JP2001267215A - Position information measuring device and exposure device - Google Patents
Position information measuring device and exposure deviceInfo
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板等の物体上に形成されたマークの位置情
報を計測する際に、スループットの低下を招かずに高い
精度でマークの位置情報を計測することができる位置情
報計測装置及び露光装置を提供する。
【解決手段】 本発明の位置情報計測装置は、ウェハＷ
上に形成されたアライメントマークに照明光を照射して
得られる検出信号に対して電気的処理を施してアライメ
ントマークＡＭの位置情報を計測するものであって、ウ
ェハ上の最初に位置情報を行うアライメントマークに対
してはＡＧＣを有効にして計測を行って、計測時の増幅
率及びオフセットの値を記憶する。そして、他のアライ
メントマークの位置情報を計測する際には、記憶した増
幅率及びオフセットの値を用いて電気的処理を行って位
置情報を計測する。
(57) [Summary] [Problem] When measuring position information of a mark formed on an object such as a substrate, position information that can measure the position information of the mark with high accuracy without lowering the throughput. Provided are a measurement device and an exposure device. SOLUTION: The position information measuring device of the present invention includes a wafer W
An electrical process is performed on a detection signal obtained by irradiating the alignment mark formed thereon with illumination light to measure the position information of the alignment mark AM, and the position information is first performed on the wafer. For the alignment mark, measurement is performed with AGC enabled, and the amplification factor and offset value at the time of measurement are stored. When measuring the position information of another alignment mark, the position information is measured by performing an electrical process using the stored amplification factor and offset value.
Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子や液晶
表示素子等の製造工程において、基板やレチクル等の物
体に形成されたマークの位置情報を計測する位置情報計
測装置、及び当該位置情報計測装置によって計測された
位置情報に基づいて基板とレチクルとの位置合わせ（ア
ライメント）を行い、レチクルに形成されたパターンの
像を基板上に転写する露光装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position information measuring apparatus for measuring position information of a mark formed on an object such as a substrate or a reticle in a manufacturing process of a semiconductor element or a liquid crystal display element, and the like, and the position information measurement. The present invention relates to an exposure apparatus that performs positioning (alignment) between a substrate and a reticle based on position information measured by an apparatus and transfers an image of a pattern formed on the reticle onto the substrate.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体素子や液晶表示素子等の製造にお
いては、露光装置を用いてフォトマスクやレチクル（以
下、これらをレチクルと総称する）に形成された微細な
パターンの像をフォトレジスト等の感光剤が塗布された
半導体ウェハやガラスプレート等の上に転写することが
繰り返し行われる。露光装置としては例えばステップ・
アンド・リピート方式の露光装置やステップ・アンド・
スキャン方式の露光装置が用いられることが多い。上記
パターンの像の転写を行う際には、基板の位置と転写さ
れるレチクルに形成されたパターン像の位置とを精密に
合わせる必要がある。近年、特に半導体素子の製造にお
いては、形成されるパターンが微細になっており、所望
の性能を有する半導体素子を製造するために位置合わせ
の精度向上が要求されている。基板やレチクルにはその
位置を検出するためのマークが形成されており、露光装
置はこれらのマークの位置情報を計測することによって
レチクル又は基板の位置情報を計測する位置情報計測装
置を備えている。2. Description of the Related Art In the manufacture of semiconductor devices, liquid crystal display devices, and the like, an image of a fine pattern formed on a photomask or a reticle (hereinafter, these are collectively referred to as a reticle) by using an exposure apparatus is used for forming a photoresist or the like. Transferring onto a semiconductor wafer or a glass plate coated with a photosensitive agent is repeatedly performed. For example, step exposure
And repeat type exposure equipment and step-and-
A scan type exposure apparatus is often used. When transferring the image of the pattern, it is necessary to precisely match the position of the substrate with the position of the pattern image formed on the reticle to be transferred. In recent years, particularly in the manufacture of semiconductor devices, patterns to be formed have become finer, and there has been a demand for improved alignment accuracy in order to manufacture semiconductor devices having desired performance. A mark for detecting the position is formed on the substrate or the reticle, and the exposure apparatus includes a position information measuring device that measures the position information of the reticle or the substrate by measuring the position information of these marks. .
【０００３】位置情報計測装置の内、レチクルの位置情
報を検出するレチクル位置情報検出装置は、光源として
基板を露光するための露光光を用いるものが一般的であ
る。このレチクル位置情報検出装置の検出方式には、例
えばＶＲＡ（Visual ReticleAlignment）方式がある。
ＶＲＡ方式は、基板がステージ上に搬送される前に、露
光光をレチクル上に形成されたマークに照射して得られ
る光学像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像
素子で画像信号に変換し、この画像信号の画像処理を行
ってマークの位置情報を検出するものである。[0003] Among the position information measuring devices, a reticle position information detecting device for detecting reticle position information generally uses an exposure light for exposing a substrate as a light source. As a detection method of the reticle position information detection device, for example, there is a VRA (Visual Reticle Alignment) method.
In the VRA system, an optical image obtained by irradiating exposure light on a mark formed on a reticle is converted into an image signal by an image pickup device such as a CCD (Charge Coupled Device) before the substrate is transferred onto a stage. The image processing of this image signal is performed to detect the position information of the mark.
【０００４】また、位置情報計測装置の内、基板の位置
情報を検出する基板位置情報検出装置は、半導体素子や
液晶表示素子等の製造過程において測定対象である基板
の表面状態（荒れ程度）が変化するため、単一種類の装
置によって基板の位置情報を正確に検出することは困難
であり、一般的には基板の表面状態に合わせて異なる方
式の装置が使用される。これらの装置の主なものとして
は、ＬＳＡ（Laser Step Alignment）方式、ＦＩＡ（Fi
eld Image Alignment）方式、ＬＩＡ（Laser Interfero
metric Alignment）方式のものがある。[0004] Among the position information measuring devices, a substrate position information detecting device for detecting position information of a substrate has a surface state (roughness) of a substrate to be measured in a manufacturing process of a semiconductor element, a liquid crystal display element or the like. Because of the change, it is difficult to accurately detect the position information of the substrate by a single type of device. Generally, different types of devices are used according to the surface state of the substrate. The main components of these devices are the LSA (Laser Step Alignment) method and the FIA (Fi
eld Image Alignment, LIA (Laser Interfero)
metric alignment) method.
【０００５】以下、これらの方式の基板位置情報検出装
置を概説すると以下の通りである。つまり、ＬＳＡ方式
の基板位置情報検出装置は、レーザ光を基板に形成され
たマークに照射し、回折・散乱された光を利用してその
マークの位置情報を計測する基板位置情報検出装置であ
り、従来から種々の製造工程の半導体ウェハに幅広く使
用されている。ＦＩＡ方式の基板位置情報検出装置は、
ハロゲンランプ等の波長帯域幅の広い光源を用いてマー
クを照明し、その結果得られたマークの像を画像信号に
変換した後、画像処理して位置計測を行う基板位置情報
検出装置であり、アルミニウム層や基板表面に形成され
た非対称なマークの計測に効果的である。ＬＩＡ方式の
基板位置情報検出装置は、基板表面に形成された回折格
子状のマークに、僅かに波長が異なるレーザ光を２方向
から照射し、その結果生ずる２つの回折光を干渉させ、
この干渉光の位相からマークの位置情報を検出する基板
位置情報検出装置である。このＬＩＡ方式の基板位置情
報検出装置は、低段差のマークや基板表面の荒れが大き
い基板に用いると効果的である。The following is a brief description of these types of substrate position information detecting devices. That is, the LSA type substrate position information detecting device is a substrate position information detecting device that irradiates a mark formed on a substrate with a laser beam and measures the position information of the mark by using diffracted / scattered light. Conventionally, it has been widely used for semiconductor wafers in various manufacturing processes. The board position information detecting device of the FIA method
A substrate position information detection device that illuminates a mark using a light source having a wide wavelength bandwidth such as a halogen lamp, converts an image of the obtained mark into an image signal, performs image processing, and performs position measurement, This is effective for measuring asymmetric marks formed on the aluminum layer or the substrate surface. The LIA type substrate position information detecting device irradiates laser beams having slightly different wavelengths from two directions to a diffraction grating-shaped mark formed on the substrate surface, and causes the resulting two diffracted lights to interfere with each other.
This is a substrate position information detecting device that detects mark position information from the phase of the interference light. The LIA type substrate position information detecting device is effective when used for a substrate having a low step mark or a large substrate surface roughness.
【０００６】また、上記の位置情報検出装置としては、
投影光学系を介して基板上のマークの位置情報を検出す
るＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）方式、投影光学系を介
することなく直接基板上のマークの位置情報を検出する
オフ・アクシス方式、及び投影光学系を介して基板とレ
チクルとを同時に観察し、両者の相対位置関係を検出す
るＴＴＲ（スルー・ザ・レチクル）方式等がある。これ
らの位置情報検出装置を使用して、レチクルと基板との
位置合わせを行う場合、予め位置情報検出装置の計測中
心とレチクルのパターンの投影像の中心（露光中心）と
の間隔であるベースライン量が求められている。そし
て、位置情報検出装置によってマークの計測中心からの
ずれ量が検出され、このずれ量をベースライン量で補正
した距離だけ基板を移動することによって基板上に設定
された区画領域（ショット領域）の中心が露光中心に正
確に位置合わせされた後に、露光光によりショット領域
が露光される。露光装置を維持して使用する過程で次第
にベースライン量が変動することがあが、このようなベ
ースライン量の変動である所謂ベースライン変動が生じ
ると、アライメント精度（重ね合わせ精度）が低下す
る。従って、例えば定期的に位置情報検出装置の計測中
心と露光中心との間隔を正確に計測するためのベースラ
インチェックを行う必要がある。[0006] Further, as the position information detecting device,
A TTL (through-the-lens) method for detecting position information of a mark on a substrate via a projection optical system, an off-axis method for directly detecting position information of a mark on a substrate without passing through a projection optical system, and There is a TTR (through-the-reticle) system or the like that simultaneously observes a substrate and a reticle via a projection optical system and detects a relative positional relationship between the two. When the reticle and the substrate are aligned using these position information detection devices, a baseline, which is the distance between the measurement center of the position information detection device and the center (exposure center) of the projected image of the reticle pattern in advance. The quantity is required. Then, the position information detection device detects the amount of deviation of the mark from the measurement center, and moves the substrate by a distance obtained by correcting the amount of deviation with the baseline amount to thereby define the divided area (shot area) set on the substrate. After the center is accurately aligned with the exposure center, the shot area is exposed by exposure light. In the process of using and maintaining the exposure apparatus, the baseline amount may gradually change. However, if such a baseline amount fluctuation, that is, a so-called baseline fluctuation occurs, the alignment accuracy (overlay accuracy) decreases. . Therefore, for example, it is necessary to periodically perform a baseline check for accurately measuring the distance between the measurement center and the exposure center of the position information detecting device.
【０００７】次に、露光装置の全体の動作の一例を概説
すると以下の通りである。まず、基板が露光位置に搬送
される前にレチクル位置情報検出装置によってレチクル
に形成されたマークの位置情報を検出し、この位置情報
に基づいてレチクルの位置の調整を行う。次に、基板を
露光位置に搬送し、基板位置情報検出装置によって基板
に形成されたマークの位置情報を検出する。そして、基
板に形成されたマークの位置情報に基づいて露光光の光
軸に対して垂直な面内において基板の位置情報で示され
るずれ量をベースライン量で補正した距離だけ基板を移
動することにより、基板に形成されたショット領域とレ
チクルとの相対位置の位置あわせを行った後に露光光を
レチクルに照射してレチクルに形成されたパターンの像
を基板上に露光する。Next, an example of the overall operation of the exposure apparatus will be outlined as follows. First, before the substrate is conveyed to the exposure position, the reticle position information detecting device detects position information of a mark formed on the reticle, and adjusts the position of the reticle based on the position information. Next, the substrate is transported to the exposure position, and the position information of the mark formed on the substrate is detected by the substrate position information detecting device. Then, based on the position information of the mark formed on the substrate, the substrate is moved by a distance obtained by correcting the shift amount indicated by the position information of the substrate with the baseline amount in a plane perpendicular to the optical axis of the exposure light. Thus, after the relative position between the shot area formed on the substrate and the reticle is aligned, the reticle is irradiated with exposure light to expose an image of the pattern formed on the reticle onto the substrate.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したＬ
ＳＡ方式、ＦＩＡ方式、ＬＩＡ方式の何れの方式の位置
情報計測装置を用いた場合であっても基板に照明光を照
射した場合に生ずる反射光又は基板を透過した透過光を
検出信号に変換し、変換された検出信号を電気的に処理
してマークの位置情報を計測している。位置情報を計測
する際に、基板からの反射光や基板の透過光の強度が低
いため、高い精度でマークの位置情報を計測するための
十分な信号強度が得られない場合がある。これは、基板
上に形成されたパターンの形状によって照明光が散乱さ
れたり、基板上に積層される各種材料の光の反射・透過
特性の相違、更には基板表面に塗布されるフォトレジス
トの厚みの不均一性に基づく多重反射の影響、検出信号
の明部と暗部とのコントラストの相違等が原因で生じる
ものである。よって、同一の基板内においても、位置情
報を計測するために、十分な信号強度が得られる部分と
そうでない部分が混在する。By the way, the aforementioned L
Regardless of the position information measuring device of any of the SA system, the FIA system, and the LIA system, reflected light generated when the substrate is irradiated with illumination light or transmitted light transmitted through the substrate is converted into a detection signal. The position information of the mark is measured by electrically processing the converted detection signal. When measuring the position information, the intensity of the reflected light from the substrate or the transmitted light through the substrate is low, so that a sufficient signal intensity for measuring the position information of the mark with high accuracy may not be obtained. This is because the illumination light is scattered due to the shape of the pattern formed on the substrate, the difference in the light reflection / transmission characteristics of various materials laminated on the substrate, and the thickness of the photoresist applied to the substrate surface. This is caused by the influence of multiple reflection based on the non-uniformity of the image, the difference in contrast between the bright part and the dark part of the detection signal, and the like. Therefore, even in the same substrate, there are portions where a sufficient signal strength is obtained and portions where the signal intensity is not sufficient for measuring position information.
【０００９】このような部分が混在する状況においても
基板内の位置に拘わらず基板内に形成されたマークの位
置情報を計測するために、位置情報計測装置には一般的
にＡＧＣ（Automatic Gain Control：自動利得制御）回
路が設けられている。このＡＧＣ回路は、検出信号を予
め設定された範囲内の強度に増幅するものである。よっ
て、検出信号の強度が弱い場合であっても検出信号は位
置情報を得るために必要な信号強度に増幅される。位置
情報を計測する際に検出信号の強度が一定に設定され、
計測処理に不都合がないよう、ＡＧＣ回路は基板に形成
されたマークの位置情報を計測する際には常に作動状態
に設定される。このように、ＡＧＣ回路は検出信号の強
度を一定にするために用いられるが、強度を一定にする
にはＡＧＣ回路の増幅率は検出信号の信号強度に応じて
異なった値に設定される。このように、ＡＧＣ回路を用
いることにより、位置計測を行うために十分な信号強度
が得られることになるが、マークの検出信号がマーク毎
に異なる増幅率で増幅される結果、計測される位置情報
は位置ずれ誤差が生ずる。次に、ＡＧＣ回路による増幅
率の相違によって位置ずれ誤差が発生する理由について
説明する。In order to measure position information of a mark formed in a substrate regardless of the position in the substrate even in a situation where such portions are mixed, a position information measuring device is generally provided with an AGC (Automatic Gain Control). : Automatic gain control) circuit is provided. This AGC circuit amplifies the detection signal to an intensity within a preset range. Therefore, even if the strength of the detection signal is weak, the detection signal is amplified to a signal strength necessary for obtaining position information. When measuring the position information, the strength of the detection signal is set constant,
The AGC circuit is always set to the active state when measuring the position information of the mark formed on the substrate so that the measurement processing is not inconvenient. As described above, the AGC circuit is used to keep the strength of the detection signal constant. To keep the strength constant, the amplification factor of the AGC circuit is set to a different value according to the signal strength of the detection signal. As described above, by using the AGC circuit, a signal intensity sufficient for performing the position measurement can be obtained. However, as a result of the detection signal of the mark being amplified at a different amplification factor for each mark, the position to be measured is determined. The information has a displacement error. Next, a description will be given of a reason why a position shift error occurs due to a difference in amplification factor between the AGC circuits.
【００１０】図９はマークの断面形状の一例を示す断面
図である。図９に示したマークＭは、マーク要素ｍ１
０，ｍ１１，ｍ１２の部分をエッチング処理にて凹形状
としたいわゆるライン・アンド・スペースのマークであ
る。いま、図９に示したマークＭに対して照明光を照射
した結果が図１０中符号ｄ１を付した検出信号が得られ
たとする。図１０は、検出信号の一例を示す図である。
尚、図１０に示した検出信号は、ＣＣＤ等の時間的に走
査処理を行う撮像素子を用いて得られた検出信号を示し
ており、横軸に時間、縦軸に信号強度をそれぞれ設定し
ている。図１０中においては３本の横軸が示されている
が、縦軸に平行に設定された直線と各横軸が交わる時点
は同一の時点である。FIG. 9 is a sectional view showing an example of a sectional shape of a mark. The mark M shown in FIG.
This is a so-called line-and-space mark in which the portions 0, m11, and m12 are concave by etching. Now, it is assumed that the result of irradiating the mark M shown in FIG. 9 with the illumination light is to obtain a detection signal denoted by reference numeral d1 in FIG. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the detection signal.
Note that the detection signal shown in FIG. 10 indicates a detection signal obtained by using an image pickup device such as a CCD which performs a temporal scanning process. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents signal intensity. ing. Although three horizontal axes are shown in FIG. 10, the time when each horizontal axis intersects a straight line set parallel to the vertical axis is the same time.
【００１１】また、図１０中符号ｄ２，ｄ３を付した検
出信号は符号ｄ１を付した検出信号を所定の増幅率で増
幅した検出信号を示しており、符号ｄ３が付された検出
信号の増幅率は符号ｄ３が付された検出信号の増幅率よ
りも大きな値に設定されている。図１０から分かるよう
に、異なる増幅率で増幅した結果得られる検出信号は時
間的に遅延する。これは、ＡＧＣ回路を含む増幅回路の
周波数特性が高周波成分に対して悪化することに起因す
る。つまり、図１０に示した検出信号に対してフーリエ
変換を施すと、各周波数成分に分離することができる
が、増幅回路は高い周波数成分に対するゲインが小であ
るため、低い周波数成分は設定した増幅率で増幅される
が、高い周波数成分は低い周波数成分に対して設定した
増幅率で増幅されない。In FIG. 10, the detection signals denoted by d2 and d3 indicate detection signals obtained by amplifying the detection signal denoted by d1 at a predetermined amplification factor. The rate is set to a value larger than the amplification rate of the detection signal denoted by the symbol d3. As can be seen from FIG. 10, the detection signals obtained as a result of amplification at different amplification factors are temporally delayed. This is because the frequency characteristics of the amplifier circuit including the AGC circuit deteriorate with respect to the high frequency component. That is, when the Fourier transform is applied to the detection signal shown in FIG. 10, the signal can be separated into each frequency component. However, since the gain of the amplifier circuit is small for the high frequency component, the low frequency component is set to the set amplification factor. The high frequency component is not amplified at the amplification factor set for the low frequency component.
【００１２】このように、異なる増幅率で増幅された周
波数成分を合成すると、図１０中において符号ｄ２，ｄ
３を付した検出信号のように、信号波形が鈍る。この傾
向は、通常検出信号に対して設定された増幅率が高くな
る程顕著になる。図１０に示したように、検出信号が時
間軸上に設定されている場合には、検出信号の時間軸上
の位置、例えば極大部及び極小部の時間軸上の位置に基
づきマークの位置情報が計測される。よって、図１０に
示したように、増幅率が異なると検出信号が鈍る結果、
検出信号の時間軸上の位置が変化する。検出信号の時間
軸上の位置変化量は増幅率が異なると変わる。よって、
マーク毎に異なる増幅率で検出信号の増幅を行うと、計
測結果の位置ずれ誤差がマーク間において異なることに
なる。近年、特に半導体素子の製造においては、今後、
より高密度で微細な加工技術が求められると考えられ
る。このような高密度化の要求に答えるためには、マー
ク間における位置ずれ誤差が異なることは問題である。As described above, when the frequency components amplified at different amplification factors are combined, in FIG.
The signal waveform becomes dull like the detection signal marked with “3”. This tendency becomes more remarkable as the amplification factor set for the normal detection signal increases. As shown in FIG. 10, when the detection signal is set on the time axis, the position information of the mark is determined based on the position on the time axis of the detection signal, for example, the positions of the maximum part and the minimum part on the time axis. Is measured. Therefore, as shown in FIG. 10, if the amplification factors are different, the detection signal becomes dull.
The position on the time axis of the detection signal changes. The amount of change in the position of the detection signal on the time axis changes when the amplification factor differs. Therefore,
If the detection signal is amplified at a different amplification factor for each mark, the displacement error of the measurement result differs between the marks. In recent years, especially in the manufacture of semiconductor devices,
It is considered that higher density and finer processing technology is required. In order to respond to such a demand for higher density, it is problematic that the misalignment error between marks differs.
【００１３】また、通常半導体素子や液晶表示素子等の
製造にあたっては、基板がロット単位で管理されて製造
が行われるが、ロットが変わり照明光の反射率や検出信
号の明部と暗部とのコントラストが大きく変化した場合
には、ＡＧＣのリトライが複数回発生するという不都合
がある。ＡＧＣのリトライは例えばある増幅率で検出信
号の増幅を行っても位置情報を計測するために必要とな
る強度を有する検出信号が得られなかった場合に生ず
る。ＡＧＣのリトライを１回行うには、約数秒の時間を
要する。よって、計測すべきマークの数が多い場合に
は、スループットの低下を招くといった問題があった。In the manufacture of a semiconductor device or a liquid crystal display device, a substrate is usually controlled and manufactured in lots. However, the lot changes and the reflectance of illumination light and the difference between a bright portion and a dark portion of a detection signal are changed. When the contrast greatly changes, there is a disadvantage that AGC retries occur a plurality of times. The AGC retry occurs, for example, when a detection signal having an intensity necessary for measuring position information cannot be obtained even when the detection signal is amplified at a certain amplification factor. It takes about several seconds to perform AGC retry once. Therefore, when the number of marks to be measured is large, there is a problem that the throughput is reduced.
【００１４】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、基板等の物体上に形成されたマークの位置情報
を計測する際に、スループットの低下を招かずに高い精
度でマークの位置情報を計測することができる位置情報
計測装置及び露光装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and when measuring position information of a mark formed on an object such as a substrate, the position of the mark can be accurately determined without lowering the throughput. It is an object of the present invention to provide a position information measuring device and an exposure device that can measure information.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の位置情報計測装置は、物体（Ｗ）上に形成
されたマーク（ＡＭ）に検出光（ＩＬ）を照射して得ら
れる検出信号に対して電気的処理を施して当該マーク
（ＡＭ）の位置情報を計測する位置情報計測装置（１
２，２７）であって、所定のマーク（ａｍ０）の位置情
報を計測する際の前記電気的処理時に用いた増幅率及び
オフセットの値を記憶する記憶手段（３６）を有し、前
記マーク（ａｍ０）と異なるマークの位置情報を計測す
る際には前記記憶手段に記憶された増幅率及びオフセッ
トの値に基づいて前記電気的処理を行うことを特徴とし
ている。この発明によれば、物体上に形成された所定の
マーク以外のマークの位置情報を計測する場合に、所定
のマークの位置情報を計測する際の電気的処理時に用い
た増幅率及びオフセットの値を用いて電気的処理を行っ
ており、ある物体に形成された複数のマークの位置情報
を計測する場合には、結局同じ増幅率及びオフセットの
値を用いて電気的処理を行うようにしている。よって、
電気的処理時における増幅率やオフセットの値の相違に
起因する検出信号の位置ずれ誤差のマーク間におけるバ
ラツキを無くすことができるため、高い精度でマークの
位置情報を計測することができる。また、所定のマーク
以外のマークの位置情報を検出する際には同一の増幅率
及びオフセットの値を用いて電気的処理を行っているた
め、計測のリトライが生じず、その結果スループットの
低下を招くことはない。また、本発明の位置情報計測装
置（１２，２７）は、前記所定のマーク（ａｍ０）が、
前記物体（Ｗ）に形成された複数のマークの内、最初に
計測するマークであり、前記所定のマーク（ａｍ０）の
計測時における前記増幅率及びオフセットの値を最適の
値に設定する設定手段（３４，３５）を具備することを
特徴としている。また、本発明の位置情報計測装置（１
２，２７）は、前記物体は複数設けられた基板（Ｗ）で
あり、前記所定のマーク（ａｍ０）は当該基板（Ｗ）の
内、最初に計測する基板に形成されたマーク（ＡＭ）で
あることを特徴としている。ここで、本発明の位置情報
計測装置（１２，２７）は、前記記憶手段（３６）は、
前記最初に計測する基板（Ｗ）に形成されたマーク（Ａ
Ｍ）の位置情報を求める際に用いた増幅率及びオフセッ
トの値を記憶し、前記記憶手段（３６）に記憶された増
幅率及びオフセットの値を、他の基板（Ｗ）に形成され
たマーク（ＡＭ）の位置情報を計測する際に利用するこ
とを特徴としている。また、本発明の位置情報計測装置
（１２，２７）では、前記記憶手段（３６）は、前記最
初に計測する基板（Ｗ）に形成された複数のマーク（Ａ
Ｍ）の位置情報を求める際にそれぞれ用いられた複数の
増幅率及びオフセットの値の平均値を記憶し、前記記憶
手段（３６）に記憶された増幅率及びオフセットの値の
平均値を、他の基板（Ｗ）に形成されたマーク（ＡＭ）
の位置情報を計測する際に用いることを特徴としてい
る。また、本発明の位置情報計測装置（１２，２７）
は、前記増幅率及びオフセットの値の平均値を、各露光
工程毎に記憶することを特徴としている。本発明の露光
装置は、マスク（Ｒ）のパターンの像を感光基板（Ｗ）
に投写する露光装置において、上記の位置情報計測装置
（１２，２７）と、前記位置情報計測装置（１２，２
７）を用いて得られた前記マーク（ＡＭ）の位置情報に
基づいて前記物体（Ｗ）を移動させ、パターンが形成さ
れたマスク（Ｒ）との位置合わせを行う位置合わせ手段
（７，１１）とを具備し、前記マスク（Ｒ）に露光光
（ＥＬ）を照射して前記マスク（Ｒ）のパターン像を前
記基板（Ｗ）上に転写することを特徴としている。In order to solve the above problems, a position information measuring device according to the present invention is obtained by irradiating a mark (AM) formed on an object (W) with detection light (IL). Position information measuring device (1) that performs electrical processing on the detected signal to measure the position information of the mark (AM).
2, 27), and further includes storage means (36) for storing values of an amplification factor and an offset used at the time of the electrical processing when measuring the position information of the predetermined mark (am0). When the position information of a mark different from am0) is measured, the electrical processing is performed based on the amplification factor and the offset value stored in the storage unit. According to the present invention, when measuring the position information of a mark other than the predetermined mark formed on the object, the amplification factor and the offset value used at the time of electrical processing when measuring the position information of the predetermined mark When the position information of a plurality of marks formed on a certain object is measured, the electric processing is performed using the same amplification factor and offset value after all. . Therefore,
Since it is possible to eliminate the variation between the marks of the positional deviation error of the detection signal due to the difference between the amplification factor and the offset value at the time of the electrical processing, the mark positional information can be measured with high accuracy. In addition, when detecting position information of a mark other than a predetermined mark, electrical processing is performed using the same amplification factor and offset value, so that retry of measurement does not occur, thereby reducing throughput. I will not invite you. In the position information measuring device (12, 27) of the present invention, the predetermined mark (am0) is
Setting means for setting the amplification factor and the offset value at the time of measurement of the predetermined mark (am0) to an optimum value, which is a mark to be measured first among a plurality of marks formed on the object (W). (34, 35). In addition, the position information measuring device (1
2, 27), the object is a plurality of substrates (W) provided, and the predetermined mark (am0) is a mark (AM) formed on a substrate to be measured first among the substrates (W). It is characterized by having. Here, in the position information measuring device (12, 27) of the present invention, the storage means (36)
The mark (A) formed on the substrate (W) to be measured first
M) stores the amplification factor and the offset value used in obtaining the position information, and stores the amplification factor and the offset value stored in the storage means (36) in a mark formed on another substrate (W). It is characterized in that it is used when measuring (AM) position information. In the position information measuring device (12, 27) of the present invention, the storage means (36) stores the plurality of marks (A) formed on the substrate (W) to be measured first.
M) storing an average value of a plurality of amplification factors and offset values respectively used for obtaining the position information of the position information, and calculating an average value of the amplification factor and the offset value stored in the storage means (36). Mark (AM) formed on the substrate (W)
It is characterized in that it is used when measuring the position information of the object. Further, the position information measuring device of the present invention (12, 27)
Is characterized in that an average value of the amplification factor and the offset value is stored for each exposure step. The exposure apparatus of the present invention converts an image of a pattern of a mask (R) into a photosensitive substrate (W).
In the exposure apparatus, the position information measuring device (12, 27) and the position information measuring device (12, 2)
(7) Positioning means (7, 11) for moving the object (W) based on the position information of the mark (AM) obtained by using (7) and positioning the object (W) with a mask (R) on which a pattern is formed. And irradiating the mask (R) with exposure light (EL) to transfer a pattern image of the mask (R) onto the substrate (W).
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態による位置情報計測装置及び露光装置について
詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による位
置情報計測装置が用いられる本発明の一実施形態による
露光装置の全体構成を示す図である。本実施形態におい
ては、アライメントセンサとしてオフアクシス方式のア
ライメントセンサを備えたステップ・アンド・リピート
方式の露光装置を例に挙げて説明する。尚、以下の説明
においては、図１中に示されたＸＹＺ直交座標系を設定
し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関
係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＺ
軸が紙面に対して平行となるよう設定され、Ｙ軸が紙面
に対して垂直となる方向に設定されている。図中のＸＹ
Ｚ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設
定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a position information measuring device and an exposure device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention in which a position information measuring device according to an embodiment of the present invention is used. In the present embodiment, a step-and-repeat type exposure apparatus including an off-axis type alignment sensor as an alignment sensor will be described as an example. In the following description, the XYZ rectangular coordinate system shown in FIG. 1 is set, and the positional relationship of each member will be described with reference to the XYZ rectangular coordinate system. The XYZ rectangular coordinate system uses the X axis and Z
The axis is set to be parallel to the plane of the paper, and the Y axis is set to a direction perpendicular to the plane of the paper. XY in the figure
In the Z coordinate system, the XY plane is actually set to a plane parallel to the horizontal plane, and the Z axis is set vertically upward.
【００１７】図１において、照明光学系１から射出され
た露光光ＥＬが、ほぼ均一な照度でマスクたるレチクル
Ｒを照明する。レチクルＲはレチクルステージ３上に保
持され、レチクルステージ３はベース４上の２次元平面
内で移動及び微小回転ができるように支持されている。
装置全体の動作を制御する主制御系１０が、ベース４上
の駆動装置５を介してレチクルステージ３の動作を制御
する。In FIG. 1, an exposure light EL emitted from an illumination optical system 1 illuminates a reticle R as a mask with substantially uniform illuminance. The reticle R is held on a reticle stage 3, and the reticle stage 3 is supported so as to be able to move and minutely rotate in a two-dimensional plane on a base 4.
A main control system 10 that controls the operation of the entire apparatus controls the operation of the reticle stage 3 via a driving device 5 on the base 4.
【００１８】露光光ＥＬのもとで、レチクルＲのパター
ン像が投影光学系ＰＬを介して基板たるウェハＷ上の各
ショット領域に投影される。ここで、ウェハＷについて
概説する。図２はウェハＷの上面図である。ウェハＷ上
にはストリートラインＳＬによって離間して配置された
複数のショット領域Ｄが設定されている。ストリートラ
インＳＬ上には位置計測用のマークたるアライメントマ
ークａｍ１，ａｍ２が形成されている。尚、本実施形態
においては、説明を簡単化するためアライメントマーク
ａｍ１，ａｍ２として一次元計測用のライン・アンド・
スペースのものを考える。つまり、アライメントマーク
ａｍ１は図２中のＸ軸方向の位置、アライメントマーク
ａｍ２は図２中のＹ軸方向の位置を計測するものである
とする。尚、図２において、符号ＮはウェハＷの外周の
一部に形成されたノッチを示し、ウェハＷの方位を特定
するためのものである。Under the exposure light EL, the pattern image of the reticle R is projected onto each shot area on the wafer W as a substrate via the projection optical system PL. Here, the wafer W will be outlined. FIG. 2 is a top view of the wafer W. On the wafer W, a plurality of shot areas D spaced from each other by a street line SL are set. On the street line SL, alignment marks am1 and am2, which are marks for position measurement, are formed. In this embodiment, for simplicity of description, line-and-line for one-dimensional measurement is used as alignment marks am1 and am2.
Think of space things. That is, it is assumed that the alignment mark am1 measures the position in the X-axis direction in FIG. 2, and the alignment mark am2 measures the position in the Y-axis direction in FIG. In FIG. 2, reference numeral N denotes a notch formed in a part of the outer periphery of the wafer W, for specifying the orientation of the wafer W.
【００１９】次に、アライメントマークａｍ１，ａｍ２
についてより詳細に説明する。図３はアライメントマー
クａｍ１，ａｍ２の形状を説明するための図である。ア
ライメントマークａｍ１，ａｍ２の上面は、図３（ａ）
に示されるように、矩形状のマーク要素ｍ１，ｍ２，ｍ
３を所定の間隔をもって、その長手方向がほぼ平行とな
るように配置したものである。図３（ｂ）は、図３
（ａ）中のＡ−Ａ線の断面を示しており、図３（ｂ）に
示されるように、マーク要素ｍ１，ｍ２，ｍ３は、断面
形状が矩形の溝を形成することにより形成されている。
尚、図２に示したウェハＷ及び図３に示したアライメン
トマークａｍ１，ａｍ２はあくまでも一例であって、こ
れらに限られない。例えばアライメントマークａｍ１，
ａｍ２の代わりに図３（ｃ）に示したような二次元計測
用のアライメントマークとしても良い。Next, the alignment marks am1, am2
Will be described in more detail. FIG. 3 is a diagram for explaining the shapes of the alignment marks am1 and am2. The upper surfaces of the alignment marks am1 and am2 are shown in FIG.
As shown in the figure, rectangular mark elements m1, m2, m
3 are arranged at predetermined intervals so that their longitudinal directions are substantially parallel. FIG.
3A shows a cross section taken along line AA. As shown in FIG. 3B, the mark elements m1, m2, and m3 are formed by forming grooves having a rectangular cross section. I have.
Note that the wafer W shown in FIG. 2 and the alignment marks am1 and am2 shown in FIG. 3 are merely examples, and the present invention is not limited to these. For example, alignment marks am1,
Instead of am2, an alignment mark for two-dimensional measurement as shown in FIG. 3C may be used.
【００２０】図１に戻り、ウェハＷはウェハホルダー６
を介してウェハステージ７上に載置されている。ウェハ
ステージ７は、投影光学系ＰＬの光軸に垂直な面内でウ
ェハＷを２次元的に位置決めするＸＹステージ、投影光
学系ＰＬの光軸に平行な方向（Ｚ方向）にウェハＷを位
置決めするＺステージ、及びウェハＷを微小回転させる
ステージ等より構成されている。Returning to FIG. 1, the wafer W is placed on the wafer holder 6.
And is placed on the wafer stage 7 via. The wafer stage 7 is an XY stage that two-dimensionally positions the wafer W in a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system PL, and positions the wafer W in a direction (Z direction) parallel to the optical axis of the projection optical system PL. And a stage for minutely rotating the wafer W.
【００２１】ウェハステージ７の上面に移動鏡８が固定
され、移動鏡８に対向するようにレーザ干渉計９が配置
されている。図１では簡略化して表示しているが、移動
鏡８はＸ軸に垂直な反射面を有する平面鏡及びＹ軸に垂
直な反射面を有する平面鏡より構成されている。また、
レーザ干渉計９は、Ｘ軸に沿って移動鏡８にレーザビー
ムを照射する２個のＸ軸用のレーザ干渉計及びＹ軸に沿
って移動鏡８にレーザビームを照射するＹ軸用のレーザ
干渉計より構成され、Ｘ軸用の１個のレーザ干渉計及び
Ｙ軸用の１個のレーザ干渉計により、ウェハステージ７
のＸ座標及びＹ座標が計測される。また、Ｘ軸用の２個
のレーザ干渉計の計測値の差により、ウェハステージ７
の回転角が計測される。A movable mirror 8 is fixed on the upper surface of the wafer stage 7, and a laser interferometer 9 is arranged to face the movable mirror 8. Although shown in a simplified manner in FIG. 1, the movable mirror 8 is composed of a plane mirror having a reflection surface perpendicular to the X axis and a plane mirror having a reflection surface perpendicular to the Y axis. Also,
The laser interferometer 9 includes two X-axis laser interferometers that irradiate the movable mirror 8 with a laser beam along the X-axis and a Y-axis laser that irradiates the movable mirror 8 with a laser beam along the Y-axis. The wafer stage 7 is constituted by one laser interferometer for the X axis and one laser interferometer for the Y axis.
Are measured. Further, the difference between the measured values of the two laser interferometers for the X axis causes the wafer stage 7
Is measured.
【００２２】レーザ干渉計９により計測されたＸ座標、
Ｙ座標、及び回転角の情報は主制御系１０に供給され、
主制御系１０は、供給された座標をモニターしつつ駆動
系１１を介して、ウェハステージ７の位置決め動作を制
御する。尚、図１には示していないが、レチクル側にも
ウェハ側と同様の干渉計システムが設けられている。X coordinate measured by the laser interferometer 9,
The information of the Y coordinate and the rotation angle is supplied to the main control system 10,
The main control system 10 controls the positioning operation of the wafer stage 7 via the drive system 11 while monitoring the supplied coordinates. Although not shown in FIG. 1, an interferometer system similar to the wafer side is provided on the reticle side.
【００２３】また、投影光学系ＰＬの側面にはオフ・ア
クシスのアライメントセンサ１２が配置され、このアラ
イメントセンサ１２において、ブロードバンド光を発生
するハロゲンランプ等の光源１３からの照明光がコリメ
ータレンズ１４によって平行光に変換され、ハーフミラ
ー１５で反射された後、照明光ＩＬはミラー１９で反射
され、対物レンズ２０で集光されて、ウェハＷ上のアラ
イメントマークＡＭを落射照明する。尚、以下の説明に
おいては、図２に示したアライメントマークａｍ１，ａ
ｍ２を区別せずに指し示す場合にはアライメントマーク
ＡＭと記す。An off-axis alignment sensor 12 is disposed on a side surface of the projection optical system PL. In this alignment sensor 12, illumination light from a light source 13 such as a halogen lamp for generating broadband light is transmitted by a collimator lens 14. After being converted into parallel light and reflected by the half mirror 15, the illumination light IL is reflected by the mirror 19 and condensed by the objective lens 20, and illuminates the alignment mark AM on the wafer W with incident light. In the following description, the alignment marks am1 and a2 shown in FIG.
When m2 is indicated without distinction, it is described as an alignment mark AM.
【００２４】照明光ＩＬがアライメントマークＡＭを照
明すると反射光が生ずる。このアライメントマークＡＭ
からの反射光は、対物レンズ２０を介してミラー１９に
よって反射された後、ハーフミラー１５を介してミラー
２１に入射する。ミラー２１に入射した反射光は、その
光軸が折り曲げられ、図中Ｚ軸方向へ進み、レンズ系２
２によって指標板２３上に結像される。この指標板２３
には、アライメントマークＡＭの位置情報を計測する際
の基準となる指標マークが形成されている。指標板２３
は対物レンズ２０とレンズ系２２とによってウェハＷと
共役に配置される。ウェハＷのアライメントマークの像
と指標マークとは、リレー系２４，２５を介して撮像素
子２６の撮像面に結像する。撮像素子２６としては例え
ば二次元ＣＣＤ（Charge Coupled Device）が用いられ
る。尚、本実施形態ではウェハＷからの反射光を用いて
指標板２３を照明するようにしているが、指標板２３を
アライメントマークＡＭとは別の照明系により照明する
（指標板独立照明方式）ようにしてもよい。When the illumination light IL illuminates the alignment mark AM, reflected light is generated. This alignment mark AM
Is reflected by the mirror 19 via the objective lens 20 and then enters the mirror 21 via the half mirror 15. The reflected light that has entered the mirror 21 has its optical axis bent and travels in the Z-axis direction in the figure, and
2 forms an image on the index plate 23. This index plate 23
Is formed with an index mark serving as a reference when measuring the position information of the alignment mark AM. Indicator plate 23
Is conjugated with the wafer W by the objective lens 20 and the lens system 22. The image of the alignment mark on the wafer W and the index mark are formed on the imaging surface of the imaging element 26 via the relay systems 24 and 25. As the imaging element 26, for example, a two-dimensional CCD (Charge Coupled Device) is used. In the present embodiment, the index plate 23 is illuminated using the reflected light from the wafer W. However, the index plate 23 is illuminated by an illumination system different from the alignment mark AM (index plate independent illumination method). You may do so.
【００２５】撮像素子２６は撮像面に結像した光学像を
電気信号に変換する。次に、撮像素子２６について詳細
に説明する。図４は撮像素子２６の撮像面を示す図であ
る。図４に示されたように、撮像素子２６の撮像面には
入射した光を受光して電気信号に変換する受光素子が配
列されている。撮像素子２６は配列された受光素子を順
次走査することにより撮像面に入射する像を画像信号に
変換する。つまり、図４に示されるように、行ｒ１に配
列された受光素子を図中の走査方向に順次走査し、行ｒ
１に配列された受光素子全てについて走査が終了する
と、次に、行ｒ２に受光素子を図中の走査方向に順次走
査し、以下同様に、順次行ｒ３，ｒ４，…に配列された
受光素子を走査する。尚、図４において、符号Ｉｍ１〜
Ｉｍ３はアライメントマークａｍ０の像を示している。
このように走査して得られた画像信号の内、行ｒ１を走
査して得られた画像信号は画像信号Ｃ１として出力さ
れ、行ｒ２を走査して得られた画像信号は画像信号Ｃ２
として出力される。これは他の行についても同様であ
る。The image pickup device 26 converts an optical image formed on the image pickup surface into an electric signal. Next, the image sensor 26 will be described in detail. FIG. 4 is a diagram illustrating an imaging surface of the imaging element 26. As shown in FIG. 4, a light receiving element for receiving incident light and converting the light into an electric signal is arranged on an imaging surface of the imaging element 26. The image pickup device 26 converts an image incident on the image pickup surface into an image signal by sequentially scanning the arranged light receiving elements. That is, as shown in FIG. 4, the light receiving elements arranged in the row r1 are sequentially scanned in the scanning direction in the drawing, and
When the scanning is completed for all the light receiving elements arranged in row 1, the light receiving elements are sequentially scanned in row r2 in the scanning direction in the drawing, and likewise, the light receiving elements arranged in rows r3, r4,. Is scanned. Incidentally, in FIG.
Im3 indicates an image of the alignment mark am0.
Among the image signals obtained by scanning in this manner, the image signal obtained by scanning the row r1 is output as the image signal C1, and the image signal obtained by scanning the row r2 is the image signal C2.
Is output as This is the same for the other rows.
【００２６】撮像素子２６から出力される画像信号は位
置演算ユニット２７へ出力される。位置演算ユニット２
７は撮像素子２６から出力される画像信号に対して種々
の信号処理を施してアライメントマークＡＭの位置情報
を演算により求める。図５は、位置演算ユニット２７の
内部の概略構成を示すブロック図である。図５に示した
ように、位置演算ユニット２７は、プリアンプ３０、増
幅器３１、Ａ／Ｄ（アナログ・ディジタル）変換器３
２、画像信号メモリ３３、制御部３４、ＡＧＣ（Automa
tic Gain Control：自動利得制御）回路３５、メモリ３
６、及び位置演算部３７を備える。The image signal output from the image sensor 26 is output to the position calculation unit 27. Position calculation unit 2
Numeral 7 performs various kinds of signal processing on the image signal output from the image sensor 26 to calculate the position information of the alignment mark AM by calculation. FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration inside the position calculation unit 27. As shown in FIG. 5, the position calculation unit 27 includes a preamplifier 30, an amplifier 31, and an A / D (analog / digital) converter 3.
2. Image signal memory 33, control unit 34, AGC (Automa
tic Gain Control) 35, memory 3
6 and a position calculation unit 37.
【００２７】プリアンプ３０は、撮像素子２７から出力
される画像信号を予め設定された固定の増幅率で増幅す
る。このプリアンプ３０は、画像信号を直接高い増幅率
で増幅した場合に生ずるノイズの発生を低減するために
設けられる。増幅器３１は、ＡＧＣ回路３５によってそ
の増幅率が制御され、プリアンプ３０から出力される画
像信号をＡ／Ｄ変換器３２による信号処理に最適な電圧
範囲の画像信号に増幅する。Ａ／Ｄ変換器３２は、増幅
器３１によって増幅された画像信号に対してＡ／Ｄ変換
処理を施してディジタル信号に変換する。画像信号メモ
リ３３は、ディジタル化された画像信号を記憶する。The preamplifier 30 amplifies the image signal output from the image sensor 27 at a preset fixed amplification factor. The preamplifier 30 is provided to reduce the generation of noise that occurs when an image signal is directly amplified at a high amplification factor. The amplification factor of the amplifier 31 is controlled by the AGC circuit 35, and the amplifier 31 amplifies the image signal output from the preamplifier 30 into an image signal in a voltage range most suitable for signal processing by the A / D converter 32. The A / D converter 32 performs A / D conversion processing on the image signal amplified by the amplifier 31 and converts the image signal into a digital signal. The image signal memory 33 stores the digitized image signal.
【００２８】制御部３４は、ＡＧＣ回路３５を制御す
る。また、詳細は後述するが、主制御部１０から出力さ
れる制御信号に基づいて、メモリ３６に記憶されたＡＧ
Ｃ回路３５の増幅器３１の増幅率及びオフセットの値を
読み出してＡＧＣ回路３５が制御する増幅器の増幅率及
びオフセットの値を制御する。更に、位置演算部３７に
対して画像信号メモリ３３に記憶された画像信号に基づ
いてアライメントマークＡＭの位置情報を演算により算
出させる制御信号を出力する。The control unit 34 controls the AGC circuit 35. Although details will be described later, based on the control signal output from the main control unit 10, the AG
The gain and offset values of the amplifier 31 of the C circuit 35 are read, and the gain and offset values of the amplifier controlled by the AGC circuit 35 are controlled. Further, it outputs a control signal to the position calculating section 37 for calculating position information of the alignment mark AM based on the image signal stored in the image signal memory 33 by calculation.
【００２９】ここで、ＡＧＣ回路３５の増幅率及びオフ
セットについて説明する。図６は、増幅率とオフセット
との関係を説明するための図である。図６において、符
号Ｅが付された曲線は、例えば図４中の行ｒ５に配列さ
れた受光素子を走査して得られる画像信号である。図６
に示されたように、画像信号の極大値と極小値との差
（図６中においては符号Ｇが付された箇所）をどれだけ
増幅するのかを示すものが増幅率であり、零信号レベル
に対する画像信号の極大値と極小値との中間値（図６中
においては符号Ｆが付された箇所）をいくらに設定する
のかを示すものがオフセットである。Here, the amplification factor and offset of the AGC circuit 35 will be described. FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the amplification factor and the offset. In FIG. 6, a curve denoted by reference symbol E is, for example, an image signal obtained by scanning the light receiving elements arranged in row r5 in FIG. FIG.
As shown in FIG. 6, the amplification factor indicates how much the difference between the local maximum value and the local minimum value of the image signal (in FIG. 6, the portion denoted by the symbol G) is amplified, and the zero signal level is shown. The offset indicates how much an intermediate value between the maximum value and the minimum value of the image signal with respect to (the position indicated by the symbol F in FIG. 6) is set.
【００３０】図５に戻り、メモリ３６は、制御部３４が
制御するＡＧＣ回路３５で設定される増幅率及びオフセ
ットの値を記憶する。位置演算部３７は、制御部３４か
ら出力される制御信号に基づいて画像信号メモリ３３に
記憶されている画像信号に対して演算を行って、アライ
メントマークＡＭの位置情報を求め、主制御系１０へ出
力する。Returning to FIG. 5, the memory 36 stores the gain and offset values set by the AGC circuit 35 controlled by the control unit 34. The position calculation unit 37 performs a calculation on the image signal stored in the image signal memory 33 based on the control signal output from the control unit 34 to obtain position information of the alignment mark AM, and Output to
【００３１】主制御系１０は位置演算部３７から出力さ
れるアライメントマークＡＭの位置情報に基づいて駆動
系１１を介してウェハステージ７を駆動し、ウェハＷに
上に設定されたショット領域を投影光学系ＰＬの露光位
置に合わせ込んだ後、露光光ＥＬをレチクルＲに露光し
てレチクルＲに形成されたパターンの像をウェハＷ上に
転写して露光処理を行う。The main control system 10 drives the wafer stage 7 via the drive system 11 based on the position information of the alignment mark AM output from the position calculation unit 37, and projects the shot area set above on the wafer W. After adjusting to the exposure position of the optical system PL, the exposure light EL is exposed to the reticle R, and the image of the pattern formed on the reticle R is transferred onto the wafer W to perform exposure processing.
【００３２】次に、以上説明した構成における本発明の
一実施形態による位置情報計測装置及び露光装置の動作
について説明する。図７は、本発明の一実施形態による
位置情報計測装置の動作の一例を示すフローチャートで
ある。尚、図７に示したフローは理解を容易にするた
め、一枚のウェハＷを搬入してからウェハＷ上に形成さ
れた全てのアライメントマークＡＭの計測を行う場合の
手順を示している。しかし、ウェハＷ上に形成されたア
ライメントマークＡＭ全てについて必ずしも計測を行う
必要はなく、ウェハＷ上に形成されたアライメントマー
クＡＭの内、数個を選択して位置情報を計測し、他のア
ライメントマークの位置情報を統計演算により算出す
る、特開昭６１−４４４２９で公知のいわゆるＥＧＡ
（Enhanced Grobal Alignment）計測に適用しても良
い。Next, the operation of the position information measuring apparatus and the exposure apparatus according to one embodiment of the present invention in the above-described configuration will be described. FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of the operation of the position information measuring device according to the embodiment of the present invention. Note that the flow shown in FIG. 7 shows a procedure for measuring all the alignment marks AM formed on the wafer W after loading one wafer W to facilitate understanding. However, it is not always necessary to perform measurement on all the alignment marks AM formed on the wafer W, and several of the alignment marks AM formed on the wafer W are selected to measure position information, and other alignment marks are measured. A so-called EGA known in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-44429, in which position information of a mark is calculated by a statistical operation.
(Enhanced Global Alignment) measurement.
【００３３】図７に示した処理が開始されると、まずウ
ェハＷを露光装置のウェハステージ７上に搬入する処理
が行われる（ステップＳ１０）。尚、本実施形態におい
ては、ウェハＷ上に形成されたアライメントマークＡＭ
の位置を計測する場合を例に挙げて説明しているが、レ
チクルＲの位置情報を計測する際にも本実施形態を適用
することができる。When the process shown in FIG. 7 is started, first, a process of loading the wafer W onto the wafer stage 7 of the exposure apparatus is performed (step S10). In the present embodiment, the alignment mark AM formed on the wafer W is used.
Although the case where the position of the reticle R is measured is described as an example, the present embodiment can be applied to the case where the position information of the reticle R is measured.
【００３４】ウェハステージ７上へのウェハＷの搬入処
理が完了すると、次に、主制御系１０は駆動系１１を介
して、ウェハステージ７を駆動し、ウェハＷ上に形成さ
れたアライメントマークＡＭの内、最初に計測を行うア
ライメントマークＡＭをアライメントセンサ１２の検出
領域内に対応する位置に移動させる（ステップＳ１
２）。本実施形態においては、最初に計測を行うアライ
メントマークＡＭは図２に示したウェハＷ中の符号ａｍ
０が付されたアライメントマークであるとする。When the process of loading the wafer W onto the wafer stage 7 is completed, the main control system 10 drives the wafer stage 7 via the drive system 11 to align the alignment mark AM formed on the wafer W. The alignment mark AM to be measured first is moved to a position corresponding to the detection area of the alignment sensor 12 (step S1).
2). In the present embodiment, the alignment mark AM to be measured first is denoted by the symbol am in the wafer W shown in FIG.
It is assumed that the alignment mark is 0.
【００３５】ステップＳ１２の移動処理が完了すると、
主制御系１０は光源１３から照明光を出射させる。光源
１３から照明光が出射されるとコリメータレンズ１４を
通過し、ハーフミラー１５によって反射され、ミラー１
９によって反射された後、対物レンズ２０によって集光
され、アライメントマークａｍ０を落射照明する。照明
光ＩＬがアライメントマークａｍ０を照明して生じた反
射光は対物レンズ２０、ミラー１９、ハーフミラー１
５、ミラー２１、及びレンズ系２２を介して指標板２３
上に結像される。反射光に服されるウェハＷのアライメ
ントマークａｍ０の像と指標マークとは、リレー系２
４，２５を介して撮像素子２６の撮像面に結像する。When the movement processing in step S12 is completed,
The main control system 10 causes the light source 13 to emit illumination light. When the illumination light is emitted from the light source 13, it passes through the collimator lens 14, is reflected by the half mirror 15, and
After being reflected by 9, it is condensed by the objective lens 20 and illuminates the alignment mark am <b> 0 with incident light. The reflected light generated by illuminating the alignment mark am0 with the illumination light IL is reflected by the objective lens 20, the mirror 19, and the half mirror 1.
5, the index plate 23 via the mirror 21 and the lens system 22
Imaged on top. The image of the alignment mark am0 of the wafer W exposed to the reflected light and the index mark are formed by the relay system 2
An image is formed on the image pickup surface of the image pickup element 26 via 4 and 25.
【００３６】撮像素子２６は撮像面に結像したアライメ
ントマークＡＭの像と指標マークとを電気信号に変換
し、画像信号として位置演算ユニット２７へ出力する。
画像信号が位置演算ユニット２７に入力されてくると、
まずプリアンプ３０によって予め定められた増幅率で増
幅される。プリアンプ３０から出力された画像信号は増
幅器３１によって増幅される訳であるが、このとき制御
部３４はＡＧＣ回路３５を有効にしておき、ＡＧＣ回路
３５によってその増幅率が制御されるように制御する。
つまり、ウェハＷ上に形成されたアライメントマークＡ
Ｍの内、最初に位置情報の計測を行うアライメントマー
クａｍ０の位置情報を計測する際には、画像信号をＡ／
Ｄ変換器３２による信号処理に最適な電圧範囲の画像信
号に増幅するように制御される。The image pickup element 26 converts the image of the alignment mark AM formed on the image pickup surface and the index mark into an electric signal, and outputs the electric signal to the position calculating unit 27 as an image signal.
When an image signal is input to the position calculation unit 27,
First, the signal is amplified by the preamplifier 30 at a predetermined amplification factor. The image signal output from the preamplifier 30 is amplified by the amplifier 31. At this time, the control unit 34 activates the AGC circuit 35 and controls the AGC circuit 35 to control the amplification factor. .
That is, the alignment mark A formed on the wafer W
When measuring the position information of the alignment mark am0 for measuring the position information for the first time out of M, the image signal is A / A
Control is performed so as to amplify the image signal into an image signal in an optimal voltage range for signal processing by the D converter 32.
【００３７】増幅器３１から出力された画像信号は、Ａ
／Ｄ変換器３２においてディジタル処理され、ディジタ
ル化された画像信号は画像信号メモリ３３に記憶され
る。ディジタル化された画像信号が画像メモリ３３内に
記憶されると、制御部３４は位置演算部３７に対して制
御信号を出力し、位置演算部３７に対して画像信号メモ
リ３３に記憶された画像信号に基づいてアライメントマ
ークａｍ０の位置情報を演算により算出させる。位置演
算部３７によりアライメントマークａｍ０の位置情報が
求められると、主制御部１０へ出力される。以上の処理
でアライメントマークａｍ０の位置情報が計測される
（ステップＳ１４）。また、制御部３４は前述したよう
にＡＧＣ回路３５を制御しているため、ＡＧＣ回路３５
で設定される増幅率及びオフセットの値を得ることがで
き、アライメントマークａｍ０の位置情報を計測する際
に設定されたＡＧＣ回路３５で設定される増幅率及びオ
フセットの値をメモリ３６内に記憶させる（ステップＳ
１６）。The image signal output from the amplifier 31 is A
The image signal digitally processed by the / D converter 32 and digitized is stored in the image signal memory 33. When the digitized image signal is stored in the image memory 33, the control unit 34 outputs a control signal to the position calculation unit 37, and the control unit 34 outputs the image signal stored in the image signal memory 33 to the position calculation unit 37. The position information of the alignment mark am0 is calculated based on the signal. When the position information of the alignment mark am0 is obtained by the position calculation unit 37, it is output to the main control unit 10. Through the above processing, the position information of the alignment mark am0 is measured (Step S14). Further, since the control unit 34 controls the AGC circuit 35 as described above, the AGC circuit 35
Can be obtained, and the gain and offset values set by the AGC circuit 35 set when measuring the position information of the alignment mark am0 are stored in the memory 36. (Step S
16).
【００３８】ステップＳ１６までの処理が終了すると、
主制御系１０にはアライメントマークａｍ０の位置情報
が入力されるので、主制御系１０はアライメントマーク
ａｍ０についての計測処理が終了したことが分かる。よ
って、主制御系１０はは駆動系１１を介して、ウェハス
テージ７を駆動し、ウェハＷ上に形成されたアライメン
トマークＡＭの内、次に計測すべきショット領域に付随
したアライメントマークＡＭをアライメントセンサ１２
の検出領域内に対応する位置に移動させる（ステップＳ
１８）。When the processing up to step S16 is completed,
Since the position information of the alignment mark am0 is input to the main control system 10, the main control system 10 knows that the measurement processing for the alignment mark am0 has been completed. Therefore, the main control system 10 drives the wafer stage 7 via the drive system 11 to align the alignment mark AM attached to the next shot area to be measured among the alignment marks AM formed on the wafer W. Sensor 12
(Step S)
18).
【００３９】ステップＳ１８の移動処理が完了すると、
主制御系１０は光源１３から照明光を出射させ、前述し
た動作と同様の動作によってアライメントセンサ１２か
ら画像信号を得る。ここで、最初に計測を行うアライメ
ントマークａｍ０以外のアライメントマークＡＭの位置
情報を計測する場合には、制御部３４はメモリ３６から
ステップＳ１６の処理で記憶したＡＧＣ回路３５で設定
される増幅率及びオフセットの値を呼び出し、呼び出し
た増幅率及びオフセットの値で増幅器３１が動作するよ
うＡＧＣ回路３５が増幅器３１を制御する。つまり、プ
リアンプ３０から出力された画像信号は、アライメント
マークａｍ０を計測する際に設定された増幅率及びオフ
セットの値をもって増幅される。その後、Ａ／Ｄ変換器
３２によってディジタル化され、ディジタル化された画
像信号が画像信号メモリ３３に記憶される。そして、制
御部３４から出力される制御信号に基づいて位置演算部
３７は画像信号メモリ３３に記憶された画像信号からア
ライメントマークＡＭの位置情報を演算により算出し、
主制御系１０へ出力する（ステップＳ２０）。When the movement processing in step S18 is completed,
The main control system 10 emits illumination light from the light source 13 and obtains an image signal from the alignment sensor 12 by the same operation as described above. Here, when measuring the position information of the alignment mark AM other than the alignment mark am0 to be measured first, the control unit 34 sends the amplification factor and the amplification factor set by the AGC circuit 35 stored in the processing of step S16 from the memory 36. The AGC circuit 35 controls the amplifier 31 so that the offset value is called and the amplifier 31 operates with the called amplification factor and offset value. That is, the image signal output from the preamplifier 30 is amplified with the amplification factor and the offset value set when the alignment mark am0 is measured. After that, the image signal is digitized by the A / D converter 32, and the digitized image signal is stored in the image signal memory 33. Then, based on the control signal output from the control unit 34, the position calculation unit 37 calculates the position information of the alignment mark AM from the image signal stored in the image signal memory 33 by calculation,
Output to the main control system 10 (step S20).
【００４０】主制御系１０へアライメントマークＡＭの
位置情報が出力されると、全てのアライメントマークＡ
Ｍの位置情報が計測されたか否かが判断される（ステッ
プＳ２２）。まだ、計測を行っていないアライメントマ
ークがある場合（ステップＳ２２の判断結果が「ＮＯ」
である場合）には処理はステップＳ１８へ戻り、前述し
たステップＳ１８，Ｓ２０の処理が行われる。一方、ス
テップＳ２２において、ウェハＷ上に形成された全ての
アライメントマークＡＭに対して位置情報の計測が終了
した場合（判断結果が「ＹＥＳ」である場合）には図７
に示したフローは終了する。When the position information of the alignment mark AM is output to the main control system 10, all the alignment marks A
It is determined whether or not the position information of M has been measured (step S22). When there is an alignment mark for which measurement has not yet been performed (the determination result in step S22 is “NO”).
Is satisfied), the process returns to step S18, and the processes of steps S18 and S20 described above are performed. On the other hand, in step S22, when the measurement of the position information has been completed for all the alignment marks AM formed on the wafer W (when the determination result is “YES”), FIG.
Is terminated.
【００４１】以上、図７に示したフローチャートに従っ
て、１枚のウェハの先頭のアライメントマークａｍ０を
計測する場合のみＡＧＣ回路３５を有効にして位置計測
を行い、アライメントマークａｍ０以外のアライメント
マークＡＭの位置情報を計測する場合には、アライメン
トマークａｍ０を計測する際の増幅率及びオフセットの
値を用いて計測を行う処理手順について説明した。本発
明の一実施形態による位置情報計測装置の動作は図７に
示した動作に制限されない。例えば、複数枚のウェハＷ
をロット単位で処理する場合には、ロット先頭のウェハ
Ｗに形成されたアライメントマークＡＭに対してのみＡ
ＧＣ回路３５を有効にして位置情報の計測を行い、この
計測時の増幅率及びオフセットの値をメモリ３６に記憶
し、他のウェハＷに対してはメモリ３６に記憶した増幅
率及びオフセットの値を用いて画像信号を増幅して位置
情報を計測するようにしてもよい。As described above, according to the flow chart shown in FIG. 7, only when the alignment mark am0 at the head of one wafer is measured, the AGC circuit 35 is enabled to perform position measurement, and the position of the alignment mark AM other than the alignment mark am0 is measured. In the case of measuring information, the description has been given of the processing procedure of performing measurement using the amplification factor and the offset value when measuring the alignment mark am0. The operation of the position information measuring device according to the embodiment of the present invention is not limited to the operation shown in FIG. For example, a plurality of wafers W
Is processed in lot units, only the alignment mark AM formed on the wafer W at the head of the lot
The GC circuit 35 is enabled to measure the position information, and the gain and offset values at the time of the measurement are stored in the memory 36, and the gain and offset values stored in the memory 36 for other wafers W May be used to amplify the image signal to measure the position information.
【００４２】この場合において、ロット先頭のウェハＷ
に形成された複数のアライメントマークＡＭの内、最初
に位置情報の計測がなされるアライメントマークの位置
情報を計測するときのみＡＧＣ回路３５を有効にして計
測を行い、この計測時の増幅率及びオフセットの値をメ
モリ３６に記憶し、ロット先頭のウェハＷに形成された
他のアライメントマークＡＭの位置情報を計測する場合
には、メモリ３６に記憶した増幅率及びオフセットの値
を用いて画像信号を増幅して位置情報を計測するように
してもよい。また、ロット先頭のウェハＷに形成された
複数のアライメントマークＡＭの位置情報を計測する場
合にＡＧＣ回路３５を有効にして、各々のアライメント
マークＡＭの位置情報計測時の増幅率及びオフセットの
値をメモリ３６に記憶し、同一ロット内の他のウェハＷ
に形成された各アライメントマークＡＭの位置情報を計
測する場合には、先頭ウェハにおいて対応する配置関係
にあるアライメントマークの計測時に記憶（使用）され
た増幅率及びオフセットの値を用いて画像信号を増幅
し、位置情報の計測を行うようにしても良い。In this case, the wafer W at the head of the lot
The AGC circuit 35 is enabled and measurement is performed only when the position information of the alignment mark for which the position information is to be measured first is measured out of the plurality of alignment marks AM formed at the same time. Is stored in the memory 36, and when the position information of another alignment mark AM formed on the wafer W at the head of the lot is measured, the image signal is converted using the amplification factor and the offset value stored in the memory 36. The position information may be measured by amplification. Also, when measuring the position information of the plurality of alignment marks AM formed on the wafer W at the head of the lot, the AGC circuit 35 is enabled, and the amplification factor and the offset value at the time of measuring the position information of each alignment mark AM are changed. Stored in the memory 36, the other wafers W in the same lot
When measuring the position information of each alignment mark AM formed in the first wafer, the image signal is converted using the amplification factor and the offset value stored (used) at the time of measuring the alignment mark having the corresponding arrangement relation in the first wafer. Amplification and measurement of position information may be performed.
【００４３】更に、ロット先頭のウェハＷに形成された
複数のアライメントマークＡＭの位置情報を計測する場
合には、制御部３４は各アライメントマークＡＭの計測
を行う度に得られる増幅率及びオフセットの値の平均値
を算出し、この平均値をメモリ３６内に記憶させてお
き、同一ロット内の他のウェハＷに形成されたアライメ
ントマークＡＭの位置情報を計測する際には、メモリ３
６内に記憶した増幅率及びオフセットの値の平均値で画
像信号が増幅されるようにして位置情報の計測を行うよ
うにしても良い。更に、半導体素子の製造等のように複
数の露光工程がある場合（基板上に第１のパターンを転
写する第１露光工程、該第１のパターンが転写された基
板上に第２のパターンを重ねて転写する第２露光工程な
どのように）には、露光工程毎にアライメントマークＡ
Ｍの計測を行う度に得られる増幅率及びオフセットの値
の平均値を算出し、メモリ３６に記憶させるようにして
もよい。この場合には、工程毎に増幅率及びオフセット
の値の平均値が記憶されるので、制御部３４は実施され
る工程の平均値をメモリ３６から呼び出し、増幅器３１
の増幅率及びオフセットの値を呼び出した平均値に設定
してアライメントマークＡＭの位置情報の計測が行われ
る。Further, when measuring the position information of the plurality of alignment marks AM formed on the wafer W at the head of the lot, the control unit 34 sets the amplification factor and offset obtained each time the alignment mark AM is measured. The average of the values is calculated, and the average is stored in the memory 36. When the position information of the alignment mark AM formed on another wafer W in the same lot is measured, the memory 3 is used.
The position information may be measured such that the image signal is amplified with the average value of the amplification factor and the offset value stored in the memory 6. Further, when there are a plurality of exposure steps as in the case of manufacturing a semiconductor element (a first exposure step of transferring a first pattern onto a substrate, a second pattern is formed on the substrate onto which the first pattern has been transferred). In the second exposure step where the image is overlaid and transferred, the alignment mark A is used for each exposure step.
The average value of the gain and the offset value obtained each time M is measured may be calculated and stored in the memory 36. In this case, since the average value of the amplification factor and the offset value is stored for each process, the control unit 34 retrieves the average value of the process to be performed from the memory 36, and
Is set to the called average value, and the position information of the alignment mark AM is measured.
【００４４】以上説明した処理によってアライメントマ
ークＡＭの位置情報を計測する処理は終了すると、主制
御系１０は位置演算部３７から出力されるアライメント
マークＡＭの位置情報に基づいて駆動系１１を介してウ
ェハステージ７を駆動し、ウェハＷに設定されたショッ
ト領域を投影光学系ＰＬの露光位置に合わせ込んだ後、
露光光ＥＬをレチクルＲに露光してレチクルＲに形成さ
れたパターンの像をウェハＷ上に転写して露光処理を行
う。When the processing for measuring the position information of the alignment mark AM is completed by the above-described processing, the main control system 10 sends the information via the drive system 11 based on the position information of the alignment mark AM output from the position calculating section 37. After driving the wafer stage 7 and adjusting the shot area set on the wafer W to the exposure position of the projection optical system PL,
Exposure is performed by exposing the reticle R to the exposure light EL and transferring the image of the pattern formed on the reticle R onto the wafer W.
【００４５】以上、本発明の一実施形態による位置情報
計測装置及び露光装置について説明したが、本発明は上
記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に設計
の変更が可能である。例えば、上記実施形態において
は、ＦＩＡ方式のアライメントセンサ１２を用いて撮像
素子２６で撮像したアライメントマークＡＭの光学像を
画像信号に対して画像処理を施してアライメントマーク
の位置情報を計測する場合を例に挙げて説明したがこれ
に限られず、ＬＳＡ方式のアライメントセンサ及びＬＩ
Ａ方式のアライメントセンサについても本発明を適用す
ることができる。As described above, the position information measuring apparatus and the exposure apparatus according to one embodiment of the present invention have been described. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and the design can be freely changed within the scope of the present invention. . For example, in the above-described embodiment, a case is described in which an optical image of the alignment mark AM captured by the imaging element 26 using the FIA type alignment sensor 12 is subjected to image processing on an image signal to measure position information of the alignment mark. Although the description has been given by way of example, the invention is not limited to this.
The present invention can be applied to an A-type alignment sensor.
【００４６】また、例えば、本発明は、ステップ・アン
ド・スキャン方式の縮小投影型露光装置以外にステップ
・アンド・スキャン方式の露光装置、ミラープロジェク
ション方式、プロキシミティ方式、コンタクト方式等の
露光装置に適用することが可能である。さらに、半導体
素子、液晶表示素子の製造に用いられる露光装置だけで
なく、プラズマディスプレイ、薄膜磁気ヘッド、及び撮
像素子（ＣＣＤなど）の製造にも用いられる露光装置、
及びレチクル、又はマスクを製造するために、ガラス基
板、又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する
露光装置にも本発明を適用できる。即ち本発明は、露光
装置の露光方式や用途等に関係なく適用可能である。For example, the present invention is applied to an exposure apparatus of a step-and-scan method, an exposure apparatus of a mirror projection method, a proximity method, a contact method, etc., in addition to a step-and-scan method of a reduced projection type exposure apparatus. It is possible to apply. Further, not only an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor element and a liquid crystal display element, but also an exposure apparatus used for manufacturing a plasma display, a thin-film magnetic head, and an imaging element (such as a CCD)
The present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern onto a glass substrate, a silicon wafer, or the like in order to manufacture a reticle or a mask. That is, the present invention is applicable irrespective of the exposure method and application of the exposure apparatus.
【００４７】また、上記実施形態においては、ウェハＷ
上に形成されたアライメントマークＡＭの位置情報を検
出する場合を例に挙げて説明したが、例えばレチクルＲ
上に形成されたマーク、ガラスプレートに形成されたマ
ークの位置情報を検知する場合にも本発明を適用するこ
とができる。In the above embodiment, the wafer W
The case where the position information of the alignment mark AM formed above is detected has been described as an example.
The present invention can also be applied to the case of detecting position information of a mark formed on a mark or a mark formed on a glass plate.
【００４８】尚、前述した本発明の一実施形態による露
光装置（図１）は、ウェハＷを精度よく高速に位置制御
することができ、スループットを向上しつつ高い露光精
度で露光が可能となるように、照明光学系１、レチクル
ステージ３、ベース４、及び駆動装置５を含むマスクア
ライメント系、ウェハホルダー６、ウェハステージ７、
移動鏡８、及びレーザ干渉計９を含むウェハアライメン
ト系、投影光学系ＰＬ等の図１に示された各要素が電気
的、機械的、又は光学的に連結して組み上げられた後、
総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製
造される。尚、露光装置の製造は、温度及びクリーン度
等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。The exposure apparatus (FIG. 1) according to the above-described embodiment of the present invention can precisely control the position of the wafer W at high speed, and can perform exposure with high exposure accuracy while improving throughput. As described above, the illumination optical system 1, the reticle stage 3, the base 4, and the mask alignment system including the driving device 5, the wafer holder 6, the wafer stage 7,
After the components shown in FIG. 1 such as the wafer alignment system including the movable mirror 8 and the laser interferometer 9 and the projection optical system PL are electrically, mechanically or optically connected and assembled,
It is manufactured by comprehensive adjustment (electrical adjustment, operation confirmation, etc.). It is desirable that the manufacture of the exposure apparatus be performed in a clean room in which the temperature, cleanliness, and the like are controlled.
【００４９】次に、本発明の一実施形態の露光装置及び
露光方法を使用したデバイスの製造について説明する。
図８は、本発明の一実施形態による露光装置を用いてデ
バイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、
ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の生産の
フローチャートである。図８に示されるように、まず、
ステップＳ３０（設計ステップ）において、デバイスの
機能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行
い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引
き続き、ステップＳ３１（マスク製作ステップ）におい
て、設計した回路パターンを形成したマスクを製作す
る。一方、ステップＳ３２（ウェハ製造ステップ）にお
いて、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。次
に、ステップＳ３３（ウェハプロセスステップ）におい
て、ステップＳ３０〜ステップＳ３２で用意したマスク
とウェハを使用して、リソグラフィ技術によってウェハ
上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ３４
（組立ステップ）において、ステップＳ３３において処
理されたウェハを用いてチップ化する。このステップＳ
３４には、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディン
グ）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程が含
まれる。最後に、ステップＳ３５（検査ステップ）にお
いて、ステップＳ３５で作製されたデバイスの動作確認
テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を
経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。Next, the manufacture of a device using the exposure apparatus and the exposure method according to one embodiment of the present invention will be described.
FIG. 8 shows a device (a semiconductor chip such as an IC or an LSI, a liquid crystal panel, or the like) using an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart of production of a CCD, a thin-film magnetic head, a micromachine, and the like. First, as shown in FIG.
In step S30 (design step), a function design of a device (for example, a circuit design of a semiconductor device) is performed, and a pattern design for realizing the function is performed. Subsequently, in step S31 (mask manufacturing step), a mask on which the designed circuit pattern is formed is manufactured. On the other hand, in step S32 (wafer manufacturing step), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Next, in step S33 (wafer process step), an actual circuit or the like is formed on the wafer by lithography using the mask and the wafer prepared in steps S30 to S32. Next, step S34
In (assembly step), chips are formed using the wafer processed in step S33. This step S
The step 34 includes processes such as an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). Finally, in step S35 (inspection step), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the device manufactured in step S35 are performed. After these steps, the device is completed and shipped.
【００５０】尚、本実施形態の露光装置として、マスク
と基板とを同期移動してマスクのパターンを露光する走
査型の露光装置（USP5,473,410）にも適用することがで
きる。更に、本実施形態の露光装置として、投影光学系
を用いることなくマスクと基板とを密接させてマスクの
パターンを露光するプロキシミティ露光装置にも適用す
ることができる。また、露光装置の用途としては半導体
製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型
のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液
晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露
光装置にも広く適当できる。本実施形態の露光装置の光
源は、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、Ｋｒ
Ｆエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレー
ザ（１９３ｎｍ）、Ｆ2レーザ（１５７ｎｍ）のみなら
ず、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線を用いることができ
る。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱
電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ6）、タ
ンタル（Ｔａ）を用いることができる。The exposure apparatus of the present embodiment can be applied to a scanning exposure apparatus (US Pat. No. 5,473,410) for exposing a mask pattern by moving a mask and a substrate synchronously. Further, the exposure apparatus of the present embodiment can be applied to a proximity exposure apparatus that exposes a mask pattern by bringing a mask and a substrate into close contact without using a projection optical system. Further, the application of the exposure apparatus is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor. For example, an exposure apparatus for a liquid crystal that exposes a liquid crystal display element pattern to a square glass plate, or a thin film magnetic head is manufactured. Widely applicable to the exposure apparatus. The light source of the exposure apparatus of the present embodiment includes g-line (436 nm), i-line (365 nm), Kr
Not only an F excimer laser (248 nm), an ArF excimer laser (193 nm), and an F 2 laser (157 nm) but also a charged particle beam such as an X-ray or an electron beam can be used. For example, when an electron beam is used, a thermionic emission type lanthanum hexaborite (LaB 6 ) or tantalum (Ta) can be used as an electron gun.
【００５１】投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍
および拡大系のいずれでも良い。投影光学系としては、
エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材とし
て石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ
2レーザやＸ線を用いる場合は反射屈折系または屈折系
の光学系にし（マスクも反射型タイプのものを用い
る）、また、電子線を用いる場合には光学系として電子
レンズおよび偏向器からなる電子光学系を用いればい
い。なお、電子線が通過する光路は真空状態にすること
はいうまでもない。The magnification of the projection optical system may be not only a reduction system but also any one of an equal magnification and an enlargement system. As the projection optical system,
When far ultraviolet rays such as an excimer laser are used, a material that transmits far ultraviolet rays such as quartz or fluorite is used as the glass material.
2 When using a laser or X-ray, use a catadioptric or refracting optical system (use a reflective type mask). When using an electron beam, use an electron lens and deflector as the optical system. An electron optical system may be used. It goes without saying that the optical path through which the electron beam passes is in a vacuum state.
【００５２】ウェハステージやマスクステージにリニア
モータ（USP5、623,853又はUSP5、528、118参照）を用
いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型および
ローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型
のどちらを用いてもいい。また、ステージは、ガイドに
沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガ
イドレスタイプでもいい。ステージの駆動装置として
は、２次元に磁石を配置した磁石ユニットと、２次元に
コイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力に
よりステージを駆動する平面モ−タを用いてもいい。こ
の場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一
方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニット
との他方をステージの移動面側に設ければよい。When a linear motor (see US Pat. Nos. 5,623,853 or US Pat. Nos. 5,528,118) is used for the wafer stage and the mask stage, either an air levitation type using an air bearing or a magnetic levitation type using Lorentz force or reactance force is used. May be used. The stage may be of a type that moves along a guide or a guideless type that does not have a guide. As the stage driving device, a planar motor that drives a stage by electromagnetic force with a magnet unit having two-dimensionally arranged magnets and an armature unit having two-dimensionally arranged coils opposed to each other may be used. In this case, one of the magnet unit and the armature unit may be connected to the stage, and the other of the magnet unit and the armature unit may be provided on the moving surface side of the stage.
【００５３】ウェハステージの移動により発生する反力
は、特開平８−１６６４７５号公報（USP5、528、118）
に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的
に床（大地）に逃がしてもいい。マスクステージの移動
により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報
（US S／N 08/416,558）に記載されているように、フレ
ーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよ
い。The reaction force generated by the movement of the wafer stage is disclosed in JP-A-8-166475 (US Pat. Nos. 5,528,118).
As described in the above, a frame member may be used to mechanically escape to the floor (ground). The reaction force generated by the movement of the mask stage is mechanically released to the floor (ground) by using a frame member, as described in JP-A-8-330224 (US S / N 08 / 416,558). Is also good.
【００５４】[0054]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
物体上に形成された所定のマーク以外のマークの位置情
報を計測する場合に、所定のマークの位置情報を計測す
る際の電気的処理時に用いた増幅率及びオフセットの値
が用いて電気的処理を行っており、ある物体に形成され
た複数のマークの位置情報を計測する場合には、結局同
じ増幅率及びオフセットの値を用いて電気的処理を行う
ようにしている。よって、電気的処理時における増幅率
やオフセットの値の相違に起因する検出信号の位置ずれ
誤差のマーク間におけるバラツキを無くすことができる
ため、高い精度でマークの位置情報を計測することがで
きるという効果がある。また、所定のマーク以外のマー
クの位置情報を検出する際には同一の増幅率及びオフセ
ットの値を用いて電気的処理を行っているため、計測の
リトライが生じず、その結果スループットの低下を招く
ことはない。As described above, according to the present invention,
When measuring the position information of a mark other than the predetermined mark formed on the object, the electric processing is performed by using the values of the amplification factor and the offset used in the electric processing when measuring the position information of the predetermined mark. When the position information of a plurality of marks formed on a certain object is measured, the electrical processing is performed using the same amplification factor and offset value after all. Therefore, it is possible to eliminate the variation between the marks of the positional deviation error of the detection signal due to the difference between the amplification factor and the offset value at the time of the electrical processing, and it is possible to measure the position information of the mark with high accuracy. effective. In addition, when detecting position information of a mark other than a predetermined mark, electrical processing is performed using the same amplification factor and offset value, so that retry of measurement does not occur, thereby reducing throughput. I will not invite you.
【図１】 本発明の一実施形態による位置情報計測装置
が用いられる本発明の一実施形態による露光装置の全体
構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention in which a position information measuring device according to an embodiment of the present invention is used.
【図２】 ウェハＷの上面図であるFIG. 2 is a top view of the wafer W.
【図３】 アライメントマークａｍ１，ａｍ２の形状を
説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the shapes of alignment marks am1 and am2.
【図４】 撮像素子２６の撮像面を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an imaging surface of an imaging element 26.
【図５】 位置演算ユニット２７の内部の概略構成を示
すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration inside a position calculation unit 27.
【図６】 増幅率とオフセットとの関係を説明するため
の図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a relationship between an amplification factor and an offset.
【図７】 本発明の一実施形態による位置情報計測装置
の動作の一例を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of an operation of the position information measuring device according to the embodiment of the present invention.
【図８】 本発明の一実施形態による露光装置を用いて
デバイスを生産するフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart for producing a device using the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention.
【図９】 マークの断面形状の一例を示す断面図であ
る。FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating an example of a cross-sectional shape of a mark.
【図１０】 検出信号の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a detection signal.
１１ 駆動系 １２ アライメントセンサ（位置情報計測装置） ２７ 位置演算ユニット（位置情報計測装置） ３４ 制御部（設定手段） ３５ ＡＧＣ回路（設定手段） ３６ メモリ（記憶手段） Ｗ ウェハ（物体、基板、感光基板） Ｒ レチクル（マスク） ＡＭ アライメントマーク（マーク） ＩＬ 照明光（検出光） ＥＬ 露光光 ａｍ０ アライメントマーク（所定のマーク） 11 Drive System 12 Alignment Sensor (Position Information Measuring Device) 27 Position Calculation Unit (Position Information Measuring Device) 34 Control Unit (Setting Unit) 35 AGC Circuit (Setting Unit) 36 Memory (Storage Unit) W Wafer (Object, Substrate, Photosensitive) Substrate) R Reticle (mask) AM Alignment mark (mark) IL Illumination light (detection light) EL Exposure light am0 Alignment mark (predetermined mark)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA03 BB02 BB28 CC18 FF04 GG02 HH13 JJ03 JJ26 LL04 PP12 PP23 QQ31 UU05 2H097 AB09 BA10 GB01 KA03 KA13 KA20 KA29 LA10 5F046 BA04 CC16 EA03 EA09 EB07 ED02 FA03 FA10 FB04 FC04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F065 AA03 BB02 BB28 CC18 FF04 GG02 HH13 JJ03 JJ26 LL04 PP12 PP23 QQ31 UU05 2H097 AB09 BA10 GB01 KA03 KA13 KA20 KA29 LA10 5F046 BA04 CC16 EA03 EA09 FA04 EB07
Claims (7)
射して得られる検出信号に対して電気的処理を施して当
該マークの位置情報を計測する位置情報計測装置であっ
て、 所定のマークの位置情報を計測する際の前記電気的処理
時に用いた増幅率及びオフセットの値を記憶する記憶手
段を有し、 前記マークと異なるマークの位置情報を計測する際には
前記記憶手段に記憶された増幅率及びオフセットの値に
基づいて前記電気的処理を行うことを特徴とする位置情
報計測装置。1. A position information measuring device for performing electrical processing on a detection signal obtained by irradiating a mark formed on an object with detection light to measure position information of the mark, wherein A storage unit for storing an amplification factor and an offset value used during the electrical processing when measuring the position information of the mark, and storing the value in the storage unit when measuring the position information of a mark different from the mark. A position information measuring device that performs the electrical processing based on the gain and offset values obtained.
れた複数のマークの内、最初に計測するマークであり、 前記所定のマークの計測時における前記増幅率及びオフ
セットの値を最適の値に設定する設定手段を具備するこ
とを特徴とする請求項１記載の位置情報計測装置。2. The method according to claim 1, wherein the predetermined mark is a mark to be measured first among a plurality of marks formed on the object, and the amplification factor and the offset value at the time of measurement of the predetermined mark are set to optimal values. 2. The position information measuring device according to claim 1, further comprising a setting unit for setting the position information.
前記所定のマークは当該基板の内、最初に計測する基板
に形成されたマークであることを特徴とする請求項１又
は請求項２記載の位置情報計測装置。3. The object is a plurality of substrates provided,
3. The position information measuring device according to claim 1, wherein the predetermined mark is a mark formed on a substrate to be measured first among the substrates.
板に形成されたマークの位置情報を求める際に用いた増
幅率及びオフセットの値を記憶し、 前記記憶手段に記憶された増幅率及びオフセットの値
を、他の基板に形成されたマークの位置情報を計測する
際に利用することを特徴とする請求項３記載の位置情報
計測装置。4. The storage means stores an amplification factor and an offset value used when obtaining position information of a mark formed on the substrate to be measured first, and the amplification factor and the offset stored in the storage means. 4. The position information measuring device according to claim 3, wherein the offset value is used when measuring position information of a mark formed on another substrate.
板に形成された複数のマークの位置情報を求める際にそ
れぞれ用いられた複数の増幅率及びオフセットの値の平
均値を記憶し、 前記記憶手段に記憶された増幅率及びオフセットの値の
平均値を、他の基板に形成されたマークの位置情報を計
測する際に用いることを特徴とする請求項３記載の位置
情報計測装置。5. The storage means stores an average value of a plurality of amplification factors and offset values respectively used when obtaining position information of a plurality of marks formed on the substrate to be measured first, 4. The position information measuring device according to claim 3, wherein an average value of the amplification factor and the offset value stored in the storage unit is used when measuring position information of a mark formed on another substrate.
は、各露光工程毎に記憶されることを特徴とする請求項
３乃至請求項５の何れかに記載の位置情報計測装置。6. The position information measuring apparatus according to claim 3, wherein an average value of the amplification factor and the offset value is stored for each exposure step.
する露光装置において、 請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の位置情報計
測装置と、 前記位置情報計測装置を用いて得られた前記マークの位
置情報に基づいて前記物体を移動させ、パターンが形成
されたマスクとの位置合わせを行う位置合わせ手段とを
具備し、前記マスクに露光光を照射して前記マスクのパ
ターン像を前記基板上に転写することを特徴とする露光
装置。7. An exposure apparatus for projecting an image of a pattern of a mask onto a photosensitive substrate, wherein the position information measurement apparatus according to claim 1 and the position information measurement apparatus are used. Positioning means for moving the object based on the position information of the mark thus formed, and performing positioning with a mask on which a pattern is formed, and irradiating the mask with exposure light to form a pattern image of the mask. An exposure apparatus for transferring an image onto the substrate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000074811A JP2001267215A (en) | 2000-03-16 | 2000-03-16 | Position information measuring device and exposure device |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001267215A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102566339A (en) * | 2011-11-02 | 2012-07-11 | 上海宏力半导体制造有限公司 | Global alignment mark and global alignment method |
| JP2024069525A (en) * | 2016-09-30 | 2024-05-21 | 株式会社ニコン | Measurement system, substrate processing system, and device manufacturing method |
-
2000
- 2000-03-16 JP JP2000074811A patent/JP2001267215A/en not_active Withdrawn
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| CN102566339A (en) * | 2011-11-02 | 2012-07-11 | 上海宏力半导体制造有限公司 | Global alignment mark and global alignment method |
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