JP3099376B2 - Substrate alignment apparatus and alignment method - Google Patents
Substrate alignment apparatus and alignment methodInfo
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Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハや液晶デ
ィスプレイ用プレート等の基板に形成されたアライメン
トマークを光電検出することによって、基板をアライメ
ントする装置および方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for aligning a substrate by photoelectrically detecting an alignment mark formed on the substrate such as a semiconductor wafer or a plate for a liquid crystal display.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、ウェハやプレート等の位置合わせ
(アライメント)においては、それら基板上の所定位置
に形成されたアライメントマークを顕微鏡対物レンズを
介して光電検出する方式が一般的であった。光電検出方
式にも大別して2種類があり、レーザビーム等のスポッ
トでマークを相対走査し、マークで生じる散乱光や回折
光をフォトマルチプライヤやフォトダイオード等で受光
する光ビーム走査方式と、一様照明されたマークの拡大
像をテレビカメラ(ビジコン管やCCD)で撮像して、
その画像信号を利用する方式とがある。いずれの場合に
も、得られる光電信号は波形処理され、マークの中心位
置が求められる。2. Description of the Related Art Conventionally, in alignment of wafers and plates, a method of photoelectrically detecting an alignment mark formed at a predetermined position on a substrate through a microscope objective lens has been generally used. There are roughly two types of photoelectric detection methods. One is a light beam scanning method in which a mark is relatively scanned with a spot such as a laser beam, and the scattered or diffracted light generated in the mark is received by a photomultiplier or a photodiode. The magnified image of the illuminated mark is captured with a TV camera (vidicon tube or CCD),
There is a method using the image signal. In either case, the obtained photoelectric signal is subjected to waveform processing to determine the center position of the mark.
【0003】光ビーム走査方式と撮像方式とは、その個
々の走査系において全く異なる構成を取るが、ここでは
両者とも電気光学的走査装置であるとして考える。この
様な走査装置のうち、レーザビームのスポットに対して
ウェハステージを一次元移動させて、マーク位置を検出
する方式としては、特開昭61−128106号公報、
特開昭60−130742号公報、特開昭60−256
002号公報等に開示された技術が知られている。The light beam scanning system and the imaging system have completely different configurations in their respective scanning systems. Here, both are assumed to be electro-optical scanning devices. Among such scanning devices, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-128106 discloses a method of detecting a mark position by moving a wafer stage one-dimensionally with respect to a laser beam spot.
JP-A-60-130742, JP-A-60-256
The technology disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 002 and the like is known.
【0004】また、ウェハステージを設計値で位置決め
した後、一次元走査ビームの走査範囲内でマーク位置を
検出する方式としては、特開昭56−12729号公
報、特開昭57−138134号公報等に開示された技
術が知られている。また、電気光学的走査装置として撮
像方式を利用するものとしては、特開昭57−1426
12号公報、特開昭60−178628号公報、特開昭
60−225428号公報等に開示された技術が知られ
ている。Further, as a method of detecting a mark position within a scanning range of a one-dimensional scanning beam after positioning a wafer stage at a design value, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 56-12729 and 57-138134 disclose a method. And the like are known. Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 57-1426 discloses an apparatus using an imaging method as an electro-optical scanning apparatus.
No. 12, JP-A-60-178628, JP-A-60-225428, and the like are known.
【0005】これらの従来技術では、主に以下の2つの
理由で走査ビーム、又はマーク照明光として単色光を使
っている。 投影型露光装置(ステッパー)において、投影光学系
を介してウェハマークを検出する形式では、投影光学系
の大きい色収差を避けるために単一波長の照明光、又は
レーザビームを使う。 高輝度、高分解能の検出を行うべく微小スポットに集
光するために単色のレーザビームを使う。 このように単色照明光(又はビーム)を使うと、比較的
S/N比が大きくとれるが、露光装置で扱うウェハで
は、通常ウェハ全面に0.5μm〜2μm程度の厚みで
フォトレジスト層が形成されているため、単色性による
干渉現象が生じ、これが、マーク位置検出時に誤検出さ
れたり、不鮮明な画像となったりしていた。In these prior arts, monochromatic light is used as a scanning beam or mark illumination light mainly for the following two reasons. In a projection type exposure apparatus (stepper), in a type in which a wafer mark is detected via a projection optical system, a single-wavelength illumination light or a laser beam is used to avoid large chromatic aberration of the projection optical system. A monochromatic laser beam is used to focus on a minute spot for high-brightness, high-resolution detection. When the monochromatic illumination light (or beam) is used as described above, a relatively large S / N ratio can be obtained. However, in a wafer handled by an exposure apparatus, a photoresist layer having a thickness of about 0.5 μm to 2 μm is generally formed on the entire surface of the wafer. Therefore, an interference phenomenon due to monochromaticity has occurred, which has been erroneously detected at the time of detecting the mark position, or has resulted in an unclear image.
【0006】そこで近年、レジストによる干渉現象を低
減させるために、照明光の多波長化、あるいは広帯域化
が提案されるようになった。例えば撮像方式の走査装置
において照明光をハロゲンランプ等から作り、その波長
帯域幅を300nm程度(レジストへの感光域を除く)
にすると、レジストの表面とウェハの表面とで反射した
光同志の干渉性がほとんどなくなり、鮮明な画像検出が
可能になる。従って、撮像方式では照明光を白色化(広
帯域化)するとともに、結像光学系を色消ししておくだ
けで、レジストに影響されない極めて高精度なアライメ
ントセンサーが得られることになる。Therefore, in recent years, in order to reduce the interference phenomenon caused by the resist, it has been proposed to increase the wavelength of the illumination light or increase the bandwidth thereof. For example, in an imaging type scanning device, illumination light is generated from a halogen lamp or the like, and its wavelength bandwidth is about 300 nm (excluding the photosensitive area to the resist)
Then, the coherence of the light reflected by the surface of the resist and the surface of the wafer almost disappears, and a clear image can be detected. Accordingly, in the imaging method, an extremely high-precision alignment sensor which is not affected by the resist can be obtained only by whitening the illumination light (widening the band) and achromatizing the imaging optical system.
【0007】このように白色化された照明光を使って、
撮像手段(ビジコン管、CCD)でウェハ上のマークを
検出する場合、ウェハを載置したステージは、アライメ
ント光学系の観察視野内(撮像範囲内)にマークが位置
するように位置決めされる必要がある。すなわち、ステ
ージ上のウェハは機械的なプリアライメントの精度に依
存して、ステージの移動座標系に対する位置誤差を持っ
ている。このため、アライメント光学系の視野に対して
設計値でステージを移動させたとしても、必ずしも撮像
範囲内に入ることが保証されない。[0007] Using the whitened illumination light,
When a mark on a wafer is detected by an imaging unit (a vidicon tube or a CCD), the stage on which the wafer is mounted needs to be positioned so that the mark is positioned within the observation visual field (within the imaging range) of the alignment optical system. is there. That is, the wafer on the stage has a position error with respect to the moving coordinate system of the stage depending on the accuracy of mechanical pre-alignment. For this reason, even if the stage is moved with the design value with respect to the field of view of the alignment optical system, it is not necessarily guaranteed that the stage will fall within the imaging range.
【0008】一般に高精度なファインアライメントセン
サーは検出範囲(撮像範囲)が狭くなるので、ファイン
アライメントが可能になる位置までステージを移動させ
るためのラフなマーク位置検出が必要となる。このラフ
なマーク位置検出はサーチアライメントと呼ばれ、各種
の方法が提案されている。撮像手段を使ったサーチアラ
イメントの1つの方法としては、アライメント光学系の
倍率を低倍と高倍とに切替え可能としておき、低倍率で
ウェハ上の広い範囲を一度に撮像して、その画像信号
(ビデオ信号)を解析することによってマークを検知す
る方法が考えられる。この方法によれば、サーチアライ
メントのためにウェハステージをシフト移動させる必要
がなく、ビデオ信号の解析時間だけで済むので高速にな
る。In general, the detection range (imaging range) of a high-precision fine alignment sensor is narrow, so that it is necessary to detect a rough mark position for moving the stage to a position where fine alignment can be performed. This rough mark position detection is called search alignment, and various methods have been proposed. As one method of search alignment using the imaging means, the magnification of the alignment optical system can be switched between low magnification and high magnification, and a wide range on the wafer is imaged at a low magnification at a time, and the image signal ( A method of detecting a mark by analyzing a video signal) can be considered. According to this method, it is not necessary to shift the wafer stage for search alignment, and only the analysis time of the video signal is required, so that the speed is increased.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アライ
メント光学系の倍率を低くして広い範囲を見ようとする
と、ウェハ上のマーク以外に様々の回路パターンが撮像
範囲内に入り込み、画像信号の解析を苦難なものにする
といった問題点が生じる。特にマーク検出のための照明
光が白色化されると、ウェハ表面の回路パターンの一部
のエッジやストリートラインの境界エッジ(幾何学的な
段差構造)が干渉縞の影響なく鮮明に検出できるため、
そのようなマークでないパターンのエッジをマーク位置
と誤検出することがある。However, when trying to view a wide range by lowering the magnification of the alignment optical system, various circuit patterns other than marks on the wafer enter the imaging range, making it difficult to analyze image signals. Problems arise. In particular, when the illumination light for mark detection is whitened, a part of the edge of the circuit pattern on the wafer surface or the boundary edge of the street line (geometric step structure) can be clearly detected without the influence of interference fringes. ,
An edge of such a non-mark pattern may be erroneously detected as a mark position.
【0010】また、アライメント光学系の観察倍率を低
くすることは、それだけ画像解析時の分解能(1ピクセ
ル当たりのウェハ上での実寸法)が低下するため、アラ
イメントマークの計測方向の幅が数μm程度と小さくな
った場合に信号のコントラスト不足を招く恐れもある。
すなわち、ビデオ信号上のマークに対応した波形変化
(振幅)が微弱になり、波形処理が苦難になる。Further, lowering the observation magnification of the alignment optical system lowers the resolution (actual size on a wafer per pixel) at the time of image analysis, so that the width of the alignment mark in the measurement direction is several μm. In the case where the level is reduced to a small extent, there is a possibility that the contrast of the signal becomes insufficient.
That is, the waveform change (amplitude) corresponding to the mark on the video signal becomes weak, and the waveform processing becomes difficult.
【0011】また、撮像手段を使ったサーチアライメン
トとして、ウェハステージを一定量ずつX方向、又はY
方向にシフトさせては1画面分のビデオ信号を取り込
み、マークが存在するか否かを解析することを繰り返し
ていく方法もある。この場合、アライメント光学系は高
倍率のものが使えるので、ビデオ信号の分解能は高く、
そのままファインアライメントにも使えるといった利点
がある。しかしながら、その反面、取り込んだ1画面分
のビデオ信号を解析してマークエッジの存在を確認し、
存在しないときにはステージを一定量シフトさせていく
ため、高速性に欠けるといった問題点がある。As a search alignment using the image pickup means, the wafer stage is moved by a predetermined amount in the X direction or Y direction.
There is also a method in which video signals for one screen are taken in by shifting in the direction, and analysis of whether or not a mark exists is repeated. In this case, since the alignment optical system can use a high magnification, the resolution of the video signal is high,
There is an advantage that it can be used for fine alignment as it is. However, on the other hand, the captured video signal for one screen is analyzed to confirm the presence of the mark edge,
When the stage does not exist, the stage is shifted by a fixed amount, so that there is a problem that the speed is lacking.
【0012】本発明は、高スループット、高精度にマー
ク位置をサーチするアライメント装置および方法を得る
ことを目的とする。An object of the present invention is to provide an alignment apparatus and method for searching a mark position with high throughput and high accuracy.
【0013】[0013]
【課題を解決する為の手段】かかる問題点を解決するた
め本発明においては、表面に対して光学的、又は幾何学
的な差異を伴って形成されたアライメント用のマーク
(BPMn)を有する基板(W)を保持して、2次元的
に移動可能なステージ(ST)と、ステージ(ST)の
位置座標を測定する座標測定器(IFX,IFY)と、
基板上のマーク(BPMn)を含み得る大きさの局所領
域を照明する照明系(7、8、9、9A、9B、9C)
と、局所領域を撮像して、局所領域内の明暗の変化に応
じた画像信号を出力する撮像手段(2)と、画像信号に
基づいて、マークの撮像範囲内における位置を検知する
マーク位置検知手段(30)とを備えており、マーク位
置検知手段(30)によって検知されたマーク位置と座
標測定器(IFX,IFY)の計測値とに基づいてステ
ージ(ST)を移動させることによって、基板(W)を
所定の基準位置に対してアライメントする装置におい
て、マーク位置検知手段は、撮像手段(2)による局所
領域内の一次元走査(走査線SL)によって得られる画
像信号の第1の波形データを記憶する記憶回路(43)
と;ステージ(ST)を一次元走査の方向に撮像範囲
(VPAx)よりも小さな所定距離だけシフトさせるよ
うに移動制御するシフト移動制御回路(52、54、ス
テップ1108)と;シフト移動の後に、撮像手段
(2)の一次元走査によって得られる画像信号の第2の
波形データと、記憶回路(43)に記憶された第1の波
形データとを比較して、相互に重複する部分(WD)で
の波形がほぼ一致するように補正してから第1、第2の
波形データを継ぎ合わせて1つの合成波形データU'
(I)を作る波形合成回路(ステップ1000〜101
6)と;合成波形データU'(I)に基づいて、マーク
(BPMn)の少なくとも1つのエッジに応じて特定の
特性で変化する波形(BWn)と同等の波形部分の位置
(IUX(i))を抽出するエッジ位置抽出回路(ステ
ップ1120〜1126)とを設けることとした。そし
て、抽出されたエッジ位置のうち、設計上の条件を満た
すエッジ位置を選択する選択回路(ステップ1128〜
1136)とを含み、選択されたエッジ位置に基づいて
前記マーク位置を特定することを特徴としている。According to the present invention, there is provided a substrate having an alignment mark (BPMn) formed with an optical or geometrical difference with respect to a surface. (W), a stage (ST) movable two-dimensionally, a coordinate measuring device (IFX, IFY) for measuring position coordinates of the stage (ST),
Illumination system (7, 8, 9, 9A, 9B, 9C) for illuminating a local area of a size that can include a mark (BPMn) on a substrate
Imaging means (2) for imaging a local area and outputting an image signal according to a change in lightness and darkness in the local area, and mark position detection for detecting a position of the mark within an imaging range based on the image signal Means (30) for moving the stage (ST) on the basis of the mark position detected by the mark position detecting means (30) and the measurement value of the coordinate measuring device (IFX, IFY). In the apparatus for aligning (W) with respect to a predetermined reference position, the mark position detecting means includes a first waveform of an image signal obtained by one-dimensional scanning (scanning line SL) in a local area by the imaging means (2). Storage circuit for storing data (43)
A shift movement control circuit (52, 54, step 1108) for controlling the movement of the stage (ST) so as to shift the stage (ST) in the one-dimensional scanning direction by a predetermined distance smaller than the imaging range (VPAx); The second waveform data of the image signal obtained by the one-dimensional scanning of the imaging means (2) is compared with the first waveform data stored in the storage circuit (43), and a mutually overlapping portion (WD) The first and second waveform data are joined together after correction so that the waveforms of the first and second waveforms substantially coincide with each other.
Waveform synthesis circuit (steps 1000 to 101)
6) and the position (IUX (i) of a waveform portion equivalent to the waveform (BWn) that changes with specific characteristics according to at least one edge of the mark (BPMn) based on the composite waveform data U ′ (I). ) To extract an edge position extraction circuit (steps 1120 to 1126). Then, of the extracted edge positions, a selection circuit (steps 1128 to 1128) for selecting an edge position that satisfies the design condition
1136), and the mark position is specified based on the selected edge position.
【0014】[0014]
【作 用】本発明においては、ウェハ上の広い領域をC
CD、ビジコン管等の2次元撮像素子、又は1次元撮像
素子で撮像する際、ウェハを撮像素子に対して走査線方
向に一定量だけシフトさせては画像信号を取り込み、画
面上で重複する範囲に着目して画像信号のレベル、振幅
を補正してから継ぎ合わせている。このため撮像素子上
にウェハ表面のマークパターンの像を結像するための光
学系の倍率は高くすることができ、画像信号上の1ピク
セル(画素)当たりのウェハ上寸法は精度に見合って十
分な分解能を持たせることができる。また、本発明にお
いては、1本に合成された画像信号波形のデータを作っ
てから、ウェハ上のマーク位置を認識するため、合成前
の1画面毎の画像信号を解析してマークを認識する方式
に比べて高速処理が可能になる。さらに本発明において
は、合成された画像信号波形中のマーク位置(エッジ位
置)に対応した部分に現れるボトム状波形(又はピーク
状波形)の少なくとも一方のスロープ部(片エッジ)を
検出し、それが所定の条件(コントラスト値、設計上の
距離、間隔等)と合致しているか否かを判断している。
そのためアルゴリズム上、ボトム波形(ピーク波形)の
両側のスロープ部を検出する必要がなく、処理すべきデ
ータ数も少なくなり、マーク認識のための演算処理の時
間が短縮されるといった利点がある。[Operation] In the present invention, a large area on a wafer is C
When capturing an image with a two-dimensional image sensor such as a CD or a vidicon tube, or a one-dimensional image sensor, the wafer is shifted by a certain amount in the scanning line direction with respect to the image sensor to capture an image signal, and an overlapping area on a screen. , The levels and amplitudes of the image signals are corrected and then joined. For this reason, the magnification of the optical system for forming an image of the mark pattern on the wafer surface on the image sensor can be increased, and the size on the wafer per pixel (pixel) on the image signal is sufficient for the accuracy. High resolution. Further, in the present invention, in order to recognize the mark position on the wafer after creating data of the image signal waveform combined into one, the image signal for each screen before combining is analyzed to recognize the mark. High-speed processing becomes possible as compared with the system. Further, in the present invention, at least one slope portion (one edge) of a bottom waveform (or a peak waveform) appearing at a portion corresponding to a mark position (edge position) in a synthesized image signal waveform is detected. Are determined to meet predetermined conditions (contrast value, design distance, interval, etc.).
Therefore, it is not necessary to detect the slope portions on both sides of the bottom waveform (peak waveform) in the algorithm, so that the number of data to be processed is reduced, and there is an advantage that the time for the arithmetic processing for mark recognition is reduced.
【0015】[0015]
【実 施 例】次に、本発明の実施例によるアライメン
ト装置を備えた、投影露光装置の構成を図1を参照して
説明する。図1において、レチクルR上のパターン領域
PAの像は、投影レンズ1を介してウェハW上に結像投
影される。ウェハWは、X,Y方向にステップアンドリ
ピート法で移動するステージST上に載置され、ステー
ジSTの座標位置はレーザ干渉計IFX,IFYで計測
される。レチクルRは、パターン領域PAの両脇に設け
られたレチクルアライメントマークRM1,RM2をレ
チクルアライメント顕微鏡RA1,RA2に対して位置
決めすることで、装置(投影レンズ1の光軸AX)に対
してアライメントされる。Next, the configuration of a projection exposure apparatus provided with an alignment apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, an image of a pattern area PA on a reticle R is formed and projected on a wafer W via a projection lens 1. The wafer W is mounted on a stage ST that moves in the X and Y directions by a step-and-repeat method, and the coordinate position of the stage ST is measured by the laser interferometers IFX and IFY. Reticle R is aligned with the apparatus (optical axis AX of projection lens 1) by positioning reticle alignment marks RM1 and RM2 provided on both sides of pattern area PA with respect to reticle alignment microscopes RA1 and RA2. You.
【0016】さて、本実施例による装置は、ここではウ
ェハW上のマークのみをオフ・アクシス方式で検出する
ウェハアライメントセンサーに対して適用される。この
ウェハアライメントセンサーは、投影レンズ1の下部直
近に配置されたプリズム状のミラー12、対物レンズ1
1、ビームスプリッタ10、結像レンズ5、共役指標板
4、撮像レンズ3、及びCCD等の2次元撮像素子2に
よって構成される。The apparatus according to the present embodiment is applied to a wafer alignment sensor which detects only marks on the wafer W by an off-axis method. The wafer alignment sensor includes a prism-shaped mirror 12 disposed immediately below the projection lens 1 and an objective lens 1.
1, a beam splitter 10, an imaging lens 5, a conjugate index plate 4, an imaging lens 3, and a two-dimensional imaging device 2 such as a CCD.
【0017】さらにウェハW上のマーク領域を照明する
ために、ハロゲンランプ、光輝度多色LED等の光源8
からの広帯域波長の光(ただしウェハWの感光域はカッ
ト)を導くオプチカルファイバー7、コンデンサーレン
ズ9、照明視野絞り9A、全反射ミラー9B、レンズ系
9C、及び先のビームスプリッタ10とで構成された照
明光学系が設けられる。Further, in order to illuminate the mark area on the wafer W, a light source 8 such as a halogen lamp,
, An optical fiber 7 for guiding light of a broadband wavelength (the photosensitive area of the wafer W is cut), a condenser lens 9, an illumination field stop 9A, a total reflection mirror 9B, a lens system 9C, and a beam splitter 10 described above. An illumination optical system is provided.
【0018】以上の構成において、ウェハWは対物レン
ズ11と結像レンズ5との合成系に関して指標板4と光
学的に共役に配置され、指標板4とCCD2の受光面と
は撮像用レンズ3に関して共役に配置される。従ってC
CD2は、ウェハW上のマークの拡大像と指標板4上の
固定(参照)マークの拡大像とを同時に撮像する。また
照明光学系のファイバー7の射出端面は、2次光源像と
して対物レンズ11とレンズ系9Cとの間の瞳面(開口
絞り位置)にリレーされ、ウェハWに対してケーラ照明
を行う。更に視野絞り9Aは対物レンズ11とレンズ系
9Cとの合成系によってウェハWと共役になっており、
視野絞り9Aのアパーチャ像がウェハW上に投影される
ことになる。In the above configuration, the wafer W is disposed optically conjugate with the index plate 4 with respect to the combined system of the objective lens 11 and the imaging lens 5, and the index plate 4 and the light receiving surface of the CCD 2 are connected to the imaging lens 3 Are conjugated with respect to Therefore C
The CD 2 simultaneously captures an enlarged image of the mark on the wafer W and an enlarged image of the fixed (reference) mark on the index plate 4. The exit end face of the fiber 7 of the illumination optical system is relayed to the pupil plane (aperture stop position) between the objective lens 11 and the lens system 9C as a secondary light source image, and performs Koehler illumination on the wafer W. Further, the field stop 9A is conjugated to the wafer W by a combined system of the objective lens 11 and the lens system 9C,
The aperture image of the field stop 9A is projected on the wafer W.
【0019】本実施例では、少なくとも対物レンズ1
1、結像レンズ5、撮像用レンズ3の夫々に対して色消
しがなされており、色収差による結像特性の劣化を押さ
えている。また、本実施例の装置では、ステージST上
に基準マークFMが設けられ、ウェハアライメントセン
サー内の指標板4上の指標マークのウェハWへの投影点
と、レチクルR上のレチクルアライメントマークRM
1,RM2の投影点との間の距離( ベースライン) を計
測するのに使われる。In this embodiment, at least the objective lens 1
1, achromatizing is performed on each of the imaging lens 5 and the imaging lens 3, and deterioration of the imaging characteristics due to chromatic aberration is suppressed. Further, in the apparatus of the present embodiment, the reference mark FM is provided on the stage ST, the projection point of the index mark on the index plate 4 in the wafer alignment sensor onto the wafer W, and the reticle alignment mark RM on the reticle R.
It is used to measure the distance (baseline) between the projection points of RM1 and RM2.
【0020】次に図2を参照して、図1中のCCD2か
らのビデオ信号の処理回路について説明する。CCD2
は2次元撮像素子であり、水平走査方向と垂直走査方向
とに画素(ピクセル)が配列されるが、本実施例のCC
D2では、ウェハW上のマークのエッジを横切る計測方
向を水平走査方向と一致させるものとする。さて、CC
D2からは水平同期信号と垂直同期信号とが混合したコ
ンポジットビデオ信号が得られる。このビデオ信号は、
周波数フィルターやAGC等の前処理回路40を介して
アナログ−デジタル変換器(ADC)42に送られる。
同時に、CCD2からのビデオ信号は、同期信号分離回
路やクロック発生回路等を含む制御回路44に送られ
る。Next, a circuit for processing a video signal from the CCD 2 in FIG. 1 will be described with reference to FIG. CCD2
Denotes a two-dimensional image sensor, in which pixels are arranged in a horizontal scanning direction and a vertical scanning direction.
In D2, the measurement direction that crosses the edge of the mark on the wafer W is made to coincide with the horizontal scanning direction. Well, CC
From D2, a composite video signal in which a horizontal synchronization signal and a vertical synchronization signal are mixed is obtained. This video signal is
The signal is sent to an analog-digital converter (ADC) 42 via a pre-processing circuit 40 such as a frequency filter or an AGC.
At the same time, the video signal from the CCD 2 is sent to a control circuit 44 including a synchronization signal separation circuit, a clock generation circuit, and the like.
【0021】この制御回路44は、CCD2の水平同期
信号に基づいて、1画素の電気走査(読み出し走査)あ
たり1つのクロックパルスとなるようなクロック信号S
CLを出力する。このクロック信号SCLは、CCD2
の電気的走査が1フレーム中でのサンプリング範囲(水
平走査線の垂直方向の本数)になったか否かを検出する
比較部46と、ADC42の出力データを記憶するため
のメモリ(RAM)43に対してアドレス値を出力する
アドレスカウンタ48とに送られる。The control circuit 44 generates a clock signal S based on the horizontal synchronizing signal of the CCD 2 so that one clock pulse is generated for each pixel electrical scan (read scan).
Output CL. This clock signal SCL is output from the CCD 2
And a memory (RAM) 43 for detecting whether or not the electrical scanning of the pixel falls within the sampling range (the number of horizontal scanning lines in the vertical direction) in one frame, and a memory (RAM) 43 for storing output data of the ADC 42. It is sent to an address counter 48 which outputs an address value.
【0022】従って、RAM43内には、CCD2の所
定の水平走査線から指定された本数分だけのデジタル波
形データが記憶される。RAM43内の波形データは、
プロセッサ50によって管理されるアドレスバスA−B
USとデータバスD−BUSとによってプロセッサ50
に読み込まれ、所定の波形処理演算が行われる。プロセ
ッサ50のアドレスバスA−BUSとデータバスD−B
USには、ステージSTを制御するためのステージコン
トローラ52がつながれ、このコントローラ52は干渉
計IFX,IFYの座標計測値を入力してステージST
の駆動モータ54を制御する。Accordingly, in the RAM 43, digital waveform data for a designated number of lines from a predetermined horizontal scanning line of the CCD 2 is stored. The waveform data in the RAM 43 is
Address bus AB managed by processor 50
The processor 50 is connected to the US and the data bus D-BUS.
And a predetermined waveform processing calculation is performed. Address bus A-BUS and data bus DB of processor 50
A stage controller 52 for controlling the stage ST is connected to the US, and the controller 52 inputs the coordinate measurement values of the interferometers IFX and IFY and inputs the stage ST.
Of the drive motor 54 is controlled.
【0023】図1に示したマーク位置検出手段としての
制御ユニット30は、図2に示した部材40〜50を含
み、符号WSCはコントローラ52への制御信号を表
し、これは図2のA−BUS、D−BUSに対応してい
る。また、図1中の符号RSCは、不図示のレチクルス
テージをコントロールするためのバスラインを表してい
る。The control unit 30 as the mark position detecting means shown in FIG. 1 includes the members 40 to 50 shown in FIG. 2, and the symbol WSC represents a control signal to the controller 52, which is a signal A- in FIG. BUS and D-BUS are supported. Reference symbol RSC in FIG. 1 represents a bus line for controlling a reticle stage (not shown).
【0024】次に、本実施例に好適なマーク形状や配置
を図3、図4、図5を参照にして説明する。図3はウェ
ハW上のショット配列を示し、レチクルRのパターン領
域PAの投影像はショット領域SAの夫々とアライメン
トされる。そして露光時には、各ショット領域SAの中
心がレチクルRのパターン領域PAの中心と一致するよ
うに、ウェハステージSTが精密にステッピングされ
る。Next, a preferred mark shape and arrangement for this embodiment will be described with reference to FIGS. 3, 4, and 5. FIG. FIG. 3 shows a shot arrangement on the wafer W, and the projected image of the pattern area PA of the reticle R is aligned with each of the shot areas SA. At the time of exposure, the wafer stage ST is precisely stepped such that the center of each shot area SA coincides with the center of the pattern area PA of the reticle R.
【0025】さて、各ショット領域SAには、X方向用
のアライメントのためのウェハマークMDxとY方向用
のアライメントのためのウェハマークMDyとが形成さ
れている。本実施例では、このマークMDx,MDyを
オフ・アクシス方式のウェハアライメントセンサー(図
1中の2〜12)で検出するものとする。各マークMD
x,MDyは、図5(A)に示すように、3本の回折格
子状のバーマークBPM1,BPM2,BPM3がショ
ット領域SAの間の幅LDのストリート領域内にそれぞ
れ間隔hb、hcで平行に並んだマルチマークとする。In each shot area SA, a wafer mark MDx for alignment in the X direction and a wafer mark MDy for alignment in the Y direction are formed. In this embodiment, it is assumed that the marks MDx and MDy are detected by off-axis type wafer alignment sensors (2 to 12 in FIG. 1). Each mark MD
As shown in FIG. 5A, x and MDy are such that three diffraction grating bar marks BPM1, BPM2, and BPM3 are parallel to each other at intervals hb and hc in a street area having a width LD between shot areas SA. The multi-marks are arranged in a row.
【0026】図5(A)では、X方向用のマークMDx
のみを示し、各バーマークBPMnはY方向に伸びてい
る。また、図5(B)に示すように各バーマークBPM
nはウェハ下地に対して凸状(又は凹状)に形成された
微小矩形パターンを、中心線CLに沿って一定のピッチ
で配列したものである。さらに、本実施例では、3本の
バーマークBPM1,BPM2,BPM3のうち、中央
のマークBPM2の中心線CLがショット領域SAの中
心に向かっているものとする。FIG. 5A shows a mark MDx for the X direction.
Only the bar mark BPMn extends in the Y direction. In addition, as shown in FIG.
n is a pattern in which minute rectangular patterns formed in a convex shape (or a concave shape) with respect to the wafer base are arranged at a constant pitch along the center line CL. Further, in the present embodiment, it is assumed that the center line CL of the center mark BPM2 among the three bar marks BPM1, BPM2, and BPM3 faces the center of the shot area SA.
【0027】ここでは、3本のバーマークBPMnをシ
ョット領域SAのほぼ中心に向かうように設けたが、ス
トリートラインの伸びる方向に沿って設けてもよい。そ
の場合は、3本のバーマークBPMnの長手方向、即ち
非計測方向は、最大1つのショット領域SAの一辺の長
さ程度まで長くすることができるから、非計測方向にお
けるプリアライメント誤差はほぼ数mmまで許容でき、
この許容量は実用上何ら問題とならない値である。Here, the three bar marks BPMn are provided so as to be substantially directed toward the center of the shot area SA, but may be provided along the direction in which the street line extends. In this case, the longitudinal direction of the three bar marks BPMn, that is, the non-measurement direction can be made as long as the length of one side of one shot area SA at most, so that the pre-alignment error in the non-measurement direction is almost several. mm,
This allowable amount is a value that does not cause any problem in practical use.
【0028】また、図4は共役指標板4上の指標マーク
TL, TRの配置を示し、指標マークTL, TRの夫々
は透明ガラス板の上にクロム層で形成された複数の細線
からなる。同図中、IFは対物レンズ11の像視野を示
し、矩形領域PPAはCCD2の撮像エリアを示す。フ
ァインアライメントの際は、2つの指標マークTL,T
Rの間にマークMDx(又はMDy)を挟み込むように
ウェハステージSTを位置決めする。FIG. 4 shows the arrangement of the index marks TL and TR on the conjugate index plate 4. Each of the index marks TL and TR is composed of a plurality of fine lines formed of a chrome layer on a transparent glass plate. In the figure, IF indicates an image field of the objective lens 11, and a rectangular area PPA indicates an imaging area of the CCD 2. In the case of fine alignment, two index marks TL, T
The wafer stage ST is positioned such that the mark MDx (or MDy) is sandwiched between R.
【0029】さらに本実施例の共役指標板4は、図6に
示すようにX方向用には、ウェハマークMDxを挟み込
む指標マーク群TL,TRを含む領域VPBxと、その
上方(非計測方向)にサーチアライメント用に設定され
た透明領域VPAxとを有する。CCD2は、領域VP
AxとVPBxをカバーする撮像範囲を有する。図1で
はX方向用のアライメント光学系のみを示したが、X方
向用とY方向用のアライメント光学系を対物レンズ11
から別個に配置する場合は、当然のことながら共役指標
板4もX方向用とY方向用とで別体になる。Further, as shown in FIG. 6, the conjugate index plate 4 of this embodiment has, for the X direction, a region VPBx including index mark groups TL and TR sandwiching the wafer mark MDx, and a region VPBx above (non-measurement direction). And a transparent area VPAx set for search alignment. CCD2 has an area VP
It has an imaging range that covers Ax and VPBx. Although FIG. 1 shows only the alignment optical system for the X direction, the alignment optical system for the X direction and the Y direction is
In the case where the conjugate index plate 4 is arranged separately from the conjugate index plate 4, the conjugate index plate 4 is also separately provided for the X direction and the Y direction.
【0030】そして本実施例では、ウェハW上のマーク
MDx(又はMDy)をサーチアライメントによって検
出するときは、共役指標板4上の領域VPAxを用い、
マークMDxが見つかった後のファインアライメントの
ときは、領域VPBxを用いる。すなわち、CCD2の
撮像範囲内で、領域VPAx内を水平走査したときに得
られる画像信号を処理するモード(サーチアライメン
ト)と、領域VPBx内を水平走査したときに得られる
画像信号を処理するモード(ファインアライメント)と
を使い分けるようにした。In this embodiment, when the mark MDx (or MDy) on the wafer W is detected by search alignment, the area VPAx on the conjugate index plate 4 is used.
In the case of fine alignment after the mark MDx is found, the area VPBx is used. That is, a mode (search alignment) for processing an image signal obtained when the area VPAx is horizontally scanned within the imaging range of the CCD 2 and a mode for processing an image signal obtained when the area VPBx is horizontally scanned ( And fine alignment).
【0031】さて、機械的にプリアライメントされた状
態のウェハWがウェハステージST上に載置され、設計
値に基づいてウェハW上の1つのマークMDxが対物レ
ンズ11の視野内に入るようにステージSTを移動させ
ると、プリアライメント精度が良好であれば、図5
(A)に示した3本のバーマークBPM1,BPM2,
BPM3は、図6中の領域VPAxのほぼ中央に位置す
る。プリアライメント誤差が大きいときは、領域VPA
x内でマークMDxはX方向とY方向とにずれて位置す
る。マークMDxのY方向に関するプリアライメント不
良に関してはバーマークBPMnのY方向(非計測方
向)を長くすることによって対応する。Now, the wafer W in a mechanically pre-aligned state is placed on the wafer stage ST so that one mark MDx on the wafer W enters the visual field of the objective lens 11 based on the design value. If the pre-alignment accuracy is good when the stage ST is moved, FIG.
The three bar marks BPM1, BPM2 and BPM2 shown in FIG.
BPM3 is located substantially at the center of region VPAx in FIG. When the pre-alignment error is large, the region VPA
Within x, the mark MDx is shifted in the X direction and the Y direction. Pre-alignment failure in the Y direction of the mark MDx is dealt with by lengthening the Y direction (non-measurement direction) of the bar mark BPMn.
【0032】図7(A)は、プリアライメント終了後
に、ウェハW上の任意のマークMDx(BPM1〜BP
M3)を指定してウェハステージSTを設計値で送った
ときにアライメント光学系のCCD2で撮像される共役
指標板4のマークとウェハマークMDxとの位置関係の
一例を示し、図7(B)は、そのとき指標板4内の領域
VPAxを通るN(ただしN≧1)本の走査線SLの各
画像信号を、水平方向の同一位置にある画素(ピクセ
ル)を垂直方向に加算平均して得られる画像信号波形を
示す。図7(B)で横軸は走査線の走査位置を表すとと
もに、ピクセルPX 0 〜PXn の番地(RAM43のア
ドレス値)にも対応している。FIG. 7A shows a state after completion of pre-alignment.
, Any mark MDx (BPM1 to BP) on the wafer W
M3) was specified and the wafer stage ST was sent at the design value
Sometimes conjugate imaged by CCD2 of alignment optical system
The positional relationship between the mark on the index plate 4 and the wafer mark MDx
FIG. 7B shows an example of the area in the index plate 4 at that time.
Each of N (where N ≧ 1) scanning lines SL passing through VPAx
The image signal is transferred to pixels (pixels) at the same horizontal position.
Image signal waveform obtained by averaging in the vertical direction
Show. In FIG. 7B, the horizontal axis represents the scanning position of the scanning line.
The pixel PX 0~ PXnAddress (A in RAM 43)
Dress value).
【0033】さて、制御回路44は、1本の走査線SL
をクロック信号SCLによって、例えば1024分割
し、クロック信号SCLの1パルス当たりのピクセルを
割り当てている。従って、図7(B)の画像(ビデオ)
信号波形は、RAM43内に番地順に1ピクセル毎の信
号レベルのデジタル値として記憶される。尚、実際の加
算平均波形は、プロセッサ50がRAM43内に一度記
憶された走査線N本分の画像信号データを読み出して演
算により求める。また、CCD2より得られる画像信号
波形は、広帯域照明光を使ってレジスト層での干渉現象
を低減させているため、各バーマークBPMnの位置で
単純なボトム波形BW1,BW2,BW3になる。上
記、図7(A)のようにプリアライメントした状態にお
いて、一度でマークMDx全体が領域VPAx内に入る
場合は、図7(B)のビデオ信号波形を解析して、マー
クMDxの特定のバーマーク、例えばBPM2の画素位
置を求めれば、そのときのウェハステージSTの座標位
置とバーマークBPM2の画素位置とに基づいて、指標
板4上の指標マークTL,TRに対するバーマーク位置
が特定できる。従って、ただちにウェハステージSTを
移動させて、マークMDxを指標マークTL,TRの間
に移すことによって、マークMDxのファインアライメ
ントが実行可能である。ところが、一度に撮像できるエ
リアPPAの走査線方向の距離は、1ピクセル当たり
0.2〜0.3μm(ウェハ上)の分解能とすると、1
走査線のピクセル数を1024としてウェハW上では約
200μm〜300μm程度に限られている。もちろ
ん、アライメント光学系のうち対物レンズ11と結像レ
ンズ5との合成系の倍率を低くすれば、1ピクセル当た
りの寸法も大きくなり、一度に観察できる範囲を拡げる
ことができる。しかしながらそれでは解像が粗くなって
しまい、ビデオ信号波形上のマーク像に対応したコント
ラストは悪化してしまう。そのため、合成系の倍率(ウ
ェハWからCCD2までの倍率)はある値以下にするこ
とはできず、従って1画素の観察範囲もウェハ上では限
られたものになる。The control circuit 44 has one scanning line SL.
Is divided, for example, by 1024 by the clock signal SCL, and pixels per one pulse of the clock signal SCL are allocated. Therefore, the image (video) shown in FIG.
The signal waveform is stored in the RAM 43 in the order of address as a digital value of the signal level for each pixel. The actual averaged waveform is obtained by the processor 50 by reading out image signal data for N scanning lines once stored in the RAM 43 and performing an arithmetic operation. The image signal waveform obtained from the CCD 2 has simple bottom waveforms BW1, BW2, and BW3 at the positions of the bar marks BPMn because the interference phenomenon in the resist layer is reduced by using the broadband illumination light. When the entire mark MDx falls within the area VPAx at a time in the pre-aligned state as shown in FIG. 7A, the video signal waveform of FIG. 7B is analyzed to determine the specific bar of the mark MDx. If the pixel position of the mark, for example, BPM2, is obtained, the bar mark position for the index marks TL, TR on the index plate 4 can be specified based on the coordinate position of the wafer stage ST and the pixel position of the bar mark BPM2 at that time. Therefore, fine alignment of the mark MDx can be performed by immediately moving the wafer stage ST and moving the mark MDx between the index marks TL and TR. However, the distance in the scanning line direction of the area PPA that can be imaged at a time has a resolution of 0.2 to 0.3 μm per pixel (on the wafer), and
Assuming that the number of pixels of the scanning line is 1024, it is limited to about 200 μm to 300 μm on the wafer W. Of course, if the magnification of the combining system of the objective lens 11 and the imaging lens 5 in the alignment optical system is reduced, the size per pixel increases, and the range that can be observed at a time can be expanded. However, in that case, the resolution becomes coarse, and the contrast corresponding to the mark image on the video signal waveform deteriorates. Therefore, the magnification of the synthesis system (magnification from the wafer W to the CCD 2) cannot be set to a certain value or less, and the observation range of one pixel is limited on the wafer.
【0034】そこで本実施例では、CCD2で撮像した
1画面のビデオ信号のうち、領域VPAx内のN本の走
査線分のビデオ信号波形を加算平均して1つの波形デー
タとして記憶した後、ウェハステージSTを計測方向
(水平走査方向)に一定距離だけ移動させる。そして次
の撮像画面についても同様の手順で1つの波形データを
作り出し、先の画面で得られた波形データと継ぎ合わせ
て、1つの合成波形データを作り出す。このようにし
て、順次1画面毎に得られる波形データをRAM43内
で継ぎ合わせていくことで、あたかもCCD2の水平走
査方向(マーク計測方向)にサーチ範囲を広げたような
ビデオ信号の波形データを得るようにする。In the present embodiment, among the video signals of one screen imaged by the CCD 2, the video signal waveforms of N scanning lines in the area VPAx are averaged, stored as one waveform data, and then stored as one waveform data. The stage ST is moved by a certain distance in the measurement direction (horizontal scanning direction). Then, one waveform data is created for the next imaging screen in the same procedure, and one piece of combined waveform data is created by splicing with the waveform data obtained on the previous screen. In this way, by sequentially joining the waveform data obtained for each screen in the RAM 43, the waveform data of the video signal as if the search range was expanded in the horizontal scanning direction (mark measurement direction) of the CCD 2 can be obtained. To get.
【0035】以上のような合成波形データの作成は、R
AM43の容量が許す限り、何画面分でも可能である
が、1画面の水平走査方向に関するウェハ上寸法が20
0〜300μm程度であれば、2画面、又は3画面程度
の継ぎを行うことで、プリアライメント精度の悪化にも
十分対応できる。そこで次に、画面継ぎによる合成波形
データの作り方について述べる。図8(A)は、CCD
2によって最初に撮像される画像の一例を示し、ここで
はプリアライメント精度の悪化により、3本のバーマー
クBPM1〜BPM3(マークMDx)のうち2本のみ
が撮像範囲(領域VPAx)内に入り込み、他の1本
(BPM3)は撮像範囲外になっているものとする。こ
のとき、RAM43内に記憶された走査線N本の加算平
均波形データは図8(C)のようになる。さらにウェハ
ステージSTを走査線方向にシフトして、最初の撮像領
域VPAxに対して2回目の撮像領域VPAxが、図8
(B)のように走査線方向に幅WDだけ重複するように
位置決めする。この幅WDの管理は、ステージSTの位
置決めが干渉計IFX,IFYの計測値によって制御さ
れるために極めて正確である。重複幅WDは、例えば3
本のマルチバーマークBPMnの間隔hb,hcのう
ち、最も広い方、ここではhb<hcとしたので、間隔
hcとバーマークBPMn自体の幅hm(図5(B)参
照)との和よりも大きく定められる。The generation of the composite waveform data as described above is performed by R
Any number of screens can be used as long as the capacity of the AM 43 permits, but the size on the wafer in the horizontal scanning direction of one screen is 20 mm.
In the case of about 0 to 300 μm, by joining two screens or about three screens, it is possible to sufficiently cope with deterioration of prealignment accuracy. Thus, next, a method of creating composite waveform data by screen joining will be described. FIG. 8A shows a CCD.
2 shows an example of an image that is first captured, in which only two of the three bar marks BPM1 to BPM3 (mark MDx) enter the imaging range (area VPAx) due to deterioration of prealignment accuracy. It is assumed that the other one (BPM3) is out of the imaging range. At this time, the averaged waveform data of the N scanning lines stored in the RAM 43 is as shown in FIG. Further, the wafer stage ST is shifted in the scanning line direction so that the second imaging region VPAx is shifted from the first imaging region VPAx in FIG.
Positioning is performed so as to overlap by the width WD in the scanning line direction as shown in FIG. The management of the width WD is extremely accurate because the positioning of the stage ST is controlled by the measured values of the interferometers IFX and IFY. The overlap width WD is, for example, 3
Since the largest one of the intervals hb and hc of the multi-bar mark BPMn, that is, hb <hc is used here, the value is smaller than the sum of the interval hc and the width hm of the bar mark BPMn itself (see FIG. 5B). It is largely determined.
【0036】すなわち、幅WDはWD≧hc+hmの関
係に設定され、かつ水平走査線方向のピクセル数(10
24)の半分以下、望ましくは1/8程度に定められ
る。もちろん、マルチバーマーク以外のシングルマーク
の場合は、理論上、そのシングルマークの幅hmだけ重
複幅WDを確保しておけば十分であるが、実用上は波形
合成時の継ぎ状態を良好にするため、重複幅WDは最低
でも幅hmの2、3倍は必要になる。That is, the width WD is set so that WD ≧ hc + hm, and the number of pixels in the horizontal scanning line direction (10
24) or less, preferably about 1/8. Of course, in the case of a single mark other than the multi-bar mark, it is theoretically sufficient to secure the overlap width WD by the width hm of the single mark. However, in practice, the joint state at the time of waveform synthesis is improved. Therefore, the overlap width WD must be at least two or three times the width hm.
【0037】以上のようにしてシフトされた後の撮像領
域VPAxは図8(B)のようになり、2回目の撮像領
域VPAxから得られる加算平均波形データは図8
(D)のようになる。この図8(D)の波形データは、
RAM43内の図8(C)の波形データとは異なるアド
レスエリアに記憶される。図8(B)に示すように重複
幅WDをhc+hm以上にすることで、2回目の撮像領
域VPAxには、1回目に撮像されたバーマークBPM
2の他に3本目のバーマークBPM3も入ってくる。従
って図8(C)、図8(D)に示すようにボトム波形B
W1,BW2を含む波形データと、ボトム波形BW2、
BW3を含む波形データとが別々に記憶される。しかし
ながら、図8(C)の波形データの終了アドレス値、図
8(D)の波形データの開始アドレス値、及び重複幅W
Dに対したアドレス値の差分(ポイント数)は予め定め
られているため、その2つの波形データは容易に1つの
連続した波形データに合成できる。The image pickup area VPAx after the shift as described above is as shown in FIG. 8B, and the averaged waveform data obtained from the second image pickup area VPAx is shown in FIG.
(D). The waveform data in FIG.
The data is stored in the RAM 43 in an address area different from the waveform data of FIG. As shown in FIG. 8B, by setting the overlapping width WD to be equal to or more than hc + hm, the bar mark BPM imaged for the first time is displayed in the second imaging region VPAx.
In addition to 2, the third bar mark BPM3 also enters. Therefore, as shown in FIG. 8C and FIG.
Waveform data including W1 and BW2, and bottom waveform BW2,
The waveform data including BW3 is separately stored. However, the end address value of the waveform data in FIG. 8C, the start address value of the waveform data in FIG.
Since the difference (the number of points) of the address value with respect to D is predetermined, the two waveform data can be easily combined into one continuous waveform data.
【0038】図8(E)は、RAM43内の他のアドレ
スエリアに2つの波形データを合成して記憶した様子を
示す。ここでは図8(D)の波形データはそのまま使
い、図8(C)の波形データのうち重複幅WDの部分を
除去して合成してある。図8(E)の合成波形データの
うち、波形の継ぎ部はSPLであるが、2つの波形デー
タをそのまま継ぎ合わせてしまうと、2つの波形データ
の夫々の信号強度や振幅(コントラスト)が異なったと
きに、継ぎ部SPLに大きなレベル変化が生じるととも
に、本来、ほぼ同じ振幅であるべき3つのボトム波形B
W1、BW2、BW3が不揃いになってしまう。特にC
CD2の出力段にAGCを備えたものだと、ステージS
Tのシフト移動に伴って画面内の平均的輝度が変化した
ときに、信号レベルが大きく変化する。FIG. 8E shows a state where two waveform data are combined and stored in another address area in the RAM 43. Here, the waveform data of FIG. 8D is used as it is, and the waveform data of FIG. 8C is synthesized by removing the portion of the overlap width WD. In the synthesized waveform data of FIG. 8E, the spliced portion of the waveform is SPL, but if the two waveform data are spliced as they are, the respective signal intensities and amplitudes (contrasts) of the two waveform data are different. At the same time, a large level change occurs in the joint SPL, and three bottom waveforms B that should have substantially the same amplitude
W1, BW2, and BW3 become irregular. Especially C
If the output stage of CD2 has AGC, the stage S
When the average luminance in the screen changes with the shift movement of T, the signal level greatly changes.
【0039】そこで、1回目の撮像領域VPAx(便宜
上、図8と対応付けて左画面とする)から抽出された図
8(C)の加算平均波形データと、2回目の撮像領域V
PAx(便宜上、図8と対応付けて右画面とする)から
抽出された図8(D)の加算平均波形データとを上手に
継ぎ合わせることが必要になる。本実施例では、2つの
画面から得られた波形データを継ぐことに限って説明す
るが、3画面分以上の波形データを継ぐ場合も同じ手法
が適用できる。Therefore, the averaged waveform data of FIG. 8C extracted from the first imaging area VPAx (for convenience, the left screen is associated with FIG. 8) and the second imaging area VPAx
It is necessary to successfully splice the averaged waveform data of FIG. 8D extracted from PAx (for convenience, the right screen is associated with FIG. 8). In the present embodiment, the description is limited to the case where the waveform data obtained from two screens is connected. However, the same method can be applied to the case where the waveform data for three screens or more is connected.
【0040】図9は重複幅WD内の2つの波形データを
拡大して模式的に表したもので、図9(A)は左画面の
波形データであり、重複幅WD内の最大値はLLp、ボ
トム波形BW2部分で生じる最小値(ボトム値)はLL
bである。同様に図9(B)は右画面の波形データであ
り、重複幅WD内の最大値はLRp、ボトム波形BW2
部分で生じる最小値(ボトム値)はLRbである。図2
に示したプロセッサ50は、RAM43内の2つの波形
データから、それぞれ最大値LLp、LRpと最小値L
Lb、LRbとを演算によって求める。さらに、プロセ
ッサ50は、次式によって右画面と左画面の夫々ボトム
波形の振幅の中点レベルLLm、LRmを求める。 LLm =(LLp+LLb)/2 ……(1) LRm =(LRp+LRb)/2 ……(2) ここで、左画面の重複部分の波形データ(図9(A))
を形成する各ピクセル(アドレス)位置での強度をU
(1)〜U(k)とし(ただしkは左画面の波形データ
の全ピクセル数PXn −PX0 )、その左画面の波形デ
ータに関して強度、振幅を補正するものとする。補正後
の波形データの各ピクセル位置での強度をU’(1)〜
U’(k)とすると、プロセッサ50はIを1〜kまで
の変数として次の式に基づいて補正演算を行う。 U'(I) = (U(I)−LLm) (LRp −LRb)/(LLp−LLb)+LRm ……(3) これによって、重複部分の波形はほぼ等しくなり、継ぎ
合わせ部分SPLは極めてスムーズになる。FIG. 9 schematically shows enlarged two waveform data in the overlap width WD. FIG. 9A shows the waveform data on the left screen, and the maximum value in the overlap width WD is LLp. , The minimum value (bottom value) generated in the bottom waveform BW2 is LL
b. Similarly, FIG. 9B shows waveform data on the right screen, where the maximum value in the overlap width WD is LRp and the bottom waveform BW2
The minimum value (bottom value) occurring in the portion is LRb. FIG.
The processor 50 shown in FIG. 4 calculates the maximum values LLp and LRp and the minimum value Lp from the two waveform data in the RAM 43, respectively.
Lb and LRb are obtained by calculation. Further, the processor 50 obtains the midpoint levels LLm and LRm of the amplitudes of the bottom waveforms of the right screen and the left screen, respectively, by the following equations. LLm = (LLp + LLb) / 2 (1) LRm = (LRp + LRb) / 2 (2) Here, the waveform data of the overlapping portion of the left screen (FIG. 9A)
The intensity at each pixel (address) location that forms
(1) to U (k) (where k is the total number of pixels PX n -PX 0 of the waveform data on the left screen), and the intensity and amplitude of the waveform data on the left screen are corrected. The intensity at each pixel position of the corrected waveform data is represented by U ′ (1) to
Assuming that U ′ (k), the processor 50 performs a correction operation based on the following equation, using I as a variable from 1 to k. U ′ (I) = (U (I) −LLm) (LRp−LRb) / (LLp−LLb) + LRm (3) As a result, the waveform of the overlapping portion becomes substantially equal, and the joint portion SPL is extremely smooth. become.
【0041】ここで式(3)の処理のフローチャートを
図10に示す。図10において、プロセッサ50はステ
ップ1000、1002、1004で先に図9で述べた
ように2つの波形データ上の重複部分での最大値LL
p、LRp、最小値LLb、LRb、及び中点レベルL
Lm、LRmを検出して記憶する。次にステップ100
6で、プロセッサ50は図8(C)の波形データを補正
した補正波形データを格納するRAM43内のアドレス
エリアを確保する。そしてステップ1008で変数Iを
1にセットし、ステップ1010で(LRp−LRb)
/(LLp−LLb)の計算を行い、その結果を変数D
Sに入力する。さらに最終的な補正値U'(I)を、ステ
ップ1012で(U(I)−LLm)×DS+LRmと
して求める。その後、ステップ1014でRAM43内
に確保された補正波形データのエリア内に補正値U'
(I)を転送し、ステップ1016で変数Iがkに達し
たか否かを判断し、否のときは変数Iをインクリメント
してステップ1010に戻る。FIG. 10 shows a flowchart of the processing of equation (3). In FIG. 10, the processor 50 determines in steps 1000, 1002, and 1004 the maximum value LL at the overlapping portion on the two waveform data as described above with reference to FIG.
p, LRp, minimum values LLb, LRb, and midpoint level L
Lm and LRm are detected and stored. Then step 100
At 6, the processor 50 secures an address area in the RAM 43 for storing corrected waveform data obtained by correcting the waveform data of FIG. 8C. Then, in step 1008, the variable I is set to 1, and in step 1010, (LRp-LRb)
/ (LLp-LLb) is calculated, and the result is stored in a variable D
Input to S. Further, a final correction value U ′ (I) is obtained in step 1012 as (U (I) −LLm) × DS + LRm. After that, in step 1014, the correction value U ′ is stored in the area of the correction waveform data secured in the RAM 43.
(I) is transferred, and it is determined in step 1016 whether or not the variable I has reached k. If not, the variable I is incremented and the process returns to step 1010.
【0042】以上のステップ1000〜1016によっ
て、RAM43内には左画面から得られた原信号の補正
波形データが記憶される。その後、プロセッサ50は、
補正波形データと右画面の波形データ(図8(D))と
を合成して1本の波形データにする。その合成波形デー
タの作り方には、いくつかの方法がある。その1つは、
図8(E)のように補正波形データ上の重複部分(W
D)のデータを削除して、図8(D)の右画面の波形デ
ータを全て使って継ぎ合わせる方法である。第2の方法
は、補正波形データ中の重複部分の中心と図8(D)の
波形データ中の重複部分の中心とで継ぎ合わせる方法で
ある。第3の方法は、補正波形データ中の重複部分から
ピクセルの1つおきにデータを取り出し、図8(D)の
波形データ中の重複部分からは、その間のピクセルを補
間するように1つおきにデータを取り出して合成する方
法である。By the above steps 1000 to 1016, the corrected waveform data of the original signal obtained from the left screen is stored in the RAM 43. After that, the processor 50
The corrected waveform data and the waveform data on the right screen (FIG. 8D) are combined into one waveform data. There are several methods for creating the composite waveform data. One of them is
As shown in FIG. 8E, the overlapping portion (W
This is a method in which the data in D) is deleted and all the waveform data on the right screen in FIG. The second method is a method in which the center of the overlapping portion in the corrected waveform data and the center of the overlapping portion in the waveform data of FIG. The third method is to take out data at every other pixel from the overlapping portion in the corrected waveform data, and to take every other pixel from the overlapping portion in the waveform data of FIG. This is a method of extracting data and synthesizing it.
【0043】いずれの方法においても、合成された波形
データがあたかも1つの画像として撮像したかのように
きれいに継ぐことができる。図11は、このようにして
合成された合成波形データの一例を示し、この合成波形
データに基づいて、プロセッサ50はマークMDx(バ
ーマークBPMn)の探索を行う。図11(A)は横軸
に走査位置(アドレス値)をとり、縦軸に信号レベルを
とった合成波形データを表し、図11(B)は、合成波
形データを数値フィルターの手法を用いてプロセッサ5
0で演算した微分波形データを表す。この微分波形デー
タについては後で詳しく述べる。また以上の波形継ぎ処
理の前に、プロセッサ50は図8(C)、図8(D)の
原波形データの平滑化(スムージング)処理を行うが、
このことについても後で詳しくのべる。尚、2画面以上
の原波形データを合成する場合、どの画面からの原波形
データに補正を加えてもよい。In any of the methods, the synthesized waveform data can be smoothly joined as if they were captured as one image. FIG. 11 shows an example of the synthesized waveform data thus synthesized, and the processor 50 searches for the mark MDx (bar mark BPMn) based on the synthesized waveform data. FIG. 11A shows synthesized waveform data in which a horizontal axis indicates a scanning position (address value) and a vertical axis indicates a signal level, and FIG. 11B shows the synthesized waveform data using a numerical filter technique. Processor 5
0 represents the differential waveform data calculated. This differential waveform data will be described later in detail. Before the above-described waveform splicing process, the processor 50 performs the smoothing process of the original waveform data shown in FIGS. 8C and 8D.
More on this later. When combining original waveform data of two or more screens, the original waveform data from any screen may be corrected.
【0044】次に、本実施例におけるマーク位置検出の
全体の動作を図12のフローチャートを用いて説明す
る。図12のステップ1100において、プロセッサ5
0は予めオペレータによって設定されたサーチアライメ
ントのシーケンスを選択する。そのシーケンスの選択と
は、波形データの合成を行うか否かであり、さらに何画
面の波形データを合成するか否かである。合成すべき現
実的な最大画面数を3とすると、プロセッサ50は、ス
テップ1100で予め記憶された合成画面数fs(0〜
3)を読み出し、シーケンス設定を行う。fsが0であ
るときは、ステップ1102でサーチアライメントその
ものが設定されていないと判断して、図12のシーケン
スをキャンセルし、例えばファイン・アライメントのシ
ーケンスに移る。またステップ1102で0以外と判断
されると、次のステップ1104でfs>3が真か否か
を判断し、それが真のときはエラー処理のルーチンER
Rへジャンプする。Next, the overall operation of mark position detection in this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. In step 1100 of FIG.
0 selects a search alignment sequence set in advance by the operator. The selection of the sequence means whether or not to synthesize the waveform data, and also how many screens of the waveform data are to be synthesized. Assuming that the realistic maximum number of screens to be combined is 3, the processor 50 sets the combined screen number fs (0 to
3) is read and sequence setting is performed. If fs is 0, it is determined in step 1102 that the search alignment itself has not been set, and the sequence in FIG. 12 is canceled, and the process proceeds to, for example, a fine alignment sequence. If it is determined in step 1102 that it is not 0, it is determined in next step 1104 whether or not fs> 3 is true. If it is true, the error processing routine ER is executed.
Jump to R.
【0045】次に、ステップ1106でプロセッサ50
は、画面数fs(1〜3)に対応した最適なステージS
Tの位置座標を算出する。ここでfsが1である場合
は、マークMDxの設計上の配置情報等に基づいてウェ
ハステージSTの位置を算出すればよい。またfsが
2、又は3である場合、設計値上では、合成された波形
データ中のほぼ中央にマークMDxのボトム波形が現れ
るような、2ヵ所、又は3ヵ所のステージ位置を算出す
る。このときは同時に、水平走査線方向の重複幅WDに
対応した量も加味される。次にステップ1108でプロ
セッサ50はステージコントローラ52を介してモータ
54を制御し、ステップ1106で決定された座標位置
にステージSTを位置決めする。Next, at step 1106, the processor 50
Is the optimal stage S corresponding to the number of screens fs (1-3)
The position coordinates of T are calculated. Here, when fs is 1, the position of the wafer stage ST may be calculated based on design layout information of the mark MDx. When fs is 2 or 3, two or three stage positions are calculated on the design value such that the bottom waveform of the mark MDx appears almost at the center of the synthesized waveform data. At this time, an amount corresponding to the overlap width WD in the horizontal scanning line direction is also taken into account at the same time. Next, in step 1108, the processor 50 controls the motor 54 via the stage controller 52, and positions the stage ST at the coordinate position determined in step 1106.
【0046】そしてプロセッサ50は、ステップ111
0でCCD2によりウェハW上の領域VPAx内の画像
信号波形(N本)をRAM43内に取り込む。さらにス
テップ1112では、取り込むべき他の画面があるか否
かを判断し、他の画面が残っているときはステップ11
08へ戻り、他の画面が取り込めるようにステージST
の位置を移動させる。The processor 50 then proceeds to step 111
At 0, the image signal waveform (N lines) in the area VPAx on the wafer W is taken into the RAM 43 by the CCD 2. Further, in step 1112, it is determined whether or not there is another screen to be captured.
Return to 08, stage ST so that other screens can be imported
Move the position of.
【0047】以上のシーケンスが終了すると、RAM4
3内には最大3画面分で各N本分の原波形データが記憶
される。そこでプロセッサ50は、ステップ1114で
各画面毎にN本の原波形データを加算平均して加算平均
波形データをつくり出し、RAM43内に保持する。さ
らにプロセッサ50は、ステップ1116で加算平均波
形データを数値フィルターによってスムージングし、ス
テップ1118において図10に示したような処理で1
本の合成波形データを作る。ただし、2画面以上の信号
波形の取り込みを行わない場合は、ステップ1118は
スキップされることになる。ただし1画面分の加算平均
波形データのみを以後の処理で使う場合でも、説明を統
一するために合成波形データと呼ぶことにする。尚、ス
テップ1116のスムージングは原信号波形上に含まれ
ている高周波成分を除去するためのものである。図13
(A)は加算平均波形データのRAM43内のデータ群
をアドレス順に離散的に示したもので、これに対して図
13(B)のような放物線状の数値フィルターFNaと
の相関演算を各ピクセル(アドレス)毎に実行する。When the above sequence is completed, the RAM 4
3 stores N pieces of original waveform data for a maximum of three screens. Then, the processor 50 adds and averages the N original waveform data for each screen in step 1114 to create averaged waveform data, and stores the averaged waveform data in the RAM 43. Further, in step 1116, the processor 50 smoothes the averaged waveform data by using a numerical filter, and in step 1118, performs 1st processing by the processing shown in FIG.
Create synthetic waveform data for a book. However, if signal waveforms for two or more screens are not captured, step 1118 will be skipped. However, even when only the averaged waveform data for one screen is used in the subsequent processing, it will be referred to as synthesized waveform data in order to unify the description. The smoothing in step 1116 is for removing high-frequency components included in the original signal waveform. FIG.
FIG. 13A shows the data group of the averaged waveform data in the RAM 43 in the order of addresses in a discrete manner. On the other hand, the correlation calculation with the parabolic numerical filter FNa as shown in FIG. Execute for each (address).
【0048】次にプロセッサ50は、図14に示された
シーケンスを実行するが、この段階でRAM43内には
図11(A)のような合成波形データが格納されてい
る。図14のシーケンスは、図12のシーケンスの後
に、プロセッサ50によって直ちに実行される。プロセ
ッサ50は、ステップ1120においてRAM43内に
記憶された合成波形データU'(I)を平滑化微分する。
この微分演算は、例えば図13(C)に示されるような
一定の傾きを持つ数値フィルターFNbと合成波形デー
タU'(I)との相関演算によって行われ、図11(A)
に示した合成波形データU'(I)の場合、図11(B)
のような微分波形データV(I)が得られる。このデー
タV(I)もRAM43内に記憶される。Next, the processor 50 executes the sequence shown in FIG. 14. At this stage, the synthesized waveform data as shown in FIG. 11A is stored in the RAM 43. The sequence of FIG. 14 is immediately executed by the processor 50 after the sequence of FIG. The processor 50 smoothes and differentiates the composite waveform data U ′ (I) stored in the RAM 43 in step 1120.
This differential operation is performed by, for example, a correlation operation between a numerical filter FNb having a constant slope as shown in FIG. 13C and the synthetic waveform data U ′ (I), and FIG.
In the case of the composite waveform data U ′ (I) shown in FIG.
The differential waveform data V (I) as shown below is obtained. This data V (I) is also stored in the RAM 43.
【0049】次にプロセッサ50は、ステップ1122
で合成波形データU'(I)を解析してマーク中心と思わ
れるピーク(ボトム)位置IUX(i)を求める。ここ
でiは合成波形データU'(I)中で見つけ出したピーク
位置の数(零以上の整数)を表す。このときプロセッサ
50は次式の2つの関係を同時に満たすU'(I)の値U
P(i)とIUX(i)を求める。 U'(I) <U'(I−1), U'(I−2), U'(I−3) ……(4) U'(I) ≦U'(I+1), U'(I+2), U'(I+3) ……(5) これは、図11(A)の合成波形データU'(I)からボ
トム波形BW1、BW2、BW3等を見つける作業であ
り、IUX(i)がボトム波形BWnの中心位置(アド
レス値)であり、UP(i)が各ボトム波形BWnのコ
ントラスト強度(レベル)である。Next, the processor 50 proceeds to step 1122
The peak (bottom) position IUX (i) considered to be the mark center is obtained by analyzing the synthesized waveform data U ′ (I). Here, i represents the number of peak positions (an integer equal to or greater than zero) found in the composite waveform data U ′ (I). At this time, the processor 50 determines the value U ′ (I) of U ′ (I) that satisfies the following two relations at the same time.
Find P (i) and IUX (i). U '(I) <U' (I-1), U '(I-2), U' (I-3) ... (4) U '(I) ≤ U' (I + 1), U '(I + 2 ), U '(I + 3) (5) This is the work of finding the bottom waveforms BW1, BW2, BW3, etc. from the composite waveform data U' (I) of FIG. This is the center position (address value) of the waveform BWn, and UP (i) is the contrast intensity (level) of each bottom waveform BWn.
【0050】次にプロセッサ50はステップ1124
で、微分波形データV(I)を使って、合成波形データ
U'(I)中でピークUP(i)となったボトム波形部分
によって生じる微分ピーク位置の片方のみを求める。ま
ずプロセッサ50は、次の2つの関係式を同時に満たす
Iの値Vxと、そのVxに対応した微分コントラスト値
Vyとを求める。 V(I)> V(I−1),V(I−2) ……(6) V(I)≧ V(I+1),V(I+2) ……(7) さらにプロセッサ50は、この(6)、(7)式の条件
に合った1組の値VxとVyとを見つけたら、コントラ
スト値Vyがある設定範囲内に存在し、かつ(Vx−I
UX(i))もある設定範囲内に存在するか否かをチェ
ックする。すなわち、関係式(6)、(7)によるチェ
ックは、図15に一例を示すように、微分波形データV
(I)中の正のピークを見つけることである。図15
(A)は合成波形データU'(I)中の1つのボトム波形
BWnを表し、図15(B)はそのボトム波形に対応し
た微分波形データを表す。図15(B)に示すように微
分波形上の正のピークはボトム波形BWn中のアップス
ロープ(ボトム値から増加する立ち上がり部)の位置に
対応している。従って、微分コントラスト値Vyがある
範囲内に存在するという条件は、ボトム波形BWnの振
幅が大きく、かつ立ち上がりが急峻であるか否かをチェ
ックしたことになる。プロセッサ50は、以上の条件を
満たしたとき、微分コントラスト値VyをVP(j)と
して登録し、値VxをIVX(j)として登録する。こ
の場合、IUX(i)、又はUP(j)に対応したIV
X(j)、又はVP(j)が見つからない場合も考えら
れる。その時は、合成波形データ上で見つけたIUX
(i)、UP(i)はマークに対応していないと判断さ
れて、以後の処理の対象からはずされる。逆に、IVX
(j)、又はVP(j)が1つのIUX(i)に対して
複数見つかる場合もあり得る。この場合はIUX(i)
に最も接近した位置に現れているIVX(j)のデータ
のみを選び、他のIVX(j)のデータは以後の処理の
対象からはずされる。ただし、数i,jはそれぞれ1対
1に対応させておく必要があるため、以後の処理の対象
から除外された場合は、それと対になる数i、或いはj
も除外する。Next, the processor 50 proceeds to step 1124.
Then, using the differential waveform data V (I), only one of the differential peak positions generated by the bottom waveform portion having the peak UP (i) in the composite waveform data U ′ (I) is obtained. First, the processor 50 calculates a value Vx of I that satisfies the following two relational expressions at the same time, and a differential contrast value Vy corresponding to the value Vx. V (I)> V (I−1), V (I−2) (6) V (I) ≧ V (I + 1), V (I + 2) (7) Furthermore, the processor 50 ), When a set of values Vx and Vy meeting the conditions of the expression (7) are found, the contrast value Vy exists within a certain set range, and (Vx-I
UX (i)) is also checked to see if it is within a certain setting range. That is, the check by the relational expressions (6) and (7) is performed as shown in FIG.
(I) Find the positive peak in. FIG.
(A) shows one bottom waveform BWn in the composite waveform data U ′ (I), and FIG. 15 (B) shows differential waveform data corresponding to the bottom waveform. As shown in FIG. 15B, the positive peak on the differential waveform corresponds to the position of the up slope (rising portion increasing from the bottom value) in the bottom waveform BWn. Therefore, the condition that the differential contrast value Vy exists within a certain range means that it has been checked whether or not the amplitude of the bottom waveform BWn is large and the rising edge is steep. When the above condition is satisfied, the processor 50 registers the differential contrast value Vy as VP (j) and registers the value Vx as IVX (j). In this case, the IV corresponding to IUX (i) or UP (j)
It is also conceivable that X (j) or VP (j) cannot be found. At that time, IUX found on the composite waveform data
(I), it is determined that UP (i) does not correspond to the mark, and it is excluded from the subsequent processing. Conversely, IVX
(J) or a plurality of VP (j) may be found for one IUX (i). In this case, IUX (i)
Only the IVX (j) data appearing at the position closest to is selected, and the other IVX (j) data is excluded from the subsequent processing. However, since the numbers i and j need to correspond to each other on a one-to-one basis, if the numbers i and j are excluded from the target of the subsequent processing, the numbers i or j paired with the numbers i and j
Is also excluded.
【0051】次にプロセッサ50はステップ1126以
降で、マークMDxの3本のバーマークBPMnの設計
情報を使った認識作業に入る。ステップ1126では、
それまでに選ばれてきた複数個のデータIUX(i)、
UP(i)の中から任意の3つのデータを1つの組とし
て選ぶ。ここでa1、a2、a3が3本のバーマークB
PMnの夫々に対応し、1≦a1<a2<a3≦iであ
るものとすると、プロセッサ50は次のステップ112
8で、図7に示したマーク間隔hb、hcを用いて、I
UX(a2)−IUX(a1)が間隔hbに対してある
設定範囲内に入っているか否か、及びIUX(a3)−
IUX(a2)が間隔hcに対してある設定範囲内に入
っているか否かを判断する。このステップ1128で判
断された3つのデータIUX(i)の組合せが、マーク
間隔の条件に適合しないときは、再びステップ1126
に戻って別の組合せを作る。Next, in step 1126 and thereafter, the processor 50 starts a recognition operation using the design information of the three bar marks BPMn of the mark MDx. In step 1126,
A plurality of data IUX (i) selected so far,
Arbitrary three data are selected as a set from UP (i). Here, a1, a2, and a3 are three bar marks B
Assuming that 1 ≦ a1 <a2 <a3 ≦ i, corresponding to each of the PMn, the processor 50 proceeds to the next step 112
8, using the mark intervals hb and hc shown in FIG.
Whether UX (a2) -IUX (a1) is within a certain set range with respect to interval hb, and IUX (a3)-
It is determined whether the IUX (a2) is within a certain set range with respect to the interval hc. If the combination of the three data IUX (i) determined in step 1128 does not meet the mark interval condition, step 1126 is performed again.
Go back and make another combination.
【0052】次にプロセッサ50はステップ1128の
条件を満たしたものについて、ステップ1130におい
て、3つのデータIUX(a1)、IUX(a2)、I
UX(a3)の夫々に対応したコントラスト値UP(a
1)、UP(a2)、UP(a3)の相互の差がある範
囲内にあるか否かを判断する。これは、3本のマークB
PMnは全て同じ形状、寸法であるため、3つのボトム
波形BWnもほぼ同じ形になるはずだからである。ここ
で3つのコントラスト値UP(a1)、UP(a2)、
UP(a3)が不揃いのときは、先のステップ1126
へ戻って別の組合せを選び直す。Next, the processor 50 determines in step 1130 that three data IUX (a1), IUX (a2), IUX
The contrast values UP (a3) corresponding to each of UX (a3)
1) It is determined whether the difference between UP (a2) and UP (a3) is within a certain range. This is three marks B
This is because all of the PMn have the same shape and dimensions, so that the three bottom waveforms BWn should also have substantially the same shape. Here, three contrast values UP (a1), UP (a2),
When UP (a3) is not uniform, the previous step 1126 is executed.
Return to and select another combination.
【0053】ステップ1130で3つのコントラスト値
の相互強度がある範囲内にあると判断されると、プロセ
ッサ50はステップ1132で3つのデータIUX(a
1)、IUX(a2)、IUX(a3)、及びIVX
(a1)、IVX(a2)、IVX(a3)に基づい
て、3つのマークの幅の相互差に関するチェックを行
う。ここでは、IVX(a1)−IUX(a1)の値、
IVX(a2)−IUX(a2)の値、及びIVX(a
3)−IUX(a3)の値の夫々を求め、それら3つの
値の差がある範囲内に存在するか否かを判断する。先に
も図15で説明したように、IVX(i)の位置は合成
波形データU'(I)のボトム波形のアップスロープのほ
ぼ中間に対応し、位置IUX(i)は微分波形上の零ク
ロス点に対応している。したがって、IVX(j)−I
UX(i)の値は、マークBPMnの走査方向の幅の約
1/2に対応する。このことは、位置VxとIUX
(i)とがある範囲内で接近しているという条件をチェ
ックしたことに他ならない。If it is determined in step 1130 that the mutual intensity of the three contrast values is within a certain range, the processor 50 determines in step 1132 the three data IUX (a).
1), IUX (a2), IUX (a3), and IVX
Based on (a1), IVX (a2) and IVX (a3), a check is made on the mutual difference between the widths of the three marks. Here, the value of IVX (a1) -IUX (a1),
IVX (a2) -IUX (a2) value and IVX (a
3) Each value of -IUX (a3) is determined, and it is determined whether or not the difference between these three values is within a certain range. As described above with reference to FIG. 15, the position of IVX (i) corresponds to almost the middle of the up slope of the bottom waveform of the composite waveform data U ′ (I), and the position IUX (i) is zero on the differential waveform. Corresponds to cross points. Therefore, IVX (j) -I
The value of UX (i) corresponds to about の of the width of the mark BPMn in the scanning direction. This means that the position Vx and IUX
(I) is nothing more than checking the condition that the vehicle is approaching within a certain range.
【0054】最後にプロセッサ50はステップ1134
で3つのデータVP(a1)、VP(a2)、VP(a
3)の相互のレベル差がある範囲内にあるか否かを判断
する。ここでは選ばれた3つのボトム波形のアップスロ
ープの夫々が所定の立ち上がりで揃っているか否かをチ
ェックする。以上、ステップ1128、1130、11
32及び1134の全てを通過した3つのデータの組合
せは、次のステップ1136で重み付けされた評価値を
伴って1つのマーク候補としてプロセッサ50内に登録
される。ここでの重み付けは、先のステップ1128、
1130、1132での条件判断に基づいて行われる。
まず、ステップ1128のマーク間隔の判断では、As
を係数として評価値A1、A2を設定し、次式を算出す
る。 A1=As(IUX(a2)−IUX(a1)−hb) ……(8) A2=As(IUX(a3)−IUX(a2)−hc) ……(9) さらにステップ1132のマーク幅の判断では、 B1=MAX (IVX(a1)−IUX(a1), IVX(a2)−IUX(a2), IVX(a3)−IUX(a3)) −MIN (IVX(a1)−IUX(a1), IVX(a2)−IUX(a2), IVX(a3)−IUX(a3)) ……(10) による評価値B1を算出する。Finally, the processor 50 proceeds to step 1134.
And the three data VP (a1), VP (a2), VP (a
3) It is determined whether or not the mutual level difference is within a certain range. Here, it is checked whether or not each of the up slopes of the selected three bottom waveforms is aligned at a predetermined rise. As described above, steps 1128, 1130, and 11
The combination of the three data that passed through all 32 and 1134 is registered in the processor 50 as one mark candidate with the weighted evaluation value in the next step 1136. The weighting here is based on the previous step 1128,
This is performed based on the condition determination in 1130 and 1132.
First, in the determination of the mark interval in step 1128, As
Are used as coefficients to set evaluation values A1 and A2, and the following equation is calculated. A1 = As (IUX (a2) -IUX (a1) -hb) ... (8) A2 = As (IUX (a3) -IUX (a2) -hc) ... (9) Further, determination of the mark width in step 1132 Then, B1 = MAX (IVX (a1) -IUX (a1), IVX (a2) -IUX (a2), IVX (a3) -IUX (a3)) -MIN (IVX (a1) -IUX (a1), IVX (a2) −IUX (a2), IVX (a3) −IUX (a3)) (10) The evaluation value B1 is calculated.
【0055】またプロセッサ50はステップ1130に
おいて、 α=MAX(UP(a1)、UP(a2)、UP(a3)) − MIN(UP(a1) 、UP(a2)、UP(a3)) …(11) を算出するとともに、,IVX(j)で決まる合成波形
データ中のアップスロープの位置のレベルとボトム値U
P(i)との差をそれぞれ求める。すなわち、 aa=U'(IVX(a1)) − UP(a1) bb=U'(IVX(a2)) − UP(a2) cc=U'(IVX(a3)) − UP(a3) の計算を行う。そして、次式を算出する。 G =(α×100)/(MAX(aa、bb、cc) +MIN(aa、bb、cc)) 最後に評価関数値Zとして次式を計算する。 Z = (A1+A2) ・IMP +B1・IWP +G ・IUP ……(12) ここでIMP、IWP、IUPが重み係数であり、それ
ぞれ0〜4程度の値に設定される。In step 1130, the processor 50 calculates α = MAX (UP (a1), UP (a2), UP (a3)) − MIN (UP (a1), UP (a2), UP (a3)) ( 11) is calculated, and the level of the up slope position and the bottom value U in the composite waveform data determined by IVX (j) are calculated.
The difference from P (i) is determined. That is, aa = U '(IVX (a1))-UP (a1) bb = U' (IVX (a2))-UP (a2) cc = U '(IVX (a3))-UP (a3) Do. Then, the following equation is calculated. G = (α × 100) / (MAX (aa, bb, cc) + MIN (aa, bb, cc)) Finally, the following equation is calculated as the evaluation function value Z. Z = (A1 + A2) ・ IMP + B11IWP + G ・ IUP (12) Here, IMP, IWP, and IUP are weighting factors, each of which is set to a value of about 0 to 4.
【0056】さらにステップ1134では、微分コント
ラスト値VP(j)に関する評価も行う。ここでaa’
=VP(a1)、bb’=VP(a2)、cc’=VP
(a3)とすると、プロセッサ50は次式の値βを算出
する。 β=(MAX(aa'、bb' 、cc')−MIN(aa' 、bb' 、cc')) ×100 ÷(MAX(aa'、bb' 、cc')+MIN(aa' 、bb' 、cc')) この値βは、合成波形データのマーク信号部分のコント
ラストが低い場合の評価として有効であり、評価関数値
Zは次式のようになる。 Z =(A1 + A2)・IMP +B1・IWP +α・IUP +β・IVP ……(13) ここでIVPも重み係数であり0〜4の値を取る。Further, in step 1134, an evaluation relating to the differential contrast value VP (j) is also performed. Where aa '
= VP (a1), bb '= VP (a2), cc' = VP
Given (a3), the processor 50 calculates the value β of the following equation. β = (MAX (aa ′, bb ′, cc ′) − MIN (aa ′, bb ′, cc ′)) × 100 ÷ (MAX (aa ′, bb ′, cc ′) + MIN (aa ′, bb ′, cc ')) This value β is effective as an evaluation when the contrast of the mark signal portion of the composite waveform data is low, and the evaluation function value Z is as follows. Z = (A1 + A2) ・ IMP + B1 ・ IWP + α ・ IUP + β ・ IVP (13) where IVP is also a weighting factor and takes a value of 0-4.
【0057】以上の4つの重み係数IMP、IWP、I
UP、IVPは、検出すべきウェハマークの形状や表面
状態に応じて予め設定されている。さて、プロセッサ5
0は、ステップ1136で評価関数値Zとともに、3つ
のマーク位置の候補を登録する。そして次のステップ1
138で他の3つのボトム波形の組合わせが残っている
か否かをチェックし、残っている場合はステップ112
6へ戻り、他の組合せがない場合は、次のステップ11
40で登録されているマーク候補が存在するか否かをチ
ェックする。ここで、マーク候補が1つもないときはエ
ラー処理に移る。ステップ1140でマーク候補が1つ
以上あるときは、ステップ1142で、その候補のうち
評価値Zが最小のもの、又はある範囲内になるものを選
び、1つのマークMDxの位置として確定する。The above four weighting factors IMP, IWP, I
UP and IVP are set in advance according to the shape and surface state of the wafer mark to be detected. Well, processor 5
In step 1136, 0 registers three mark position candidates together with the evaluation function value Z. And the next step 1
At 138, it is checked whether or not the remaining three combinations of bottom waveforms remain.
Returning to step 6, if there is no other combination, the next step 11
At 40, it is checked whether or not a registered mark candidate exists. Here, when there is no mark candidate, the process proceeds to error processing. If there is one or more mark candidates in step 1140, in step 1142, the candidate having the smallest evaluation value Z or within a certain range is selected and determined as the position of one mark MDx.
【0058】以上のシーケンスによって、図5、又は図
7に示したような3本のバーマークBPMnはほぼ確実
にサーチすることができる。以上、本発明の実施例にお
いては、3本のバーマークBPMnをサーチアライメン
ト用に使ったが、1本のバーマークであってもかまわな
い。また、各バーマークは回折格子状である必要はな
く、エッジが連続した単なる線状であってもよい。ただ
し、その場合、ある程度線幅が細いほうがよい。さらに
サーチアライメント用のマークの検出は、特開昭57−
19726号公報に開示されているように、ウェハW上
の複数ヶ所で行い、ウェハW全体の回転(θ)誤差、
X,Y方向の並進誤差を計測して位置補正、回転補正し
た後、再びX方向、又はY方向の1ヶ所のマークを位置
計測して並進誤差(オフセット)の補正を行うとよい。According to the above sequence, the three bar marks BPMn as shown in FIG. 5 or FIG. 7 can be searched almost certainly. As described above, in the embodiment of the present invention, three bar marks BPMn are used for search alignment, but one bar mark may be used. Further, each bar mark does not need to be in the form of a diffraction grating, and may be a simple line having continuous edges. However, in that case, it is better that the line width is narrow to some extent. Further, detection of a mark for search alignment is disclosed in
As disclosed in Japanese Patent No. 19726, the rotation (θ) error of the entire wafer W is performed at a plurality of locations on the wafer W,
After correcting the position and rotation by measuring the translation error in the X and Y directions, the position of one mark in the X or Y direction may be measured again to correct the translation error (offset).
【0059】また、図5と同一形状のマークであって
も、ウェハ表面の状態によっては、図7(B)に示した
信号波形のレベルがマーク位置と周辺とで逆になること
もある。その場合はRAM43内に記憶された波形デー
タを反転させることで、マーク位置の波形をボトム状に
することができるので、本実施例で説明したアルゴリズ
ムがそのまま適用できる。Even if the mark has the same shape as that of FIG. 5, the signal waveform level shown in FIG. 7B may be reversed between the mark position and the periphery depending on the state of the wafer surface. In this case, by inverting the waveform data stored in the RAM 43, the waveform at the mark position can be made to have a bottom shape, so that the algorithm described in this embodiment can be applied as it is.
【0060】図16(A)はサーチ用マークの変形例を
示し、幅の広いバーマークBPMa、BPMcと、幅の
狭いバーマークBPMbとが一定の間隔を開けて走査線
SLの方向に並んだ場合である。尚、バーマークBPM
bはバーマークBPMa、BPMcの中間にあるものと
する。狭いバーマークBPMbの幅は、先の3本のマー
クBPMnと同等であるため、図16(B)に示したよ
うに画像信号上では単一のボトム波形Cになる。ところ
が両脇のバーマークBPMa、BPMcの夫々は、両脇
のエッジ位置でボトム波形A、B、又はD、Eになる。
このような波形が得られたとき、本実施例のサーチアラ
イメントでは中央のバーマークBPMbの中心を本来の
ファインアライメント用のマークとして扱い、その両脇
のマークBPMa、BPMcを認識用として扱うように
定めるとよい。FIG. 16A shows a modification of the search mark, in which wide bar marks BPMa, BPMc and narrow bar mark BPMb are arranged in the direction of the scanning line SL at a constant interval. Is the case. In addition, bar mark BPM
It is assumed that b is located between the bar marks BPMa and BPMc. Since the width of the narrow bar mark BPMb is equal to the width of the three marks BPMn, a single bottom waveform C is formed on the image signal as shown in FIG. However, the bar marks BPMa and BPMc on both sides have bottom waveforms A and B or D and E at the edge positions on both sides.
When such a waveform is obtained, in the search alignment of the present embodiment, the center of the center bar mark BPMb is treated as an original mark for fine alignment, and the marks BPMa and BPMc on both sides thereof are treated for recognition. It is good to decide.
【0061】サーチアライメントの際は、5つのボトム
波形A〜Eのうち3つのボトム波形を選ぶようにすれ
ば、本実施例のアルゴリズムがそのまま適用できる。3
つのボトム波形の選び方は、互いに異なる間隔で現れる
ものがよい。以下にその組合せ例を列挙すると、ボトム
波形〔A、B、C〕、ボトム波形〔A、B、D〕、ボト
ム波形〔A、B、E〕、ボトム波形〔B、C、E〕、ボ
トム波形〔C、D、E〕、ボトム波形〔B、D、E〕、
ボトム波形〔A、D、E〕等である。これらのうちいず
れか1つの組合せにおけるボトム波形間の間隔(hb、
hcに相当する)をプロセッサ50に設定しておくこと
で、同様のアルゴリズムで処理することができる。At the time of search alignment, if three bottom waveforms are selected from the five bottom waveforms A to E, the algorithm of this embodiment can be applied as it is. 3
It is preferable that the two bottom waveforms are selected at different intervals. Examples of the combination are listed below: bottom waveform [A, B, C], bottom waveform [A, B, D], bottom waveform [A, B, E], bottom waveform [B, C, E], bottom waveform Waveforms [C, D, E], bottom waveforms [B, D, E],
Bottom waveforms [A, D, E]. The interval between the bottom waveforms in any one of these combinations (hb,
(corresponding to hc) is set in the processor 50, so that processing can be performed with the same algorithm.
【0062】次に、先の重み付けの方法について、図1
7を参照して一例を説明する。図17(A)は合成波形
データU'(I)の一例で、ここに現れた2山のボトム波
形BWa、BWbは、例えば図16(A)のマークBP
Maの左右のエッジの間隔が、図16(A)の場合より
も少し狭くなったときに現れやすい。このようなボトム
波形BWa、BWbのうち、BWaはマークBPMaの
左エッジに対応し、BWbは右エッジに対応するが、こ
のボトム波形を微分して図17(B)のように微分波形
データV(I)を得ると、ボトム波形BWaのアップス
ロープに対応した微分コントラスト値VPaは小さく、
ボトム波形BWbのアップスロープに対応した微分コン
トラスト値VPbは大きくなる。そのため、式(1
1)、(12)による評価が不適当になることがあるた
め、式(13)による評価の方が好ましく、重み係数I
VPは0にする必要がある。Next, the weighting method will be described with reference to FIG.
An example will be described with reference to FIG. FIG. 17A shows an example of the composite waveform data U ′ (I). The two bottom waveforms BWa and BWb appearing here are, for example, marks BP in FIG. 16A.
It is likely to appear when the interval between the left and right edges of Ma is slightly narrower than in the case of FIG. Among these bottom waveforms BWa and BWb, BWa corresponds to the left edge of the mark BPMa and BWb corresponds to the right edge. The bottom waveform is differentiated to obtain differentiated waveform data V as shown in FIG. When (I) is obtained, the differential contrast value VPa corresponding to the up slope of the bottom waveform BWa is small,
The differential contrast value VPb corresponding to the up slope of the bottom waveform BWb increases. Therefore, equation (1)
Since the evaluations by 1) and (12) may be inappropriate, the evaluation by the expression (13) is more preferable, and the weighting factor I
VP must be zero.
【0063】その他の重み係数IMP、IWP、IUP
についても、信号波形によって適宜変えた方がよく、例
えば非常にノイズの多い信号波形などでは、係数IMP
を最重要(3〜4)に設定して係数IVPは0にした方
がよい。次に図18を参照して、サーチアライメントの
他の方法について説明する。図18は、ウェハW上に形
成されたストリートラインそのものをマークの一種とし
てサーチするために撮像したときの画像信号波形の一例
を示す。図18において、走査方向はストリートライン
の伸びる方向と直交するように設定される。通常アライ
メントマーク等のパターンがないストリートラインで
は、信号波形上で特徴が現れるのは、ストリートライン
と回路パターン(チップ)領域との境界部分ASMであ
る。ストリートラインのセンターはCCLであり、画像
信号波形は、センターCCLを中心として対称性のよい
ものが多い。このような波形の場合、センターCCLに
近い内側のボトム波形BSb、BScはほぼ対称な形を
しており、またその外側に位置するボトム波形BSa、
BSdも対称性が良好である。従って、ボトム値UP
(i)や微分コントラスト値VP(j)の各大きさをチ
ェックするときは、ボトム波形BSaとBSdの組合
せ、又はボトム波形BSbとBScの組合せを使って比
較するのが望ましい。この場合は、ボトム波形BSbの
微分波形上の正のピークと、ボトム波形BScの微分波
形上の負のピークとの比較、あるいはボトム波形BSa
の微分波形上の負のピークとボトム波形BSdの微分波
形上の正のピークとの比較を行う。このように、マーク
(合成波形)の形状によっては、微分ピークの正のピー
ク(アップスロープ)か負のピーク(ダウンスロープ)
かを使い分けるのが望ましい。Other weighting factors IMP, IWP, IUP
It is better to change appropriately according to the signal waveform. For example, in the case of a very noisy signal waveform, the coefficient IMP
Should be set to the most important (3 to 4) and the coefficient IVP should be set to 0. Next, another method of search alignment will be described with reference to FIG. FIG. 18 shows an example of an image signal waveform when an image is taken to search for a street line itself formed on the wafer W as a kind of mark. In FIG. 18, the scanning direction is set to be orthogonal to the direction in which the street line extends. Usually, in a street line having no pattern such as an alignment mark, a feature appearing on a signal waveform is the boundary portion ASM between the street line and a circuit pattern (chip) region. The center of the street line is the CCL, and the image signal waveform often has good symmetry about the center CCL. In the case of such a waveform, the inner bottom waveforms BSb and BSc near the center CCL have a substantially symmetrical shape, and the bottom waveforms BSa and BSa located outside the bottom waveforms BSb and BSc.
BSd also has good symmetry. Therefore, the bottom value UP
When checking the magnitudes of (i) and the differential contrast value VP (j), it is desirable to compare using a combination of the bottom waveforms BSa and BSd or a combination of the bottom waveforms BSb and BSc. In this case, the positive peak on the differential waveform of the bottom waveform BSb is compared with the negative peak on the differential waveform of the bottom waveform BSc, or the bottom waveform BSa
Is compared with a positive peak on the differential waveform of the bottom waveform BSd. Thus, depending on the shape of the mark (synthetic waveform), the positive peak (up slope) or the negative peak (down slope) of the differential peak
It is desirable to use differently.
【0064】[0064]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、画像信号
の継ぎ合わせ処理を、重複部でのコントラストの比較に
より行うので、継ぎ部での信号波形の歪みや各画面ごと
の画像信号のコントラストの違いの影響をうけないで、
以後の波形処理に使えるといった効果がある。またマー
クに対応したボトム(又はピーク)波形の少なくとも一
方のスロープ位置しか使わないので、処理時間が早くな
り、メモリも少なくてすむ効果もある。As described above, according to the present invention, the image signal splicing process is performed by comparing the contrast at the overlapping portion, so that the signal waveform at the splicing portion is distorted and the image signal for each screen is distorted. Without being affected by differences in contrast,
There is an effect that it can be used for subsequent waveform processing. Also, since only the slope position of at least one of the bottom (or peak) waveforms corresponding to the marks is used, the processing time is shortened and the memory is reduced.
【図1】本発明の実施例によるアライメント装置が適用
される投影露光装置の構成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a projection exposure apparatus to which an alignment apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.
【図2】本実施例のアライメント装置における信号処理
系の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a signal processing system in the alignment apparatus of the present embodiment.
【図3】ウェハ上のアライメントマークとショット(チ
ップ)領域の配置を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing the arrangement of alignment marks and shot (chip) regions on a wafer.
【図4】アライメント系のイメージフィールドと撮像範
囲との配置関係を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing an arrangement relationship between an image field and an imaging range of an alignment system.
【図5】(A)ウェハ上のストリートライン内のアライ
メントマークの配列を示す平面図である。(B)アライ
メントマークの拡大図である。FIG. 5A is a plan view showing an arrangement of alignment marks in a street line on a wafer. (B) It is an enlarged view of an alignment mark.
【図6】アライメント光学系内の共役指標板のマーク配
置を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing a mark arrangement of a conjugate index plate in the alignment optical system.
【図7】(A)、(B)ウェハマーク撮像時の指標板の
状態と、撮像によって得られる画像信号波形の一例を示
す図である。FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating an example of a state of an index plate when capturing a wafer mark and an example of an image signal waveform obtained by capturing the image.
【図8】(A)、(B)、(C)、(D)、(E)複数
の画面ごとに得られる画像信号を継ぎ合わせる様子を示
した波形図である。8A, 8B, 8C, 8D, and 8E are waveform diagrams showing how image signals obtained for a plurality of screens are spliced.
【図9】(A)、(B)信号の継ぎ合わせ時の重複部分
の波形の一例を示す図である。FIGS. 9A and 9B are diagrams showing an example of a waveform of an overlapping portion at the time of joining signals.
【図10】信号の継ぎ合わせをソフトウェアによって実
行するときのフローチャート図である。FIG. 10 is a flowchart when the splicing of signals is executed by software.
【図11】(A)、(B)合成された信号波形と、その
微分波形とを示す図である。FIGS. 11A and 11B are diagrams showing a combined signal waveform and its differential waveform.
【図12】サーチアライメント開始時の動作を示すフロ
ーチャート図である。FIG. 12 is a flowchart showing an operation at the start of search alignment.
【図13】信号波形のスムージング(平滑化)と微分と
を行う数値フィルターの一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a numerical filter that performs smoothing (smoothing) and differentiation of a signal waveform.
【図14】合成信号波形を解析してマーク位置を決定す
るまでのアルゴリズムを示す図である。FIG. 14 is a diagram showing an algorithm for analyzing a synthesized signal waveform to determine a mark position.
【図15】アルゴリズムの適用を説明するための波形図
である。FIG. 15 is a waveform chart for explaining application of an algorithm.
【図16】本発明の実施例によるアルゴリズムによって
同様に検出可能なマーク形状の他の例を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing another example of a mark shape which can be similarly detected by the algorithm according to the embodiment of the present invention.
【図17】信号波形の山(頭)割れを説明する波形図で
ある。FIG. 17 is a waveform diagram for explaining a peak break in a signal waveform.
【図18】ストリートライン領域を撮像したときの画像
信号の一例を示す波形図である。FIG. 18 is a waveform chart showing an example of an image signal when a street line area is imaged.
R…レチクル1 、W…ウェハ ST…ウェハステージ 、IFX、IFY…干
渉計 MDx、MDy…ウェハアライメントマーク BPMn…バーマーク 、VPAx…撮像領域 SL…水平走査線 、BWn…ボトム波形 WD…重複部分 、U'(I)…合成波形
データ V(I)…微分波形データ 1…投影レンズ 、 2…CCD 4…共役指標板 、 8…光源 11…対物レンズ 、42…ADC 43…RAM 、50…プロセッサR: Reticle 1, W: Wafer ST: Wafer stage, IFX, IFY: Interferometer MDx, MDy: Wafer alignment mark BPMn: Bar mark, VPAx: Image pickup area SL: Horizontal scanning line, BWn: Bottom waveform WD: Overlapping part, U '(I): Synthetic waveform data V (I): Differential waveform data 1: Projection lens, 2: CCD 4: Conjugate index plate, 8: Light source 11, Objective lens, 42: ADC 43: RAM, 50: Processor
Claims (14)
を伴って形成されたアライメント用のマークを有する基
板を保持して、2次元的に移動可能なステージと、該ス
テージの位置を測定する位置測定器と、前記基板上の前
記マークを含み得る大きさの局所領域を照明する照明系
と、該局所領域を撮像して、該局所領域内の明暗の変化
に応じた画像信号を出力する撮像手段と、前記画像信号
に基づいて、前記マークの撮像範囲内における位置を検
知するマーク位置検知手段とを備え、該マーク位置検知
手段によって検知されたマーク位置と前記位置測定器の
計測値とに基づいて前記ステージを移動させることによ
って、前記基板を所定の基準位置に対してアライメント
する装置において、 前記マーク位置検知手段は、前記撮像手段による前記局
所領域内の一次元走査によって得られる前記画像信号の
第1の波形データを記憶する記憶回路と; 前記ステージを前記一次元走査の方向に前記撮像範囲よ
りも小さな所定距離だけシフトさせるように移動制御す
るシフト移動制御回路と; 該シフト移動の後に、前記撮像手段の一次元走査によっ
て得られる前記画像信号の第2の波形データと、前記記
憶回路に記憶された第1の波形データとを比較して、相
互に重複する部分での波形がほぼ一致するように補正し
てから前記第1、第2の波形データを継ぎ合わせて1つ
の合成波形データを作る波形合成回路と; 該合成波形データに基づいて、前記マークの少なくとも
1つのエッジに応じて特定の特性で変化する波形と同等
の波形部分の位置を抽出するエッジ位置抽出回路と; 該抽出されたエッジ位置のうち、設計上の条件を満たす
エッジ位置を選択する選択回路とを含み、 該選択されたエッジ位置に基づいて前記マーク位置を特
定することを特徴とする基板のアライメント装置。1. A stage movable two-dimensionally while holding a substrate having an alignment mark formed with an optical or geometrical difference with respect to a surface, and a position of the stage. And a lighting system for illuminating a local area of a size that can include the mark on the substrate, and an image signal corresponding to a change in brightness in the local area by imaging the local area. And a mark position detecting means for detecting a position of the mark within an image pickup range based on the image signal, and the mark position detected by the mark position detecting means and the position measuring device. In the apparatus for aligning the substrate with respect to a predetermined reference position by moving the stage based on the measurement value, the mark position detection unit may be configured to detect the mark position by the imaging unit. A storage circuit for storing first waveform data of the image signal obtained by one-dimensional scanning in a local area; and moving the stage in the direction of the one-dimensional scanning so as to be shifted by a predetermined distance smaller than the imaging range. A shift movement control circuit for controlling; and after the shift movement, comparing second waveform data of the image signal obtained by one-dimensional scanning of the imaging means with first waveform data stored in the storage circuit. And a waveform synthesizing circuit for correcting the waveforms at the mutually overlapping portions so that they substantially coincide with each other, and then splicing the first and second waveform data to form one synthesized waveform data; An edge position extraction circuit for extracting a position of a waveform portion equivalent to a waveform that changes with specific characteristics according to at least one edge of the mark, based on A selection circuit that selects an edge position that satisfies a design condition from among the edge positions, and specifies the mark position based on the selected edge position.
装置を使って撮像し、該撮像装置から出力される画像デ
ータに基づいて、前記アライメントマークの位置を検知
することにより前記基板のアライメントを行うアライメ
ント方法において、 前記撮像装置により前記基板上の第1の領域を撮像して
第1の画像データを得る段階と; 前記基板と前記撮像装置の撮像範囲とを所定方向に相対
的にシフトするとともに、前記撮像装置により前記基板
上の第2の領域を撮像して第2の画像データを得る段階
と; 前記第1の画像データと前記第2の画像データとを継ぎ
合わせて1つの合成画像データを作成する段階と; 該合成画像データに基づいて、前記所定方向における前
記アライメントマークの位置を検出する段階と;を有
し、 該検出結果に基づいて前記基板のアライメントを行うこ
とを特徴とするアライメント方法。2. An image of an alignment mark on a substrate is taken by using a predetermined image pickup device, and the position of the alignment mark is detected based on image data output from the image pickup device to perform the alignment of the substrate. In the alignment method, a step of imaging the first region on the substrate by the imaging device to obtain first image data; and relatively shifting the substrate and an imaging range of the imaging device in a predetermined direction. Capturing a second area on the substrate by the imaging device to obtain second image data; and joining the first image data and the second image data to form one composite image data And detecting a position of the alignment mark in the predetermined direction based on the composite image data. Alignment wherein the alignment is performed of the substrate Zui.
記所定方向に関して一部の領域が重複することを特徴と
する請求項2に記載のアライメント方法。3. The alignment method according to claim 2, wherein a part of the first area and the second area overlap in the predetermined direction.
ータのうち、一方の画像データから前記重複する領域の
画像データを削除して、他方の画像データと継ぎ合わせ
ることによって、前記合成画像データを作成することを
特徴とする請求項3に記載のアライメント方法。4. The image processing apparatus according to claim 1, wherein, of the first image data and the second image data, image data of the overlapping area is deleted from one of the image data and joined to the other image data. 4. The alignment method according to claim 3, wherein image data is created.
域の画像データの中心と、前記第2の画像データ中の前
記重複する領域の画像データの中心とで継ぎ合わせるこ
とによって、前記合成画像データを作成することを特徴
とする請求項3に記載のアライメント方法。5. The composition by joining the center of the image data of the overlapping area in the first image data and the center of the image data of the overlapping area in the second image data. 4. The alignment method according to claim 3, wherein image data is created.
ータの各々の前記重複する領域の画像データを互いに補
間し合って前記第1の画像データと前記第2の画像デー
タとを継ぎ合わせることにより、前記合成画像データを
作成することを特徴とする請求項3に記載のアライメン
ト方法。6. The first image data and the second image data are interpolated with each other and the first image data and the second image data are interpolated with each other. 4. The alignment method according to claim 3, wherein the combined image data is created by matching.
る合成波形データから前記アライメントマークのエッジ
に対応して所定の特性で変化する波形と同等の波形を抽
出する段階と; 該抽出された波形の中から、所定の条件を満たす波形を
前記アライメントマークのエッジに対応する波形として
選択する段階と; 該選択された波形より前記アライメントマークのエッジ
位置情報を求める段階と; 該エッジ位置情報に基づいて前記基板のアライメントを
行うことを特徴とする請求項2に記載のアライメント方
法。7. A step of extracting a waveform equivalent to a waveform that changes with predetermined characteristics corresponding to an edge of the alignment mark from synthesized waveform data of the synthesized image data in the predetermined direction; Selecting a waveform that satisfies a predetermined condition as a waveform corresponding to the edge of the alignment mark from among them; and obtaining edge position information of the alignment mark from the selected waveform; based on the edge position information 3. The alignment method according to claim 2, wherein the alignment of the substrate is performed.
て、前記抽出された波形の中から前記アライメントマー
クに対応する波形を選択することを特徴とする請求項7
に記載のアライメント方法。8. A waveform corresponding to the alignment mark is selected from the extracted waveforms based on a mutual interval between the extracted waveforms.
4. The alignment method according to 1.
いて、前記抽出された波形の中から前記アライメントマ
ークに対応する波形を選択することを特徴とする請求項
7に記載のアライメント方法。9. The alignment method according to claim 7, wherein a waveform corresponding to the alignment mark is selected from the extracted waveforms based on a contrast of the extracted waveform.
トマークの線幅に対応する値を求め、該線幅対応値に基
づいて前記抽出された波形の中から前記アライメントマ
ークに対応する波形を選択することを特徴とする請求項
7に記載のアライメント方法。10. A value corresponding to the line width of the alignment mark is obtained from the extracted waveform, and a waveform corresponding to the alignment mark is selected from the extracted waveforms based on the line width corresponding value. The alignment method according to claim 7, wherein:
に基づいて、前記抽出された波形の中から前記アライメ
ントマークに対応する波形を選択することを特徴とする
請求項7に記載のアライメント方法。11. The alignment method according to claim 7, wherein a waveform corresponding to the alignment mark is selected from the extracted waveforms based on a slope of a slope portion of the extracted waveform. .
件に対応する評価値を前記抽出された波形毎にそれぞれ
求め、該重み付けされた評価値に基づいて前記抽出され
た波形の中から前記アライメントマークに対応する波形
を選択することを特徴とする請求項7に記載のアライメ
ント方法。12. An evaluation value corresponding to each of the plurality of conditions set as the predetermined condition is obtained for each of the extracted waveforms, and the alignment is selected from the extracted waveforms based on the weighted evaluation value. The alignment method according to claim 7, wherein a waveform corresponding to the mark is selected.
の互いの間隔、前記抽出された波形のコントラスト、前
記抽出された波形より得られるマークの線幅値、および
前記抽出された波形のスロープ部の傾きを含むことを特
徴とする請求項12に記載のアライメント方法。13. The plurality of conditions include: a distance between the extracted waveforms; a contrast of the extracted waveform; a line width value of a mark obtained from the extracted waveform; 13. The alignment method according to claim 12, further comprising a slope of a slope portion.
する合成波形データと、該合成波形データに微分処理を
施した微分波形データとに基づいて、前記アライメント
マークのエッジ位置情報を求め、該エッジ位置情報に基
づいて前記基板のアライメントを行うことを特徴とする
請求項2に記載のアライメント方法。14. An edge position information of the alignment mark is obtained based on synthesized waveform data of the synthesized image data in the predetermined direction and differentiated waveform data obtained by differentiating the synthesized waveform data. 3. The alignment method according to claim 2, wherein the alignment of the substrate is performed based on the information.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP112791A JP3099376B2 (en) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | Substrate alignment apparatus and alignment method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP112791A JP3099376B2 (en) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | Substrate alignment apparatus and alignment method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04251955A JPH04251955A (en) | 1992-09-08 |
| JP3099376B2 true JP3099376B2 (en) | 2000-10-16 |
Family
ID=11492780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP112791A Expired - Fee Related JP3099376B2 (en) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | Substrate alignment apparatus and alignment method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3099376B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101141371B1 (en) * | 2010-12-03 | 2012-05-03 | 삼성전기주식회사 | Cutting apparatus of ceramic sheets and fabrication method of multi layer ceramic electronics using the same |
| US8681274B2 (en) | 2004-10-12 | 2014-03-25 | Youliza, Gehts B.V. Limited Liability Company | Multiple frame grabber |
| WO2024136498A1 (en) * | 2022-12-23 | 2024-06-27 | 주식회사 선익시스템 | Method for aligning substrates by using smoothing technique |
-
1991
- 1991-01-09 JP JP112791A patent/JP3099376B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US8681274B2 (en) | 2004-10-12 | 2014-03-25 | Youliza, Gehts B.V. Limited Liability Company | Multiple frame grabber |
| KR101141371B1 (en) * | 2010-12-03 | 2012-05-03 | 삼성전기주식회사 | Cutting apparatus of ceramic sheets and fabrication method of multi layer ceramic electronics using the same |
| WO2024136498A1 (en) * | 2022-12-23 | 2024-06-27 | 주식회사 선익시스템 | Method for aligning substrates by using smoothing technique |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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