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KR20020006690A - 위치계측장치, 위치계측방법 및 노광장치, 노광방법그리고 중첩계측장치, 중첩계측방법 - Google Patents

위치계측장치, 위치계측방법 및 노광장치, 노광방법그리고 중첩계측장치, 중첩계측방법 Download PDF

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KR20020006690A
KR20020006690A KR1020017012149A KR20017012149A KR20020006690A KR 20020006690 A KR20020006690 A KR 20020006690A KR 1020017012149 A KR1020017012149 A KR 1020017012149A KR 20017012149 A KR20017012149 A KR 20017012149A KR 20020006690 A KR20020006690 A KR 20020006690A
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KR
South Korea
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signal
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Application number
KR1020017012149A
Other languages
English (en)
Inventor
나까지마신이찌
Original Assignee
시마무라 테루오
가부시키가이샤 니콘
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 시마무라 테루오, 가부시키가이샤 니콘 filed Critical 시마무라 테루오
Publication of KR20020006690A publication Critical patent/KR20020006690A/ko
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Abstract

위치계측장치는 물체 (W) 상에 형성된 마크에 대하여 검지빔을 조사함으로써 얻어지는 마크신호를 사용하여, 마크의 위치에 관한 마크위치정보를 산출하는 산출부 (19) 와, 마크신호의 비대칭성에 기초하여, 산출부 (19) 의 산출결과를 보정하는 보정수단 (19) 을 갖는다.
이로써 비대칭성에 의한 위치어긋남을 검출하고 보정함으로써 이미지의 비대칭성이 계측에 미치는 영향을 저감시킬 수 있으므로, 보다 정확하고 고정밀도의 얼라인먼트를 실시할 수 있고, 검지광학계의 NA 를 크게 하거나, 특별한 단파장 광원을 준비할 필요가 없어져, 장치의 대형화 및 비용증가를 방지할 수 있다.

Description

위치계측장치, 위치계측방법 및 노광장치, 노광방법 그리고 중첩계측장치, 중첩계측방법{POSITION DETERMINING DEVICE, POSITION DETERMINING METHOD AND EXPOSURE DEVICE, EXPOSURE METHOD AND ALIGNMENT DETERMINING DEVICE, AND ALIGNMENT DETERMINING METHOD}
기술분야
본 발명은 반도체소자나 액정표시소자 등의 제조공정에 있어서, 포토마스크의 패턴 이미지를 감광기판상에 투영노광하는 노광장치, 노광방법 및 노광된 위치나 상기 포토마스크의 묘화정밀도를 계측하는 위치계측장치, 위치계측방법, 그리고 노광된 패턴의 중첩 오차를 계측하는 중첩계측장치, 중첩계측방법에 관한 것이다.
그리고 본 발명은 일본 특허출원 (일본 공개특허공보 평 11-080559 호) 에 기초한 것으로서, 당해 일본출원의 기재내용이 본 명세서의 일부로 포함되는 것으로 한다.
배경기술
반도체소자나 액정표시소자의 제조에 있어서, 노광장치를 사용하여 포토마스크나 레티클 (이하, 레티클이라고 한다) 에 형성된 미세한 패턴의 이미지를 포토레지스트 등의 감광제를 도포한 반도체 웨이퍼나 글래스 플레이트 등의 감광기판 (이하, 웨이퍼라고 한다) 상에 투영노광하는 것이 실시되고 있다. 레티클의 패턴은 예를 들면 스텝·앤·리피드 방식의 노광장치를 사용하여 레티클과 웨이퍼를 고정밀도로 위치맞춤 (얼라인먼트) 하고 웨이퍼상에 이미 형성되어 있는 패턴에 중첩하여 투영노광된다. 이 얼라인먼트의 정밀도에 대한 요구는 패턴의 미세화와 함께 엄격해지고 있으며, 얼라인먼트에 있어서 다양한 연구가 이루어지고 있다.
레티클의 얼라인먼트에는 노광광을 사용하는 것이 일반적이다. 이러한 종류의 얼라인먼트 방식으로는, 노광광을 레티클상에 묘화된 얼라인먼트 마크에 조사하고, CCD 카메라 등으로 촬상한 얼라인먼트 마크의 화상데이터를 화상 처리하여 마크위치를 계측하는 VRA (Visual Reticle Alignment) 방식 등이 알려져 있다.
웨이퍼의 얼라인먼트 방식으로는 일본 공개특허공보 소 60-130742 호에 나타낸 바와 같은, 레이저광을 웨이퍼상의 도트열 형상의 얼라인먼트 마크에 조사하고 이 마크에 의해 회절 또는 산란된 광을 사용하여 마크위치를 검출하는 LSA (Laser Step Alignment) 방식, 일본 공개특허공보 평 4-65603 호에 나타낸 바와 같은, 할로겐램프 등을 광원으로 하는 파장대역폭이 넓은 광으로 조명하고 CCD 카메라 등으로 촬상한 얼라인먼트 마크의 화상데이터를 화상처리하여 마크위치를 계측하는 FIA (Field Image Alignment) 방식, 또는 일본 공개특허공보 소 61-208220 호나 일본 공개특허공보 소 61-215905 호에 나타낸 바와 같은, 웨이퍼상의 회절격자 형상의 얼라인먼트 마크에 피치방향으로 대조적으로 기울어진 2 개의 코히어런트빔을 조사하여 발생된 2 개의 회절광을 간섭시키고 그 위상으로부터 얼라인먼트 마크의 위치를 계측하는 LIA (Laser Interferometric Alignment) 방식 등이 있다.
이들 광학식 얼라인먼트에 있어서, 우선 레티클상의 얼라인먼트 마크를 검출하고 처리하여 위치좌표를 계측한다. 다음으로, 웨이퍼상의 얼라인먼트 마크를검출하고 처리하여 위치좌표를 계측함으로써 중첩되는 쇼트의 위치를 구한다. 이들 결과를 기초로 쇼트 위치에 레티클의 패턴 이미지가 겹쳐지도록 웨이퍼를 웨이퍼 스테이지에 의해 이동시키고 레티클의 패턴 이미지를 투영노광한다.
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 위치계측장치, 위치계측방법 및 노광장치에는 다음과 같은 문제가 존재한다.
노광장치는 통상 얼라인먼트 방식으로 상기 복수 종류의 센서가 마련되어 있지만, 어떠한 방식에서도 마크나 광학계의 수차의 영향으로 인해 얻은 이미지에 비대칭성이 발생하여 위치어긋남 오차로 되어 얼라인먼트의 정밀도를 악화시키는 경우가 있다. 이 위치어긋남 오차를 저감시키는 방법으로, 이미지의 보다 주기가 짧은 (고주파) 성분을 도입하여 계측하는 방법이 이루어지고 있다. LSA 방식, FIA 방식에서는 NA (개구수) 를 높이고, 파장을 짧게 하는 것이 상기 계측방법에 상당한다. LIA 방식에서는 보다 높은 차수의 회절광의 위상을 검출하는 것이 상기 계측방법에 대응한다.
그런데 이들 계측방법에서는 제조상의 한계가 있다. 또, 웨이퍼상의 표면의 조도(粗度)도 노이즈로서 포함시킨, 고주파 성분에 대한 S/N 비가 악화되는 문제도 안고 있다.
상기한 제조상의 한계에 대해서 상세히 서술하면, LSA 방식, FIA 방식에서는 렌즈 등의 검지광학계의 NA 를 크게 하면 위치어긋남 오차를 저감할 수 있지만 NA 는 무제한으로 크게 할 수 있는 것이 아니다. 즉, NA 를 크게 하면 할수록 얼라인먼트 장치 전체의 대형화를 초래하게 된다. 그런데, LSA 방식이나 FIA 방식을 사용한 얼라인먼트 장치는 통상 노광장치내의 투영렌즈의 하측 근방 (웨이퍼 스테이지 근방) 의 한정된 스페이스에 배치되는 것이기 때문에 이 얼라인먼트 장치를 무제한으로 크게 하는 것은 불가능하다.
또, LSA 방식, FIA 방식에서는 검지광의 파장을 짧게 하면 위치어긋남 오차를 저감할 수 있음이 판명되어 있다. 파장을 짧게 하는데 에는 예를 들면 단파장광을 발생하는 광원을 사용하면 되지만, 우선 웨이퍼를 노광하는 파장의 광 (노광광) 은 사용이 불가능하다는 제한이 있다. 또, 기술적으로 현재의 단계에서는 단파장광이라면 어느 광원이라도 사용할 수 있다는 상황이 아니며, 얼라인먼트용 광원으로 실용가능한 단파장 광원에도 제한이 있다.
또, LIA 방식에 있어서는 고차 회절광의 위상을 검지하면 위치어긋남 오차를 저감할 수 있음이 판명되어 있다. 이 고차 회절광의 검지와 검지광학계의 NA 는 밀접한 관계가 있다. 회절광은 고차가 되면 될수록 넓은 확산을 가지고 얼라인먼트 마크로부터 사출(반사)된다. 이러한 확산이 큰 고차 회절광을 검지하기 위해서는 커다란 NA 를 갖는 검지광학계를 사용할 필요가 있다. 그러나 상술한 바와 같이 NA 의 크기를 무제한으로 크게 하는 것은 불가능하다. 이 때문에 검지할 수 있는 회절광의 차수도 필연적으로 제한되어 있었다.
또, 상기 문제점은 웨이퍼상에 복수층에 걸쳐 노광된 패턴의 중첩 오차를 계측하기 위한 중첩계측장치에 있어서도 동일하게 발생한다.
발명의 개시
본 발명은 이상의 점을 고려하여 이루어진 것으로, 얼라인먼트에 사용되는마크의 이미지에 비대칭성이 발생되어 있어도 장치의 대형화를 초래하지 않고 마크의 위치어긋남 오차를 저감하여 고정밀도의 얼라인먼트를 실시할 수 있는 위치계측장치, 위치계측방법 및 계측된 마크에 사용하여 고정밀도로 노광처리를 실시할 수 있는 노광장치 및 노광방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 본 발명의 다른 목적은 기판상에 층마다 형성된 복수의 마크의 중첩 오차를 고정밀도로 계측할 수 있는 중첩계측장치 및 중첩계측방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 실시형태를 나타내는 도 1 ∼ 도 20F 에 대응하는 다음과 같은 구성을 채용하고 있다.
본 발명의 위치계측장치는, 물체 (W) 상에 형성된 마크에 대하여 검지빔을 조사함으로써 얻어지는 마크신호를 사용하여 마크의 위치에 관한 정보를 산출하는 산출부 (19) 를 갖는 위치계측장치에 있어서, 마크신호의 비대칭성에 기초하여 산출부 (19) 의 산출결과를 보정하는 보정수단 (19) 을 갖춘 것을 특징으로 한다.
또 본 발명의 위치계측방법은, 물체 (W) 상에 형성된 마크에 대하여 검지빔을 조사함으로써 얻어지는 마크신호를 사용하여 마크의 위치에 관한 정보를 산출하는 위치계측방법에 있어서, 마크신호의 비대칭성에 기초하여 산출결과를 보정하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 고주파 성분을 사용함으로써 정밀도를 향상한다는 것은, 고주파 성분을 무시한 경우와 무시하지 않은 경우에서 계측결과가 다르고 이 계측결과의 차이를 이미지의 비대칭성의 지표로 하는 것이 가능하다는 것을 의미하고 있다. 또, 비대칭성이 있는 경우의 위치어긋남량은 원래부터 이미지가 가진 주파수 구성에 의존하는 경우가 많다. 도 4 는, 임의의 구조를 가진 마크에 대하여, 마크에 비대칭성을 부여한 경우의 이미지 (도 2 에 나타낸다) 와 광학계의 결상조리개를 어긋나게 함으로써 광학계에 비대칭성을 부여한 경우 (도 3 에 나타낸다) 에 대하여 고주파 제거의 정도를 변경하면서 비대칭 이미지의 위치어긋남을 계측했을 때의 시뮬레이션도이다. 여기서는 에지 계측 (후술) 을 사용하고 있다. 도 4 에서의 횡축은 고주파 제거의 정도로서, 여기서는 로우패스 지수라고 부르기로 한다. 로우패스 지수가 작아지면 작아질수록 고주파 성분의 제거 비율 (정도) 이 커진다.
도 4 는 표준화 주파수의 1/2 에 로우패스 지수를 곱한 값을 컷오프로 하는 SYNC 함수로 필터링을 실시한 경우의 결과이다. 이 도면으로부터 비대칭의 방향은 반대지만 비대칭의 원인에 상관없이 위치어긋남량은 거의 동일하다는 것을 알 수 있다. 또, 도 4 에는 비대칭성을 1.5 배로 한 경우에 대해서도 위치어긋남량을 나타내고 있다. 모든 로우패스 지수에 대해서 위치어긋남량이 1.5 배가 되어 선형성을 나타내고 있다. 이 때문에 비대칭성의 지표로서 사용할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명의 위치계측장치 및 위치계측방법에서는 이 성질을 이용하여, 비대칭성의 정도를 주파수 성분마다의 복수의 계측치의 차이를 구하고 이에 임의의 계수를 곱한 것을 계측치로부터 감하는 보정을 실시함으로써, 이미지의 비대칭성이 계측에 미치는 영향을 저감시키는 것을 가능하게 하고 있다. 예를 들면 도 4 에 나타낸 이미지에 대해서는 (로우패스 지수 1.0 에서의 결과) - {(로우패스 지수0.2 에서의 결과) - (로우패스 지수 1.0 에서의 결과)} × (계수) 를 마크위치의 최종적인 계측결과로 함으로써 계측결과에 포함되는 비대칭성에 의한 위치어긋남량을 거의 0 으로 하는 것이 가능해진다.
또, 마찬가지로 템플릿 매칭법에 있어서도, 2 종 이상의 다른 주파수 구성을 갖는 템플릿을 미리 준비하고 각각을 사용하여 위치 계측을 실시한다. 도 5 는 템플릿 매칭법을 적용한 경우에 비대칭 이미지의 위치어긋남의 변화를 나타낸 것이다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, 템플릿의 주파수 성분이 낮으면 이미지의 고주파수 성분이 무시되어 상기한 필터링 등에 의한 고주파의 제거를 실시하는 경우와 동일한 효과를 부여할 수 있다.
또, 이미지의 2종 이상의 푸리에 성분의 위상을 계산하고, 각 위상으로부터 마크의 계측 위치를 구함으로써 다른 주파수 성분을 관측하는 것도 가능하다. 고주파 성분으로부터 위치를 도출할 때에는 이 성분의 주기보다 큰 위치어긋남을 검지할 수 없기 때문에, 필요에 따라 러프한 위치 결정에 의해 저주파 성분을 사용한다. 그 후, 고주파 성분(까지 포함하여 계산한)의 결과와 저주파 성분의 결과의 차이를 비대칭성에 의한 위치어긋남의 지표로 사용한다.
한편, 푸리에 변환을 사용하는 방법은 광학계의 회절광의 각각의 성분을 개개로 검출하는 경우와 동일한 조작이다. 이 방법은 몇개의 회절광의 위상을 직접 검출하는 LIA 방식에 대해서도 당연히 적용할 수 있다. 도 6 은 LIA 방식에서의 회절차수마다의 비대칭 이미지의 위치어긋남을 나타낸 도면이다. 이 도면에 나타낸 바와 같이 푸리에 변환의 경우와 마찬가지로 고차의 회절광에서 계측할때에는 필요에 따라 저차의 회절광의 위상도 이용하지만, 결국 고차의 회절광까지 포함시킨 경우의 결과와 저차의 회절광까지 포함시킨 경우의 결과의 차이가 비대칭성에 의한 위치어긋남의 지표가 된다.
또, 본 발명의 노광장치는, 마스크 (R) 상의 마스크 마크와 기판 (W) 상의 기판 마크를 사용하여 마스크 (R) 와 기판 (W) 을 위치맞춤하고 마스크 (R) 의 패턴을 기판 (W) 에 노광하는 노광장치 (1) 에 있어서, 마스크 마크와 기판 마크 중 적어도 일방의 위치를 계측하는 위치계측장치로서, 청구항 제 1 항 내지 제 5 항, 제 7 항 내지 제 10 항, 제 12 항 내지 제 17 항, 제 19 항 내지 제 24 항, 또는 제 26 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 기재된 위치계측장치 (16, 17, 19) 가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 노광방법은, 마스크 (R) 상의 마스크 마크와 기판 (W) 상의 기판 마크를 사용하여 마스크 (R) 와 기판 (W) 을 위치맞춤하고 마스크 (R) 의 패턴을 기판 (W) 에 노광하는 노광방법에 있어서, 마스크 마크 및 기판 마크 중 적어도 일방의 위치를 계측하는 위치계측방법으로, 청구항 제 32 항 내지 제 37 항, 제 39 항 내지 제 43 항, 제 45 항 내지 제 50 항, 또는 제 52 항 내지 제 53 항 중 어느 한 항에 기재된 위치계측방법을 사용하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 노광장치 및 노광방법에서는 마스크 마크 및 기판 마크 중 적어도 한쪽의 위치를 계측할 때에 마크를 위치계측장치 (16, 17, 19) 에 의한 피계측부로서 마크의 이미지의 비대칭성이 계측에 미치는 영향을 저감시킬 수 있다.
그리고, 본 발명의 중첩계측장치는, 기판 (W) 상에 층마다 형성된 복수의 마크를 계측 대상으로 하여 복수의 피계측부의 중첩 오차를 계측하는 중첩계측장치에 있어서, 피계측부의 위치를 계측하는 위치계측장치로서, 청구항 제 1 항 내지 제 5 항, 제 7 항 내지 제 10 항, 제 12 항 내지 제 17 항, 제 19 항 내지 제 24 항, 또는 제 26 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 기재된 위치계측장치 (16, 17, 19) 가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 중첩계측방법은, 기판 (W) 상에 층마다 형성된 복수의 마크를 계측 대상으로 하여 복수의 마크의 중첩 오차를 계측하는 중첩계측방법에 있어서, 마크의 위치를 계측하는 위치계측방법으로, 청구항 제 32 항 내지 제 37 항, 제 39 항 내지 제 43 항, 제 45 항 내지 제 50 항, 또는 제 52 항 내지 제 53 항 중 어느 한 항에 기재된 위치계측방법을 사용하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 중첩계측장치 및 중첩계측방법에서는 기판 (W) 상에 층마다 형성된 복수의 마크를 계측 대상으로 하여 복수의 마크의 중첩 오차를 계측할 때에 마크의 이미지의 비대칭성이 계측에 미치는 영향을 저감시킬 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 본 발명의 실시형태를 나타내는 도면으로, 노광장치의 개략구성도이다.
도 2 는 마크 비대칭에 의한 비대칭 이미지의 위치와 반사율의 관계를 나타내는 관계도이다.
도 3 은 광학계 비대칭에 의한 비대칭 이미지의 위치와 반사율의 관계를 나타내는 관계도이다.
도 4 는 에지 검출에서의 로우패스 지수와 위치어긋남 오차의 관계를 나타내는 관계도이다.
도 5 는 템플릿 매칭에서의 로우패스 지수와 위치어긋남 오차의 관계를 나타내는 관계도이다.
도 6 은 LIA 방식에서의 회절차수와 위치어긋남 오차의 관계를 나타내는 관계도이다.
도 7 은 본 발명의 실시형태를 나타내는 도면으로, LSA 방식, FIA 방식을 사용한 얼라인먼트 처리 1 의 흐름도이다.
도 8 은 로우패스 지수 1.0 에서 필터링한 신호의 위치와 반사율의 관계를 나타내는 관계도이다.
도 9 는 로우패스 지수 0.2 에서 필터링한 신호의 위치와 반사율의 관계를 나타내는 관계도이다.
도 10 은 에지 계측을 설명하기 위한 설명도이다.
도 11 은 본 발명의 실시형태를 나타내는 도면으로, LSA 방식, FIA 방식을 사용한 얼라인먼트 처리 2 의 흐름도이다.
도 12 는 로우패스 지수 1.0 에 대응하는 템플릿의 위치와 반사율의 관계를 나타내는 관계도이다.
도 13 은 로우패스 지수 0.1 에 대응하는 템플릿의 위치와 반사율의 관계를 나타내는 관계도이다.
도 14 는 본 발명의 실시형태를 나타내는 도면으로, LSA 방식, FIA 방식을 사용한 얼라인먼트 처리 3 의 흐름도이다.
도 15 는 1개의 검지광속으로부터의 회절광을 사용하여 얼라인먼트를 실시하는 방식을 설명하기 위한 설명도이다.
도 16 은 본 발명의 실시형태를 나타내는 도면으로, LIA 방식을 사용한 얼라인먼트 처리의 흐름도이다.
도 17 은 상관법에 의해 마크위치정보를 구하는 경우의 흐름도이다.
도 18 은 로버스트(robust)성을 고려하여 마크위치를 구하는 경우의 흐름도이다.
도 19A 는 대칭적으로 형성된 5 개의 멀티마크의 평면도이다.
도 19B 는 대칭적으로 형성되어 있지 않은 3 개의 멀티마크의 평면도이다.
도 20A 및 도 20B 는 각각 다른 로우패스 지수를 갖는 로우패스 필터의 주파수 특성을 나타내는 특성도이다.
도 20C 는 하이패스 필터의 주파수 특성을 나타내는 특성도이다.
도 20D 는 밴드패스 필터의 주파수 특성을 나타내는 특성도이다.
도 20E 는 미분 필터의 주파수 특성을 나타내는 특성도이다.
도 20F 는 하이패스 필터의 주파수 특성을 나타내는 특성도이다.
발명을 실시하기 위한 최량의 형태
이하, 본 발명의 위치계측장치, 위치계측방법 및 노광장치, 노광방법의 실시형태를 도 1 내지 도 20F 를 참조하여 설명한다.
도 1 은 본 발명의 노광장치 (1) 의 개략구성도이다. 초고압 수은램프나 엑시머레이저 등의 광원 (2) 으로부터 사출된 조명광은 반사경 (3) 에서 반사되어 노광에 필요한 파장의 광만을 투과시키는 파장선택필터 (4) 에 입사된다. 파장선택필터 (4) 를 투과한 조명광은 플라이아이 인티그레이터 (5) 에 의해 균일한 강도 분포의 광속으로 조정되어 레티클 블라인드 (6) 에 도달한다. 레티클 블라인드 (6) 는 개구 (S) 의 크기를 변화시켜 조명광에 의한 레티클 (마스크: R) 상의 조명영역을 설정하는 것이다.
레티클 블라인드 (6) 의 개구 (S) 를 통과한 조명광은 반사경 (7) 에서 반사되어 렌즈계 (8) 로 입사된다. 이 렌즈계 (8) 에 의해 레티클 블라인드 (6) 의 개구 (S) 의 이미지가 레티클 (R) 상에 결상되고 레티클 (R) 의 소망의 영역이 조명된다. 또, 이들 파장선택필터 (4), 플라이아이 인티그레이터 (5), 레티클 블라인드 (6), 렌즈계 (8) 에 의해 조명광학계가 구성된다. 레티클 (R) 의 조명영역에 존재하는 쇼트 패턴 또는 얼라인먼트 마크 (피계측부) 의 이미지는 레지스트가 도포된 웨이퍼 (기판, 물체: W) 상에 투영광학계 (9) 를 통해 결상된다. 이것에 의해 웨이퍼 (W) 상의 특정영역에 레티클 (R) 의 패턴 이미지가 노광된다.
웨이퍼 (W) 는 웨이퍼 스테이지 (10) 상에 진공흡착되어 지지되고 있다. 웨이퍼 스테이지 (10) 는 투영광학계 (9) 의 광축과 수직으로 서로 직교하는 방향으로 이동가능한 한쌍의 블록을 중첩한 구조를 가지고 있다. 또, 웨이퍼 스테이지 (10) 는 모터 등의 구동수단 (11) 에 의해 구동됨으로써 스테이지 이동 좌표계 내에서의 당해 웨이퍼 스테이지 (10) 의 위치, 즉 투영광학계 (9) 의 노광시야와중복되는 웨이퍼 (W) 상의 쇼트 위치가 위치 결정된다.
스테이지 이동 좌표계 내에서의 웨이퍼 스테이지 (10) 의 위치는 이 웨이퍼 스테이지 (10) 에 고정된 이동경 (12) 을 향하여 레이저광을 사출하는 레이저 간섭계 (13) 에 의해 검출된다. 레이저 간섭계 (13) 의 측정치는 스테이지 제어계 (14) 로 출력된다. 스테이지 제어계 (14) 는 그 정보에 기초하여 스테이지 구동수단 (11) 을 제어한다. 또, 스테이지 제어계 (14) 로부터 주제어계 (15) 로 레이저 간섭계 (13) 의 측정치의 정보가 출력되고 있다. 주제어계 (15) 는 출력된 정보에 기초하여 스테이지 제어계 (14) 를 제어한다.
이 노광장치 (1) 에는 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 의 위치맞춤을 실시하기 위한, 예를 들면 TTR (쓰루 더 레티클) 방식의 레티클·얼라인먼트 센서 (16) 및 오프액시스 방식의 웨이퍼·얼라인먼트 센서 (17) 가 설치되어 있다. 또 도시를 생략했지만 웨이퍼 (W) 상에 형성된 얼라인먼트 마크로부터 발생한 광을 투영광학계 (9) 를 통하여 (레티클 (R) 은 통하지 않고) 수광하여, 마크의 위치정보를 구하는 소위 TTL (쓰루 더 렌즈) 방식의 얼라인먼트 센서를 설치해도 된다. TTR 방식의 레티클·얼라인먼트 센서 (16), 또는 TTL 방식의 얼라인먼트 센서의 얼라인먼트 방법으로는 He-Ne 레이저 등을 사용하는 LSA 방식 및 LIA 방식, 또는 노광광을 사용하는 노광광 얼라인먼트 방식이 바람직하다.
특히, KrF (플루오르화 크립톤), ArF (플루오르화 아르곤) 엑시머레이저용의 투영광학계 (9) 를 채용한 경우에는, He-Ne 레이저의 파장과 KrF, ArF 엑시머레이저의 파장이 크게 다르기 때문에, 투영광학계 (9) 의 색수차의 관계에서 노광광 얼라인먼트 방식이 바람직하다. 또, 노광광 얼라인먼트 방식을 사용하면 오프셋을 고려할 필요가 없어 소위 베이스 라인을 관리할 필요가 없다.
레티클·얼라인먼트 센서 (16) 는 레티클 (R) 에 형성된 얼라인먼트 마크와 투영광학계 (9) 를 통하여 관찰되는 기준마크부재 (18) 상의 기준 마크 또는 웨이퍼 (W) 의 위치관계 (어긋남량) 를 계측한다. 노광광 얼라인먼트 방식에서는 촬상소자 (CCD) 를 사용하여 모니터에 표시함으로써 그 위치 관계를 직접적으로 관찰할 수 있다. 기준마크부재 (18) 는 웨이퍼 스테이지 (10) 상에 고정되어, 웨이퍼 (W) 의 표면과 동일한 높이로 형성된 마크를 가지고 있다. 그리고, 이 마크를 계측함으로써 상기 양 얼라인먼트 센서 (16, 17) 의 기준위치를 결정할 수 있다.
오프액시스 방식의 웨이퍼·얼라인먼트 센서 (17) 의 얼라인먼트 방식으로는 FIA 방식, LSA 방식, LIA 방식 또는 노광광을 사용하는 노광광 얼라인먼트 방식을 적용할 수 있다. 웨이퍼·얼라인먼트 센서 (17) 에는, LSA 방식, LIA 방식에서는 SPD 등의 광전변환소자를 사용하고, FIA 방식에서는 CCD 등의 촬상소자를 사용한다.
이들 레티클·얼라인먼트 센서 (16) 및 웨이퍼·얼라인먼트 센서 (17) 로부터의 출력신호는 얼라인먼트 제어계 (산출부, 보정수단: 19) 에 의해 처리된다. 이들 레티클·얼라인먼트 센서 (16), 웨이퍼·얼라인먼트 센서 (17) 및 얼라인먼트 제어계 (19) 는 본 발명의 위치계측장치를 구성하고 있다. 그리고 얼라인먼트 제어계 (19) 는 주제어계 (15) 에 의해 제어되고 있다.
상기 구성의 위치계측장치 및 노광장치를 사용한 얼라인먼트시에는 얼라인먼트광 (검지빔) 을 피계측부 (얼라인먼트 마크) 에 조사하고, 이 피계측부로부터 얻은 신호를 이들 얼라인먼트 센서 (16, 17) 중 하나를 사용하여 검출함으로써 웨이퍼 (W) 상에 형성된 얼라인먼트 마크 (피계측부) 의 위치를 검출하고, 그 검출 결과에 기초하여 웨이퍼 (W) 의 쇼트영역에 전(前)공정에서 형성된 패턴과 레티클 (R) 상의 패턴을 정확하게 위치맞춤한다. 스테이지 제어계 (14) 는 주제어계 (15) 로부터 얼라인먼트 결과를 받아 그 결과를 기초로 스테이지 구동수단 (11) 을 제어하고, 웨이퍼 (W) 를 소정 위치로 이동시킨다. 그리고, 레티클 (R) 의 조명영역에 존재하는 쇼트 패턴을 투영광학계 (9) 를 통하여 웨이퍼 (W) 상의 특정영역으로 노광한다.
이어서 얼라인먼트 처리에 관하여 상세하게 설명한다.
[LSA 방식, FIA 방식의 경우의 얼라인먼트 처리 1]
다음에 LSA 얼라인먼트 방식 또는 FIA 얼라인먼트 방식에서의 얼라인먼트 제어계 (19) 의 동작에 대해서 도 7 의 흐름도에 기초하여 설명한다.
우선 스텝 S1 에서는 레티클·얼라인먼트 센서 (16) 또는 웨이퍼·얼라인먼트 센서 (17) 가 검지한 마크에 관한 신호 (예를 들면 휘도값를 갖는 이미지신호, 또는 이미지신호에 따른 파형신호, 또는 마크신호에 전처리를 실시한 신호 등) 를 도입한다. 다음으로 스텝 S2 에서는 도입한 신호에 복수의 로우패스 지수에서의 마크위치를 예를 들면 에지계측방법으로 측정한다 (마크위치계측 1 ∼ 마크위치계측 n). 또 복수의 로우패스 지수에서의 마크위치의 계측방법으로는 에지 계측에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면 후술하는 상관법 (템플릿 매칭법이나 자기상관법 등) 을 사용하여 위치 계측을 실시하여도 된다. 또, 이 복수의 로우패스 지수에서의 마크위치측정은 도 7 에 나타낸 바와 같이 각 지수에 대한 연산 처리가 병렬적으로 이루어진다.
일례로서 로우패스 지수 1.0 에서 필터링한 신호를 도 8 에 나타내고, 로우패스 지수 0.2 에서 필터링한 신호를 도 9 에 나타낸다. 이들 도면에 나타낸 바와 같은 신호를 사용하여 로우패스 지수마다 마크위치측정을 실시한다. 또, 본 실시형태에서는 10 개의 로우패스 지수 (로우패스 지수 = 1.0, 0.9, 0.8, …, 0.2, 0.1) 를 사용했지만, 본 발명은 이들에 한정되지 않고 적어도 2 개 이상의 로우패스 지수에서 필터링하면 된다.
여기서 에지 계측에 대해서 도 10 을 이용하여 설명한다. 도 10 은 에지 검출을 실시할 때의 처리를 설명하기 위한 도면이다.
에지 검출의 전형적인 알고리즘에서는 우선 상승과 하강에 의해 극대 및 극소를 발견한다. 이것을 가지고 이 에지의 최대치 및 최소치로 한다. 도 10 의 예에서는 표준화점 (P1) 이 에지의 최대치가 되고, 표준화점 (P2) 이 에지의 최소치가 된다. 에지의 최대치 및 최소치를 구한 후에는 슬라이스 레벨 (SL) 을, 예를 들면 이들의 중간치로서 슬라이스 레벨 (SL) 을 횡단하는 위치를 에지 위치 (마크위치: E1, E2) 로 한다.
스텝 S3 에서는 스텝 S2 에서 얻은 각 마크위치에 기초하여 다음의 연산식을사용하여 마크위치 (X) 를 결정한다.
X = (마크위치계측 (P) 의 계측치 (CH)) - {(마크위치계측 (Q) 의 계측치 (CL)) - (마크위치계측 (P) 의 계측치 (CH))} ×R
여기서 R 은 마크 형상에 의해 적절히 설정되는 계수 (R > 0) 이다. 본 실시형태에서는 R = 0.9 를 사용한다. 상기 연산에 있어서, 본 실시형태에서는 보다 고해상도의 신호가 얻어지는 계측 (P) 의 계측치 (CH) 로서 로우패스 지수 1.0 에서의 계측결과 (제 1 산출결과) 를 사용하고, 계측 (Q) 의 계측치 (CL) 로서 로우패스 지수 0.2 에서의 계측결과 (제 2 산출결과) 를 사용한다 (도 4 참조). 이렇게 (상기 식에서) 결정된 마크위치 (X) 와 계측위치어긋남이 발생하고 있지 않은 마크위치 (진짜 마크위치) 의 오차 (어긋남량) 는 도 4 중에 기호 (Z) 로 나타낸 오차가 된다.
또, 본 발명은 이들에 한정되지 않고, 각종 상황 (마크 형상 등) 에 따라 다른 로우패스 지수에서의 계측결과 (예를 들면 도수 0.9 의 계측결과와 도수 0.1 의 계측결과) 를 사용하여 마크위치 (X) 를 구하도록 해도 된다. 또, 복수의 계측결과에 기초하여 복수의 연산치 (X: 도수 1.0 에서의 계측치와 도수 0.2 에서의 계측치의 차이 (X1) 와, 도수 0.9 에서의 계측치와 도수 0.1 에서의 계측치의 차이 (X2)) 를 구하고, 이들을 평균하여 하나의 마크위치 (X) 를 구하도록 해도 된다.
여기서, 상술한 에지계측방법과는 별도의 계측방법 (전술한 상관법) 을 사용하여 마크위치계측을 실시하는 경우에 대해서 서술한다.
우선 템플릿 매칭방법을 사용하는 경우에 대해서 서술한다.
템플릿 매칭에서는 도 7 의 스텝 S2 중에서 병렬처리되는 「마크위치계측 1」∼ 「마크위치계측 n」의 각 스텝에서, 고정의 주파수 구성을 갖는 템플릿 (단일 템플릿) 과, 각 로우패스 지수에서 로우패스 처리된 (각종 필터링이 이루어진) 각 마크신호 (주파수 구성이 다른 피계측신호) 의 상관 (템플릿 매칭) 을 각각 실시하여, 상관치 (Max) 의 위치 (복수의 위치정보) 를 각각 측정한다.
그리고 스텝 S3 에서는 이 스텝 S2 에서 얻은 복수의 위치정보에 기초하여 도 7 중의 상기 스텝 S3 에서 이미 서술한 방법에 의해 하나의 마크위치 (X) 를 구하면 된다.
또, 상술한 템플릿 매칭에서는 사용하는 템플릿의 주파수 구성은 고정으로 하고, 이 템플릿과의 매칭대상만 (즉 마크신호만) 의 주파수 구성을 변경하도록 했지만, 마크신호와 동일한 로우패스 지수에서 템플릿도 필터링하여 템플릿 매칭을 실시하도록 해도 된다.
즉, 도 7 의 스텝 S2 중에서 병렬처리되는 「로우패스 처리 1」∼ 「로우패스 처리 n」의 각 스텝에서 마크신호뿐만 아니라 템플릿도 동일한 로우패스 지수에서 필터링해두고, 스텝 S2 중의 「마크위치계측 1」∼ 「마크위치계측 n」의 각 스텝에서 고정의 주파수 구성을 갖는 템플릿 (단일 템플릿) 과 각 로우패스 지수에서 로우패스 처리된 (각종 필터링이 이루어진) 템플릿 및 각 마크신호 (주파수 구성이 다른 피계측신호) 의 상관 (템플릿 매칭) 을 각각 실시하여 상관치 (Max) 의 위치 (복수의 위치정보) 를 각각 측정하도록 해도 된다.
다음으로 상관법의 다른 수법으로, 예를 들면 일본 특허공보 소 56-2284 호에 나타나 있는 바와 같은, 피계측신호 자신의 대상성을 이용하여 매칭을 실시하는 소위 「리터닝(returning) 자기상관법」을 사용하여 위치 계측을 실시하는 경우에 대해서 서술한다.
리터닝 자기상관법에서는 상술한 템플릿 매칭과는 달리 템플릿을 사용하지 않기 때문에, 도 7 의 스텝 S2 중에서 병렬처리되는「마크위치계측 1」∼「마크위치계측 n」의 각 스텝에서는 각 로우패스 지수에서 로우패스 처리된 각 마크신호 (주파수 구성이 다른 피계측신호) 를 각각 각종 위치에서 리터닝시켜 상관을 취하고, 최대 상관을 나타낼 때의 위치 (복수의 위치정보) 를 각각 측정한다.
그리고 스텝 S3 에서는 이 스텝 S2 에서 얻은 복수의 위치정보에 기초하여 도 7 중의 상기 스텝 S3 에서 이미 서술한 방법에 의해 하나의 마크위치 (X) 를 구하면 된다.
스텝 S4 에서는, 스텝 S3 에서 얻은 마크위치 (X: 위치정보) 에 기초하여 웨이퍼 (W) 의 위치 결정이나 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 의 얼라인먼트를 실시한다. 이 위치 결정이나 얼라인먼트 수법에 대해서는 공지이므로 설명을 생략한다.
이상이 복수의 로우패스 지수에서 로우패스 필터링을 실시한 경우의 마크위치 (X) 의 결정방법이다.
또, 상술한 실시예 (도 4, 7) 에서는 주파수 구성을 변경하는 수법으로 로우패스 정도가 다른 로우패스 필터링 처리를 실시하는 것을 개시했지만, 주파수 구성의 변경 수법이 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 아무런 필터링 처리도 실시하지 않은 경우 및 로우패스 필터링을 실시한 경우와 같이 경우를 나눔에따라 주파수 구성을 변경시키도록 할 수도 있다 (주파수 구성을 변경하는 다른 수법으로 하이패스 필터링 (신호중에서의 저주파 성분의 존재비율의 저감 또는 제거) 도 고려되지만, 저주파 성분을 저감 또는 제거하는 것은 이미지의 형상을 현저히 변화시키는 것으로 이어지므로, 본 얼라인먼트 처리 1 중에서 설명한 에지계측방법으로 하이패스된 신호를 사용하여 위치 계측을 실시하는 것은 어려우므로, 본 얼라인먼트 처리 1 의 에지계측방법에서는 하이패스를 실시하지 않는다). 그리고 이들 주파수 구성이 다른 신호로부터 얻은 결과에 기초하여 마크신호의 비대칭성을 구해도 된다.
또, 상술한 각종 필터링 처리시에 사용되는 개개의 필터의 주파수 특성에 대해서는 후술한다.
[LSA 방식, FIA 방식의 경우의 얼라인먼트 처리 2]
다음에 LSA 얼라인먼트 방식 또는 FIA 얼라인먼트 방식에서의 상기 얼라인먼트 처리 1 과는 다른 형태의 얼라인먼트 제어계 (19) 의 동작에 대해서 도 11 의 흐름도에 기초하여 설명한다.
우선 스텝 S1 에서는 레티클·얼라인먼트 센서 (16) 또는 웨이퍼·얼라인먼트 센서 (17) 가 검지한 신호 (이미지 신호) 를 도입한다. 다음으로 스텝 S2 에서는 도입한 신호에 소정 도수의 로우패스 필터링을 실시한다. 또, 이 로우패스 필터링은 필수적인 것은 아니며, 스텝 S1 에서 도입한 신호를 그대로 스텝 S3 이후의 제어에 사용해도 된다.
스텝 S3 에서는 필터링된 신호에 대하여 다른 주파수 성분 (주파수 구성) 을갖는 복수의 템플릿을 사용하여 템플릿 매칭을 실시한다. 이 후, 각각의 템플릿 매칭에서의 마크위치측정을 실시한다. 구체적으로는, 각 템플릿 매칭에서 최대 상관을 나타낼 때의 위치를 각각의 마크위치 (계측치, 계측결과) 로 한다. 이 복수의 템플릿에 의한 마크위치측정은, 도 11 에 나타낸 바와 같이 각 템플릿 매칭에 대한 연산 처리가 병렬적으로 이루어진다.
또, 템플릿은 마크 (마크 형상) 에 따른 것이 얼라인먼트 제어계 (19) 의 도시하지 않은 메모리 내에 미리 기억되어 있는 것이다. 하나의 마크에 대하여 통상 하나의 템플릿이 마련되어 있으며, 이 마련된 템플릿에 로우패스 필터링을 실시함으로써 다른 주파수 구성을 갖는 복수의 템플릿을 준비한다. 일례로서 로우패스도(度) 1.0 에 대응하는 템플릿을 도 12 에 나타내고, 로우패스도 0.1 에 대응하는 템플릿을 도 13 에 나타낸다. 이들과 같은 신호파형을 갖는 템플릿을 복수 사용하여 템플릿 매칭을 실시한다.
또, 본 실시형태에서는 10 개의 로우패스 지수 (로우패스 지수 = 1.0, 0.9, 0.8, …, 0.2, 0.1) 에 대응하는 템플릿을 사용했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고 적어도 2 개 이상의 로우패스 지수에 대응하는 템플릿을 사용하여 템플릿 매칭을 실시하면 된다.
스텝 S4 에서는 스텝 S3 에서 얻은 각 마크위치에 기초하여, 다음의 연산식을 사용하여 마크위치 (X) 를 결정한다.
X = (마크위치계측 (P) 의 계측치 (CH)) - {(마크위치계측 (Q) 의 계측치 (CL)) - (마크위치계측 (P) 의 계측치 (CH))} ×R
여기서 R 은 마크 형상에 의해 적절히 설정되는 계수 (R > 0) 이다. 본 실시형태에서는 R = 1.4 를 사용한다. 상기 연산에 있어서, 본 실시형태에서는 보다 고해상도의 신호가 얻어지는 계측 (P) 의 계측치 (CH) 로서 로우패스 지수 1.0 에 상당하는 템플릿을 사용한 템플릿 매칭에서의 계측결과 (제 1 산출결과) 를 사용하고, 계측 (Q) 의 계측치 (CL) 로서 로우패스 지수 0.1 에 상당하는 템플릿을 사용한 템플릿 매칭에서의 계측결과 (제 2 산출결과) 를 사용한다 (도 5 참조). 이렇게 (상기 식에서) 결정된 마크위치 (X) 와 위치어긋남이 발생하고 있지 않은 마크위치 (진짜 마크위치) 의 오차 (어긋남량) 는 도 5 중에서 기호 Z 로 나타낸 오차가 된다.
또, 본 발명은 이들에 한정되지 않고, 각종 상황 (마크 형상 등) 에 따라 다른 로우패스 지수에 상당하는 템플릿을 사용한 템플릿 매칭에서의 계측결과 (예를 들면 도수 0.9 의 계측결과와 도수 0.2 의 계측결과) 를 사용하여 마크위치 (X) 를 구하도록 해도 된다. 또, 복수의 계측결과에 기초하여 복수의 연산치 (X: 도수 1.0 에서의 계측치와 도수 0.1 에서의 계측치의 차이 (X1) 와, 도수 0.9 에서의 계측치와 도수 0.2 에서의 계측치의 차이 (X2)) 를 구하고, 이들을 평균하여 하나의 마크위치 (X) 를 구하도록 해도 된다.
스텝 S5 에서는, 스텝 S4 에서 얻은 마크위치 (X: 위치정보) 에 기초하여 웨이퍼 (W) 의 위치 결정이나 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 의 얼라인먼트를 실시한다. 이 위치 결정이나 얼라인먼트 수법에 대해서는 공지이므로 설명을 생략한다.
이상이 템플릿 매칭 (정규화 상호상관) 을 실시한 경우의 마크위치 (X) 의결정방법이다.
상술한 처리 2 에서는 다른 주파수 성분 (주파수 구성) 을 갖는 복수의 템플릿을 사용하여 템플릿 매칭을 실시하고 있다. 다음으로 템플릿 매칭의 변형예에 대해서 서술한다.
변형예에서는 템플릿의 주파수 구성은 고정 (단일 템플릿) 으로 하고, 또 피계측신호 (얼라인먼트 센서 (16 또는 17) 가 검지한 신호) 의 주파수 구성도 변경하지 않고, 이 템플릿 및 피계측신호에 의해 산출되는 상관함수에 로우패스 정도가 다른 필터링을 실시하여 마크위치계측을 실시하도록 구성한다.
상관함수에 로우패스 필터링을 실시하면 상관함수의 피크 위치가 변동하기 때문에 이 피크 위치를 로우패스 필터링이 이루어진 상관함수마다 구함으로써 복수의 위치정보를 얻을 수 있다.
이 경우의 동작흐름을 도 11 에 기초하여 설명하면, 스텝 S1 에서 피계측신호를 도입하고, 스텝 S2 에서는 도 11 과 같이 로우패스 필터링을 실시하는 것이 아니라 도입한 피계측신호와 단일 주파수 구성을 갖는 템플릿으로부터 상관함수를 구한다.
그리고 스텝 S3 에서는 스텝 S2 에서 얻은 상관함수에 로우패스의 정도가 다른 필터링을 실시하고 필터링 처리된 각 상관함수마다 피크의 위치를 구하는 처리를 병렬적으로 실시하여, 각 상관함수마다의 위치정보를 구한다.
그리고 스텝 S4 에서는 스텝 S3 에서 얻은 복수의 위치정보에 기초하여 도 11 의 스텝 S4 에서 이미 서술한 방법에 의해 하나의 마크위치 (X) 를 산출한다.
또 상술한 설명에서는 주파수 구성을 변경하는 수법으로 로우패스 정도가 다른 로우패스 필터링 처리를 실시하는 것을 개시했지만, 주파수 구성의 변경 수법이 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 하이패스 정도가 다른 하이패스 필터링에 의해 주파수 구성을 변경시켜도 된다.
또는 아무런 필터링 처리도 실시하지 않은 경우 1 (즉 스텝 S1 에서 도입한 신호를 그대로 사용하여 위치 계측을 실시하는 경우), 어느 정도의 하이패스 필터링만을 실시한 경우 2, 어느 정도의 로우패스 필터링만을 실시한 경우 3, 특정 주파수를 많이 포함하도록 필터링 처리를 실시한 경우 4 (이 필터링수법으로는 A: 어느 정도의 하이패스와 로우패스 양쪽의 필터링 처리를 실시하여 그 중간의 주파수 구성을 얻는 수법과, B: 밴드패스 필터링을 실시하는 수법이 고려된다) 와 같이 4 개의 경우로 나눔으로써 서로 주파수 구성이 다른 마크신호를 얻도록 해도 된다. 그리고, 이들 복수의 경우 (예를 들면 상술한 경우 1 ∼ 경우 4) 중 적어도 2 개의 경우의 마크신호 (서로 주파수 구성이 다른 신호) 로부터 얻은 결과에 기초하여 마크신호의 비대칭성을 구하도록 해도 된다.
또, 각 필터링 처리시에 사용되는 개개의 필터의 주파수 특성에 대해서는 후술한다.
[LSA 방식, FIA 방식의 경우의 얼라인먼트 처리 3]
다음에, LSA 얼라인먼트 방식 또는 FIA 얼라인먼트 방식에서의 상기 얼라인먼트 처리 1, 2 와는 다른 형태의 얼라인먼트 제어계 (푸리에 변환수단: 19) 의 동작에 대해서 도 14 의 흐름도에 기초하여 설명한다.
우선 스텝 S1 에서는 레티클·얼라인먼트 센서 (16) 또는 웨이퍼·얼라인먼트 센서 (17) 가 검지한 신호 (이미지 신호) 를 도입한다. 다음으로 스텝 S2 에서는 도입한 신호를 푸리에 변환하여 n 차 푸리에 성분마다의 위상을 각각 구한다. 그 후, 각각 푸리에 성분의 위상을 공지의 방법에 의해 위치로 변환함으로써 각 차(次) 푸리에 성분에서의 마크위치 (계측치, 계측결과) 를 구한다. 이 각 차 푸리에 성분마다의 마크위치측정은 도 14 에 나타낸 바와 같이 각 푸리에 성분에 대한 연산 처리가 병렬적으로 이루어진다.
또, 푸리에 성분의 위상으로부터 위치를 구할 때에, 고차의 푸리에 성분의 위치를 구할 때는 우선 저차의 푸리에 성분에서의 검지를 실시할 필요가 있다. 왜냐하면, 고차의 푸리에 성분으로 될수록 신호의 주기가 짧아지기 때문에 신호중의 어느 부분이 피계측부 (얼라인먼트 마크) 의 범위에 대응하는 부분인지를 특정하는 것이 어려워지기 때문이다. 따라서, 예를 들면 스텝 S2 에서 2 차 푸리에 성분의 위치를 구하는 경우에는, 스텝 S10 중에서 1 차 푸리에 성분을 검지하고 측정할 신호의 장소를 어느 정도 특정한 후에 2 차 푸리에 성분의 위치를 구한다. n 차 푸리에 성분의 경우도 마찬가지이다.
스텝 S3 에서는 스텝 S2 에서 얻은 각 마크위치에 기초하여 다음의 연산식을 사용하여 마크위치 (X) 를 결정한다.
X = (P 차 푸리에 성분의 계측치 (CH)) - {(Q 차 푸리에 성분의 계측치 (CL)) - (P 차 푸리에 성분의 계측치 (CH))} ×R
여기서 R 은 마크 형상에 의해 적절히 설정되는 계수 (R > 0) 이다.
또, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 복수의 계측결과에 기초하여 복수의 연산치 (X1, …, Xn) 를 구하고 이들을 평균하여 하나의 연산치 (X) 를 구하도록 해도 된다.
스텝 S4 에서는, 스텝 S3 에서 얻은 마크위치 (X: 위치정보) 에 기초하여 웨이퍼 (W) 의 위치 결정이나 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 의 얼라인먼트를 실시한다. 이 위치 결정이나 얼라인먼트 수법에 대해서는 공지이므로 설명을 생략한다.
이상이 푸리에 변환을 실시한 경우의 마크위치 (X) 의 결정방법이다.
[LIA 방식의 경우의 얼라인먼트 처리]
다음으로 LIA 방식 얼라인먼트에서의 얼라인먼트 제어계 (19) 의 동작에 대하여 설명한다.
본 발명은 피계측부 (피검지 대상물, 위치검지용 마크) 에 검지빔을 조사하고 이 마크로부터 발생되어 얻은 회절광을 사용하여 얼라인먼트하는 방식이라면 어느 경우에도 적용이 가능하다.
예를 들면 도 15 에 나타낸 바와 같이, 마크 (M) 에 대하여 하나의 검지광속 (C) 을 조사하고, 이 광속 (C) 에 의한 마크 (M) 로부터의 복수차의 회절광을 사용하여 얼라인먼트를 실시하는 방식에도 본 발명을 적용할 수 있다. 이 경우 광속 (C) 의 ±1 차광 (K5, K6) 끼리, ±2 차광 (K7, K8) 끼리 및 ±3 차광 (K9, K10) 끼리를 각각 수광함으로써 소정 신호를 얻는다.
LIA 방식 (피계측부, 즉 위치검지마크로부터 발생한 회절광을 검지하는 방식) 에서는, 보다 고차의 회절광을 검지하면 할수록 보다 고해상도의 신호가 얻어져 마크위치의 검지정밀도가 향상된다. 그러나 갑자기 고차의 회절광만을 검지하면, 고차로 되면 될수록 회절광의 신호의 주기가 짧아진다 (n 차 회절광의 주기는 1 차 회절광의 주기를 P 로 하면 P/n 이 된다). 신호의 주기가 짧아지면 신호 중의 어느 부분이 피계측부 (얼라인먼트 마크) 의 범위에 대응하는 부분인지를 특정하기가 어려워진다.
이 때문에 LIA 얼라인먼트 방식에서는, 고차의 회절광을 검지할 때에도 우선 저차의 회절광을 검지함으로써 보다 광범위한 검지를 실시하고, 그 후에 고차 회절광을 검지함으로써 좁은 범위의 검지를 실시할 필요가 있다.
이하, 도 16 의 흐름도에 기초하여 얼라인먼트 제어계 (19) 의 동작을 설명한다.
우선 스텝 S1 에서는 레티클·얼라인먼트 센서 (16) 또는 웨이퍼·얼라인먼트 센서 (17) 가 검지한 신호 (위상신호) 를 도입한다. 다음에 스텝 S2 에서는 도입한 회절광마다의 신호에 기초하여 n 차 회절광마다의 위상을 각각 구한다. 또, 전술한 바와 같이, 고차의 회절광의 위상을 구할 때에는 우선 저차의 회절광을 검지할 필요가 있기 때문에 예를 들면 스텝 S20 에서는 스텝 S20 중에서 1 차 회절광을 검지한 후 2 차 회절광을 검지하고 있다. n 차 회절광의 경우도 마찬가지이다.
그 후, 각각의 회절광의 위상을 공지의 방법에 의해 위치로 변환함으로써 각차 회절광에서의 마크위치 (계측치, 계측결과) 를 구한다. 이 각차 회절광마다의 마크위치측정은 도 16 에 나타낸 바와 같이 각차 회절광에 대한 연산 처리가 병렬적으로 이루어진다.
스텝 S3 에서는, 스텝 S2 에서 얻은 각 마크위치에 기초하여 다음 연산식을 사용하여 마크위치 (X) 를 결정한다.
X = (P 차 회절광의 계측치 (CH)) - {(Q 차 회절광의 계측치 (CL)) - (P 차 회절광의 계측치 (CH))} ×R
여기서 R 은 마크 형상에 의해 적절히 설정되는 계수 (R > 0) 이다. 본 실시형태에서는 R = 0.13 을 사용한다. 또, 본 실시형태에서는 상기 연산에 있어서 보다 고해상도의 신호가 얻어지는 P 차 회절광의 계측치 (CH) 로서, 3 차 회절광의 계측결과 (제 1 산출결과) 를 사용하고, Q 차 회절광의 계측치 (CL) 로서 1 차 회절광의 계측결과 (제 2 산출결과) 를 사용한다 (도 6 참조). 이렇게 (상기 식에서) 결정된 마크위치 (X) 와 계측위치어긋남이 발생되어 있지 않은 마크위치 (진짜 마크위치) 의 오차 (어긋남량) 는 도 6 중에서 기호 Z 로 나타낸 오차가 된다.
또, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 다른 차수의 회절광에서의 계측결과를 사용해도 된다. 또, 복수의 계측결과에 기초하여 복수의 연산치 (X1, …, Xn) 를 구하고 이들을 평균하여 하나의 연산치 (X) 를 구하도록 해도 된다.
스텝 S4 에서는 스텝 S3 에서 얻은 마크위치 (X: 위치정보) 에 기초하여 웨이퍼 (W) 의 위치 결정이나 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 의 얼라인먼트를 실시한다. 이 위치 결정이나 얼라인먼트 수법에 대해서는 공지이므로 설명을 생략한다.
이상이 LIA 얼라인먼트 방식에서의 마크위치 (X) 의 결정방법이다.
그런데, 도 4, 5 에 나타낸 바와 같이 로우패스의 정도가 강할수록 (즉 로우패스 지수가 작을수록, 즉 신호중에서의 저주파 성분의 존재비율이 클수록) 정밀도가 나빠진다 (위치어긋남 오차가 커진다). 이것은 위치어긋남에 부여되는 영향이 저주파 성분일수록 크기 때문이다. 이것은 반대로 말하면 신호에 포함되는 고주파 성분의 존재비율을 크게 할수록, 즉 하이패스 (신호중에서의 저주파 성분의 존재비율의 저감 또는 제거) 를 실시하면 위치어긋남 오차는 작아지고 정밀도가 향상되는 것을 의미한다. 단 이미 서술한 바와 같이 저주파 성분을 저감 또는 제거하는 것은 이미지의 형상을 현저하게 변화시키는 것으로 이어지기 때문에, 도 7 의 얼라인먼트 처리 1 중에서 설명한 에지계측방법에서는 하이패스한 신호 (피계측신호) 를 사용하여 위치 계측을 실시하기가 어렵다. 하이패스한 신호를 사용하여 위치 계측을 실시하는 계측방법으로는 상관법에 의한 계측방법을 들 수 있다.
이상에 근거하여 다음에서 위치 계측에 사용하는 신호를 하이패스하여 위치 계측을 실시하는 실시예 (LSA, FIA 처리 4) 를 도 17 을 사용하여 설명한다.
[LSA 방식, FIA 방식의 경우의 얼라인먼트 처리 4]
도 17 은 하이패스 필터링 처리가 이루어진 마크신호에 대하여 상관법 (템플릿 매칭방법) 을 실시함으로써 마크위치정보를 구하는 경우의 동작을 설명하는 도면이다.
우선 스텝 S11 에서는 얼라인먼트 센서 (16 또는 17) 가 검지한 마크에 관한 신호 (예를 들면 휘도값을 갖는 이미지신호, 또는 이미지신호에 따른 파형신호, 또는 마크신호에 전처리를 실시한 신호 등) 를 도입한다. 이 도입한 신호를 이하에서는 피계측신호의 원(元)신호라고 한다.
다음으로 스텝 S12 에서는 원신호에 하이패스 필터링 처리를 실시하여, 소정 주파수 이하의 주파수 성분의 이 원신호중에서의 존재비율을 낮춘다 (또는 소정 주파수 이하의 주파수 성분을 제거한다). 또 스텝 S12 에서는 원신호의 하이패스 필터링과 병행하여 원신호에 실시한 하이패스 필터링 방법과 동일한 방법으로 (원신호의 필터링시에 사용한 하이패스 지수와 동일한 하이패스 지수에서) 템플릿의 하이패스 필터링 처리도 실시한다. 또, 이 템플릿의 하이패스 필터링 처리는 스텝 S12 와 병행하여 실시할 필요는 없고, 미리 실시해 두어도 된다.
또, 하이패스 필터링 처리의 방법으로는, 대상이 되는 신호 (원신호, 템플릿) 로부터 규격화된 소정의 로우패스 정도를 가진 필터에 의해 로우패스 필터링된 신호를 감산함으로써 원신호를 하이패스한 신호를 얻는 방법을 들 수 있다. 이 경우, 원신호 및 템플릿에 대한 하이패스의 정도를 제어하는 데에는 로우패스 필터링을 실시할 때의 로우패스 지수 (로우패스의 정도) 를 변화시키면 된다.
또, 필터링 처리는 상술한 필터링 수법에 한정되는 것은 아니다. 대상이 되는 신호 (원신호, 템플릿) 를 미분하는 것에 의해서도 고주파 성분만큼 주파수 게인 (주파수 이득) 을 높게 할 수 있어, 상기 방법과 동일한 필터링 효과를 얻을 수 있다. 이 때문에 이 미분이라는 수법을 사용해도 고주파 성분의 신호 중에서의 존재비율을 올릴 (소정의 주파수 이하의 주파수 성분의, 원신호 중에서의 존재비율을 낮출) 수 있다. 이 미분시에 후술하는 「미분 필터」라고 부르는 필터를 사용하여 필터링을 실시해도 된다.
또, 필터링 처리로는, 상기 수법외에 대상이 되는 신호 (원신호, 템플릿) 를 푸리에 변환하고 원하는 게인특성함수를 이 대상신호의 푸리에 변환 결과에 적산하고, 그 적산결과를 역푸리에 변환하는 것에 의해서도 상기와 동일한 필터링 효과를 얻을 수 있다.
다음으로 스텝 S13 에서는, 스텝 S12 에서 하이패스된 원신호에 대하여 스텝 S12 에서 하이패스된 템플릿을 사용하여 템플릿 매칭을 실시한다. 그리고, 이 템플릿 매칭에서 최대 상관을 나타내었을 때의 위치를 마크위치 (X: 위치정보, 계측치, 계측결과) 로 한다.
그리고, 스텝 S14 에서는 스텝 S13 에서 얻은 마크위치 (X) 에 기초하여 웨이퍼 (W) 의 위치 결정이나 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 의 얼라인먼트를 실시한다.
이상과 같이 하여 템플릿 매칭에 있어서 하이패스한 원신호로부터 마크위치정보를 구할 수 있다.
또, 도 17 에서는 상관법으로 템플릿 매칭을 사용한 경우의 위치계측방법을 나타내었지만, 이외에도 예를 들면 도 7 의 설명에서 이미 서술한 바와 같은 「리터닝 자기상관법」을 사용하여 위치계측을 실시하도록 해도 된다. 리터닝 자기상관법을 사용하는 경우에는 템플릿이 없어지기 때문에 도 17 의 스텝 S12 에서는 원신호 (피계측신호) 에만 하이패스 필터링을 실시하게 된다. 그리고, 스텝 S13 에서는 필터링 처리된 피계측신호를 각종 위치에서 리터닝시켜 상관을 취하고, 최대 상관을 나타낼 때의 위치를 마크위치 (X) 로 하게 된다.
또, 도 17 에서는, 필터링 처리 (스텝 S12) 로서 하이패스 필터링만을 실시하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 하이패스 필터링과 로우패스 필터링 양쪽을 실시한 신호 (특정 주파수대를 많이 포함하는 신호) 를 사용하여 위치 계측을 실시하도록 해도 된다. 양쪽 필터링을 실시하는 수법으로는 예를 들면 로우패스 필터링을 실시한 신호로부터 하이패스 필터링을 실시한 신호를 감산하면 된다. 또, 양쪽 필터링을 실시하는 경우에는, 하이패스 필터링 (원신호에 소정 로우패스 지수 (LP1) 의 필터링을 실시한 신호를 원신호로부터 감산한다) 에서 사용하는 로우패스 지수 (LP1) 와 로우패스 필터링에서 사용하는 로우패스 지수 (LP2) 를 다르게 해 둘 (LP2 > LP1) 필요가 있다. 하이패스, 로우패스 양쪽의 필터링을 원신호에 실시함으로써 특정 주파수대를 많이 포함하는 신호를 얻을 수 있다.
[LSA 방식, FIA 방식의 경우의 얼라인먼트 처리 5]
도 18 은 로버스트성을 고려하여 마크위치를 구하는 방법 (마크신호의 비대칭성을 구하는 경우도 포함하여) 을 나타낸 것이다.
고주파 성분을 제거하지 않은 경우 (즉, 마크신호중의 저주파 성분의 비율이 적은 경우, 즉 로우패스를 하지 않는 경우 또는 하이패스를 하는 경우) 가 로버스트성 (내노이즈성) 이 낮아, 노이즈의 영향 등에 의한 마크의 오인식 (오검출, 검출에러) 을 발생하기 쉽다.
이 때문에 본 실시예에서는 로우패스한 신호와 로우패스하지 않은 신호가 있던 경우에 (또는 하이패스하지 않은 신호와 하이패스한 신호가 있던 경우에), 이들로부터 얻은 측정결과가 크게 다른 경우에는 로우패스한 신호 (또는 하이패스하지않은 신호, 즉 신호중의 저주파 성분의 비율이 많은 쪽) 로부터 얻은 결과를 위치 계측용에 사용하도록 하고 있다. 이하, 도 18 에 기초하여 동작을 설명한다.
스텝 S21 에서는, 얼라인먼트 센서 (16 또는 17) 가 검지한 마크에 관한 신호 (예를 들면 휘도값를 갖는 이미지 신호, 또는 이미지 신호에 따른 파형 신호, 또는 마크신호에 전처리를 실시한 신호 등) 를 도입한다. 이 도입한 신호를 이하에서는 피계측신호의 원신호라고 한다.
다음으로, 이 원신호에 기초하여 후술하는 모드 1 ∼ 3 중 어느 하나의 처리를 실시한다. 어느 모드 처리를 실시할까는 사용자가 임의로 설정가능하도록 해도 되고, 또는 제조하고 있는 디바이스 패턴의 선폭 (디자인룰) 이나, 웨이퍼 프로세스, 마크 형상, 노광장치 (또는 얼라인먼트 장치) 에서 사용되고 있는 CPU 처리능력 (처리속도 등) 에 따라 장치측에서 자동적으로 선택할 수 있도록 해도 된다. 정밀도 상으로는 모드 처리 1 (이하 모드 처리 2, 모드 처리 3 의 순서) 을 실시하는 것이 가장 바람직하기 때문에, 예를 들면 디자인룰이 엄격한 경우에는 모드 처리 1 을 선택하고, 그렇지 않은 경우에는 디자인룰의 정도나 CPU 처리능력 등에 맞춰 모드 처리 2 또는 모드 처리 3 를 선택하도록 하면 된다.
우선 모드 처리 1 에 대하여 설명한다.
스텝 S22 에서는 원신호, 원신호에 필터링 처리 1 를 실시한 신호, 원신호에 필터링 처리 2 를 실시한 신호의 각각에 대하여 위치 계측을 실시한다. 또, 필터링 처리 1 와 필터링 처리 2 는 각각 필터링의 정도가 다른 것이다. 또 주파수 구성이 다른 신호로서 여기서는 3 개의 신호를 들었지만, 신호수는 3 개로 한정되지 않고 필터링의 정도가 다른 신호를 추가로 구하여 4 개 이상의 신호를 사용하여 각각 위치 계측을 실시하도록 해도 된다.
또, 필터링 처리로는 로우패스 필터링을 실시하는 경우와 하이패스 필터링을 실시하는 경우로 경우를 나눠, 로우패스 필터링을 실시하는 경우에는 도 7 에 나타낸 바와 같은 위치계측방법 (에지계측방법, 상관법) 이나 또는 도 11 에서 설명한 상관법 (템플릿 매칭 또는 리터닝 자기상관법) 을 사용하여 위치 계측을 한다. 한편, 필터링 처리로서 하이패스 필터링을 실시하는 경우에는 도 7 또는 도 11 에서 설명한 상관법을 사용하여 위치 계측을 한다.
스텝 S23 에서는 스텝 S22 에서 구한 복수의 마크위치정보끼리의 차이를 각각 구한다.
스텝 S24 에서는 그 차이가 미리 설정되어 있는 허용치 (소정치) 를 초과하는지 아닌지를 판별한다. 모든 차이가 허용치를 초과하고 있으면 스텝 S25 로 진행하고, 차이가 허용치를 넘지 않은 조합이 있는 경우에는 스텝 S26 으로 진행한다.
스텝 S25 에서는 스텝 S22 에서 구한 마크위치정보 중, 가장 저주파 성분을 많이 포함하고 있는 신호에 기초하여 계측된 마크위치정보를 선택한다. 그 후 스텝 S37 으로 진행하여 이 선택된 마크위치정보에 기초하여 얼라인먼트 동작 (웨이퍼 (W) 의 위치 결정이나 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 의 얼라인먼트) 을 실시한다.
한편, 스텝 S26 에서는 차이가 허용치 이하였던 복수의 마크위치정보의 그룹을 추출한다. 만약 위치정보가 구해진 신호가 4 개 이상 있고, 또 차이가 허용치 이하였던 위치정보의 그룹이 복수 존재하는 경우에는 보다 저주파 성분을 많이 포함하는 신호의 마크위치정보가 소속하는 그룹 쪽을 추출한다.
스텝 S27 에서는 추출된 그룹 중의 복수의 요소 (각 마크위치정보) 에 기초하여 하나의 마크위치정보를 결정한다. 이 결정방법으로는 다음의 2 개의 방법이 있다. 제 1 결정방법은, 복수의 요소 중 보다 고주파 성분을 많이 포함하는 쪽의 신호에 기초하여 계측된 마크위치정보를 선택하고, 이것을 마크위치정보 (X) 로서 결정하는 방법이다. 제 2 결정방법은, 예를 들면 도 7 (스텝 S23) 이나 도 11 (스텝 S24) 에서 이미 서술한 수법에 의해 마크 비대칭성을 보상하여 마크위치정보 (X) 를 산출하는 방법이다. 그 후, 스텝 S37 으로 진행하여, 이중 임의의 수법에 의해 결정된 마크위치정보 (X) 에 기초하여 얼라인먼트 동작 (웨이퍼 (W) 의 위치 결정이나 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 의 얼라인먼트) 을 실시한다.
또, 제 1 결정방법을 선택할지 제 2 결정방법을 선택할지는 사용자가 임의로 선택할 수 있도록 해도 되고, 웨이퍼 프로세스나 마크 형상에 따라 장치측에서 자동적으로 선택할 수 있도록 해도 된다. 예를 들면 마크 형상이나 프로세스가 마크신호에 비대칭을 발생하기 쉬운 특성을 가지는 것이라면 제 2 결정방법을 선택하고, 그렇지 않으면 제 1 결정방법을 선택하도록 하면 된다.
이상이 모드 처리 1 에서의 처리동작이다.
다음으로 모드 처리 2 에 대해서 설명한다.
스텝 S28 에서는 원신호, 원신호에 소정 필터링 처리를 실시한 신호 각각에대해서 위치 계측을 실시한다. 또 필터링 처리로서 로우패스 필터링을 실시한 경우에는 도 7 에 나타낸 바와 같은 위치계측방법 (에지계측방법, 상관법) 이나 또는 도 11 에서 설명한 상관법 (템플릿 매칭 또는 리터닝 자기상관법) 을 사용하여 위치 계측을 한다. 한편, 필터링 처리로서 하이패스 필터링을 실시하는 경우에는 도 7 또는 도 11 에서 설명한 상관법을 사용하여 위치 계측을 한다.
스텝 S29 에서는 스텝 S28 에서 구한 2 개의 마크위치정보의 차를 구하고, 그 차이가 미리 설정되어 있는 허용치 (소정치) 를 초과하고 있는지 여부를 판별한다. 차이가 허용치를 초과하고 있으면 스텝 S30 으로 진행하고, 차이가 허용치를 초과하고 있지 않은 경우에는 스텝 S31 으로 진행한다.
스텝 S30 에서는, 스텝 S28 에서 구한 마크위치정보 중 저주파 성분을 많이 포함하고 있는 쪽의 신호에 기초하여 계측된 마크위치정보를 선별한다. 즉 스텝 S22 에서 로우패스 필터링을 실시한 경우에는 로우패스 필터링를 실시한 쪽의 신호에 기초하여 계측된 마크위치정보를 선택한다. 한편, 스텝 S22 에서 하이패스 필터링을 실시한 경우에는 하이패스하고 있지 않은 신호 (즉 원신호) 에 기초하여 계측된 마크위치정보를 선택한다. 그리고 선택된 마크위치정보를 마크위치정보 (X) 로 결정하고, 스텝 S37 으로 진행한다.
한편, 스텝 S31 에서는 스텝 S28 에서 구한 마크위치정보 중 고주파 성분을 많이 포함하고 있는 쪽의 신호에 기초하여 계측된 마크위치정보를 선택한다. 즉, 스텝 S22 에서 로우패스 필터링을 실시한 경우에는 로우패스하지 않은 신호 (즉 원신호) 에 기초하여 계측된 마크위치정보를 선택한다. 한편, 스텝 S22 에서 하이패스 필터링을 실시한 경우에는, 하이패스한 신호에 기초하여 계측된 마크위치정보를 선택한다. 그리고 선택된 마크위치정보를 마크위치정보 (X) 로 결정하고, 스텝 S37 으로 진행한다.
스텝 S37 에서는 마크위치정보 (X) 에 기초하여 기술한 얼라인먼트 처리를 실시한다.
이상이 모드 처리 2 의 처리동작이다.
다음에 모드 처리 3 에 대해서 설명한다.
스텝 S32 에서는 원신호를 사용하여 위치 계측을 실시한다. 위치 계측의 방법으로는 도 7 에 나타낸 바와 같은 위치계측방법 (에지계측방법, 상관법) 이나 또는 도 31 에서 설명한 상관법 (템플릿 매칭 또는 리터닝 자기상관법) 을 사용한다.
스텝 S33 에서는 노광장치 (얼라인먼트 장치) 의 메모리내에 기억되어 있는 마크의 설계치 정보 (예를 들면 라인·앤·스페이스 마크의 경우에는 마크의 계측 방향의 전체 길이나 라인의 간격, 스페이스의 간격 등의 정보) 와 스텝 S32 에서의 계측결과를 비교한다.
스텝 S34 에서는 스텝 S33 에서의 비교결과에 기초하여 계측결과가 정상인지 아닌지를 판별한다. 계측결과가 설계치 정보에 대하여 소정 허용치 이내라면 정상으로 간주하고, 허용치를 초과하고 있으면 이상이 있는 것으로 간주한다. 정상인 경우에는 스텝 S35 로 진행하고, 이상이 있는 경우에는 스텝 S36 으로 진행한다.
스텝 S35 에서는 스텝 S34 에서 정상이라고 판정된 계측결과 (마크위치정보) 를 마크위치정보 (X) 로 결정하고, 그 후 스텝 S37 으로 진행한다.
한편 스텝 S36 에서는 원신호에 로우패스 필터링를 실시하여 다시 위치 계측을 실시한다. 그 후 스텝 S33 으로 되돌아가, 필터링신호를 사용한 계측결과와 마크 설계치 정보의 비교를 실시한다. 그리고 계측결과가 정상인 경우에는 스텝 S35 으로 진행하고, 이상이 있는 경우에는 다시 로우패스 정도를 변경하고 (신호 중의 저주파 성분의 비율을 높이도록 로우패스 지수를 변경하고) 로우패스 필터링을 실시하여 재차 계측을 다시한다. 스텝 S34 에서 정상이라고 판단되기까지 상기 처리를 반복한다.
그 후 스텝 S37 에서는 마크위치정보 (X) 에 기초하여 이미 서술한 얼라인먼트 처리를 실시한다.
이상이 모드 처리 3 의 처리동작이다.
<마크의 신뢰성 평가>
얼라인먼트 마크로서 도 15 나 도 19A 에 나타낸 바와 같은 멀티마크 (M: 라인·앤·스페이스 마크에 있어서 적어도 복수의 라인 부분 (L) 을 포함하는 마크) 를 사용한 경우에는 통상 각 라인 (L(n): 도 19A 에 나타낸 멀티마크 (M) 는 5 개의 라인부 (L) 를 가지고 있으며, n 은 -2, -1, 0, 1, 2) 위치의 평균위치를 그 얼라인먼트 마크의 최종적인 위치로서 산출하고 있다.
이 멀티마크 계측시에 상술한 생각 (즉, 주파수 구성이 다른 신호에 기초하여 각각 산출된 결과의 편차, 즉 마크위치정보의 편차를 이용하는 것) 을 적용함으로써, 보다 정확한 멀티마크위치계측을 실시할 수 있다.
우선 멀티마크신호의 원신호로부터 각 라인 (L(n)) 의 위치를 계측한다.
다음으로 원신호에 로우패스 필터링을 실시한 로우패스 신호로부터 각 라인 (L(n)) 의 위치를 계측한다.
다음으로, 원신호로부터 얻은 각 라인 위치와 로우패스 신호로부터 얻은 각 라인 위치를 비교하여 양자의 차이의 정도에 기초하여 개개의 라인 (L(n)) 의 신뢰성을 평가한다. 구체적으로는 개개의 라인마다 양자 (원신호와 로우패스 신호로부터 얻은 각 라인의 위치) 의 차를 구하고, 그 차이의 정도를 신뢰성, 즉 웨이트 (W(n)) 로서 구한다. 차이가 큰 라인일수록 웨이트를 작게 한다.
그리고 이 웨이트 (W(n)) 에 기초하여 각 라인 위치 (피계측신호, 예를 들면 원신호로부터 구한 각 라인의 위치) 의 가중평균연산을 실시하고, 이 연산 결과를 멀티마크 (M) 의 위치로 한다. 구체적으로는 피계측신호에 기초하여 계측된 각 라인의 X 방향에서의 위치 (XLM(n)) 를 각 라인마다 산출된 웨이트 (W(n)) 를 사용하여 다음 식에 의해 가중평균연산을 실시한다.
XMp = {∑XLM(n) × W(n)}/5
이렇게 산출된 위치 (XMp) 를 도 19A 에 나타낸 멀티마크 (M) 의 위치로 할 수 있다.
그런데, 도 19A 에 나타낸 멀티마크 (M) 는 라인 (L(0)) 을 중심으로 대칭적으로 형성된 멀티마크로서, 멀티마크 원점은 라인 (L(0)) 이다. 이 때문에 각 라인 위치를 평균연산함으로써 복수의 라인 간의 중심위치를 산출하는 것은 멀티마크 원점의 위치를 산출하게 되어, 가중평균연산에 의해 구한 위치정보 (XMp) 를 그대로 멀티마크 (M) 의 위치정보로서 사용할 수 있었다.
그런데, 도 19B 에 나타낸 바와 같은, 대칭적으로 형성되어 있지 않은 멀티마크 (MA) (멀티마크 (MA) 의 중심위치가 멀티마크 (MA) 의 원점과 일치하지 않는 마크) 를 측정하는 경우에는 측정치를 단순하게 가중평균연산한 것만으로는 멀티마크의 원점위치를 구할 수 없다.
따라서, 도 19A 에 나타낸 멀티마크 (MA) 는 물론, 도 19B 에 나타낸 멀티마크 (MA) 를 계측하는 경우에도 적용할 수 있는 수법을 이하에 설명한다. 요컨대 계측된 멀티마크의 위치 (원점위치) 가 설계상의 위치 (원점위치) 로부터 어느 정도 어긋나있는지를 알면 그 어긋남량을 멀티마크의 설계치 (원점위치) 에 더함으로써 계측된 멀티마크의 위치를 구할 수 있으므로, 이 어긋남량을 알면 된다. 또 멀티마크 (M) 에 관한 설계상의 위치정보 (각 라인의 위치정보 등) 는, 도 1 에 나타낸 얼라인먼트 제어계 (19) 또는 주제어계 (15) 중의 도시를 생략한 메모리에 기억되어 있는 것이다.
피계측신호에 기초하여 계측된 각 라인 위치 (계측치) 를 XLM(n) 으로 하고, 각 라인의 설계상 위치 (설계치) 를 XLD(n) 으로 하고, 계측치 (XLM(n)) 와 설계치 (XLD(n)) 의 사이의 어긋남량을 Z(n) 으로 하면 「XLM(n) = XLD(n) + Z(n)」이라는 관계가 만족된다.
이 계측된 각 라인 위치 (XLM(n)) 를 웨이트 (W(n)) 를 사용하여 가중평균연산을 실시하는 경우에 각 라인 위치는 「XLM(n) ×W(n)」이 된다. 즉 각 라인위치는 「XLD(n) ×W(n) + Z(n) ×W(n)」이 된다,
그리고 각 라인 위치를 가중평균한 값 (XMp) 은,
XMp = {∑XLM(n) ×W(n)}/N
= {∑XLD(n) ×W(n)}/N + {∑Z(n) ×W(n)}/N
가 된다. 또, N 은 멀티마크의 라인 개수로서, 도 19A 의 경우에는 N = 5, 도 19B 의 경우에는 N = 3 이다.
현재 구하고자 하는 것은 가중된 어긋남량 (Z:「 {∑Z(n) ×W(n)}/N」) 이기 때문에, 각 라인의 계측치의 가중평균치 (XMp) 로부터 각 라인의 설계치의 가중평균치를 감산하면 이 어긋남량을 구할 수 있다. 즉 어긋남량 (Z) 은
Z = XMp - {∑XLD(n) ×W(n)}/N
에 의해 구할 수 있다.
그리고, 이 산출된 어긋남량 (Z) 을 이후의 처리 (예를 들면 얼라인먼트 처리) 에 그대로 사용해도 되고, 멀티마크의 위치를 산출하고자 하면 설계상의 마크원점위치 (도 19A 의 경우에는 라인 (L(0)) 의 설계위치, 도 19B 의 경우에는 라인 (LB) 의 설계위치) 에 어긋남량 (Z) 을 가산하여 멀티마크의 위치를 구하면 된다.
또, 어긋남량 (Z) 은 상기 연산 수법 외에 각 라인마다의 계측치 (XLM(n)) 와 설계치 (XLD(n)) 사이의 어긋남량 (Z(n)) 을 구하고, 이 Z(n) 을 가중평균연산하여 구하도록 해도 된다. 즉,
Z = ∑{Z(n) ×W(n)}/N
= {∑{XLM(n) - XLD(n)} ×W(n)}/N
에 의해 어긋남량 (Z) 을 구해도 된다.
또, 상기에서는 멀티마크 (M) 상의 상기 가중평균위치 (XMp) 를 산출하는 경우, 멀티마크 (M, MA) 에서 상기 어긋남량 (Z) 을 산출하는 경우에 사용하는 계측치 (XLM(n)) 를 얻기 위한 피계측신호로서 원신호를 사용하는 것으로 설명했지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 웨이트 (W(n)) 를 결정할 때에 사용된 로우패스 신호를 계측치 (XLM(n)) 를 얻기 위한 피계측신호로 해도 되고, 다른 로우패스 지수에서 로우패스 필터링된 신호를 피계측신호로 해도 된다. 계측치 (XLM(n)) 를 얻기 위한 피계측신호로는 동일 마크의 신호라면 무엇이든 사용해도 상관없다.
또, 상기에서는 모든 라인을 사용하여 가중연산을 실시하도록 하고 있지만, 예를 들면 원신호로부터 얻은 각 라인 위치와 로우패스 신호로부터 얻은 각 라인 위치의 차이가 소정 허용치를 초과한 라인에 관해서는 최종적인 멀티마크위치의 결정에는 사용하지 않(무시하)도록 해도 된다.
이상의 생각을 공지의 EGA 연산에 적용함으로써 보다 고정밀도의 중첩노광을 실현할 수 있다. 즉, 개개의 샘플 쇼트 (EGA 계측 쇼트) 에 부설된 얼라인먼트 마크 (멀티마크) 에 대해서 상술한 수법에 의해 신뢰성을 평가하고, 가중평균에 의해 각 얼라인먼트 마크의 위치정보를 구하여 이 구해진 각 샘플 쇼트의 얼라인먼트 마크의 위치정보를 사용하여 EGA 연산을 실시하도록 하면 된다.
또 각 얼라인먼트 마크 (멀티마크) 의 위치정보를 사용하여 EGA 연산을 실시할 때에 신뢰성이 낮은 라인이 많이 포함되어 있던 멀티마크의 위치정보에 대한 웨이트를 작게 하여, EGA 연산을 실시하도록 해도 된다. 이 경우의 웨이트는 멀티마크에 포함되는 신뢰성이 낮은 라인의 개수나 그 신뢰성의 정도 등에 따라 결정하면 된다.
또, 상술한 멀티마크의 신뢰성 평가에서는 원신호로부터의 계측결과와 로우패스 신호로부터의 계측결과를 비교하는 것으로 했으나, 본 발명이 이것에 한정되는 것은 아니다. 로우패스 지수가 다른 필터링이 실시된 신호로부터의 계측결과를 비교해도 되고, 하이패스 필터링이 실시된 신호나 로우패스와 하이패스 양쪽을 실시한 신호를 사용하여 비교를 실시해도 된다. 또 위치 계측은 필터링의 종류에 따라 이미 서술한 수법을 사용하여 실시한다.
상기한 각종 실시형태에 있어서, 마크신호의 비대칭성을 보상하는 수법으로는 복수의 피계측신호 (예를 들면 필터링 도수가 다른 필터링 처리가 이루어진 신호) 로부터 얻은 결과 (마크위치정보) 의 차이를 구하고, 그 차이에 기초한 양 (차이에 임의의 계수를 곱한 것) 으로 계측결과를 보정하는 것으로 하고 있다. 그러나 마크신호에 포함되는 비대칭성에 의한 위치어긋남을 보상하는 수법으로는 복수의 피계측신호로부터 얻은 결과를 선형결합하는 수법이라면 상술한 바와 같은 각 계측결과간의 차이를 구하는 수법에 한정되지 않는다.
마지막으로 상기한 각종 필터링 처리시에 사용되는 필터에 대해서 정리한다.
도 20A ∼ 도 20F 는 상술한 각종 필터의 주파수 특성을 나타내는 도면으로, 도 20A, 도 20B 는 각각 다른 로우패스 지수를 갖는 로우패스 필터를, 도 20C, 도 20F 는 하이패스 필터를, 도 20D 는 밴드패스 필터를, 도 20E 는 미분 필터를 각각나타내는 것이다.
도 20A 는 로우패스 지수 (LP1) 를 갖는 로우패스 필터 (1) 의 게인 (gain) 특성예를 나타내는 것이다. 마크신호를 계측할 때의 샘플링 피치로 결정되는 나이키스트 주파수를 fn (「fn = 1/2 ×SP」이고, SP 는 계측시의 샘플링 피치) 으로 하면, 이 로우패스 필터 (1) 는 주파수「LP1 ×fn」를 경계로 하여 게인 특성이 변화하고 있다. 즉, 이 로우패스 필터 (1) 를 사용하여 계측 신호를 필터링하면, 계측 신호중에서 주파수「LP1 ×fn」이하의 주파수의 주파수 성분의 게인이 높게 되고 (즉 「LP1 ×fn」이하의 주파수 성분의, 계측 신호중에서의 비율이 커지게 되고), 「LP1 ×fn」보다 큰 주파수 성분의 게인이 낮아지게 (「LP1 ×fn」보다 큰 고주파 성분의, 계측 신호중의 비율이 작아지게) 된다.
도 20B 는 로우패스 지수 (LP2) 를 갖는 로우패스 필터 (2) 의 게인 특성예를 나타내는 것이다. 이 로우패스 필터 (2) 는 주파수「LP2 ×fn」를 경계로 하여 게인 특성이 변화하고 있다. 즉, 이 로우패스 필터 (2) 를 사용하여 계측 신호를 필터링한 경우에는, 계측 신호중에서 주파수「LP2 ×fn」이하의 주파수의 주파수 성분의 게인이 높게 되고 「LP2 ×fn」보다 큰 주파수 성분의 게인이 낮아지게 된다.
도 20C 는 하이패스 지수 (HP) 를 갖는 하이패스 필터의 게인 특성예를 나타내는 것이다. 이 하이패스 필터는 주파수「HP ×fn」를 경계로 하여 게인 특성이 변화하고 있다. 즉, 이 하이패스 필터를 사용하여 계측 신호를 필터링한 경우에는 계측 신호중에서 주파수「HP ×fn」이상의 주파수의 주파수 성분의 게인이높게 되고, 「LP2 ×fn」보다 작은 주파수 성분의 게인이 낮아지게 된다.
도 20D 는 로우패스 지수 (LP), 하이패스 지수 (HP) 를 갖는 밴드패스 필터의 게인 특성예를 나타내는 것이다. 이 밴드패스 필터는 주파수「HP ×fn」및 「LP ×fn」를 경계로 하여 게인 특성이 변화하고 있다. 즉, 이 밴드패스 필터를 사용하여 계측 신호를 필터링한 경우에는, 계측 신호중에서 주파수「HP ×fn」∼「LP ×fn」사이의 주파수 성분의 게인이 높게 되고, 그 이외의 주파수 성분의 게인은 낮아지게 된다.
도 20E 는 미분 필터의 게인 특성을 나타내는 것이다. 미분 필터는 계측 신호에 대해서 예를 들면 (-1, 0, 1) 이라는 필터에서 컨볼루션(convolution)을 취하는 것으로, 도시한 바와 같이 고주파 성분일수록 그 게인을 높이는 작용을 가져온다. 이 때문에 미분 필터는 도 20C 에서 설명한 하이패스 필터와 유사한 작용, 즉 고주파 성분의 게인을 저주파 성분의 게인보다도 크게 하는 작용을 계측 신호에 대해서 부여하게 된다.
도 20F 는 마크의 기본 주파수 이상의 주파수 성분의 게인을 상대적으로 높이는 하이패스 필터의 게인 특성예를 나타내는 것이다. 이 필터는 계측 대상인 마크의 기본 주파수 (fb: 후술) 의 게인을 그 기본 주파수 이상의 주파수 (예를 들면 기본 주파수의 n 배 이상의 주파수, n 은 2 이상의 정수) 의 게인보다도 작아지도록 한 것이다. 도 20F 의 하이패스 필터를 사용하여 계측 신호를 필터링한 경우에는 계측 신호중에서 주파수「fb」보다 큰 주파수 성분의 게인이 높아지게 되고, fb 이하의 주파수 성분의 게인이 낮아지게 된다.
여기서 마크의 기본 주파수 (fb) 에 대해서 서술한다. 마크의 기본 주파수 (fb) 는 그 마크의 형상에 따라 다른 것이다. 도 5 나 도 19A 에 나타낸 바와 같은 멀티마크에서의 기본 주파수 fb(m) 는 마크 피치 (예를 들면 도 19A 에서 라인 (L(0)) 의 좌단에서 라인 (L(1)) 의 좌단까지의 간격) 를 MP 로 하면「fb(m) = 1/MP」이다. 한편, 싱글마크 (도 19A 에 나타내는 라인 (L(n)) 을 복수가 아닌 하나만을 갖는 마크) 에서의 기본 주파수 (fb(s)) 는, 라인의 폭 (예를 들면 도 19A 의 라인 (L(0)) 의 좌단에서 우단까지의 간격) 을 MW 로 하면「fb(s) = 1/2MW」이다. 따라서, 도 20D 의 필터를 멀티마크에 적용하는 경우에는 주파수 「1/MP」이하의 주파수 성분의 게인을 낮추고, 싱글마크에 적용하는 경우에는 주파수 「1/2MW」이하의 주파수 성분의 게인을 낮추게 된다.
본 실시형태의 위치계측장치, 위치계측방법 및 노광장치 그리고 노광방법에서는, 계측 대상이 되는 마크신호가 비대칭성을 가지고 있어도, LSA 방식, FIA 방식, LIA 방식 중 어떠한 얼라인먼트 방식의 경우에도 다른 주파수 성분, 또는 다른 차수의 회절광을 사용하여 비대칭성에 의한 위치어긋남을 검출하고 보정함으로써 이미지의 비대칭성이 계측에 미치는 영향을 저감시킬 수 있기 때문에, 보다 정확하게 고정밀도의 얼라인먼트를 실시할 수 있다. 이 때문에 검지광학계의 NA 를 크게 하거나 특별한 단파장 광원을 준비할 필요가 없어 장치의 대형화 및 비용증가를 방지할 수 있다.
또, 상술한 보정연산방법이나 보정계수 (R) 는, 피검지 대상물 (검지 마크) 의 구조 (마크 설계치 정보) 에 기초하여 시뮬레이션에 의해 최적화하거나, 또는마크검지장치로부터 얻은 생신호(生信號) (이미지신호의 주파수 구성이나 이미지신호에서 사용하는 주파수대) 에 기초하여 최적화하는 것이 바람직하다. 또 중첩 결과가 가장 좋아지도록 이들 (보정연산방법이나 보정 계수 (R)) 의 수치나 수법을 최적화하는 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 위치계측장치 및 위치계측방법은, 웨이퍼 (W) 상에 층마다 형성된 마크의 중첩 오차를 계측하는 중첩계측장치에도 사용할 수 있다. 이 경우, 동일화면내에 계측할 마크가 2 종류 들어가게 되지만, 이들을 동시에 처리하여 마크의 상대위치를 주파수마다 또는 회절광의 차수마다 계산하여 보정해도 되고, 또 2 개의 마크를 개개로 본 발명의 위치계측방법으로 계측하여 보정하고, 마지막으로 양 마크의 상대위치를 계측하여 보정해도 된다.
또, 본 실시형태의 기판으로는, 액정디스플레이 디바이스용 유리플레이트나 반도체 디바이스용 반도체 웨이퍼, 박막자기헤드용 세라믹 웨이퍼, 또는 노광장치에서 사용되는 마스크 또는 레티클의 원판 (합성석영, 실리콘웨이퍼) 등이 적용된다.
노광장치 (1) 로는, 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 를 정지한 상태에서 레티클 (R) 의 패턴을 노광하고 웨이퍼 (W) 를 순차으로 스텝 이동시키는 스텝·앤·리피드 방식의 노광장치 (스테퍼) 에도, 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 를 동기 이동하여 레티클 (R) 의 패턴을 노광하는 스텝·앤·스캔 방식의 주사형 투영노광장치 (USP 5,473,410), 소위 스캐닝·스테퍼에도 적용할 수 있다. 또, 노광장치 (1) 로서 투영광학계 (9) 를 사용하지 않고 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 를 밀접시켜 레티클(R) 의 패턴을 웨이퍼 (W) 에 노광하는 프록시미티 노광장치에도 적용할 수 있다.
노광장치 (1) 의 용도로는 반도체 제조용 노광장치에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면 각형 유리플레이트에 액정표시소자 패턴을 노광하는 액정용 노광장치나 박막자기헤드, 촬상소자 (CCD) 또는 마스크 (M) 등을 제조하기 위한 노광장치 등에도 널리 적용할 수 있다.
또, 광원 (2: 노광광, 및 얼라인먼트광) 으로, 초고압 수은램프로부터 발생하는 휘선 (g 선 (436 nm), i 선 (365 nm)), KrF 엑시머레이저 (248 nm), ArF 엑시머레이저 (193 nm), F2레이저 (157 nm) 뿐만 아니라 X 선이나 전자총 등의 하전입자선을 사용할 수 있다. 예를 들면 전자총을 사용하는 경우에는 전자총으로 열전자 방사형의 랜턴헥사보라이트 (LaB6), 탄탈 (Ta) 을 사용할 수 있다.
투영광학계 (9) 의 배율은 축소계뿐만 아니라 등배 및 확대계 중 어느 것이라도 좋다. 또, 투영광학계 (9) 로는, 엑시머레이저 등의 원자외선을 사용하는 경우는 초재(硝材)로서 석영이나 형석 등의 원자외선을 투과하는 재료를 사용하고, F2레이저를 사용하는 경우에는 반사굴절계 또는 굴절계의 광학계로 하고 (레티클 (R) 도 반사형 타입의 것을 사용한다), 또 전자총을 사용하는 경우에는 광학계로서 전자렌즈 및 편향기로 이루어지는 전자광학계를 사용하면 된다. 또, 전자총이 통과하는 광로는 진공상태로 하는 것은 말할 것도 없다.
반도체 디바이스는 각 디바이스의 기능·성능 설계를 실시하는 스텝, 이 설계스텝에 기초한 레티클 (R) 을 제작하는 스텝, 실리콘 재료로 웨이퍼 (W) 를 제작하는 스텝, 전술한 실시형태의 노광장치 (1) 에 의해 레티클 (R) 의 패턴을 웨이퍼 (W) 에 노광하는 스텝, 각 디바이스를 조립하는 스텝 (다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정을 포함한다), 검사 스텝 등을 거쳐 제조된다.
산업상의 이용가능성
본 발명은, 반도체소자나 액정표시소자 등의 제조공정에 있어서, 포토마스크의 패턴 이미지를 감광기판상에 투영노광하는 노광장치, 노광방법 및 노광된 위치나 상기 포토마스크의 묘화정밀도를 계측하는 위치계측장치, 위치계측방법, 그리고 노광된 패턴의 중첩 오차를 계측하는 중첩계측장치, 중첩계측방법에 관한 것이다.
본 발명의 위치계측장치 및 위치계측방법은, 마크신호의 비대칭성에 기초하여 산출부의 산출결과를 보정하는 구성으로 되어 있다. 이 위치계측장치 및 위치계측방법에서는, 마크신호가 비대칭성을 가지고 있어도, LSA 방식, FIA 방식, LIA 방식 중 어떠한 얼라인먼트 방식의 경우라도 비대칭성에 의한 위치어긋남을 검출하여 보정함으로써 이미지의 비대칭성이 계측에 미치는 영향을 저감시킬 수 있기 때문에, 보다 정확하게 고정밀도의 얼라인먼트를 실시할 수 있어 검지광학계의 NA 를 크게 하거나 특별한 단파장 광원을 준비할 필요가 없어져 장치의 대형화 및 비용증가를 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
또, 본 발명의 노광장치는 마스크 마크 및 기판 마크 중 적어도 한쪽의 위치를 계측하는 위치계측장치로서, 청구항 제 1 항 내지 제 5 항, 제 7 항 내지 제 10 항, 제 12 항 내지 제 17 항, 제 19 항 내지 제 24 항, 또는 제 26 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 기재된 위치계측장치가 설치되고, 본 발명의 노광방법은 마스크 마크 및 상기 기판 마크 중 적어도 한쪽의 위치를 계측하는 위치계측방법으로, 청구항 제 32 항 내지 제 37 항, 제 39 항 내지 제 43 항, 제 45 항 내지 제 50 항, 또는 제 52 항 내지 제 53 항 중 어느 한 항에 기재된 위치계측방법을 사용하는 구성으로 되어 있다. 이 노광장치 및 노광방법에서는 마스크와 기판을 위치 결정할 때, 또는 기판을 전(前)레이어에 대하여 위치 결정할 때에 고정밀도의 얼라인먼트가 실현되는 효과를 얻을 수 있다.
또, 본 발명의 중첩계측장치는 마크의 위치를 계측하는 위치계측장치로서, 청구항 제 1 항 내지 제 5 항, 제 7 항 내지 제 10 항, 제 12 항 내지 제 17 항, 제 19 항 내지 제 24 항, 또는 제 26 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 기재된 위치계측장치가 설치되고, 본 발명의 중첩계측방법은 마크의 위치를 계측하는 위치계측방법으로, 청구항 제 32 항 내지 제 37 항, 제 39 항 내지 제 43 항, 제 45 항 내지 제 50 항, 또는 제 52 항 내지 제 53 항 중 어느 한 항에 기재된 위치계측방법을 사용하는 구성으로 되어 있다. 이 중첩계측장치 및 중첩계측방법에서는 마크신호의 비대칭성에 의한 위치어긋남을 보정하여 고정밀도의 중첩 오차를 계측할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (58)

  1. 물체상에 형성된 마크에 대하여 검지빔을 조사함으로써 얻어지는 마크신호를 사용하여, 상기 마크의 위치에 관한 마크위치정보를 산출하는 산출부를 갖는 위치계측장치에 있어서,
    상기 마크신호의 비대칭성에 기초하여, 상기 산출부의 산출결과를 보정하는 보정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 위치계측장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 산출부는, 상기 마크위치정보를 산출할 때에 사용되는 소정 정보에 대하여, 소정의 처리를 실시하여 복수의 처리정보를 생성하는 처리수단을 포함하고,
    상기 보정수단은, 상기 복수의 처리정보를 사용하여 상기 산출부에 의해 각각 산출된 복수의 상기 마크위치정보에 기초하여, 상기 산출부의 산출결과를 보정하는 것을 특징으로 하는 위치계측장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 소정 정보는 상기 마크신호이고,
    상기 처리수단은, 상기 마크신호에 대하여, 소정 범위의 주파수 성분의 상기 마크신호중에서의 존재비율을 변경하는 처리를 실시하여, 상기 마크신호와는 다른 주파수 구성을 갖는 마크신호를 생성하고,
    상기 보정수단은, 복수의 상기 마크신호를 사용하여 상기 산출부에 의해 각각 산출된 복수의 마크신호정보에 기초하여, 상기 보정을 실시하는 것을 특징으로 하는 위치계측장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 처리수단은, 소정의 주파수 이득분포를 사용하여, 상기 마크신호의 주파수 구성의 변환처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 위치계측장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 산출부는, 서로 다른 주파수 구성을 갖는 상기 복수의 마크신호를 각각 리터닝 자기상관함으로써, 또는 상기 복수의 마크신호에 대하여 소정의 주파수 구성을 갖는 템플릿에 의해 템플릿 매칭을 실시함으로써, 상기 복수의 마크위치정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 위치계측장치.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리수단은, 상기 마크신호에 대하여, 상기 소정 범위의 주파수 성분의 상기 마크신호중에서의 존재비율을 변경하는 처리와는 별도로, 상기 소정 범위와는 적어도 일부 다른 범위의 주파수 성분의 상기 마크신호중에서의 존재비율을 변경하는 처리를 실시함으로써, 서로 다른 주파수 구성을 갖는 복수의 마크신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 위치계측장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 소정 정보는 상기 마크신호이고,
    상기 처리수단은 상기 마크신호의, 서로 다른 주파수 성분의 위상을 산출하며,
    상기 보정수단은, 상기 복수의 위상으로부터 산출된 복수의 마크위치정보에 기초하여, 상기 보정을 실시하는 것을 특징으로 하는 위치계측장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 처리수단은, 상기 마크신호를 푸리에 변환하여, 서로 다른 차수의 푸리에 성분의 위상을 산출하고,
    상기 보정수단은, 상기 다른 차수의 푸리에 성분의 위상으로부터 각각 산출된 상기 복수의 마크위치정보에 기초하여, 상기 보정을 실시하는 것을 특징으로 하는 위치계측장치.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 산출부는, 상기 마크신호에 대하여 소정의 주파수 구성을 갖는 템플릿에 의해 템플릿 매칭을 실시함으로써, 상기 복수의 마크위치정보를 산출하는 것이고,
    상기 소정 정보는 상기 템플릿 및 상기 마크신호에 의해 산출되는 상관함수또는 상기 템플릿이고,
    상기 처리수단은, 상기 템플릿 또는 상기 상관함수에 대하여, 소정 범위의 주파수 성분의 존재비율을 변경하는 처리를 실시하여, 서로 다른 주파수 구성을 갖는 복수의 템플릿 또는 복수의 상관함수를 생성하고,
    상기 보정수단은, 상기 복수의 템플릿 또는 상기 복수의 상관함수를 사용하여 상기 산출부에 의해 각각 산출된 복수의 마크위치정보에 기초하여, 상기 보정을 실시하는 것을 특징으로 하는 위치계측장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 마크신호는, 상기 마크로부터 발생한 서로 다른 차수의 회절광의 위상을 포함하고,
    상기 보정수단은, 상기 복수의 위상으로부터 각각 산출된 복수의 마크위치정보에 기초하여, 상기 산출부의 산출결과를 보정하는 것을 특징으로 하는 위치계측장치.
  11. 제 2 항 내지 제 5 항, 또는 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보정수단은, 상기 복수의 마크위치정보의 선형결합결과에 기초하여, 상기 산출부의 산출결과를 보정하는 것을 특징으로 하는 위치계측장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 보정수단은, 상기 복수의 마크위치정보의 차이에 기초하여, 상기 산출부의 산출결과를 보정하는 것을 특징으로 하는 위치계측장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 마크위치정보 중 제 1 위치정보를 CH, 제 2 위치정보를 CL 로 하고, 소정 계수를 R (R > 0) 로 했을 때,
    상기 보정수단은, (CL - CH) ×R 로 구해진 결과에 기초하여, 상기 보정을 실시하는 것을 특징으로 하는 위치계측장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 위치정보 (CH) 는, 상기 제 2 위치정보 (CL) 에 비하여 고해상도의 신호로부터 산출되는 것을 특징으로 하는 위치계측장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 고해상도의 신호는, 상기 제 2 위치정보 (CL) 를 얻을 때에 사용되는 신호가 갖는 주파수 성분보다도 높은 주파수 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치계측장치.
  16. 소정의 주파수 구성을 갖는 템플릿과 물체상에 형성된 마크에 대하여 검지빔을 조사함으로써 얻어지는 마크신호와의 템플릿 매칭을 실시함으로써, 상기 마크의 위치에 관한 마크위치정보를 산출하는 산출부를 갖는 위치계측장치에 있어서,
    특정 주파수 이하의 주파수 성분의 상기 마크신호중에서의 존재비율, 및 상기 특정 주파수 이하의 주파수 성분의 상기 템플릿 중에서의 존재비율을 각각 저감하는 제 1 필터링 처리, 또는 상기 템플릿과 상기 마크신호에 의해 산출되는 상관함수에 대하여 상기 특정 주파수 이하의 주파수 성분의 존재비율을 저감하는 제 2 필터링 처리를 실시하는 필터링 수단을 구비하고,
    상기 산출부는 상기 제 1 필터링 처리된 상기 마크신호와 상기 템플릿을 템플릿 매칭을 실시함으로써, 또는 상기 제 2 필터링 처리된 상기 상관함수에 기초하여, 상기 마크위치정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 위치계측장치.
  17. 물체상에 형성된 마크에 대하여 검지빔을 조사함으로써 얻어지는 마크신호를 리터닝 자기상관함으로써, 상기 마크의 위치에 관한 마크위치정보를 산출하는 산출부를 갖는 위치계측장치에 있어서,
    특정 주파수 이하의 주파수 성분의 상기 마크신호중에서의 존재비율을 저감하는 필터링 처리를 실시하는 필터링 수단을 구비하고,
    상기 산출부는 상기 필터링 처리된 상기 마크신호를 리터닝 자기상관함으로써 상기 마크위치정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 위치계측장치.
  18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 필터링 수단은, 상기 마크신호중에 있어서, 상기 마크의 형상에 기초하여 정의되는 기본 주파수를 갖는 상기 마크신호중의 주파수 성분의 상기 존재비율을, 상기 기본 주파수보다 큰 주파수를 갖는 상기 마크신호중의 주파수 성분의 상기 존재비율보다도 저감하는 것을 특징으로 하는 위치계측장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    복수의 라인 패턴을 포함하는 멀티마크에서의 상기 기본 주파수는 각 라인 패턴의 간격을 나타내는 마크 피치를 MP 로 하면 1/MP 이고,
    유일한 라인 패턴으로 이루어지는 싱글마크에서의 상기 기본 주파수는 라인 패턴의 폭을 MW 로 하면 1/2MW 인 것을 특징으로 하는 위치계측장치.
  20. 물체상에 형성된 마크에 대하여 검지빔을 조사함으로써 얻어지는 마크신호를 사용하여, 상기 마크의 위치에 관한 마크위치정보를 산출하는 산출부를 갖는 위치계측장치에 있어서,
    상기 마크신호에 대하여 필터링 처리를 실시하여, 서로 주파수 구성이 다른 복수의 마크신호를 생성하는 필터링 수단; 및
    상기 복수의 마크신호를 사용하여 상기 산출부에 의해 각각 산출된 복수의 마크위치정보중에서 소정 조건을 만족하는 마크위치정보를 추출하는 추출수단을 구비하며,
    상기 추출된 마크위치정보에 기초하여, 최종적인 마크위치정보를 결정하는것을 특징으로 하는 위치계측장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 추출수단은, 상기 복수의 마크위치정보끼리의 차이가 소정치보다도 크면, 보다 저주파 성분을 많이 포함하는 쪽의 마크신호에 기초하여 산출된 마크위치정보를 추출하고, 상기 차가 상기 소정치 이내라면, 보다 고주파 성분을 많이 포함하는 쪽의 마크신호에 기초하여 산출된 마크위치정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 위치계측장치.
  22. 물체상에 형성된 마크에 대하여 검지빔을 조사함으로써 얻어지는 마크신호를 사용하여, 상기 마크의 위치에 관한 마크위치정보를 산출하는 산출부를 갖는 위치계측장치에 있어서,
    상기 마크신호에 기초하여 상기 산출부에 의해 산출된 마크위치정보와 상기 마크에 관한 소정의 설계치 정보를 비교하여, 상기 산출된 마크위치정보의 타탕성을 판별하는 판별수단; 및
    상기 마크신호에 필터링 처리를 실시하여, 상기 필터링 처리의 대상으로 된 신호와는 다른 주파수 구성을 갖는 마크처리신호를 생성하는 필터링 수단을 구비하며,
    상기 판별수단에 의해 상기 마크신호의 타당성이 부정된 경우에는, 상기 생성된 마크처리신호를 사용하여 상기 산출부에 의해 상기 마크위치정보를 산출하여그 타당성을 상기 판별수단에 의해 판별하고, 상기 산출부에 의해 산출되는 마크위치정보의 타당성이 상기 판별수단에 의해 인정되기까지, 상기 필터링 처리 및 상기 마크처리신호에 기초한 마크위치정보의 산출처리 및 상기 판별처리를 반복하는 것을 특징으로 하는 위치계측장치.
  23. 물체상에 형성된 마크에 대하여 검지빔을 조사함으로써 얻어지는 마크신호를 사용하여, 상기 마크의 위치에 관한 마크위치정보를 산출하는 산출부를 갖는 위치계측장치에 있어서,
    상기 마크신호에 필터링 처리를 실시하여, 주파수 구성이 다른 마크신호를 생성하는 필터링 수단; 및
    서로 다른 주파수 구성을 갖는 복수의 상기 마크신호를 사용하여 상기 산출부에 의해 각각 산출된 복수의 마크위치정보끼리를 비교하여, 상기 마크위치정보를 평가하는 평가수단을 구비하고,
    상기 산출부는, 상기 복수의 마크위치정보와 상기 평가수단에 의한 평가결과에 기초하여, 최종적인 마크위치정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 위치계측장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 마크는 복수의 마크 요소가 소정 방향으로 주기적으로 배열된 멀티마크이고,
    상기 평가수단은, 상기 복수의 마크위치정보의 사이에서의, 각각 대응하는 각 마크 요소의 위치정보의 상이함에 기초하여, 각 마크 요소의 위치정보를 평가하고, 상기 각 마크 요소의 위치정보를 사용하여 최종적인 위치정보를 산출할 때의 각 마크 요소의 위치정보의 웨이트를 결정하는 것을 특징으로 하는 위치계측장치.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 물체상에는 상기 마크가 복수 형성되어 있고,
    상기 필터링 수단은, 상기 복수의 마크 중의 복수의 계측대상마크에 대하여 상기 필터링 처리를 실시하여, 이 계측대상마크마다 각각 주파수 구성이 다른 마크신호를 생성하고,
    상기 평가수단은 상기 계측대상마크마다 구해진 상기 마크위치정보를 평가하고,
    상기 평가수단에 의한 평가결과와 상기 계측대상마크마다의 상기 마크위치정보를 사용하여 통계 연산을 실시함으로써, 상기 물체상의 상기 복수의 마크 각각의 위치정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 위치계측장치.
  26. 제 20 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필터링 수단은 특정 주파수 이상의 주파수 성분의 상기 마크신호중에서의 존재비율을 저감하는 것이고,
    상기 마크신호에 대하여 상기 필터링 처리를 복수회 실시하는 경우에는, 존재비율을 저감해야 할 주파수 성분을 변경하여 상기 필터링을 실시하는 것을 특징으로 하는 위치계측장치.
  27. 물체상에 형성된 마크에 대하여 검지빔을 조사함으로써 얻어지는 마크신호를 사용하여, 상기 마크의 위치에 관한 마크위치정보를 산출하는 산출부를 갖는 위치계측장치에 있어서,
    상기 산출부는,
    서로 다른 주파수 구성을 갖는 복수의 마크신호를 획득하는 획득수단; 및
    상기 획득수단에 의해 획득된 상기 복수의 마크신호마다 상기 마크위치정보를 산출하고, 이 산출된 복수의 마크위치정보에 기초하여 1개의 마크위치정보를 결정하는 결정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치계측장치.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 획득수단은, 상기 마크신호에 대하여, 소정 범위의 주파수 성분의 상기 마크신호중에서의 존재비율을 변경하는 처리를 실시함으로써, 상기 마크신호와는 다른 주파수 구성을 갖는 마크신호를 얻는 것을 특징으로 하는 위치계측장치.
  29. 제 27 항에 있어서,
    상기 획득수단은, 상기 마크로부터 발생한 서로 다른 차수의 회절광을 수광함으로써 상기 복수의 마크신호를 획득하여, 이 다른 차수의 회절광마다 위상을 획득하고,
    상기 결정수단은 상기 획득수단에 의해 얻어진 복수의 상기 위상으로부터 상기 마크위치정보를 각각 산출하는 것을 특징으로 하는 위치계측장치.
  30. 제 27 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결정수단은, 상기 산출된 복수의 마크위치정보의 선형결합을 포함하는 연산에 의해, 상기 1개의 마크위치정보를 결정하는 것을 특징으로 하는 위치계측장치.
  31. 마스크상의 마스크 마크와 기판상의 기판 마크를 사용하여 상기 마스크와 상기 기판을 위치맞춤하여, 상기 마스크의 패턴을 상기 기판에 노광하는 노광장치에 있어서,
    상기 마스크 마크 및 상기 기판 마크 중 적어도 일방의 위치를 계측하는 위치계측장치로서, 제 1 항 내지 제 5 항, 제 7 항 내지 제 10 항, 제 12 항 내지 제 17 항, 제 19 항 내지 제 25 항, 또는 제 27 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 기재된 위치계측장치가 배치되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  32. 기판상에 층마다 형성된 복수의 마크를 계측대상으로 하여, 상기 복수의 마크의 중첩오차를 계측하는 중첩계측장치에 있어서,
    상기 마크의 위치를 계측하는 위치계측장치로서, 제 1 항 내지 제 5 항, 제7 항 내지 제 10 항, 제 12 항 내지 제 17 항, 제 19 항 내지 제 25 항, 또는 제 27 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 기재된 위치계측장치가 배치되는 것을 특징으로 하는 중첩계측장치.
  33. 물체상에 형성된 마크에 대하여 검지빔을 조사함으로써 얻어지는 마크신호를 사용하여, 상기 마크의 위치에 관한 마크위치정보를 산출하는 산출부를 갖는 위치계측방법에 있어서,
    상기 마크신호의 비대칭성에 기초하여, 상기 산출부의 산출결과를 보정하는 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 산출부는, 상기 마크위치정보를 산출할 때에 사용되는 소정 정보에 대하여, 소정의 처리를 실시하여 복수의 처리정보를 생성하고,
    상기 복수의 처리정보를 사용하여 상기 산출부에 의해 각각 산출된 복수의 상기 마크위치정보에 기초하여, 상기 산출부의 산출결과를 보정하는 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 소정 정보는 상기 마크신호이고,
    이 마크신호에 대하여, 소정 범위의 주파수 성분의 상기 마크신호중에서의존재비율을 변경하는 처리를 실시하여, 상기 마크신호와는 다른 주파수 구성을 갖는 마크신호를 생성하고,
    복수의 상기 마크신호를 사용하여 상기 산출부에 의해 각각 산출된 복수의 마크신호정보에 기초하여 상기 보정을 실시하는 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  36. 제 35 항에 있어서,
    소정의 주파수 이득분포를 사용하여, 상기 마크신호의 주파수 구성의 변환처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  37. 제 34 항에 있어서,
    상기 마크신호를 푸리에 변환하여, 서로 다른 차수의 푸리에 성분의 위상을 산출하고,
    상기 다른 차수의 푸리에 성분의 위상으로부터 각각 산출된 상기 복수의 마크위치정보에 기초하여, 상기 보정을 실시하는 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  38. 제 33 항에 있어서,
    상기 마크신호는, 상기 마크로부터 발생한 서로 다른 차수의 회절광의 위상을 포함하고,
    상기 복수의 위상으로부터 각각 산출된 복수의 마크위치정보에 기초하여, 상기 산출부의 산출결과를 보정하는 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  39. 제 34 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 마크위치정보의 선형결합결과에 기초하여, 상기 산출부의 산출결과를 보정하는 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 복수의 마크위치정보의 차이에 기초하여, 상기 산출부의 산출결과를 보정하는 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 복수의 마크위치정보 중 제 1 위치정보를 CH, 제 2 위치정보를 CL 로 하고, 소정 계수를 R (R > 0) 로 했을 때,
    (CL - CH) ×R 로 구해진 결과에 기초하여, 상기 보정을 실시하는 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 제 1 위치정보 (CH) 는, 상기 제 2 위치정보 (CL) 에 비하여 고해상도의 신호로부터 산출되는 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  43. 소정의 주파수 구성을 갖는 템플릿과 물체상에 형성된 마크에 대하여 검지빔을 조사함으로써 얻어지는 마크신호와의 템플릿 매칭을 실시함으로써, 상기 마크의 위치에 관한 마크위치정보를 산출하는 산출부를 갖는 위치계측방법에 있어서,
    특정 주파수 이하의 주파수 성분의 상기 마크신호중에서의 존재비율 및 상기 특정 주파수 이하의 주파수 성분의 상기 템플릿중에서의 존재비율을 각각 저감하는 제 1 필터링 처리, 또는 상기 템플릿과 상기 마크신호에 의해 산출되는 상관함수에 대하여 상기 특정 주파수 이하의 주파수 성분의 존재비율을 저감하는 제 2 필터링 처리를 실시하고,
    상기 산출부는, 상기 제 1 필터링 처리된 상기 마크신호와 상기 템플릿을 템플릿 매칭을 실시함으로써, 또는 상기 제 2 필터링 처리된 상기 상관함수에 기초하여, 상기 마크위치정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  44. 물체상에 형성된 마크에 대하여 검지빔을 조사함으로써 얻어지는 마크신호를 리터닝 자기상관함으로써, 상기 마크의 위치에 관한 마크위치정보를 산출하는 산출부를 갖는 위치계측방법에 있어서,
    특정 주파수 이하의 주파수 성분의 상기 마크신호중에서의 존재비율을 저감하는 필터링 처리를 실시하고,
    상기 산출부는 상기 필터링 처리된 상기 마크신호를 리터닝 자기상관함으로써 상기 마크위치정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  45. 제 43 항 또는 제 44 항에 있어서,
    상기 마크신호중에서, 상기 마크의 형상에 기초하여 정의되는 기본 주파수를 갖는 상기 마크신호중의 주파수 성분의 상기 존재비율을, 상기 기본 주파수보다 큰 주파수를 갖는 상기 마크신호중의 주파수 성분의 상기 존재비율보다도 저감하는 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  46. 제 45 항에 있어서,
    복수의 라인 패턴을 포함하는 멀티마크에서의 상기 기본 주파수는 각 라인 패턴의 간격을 나타내는 마크 피치를 MP 로 하면 1/MP 이고,
    유일한 라인 패턴으로 이루어지는 싱글마크에서의 상기 기본 주파수는 라인 패턴의 폭을 MW 로 하면 1/2MW 인 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  47. 물체상에 형성된 마크에 대하여 검지빔을 조사함으로써 얻어지는 마크신호를 사용하여, 상기 마크의 위치에 관한 마크위치정보를 산출하는 산출부를 갖는 위치계측방법에 있어서,
    상기 마크신호에 대하여 필터링 처리를 실시하여, 서로 주파수 구성이 다른 복수의 마크신호를 생성하고,
    상기 복수의 마크신호를 사용하여 상기 산출부에 의해 각각 산출된 복수의 마크위치정보중에서 소정 조건을 만족하는 마크위치정보를 추출하고,
    상기 추출된 마크위치정보에 기초하여, 최종적인 마크위치정보를 결정하는 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  48. 제 47 항에 있어서,
    상기 복수의 마크위치정보끼리의 차이가 소정치보다도 크면, 보다 저주파 성분을 많이 포함하는 쪽의 마크신호에 기초하여 산출된 마크위치정보를 추출하고, 상기 차이가 상기 소정치 이내라면, 보다 고주파 성분을 많이 포함하는 쪽의 마크신호에 기초하여 산출된 마크위치정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  49. 물체상에 형성된 마크에 대하여 검지빔을 조사함으로써 얻어지는 마크신호를 사용하여, 상기 마크의 위치에 관한 마크위치정보를 산출하는 산출부를 갖는 위치계측방법에 있어서,
    상기 마크신호에 기초하여 상기 산출부에 의해 산출된 마크위치정보와 상기 마크에 관한 소정 설계치 정보를 비교하여, 상기 산출된 마크위치정보의 타탕성을 판별하고,
    상기 마크신호에 필터링 처리를 실시하여, 상기 필터링 처리의 대상으로 된 신호와는 다른 주파수 구성을 갖는 마크처리신호를 생성하고,
    상기 판별에 의해 상기 마크신호의 타당성이 부정된 경우에는, 상기 생성된 마크처리신호를 사용하여 상기 산출부에 의해 상기 마크위치정보를 산출하여 그 타당성을 판별하고, 상기 산출부에 의해 산출되는 마크위치정보의 타당성이 인정되기까지, 상기 필터링 처리 및 상기 마크처리신호에 기초한 마크위치정보의 산출처리및 상기 판별처리를 반복하는 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  50. 물체상에 형성된 마크에 대하여 검지빔을 조사함으로써 얻어지는 마크신호를 사용하여, 상기 마크의 위치에 관한 마크위치정보를 산출하는 산출부를 갖는 위치계측방법에 있어서,
    상기 마크신호에 필터링 처리를 실시하여, 주파수 구성이 다른 마크신호를 생성하고,
    서로 다른 주파수 구성을 갖는 복수의 상기 마크신호를 사용하여 상기 산출부에 의해 각각 산출된 복수의 마크위치정보끼리를 비교하여 상기 마크위치정보를 평가하고,
    상기 산출부는, 상기 복수의 마크위치정보와 상기 평가결과에 기초하여, 최종적인 마크위치정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  51. 제 50 항에 있어서,
    상기 마크는 복수의 마크 요소가 소정 방향으로 주기적으로 배열된 멀티마크이고,
    상기 복수의 마크위치정보 사이에서의, 각각 대응하는 각 마크 요소의 위치정보의 상이함에 기초하여, 각 마크 요소의 위치정보를 평가하고,
    상기 각 마크 요소의 위치정보를 사용하여 최종적인 위치정보를 산출할 때의 각 마크 요소의 위치정보의 웨이트를 결정하는 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  52. 제 50 항에 있어서,
    상기 물체상에 상기 마크를 복수 형성하고,
    이 복수의 마크중의 복수의 계측대상마크에 대하여 상기 필터링 처리를 실시하여, 이 계측대상마크마다 각각 주파수 구성이 다른 마크신호를 생성하고,
    상기 계측대상마크마다 구해진 상기 마크위치정보를 평가하고,
    이 평가결과와 상기 계측대상마크마다의 상기 마크위치정보를 사용하여 통계 연산을 실시함으로써, 상기 물체상의 상기 복수의 마크 각각의 위치정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  53. 제 47 항 내지 제 52 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필터링 처리는 특정 주파수 이상의 주파수 성분의 상기 마크신호중에서의 존재비율을 저감하는 것이고,
    상기 마크신호에 대하여 상기 필터링 처리를 복수회 실시하는 경우에는, 존재비율을 저감해야 할 주파수 성분을 변경하여 상기 필터링을 실시하는 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  54. 물체상에 형성된 마크에 대하여 검지빔을 조사함으로써 얻어지는 마크신호를 사용하여, 상기 마크의 위치에 관한 마크위치정보를 산출하는 위치계측방법에 있어서,
    서로 다른 주파수 구성을 갖는 복수의 마크신호를 획득하고,
    획득한 상기 복수의 마크신호마다 상기 마크위치정보를 산출하고,
    산출한 복수의 마크위치정보에 기초하여 1개의 마크위치정보를 결정하는 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  55. 제 54 항에 있어서,
    상기 마크로부터 발생한 서로 다른 차수의 회절광을 수광함으로써 상기 복수의 마크신호를 획득하여, 이 다른 차수의 회절광마다 위상을 획득하고,
    얻어진 복수의 상기 위상으로부터 상기 마크위치정보를 각각 산출하는 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  56. 제 54 항 또는 제 55 항에 있어서,
    상기 산출된 복수의 마크위치정보를 선형결합함으로써, 상기 1개의 마크위치정보를 결정하는 것을 특징으로 하는 위치계측방법.
  57. 마스크상의 마스크 마크와 기판상의 기판 마크를 사용하여 상기 마스크와 상기 기판을 위치맞춤하여, 상기 마스크의 패턴을 상기 기판에 노광하는 노광방법에 있어서,
    상기 마스크 마크 및 상기 기판 마크 중 적어도 일방의 위치를 계측하는 위치계측방법으로서, 제 33 항 내지 제 38 항, 제 40 항 내지 제 44 항, 제 46 항 내지 제 52 항, 또는 제 54 항 내지 제 55 항 중 어느 한 항에 기재된 위치계측방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  58. 기판상에 층마다 형성된 복수의 마크를 계측대상으로 하여, 상기 복수의 마크의 중첩오차를 계측하는 중첩계측방법에 있어서,
    상기 마크의 위치를 계측하는 위치계측방법으로서, 제 33 항 내지 제 38 항, 제 40 항 내지 제 44 항, 제 46 항 내지 제 52 항, 또는 제 54 항 내지 제 55 항 중 어느 한 항에 기재된 위치계측방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 중첩계측방법.
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