JPH0658730A - Measuring method of precision of superposition - Google Patents

Measuring method of precision of superposition

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JPH0658730A
JPH0658730A JP4231316A JP23131692A JPH0658730A JP H0658730 A JPH0658730 A JP H0658730A JP 4231316 A JP4231316 A JP 4231316A JP 23131692 A JP23131692 A JP 23131692A JP H0658730 A JPH0658730 A JP H0658730A
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JP
Japan
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pattern
patterns
overlay accuracy
light
memory
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4231316A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Murakami
敦 村上
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Publication of JPH0658730A publication Critical patent/JPH0658730A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To enable measurement of the precision of superposition by a measuring machine by using patterns for visual inspection, by a method wherein only first and second discrete pattern groups are scanned by a light beam, edge positions of the patterns are determined by sensing reflected lights therefrom and the precision of superposition of layers of the first and second patterns is determined on the basis of the edge positions. CONSTITUTION:A laser light flux of a light source 1 is scanned by a reciprocating mirror 14, shifted in the direction perpendicular to the scanning direction by a parallel flat plate 15, transmitted through a beam splitter 3, reflected by a total reflection mirror 4 and cast on an objective lens 5. The light converged by the lens 5 is imaged on a sample 7 and made to scan. A reflected light from the sample 7 enters a reflected light detector 8. A signal obtained through photoelectric conversion by the detector 8 is converted into a digital signal and then taken in a memory 12 synchronously with an interference signal of an interferometer 10. Data in the memory 12 are processed by CPU 13 so as to determine edge positions, the precision of superposition is calculated and a measured value is displayed in CRT and the like.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、リソグラフィープロ
セス等の重ね合わせ精度測定方法に関し、特に光学的に
重ね合わせ精度を測定する重ね合わせ精度測定方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an overlay accuracy measuring method such as a lithography process, and more particularly to an overlay accuracy measuring method for optically measuring overlay accuracy.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4は目視により重ね合わせ精度を測定
するためのパターンで、バーニアと呼ばれているものを
示す。第1のパターン層には正方形のパターンA…A
が形成され、パターンA…Aのピッチ(パターン
の中心間の距離)はP1に設定されている。a1,b
1,a2,b2…aN,bN(通常Nは奇数)はパター
ンA…Aのエッジを示す。第2のパターン層には矩
形のパターンB…Bが形成され、パターンB…B
のピッチ(パターンの中心間の距離)はP2に設定さ
れている。c1,d1,c2,d2…cN,dNはパタ
ーンB…Bのエッジを示す。ピッチP1とピッチP
2とはわずかに異なるので、図4に示すように、パター
ンA…Aと重なるパターンB…Bの位置は1組
毎にズレる。
2. Description of the Related Art FIG. 4 shows a pattern called a vernier for visually measuring overlay accuracy. The first pattern layer has a square pattern A 1 ... A
N is formed, and the pitch of the patterns A 1 ... A N (distance between the centers of the patterns) is set to P 1. a1, b
1, a2, b2 ... aN, bN (normally N is an odd number) indicate the edges of the patterns A 1 ... A N. The second pattern layer rectangular pattern B 1 ... B N are formed, the pattern B 1 ... B
The pitch of N (the distance between the centers of the patterns) is set to P2. c1, d1, c2, d2 ... cN, dN indicate the edges of the patterns B 1 ... B N. Pitch P1 and Pitch P
Since the 2 slightly different, as shown in FIG. 4, the position of the pattern B 1 ... B N overlapping the pattern A 1 ... A N is shifted for each set.

【0003】重ね合わせ精度が0の場合は、第1のパタ
ーン層のパターン列の中央のパターンA((N+1)/
2)、即ち(N+1)/2本目のパターンの中心と、第
2のパターン層のパターン列の中央のパターンB((N
+1)/2)、即ち(N+1)/2本目のパターンの中
心とは、一致するように設計されており、この場合は目
視でバーニア全体を見たときに、第1のパターン層のパ
ターン列の中央のパターンA((N+1)/2)と第2
のパターン層のパターン列の中央のパターンB((N+
1)/2)の中心とが重なって見える。
When the overlay accuracy is 0, the pattern A ((N + 1) / at the center of the pattern row of the first pattern layer is used.
2), that is, the center of the (N + 1) / 2th pattern and the pattern B ((N
+1) / 2), that is, the center of the (N + 1) / 2th pattern is designed to coincide with each other. In this case, when the entire vernier is visually observed, the pattern sequence of the first pattern layer Pattern A ((N + 1) / 2) and the second pattern in the center of
Pattern B ((N +
The center of 1) / 2) appears to overlap.

【0004】目視で重ね合わせ精度を測定する場合、第
1のパターン層と第2のパターン層とのパターンの中心
が重なるのは何番目かを読み取る。m本目のパターンで
重なっているとき、重ね合わせ精度Rは、 R=[(P1−P2)×{m−(N+1)/2}]/2 となる。
When the overlay accuracy is measured by visual inspection, it is read at what position the centers of the patterns of the first pattern layer and the second pattern layer overlap. When overlapping in the m-th pattern, the overlay accuracy R is R = [(P1-P2) * {m- (N + 1) / 2}] / 2.

【0005】これに対し、重ね合わせ精度を測定機で測
定する場合は、バーニアを用いず、別に測定機専用のパ
ターンを形成する。図5(a)及び(b)は測定機専用
の測定パターンを示す上面図である。任意の点を0とし
た座標軸上のa点,b点に第1のパターン層に形成され
たパターンC,Eのエッジが位置し、c点,d点に第2
のパターン層に形成されたパターンD,Fのエッジが位
置する。
On the other hand, when measuring the overlay accuracy with a measuring machine, a vernier is not used and a pattern dedicated to the measuring machine is formed separately. 5A and 5B are top views showing a measurement pattern dedicated to the measuring machine. The edges of the patterns C and E formed in the first pattern layer are located at points a and b on the coordinate axis with an arbitrary point as 0, and the second at points c and d.
The edges of the patterns D and F formed on the pattern layer are located.

【0006】図5(a)の第1のパターン層のパターン
Cの中心と第2のパターン層のパターンDの中心とは一
致するように設計されている。図5(b)の第1のパタ
ーン層のパターンEの中心と第2のパターン層のパター
ンFの中心とは幅Wだけずらすように設計されている。
重ね合わせ精度Rは次の式で表される。
The center of the pattern C of the first pattern layer and the center of the pattern D of the second pattern layer in FIG. 5A are designed to coincide with each other. The center of the pattern E of the first pattern layer and the center of the pattern F of the second pattern layer in FIG. 5B are designed to be displaced by the width W.
The overlay accuracy R is expressed by the following equation.

【0007】図5(a)の場合:R={(a+b)−
(c+d)}/2 図5(b)の場合:R={(c+d)−(a+b)}/
2−W 通常、重ね合わせ精度測定機を用いて測定を行う場合
は、図5(a)及び(b)のエッジ位置a,b,c,d
を求めて重ね合わせ精度Rを測定機で演算している。
In the case of FIG. 5A: R = {(a + b)-
(C + d)} / 2 In the case of FIG. 5B: R = {(c + d)-(a + b)} /
2-W Normally, when the measurement is performed using the overlay accuracy measuring device, the edge positions a, b, c, d in FIGS. 5A and 5B are used.
Then, the overlay accuracy R is calculated by a measuring machine.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述のよう
に目視による測定に用いるパターンと測定機による測定
に用いるパターンとが異なるので、目視による測定値と
測定機による測定値との校正が困難であるという問題が
あった。
However, since the pattern used for the visual measurement and the pattern used for the measurement by the measuring machine are different as described above, it is difficult to calibrate the visually measured value and the measured value by the measuring machine. There was a problem.

【0009】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題は目視検査用のパターンを用いて測
定機により重ね合わせ精度を測定することができる重ね
合わせ精度測定方法を提供することである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an overlay accuracy measuring method capable of measuring overlay accuracy by a measuring machine using a pattern for visual inspection. Is.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めこの発明の重ね合わせ精度測定方法は、第1のパター
ン層に等しい幅の第1のパターンを第1のピッチで形成
した第1パターン群と、前記第1のパターン層に隣接す
る第2のパターン層に等しい幅の第2のパターンを前記
第1のピッチとわずかに異なる第2のピッチで、且つ前
記第1のパターンとその配列方向に直交する方向で部分
的に重なり合うように形成してなる第2パターン群とか
らなるバーニア形式の重ね合わせ精度測定用パターンを
用いて前記第1のパターン層と前記第2のパターン層と
の重ね合わせ精度を測定する方法において、前記第1の
パターン群のみを光ビームで走査し、その反射光を受光
して前記第1のパターンのエッジ位置を求める第1工程
と、前記光ビームを前記第1のパターンの配列方向に直
交する方向へ移動し、前記第2のパターン群のみを前記
光ビームで走査し、その反射光を受光して前記第2のパ
ターンのエッジ位置を求める第2工程と、前記第1工程
と前記第2工程とで求めた前記第1のパターンと前記第
2のパターンとのエッジ位置により、前記第1のパター
ン層と前記第2のパターン層との重ね合わせ精度を求め
る。
In order to solve the above problems, the overlay accuracy measuring method of the present invention is a first pattern in which a first pattern having a width equal to that of a first pattern layer is formed at a first pitch. And a second pattern having a width equal to that of a second pattern layer adjacent to the first pattern layer at a second pitch slightly different from the first pitch, and the first pattern and its arrangement. A vernier-type overlay accuracy measuring pattern formed of a second pattern group formed so as to partially overlap in a direction orthogonal to the direction is used to form the first pattern layer and the second pattern layer. In the method of measuring overlay accuracy, a first step of scanning only the first pattern group with a light beam and receiving reflected light thereof to obtain an edge position of the first pattern; A second moving to a direction orthogonal to the array direction of the first pattern, scanning only the second pattern group with the light beam, receiving the reflected light, and obtaining an edge position of the second pattern; Step, and the superposition of the first pattern layer and the second pattern layer according to the edge positions of the first pattern and the second pattern obtained in the first step and the second step. Ask for accuracy.

【0011】[0011]

【作用】目視検査用の測定パターンを用いて測定機によ
る重ね合わせ精度の測定を可能にしたので、測定値の目
視による校正が容易になる。
Since the measurement accuracy of the overlay can be measured by the measuring machine using the measurement pattern for the visual inspection, the visual calibration of the measured value becomes easy.

【0012】[0012]

【実施例】以下この発明による実施例を図面に基いて説
明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0013】図2はこの発明の一実施例に係る重ね合わ
せ精度測定方法を実施するための測定機のブロック図で
ある。
FIG. 2 is a block diagram of a measuring machine for carrying out the overlay accuracy measuring method according to an embodiment of the present invention.

【0014】レーザ発振器等の光源1から出力されたレ
ーザ光の光路上に往復運動ミラー14が配置され、往復
運動ミラー14で反射されたレーザ光の光路上に平行平
板ガラス15、集光レンズ2、ビームスプリッタ3及び
全反射鏡4が配置されている。
A reciprocating mirror 14 is arranged on the optical path of the laser light output from the light source 1 such as a laser oscillator, and a parallel plate glass 15 and a condenser lens 2 are arranged on the optical path of the laser light reflected by the reciprocating mirror 14. A beam splitter 3 and a total reflection mirror 4 are arranged.

【0015】全反射鏡4で反射されたレーザ光の光路上
には対物レンズ5、ステージ6が配置され、ステージ6
上には試料7が載せられている。
An objective lens 5 and a stage 6 are arranged on the optical path of the laser light reflected by the total reflection mirror 4, and the stage 6
A sample 7 is placed on the top.

【0016】試料7で反射され、且つビームスプリッタ
3で反射された反射光の光路上には反射光検出器8が配
置されている。
A reflected light detector 8 is arranged on the optical path of the reflected light reflected by the sample 7 and reflected by the beam splitter 3.

【0017】前記往復運動ミラー14には干渉計10及
び制御回路9が接続されている。干渉計10及び反射光
検出器8はアナログ信号をデジタル信号に変換するA/
Dコンバータ11に接続され、A/Dコンバータ11は
メモリ12に接続され、メモリ12はCPU13に接続
されている。
An interferometer 10 and a control circuit 9 are connected to the reciprocating mirror 14. The interferometer 10 and the reflected light detector 8 convert the analog signal into a digital signal A /
The memory 12 is connected to the D converter 11, the A / D converter 11 is connected to the memory 12, and the memory 12 is connected to the CPU 13.

【0018】光源1から出たレーザの光束は、図示しな
いビームエキスパンダにより拡大された後、往復運動ミ
ラー14で走査され、平行平板ガラス15により走査方
向と垂直な方向に移動され、集光レンズ2及びビームス
プリッタ3を透過し、全反射鏡4で反射されて対物レン
ズ5に入射し、この対物レンズ5により集光されて試料
7上でスポット状に結像し、且つ走査される。試料7で
反射された反射光は対物レンズ5で集光され、全反射鏡
4、ビームスプリッタ3で反射されて反射光検出器8に
入射する。
The laser beam emitted from the light source 1 is expanded by a beam expander (not shown), scanned by the reciprocating mirror 14, moved by the parallel plate glass 15 in a direction perpendicular to the scanning direction, and a condenser lens. 2 and the beam splitter 3, the light is reflected by the total reflection mirror 4 and enters the objective lens 5, is condensed by the objective lens 5, is imaged in a spot shape on the sample 7, and is scanned. The reflected light reflected by the sample 7 is condensed by the objective lens 5, is reflected by the total reflection mirror 4 and the beam splitter 3, and enters the reflected light detector 8.

【0019】往復運動ミラー14は干渉計10及び制御
回路9により位置制御が行われており、試料7がスポッ
ト光により走査される。平行平板ガラス15は、制御回
路9により紙面に垂直な軸の回りに回転角が制御され、
スポット光が試料7上で往復運動ミラー14により走査
される方向と垂直な方向に任意の距離だけ移動させるこ
とが可能である。反射光検出器8で光電変換された信号
はA/Dコンバータ11によりデジタル信号に変換さ
れ、干渉計10の干渉計信号に同期してメモリ12内に
順次取り込まれる。干渉計10は往復運動ミラー14の
制御も行っており、データの取り込まれるメモリ12の
番地と試料7上の結像位置は一義的に決定される。即
ち、メモリ12内のある番地と次の番地のデータの間隔
は、干渉計パルスの間隔に相当する。メモリ12内に取
り込まれたデータは、CPU13で処理され後述するエ
ッジの位置が判定される。
The position of the reciprocating mirror 14 is controlled by the interferometer 10 and the control circuit 9, and the sample 7 is scanned by the spot light. The rotation angle of the parallel plate glass 15 is controlled by the control circuit 9 about an axis perpendicular to the plane of the drawing,
It is possible to move the spot light on the sample 7 by an arbitrary distance in a direction perpendicular to the scanning direction of the reciprocating mirror 14. The signal photoelectrically converted by the reflected light detector 8 is converted into a digital signal by the A / D converter 11 and sequentially captured in the memory 12 in synchronization with the interferometer signal of the interferometer 10. The interferometer 10 also controls the reciprocating mirror 14, and the address of the memory 12 into which the data is captured and the image forming position on the sample 7 are uniquely determined. That is, the interval between data at one address and the next address in the memory 12 corresponds to the interval of interferometer pulses. The data taken into the memory 12 is processed by the CPU 13 and the position of the edge described later is determined.

【0020】図1は重ね合わせ精度を測定するパターン
を示す上面図であり、目視で重ね合わせ精度を測定する
パターン(バーニア)と同一である。第1のパターン層
には一定幅のパターンG…Gが、第2のパターン層
には一定幅のパターンH…Hがそれぞれ形成されて
いる。任意の点を0とする座標軸上の、a1,b1,a
2,b2…aN,bN(通常Nは奇数)は第1のパター
ン層に形成されたパターンG…Gのエッジ位置であ
り、c1,d1,c2,d2…cN,dN(Nは奇数)
は第2のパターン層に形成されたパターンH…H
エッジ位置である。パターンG…Gのピッチ(パタ
ーンの中心間の距離)はP1に設定され、パターンH
…Hのピッチ(パターンの中心間の距離)はP2に設
定され、両ピッチP1,P2はわずかに異なる。
FIG. 1 is a top view showing a pattern for measuring overlay accuracy, which is the same as the pattern (vernier) for visually measuring overlay accuracy. Patterns G 1 ... GN having a constant width are formed on the first pattern layer, and patterns H 1 ... H N having a constant width are formed on the second pattern layer. A1, b1, a on the coordinate axis where 0 is an arbitrary point
2, b2 ... aN, bN (normally N is an odd number) are edge positions of the patterns G 1 ... G N formed on the first pattern layer, and c1, d1, c2, d2 ... cN, dN (N is an odd number). )
Is the edge position of the patterns H 1 ... H N formed on the second pattern layer. Pitch of the pattern G 1 ... G N (distance between the centers of the pattern) is set to P1, the pattern H 1
The pitch of H N (the distance between the centers of the patterns) is set to P2, and both pitches P1 and P2 are slightly different.

【0021】重ね合わせ精度が0の場合は第1のパター
ン層のパターン列の中央のパターン、即ち(N+1)/
2本目のパターンG(N+1)/2の中心と、第2のパ
ターン層のパターン列の中央のパターン、即ち(N+
1)/2本目のパターンH(N+1)/2の中心とは一
致する。重ね合わせ精度をRとすると、Rは次の式で表
される。 次に図2の測定機により図1のパターンを用いて重ね合
わせ精度を測定する方法を述べる。
When the overlay accuracy is 0, the pattern at the center of the pattern row of the first pattern layer, that is, (N + 1) /
The center of the second pattern G (N + 1) / 2 and the center pattern of the pattern row of the second pattern layer, that is, (N +
1) The center of the second pattern H (N + 1) / 2 matches. When the overlay precision is R, R is expressed by the following equation. Next, a method of measuring the overlay accuracy by using the pattern of FIG. 1 by the measuring machine of FIG. 2 will be described.

【0022】図1のL1とL2とを結ぶ直線上をスポッ
ト光が走査できるように図2の平行平板ガラス15を制
御回路9により回転させる。
The parallel plate glass 15 of FIG. 2 is rotated by the control circuit 9 so that the spot light can be scanned on the straight line connecting L1 and L2 of FIG.

【0023】干渉計10を制御し、往復運動ミラー14
を動かし、図1のL1からL2までスポット光を走査す
る。同時に、図1のM1(0点に相当する)からM2ま
での反射光データを干渉計信号に同期してA/Dコンバ
ータ11によりデジタル信号に変換し、メモリ12内に
取り込む。メモリ12内にある番地と次の番地のデータ
の間隔は、干渉計パルスの間隔に相当する。
The reciprocating mirror 14 is controlled by controlling the interferometer 10.
Is moved to scan the spot light from L1 to L2 in FIG. At the same time, the reflected light data from M1 (corresponding to point 0) to M2 in FIG. 1 is converted into a digital signal by the A / D converter 11 in synchronization with the interferometer signal and is stored in the memory 12. The interval between the data at the address in the memory 12 and the data at the next address corresponds to the interval of the interferometer pulse.

【0024】このとき、反射光強度信号が最適レベルと
なるように図示しない増幅回路によりオートゲインコン
トロール(AGC)がかけられるが、1回のスポット光
の走査で最適なAGCがかけられなかった場合はスポッ
ト走査を繰返す。スポット走査を行う往復運動ミラー1
4は干渉計10で制御されているため、再度スポット走
査を行う場合でも正確に図1のM1からM2までの反射
光強度データをメモリ12に取り込む。
At this time, an automatic gain control (AGC) is applied by an amplifier circuit (not shown) so that the reflected light intensity signal is at an optimum level, but the optimum AGC is not applied by one scanning of the spot light. Repeats the spot scan. Reciprocating mirror 1 for spot scanning
Since 4 is controlled by the interferometer 10, even when spot scanning is performed again, the reflected light intensity data from M1 to M2 in FIG.

【0025】このようにして、メモリ12に取り込まれ
た反射光強度データよりCPU13は図1のパターンG
…Gの各エッジ位置a1,b1,a2,b2…a
N,bNを算出する。具体的には反射光強度がエッジ付
近で変化することを利用し、パターンG…Gがない
部分の反射光強度から一定のスレッシュホールドレベル
に達した位置をエッジとして検出し、エッジ位置を求め
る。
In this way, the CPU 13 determines from the reflected light intensity data stored in the memory 12 that the pattern G shown in FIG.
1 ... each edge position of G N a1, b1, a2, b2 ... a
Calculate N and bN. Specifically, by utilizing the fact that the reflected light intensity changes in the vicinity of the edge, the position at which a certain threshold level is reached is detected as the edge from the reflected light intensity in the portion where the patterns G 1 ... G N are not present, and the edge position is determined. Ask.

【0026】次に、図1のL3とL4とを結ぶ直線上を
スポット光が走査できるように平行平板ガラス15を制
御回路9により回転させる。干渉計10を制御し、往復
運動ミラー14を動かして図1のL3からL4までスポ
ット光を走査する。同時に、図1のM3(同図で明らか
なようにM1同様0点に相当する)からM4までの反射
光データを干渉計信号に同期してA/Dコンバータ11
によりデジタル信号に変換し、メモリ12内に取り込
む。メモリ12内のある番地と次の番地のデータの間隔
は、干渉計パルスの間隔に相当する。
Next, the parallel plate glass 15 is rotated by the control circuit 9 so that the spot light can scan on the straight line connecting L3 and L4 in FIG. The interferometer 10 is controlled and the reciprocating mirror 14 is moved to scan the spot light from L3 to L4 in FIG. At the same time, the reflected light data from M3 in FIG. 1 (corresponding to the 0 point like M1 as is clear in the figure) to M4 is synchronized with the interferometer signal in the A / D converter 11
Is converted into a digital signal and is taken into the memory 12. The interval between data at one address and the next address in the memory 12 corresponds to the interval of interferometer pulses.

【0027】このとき、図示しない増幅回路によりオー
トゲインコントロール(AGC)がかけられるが、1回
のスポット光の走査で最適なAGCがかけられなかった
場合はスポット走査を繰返す。スポット走査を行う往復
運動ミラー14は干渉計10で制御されているため、再
度スポット走査を行う場合でも正確に図1のM3からM
4までの反射光強度データをメモリ12に取り込む。
At this time, an automatic gain control (AGC) is applied by an amplifier circuit (not shown), but if the optimum AGC is not applied in one scanning of the spot light, the spot scanning is repeated. Since the reciprocating mirror 14 that performs spot scanning is controlled by the interferometer 10, even when performing spot scanning again, M3 to M in FIG.
The reflected light intensity data up to 4 is stored in the memory 12.

【0028】このようにして、メモリ12に取り込まれ
た反射光強度データよりCPU13はパターンH…H
の各エッジ位置c1,d1,c2,d2…cN,dN
を算出する。
In this way, the CPU 13 causes the pattern H 1 ... H based on the reflected light intensity data stored in the memory 12.
N edge positions c1, d1, c2, d2 ... cN, dN
To calculate.

【0029】最後に、CPU13が重ね合わせ精度Rを
算出し、図示しないCRT等に測定値を表示する。
Finally, the CPU 13 calculates the overlay accuracy R and displays the measured value on a CRT or the like (not shown).

【0030】算出されたパターンG…G,H…H
の各エッジ位置a1,b1,c1,d1,a2,b
2,c2,d2…aN,bN,cN,dNは前述の説明
で明らかなように、全て0点からの距離を表しているの
で、重ね合わせ精度Rは次の式で表される。 測定機は、R1,R2…RNのうち何れかを計算して測
定値とすればよい。また、エッジラフネスの微妙な変化
・光学的なノイズ・グレイン等の影響により、R=R1
=R2=R3=…=RNとはならない場合もあるため、
R=(R1+R2+R3+…+RN)/Nを測定値とし
てもよい。
The calculated patterns G 1 ... G N , H 1 ... H
Edge positions a1, b1, c1, d1, a2, b of N
2, c2, d2 ... aN, bN, cN, dN all represent the distance from the 0 point as is clear from the above description, and therefore the overlay accuracy R is expressed by the following equation. The measuring machine may calculate any one of R1, R2 ... RN and use it as the measured value. R = R1 due to subtle changes in edge roughness, optical noise, and grain effects.
= R2 = R3 = ... = RN may not be obtained in some cases.
The measured value may be R = (R1 + R2 + R3 + ... + RN) / N.

【0031】図3はこの発明の一実施例に係る重ね合わ
せ精度の測定方法を実施するための他の測定機のブロッ
ク図である。図2の実施例と共通する部分には同一符号
を示して説明を省略する。
FIG. 3 is a block diagram of another measuring machine for carrying out the overlay accuracy measuring method according to one embodiment of the present invention. The same parts as those of the embodiment of FIG. 2 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0032】ステージ6は移動機能を有し、ステージ6
には、ステージ6の移動方向及び移動量を制御する信号
をステージ6に供給する制御回路9が接続されていると
ともに、干渉計10が接続されている。
The stage 6 has a moving function.
A control circuit 9 for supplying a signal for controlling the moving direction and the moving amount of the stage 6 to the stage 6 is connected to the, and an interferometer 10 is connected.

【0033】光源1から出たレーザの光束は図示しない
ビームエキスパンダにより拡大された後、集光レンズ2
及びビームスプリッタ3を透過し、全反射鏡4で反射さ
れて対物レンズ5に入射し、この対物レンズ5により集
光されて試料7上で結像する。ステージ6は干渉計10
及び制御回路9により位置制御が行われており、ステー
ジ6を移動させることにより試料7上のスポット照射位
置が移動する。反射光検出器8で光電変換された信号は
A/Dコンバータ11によりデジタル信号に変換され、
干渉計10の干渉計信号に同期してメモリ12内に順次
取り込まれる。干渉計10はステージ6の制御も行って
おり、データの取り込まれるメモリ12の番地と試料7
の結像位置は一義的に決定される。メモリ12内に取り
込まれたデータは、CPU13で処理されエッジの位置
が判定される。
The light flux of the laser emitted from the light source 1 is expanded by a beam expander (not shown), and then the condenser lens 2 is used.
Then, the light passes through the beam splitter 3, is reflected by the total reflection mirror 4, enters the objective lens 5, is condensed by the objective lens 5, and forms an image on the sample 7. Stage 6 is interferometer 10
The position control is performed by the control circuit 9, and the spot irradiation position on the sample 7 is moved by moving the stage 6. The signal photoelectrically converted by the reflected light detector 8 is converted into a digital signal by the A / D converter 11,
The signals are sequentially captured in the memory 12 in synchronization with the interferometer signal of the interferometer 10. The interferometer 10 also controls the stage 6, and the address of the memory 12 where the data is captured and the sample 7
The image forming position of is determined uniquely. The data taken into the memory 12 is processed by the CPU 13 to determine the edge position.

【0034】次に図3の測定機により図1のパターンを
用いて重ね合わせ精度を測定する方法を述べる。
Next, a method of measuring overlay accuracy by using the pattern of FIG. 1 by the measuring machine of FIG. 3 will be described.

【0035】図1のL1にステージ6を移動する。干渉
計10を制御し、ステージ6を動かし、図1のL1から
L2までステージ6を動かすことによりスポット光を走
査する。同時に、図1のM1(0点に相当する)よりM
2までの反射光データを干渉計信号に同期してA/Dコ
ンバータ11によりデジタル信号に変換し、メモリ12
内に取り込む。メモリ12内にある番地と次の番地のデ
ータの間隔は、干渉計パルスの間隔に相当する。
The stage 6 is moved to L1 in FIG. The interferometer 10 is controlled, the stage 6 is moved, and the spot light is scanned by moving the stage 6 from L1 to L2 in FIG. At the same time, from M1 (corresponding to 0 point) in FIG.
The reflected light data up to 2 is converted into a digital signal by the A / D converter 11 in synchronization with the interferometer signal, and the memory 12
Take in. The interval between the data at the address in the memory 12 and the data at the next address corresponds to the interval of the interferometer pulse.

【0036】このとき、図示しない増幅回路によりオー
トゲインコントロール(AGC)がかけられるが、1回
のステージ6の移動による走査で最適なAGCがかけら
れなかった場合はスポット走査を繰返す。ステージ6は
干渉計10で制御されているため、再度ステージ移動に
よるスポット走査を行う場合でも正確に図3のM1から
M2までの反射光強度データをメモリ12に取り込む。
At this time, an automatic gain control (AGC) is applied by an amplifier circuit (not shown), but if optimum AGC is not applied in one scan by moving the stage 6, spot scanning is repeated. Since the stage 6 is controlled by the interferometer 10, even when spot scanning is performed by moving the stage again, the reflected light intensity data from M1 to M2 in FIG.

【0037】このようにして、メモリ12に取り込まれ
た反射光強度データよりCPU13はパターンG…G
位置a1,b1,a2,b2…aN,bNを算出す
る。
In this way, the CPU 13 causes the patterns G 1 ... G to be obtained from the reflected light intensity data stored in the memory 12.
N positions a1, b1, a2, b2 ... AN, bN are calculated.

【0038】次に図1のL3にステージ6を移動する。
干渉計10を制御し、図1のL3からL4までステージ
6を動かすことによりスポット光を走査する。同時に、
図1のM3(同図で明らかなようにM1同様0点に相当
する)からM4までの反射光データを干渉計信号に同期
してA/Dコンバータ11によりデジタル信号に変換
し、メモリ12内に取り込む。メモリ12内にある番地
と次の番地のデータの間隔は、干渉計パルスの間隔に相
当する。
Next, the stage 6 is moved to L3 in FIG.
The spot light is scanned by controlling the interferometer 10 and moving the stage 6 from L3 to L4 in FIG. at the same time,
The reflected light data from M3 (corresponding to 0 point like M1 as is clear in the figure) to M4 in FIG. 1 is converted into a digital signal by the A / D converter 11 in synchronization with the interferometer signal, and stored in the memory 12. Take in. The interval between the data at the address in the memory 12 and the data at the next address corresponds to the interval of the interferometer pulse.

【0039】このとき、図示しない増幅回路によりオー
トゲインコントロール(AGC)がかけられるが、1回
のステージ移動によるスポット走査で最適なAGCがか
けられなかった場合はスポット走査を繰返す。ステージ
6は干渉計10で制御されているため、再度スポット走
査を行う場合でも正確に図1のM3からM4までの反射
光強度データをメモリ12に取り込む。
At this time, an automatic gain control (AGC) is applied by an amplifier circuit (not shown), but if optimum AGC is not applied in one spot scan by stage movement, the spot scan is repeated. Since the stage 6 is controlled by the interferometer 10, even when spot scanning is performed again, the reflected light intensity data from M3 to M4 in FIG.

【0040】このようにして、メモリ12に取り込まれ
た反射光強度データよりCPU13はパターンH…H
の各エッジ位置c1,d1,c2,d2…cN,dN
を算出する。
In this way, the CPU 13 causes the pattern H 1 ... H based on the reflected light intensity data stored in the memory 12.
N edge positions c1, d1, c2, d2 ... cN, dN
To calculate.

【0041】最後に、CPU13が重ね合わせ精度Rを
算出し、図示しないCRT等に測定値を表示する。
Finally, the CPU 13 calculates the overlay accuracy R and displays the measured value on a CRT or the like (not shown).

【0042】算出されたパターンG…G,H…H
の各エッジ位置a1,b1,c1,d1,a2,b
2,c2,d2…aN,bN,cN,dNは前述の説明
で明らかなように、全て0点からの距離を表しており、
重ね合わせ精度Rは前述の式と同じ式で表される。
The calculated patterns G 1 ... G N , H 1 ... H
Edge positions a1, b1, c1, d1, a2, b of N
2, c2, d2 ... aN, bN, cN, dN all represent the distance from the 0 point, as is clear from the above description.
The overlay accuracy R is represented by the same equation as the above equation.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したようにこの発明の重ね合わ
せ精度の測定方法によれば、目視による測定用のパター
ンを用いて測定機で重ね合わせ精度測定を行うことがで
きるので、測定機による測定値と目視による測定値との
校正が容易になり、また測定機専用のパターンが不要に
なる。
As described above, according to the overlay accuracy measuring method of the present invention, the overlay accuracy can be measured by a measuring machine using a visual measurement pattern. It is easy to calibrate the measured value and the measured value visually, and the pattern dedicated to the measuring machine is not required.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は目視による重ね合わせ精度を測定するた
めのパターンを示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a pattern for visually measuring overlay accuracy.

【図2】図2はこの発明の一実施例に係る重ね合わせ精
度の測定方法を実施するための測定機のブロック図であ
る。
FIG. 2 is a block diagram of a measuring machine for carrying out the overlay accuracy measuring method according to an embodiment of the present invention.

【図3】図2はこの発明の一実施例に係る重ね合わせ精
度の測定方法を実施するための他の測定機のブロック図
である。
FIG. 2 is a block diagram of another measuring machine for carrying out the overlay accuracy measuring method according to an embodiment of the present invention.

【図4】図4は目視による重ね合わせ精度を測定するた
めのパターンを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a pattern for visually measuring overlay accuracy.

【図5】図5は測定機専用のパターンを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a pattern dedicated to a measuring machine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

…A パターン B…B パターン a1…aN パターンのエッジ位置 b1…bN パターンのエッジ位置A 1 ... A N pattern B 1 ... B N pattern a1 ... aN pattern edge position b1 ... bN pattern edge position

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1のパターン層に等しい幅の第1のパ
ターンを第1のピッチで形成した第1パターン群と、前
記第1のパターン層に隣接する第2のパターン層に等し
い幅の第2のパターンを前記第1のピッチとわずかに異
なる第2のピッチで、且つ前記第1のパターンとその配
列方向に直交する方向で部分的に重なり合うように形成
してなる第2パターン群とからなるバーニア形式の重ね
合わせ精度測定用パターンを用いて前記第1のパターン
層と前記第2のパターン層との重ね合わせ精度を測定す
る方法において、 前記第1のパターン群のみを光ビームで走査し、その反
射光を受光して前記第1のパターンのエッジ位置を求め
る第1工程と、前記光ビームを前記第1のパターンの配
列方向に直交する方向へ移動し、前記第2のパターン群
のみを前記光ビームで走査し、その反射光を受光して前
記第2のパターンのエッジ位置を求める第2工程と、前
記第1工程と前記第2工程とで求めた前記第1のパター
ンと前記第2のパターンとのエッジ位置により、前記第
1のパターン層と前記第2のパターン層との重ね合わせ
精度を求めることを特徴とする重ね合わせ精度測定方
法。
1. A first pattern group in which a first pattern having a width equal to that of a first pattern layer is formed at a first pitch, and a second pattern layer having a width equal to that of a second pattern layer adjacent to the first pattern layer. A second pattern group formed by forming a second pattern at a second pitch slightly different from the first pitch and partially overlapping with the first pattern in a direction orthogonal to the arrangement direction; In the method of measuring the overlay accuracy of the first pattern layer and the second pattern layer using a vernier-type overlay accuracy measurement pattern, the scan pattern is formed by scanning only the first pattern group with a light beam. Then, a first step of receiving the reflected light to determine the edge position of the first pattern, and moving the light beam in a direction orthogonal to the arrangement direction of the first pattern, and then the second pattern group A second step of scanning only the light beam with the light beam and receiving the reflected light to determine the edge position of the second pattern; and the first pattern obtained in the first step and the second step. A method of measuring overlay accuracy, which comprises determining an overlay accuracy of the first pattern layer and the second pattern layer based on an edge position of the second pattern.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100544032B1 (en) * 1995-04-28 2006-01-23 가부시키가이샤 니콘 Scanning exposure method and circuit element producing method employing the same
JP2013153217A (en) * 2005-10-31 2013-08-08 Kla-Encor Corp Method of creating scale calibration curve for overlay measurement

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