CN114424019A - 套刻测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种套刻测量装置。更详细地，涉及一种具备使用彼此不同的波长的光源的自动对焦(Auto focus)系统的套刻测量装置。本发明提供一种套刻测量装置，其测量分别形成于晶圆的彼此不同的层的第一套刻标记与第二套刻标记之间的误差，所述套刻测量装置包括：第一光源，其照射第一光束；第一检测器，其获取出自所述第一光源并在所述晶圆的测量位置反射的所述第一光束的信号；第二光源，其照射波长不同于所述第一光束的第二光束；第二检测器，其获取出自所述第二光源并在所述晶圆的所述测量位置反射的所述第二光束的信号；物镜，其将所述第一光束和所述第二光束集光于所述晶圆的所述测量位置，并收集在所述测量位置反射的光束；致动器，其调节相对于所述晶圆的所述物镜的光轴方向的相对位置；控制单元，其控制所述致动器；以及高度检测单元，其基于对应于相对于所述晶圆的所述物镜的所述光轴方向的相对位置的变化的所述第一检测器的信号的变化检测所述第一套刻标记的高度，并基于对应于相对于所述晶圆的所述物镜的所述光轴方向的相对位置的变化的所述第二检测器的信号的变化检测所述第二套刻标记的高度。

Description

套刻测量装置
技术领域
本发明涉及一种套刻测量装置。更详细地，涉及一种具备使用彼此不同的波长的光源的自动对焦(Auto focus)系统的套刻测量装置。
背景技术
随着技术的发展，半导体器件的尺寸减小，并且要求增加集成电路的密度。为了满足这样的要件，需要满足多样的条件，其中，套刻容许误差是重要的指标之一。
半导体器件通过多个制造工序制造。为了在晶圆上形成集成电路，需要经过多个制造工序，以便在特定位置依次形成期望的电路结构和要素。制造工序使得图案化的层依次形成在晶圆上。通过这样的反复的层叠工艺，在集成电路内生成电激活的图案。此时，若每个结构未被对准在生产工艺中容许的误差范围内，则电激活的图案之间会发生干涉，并且这种现象可能会导致所制造的电路的性能及可靠度性出现问题。为了测量和验证这些层之间的对准误差，使用一种套刻测量工具。
一般的套刻计量及方法测量和验证两个层之间的对准是否在容许误差范围内。其中一种方法是在基板上的特定位置形成被称为套刻标记的结构物，并利用光学图像获取装备拍摄该结构物以测量套刻的方法。用于测量的结构物被设计为在每个层可以测量X方向和Y方向中的至少一个方向的套刻。每个结构物被设计为对称的结构，并计算在对称方向上配置的结构物之间的中心值以将其用作该层的代表值，并计算该每个层的代表值之间的相对差来导出套刻误差。
当测量两个层的套刻时，如图1和图2所示，将大体上呈盒形态的第一套刻标记1和大体上呈小于第一套刻标记1的盒形态的第二套刻标记2分别形成于连续的两个层后，如图3和图4所示，获取表示以第一套刻标记1为焦面(focal plane)获得的信号的不同位置的强度变化的波形，以获取第一套刻标记1的中心值C1，并获取表示以第二套刻标记2为焦面获得的信号的不同位置的强度变化的波形，以获取第二套刻标记2的中心值C2，由此测量两个层之间的套刻误差。
然而，这种方法的问题在于，未考虑第一套刻标记1和第二套刻标记2由彼此不同的物质形成于彼此不同的层，且第一套刻标记1被形成有第二套刻标记1的层覆盖等，并且利用使用单一光源的自动对焦装置测量第一套刻标记1和第二套刻标记2的高度。
自动对焦装置利用对应于与晶圆的距离的检测器信号(detector signal)的大小变化测量第一套刻标记1和第二套刻标记2的高度。例如，可以利用套刻标记图像的对比度变化测量第一套刻标记1和第二套刻标记2的高度。
图5是示出使用单一波长的光源时对应于晶圆与物镜的距离的检测器信号的大小变化的图。图5的(a)是使用短波长的光源的情况，(b)是使用长波长的光源的情况。
如图5的(a)和(b)所示，由于第一套刻标记1位于先形成的前一层，因此，在晶圆与物镜的距离近的区域中，基于第一套刻标记1的检测器信号具有最大值；并且由于第二套刻标记2位于形成在前一层上的当前层，因此，在晶圆与物镜的距离远的区域，基于第二套刻标记2的检测器信号具有最大值。
然而，如从图5的(a)和(b)可以看出，根据光源的种类，最大值的大小存在较大的差异。当使用短波长的光源时，基于第二套刻标记2的检测器信号的最大值很大，而基于第一套刻标记1的检测器信号的最大值很小。因此，当使用短波长的光源时，存在难以准确地测量第一套刻标记1的高度的问题。相反，当使用长波长的光源时，存在难以精确地测量第二套刻标记2的高度的问题。
随着半导体工艺技术的发展，高度差较大，在有必要准确地测量光学性质不同的层之间的套刻误差的当前，对解决这种问题的要求正日益增加。
现有技术文献
韩国公开专利特2003-0054781号
韩国授权专利第10-0689709号
韩国授权专利第10-1564312号
发明内容
技术问题
本发明旨在改善上述问题，其目的在于，提供一种能够准确地测量高度差大且光学性质彼此不同的层之间的套刻误差的新的套刻测量装置。
技术方案
为了达成上述目的，本发明提供一种套刻测量装置，其测量分别形成于晶圆的彼此不同的层的第一套刻标记与第二套刻标记之间的误差，所述套刻测量装置包括：第一光源，其照射第一光束；第一检测器，其获取出自所述第一光源并在所述晶圆的测量位置反射的所述第一光束的信号；第二光源，其照射波长不同于所述第一光束的第二光束；第二检测器，其获取出自所述第二光源并在所述晶圆的所述测量位置反射的所述第二光束的信号；物镜，其将所述第一光束和所述第二光束集光于所述晶圆的所述测量位置，并收集在所述测量位置反射的光束；致动器，其调节相对于所述晶圆的所述物镜的光轴方向的相对位置；控制单元，其控制所述致动器；以及高度检测单元，其基于对应于相对于所述晶圆的所述物镜的所述光轴方向的相对位置的变化的所述第一检测器的信号的变化检测所述第一套刻标记的高度，并基于对应于相对于所述晶圆的所述物镜的所述光轴方向的相对位置的变化的所述第二检测器的信号的变化检测所述第二套刻标记的高度。
此外，所提供的套刻测量装置还包括热镜，其配置于所述第一光源与所述物镜之间，并且朝向所述物镜反射出自所述第一光源的所述第一光束中的长波长的光。
此外，所提供的套刻测量装置还包括冷镜，其配置于所述第二光源与所述物镜之间，并且朝向所述物镜反射出自所述第二光源中的所述第二光束中的短波长的光。
此外，所提供的套刻测量装置还包括第一光圈，其将出自所述第一光源的所述第一光束的形态改变为对应于所述第一套刻标记的形态的形态。
此外，所提供的套刻测量装置还包括第二光圈，其将出自所述第二光源的所述第二光束的形态改变为对应于所述第二套刻标记的形态的形态。
此外，所提供的套刻测量装置还包括第一柱面透镜，其将出自所述第一光源的所述第一光束改变为线光束(line beam)。
此外，所提供的套刻测量装置还包括第二柱面透镜，其将出自所述第二光源的所述第二光束改变为线光束(line beam)。
此外，在所提供的套刻测量装置中，第一光束是红外线区域的光束，并且第二光束是紫外线区域的光束。
发明的效果
本发明的套刻测量装置对每个层使用不同波长的光测量高度，因而能够准确地测量高度。因此，具有能够准确度地测量高度差较大且光学性质彼此不同的层之间的套刻误差的优点。
附图说明
图1是套刻标记的平面图。
图2是图1所示的套刻标记的侧视图。
图3示出以图1所示的第一套刻标记为焦面获取的信号的每个位置的强度的变化波形。
图4示出以图1所示的第二套刻标记为焦面获取的信号的每个位置的强度的变化波形。
图5是示出当使用单一波长的光源时对应于晶圆与物镜的距离的检测器信号的大小的变化的图。
图6是本发明的一实施例的套刻测量装置的概念图。
图7是示出当使用第一光源时对应于晶圆与物镜的距离的第一检测器信号的大小的变化的图。
图8是示出当使用第二光源时对应于晶圆与物镜的距离的第二检测器信号的大小的变化的图。
图9是示出第一光束的一例的图。
图10是示出第二光束的一例的图。
具体实施方式
下面参考附图对本发明的一实施例进行详细描述。但是，本发明的实施例可以被变形为多种不同的形态，不应解释为本发明的范围限于以下详述的实施例。提供本发明的实施例是为了向本领域中的一般的技术人员更完整地说明本发明。因此，图中的要素的形状等是为了强调更清楚的说明而被夸张的，并且图中用相同的附图标记标示的要素意指相同的要素。
图6是本发明的一实施例的套刻测量装置的概念图。套刻测量装置是测量分别形成在形成于晶圆w的彼此不同的层上的第一套刻标记与第二套刻标记之间的误差的装置。
例如，如图1和图2所示，第一套刻标记1可以是形成在前一层(previous layer)的套刻标记，第二套刻标记2可以是形成在当前层(current layer)的套刻标记。当在裸片(die)区域形成用于形成半导体器件的层时，套刻标记形成于划片线(scribe line)。例如，第一套刻标记1可以与绝缘膜图案一起形成，第二套刻标记2可以与形成在绝缘膜图案上的光刻胶图案一起形成。
在这种情况下，第二套刻标记2暴露于外部，但第一套刻标记1处于被光刻胶层遮挡的状态，并且由光学性质不同于由光刻胶材料制成的第二套刻标记2的氧化物构成。此外，第一套刻标记1的高度和第二套刻标记2的高度彼此不同。
在本发明中，为了测量第一套刻标记1和第二套刻标记2的高度，使用彼此不同的波长的光束。即，利用适合于构成每个标记的材料的光学性质、每个标记的高度、形状的波长的光束测量每个标记的高度。例如，第一套刻标记1的高度可以使用红外线光束来测量，第二套刻标记2的高度可以使用紫外线光束来测量。
作为套刻标记，可以使用当前使用的多种形式的套刻标记，如盒中盒(box inbox，BIB，参照图1)、先进影像测量(advanced inmaging metrology，AIM)套刻标记等。下面将主要以结构简单的盒中盒形式的套刻标记为基准进行描述。
如图6所示，本发明的一实施例的套刻测量装置包括用于测量第一套刻标记1的高度的第一光源11、第一分束器13(beam splitter)、热镜16(hot mirror)、以及第一检测器18。
此外，包括用于测量第二套刻标记的高度的第二光源21、第二分束器23，冷镜26(cold mirror)、以及第二检测器28。
另外，包括共同地用于测量第一套刻标记1的高度和测量第二套刻标记2的高度的物镜31、致动器32、控制单元41以及高度检测单元42。
首先，对与套刻测量装置的第一套刻标记1的高度的测量相关的配置进行说明。
作为第一光源11，可以使用卤素灯、氙气灯、超连续谱激光器(superco ntinuumlaser)、发光二极管、激光感应灯(laser induced lamp)等。第一光源11用作用于向形成在前一层的第一套刻标记1照射光的光源。
第一分束器13起到将出自第一光源11的光束分离为两个光束的作用。即，第一分束器13使出自第一光源11的光束的一部分透过，并使另一部分反射，从而将出自第一光源11的光束分离为两个光束。
热镜16被设置为相对于透过第一分束器13的光束的路径呈45°。热镜16使透过第一分束器13的光束中的长波长的光束反射，并使短波长的光束透过。
物镜31起到将在热镜16反射的长波长的光束集光于晶圆w的测量位置，并收集在测量位置反射的光束的作用。物镜31设置于构成为能够使物镜31沿光轴方向直线移动的致动器32(actuator)。控制单元41控制致动器32，以调节相对于晶圆w的物镜31的光轴方向的相对位置。
第一检测器18检测由物镜31收集后透过冷镜26，并在热镜16反射后在第一分束器13反射的第一光束。
高度检测单元42可以基于对应于相对于晶圆w的物镜31的光轴方向的相对位置的变化的第一检测器18的信号的变化检测第一套刻标记1的高度。
例如，如图7所示，可以确认由第一检测器18获取的信号的大小变化，并利用信号的大小为最高点时的相对于晶圆w的物镜31的光轴方向的相对位置检测第一套刻标记1的高度。
如图7所示，当利用第一光源11时，基于第一套刻标记1的第一检测器18的信号的大小的最大值大于基于第二套刻标记2的第一检测器18的信号的大小的最大值。因此，可以利用第一光源11准确地测量第一套刻标记1的高度。
接下来，对有关第二套刻标记2的高度的测量的构成进行说明。
如同第一光源11，第二光源21也可以使用卤素灯、氙气灯、超连续谱激光器(supercontinuum laser)、发光二极管、激光感应灯(laser induced lamp)等。第二光源21用作用于向形成在当前层的第二套刻标记2照射光的光源。优选第二光源21的光束是相较于第一光源11的光束短波长的光束。如上所述，第一光源11的光束可以是红外线区域的光束，第二光源21的光束可以是紫外线区域的光束。
第二分束器23起到将出自第二光源21的光束分离为两个光束的作用。
冷镜26(cold mirror)被设置为相对于透过第二分束器23的光束的路径呈45°。冷镜26使透过第二分束器23的光束中的短波长的光束反射，并使长波长的光束透过。
物镜31将在冷镜26反射的短波长的光束集光于晶圆w的测量位置，并收集在测量位置反射的光束。控制单元41控制致动器32(actuator)，以调节相对于晶圆w的物镜31的光轴方向的相对位置。
第二检测器28检测由物镜31收集后在冷镜26反射后在第二分束器23反射的第二光束。
高度检测单元42可以基于对应于相对于晶圆w的物镜31的光轴方向的相对位置的变化的第二检测器28的信号的变化检测第二套刻标记2的高度。
例如，如图8所示，可以确认基于由第二检测器28获取的第二套刻标记2的信号的大小的变化，并利用当信号的大小为最高点时的相对于晶圆w的物镜的光轴方向的相对位置检测第二套刻标记2的高度。
如图8所示，当利用第二光源21时，基于第二套刻标记2的第二检测器28的信号的大小的最大值远大于基于第一套刻标记1的图像的第二检测器28的信号的大小的最大值。因此，可以利用第二光源21准确地测量第二套刻标记2的高度。
此外，为了测量套刻误差，套刻测量装置还包括用于拍摄第一套刻标记1和第二套刻标记2的第三照明51、第三检测器53以及镜筒透镜52。
套刻误差可以通过如下方法测量。
首先，利用前面获取的第一套刻标记1的高度和第二套刻标记2的高度，使焦面位于第一套刻标记1与第二套刻标记2之间。焦面例如可以位于第一套刻标记1与第二套刻标记2的中间。
接下来，一同获取第一套刻标记1和第二套刻标记2的图像。
然后，可以通过对第一套刻标记1的图像的中心和第二套刻标记2的图像的中心相互进行比较来测量套刻误差。
此外，也可以通过在分别获取第一套刻标记1的图像和第二套刻标记2的图像后对两个图像进行比较来测量套刻误差。
更详细而言，当拍摄第一套刻标记1时，在利用由高度检测单元42获取的第一套刻标记1的高度使焦面位于第一套刻标记1后，利用第三照明51照射用于获取图像的光束后，利用第三检测器53检测所反射的光束以获取第一套刻标记1的清晰的图像。
接下来，当拍摄第二套刻标记2时，利用第二套刻标记2的高度使焦面位于第二套刻标记2后，获取第二套刻标记2的清晰的图像。
然后，对第一套刻标记1的图像和第二套刻标记2的图像的中心相互进行比较以测量套刻误差。
此外，套刻测量装置还包括第一光圈12(aperture)和第二光圈22，以更准确地测量第一套刻标记1的高度和第二套刻标记2的高度。
第一光圈12位于第一光源11与第一分束器13之间。第二光圈22配置于第二光源21与第二分束器23之间。
第一光圈12起到将第一光束改变为适合第一套刻标记1的拍摄的形态的作用。
例如，如图9所示，当第一套刻标记1为盒中盒(box in box，BIB)套刻标记的外盒时，可以将第一光束B1改变为圆环形态。由于BIB套刻标记的第一套刻标记1的中心部是空的四边框的形态，因而无需向中心部照射第一光束B1。
第二光圈22起到将第二光束改变为适合第二套刻标记2的拍摄的形态的作用。
例如，如图10所示，当第二套刻标记2为盒中盒(box in box，BIB)套刻标记的内盒时，可以将第二光束B2改变为直径为内盒的对角线的长度的程度的圆形。
此外，套刻测量装置包括第一柱面透镜14(cylinder lens)和第二柱面透镜24，以更准确地测量第一套刻标记1的高度和第二套刻标记2的高度。
当需要线光束(line beam)时，使用柱面透镜。柱面透镜是仅在一侧有曲面的透镜，通过了柱面透镜的光束成为线光束。当使用线光束时，由于光学像散(astigmatism)，敏感度上升，从而可以实现更精细的高度测量。
此外，套刻测量装置还可以包括配置于热镜16和冷镜26的前端以将通过的光的转换为偏振状态的偏光板15、25(waveplate)、以及配置于第一检测器18和第二检测器28的前端以集光的透镜17、27等。
以上描述的实施例仅说明了本发明的优选实施例，本发明的权利范围不限于所描述的实施例，并且本领域技术人员将可以在本发明的技术思想和权利要求书的范围内进行多样的变更、变形或置换，而这样的实施例应被理解为属于本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种套刻测量装置，其测量分别形成于晶圆的彼此不同的层的第一套刻标记与第二套刻标记之间的误差，所述套刻测量装置的特征在于，包括：
第一光源，其照射第一光束；
第一检测器，其获取出自所述第一光源并在所述晶圆的测量位置反射的所述第一光束的信号；
第二光源，其照射波长不同于所述第一光束的第二光束；
第二检测器，其获取出自所述第二光源并在所述晶圆的所述测量位置反射的所述第二光束的信号；
物镜，其将所述第一光束和所述第二光束集光于所述晶圆的所述测量位置，并收集在所述测量位置反射的光束；
致动器，其调节相对于所述晶圆的所述物镜的光轴方向的相对位置；
控制单元，其控制所述致动器；以及
高度检测单元，其基于对应于相对于所述晶圆的所述物镜的所述光轴方向的相对位置的变化的所述第一检测器的信号的变化检测所述第一套刻标记的高度，并基于对应于相对于所述晶圆的所述物镜的所述光轴方向的相对位置的变化的所述第二检测器的信号的变化检测所述第二套刻标记的高度。
2.根据权利要求1所述的套刻测量装置，其特征在于，
还包括热镜，其配置于所述第一光源与所述物镜之间，并且朝向所述物镜反射出自所述第一光源的所述第一光束中的长波长的光。
3.根据权利要求1所述的套刻测量装置，其特征在于，
还包括冷镜，其配置于所述第二光源与所述物镜之间，并且朝向所述物镜反射出自所述第二光源中的所述第二光束中的短波长的光。
4.根据权利要求1所述的套刻测量装置，其特征在于，
还包括第一光圈，其将出自所述第一光源的所述第一光束的形态改变为对应于所述第一套刻标记的形态的形态。
5.根据权利要求1所述的套刻测量装置，其特征在于，
还包括第二光圈，其将出自所述第二光源的所述第二光束的形态改变为对应于所述第二套刻标记的形态的形态。
6.根据权利要求1所述的套刻测量装置，其特征在于，
还包括第一柱面透镜，其将出自所述第一光源的所述第一光束改变为线光束。
7.根据权利要求1所述的套刻测量装置，其特征在于，
还包括第二柱面透镜，其将出自所述第二光源的所述第二光束改变为线光束。
8.根据权利要求1所述的套刻测量装置，其特征在于，
第一光束是红外线区域的光束，并且第二光束是紫外线区域的光束。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113985711B (zh) * 2021-10-28 2024-02-02 无锡卓海科技股份有限公司 一种套刻测量装置
KR102524462B1 (ko) 2022-03-28 2023-04-21 (주)오로스 테크놀로지 오버레이 측정장치
KR102526522B1 (ko) 2022-11-02 2023-04-27 (주)오로스테크놀로지 포커스를 제어하는 오버레이 계측 장치 및 방법과 이를 위한 프로그램
KR102576639B1 (ko) 2022-11-09 2023-09-08 (주)오로스테크놀로지 초점 이동을 제어하는 오버레이 계측 장치 및 방법과 이를 위한 프로그램 저장 매체
KR102550408B1 (ko) * 2023-02-14 2023-07-03 (주)오로스 테크놀로지 오버레이 측정장치 및 방법
US11971248B1 (en) * 2023-03-29 2024-04-30 Auros Technology, Inc. Wavelength-tunable fiber optic light source and overlay measurement device with same

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0348104A (ja) * 1989-07-17 1991-03-01 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 重ね合せ偏差測定方法およびその測定装置
JPH08306602A (ja) * 1995-04-27 1996-11-22 Nikon Corp アライメント装置
JPH10122820A (ja) * 1996-10-16 1998-05-15 Nikon Corp パターン間寸法測定装置及び方法
JP2002196223A (ja) * 2000-12-26 2002-07-12 Nikon Corp 光学的位置ずれ検出装置
JP2006350078A (ja) * 2005-06-17 2006-12-28 Lasertec Corp ３次元形状測定装置及び３次元形状測定方法
US20080013073A1 (en) * 2004-04-23 2008-01-17 Mitsuru Kobayashi Measurement Method, Measurement Apparatus, Exposure Method, and Exposure Apparatus
JP2012094915A (ja) * 2002-09-20 2012-05-17 Asml Netherlands Bv リソグラフィ装置の位置決めシステムおよび方法
KR20130101458A (ko) * 2012-03-05 2013-09-13 캐논 가부시끼가이샤 검출 장치, 노광 장치, 및 디바이스 제조 방법
CN105446082A (zh) * 2014-08-20 2016-03-30 上海微电子装备有限公司 套刻误差测量装置及方法
JP2018138906A (ja) * 2017-02-24 2018-09-06 株式会社リコー 計測装置および計測方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07190735A (ja) * 1993-12-27 1995-07-28 Tosok Corp 光学式測定装置およびその測定方法
KR100417212B1 (ko) 2001-12-26 2004-02-05 동부전자 주식회사 오버레이 측정 장치 및 이를 이용한 오버레이 측정 방법
US7230703B2 (en) * 2003-07-17 2007-06-12 Tokyo Electron Limited Apparatus and method for measuring overlay by diffraction gratings
KR100689816B1 (ko) * 2004-11-03 2007-03-08 삼성전자주식회사 노광장치 및 레티클 정렬상태 측정방법
KR100689709B1 (ko) 2005-08-10 2007-03-08 삼성전자주식회사 반도체 디바이스 제조를 위한 오버레이 마크 및 이를이용한 오버레이 측정방법
US8432541B2 (en) * 2007-12-17 2013-04-30 Accuri Cytometers, Inc. Optical system for a flow cytometer with an interrogation zone
JP2010164832A (ja) * 2009-01-16 2010-07-29 Sony Corp 光照射装置、光照射方法
CN105807573B (zh) * 2014-12-31 2017-12-29 上海微电子装备（集团）股份有限公司 用于套刻误差检测的装置和方法
KR101564312B1 (ko) 2015-07-07 2015-10-29 (주)오로스 테크놀로지 오버레이 마크 및 이를 이용한 오버레이 계측방법 및 반도체 디바이스 제조방법
JP6489999B2 (ja) * 2015-11-19 2019-03-27 東芝メモリ株式会社 位置合わせ方法およびパターン形成システム
CN109690234B (zh) * 2016-09-15 2021-09-14 科磊股份有限公司 用于优化以成像为基础的覆盖度量的聚焦的系统及方法
US10572990B2 (en) * 2017-04-07 2020-02-25 Nuflare Technology, Inc. Pattern inspection apparatus, pattern position measurement apparatus, aerial image measurement system, method for measuring aerial image, pattern position repairing apparatus, method for repairing pattern position, aerial image data processing apparatus, method for processing aerial image data, pattern exposure apparatus, method for exposing pattern, method for manufacturing mask, and mask manufacturing system
EP3470923A1 (en) * 2017-10-10 2019-04-17 ASML Netherlands B.V. Metrology method
KR101906098B1 (ko) * 2018-01-12 2018-10-10 (주)오로스 테크놀로지 오버레이 마크 및 이를 이용한 오버레이 계측방법 및 반도체 디바이스 제조방법
KR102120551B1 (ko) * 2018-09-14 2020-06-09 (주)오로스 테크놀로지 오버레이 측정장치
KR102524462B1 (ko) * 2022-03-28 2023-04-21 (주)오로스 테크놀로지 오버레이 측정장치

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0348104A (ja) * 1989-07-17 1991-03-01 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 重ね合せ偏差測定方法およびその測定装置
JPH08306602A (ja) * 1995-04-27 1996-11-22 Nikon Corp アライメント装置
JPH10122820A (ja) * 1996-10-16 1998-05-15 Nikon Corp パターン間寸法測定装置及び方法
JP2002196223A (ja) * 2000-12-26 2002-07-12 Nikon Corp 光学的位置ずれ検出装置
JP2012094915A (ja) * 2002-09-20 2012-05-17 Asml Netherlands Bv リソグラフィ装置の位置決めシステムおよび方法
US20080013073A1 (en) * 2004-04-23 2008-01-17 Mitsuru Kobayashi Measurement Method, Measurement Apparatus, Exposure Method, and Exposure Apparatus
JP2006350078A (ja) * 2005-06-17 2006-12-28 Lasertec Corp ３次元形状測定装置及び３次元形状測定方法
KR20130101458A (ko) * 2012-03-05 2013-09-13 캐논 가부시끼가이샤 검출 장치, 노광 장치, 및 디바이스 제조 방법
CN103309169A (zh) * 2012-03-05 2013-09-18 佳能株式会社 检测装置、曝光装置和制造器件的方法
CN105446082A (zh) * 2014-08-20 2016-03-30 上海微电子装备有限公司 套刻误差测量装置及方法
JP2018138906A (ja) * 2017-02-24 2018-09-06 株式会社リコー 計測装置および計測方法

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