JPH06232228A - 段差パターンの位置ずれ検査方法とそのための装置 - Google Patents

段差パターンの位置ずれ検査方法とそのための装置

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JPH06232228A
JPH06232228A JP5015149A JP1514993A JPH06232228A JP H06232228 A JPH06232228 A JP H06232228A JP 5015149 A JP5015149 A JP 5015149A JP 1514993 A JP1514993 A JP 1514993A JP H06232228 A JPH06232228 A JP H06232228A
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JP5015149A
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Yoshihiro Giga
愛博 儀賀
Hideaki Ozawa
英明 小沢
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 段差パターンの位置ずれ検査方法とそのため
の装置に関し、機械的な調節をすることなく段差パター
ンの位置ずれを検査する手段を提供する。 【構成】 ウェハ上に形成された段差を有する第１のパ
ターンと第２のパターンに照射光を照射し、この照射光
の第１のパターンによる反射光を光センサに入射させて
鮮明な画像データに変換してメモリに蓄積し、第２のパ
ターンによる反射光を第１のパターンの反射光より長い
段差分だけ光路を経て光センサに入射させて鮮明な画像
データに変換してメモリに蓄積し、両画像データを比較
して、両パターン位置ずれを検査する。屈折率が変化す
る電気光学素子を用いて段差分だけ実効焦点距離を調節
することもできる。また、段差に相当するレンズ系の焦
点距離差を有する複数の波長の照射光を用い、各段のパ
ターンを異なる波長の鮮明な画像として得ることによっ
て位置ずれを正確に検査することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置の
製造工程において、ウェハ上に形成された段差が大きい
パターンの相対的位置ずれを検査する方法およびそのた
めの装置に関する。
【０００２】近年、半導体集積回路装置の信頼性を高く
すること、およびこの信頼性の高い半導体集積回路装置
を効率よく、歩留り高く製造することが要求されてい
る。そのため、各製造工程で形成されたパターンの相対
的位置ずれを精密に検査して製造工程にフィードバック
することが必要である。
【０００３】
【従来の技術】従来、光学顕微鏡等の光学レンズ系によ
って半導体集積回路装置のパターンの相対的位置ずれを
検査していたが、パターンの段差が光学レンズ系の焦点
深度より大きい場合は、１つの焦点距離では段差を有す
る双方のパターンの画像を鮮明に観測することはできな
い。
【０００４】図６は、段差を有するパターンの説明図で
ある。この図は断面を示しているが、６１はウェハ、６
２は第１のパターン、６３は層間絶縁膜、６４は第２の
パターンである。
【０００５】この例では、ウェハ６１の上に第１のマス
クを用いて開口ａ1 −ａ2 を有する第１のパターン６２
が形成され、その上に層間絶縁膜６３が形成され、さら
にその上に、第２のマスクを用いて開口ｂ1 −ｂ2 を有
する第２のパターン６４が形成されている。この第１の
パターン６２の開口ａ1 −ａ2 と、第２のパターン６４
の開口ｂ1−ｂ2 の位置ずれを検査する際、第１のパタ
ーン６２の中心線Ｉと第２のパターン６４の中心線ＩＩ
が（Ｉ−ＩＩ）の段差を有している。
【０００６】図７は、段差を有するパターンの明暗コン
トラストの説明図であり、（Ａ）は焦点Ｉでの明暗コン
トラスト、（Ｂ）は焦点ＩＩでの明暗コントラストを示
している。光学顕微鏡等の光学レンズ系を図６の焦点Ｉ
に調節すると、図７（Ｂ）に示されているように、図６
の第１のパターン６２の開口ａ1 −ａ2 に相当する深い
ディップａ1 ，ａ2 と、第２のパターン６４の開口ｂ1
−ｂ2 に相当する浅いディップｂ1 ，ｂ2 が観測され
る。
【０００７】また、光学顕微鏡等の光学レンズ系を図６
の焦点ＩＩに調節すると、図７（Ａ）に示されているよ
うに、図６の第２のパターンの６４開口ｂ1 −ｂ2 に相
当する深いディップｂ1 ，ｂ2 と、第１のパターン６２
の開口ａ1 −ａ2 に相当する浅いディップａ1 ，ａ2 が
観測される。このように、光学レンズ系を焦点Ｉに調節
しても、焦点ＩＩに調節しても、第１のパターン６２の
開口ａ1 −ａ2 と第２のパターン６４の開口ｂ1 −ｂ2
の位置ずれを正確に検査することができなかった。
【０００８】そのため、光学レンズ系を焦点Ｉに調節し
て第１のパターン６２の開口ａ1 −ａ2 に相当するディ
ップａ1 ，ａ2 を含む画像データをメモリに蓄積し、次
いで、ウェハを搭載しているステージを下げるか、光学
レンズ系を機械的に上げて焦点距離をＩＩに調節して第
２のパターン６４の開口ｂ1 −ｂ2 に相当する深いディ
ップｂ1 ，ｂ2 を含む画像データをメモリに蓄積し、蓄
積した画像データを比較することによって、第１のパタ
ーン６２の開口ａ1 −ａ2 と第２のパターン６４の開口
ｂ1 −ｂ2 の位置ずれを検査していた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところがこの方法によ
ると、ウェハを搭載しているステージあるいは光学レン
ズ系を機械的に上下して、第１のパターン６２の中心線
と第２のパターン６４の中心線について焦点を調節する
ため、２つの焦点での画像データが水平面内で微妙にド
リフトして測定精度を低下させるという問題があった。
本発明は、機械的な調節をすることなく、段差パターン
の位置ずれを検査する手段を提供することを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる、ウェハ
上に形成された段差を有する複数のパターンの相対的位
置ずれを光学レンズ系によって検査する方法において
は、検査対象のウェハに照射光を照射し、該照射光が第
１のパターンによって反射される反射光を光センサに入
射させて第１のパターンの鮮明な画像データに変換して
メモリに蓄積し、他方、第２のパターンによって反射さ
れる反射光を第１のパターンと第２のパターンの段差に
相当する距離だけ第１のパターンからの反射光より長い
光路を経て該光センサに入射させて第２のパターンの鮮
明な画像データに変換してメモリに蓄積し、該メモリに
蓄積された両画像データを比較することによって、第１
のパターンと第２のパターンの相対的位置ずれを検査す
る過程を採用した。
【００１１】また、本発明にかかる、ウェハ上に形成さ
れた段差を有する複数のパターンの相対的位置ずれを光
学レンズ系によって検査する方法においては、検査対象
のウェハに照射光を照射し、該照射光が第１のパターン
によって反射される反射光を光センサに入射させて第１
のパターンの鮮明な画像データに変換してメモリに蓄積
し、第２のパターンによって反射される反射光を、印加
電圧によって屈折率が変化する電気光学素子を通して第
１のパターンと第２のパターンの段差に相当する距離だ
け焦点距離を短縮して該光センサに入射させて第２のパ
ターンの鮮明な画像データに変換してメモリに蓄積し、
該メモリに蓄積された両画像データを比較することによ
って、第１のパターンと第２のパターンの相対的位置ず
れを検査する過程を採用した。
【００１２】また、本発明にかかる、ウェハ上に形成さ
れた段差を有する複数のパターンの相対的位置ずれを光
学レンズ系によって検査する方法においては、検査対象
のウェハに、第１のパターンと第２のパターンの段差に
相当する焦点距離差を生じる複数の波長の光を含む照射
光を照射し、ある波長の照射光が第１のパターンによっ
て反射される反射光を光センサに入射させて第１のパタ
ーンの鮮明な画像データに変換してメモリに蓄積し、他
の波長の照射光が第２のパターンによって反射される反
射光を光センサに入射させて第２のパターンの鮮明な画
像データに変換してメモリに蓄積し、該メモリに蓄積さ
れた両画像データを比較することによって、第１のパタ
ーンと第２のパターンの相対的位置ずれを検査する過程
を採用した。
【００１３】この場合、異なる波長の光を放射する１つ
の光源と波長フィルタを用いることにより、あるいは、
異なる波長の光を放射する光源を複数個用いることによ
り、第１のパターンと第２のパターンの段差に相当する
焦点距離差を生じる波長の光を含む照射光を得ることが
できる。
【００１４】またこの場合、１つの光センサによって、
照射光が第１のパターンによって反射される反射光を画
像データに変換し、照射光が第２のパターンにより反射
される反射光を画像データに変換することができる。
【００１５】またこの場合、カラー撮像装置のように、
異なる波長の光像ごとに画像データに変換する一つの光
センサによって、照射光が第１のパターンによって反射
される反射光と、第２のパターンによって反射される反
射光を、別の画像データに変換することができる。
【００１６】また、本発明にかかる、ウェハ上に形成さ
れた段差を有する複数のパターンの相対的位置ずれを光
学レンズ系によって検査する装置においては、検査対象
のウェハに照射光を照射する手段と、該照射光が第１の
パターンによって反射される反射光を光センサに入射し
て第１のパターンの鮮明な画像データに変換してメモリ
に蓄積する手段と、第２のパターンによって反射される
反射光を第１のパターンと第２のパターンの段差に相当
する距離だけ第１のパターンからの反射光より長い光路
を経て該光センサに入射して第２のパターンの鮮明な画
像データに変換してメモリに蓄積する手段と、該メモリ
に蓄積された両画像データを比較することによって、第
１のパターンと第２のパターンの相対的位置ずれを検査
する手段を具備する構成を採用した。
【００１７】また、本発明にかかる、ウェハ上に形成さ
れた段差を有する複数のパターンの相対的位置ずれを光
学レンズ系によって検査する装置においては、検査対象
のウェハに照射光を照射する手段と、該照射光が第１の
パターンによって反射される反射光を光センサに入射し
て第１のパターンの鮮明な画像データに変換してメモリ
に蓄積する手段と、第２のパターンによって反射される
反射光を、印加電圧によって屈折率が変化する電気光学
素子を通して第１のパターンと第２のパターンの段差に
相当する距離だけ焦点距離を短縮して該光センサに入射
して第２のパターンの鮮明な画像データに変換してメモ
リに蓄積する手段と、該メモリに蓄積された両画像デー
タを比較することによって、第１のパターンと第２のパ
ターンの相対的位置ずれを検査する手段を具備する構成
を採用した。
【００１８】また、本発明にかかる、ウェハ上に形成さ
れた段差を有する複数のパターンの相対的位置ずれを光
学レンズ系によって検査する装置においては、検査対象
のウェハに、第１のパターンと第２のパターンの段差に
相当する焦点距離差を生じる波長の光を含む照射光を照
射する手段と、該照射光が第１のパターンによって反射
される反射光を光センサに入射して第１のパターンの鮮
明な画像データに変換してメモリに蓄積する手段と、該
照射光が第２のパターンによって反射される反射光を光
センサに入射して第２のパターンの鮮明な画像データに
変換してメモリに蓄積する手段と、該メモリに蓄積され
た両画像データを比較することによって、第１のパター
ンと第２のパターンの相対的位置ずれを検査する手段を
具備する構成を採用した。
【００１９】
【作用】本発明のように、ウェハ上に形成された段差を
有する複数のパターンの相対的位置ずれを光学レンズ系
によって検査する場合に、検査対象のウェハに照射光を
照射させ、該照射光が第１のパターンによって反射され
る反射光を光センサに入射して第１のパターンの鮮明な
画像データに変換してメモリに蓄積し、第２のパターン
によって反射される反射光を第１のパターンと第２のパ
ターンの段差に相当する距離だけ第１のパターンからの
反射光より長い光路を経て該光センサに入射させて第２
のパターンの鮮明な画像データに変換してメモリに蓄積
し、あるいは、検査対象のウェハに照射光を照射し、該
照射光が第１のパターンによって反射される反射光を光
センサに入射させて第１のパターンの鮮明な画像データ
に変換してメモリに蓄積し、第２のパターンによって反
射される反射光を、印加電圧によって屈折率が変化する
電気光学素子を通して第１のパターンと第２のパターン
の段差に相当する距離だけ焦点距離を短縮して該光セン
サに入射させて第２のパターンの鮮明な画像データに変
換してメモリに蓄積し、該メモリに蓄積された両画像デ
ータを比較することによって、第１のパターンと第２の
パターンの相対的位置ずれを検査すると、第１のパター
ンと第２のパターンの鮮明な画像データを得ることがで
きるため第１のパターンと第２のパターンの位置ずれを
正確に検査することができる。
【００２０】また、検査対象のウェハに、第１のパター
ンと第２のパターンの段差に相当する焦点距離差を生じ
る複数の波長の光を含む照射光を照射させ、ある波長の
照射光が第１のパターンによって反射される反射光を光
センサに入射させて第１のパターンの鮮明な画像データ
に変換してメモリに蓄積し、他の波長の照射光が第２の
パターンによって反射される反射光を光センサに入射し
て第２のパターンの鮮明な画像データに変換してメモリ
に蓄積し、該メモリに蓄積された両画像データを比較す
ると、第１のパターンと第２のパターンの相対的位置ず
れを正確に検査することができる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面によって説明す
る。 （第１実施例）この実施例においては、第１のパターン
または第２のパターンの反射光の光路の光路長を変える
ことによって、第１のパターンと第２のパターンの間の
段差に相当する実効的焦点距離を一致させて、第１のパ
ターンと第２のパターンの鮮明な画像を得て、その画像
を対比することによって第１のパターンと第２のパター
ンの位置ずれを検査する。
【００２２】この方法によると、図６の第１のパターン
の中心線Ｉと第２のパターンの中心線ＩＩの鮮明な画像
を得るときに、ウェハを載置するステージあるいは光学
レンズ系を機械的に調節する必要がないため、第１のパ
ターンと第２のパターンの位置ずれを正確に比較するこ
とができる。
【００２３】図１は、第１実施例の段差パターンの位置
ずれ検査装置の説明図である。この図において、１はＸ
Ｙステージ、２はウェハ、３はレンズ、４は半透明鏡、
５は光源、６は半透明鏡、７は第１の光センサ、８は第
１のメモリ、９は反射鏡、１０は第２の光センサ、１１
は第２のメモリ、１２はマイクロコンピュータ、１３は
駆動装置である。
【００２４】この実施例においては、ＸＹステージ１の
上に第１のパターンと第２のパターンを形成したウェハ
２を載置して、水平面内で移動可能にし、このウェハ２
に光源５が放射する、第１のパターンと第２のパターン
の段差に相当する焦点距離差を生じる２つの波長の光を
含む照射光を、半透明鏡４とレンズ３によってウェハ２
の上に照射し、この照射光がウェハ２の表面から反射さ
れる反射光をレンズ３と半透明鏡４、半透明鏡６によっ
て１次元または２次元の第１の光センサ７に入射させ
て、第１の光センサ７によって第１パターンの鮮明な画
像データに変換し、第１のメモリ８に蓄積する。
【００２５】また、第２のパターンに相当する画像は、
第１のパターンとの段差分だけ遠くに結像させるため、
半透明鏡６、反射鏡９によって、この段差分だけ光路長
を長くして第２の光センサ１０に入射させて、第２パタ
ーンの鮮明な画像データに変換し、第２のメモリ１１に
蓄積する。
【００２６】そして、第１のメモリ８に蓄積された第１
のパターンの画像データと、第２のメモリ１１に蓄積さ
せた第２のパターンの画像データをマイクロコンピュー
タ１２によって処理して、第１のパターンと第２のパタ
ーンの位置ずれを計算するようになっている。
【００２７】なお、１次元の光センサ７を用いる場合
は、マイクロコンピュータ１２によって制御される駆動
装置１３によってＸＹステージ１を駆動して走査するこ
とが必要である。また、あらかじめマイクロコンピュー
タ１２に位置ずれを検査するウェハ２内の場所を登録し
ておくと、ウェハ２内の複数の任意の場所での検査を自
動的に行うことができる。
【００２８】また、上記の説明では、第１のパターンと
第２のパターンの位置ずれを検査することとして説明し
たが、３以上のパターンの間の位置ずれも同様にして検
査することができる。また、以上の説明では、照射光の
波長について特に述べなかったが、この実施例において
複数の波長の照射光を用いると、さらに検査精度を向上
し、自由度を大きくすことができる。
【００２９】（第２実施例）この実施例においては、第
１のパターンまたは第２のパターンの反射光の光路の屈
折率を変えることによって実効的な焦点距離を変えて、
第１のパターンと第２のパターンの間の段差に相当する
実効的焦点距離を一致させて、第１のパターンと第２の
パターンの鮮明な画像を得て、その画像を対比すること
によってパターンの位置ずれを検査する。
【００３０】この方法によると、図６の第１のパターン
の中心線Ｉと第２のパターンの中心線ＩＩの鮮明な画像
データを得る場合に、ウェハを載置するＸＹステージあ
るいは光学レンズ系を機械的に調節しないため、２つの
焦点位置での画像データが水平面内でドリフトすること
がなく、第１のパターンと第２のパターンの位置ずれを
正確に検査することができる。
【００３１】図２は、第２実施例の段差パターンの位置
ずれ検査装置の説明図である。この図において、２１は
ＸＹステージ、２２はウェハ、２３はレンズ、２４は半
透明鏡、２５は光源、２６は電気光学素子、２７は光セ
ンサ、２８はメモリ、２９はマイクロコンピュータ、３
０は駆動装置である。
【００３２】この実施例においては、ＸＹステージ２１
の上に第１のパターンと第２のパターンを形成したウェ
ハ２２を載置して、水平面内で移動可能にし、このウェ
ハ２２に光源２５が放射する、第１のパターンと第２の
パターンの段差に相当する焦点距離差を生じる２つの波
長の光を含む照射光を、半透明鏡２４とレンズ２３によ
ってウェハ２２の上に照射し、この照射光がウェハ２２
の表面から反射される反射光をレンズ２３と半透明鏡２
４、電圧によって屈折率が変化する電気光学素子２６に
よって１次元または２次元の光センサ２７に入射して、
第１パターンの鮮明な画像データに変換してメモリ２８
に蓄積する。
【００３３】次いで、電気光学素子２６に所定の電圧を
印加してその屈折率を変えて、第１のパターンと第２の
パターンの段差に相当する距離だけ焦点距離を変化して
光センサ２７に入射して、第２のパターンの鮮明な画像
データに変換してメモリ２８に蓄積する。
【００３４】そして、メモリ２８に蓄積された第１のパ
ターンの画像データと第２のパターンの画像データをマ
イクロコンピュータ２９によって比較して、第１のパタ
ーンと第２のパターンの位置ずれを検査するようになっ
ている。
【００３５】なお、１次元の光センサ２７を用いる場合
は、マイクロコンピュータ２９によって制御される駆動
装置３０によってＸＹステージ２１を駆動して走査する
ことが必要である。また、あらかじめマイクロコンピュ
ータ２９に位置ずれを検査するウェハ２１内の場所を登
録しておくと、ウェハ２１内の複数の任意の場所での検
査を自動的に行うことができる。
【００３６】また、上記の説明では、第１のパターンと
第２のパターンの位置ずれを検査することとして説明し
たが、３以上のパターンの間の位置ずれも同様にして検
査することができる。また、以上の説明では、照射光の
波長について特に述べなかったが、この実施例において
複数の波長の照射光を用いると、さらに検査精度を向上
し、自由度を大きくすことができる。
【００３７】（第３実施例）この実施例においては、第
１のパターンと第２のパターンが形成されているウェハ
に、第１のパターンと第２のパターンの段差に相当する
焦点距離差を生じる複数の波長の照射光を照射し、ある
波長の第１のパターンの焦点距離と、他の波長の第２の
パターンの焦点距離を一致させ、第１のパターンと第２
のパターンの鮮明な画像データを得て、その画像データ
を比較することによって、第１のパターンと第２のパタ
ーンの位置ずれを検査する。
【００３８】この方法によると、第１のパターンの中心
線Ｉと第２のパターンの中心線ＩＩの鮮明な画像データ
を得るために、ウェハを載置するＸＹステージあるいは
光学レンズ系を機械的に調節しないため、２つの焦点位
置での画像データが水平面内でドリフトすることがな
く、第１のパターンと第２のパターンの位置ずれを正確
に検査することができる。
【００３９】図３は、第３実施例の段差パターンの位置
ずれ検査装置の説明図である。この図において、３１は
ＸＹステージ、３２はウェハ、３３はレンズ、３４は半
透明鏡、３５は光源、３６は波長フィルタ、３７は光セ
ンサ、３８はメモリ、３９はマイクロコンピュータ、４
０は駆動装置である。
【００４０】この実施例においては、ＸＹステージ３１
の上に第１のパターンと第２のパターンを形成したウェ
ハ３２を載置して、水平面内で移動可能にし、このウェ
ハ３２に光源３５が放射する光から、波長フィルタ３６
によって第１のパターンと第２のパターンの段差に相当
する焦点距離差を生じる２つの波長の照射光を選択し、
この２つの波長の照射光を交互に半透明鏡３４と光学レ
ンズ系を表しているレンズ３３によってウェハ３２の上
に照射し、この照射光がウェハ３２の表面から反射され
る反射光をレンズ３３と半透明鏡３４によって１次元ま
たは２次元の光センサ３７に入射し、この光センサ３７
によって変換された画像データをメモリ３８に伝送して
ここに蓄積し、このメモリ３８に記憶させた第１のパタ
ーンと第２のパターンの画像データをマイクロコンピュ
ータ３９によって比較して、第１のパターンと第２のパ
ターンの位置ずれを検査するようになっている。
【００４１】この段差パターンの位置ずれ検査装置にお
いては、或る波長、例えば赤色の反射光によって第１の
パターンの鮮明な画像データを得、他の波長例えば緑色
の反射光によって第２のパターンの鮮明な画像データを
得て、メモリ３８に蓄積し、その画像データの明暗コン
トラストのディップ（ａ1 −ｂ1 ）の間隔と（ａ2 −ｂ
2 ）の間隔（図６参照）をマイクロコンピュータ３９に
よって比較することによって、第１のパターンと第２の
パターンの位置ずれを正確に検査することができる。
【００４２】なお、１次元の光センサ３７を用いる場合
は、マイクロコンピュータ３９によって制御される駆動
装置４０によってＸＹステージ３１を駆動して走査する
ことが必要である。また、あらかじめマイクロコンピュ
ータ３９に位置ずれを計測するウェハ３２内の場所を登
録しておくと、ウェハ３２内の複数の任意の場所での検
査を自動的に行うことができる。
【００４３】図４は、照射光の波長とレンズの焦点距離
の説明図である。この図において、４１は照射光、４２
は凸レンズ、４３は紫色の光の焦点、４４は緑色の光の
焦点、４５は赤色の光の焦点である。この図に示されて
いるように、赤色、緑色、紫色を含む照射光４１を凸レ
ンズ４２に入射すると、この凸レンズ４２の波長が長い
赤色の光の焦点４５は赤色の光の屈折率が比較的小さい
ためにレンズから遠い位置に生じ、紫色の光の焦点４３
は紫色の光の屈折率が比較的大きいためレンズに近い位
置に生じる。また、緑色の光の焦点４４は、緑色の光の
屈折率が中間であるため中間的な位置に生じる。
【００４４】したがって、照射光の波長を選択すること
によって、第１のパターンと第２のパターンの間の段差
に相当する焦点距離差を解消して結像位置を一致させる
ことができ、両パターンの画像データを鮮明に得ること
ができる。
【００４５】この実施例では、光源から放射される光を
波長フィルタによって所望の波長の照射光を選択するよ
うに説明しているが、特定の波長の光を放射するレーザ
等の光源を複数個用い、半透明鏡と反射板によって合成
して、ウェハ上に照射することもできる。
【００４６】また、上記の説明では、第１のパターンと
第２のパターンの位置ずれを検査することとして説明し
たが、３以上のパターンの間の位置ずれも同様にして検
査することができる。
【００４７】（第４実施例）この実施例においては、カ
ラー撮像カメラのように複数の波長の光を含む光像を波
長ごとに分離して画像信号に変換する光センサを用い、
図４に示されるように波長によって異なる焦点距離を有
することを利用して、第１のパターンと第２のパターン
の間の段差に相当する焦点距離の差を生じる波長（例え
ば赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂ）の鮮明な画像データを得て、その
画像データを比較することによって第１のパターンと第
２のパターンの位置ずれを検査する。
【００４８】この方法によると、図６の第１のパターン
の中心線Ｉと第２のパターンの中心線ＩＩに焦点の画像
データを得る場合に、ウェハを載置するステージあるい
は光学レンズ系を機械的に調節しないため、２つの焦点
位置での画像データが水平面内でドリフトすることがな
く、第１のパターンと第２のパターンの位置ずれを正確
に検査することができる。
【００４９】図５は、第４実施例の段差パターンの位置
ずれ検査装置の説明図である。この図において、５１は
ＸＹステージ、５２はウェハ、５３はレンズ、５４は半
透明鏡、５５は光源、５６はカラー撮像カメラ、５
７1 ，５７2 はメモリ、５８はマイクロコンピュータ、
５９は駆動装置である。
【００５０】この実施例においては、ＸＹステージ５１
の上に第１のパターンと第２のパターンを形成したウェ
ハ５２を載置して、水平面内で移動可能にし、このウェ
ハ５２に光源５５が放射する、第１のパターンと第２の
パターンの段差に相当する焦点距離差を生じる２つの波
長の光を含む照射光を、半透明鏡５４とレンズ５３によ
ってウェハ５２の上に照射し、この照射光がウェハ５２
の表面から反射される反射光をレンズ５３と半透明鏡５
４によって１次元または２次元の、異なる波長の画像を
別の画像データに変換する機能を有する例えばカラー撮
像カメラ５６の受光面に入射させ、このカラー撮像カメ
ラ５６によって変換された、第２のパターンに相当する
例えば青色の鮮明な画像データを、また、第１のパター
ンに相当する例えば赤色の鮮明な画像データを得て、そ
れらの画像データをメモリ５７1，５７2 に別々に蓄積
し、このメモリ５７1 ，５７2 に蓄積させた第１のパタ
ーンの画像データと第２のパターンの画像データをマイ
クロコンピュータ５８によって比較して、第１のパター
ンと第２のパターンの位置ずれを検査するようになって
いる。
【００５１】なお、１次元の光センサ（ラインセンサ）
であるカラー撮像カメラ５６を用いる場合は、マイクロ
コンピュータ５８によって制御される駆動装置５９によ
ってＸＹステージ５１を駆動して走査することが必要で
ある。また、あらかじめマイクロコンピュータ５８に位
置ずれを検査するウェハ５２内の場所を登録しておく
と、ウェハ５２内の複数の任意の場所での検査を自動的
に行うことができる。
【００５２】また、上記の説明では、第１のパターンと
第２のパターンの位置ずれを検査することとして説明し
たが、３以上のパターンの間の位置ずれも同様にして検
査することができる。
【００５３】なお、上記の各実施例において、１つの光
センサ（撮像カメラ）を用いることもでき、複数の光セ
ンサ（撮像カメラ）を用いることもできることはいうま
でもない。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
高い段差を有するパターンの位置ずれを高精度で検査す
ることができるため、半導体集積回路装置の信頼性と特
性の均一性の向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の段差パターンの位置ずれ検査装置
の説明図である。
【図２】第２実施例の段差パターンの位置ずれ検査装置
の説明図である。
【図３】第３実施例の段差パターンの位置ずれ検査装置
の説明図である。
【図４】照射光の波長とレンズの焦点距離の説明図であ
る。
【図５】第４実施例の段差パターンの位置ずれ検査装置
の説明図である。
【図６】段差を有するパターンの説明図である。
【図７】段差を有するパターンの明暗コントラストの説
明図であり、（Ａ）は焦点Ｉでの明暗コントラスト、
（Ｂ）は焦点ＩＩでのコントラストを示している。
【符号の説明】
１ ＸＹステージ ２ ウェハ ３ レンズ ４ 半透明鏡 ５ 光源 ６ 半透明鏡 ７ 第１の光センサ ８ 第１のメモリ ９ 反射鏡 １０ 第２の光センサ １１ 第２のメモリ １２ マイクロコンピュータ １３ 駆動装置 ２１ ＸＹステージ ２２ ウェハ ２３ レンズ ２４ 半透明鏡 ２５ 光源 ２６ 電気光学素子 ２７ 光センサ ２８ メモリ ２９ マイクロコンピュータ ３０ 駆動装置 ３１ ＸＹステージ ３２ ウェハ ３３ レンズ ３４ 半透明鏡 ３５ 光源 ３６ 波長フィルタ ３７ 光センサ ３８ メモリ ３９ マイクロコンピュータ ４０ 駆動装置 ４１ 照射光 ４２ 凸レンズ ４３ 紫色の光の焦点 ４４ 緑色の光の焦点 ４５ 赤色の光の焦点 ５１ ＸＹステージ ５２ ウェハ ５３ レンズ ５４ 半透明鏡 ５５ 光源 ５６ カラー撮像カメラ ５７1 ，５７2 メモリ ５８ マイクロコンピュータ ５９ 駆動装置

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ウェハ上に形成された段差を有する複数
    のパターンの相対的位置ずれを光学レンズ系によって検
    査する方法において、検査対象のウェハに照射光を照射
    し、該照射光が第１のパターンによって反射される反射
    光を光センサに入射させて第１のパターンの鮮明な画像
    データに変換してメモリに蓄積し、他方、第２のパター
    ンによって反射される反射光を第１のパターンと第２の
    パターンの段差に相当する距離だけ第１のパターンから
    の反射光より長い光路を経て該光センサに入射させて第
    ２のパターンの鮮明な画像データに変換してメモリに蓄
    積し、該メモリに蓄積された両画像データを比較するこ
    とによって、第１のパターンと第２のパターンの相対的
    位置ずれを検査することを特徴とする段差パターンの位
    置ずれ検査方法。
  2. 【請求項２】 ウェハ上に形成された段差を有する複数
    のパターンの相対的位置ずれを光学レンズ系によって検
    査する方法において、検査対象のウェハに照射光を照射
    し、該照射光が第１のパターンによって反射される反射
    光を光センサに入射させて第１のパターンの鮮明な画像
    データに変換してメモリに蓄積し、第２のパターンによ
    って反射される反射光を、印加電圧によって屈折率が変
    化する電気光学素子を通して第１のパターンと第２のパ
    ターンの段差に相当する距離だけ焦点距離を短縮して該
    光センサに入射させて第２のパターンの鮮明な画像デー
    タに変換してメモリに蓄積し、該メモリに蓄積された両
    画像データを比較することによって、第１のパターンと
    第２のパターンの相対的位置ずれを検査することを特徴
    とする段差パターンの位置ずれ検査方法。
  3. 【請求項３】 ウェハ上に形成された段差を有する複数
    のパターンの相対的位置ずれを光学レンズ系によって検
    査する方法において、検査対象のウェハに、第１のパタ
    ーンと第２のパターンの段差に相当する焦点距離差を生
    じる複数の波長の光を含む照射光を照射し、ある波長の
    照射光が第１のパターンによって反射される反射光を光
    センサに入射させて第１のパターンの鮮明な画像データ
    に変換してメモリに蓄積し、他の波長の照射光が第２の
    パターンによって反射される反射光を光センサに入射さ
    せて第２のパターンの鮮明な画像データに変換してメモ
    リに蓄積し、該メモリに蓄積された両画像データを比較
    することによって、第１のパターンと第２のパターンの
    相対的位置ずれを検査することを特徴とする段差パター
    ンの位置ずれ検査方法。
  4. 【請求項４】 異なる波長の光を放射する１つの光源と
    波長フィルタを用いることによって、第１のパターンと
    第２のパターンの段差に相当する焦点距離差を生じる波
    長の光を含む照射光を得ることを特徴とする請求項３に
    記載された段差パターンの位置ずれ検査方法。
  5. 【請求項５】 異なる波長の光を放射する光源を複数個
    用いることによって、第１のパターンと第２のパターン
    の段差に相当する焦点距離差を生じる波長の光を含む照
    射光を得ることを特徴とする請求項３に記載された段差
    パターンの位置ずれ検査方法。
  6. 【請求項６】 １つの光センサによって、照射光が第１
    のパターンによって反射される反射光を画像データに変
    換し、照射光が第２のパターンにより反射される反射光
    を画像データに変換することを特徴とする請求項３に記
    載された段差パターンの位置ずれ検査方法。
  7. 【請求項７】 カラー撮像装置のように、異なる波長の
    光像ごとに画像データに変換する一つの光センサによっ
    て、照射光が第１のパターンによって反射される反射光
    と、第２のパターンによって反射される反射光を、別の
    画像データに変換することを特徴とする請求項３に記載
    された段差パターンの位置ずれ検査方法。
  8. 【請求項８】 ウェハ上に形成された段差を有する複数
    のパターンの相対的位置ずれを光学レンズ系によって検
    査する装置において、検査対象のウェハに照射光を照射
    する手段と、該照射光が第１のパターンによって反射さ
    れる反射光を光センサに入射させて第１のパターンの鮮
    明な画像データに変換してメモリに蓄積する手段と、第
    ２のパターンによって反射される反射光を第１のパター
    ンと第２のパターンの段差に相当する距離だけ第１のパ
    ターンからの反射光より長い光路を経て該光センサに入
    射させて第２のパターンの鮮明な画像データに変換して
    メモリに蓄積する手段と、該メモリに蓄積された両画像
    データを比較することによって、第１のパターンと第２
    のパターンの相対的位置ずれを検査する手段を具備する
    ことを特徴とする段差パターンの位置ずれ検査装置。
  9. 【請求項９】 ウェハ上に形成された段差を有する複数
    のパターンの相対的位置ずれを光学レンズ系によって検
    査する装置において、検査対象のウェハに照射光を照射
    する手段と、該照射光が第１のパターンによって反射さ
    れる反射光を光センサに入射させて第１のパターンの鮮
    明な画像データに変換してメモリに蓄積する手段と、第
    ２のパターンによって反射される反射光を、印加電圧に
    よって屈折率が変化する電気光学素子を通して第１のパ
    ターンと第２のパターンの段差に相当する距離だけ焦点
    距離を短縮して該光センサに入射させて第２のパターン
    の鮮明な画像データに変換してメモリに蓄積する手段
    と、該メモリに蓄積された両画像データを比較すること
    によって、第１のパターンと第２のパターンの相対的位
    置ずれを検査する手段を具備することを特徴とする段差
    パターンの位置ずれ検査装置。
  10. 【請求項１０】 ウェハ上に形成された段差を有する複
    数のパターンの相対的位置ずれを光学レンズ系によって
    検査する装置において、検査対象のウェハに、第１のパ
    ターンと第２のパターンの段差に相当する焦点距離差を
    生じる波長の光を含む照射光を照射する手段と、該照射
    光が第１のパターンによって反射される反射光を光セン
    サに入射させて第１のパターンの鮮明な画像データに変
    換してメモリに蓄積する手段と、該照射光が第２のパタ
    ーンによって反射される反射光を光センサに入射させて
    第２のパターンの鮮明な画像データに変換してメモリに
    蓄積する手段と、該メモリに蓄積された両画像データを
    比較することによって、第１のパターンと第２のパター
    ンの相対的位置ずれを検査する手段を具備することを特
    徴とする段差パターンの位置ずれ検査装置。
JP5015149A 1993-02-02 1993-02-02 段差パターンの位置ずれ検査方法とそのための装置 Withdrawn JPH06232228A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002022414A (ja) * 2000-07-10 2002-01-23 Hitachi Chem Co Ltd 段差検査装置、光導波路デバイスの製造方法
JP2007024711A (ja) * 2005-07-19 2007-02-01 Schott Ag 光分散を用いた熱ガラス体厚の無接触光学測定方法及び装置
CN100392802C (zh) * 2005-04-08 2008-06-04 泉胜科技股份有限公司 晶片工艺平台的安全监控设备

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