JP2004128253A - Mark position detecting device and its assembling method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上の被検マークの位置を検出するマーク位置検出装置およびその組み立て方法に関し、特に、半導体素子などの製造工程における高精度な位置検出に好適なマーク位置検出装置およびその組み立て方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
周知のように、半導体素子や液晶表示素子の製造工程では、マスク(レチクル)に形成された回路パターンをレジスト膜に焼き付ける露光工程と、レジスト膜の露光部分または未露光部分を溶解する現像工程とを経て、レジスト膜に回路パターン(レジストパターン)が転写され、このレジストパターンをマスクとしてエッチングや蒸着などを行うことにより(加工工程)、レジスト膜の直下に隣接している所定の材料膜に回路パターンが転写される(パターン形成工程)。
【0003】
次いで、上記所定の材料膜に形成された回路パターンの上に別の回路パターンを形成するには、同様のパターン形成工程が繰り返される。パターン形成工程を何回も繰り返し実行することにより、様々な材料膜の回路パターンが基板(半導体ウエハや液晶基板)の上に積層され、半導体素子や液晶表示素子の回路が形成される。
【0004】
ところで、上記の製造工程では、様々な材料膜の回路パターンを精度よく重ね合わせるため、各々のパターン形成工程のうち露光工程の前に、マスクと基板とのアライメントを行い、さらに、現像工程の後でかつ加工工程の前に、基板上のレジストパターンの重ね合わせ状態の検査を行い、製品の歩留まり向上を図っている。
【0005】
ちなみに、マスクと基板とのアライメント(露光工程の前)は、マスク上の回路パターンと、1つ前のパターン形成工程で基板上に形成された回路パターンとのアライメントであり、各々の回路パターンの基準位置を示すアライメントマークを用いて行われる。
また、基板上のレジストパターンの重ね合わせ状態の検査(加工工程の前)は、1つ前のパターン形成工程で形成された回路パターン(以下「下地パターン」という)に対するレジストパターンの重ね合わせ検査であり、下地パターンとレジストパターンの各々の基準位置を示す重ね合わせマークを用いて行われる。
【0006】
そして、これらのアライメントマークや重ね合わせマーク(総じて「被検マーク」という)の位置検出は、被検マークを照明すると共に、CCDカメラなどの撮像素子を用いて被検マークの像を撮像し、得られた画像信号に対して所定の画像処理を施すことにより行われる。
また、被検マークの位置検出を行う装置では、その検出精度を高めるために、例えば特許文献1に開示されている方法(以下「QZ法」という)を利用して、照明光学系や結像光学系の中に設けられている光学部品の配置を微調整し、装置起因の誤差TIS(Tool Induced Shift)を低減するようにしている。QZ法を利用した微調整は、通常、装置の組み立て時に行われる。なお、照明光学系は、被検マークへの照明光を射出するものである。結像光学系は、被検マークの像を形成するものである。
【0007】
【特許文献1】
特開2000−77295号公報(第7−12頁)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のQZ法を利用して照明光学系や結像光学系の配置を微調整しても、結像光学系の高次の収差成分(例えばツェルニケ収差表現法による5次以上のコマ収差成分など)を除去することはできなかった。このため、従来の装置では、装置起因の誤差TISを十分に低減することが難しく、検出精度の向上にも限界があった。
【0009】
本発明の目的は、装置起因の誤差TISを確実に低減でき、被検マークの位置検出をさらに精度良く行えるマーク位置検出装置およびその組み立て方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載のマーク位置検出装置は、基板上の被検マークを照明する照明光学系と、前記被検マークからの光を結像して、前記被検マークの像を形成する結像光学系と、前記結像光学系の光軸上に配置され、前記結像光学系の残存収差を補正する補正部材と、前記結像光学系および前記補正部材を介して形成された前記被検マークの像を撮像して、画像信号を出力する撮像手段と、前記撮像手段から前記画像信号を入力して、前記被検マークの位置を算出する算出手段とを備えたものである。
【0011】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のマーク位置検出装置において、前記結像光学系は、前記被検マークの中間像を形成する第1光学系と、前記中間像をリレー結像する第2光学系とを有し、前記補正部材は、前記第2光学系の中に配置されているものである。
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載したマーク位置検出装置において、前記補正部材を前記結像光学系の光軸を中心として回転可能かつ前記光軸に垂直な面内でシフト可能に支持する支持手段を備えたものである。
【0012】
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載のマーク位置検出装置において、前記結像光学系および前記補正部材からなる全系の残存収差に応じて指標信号を生成する生成手段と、前記指標信号に基づいて前記支持手段を制御することにより、前記補正部材の回転状態とシフト状態との少なくとも一方を調整する制御手段とを備えたものである。
【0013】
請求項5に記載の発明は、請求項1から請求項4の何れか1項に記載したマーク位置検出装置の組み立て方法であって、前記結像光学系の光軸上の所定位置に未加工の光学部材を配置した状態で、前記結像光学系の残存収差を測定する測定工程と、前記測定工程の後で前記所定位置から前記光学部材を取り出し、該光学部材に対して前記結像光学系の残存収差を相殺するような凹凸加工を施すことにより、前記補正部材を作製する作製工程と、前記作製工程で作製された前記補正部材を前記所定位置に再び配置し、該補正部材を微調整する微調整工程とを備えたものである。
【0014】
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載したマーク位置検出装置の組み立て方法において、前記微調整工程では、前記結像光学系および前記補正部材からなる全系の残存収差に応じた指標信号に基づいて、前記結像光学系の光軸を中心とした前記補正部材の回転状態と、前記光軸に垂直な面内での前記補正部材のシフト状態との少なくとも一方を調整するものである。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
本発明の実施形態は、請求項1〜請求項6に対応する。
ここでは、本実施形態のマーク位置検出装置について、図1に示す重ね合わせ測定装置10を例に説明する。
【0016】
重ね合わせ測定装置10は、図1(a)に示すように、製品ウエハ11(または不図示の組み立て用ウエハ)を支持する検査ステージ12と、検査ステージ12上の製品ウエハ11(または組み立て用ウエハ)に対する照明光L1を射出する照明光学系(13〜18)と、照明光L1によって照明された製品ウエハ11(または組み立て用ウエハ)の像を形成する結像光学系(19〜23)と、結像光学系(19〜23)の光軸上に配置された収差補正板24と、CCD撮像素子25と、画像処理装置26と、光学素子制御装置27と、焦点検出装置(41〜48)と、ステージ制御装置49とで構成されている。
【0017】
この重ね合わせ測定装置10について具体的に説明する前に、製品ウエハ11および組み立て用ウエハの説明を行う。
製品ウエハ11(基板)には、複数の回路パターン(何れも不図示)が表面上に積層されている。最上層の回路パターンは、レジスト膜に転写されたレジストパターンである。つまり、製品ウエハ11は、1つ前のパターン形成工程で形成された下地パターンの上に別の回路パターンを形成する工程の途中(レジスト膜に対する露光・現像後で且つ材料膜に対するエッチング加工前)の状態にある。
【0018】
そして、製品ウエハ11の下地パターンに対するレジストパターンの重ね合わせ状態が重ね合わせ測定装置10によって検査される。このため、製品ウエハ11の表面には、重ね合わせ状態の検査に用いられる重ね合わせマーク30(図2)が形成されている。図2(a)は重ね合わせマーク30の平面図、図2(b)は断面図である。
【0019】
重ね合わせマーク30は、図2(a),(b)に示すように、大きさが異なる矩形状の下地マーク31とレジストマーク32とからなる。下地マーク31は、下地パターンと同時に形成され、下地パターンの基準位置を示す。レジストマーク32は、レジストパターンと同時に形成され、レジストパターンの基準位置を示す。下地マーク31,レジストマーク32は、各々、請求項の「被検マーク」に対応する。
【0020】
なお、図示省略したが、レジストマーク32およびレジストパターンと、下地マーク31および下地パターンとの間には、加工対象となる材料膜が形成されている。この材料膜は、重ね合わせ測定装置10による重ね合わせ状態の検査後、レジストマーク32が下地マーク31に対して正確に重ね合わされ、レジストパターンが下地パターンに対し正確に重ね合わされている場合に、レジストパターンを介して実際に加工される。
【0021】
一方、組み立て用ウエハには、ライン&スペースマーク33(図3(a),(b))が形成されている。ライン&スペースマーク33は、線幅が3μm、ピッチが6μm、段差が85nm(測定波長λの1/8程度)である。図3(a)はライン&スペースマーク33の平面図、図3(b)は断面図である。
このライン&スペースマーク33は、重ね合わせ測定装置10の組み立て時に、照明光学系(13〜18),結像光学系(19〜23),収差補正板24を微調整するために用いられる。
【0022】
さて次に、重ね合わせ測定装置10(図1)の具体的な構成説明を行う。
検査ステージ12は、図示省略したが、製品ウエハ11(または組み立て用ウエハ)を水平状態に保って支持するホルダと、このホルダを水平方向(XY方向)に駆動するXY駆動部と、ホルダを鉛直方向(Z方向)に駆動するZ駆動部とで構成されている。そして、XY駆動部とZ駆動部は、後述するステージ制御装置49に接続されている。
【0023】
なお、この検査ステージ12のホルダには、製品ウエハ11の重ね合わせ検査(下地パターンに対するレジストパターンの重ね合わせ状態の検査)時、製品ウエハ11が載置される。また、重ね合わせ測定装置10の組み立て時、製品ウエハ11に代えて組み立て用ウエハが載置される。
照明光学系(13〜18)は、光軸O1に沿って順に配置された光源13と照明開口絞り14とコンデンサーレンズ15と視野絞り16と照明リレーレンズ17とビームスプリッタ18とで構成されている。ビームスプリッタ18は、反射透過面18aが光軸O1に対して略45°傾けられ、結像光学系(19〜23)の光軸O2上にも配置されている。照明光学系(13〜18)の光軸O1は、結像光学系(19〜23)の光軸O2に垂直である。
【0024】
また、光源13は、波長帯域の広い光(例えば白色光)を射出する。照明開口絞り14は、光源13から射出された光の径を特定の径に制限する。この照明開口絞り14は、光軸O1に対して垂直な面内でシフト可能に支持されている。照明開口絞り14のシフト状態の調整は、重ね合わせ測定装置10の組み立て時に、上記のライン&スペースマーク33(図3)を用いて行われる。
【0025】
コンデンサーレンズ15は、照明開口絞り14からの光を集光する。視野絞り16は、重ね合わせ測定装置10の視野領域を制限する光学素子であり、図1(b)に示すように、矩形状の開口である1つのスリット16aを有する。照明リレーレンズ17は、視野絞り16のスリット16aからの光をコリメートする。
上記の照明光学系(13〜18)において、光源13から射出された光は、照明開口絞り14とコンデンサーレンズ15を介して、視野絞り16を均一に照明する。そして、視野絞り16のスリット16aを通過した光は、照明リレーレンズ17を介してビームスプリッタ18に導かれ、その反射透過面18aで反射した後(照明光L1)、結像光学系(19〜23)の光軸O2上に導かれる。
【0026】
結像光学系(19〜23)は、光軸O2に沿って順に配置された第1対物レンズ19と第2対物レンズ20と第1結像リレーレンズ21と結像開口絞り22と第2結像リレーレンズ23とで構成されている。結像光学系(19〜23)の光軸O2は、Z方向に平行である。
【0027】
なお、第1対物レンズ19と第2対物レンズ20との間には、照明光学系(13〜18)のビームスプリッタ18が配置され、第2対物レンズ20と第1結像リレーレンズ21との間には、後述する焦点検出装置(41〜48)のビームスプリッタ41が配置されている。さらに、結像開口絞り22の近傍には、後述の収差補正板24が配置されている。
【0028】
結像光学系(19〜23)の第1対物レンズ19は、照明光学系(13〜18)のビームスプリッタ18からの照明光L1を入射して集光する。これにより、検査ステージ12上の製品ウエハ11(または組み立て用ウエハ)は、第1対物レンズ19を透過した照明光L1によって垂直に照明される。
なお、製品ウエハ11(または組み立て用ウエハ)に入射するときの照明光L1の入射角度範囲は、照明光学系(13〜18)の照明開口絞り14の絞り径によって決まる。照明開口絞り14は、第1対物レンズ19の瞳と共役な面に配置されているからである。
【0029】
また、視野絞り16と製品ウエハ11(または組み立て用ウエハ)とは共役な位置関係にあるため、製品ウエハ11(または組み立て用ウエハ)の表面のうち、視野絞り16のスリット16aに対応する領域が照明光L1によって照明される。つまり、製品ウエハ11(または組み立て用ウエハ)の表面には、照明リレーレンズ17と第1対物レンズ19の作用によって、スリット16aの像が投影される。
【0030】
そして、上記の照明光L1が照射された製品ウエハ11(または組み立て用ウエハ)の領域からは、反射光L2が発生する。この反射光L2は、第1対物レンズ19に導かれる。
第1対物レンズ19は、製品ウエハ11(または組み立て用ウエハ)からの反射光L2をコリメートする。第1対物レンズ19でコリメートされた反射光L2は、上記のビームスプリッタ18を透過して第2対物レンズ20に入射する。第2対物レンズ20は、ビームスプリッタ18からの反射光L2を1次結像面10a上に集光する。
【0031】
また、第2対物レンズ20は、光軸O2に対して垂直な面内でシフト可能に支持されている。第2対物レンズ20のシフト状態の調整は、重ね合わせ測定装置10の組み立て時に、上記のライン&スペースマーク33(図3)を用いて行われる。
このように、照明光L1が照射された製品ウエハ11(または組み立て用ウエハ)からの反射光L2は、第1対物レンズ19とビームスプリッタ18とを介して第2対物レンズ20に導かれ、第1対物レンズ19と第2対物レンズ20の作用によって1次結像面10aに結像される。1次結像面10aは、製品ウエハ11(または組み立て用ウエハ)の中間像の形成位置である。
【0032】
1次結像面10aの後段に配置された焦点検出装置(41〜48)のビームスプリッタ41は、第2対物レンズ20からの反射光L2の一部(L3)を透過すると共に、残りの一部(L4)を反射する。ビームスプリッタ41を透過した光L3は、結像光学系(19〜23)の第1結像リレーレンズ21に導かれる。
第1結像リレーレンズ21は、ビームスプリッタ41からの光L3をコリメートする。結像開口絞り22は、第1対物レンズ19の瞳と共役な面に配置され、第1結像リレーレンズ21からの光の径を特定の径に制限する。この結像開口絞り23は、光軸O2に垂直な面内でシフト可能に支持されている。
【0033】
結像開口絞り23のシフト状態の調整は、重ね合わせ測定装置10の組み立て時に、上記のライン&スペースマーク33(図3)を用いて行われる。第2結像リレーレンズ23は、結像開口絞り22からの光(正確には次に説明する収差補正板24を透過した後の光)をCCD撮像素子25の撮像面(2次結像面)上に再結像する。
【0034】
収差補正板24は、結像光学系(19〜23)の残存収差を補正する光学素子であり、結像開口絞り23の近傍、つまり、第1対物レンズ19の瞳と共役な面の近傍に配置されている。
この収差補正板24は、光軸O2に対して垂直な面内でシフト可能に支持されると共に、光軸O2を中心として回転可能に支持されている。収差補正板24のシフト状態および回転状態の調整は、重ね合わせ測定装置10の組み立て時に、上記のライン&スペースマーク33(図3)を用いて行われる。
【0035】
結像光学系(19〜23)の残存収差、および、収差補正板24の作製方法については、後で重ね合わせ測定装置10の組み立て方法を説明する際に、具体的に説明する。
このように、第2対物レンズ20からの光は、ビームスプリッタ41と第1結像リレーレンズ21と結像開口絞り22と収差補正板24とを介して第2結像リレーレンズ23に導かれ、第1結像リレーレンズ21と第2結像リレーレンズ23の作用によってCCD撮像素子25の撮像面上にリレー結像(再結像)される。
【0036】
CCD撮像素子25は、複数の画素が2次元配列されたエリアセンサであり、製品ウエハ11(または組み立て用ウエハ)からの反射光L2に基づく像(反射像)を撮像して、画像信号を画像処理装置26に出力する。画像信号は、CCD撮像素子25の撮像面における各画素ごとの輝度値に関する分布(輝度分布)を表している。
【0037】
画像処理装置26は、詳細は後述するように、検査ステージ12上に製品ウエハ11が載置されているとき、CCD撮像素子25から得られる画像信号の輝度分布に基づいて、製品ウエハ11の重ね合わせ検査(下地パターンに対するレジストパターンの重ね合わせ状態の検査)を行う。
さらに、画像処理装置26は、詳細は後述するように、検査ステージ12上に組み立て用ウエハが載置されているとき、CCD撮像素子25から得られる画像信号の輝度分布に基づいて、後述のQ値(図5(b)〜(e)参照)を測定する。Q値は、照明光学系(13〜18),結像光学系(19〜23),収差補正板24を微調整するための指標であり、指標信号として光学素子制御装置27に出力される。
【0038】
光学素子制御装置27は、詳細は後述するように、画像処理装置26からの指標信号(後述のQ値(図5(b)〜(e)参照))に基づいて、照明光学系(13〜18),結像光学系(19〜23),収差補正板24を微調整する。つまり、照明開口絞り14,第2対物レンズ20,結像開口絞り23のシフト状態や、収差補正板24のシフト状態,回転状態を必要に応じて各々調整する。
【0039】
焦点検出装置(41〜48)は、製品ウエハ11の重ね合わせ検査(下地パターンに対するレジストパターンの重ね合わせ状態の検査)時、検査ステージ12上の製品ウエハ11がCCD撮像素子25の撮像面に対して合焦状態にあるか否かを検出するものである。
焦点検出装置(41〜48)は、光軸O3に沿って順に配置されたビームスプリッタ41とAF第1リレーレンズ42と平行平面板43と瞳分割ミラー44とAF第2リレーレンズ45とシリンドリカルレンズ46とからなる光学系と、AFセンサ47と、信号処理部48とで構成されている。
【0040】
ビームスプリッタ41は、反射透過面が光軸O3に対して略45°傾けられ、結像光学系(19〜23)の光軸O2上にも配置されている。光軸O3は、光軸O2に垂直である。AFセンサ47はラインセンサであり、その撮像面47aには複数の画素が1次元配列されている。シリンドリカルレンズ46は、AFセンサ47の撮像面47aにおける画素の配列方向(図中A方向)に対して垂直な方向の屈折力を持つ。
【0041】
ビームスプリッタ41で反射した光L4(以下「AF光」という)は、AF第1リレーレンズ42によってコリメートされ、平行平面板43を透過して、瞳分割ミラー44に入射する。瞳分割ミラー44上には、照明光学系(13〜18)の照明開口絞り14の像が形成される。平行平面板43は、照明開口絞り14の像を瞳分割ミラー44の中心に位置調整するための光学素子であり、チルト調整が可能な機構になっている。
【0042】
瞳分割ミラー44に入射したAF光は、そこで2方向の光に分離された後、AF第2リレーレンズ45とシリンドリカルレンズ46を介して、AFセンサ47の撮像面47aの近傍に集光される。このとき、撮像面47aには、画素の配列方向(図中A方向)に沿って離れた位置に、2つの光源像が形成される。
そして、AFセンサ47は、撮像面47aに形成された2つの光源像の結像中心P1,P2(図4(a)〜(c))に関する情報を検出信号として信号処理部48に出力する。図4(a),(b),(c)は、各々、検査ステージ12上の製品ウエハ11のCCD撮像素子25に対する前ピン状態,合焦状態,後ピン状態を示している。
【0043】
図4(a)〜(c)から分かるように、2つの光源像の結像中心P1,P2は、前ピン状態(合焦状態よりも下方)ほど互いに接近し、後ピン状態(合焦位置よりも上方)ほど互いに離れる。つまり、検査ステージ12をZ方向に上下させることで、撮像面47aの画素の配列方向(図中A方向)に沿って、近づいたり離れたりする。
【0044】
信号処理部48は、AFセンサ47からの検出信号に基づいて、2つの光源像の結像中心P1,P2間の距離を算出する。この信号処理部48には、合焦状態における結像中心P1,P2間の距離が、予め記憶されている。このため、信号処理部48は、算出した結像中心P1,P2間の距離を合焦状態での距離と比較し、両者の差を計算して、得られる焦点位置信号をステージ制御装置49に出力する。
【0045】
構成説明の最後に、ステージ制御装置49について説明する。
ステージ制御装置49は、製品ウエハ11の重ね合わせ検査(下地パターンに対するレジストパターンの重ね合わせ状態の検査)時、検査ステージ12のXY駆動部を制御して、ホルダ(製品ウエハ11)をXY方向に移動させ、製品ウエハ11上の重ね合わせマーク30(図2)を重ね合わせ測定装置10の視野領域内に位置決めする。
【0046】
そして、焦点検出装置(41〜48)からの焦点位置信号に基づいて検査ステージ12のZ駆動部を制御し、ホルダ(製品ウエハ11)をZ方向に上下移動させる。その結果、製品ウエハ11をCCD撮像素子25に対して合焦させることができる(自動焦点合わせ)。
さらに、ステージ制御装置49は、重ね合わせ測定装置10の組み立て時、検査ステージ12のXY駆動部を制御して、ホルダ(組み立て用ウエハ)をXY方向に移動させ、組み立て用ウエハ上のライン&スペースマーク33(図3)を重ね合わせ測定装置10の視野領域内に位置決めする。そして、検査ステージ12のZ駆動部を制御して、ホルダ(組み立て用ウエハ)を所定範囲内でZ方向に上下移動させる。
【0047】
上記した照明光学系(13〜18)および第1対物レンズ19は、請求項の「照明光学系」に対応する。結像光学系(19〜23)は「結像光学系」に対応する。結像光学系(19〜23)のうち、第1対物レンズ19および第2対物レンズ20は「第1光学系」に対応する。第1結像リレーレンズ21および第2結像リレーレンズ23は「第2光学系」に対応する。
【0048】
また、収差補正板24は、請求項の「補正部材」に対応する。CCD撮像素子25は「撮像手段」に対応する。画像処理装置26は、請求項の「算出手段」,「生成手段」に対応する。光学素子制御装置27は、請求項の「制御手段」に対応する。
次に、重ね合わせ測定装置10の組み立て方法について説明する。
【0049】
本実施形態では、製品ウエハ11の重ね合わせ検査時に、図2の下地マーク31の中心位置C1およびレジストマーク32の中心位置C2を精度良く検出するため、特開2000−77295号公報に開示されているQZ法を利用して、重ね合わせ測定装置10の組み立てを行う。つまり、照明光学系(13〜18),結像光学系(19〜23),収差補正板24の微調整を行う。
【0050】
ちなみに、重ね合わせ測定装置10の組み立て時、検査ステージ12のホルダには、ライン&スペースマーク33(図3)を有する組み立て用ウエハが載置される。また、結像光学系(19〜23)の結像開口絞り23の近傍には、未加工の収差補正板24(以下「平行平面板24」という)が配置される。平行平面板24は、石英ガラスからなる光学部材である。
【0051】
そして、重ね合わせ測定装置10の視野領域内に組み立て用ウエハのライン&スペースマーク33(図3)が位置決めされると、このライン&スペースマーク33が照明光L1によって照明され、CCD撮像素子25の撮像面上には、ライン&スペースマーク33の像が形成される。
このとき、CCD撮像素子25から画像処理装置26には、図5(a)に示すように、ライン&スペースマーク33の像の光強度(明るさ)に応じた画像信号が出力される。このため、画像処理装置26では、図5(a)に示す画像信号の輝度分布に基づいて、図5(b)に示すようなQ値のフォーカス特性を測定する。
【0052】
すなわち、画像信号(図5(a))に現れた複数のエッジを抽出して、左側エッジ36と右側エッジ37との信号強度差ΔIを算出し、得られた信号強度差ΔIを任意の信号強度Iで規格化して、次式(1)に示されるQ値を算出する。Q値は、左側エッジ36と右側エッジ37との非対称性を表している。
Q値=ΔI/I0×100(%) …(1)
さらに、このようなQ値の算出は、ステージ制御装置49が検査ステージ12のホルダ(組み立て用ウエハ)をZ方向に移動させる毎に行われる。その結果、図5(b)に示すようなQ値のフォーカス特性曲線を得ることができる。Q値のフォーカス特性は、照明光学系(13〜18),結像光学系(19〜23),収差補正板24を微調整する際の指標信号として、光学素子制御装置27に出力される。
【0053】
なお、重ね合わせ測定装置10の各構成要素(特に光学素子)を機械的な設計値に応じて配置しただけの状態では、通常、各構成要素の相対的な位置関係が大きくずれている。そして、このときのQ値のフォーカス特性曲線は、図5(b)に示すように、予め定めた規格値(例えばZ位置によらず0を示す状態)から大きく外れている。
【0054】
ここで、Q値のフォーカス特性曲線(図5(b))のうち、図5(c)に示す平行シフト成分αは、照明開口絞り14のシフト調整によって変動する成分である。また、図5(d)に示す凹凸成分βは、結像開口絞り23のシフト調整によって変動する成分である。さらに、図5(e)に示す傾斜成分γは、第2対物レンズ20のシフト調整によって変動する成分である。
【0055】
また、照明開口絞り14のシフト調整は、照明光L1の主光線の傾斜(照明テレセン)の補正に対応する。結像開口絞り23,第2対物レンズ20のシフト調整は、各々、結像光学系(19〜23)における反射光L2のけられの補正,偏心コマ収差の補正に対応する。
したがって、光学素子制御装置27は、まず初めに、Q値のフォーカス特性曲線(図5(b))を指標として、照明開口絞り14,結像開口絞り23,第2対物レンズ20のシフト調整を行う(QZ法)。
【0056】
調整の順序は、結像開口絞り23→第2対物レンズ20→照明開口絞り14とすることが望ましい。これは、結像開口絞り23による調整感度が最も敏感であり、Q値のフォーカス特性曲線において凹凸成分β(図5(d))が大きいと、第2対物レンズ20の調整量を的確に定めることが難しいからである。
ところで、上記3つの調整要素(第2対物レンズ20,結像開口絞り23,照明開口絞り14)を順にシフト調整しても、Q値のフォーカス特性曲線(図5(b)参照)を予め定めた規格値(例えばZ位置によらず0を示す状態)に収束させることは難しい。
【0057】
つまり、3つの調整要素(20,23,14)をシフト調整しても、Q値のフォーカス特性曲線には、図6(a)に示すように、3次以上のうねり成分が残存してしまう。このうねり成分は、結像光学系(19〜23)の高次の収差成分(例えばツェルニケ収差表現法による5次以上のコマ収差成分など)がまだ除去されず、残存していることを表している。
【0058】
そこで、本実施形態の重ね合わせ測定装置10を組み立て方法では、まず初めに、3つの調整要素(20,23,14)のシフト調整により、Q値のフォーカス特性曲線から平行シフト成分α(図5(c))と凹凸成分β(図5(d))と傾斜成分γ(図5(e))を全て除去する。
つまり、Q値のフォーカス特性曲線に、うねり成分(図6(a))のみを残存させる。1回の調整サイクルで図6(a)の状態に収束しない場合は、同様の調整サイクルを繰り返すことが望ましい。これにより、結像光学系(19〜23)の低次の収差成分を除去できる。
【0059】
そして次に、重ね合わせ測定装置10の外に用意された干渉計(不図示)を用いて、結像光学系(19〜23)の残存収差、つまり、高次の収差成分(例えばツェルニケ収差表現法による5次以上のコマ収差成分など)を測定する。干渉計による結像光学系(19〜23)の収差測定とは、周知のように、透過波面収差の測定である。
【0060】
このとき、結像光学系(19〜23)だけでなく、その光軸O2上に配置された他の光学素子(ビームスプリッタ18,41および平行平面板24)も含めた状態で、結像光学系(19〜23)の残存収差を測定する。したがって、結像光学系(19〜23)とビームスプリッタ18,41と平行平面板24との相対的な位置関係を保持した状態で、これらの光学素子を干渉計まで移動させる必要がある。
【0061】
干渉計による収差測定が終了すると、次に、結像光学系(19〜23)の光軸O2上から平行平面板24(未加工の収差補正板24)が取り出され、平行平面板24に対して凹凸加工が施される。平行平面板24の被加工面は、一方の面のみでも両方の面でも構わない。
【0062】
凹凸加工の深さ(加工量)は、結像光学系(19〜23)の残存収差を相殺するような位相差に対応し、▲1▼干渉計による測定結果(透過波面の収差量)と、▲2▼収差測定に使用した光の波長と、▲3▼平行平面板24の材料(石英ガラス)の屈折率とに基づいて、計算機により算出することができる。
平行平面板24に対する凹凸加工の方法には、例えば特開平9−63791号公報に開示されているプラズマ加工法を用いることができる。このプラズマ加工は、ラジカル反応を用いたプラズマ加工機にて行われる。ここで、ラジカル反応を用いたプラズマ加工により、平行平面板24に対して凹凸加工を施す手順について、簡単に説明する。
【0063】
まず、高圧力下において、被加工物である平行平面板24の近傍に設置された加工電極からプラズマを発生させる。このプラズマにハロゲンなどの電気陰性度の高い反応ガスを供給する。これにより、反応ガスは解離し、反応性に富んだラジカルになる。
そして、このラジカルを平行平面板24の表面と反応させ、反応により生じた生成物を連続的に気化させることにより、平行平面板24を加工していく。なお、反応ガスには、平行平面板24と反応し、生成物が気化する特性を有するものを選択して用いる。
この加工法では、高圧力下でプラズマを生成するため、従来にない高濃度のラジカルを生成できる。したがって、機械加工に匹敵する高加工速度が得られるという効果がある。
【0064】
また、高圧力下であるため、加工電極周辺の電界強度の高い箇所だけに局在化したプラズマを生成できる。その結果、加工領域を加工電極近傍に限定することができ、加工電極形状に依存した極めて空間分解能の高い加工を達成できるという効果が得られる。
【0065】
さらに、機械加工では、塑性変形、ぜい性破壊といった物理現象を利用しているため、加工によって平行平面板24の表面にダメージを与えることになる。これに対して、プラズマ加工では、化学的に加工が進行するので平行平面板24の表面に欠陥や熱的変質層が形成されず無歪であるという効果が得られる。
このように、上記のプラズマ加工によって、結像光学系(19〜23)の残存収差を相殺するような凹凸加工が平行平面板24に対して施され、収差補正板24の作製が終了する。そして、加工後の平行平面板24が収差補正板24として使用される。
【0066】
次に、プラズマ加工によって作製された収差補正板24を元の位置に戻す。つまり、結像光学系(19〜23)の結像開口絞り23の近傍に、収差補正板24を再び配置する。また、収差補正板24と結像光学系(19〜23)とビームスプリッタ18,41との相対的な位置関係を保持した状態で、これらの光学素子を重ね合わせ測定装置10の中に設置する。
【0067】
この状態で、結像光学系(19〜23)の残存収差は多少補正されたと考えられるが、未だ最適な状態ではない。したがって、重ね合わせ測定装置10の組み立て工程の最後に、上記と同様のQZ法を利用して収差補正板24の微調整を行う。このとき、光学素子制御装置27には、結像光学系(19〜23)および収差補正板24からなる全系の残存収差に応じた指標信号が、Q値のフォーカス特性(図6(a)参照)として出力される。
【0068】
このため、光学素子制御装置27は、全系(19〜24)の残存収差に応じたQ値のフォーカス特性を指標として、収差補正板24のシフト調整および/または回転調整を行い、Q値のフォーカス特性から図6(a)のうねり成分を除去する。その結果、図6(b)に示すように、Q値のフォーカス特性曲線を予め定めた規格値(例えばZ位置によらず0を示す状態)に収束させることができる。
【0069】
収差補正板24の微調整の終了によって、重ね合わせ測定装置10の組み立て工程は終了する。このとき、結像光学系(19〜23)の残存収差は収差補正板24によってほぼ完全に補正され(図6(b)参照)、重ね合わせ測定装置10の各構成要素の相対的な位置関係に関して最適な状態を確保できる。すなわち、高次の収差成分(例えばツェルニケ収差表現法による5次以上のコマ収差成分など)が除去された低収差な光学系(19〜24)を得ることができる。
【0070】
そして、この最適な状態で、製品ウエハ11の重ね合わせ検査(下地パターンに対するレジストパターンの重ね合わせ状態の検査)が行われる。重ね合わせ検査時、検査ステージ12には製品ウエハ11が載置され、重ね合わせ測定装置10の視野領域内には製品ウエハ11上の重ね合わせマーク30(図2)が位置決めされる。
【0071】
そして、この重ね合わせマーク30が照明光L1によって照明され、CCD撮像素子25の撮像面上には、低収差な光学系(19〜24)を介して重ね合わせマーク30の像が良好に形成される。このとき、CCD撮像素子25は、重ね合わせマーク30の像を撮像して、この像の光強度に応じた画像信号を画像処理装置26に出力する。
【0072】
画像処理装置26は、重ね合わせマーク30(図2)の像に関わる画像信号をCCD撮像素子25から入力すると、画像に現れた複数のエッジを抽出して、下地マーク31の中心位置C1およびレジストマーク32の中心位置C2を各々算出する。エッジとは画像信号の強度が急激に変化する箇所である。
さらに、画像処理装置26は、製品ウエハ11の下地パターンに対するレジストパターンの重ね合わせ状態を検査する際、下地マーク31の中心位置C1とレジストマーク32の中心位置C2の差に基づいて、重ね合わせずれ量Rを算出する。重ね合わせずれ量Rは、製品ウエハ11の表面の2次元ベクトルとして表される。
【0073】
本実施形態の重ね合わせ測定装置10では、組み立て時に、収差補正板24によって結像光学系(19〜23)の残存収差が補正され、高次の収差成分(例えばツェルニケ収差表現法による5次以上のコマ収差成分など)も除去されている。
このため、装置起因の誤差TISを確実に低減でき、下地マーク31の中心位置C1とレジストマーク32の中心位置C2とを精度良く検出することができる。その結果、重ね合わせずれ量Rも精度良く測定できる。
【0074】
したがって、本実施形態の重ね合わせ測定装置10によれば、製品ウエハ11の重ね合わせ状態を高精度に検査することができ、製品の歩留まりをさらに向上させることもできる。
また、本実施形態の重ね合わせ測定装置10では、QZ法を用いた収差補正板24の微調整を重ね合わせ測定装置10に組み込んだ状態で行うため、各構成要素の相対的な位置関係を確実に最適な状態とすることができる。
【0075】
(変形例)
なお、上記した実施形態では、QZ法を用いて収差補正板24の微調整(位置出し調整)を行ったが、本発明はこれに限定されない。例えば、結像光学系(19〜23)の残存収差の測定に使用した干渉計により、結像光学系(19〜23)および収差補正板24からなる全系の残存収差を測定しながら、透過波面収差が0になるように、収差補正板24の微調整を行ってもよい。
【0076】
また、上記した実施形態では、重ね合わせ測定装置10の外に用意された干渉計(不図示)を用いて、結像光学系(19〜23)の残存収差を測定したが、結像光学系(19〜23)を重ね合わせ測定装置10に組み込んだ状態で、直接測定することもできる。この場合、干渉計を配置するためには、少なくとも検査ステージ12およびCCD撮像素子25を退避させる必要がある。
【0077】
さらに、上記した実施形態では、ラジカル反応によるプラズマ加工法を用いて収差補正板24を作製したが、本発明はこれに限定されない。他の任意の加工法を用いてもよい。ただし、ラジカル反応によるプラズマ加工法を用いた場合には、収差補正板24の少なくとも一方の面を、結像光学系(19〜23)の残存収差に応じた高精度な凹凸面とすることができるため、好ましい。
【0078】
また、上記した実施形態では、結像光学系(19〜23)の光軸O2上のうち、リレー光学系(21〜23)の中に収差補正板24を配置したが、収差補正板24は、その前段の光学系(19,20)の中(例えば第1対物レンズ19の瞳面)に配置することもできる。
ただし、第1対物レンズ19の瞳面に配置しようとすると、第1対物レンズ19を設計する際に、収差補正板24のスペースや機構を考慮しなければならず、負荷が大きい。このため、本実施形態のようにリレー光学系(21〜23)の中に収差補正板24を配置することが好ましい。
【0079】
さらに、上記した実施形態では、重ね合わせ測定装置10の組み立て時に、照明開口絞り14,第2対物レンズ20,結像開口絞り23,収差補正板24を微調整したが、製品ウエハ11の重ね合わせ検査の直前に同様の微調整を行っても良い。収差補正板24をシフト可能かつ回転可能に支持する手段は、重ね合わせ測定装置10の構成要素として組み込まれていても、外部の機構でも構わない。
【0080】
また、上記した実施形態では、光学素子制御装置27によって、自動的に、照明光学系(13〜18),結像光学系(19〜23),収差補正板24の微調整を行い、その後、重ね合わせマーク30の下地マーク31とレジストマーク32の中心位置C1,C2および重ね合わせずれ量Rを検出したが、本発明は、手動で調整や位置検出などを行う装置にも適用することができる。この場合、重ね合わせ測定装置10の光学素子制御装置27は省略される。
【0081】
さらに、上記した実施形態では、重ね合わせ測定装置10を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、マスクに形成された回路パターンをレジスト膜に焼き付ける露光工程の前に、マスクと製品ウエハ11とのアライメントを行う装置(露光装置のアライメント系)にも適用できる。この場合には、製品ウエハ11上に形成されたアライメントマークの位置を精度良く検出することができる。また、単一のマークとカメラの基準位置との光学的位置ずれを検出する装置にも、本発明は適用できる。
【0082】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、装置起因の誤差TISを確実に低減でき、被検マークの位置検出をさらに精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】重ね合わせ測定装置10の全体構成を示す図である。
【図2】製品ウエハ11に形成された重ね合わせマーク30の平面図(a)および断面図(b)である。
【図3】組み立てようウエハに形成されたライン&スペースマーク33の平面図(a)および断面図(b)である。
【図4】重ね合わせ測定装置10の自動焦点合わせ機構を説明する図である。
【図5】QZ法による光学系(14,20,22)の微調整方法を説明する図である。
【図6】QZ法による収差補正板24の微調整方法を説明する図である。
【符号の説明】
10 重ね合わせ測定装置
11 製品ウエハ
12 検査ステージ
13 光源
14 照明開口絞り
15 コンデンサーレンズ
16 視野絞り
17 照明リレーレンズ
18 ビームスプリッタ
19 第1対物レンズ
20 第2対物レンズ
21 第1結像リレーレンズ
22 結像開口絞り
23 第2結像リレーレンズ
24 収差補正板
25 CCD撮像素子
26 画像処理装置
27 光学素子制御装置
30 重ね合わせマーク
33 ライン&スペースマーク
49 ステージ制御装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a mark position detecting device for detecting the position of a test mark on a substrate and a method for assembling the mark position, and more particularly to a mark position detecting device and a method for assembling the mark position suitable for high-accuracy position detection in a manufacturing process of a semiconductor element or the like. About.
[0002]
[Prior art]
As is well known, in a manufacturing process of a semiconductor device or a liquid crystal display device, an exposure process of printing a circuit pattern formed on a mask (reticle) on a resist film, and a development process of dissolving an exposed portion or an unexposed portion of the resist film are included. The circuit pattern (resist pattern) is transferred to the resist film through etching, and the resist pattern is used as a mask to perform etching or vapor deposition (processing step), thereby forming a circuit on a predetermined material film immediately adjacent to the resist film. The pattern is transferred (pattern forming step).
[0003]
Next, to form another circuit pattern on the circuit pattern formed on the predetermined material film, a similar pattern forming step is repeated. By repeatedly performing the pattern forming process many times, circuit patterns of various material films are stacked on a substrate (semiconductor wafer or liquid crystal substrate), and a circuit of a semiconductor element or a liquid crystal display element is formed.
[0004]
By the way, in the above-described manufacturing process, in order to accurately overlap circuit patterns of various material films, alignment of a mask and a substrate is performed before an exposure process in each pattern forming process, and further, after a developing process. In addition, prior to the processing step, the inspection of the superposition state of the resist pattern on the substrate is performed to improve the product yield.
[0005]
Incidentally, the alignment between the mask and the substrate (before the exposure step) is the alignment between the circuit pattern on the mask and the circuit pattern formed on the substrate in the immediately preceding pattern formation step. This is performed using an alignment mark indicating a reference position.
Inspection of the superposition state of the resist pattern on the substrate (before the processing step) is performed by inspecting the registration of the resist pattern with respect to the circuit pattern (hereinafter referred to as “base pattern”) formed in the immediately preceding pattern formation step. Yes, this is performed using an overlay mark indicating the reference position of each of the base pattern and the resist pattern.
[0006]
The position detection of these alignment marks and overlay marks (collectively referred to as “test marks”) is performed by illuminating the test marks and capturing an image of the test marks using an image sensor such as a CCD camera. This is performed by performing predetermined image processing on the obtained image signal.
Further, in an apparatus for detecting the position of a test mark, in order to enhance the detection accuracy, for example, a method disclosed in Patent Document 1 (hereinafter referred to as a “QZ method”) is used to provide an illumination optical system The arrangement of the optical components provided in the optical system is finely adjusted to reduce an error TIS (Tool Induced Shift) caused by the apparatus. Fine adjustment using the QZ method is usually performed at the time of assembling the apparatus. Note that the illumination optical system emits illumination light to the test mark. The imaging optical system forms an image of a test mark.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-77295 (pages 7 to 12)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, even if the arrangement of the illumination optical system and the imaging optical system is finely adjusted by using the above-described QZ method, even if a higher-order aberration component of the imaging optical system (for example, a fifth-order or higher Components, etc.) could not be removed. For this reason, in the conventional apparatus, it is difficult to sufficiently reduce the error TIS caused by the apparatus, and there is a limit in improving the detection accuracy.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a mark position detecting device and an assembling method thereof, which can surely reduce the error TIS caused by the device and can detect the position of a test mark with higher accuracy.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The mark position detecting device according to
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the mark position detecting apparatus according to the first aspect, the imaging optical system relays the first optical system that forms an intermediate image of the test mark to the intermediate image. A second optical system for imaging, wherein the correction member is disposed in the second optical system.
According to a third aspect of the present invention, in the mark position detection device according to the first or second aspect, the correction member is rotatable around an optical axis of the imaging optical system and is perpendicular to the optical axis. And supporting means for supporting the inside of the apparatus so as to be shiftable.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, in the mark position detecting device according to the third aspect, a generating unit configured to generate an index signal according to a residual aberration of an entire system including the imaging optical system and the correction member; Control means for controlling at least one of the rotation state and the shift state of the correction member by controlling the support means based on the index signal.
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the method of assembling the mark position detecting device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the unprocessed mark position is set at a predetermined position on the optical axis of the imaging optical system. A measuring step of measuring the residual aberration of the imaging optical system in a state where the optical members are arranged, and taking out the optical member from the predetermined position after the measuring step, and By performing a concavo-convex processing to cancel residual aberrations of the system, a manufacturing process of manufacturing the correction member, and the correction member manufactured in the manufacturing process are disposed again at the predetermined position, and the correction member is finely adjusted. And a fine adjustment step of adjusting.
[0014]
According to a sixth aspect of the present invention, in the method of assembling the mark position detecting device according to the fifth aspect, in the fine adjustment step, the index according to the residual aberration of the entire system including the imaging optical system and the correction member is provided. On the basis of the signal, at least one of a rotation state of the correction member around the optical axis of the imaging optical system and a shift state of the correction member in a plane perpendicular to the optical axis is adjusted. is there.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
An embodiment of the present invention corresponds to
Here, the mark position detection device of the present embodiment will be described by taking the
[0016]
As shown in FIG. 1A, the
[0017]
Before specifically describing the
On the product wafer 11 (substrate), a plurality of circuit patterns (all not shown) are laminated on the surface. The uppermost circuit pattern is a resist pattern transferred to a resist film. That is, the product wafer 11 is in the process of forming another circuit pattern on the underlying pattern formed in the previous pattern forming process (after exposure and development of the resist film and before etching of the material film). It is in the state of.
[0018]
Then, the
[0019]
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
[0020]
Although not shown, a material film to be processed is formed between the resist
[0021]
On the other hand, a line & space mark 33 (FIGS. 3A and 3B) is formed on the assembly wafer. The line &
The line &
[0022]
Next, the specific configuration of the overlay measurement apparatus 10 (FIG. 1) will be described.
Although not shown, the
[0023]
The product wafer 11 is placed on the holder of the
The illumination optical system (13 to 18) includes a
[0024]
The
[0025]
The
In the illumination optical system (13 to 18), light emitted from the
[0026]
The imaging optical system (19 to 23) includes a first
[0027]
The
[0028]
The first
The incident angle range of the illumination light L1 when entering the product wafer 11 (or assembly wafer) is determined by the aperture diameter of the
[0029]
Also, since the
[0030]
Then, reflected light L2 is generated from the area of the product wafer 11 (or assembly wafer) irradiated with the above-mentioned illumination light L1. This reflected light L2 is guided to the first
The first
[0031]
The second
In this way, the reflected light L2 from the product wafer 11 (or the assembly wafer) irradiated with the illumination light L1 is guided to the second
[0032]
The
The first
[0033]
Adjustment of the shift state of the
[0034]
The
The
[0035]
The residual aberration of the imaging optical systems (19 to 23) and the method of manufacturing the
Thus, the light from the second
[0036]
The
[0037]
As described in detail later, when the product wafer 11 is mounted on the
Further, as described in detail later, when the assembly wafer is mounted on the
[0038]
As will be described in detail later, the optical
[0039]
The focus detection devices (41 to 48) move the product wafer 11 on the
The focus detection devices (41 to 48) include a
[0040]
The reflection / transmission surface of the
[0041]
The light L4 (hereinafter, referred to as “AF light”) reflected by the
[0042]
The AF light that has entered the
Then, the
[0043]
As can be seen from FIGS. 4A to 4C, the image forming centers P1 and P2 of the two light source images are closer to each other in the front focus state (lower than the focus state), and are closer to the rear focus state (focus position). Above). That is, by moving the
[0044]
The
[0045]
Finally, the
The
[0046]
Then, the Z drive unit of the
Further, when assembling the
[0047]
The above-described illumination optical system (13 to 18) and the first
[0048]
The
Next, a method of assembling the
[0049]
In the present embodiment, in order to accurately detect the center position C1 of the
[0050]
Incidentally, at the time of assembling the
[0051]
When the line & space mark 33 (FIG. 3) of the wafer for assembly is positioned in the field of view of the
At this time, an image signal corresponding to the light intensity (brightness) of the image of the line &
[0052]
That is, a plurality of edges appearing in the image signal (FIG. 5A) are extracted, a signal intensity difference ΔI between the
Q value = ΔI / I 0 × 100 (%)… (1)
Further, such calculation of the Q value is performed every time the
[0053]
Note that, in a state where the respective components (particularly, optical elements) of the
[0054]
Here, in the focus characteristic curve of the Q value (FIG. 5B), the parallel shift component α shown in FIG. 5C is a component that fluctuates due to the shift adjustment of the
[0055]
The shift adjustment of the
Therefore, the optical
[0056]
The order of the adjustment is desirably the
Incidentally, even if the three adjustment elements (the second
[0057]
That is, even if the three adjustment elements (20, 23, 14) are shift-adjusted, a third-order or higher undulation component remains in the focus characteristic curve of the Q value as shown in FIG. . This undulation component indicates that high-order aberration components (for example, fifth-order or higher coma components by the Zernike aberration expression method) of the imaging optical system (19 to 23) have not been removed yet and remain. I have.
[0058]
Therefore, in the method of assembling the
That is, only the undulation component (FIG. 6A) remains in the focus characteristic curve of the Q value. If the state of FIG. 6A does not converge in one adjustment cycle, it is desirable to repeat the same adjustment cycle. Thereby, low-order aberration components of the imaging optical system (19 to 23) can be removed.
[0059]
Then, using an interferometer (not shown) prepared outside the
[0060]
At this time, not only the imaging optical system (19 to 23) but also other optical elements (
[0061]
When the aberration measurement by the interferometer is completed, the parallel plane plate 24 (unprocessed aberration correction plate 24) is taken out from the optical axis O2 of the imaging optical system (19 to 23). And uneven processing is performed. The processing surface of the
[0062]
The depth (amount of processing) of the concavo-convex processing corresponds to the phase difference that cancels out the residual aberration of the imaging optical system (19 to 23). (2) It can be calculated by a computer based on the wavelength of the light used for the aberration measurement and (3) the refractive index of the material (quartz glass) of the parallel
As a method of processing the unevenness on the
[0063]
First, under high pressure, a plasma is generated from a processing electrode provided near the parallel
Then, the radicals are reacted with the surface of the plane-
In this processing method, plasma is generated under a high pressure, so that a radical having a higher concentration than before can be generated. Therefore, there is an effect that a high processing speed comparable to mechanical processing can be obtained.
[0064]
In addition, since it is under a high pressure, localized plasma can be generated only at a portion where the electric field intensity around the processing electrode is high. As a result, the processing region can be limited to the vicinity of the processing electrode, and an effect of achieving processing with extremely high spatial resolution depending on the processing electrode shape can be obtained.
[0065]
Furthermore, in the mechanical processing, since physical phenomena such as plastic deformation and brittle fracture are used, the surface of the parallel
In this way, by the above-described plasma processing, the concave and convex processing for canceling the residual aberration of the imaging optical system (19 to 23) is performed on the parallel
[0066]
Next, the
[0067]
In this state, it is considered that the residual aberration of the imaging optical system (19 to 23) has been corrected to some extent, but it is not yet an optimal state. Therefore, at the end of the assembling process of the
[0068]
For this reason, the optical
[0069]
When the fine adjustment of the
[0070]
Then, in this optimum state, the overlay inspection of the product wafer 11 (the inspection of the overlay state of the resist pattern with respect to the underlying pattern) is performed. At the time of overlay inspection, the product wafer 11 is placed on the
[0071]
Then, the
[0072]
When an image signal relating to the image of the overlay mark 30 (FIG. 2) is input from the CCD
Further, when inspecting the superposition state of the resist pattern with respect to the base pattern of the product wafer 11, the
[0073]
In the
Therefore, the error TIS caused by the apparatus can be reliably reduced, and the center position C1 of the
[0074]
Therefore, according to the
Further, in the
[0075]
(Modification)
In the above-described embodiment, the fine adjustment (position adjustment) of the
[0076]
In the above-described embodiment, the residual aberration of the imaging optical systems (19 to 23) is measured using an interferometer (not shown) provided outside the
[0077]
Further, in the above-described embodiment, the
[0078]
In the above-described embodiment, the
However, if the first
[0079]
Further, in the above-described embodiment, the
[0080]
In the above-described embodiment, the optical
[0081]
Furthermore, in the above-described embodiment, the
[0082]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the error TIS caused by the apparatus can be reliably reduced, and the position of the test mark can be detected with higher accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of an
FIG. 2 is a plan view (a) and a cross-sectional view (b) of an
FIG. 3 is a plan view (a) and a cross-sectional view (b) of a line &
FIG. 4 is a diagram illustrating an automatic focusing mechanism of the
FIG. 5 is a diagram illustrating a method of finely adjusting the optical system (14, 20, 22) by the QZ method.
FIG. 6 is a diagram illustrating a fine adjustment method of the
[Explanation of symbols]
10 Overlay measuring device
11 Product wafer
12 Inspection stage
13 Light source
14 Illumination aperture stop
15 Condenser lens
16 Field stop
17 Lighting relay lens
18 Beam splitter
19 1st objective lens
20 Second objective lens
21 1st imaging relay lens
22 Imaging aperture stop
23 Second imaging relay lens
24 Aberration correction plate
25 CCD image sensor
26 Image processing device
27 Optical element controller
30 overlay mark
33 Line & Space Mark
49 Stage control device
Claims (6)
前記被検マークからの光を結像して、前記被検マークの像を形成する結像光学系と、
前記結像光学系の光軸上に配置され、前記結像光学系の残存収差を補正する補正部材と、
前記結像光学系および前記補正部材を介して形成された前記被検マークの像を撮像して、画像信号を出力する撮像手段と、
前記撮像手段から前記画像信号を入力して、前記被検マークの位置を算出する算出手段とを備えた
ことを特徴とするマーク位置検出装置。An illumination optical system that illuminates the test mark on the substrate;
An imaging optical system that forms an image of the test mark by imaging light from the test mark;
A correction member that is arranged on the optical axis of the imaging optical system and corrects a residual aberration of the imaging optical system;
An imaging unit configured to capture an image of the test mark formed via the imaging optical system and the correction member, and output an image signal;
A mark position detecting device, comprising: a calculating unit that receives the image signal from the imaging unit and calculates a position of the test mark.
前記結像光学系は、前記被検マークの中間像を形成する第1光学系と、前記中間像をリレー結像する第2光学系とを有し、
前記補正部材は、前記第2光学系の中に配置されている
ことを特徴とするマーク位置検出装置。The mark position detecting device according to claim 1,
The imaging optical system has a first optical system that forms an intermediate image of the test mark, and a second optical system that relay-images the intermediate image,
The mark position detecting device, wherein the correction member is disposed in the second optical system.
前記補正部材を前記結像光学系の光軸を中心として回転可能かつ前記光軸に垂直な面内でシフト可能に支持する支持手段を備えた
ことを特徴とするマーク位置検出装置。The mark position detecting device according to claim 1 or 2,
A mark position detection device, comprising: a support unit that supports the correction member so as to be rotatable about an optical axis of the imaging optical system and to be shiftable in a plane perpendicular to the optical axis.
前記結像光学系および前記補正部材からなる全系の残存収差に応じて指標信号を生成する生成手段と、
前記指標信号に基づいて前記支持手段を制御することにより、前記補正部材の回転状態とシフト状態との少なくとも一方を調整する制御手段とを備えた
ことを特徴とするマーク位置検出装置。The mark position detecting device according to claim 3,
Generating means for generating an index signal according to the residual aberration of the entire system including the imaging optical system and the correction member,
A mark position detecting device comprising: a control unit that controls at least one of a rotation state and a shift state of the correction member by controlling the support unit based on the index signal.
前記結像光学系の光軸上の所定位置に未加工の光学部材を配置した状態で、前記結像光学系の残存収差を測定する測定工程と、
前記測定工程の後で前記所定位置から前記光学部材を取り出し、該光学部材に対して前記結像光学系の残存収差を相殺するような凹凸加工を施すことにより、前記補正部材を作製する作製工程と、
前記作製工程で作製された前記補正部材を前記所定位置に再び配置し、該補正部材を微調整する微調整工程とを備えた
ことを特徴とするマーク位置検出装置の組み立て方法。A method for assembling the mark position detecting device according to any one of claims 1 to 4,
In a state where an unprocessed optical member is arranged at a predetermined position on the optical axis of the imaging optical system, a measurement step of measuring residual aberration of the imaging optical system,
A manufacturing process of manufacturing the correction member by removing the optical member from the predetermined position after the measurement process and performing unevenness processing on the optical member so as to cancel residual aberration of the imaging optical system; When,
A fine adjustment step of repositioning the correction member manufactured in the manufacturing step at the predetermined position and finely adjusting the correction member.
前記微調整工程では、前記結像光学系および前記補正部材からなる全系の残存収差に応じた指標信号に基づいて、前記結像光学系の光軸を中心とした前記補正部材の回転状態と、前記光軸に垂直な面内での前記補正部材のシフト状態との少なくとも一方を調整する
ことを特徴とするマーク位置検出装置の組み立て方法。The method for assembling a mark position detecting device according to claim 5,
In the fine adjustment step, based on an index signal corresponding to a residual aberration of the entire system including the imaging optical system and the correction member, the rotational state of the correction member about the optical axis of the imaging optical system, Adjusting the shift state of the correction member in a plane perpendicular to the optical axis.
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---|---|---|---|---|
JP2006041389A (en) * | 2004-07-29 | 2006-02-09 | Nikon Corp | Method of adjusting image-formation optical system |
US11258001B2 (en) | 2019-06-06 | 2022-02-22 | Nuvoton Technology Corporation Japan | Semiconductor light-emitting element and semiconductor light-emitting device |
-
2002
- 2002-10-03 JP JP2002290985A patent/JP2004128253A/en active Pending
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