JPH07110215A - Interference measuring instrument - Google Patents

Interference measuring instrument

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JPH07110215A
JPH07110215A JP5276218A JP27621893A JPH07110215A JP H07110215 A JPH07110215 A JP H07110215A JP 5276218 A JP5276218 A JP 5276218A JP 27621893 A JP27621893 A JP 27621893A JP H07110215 A JPH07110215 A JP H07110215A
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JP
Japan
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gain
signal
detecting means
diffracted light
signal detecting
Prior art date
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Pending
Application number
JP5276218A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuzo Mori
哲三 森
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPH07110215A publication Critical patent/JPH07110215A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent measurement errors due to the complicated change of a diffraction efficiency caused by the differences of the material, film thickness, etc., among wafers by providing a variable gain amplifier and gain control section which controls the gain of the amplifier. CONSTITUTION:Two laser beams having difference frequencies and planes of polarization intersecting each other at right angles are emitted from a two- frequency laser 1. The laser beam made incident on a young-leaf type prism is divided into two luminous fluxes through a polarization beam splitter section 4a and reflecting sections 4b and 4c and the luminous fluxes irradiate a mark 6 for measuring superimposing accuracy on a wafer 5 at prescribed angles. The primary diffracted light rays of the luminous fluxes reflected from the mark 6 interfere with each other in a Glan-Thompson prism 9 after passing through a mirror 7 and lens 8. Variable gain amplifiers 17 and 18 set gains in accordance with gain adjusting commands from a gain control section 20 and amplify beat signals from the amplifiers 15 and 16. The phase difference between two beat signals outputted from a phase detector 19 corresponds to the relative deviation between diffraction gratings 6a and 6b.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は例えば、ウエハ上の格子
状計測用マークにレーザー光線を照射し、その格子状計
測用マークからの回折光を利用して計測を行う干渉計測
装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to, for example, an interferometric measuring apparatus for irradiating a lattice-shaped measuring mark on a wafer with a laser beam and utilizing diffracted light from the lattice-shaped measuring mark. .

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のこの種の干渉計測装置は、半導体
素子製造用の露光装置によって、複数のマスクやレチク
ル等の物体上に形成されている、あるいは描画データと
して記憶されている微細な複数の電子回路パターンを、
逐次感光体を有する同一ウエハ等の上に位置合せして重
ねて焼き付けした時、各焼き付け時のパターン同士が感
光体上で正確に重ね合わされているかを測定するために
用いられている。
2. Description of the Related Art A conventional interferometric measuring device of this type is a fine exposure device for manufacturing a semiconductor element, which is formed on a plurality of objects such as a plurality of masks and reticles, or which is stored as drawing data. The electronic circuit pattern of
It is used to measure whether or not the patterns at the time of baking are accurately overlapped on the photoconductor when they are sequentially aligned and printed on the same wafer or the like having the photoconductor.

【0003】上記干渉計測装置におけるレーザー光線の
出力は、レーザーヘッドより出力した直後または、半導
体ウエハに照射される以前の光学系において測定する
か、ウエハ上の一部に測定部を置くことにより測定す
る。
The output of the laser beam in the above-mentioned interferometer is measured immediately after output from the laser head, in an optical system before irradiation of the semiconductor wafer, or by placing a measuring part on a part of the wafer. .

【0004】また、特開平1−109718号公報に開
示された従来技術は、本来計測に利用する回折光(計測
光と称す)より低次の回折光である0次回折光を用い
て、計測光の利得切り換えを自動的に行っている。
Further, the prior art disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 1-109718 uses a 0th-order diffracted light which is a diffracted light of a lower order than the diffracted light originally used for the measurement (referred to as measurement light), and uses the measurement light. The gain is switched automatically.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
干渉計測装置では、ウエハ上の膜質や形状の違いによっ
て、回折効率が大きくが変化する。この結果、格子状計
測用マークからの回折光強度が大きく変化し、人による
補正操作や、計測ミスなどが発生する問題点があった。
However, in the conventional interferometric measuring apparatus, the diffraction efficiency greatly changes due to the difference in film quality and shape on the wafer. As a result, the intensity of the diffracted light from the lattice-shaped measurement mark changes greatly, and there is a problem that a correction operation by a person or a measurement error occurs.

【0006】また回折効率変化の傾向が各次数の回折光
間で異なる場合があるので、特開平1−09718号公
報に開示されている技術ではゲイン制御が不成功になる
場合がある。つまり0次回折光の回折率が増加したにも
かかわらず1次回折光の回折効率が減少するような場合
には、0次回折光を基準にゲイン調整すると、1次回折
光に対するゲインが不足してしまうという問題点があっ
た。
Further, since the tendency of the change in the diffraction efficiency may differ between the diffracted lights of the respective orders, the gain control may be unsuccessful in the technique disclosed in JP-A-1-09718. That is, when the diffraction efficiency of the 1st-order diffracted light decreases even though the diffraction rate of the 0th-order diffracted light increases, the gain for the 1st-order diffracted light becomes insufficient if the gain adjustment is performed with the 0th-order diffracted light as a reference. There was a problem.

【0007】更に計測光受光系の他に、0次回折光受光
系が必要になるので、構造が複雑になる上に、製品開発
の観点でコスト高になるなどの問題点があった。
Further, in addition to the measurement light receiving system, the 0th-order diffracted light receiving system is required, so that there are problems that the structure becomes complicated and the cost becomes high from the viewpoint of product development.

【0008】本発明は上記のような問題点を解消した干
渉計測装置を提供することを目的とする。
It is an object of the present invention to provide an interference measuring device that solves the above problems.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明によれ
ば、レーザー光を半導体基板上の格子状計測用マークに
照射し、その格子状計測用マークからの回折光によって
計測する干渉計測装置において、第N次回折光から変位
情報を有する第一信号を検出する第一信号検出手段と、
前記第一信号から変位情報を有する第二信号を検出する
第二信号検出手段と、前記第一信号を基準に前記第二信
号検出手段の利得を調整する第一利得調整手段とを備え
たことにより、利得が不足することがなく、計測ミスを
生ずることをなくすることが可能である。
According to the invention of claim 1, an interferometric measuring apparatus for irradiating a laser beam on a lattice-shaped measuring mark on a semiconductor substrate and measuring the diffracted light from the lattice-shaped measuring mark. A first signal detecting means for detecting a first signal having displacement information from the Nth diffracted light;
Second signal detecting means for detecting a second signal having displacement information from the first signal, and first gain adjusting means for adjusting the gain of the second signal detecting means on the basis of the first signal are provided. As a result, it is possible to prevent a gain from being insufficient and prevent a measurement error from occurring.

【0010】また、請求項2の発明によれば前記第一信
号検出手段の利得と前記第二信号検出手段の利得を調整
する利得調整手段を備えたことにより、N次回折光が過
大入射、あるいは微弱入射であっても、精度よく計測す
ることが可能である。
Further, according to the invention of claim 2, since the gain adjusting means for adjusting the gain of the first signal detecting means and the gain of the second signal detecting means is provided, the N-th order diffracted light is excessively incident, or It is possible to measure accurately even with weak incidence.

【0011】[0011]

【実施例】【Example】

実施例1.図1は本発明の実施例1を、半導体製造装置
の重ね合わせ精度の測定装置に応用した構成図である。
Example 1. FIG. 1 is a configuration diagram in which the first embodiment of the present invention is applied to an overlay accuracy measuring apparatus of a semiconductor manufacturing apparatus.

【0012】図1において、1は二周波レーザー光源、
2は折り曲げミラー、3はコリメータレンズ、4は若葉
形プリズム、4aは変更ビームスプリッタ部、4b,4
cは反射部、5はウエハ、6はウエハ5上に形成された
重ね合せ精度計測用マークであり、回折格子6aと回折
格子6bから成っている。
In FIG. 1, 1 is a dual frequency laser light source,
2 is a folding mirror, 3 is a collimator lens, 4 is a young leaf prism, 4a is a modified beam splitter unit, 4b and 4
Reference numeral c is a reflecting portion, 5 is a wafer, 6 is an overlay accuracy measurement mark formed on the wafer 5, and is composed of a diffraction grating 6a and a diffraction grating 6b.

【0013】7は折り曲げミラー、8は拡大レンズ、9
はグラムトムソンレンズ、10はエッジミラー、11は
エッジミラー10からの反射光を受光する縮小レンズ、
12はエッジミラー10の透過光を受光する縮小レン
ズ、13は縮小レンズ12の透過光を受光する光検出
器、14は縮小レンズ11の透過光を受光する光検出
器、15は光検出器13の出力信号を入力するプリアン
プ、16は光検出器14の出力信号を入力するプリアン
プ、17は可変ゲインアンプ、18は可変ゲインアン
プ、19は可変ゲインアンプ17、18の出力信号17
a,18aを入力する位相差検出器、20は可変ゲイン
アンプ17,18の利得(ゲイン)を制御するゲインコ
ントロール部、21は半導体プロセス・パラメータと前
記利得の関係を記憶しているルックアップテーブル、2
2は不図示のホストコンピュータとの通信線、23はゲ
インコントロール部がルックアップテーブルを参照する
際の情報である。
Reference numeral 7 is a folding mirror, 8 is a magnifying lens, and 9
Is a Gram Thomson lens, 10 is an edge mirror, 11 is a reduction lens for receiving the reflected light from the edge mirror 10,
12 is a reduction lens that receives the transmitted light of the edge mirror 10, 13 is a photodetector that receives the transmitted light of the reduction lens 12, 14 is a photodetector that receives the transmitted light of the reduction lens 11, and 15 is a photodetector 13 Of the photodetector 14, 17 is a variable gain amplifier, 18 is a variable gain amplifier, and 19 is an output signal 17 of the variable gain amplifiers 17 and 18.
a, a phase difference detector for inputting 18a, 20 is a gain control unit for controlling the gain of the variable gain amplifiers 17, 18, and 21 is a look-up table storing the relation between the semiconductor process parameter and the gain. Two
Reference numeral 2 is a communication line with a host computer (not shown), and reference numeral 23 is information when the gain control unit refers to the lookup table.

【0014】そして、上記プリアンプ15,16は第N
次回折光から変位情報を有する第一信号を検出する第一
信号検出手段を形成し、上記可変ゲインアンプ17,1
8は第一信号から変位情報を有する第二信号を検出する
第二信号検出手段を形成している。
The preamplifiers 15 and 16 are the Nth
The first signal detecting means for detecting the first signal having displacement information from the second-order diffracted light is formed, and the variable gain amplifiers 17 and 1 are provided.
Reference numeral 8 forms second signal detecting means for detecting a second signal having displacement information from the first signal.

【0015】以下、上記実施例1の動作について説明す
る。二周波レーザー1からは互いに周波数が異なり、か
つ偏波面が直行している二周波(それぞれfa1,fb
1)が出射される。二周波レーザー1から出射したレー
ザー光は、折り曲げミラー2で曲げられてコリメータレ
ンズ3に入射するように調整される。コリメータレンズ
3でレーザー光のビーム径は充分に絞られ、若葉形プリ
ブム4の一辺に入射する。
The operation of the first embodiment will be described below. The two-frequency laser 1 has two frequencies (fa1 and fb, respectively) whose frequencies are different from each other and whose planes of polarization are orthogonal to each other.
1) is emitted. The laser light emitted from the dual frequency laser 1 is adjusted by the bending mirror 2 so as to be incident on the collimator lens 3. The beam diameter of the laser light is sufficiently narrowed by the collimator lens 3 and is incident on one side of the young leaf-shaped plybum 4.

【0016】若葉形プリズム4に入射したレーザー光
は、プリズム内部の偏向ビームスプリッタ部4aと反射
部4b,4cによって二光束に分離され、所定の角度で
ウエハ5の面上の重ね合わせ精度計測用マーク6に照射
される。この重ね合わせ精度計測用マーク6から反射し
た1次回折光は折り曲げミラー7で折り曲げられ、拡大
レンズ8を通り、グラムトムソンプリズム9で光束の偏
波面が揃えられ干渉する。
The laser light incident on the young leaf prism 4 is split into two light beams by the deflecting beam splitter section 4a and the reflecting sections 4b and 4c inside the prism, and for measuring overlay accuracy on the surface of the wafer 5 at a predetermined angle. The mark 6 is illuminated. The 1st-order diffracted light reflected from the overlay accuracy measurement mark 6 is bent by the bending mirror 7, passes through the magnifying lens 8, and is polarized by the Gram-Thomson prism 9 so that the polarization planes of the light beams interfere with each other.

【0017】上記精度計測用マーク6を構成する回折格
子6a,6bは、ウエハ5上に別々の焼き付けプロセス
で形成された互いに隣接する等間隔回折格子である。そ
して、エッジミラー10で回折格子6aからの回折干渉
光と、回折格子6bからの回折干渉光を空間的に分離
し、エッジミラー10を透過した回折格子6aからの干
渉光は縮小レンズ12を介して光検出器13へ導き、エ
ッジミラー10で反射した回折格子6bからの干渉光は
縮小レンズ11を介して光検出器14へ導くものであ
る。
The diffraction gratings 6a and 6b constituting the accuracy measuring mark 6 are equidistant diffraction gratings which are formed on the wafer 5 by different printing processes and are adjacent to each other. The edge mirror 10 spatially separates the diffraction interference light from the diffraction grating 6 a and the diffraction interference light from the diffraction grating 6 b, and the interference light from the diffraction grating 6 a that has passed through the edge mirror 10 passes through the reduction lens 12. The interference light from the diffraction grating 6b reflected by the edge mirror 10 is guided to the photodetector 14 via the reduction lens 11.

【0018】上記光検出器13,14で検出されたビー
ト信号はそれぞれプリアンプ16,15へ入力され、所
定の利得で増幅される。プリアンプ15,16の出力信
号15a,16aは可変ゲインアンプ17,18に入力
されるとともにゲインコントロール部20にも送られ
る。ゲインコントロール部20では、プリアンプ15,
16から送られたビート信号振幅に見合ったゲイン調整
指令を可変ゲインアンプ17,18へ送る。
The beat signals detected by the photodetectors 13 and 14 are input to the preamplifiers 16 and 15, respectively, and amplified with a predetermined gain. The output signals 15a and 16a of the preamplifiers 15 and 16 are input to the variable gain amplifiers 17 and 18, and are also sent to the gain control unit 20. In the gain control unit 20, the preamplifier 15,
A gain adjustment command corresponding to the beat signal amplitude sent from 16 is sent to the variable gain amplifiers 17 and 18.

【0019】可変ゲインアンプ17,18はゲインコン
トロール部20からのゲイン調整指令に基づいてゲイン
を設定し、上記プリアンプ15,16から送られたビー
ト信号を増幅する。この可変ゲインアンプ17,18で
増幅されたビート信号17a,18aは位相検出検波器
19に入力される。
The variable gain amplifiers 17 and 18 set the gain based on the gain adjustment command from the gain control section 20, and amplify the beat signals sent from the preamplifiers 15 and 16. The beat signals 17a and 18a amplified by the variable gain amplifiers 17 and 18 are input to the phase detection detector 19.

【0020】この位相検波器19では、2つのビート信
号間の位相差φを検出し出力する。この位相差φが重ね
合わせ精度計測用マークであるところの回折格子6aと
回折格子6bとの相対ずれ量に相当する。
The phase detector 19 detects and outputs the phase difference φ between the two beat signals. This phase difference φ corresponds to the amount of relative displacement between the diffraction grating 6a and the diffraction grating 6b which are marks for overlay accuracy measurement.

【0021】図2は図1における重ね合わせ精度計測用
マーク6であるウエハ上の回折格子6a,6b(計測用
マーク)を拡大したものである。
FIG. 2 is an enlarged view of the diffraction gratings 6a and 6b (measurement marks) on the wafer, which are the overlay accuracy measurement marks 6 in FIG.

【0022】この回折格子6aと回折格子6bは別々の
焼き付けプロセスを経て形成された隣接する2つの等間
隔直線格子であり、ピッチはともに等しい。そして、回
折格子6aと回折格子6bとの間にはx方向に焼き付け
時の位置ずれが生じており、その値がxb−xaであ
る。
The diffraction grating 6a and the diffraction grating 6b are two adjacent linear gratings formed at different intervals and having the same pitch. Then, a positional deviation at the time of printing occurs in the x direction between the diffraction grating 6a and the diffraction grating 6b, and the value is xb-xa.

【0023】図3は前述の図1におけるゲインコントロ
ール部20について詳しくその作用を表したフローチャ
ートである。
FIG. 3 is a flow chart showing the operation of the gain control section 20 shown in FIG. 1 in detail.

【0024】まず、処理ブロック201で一連の処理が
スタートすると、次の処理ブロック202ではプリアン
プ15から送出される出力信号15aの振幅値Vsを読
みとり、同様に、処理ブロック203ではプリアンプ1
6から送出される出力信号16aの振幅値Vrを読みと
る。
First, when a series of processing is started in the processing block 201, the amplitude value Vs of the output signal 15a sent from the preamplifier 15 is read in the next processing block 202, and similarly, in the processing block 203, the preamplifier 1 is read.
The amplitude value Vr of the output signal 16a sent from 6 is read.

【0025】次に処理ブロック204では、上記処理ブ
ロック202および処理ブロック203で得た振幅値V
sと同Vrを使って可変ゲインアンプ17に設定可能な
最大ゲイン値Ksと可変ゲインアンプ18に設定可能な
最大ゲイン値Krとを以下に示す式(1)と式(2)で
計算をする。
Next, in processing block 204, the amplitude value V obtained in processing block 202 and processing block 203 is obtained.
Using s and Vr, the maximum gain value Ks that can be set in the variable gain amplifier 17 and the maximum gain value Kr that can be set in the variable gain amplifier 18 are calculated by the following equations (1) and (2). .

【0026】 Ks=Rs/Vs …(1) Kr=Rr/Vf …(2) ここで、Rsは位相差検出器19の入力信号17aの最
大許容振幅、Rrは位相差検出器19の入力信号18a
の最大許容振幅である。
Ks = Rs / Vs (1) Kr = Rr / Vf (2) where Rs is the maximum allowable amplitude of the input signal 17 a of the phase difference detector 19, and Rr is the input signal of the phase difference detector 19. 18a
Is the maximum allowable amplitude of.

【0027】次に処理ブロック205では、処理ブロッ
ク204で得られた最大ゲイン値Ksと最大ゲイン値K
rを使って、ゲインコントロール部20から可変ゲイン
アンプ17に向けて送出されるゲイン指令値Gs(n+
1)、ゲインコントロール部20から可変ゲインアンプ
18に向けて送出されるゲイン指令値Gr(n+1)と
を以下に示す式(3)と式(4)で計算する。
Next, in processing block 205, maximum gain value Ks and maximum gain value K obtained in processing block 204 are obtained.
The gain command value Gs (n + n) sent from the gain control unit 20 to the variable gain amplifier 17 by using r.
1), the gain command value Gr (n + 1) sent from the gain controller 20 to the variable gain amplifier 18 is calculated by the following equations (3) and (4).

【0028】 Gs(n+1)=0.8Ks …(3) Gr(n+1)=0.8Kr …(4) ここで、添え字の(n+1)は現在のゲイン指令値の次
に設定されるゲイン指令値であることを示している。
Gs (n + 1) = 0.8Ks (3) Gr (n + 1) = 0.8Kr (4) Here, the subscript (n + 1) is a gain command set next to the current gain command value. It is a value.

【0029】また、式(3)と式(4)の右辺の係数
0.8の意味は、位相差検出器19の信号入力に最大振
幅を越える過大な信号を加えないようにするための、安
全係数である。よって、式(3)と式(4)の右辺の係
数は0.8に限ったものではなく、位相検出器19の性
能や雑音レベルなどにより1.0以下のさまざまな値を
とりうる。
The coefficient 0.8 on the right-hand side of equations (3) and (4) means that an excessive signal exceeding the maximum amplitude is not added to the signal input of the phase difference detector 19. It is a safety factor. Therefore, the coefficients on the right side of the equations (3) and (4) are not limited to 0.8, and can take various values of 1.0 or less depending on the performance of the phase detector 19 and the noise level.

【0030】次に処理ブロック211では、被測定半導
体基板のプロセス・パラメータに対する適正利得をルッ
クアップテーブル21より得る。プロセス・パラメータ
とは膜の材質、膜厚、形状、表面状態等である。そして
処理212では、処理205で求めたゲイン指令値と処
理211で得た適正ゲインを比較し、著しい差がある時
はホストコンピュータへ異常であることを通知する。
Next, in processing block 211, an appropriate gain for the process parameter of the semiconductor substrate to be measured is obtained from the look-up table 21. The process parameters are film material, film thickness, shape, surface condition, and the like. Then, in process 212, the gain command value obtained in process 205 is compared with the proper gain obtained in process 211, and if there is a significant difference, the host computer is notified of the abnormality.

【0031】次に処理ブロック206では、式(3)と
式(4)から得たゲイン指令値Gs(n+1)、Gr
(n+1)がそれぞれGs(n)、Gr(n)に等しい
かどうか判断し、その結果、等しい場合は分岐209へ
進み、一方等しくない場合は分岐210へ進む。分岐2
09に進んだ場合は、現在のゲイン指令値を更新する必
要がないので処理ブロック201の下まで戻り再び前述
の一連の処理を行う。分岐210へ進んだ場合は、現在
のゲイン指令値を更新する必要があるので、処理ブロッ
ク207へ進む。
Next, in processing block 206, the gain command values Gs (n + 1) and Gr obtained from equations (3) and (4) are used.
It is determined whether or not (n + 1) is equal to Gs (n) and Gr (n), respectively, and if they are equal, the process proceeds to branch 209, while if they are not equal, the process proceeds to branch 210. Branch 2
If the processing proceeds to 09, it is not necessary to update the current gain command value, and therefore the processing returns to the bottom of the processing block 201 and the above-described series of processing is performed again. If the process proceeds to branch 210, the current gain command value needs to be updated, so the process proceeds to processing block 207.

【0032】処理ブロック207では、ゲインコントロ
ール部20が新しいゲイン指令値Gs(n+1)を可変
ゲインアンプ17へ、処理ブロック208では、ゲイン
コントロール部20が新しいゲイン指令値Gr(n+
1)を可変ゲインアンプ18へ送出する。処理ブロック
208の次は処理ブロック201の下まで戻って、再び
前述の一連の処理を行う。
At processing block 207, the gain control unit 20 sends the new gain command value Gs (n + 1) to the variable gain amplifier 17, and at processing block 208, the gain control unit 20 receives the new gain command value Gr (n +).
1) is sent to the variable gain amplifier 18. After the processing block 208, the process returns to the bottom of the processing block 201 and the above-described series of processing is performed again.

【0033】図3では処理205の下流に処理211を
配置したが、処理211を処理202の上流に配置する
こともできる。
Although the processing 211 is arranged downstream of the processing 205 in FIG. 3, the processing 211 may be arranged upstream of the processing 202.

【0034】実施例2.図4は本発明の実施例2を、半
導体製造装置の重ね合わせ精度の測定装置に応用した電
気回路図を示すもので、光学系部分は前記図1と同様な
ので省略してある。
Example 2. FIG. 4 shows an electric circuit diagram in which the second embodiment of the present invention is applied to an overlay accuracy measuring apparatus of a semiconductor manufacturing apparatus, and an optical system part is omitted because it is the same as that in FIG.

【0035】図4において、301と302はアバラン
シェフォトダイオード、303と304は可変バイアス
電源、305と306はプリアンプであり、これ等によ
り第一信号検出手段を形成している。307と308は
可変ゲインアンプであり、第二信号検出手段を形成して
いる。309はゲインコントロール部、310は位相差
検出器、311はルックアップテーブルの参照情報、3
12はホストコンピュータとの通信線、313は半導体
プロセス・パラメータと前記可変ゲインアンプの適性利
得との関係を記憶しているルックアップテーブルであ
る。
In FIG. 4, 301 and 302 are avalanche photodiodes, 303 and 304 are variable bias power sources, and 305 and 306 are preamplifiers, which form the first signal detecting means. 307 and 308 are variable gain amplifiers, which form second signal detecting means. 309 is a gain control unit, 310 is a phase difference detector, 311 is lookup table reference information, 3
Reference numeral 12 is a communication line with the host computer, and 313 is a look-up table that stores the relationship between semiconductor process parameters and the appropriate gain of the variable gain amplifier.

【0036】次に上記実施例2の動作を説明する。アバ
ランシェフォトダイオード301,302で検出された
ビート信号はそれぞれプリアンプ305,306へ入力
され所定の利得で増幅される。このプリアンプ305,
306の出力信号305a,306aは可変ゲインアン
プ307,308に入力されるとともにゲインコントロ
ール部309にも送られる。このゲインコントロール部
309では、プリアンプ305,306から送られたビ
ート信号振幅に見合ったゲイン調整指令を、可変ゲイン
アンプ307,308へ送る。
Next, the operation of the second embodiment will be described. The beat signals detected by the avalanche photodiodes 301 and 302 are input to the preamplifiers 305 and 306, respectively, and amplified with a predetermined gain. This preamplifier 305,
Output signals 305a and 306a of 306 are input to the variable gain amplifiers 307 and 308 and also sent to the gain control unit 309. The gain control unit 309 sends a gain adjustment command corresponding to the beat signal amplitude sent from the preamplifiers 305 and 306 to the variable gain amplifiers 307 and 308.

【0037】可変ゲインアンプ307,308はゲイン
コントロール部309からのゲイン調整指令に基づいて
ゲインを設定し、プリアンプ305,306から送られ
たビート信号を増幅する。この可変ゲインアンプ30
7,308で増幅されたビート信号307a,308a
は位相検波器310に入力される。位相検波器310で
は、2つのビート信号間の位相差φを検出し出力する。
この位相差φが重ね合わせ精度計測用マークであるとこ
ろの回折格子6aと回折格子6bとの相対ずれ量に相当
する。
The variable gain amplifiers 307 and 308 set the gain based on the gain adjustment command from the gain control unit 309, and amplify the beat signals sent from the preamplifiers 305 and 306. This variable gain amplifier 30
Beat signals 307a and 308a amplified by 7,308
Is input to the phase detector 310. The phase detector 310 detects and outputs the phase difference φ between the two beat signals.
This phase difference φ corresponds to the amount of relative displacement between the diffraction grating 6a and the diffraction grating 6b which are marks for overlay accuracy measurement.

【0038】しかし、いま、上記アバランシェフォトダ
イオード301,302への入射光量が微弱過ぎて前述
の動作で位相差φを検出できない場合、あるいは、アバ
ランシェフォトダイオード301,302への入射光量
が過大になって、位相差φを検出できない場合がある。
このような場合は、ゲインコントロール部309は可変
バイアス電源303,304へバイアスを調整する指令
を送出する。
However, when the amount of light incident on the avalanche photodiodes 301 and 302 is too weak and the phase difference φ cannot be detected by the above operation, or the amount of light incident on the avalanche photodiodes 301 and 302 becomes excessive. In some cases, the phase difference φ cannot be detected.
In such a case, the gain control unit 309 sends a command to adjust the bias to the variable bias power sources 303 and 304.

【0039】つまり、アバランシェフォトダイオード3
01,302への入射光量が微弱過ぎる場合は、バイア
スを大きくしてアバランシェフォトダイオード301,
302の増倍率を上げる。アバランシェフォトダイオー
ド301,302への入射光量が過大である場合は、バ
イアスを小さくしてアバランシェフォトダイオード30
1,302の増倍率を下げる。この動作でさまざまなウ
エハからの回折光対の位相差φを検出できる。
That is, the avalanche photodiode 3
When the amount of light incident on 01, 302 is too weak, the bias is increased to increase the avalanche photodiode 301,
Increase the multiplication factor of 302. When the amount of light incident on the avalanche photodiodes 301 and 302 is excessive, the bias is reduced to reduce the avalanche photodiode 30.
Decrease the multiplication factor of 1,302. By this operation, the phase difference φ of the diffracted light pairs from various wafers can be detected.

【0040】更にゲインコントロール部309は、ルッ
クアップテーブル313に対して適正利得を参照する。
第一の実施例と同様シーケンスで可変バイアス電源30
3,304の適正値と可変ゲインアンプ307,308
の適正利得をルックアップテーブル313より得て、実
際の指令値と比較、判断する。
Further, the gain controller 309 refers to the look-up table 313 for the proper gain.
The variable bias power supply 30 is operated in the same sequence as in the first embodiment.
Proper values of 3,304 and variable gain amplifiers 307, 308
The appropriate gain is obtained from the look-up table 313 and compared with the actual command value to determine.

【0041】図5は代表的半導体製造プロセスを施した
半導体ウエハサンプル上の回折格子の回折効率を、0次
回折光と1次回折光について実験的に求めた結果を示す
表である。図5において、ウエハタイプ501−1から
503−4までのサンプルは、材質、膜厚、構造が異な
っている。そして、0次回折光の回折効率と1次回折光
の回折効率との間には、単純な相関がないことがわか
る。
FIG. 5 is a table showing the experimental results of the diffraction efficiency of the diffraction grating on the semiconductor wafer sample subjected to the typical semiconductor manufacturing process, for the 0th-order diffracted light and the 1st-order diffracted light. In FIG. 5, samples of wafer types 501-1 to 503-4 differ in material, film thickness, and structure. It can be seen that there is no simple correlation between the diffraction efficiency of the 0th-order diffracted light and the diffraction efficiency of the 1st-order diffracted light.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上のように請求項1の発明によれば、
第N次回折光から変位情報を有する第一信号を検出する
第一信号検出手段と、前記第一信号から変位情報を有す
る第二信号を検出する第二信号検出手段と、前記第一信
号を基準に前記第二信号検出手段の利得を調整する利得
調整手段とを備え、ウエハから反射したN次回折光(計
測光)のゲインを該N次回折光自身を基準にして決定す
るように構成したので、ウエハの材質や膜厚や構造の違
いに起因する回折効率の複雑な変化の影響を受けて計測
ミスをおこさないという効果がえられる。
As described above, according to the invention of claim 1,
First signal detecting means for detecting a first signal having displacement information from the Nth diffracted light, second signal detecting means for detecting a second signal having displacement information from the first signal, and the first signal as a reference And a gain adjusting means for adjusting the gain of the second signal detecting means, and the gain of the Nth-order diffracted light (measurement light) reflected from the wafer is determined with reference to the Nth-order diffracted light itself. It is possible to obtain an effect that a measurement error does not occur under the influence of a complicated change in diffraction efficiency due to a difference in wafer material, film thickness, and structure.

【0043】また請求項2の発明によれば、第N次回折
光から変位情報を有する第一信号を検出する第一信号検
出手段と、前記第一信号から変位情報を有する第二信号
を検出する第二信号検出手段と、前記第一信号を基準に
前記第一信号検出手段の利得と前記第二信号検出手段の
利得を調整する利得調整手段とを備えて構成したので、
ウエハから反射したN次回折光の過大入射、あるいは微
弱入射であっても、精度よく計測できるという効果があ
る。
According to the invention of claim 2, the first signal detecting means for detecting the first signal having the displacement information from the Nth diffracted light and the second signal having the displacement information from the first signal are detected. Since the second signal detecting means and the gain adjusting means for adjusting the gain of the first signal detecting means and the gain of the second signal detecting means on the basis of the first signal are provided,
Even if the Nth-order diffracted light reflected from the wafer is excessively incident or weakly incident, there is an effect that it can be accurately measured.

【0044】更に請求項1及び2の発明においてルック
アップテーブルを用いて適正利得と、実際の指令値とを
比較、判断しているので、半導体基板のプロセス・パラ
メータの異常を検出することもできる。
Furthermore, in the first and second aspects of the present invention, since the proper gain and the actual command value are compared and judged by using the look-up table, it is possible to detect the abnormality of the process parameter of the semiconductor substrate. .

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

【図1】 本発明の実施例1を示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】 重ね合わせ精度測定用マークの説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of overlay accuracy measurement marks.

【図3】 実施例1のゲインコントロール部の作用を説
明するフローチャート図。
FIG. 3 is a flowchart illustrating the operation of the gain control unit according to the first embodiment.

【図4】 本発明の実施例2の構成図。FIG. 4 is a configuration diagram of a second embodiment of the present invention.

【図5】 回折効率の実験データを示す表図。FIG. 5 is a table showing experimental data of diffraction efficiency.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

15 プリアンプ(第一信号検出手段) 16 プリアンプ(第一信号検出手段) 17 可変ゲインアンプ(第二信号検出手段) 18 可変ゲインアンプ(第二信号検出手段) 19 位相差検出器 20 ゲインコントロール部(利得調整手段) 301 アバランシェフォトダイオード(第一信号検出
手段) 302 アバランシェフォトダイオード(第一信号検出
手段) 303 可変バイアス電源(第一信号検出手段) 304 可変バイアス電源(第一信号検出手段) 305 プリアンプ(第一信号検出手段) 306 プリアンプ(第一信号検出手段) 306 可変ゲインアンプ(第二信号検出手段) 306 可変ゲインアンプ(第二信号検出手段) 309 ゲインコントロール部(利得調整手段)
15 preamplifier (first signal detecting means) 16 preamplifier (first signal detecting means) 17 variable gain amplifier (second signal detecting means) 18 variable gain amplifier (second signal detecting means) 19 phase difference detector 20 gain control section ( Gain adjusting means) 301 Avalanche photodiode (first signal detecting means) 302 Avalanche photodiode (first signal detecting means) 303 Variable bias power source (first signal detecting means) 304 Variable bias power source (first signal detecting means) 305 Preamplifier (First signal detecting means) 306 Preamplifier (first signal detecting means) 306 Variable gain amplifier (second signal detecting means) 306 Variable gain amplifier (second signal detecting means) 309 Gain control section (gain adjusting means)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザー光を半導体基板上の格子状計測
用マークに照射し、その格子状計測用マークからの回折
光によって計測する干渉計測装置において、第N次回折
光から変位情報を有する第一信号を検出する第一信号検
出手段と、前記第一信号から変位情報を有する第二信号
を検出する第二信号検出手段と、前記第一信号を基準に
前記第二信号検出手段の利得を調整する利得調整手段
と、前記利得の適正値と前記半導体基板のプロセス・パ
ラメータとの関係を予め記憶させてあるルックアップテ
ーブルとを備えたことを特徴とする干渉計測装置。
1. An interferometer that irradiates a laser beam onto a lattice-shaped measuring mark on a semiconductor substrate and measures the diffracted light from the lattice-shaped measuring mark, wherein the interferometer has displacement information from the Nth-order diffracted light. A first signal detecting means for detecting a signal, a second signal detecting means for detecting a second signal having displacement information from the first signal, and a gain of the second signal detecting means based on the first signal An interferometer according to claim 1, further comprising: a gain adjusting means, and a look-up table in which a relationship between the proper value of the gain and a process parameter of the semiconductor substrate is stored in advance.
【請求項2】 レーザー光を半導体基板上の格子状計測
用マークに照射し、その格子状計測用マークからの回折
光によって計測する干渉計測装置において、第N次回折
光から変位情報を有する第一信号を検出する第一信号検
出手段と、前記第一信号から変位情報を有する第二信号
を検出する第二信号検出手段と、前記第一信号を基準に
前記第一信号検出手段の利得と前記第二信号検出手段の
利得を調整する利得調整手段と、前記第一信号検出手段
の利得の適正値と前記第二信号検出手段の利得の適正値
と前記半導体基板のプロセス・パラメータとの関係を予
め記憶させてあるルックアップテーブルとを備えること
を特徴とする干渉計測装置。
2. An interferometer for irradiating a laser beam onto a lattice-shaped measuring mark on a semiconductor substrate and measuring the diffracted light from the lattice-shaped measuring mark, the first interferometer having displacement information from the Nth-order diffracted light. A first signal detecting means for detecting a signal; a second signal detecting means for detecting a second signal having displacement information from the first signal; a gain of the first signal detecting means based on the first signal; A gain adjusting means for adjusting the gain of the second signal detecting means, and a relationship between a proper value of the gain of the first signal detecting means, a proper value of the gain of the second signal detecting means, and a process parameter of the semiconductor substrate. An interference measuring apparatus, comprising: a lookup table stored in advance.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107907058A (en) * 2017-11-14 2018-04-13 黄茂连 A kind of measuring device of optical component thickness

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107907058A (en) * 2017-11-14 2018-04-13 黄茂连 A kind of measuring device of optical component thickness
CN107907058B (en) * 2017-11-14 2020-10-02 上饶市盛和光学有限公司 Measuring device for thickness of optical component

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