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JPS6021524A - Position alignment apparatus - Google Patents

Position alignment apparatus

Info

Publication number
JPS6021524A
JPS6021524A JP58130099A JP13009983A JPS6021524A JP S6021524 A JPS6021524 A JP S6021524A JP 58130099 A JP58130099 A JP 58130099A JP 13009983 A JP13009983 A JP 13009983A JP S6021524 A JPS6021524 A JP S6021524A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data
wafer
signal
memory
alignment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP58130099A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoki Ayada
綾田 直樹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP58130099A priority Critical patent/JPS6021524A/en
Priority to US06/623,088 priority patent/US4713784A/en
Priority to DE3424453A priority patent/DE3424453C2/en
Priority to GB08416983A priority patent/GB2143637B/en
Publication of JPS6021524A publication Critical patent/JPS6021524A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7069Alignment mark illumination, e.g. darkfield, dual focus
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To automatically adjust the reference level and accurately detect the position of alignment marks of two objects by measuring interval of identification marks by sequentially comparing additional digitized data and reference slice level value within the storing means. CONSTITUTION:A microprocessor makes an access to a memory in the step 553 to search the peak data in the memory, a slice level is calculated from the peak data in the step 554 and the slice level data is compared with the data of memory in the step 555. This comparison is carried out for the addresses from 0 to 4095. In the step 556, the address where memory data changes from ''0'' to ''1'', or from ''1'' to ''0'' are searched. In this address, an optical signal has been detected and this address corresponds to position alignment mark signal. The peak interval of mark is calculated from this address in the step 557 and interval between marks can also be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は2つの物体の位置合わせ装置に関し、特にマス
クあるいはレチクル上の半導体集積回路パターンをウェ
ハー上の所定の位置に位置合わせ(以下アライメントと
いう)するに先立って、マスクあるいはレチクル上のア
ライメントマークの位置とウェハー上のアライメントマ
ークの位置を検出する位置検知回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for aligning two objects, and in particular, prior to aligning a semiconductor integrated circuit pattern on a mask or reticle to a predetermined position on a wafer (hereinafter referred to as alignment), the present invention relates to an apparatus for aligning two objects. Alternatively, the present invention relates to a position detection circuit that detects the position of an alignment mark on a reticle and the position of an alignment mark on a wafer.

半導体製造工程には幾つかのパターンをウェハー上に順
次転写し、半導体集積回路を形成する工程が含まれてい
る。その場合、既に前工程のパターンが転写されたウェ
ハー上に更に別のパターンを正確に位置合わせするだめ
に、パターンを具えたマスクとウェハ・−を高精度でア
ライメントする必要がある。そしてこのアライメントは
、1ずマスクとウェハー上にそれぞれ書込まれたアライ
メントマークを光電検知することによりそれらのマーク
の相対的位置関係を知り、その後この位置関係に基づい
た所定惜の移動によって達成される。
The semiconductor manufacturing process includes a step of sequentially transferring several patterns onto a wafer to form a semiconductor integrated circuit. In this case, in order to accurately position another pattern on the wafer onto which the previous pattern has already been transferred, it is necessary to align the mask with the pattern and the wafer with high precision. This alignment is achieved by first determining the relative positional relationship between the alignment marks written on the mask and the wafer by photoelectrically detecting those marks, and then moving a predetermined amount of time based on this positional relationship. Ru.

ところでアライメントマークの検知は、その検知信号の
ピークレベルが所定の基準レベル以上であることを識別
することにより行われる。しかし、従来、この基準レベ
ルは固定的なものであり、アライメントマークの基板で
あるウェハーやマスクの種類によっては高すぎたり、あ
るいは低すぎたり検知に失敗することがあった。また失
敗したと° きには手動により改めて基準レベルを調整
するものもあった。
By the way, alignment mark detection is performed by identifying that the peak level of the detection signal is higher than a predetermined reference level. However, conventionally, this reference level has been fixed, and depending on the type of wafer or mask that is the substrate for the alignment mark, it may be too high or too low, resulting in detection failure. In addition, when a failure occurred, there were some methods in which the reference level was manually adjusted again.

本発明は」−記の欠点に鑑み提案されたものであり、基
準レベルの調整を自動的に行い、2つの物体のアライメ
ントマークの位置を確実に検知する位置検知回路を有す
るパターン焼付装置の提供を目的とする。
The present invention has been proposed in view of the above drawbacks, and provides a pattern printing apparatus having a position detection circuit that automatically adjusts a reference level and reliably detects the positions of alignment marks on two objects. With the goal.

以下、図面に従って本発明の詳細な説明するが、第1図
は本発明の実施例に係る位置検知回路を有するパターン
焼付装置の外観を示している。
The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the external appearance of a pattern printing apparatus having a position detection circuit according to an embodiment of the present invention.

1は集積回路パターンを具えたマスクで、マスクアライ
メントマークやマスク・ウェハーアライメントマークを
具えるものとする。2はマスク・ステージで、マスク1
を保持してマスク1を平面内並びに回転方向に移動させ
る。3は縮小投影レンズ、4は感光層を具えるウェハー
で、マスク・ウェハーアライメントマークとウェハーア
ライメントマークを具えるものとする。5はウェハー・
ステージである。ウェハー・ステージ5はウェハー4を
保持してそれを平面内並びに回転方向に移動させるもの
であり、またウェハー焼料位置(投影野内)とテレビ・
ウェハーアライメント位置間を移動する。6は、テレビ
ウェハーアライメント用検知装置の対物レンズ、7は、
撮像管又は固体撮像素子1,8は、映像観察用のテレビ
受像器である。
1 is a mask provided with an integrated circuit pattern, and is provided with mask alignment marks and mask/wafer alignment marks. 2 is the mask stage, mask 1
, and move the mask 1 in the plane and in the rotational direction. 3 is a reduction projection lens, 4 is a wafer provided with a photosensitive layer, and is provided with a mask/wafer alignment mark and a wafer alignment mark. 5 is a wafer
It's a stage. The wafer stage 5 holds the wafer 4 and moves it in the plane and in the rotational direction, and also controls the wafer printing position (inside the projection field) and the television.
Move between wafer alignment positions. 6 is an objective lens of a detection device for television wafer alignment; 7 is an objective lens of a detection device for television wafer alignment;
The image pickup tube or solid-state image sensor 1, 8 is a television receiver for viewing images.

9は、双眼ユニットで、投影レンズ3を介してウェハー
4の表面を観察するだめに役立つ。1oは、光源10a
を発したマスク照明光を収束させるための照明光学系並
びにマスク・ウェハーアライメント用の検知装置を収容
する上部ユニットである。
Reference numeral 9 denotes a binocular unit, which serves to observe the surface of the wafer 4 through the projection lens 3. 1o is a light source 10a
This is an upper unit that houses an illumination optical system for converging the emitted mask illumination light and a detection device for mask/wafer alignment.

ウェハー壷ステージ5は、図示しないウェハー搬送手段
により搬送されたウェハーを所定の位置で保持し、まず
テレビ・ウェハーアライメント用対物レンズ6の視野内
にウェハー上のアライメントマークが入る位置まで移動
する。この時の位置精度は機械的なアライメント精度に
よるものであり、対物レンズ6の視野はおJ:そ直径1
朔〜2聰程度である。この視野内のアライメント・マー
クは撮像管7で検知され、テレビ・ウェハーアライメン
ト用の光学系内に設けられたテレビ−ウェハーアライメ
ント用基準マーク (後述)を基準として、そこからの
ウェハーのアライメント−マークの座標位置が検出され
る。一方、投影光学系のオートアライメント用検知位置
と前述のテレビ会ウェハーアライメント用基準マークの
位置はあらかじめ設定されているので、との2点の位置
とテレビ・ウェハーアライメントマークの座標位置から
オートアライメント位置へのウェハー・ステージ5の送
り込み量が決められる。
The wafer pot stage 5 holds the wafer transported by a wafer transport means (not shown) at a predetermined position, and first moves to a position where the alignment mark on the wafer is within the field of view of the television/wafer alignment objective lens 6. The positional accuracy at this time is due to mechanical alignment accuracy, and the field of view of the objective lens 6 is J: diameter 1.
Approximately 1 to 2 people. The alignment mark within this field of view is detected by the image pickup tube 7, and the alignment mark of the wafer from there is detected based on a reference mark for TV-wafer alignment (described later) provided in the optical system for TV-wafer alignment. The coordinate position of is detected. On the other hand, since the detection position for auto-alignment of the projection optical system and the position of the aforementioned reference mark for TV conference wafer alignment are set in advance, the auto-alignment position can be determined from the position of these two points and the coordinate position of the TV/wafer alignment mark. The amount by which the wafer stage 5 is fed is determined.

テレビ・ウェハーアライメントの位置検出精度は±5μ
以下であり、テレビ・ウェハーアライメント位置からマ
スク・ウェハーアライメント位置までのウェハーステー
ジの移動で発生する誤差を考慮に入れても、±10μ程
度である。従ってファインアライメントは約±10μの
範囲で行えばよく、これは従来のアライメントの視野範
囲の1//10o以下の範囲であシ、アライメントが従
来よシ高速で行えることになる。
Position detection accuracy for TV/wafer alignment is ±5μ
It is approximately ±10 μm even when taking into consideration the error caused by the movement of the wafer stage from the TV/wafer alignment position to the mask/wafer alignment position. Therefore, fine alignment can be performed within a range of approximately ±10 μ, which is less than 1/10° of the field of view of conventional alignment, and alignment can be performed at a higher speed than conventional alignment.

第2図は本発明の実施例に係るパターン焼付装置の光学
系を示す図であり、位置検知回路にマスクおよびウェハ
ー上のアライメントマーク検知信号を送出する状態を示
している。図中、マスク1、縮小投影レンズ3、ウェハ
ー4、ウェハーステージ5は第1図の通りである。投影
レンズ3は便宜上模式的に描いている。11と11′は
マスクアライメントマークで、レンズ鏡筒あるいは装置
の一部といった不動の箇所に刻まれている。
FIG. 2 is a diagram showing an optical system of a pattern printing apparatus according to an embodiment of the present invention, and shows a state in which alignment mark detection signals on a mask and a wafer are sent to a position detection circuit. In the figure, a mask 1, a reduction projection lens 3, a wafer 4, and a wafer stage 5 are as shown in FIG. The projection lens 3 is schematically depicted for convenience. Reference numerals 11 and 11' are mask alignment marks, which are carved in immovable locations such as the lens barrel or a part of the device.

他方、マスク11−の20,2(lで示した位置には第
3(A)図で月番75.76で示す如き、走査線60f
flliJ’j、45°n:ri bいテ1Illi」
シされた線もしくけスリット状のアライメントやマーク
が設けられている。又、ウェハー4にの21.21’で
示しだ位置には第3図(A)月番7]、72,73.7
4で示す如き走査線6()に対して45°傾むいて配設
された線もしくはスリット状のアライメントマーフカ設
けられている。そし7て通常は左右両観察系のイ言月に
よって6シ置合わせか行われる。
On the other hand, at the position 20,2 (l) of the mask 11-, there is a scanning line 60f as shown by the month number 75.76 in FIG. 3(A).
fliJ'j, 45°n:ri bite1Illi''
There are also defined lines and slit-like alignments and marks. Also, at the position indicated by 21.21' on wafer 4, month numbers 7], 72, 73.7 in Fig. 3 (A) are shown.
A line or slit-shaped alignment mark is provided at an angle of 45° with respect to the scanning line 6 ( ) as shown by 4 . Then, 6-shi positioning is usually performed using the I-go-getsu of both the left and right observation systems.

なお、マスク1土のアライメントマークとウェハー−ト
のアライメントマークは、等倍投影系以伺の系を介在さ
ぜ/こ時にCI、投影もしくは逆投影しても両方のアラ
イメントマークの寸法が変わらない様に、アライメント
マークの寸法を変えておくものとし、ここでil″Yマ
スクのアライメントマークの寸法でウェハーのアライメ
ントマークの寸法を除すると縮小倍率に4・る様に設定
する。
Note that the alignment marks on the mask 1 and the alignment marks on the wafer are interposed by a system other than the same-magnification projection system.At this time, the dimensions of both alignment marks do not change even if CI, projection or back projection is used. The dimension of the alignment mark is changed as shown in FIG. 2, and the reduction magnification is set to 4.times. when the dimension of the alignment mark of the wafer is divided by the dimension of the alignment mark of the il''Y mask.

第2図へ戻って、22iJ、レーザー光源、23は音響
光学素子等の光偏向器である。光偏向器2;1は外部か
らの切換信号に応じて光の射出方向を上方、水平、下方
に切換える。24と25はそれぞれ収束性のシリンドリ
カルレンズで、その母線が直交する様に配置され、レー
ザービームの断面形状を線状に変換する機能を持つ。2
6と27は台形プリズムで、光偏向器23で上方と下方
に偏向された光を逆方向へ屈折させる機能を持つ。28
は回転軸29を中心として回転する回転多面鏡(ポリゴ
ン)である。
Returning to FIG. 2, 22iJ is a laser light source, and 23 is an optical deflector such as an acousto-optic device. The optical deflector 2; 1 switches the light emission direction between upward, horizontal, and downward in response to a switching signal from the outside. 24 and 25 are convergent cylindrical lenses, which are arranged so that their generating lines are perpendicular to each other, and have the function of converting the cross-sectional shape of the laser beam into a linear one. 2
6 and 27 are trapezoidal prisms which have the function of refracting the light deflected upward and downward by the optical deflector 23 in opposite directions. 28
is a rotating polygon mirror (polygon) that rotates around the rotation axis 29.

レーザ光源22から射出したレーザ光線30は光偏向器
23の状態により、シリンドリカル・レンズ2/lとプ
リズム26を経由するスリット状光線30a1シリンド
リカル・レンズ25とプリズム27を経由するスリット
状光線30b1或は直進するスポット状光線30cのい
ずれかの光路をとるが、どの場合にも回転多面鏡28上
の面の一点31へ収束する。32,33.34は中間レ
ンズ、35は光路分割ミラー、36は目視観察系37゜
38を形成するハーフ・ミラー、37はレンズ、38は
接眼レンズでウェハー面の像を結像する。
Depending on the state of the optical deflector 23, the laser beam 30 emitted from the laser light source 22 is divided into a slit-shaped beam 30a1 which passes through the cylindrical lens 2/l and the prism 26, a slit-shaped beam 30b1 which passes through the cylindrical lens 25 and the prism 27, or The spot-shaped light ray 30c traveling straight takes one of the optical paths, but in each case it converges on a point 31 on the surface of the rotating polygon mirror 28. 32, 33, 34 are intermediate lenses, 35 is an optical path splitting mirror, 36 is a half mirror forming a visual observation system 37.degree. 38, 37 is a lens, and 38 is an eyepiece lens for forming an image of the wafer surface.

39 il、I:目視観察不用照明系/10.41を形
成するハーフ・ミラー、/101rl:コンデンサ・レ
ンズ、41はランプである。42は光電検出系43゜4
4+ 45.46を形成するハーフミラ−で、43はミ
ラー、/I /I itレンズ、45は空間フィルタで
あり、46 fd:コンデンサ・レンズ、47はアライ
メントパターン信号検出のだめの光検出器、57はレン
ズ、58は同期信号検出のだめの光検知器である。
39 il, I: half mirror forming an illumination system not requiring visual observation /10.41, /101rl: condenser lens, 41 is a lamp. 42 is a photoelectric detection system 43°4
4+ A half mirror forming 45.46, 43 is a mirror, /I it lens, 45 is a spatial filter, 46 fd: condenser lens, 47 is a photodetector for detecting the alignment pattern signal, 57 is a A lens 58 is a photodetector for detecting a synchronization signal.

また48,49,50.51は全反射ミラー、52はプ
リズム、53itf−θ対物レンズである。
Further, 48, 49, 50, and 51 are total reflection mirrors, 52 is a prism, and 53 is an itf-θ objective lens.

54はマスク1」二に設けられたマスクアライメント用
のアライメントパターンの位置である。
Reference numeral 54 indicates the position of an alignment pattern for mask alignment provided on the mask 1''2.

第2図かられかるように信号検出系は全く対称な左右の
系から成っており、オペレータ側を紙面の手前側とする
とダッシュで示した系は右、ダッシュなしの系は左の信
号検出系と呼ぶことにする。
As can be seen from Figure 2, the signal detection system consists of completely symmetrical left and right systems.If the operator side is the front side of the paper, the system indicated by a dash is the signal detection system on the right, and the system without a dash is the signal detection system on the left. I will call it.

中間レンズ32,33,3.4は回転多面鏡28からの
振れ原点を対物レンズ53の絞り位置55の中の瞳56
に形成する。従ってレーザービームは回転多面鏡28の
回転によりマスク及びウェハー上を走査する。
Intermediate lenses 32, 33, 3.4 align the origin of vibration from the rotating polygon mirror 28 with the pupil 56 in the aperture position 55 of the objective lens 53.
to form. Therefore, the laser beam is scanned over the mask and wafer by the rotation of the rotating polygon mirror 28.

また対物レンズ系において、対物レンズ53、絞り55
、ミラー51及びプリズム52はXY方向に図示しない
移動手段により移動可能であり、マスク1及びウェハー
4の観察及び測定位置は任意に変えることができる。例
えば、X方向の移動はミラー51が図中矢印Aで示した
方向に移動すると対物レンズ53及び絞り55も同時に
A方向に移動するど共に光路長を常に一定に保つためプ
リズム52もA方向にミラー51の移動量の1/2の量
移動する。
In addition, in the objective lens system, an objective lens 53, an aperture 55
, the mirror 51 and the prism 52 are movable in the XY directions by a moving means (not shown), and the observation and measurement positions of the mask 1 and wafer 4 can be changed arbitrarily. For example, when the mirror 51 moves in the direction indicated by arrow A in the X direction, the objective lens 53 and the aperture 55 simultaneously move in the A direction, and the prism 52 also moves in the A direction in order to keep the optical path length constant. The mirror 51 is moved by 1/2 of the amount of movement.

一方、Y方向の移動は観察・位置検出用の光学系全体が
Y方向(紙面に垂直な方向)に移動する。
On the other hand, when moving in the Y direction, the entire optical system for observation and position detection moves in the Y direction (direction perpendicular to the plane of the paper).

シリンドリカルレンズ24を経由する光路30aの走査
ビーム61は走査軸60に対し角度θ=45°をな1第
3図囚においてほぼマーク71゜72.75と平行をな
す。この状態で走査した時に光検出器47 、−47に
は第3図(B)に示すようなS、S、S の信号が得ら
れる。s、s。
The scanning beam 61 of the optical path 30a passing through the cylindrical lens 24 makes an angle θ=45° with respect to the scanning axis 60, and is approximately parallel to the mark 71°72.75 in FIG. When scanning is performed in this state, the photodetectors 47 and -47 obtain S, S, and S signals as shown in FIG. 3(B). s, s.

7] 75 72 71 75 S7□は位置合わぜマーク71,75.72にそれぞれ
対応した信号である。また、走査面」二に微小なゴミが
あつでもスポット状ビームの場合どけ異なり、平均化さ
れ出力として実用」二検知されない。
7] 75 72 71 75 S7□ are signals corresponding to the alignment marks 71, 75, and 72, respectively. Furthermore, even if there is minute dust on the scanning surface, it is not detected in the case of a spot-shaped beam and is averaged as an output for practical use.

一方、シリンドリカルレンズ25を通過する光路30b
の走査ビルムロ2は走査1141160に対してθ−−
45°傾斜しマーク73,74..76と平行している
ので検出信号は第3図(b)のS73.S76゜S74
となる。従って検出信号S71 ’ S75 ’ S7
2 ’S73.S76、S74の間隔を泪′1f111
すればマスクとウェハーのズレlが検出でき、両者が整
合した場合には検出信号の間隔が等しくなる。
On the other hand, the optical path 30b passing through the cylindrical lens 25
The scanning Billmulo 2 of is θ−− for the scanning 1141160
45° inclined marks 73, 74. .. 76, the detection signal is parallel to S73.76 in FIG. 3(b). S76゜S74
becomes. Therefore, the detection signal S71'S75' S7
2'S73. The interval between S76 and S74 is 1f111
Then, the deviation l between the mask and the wafer can be detected, and when they match, the intervals between the detection signals become equal.

なお、本出願人1−j:特開昭5:う一90872号あ
るいは特開昭53−9:1754号等でオート・アライ
メントについて提案している。
Incidentally, the present applicant 1-j has proposed auto-alignment in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5:190872 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-9:1754.

以」二、第2図と第3図を用いて、マスク1上のアライ
メントマーク20とウエノ1−面上のアライメントマー
ク21の整合即ちマスク・ウエノ・−アライメントの概
略について説明を行った。
Hereinafter, the alignment of the alignment mark 20 on the mask 1 and the alignment mark 21 on the surface of the wafer 1, that is, the outline of the mask-wafer alignment has been explained using FIGS. 2 and 3.

次に本発明の実Mli例に係るパターン焼付装置のアラ
イメントマーりの位置検知回路の構成について説明する
Next, the configuration of an alignment mark position detection circuit of a pattern printing apparatus according to an actual Mli example of the present invention will be described.

第4図は本発明の実施例に係る位置検知回路のブロック
図である。47,4.7は既に説明したアライメントマ
ークの光信号を電気信号に変換する光検知器であシ1.
58.58’はマスクおよびウェハー上を走査するレー
ザー光を電気信号に変換して走査タイミングを検出する
光検知器である。
FIG. 4 is a block diagram of a position detection circuit according to an embodiment of the present invention. 47, 4.7 is a photodetector that converts the optical signal of the alignment mark already explained into an electrical signal.1.
Reference numeral 58 and 58' denote a photodetector that detects the scanning timing by converting the laser beam scanning the mask and wafer into an electrical signal.

101は光検知器58.58の出力信号を二値化・波形
整形して、第3図(c)に示すような同期信号161や
コントロール信号】03を出力する同期検出回路である
。102はアナログスイッチであシ、コントロール信号
103によりスイッチング動作を行い光検出器47.4
7’からの出力信号を合成する(第3図(B)は光検出
器47の出力信号を示している)。104はAD変換器
であり、アナログスイッチ102のアナログ信号レベル
を一定のタイミングにより8ビツト長のデジタル信号に
変換する。105はAD変換器104のデジタル信号を
一時記憶するラッチである。AI)変換器11− 104およびラッチ105を制御するタイミング信号(
不図示)は後述のコントロール回路155から出力され
る。
Reference numeral 101 denotes a synchronization detection circuit which binarizes and waveforms the output signals of the photodetectors 58 and 58 and outputs a synchronization signal 161 and control signal 03 as shown in FIG. 3(c). Reference numeral 102 is an analog switch, which performs a switching operation in response to a control signal 103, and a photodetector 47.4.
7' are combined (FIG. 3(B) shows the output signal of the photodetector 47). 104 is an AD converter, which converts the analog signal level of the analog switch 102 into an 8-bit digital signal at a fixed timing. A latch 105 temporarily stores the digital signal of the AD converter 104. AI) Timing signal controlling converters 11-104 and latch 105 (
(not shown) is output from a control circuit 155, which will be described later.

150は入力Aボート8ビット長、入力Bポート16ビ
ツト長、出力Yボート16ビツト長の加算器であり、ラ
ッチ105の出力データ(ト)とラッチ153の用カデ
ータ(B)を加算し、ラッチ151に出力する。152
は16ビツトX 4. Kワードのランダム・アクセス
メモリであり、アドレス及びリード・ライト・コントロ
ールはデータセレクタ154の出力(YOI Y ) 
)でコントロールされる。メモリ152の出力はラッチ
153に入力され、ラッチ153の出力は前述したよう
に加算器150のBボートに入力される。
150 is an adder with an input A port 8 bits long, an input B port 16 bits long, and an output Y port 16 bits long, which adds the output data (T) of the latch 105 and the data (B) for the latch 153, and 151. 152
is 16 bits x 4. It is a K-word random access memory, and address and read/write control is performed by the output of the data selector 154 (YOI Y ).
) is controlled by The output of memory 152 is input to latch 153, and the output of latch 153 is input to B port of adder 150 as described above.

一方、メモリ152の入力及び出力はそれぞれバッファ
1.57,158を介してマイクロプロセッサ(不図示
)のデータ・バス121と接続されている。
On the other hand, the input and output of the memory 152 are connected to the data bus 121 of the microprocessor (not shown) via buffers 1.57 and 158, respectively.

154はデータセレクタであり、その出力信号(R/w
信号、ADR信号)は、コントロール回路=12− 155の出力信号(R/w信号、ADR信号)か、また
はアドレスおよび制御バス122を介して出力されるマ
イクロプロセッサの出力信号(R/w信号、ADR信号
)のいずれかであり、その選択はコントロール回路15
5の出力するセレクト信号156によって制御される。
154 is a data selector, and its output signal (R/w
The output signal (R/w signal, ADR signal) is either the output signal (R/w signal, ADR signal) of the control circuit 12-155 or the output signal (R/w signal, ADR signal) of the microprocessor output via the address and control bus 122. ADR signal), and the selection is made by the control circuit 15.
5 is controlled by a select signal 156 outputted by the controller 5.

なお、セレクト信号156の制御はマイクロプロセッサ
が行う。
Note that the select signal 156 is controlled by a microprocessor.

次に図を参照しながら本発明の実施例に係る位置検知回
路の動作について説明する。第5図(5)は第4図の位
置検知回路を制御するマイクロプロセッサの制御シーケ
ンスを示すフローチャート図である。また、第5図(B
)は、第5図(5)で示す計測の実行状態を詳しく説明
するだめのフローチャート図であり、この実行はマイク
ロプロセッサの制御下になく、ハード的に行われる。以
下詳細に説明する。メモリ152をクリアする(ステッ
プ550)。
Next, the operation of the position detection circuit according to the embodiment of the present invention will be explained with reference to the drawings. FIG. 5(5) is a flowchart showing the control sequence of the microprocessor that controls the position detection circuit of FIG. 4. Also, Figure 5 (B
) is a flowchart for explaining in detail the state of execution of the measurement shown in FIG. This will be explained in detail below. Clear memory 152 (step 550).

すなわちマイクロプロセッサは、コントロール回路15
5がセレクト信号156をデータセレクタ154に出力
するように制御する。これによりデータセレクタ154
はマイクロプロセッサのアドレスおよび制御バス122
を選択する。メモリ152はマイクロプロセッサに直接
アクセスされ、メモリ152の全記憶領域にゼロが書き
込まれてクリアされる。
That is, the microprocessor controls the control circuit 15
5 controls to output the select signal 156 to the data selector 154. As a result, the data selector 154
is the microprocessor address and control bus 122
Select. Memory 152 is directly accessed by the microprocessor and all storage areas of memory 152 are cleared by writing zeros.

次に、155にてit ?l111スタートをコントロ
ール回路155に指令し、ステップ552で開側の終了
待ち状態となる。計測は、マイクロプロセツサの制御か
ら離れ、コントロール回路155のもとにハード的に動
作する。
Next, at 155 it? 111 start is commanded to the control circuit 155, and in step 552, the state waits for the end of the open side. The measurement is separated from the control of the microprocessor and is performed by hardware under the control circuit 155.

この開側動作を第5図(13)を用いて説明すると、開
側スタート551後ステツプa560にてコン)・ロー
ル回路155に設けられているメモリ152用アドレス
カウンタ (不図示)はクリアされる。
To explain this opening side operation using FIG. 5 (13), after the opening side start 551, in step a560, the address counter (not shown) for the memory 152 provided in the control/roll circuit 155 is cleared. .

次に同期信号が561にて検出されると、562にてメ
モリの0番地のデータ(最初はクリアされているからセ
ロである)がリードされると共に、AD変換器104に
て最初のサンプリング信号により光信刊がデジタル化さ
れる。この2つのデータはそれぞれラッチ105,15
3を介して同じタイミングで加a器150に入力され加
算される(ステップ56;日。その加算結果はラッチ1
51を介してメモリ152に書込まれ(ステップ564
)、メモリ152用アドレスカウンタは1だけインクリ
メントされる(ステップ565)。
Next, when a synchronization signal is detected at 561, the data at address 0 of the memory (which is zero because it is initially cleared) is read at 562, and the first sampling signal is read at AD converter 104. Koshinkan is digitized. These two data are stored in latches 105 and 15, respectively.
3 and is input to the adder 150 at the same timing and added (step 56;
51 to memory 152 (step 564
), the address counter for memory 152 is incremented by 1 (step 565).

次のタイミング信号によりデジタル化された光信号は、
アドレスカウンタの指示に従い、メモリ152の1番地
に記憶される。
The optical signal digitized by the following timing signal is
It is stored at address 1 in the memory 152 according to the instruction of the address counter.

以下、同様の動作により一走査分の光信号の各デジタル
データはメモリ152の所定のアドレスに順次記憶され
る。この動作は同期信号の終了まで続けられる(ループ
562→567)。メモリのアドレス4にワード数は同
期信号の区間およびAD変換器104のサンプリング間
隔によって決められており、同期信号が終了する以前に
アドレスが4095番地(4K)まで進むことはない。
Thereafter, each digital data of the optical signal for one scan is sequentially stored in a predetermined address of the memory 152 by the same operation. This operation continues until the end of the synchronization signal (loop 562→567). The number of words in address 4 of the memory is determined by the period of the synchronization signal and the sampling interval of the AD converter 104, and the address does not advance to address 4095 (4K) before the synchronization signal ends.

走査はあらかじめ定められた回数まで繰り返される(ル
ープ560→567)。この走査回数は要求精度に対応
して定められる。なお要求精度と走査回数の関係につい
ては、本出願人の特願昭57−208765号で明らか
にされている。
The scan is repeated up to a predetermined number of times (loop 560→567). The number of scans is determined according to the required accuracy. The relationship between the required accuracy and the number of scans is disclosed in Japanese Patent Application No. 57-208765 filed by the present applicant.

所定回数の計測が終了すると、ステップ568にてコン
トロール回路15514マイクロプロセツザに対して終
了信号を発生j−計測終了となる。計測が終了した時点
で、メモリ152内には第3図(B)で示した波形の走
査回数分加算した波形がデジタルデータとして記憶され
ていることに々る。
When the predetermined number of measurements are completed, a termination signal is generated to the control circuit 15514 microprocessor in step 568, and the measurement is completed. At the time when the measurement is completed, the waveform obtained by adding up the waveform shown in FIG. 3(B) by the number of times of scanning is often stored in the memory 152 as digital data.

再び第5図(A)に戻る。計測終了後ステップ553に
てマイクロプロセッサはメモリ152をアクセスしてメ
モリ152内のビークデータをサーチし、ステップ55
4にてビークデータからスライスレベルを剖算し、ステ
ップ555にてこのスライスレベルのデータとメモリ1
52のデータを比較する。比較結果は、例えばデータ″
’ o ” (メモリのデータがスライスレベルデータ
より小の場合)、及びデータII 11+ (メモリの
データがスライスレベルデータより犬の場合)として、
再びメモリ152に書き込まれる。この比較はO番地か
ら4095番地まで行われる。次にステップ556にて
、メモリデータが°“0″から1 ′″及び′J ″か
らII OITに変化するアドレスを探す工このアドレ
スは光信号が検知されたアドレスであシ、アドレスは第
3図に)で示したT71.T71’、T75゜T75・
・・・・・・に対応する。従ってステップ557にてこ
のアドレスからマークのピーク間隔を計算し、マーク間
の間隔をめることができる。
Returning again to FIG. 5(A). After the measurement is completed, the microprocessor accesses the memory 152 in step 553 to search for peak data in the memory 152, and then in step 55
In step 4, the slice level is calculated from the peak data, and in step 555, this slice level data and memory 1 are
52 data are compared. The comparison result is e.g. data”
' o '' (if the data in memory is smaller than the slice level data), and data II 11+ (if the data in memory is smaller than the slice level data).
It is written into memory 152 again. This comparison is performed from address O to address 4095. Next, in step 556, the process searches for an address where the memory data changes from 0 to 1' and from J to II OIT.This address is the address where the optical signal was detected, and the third address is T71. T71', T75°T75・
Corresponds to... Therefore, in step 557, the peak interval between marks is calculated from this address, and the interval between marks can be determined.

このように本発明の実施例によればスライスレベルは実
際のアライメントマーク信号のピーク値に対応して自動
的に決定されるので、アライメントマーク信号の見落し
が防止されるとともに、手動に゛よりスライスレベルを
設定し直すという手間も省けるという効果がある。また
、要求される位置合わせ精度に応じて、測定走査回数を
選択できるので、作業能率が向上する。
As described above, according to the embodiment of the present invention, the slice level is automatically determined in accordance with the peak value of the actual alignment mark signal, so that it is possible to prevent the alignment mark signal from being overlooked, and it is also possible to manually determine the slice level. This has the effect of saving the trouble of resetting the slice level. Further, since the number of measurement scans can be selected depending on the required positioning accuracy, work efficiency is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例に係る位置合わせ装置の斜視図
、第2図は本発明の実施例に係る位置合わせ装置の光学
系を示す図、第3図(4)はマスクま゛たはウェハー上
のアライメントマークの模式図。 第3図(B)は第3図囚のアライメントマークに対応す
る検知信号を示す図、第3図(C)は同期検出回路1、
01の出力信号である同期信号を示す図、第4図は位置
検知回路のブロック図、第5図囚は第4図の位置検知回
路を制御するマイクロプロセラ壇の制御シーケンスを示
すフロルチャート図、第5図(B)に1第5図(A)で
示す第1計測の実行状態を詳しく説明するだめのフロー
チャート図である。 47.47,58.58・・光検知器 101・・同期検出回路 102・アナフロスイッチ 103・・・アナフロスイッチ制御信号104・・・A
D変換器 1 (15、151+ 、153・・・ラッチ121・
・データバス 122・・・アドレス及び制御バス 150・・・加算器 152・・・メモリ 154・・データセレクタ 155・・・コントロール回路 156・・・セレクト信号 1.57,158・・・バッファ 161・・・同期信弓−6 19− (A) 第5図 第5図
FIG. 1 is a perspective view of a positioning device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an optical system of a positioning device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 (4) is a perspective view of a positioning device according to an embodiment of the present invention. is a schematic diagram of alignment marks on a wafer. FIG. 3(B) is a diagram showing the detection signal corresponding to the alignment mark in FIG. 3, and FIG. 3(C) is the synchronization detection circuit 1,
FIG. 4 is a block diagram of the position detection circuit, and FIG. FIG. 5(B) is a flowchart for explaining in detail the execution state of the first measurement shown in FIG. 5(A). 47.47, 58.58...Photodetector 101...Synchronization detection circuit 102...Anaphroswitch 103...Anaphroswitch control signal 104...A
D converter 1 (15, 151+, 153... latch 121.
・Data bus 122...Address and control bus 150...Adder 152...Memory 154...Data selector 155...Control circuit 156...Select signal 1.57, 158...Buffer 161... ...Synchronized bow-6 19- (A) Fig. 5 Fig. 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】 第1の物体上の第1の識別マークと第2の物体上の第2
の識別マークとの間隔を測定し、この間隔に基づいてこ
れら物体同士の適正な位置合わせを行う位置合わせ装置
において、 前記識別マークを検知する光電変換手段と、前記光電変
換手段の出力信号レベルを逐次デジタル化するデジタル
変換手段と、 前記デジタル化データを所定のアドレス順に記憶する記
憶手段と、 前記記憶手段内のデジタル化データと次の走査によって
得られる前記識別マークのデジタル化データとを加算し
、この加算データを再び所定のアドレス順に記憶される
ように前記記憶手段に送出する加算手段と、 所定の回数の走査により得られ前記記憶手段内に記憶さ
れた加算デジタル化データを基に基準スライスレベルを
設定する設定手段と、 前記記憶手段内の加算デジタル化データと前記基準スラ
イスレベル値の大小関係を逐次比較する比較手段とによ
って構成゛され、前記比較手段の比較結果により前記識
別マークの間隔を測定する位置検知回路を有することを
特徴とする位置合わせ装置。
[Claims] A first identification mark on a first object and a second identification mark on a second object.
A positioning device that measures the distance between the objects and the identification mark and properly aligns the objects based on this distance, comprising a photoelectric conversion means for detecting the identification mark, and an output signal level of the photoelectric conversion means. digital conversion means for sequentially digitizing; storage means for storing the digitized data in a predetermined address order; and addition of the digitized data in the storage means and the digitized data of the identification mark obtained by the next scan. , an adding means for sending the added data to the storage means so that it is stored again in a predetermined address order; and a reference slice based on the added digitized data obtained by scanning a predetermined number of times and stored in the storage means. The device comprises a setting means for setting a level, and a comparison means for successively comparing the magnitude relationship between the added digitized data in the storage means and the reference slice level value, and the interval between the identification marks is determined based on the comparison result of the comparison means. A positioning device characterized by having a position detection circuit for measuring.
JP58130099A 1983-07-04 1983-07-16 Position alignment apparatus Pending JPS6021524A (en)

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JP58130099A JPS6021524A (en) 1983-07-16 1983-07-16 Position alignment apparatus
US06/623,088 US4713784A (en) 1983-07-04 1984-06-21 Alignment apparatus
DE3424453A DE3424453C2 (en) 1983-07-04 1984-07-03 Device with a scanner for scanning an object carrying an alignment mark and its use
GB08416983A GB2143637B (en) 1983-07-04 1984-07-04 An alignment apparatus

Applications Claiming Priority (1)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1098164C (en) * 1998-03-04 2003-01-08 大霸电子股份有限公司 Method for exposure positioning of thick film for spraying head ink container

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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