position estimation filter 22 of the control calculation section 20. This filter 22 constitutes a Kalman filter as shown in FIG. 4, for example. This sequential position estimation filter 22 calculates the coordinate position of the alignment mark of the shot area currently specified by the shot area specifying unit 24 that specifies the shot area using the estimated position value of the previously detected alignment mark. This function has a function of estimating the coordinate position of the alignment mark using the predicted value of the coordinate position.

次に、逐次位置推定フィルタ22の出力側は、露光制御
部26およびアライメント座標演算部28に各々接続さ
れている。これらのうち、露光制御部26にはショット
位置演算部26Aが設けられており、これによってショ
ット位置データが演算により求められるようになってい
る。
Next, the output side of the sequential position estimation filter 22 is connected to an exposure control section 26 and an alignment coordinate calculation section 28, respectively. Among these, the exposure control section 26 is provided with a shot position calculation section 26A, which allows shot position data to be calculated.

また、アライメント座標演算部28では、該当するショ
ット位置のアライメント座標データが求められるように
なっている。
Further, the alignment coordinate calculation section 28 is configured to obtain alignment coordinate data of the corresponding shot position.

次に、露光制御部26は、露光用光源30に接続されて
おり、アライメント終了後に露光用光源30が駆動され
てレチクルRの回路パターンの所定ショット領域に対す
る露光が行なわれるようになっている。
Next, the exposure control section 26 is connected to an exposure light source 30, and after the alignment is completed, the exposure light source 30 is driven to expose a predetermined shot area of the circuit pattern of the reticle R.

上述した露光制御部26、アライメント座標演算部28
の出力側は、いずれもステージコントローラ32に接続
されており、このステージコントローラ32には、上述
したレーザ干渉計16およびステージSをXY方向に駆
動する駆動モータ34が各々接続されている。
The above-mentioned exposure control section 26 and alignment coordinate calculation section 28
The output sides of both are connected to a stage controller 32, and to this stage controller 32, the above-described laser interferometer 16 and a drive motor 34 for driving the stage S in the X and Y directions are respectively connected.

ステージコントローラ32は、レーザ干渉計16および
制御演算部20から人力されたデータに基いて駆動モー
タ34を駆動し、ステージSの8勅を行なってレチクル
RとウェハWとの位置合せを行なうものである。
The stage controller 32 drives the drive motor 34 based on data manually inputted from the laser interferometer 16 and the control calculation unit 20, and performs eight rotations of the stage S to align the reticle R and the wafer W. be.

なお、レチクルRの回路パターンのステージS側におけ
る投影位置は、装置構成上あらかじめ決定されているも
のとする。
It is assumed that the projection position of the circuit pattern of the reticle R on the stage S side is determined in advance based on the device configuration.

次に、第4図を参照しながら、逐次位置推定フィルタ2
2について詳細に説明する。
Next, referring to FIG. 4, the sequential position estimation filter 2
2 will be explained in detail.

なお、図示する逐次位置推定フィルタ22は、X方向に
対するものであるが、Y方向の装置構成も同様であり、
適宜ソフトウェア、もしくはハードウェアによりて構成
される。
Note that although the illustrated sequential position estimation filter 22 is for the X direction, the device configuration for the Y direction is also the same.
It is configured by software or hardware as appropriate.

第4図において、第1図のマーク位置検出器14の出力
側は、加算器40にプラス側人力として接続されている
。この加算器40の出力側は、重み係数乗算部42に接
続されており、この重み係数乗算部42の出力側は、加
算器44にプラス側入力として接続されている。
In FIG. 4, the output side of the mark position detector 14 of FIG. 1 is connected to an adder 40 as a positive side human power. The output side of this adder 40 is connected to a weighting factor multiplier 42, and the output side of this weighting factor multiplier 42 is connected to an adder 44 as a plus side input.

この加算器44の出力側は、一方において逐次位置推定
フィルタ22の出力となるとともに、他方において、遅
延回路46を介して予測値算出部48に接続されている
The output side of this adder 44 serves as the output of the sequential position estimation filter 22 on one side, and is connected to the predicted value calculation unit 48 via a delay circuit 46 on the other side.

次に、該予測値算出部48の出力側は、一方において加
算器44のプラス入力側に接続されており、他方におい
て予測座標抽出部50に接続されている。また、この予
測座標抽出部50の出力側は、加算器40のマイナス入
力側に接続されている。
Next, the output side of the predicted value calculation section 48 is connected to the plus input side of the adder 44 on one side, and to the predicted coordinate extraction section 50 on the other side. Further, the output side of the predicted coordinate extraction section 50 is connected to the minus input side of the adder 40.

次に、以上のように構成された逐次位置推定フィルタ2
2の作用について説明する。
Next, the sequential position estimation filter 2 configured as described above is
The effect of 2 will be explained.

なお、以下の説明において、露光対象であるn番目のシ
ョット領域E anのアライメントマークの座標観測値
(実測値)をX、、Ynとし、同推定値をX @n* 
Y anとし、同予測値をxn“、Yn″とし、n −
1番目とn番目のショット領域のアライメントマーク間
隔の推定値をΔX Mn+ ΔY、。とし、同間隔の予
測値をΔxn“、ΔYn“とする。
In the following explanation, the observed coordinate values (actual measured values) of the alignment mark of the n-th shot area E an to be exposed are assumed to be X, , Yn, and the estimated values are assumed to be X @n*
Let Y an and the predicted values be xn", Yn", and n −
The estimated value of the alignment mark spacing between the first and nth shot areas is ΔX Mn+ ΔY. Let the predicted values at the same interval be Δxn" and ΔYn".

また、アライメントマークMX、MYに対する動作は同
様であり、各マークのX方向、Y方向に対する動作も同
様であるので、以下、マークMXのX方向について説明
する。
Furthermore, the operations for the alignment marks MX and MY are similar, and the operations for the X and Y directions of each mark are also similar, so the X direction of the mark MX will be described below.

まず、アライメント光LAによって、アライメントしよ
うとするn番目のショット領域Elfinのアライメン
トマークMXがスキャンされ、該マークMXの座標位置
の観測値xnがマーク位置検出器14によって得られる
First, the alignment mark MX of the n-th shot area Elfin to be aligned is scanned by the alignment light LA, and the observed value xn of the coordinate position of the mark MX is obtained by the mark position detector 14.

次に、以上のようにして求められた観測値xnは、逐次
位置推定フィルタ22の加算器40に入力される。他方
、この加算器40には、予測座標抽出部50から、該ア
ライメントマークMXの予測値X。”が入力されている
。この予測値は、前回(n−1)までのアライメントの
結果に基づいて得られたものである。
Next, the observed value xn obtained as described above is input to the adder 40 of the sequential position estimation filter 22. On the other hand, the adder 40 receives the predicted value X of the alignment mark MX from the predicted coordinate extraction section 50. " is input. This predicted value is obtained based on the results of alignment up to the previous time (n-1).

加算器40では、かかる観測(m X nから予測値x
n″が減算され、この減算値が重み係数乗算部42に人
力される。
The adder 40 calculates the predicted value x from the observation (m
n'' is subtracted, and this subtracted value is manually input to the weighting coefficient multiplier 42.

この重み係数乗算部42では、ショット領域E、のX座
標位置に対応する重み係数α8.β8が各々選択され、
これらと人力値との乗算が行なわれる。
This weighting factor multiplier 42 uses weighting factors α8. β8 are each selected,
These are multiplied by the human power value.

詳述すると、重み係数α8β8は、例えば第5図(A)
 、  CB) に各々示すように、ショット領域E 
anのショット位置nに対応して変更され、同一方向に
隣接するショット領域E0のうち露光が後から行われる
ものほど、「1」より小さい値となって、重みの程度が
低減されるように設定される。
To be more specific, the weighting coefficients α8β8 are, for example, as shown in FIG. 5(A).
, CB), the shot area E
It is changed corresponding to the shot position n of an, and the later the exposure is performed among the shot areas E0 adjacent in the same direction, the value becomes smaller than "1" and the degree of weight is reduced. Set.

例えば、第3図において、ショット領域Ellでは、重
み係数α8.β8は「1」であり、Y方向に並んだ最後
のショット領域EL6では小さくなる。
For example, in FIG. 3, in the shot area Ell, the weighting coefficient α8. β8 is “1” and becomes smaller in the last shot area EL6 lined up in the Y direction.

ところが、その列からX方向に一列分だけシフトした次
のステップであるショット領域E21では重み係数αつ
、β8がショット領域Ellの場合と同様の値となって
元に戻り、ショット領域E2ISでは減少する。X方向
についても同様である。
However, in shot area E21, which is the next step shifted by one column in the X direction from that column, the weighting coefficients α and β8 return to the original values as in shot area Ell, and decrease in shot area E2IS. do. The same applies to the X direction.

このように重み係数α8.β8を変更するのは、ステッ
プアンドリピートでショット領域E 1llnに順に露
光を行う場合のステージSの移動量を考慮しているため
である。この係数α8.β8の変更、及びX方向のステ
ッピング時に動作するカルマンフィルターとY方向のス
テッピング時に動作するカルマンフィルターとの動作制
御は、ショット領域指定部24からの情報に基づいて行
なわれる。
In this way, the weighting coefficient α8. The reason why β8 is changed is to take into consideration the amount of movement of the stage S when sequentially exposing the shot areas E1lln by step-and-repeat. This coefficient α8. The change in β8 and the operation control of the Kalman filter that operates during stepping in the X direction and the Kalman filter that operates during stepping in the Y direction are performed based on information from the shot area specifying unit 24.

以上のようにして選択された重み係数α8、β8が人力
値に乗算され、その結果である(1)、(2)式が加算
器44に各々入力される。
The human input values are multiplied by the weighting coefficients α8 and β8 selected as described above, and the resulting equations (1) and (2) are input to the adder 44, respectively.

α、(X、−Xo“)・・・・・・・・・・・・(1)
β、(X、−X〆)・・・・・・・・・・・・(2)他
方、この加算器44には、上述したアライメントマーク
MXの予測値X。“と、n−1番目とn番目のショット
領域のアライメントマーク間隔の予測値Δxn″とが各
々入力されている。
α, (X, -Xo“)・・・・・・・・・・・・(1)
β, (X, -X〆) (2) On the other hand, the adder 44 receives the predicted value X of the alignment mark MX described above. ", and the predicted value Δxn of the alignment mark interval of the (n-1)th and nth shot areas" are respectively input.

加算器44では、これらの入力の加算が各々行われ、n
番目のショット領域EIIInのアライメントマークの
最適な座標推定値x!nと最適なマーク間隔推定値Δx
、nとが、(3) 、  (4)式のように各々求めら
れる。これらの推定値が逐次位置推定フィルタ22から
出力される。
In the adder 44, each of these inputs is added, and n
The optimal coordinate estimate x of the alignment mark of the th shot area EIIIn! n and the optimal mark spacing estimate Δx
, n are calculated as in equations (3) and (4), respectively. These estimated values are sequentially output from the position estimation filter 22.

x 、n= x o”+αX(Xn−Xo゛)・・・・
・・(3)ΔX 、n=Δx7“+βX (X n−X
 n’) ・(4)他方、以上の推定値は、遅延回路4
6による遅延を受け、次のステップにおけるn+1番目
のショット領域E□、、のアライメントマークの座標値
の予測に利用される。
x, n = x o” + αX (Xn - Xo゛)...
...(3) ΔX, n=Δx7"+βX (X n-X
n') ・(4) On the other hand, the above estimated value is
6, and is used to predict the coordinate values of the alignment mark of the n+1-th shot area E□, , in the next step.

まず、(3)および(4)式の推定値を利用して、予測
値算出部48により、(5)および(6)式の演算が行
われ、n+1番目のショット領域Effln+1のアラ
イメントマーク座標予測値X。。1″およびマーク間隔
予測値ΔX n、、“が各々求められる。
First, using the estimated values of equations (3) and (4), the predicted value calculation unit 48 performs calculations of equations (5) and (6) to predict the alignment mark coordinates of the n+1-th shot area Effln+1. Value X. . 1'' and mark interval predicted values ΔX n, , `` are respectively determined.

X Oh+”= X sn+ΔX fo+・・・・・・
・・・・(5)ΔX n+ 1 ” =ΔXヨ。・・・
・・・・・・・・・・・・・・・(6)これらの予測値
が加算器44に入力されるとともに、座標予測値X n
il“が予測座標抽出部50によって抽出され、加算器
40に入力される。
X Oh+”=X sn+ΔX fo+・・・・・・
...(5) ΔX n+ 1" = ΔXyo.
(6) These predicted values are input to the adder 44, and the predicted coordinate values X n
il'' is extracted by the predicted coordinate extraction unit 50 and input to the adder 40.

なお、第4図には、行列によって各部の演算の内容が示
されている。また、Y方向についても同様であることは
、前述した通りである。
In addition, in FIG. 4, the contents of calculations in each part are shown by matrices. Further, as described above, the same applies to the Y direction.

以上のように、逐次位置推定フィルタ22によれば、n
−1番目のショット領域E +an−1のアライメント
マークの座標位置およびマーク間隔の推定値を利用して
、n番目のショット領域E mnのマーク座標位置およ
びマーク間隔の予測値が演算されるとともに、かかる予
測値を利用してn番目のショット領域E +nr+のマ
ーク座標位置およびマーク間隔の推定値が演算される。
As described above, according to the sequential position estimation filter 22, n
Using the estimated values of the coordinate position and mark interval of the alignment mark of the -1st shot area E+an-1, the predicted value of the mark coordinate position and mark interval of the nth shot area E mn is calculated, and Using these predicted values, estimated values of the mark coordinate position and mark interval of the n-th shot area E +nr+ are calculated.

このように構成された逐次位置推定フィルタ22は、位
置推定対象であるショット領域の第3図に示すような配
列モデルに対し、カルマンフィルタを適用したものであ
り、観測値X n、 Ynに含まれるノイズ成分を最小
限に抑える効果がある。
The sequential position estimation filter 22 configured in this manner applies a Kalman filter to an array model as shown in FIG. This has the effect of minimizing noise components.

次に、上記実施例の全体的動作について説明する。Next, the overall operation of the above embodiment will be explained.

例えば、n−1番目のショット領域E a+n−1の露
光が終了し、ショット領域指定部24によってn番目の
ショット領域E0の指定が行われた場合を仮定する。
For example, assume that the exposure of the (n-1)th shot area E a+n-1 has been completed and the shot area specifying unit 24 has specified the nth shot area E0.

この場合には、n番目のショット領域のアライメントマ
ーク座標位置9間隔値の予測値が逐次位置推定フィルタ
22によって求められているので、これらがアライメン
ト座標演算部28に入力され、ここでn番目のショット
領域のアライメント座標が演算される。ここでは予測さ
れたマーク位置がアライメント光LAの直下にくるよう
なステージ位置が算出される。
In this case, since the predicted values of the alignment mark coordinate position 9 interval values of the n-th shot area have been sequentially determined by the position estimation filter 22, these are input to the alignment coordinate calculation unit 28, where the n-th Alignment coordinates of the shot area are calculated. Here, a stage position is calculated such that the predicted mark position is directly below the alignment light LA.

そして算出された演算値は、ステージコントローラ32
に入力され、アライメントしようとするn番目のショッ
ト領域E l1Inのアライメントマークが第1図に示
すようにアライメント光LA(スポット光)によって照
明されるように、ステージSの移動が行なわれる。
The calculated value is then used by the stage controller 32.
is input, and the stage S is moved so that the alignment mark of the n-th shot area E11In to be aligned is illuminated by the alignment light LA (spot light) as shown in FIG.

アライメント光照射位置への穆勅勅作は、ステージコン
トローラ32による駆動子−タ34の駆動制御によフて
行なわれる。すなわち、ステージコントローラ32は、
アライメント座標演算部28から入力されたショット領
域E anのアライメントマークの予測XY座標位置P
 xn、 P ynに応じて、レーザ干渉計16の出力
によるステージSの座標位置のモニタを行ないつつ、駆
動モータ34を駆動する。
The alignment light is directed to the alignment light irradiation position by drive control of the driver 34 by the stage controller 32. That is, the stage controller 32
Predicted XY coordinate position P of the alignment mark in the shot area Ean input from the alignment coordinate calculation unit 28
The drive motor 34 is driven in accordance with xn and Pyn while monitoring the coordinate position of the stage S based on the output of the laser interferometer 16.

次に、光源10からアライメント光LAが出力され、ア
ライメントマークの走査が行われてマ一り位置検出器1
4による観測値Xn、Ynが各々得られる。これらの観
測値Xn、Y、は、逐次位置推定フィルタ22に人力さ
れ、ここで上述した演算が行われて、マーク座標推定値
X sn及びマーク間隔推定値ΔX sn及び予測値X
 ”n+1+ΔX″。、1が各々演算される。
Next, the alignment light LA is output from the light source 10, and the alignment mark is scanned, and the alignment mark is aligned with the position detector 1.
Observed values Xn and Yn based on 4 are obtained, respectively. These observed values Xn, Y, are sequentially input to the position estimation filter 22, where the above-mentioned calculations are performed to obtain the mark coordinate estimated value X sn, the mark interval estimated value ΔX sn, and the predicted value X.
"n+1+ΔX". , 1 are calculated respectively.

これらの推定値のうち、マーク座標推定値X anは、
露光制御部26のショット位置演算部26Aに入力され
、予測値X“n□は、アライメント座標演算部28に人
力される。
Among these estimated values, the mark coordinate estimated value X an is
The predicted value X"n□ is input to the shot position calculation section 26A of the exposure control section 26, and is manually input to the alignment coordinate calculation section 28.

ショット位置演算部26Aでは、かかる入力に基いてn
番目のショット領域の位置が演算され、これがステージ
コントローラ32に入力される。
The shot position calculation unit 26A calculates n based on this input.
The position of the second shot area is calculated and inputted to the stage controller 32.

このステージコントローラ32は、入力に基いてステー
ジSの穆勤を行い、アライメントが終了することとなる
The stage controller 32 performs the adjustment of the stage S based on the input, and the alignment is completed.

そして、この動作の後、露光制御部26によって露光用
光源30が駆動され、n番目のショット領域に対する露
光が行われることとなる。
After this operation, the exposure light source 30 is driven by the exposure control section 26, and the n-th shot area is exposed.

以上の動作が各ショット領域毎に繰り返されて、ステッ
プアンドリピートの露光が行われる。
The above operations are repeated for each shot area to perform step-and-repeat exposure.

以上説明したように、本実施例によれば、検出器やウェ
ハ上のマーク状態や座標検出系に存在するランダムな誤
差に対し、その誤差を最小に抑えるとともにマーク座標
の最良推定値を求める逐次位置推定フィルタを使用する
こととしたので、高精度な重ね合わせ露光を行なうこと
ができる。
As explained above, according to this embodiment, random errors that exist in the mark state on the detector or wafer or in the coordinate detection system can be minimized and the best estimated value of the mark coordinates can be found sequentially. Since the position estimation filter is used, highly accurate overlapping exposure can be performed.

なお、本発明は何ら上記実施例に限定されるものではな
く、例えば、露光装置以外の検査装置などにも通用可能
である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and can be applied to inspection devices other than exposure devices, for example.

また、ウェハの状態等によりランダムな誤差成分が変動
した場合には、逐次位置推定フィルタをその誤差に対し
て最良になるように調整することで、従来よりも誤差の
変動の影響を小さく抑えることが可能である。
In addition, when random error components fluctuate due to wafer conditions, etc., the influence of error fluctuations can be suppressed to a smaller extent than before by adjusting the position estimation filter to be the best for that error. is possible.

更に、1シヨツトずつマーク位置を検出(実測)するダ
イバイダイ方式よりアライメントのスループットを向上
させたいときは、アライメントを1シヨツト間隔で行な
い、アライメントしないショット領域は予測値に基づい
てウェハの位置決めを行なって露光を行うようにしても
よい。
Furthermore, if you want to improve alignment throughput compared to the die-by-die method that detects (actually measures) the mark position one shot at a time, alignment is performed at one-shot intervals, and the wafer is positioned in the unaligned shot areas based on predicted values. Exposure may also be performed.

また、上記実施例では、ウェハW上に配列された各ショ
ット領域E mnに対し、直接にそのショット領域のア
ライメントマークを検出してアライメント及び露光が行
われる場合を説明したが、例えば隣接するショット領域
のアライメントマークを検出して間接的に該当ショット
領域のアライメントおよび露光を行うようにしてもよい
Furthermore, in the above embodiment, a case has been described in which alignment and exposure are performed for each shot area E mn arranged on the wafer W by directly detecting the alignment mark of that shot area. Alternatively, alignment and exposure of the corresponding shot area may be performed indirectly by detecting the alignment mark of the area.

このような間接的なアライメント法としては、例えば特
開昭61−44429号公報に開示されているように、
ウェハ上の複数のショット領域のうち代表的な位置にあ
るいくつかのショット領域に付随したマーク位置を予め
実測し、ショット領域のウェハ上での配列を統計的な手
法を用いて認定する方法、すなわちある種のウェハグロ
ーバルアライメントl去が知られている。このようなグ
ローバルアライメント法と本発明によるアライメント法
とを組み合わせた使用法も可能である。この場合、上記
グローバルアライメント法によって得られたアライメン
ト結果に基づいてウェハへのショット(露光)を開始す
ることにより、ショット開始時の誤差を抑えることが可
能となる。
As such an indirect alignment method, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-44429,
A method of actually measuring mark positions associated with some shot areas at representative positions among a plurality of shot areas on a wafer in advance, and certifying the arrangement of the shot areas on the wafer using a statistical method; That is, a certain type of wafer global alignment is known. It is also possible to use a combination of such global alignment method and the alignment method according to the present invention. In this case, by starting the shot (exposure) on the wafer based on the alignment result obtained by the global alignment method, it is possible to suppress errors at the start of the shot.

あるいは、上記グローバルアライメント法により得られ
るマークの座標値に重量しているノイズ成分(誤差分)
の分散を求め、その分散の大きさに応じてカルマンフィ
ルターの重み係数(α。
Alternatively, the noise component (error) weighing on the mark coordinate values obtained by the above global alignment method
The weighting coefficient (α) of the Kalman filter is determined according to the size of the variance.

β)を一定値として固定してしまってもよい。この場合
、逐次位置推定フィルターはカルマンフィルターとして
構成せず、単なる荷重平均した式の形をとり、内部処理
が簡単になるといった利点がある。
β) may be fixed as a constant value. In this case, the sequential position estimation filter is not configured as a Kalman filter, but takes the form of a simple weighted average equation, which has the advantage of simplifying internal processing.

また本発明の実施例に示したアライメント系は、特にウ
ェハ上のマークのみを検出するものとしたが、レチクル
に付随したマークとウェハ上のショット領域に付随した
マークとを同時に検出する方式のアライメント系にして
も同様の効果が得られる。
Further, although the alignment system shown in the embodiment of the present invention is designed to detect only the marks on the wafer, there is an alignment system that simultaneously detects marks attached to the reticle and marks attached to the shot area on the wafer. A similar effect can be obtained by using a system.

[発明の効果] 以上説明したように、この発明によれば、検知手段から
得られるアライメントマークの座標値に含まれるランダ
ムな誤差成分を最小域に抑え、精度の高いアライメント
を行なうことができるといいう効果がある。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, it is possible to suppress the random error component included in the coordinate values of the alignment mark obtained from the detection means to the minimum range and perform highly accurate alignment. There is an effect.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図は縮小
投影型の露光装置の例を示す概略の説明図、第3図は第
2図のウェハにおけるアライメントマークを持つパター
ン列を示す説明図、第4図は逐次位置推定フィルタの回
路構成例を示す回路ブロック図、第5図は該フィルタの
重み係数の例を示す線図である。 [主要部分の符号の説明] 14・・・マーク位置検知器、20・・・制御演算部、
22・・・逐次位置推定フィルタ、26・・・露光制御
部、26A・・・ショット位置演算部、28・・・アラ
イメント座標演算部、32・・・ステージコントローラ
、42・・・重み係数乗算部、48・・・予測値算出部
、50・・・予測座標抽出部、Eゆ。・・・ショット領
域、MX、MY・・・アライメントマークY、R・・・
レティクル、S・・・ステージ、T・・・投影レンズ、
W・・・ウェハ。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic explanatory diagram showing an example of a reduction projection type exposure apparatus, and FIG. 3 is a pattern array having alignment marks on the wafer shown in FIG. FIG. 4 is a circuit block diagram showing an example of the circuit configuration of a sequential position estimation filter, and FIG. 5 is a diagram showing an example of weighting coefficients of the filter. [Description of symbols of main parts] 14... Mark position detector, 20... Control calculation unit,
22... Sequential position estimation filter, 26... Exposure control section, 26A... Shot position calculation section, 28... Alignment coordinate calculation section, 32... Stage controller, 42... Weighting factor multiplication section , 48... Predicted value calculation section, 50... Predicted coordinate extraction section, Eyu. ...Shot area, MX, MY...Alignment marks Y, R...
Reticle, S...stage, T...projection lens,
W...Wafer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】  所定面内で移動可能なステージ上にセットされた基板
上の同一方向にほぼ等間隔で複数配列されている第一の
パターンが各々有するマークのいずれかを用いて、第一
のパターンと第二のパターンとの相対的な位置合わせを
行うアライメント装置において、 前記第一のパターンのいずれかのマークを光学的に検出
してその位置の観測値を求めるマーク位置検出手段と、 該検出されたマーク位置の観測値と、前回のアライメン
トが行われている場合には前回得られたマーク推定値に
基いて演算された今回の検出マークの位置の予測値と、
第一のパターンの配列位置に対応して決定される重み係
数とを用いて、今回の検出マークの位置の推定値を演算
する逐次位置推定フィルタと、 該フィルタにより決定された推定値に基いて、前記検出
されたマークの位置から推定される第一のパターンの位
置を演算する演算手段と、 該演算手段の演算結果に基いて、該第一のパターンと第
二のパターンの相対的な移動を行う駆動手段とを備えた
ことを特徴とするアライメント装置。
[Scope of Claims] A first pattern is formed using any of the marks each of a plurality of first patterns arranged at approximately equal intervals in the same direction on a substrate set on a stage movable within a predetermined plane. In an alignment device that performs relative alignment between a first pattern and a second pattern, a mark position detection means for optically detecting one of the marks of the first pattern and obtaining an observed value of the position; , an observed value of the detected mark position and, if a previous alignment has been performed, a predicted value of the currently detected mark position calculated based on the previously obtained mark estimate;
a sequential position estimation filter that calculates an estimated value of the current detection mark position using a weighting coefficient determined corresponding to the array position of the first pattern; , calculation means for calculating the position of the first pattern estimated from the position of the detected mark; and relative movement of the first pattern and the second pattern based on the calculation result of the calculation means. An alignment device characterized by comprising: a driving means for performing.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011003809A (en) * 2009-06-19 2011-01-06 Tokyo Electron Ltd Pre-alignment method of semiconductor wafer and program for pre-alignment
JP2022033962A (en) * 2017-10-31 2022-03-02 株式会社アドテックエンジニアリング Double-sided exposure device and double-sided exposure method

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