JPS6361905A - アライメントマ−ク検出装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ＩＣ製造工程におけるアライメントマーク検
出装置に関する。

［従来技術］ 近年のＩＣやＬＳＩ素子等の線幅の微細化にともない、
ＩＣ露光装置の高い位置決め精度が要求されている。

従来、位置決めを行なう手法として、オートアライメン
ト専用のパターンにスポット状またはスリット状のレー
ザビームを照射、走査しパターンエツジからの回折光に
よりレチクルとウニ八との相対的ずれ量を検知していた
。

［発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、この方式では、レーザビームのスポット
またはスリットが狭いため、位置合せ用パターン（アラ
イメントパターン）上のノイズ等の影響を受けるという
問題点が存在する。また、少数の専用パターンでの検出
では、高い位置決め精度を得られない。

本発明は、上述従来例の問題点を除去し、ノイズの存在
するアライメントパターンにおいても、その影響を縮小
し、高精度かつ高信頼性の位置検出を行なうアライメン
トマーク検出装置の提供を目的とする。

［問題点を解決するための手段および作用コ上記目的を
達成するため、本発明では、複数の線からなる縞状アラ
イメントマークを含む入力画像と複数の帯状線からなる
幅広のグリッド状テンプレートパターンとのコンボリュ
ーション９寅算処理を行ない、ざらにこの処理結果に対
し、重心算出を行なうことによりアライメントマークの
位置を検出するようにしている。また、必要に応じ、上
記コンボリューション演算処理により得られる関数の重
心算出に先立ってノイズレベルの除去を行なう。

［実施例コ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第２図は、本実施例で検出するアライメントパターンの
入力画像例である。アライメントパターンとしては、同
図に示すような多数の縞模様からなるパターンを使用す
る。ただし、この人力画像はウェハからの反射像に対し
、エツジ成分を抽出した像が最適であり、本実施例では
上述の縞模様パターンのエツジ抽出像を使用する。

第３図は、第２図のパターンの実際の人力画像例を示す
。第２図に示される像は理想的な状態であり、本来は、
第３図のようなノイズ等を含む像となる。このノイズは
、照射光がウェハ上で反射する際に、ウェハ上に塗布さ
れているフォトレジストの厚みの不均一性が原因となる
回折光の干渉、あるいは表面の凹凸により発生する。

以下、本実施例におけるアライメントマーク検出の原理
を説明する。

第４図は、本実施例により高い精度で位置検出を行なう
ためのグリッド状パターン（テンプレート）の−例であ
る。このグリッドの間隔は人力画像の縞模様の間隔に等
しい。

本発明においては、アライメントマークの位置検出のた
めに、入力画像とグリッド状パターンとのコンボリュー
ション（たたみ込み積分）を行なう。

コンボリューション演算とは、次式で表される。

ｙ（ｔ）−Ｓ″′ｆ１（τ）ｆ２（ｔ−で）ｄτ本発明
において、ｆ＋が入力画像を表す関数、ｆ２がグリッド
状のテンプレートのパターン信号を表す関数である。上
式かられかるように、コンボリューションをとることに
より、ｔｌだけ変位した時点でｆｌとｆ２のパターンが
一致した場合、ｙ　（ｔ＋　）の値は最大となる。従っ
て、本発明では、ｔｌを求めることによって、アライメ
ントマークの変位を検出することができる。

コンボリューション演算を行なうに際し、第５図に示す
ような少数の縞模様からなるパターンの場合の検討例を
示す。ここでは、微小な点状のノイズが存在しており、
この場合のコンボリューション処理結果は第６図のよう
になる。この結果を見ると、位置合せのためのピークが
２つ存在する。つまり、アライメントパターンとの相関
およびノイズとの相関による２つのピークが表れている
。このように、少数の線および帯状線からなるパターン
どうしのコンボリューションでは、必要とするピークと
ノイズによるピークとの識別が困難である。したがって
、本実施例においては、位置合せに必要な情報を強調す
るために多数の縞模様からなるアライメントマークを用
いることとした。こうすることにより、ノイズ成分を抑
制することが可能となる。

さらに本実施例では、テンプレートとして使用するグリ
ッドの幅を広くすることにより、ノイズ成分の抑制効果
を上げている。第７図は、この原埋の説明図である。こ
のように、幅広のグリ・ンドを用いているため、グリッ
ド幅に対し小さなノイズにより検知されるピークは、ウ
ェハ上のアライメントマークにより得られるピークに比
べはるかに弱い。

第８図は、このような場合のコンボリューション処理信
号を示す。同図では、横軸にテンプレートの位置、縦軸
に信号の強さを表している。同図に表される処理信号は
、像全体に含まれるノイズの影晋を受け、全体にノイズ
成分が分布している。そのため、ノイズレベルの抑制を
行なう。

第８図を参照してノイズレベル検出および抑制の説明を
する。ノイズレベルを検知するには、処理信号中の最大
値、すなわち、人力画像とテンプレートパターンとが最
も一致した位置Ｐ′からマイナス方向およびプラス方向
に対し、予め最適と定められた区間（２Ｗ）内での最小
値を検出し、ノイズレベルと設定する。次に、このノイ
ズレベル分だけ処理信号から減算を行ない、正確な位置
決めに必要な情報を得る。

第８図の処理信号からノイズレベルを除去した信号を第
９図に示す。同図では、さらに高精度に位置を検出する
ために、重心を算出し、位置を決定している。正確な位
置とは、車にピーク値を示す位置であるとは限らない。

そのため、統計的手法として利用されている重心を検出
する。重心の検出は、上述の区間内で行ない、最終的な
位置Ｐを決定する。

第１図は、本発明の一実施例に係るアライメントマーク
検出装置の構成図である。上述の原理に基づき、同図の
装置は次のように動作する。まず、ウェハ１上の縞模様
（アライメントマーク）を有する画像は、ＩＣ露光装置
に備わる産業用テレビカメラ（ＩＴＶ）２で撮られ、Ａ
／Ｄ変換器３においてアナログビデオ信号からデジタル
信号に変換され、画像メモリ４に登録される。コンボリ
ューション演算器６では、画像メモリ４内に登録された
画像データとテンプレートメモリ５に格納されているテ
ンプレートパターンとのコンボリューション演算を行な
う。この演算結果は、コンボリューションメモリ７に格
納される。

コンボリューションされメモリ７に格納された処理信号
は、ピーク値検出部８においてピーク値が検出され、こ
れら処理信号とピーク値からノイズレベル検出部９にお
いてノイズレベルが検出される。次に、上記処理信号は
、ノイズレベル分だけ減ぜられたのち、重心位晋検出部
１１においてピーク位置を中心とした所定の範囲で重心
位置が検出され、これにより正確で信頓性の高いアライ
メントマーク位置が決定される。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、規則的に配列さ
れた複数の線からなる縞模様であるアライメントマーク
の位置を検出するに当り、該マークとグリッド状テンプ
レートとのコンボリューションをとっているため、正確
な位置検出が可能である。

また、幅広のグリッド状テンプレートを用いているため
、縞模様間のノイズの影否を抑制する効果が大きい。

さらに、最終的に統計的手法として広く用いられている
重心を使用して位置を決定しているため、高精度、かつ
信顆性の高い位置決めが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係るアライメントマーク
検出装置のブロック図、 第２図は、理想的なアライメントパターンの画像、 第３図は、ノイズ成分を含むアライメントパターン像、 第４図は、グリッド状テンプレートパターン、第５図は
、少数縞模様の走査概略、 第６図は、少数縞模様の場合のコンホリューショ　ン　
タ匹埋イ言号、 第７図は、多数縞模様の走査概略、 第８図は、多数縞模様の場合のコンポリューショ　ン　
処理イ言号、 第９図は、ノイズ成分の除去と重心位置決定である。 １：ウェハ、２　：　ＩＴＶカメラ、 ３：Ａ／Ｄ変換器、４：画像メモリ、 ５：テンプレートパターン、 ６：コンボリューション演算器、 ７：コンボリューションメモリ、 ８：ピーク値検出、９：ノイズレベル検出、１０：ノイ
ズレベル除去、ｌｌ：重心位置検出。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＩＣ製造工程において用いられる複数の線からなる
   縞状アライメントマークを構成する各線より幅広の複数
   の帯状線からなるグリッド状テンプレートパターンに相
   当する第１の画像信号を発生する手段と、上記アライメ
   ントマークを含む領域を撮像する手段と、該撮像手段か
   ら出力される第２の画像信号と上記第１の画像信号との
   コンボリューション演算を行なう第１の演算手段と、該
   演算手段から出力される関数の重心を上記アライメント
   マークの位置として算出する第２の演算手段とを具備す
   ること特徴とするアライメントマーク検出装置。 ２、前記第２の演算手段が、前記関数の統計的重心を算
   出するに先立って、該関数出力の低レベル部分であるノ
   イズ成分を除去する手段を含む特許請求の範囲第１項記
   載のアライメントマーク検出装置。 ３、前記第１の画像信号を発生する手段が、前記グリッ
   ド状テンプレートパターンをディジタルデータとして記
   憶するテンプレートメモリを含む特許請求の範囲第１項
   記載のアライメントマーク検出装置。