JPH0669097A - 重ね合せ精度測定装置 - Google Patents
重ね合せ精度測定装置Info
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- JPH0669097A JPH0669097A JP24268092A JP24268092A JPH0669097A JP H0669097 A JPH0669097 A JP H0669097A JP 24268092 A JP24268092 A JP 24268092A JP 24268092 A JP24268092 A JP 24268092A JP H0669097 A JPH0669097 A JP H0669097A
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- JP
- Japan
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- optical system
- irradiation
- optical
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- actuator
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 重ね合せ精度測定機において、測定誤差の要
因となる光軸の傾斜の自動校正機能を有する。 【構成】 光軸傾斜補正用アクチュエータ１２，１３を
光学系内に有し、さらに光軸傾斜調整用の２５００Å程
度の段差、且つ両端が４５°以下のなだらかな傾斜でさ
らに両端のエッジが精密に対称形状をしている基準パタ
ーン４を装置内に有し、光軸の傾きを自動校正する機能
を備えている。
因となる光軸の傾斜の自動校正機能を有する。 【構成】 光軸傾斜補正用アクチュエータ１２，１３を
光学系内に有し、さらに光軸傾斜調整用の２５００Å程
度の段差、且つ両端が４５°以下のなだらかな傾斜でさ
らに両端のエッジが精密に対称形状をしている基準パタ
ーン４を装置内に有し、光軸の傾きを自動校正する機能
を備えている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、重ね合せ精度測定装置
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子製造工程におけるフォトリソ
グラフィ工程において形成されたレジストパターンと下
地パターンとのずれ量を測定する必要があり、そのため
に重ね合せ精度測定装置が用いられていた。
グラフィ工程において形成されたレジストパターンと下
地パターンとのずれ量を測定する必要があり、そのため
に重ね合せ精度測定装置が用いられていた。
【０００３】この種の重ね合せ精度測定装置は、照射用
対象物（例えば、レジストパターンと下地パターン等）
の照射面に平行な方向に照射用光線を入射し、これを直
角に屈折して対象物の照射面に照射する。対象物の照射
面からの反射光をＣＣＤカメラで撮像し、画像処理して
ずれを測定するものである。
対象物（例えば、レジストパターンと下地パターン等）
の照射面に平行な方向に照射用光線を入射し、これを直
角に屈折して対象物の照射面に照射する。対象物の照射
面からの反射光をＣＣＤカメラで撮像し、画像処理して
ずれを測定するものである。
【０００４】このものにおいて、測定する前段工程とし
て、対象物への入射光学系の光軸と、対象物からの出射
光学系の光軸とのずれを補正する必要がある。
て、対象物への入射光学系の光軸と、対象物からの出射
光学系の光軸とのずれを補正する必要がある。
【０００５】従来、この補正は、作業者が基準ウェハ等
を用いて試行錯誤を繰り返して行っていた。
を用いて試行錯誤を繰り返して行っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】画像処理を利用してい
るため、光軸のずれが信号波形の壊れや、明暗信号の振
幅の変化をもたらし、装置相互間での測定誤差を生む大
きな要因となるため、測定精度を向上させるには、光軸
ずれの補正を極限まで行う必要がある。
るため、光軸のずれが信号波形の壊れや、明暗信号の振
幅の変化をもたらし、装置相互間での測定誤差を生む大
きな要因となるため、測定精度を向上させるには、光軸
ずれの補正を極限まで行う必要がある。
【０００７】そのため、従来は補正作業に時間を要して
いた。
いた。
【０００８】本発明の目的は、光軸ずれの自動校正機能
を備えた重ね合せ精度測定装置を提供することにある。
を備えた重ね合せ精度測定装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る重ね合せ精度測定装置は、光源と、第
１及び第２の光学系と、撮像部と、画像処理部と、基準
パターンと、アクチュエータと、補正部とを有する重ね
合せ精度測定装置であって、光源は、照明用光線を照射
するものであり、第１の光学系は、光線を照射用対象物
の照射面に向けて直角に屈折させて照射するものであ
り、第２の光学系は、照射用対象物の照射面に対して垂
直方向に反射する反射光を取込むものであり、第１の光
学系は、照射用対象物の照射面に対しては、平行な面上
に直交する２軸方向に移動可能に、照射面に対しては、
垂直な面上に角回転可能に設けられ、第２の光学系は、
定位置に固定されており、撮像部は、第２の光学系から
の画像を取込むものであり、画像処理部は、撮像部から
の画像信号を処理するものであり、基準パターンは、照
射用対象物と同一高さに設置され、所望の高さに立上っ
た定形の平坦面と、該平坦面の両端に傾斜をもって左右
対称に形成されたエッジとを有し、照射用対象物と切替
えて第１の光学系の照射位置に配置されるものであり、
アクチュエータは、第１の光学系を直交する２軸方向及
び角回転方向に変位させるものであり、補正部は、基準
パターンからの反射光を撮像部及び画像処理部に通して
処理した画像データに基づいて、アクチュエータにより
第１の光学系及び第２の光学系を相対変位させ、両光学
系相互間の光軸のずれを補正するものである。
め、本発明に係る重ね合せ精度測定装置は、光源と、第
１及び第２の光学系と、撮像部と、画像処理部と、基準
パターンと、アクチュエータと、補正部とを有する重ね
合せ精度測定装置であって、光源は、照明用光線を照射
するものであり、第１の光学系は、光線を照射用対象物
の照射面に向けて直角に屈折させて照射するものであ
り、第２の光学系は、照射用対象物の照射面に対して垂
直方向に反射する反射光を取込むものであり、第１の光
学系は、照射用対象物の照射面に対しては、平行な面上
に直交する２軸方向に移動可能に、照射面に対しては、
垂直な面上に角回転可能に設けられ、第２の光学系は、
定位置に固定されており、撮像部は、第２の光学系から
の画像を取込むものであり、画像処理部は、撮像部から
の画像信号を処理するものであり、基準パターンは、照
射用対象物と同一高さに設置され、所望の高さに立上っ
た定形の平坦面と、該平坦面の両端に傾斜をもって左右
対称に形成されたエッジとを有し、照射用対象物と切替
えて第１の光学系の照射位置に配置されるものであり、
アクチュエータは、第１の光学系を直交する２軸方向及
び角回転方向に変位させるものであり、補正部は、基準
パターンからの反射光を撮像部及び画像処理部に通して
処理した画像データに基づいて、アクチュエータにより
第１の光学系及び第２の光学系を相対変位させ、両光学
系相互間の光軸のずれを補正するものである。
【００１０】
【作用】対象物に光線を入射する入射光学系と、対象物
からの反射光を取込む出射光学系とを相対変位可能に設
け、光軸ずれのデータに基づいて、両光学系をアクチュ
エータにより相対変位させ光軸ずれを校正する。
からの反射光を取込む出射光学系とを相対変位可能に設
け、光軸ずれのデータに基づいて、両光学系をアクチュ
エータにより相対変位させ光軸ずれを校正する。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図により説明す
る。図１は、本発明の一実施例を示す構成図である。
る。図１は、本発明の一実施例を示す構成図である。
【００１２】図において、本実施例は、光源１０と、第
１及び第２の光学系と、撮像部としてのＣＣＤカメラ１
５と、画像処理部１６と、基準パターン４と、アクチュ
エータ１２，１３と、補正部とを有する重ね合せ精度測
定装置である。
１及び第２の光学系と、撮像部としてのＣＣＤカメラ１
５と、画像処理部１６と、基準パターン４と、アクチュ
エータ１２，１３と、補正部とを有する重ね合せ精度測
定装置である。
【００１３】光源１０は、照明用光線を照射するもので
ある。第１の光学系はアパーチャ８、光散乱板９、レン
ズ９ａ、プリズム７を有し、照射用対象物（ウェハ１）
の照射面に対し平行な方向に光源１０からの光線が入射
し、光線をプリズム７により照射用対象物の照射面に向
けて直角に屈折させて照射するものである。これら光源
１０及び第１の光学系は、照明鏡筒１４内に一体に組み
込まれている。
ある。第１の光学系はアパーチャ８、光散乱板９、レン
ズ９ａ、プリズム７を有し、照射用対象物（ウェハ１）
の照射面に対し平行な方向に光源１０からの光線が入射
し、光線をプリズム７により照射用対象物の照射面に向
けて直角に屈折させて照射するものである。これら光源
１０及び第１の光学系は、照明鏡筒１４内に一体に組み
込まれている。
【００１４】第２の光学系は、対物レンズ５、アパーチ
ャ６を有し、照射用対象物の照射面に対して垂直方向に
反射する反射光を取込むものである。
ャ６を有し、照射用対象物の照射面に対して垂直方向に
反射する反射光を取込むものである。
【００１５】第１の光学系は、保持部材１１上のアクチ
ュエータ１３に支持されて、照射用対象物の照射面に対
し平行な面上に直交する２軸方向に移動可能に設けら
れ、光線が直角に屈折する屈折点付近（プリズム７の中
心部付近）を中心としてアクチュエータ１２により角回
転可能に設けられ、第２の光学系は、定位置に固定され
ている。
ュエータ１３に支持されて、照射用対象物の照射面に対
し平行な面上に直交する２軸方向に移動可能に設けら
れ、光線が直角に屈折する屈折点付近（プリズム７の中
心部付近）を中心としてアクチュエータ１２により角回
転可能に設けられ、第２の光学系は、定位置に固定され
ている。
【００１６】撮像部としてのＣＣＤカメラ１５は、第２
の光学系からの画像を取込むものであり、画像処理部１
６は、ＣＣＤカメラ１５からの画像信号を処理するもの
である。
の光学系からの画像を取込むものであり、画像処理部１
６は、ＣＣＤカメラ１５からの画像信号を処理するもの
である。
【００１７】移動ステージ３上に、ウェハチャック２上
に載置されたウェハ１の表面と同一高さで、且つ平行に
配置された基準パターン４を有する。
に載置されたウェハ１の表面と同一高さで、且つ平行に
配置された基準パターン４を有する。
【００１８】基準パターン４は、図２，図３に示すよう
に、所望の高さに立上った定形の平坦面４ａと、該平坦
面４ａの両端に傾斜をもって左右対称に形成されたエッ
ジ４ｂ，４ｂとを有し、照射用対象物と切替えて第１の
光学系の照射位置に配置されるものである。
に、所望の高さに立上った定形の平坦面４ａと、該平坦
面４ａの両端に傾斜をもって左右対称に形成されたエッ
ジ４ｂ，４ｂとを有し、照射用対象物と切替えて第１の
光学系の照射位置に配置されるものである。
【００１９】光源１０からの光は、光散乱板９により均
一な強度の面光源光とされ、レンズ，アパーチャ８，プ
リズム７，アパーチャ６，対物レンズ５を介してウェハ
１又は基準パターン４を照明する構造となっており、各
アパーチャの中心は各々の光軸中心となるよう配置され
ているものとする。ウェハ１又は基準パターン４の像は
対物レンズ５，アパーチャ６，プリズム７，レンズを介
してＣＣＤカメラ１５上に結像される。
一な強度の面光源光とされ、レンズ，アパーチャ８，プ
リズム７，アパーチャ６，対物レンズ５を介してウェハ
１又は基準パターン４を照明する構造となっており、各
アパーチャの中心は各々の光軸中心となるよう配置され
ているものとする。ウェハ１又は基準パターン４の像は
対物レンズ５，アパーチャ６，プリズム７，レンズを介
してＣＣＤカメラ１５上に結像される。
【００２０】補正部は、アパーチャ像ズレ検出回路１
７，光軸傾斜検出回路１８，アクチュエータ駆動回路１
９を有し、基準パターンからの反射光をＣＣＤカメラ１
５及び画像処理部１６に通して処理した画像データに基
づいて、アクチュエータにより第１の光学系及び第２の
光学系を相対変位させ、両光学系相互間の光軸のずれを
補正するものである。
７，光軸傾斜検出回路１８，アクチュエータ駆動回路１
９を有し、基準パターンからの反射光をＣＣＤカメラ１
５及び画像処理部１６に通して処理した画像データに基
づいて、アクチュエータにより第１の光学系及び第２の
光学系を相対変位させ、両光学系相互間の光軸のずれを
補正するものである。
【００２１】光軸の自動校正時の動作について以下に説
明する。基準パターン４が対物レンズ５の直下にくるよ
うに移動ステージ３を移動させる。基準パターン４は、
図２に示すような平面形状並びに図３に示すような断面
形状を持っており、平坦面４ａが２５００Å程度立上っ
ており、さらに両端のエッジ４ｂは精密に対象、且つ４
５°以下のなだらかな傾斜を有している。
明する。基準パターン４が対物レンズ５の直下にくるよ
うに移動ステージ３を移動させる。基準パターン４は、
図２に示すような平面形状並びに図３に示すような断面
形状を持っており、平坦面４ａが２５００Å程度立上っ
ており、さらに両端のエッジ４ｂは精密に対象、且つ４
５°以下のなだらかな傾斜を有している。
【００２２】基準パターン４の像がＣＣＤカメラ１５に
より取込まれ、画像信号処理部１６により走査線の平均
明暗として図４又は図５に示すような信号波形が得られ
る。図６に示すように、第２光学系の光軸Ｌ1が紙面に
垂直方向に存在する場合に、第１光学系の光軸Ｌ2は光
軸Ｌ1と直交する水平方向に位置する。
より取込まれ、画像信号処理部１６により走査線の平均
明暗として図４又は図５に示すような信号波形が得られ
る。図６に示すように、第２光学系の光軸Ｌ1が紙面に
垂直方向に存在する場合に、第１光学系の光軸Ｌ2は光
軸Ｌ1と直交する水平方向に位置する。
【００２３】この場合、光軸Ｌ1が正規の位置にある場
合には、その信号波形２０は図４に示すような正常状態
のものとして得られる。また、図６に示すように、第１
光学系の光軸Ｌ2が、ウェハ１に対し垂直な面上で上下
方向にずれて光軸の傾きが生じ、正規以外の位置に変更
された場合、信号波形２１は図５のように左右のエッジ
の波形が非対称となり、信号の振幅並びに谷の幅が異な
っている。
合には、その信号波形２０は図４に示すような正常状態
のものとして得られる。また、図６に示すように、第１
光学系の光軸Ｌ2が、ウェハ１に対し垂直な面上で上下
方向にずれて光軸の傾きが生じ、正規以外の位置に変更
された場合、信号波形２１は図５のように左右のエッジ
の波形が非対称となり、信号の振幅並びに谷の幅が異な
っている。
【００２４】このような場合、光軸傾斜検出回路１８
で、光軸の傾斜量θを演算し、アクチュエータ駆動回路
１９によりアクチュエータ１２を駆動して第１の光学系
を角回転させて正規位置まで変化させ、信号波形２０の
ような波形が得られるように光軸の傾斜を補正する。
で、光軸の傾斜量θを演算し、アクチュエータ駆動回路
１９によりアクチュエータ１２を駆動して第１の光学系
を角回転させて正規位置まで変化させ、信号波形２０の
ような波形が得られるように光軸の傾斜を補正する。
【００２５】また同時に以下の動作も行う。すなわち、
アパーチャ６及びアパーチャ８は設計上光学的に共役と
なる位置にあるが、前記光軸傾斜補正により、両アパー
チャ６，８の中心位置にずれが生じることがある。図７
はずれがある状態、図８はずれの無い状態を示す。図７
のような場合はアパーチャ像ズレ検出回路１７によりず
れ量を演算し、アクチュエータ駆動回路１９により、ア
クチュエータ１３を駆動して第１の光学系を直交する方
向に変位し、光軸のずれ量を補正し、図８のような状態
となる。
アパーチャ６及びアパーチャ８は設計上光学的に共役と
なる位置にあるが、前記光軸傾斜補正により、両アパー
チャ６，８の中心位置にずれが生じることがある。図７
はずれがある状態、図８はずれの無い状態を示す。図７
のような場合はアパーチャ像ズレ検出回路１７によりず
れ量を演算し、アクチュエータ駆動回路１９により、ア
クチュエータ１３を駆動して第１の光学系を直交する方
向に変位し、光軸のずれ量を補正し、図８のような状態
となる。
【００２６】以上の２つの動作を同時に行うことによ
り、光軸の傾斜並びにアパーチャのずれを補正し、良好
な重ね合せ精度の測定が可能となる。
り、光軸の傾斜並びにアパーチャのずれを補正し、良好
な重ね合せ精度の測定が可能となる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、光軸の傾
きの自動校正機能を有するため、人手による光軸の傾き
の調整作業が不要となり、校正にかかる時間も極端に短
縮することができる。
きの自動校正機能を有するため、人手による光軸の傾き
の調整作業が不要となり、校正にかかる時間も極端に短
縮することができる。
【００２８】また自動化したことで光軸の傾き調整を定
量的に常に一定したレベルで行うことができる。
量的に常に一定したレベルで行うことができる。
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】基準パターンを示す平面図である。
【図３】基準パターンを示す断面図である。
【図４】信号波形を示す図である。
【図５】信号波形を示す図である。
【図６】光軸のずれを示す図である。
【図７】アパーチャのずれを示す図である。
【図８】アパーチャのずれを示す図である。
４ 基準パターン ６ アパーチャ ７ プリズム ８ アパーチャ １０ 光源 １１ 保持部材 １２ アクチュエータ １３ アクチュエータ １４ 照明鏡筒 １５ ＣＣＤカメラ １６ 画像信号検出回路 １７ アパーチャ像ズレ検出回路 １８ 光軸傾斜検出回路 １９ アクチュエータ駆動回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｆ 7/22 Ｈ 9122−2Ｈ 9/00 Ｈ 9122−2Ｈ
Claims (1)
- 【請求項１】 光源と、第１及び第２の光学系と、撮像
部と、画像処理部と、基準パターンと、アクチュエータ
と、補正部とを有する重ね合せ精度測定装置であって、 光源は、照明用光線を照射するものであり、 第１の光学系は、光線を照射用対象物の照射面に向けて
直角に屈折させて照射するものであり、 第２の光学系は、照射用対象物の照射面に対して垂直方
向に反射する反射光を取込むものであり、 第１の光学系は、照射用対象物の照射面に対しては、平
行な面上に直交する２軸方向に移動可能に、照射面に対
しては、垂直な面上に角回転可能に設けられ、第２の光
学系は、定位置に固定されており、 撮像部は、第２の光学系からの画像を取込むものであ
り、 画像処理部は、撮像部からの画像信号を処理するもので
あり、 基準パターンは、照射用対象物と同一高さに設置され、
所望の高さに立上った定形の平坦面と、該平坦面の両端
に傾斜をもって左右対称に形成されたエッジとを有し、
照射用対象物と切替えて第１の光学系の照射位置に配置
されるものであり、 アクチュエータは、第１の光学系を直交する２軸方向及
び角回転方向に変位させるものであり、 補正部は、基準パターンからの反射光を撮像部及び画像
処理部に通して処理した画像データに基づいて、アクチ
ュエータにより第１の光学系及び第２の光学系を相対変
位させ、両光学系相互間の光軸のずれを補正するもので
あることを特徴とする重ね合せ精度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24268092A JP2861671B2 (ja) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | 重ね合せ精度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24268092A JP2861671B2 (ja) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | 重ね合せ精度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0669097A true JPH0669097A (ja) | 1994-03-11 |
| JP2861671B2 JP2861671B2 (ja) | 1999-02-24 |
Family
ID=17092640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24268092A Expired - Lifetime JP2861671B2 (ja) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | 重ね合せ精度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2861671B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5754299A (en) * | 1995-01-13 | 1998-05-19 | Nikon Corporation | Inspection apparatus and method for optical system, exposure apparatus provided with the inspection apparatus, and alignment apparatus and optical system thereof applicable to the exposure apparatus |
| JP2003092249A (ja) * | 2001-09-18 | 2003-03-28 | Nikon Corp | 光学的位置ずれ検出装置 |
-
1992
- 1992-08-19 JP JP24268092A patent/JP2861671B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5754299A (en) * | 1995-01-13 | 1998-05-19 | Nikon Corporation | Inspection apparatus and method for optical system, exposure apparatus provided with the inspection apparatus, and alignment apparatus and optical system thereof applicable to the exposure apparatus |
| JP2003092249A (ja) * | 2001-09-18 | 2003-03-28 | Nikon Corp | 光学的位置ずれ検出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2861671B2 (ja) | 1999-02-24 |
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