JP2007294749A - Evaluation method for illuminating optical system, ajusting method, and position detector - Google Patents
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
Abstract
Description
本発明は、物体のテレセントリック照明を行う照明光学系の評価方法および調整方法、並びに位置検出装置に関する。 The present invention relates to an evaluation method and adjustment method for an illumination optical system that performs telecentric illumination of an object, and a position detection apparatus.
例えば基板上の被検マークの位置検出を行う装置では、被検マークをテレセントリック照明して被検マークの画像を取り込み、この画像を処理して位置検出を行っている。また、この装置では、位置検出の精度を高めるために、照明テレセントリシティー(以下「照明テレセン」)を視野内で一律に調整して、装置起因の誤差TIS(Tool Induced Shift)を低減するようにしている(例えば特許文献1を参照)。
しかし、上記のように照明テレセンを視野内で一律に調整する方法では、照明テレセンの視野内でのバラツキに関して、その調整を行うことはできない。また、バラツキを調整するにはバラツキを評価することが必要になるが、上記の方法では、視野内での平均的な照明テレセンを評価できても、照明テレセンのバラツキを評価することはできなかった。
本発明の目的は、物体を照明する際の照明テレセンのバラツキを評価できる照明光学系の評価方法および調整方法、並びに位置検出装置を提供することにある。
However, with the method of uniformly adjusting the illumination telecentricity within the field of view as described above, it is not possible to adjust the variation within the field of view of the illumination telecentricity. In addition, it is necessary to evaluate the variation in order to adjust the variation, but the above method cannot evaluate the variation in the illumination telecentric even if the average illumination telecentric in the field of view can be evaluated. It was.
An object of the present invention is to provide an illumination optical system evaluation method and adjustment method, and a position detection device that can evaluate variations in illumination telecentricity when an object is illuminated.
本発明の照明光学系の評価方法は、評価対象の照明光学系を用い、物体の光像を形成する結像光学系の物体面の所定領域に、照明光を照射する第1工程と、前記所定領域に前記照明光が照射された状態で、該所定領域内の異なる複数の評価地点に1つ以上の評価マークを順次または同時に位置決めする第2工程と、前記複数の評価地点の各々に位置決めされた前記評価マークの画像を、前記結像光学系を介して取り込む第3工程と、前記画像に含まれる前記評価マークの明暗情報に基づいて、前記複数の評価地点の各々における前記照明光の主光線の傾斜情報を生成する第4工程とを備え、前記評価マークの段差h1は、前記照明光の中心波長λおよび前記結像光学系の物体側の開口数NAに対して、次の条件式「(λ/NA2) < h1 < 3(λ/NA2)」を満足するものである。 The illumination optical system evaluation method of the present invention includes a first step of irradiating illumination light onto a predetermined region of an object plane of an imaging optical system that forms an optical image of an object using the illumination optical system to be evaluated, A second step in which one or more evaluation marks are sequentially or simultaneously positioned at a plurality of different evaluation points in the predetermined region in a state where the illumination light is irradiated on the predetermined region; and positioning at each of the plurality of evaluation points The third step of capturing the image of the evaluation mark that has been performed through the imaging optical system, and the illumination light of each of the plurality of evaluation points based on the brightness information of the evaluation mark included in the image And a fourth step of generating tilt information of the chief ray, and the step h 1 of the evaluation mark is as follows with respect to the center wavelength λ of the illumination light and the numerical aperture NA on the object side of the imaging optical system: Conditional expression “(λ / NA 2 ) <h 1 <3 (λ / N A 2 ) ”is satisfied.
また、前記第2工程では、前記評価マークより低段差の補助マークを、前記所定領域内で前記評価マークから離れた地点に位置決めし、前記第3工程では、前記評価マークの明暗情報を含むと共に前記補助マークの明暗情報を含む前記画像を取り込み、前記第4工程では、前記画像に含まれる前記評価マークおよび前記補助マークの各々の明暗情報から、前記評価マークと前記補助マークとの位置ずれ量を求め、該位置ずれ量に基づいて前記傾斜情報を生成することが好ましい。 In the second step, an auxiliary mark having a level difference lower than that of the evaluation mark is positioned at a point away from the evaluation mark in the predetermined area, and in the third step, brightness information of the evaluation mark is included. The image including the brightness information of the auxiliary mark is captured, and in the fourth step, the positional deviation amount between the evaluation mark and the auxiliary mark is determined from the brightness information of each of the evaluation mark and the auxiliary mark included in the image. It is preferable that the inclination information is generated based on the positional deviation amount.
また、前記評価マークと前記補助マークとは、内外で段差の異なる二重マークを構成し、前記第4工程では、前記二重マークを前記結像光学系の光軸に垂直な面内で反転させる前後の各々で、前記評価マークと前記補助マークとの位置ずれ量を求め、前記反転前後の位置ずれ量の平均値に基づいて前記傾斜情報を生成することが好ましい。
また、前記第2工程では、複数の前記評価マークと複数の前記補助マークとを前記所定領域内で交互に並べて同時に位置決めすることが好ましい。
Further, the evaluation mark and the auxiliary mark constitute a double mark having different steps inside and outside, and in the fourth step, the double mark is reversed within a plane perpendicular to the optical axis of the imaging optical system. It is preferable that the amount of misalignment between the evaluation mark and the auxiliary mark is obtained before and after the tilting, and the tilt information is generated based on an average value of the amount of misalignment before and after the reversal.
In the second step, it is preferable that a plurality of the evaluation marks and a plurality of the auxiliary marks are alternately arranged in the predetermined area and positioned simultaneously.
また、前記評価マークの段差h1と前記補助マークの段差h0は、各々、前記照明光の中心波長λおよび任意の整数m1,m0に対して、条件式「h1=m1×(λ/4)」「h0=m0×(λ/4)」を満足することが好ましい。
本発明の照明光学系の調整方法は、上記した照明光学系の評価方法により前記傾斜情報を生成した後、該傾斜情報に基づいて、前記照明光学系の開口絞りの位置を光軸と平行な方向にシフト調整するものである。
Further, the step h 1 of the evaluation mark and the step h 0 of the auxiliary mark are respectively expressed by a conditional expression “h 1 = m 1 ×× with respect to the center wavelength λ of the illumination light and arbitrary integers m 1 and m 0 . It is preferable to satisfy (λ / 4) ”“ h 0 = m 0 × (λ / 4) ”.
In the illumination optical system adjustment method of the present invention, after the tilt information is generated by the illumination optical system evaluation method described above, the position of the aperture stop of the illumination optical system is parallel to the optical axis based on the tilt information. Shift adjustment in the direction.
本発明の位置検出装置は、基板を支持するステージと、前記基板上の被検マークに照明光を照射する照明光学系と、前記被検マークの光像を形成する結像光学系と、前記光像に基づいて、前記被検マークの位置検出を行う処理手段とを備え、前記ステージには、前記照明光学系の評価に用いられる複数の評価マークと該評価マークより低段差の複数の補助マークとが交互に並べて設けられ、前記評価マークの段差h1は、前記照明光の中心波長λおよび前記結像光学系の物体側の開口数NAに対して、次の条件式「(λ/NA2) < h1 < 3(λ/NA2)」を満足するものである。 The position detection apparatus of the present invention includes a stage that supports a substrate, an illumination optical system that irradiates illumination light onto the test mark on the substrate, an imaging optical system that forms an optical image of the test mark, Processing means for detecting the position of the test mark based on an optical image, and the stage includes a plurality of evaluation marks used for evaluation of the illumination optical system and a plurality of auxiliary steps having a lower step than the evaluation mark. mark and are provided side by side alternately, step h 1 of the evaluation mark, with respect to the numerical aperture NA on the object side of the central wavelength lambda and the imaging optical system of the illumination light, the following conditional expression "(lambda / NA 2 ) <h 1 <3 (λ / NA 2 ) ”.
本発明によれば、物体を照明する際の照明テレセンのバラツキを評価することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the variation of the illumination telecentric at the time of illuminating an object can be evaluated.
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
(第1実施形態)
ここでは、図1の重ね合わせ測定装置10を例に説明する。
重ね合わせ測定装置10は、半導体素子や液晶表示素子などの製造工程において、基板11のレジストパターンの重ね合わせ検査を行う装置である。基板11は、半導体ウエハや液晶基板などであり、レジスト層に対する露光・現像後で、所定の材料膜に対する加工前の状態にある。基板11には重ね合わせ検査のために多数の測定点が用意される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
Here, the
The
基板11の各測定点には、レジストパターンの基準位置を示すレジストマークと、下地パターンの基準位置を示す下地マークとが形成されている。例えば図2に示すバーマークの場合、下地マークは外側に形成され、レジストマークは内側に形成される。重ね合わせ検査では、各マークの位置検出や、下地マークに対するレジストマークの位置ずれ量Lの測定が行われる。以下の説明では、レジストマークと下地マークとを総じて「重ね合わせマーク11A」という。
At each measurement point on the
重ね合わせ測定装置10には、図1(a)に示す通り、基板11を支持するステージ12と、照明部(13〜19,40)と、測定部(18〜25)と、瞳分割方式の焦点検出部(17〜19,40〜49)と、ステージ制御部27とが設けられる。また、ステージ12の上面には、照明部(13〜19,40)の光学系の評価に用いられる基板28が設けられ、この基板28に段差の異なる2種類のマーク30〜39(図3)が形成されている。
As shown in FIG. 1A, the
ステージ12は、図示省略したが、基板11,28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、ステージ制御部27に接続される。
ステージ制御部27は、ステージ12のXY駆動部を制御し、基板11上の重ね合わせマーク11A(または基板28上の評価用のマーク30〜39)を視野領域内に位置決めする。また、焦点検出部(17〜19,40〜49)から出力されるフォーカス信号に基づいて、ステージ12のZ駆動部を制御する。このフォーカス調整により、重ね合わせマーク11A(または評価用のマーク30〜39)を、測定部(18〜25)の光学系の結像面に対して合焦させることができる(オートフォーカス動作)。
Although not shown, the
The
照明部(13〜19,40)は、光源部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、ビームスプリッタ40と、照明リレーレンズ17と、ビームスプリッタ18と、第1対物レンズ19とで構成される。ビームスプリッタ18,40は、光の振幅分離を行うハーフプリズムである。以下の説明では、照明部(13〜19,40)のうち光源部13以外の構成要素を総じて適宜「照明光学系(14〜19,40)」という。
The illumination units (13 to 19, 40) include the
光源部13は、光源3Aとコレクタレンズ3Bとリレーレンズ3Cと波長選択フィルタ3Eとライトガイドファイバ3Dとで構成される。光源3Aは、波長帯域の広い光(例えば白色光)を射出する。光源3Aからの光は、コレクタレンズ3Bと波長選択フィルタ3Eとリレーレンズ3Cとを介してライトガイドファイバ3Dに入射する。ライトガイドファイバ3Dの光出射端面は、照明開口絞り14の近傍に配置される。
The
照明開口絞り14は、ライトガイドファイバ3Dから射出された光束の径を特定の径に制限する。コンデンサーレンズ15は、照明開口絞り14からの光を集光して視野絞り16を均一に照明する。視野絞り16は、基板11の表面の照明領域を制限するための光学素子であり、図1(b)に示す1つの矩形状のAFスリット16aを有する。ビームスプリッタ40は、AFスリット16aからの光を透過する。
The illumination aperture stop 14 limits the diameter of the light beam emitted from the
照明リレーレンズ17は、ビームスプリッタ40からの光をコリメートする。ビームスプリッタ18は、照明リレーレンズ17からの光を下向きに反射する(照明光L1)。第1対物レンズ19は、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、基板11上の重ね合わせマーク11A(または基板28上の評価用のマーク30〜39)には、第1対物レンズ19を透過した照明光L1が照射される。
The
上記の照明光学系(14〜19,40)では、照明開口絞り14と第1対物レンズ19の瞳とが略共役に配置され、かつ、照明開口絞り14の中心と光軸O1とが略一致するため、第1対物レンズ19からの照明光L1の主光線は、光軸O2と略平行に進行した後、基板11(または基板28)の各点に対して略垂直に入射する。
このため、基板11上の重ね合わせマーク11A(または基板28上の評価用のマーク30〜39)は、第1対物レンズ19からの照明光L1(主光線が光軸O2と略平行)によって略垂直に落射照明される(テレセントリック照明)。
In the illumination optical system (14-19, 40), the illumination aperture stop 14 and the pupil of the first
For this reason, the
また、上記の照明光学系(14〜19,40)では、視野絞り16と基板11,28の表面とが略共役なため、基板11,28の表面には、照明リレーレンズ17および第1対物レンズ19の作用によって、視野絞り16のAFスリット16a(図1(b))が投影される。そして、基板11,28の表面のうちAFスリット16aに対応する所定領域が照明光L1によってテレセントリック照明される。
In the illumination optical system (14-19, 40), the field stop 16 and the surfaces of the
そして、照明光L1によってテレセントリック照明されると、基板11,28の表面の照明領域(AFスリット16aに対応する所定領域)から、0次回折光(つまり反射光)や±1次回折光など(総じて「光L2」)が発生する。照明領域からの光L2は、測定部(18〜25)と焦点検出部(17〜19,40〜49)とで共用の光路に導かれた後、各々の光路に分岐される。
Then, when telecentric illumination is performed by the illumination light L1, 0th-order diffracted light (that is, reflected light), ± 1st-order diffracted light, and the like (generally “from the illumination regions on the surfaces of the
測定部(18〜25)は、結像光学系(18〜23)と、CCD撮像素子24と、画像処理部25とで構成される。また、結像光学系(18〜23)は、既に説明した第1対物レンズ19,ビームスプリッタ18に加えて、第2対物レンズ20と、第1リレーレンズ21と、結像開口絞り22と、第2リレーレンズ23とで構成される。
照明領域からの光L2は、測定部(18〜25)と焦点検出部(17〜19,40〜49)とで共用の光路を進み、第1対物レンズ19によりコリメートされ、ビームスプリッタ18に入射する。ビームスプリッタ18は、第1対物レンズ19からの光L2の一部(L3)を透過すると共に、残りの一部(L4)を反射する。そして、透過した光L3は測定部(18〜25)の後段の光路に導かれ、反射した光L4は焦点検出部(17〜19,40〜49)の後段の光路に導かれる。
The measurement unit (18 to 25) includes an imaging optical system (18 to 23), a CCD
The light L2 from the illumination area travels on a shared optical path between the measurement unit (18-25) and the focus detection unit (17-19, 40-49), is collimated by the first
測定部(18〜25)の後段の光路では、ビームスプリッタ18を透過した光L3が第2対物レンズ20を介して集光され、1次結像面10aに中間像を形成した後、第1リレーレンズ21に導かれる。第1リレーレンズ21は、1次結像面10aからの光L3をコリメートする。結像開口絞り22は、第1リレーレンズ21からの光の径を特定の径に制限する。第2リレーレンズ23は、結像開口絞り22からの光を2次結像面(CCD撮像素子24の撮像面)上に再結像する。
In the subsequent optical path of the measurement unit (18 to 25), the light L3 transmitted through the
このため、基板11上の重ね合わせマーク11A(または基板28上の評価用のマーク30〜39)が視野領域内に位置決めされているとき、上記の結像光学系(18〜24)では、基板11,28の表面の照明領域から発生した光L2の一部(ビームスプリッタ18を透過した光L3)に基づいて、各マークの光像をCCD撮像素子24の撮像面に形成することができる。
Therefore, when the
CCD撮像素子24は、複数の画素が2次元配列されたエリアセンサであり、その撮像面に形成された重ね合わせマーク11A(または評価用のマーク30〜39)の光像を撮像して、画像処理部25に撮像信号を出力する。撮像信号は、CCD撮像素子24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。
画像処理部25は、CCD撮像素子24からの撮像信号に基づいて、重ね合わせマーク11A(または評価用のマーク30〜39)の画像を取り込み、その画像に対して所定の画像処理を施す。重ね合わせマーク11Aの画像には、重ね合わせ検査用の画像処理を施す。評価用のマーク30〜39の画像には、照明光学系(14〜19,40)の評価に必要な画像処理を施す。なお、画像処理部25を介して不図示のテレビモニタによる目視観察も可能である。
The CCD
The
焦点検出部(17〜19,40〜49)には、既に説明した第1対物レンズ19,ビームスプリッタ18,照明リレーレンズ17,ビームスプリッタ40が設けられる他に、AF視野絞り41,第1リレーレンズ42,偏向ミラー43,平行平面板44,瞳分割ミラー45,第2リレーレンズ46,シリンドリカルレンズ47,AFセンサ48,信号処理部49が設けられる。AFセンサ48はラインセンサである。
In addition to the first
この焦点検出部(17〜19,40〜49)は、ビームスプリッタ18で反射した光L4に基づいて、ステージ12上の基板11(または基板28)がCCD撮像素子24の撮像面に対して合焦状態にあるか否かを検出して、その検出結果(フォーカス信号)をステージ制御部27に出力する。
焦点検出部(17〜19,40〜49)を用いた瞳分割方式のAF動作の詳細は、例えば 特開2002-40322号公報に記載されているので、ここでの説明を省略する。AF動作の後、基板11上の重ね合わせマーク11A(または基板28上の評価用のマーク30〜39)は、CCD撮像素子24の撮像面に対して合焦状態となり、結像光学系(18〜23)の物体面に配置される。
The focus detectors (17-19, 40-49) align the substrate 11 (or substrate 28) on the
Details of the pupil division type AF operation using the focus detection units (17 to 19, 40 to 49) are described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-40322, and the description thereof is omitted here. After the AF operation, the
上記構成の重ね合わせ測定装置10では、重ね合わせ検査の際、基板11上の重ね合わせマーク11Aが視野領域内に位置決めされ、照明光学系(14〜19,40)からの照明光L1によってテセレントリック照明される。そして、重ね合わせマーク11Aの光像が結像光学系(18〜23)を介してCCD撮像素子24の撮像面に形成され、このマーク像に関わる画像信号が画像処理部25に取り込まれる。
In the
照明光L1の波長帯域は、波長選択フィルタ3Eの切り換えにより、例えば470nm〜800nmの範囲内で任意に選択することができる。ただし、照明光L1の波長帯域の幅は60nm以上とすることが好ましい。重ね合わせマーク11Aは透明な膜(不図示)を介して測定するので、照明光Lを単波長の光にすると、膜厚のバラツキによっては戻り光L2が微弱になることがある。このため、波長幅を60nm以上とし、膜厚のバラツキがあってもSN良く測定できるようにすることが好ましい。
The wavelength band of the illumination light L1 can be arbitrarily selected within the range of 470 nm to 800 nm, for example, by switching the
画像処理部25では、重ね合わせマーク11Aの画像に対して重ね合わせ検査用の画像処理を施し、重ね合わせマーク11A(図2)を構成するレジストマークおよび下地マークの各々の位置検出を行い、下地マークに対するレジストマークの位置ずれ量Lを算出する。この位置ずれ量Lは、各マークの中心位置の相対的なずれ量であり、基板11上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ずれ量を表す。この重ね合わせずれ量は、重ね合わせ測定値とも呼ばれる。
The
ところで、近年、半導体デバイスの微細化に伴い、露光時の重ね合わせ精度を向上させる(つまり上記の位置ずれ量Lを小さくする)ことが望まれるようになってきた。したがって、重ね合わせ測定装置10における位置検出の精度や位置ずれ量Lの測定精度に対する要求仕様もさらに厳しくなっている。
照明光学系(14〜19,40)からの照明光L1の主光線が光軸O2に対して僅かに傾き、その傾斜が基板11の各点ごとに異なる場合(つまり視野内での照明テレセンにバラツキがある場合)、重ね合わせマーク11Aの画像では、各マークのエッジ像ごとにシフト量が異なってしまい、系統的な測定誤差(TIS)を生じる。また、このような照明光学系(14〜19,40)を用いて重ね合わせ検査を行う場合、視野領域内での重ね合わせマーク11Aの位置(測定位置)ごとに重ね合わせ測定値が変化し、再現性が悪化する。
Incidentally, in recent years, with the miniaturization of semiconductor devices, it has become desirable to improve the overlay accuracy during exposure (that is, to reduce the above-mentioned positional deviation amount L). Therefore, the required specifications for the accuracy of position detection and the measurement accuracy of the positional deviation amount L in the
When the chief ray of the illumination light L1 from the illumination optical system (14 to 19, 40) is slightly inclined with respect to the optical axis O2, and the inclination is different for each point of the substrate 11 (that is, for illumination telecentric in the field of view) In the case of an image of the
このため、適宜のタイミングで(例えば装置の製造時に)、照明光学系(14〜19,40)の性能を評価して、重ね合わせ測定装置10の測定精度などを安定化させることが必要である。さらに、照明光学系(14〜19,40)を評価する際には、照明光学系(14〜19,40)を装置に組み込んだ状態で、その評価を簡易的に行うことが望まれる。
次に、本実施形態の照明光学系(14〜19,40)の評価方法について説明する。
For this reason, it is necessary to evaluate the performance of the illumination optical system (14 to 19, 40) at an appropriate timing (for example, at the time of manufacturing the apparatus) and to stabilize the measurement accuracy of the
Next, the evaluation method of the illumination optical system (14-19, 40) of this embodiment is demonstrated.
照明光学系(14〜19,40)を評価する際には、上記した重ね合わせ検査時と同様に、評価対象の照明光学系(14〜19,40)を用い、結像光学系(18〜23)の物体面の所定領域(AFスリット16aに対応する所定領域)に照明光L1を照射する。この場合にも、照明光L1の波長帯域の幅は60nm以上とすることが好ましい。
また、照明光L1を照射した状態で、照明領域内に、基板28上の評価用のマーク30〜39(図3)を位置決めする。このとき、評価用のマーク30〜39が照明光学系(14〜19,40)からの照明光L1によってテセレントリック照明され、結像光学系(18〜23)を介して評価用のマーク30〜39の光像がCCD撮像素子24の撮像面に形成される。そして、このマーク像に関わる画像信号が画像処理部25に取り込まれる。
When the illumination optical system (14-19, 40) is evaluated, the illumination optical system (14-19, 40) to be evaluated is used to form the imaging optical system (18- The illumination light L1 is irradiated to a predetermined area (a predetermined area corresponding to the AF slit 16a) of the object plane of 23). Also in this case, the width of the wavelength band of the illumination light L1 is preferably 60 nm or more.
Further, the evaluation marks 30 to 39 (FIG. 3) on the
ここで、評価用のマーク30〜39(図3)は、シリコンウエハなどをエッチング処理することにより作成された凸形状のバーマークである。X方向に細長いマーク30〜34は、照明光学系(14〜19,40)のY方向の評価に用いられる。Y方向に細長いマーク35〜39は、X方向の評価に用いられる。
なお、Y方向に細長いマーク35〜39は、X方向に細長いマーク30〜34を90度回転させた形状を成す。また、Y方向に細長いマーク35〜39を用いた評価の方法は、X方向に細長いマーク30〜34を用いた評価の方法と同様である。このため、Y方向に細長いマーク35〜39に関わる説明を省略し、以下では、X方向に細長いマーク30〜34に関わる説明を行う。
Here, the evaluation marks 30 to 39 (FIG. 3) are convex bar marks created by etching a silicon wafer or the like.
The
X方向に細長いマーク30〜34は、短手方向の線幅(例えば3μm)と互いの間隔(例えば7μm)とが一定であり、段差の異なる2種類のマークを含む。また、高段差のマーク30,32,34と低段差のマーク31,33とは交互に並べて配置されている。
このため、マーク30〜34の中央は高段差のマーク32となり、このマーク32から±10μmの地点に低段差のマーク31,33が配置される。また、マーク32から±20μmの地点に他の高段差のマーク30,34が配置される。
The long and
For this reason, the center of the
上記構成のマーク30〜34は、照明光学系(14〜19,40)の評価時、中央のマーク32の中心点P0が視野領域の中心(物体高0μm)に位置決めされる。このため、低段差のマーク31,33は、視野領域内で中央のマーク32から離れた物体高±10μmの地点に位置決めされる。さらに、他の高段差のマーク30,34は、視野内の物体高±20μmの地点に位置決めされる。
Mark 30-34 configured as described above, evaluation of the illumination optical system (14~19,40), the center point P 0 of the
高段差のマーク30,32,34の段差h1は、照明光L1の中心波長λおよび結像光学系(18〜23)の物体側の開口数NAに対して、次の条件式(1),(2)を満足する。式(2)のm1は、任意の整数である。本実施形態では、段差h1を例えば4μmとした。
(λ/NA2) < h1 < 3(λ/NA2) …(1)
h1=m1×(λ/4) …(2)
また、低段差のマーク31,33の段差h0は、上記と同じ中心波長λおよび開口数NAに対して、次の条件式(3),(4)を満足する。式(4)のm0は、任意の整数である。本実施形態では、段差h0を例えば0.16μmとした。
The step h 1 of the high step marks 30, 32, and 34 is expressed by the following conditional expression (1) with respect to the center wavelength λ of the illumination light L1 and the numerical aperture NA on the object side of the imaging optical system (18 to 23). , (2) is satisfied. M 1 of the formula (2) is an arbitrary integer. In the present embodiment, the level difference h 1 is set to 4 μm, for example.
(λ / NA 2 ) <h 1 <3 (λ / NA 2 ) (1)
h 1 = m 1 × (λ / 4) (2)
Further, the step h 0 of the low step marks 31 and 33 satisfies the following conditional expressions (3) and (4) with respect to the same central wavelength λ and numerical aperture NA as described above. M 0 in the formula (4) is an arbitrary integer. In this embodiment, the step h 0 is set to 0.16 μm, for example.
λ/4 ≦ h0 < (λ/NA2) …(3)
h0=m0×(λ/4) …(4)
照明光学系(14〜19,40)の評価時には、上記構成のマーク30〜34が視野領域内に位置決めされ、評価対象の照明光学系(14〜19,40)によってテレセントリック照明され、画像処理部25にマーク30〜34の画像が取り込まれる。そして、必要に応じてマーク30〜34の画像の取り込みを繰り返しながら、図4のフローチャートの手順にしたがって照明光学系(14〜19,40)の評価処理が行われる。
λ / 4 ≦ h 0 <(λ / NA 2 ) (3)
h 0 = m 0 × (λ / 4) (4)
At the time of evaluation of the illumination optical system (14-19, 40), the marks 30-34 having the above-described configuration are positioned in the visual field region, telecentric illuminated by the evaluation target illumination optical system (14-19, 40), and an image processing unit. 25, the images of the
マーク30〜34の画像には、照明テレセンのバラツキを反映した明暗情報が含まれる。照明テレセンの影響は、高段差のマーク30,32,34の明暗情報に大きく現れ、低段差のマーク31,33の明暗情報では非常に小さい。これは、図5(a),(b)のように照明光L1の主光線の傾斜(角度θ)が同じでも、段差の大きいマークほど影の部分が広くなることからも分かる。この影の部分は、マークの中心に対して非対称に発生し、マーク30〜34の画像では暗部となる。
The images of the
このため、照明光学系(14〜19,40)の評価時には、マーク30〜34の画像を取り込むと(図4ステップS1)、この画像における各マークの明暗情報の非対称性から評価のための指標としてTIS値を求める(ステップS2)。
例えば、照明テレセンのバラツキが図6の状態であるとする。本実施形態では、まず、視野中心(物体高0μm)の高段差のマーク32と、物体高±10μmの低段差のマーク31,33とに注目する。そして、これら3つのマーク31〜33が、内外で段差の異なる二重マークを構成すると考え、TIS値を求める。
Therefore, when the illumination optical system (14-19, 40) is evaluated, when the images of the marks 30-34 are captured (step S1 in FIG. 4), the index for evaluation is based on the asymmetry of the brightness information of each mark in the image. As a TIS value (step S2).
For example, assume that the variation in illumination telecentricity is in the state shown in FIG. In the present embodiment, attention is first focused on the
ステップS1では、この二重マーク(31〜33)を結像光学系(18〜23)の光軸O2に垂直な面内で反転させる(つまり180度回転させる)前後の各々で、画像処理部25にマーク30〜34の画像を取り込む。そして、画像処理部25は、反転前後の各画像に基づいて、高段差のマーク32の中心位置C1と低段差のマーク31,33の中心位置C2との相対的な位置ずれ量を求める。さらに、反転前後の位置ずれ量の平均値(TIS値)を求める。
In step S1, the double mark (31-33) is inverted in the plane perpendicular to the optical axis O2 of the imaging optical system (18-23) (that is, rotated 180 degrees) before and after the image processing unit. 25, the images of the
このTIS値は、高段差のマーク32が位置決めされた地点(物体高0μm)における照明テレセン(照明光L1の主光線の傾斜)の影響を反映している。低段差のマーク31,33が位置決めされた地点(物体高±10μm)における照明テレセンの影響は、非常に小さく無視することができる。
通常、重ね合わせ測定装置10では、視野領域内での物体高ごとの照明テレセンの差が問題となる。このため、本実施形態では、ステップS1〜S4の処理を繰り返し行って、視野中心(物体高0μm)でのTIS値の絶対値を予め定めた閾値(例えば0.2nm)より小さくした後、照明光学系(14〜19,40)の評価を行うこととした。
This TIS value reflects the influence of the illumination telecentre (the inclination of the principal ray of the illumination light L1) at the point where the
Usually, in the
ステップS3では、ステップS2で求めた視野中心(物体高0μm)でのTIS値の絶対値を閾値(例えば0.2nm)と比較する。そして、ステップS2で求めたTIS値が、閾値以上であれば、ステップS4の処理を行う。ステップS4では、照明光学系(14〜19,40)の照明開口絞り14を光軸O1と垂直な方向にシフト調整する。このシフト調整により、視野内での照明テレセンを一律に調整できる。
In step S3, the absolute value of the TIS value at the visual field center (object
ステップS1〜S4の処理を繰り返し行って、視野中心(物体高0μm)でのTIS値が閾値より小さくなると、照明テレセンのバラツキは、例えば図7のようになる。つまり、視野中心(物体高0μm)における照明テレセンは略ゼロであって、中央のマーク32に入射する照明光L1の主光線は光軸O2に対して略平行となる。画像処理部25は、この状態での視野中心(物体高0μm)でのTIS値を、TIS(0)として不図示のメモリに記憶する(ステップS5)。
When the processes of steps S1 to S4 are repeatedly performed and the TIS value at the center of the visual field (
次に(ステップS6)、画像処理部25は、ステップS1で最後に取り込んだマーク30〜34の反転前後の各画像を用い、視野中心(物体高0μm)の高段差のマーク32と、物体高+10μmの低段差のマーク33と、物体高+20μmの高段差のマーク34とに注目する(図7(a))。そして、これら3つのマーク32〜34が、内外で段差の異なる二重マークを構成すると考え、TIS値を求める。
Next (step S6), the
このTIS値は、高段差のマーク34が位置決めされた地点(物体高+20μm)における照明テレセン(照明光L1の主光線の傾斜)の影響を反映している。低段差のマーク33が位置決めされた地点(物体高+10μm)と、高段差のマーク32が位置決めされた地点(物体高0μm)との各々における照明テレセンの影響は、非常に小さく無視することができる。そして、この地点(物体高+20μm)でのTIS値を、TIS(+20)としてメモリに記憶する。
This TIS value reflects the influence of illumination telecentricity (inclination of the principal ray of the illumination light L1) at the point where the
次に(ステップS7)、画像処理部25は、ステップS6と同じ画像を用い、視野中心(物体高0μm)の高段差のマーク32と、物体高−10μmの低段差のマーク31と、物体高−20μmの高段差のマーク30とに注目する(図7(b))。そして、これら3つのマーク30〜32が、内外で段差の異なる二重マークを構成すると考え、TIS値を求める。
Next (step S7), the
このTIS値は、高段差のマーク30が位置決めされた地点(物体高−20μm)における照明テレセン(照明光L1の主光線の傾斜)の影響を反映している。低段差のマーク31が位置決めされた地点(物体高−10μm)と、高段差のマーク32が位置決めされた地点(物体高0μm)との各々における照明テレセンの影響は、非常に小さく無視することができる。そして、この地点(物体高−20μm)でのTIS値を、TIS(-20)としてメモリに記憶する。
This TIS value reflects the influence of the illumination telecentre (the inclination of the principal ray of the illumination light L1) at the point where the
この時点で、画像処理部25のメモリには、視野領域内の物体高−20μmの地点でのTIS(-20)と、視野中心(物体高0μmの地点)でのTIS(0)と、物体高+20μmの地点でのTIS(+20)が記憶されたことになる。これらのTIS(-20),TIS(0),TIS(+20)は、視野内の異なる複数の評価地点(例えば物体高0μmと±20μmの地点)での照明テレセンの影響を反映している。
At this time, the memory of the
したがって、上記したように、視野内の異なる複数の評価地点(例えば物体高0μmと±20μmの地点)に高段差のマーク30,32,34を位置決めして、これらのマークを評価マークとして画像を取り込み、画像に含まれる明暗情報に基づいて各々の評価地点における照明光L1の主光線の傾斜情報(例えばTIS(-20),TIS(0),TIS(+20)など)を生成するため、視野内での照明テレセンのバラツキを評価することができる。 Therefore, as described above, high-level marks 30, 32, and 34 are positioned at a plurality of different evaluation points in the field of view (for example, points having an object height of 0 μm and ± 20 μm), and an image is obtained using these marks as evaluation marks. In order to generate inclination information (for example, TIS (−20), TIS (0), TIS (+20), etc.) of the chief ray of the illumination light L1 at each evaluation point based on the brightness information included in the captured image, Variations in illumination telecentricity within the field of view can be evaluated.
照明テレセンのバラツキの評価に用いる指標としては、上記のTIS値の他に、画像の明暗情報(高段差のマーク30,32,34の明暗情報)の非対称性に関わる相関値や暗部の幅などを用いてもよい。高段差のマーク30,32,34の明暗情報に基づいて、照明光L1の主光線の傾斜情報を生成することで、照明光学系(14〜19,40)が基板11などの物体を照明する際の照明テレセンのバラツキを評価することができる。上記の相関値や暗部の幅などを指標とする場合、上記した低段差のマーク31,33を省略してもよい。
In addition to the above-mentioned TIS values, indices used for evaluating the variation of illumination telecentric values include correlation values related to the asymmetry of the light / dark information of the image (light / dark information of the high step marks 30, 32, 34), the width of the dark portion, etc. May be used. The illumination optical system (14-19, 40) illuminates an object such as the
照明テレセンのバラツキの評価に用いる指標(例えばTIS値など)を感度よく求めるためには、高段差のマーク30,32,34の段差h1を大きくすることが好ましい。しかし、この段差h1が大きすぎると、ピントずれに起因して画像の明暗情報がブロードになって、指標を求める際の再現性が低下する。このため、本実施形態では、段差h1に対して、上記の条件式(1)のような上限値“3(λ/NA2)”と下限値“(λ/NA2)”を設定した。条件式(1)の“λ/NA2”は、重ね合わせ測定装置10の焦点深度の2倍に相当する。
In order to obtain an index (for example, TIS value) used for evaluating the variation of the illumination telecentre with high sensitivity, it is preferable to increase the step h 1 of the high step marks 30, 32, and 34. However, if the level difference h 1 is too large, the brightness / darkness information of the image becomes broad due to the focus shift, and the reproducibility when obtaining the index decreases. For this reason, in this embodiment, the upper limit “3 (λ / NA 2 )” and the lower limit “(λ / NA 2 )” as in the conditional expression (1) are set for the step h 1 . . “Λ / NA 2 ” in conditional expression (1) corresponds to twice the focal depth of the
また、本実施形態では、視野内で高段差のマーク30,32,34から離れた地点に低段差のマーク31,33を位置決めし、低段差のマーク31,33を補助マークとして用いる。このため、画像に含まれる各マークの明暗情報に基づいて、高段差の評価マークと低段差の補助マークとの位置ずれ量を求め、この位置ずれ量から照明光L1の主光線の傾斜情報を生成できる。この場合、上記の相関値や暗部の幅などを指標とする場合と比べて、照明テレセンのバラツキをより正確に評価することができる。高段差の評価マークと低段差の補助マークとで二重マークを構成しなくてもよい。 Further, in the present embodiment, the low step marks 31 and 33 are positioned at points away from the high step marks 30, 32, and 34 in the field of view, and the low step marks 31 and 33 are used as auxiliary marks. For this reason, based on the brightness information of each mark included in the image, the amount of positional deviation between the high step evaluation mark and the low step auxiliary mark is obtained, and the inclination information of the principal ray of the illumination light L1 is obtained from this positional deviation amount. Can be generated. In this case, the variation of the illumination telecentricity can be more accurately evaluated as compared with the case where the correlation value or the width of the dark part is used as an index. It is not necessary to form a double mark with the high step evaluation mark and the low step auxiliary mark.
さらに、本実施形態では、高段差の評価マークと低段差の補助マークとで二重マークを構成し、二重マークを反転させる前後で位置ずれ量を求め、反転前後の位置ずれ量の平均値(TIS値)から照明光L1の主光線の傾斜情報を生成する。このため、上記の相関値や位置ずれ量などを指標とする場合と比べて、照明テレセンのバラツキを感度よく正確に評価することができる。 Further, in the present embodiment, a double mark is constituted by a high step evaluation mark and a low step auxiliary mark, and a positional deviation amount is obtained before and after the double mark is inverted, and an average value of the positional deviation amount before and after the inversion is obtained. The principal ray tilt information of the illumination light L1 is generated from the (TIS value). For this reason, it is possible to accurately and accurately evaluate the variation of the illumination telecentric as compared with the case where the correlation value or the amount of positional deviation is used as an index.
また、本実施形態では、複数の高段差のマーク30,32,34と複数の低段差のマーク31,33とを視野内で交互に並べて同時に位置決めするため、視野内の各々の評価地点における照明光L1の主光線の傾斜情報を生成する際に、ステージ12を移動させる必要がなく、短時間で照明テレセンのバラツキを評価することができる。
ただし、ステージ12の移動によって1つの高段差の評価マークを視野内の各々の評価地点に順次に位置決めしても構わない。このため、基板28に設ける高段差のマークの数が1つ以上であれば、本発明を適用できる。
In the present embodiment, since the plurality of high step marks 30, 32, 34 and the plurality of low step marks 31, 33 are alternately arranged in the field of view and positioned simultaneously, illumination at each evaluation point in the field of view is performed. When generating the tilt information of the chief ray of the light L1, it is not necessary to move the
However, one high step evaluation mark may be sequentially positioned at each evaluation point in the field of view by moving the
さらに、本実施形態では、高段差のマーク30,32,34の段差h1が条件式(2)を満足し、低段差のマーク31,33の段差h0が条件式(4)を満足する。このため、マーク30〜34の画像において、結像光学系(18〜23)の偏心コマ収差の影響を低減することができる。このため、偏心コマ収差の影響を受けずに、照明テレセンのバラツキを評価することができる。
Further, in the present embodiment, the step h 1 of the high step marks 30, 32, 34 satisfies the conditional expression (2), and the step h 0 of the low step marks 31, 33 satisfies the conditional expression (4). . For this reason, in the images of the
また、本実施形態では、マーク30〜34の線幅を例えば3μm程度とした。このため、マーク30〜34の画像において、各エッジ像が左右反対方向にシフトすることになり、各マークの中心位置の変化量は微小と考えて良い。つまり、像面湾曲の影響を低減することができる。このため、像面湾曲の影響を受けずに、照明テレセンのバラツキを評価することができる。
In the present embodiment, the line width of the
さらに、本実施形態では、評価用のマーク30〜39などの加工が施された基板28と、画像解析ソフトさえ用意すれば、照明光学系(14〜19,40)を重ね合わせ測定装置10に組み込んだ状態で、簡易的に短時間で評価を行える。
(第2実施形態)
照明テレセンのバラツキを評価する際、結像光学系(18〜23)の偏心コマ収差や像面湾曲は上記のマーク形状によって低減できるが、ディストーションの影響は残存する可能性がある。このため、次のような処理を行って、結像光学系(18〜23)のディストーションの影響を補正することが好ましい。
Furthermore, in this embodiment, the illumination optical system (14-19, 40) is added to the
(Second Embodiment)
When evaluating variations in illumination telecentricity, decentration coma and curvature of field of the imaging optical system (18 to 23) can be reduced by the above-mentioned mark shape, but the effect of distortion may remain. For this reason, it is preferable to correct the influence of the distortion of the imaging optical system (18 to 23) by performing the following processing.
この場合、図8に示すマーク50〜59が用いられる。マーク50〜59は、上記したマーク30〜39(図3)と線幅や間隔が同じで、その段差h3が全て低段差のマーク31,33の段差h0と同じである(例えば0.16μm)。
このマーク50〜59(図8)を視野内に位置決めし、画像処理部25にマーク50〜59の画像を取り込んだ後、上記と同様の二重マークの設定(図6,図7参照)を行って、各二重マークごとのTIS値を求める。
In this case, marks 50 to 59 shown in FIG. 8 are used. The
After positioning the
この場合、全てのマーク50〜59が低段差であるため、照明テレセンの影響はTIS値に反映されない。また、上記と同じ理由で、TIS値における偏心コマ収差や像面湾曲の影響も軽微である。したがって、マーク50〜59の画像から求めた各々のTIS値は、ディストーションの影響と考えられる。
画像処理部25は、マーク50〜59の画像からTIS値を求めると、視野領域内の物体高−20μmの地点でのTISdis(-20)、視野中心(物体高0μmの地点)でのTISdis(0)、物体高+20μmの地点でのTISdis(+20)として、メモリに記憶する。
In this case, since all the
When the
そして、次の式(5)〜(7)にしたがい、上記したマーク30〜39(図3)の画像から求めたディストーションの影響を含むTIS値(TIS(-20),TIS(0),TIS(+20))との差を計算する。
TIStel(-20)=TIS(-20)−TISdis(-20) …(5)
TIStel(0) =TIS(0) −TISdis(0) …(6)
TIStel(+20)=TIS(+20)−TISdis(+20) …(7)
このようにして得られたTIS値(TIStel(-20),TIStel(0),TIStel(+20))は、ディストションの影響が取り除かれ、視野内での照明テレセンのバラツキを表している。したがって、上記のような処理を行うことで、ディストーションの影響を受けずに、照明テレセンのバラツキを正確に評価することができる。
Then, according to the following formulas (5) to (7), TIS values including the influence of distortion (TIS (−20), TIS (0), TIS) obtained from the images of the
TIS tel (-20) = TIS (-20) -TIS dis (-20) (5)
TIS tel (0) = TIS (0) −TIS dis (0) (6)
TIS tel (+20) = TIS (+20) −TIS dis (+20) (7)
The TIS values obtained in this way (TIS tel (-20), TIS tel (0), TIS tel (+20)) eliminate the effects of distortion and represent the variation of illumination telecentricity within the field of view. ing. Therefore, by performing the processing as described above, it is possible to accurately evaluate the variation in illumination telecentricity without being affected by distortion.
なお、ディストーションの影響が取り除かれた後の視野中心(物体高0μmの地点)でのTIStel(0)は、上記の閾値(例えば0.2nm)以上になる可能性がある。このため、ディストーションの影響が取り除かれた後のTIStel(0)が閾値(例えば0.2nm)より小さくなるように、照明開口絞り14のシフト調整(図4のステップS4と同様)を行うことが好ましい。 It should be noted that TIS tel (0) at the center of the visual field (the point where the object height is 0 μm) after the influence of the distortion is removed may be equal to or higher than the above threshold (for example, 0.2 nm). For this reason, the shift adjustment of the illumination aperture stop 14 (similar to step S4 in FIG. 4) is performed so that TIS tel (0) after the influence of distortion is removed becomes smaller than a threshold value (for example, 0.2 nm). Is preferred.
そして、このシフト調整後に、物体高±20μmの地点でのTISdis(-20),TISdis(+20)を求めることで、視野領域内での物体高ごとの照明テレセンの差(視野中心に対する照明テレセンの差)をより正確に求めることができる。
(第3実施形態)
ここでは、照明光学系(14〜19,40)の調整方法について説明する。
Then, after this shift adjustment, TIS dis (−20) and TIS dis (+20) at the point where the object height is ± 20 μm are obtained, so that the difference in illumination telecentric for each object height in the field of view (with respect to the center of the field of view). The difference in lighting telecentricity) can be obtained more accurately.
(Third embodiment)
Here, a method for adjusting the illumination optical system (14 to 19, 40) will be described.
視野内での照明テレセンにバラツキがある場合、視野中心での照明テレセンが略ゼロであっても、視野周辺における照明テレセンはゼロにはならない(図7参照)。このような照明テレセンの誤差を低減するために、次のような調整を行う。
照明光学系(14〜19,40)の調整は、上記した照明光学系(14〜19,40)の評価によって、照明光L1の主光線の傾斜情報(例えばTIS(-20),TIS(0),TIS(+20)やTIStel(-20),TIStel(0),TIStel(+20)など)を生成した後、これらの傾斜情報に基づいて、照明開口絞り14の位置を光軸O1と平行な方向に微少量だけシフト調整することにより行われる。
When there is variation in illumination telecentricity within the field of view, even if the illumination telecentricity at the center of the field of view is substantially zero, the illumination telecentric around the field of view is not zero (see FIG. 7). In order to reduce such an error of the illumination telecentric, the following adjustment is performed.
The adjustment of the illumination optical system (14-19, 40) is performed by evaluating the illumination optical system (14-19, 40) described above, and the tilt information (for example, TIS (-20), TIS (0) of the principal ray of the illumination light L1. ), TIS (+20), TIS tel (-20), TIS tel (0), TIS tel (+20), etc.), and the position of the
例えば、視野中心でのTIStel(0)と物体高+20μmでのTIStel(+20)とが次の式(8)を満足するように、照明開口絞り14の光軸方向のシフト調整を行う。
|TIStel(+20)−TIStel(0)|<0.3 …(8)
ここで、TIStel(+20)=0.3nm、TIStel(0)=0nmと仮定し、照明テレセンの傾斜角(図5の角度θ)を物体側で評価すると、物体高+20μmの地点では傾斜角=0.27(mrad)、物体高0μmの地点では0(mrad)と推定される。
For example, shift adjustment in the optical axis direction of the
| TIS tel (+20) −TIS tel (0) | <0.3 (8)
Here, assuming that TIS tel (+20) = 0.3 nm and TIS tel (0) = 0 nm, the tilt angle of the illumination telecentre (angle θ in FIG. 5) is evaluated on the object side. At the point where the object height is +20 μm, It is estimated to be 0 (mrad) at a point where the inclination angle = 0.27 (mrad) and the object height is 0 μm.
さらに、本実施形態の照明光学系(14〜19,40)において、照明開口絞り14を光軸方向に0.28mm程度シフトさせたと仮定し、照明テレセンの傾斜角(図5の角度θ)の変化量を物体側で評価すると、物体高+20μmの地点では、変化量が0.27(mrad)程度なる。
したがって、これらの数値を目安に照明開口絞り14を光軸方向にシフト調整すれば、照明光L1の主光線の傾斜(例えばTIStel(-20),TIStel(+20)など)を適切に調整することができる。つまり、視野内での照明テレセンのバラツキを適切に調整することができる。
Further, in the illumination optical system (14 to 19, 40) of the present embodiment, it is assumed that the
Therefore, if the
そして、上記の式(8)を満足するように調整を行えば、視野中心での照明テレセンの誤差のみならず、視野周辺(例えば物体高±20μmの地点)での照明テレセンの誤差も低減することができる。その結果、照明テレセンは例えば図9のような理想的な状態になり、照明光L1の主光線は何れも光軸O2に略平行となる。
重ね合わせ測定装置10を製造する際の号機ごとに、照明テレセンのバラツキを特定の数値(例えば式(8)の閾値0.3)より小さくなるように調整して管理すれば、号機ごとの製造誤差を低減することができ、安定した装置製造が可能となる。
If the adjustment is performed so as to satisfy the above formula (8), not only the illumination telecentric error at the center of the field of view but also the illumination telecentric error around the field of view (for example, at an object height of ± 20 μm) is reduced. be able to. As a result, the illumination telecentric is in an ideal state as shown in FIG. 9, for example, and all the principal rays of the illumination light L1 are substantially parallel to the optical axis O2.
If the variation of the illumination telecentric is adjusted and managed to be smaller than a specific numerical value (for example, the threshold value 0.3 in the equation (8)) for each unit when the
さらに、照明テレセンのバラツキが管理された重ね合わせ測定装置10では、位置検出の精度や位置ずれ量L(図2)の測定精度が向上し、近年の半導体デバイスの微細化にも対応可能となる。
(変形例)
なお、上記した実施形態では、照明光学系(14〜19,40)の評価に用いる高段差のマーク30,32,34が段差h1=4μmである例を説明したが、本発明はこれに限定されない。条件式(1)を満足する範囲内であれば、段差h1を他の値に設定してもよい。
Furthermore, in the
(Modification)
In the above-described embodiment, the example in which the high step marks 30, 32, 34 used for the evaluation of the illumination optical system (14-19, 40) are the step h 1 = 4 μm has been described. It is not limited. As long as conditional expression (1) is satisfied, step h 1 may be set to another value.
また、上記した実施形態では、低段差のマーク31,33が段差h0=0.16μmである例を説明したが、本発明はこれに限定されない。段差h0は、条件式(3)を満足する範囲内で他の値に設定してもよいし、条件式(3)の下限値より小さい値に設定してもよい。
さらに、上記した実施形態では、マーク30〜34の段差h1,h0が条件式(2),(4)を満足する例で説明したが、本発明はこれに限定されない。結像光学系(18〜23)の偏心コマ収差の影響を無視できる場合には、各々の段差h1,h0が条件式(2),(4)を満足しなくても構わない。
In the above-described embodiment, the example in which the low step marks 31 and 33 are the step h 0 = 0.16 μm has been described, but the present invention is not limited to this. The step h 0 may be set to another value within a range that satisfies the conditional expression (3), or may be set to a value smaller than the lower limit value of the conditional expression (3).
Furthermore, in the above-described embodiment, the steps h 1 and h 0 of the
また、上記した実施形態では、マーク30〜34の線幅を3μmとしたが、本発明はこれに限定されない。結像光学系(18〜23)の像面湾曲の影響を無視できる場合には、マーク30〜34の線幅を3μm以外の値に設定しても構わない。
さらに、上記した実施形態では、マーク30〜34の間隔を7μmとしたが、本発明はこれに限定されない。照明テレセンのバラツキの評価地点の物体高に応じて、マーク30〜34の間隔を7μm以外の値に設定しても構わない。
In the above-described embodiment, the line width of the
Furthermore, in the above-described embodiment, the interval between the
また、上記した実施形態では、評価用のマーク30〜39が凸形状のバーマークである例を説明したが、本発明はこれに限定されない。その他、凹形状のバーマークを評価用に用いても構わないし、BOXマークを用いてもよい。
さらに、上記した実施形態では、ステージ12の上面に評価用の基板28を固定して、この基板28に評価用のマーク30〜39(図3)を形成し、照明テレセンのバラツキを評価したが、本発明はこれに限定されない。上記と同様のマーク30〜39が形成された工具基板を用意して、この工具基板を基板11の代わりにステージ12に搭載し、同様の手順で評価を行ってもよい。
In the above-described embodiment, the example in which the evaluation marks 30 to 39 are convex bar marks has been described, but the present invention is not limited to this. In addition, a concave bar mark may be used for evaluation, or a BOX mark may be used.
Furthermore, in the above-described embodiment, the
また、上記した実施形態では、照明テレセンのバラツキを評価する際に、視野中心での照明テレセンを略ゼロに調整する処理(図4のステップS3,S4の処理)を行ったが、本発明はこれに限定されない。このような調整を行わずに(例えば図6の状態で)、マークの画像から照明光L1の主光線の傾斜情報(例えばTIS(-20),TIS(0),TIS(+20)やTIStel(-20),TIStel(0),TIStel(+20)など)を生成し、これを評価の結果としてもよい。 Further, in the above-described embodiment, when the variation in illumination telecentricity is evaluated, the processing for adjusting the illumination telecentricity at the center of the visual field to substantially zero (the processing in steps S3 and S4 in FIG. 4) is performed. It is not limited to this. Without such adjustment (for example, in the state shown in FIG. 6), the tilt information (for example, TIS (-20), TIS (0), TIS (+20), TIS) of the chief ray of the illumination light L1 from the mark image. tel (-20), TIS tel (0), TIS tel (+20), etc.) may be generated and used as a result of the evaluation.
さらに、上記した実施形態では、重ね合わせ測定装置10に組み込まれた位置検出装置の照明光学系(14〜19,40)を例にその評価方法を説明したが、本発明はこれに限定されない。アライメントマークの位置検出を行う装置(例えば露光装置のアライメント系)に組み込まれた照明光学系の評価にも、本発明を適用できる。この装置では、アライメントマークの位置を精度良く検出することが可能となり、基板のアライメント精度の向上に寄与できる。
Furthermore, in the above-described embodiment, the evaluation method has been described by taking the illumination optical system (14 to 19, 40) of the position detection device incorporated in the
10 重ね合わせ測定装置 ; 11,28 基板 ; 12 ステージ ;
13〜19,40 照明光学系 ; 18〜23 結像光学系 ;
24 CCD撮像素子 ; 25 画像処理部 ; 30〜39 評価用のマーク
10 overlay measurement apparatus; 11, 28 substrate; 12 stage;
13-19,40 illumination optical system; 18-23 imaging optical system;
24 CCD image sensor; 25 Image processing part; 30-39 Evaluation mark
Claims (7)
前記所定領域に前記照明光が照射された状態で、該所定領域内の異なる複数の評価地点に1つ以上の評価マークを順次または同時に位置決めする第2工程と、
前記複数の評価地点の各々に位置決めされた前記評価マークの画像を、前記結像光学系を介して取り込む第3工程と、
前記画像に含まれる前記評価マークの明暗情報に基づいて、前記複数の評価地点の各々における前記照明光の主光線の傾斜情報を生成する第4工程とを備え、
前記評価マークの段差h1は、前記照明光の中心波長λおよび前記結像光学系の物体側の開口数NAに対して、次の条件式を満足する
(λ/NA2) < h1 < 3(λ/NA2)
ことを特徴とする照明光学系の評価方法。 A first step of irradiating illumination light onto a predetermined region of an object plane of an imaging optical system that forms an optical image of an object using an illumination optical system to be evaluated;
A second step of sequentially or simultaneously positioning one or more evaluation marks at a plurality of different evaluation points in the predetermined area in a state where the illumination light is irradiated on the predetermined area;
A third step of capturing an image of the evaluation mark positioned at each of the plurality of evaluation points via the imaging optical system;
A fourth step of generating tilt information of the principal ray of the illumination light at each of the plurality of evaluation points, based on brightness information of the evaluation mark included in the image,
The step h 1 of the evaluation mark satisfies the following conditional expression with respect to the center wavelength λ of the illumination light and the numerical aperture NA on the object side of the imaging optical system.
(λ / NA 2) <h 1 <3 (λ / NA 2)
A method for evaluating an illumination optical system.
前記第2工程では、前記評価マークより低段差の補助マークを、前記所定領域内で前記評価マークから離れた地点に位置決めし、
前記第3工程では、前記評価マークの明暗情報を含むと共に前記補助マークの明暗情報を含む前記画像を取り込み、
前記第4工程では、前記画像に含まれる前記評価マークおよび前記補助マークの各々の明暗情報から、前記評価マークと前記補助マークとの位置ずれ量を求め、該位置ずれ量に基づいて前記傾斜情報を生成する
ことを特徴とする照明光学系の評価方法。 In the evaluation method of the illumination optical system according to claim 1,
In the second step, an auxiliary mark having a lower step than the evaluation mark is positioned at a point away from the evaluation mark in the predetermined area,
In the third step, the image including the brightness information of the evaluation mark and the brightness information of the auxiliary mark is captured,
In the fourth step, a positional deviation amount between the evaluation mark and the auxiliary mark is obtained from brightness information of each of the evaluation mark and the auxiliary mark included in the image, and the inclination information is obtained based on the positional deviation amount. A method for evaluating an illumination optical system, characterized in that:
前記評価マークと前記補助マークとは、内外で段差の異なる二重マークを構成し、
前記第4工程では、前記二重マークを前記結像光学系の光軸に垂直な面内で反転させる前後の各々で、前記評価マークと前記補助マークとの位置ずれ量を求め、前記反転前後の位置ずれ量の平均値に基づいて前記傾斜情報を生成する
ことを特徴とする照明光学系の評価方法。 In the evaluation method of the illumination optical system according to claim 2,
The evaluation mark and the auxiliary mark constitute a double mark having different steps inside and outside,
In the fourth step, the amount of positional deviation between the evaluation mark and the auxiliary mark is obtained before and after the double mark is reversed in a plane perpendicular to the optical axis of the imaging optical system. The tilt information is generated based on an average value of the amount of positional deviation of the illumination optical system.
前記第2工程では、複数の前記評価マークと複数の前記補助マークとを前記所定領域内で交互に並べて同時に位置決めする
ことを特徴とする照明光学系の評価方法。 In the evaluation method of the illumination optical system according to claim 2 or 3,
In the second step, a plurality of the evaluation marks and a plurality of the auxiliary marks are alternately arranged in the predetermined area and simultaneously positioned.
前記評価マークの段差h1と前記補助マークの段差h0は、各々、前記照明光の中心波長λおよび任意の整数m1,m0に対して、次の条件式を満足する
h1=m1×(λ/4)
h0=m0×(λ/4)
ことを特徴とする照明光学系の評価方法。 In the evaluation method of the illumination optical system according to any one of claims 2 to 4,
The step h 1 of the evaluation mark and the step h 0 of the auxiliary mark satisfy the following conditional expression with respect to the center wavelength λ of the illumination light and arbitrary integers m 1 and m 0 , respectively: h 1 = m 1 x (λ / 4)
h 0 = m 0 × (λ / 4)
A method for evaluating an illumination optical system.
ことを特徴とする照明光学系の調整方法。 After the tilt information is generated by the illumination optical system evaluation method according to any one of claims 1 to 5, the position of the aperture stop of the illumination optical system is defined as an optical axis based on the tilt information. A method for adjusting an illumination optical system, characterized by performing shift adjustment in a parallel direction.
前記基板上の被検マークに照明光を照射する照明光学系と、
前記被検マークの光像を形成する結像光学系と、
前記光像に基づいて、前記被検マークの位置検出を行う処理手段とを備え、
前記ステージには、前記照明光学系の評価に用いられる複数の評価マークと該評価マークより低段差の複数の補助マークとが交互に並べて設けられ、
前記評価マークの段差h1は、前記照明光の中心波長λおよび前記結像光学系の物体側の開口数NAに対して、次の条件式を満足する
(λ/NA2) < h1 < 3(λ/NA2)
ことを特徴とする位置検出装置。
A stage for supporting the substrate;
An illumination optical system for irradiating illumination light to the test mark on the substrate;
An imaging optical system for forming an optical image of the test mark;
Processing means for detecting the position of the test mark based on the optical image;
The stage is provided with a plurality of evaluation marks used for the evaluation of the illumination optical system and a plurality of auxiliary marks having a level difference lower than the evaluation marks arranged alternately.
The step h 1 of the evaluation mark satisfies the following conditional expression with respect to the center wavelength λ of the illumination light and the numerical aperture NA on the object side of the imaging optical system.
(λ / NA 2 ) <h 1 <3 (λ / NA 2 )
A position detecting device characterized by that.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021524605A (en) * | 2018-05-24 | 2021-09-13 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. | Bandwidth calculation system and method for determining the desired wavelength bandwidth of the measurement beam in the mark detection system. |
CN116577075A (en) * | 2023-07-10 | 2023-08-11 | 睿励科学仪器(上海)有限公司 | Objective lens telecentricity measuring system, method and storage medium |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999040613A1 (en) * | 1998-02-09 | 1999-08-12 | Nikon Corporation | Method of adjusting position detector |
JP2004158555A (en) * | 2002-11-05 | 2004-06-03 | Nikon Corp | Mark position detecting apparatus, its substrate for adjustment, and adjustment method |
JP2005025060A (en) * | 2003-07-04 | 2005-01-27 | Nikon Corp | Method for adjusting microscope device |
US7456967B2 (en) * | 2003-02-28 | 2008-11-25 | Nikon Corporation | Mark position detection apparatus |
-
2006
- 2006-04-26 JP JP2006122375A patent/JP4826326B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999040613A1 (en) * | 1998-02-09 | 1999-08-12 | Nikon Corporation | Method of adjusting position detector |
JP2004158555A (en) * | 2002-11-05 | 2004-06-03 | Nikon Corp | Mark position detecting apparatus, its substrate for adjustment, and adjustment method |
US7456967B2 (en) * | 2003-02-28 | 2008-11-25 | Nikon Corporation | Mark position detection apparatus |
JP2005025060A (en) * | 2003-07-04 | 2005-01-27 | Nikon Corp | Method for adjusting microscope device |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021524605A (en) * | 2018-05-24 | 2021-09-13 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. | Bandwidth calculation system and method for determining the desired wavelength bandwidth of the measurement beam in the mark detection system. |
US11360403B2 (en) | 2018-05-24 | 2022-06-14 | Asml Netherlands B.V. | Bandwidth calculation system and method for determining a desired wavelength bandwidth for a measurement beam in a mark detection system |
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CN116577075A (en) * | 2023-07-10 | 2023-08-11 | 睿励科学仪器(上海)有限公司 | Objective lens telecentricity measuring system, method and storage medium |
CN116577075B (en) * | 2023-07-10 | 2023-10-03 | 睿励科学仪器(上海)有限公司 | Objective lens telecentricity measuring system, method and storage medium |
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