CN117991596A - 图像获取方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种图像获取方法及装置，本发明提供一种图像获取方法，从形成有包括被掩模层覆盖的标记的多个标记的样本获取标记的图像，图像获取方法包括：a)对作为样本上的标记中的一个的测量对象标记照射能够透射掩模层的透射照明以获取第一光学信号的步骤；b)对测量对象标记照射在掩模层反射的反射照明以获取第二光学信号的步骤；c)对第一光学信号与第二光学信号进行比较，以判断测量对象标记是否被掩模层覆盖的步骤；以及d)当测量对象标记被掩模层覆盖时，对测量对象标记照射透射掩模层的第一照明以获取标记图像，当测量对象标记未被掩模层覆盖时，对测量对象标记照射不同于第一照明的第二照明以获取标记图像的步骤。

Description

图像获取方法及装置

技术领域

本发明涉及一种图像获取方法及装置，更详细地，涉及一种能够区分被对可见光的透射性低的层覆盖的标记和未被对可见光的透射性低的层覆盖的标记来获取图像的图像获取方法及装置。

背景技术

近来，可见光的透射率低，且短波红外线(SWIR)的透射率高的层使用于半导体工艺中的频率日益增加。这样的层对用于测量曝光过程中的套刻误差的套刻标记图像的获取或用于晶圆对准的对准标记图像的获取造成影响。

例如，在CIS(CMOS Image Sensor，CMOS图像传感器)制造工艺或晶圆粘结工艺中，如硅或碳那样可见光的透射率低的层可能会遮盖套刻标记。此外，在其他工艺中，一些套刻标记也可能够与可见光的透射率低的层一起形成。

此外，在晶圆上一次性封装多个晶粒(Die)的晶圆级封装(WLP，WaferlevelPackaging)工艺中，晶圆上预先曝光的对准标记可能会被可见光的透射率低的层遮盖。例如，在形成再分布层(Redistribution Layers)、形成硅通孔(TSV，Through Silicon Via)等的步骤中，对准标记可能被可见光的透射率低的多种物质层遮盖。

在这种情况下，存在仅利用用可见光难以获取套刻标记或对准标记的清晰图像的问题。

现有技术文献

专利文献

美国公开专利US2022-0291143A1

韩国公开专利KR 2018-0125621A

美国公开专利US2021-0372784A1

韩国公开专利10-1999-0024983

韩国授权专利10-1852236

韩国公开专利10-2022-0122489

韩国授权专利10-0500469

发明内容

技术问题

本发明的目的在于，提供一种能够用于既包括可见光的透射率低且短波红外线(SWIR)的透射率高的层，又包括可见光的透射率高的层的半导体工艺中的图像获取方法及装置。

技术方案

为了达成上述目的，本发明提供一种图像获取方法，从形成有包括被掩模层覆盖的标记的多个标记的样本获取所述标记的图像，所述图像获取方法包括：a)对作为所述样本上的标记中的一个的测量对象标记照射能够透射掩模层的透射照明以获取第一光学信号的步骤；b)对所述测量对象标记照射在所述掩模层反射的反射照明以获取第二光学信号的步骤；c)对所述第一光学信号与所述第二光学信号进行比较，以判断所述测量对象标记是否被所述掩模层覆盖的步骤；以及d)当所述测量对象标记被所述掩模层覆盖时，对所述测量对象标记照射透射所述掩模层的第一照明以获取标记图像，当所述测量对象标记未被所述掩模层覆盖时，对所述测量对象标记照射不同于所述第一照明的第二照明以获取标记图像的步骤。

此外，在所提供的图像获取方法中，所述掩模层是对可见光和近红外线不透明且对短波红外线透明的层。

此外，在所提供的图像获取方法中，所述掩模层是硅层或碳层。

此外，在所提供的图像获取方法中，所述透射照明是偏离所述第二照明的波长带的照明，并且所述反射照明是偏离所述第一照明的波长带的照明。

此外，在所提供的图像获取方法中，所述第一照明是短波红外线(SWIR，ShortWavelength InfraRed)。

此外，在所提供的图像获取方法中，所述第二照明是可见光或近红外线。

此外，在所提供的图像获取方法中，所述第一照明的波长带属于1200～1700nm。

此外，在所提供的图像获取方法中，所述第二照明的波长带属于300～1100nm。

此外，在所提供的图像获取方法中，在上述步骤c)中，所述第一光学信号是所述透射照明的反射光的强度，所述第二光学信号是所述反射照明的反射光的强度。

此外，在所提供的图像获取方法中，当所述第二光学信号与所述第一光学信号之比为基准值以上时，判断为所述测量对象标记被所述掩模层覆盖。

此外，在所提供的图像获取方法中，所述透射照明用作在利用所述第二照明获取所述标记图像时使用的自动对焦(Autofocuing)用照明，所述反射照明用作在利用所述第一照明获取所述标记图像时使用的自动对焦(Autofocuing)用照明。

此外，在所提供的图像获取方法中，所述标记是形成在半导体晶圆上的套刻标记。

此外，在所提供的图像获取方法中，所述标记是形成在半导体晶圆上的对准标记。

此外，本发明提供一种图像获取装置，其配置为从形成有包括被掩模层覆盖的标记的多个标记的样本获取所述标记的图像，所述图像获取装置包括：透射照明光学系统，其构成为对作为所述样本上的标记中的一个的测量对象标记照射能够透射掩模层的透射照明；反射照明光学系统，其对所述测量对象标记照射在所述掩模层反射的反射照明；第一检测器，其构成为接收所述透射照明引起的来自所述样本的反射光；第二检测器，其构成为接收所述反射照明引起的来自所述样本的反射光；比较器，其构成为接收并比较来自所述第一检测器的第一光学信号和来自所述第二检测器的第二光学信号，以判断所述测量对象标记是否被所述掩模层覆盖；图像获取用照明光学系统，其构成为基于来自所述比较器的判断结果，当所述测量对象标记被所述掩模层覆盖时，对所述测量对象标记照射透射所述掩模层的第一照明，当所述测量对象标记未被所述掩模层覆盖时，对所述测量对象标记照射不同于所述第一照明的第二照明；图像检测器，其构成为接收所述第一照明或所述第二照明引起的来自所述测量对象标记的反射光以生成标记图像；以及成像光学系统，其构成为将来自所述标记的反射光成像于所述图像检测器。

此外，在所提供的图像获取装置中，所述图像获取用照明光学系统包括：照明源，其构成为生成所述第一照明或所述第二照明；物镜，其构成为将所述第一照明或所述第二照明集光于所述样本的测量位置；以及分束器组件，其配置在所述照明源与所述物镜之间，且构成为将来自所述照明源的所述第一照明或所述第二照明传递至所述物镜，所述分束器组件包括所述第一照明用分束器和所述第二照明用分束器，并且构成为能够基于所述比较器的判断结果将所述第一照明用分束器和所述第二照明用分束器选择性地配置在所述照明源与所述物镜之间的光路。

此外，在所提供的图像获取装置中，所述成像光学系统包括配置在所述物镜与所述图像检测器之间的镜组件，所述镜组件包括：冷镜(Cold Mirror)，其构成为透射所述第一照明引起的来自所述样本的反射光，并且反射所述反射照明引起的来自所述样本的反射光；以及热镜(Hot Mirror)，其构成为透射所述第二照明引起的来自所述样本的反射光，并且反射所述透射照明引起的来自所述样本的反射光，并且构成为能够基于所述比较器的判断结果将所述冷镜(Cold Mirror)和所述热镜(Hot Mirror)选择性地配置在所述物镜与所述图像检测器之间的光路。

此外，在所提供的图像获取装置中，所述镜组件还包括分束器，该分束器能够选择性地配置在所述物镜与所述图像检测器之间的光路中，所述分束器构成为，朝向所述物镜反射所述透射照明，并向所述第一检测器侧反射由所述物镜收集的反射光，并且朝向所述物镜反射所述反射照明，并向所述第二检测器侧反射由所述物镜收集的反射光。

上述图像获取装置可以用作套刻测量装置或晶圆对准装置。

发明的效果

本发明的图像获取方法及测量装置能够在既包括可见光的透射率低且短波红外线(SWIR)的透射率高的层，又包括可见光的透射率高的层的半导体工艺中获取标记的清晰图像。

附图说明

图1是本发明的一实施例的图像获取装置的概念图。

图2是被掩模层覆盖的套刻标记的侧视图。

图3是套刻标记的一部分与掩模层一起形成的套刻标记的侧视图。

图4是示出对应于透射照明和反射照明的波长的强度的变化的图。

图5是用于说明比较器的作用的图。

图6是示出对应于冷镜和热镜的波长的透射率的图。

图7是示出通过第一照明获取套刻标记图像时的图像获取装置的状态的图。

图8是示出通过第二照明获取套刻标记图像时的图像获取装置的状态的图。

图9是本发明的一实施例的图像获取方法的顺序图。

图10是包括本发明的一实施例的图像获取装置的曝光机的概念图。

附图标记

100：图像获取装置，10：透射照明光学系统，20：反射照明光学系统，30：第一检测器，35：第二检测器，37：比较器，40：图像获取用照明光学系统，43：分束器组件，431：第一照明用分束器，433：第二照明用分束器，50：图像检测器，60：成像光学系统，61：镜组件，611：冷镜，613：热镜。

具体实施方式

下面将参考附图详细描述本发明的实施例。但是，本发明的实施例可以变形为多种其他形式，本发明的范围不应被解释为限定于下面详述的实施例。提供本发明实施例是为了向本领域技术人员更完整地说明本发明。因此，图中要素的形状等被夸大以强调更清楚的说明，附图中用相同的符号标示的要素指代相同的要素。

图1是本发明的一实施例的图像获取装置的概念图。如图1所示，本发明的一实施例的图像获取装置100包括透射照明光学系统10、反射照明光学系统20、第一检测器30、第二检测器35、比较器37、图像获取用照明光学系统40、图像检测器50、成像光学系统60。

本发明的图像获取装置100可以用作用于被包括可见光和近红外线的透射率低且短波红外线(SWIR)的透射率高的层(下称“掩模层”)覆盖的套刻标记或一部分形成在掩模层上的套刻标记的样本S的层间套刻误差的测量的套刻测量装置。掩模层可以是硅层或碳层。

此外，本发明的图像获取装置100可以用作设置在曝光机中检测形成在晶圆上的对准标记的对准标记检测装置或晶圆对准装置。

首先，以图像获取装置100用作套刻测量装置的情况为例进行说明。此时，成为测量对象的标记是套刻标记。

图2是被掩模层覆盖的套刻标记的侧视图。图3是套刻标记的一部分与掩模层一起形成的套刻标记的侧视图。图2和图3所示的套刻标记OM是由本发明的图像获取装置100测量的样本S中包括的套刻标记的示例。虽然未图示，样本S中可以包括多个不同的层以及与它们一起形成的套刻标记。相当数量的套刻标记对可见光的透射率高，且可不被掩模层覆盖。

如图2所示，当掩模层M覆盖套刻标记OM时，由于难以利用可见光和近红外线获取套刻标记OM图像，因此难以获取套刻标记图像。

此外，如图3所示，在套刻标记OM中的一部分形成在上部掩模层M上的情况下，也难以利用可见光和近红外线获取套刻标记OM中与下部层一起形成的结构物的图像。

本发明的图像获取装置100可以确认作为测量对象的套刻标记是否为被掩模层覆盖的套刻标记，并相应地选择用于获取图像的照明和光学元件，并与有无掩模层无关地获取清晰的套刻标记图像。

图1所示的透射照明光学系统10、反射照明光学系统20、第一检测器30、第二检测器35、比较器37在判断样本S上的套刻标记中作为测量对象的套刻标记是否被掩模层覆盖的过程中使用。

此外，透射照明光学系统10、反射照明光学系统20、第一检测器30、第二检测器35还用于图像获取装置100的自动对焦(Autofocusing)。

透射照明光学系统10起到对测量对象套刻标记照射能够透射掩模层的透射照明的作用。反射照明光学系统20起到对测量对象套刻标记照射在掩模层反射的反射照明的作用。

测量对象套刻标记是形成在样本S上的套刻标记，可以是至少一部分被掩模层遮挡的套刻标记或未被掩模层遮挡的套刻标记。

图4是示出对应于透射照明和反射照明的波长的强度的变化的图。

如图4所示，透射照明可以属于比近红外线长的短波红外线波长带。例如，透射照明的波长带可以属于1200～1700nm。反射照明可以属于可见光及近红外线波长带。例如，反射照明的波长带可以属于300～1100nm。

第一检测器30接收透射照明引起的来自样本S的反射光。第一检测器30可以是CCD传感器或CMOS传感器。第二检测器35接收反射照明引起的来自样本S的反射光。第二检测器35也可以是CCD传感器或CMOS传感器。

比较器37接收并比较来自第一检测器30的第一光学信号和来自第二检测器35的第二光学信号，以判断套刻标记是否被掩模层覆盖。

图5是用于说明比较器的作用的图。图5的(a)是在套刻标记被掩模层覆盖的情况下对第一光学信号与第二光学信号进行比较的图表，图5的(b)是在套刻标记未被掩模层覆盖的情况下对第一光学信号与第二光学信号进行比较的图表。

从图5的(a)中可以看出，当套刻标记被掩模层覆盖时，第二光学信号具有相对大的值。这是因为大部分的反射照明被掩模层直接反射后入射到第二检测器35。由于透射照明透射掩模层，并且在透射上部图案层的过程中发生损耗，因此具有相对小的值。

从图5的(b)中可以看出，当套刻标记未被掩模层覆盖时，相反地，第一光学信号具有相对大的值。这是因为大部分的透射照明在上部图案层直接反射后入射到第一检测器30。由于反射照明在透射上部图案层的过程中发生损耗，因此具有相对小的值。

因此，比较器37可以利用第二光学信号与第一光学信号之比来判断套刻标记是否被掩模层覆盖。例如，当第二光学信号与第一光学信号之比为基准值以上时，可以判断为套刻标记被掩模层覆盖。

此外，第一光学信号还可以用于自动对焦。例如，当第一光学信号的对比度(Contrast)为最大时，可以判断为对焦。第二光学信号也可以用于自动对焦。例如，当第二光学信号的对比度为最大时，可以判断为对焦。当套刻标记被掩模层覆盖时，第二光学信号用于自动对焦，否则，使用第一光学信号。

透射照明光学系统10和反射照明光学系统20可以采用多种光学元件构成。

例如，如图1所示，透射照明光学系统10可以包括第一光源11、使来自第一光源11的光束平行的第一准直器13(Collimation Lens)、第一分束器15、以及第一分色镜17(Dichroic Mirror)。此外，还可以包括与反射照明光学系统20和图像获取用照明光学系统40共同使用的分束器组件43、镜组件61、以及物镜45。

作为第一光源11，可以使用激光二极管或发光二极管。第一光源11可以生成短波红外线波长带的光。

由第一光源11生成的光透射第一准直器13、第一分束器15以及第一分色镜17。当使用激光器作为第一光源11时，可以使用偏振分束器作为第一分束器15。这是因为可以使光量在反射及透射过程中的减少最小化。

第一分色镜17起到仅透射属于短波红外线波长带的光的作用。透射第一分色镜17的光在镜组件61反射后透射分束器组件43之后，入射到物镜45。

物镜45起到将透射照明集光于样本S表面的测量位置，并收集从测量位置反射的反射光的作用。由物镜45收集的反射光再次透射分束器组件43后，被镜组件61反射。在镜组件61反射的反射光在透射第一分色镜17后，从第一分束器15向第一检测器30侧反射后，被第一聚焦透镜19集光于第一检测器30。

如图1所示，反射照明光学系统20可以包括第二光源21、使来自第二光源21的光束平行的第二准直器23、第二分束器25、以及第二分色镜27。此外，还可以包括透射照明光学系统10的第一分色镜17和反射照明光学系统20以及与图像获取用照明光学系统40共同使用的分束器组件43、镜组件61、以及物镜45。

作为第二光源21，可以使用激光二极管或发光二极管。第二光源21可以生成包括属于可见光或近红外线波长带的光的光。

由第二光源21生成的光透射第二准直器23、第二分束器25。然后，被第二分色镜27和第一分色镜17反射。当使用激光器作为第二光源21时，优选使用偏振分束器作为第二分束器25。这是因为可以使光量在反射及透射过程中的减少最小化。

第二分色镜27起到仅反射属于可见光波长带的光的作用。

在第二分色镜27反射的光被透射照明光学系统10的第一分色镜17反射后再被镜组件61反射。然后，透射分束器组件43后入射到物镜45。物镜45起到将反射照明集光于样本S表面的测量位置，并收集在测量位置反射的反射光的作用。

由物镜45收集的反射光再透射分束器组件43后被镜组件61反射。在镜组件61反射的反射光经过分色镜17、27后，从第二分束器25向第二检测器35侧反射后，被第二聚焦透镜29激光于第二检测器35。

图1所示的图像获取用照明光学系统40、图像检测器50、成像光学系统60用于获取套刻标记图像。

图像获取用照明光学系统40起到基于来自比较器37的判断结果，对套刻标记选择性地照射第一照明或第二照明的作用。

当套刻标记被掩模层覆盖时，图像获取用照明光学系统40用透射掩模层的第一照明照射套刻标记。此时，使用反射照明用于自动对焦。

另外，当套刻标记未被掩模层覆盖时，对套刻标记照射第二照明。此时，使用透射照明用于自动对焦。

第一照明可以是短波红外线(SWIR，Short Wavelength InfraRed)，第二照明可以是可见光或近红外线。

第一照明的波长带可以属于1200～1700nm，第二照明的波长带可以属于300～1100nm。

图像检测器50起到接收第一照明或第二照明引起的来自套刻标记的反射光并生成套刻标记图像的作用。图像检测器50可以是CCD摄像头或CMOS摄像头。

成像光学系统60起到将来自套刻标记的反射光成像于图像检测器50的作用。

当图像获取装置100用作套刻测量装置时，还可以包括测量仪55。测量仪55分析从图像检测器50获取的套刻标记图像并测量套刻误差。

如图1所例示，图像获取用照明光学系统40可以包括照明源41、分束器组件43、以及物镜45。

照明源41可以生成第一照明或第二照明。照明源41可以包括能够生成第一照明和第二照明的波长带的宽波长带的光的光源和可更换的光学滤光器。作为光源，可以使用激光二极管或发光二极管。照明源41可以通过组合光学滤光器以调节来自光源的光的波长带来生成第一照明或第二照明。

分束器组件43配置在照明源41与物镜45之间，起到将来自照明源41的第一照明或第二照明传递至物镜45的作用。

分束器组件43可以包括第一照明用分束器431、第二照明用分束器433、以及能够使这些分束器431、433中的一个位于照明源41与物镜45之间的光路的分束器交换装置(未图示)。

第一照明用分束器431具备适合第一照明的波长带的电介质多层膜或金属薄膜涂层，第二照明用分束器433具备适合第二照明的波长带的电介质多层模或金属薄膜涂层。

分束器交换装置例如可以是设置第一照明用分束器431和第二照明用分束器433的线性或旋转载台。

分束器组件43基于比较器37的判断结果启动分束器交换装置，并将第一照明用分束器431和第二照明用分束器433中的一个配置在照明源41与物镜45之间的光路中。

物镜45起到将第一照明或第二照明集光于样本S的测量位置的作用。物镜45设置在透镜聚焦致动器47上。透镜聚焦致动器47用于调节物镜45与样本S之间的距离，以调节成使套刻标记位于焦平面上。

如图1所示，成像光学系统60可以包括镜组件61和镜筒透镜63。此外，成像光学系统60使用图像获取用照明光学系统40的物镜45和分束器组件43。

物镜45收集在样本S反射的光。由物镜45收集的光透射分束器组件43和镜组件61后被镜筒透镜63集光于图像检测器50。

镜组件61配置在物镜45与图像检测器50之间。

镜组件61具备冷镜611、热镜613、分束器615、镜交换装置。

图6是示出对应于冷镜和热镜的波长的透射率的图。

如图6所示，冷镜611对长波长的光的透射率高，并且反射短波长的光。冷镜611透射第一照明引起的来自样本S的反射光，并反射反射照明引起的来自样本S的反射光。因此，当通过第一照明获取套刻标记图像，并通过反射照明对焦时，由于反射照明被冷镜611阻挡，因此不会入射至图像检测器50。

热镜613对短波长的光的透射率高，并且反射长波长的光。热镜613透射第二照明引起的来自样本S的反射光，并反射透射照明引起的来自样本S的反射光。因此，当通过第二照明获取套刻标记图像，并通过透射照明对焦时，由于透射照明被热镜613阻挡，因此不会入射至图像检测器50。

镜交换装置起到使冷镜611、热镜613、分束器615中的一个位于图像检测器50与物镜45之间的光路的作用。

镜交换装置例如可以是冷镜611、热镜613、设置分束器615的线性或旋转载台。

镜组件61基于比较器37的判断结果启动镜交换装置，并将冷镜611、热镜613、分束器615中的一个配置在物镜45与图像检测器50之间的光路中。

如在前文中简单述及，透射照明光学系统10、反射照明光学系统20、第一检测器30、第二检测器35还用于图像获取装置100的自动对焦(Autofocusing)。

透射照明光学系统10和第一检测器30用于在通过第二照明获取套刻标记图像时的图像获取装置100的自动对焦(Autofocusing)。

例如，当通过透射照明引起的反射光形成于第一检测器30的影像的对比度(Contrast)为最大时，可以判断为对焦。

通过透射照明在样本S反射的反射光透射分束器组件43后被镜组件61反射。然后，透射第一分色镜17后被第一分束器15反射后通过第一聚焦透镜19成像于第一检测器30。此时，镜组件61将能够反射透射照明的冷镜611配置在光路中。

反射照明光学系统20，第二检测器35用于在通过第一照明获取套刻标记图像时的集成套刻测量装置的自动对焦(Autofocusing)。

例如，当通过反射照明引起的反射光形成在第二检测器35上的影像的对比度(Contrast)为最大时，可以判断为对焦。

通过反射照明在样本S反射的反射光透射分束器组件43后被镜组件61反射。然后，经过分色镜17、27被第二分束器25反射后通过第二聚焦透镜29成像于第二检测器35。此时，镜组件61将能够反射反射照明的冷镜611配置在光路中。

图7是示出通过第一照明获取套刻标记图像时的图像获取装置的状态的图，图8是示出通过第二照明获取套刻标记图像时的图像获取装置的状态的图。

如图7所示，在使用第一照明时(当有掩模板时)，为了自动对焦而使用反射照明光学系统20，镜组件61将冷镜611配置在光路中。另外，分束器组件43将第一照明用分束器431配置在光路中。

如图8所示，在使用第二照明时(当没有掩模板时)，为了自动对焦而使用透射照明光学系统10，镜组件61将热镜613配置在光路中。另外，分束器组件43将第二照明用分束器433配置在光路中。

当由比较器37判断有无掩模板时，镜组件61可以将既能够反射透射照明又能够反射反射照明的分束器615配置在光路中。此外，当使用反射照明光学系统20时，使用冷镜611；并且当使用透射照明光学系统10时，也可以使用热镜613。分束器组件43在使用反射照明光学系统20时使用第二照明用分束器433，而在使用透射照明光学系统10时可以使用第一照明用分束器431。

下面将描述本发明的一实施例的图像获取方法。

如图9所示，本发明的一实施例的图像获取方法可以始于对如套刻标记的测量对象标记照射能够透射掩模层的透射照明以获取第一光学信号的步骤(S1)。

在本步骤S1中，利用如上所述的透射照明光学系统10对测量对象标记照射透射照明。然后，利用第一检测器30检测来自测量对象标记的反射光以获取第一光学信号。

然后，对测量对象标记照射在掩模层反射的反射照明以获取第二光学信号(S2)。

在本步骤中，利用如上所述的反射照明光学系统20对测量对象标记照射反射照明。然后，利用第二检测器35检测来自测量对象标记的反射光以获取第二光学信号。

然后，对第一光学信号与第二光学信号进行比较，以判断测量对象标记是否被掩模层覆盖(S3)。

如图5所示，当测量对象标记(套刻标记)被掩模层覆盖时，与测量对象标记(套刻标记)未被掩模层覆盖时相比，第二光学信号的大小可能被测量得相对大。因此，可以通过比较第一光学信号和第二光学信号的大小来确认有无掩模层。

如果判断为测量对象标记被掩模层覆盖，则选择第一照明作为用于获取测量对象标记图像的照明。另外，选择反射照明作为用于自动对焦的照明。另外，如图7所示，相应地决定选自镜组件61和分束器组件43的镜和分束器。

在镜组件61中，反射反射照明，并选择能够透射第一照明的冷镜611。然后，在分束器组件43在，选择第一照明用分束器431。

如果判断为测量对象标记未被掩模层覆盖时，则选择第二照明作为用于获取测量对象标记图像的照明。另外，选择透射照明作为用于自动对焦的照明。然后，如图8所示，相应地决定选自镜组件61和分束器组件43的镜和分束器。

在镜组件61中，反射透射照明，并选择能够透射第二照明的热镜613。另外，在分束器组件43中，选择第二照明用分束器433。

然后，照射第一照明或第二照明以获取测量对象标记图像(S4)。在本步骤中，根据S3中的判断结果照射第一照明或第二照明以获取测量对象标记图像。

当使用第一照明时，使用反射照明自动调整焦点。即，持续计算由第二检测器35检测到的影像的对比度，并将对比度为最大时判断为对焦。当使用第一照明时，由镜组件61选择冷镜611，因此反射照明引起的反射光被冷镜611反射而不会入射到图像检测器50。因此，不会妨碍图像的获取。

当使用第二照明时，使用透射照明自动调节焦点。即，持续计算由第一检测器30检测到的影像的对比度，并将对比度为最大时判断为对焦。当使用第二照明时，由镜组件61选择热镜613，因此透射照明引起的反射光被热镜613反射而不会入射到图像检测器50。因此，不会妨碍图像的获取。

图10是包括本发明的一实施例的图像获取装置的曝光机的概念图。

如图10所示，曝光机1具备照明系统2、标线载台3、投影光学系统4、以及晶圆载台5。照明系统2调节从光源射出的光来对标线R进行照明。标线载台3起到支撑标线R，并使其沿X、Y方向移动的作用。投影光学系统4将通过了标线R的光以预先既定的倍率投影到晶圆W上。晶圆载台5起到支撑晶圆W，并使其沿X、Y、Z方向移动的作用。

曝光机1具备图像获取装置100。图像获取装置100用于使由从投影光学系统4射出的曝光用光照射的照射区域和作为晶圆W上的预先既定的曝光对象区域的图案区域对准。

图像获取装置100获取对准标记AM的图像。曝光机1通过基于获取的图像的处理结果控制晶圆载台5来使晶圆W到达期望的位置。

图像获取装置100可以根据对准标记AM是否被掩模层覆盖来将彼此不同的照明照射到对准标记AM，并与由于掩模层无关地获取清晰的对准标记AM图像。因此，可以与由于掩模层无关地使照射区域和图案区域准确地对准。

以上所描述的实施例仅说明了本发明的优选实施例，本发明的权利范围并不限于所描述的实施例，而是可以被本领域技术人员在本发明的技术思想和权利要求的范围内多样化地变更、变形或替换，并且那样的实施例应被理解为落入本发明的范围内。

Claims (18)

1.一种图像获取方法，从形成有包括被掩模层覆盖的标记的多个标记的样本获取所述标记的图像，所述图像获取方法的特征在于，包括：

a)对作为所述样本上的标记中的一个的测量对象标记照射能够透射掩模层的透射照明以获取第一光学信号的步骤；

b)对所述测量对象标记照射在所述掩模层反射的反射照明以获取第二光学信号的步骤；

c)对所述第一光学信号与所述第二光学信号进行比较，以判断所述测量对象标记是否被所述掩模层覆盖的步骤；以及

d)当所述测量对象标记被所述掩模层覆盖时，对所述测量对象标记照射透射所述掩模层的第一照明以获取标记图像，当所述测量对象标记未被所述掩模层覆盖时，对所述测量对象标记照射不同于所述第一照明的第二照明以获取标记图像的步骤。

2.根据权利要求1所述的图像获取方法，其特征在于，

所述掩模层是对可见光和近红外线不透明且对短波红外线透明的层。

3.根据权利要求1所述的图像获取方法，其特征在于，

所述掩模层是硅层或碳层。

4.根据权利要求1所述的图像获取方法，其特征在于，

所述透射照明是偏离所述第二照明的波长带的照明，并且所述反射照明是偏离所述第一照明的波长带的照明。

5.根据权利要求1所述的图像获取方法，其特征在于，

所述第一照明是短波红外线。

6.根据权利要求1所述的图像获取方法，其特征在于，

所述第二照明是可见光或近红外线。

7.根据权利要求1所述的图像获取方法，其特征在于，

所述第一照明的波长带属于1200～1700nm。

8.根据权利要求1所述的图像获取方法，其特征在于，

所述第二照明的波长带属于300～1100nm。

9.根据权利要求1所述的图像获取方法，其特征在于，

在上述步骤c)中，

所述第一光学信号是所述透射照明的反射光的强度，所述第二光学信号是所述反射照明的反射光的强度。

10.根据权利要求9所述的图像获取方法，其特征在于，

当所述第二光学信号与所述第一光学信号之比为基准值以上时，判断为所述测量对象标记被所述掩模层覆盖。

11.根据权利要求1所述的图像获取方法，其特征在于，

所述透射照明用作在利用所述第二照明获取所述标记图像时使用的自动对焦用照明，

所述反射照明用作在利用所述第一照明获取所述标记图像时使用的自动对焦用照明。

12.根据权利要求1所述的图像获取方法，其特征在于，

所述标记是形成在半导体晶圆上的套刻标记。

13.根据权利要求1所述的图像获取方法，其特征在于，

所述标记是形成在半导体晶圆上的对准标记。

14.一种图像获取装置，其配置为从形成有包括被掩模层覆盖的标记的多个标记的样本获取所述标记的图像，所述图像获取装置的特征在于，包括：

透射照明光学系统，其构成为对作为所述样本上的标记中的一个的测量对象标记照射能够透射掩模层的透射照明；

反射照明光学系统，其对所述测量对象标记照射在所述掩模层反射的反射照明；

第一检测器，其构成为接收所述透射照明引起的来自所述样本的反射光；

第二检测器，其构成为接收所述反射照明引起的来自所述样本的反射光；

比较器，其构成为接收并比较来自所述第一检测器的第一光学信号和来自所述第二检测器的第二光学信号，以判断所述测量对象标记是否被所述掩模层覆盖；

图像获取用照明光学系统，其构成为基于来自所述比较器的判断结果，当所述测量对象标记被所述掩模层覆盖时，对所述测量对象标记照射透射所述掩模层的第一照明，当所述测量对象标记未被所述掩模层覆盖时，对所述测量对象标记照射不同于所述第一照明的第二照明；

图像检测器，其构成为接收所述第一照明或所述第二照明引起的来自所述测量对象标记的反射光以生成标记图像；以及

成像光学系统，其构成为将来自所述标记的反射光成像于所述图像检测器。

15.根据权利要求14所述的图像获取装置，其特征在于，

所述图像获取用照明光学系统包括：

照明源，其构成为生成所述第一照明或所述第二照明；

物镜，其构成为将所述第一照明或所述第二照明集光于所述样本的测量位置；以及

分束器组件，其配置在所述照明源与所述物镜之间，且构成为将来自所述照明源的所述第一照明或所述第二照明传递至所述物镜，

所述分束器组件包括所述第一照明用分束器和所述第二照明用分束器，并且构成为能够基于所述比较器的判断结果将所述第一照明用分束器和所述第二照明用分束器选择性地配置在所述照明源与所述物镜之间的光路。

16.根据权利要求15所述的图像获取装置，其特征在于，

所述成像光学系统包括配置在所述物镜与所述图像检测器之间的镜组件，

所述镜组件包括：

冷镜，其构成为透射所述第一照明引起的来自所述样本的反射光，并且反射所述反射照明引起的来自所述样本的反射光；以及

热镜，其构成为透射所述第二照明引起的来自所述样本的反射光，并且反射所述透射照明引起的来自所述样本的反射光，并且

构成为能够基于所述比较器的判断结果将所述冷镜和所述热镜选择性地配置在所述物镜与所述图像检测器之间的光路。

17.根据权利要求16所述的图像获取装置，其特征在于，

所述镜组件还包括分束器，该分束器能够选择性地配置在所述物镜与所述图像检测器之间的光路，

所述分束器构成为，朝向所述物镜反射所述透射照明，并向所述第一检测器侧反射由所述物镜收集的反射光，并且朝向所述物镜反射所述反射照明，并向所述第二检测器侧反射由所述物镜收集的反射光。

18.根据权利要求14所述的图像获取装置，其特征在于，

所述图像获取装置是套刻测量装置或晶圆对准装置。