JP2006234768A - Position detecting method and position measuring apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】
結像光学系の検出視野内にアライメントマークが複数存在するときにおいても、支障なくマーク位置を検出できる位置検出方法を提供する。
【解決手段】
基板W上のアライメントマークAMの位置を検出するにあたり、ラインアンドスペースパターンで形成され本来ライン部L,L,…の整列方向の位置関係からこの整列方向の座標をマーク位置として検出するために用いるアライメントマークであって、ライン部整列方向に複数のアライメントマークAM,AM,…が所定間隔を置いて並んでおり、これを検出光学系35の検出視野内35fに収めたときに、いずれか1つのアライメントマークAMのライン部Lの両端YT,YBの位置関係からライン部Lの整列方向に直行する方向の座標を求めてマークの位置検出を行う。
【選択図】 図6
【Task】
Provided is a position detection method capable of detecting a mark position without hindrance even when a plurality of alignment marks are present in a detection visual field of an imaging optical system.
[Solution]
When detecting the position of the alignment mark AM on the substrate W, it is used to detect the coordinates in the alignment direction as the mark position from the positional relationship in the alignment direction of the line portions L, L,. When a plurality of alignment marks AM, AM,... Are aligned at a predetermined interval in the alignment direction of the line portion and are placed in the detection visual field 35f of the detection optical system 35, one of the alignment marks AM, AM,. The position of the mark is detected by obtaining the coordinates in the direction orthogonal to the alignment direction of the line portion L from the positional relationship between both ends YT and YB of the line portion L of one alignment mark AM.
[Selection] Figure 6
Description
本発明は、基板に形成されるアライメントマークの位置を検出する位置検出方法、およびアライメントマークの位置を検出する検出手段を備えた位置測定装置に関する。 The present invention relates to a position detection method for detecting the position of an alignment mark formed on a substrate, and a position measuring apparatus provided with a detection means for detecting the position of the alignment mark.
ウェハ上に半導体パターンを形成するリソグラフィ工程では、ステージ上のウェハに対し、各工程に対応するパターンが形成された複数のフォトマスク(レチクル)を用いて複数のパターンが一層ずつ積層される。複数のパターンを積層して半導体パターンを形成するには、ステージ上に載置されるウェハに形成されている下層パターンと、フォトマスクを用いた露光によりその上に積層される上層パターンとが正しい位置関係である必要がある。このため、ウェハやレチクルにはその位置を検出するためのアライメントマークが形成されており、露光装置は、これらマークの位置情報を計測することによって基板、レチクルの位置情報を計測する位置測定装置を備えて構成される。 In a lithography process for forming a semiconductor pattern on a wafer, a plurality of patterns are stacked one by one on a wafer on a stage using a plurality of photomasks (reticles) on which patterns corresponding to the respective processes are formed. In order to form a semiconductor pattern by laminating a plurality of patterns, the lower layer pattern formed on the wafer placed on the stage and the upper layer pattern laminated thereon by exposure using a photomask are correct. It needs to be positional. For this reason, an alignment mark for detecting the position of the wafer or reticle is formed, and the exposure apparatus measures a position measurement device for measuring the position information of the substrate and the reticle by measuring the position information of these marks. It is prepared for.
ウェハに形成されるアライメントマークは、一般にショット領域の外側、例えば各ショット領域間に縦横方向に延びるスクライブライン上に位置して設けられる。図3,4に示すように、このようなアライメントマークAMとして、複数のライン部L,L,…を等間隔に並べて整列させたいわゆるラインアンドスペースパターンにより形成されるものがある。図示矢印X方向に延びるスクライブライン(以下、X方向ラインとも称する)XL上にはX方向にライン部L,L,…が整列するアライメントマーク(以下、X方向マークとも称する)XMが、図示矢印Y方向に延びるスクライブライン(以下、Y方向ラインとも称する)YL上にはY方向にライン部L,L,…が整列するアライメントマーク(以下、Y方向マークとも称する)YMが設けられる。 The alignment mark formed on the wafer is generally provided outside the shot area, for example, on a scribe line extending in the vertical and horizontal directions between the shot areas. As shown in FIGS. 3 and 4, such an alignment mark AM may be formed by a so-called line and space pattern in which a plurality of line portions L, L,. An alignment mark (hereinafter also referred to as an X direction mark) XM in which line portions L, L,... Are aligned in the X direction on a scribe line (hereinafter also referred to as an X direction line) XL extending in the illustrated arrow X direction is indicated by an arrow in the drawing. On a scribe line (hereinafter also referred to as Y direction line) YL extending in the Y direction, an alignment mark (hereinafter also referred to as Y direction mark) YM in which line portions L, L,.
上記アライメントマークの位置は、結像光学系の視野内にアライメントマークの画像を処理することにより、光学的に検出される。アライメントマークの位置を検出するための位置測定装置は、ウェハ上に形成されているアライメントマークを照明する照明光学系、アライメントマークからの反射光を結像面に結像する結像光学系、この結像面を有し、結像面に結像される画像に基づいて信号を出力する光電変換素子、光電変換素子からの信号を処理してアライメントマークの位置情報を取得する信号処理部等から構成される。 The position of the alignment mark is optically detected by processing the image of the alignment mark in the field of view of the imaging optical system. The position measuring device for detecting the position of the alignment mark includes an illumination optical system that illuminates the alignment mark formed on the wafer, an imaging optical system that forms an image of reflected light from the alignment mark on the imaging surface, From a photoelectric conversion element that has an image formation surface and outputs a signal based on an image formed on the image formation surface, a signal processing unit that processes a signal from the photoelectric conversion element and obtains position information of the alignment mark Composed.
この位置測定装置を備えた露光装置においては、図7に示すように、まず、ウェハをステージに載置し、円板状のウェハの外縁に形成されたオリエンテーションフラットを用いた機械的位置決めを行い(メカアライメント)、低倍率の結像光学系を用いてアライメントマークの位置の追い込みを行い(プリアライメント)、次いで、高倍率の結像光学系を用いてアライメントマークAMの位置を正確に検出している(グローバルアライメント)。プリアライメントで用いられる低倍率の結像光学系では広い領域での観察が可能であり、グローバルアライメントで用いられる高倍率の結像光学系では、狭い領域での観察が可能であり、例えば図4に示すように検出視野内にアライメントマークを1つだけ収める大きさとなっている。
従来の位置検出方法においては、X方向マークXMに対しては信号処理部での画像信号の処理においてX方向に対する信号波形に基づきマークのX座標を検出し、Y方向マークに対しては同じくY方向に対する信号波形に基づきマークのY座標を検出するようにしている。しかしながら、プリアライメント時に低倍率の結像光学系で観察したときに、図5に示すように、スクライブライン上に複数並ぶアライメントマーク(図ではX方向ラインXLに並ぶX方向マークXMを例示)を視野内に収めることがある。このようにライン部の整列方向に、この整列方向に位置検出を行うためのアライメントマークが複数並んでいると、どのアライメントマークのX座標が算出されるかわからず、光電変換素子からの画像信号を受けた信号処理部による整列方向の信号波形に基づいたマーク位置算出ができなくなるという問題があった。このため、その後の高倍率の結像光学系による正確なアライメントマークの位置検出にも支障が出るという問題がある。 In the conventional position detection method, for the X direction mark XM, the X coordinate of the mark is detected based on the signal waveform with respect to the X direction in the processing of the image signal in the signal processing unit. The Y coordinate of the mark is detected based on the signal waveform with respect to the direction. However, when observing with a low-magnification imaging optical system at the time of pre-alignment, as shown in FIG. 5, a plurality of alignment marks arranged on the scribe line (in the figure, the X direction mark XM arranged on the X direction line XL is illustrated). May fall within the field of view. As described above, when a plurality of alignment marks for performing position detection in this alignment direction are arranged in the alignment direction of the line portion, it is not known which X coordinate of the alignment mark is calculated, and the image signal from the photoelectric conversion element There is a problem that the mark position cannot be calculated based on the signal waveform in the alignment direction by the received signal processing unit. For this reason, there is a problem that the subsequent accurate detection of the position of the alignment mark by the high-magnification imaging optical system is hindered.
本発明は、このような問題に鑑み、結像光学系の検出視野内にアライメントマークが複数存在するときにおいても、支障なくマークの位置検出を行うことができる位置検出方法を提供することを目的とする。また、同様にマークの位置検出を行うことができる位置測定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a position detection method capable of detecting the position of a mark without any trouble even when a plurality of alignment marks are present in the detection field of the imaging optical system. And It is another object of the present invention to provide a position measuring device that can similarly detect the position of a mark.
上記目的達成のため、本発明に係る位置検出方法は、基板に形成されるアライメントマークを撮像する検出光学系を有し、検出光学系の検出視野内におけるアライメントマークの画像に基づいてアライメントマークの位置を検出する位置検出方法において、アライメントマークは、等間隔に且つ互いの端部を揃えて平行に整列して基板上に形成される等長の複数のライン部からなり、検出光学系の検出視野内に複数のアライメントマークの画像を得たときに、画像を得た複数のアライメントマークのいずれかの画像に基づいて、当該アライメントマークのライン部の両端部の位置関係から複数のアライメントマークにおけるライン部の整列方向に対する直交方向の位置を検出する。 In order to achieve the above object, a position detection method according to the present invention has a detection optical system for imaging an alignment mark formed on a substrate, and the alignment mark is detected based on an image of the alignment mark in the detection visual field of the detection optical system. In the position detection method for detecting the position, the alignment mark is composed of a plurality of equal-length line portions formed on the substrate at equal intervals and aligned in parallel with each other, and is detected by the detection optical system. When images of a plurality of alignment marks are obtained in the field of view, based on any of the images of the plurality of alignment marks from which the images were obtained, The position in the direction orthogonal to the alignment direction of the line part is detected.
なお、画像に基づいてライン部の両端部のそれぞれにおける直交方向の位置を算出し、両端部における直交方向の位置の中央をアライメントマークにおける直交方向の位置として検出することが好ましい。 Note that it is preferable to calculate orthogonal positions at both ends of the line portion based on the image, and to detect the center of the orthogonal positions at both ends as the orthogonal position of the alignment mark.
このとき、検出視野内の複数のアライメントマークの画像のそれぞれと、予め記憶されたアライメントマークの基準画像との比較により、これら複数のアライメントマークの画像の基準画像に対するマッチングスコアをそれぞれ算出し、マッチングスコアが最も良いアライメントマークにおける直交方向の位置を検出することが好ましい。 At this time, by comparing each of the plurality of alignment mark images in the detection visual field with a reference image of the alignment mark stored in advance, a matching score for each of the plurality of alignment mark images with respect to the reference image is calculated and matched. It is preferable to detect the position in the orthogonal direction of the alignment mark having the best score.
また、本発明に係る位置測定装置は、等間隔にかつ互いに端部を揃えて平行に整列してなる複数のライン部から構成されたアライメントマークの形成された半導体基板が載置され、水平移動可能なステージと、アライメントマークを撮像し、アライメントマークの画像信号を出力する撮像手段と、アライメントマークの画像信号を用いて半導体基板の位置を測定する際に、複数のライン部の両端の画像信号からライン部の整列方向と直交する方向の位置を検出する検出手段とを備えている。 Further, the position measuring apparatus according to the present invention is mounted with a semiconductor substrate on which an alignment mark composed of a plurality of line portions formed at equal intervals and in parallel with end portions aligned with each other is horizontally moved. Possible stage, imaging means for imaging the alignment mark and outputting the image signal of the alignment mark, and image signals at both ends of the plurality of line portions when measuring the position of the semiconductor substrate using the image signal of the alignment mark And detecting means for detecting a position in a direction orthogonal to the alignment direction of the line portions.
このような本発明に係る位置検出方法によれば、基板上のアライメントマークの位置を検出するにあたり、いわゆるラインアンドスペースパターンで形成され本来ライン部の整列方向の位置関係からこの整列方向の座標をマークの位置として検出するために用いるアライメントマークに対し、マークのライン部の両端の位置関係からライン部の整列方向に直行する方向の座標を求めてマークの位置検出を行うようにしている。このため、ライン部整列方向に並ぶ複数のアライメントマークが視野内に存在しても、個々のアライメントマークにおいてライン部整列方向と直交する方向の座標は同じであるため、この直交方向の座標をマークの位置として算出することにより、複数のアライメントマークを視野内に収めたときにおいても、支障なくマークの位置検出を行うことができる。 According to such a position detection method according to the present invention, when detecting the position of the alignment mark on the substrate, the coordinates of the alignment direction are determined from the positional relationship of the alignment direction of the line portion formed by a so-called line and space pattern. With respect to the alignment mark used for detection as the mark position, the position of the mark is detected by obtaining the coordinates in the direction orthogonal to the alignment direction of the line portion from the positional relationship between both ends of the line portion of the mark. For this reason, even if a plurality of alignment marks arranged in the line part alignment direction are present in the field of view, the coordinates in the direction orthogonal to the line part alignment direction are the same in each alignment mark. By calculating as the position, the position of the mark can be detected without any trouble even when a plurality of alignment marks are stored in the field of view.
また、本発明に係る位置測定装置は、上記位置検出方法と同様に、複数のアライメントマークを視野内に収めたときにおいても、支障なくマークの位置測定を行うことができる。 Further, the position measuring device according to the present invention can measure the position of the mark without any trouble even when a plurality of alignment marks are stored in the field of view, as in the case of the position detecting method.
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図1に、本発明に係る位置検出方法が用いられる位置測定装置10を備えた露光装置80を示しており、まず、この露光装置80について概要説明する。半導体製造プロセスにおけるフォトリソグラフィティ工程で用いられる露光装置80は、フォトマスク(レチクル)上に精密に描かれたデバイスパターンを、フォトレジストを塗布した半導体ウェハやガラス基板などの上に光学的に投影して転写する。このような露光装置80は、露光光源81と、照明光学系82と、フォトマスク83を支持するマスク支持台84と、投影光学系85と、ウェハWを載置保持するステージ86とから構成される。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an
この露光装置80においては、露光光源81から出力される露光光が照明光学系82に入力され、照明光学系82を通ってマスク支持台84に支持されたフォトマスク83の全面に照射される。このように照射されてフォトマスク83を通過した光は、フォトマスク83に描かれたデバイスパターンの像を有しており、この光が投影光学系85を介してチャック87に吸着されたウェハWの所定位置に照射される。このとき、投影光学系85により、1つのショット領域SAにフォトマスク83のデバイスパターンの像がウェハWの上に縮小されて結像露光される。これをウェハ全体について走査し、ショット領域SA,SA,…ごとの半導体パターンの形成が行われる。
In this
ステージ86は、投影光学系85の光軸に垂直な面(XY平面)内でウェハを2次元的に位置決めするXYステージ、投影光学系85の光軸に平行な方向にウェハを位置決めするZステージ、ウェハWを微小回転させるステージ、Z軸に対する角度を変化させてXY平面に対するウェハWの傾きを調整するステージ等より構成され、ステージ移動機構7の駆動により各ステージを駆動させることでXYZ方向の移動およびXY平面内の回転およびZ軸周りのチルトをそれぞれ調整することができる。
The
また、ステージ86の上面の一端にはステージ86の移動可能範囲以上の長さを有する移動鏡(図示略)が取り付けられ、移動鏡の鏡面に対向した位置にレーザ干渉計(図示略)が配置されている。なお、移動鏡は、Z軸に垂直な反射面を有する移動鏡およびY軸に垂直な反射面を有する移動鏡より構成されている。レーザ干渉計は、X軸に沿って移動鏡にレーザビームを照射するX軸用のレーザ干渉計、およびY軸に沿って移動鏡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個のレーザ干渉計およびY軸用の1個の干渉計により、ステージ86のX座標およびY座標が計測される。また、2個のレーザ干渉計の計測値の差によりステージ86のXY平面内における回転角が計測される。レーザ干渉計により計測されたX座標、Y座標、および回転角の情報はステージ位置情報として主制御系6に出力される。また、Z軸方向に沿ったウェハWの位置を検出するための斜入射方式によるオートフォーカス装置(図示略)が設けられており、オートフォーカス装置によるウェハWの位置検出結果が主制御部6に出力される。これらレーザ干渉計およびオートフォーカス装置の検出結果に基づいて主制御部6によるステージ駆動機構7の駆動制御が行われ、ステージ86のXYZ軸方向に沿った位置が調節されるようになっている。なお、以上のステージ86、主制御部6、ステージ駆動機構7から位置決め装置90が構成される。
A movable mirror (not shown) having a length longer than the movable range of the
リソグラフィ工程においては、ウェハ上に形成されている下層パターンと、フォトマスク83のパターンとの位置関係が正確である必要がある。このためステージ86に載置されるウェハWとマスク保持台84に保持されるフォトマスク83との位置ずれを検出するためのアライメントマークがウェハW上に形成されている。図3,4に示すように、ウェハW上に形成されるアライメントマークAMは、複数のライン部L,L,…の端部を揃えて等間隔を置いて整列したラインアンドスペースパターンで形成されており、ウェハWにおいて、ショット領域SA,SA,…の外部領域に設けられる。本実施例においては、ショット領域SA,SA,…間に縦横方向に延びるスクライブラインSL上に設けられており、X方向に延びるスクライブライン(X方向ライン)XLには、ライン部L,L,…の整列方向をX方向としたアライメントマーク(X方向マーク)XMが、Y方向に延びるスクライブライン(Y方向ライン)YLには、ライン部L,L,…の整列方向をY方向としたアライメントマーク(Y方向マーク)YMが設けられている。
In the lithography process, the positional relationship between the lower layer pattern formed on the wafer and the pattern of the
ウェハW上におけるこのアライメントマークAMが形成される部位を拡大したものを図5に示している。図5に示されるように、X方向ラインXL上には、複数のX方向マークXM,XM,…が各マークのライン部Lの両端を揃えて並んで設けられる部位が存在する。図示略するが、Y方向ラインYLにおいても同様にして、複数のY方向マークが各マークのライン部Lの両端を揃えて並んで設けられる部位が存在する。これは、下層パターンに位置するマークが透けて観察可能となったりすること等により生じるものである。 FIG. 5 shows an enlarged portion of the wafer W where the alignment mark AM is formed. As shown in FIG. 5, on the X-direction line XL, there is a portion where a plurality of X-direction marks XM, XM,. Although not shown in the drawing, there is a portion where a plurality of Y-direction marks are provided in a line with both ends of the line portion L of each mark aligned in the same manner in the Y-direction line YL. This is caused by the fact that marks positioned in the lower layer pattern can be seen through.
露光装置80には、本発明に係る位置検出方法により上記アライメントマークAMの位置を検出する位置測定装置10が備えられる。図2に示すように、この位置測定装置10は、ウェハWを載置するステージ86と、ステージ86上に載置されたウェハW上に形成されるアライメントマークAMに照明光を照射する光源1と、光源1からの照明光をウェハWに導いてウェハWに対して垂直に照射する照明光学系2と、照明光学系2からの反射光(回折光を含む)を結像面41,46に結像する結像光学系3と、この結像面41,46を有して結像面に受光した反射光を電気信号に変換して出力するCCD(Charge Coupled Device)40,45と、CCD40,45からの信号に対して処理を施してアライメントマークAMの位置を検出する信号処理部5とから構成されており、FIA方式の位置計測装置であり、露光装置80の投影光学系85を介することなく直接ウェハW上のマーク位置を計測するオフアクシス方式として構成されている。
The
光源1は、例えばハロゲンランプ等からなり、ウェハW上に塗布されたリソグラフィ工程用のレジスト等の感光剤を感光しない530〜800nmの広い波長域を含む光を射出する。 The light source 1 is composed of, for example, a halogen lamp, and emits light having a wide wavelength range of 530 to 800 nm that does not expose a photosensitive agent such as a resist for lithography process applied on the wafer W.
光源1からの照射光は、コレクタレンズ21で平行光束に変換される。コレクタレンズ21により平行光束とされた照射光は、赤外線吸収フィルタ、短波長カットフィルタ、長波長カットフィルタ等からなる波長選択フィルタ22a、および光路に対して進退可能な減光フィルタ22bからなるフィルタ群22を通過し、測定光として必要とされる波長域および強度の選択がなされる。また、コンデンサレンズ23の結像位置にはライトガイド24の入射端24aが位置決めされており、フィルタ群22を通過してコンデンサレンズ23によって集光された照明光が入射端24aからライトガイド24内に入射する。ライトガイド24に入射した光束はライトガイド24内を伝播して射出端24bから射出される。このように、光源1からライトガイド24の入射端24aに至るまでを光源1に一体の光源部11として構成している。
Irradiation light from the light source 1 is converted into a parallel light beam by the
ライトガイド24の射出端24bはセンサ部12に設けられており、ライトガイド24の射出端24bから射出された照射光は、照明開口絞り(図示せず)を介して制限されてコンデンサレンズ25に入射する。コンデンサレンズ25を介した照射光は、照明視野絞り(図示せず)の近傍に一旦集光され、照明視野絞りを介して照明リレーレンズ26に入射する。照明リレーレンズ26を介して平行光束となった照明光はハーフプリズム27を透過し、対物レンズ28に入射する。対物レンズ28で集光された照明光は、反射プリズム29の反射面で下方に反射され、ウェハW上に形成されたアライメントマークAMを落射照明する。以上、コレクタレンズ21〜反射プリズム29により照明光学系2が構成される。
An
光源1からの照射光の照射により得られるアライメントマークAMからの反射光は、反射プリズム29および対物レンズ28を介してハーフプリズム27に入射する。ハーフプリズム27に入射した反射光は図示上方に反射され、対物レンズ33aを介して指標板34にアライメントマークAMの像が形成される。指標板34の図示上方には、実線で示す光路上と二点鎖線で示す光路外とを移動可能に構成される倍率切換ミラー31が設けられている。倍率切換ミラー31が光路上にあると、リレーレンズ33bからの光が反射し、結像リレーレンズ(高倍レンズ)32を介してCCD40に入射し、CCD40の結像面41にアライメントマークAMの像および指標板34からの指標マークの像が結像する。
Reflected light from the alignment mark AM obtained by irradiating the light emitted from the light source 1 enters the
倍率切換ミラー31が光路外にあるときは、リレーレンズ33bからの光が倍率切換ミラー31上方の反射鏡36で反射し、結像リレーレンズ(低倍レンズ)37を介してCCD45に入射する。なお、この結像リレーレンズ37は上述の結像リレーレンズ32よりも低倍の視野を形成する。CCD45に入射して、CCD45の結像面46にアライメントマークAMの像および指標板34からの指標マークの像が結像する。このように、反射プリズム29〜結像リレーレンズ32,37により結像光学系3が構成され、結像光学系3は、反射プリズム29から光路上にある倍率切換ミラー31を介して高倍レンズ32に至る高倍結像系30と、反射プリズム29から低倍レンズ37に至る低倍結像系35との倍率の異なる2つの結像系を有して構成される。
When the
結像光学系3によりアライメントマークAMからの反射光を結像面41,46に受光したCCD40,45は、結像面41,46に結像したアライメントマークAMおよび指標マークの像を光電変換して画像信号を生成し、画像信号を信号処理部5に出力する。信号処理部5はCCD40,45から出力される画像信号に対して画像処理を施し、例えばアライメントマークAMの像の中心と指標マークの像の中心位置とを求め、これらの相対関係からアライメントマークAMの位置情報を算出するようになっている。
The CCDs 40 and 45 that receive the reflected light from the alignment marks AM on the imaging surfaces 41 and 46 by the imaging
このように構成される位置測定装置10において、倍率切換ミラー31を実線で示す光路上において高倍結像系30により反射光を結像面41に結像することで得られる検出視野30fは、図4に示すように、アライメントマ−クAM(図ではX方向マークXMを例示)を1つ収めるような大きさとなっている。また、倍率切換ミラー31を点線で示す光路外において低倍結像系35により反射光を結像面46に結像することで得られる検出視野35fは、図5に示すように、スクライブラインSL(図ではX方向ラインXLを例示)上に並ぶ複数のアライメントマークAMを収める。
In the
以下、位置測定装置10を用いたアライメントマークの位置検出の流れを図6,7に示すフローチャートを参照して説明する。
Hereinafter, the flow of detecting the position of the alignment mark using the
まず、図7のフローチャートに従ってウェハWが露光装置80に供給されてから露光されるまでの大まかな流れについて説明する。ウェハWが露光装置80に供給されると(ステップS1)、ウェハWの外周とオリエンテーションフラットOFを用いて機械的な位置合わせが行われる(ステップS2)。次いで、ウェハWはチャック87に載置され、倍率切換ミラー31を光路外に位置させて低倍結像系35によるプリアライメントが行われ(ステップS3)、アライメントマークAMのマーク位置が求められる。さらに、倍率切換ミラー31を光路上に位置させて高倍結像系30によるグローバルアライメントが行われ(ステップS4)、正確にウェハWの位置および露光ショットの位置が求められる。
First, a rough flow from when the wafer W is supplied to the
さて、プリアライメント時における信号処理部5において本発明に係る位置検出方法が用いられており、プリアライメント時の算出処理について図6のフローチャートに従って説明する。なお、プリアライメントにより、低倍結像系35の検出視野35fには、図5に示すようにX方向ラインXLに並ぶ複数のX方向マークXM,XM,…の画像が結像されるとする。このライン部L,L,…の整列方向がX軸方向であるX方向マークXMは、上述の通り、本来はX方向の座標を検出するために形成されたアライメントマークである。
Now, the position detection method according to the present invention is used in the
このとき、信号処理部5において、CCD45から出力された画像と、予め記憶しているX方向マークXMのテンプレート画像(基準画像)とのパターンマッチングが行われる(ステップS31)。このパターンマッチングによる画像処理は、公知の技術であるが、CCD45から出力される画像に対してテンプレート画像を移動させ、信号処理部5によるマッチングスコアの算出をこの移動過程で逐次行うものである。このとき、マッチングスコアが高いほど、対象画像のテンプレート画像に対する合致性が高いものとなる。
At this time, the
次いで、得られたマッチングスコアをスコア順に並び替え(ステップS32)、最高値スコアに対応する画像が取り出される(ステップS33)。すなわち、これらのステップにより、CCD45から出力された画像から、テンプレート画像との合致性が最も高いとする結果を得た画像が選択取得される。
Next, the obtained matching scores are rearranged in order of score (step S32), and an image corresponding to the highest score is extracted (step S33). That is, by these steps, an image obtained as a result that the matching with the template image is the highest is selected and acquired from the image output from the
そして、この最も合致性の高い画像として選択されたX方向マークXMに対し、ライン部Lの上端YTと下端YBの位置の算出が行われる(ステップS34)。 Then, the positions of the upper end YT and the lower end YB of the line portion L are calculated for the X direction mark XM selected as the image with the highest matching (step S34).
さらに、算出されたライン部Lの両端YT,YBの位置に基づいて両端YT,YBの位置の中央YOのY座標を算出し、この中央YOのY座標がX方向マークXMの位置検出結果とする(ステップS35)。そして、X方向マークXMの位置検出結果が信号処理部5から主制御部6に出力される。
Further, based on the calculated positions of both ends YT, YB of the line portion L, the Y coordinate of the center YO of the positions of both ends YT, YB is calculated, and the Y coordinate of this center YO is the position detection result of the X direction mark XM. (Step S35). Then, the position detection result of the X direction mark XM is output from the
なお、低倍結像系35の検出視野35fに、Y方向ラインYLに並ぶ複数のY方向マークYM,YM,…の画像が結像されたときにおいても、上記と同様にしてX方向の座標を求めることができる。すなわち、CCD45から出力された画像と、予め記憶しているY方向マークYMのテンプレート画像(基準画像)とのパターンマッチングを行ってマッチングスコアを得て、スコア順に並び替えることにより得られた最高値スコアに対応するY方向マークの画像を取り出す。そして、この最高値スコアに対応するY方向マークの場像に対してライン部Lの左端と右端の位置の算出を行う。さらに、算出されたライン部Lの両端の位置に基づいて両端の位置の中央のX座標を算出し、この中央のX座標をY方向マークYMの位置検出結果とする。
Even when images of a plurality of Y direction marks YM, YM,... Aligned in the Y direction line YL are formed on the detection visual field 35f of the low
このように、本発明に係る位置検出方法によれば、露光装置80の位置合わせのためにウェハW上に形成されるアライメントマークAMの位置を検出するにあたり、ラインアンドスペースパターンで形成され本来ライン部整列方向の位置関係からこの整列方向の座標を検出するためのアライメントマークに対し、ライン部の両端の位置関係からライン部の整列方向に直行する方向の座標を求めてマークの位置検出を行うようにしている。このため、ライン部整列方向に並ぶ複数のアライメントマークAMが検出視野30f内に存在しても、個々のアライメントマークAMにおいてライン部整列方向と直交する方向の座標は同じであるため、この直交方向の座標をマークの位置として算出することにより、複数のアライメントマークを視野内に収めたときにおいても、支障なくマークの位置検出を行うことができる。同様に、このような位置検出方法により位置検出を行う位置検出装置により、複数のアライメントマークを視野内に収めたときにおいて、支障なくマークの位置検出を行うことができる。
As described above, according to the position detection method of the present invention, when detecting the position of the alignment mark AM formed on the wafer W for alignment of the
さらに、複数のアライメントマークAMが存在するときに、パターンマッチング処理を行って予め定めたテンプレート画像に最も合致する画像に代表させて上記の座標を検出することにより、より正確な位置検出を行うことができる。 Furthermore, when there are a plurality of alignment marks AM, more accurate position detection can be performed by performing the pattern matching process and representing the coordinates represented by the image that best matches the predetermined template image. Can do.
また、本実施例においては、高倍結像系30の検出視野30f内に一つ収まる大きさのアライメントマークが低倍結像系35の検出視野35f内に複数並んで収められたときにおいて行うものであり、本発明に係る位置検出方法をプリアライメントにおいて実施することで、その後のグローバルアライメントに移行するのに充分な位置検出を行うことができる。
Further, in this embodiment, it is performed when a plurality of alignment marks having a size that can be accommodated in the detection field 30f of the high-
AM アライメントマーク
XM X方向マーク
YM Y方向マーク
L ライン部
W ウェハ(基板)
1 光源
2 照明光学系
3 結像光学系
5 信号処理部(検出手段)
6 主制御部
7 ステージ駆動機構
10 位置測定装置
30 高倍結像系 35 低倍結像系
30f,35f 検出視野
40,45 CCD(撮像手段)
41,46 撮像面
80 露光装置
86 ステージ
AM alignment mark XM X direction mark YM Y direction mark L Line part W Wafer (substrate)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
6 Main control unit 7
41, 46
Claims (4)
前記アライメントマークは、等間隔に且つ互いの端部を揃えて平行に整列して前記基板上に形成される等長の複数のライン部からなり、
前記視野内に複数の前記アライメントマークの画像を得たときに、画像を得た前記複数のアライメントマークのいずれかの画像に基づいて、当該アライメントマークのライン部の前記両端部の位置関係から前記複数のアライメントマークにおける前記整列方向に対する直交方向の位置を検出することを特徴とする位置検出方法。 In a position detection method that has an imaging optical system that images an alignment mark formed on a substrate and detects the position of the alignment mark based on an image of the alignment mark in the field of view of the imaging optical system.
The alignment mark is composed of a plurality of equal-length line portions formed on the substrate at equal intervals and aligned in parallel with the ends of each other,
When obtaining images of the plurality of alignment marks in the field of view, based on the image of any of the plurality of alignment marks obtained images, the positional relationship between the both ends of the line portion of the alignment mark A position detection method for detecting a position in a direction orthogonal to the alignment direction in a plurality of alignment marks.
前記マッチングスコアが最も良いアライメントマークにおける前記直交方向の位置を検出することを特徴とする請求項2に記載の位置検出方法。 A matching score for each of the plurality of alignment mark images is calculated by comparing each of the plurality of alignment mark images obtained within the field of view with a reference image of the alignment mark stored in advance. And
The position detection method according to claim 2, wherein the position in the orthogonal direction in the alignment mark having the best matching score is detected.
前記アライメントマークを撮像し、前記アライメントマークの画像信号を出力する撮像手段と、
前記アライメントマークの画像信号を用いて前記半導体基板の位置を測定する際に、前記複数のライン部の両端部の画像信号から、前記ライン部の整列方向と直交する方向の位置を検出する検出手段とを備えたことを特徴とする位置測定装置。 A stage on which a semiconductor substrate on which an alignment mark composed of a plurality of line portions formed at equal intervals and aligned with each other in parallel is arranged, is mounted, and can be moved horizontally,
Imaging means for imaging the alignment mark and outputting an image signal of the alignment mark;
Detection means for detecting positions in a direction orthogonal to the alignment direction of the line portions from image signals at both ends of the plurality of line portions when measuring the position of the semiconductor substrate using the image signals of the alignment marks And a position measuring device.
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2005
- 2005-02-28 JP JP2005053747A patent/JP2006234768A/en active Pending
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