JPH01191421A - マーク位置検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば半導体メモリや演算装置等高密度集積
回路チップの製造の際に用いる回路パターンの焼付にお
けるレチクルやウェハの位置検知の際にこれらに付され
たマークの位置検出に適用して好適なマーク位置検知装
置に関する。

［従来技術］ 従来、半導体焼付装置のレチクルやウニへの位置検出等
においては、予め位置検出を行なうべき物体に所定のマ
ークを付しておき、これらのマークに光を照射してその
反射光を光電的に検知し、位置を検出するような装置が
知られている。このような位置検出のためのマークとし
て棒状パターンを用いて、その棒状パターンの短辺方向
の中心位置を求め、これに基づいて位置検出を行なうも
のが知られている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上述した半導体焼付装置におけるしチクルや
ウニ八等の位置検出では、互いに直交するＸ軸およびＹ
軸方向の位置を検出する必要がある。従って、用いる棒
状パターンはＸ軸およびＹ軸方向用に互いに直交するも
のを用いている。

第４図は、そのような棒状パターンの例を示す。同図（
ａ）は、方向の位置検出用のマーク５１Ｘを矢印５２の
向きに光電的に走査している様子、およびその走査によ
り得られた電気信号５３Ｘを示す。同図（ｂ）はＹ方向
の位置検出用のマーク５１Ｙを矢印５２の向きに走査し
ている様子、およびその走査により得られた電気信号５
３Ｙを示す。マーク５１Ｘと５１Ｙとは通常、位置検出
すべき物体の近接した位置に配され、同一画面で映して
計測することになるので、マーク５１Ｘはマークの長手
方向に垂直の方向に、そしてマーク５１Ｙはマークの長
手方向に沿って走査することとなる。

ところが、このような位置検出では縦マークすなわち第
４図（ａ）のマーク５１Ｘの位置検出の精度が劣化する
場合がある。以下、このような精度劣化について説明す
る。

第５図は、第４図に示したマーク５１Ｘ、５１Ｙを撮像
した結果のデータを示す。６４は２次元撮像手段で撮像
した範囲を示す枠である。黒く塗りつぶした部分５４Ｘ
はマーク５１Ｘに対応する画像データであり部分５４Ｙ
はマーク５１Ｙに対応する画像データである。このよう
なデータに対し、Ｘ方向位置検出のためにウィンドウ５
５Ｘを設定し、これから第６図（ａ）のような信号５６
Ｘ〜５９Ｘを得る。そして、これらの信号の中心位置５
６Ｍ〜５９Ｍを平均してＸ方向のマーク位置を求める。

一方、Ｙ方向についても同様にウィンドウ５５Ｙを設定
してこれから第６図（ｂ）のような信号６０Ｙ〜６３Ｙ
を得、これらの信号の中心位置６０Ｍ〜６３Ｍを平均し
てＹ方向のマーク位置を求める。

このような位置検出においては、主走査方向の同期が各
走査のラインによって若干具なる（例えば各走査のライ
ンによって１〜２画素のずれがある）ため、走査スター
ト位置がライン毎にずれることがある。このようなずれ
により、マークから得た画像データは第５図の黒塗り部
分５４Ｘ、５４Ｙのように若干の凹凸があるデータとな
ってしまう。従って、Ｘ方向位置検出のためにウィンド
ウ５５Ｘのようにデータを切り取るとそのデータ中に上
記のずれが含まれるため、第６図（ａ）の信号５７Ｘの
ような誤差のある信号が出現する。そのために、求める
べきＸ方向の位置は誤差を含むこととなるという問題点
がある。

また、２次元撮像手段の信号を規格化されたビデオ信号
（例えば、ＮＴＳＣ規格、パル規格）に変換する時、お
よびビデオ信号を処理装置までケーブルで電送する時な
ど、周波数特性により信号が変形し、走査線内での相対
距離も１〜２画素ずれてしまう場合がある。

本発明は、上述の従来形の問題点に鑑み、棒状パターン
からなるマークを２次元撮像手段で撮像して得たデータ
からそのマーク位置を検知する位置検知装置において、
２次元撮像手段の主走査方向の同期ずれ等による精度劣
化の影響をなくし、ＸＹの両方向共に良好な精度でマー
ク位置を検出することを可能とすることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明は、物体上に付され
た棒状パターンからなるマークをＣＣＤや撮像管等の２
次元撮像手段で撮像し、その撮像データに基づいてマー
ク位置を検知するマーク位置検知装置において、２次元
撮像手段の主走査方向に棒状のマークの長手方向が一致
するように２次元撮像手段を配置することを特徴として
いる。

なお、このために適当な光学像回転手段を設ければ便宜
である。

［作　用］ 上記の構成によれば、２次元撮像手段の主走査方向と位
置を検知すべき棒状のマークの長手方向が常に一致して
いる。従って、Ｘ、Ｙの両方向共に第５〜７図で説明し
たＹ方向の方式すなわち同期ずれによる精度劣化のない
方向で位置検出が行なわれる。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係るマーク位置検知装置
を半導体焼付装置のウェハアライメントに適用した場合
の光学系を示す構成図である。

同図において、レーザ発生装置５で発生したレーザ光は
、ミラーおよびレンズを介してポリゴンミラー６に至る
。ポリゴンミラー６は所定の角速度で回転しており、こ
れによりレーザ光の走査が行なわれる。ポリゴンミラー
６からの走査レーザ光はビームスプリッタ１１で反射し
、ダハプリズム８で左右２つの光路に分割される。そし
て、分割された走査レーザ光は、それぞれ反射部材１４
（構成は第２図により後述する）で反射し、対物レンズ
および対物ミラー等を介してレチクル１上のレチクル側
マーク１９を走査する。さらに、レチクル１を透過した
光は、投影レンズ２を介してＸＹステージ４上に載置さ
れたウェハ３上のウェハ側マーク２０を走査する。

レチクル側マーク１９およびウェハ側マーク２０からの
反射光は、左右それぞれもと来た光路を逆進し、反射部
材１４に至り、これを透過して光検知器（フォトダイオ
ード）７に入射する。同時に、これらのレチクル側マー
ク１９およびウェハ側マーク２０からの光は反射部材１
４で反射し、ダハプリズム８を介してビームスプリッタ
１１に至り、これを透過する。そして、レンズ１５およ
びイメージローデート１３を介して、ＣＣＤカメラ１２
に入射する。

以上のように、レチクル１上のレチクル側マーク１９お
よびウェハ３上のウェハ側マーク２０の像は、ＣＣＤカ
メラ１２により左右のマーク像が合成された画像情報と
して取込むことができる。

また、走査レーザ光を照射した際のマークからの反射光
の強度を光検知器７で検知することができる。

次に、イメージローテート部材１３の構成と作用を説明
する。もしこの部材１３が通常の長手プリズムであった
とすると、ＣＣＤカメラ１２において観察されるマーク
の像は第３図（ａ）の左右のマーク部分を合成した第３
図（ｂ）ようなものとなる。同図（ａ）　（ｂ）におい
て４１はレチクルまたはウェハの範囲、１９ＬＸ、１９
ＲＸはそれぞれレチクル１の左右に付されたＸ方向位置
合せ用の縦に長い棒状マーク、１９ＬＹ、１９ＲＹは同
様にレチクル１に付されたＹ方向位置合せ用の横に長い
棒状マーク、２０ＬＸ、２０ＲＸはそれぞれウェハ３の
左右に付されたＸ方向位置合せ用の縦に長い棒状マーク
、２０ＬＹ、２０ＲＹは同様にウェハ３に付されたＹ方
向位置合せ用の横に長い棒状マークを示す。これらの図
に示すようにマーク２０ＬＸがマーク１９ＬＸの真中に
、マーク２０ＬＹがマーク１９　ＬＹ（７）真中に、マ
ーク２０ＲＸがマーク１９ＲＸの真中に、そしてマーク
２０ＲＸがマーク１９ＲＹの真中にくるようにレチクル
１とウェハ３とを位置合せする。そのために、各棒状マ
ークの位置を検出する。

ここでこれらのマークに対しＣＣＤカメラ１２の主走査
方向は１つの方向（例えば第３図（ａ）の左右方向）と
なるため、上述したように位置検出の精度劣化がある。

そこで、部材１３で縦に長い棒状マーク１９ＬＸ、１９
ＲＸ、２０ＬＸ、２０ＲＸのみを選択的にイメージロー
デートさせ、第３図（ｂ）のようなイメージでなく同図
（Ｃ）のようなイメージとしてＣＯＤカメラで撮像する
。これにより精度劣化が抑えられるのである。

第２図は、第１図の部材１３のうち紙面の右側にあるも
のの反射作用を示す模式図である。同図において、レチ
クル１およびウェハ３側からの反射光は矢印１０１のよ
うに部材１３に入射する。

点線で示した矩形領域１０２Ａは縦方向に長い棒状マー
ク１９ＲＸ、２０ＲＸ（第３図（ａ）　（ｂ）　）を含
む領域、同様に矩形領域１０２Ｂはマーク１９ＲＹ、２
０ＲＹを含む領域である。このように入射した光はいく
つかのミラーで反射され、矢印１１１のようにＣＯＤカ
メラ側へと出射する。なお、ミラーは簡単のため省略し
ている。光線が曲げられている部分にミラーが存在する
ものとする。１０３Ａ〜１０９Ａおよび１０３Ｂ〜１０
９Ｂは入射した画面の方向がどのように反射していくか
を示す模式的な図形である。同図から分るように矩形領
域１０２Ａはミラーによって反射された結果、矩形領域
１１０Ａのように出射する。領域１１０Ａは領域１０２
Ａを９０’回転した（イメージローテート）像になって
いる。一方、矩形領域１０２Ｂは回転されずに領域１１
０Ｂのような像として出射する。以上よりレチクル側マ
ーク１９とウェハ側マーク２０は第３図（Ｃ）　に示す
ようなマーク像としてＣＣＤカメラ１２に撮像されるこ
ととなる。

その結果、棒状のマークの長手方向とＣＣＤカメラ１２
の主走査方向とは一致し、Ｘ方向Ｙ方向共に位置検出に
おける精度劣化が抑えられるのである。

なお、本実施例ではレチクルとウェハとのアライメント
におけるマーク位置検出に本発明を適用した例を示した
が、全く同様にレチクルアライメントにおいても適用で
きること明らかである。

例えば、第７図に示すようにレチクルアライメント光学
系を第１図と同様に構成し、レチクルアライメントマー
ク１６を第１図のレチクル側マーク１９と同様に、レチ
クルセットマーク１７を第１図のウェハ側マーク２０と
同様に構成すればよい。

また、上述の実施例ではレチクル側マーク１９とウェハ
側マーク２０とを同時に観測する方式いわゆるＴＴＬ　
　ｏｎ　　ＡＸＩＳを採っているが、これらのマークを
別々に観測する、すなわちウェハ側のマークを投影レン
ズ２に隣接配置した顕微鏡で観察するＴＴＬ　　ｏｆｆ
　　ＡＸＩＳ方式を採る場合であっても同様に適用可能
である。例えば、ウェハ側マークを独自の観察光学系で
観察して装置本体に配された基準マークと位置合せする
場合にも、適当なイメージローデータを光路中に配置す
れば、棒状マークの長手方向と撮像手段の主走査方向を
一致させることができる。

さらに、イメージローデータを使用せずとも、撮像手段
の配置方向を適当に設定してマークの長手方向と撮像手
段の主走査方向を一致させるということとしてもよい。

第７図のウェハ観察光学系は、レチクル１とは別に独立
にウェハ３上のマークを観察するものである。ウェハ３
上には第３図（ｄ）　に示すように投影レンズの光軸方
向に放射状に伸びた棒状マーク４６．４８が付されてい
る。４５はショット領域、４６．４８はウェハ上のマー
ク、４７．４９はそれぞれのマークを撮像するＣＣＤカ
メラ２９．３５の撮像範囲を示す。ＣＣＤカメラ２９゜
３５はそれぞれ、棒状マーク４７．４９の長手方向と主
走査方向が一致するように配置されているものとする。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、棒状マークの長
手方向と二次元撮像手段の主走査方向とが一致するよう
にしているので、マーク位置検出の精度劣化が抑えられ
、ＸＹの両方向共に良好な精度でマーク位置を検知する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係るマーク位置検知装置
を半導体焼付装置のウェハアライメントに適用した場合
の光学系を示す構成図、第２図は、本実施例に係る装置
におけるイメージローデータの構成および作用を説明す
るための模式図、 第３図は、レチクルあるいはウェハ上のマークを説明す
るための模式図、 第４図は、棒状パターンと当該パターンを走査して得ら
れる信号を示す模式図、 第５図は、棒状パターンを撮像した結果を示す模式図、 第６図は、第５図のデータから得られる信号を示す波形
図、 第７図は、本発明の他の実施例に係る半導体焼付装置の
光学系を示す構成図である。 １ニレチクル、 ２：投影レンズ、 ３：ウェハ、 ４：ＸＹステージ、 ５．２１：レーザ発生器、 ７：光検知器、 １２．２９，３５：ＣＣＤカメラ、 １６：レチクルアライメントマーク、 １７：レチクルセットマーク、 １９ニレチクル側マーク、 ２０：ウェハ側マーク。 特許出願人　　　キャノン株式会社 代理人　弁理士　　　伊　東　哲　也 代理人　弁理士　　　伊　東　辰　雄 ４′　第１図 第２図 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）（ｃ）　　
　　　　　　　　　　　（ｄ）第３図 頷 第Ｓ図 （ａ） 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）物体上に付された棒状パターンよりなるマークを
   ２次元撮像手段で撮像し、該撮像データに基づいて該マ
   ークの位置を検知するマーク位置検知装置において、 上記マークの長手方向が上記２次元撮像手段の主走査方
   向に一致するように上記２次元撮像手段を配置すること
   を特徴とするマーク位置検知装置。
2. （２）ウエハ上に付されたその長手方向が投影レンズの
   光軸方向を向いた棒状パターンよりなるマークを、投影
   レンズを介して２次元撮像手段で撮像し、該撮像データ
   に基づいて該マークの位置を検知するマーク位置検知装
   置において、 上記マークの長手方向が上記２次元撮像手段の主走査方
   向に一致するように上記２次元撮像手段を配置すること
   を特徴とするマーク位置検知装置。