JPH06258026A - 位置ずれ量測定光学系 - Google Patents
位置ずれ量測定光学系Info
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- JPH06258026A JPH06258026A JP5067472A JP6747293A JPH06258026A JP H06258026 A JPH06258026 A JP H06258026A JP 5067472 A JP5067472 A JP 5067472A JP 6747293 A JP6747293 A JP 6747293A JP H06258026 A JPH06258026 A JP H06258026A
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- Japan
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- objective lens
- light receiving
- receiving system
- pattern
- optical system
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 位置ずれ量測定装置において、顕微鏡の対物
レンズ61の開口数を、受光系64,65 において実効的に低
減して、各パターンに対して一様に合焦できる測定光学
系を提供する。 【構成】 従来の測定光学系の、各中継レンズ642,652
と各シリンドリカルレンズ643,653 のそれぞれの間に、
顕微鏡の対物レンズ61の開口数を実効的に低減するピン
ホール板７X,７Y を着脱自由に挿入して焦点深度を深く
し、ウエハ１の表面に形成された高さがまちまちの各種
のパターンに対して一様に合焦させる。 【効果】 従来のように各種のパターンに対する焦点調
整をいちいち行う必要がなくて、位置ずれ量が精度良好
に測定され、測定時間が短縮され、また対物レンズ61の
倍率と視野が変わらず、各パターンに対する照明光の照
射強度が低下しない利点がある。
レンズ61の開口数を、受光系64,65 において実効的に低
減して、各パターンに対して一様に合焦できる測定光学
系を提供する。 【構成】 従来の測定光学系の、各中継レンズ642,652
と各シリンドリカルレンズ643,653 のそれぞれの間に、
顕微鏡の対物レンズ61の開口数を実効的に低減するピン
ホール板７X,７Y を着脱自由に挿入して焦点深度を深く
し、ウエハ１の表面に形成された高さがまちまちの各種
のパターンに対して一様に合焦させる。 【効果】 従来のように各種のパターンに対する焦点調
整をいちいち行う必要がなくて、位置ずれ量が精度良好
に測定され、測定時間が短縮され、また対物レンズ61の
倍率と視野が変わらず、各パターンに対する照明光の照
射強度が低下しない利点がある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ウエハに形成された
各種のパターンの相互間の位置ずれ量、すなわちレジス
トレーションを測定する光学系に関する。
各種のパターンの相互間の位置ずれ量、すなわちレジス
トレーションを測定する光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ＩＣの製造においては、表面が平
滑なサブストレートのウエハに対して、各種のパターン
が形成される。これらのパターンは相互間の位置が正確
に形成されることが必要であり、形成された各段階で測
定装置により各パターンは、その相互間の位置ずれ量
（関係者はレジストレーションとよぶ）が精密に測定さ
れ、検査されている。最近のＩＣの集積密度の飛躍的な
増加に対応して、この位置ずれ量の測定検査はますます
重要となっている。
滑なサブストレートのウエハに対して、各種のパターン
が形成される。これらのパターンは相互間の位置が正確
に形成されることが必要であり、形成された各段階で測
定装置により各パターンは、その相互間の位置ずれ量
（関係者はレジストレーションとよぶ）が精密に測定さ
れ、検査されている。最近のＩＣの集積密度の飛躍的な
増加に対応して、この位置ずれ量の測定検査はますます
重要となっている。
【０００３】図４(a) は、パターンを形成する一プロセ
スにおける、ウエハのＸ方向またはＹ方向の断面の一例
を示す。ウエハ１の表面には酸化シリコンのパターン２
が適当なギャップＬをなして形成され、パターン２を覆
ってウエハ１の全面にアルミニュームの薄膜３が蒸着さ
れ、さらにギャップＬの中心に幅がｄのフォトレジスト
のパターン４が形成されている。測定光学系によりこれ
らの表面に光束を照射して反射光を検出すると、(b) に
示す信号波形がえられる。アルミニューム薄膜３は不透
明であるためパターン２は検出されないが、そのエッジ
21により薄膜３が湾曲しているので、湾曲部Ｋに対する
ピークｐK が検出されて、両ピーク間の距離Ｌ′が計測
され、その中心点ｍ1 ′の位置が求められる。また、パ
ターン４の両側のエッジ41に対するピークｐr が検出さ
れて両ピーク間の距離ｄ′が計測され、その中心点ｍ
2 ′の位置が求められ、両中心点ｍ1 ′とｍ2 ′の間隔
δαが、取りあえずパターン２に対するパターン４の位
置ずれ量とされる。次に、上記のウエハ１に対して反応
性イオンエッチング処理を行うと、図５(a) に示すよう
に、パターン４に対応する薄膜３の部分が残留してアル
ミニューム配線のパターン３′が形成され、その他の部
分の薄膜３は消失する。前記と同様の測定により(b) の
信号波形がえられ、パターン２の両エッジ21に対するピ
ークｐs の距離Ｌ″と、パターン３′の両側のエッジ31
に対するピークｐa の距離ｄ″とが計測され、それぞれ
の中心点ｍ1 ″，ｍ2 ″が求められ、これらの間隔δβ
が、ほぼ正しい位置ずれとされる。上記によりえられた
各中心点ｍ1 ′，ｍ1 ″、およびｍ2 ′，ｍ2 ″は、図
４(a) に示すパターン２とパターン４の真の中心点ｍ1,
ｍ2 と、種々の理由により相違し、従って位置ずれ量δ
αとδβは一致しない。その原因の一つには測定光学系
の焦点ずれの問題がある。なお、上記の位置ずれ量δα
とδβの許容値は、例えば６４メガにおいては８０〜１
００ｎｍとされ、その測定精度は２０ｎｍ以下が要求さ
れている。
スにおける、ウエハのＸ方向またはＹ方向の断面の一例
を示す。ウエハ１の表面には酸化シリコンのパターン２
が適当なギャップＬをなして形成され、パターン２を覆
ってウエハ１の全面にアルミニュームの薄膜３が蒸着さ
れ、さらにギャップＬの中心に幅がｄのフォトレジスト
のパターン４が形成されている。測定光学系によりこれ
らの表面に光束を照射して反射光を検出すると、(b) に
示す信号波形がえられる。アルミニューム薄膜３は不透
明であるためパターン２は検出されないが、そのエッジ
21により薄膜３が湾曲しているので、湾曲部Ｋに対する
ピークｐK が検出されて、両ピーク間の距離Ｌ′が計測
され、その中心点ｍ1 ′の位置が求められる。また、パ
ターン４の両側のエッジ41に対するピークｐr が検出さ
れて両ピーク間の距離ｄ′が計測され、その中心点ｍ
2 ′の位置が求められ、両中心点ｍ1 ′とｍ2 ′の間隔
δαが、取りあえずパターン２に対するパターン４の位
置ずれ量とされる。次に、上記のウエハ１に対して反応
性イオンエッチング処理を行うと、図５(a) に示すよう
に、パターン４に対応する薄膜３の部分が残留してアル
ミニューム配線のパターン３′が形成され、その他の部
分の薄膜３は消失する。前記と同様の測定により(b) の
信号波形がえられ、パターン２の両エッジ21に対するピ
ークｐs の距離Ｌ″と、パターン３′の両側のエッジ31
に対するピークｐa の距離ｄ″とが計測され、それぞれ
の中心点ｍ1 ″，ｍ2 ″が求められ、これらの間隔δβ
が、ほぼ正しい位置ずれとされる。上記によりえられた
各中心点ｍ1 ′，ｍ1 ″、およびｍ2 ′，ｍ2 ″は、図
４(a) に示すパターン２とパターン４の真の中心点ｍ1,
ｍ2 と、種々の理由により相違し、従って位置ずれ量δ
αとδβは一致しない。その原因の一つには測定光学系
の焦点ずれの問題がある。なお、上記の位置ずれ量δα
とδβの許容値は、例えば６４メガにおいては８０〜１
００ｎｍとされ、その測定精度は２０ｎｍ以下が要求さ
れている。
【０００４】図６は、レジストレーション測定光学系６
の概略の構成図を示す。各種のパターンが形成された被
検査のウエハ１は、載置台５に装着されてチャックさ
れ、図示しない移動機構によりＸ方向またはＹ方向にス
テップ移動する。これに対する光学系６は、顕微鏡の対
物レンズ61と、３個のハーフミラー62a,62b,62c 、光源
部63、Ｘ受光系64、Ｙ受光系65、およびモニター部66と
を具備する。レジストレーションの測定においては、光
源部63よりの照明光をハーフミラー62a を経て、対物レ
ンズ61により各パターンに照射する。その反射光は対物
レンズ61とハーフミラー62a,62b を透過し、ハーフミラ
ー62c により２分割されて、Ｘ受光系64とＹ受光系65に
それぞれ入射する。Ｘ受光系64の入射光はスリット641
によりＹ方向の視野がＳY に限定されて中継レンズ642
を透過し、さらにシリンドリカルレンズ643 によりＹ方
向が集束されてＣＣＤリニアセンサ644 に受光されて、
Ｘ方向の位置ずれ量が計測される。Ｙ受光系65でも同様
に視野をＳX に限定してＹ方向の位置ずれ量が計測され
る。なお、ハーフミラー62b により分割された反射光は
モニター部66の受光器661 に受光され、各パターンの映
像がディスプレイ装置662 に表示される。
の概略の構成図を示す。各種のパターンが形成された被
検査のウエハ１は、載置台５に装着されてチャックさ
れ、図示しない移動機構によりＸ方向またはＹ方向にス
テップ移動する。これに対する光学系６は、顕微鏡の対
物レンズ61と、３個のハーフミラー62a,62b,62c 、光源
部63、Ｘ受光系64、Ｙ受光系65、およびモニター部66と
を具備する。レジストレーションの測定においては、光
源部63よりの照明光をハーフミラー62a を経て、対物レ
ンズ61により各パターンに照射する。その反射光は対物
レンズ61とハーフミラー62a,62b を透過し、ハーフミラ
ー62c により２分割されて、Ｘ受光系64とＹ受光系65に
それぞれ入射する。Ｘ受光系64の入射光はスリット641
によりＹ方向の視野がＳY に限定されて中継レンズ642
を透過し、さらにシリンドリカルレンズ643 によりＹ方
向が集束されてＣＣＤリニアセンサ644 に受光されて、
Ｘ方向の位置ずれ量が計測される。Ｙ受光系65でも同様
に視野をＳX に限定してＹ方向の位置ずれ量が計測され
る。なお、ハーフミラー62b により分割された反射光は
モニター部66の受光器661 に受光され、各パターンの映
像がディスプレイ装置662 に表示される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】さて、上記の測定装置
はかなり微小な距離測定を行う必要があるため、光学系
６の顕微鏡の対物レンズ61としては、倍率が比較的高
く、開口数が大きいものが使用されている。一般に、顕
微鏡の対物レンズの焦点距離は開口数にほぼ反比例して
変化し、例えば倍率が×６０で開口数が０．８５の場合
は、焦点深度はせいぜい±０．５μｍ以下である。これ
に対して、ウエハ１に形成された上記の各種のパターン
の高さはまちまちで、酸化シリコンのパターン２は１μ
ｍ以下であり、フォトレジストのパターン４は、３μｍ
以下に形成することは困難とされ、かつ高さにはバラツ
キがあり、さらにアルミニューム薄膜３の上に形成され
ているので、ウエハ１の表面よりの高さは３μｍを越え
たまちまちの高さとなる。一方、対物レンズ61は焦点深
度が浅いために、このような高さがまちまちの各パター
ンのすべてに合焦しない。このために、各ウエハまたは
そのロットごとに、モニター部66により観察しながら、
対物レンズ61を移動して各パターンに対する焦点調整が
いちいちなされている。これに対して、開口数の小さい
対物レンズを使用すれば焦点深度が深いので、各種のパ
ターンに対して一様に合焦できるが、しかしこのような
対物レンズは倍率が小さくて視野が必要以上に広く、上
記の光学系には適さない。また、このような対物レンズ
では、照明光の照射強度が低下するので、光源部63の強
度を増加することが必要となる。そこで、各受光系64,6
5 において対物レンズ61の開口数を実効的に低減するこ
とが有効と考えられる。これにより、もとと同一の倍率
と視野と照射強度のまま、高さがまちまちの各種のパタ
ーンに対して一様に合焦する適切な焦点深度をうること
ができる。さらに、開口数を低減する方法としてピンホ
ールを使用すれば、その直径を変えることにより開口数
を任意に低減でき、各種のパターンに対してそれぞれ適
切な焦点深とすることができる利点がある。この発明は
以上の考えによりなされたもので、レジストレーション
測定装置において、受光系64,65 にピンホールを設けて
対物レンズ61の開口数を実効的に任意の値に低減し、高
さがまちまちの各種のパターンに対して一様に合焦でき
る測定光学系を提供することを目的とする。
はかなり微小な距離測定を行う必要があるため、光学系
６の顕微鏡の対物レンズ61としては、倍率が比較的高
く、開口数が大きいものが使用されている。一般に、顕
微鏡の対物レンズの焦点距離は開口数にほぼ反比例して
変化し、例えば倍率が×６０で開口数が０．８５の場合
は、焦点深度はせいぜい±０．５μｍ以下である。これ
に対して、ウエハ１に形成された上記の各種のパターン
の高さはまちまちで、酸化シリコンのパターン２は１μ
ｍ以下であり、フォトレジストのパターン４は、３μｍ
以下に形成することは困難とされ、かつ高さにはバラツ
キがあり、さらにアルミニューム薄膜３の上に形成され
ているので、ウエハ１の表面よりの高さは３μｍを越え
たまちまちの高さとなる。一方、対物レンズ61は焦点深
度が浅いために、このような高さがまちまちの各パター
ンのすべてに合焦しない。このために、各ウエハまたは
そのロットごとに、モニター部66により観察しながら、
対物レンズ61を移動して各パターンに対する焦点調整が
いちいちなされている。これに対して、開口数の小さい
対物レンズを使用すれば焦点深度が深いので、各種のパ
ターンに対して一様に合焦できるが、しかしこのような
対物レンズは倍率が小さくて視野が必要以上に広く、上
記の光学系には適さない。また、このような対物レンズ
では、照明光の照射強度が低下するので、光源部63の強
度を増加することが必要となる。そこで、各受光系64,6
5 において対物レンズ61の開口数を実効的に低減するこ
とが有効と考えられる。これにより、もとと同一の倍率
と視野と照射強度のまま、高さがまちまちの各種のパタ
ーンに対して一様に合焦する適切な焦点深度をうること
ができる。さらに、開口数を低減する方法としてピンホ
ールを使用すれば、その直径を変えることにより開口数
を任意に低減でき、各種のパターンに対してそれぞれ適
切な焦点深とすることができる利点がある。この発明は
以上の考えによりなされたもので、レジストレーション
測定装置において、受光系64,65 にピンホールを設けて
対物レンズ61の開口数を実効的に任意の値に低減し、高
さがまちまちの各種のパターンに対して一様に合焦でき
る測定光学系を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明はレジストレー
ション測定光学系であって、前記のレジストレーション
測定装置の光学系において、各中継レンズと各シリンド
リカルレンズの間に、顕微鏡の対物レンズの開口数を実
効的に低減するピンホール板を着脱自由に挿入して焦点
深度を深くし、ウエハの表面に形成された高さがまちま
ちの各種のパターンに対して一様に合焦させるものであ
る。上記の顕微鏡の対物レンズの、射出瞳の直径と射出
側の焦点距離をそれぞれφo ，ｆo 、各中継レンズの焦
点距離をｆi とし、上記の開口数の低減率ｎに対するピ
ンホール板のピンホールの直径φR を次の近似計算式： φR ＝φo ×ｍ×ｎ， ただし、ｍ＝ｆi ／ｆo ，ｎ＜１ ………(1) により求める。
ション測定光学系であって、前記のレジストレーション
測定装置の光学系において、各中継レンズと各シリンド
リカルレンズの間に、顕微鏡の対物レンズの開口数を実
効的に低減するピンホール板を着脱自由に挿入して焦点
深度を深くし、ウエハの表面に形成された高さがまちま
ちの各種のパターンに対して一様に合焦させるものであ
る。上記の顕微鏡の対物レンズの、射出瞳の直径と射出
側の焦点距離をそれぞれφo ，ｆo 、各中継レンズの焦
点距離をｆi とし、上記の開口数の低減率ｎに対するピ
ンホール板のピンホールの直径φR を次の近似計算式： φR ＝φo ×ｍ×ｎ， ただし、ｍ＝ｆi ／ｆo ，ｎ＜１ ………(1) により求める。
【０００７】
【作用】上記の測定光学系においては、各中継レンズと
各シリンドリカルレンズの間に着脱自由に挿入されたピ
ンホール板により、顕微鏡の対物レンズの所定の開口数
が実効的に低減されて焦点距離が深くなり、高さがまち
まちの各種のパターンに対して一様に合焦するもので、
従来のようにウエハまたはロットごとのいちいちの焦点
調整が不必要とされてＸ方向およびＹ方向の位置ずれが
精度良好に測定され、また焦点調整が不必要のために測
定時間が短縮され、さらに対物レンズの倍率と視野が変
わらず、各パターンに対する照明光の照射強度が低下し
ない利点がある。上記において、顕微鏡の対物レンズの
射出瞳の直径φo と、射出側の焦点距離ｆo 、各中継レ
ンズの焦点距離をｆi は規格により判明しているので、
開口数の低減率ｎに対するピンホールの直径φR は近似
計算式(1) に容易に求められる。ただし、低減率ｎは、
各種のパターンのまちまちの高さに対応して、実験など
によりそれぞれ決定することができる。
各シリンドリカルレンズの間に着脱自由に挿入されたピ
ンホール板により、顕微鏡の対物レンズの所定の開口数
が実効的に低減されて焦点距離が深くなり、高さがまち
まちの各種のパターンに対して一様に合焦するもので、
従来のようにウエハまたはロットごとのいちいちの焦点
調整が不必要とされてＸ方向およびＹ方向の位置ずれが
精度良好に測定され、また焦点調整が不必要のために測
定時間が短縮され、さらに対物レンズの倍率と視野が変
わらず、各パターンに対する照明光の照射強度が低下し
ない利点がある。上記において、顕微鏡の対物レンズの
射出瞳の直径φo と、射出側の焦点距離ｆo 、各中継レ
ンズの焦点距離をｆi は規格により判明しているので、
開口数の低減率ｎに対するピンホールの直径φR は近似
計算式(1) に容易に求められる。ただし、低減率ｎは、
各種のパターンのまちまちの高さに対応して、実験など
によりそれぞれ決定することができる。
【０００８】
【実施例】図１はこの発明の一実施例における、測定光
学系６′の要部の構成図を示し、前記した図６の光学系
６に対して、ピンホール板７X,７Y を付加して構成され
る。なお図６と同一要素は同一番号とする。ピンホール
板７X は、Ｘ光学系64の中継レンズ642 とシリンドリカ
ルレンズ643 の間に着脱自由に挿入される。Ｙ受光系65
のピンホール板７Y も同様である。以下図１により、各
ピンホール板７X,７Y のピンホールの直径φR の近似計
算式(1) の誘導根拠を説明する。対物レンズ61の射出瞳
の直径をφo 、射出側の焦点距離をｆo 、Ｘ受光系64の
中継レンズ942 の焦点距離をｆi 、その射出瞳の直径を
φi とすると、 φi ＝φo （ｆi ／ｆo ） ……(2) である。対物レンズ61の開口数ＮＡは、厳密ではないが
射出瞳の直径φo に大凡そ比例するので、これを低減率
ｎ（＜１）で実効的に低減するには、ｎφi ＝φR の直
径のピンホールを中継レンズ642 の射出側に設ければよ
い。すなわち、 φR ＝φo ×ｍ×ｎ， ただし、ｍ＝ｆi ／ｆo ，ｎ＜１ ………(1) がえられる。
学系６′の要部の構成図を示し、前記した図６の光学系
６に対して、ピンホール板７X,７Y を付加して構成され
る。なお図６と同一要素は同一番号とする。ピンホール
板７X は、Ｘ光学系64の中継レンズ642 とシリンドリカ
ルレンズ643 の間に着脱自由に挿入される。Ｙ受光系65
のピンホール板７Y も同様である。以下図１により、各
ピンホール板７X,７Y のピンホールの直径φR の近似計
算式(1) の誘導根拠を説明する。対物レンズ61の射出瞳
の直径をφo 、射出側の焦点距離をｆo 、Ｘ受光系64の
中継レンズ942 の焦点距離をｆi 、その射出瞳の直径を
φi とすると、 φi ＝φo （ｆi ／ｆo ） ……(2) である。対物レンズ61の開口数ＮＡは、厳密ではないが
射出瞳の直径φo に大凡そ比例するので、これを低減率
ｎ（＜１）で実効的に低減するには、ｎφi ＝φR の直
径のピンホールを中継レンズ642 の射出側に設ければよ
い。すなわち、 φR ＝φo ×ｍ×ｎ， ただし、ｍ＝ｆi ／ｆo ，ｎ＜１ ………(1) がえられる。
【０００９】図２は、上記のピンホール板７X,７Y の不
使用、使用による各パターンの信号波形の例を示す。
(a) はピンホール板７X を使用せず、開口数ＮＡが０．
８５の場合のＸ受光系64の信号波形で、各パターンの高
さのほぼ中間（±０μｍ）に合焦させたとき、この位置
では波形は振動の細部まで正確に検出されているが、＋
２μｍの波形は細かい振動がほぼ消失しており、−２μ
ｍではこれらの中間の波形をなす。このように、高さ位
置により種々に変化する信号波形は計測エラーが生じ易
い。これに対して(b) は、低減率ｎ＝１／３のピンホー
ル板７Y を使用し、開口数ＮＡを実効的に０．２８とし
た場合のＹ受光系65の信号波形を示し、±０、＋２、−
２μｍの範囲で、いずれも一様に合焦して計測に必要な
各ピークが検出されている。
使用、使用による各パターンの信号波形の例を示す。
(a) はピンホール板７X を使用せず、開口数ＮＡが０．
８５の場合のＸ受光系64の信号波形で、各パターンの高
さのほぼ中間（±０μｍ）に合焦させたとき、この位置
では波形は振動の細部まで正確に検出されているが、＋
２μｍの波形は細かい振動がほぼ消失しており、−２μ
ｍではこれらの中間の波形をなす。このように、高さ位
置により種々に変化する信号波形は計測エラーが生じ易
い。これに対して(b) は、低減率ｎ＝１／３のピンホー
ル板７Y を使用し、開口数ＮＡを実効的に０．２８とし
た場合のＹ受光系65の信号波形を示し、±０、＋２、−
２μｍの範囲で、いずれも一様に合焦して計測に必要な
各ピークが検出されている。
【００１０】図３は、各パターンが正確に形成されたテ
ストウエハを使用し、ピンホール７の不使用、使用によ
る各パターンの位置ずれ量の測定データを比較して示
す。(a) は使用しない場合のＸ方向のデータを示し、横
軸はＹ方向とする。図示の曲線Ｍは前記した図４(b) の
位置ずれδαに相当し、曲線Ｂは図５(b) の位置ずれδ
βに相当する。両曲線Ｍ，Ｂには部分的にかなりの開き
があり、これらの差の曲線Ｄ＝（Ｍ−Ｂ）は、±０ｎｍ
に対してかなり変位して計測エラーが大きいことを示し
ている。これに対して、(b) は開口数ＮＡを０．２８に
低減した場合で、両曲線Ｍ，ＢはＹ方向の全範囲で小さ
い値であり、かつ差曲線Ｄが示すように、ほぼ１ｎｍの
値で互いに接近しているので、位置ずれ量が要求精度で
正しく測定されていることが認められる。
ストウエハを使用し、ピンホール７の不使用、使用によ
る各パターンの位置ずれ量の測定データを比較して示
す。(a) は使用しない場合のＸ方向のデータを示し、横
軸はＹ方向とする。図示の曲線Ｍは前記した図４(b) の
位置ずれδαに相当し、曲線Ｂは図５(b) の位置ずれδ
βに相当する。両曲線Ｍ，Ｂには部分的にかなりの開き
があり、これらの差の曲線Ｄ＝（Ｍ−Ｂ）は、±０ｎｍ
に対してかなり変位して計測エラーが大きいことを示し
ている。これに対して、(b) は開口数ＮＡを０．２８に
低減した場合で、両曲線Ｍ，ＢはＹ方向の全範囲で小さ
い値であり、かつ差曲線Ｄが示すように、ほぼ１ｎｍの
値で互いに接近しているので、位置ずれ量が要求精度で
正しく測定されていることが認められる。
【００１１】
【発明の効果】以上の説明のとおり、この発明によるレ
ジストレーション測定光学系においては、測定光学系の
各中継レンズと各シリンドリカルレンズの間にピンホー
ルを挿入する簡易な方法により、顕微鏡の対物レンズの
開口数を実効的に低減して焦点距離を深くし、高さがま
ちまちの各種のパターンに対して一様に合焦させてそれ
らの位置ずれ量を要求精度で正しく測定するもので、ピ
ンホールの直径の選定により、各種のパターンに対して
適切な焦点深度を設定することが容易にでき、また、従
来のようにウエハまたはロットごとに焦点調整をいちい
ち行う必要がなくなって測定時間が短縮され、対物レン
ズの倍率と視野が変わらず、照明光の各パターンに対す
る照射強度が低下しない利点があり、さらに開口数を低
減するピンホールの直径に対する近似的な計算式が示さ
れており、ウエハに形成された各種のパターンのレジス
トレーション測定に寄与するところには大きいものがあ
る。
ジストレーション測定光学系においては、測定光学系の
各中継レンズと各シリンドリカルレンズの間にピンホー
ルを挿入する簡易な方法により、顕微鏡の対物レンズの
開口数を実効的に低減して焦点距離を深くし、高さがま
ちまちの各種のパターンに対して一様に合焦させてそれ
らの位置ずれ量を要求精度で正しく測定するもので、ピ
ンホールの直径の選定により、各種のパターンに対して
適切な焦点深度を設定することが容易にでき、また、従
来のようにウエハまたはロットごとに焦点調整をいちい
ち行う必要がなくなって測定時間が短縮され、対物レン
ズの倍率と視野が変わらず、照明光の各パターンに対す
る照射強度が低下しない利点があり、さらに開口数を低
減するピンホールの直径に対する近似的な計算式が示さ
れており、ウエハに形成された各種のパターンのレジス
トレーション測定に寄与するところには大きいものがあ
る。
【図１】 この発明の一実施例における測定光学系６′
の要部の構成図を示す。
の要部の構成図を示す。
【図２】 ピンホール７の不使用と使用による、各パタ
ーンの信号波形の例を示す波形図である。
ーンの信号波形の例を示す波形図である。
【図３】 ピンホール７の不使用と使用による、各パタ
ーンの位置ずれ量の測定データの例を示す。
ーンの位置ずれ量の測定データの例を示す。
【図４】 パターンを形成する一プロセスにおける、ウ
エハのＸ方向またはＹ方向の断面とその信号波形の一例
を示す。
エハのＸ方向またはＹ方向の断面とその信号波形の一例
を示す。
【図５】 図４につづくプロセスにおける、ウエハのＸ
方向またはＹ方向の断面とその信号波形の一例を示す。
方向またはＹ方向の断面とその信号波形の一例を示す。
【図６】 従来のレジストレーション測定光学系６の概
略の構成図を示す。
略の構成図を示す。
１…ウエハ、２…酸化シリコンのパターン、21…エッ
ジ、３…アルミニューム薄膜、３′…アルミニューム配
線パターン、31…エッジ、４…フォトレジストのパター
ン、41…エッジ、５…載置台、６…従来の測定光学系、
６′…この発明の測定光学系、61…顕微鏡の対物レン
ズ、62a,62b,62c …ハーフミラー、63…光源部、64…Ｘ
受光系、65…Ｙ受光系、641,651 …スリット板、642,65
2 …中継レンズ643,653 …シリンドリカルレンズ、644,
654 …ＣＣＤリニアセンサ、66…モニター部、661 …受
光器、662 …ディスプレイ装置、７X,７Y …ピンホール
板、φo …対物レンズの射出瞳の直径、ｆo …対物レン
ズの射出側の焦点距離、φi …中継レンズの射出瞳の直
径、ｆi …中継レンズの焦点距離、φR …ピンホールの
直径。
ジ、３…アルミニューム薄膜、３′…アルミニューム配
線パターン、31…エッジ、４…フォトレジストのパター
ン、41…エッジ、５…載置台、６…従来の測定光学系、
６′…この発明の測定光学系、61…顕微鏡の対物レン
ズ、62a,62b,62c …ハーフミラー、63…光源部、64…Ｘ
受光系、65…Ｙ受光系、641,651 …スリット板、642,65
2 …中継レンズ643,653 …シリンドリカルレンズ、644,
654 …ＣＣＤリニアセンサ、66…モニター部、661 …受
光器、662 …ディスプレイ装置、７X,７Y …ピンホール
板、φo …対物レンズの射出瞳の直径、ｆo …対物レン
ズの射出側の焦点距離、φi …中継レンズの射出瞳の直
径、ｆi …中継レンズの焦点距離、φR …ピンホールの
直径。
Claims (2)
- 【請求項１】 ウエハの表面に積層された各種のパター
ンを対象とし、所定の倍率と開口数を有する顕微鏡の対
物レンズと、光源部と、複数のハーフミラーと、それぞ
れＸ方向およびＹ方向の中継レンズ、シリンドリカルレ
ンズ、ＣＣＤリニアセンサよりなるＸ受光系およびＹ受
光系とを具備し、前記光源部よりの照明光を前記ハーフ
ミラーと対物レンズとにより前記ウエハの各パターンに
照射し、その反射光を前記ハーフミラーにより分割して
前記Ｘ受光系とＹ受光系により受光し、該各パターンの
Ｘ方向およびＹ方向の位置ずれ量を測定する位置ずれ量
測定装置において、前記Ｘ受光系およびＹ受光系の各中
継レンズと各シリンドリカルレンズの間に、前記対物レ
ンズの開口数を実効的に低減するピンホール板を着脱自
由に挿入して焦点距離を深くし、高さがまちまちの前記
各種のパターンに対して一様に合焦させることを特徴と
する、位置ずれ量測定光学系。 - 【請求項２】 前記対物レンズの、射出瞳の直径と射出
側の焦点距離をそれぞれφo ，ｆo 、中継レンズの焦点
距離をｆi とし、前記開口数の低減率ｎに対する前記ピ
ンホール板のピンホールの直径φR を次の近似計算式： φR ＝φo ×ｍ×ｎ， ただし、ｍ＝ｆi ／ｆo ，ｎ＜１ ………(1) により求める、請求項１記載の位置ずれ量測定光学系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5067472A JPH06258026A (ja) | 1993-03-03 | 1993-03-03 | 位置ずれ量測定光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5067472A JPH06258026A (ja) | 1993-03-03 | 1993-03-03 | 位置ずれ量測定光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06258026A true JPH06258026A (ja) | 1994-09-16 |
Family
ID=13345943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5067472A Pending JPH06258026A (ja) | 1993-03-03 | 1993-03-03 | 位置ずれ量測定光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06258026A (ja) |
-
1993
- 1993-03-03 JP JP5067472A patent/JPH06258026A/ja active Pending
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