JPH08124847A - 位置ずれ計測方法及びそれを用いた位置ずれ計測装置 - Google Patents

位置ずれ計測方法及びそれを用いた位置ずれ計測装置

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JPH08124847A JP7237663A JP23766395A JPH08124847A JP H08124847 A JPH08124847 A JP H08124847A JP 7237663 A JP7237663 A JP 7237663A JP 23766395 A JP23766395 A JP 23766395A JP H08124847 A JPH08124847 A JP H08124847A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体基板上に微細な回路パターンを重ね焼
き付けをしたパターン同士の位置ずれを計測する際、レ
ーザー光源にドリフト性変動が残っている場合において
も、高精度で安定して計測値が得られる位置ずれ計測方
法及びそれを用いた位置ずれ計測装置を達成すること。 【解決手段】 回折格子状のアライメントマークを用い
て、２つのアライメントマークで構成される計測マーク
の位置ずれとしてヘテロダイン干渉法によって計測する
際、計測装置上に安定度モニタ用マークを設け、半導体
基板上に参照マークを設け、該安定度モニタ用マークを
計測して、その計測値から光源の安定度を判定し、該光
源の安定度に応じて該安定度モニタ用マーク及び該参照
マークの計測頻度を決定し、該参照マークの計測値を使
用して該計測マークの計測値を補正することを特徴とす
る位置ずれ計測方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は位置ずれ計測方法及
びそれを用いた位置ずれ計測装置に関し、特に、半導体
基板上に微細な回路パターンを位置合わせをして重ね焼
き付けをした時に、各焼き付け時の回路パターン同士が
感光体上でどれ程正確に重ね合わされているかを計測す
る半導体素子製造用の露光装置による位置合わせの正確
さを計測する場合に好適に応用できるものである。
【０００２】
【従来の技術】特開平4-212002号公報に於いては半導体
基板上に重ね焼付けを行った回路パターンのずれを検出
する際に二周波レーザーを光源として用いヘテロダイン
干渉法を用いて計測する装置が開示されている。同公報
では重ね焼きの際に同時に形成した回折格子を利用して
２つの回折光のビート信号の位相差を検出して２つの回
折格子間の相対的位置ずれを計測している。かかるレー
ザーを光源とする位置ずれ計測装置では、装置の電源を
投入してからレーザーヘッドに対して十分なウォーミン
グアップ時間をおいてから計測を開始するか、又はレー
ザーヘッドを昼夜を問わず連続運転させておいて、装置
を定常状態に保ち、もって安定な計測性能を得ることで
高精度の計測を実現していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般に市販のレーザー
ヘッドのウォーミングアップ時間は３０分程で良いとさ
れている。しかし、上記公報で提案している位置ずれ計
測装置の如く高精度、高分解能の位置ずれ計測装置で
は、レーザー光源の安定性への要求が厳しくなり、３０
分程度のウォーミングアップ時間では不十分となり、更
に長時間のウォーミングアップ時間を必要とし、計測装
置の稼働時間に制約を来していた。
【０００４】又環境の変化に対して計測装置の精度も敏
感に変化することになり、計測値の再現性が低下する課
題も生じていた。
【０００５】図９は二周波レーザーを光源として２つの
回折格子間の相対的位置ずれを回折光のヘテロダイン干
渉を利用して測定する場合のずれ計測値の経時特性の説
明図である。図中、横軸は時間を示し、縦軸は回折格子
のずれの計測値を示している。本来この２つの回折格子
は相対的位置ずれ△Ｘ＝△Ｙ＝０で形成されているもの
であり、計測値も０でなければならない。しかしながら
レーザー光の照射ビームにドリフト性の変動や周波数の
変動が残っていると回折格子への照射ビームは本来の計
測位置からずれた位置を照射する。即ち２つの回折格子
を偏心して照射することになる。この状態で２つの回折
格子の位置ずれを測定すれば△Ｘ、△Ｙは０を示さずに
或る値を示すことになる。いわば見かけのずれ（計測装
置の経時的計測誤差）を示すことになる。
【０００６】同図はこの見かけのずれが時間の経過と共
に０になる様子を示すものである。同図において時刻Ｏ
は二周波レーザー光源を起動して数１０分のウォーミン
グアップの後、二周波レーザーが一応定常状態になった
時刻である。一般に市販の二周波レーザー光源にはこの
定常状態を確認できる表示器や信号出力を備えているの
で、時刻Ｏを確認できる。
【０００７】時刻Ｏから時刻Ａまでの間、即ち区間ＯＡ
では計測値が激しく変動する。次に区間ＡＢでは、変動
は一時安定している。しかし区間ＢＣでは計測値の変動
は再び大きくなる。そして区間ＣＤでは計測値の変動は
収まり、見かけのずれは殆ど０になり安定になる。
【０００８】従って二周波レーザーを光源とする位置ず
れ計測装置ではレーザー光源が一応定常状態になっても
更に長時間ウォーミングアップを続け、完全にドリフト
性変動が無くなってから計測を開始しなければならなか
った。この事情はレーザーを光源とする高精度の計測装
置については略同様である。
【０００９】本発明は、位置ずれ計測装置上に相対的ず
れ量が既知の２つの回折格子より構成される安定度モニ
タ用マークを設け、又半導体基板上にも相対的ずれ量が
既知の２つの回折格子より構成される参照マークを設
け、安定度モニタ用マークの計測値で光源の安定度をモ
ニタすることにより、適切な頻度で安定度モニタ用マー
クの計測及び参照マークの見かけのずれ値をチェック
し、目的の計測マークの見かけの計測値から参照マーク
の見かけのずれ値を補正することによって、レーザー光
源中に僅かのドリフト性変動がある場合でも、常に精度
の高い、安定したずれ計測値の得られる位置ずれ計測方
法及びそれを用いた位置ずれ計測装置の提供を目的とし
ている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の位置ずれ計測方
法の構成は、 （１−１）半導体基板上に回路パターンと共に回折格子
で構成されるアライメントマークを重ね焼きした回路パ
ターンの位置ずれを２つのアライメントマークで構成さ
れる計測マークの位置ずれとしてヘテロダイン干渉法に
よって計測する際、位置ずれ計測装置上に相対的ずれ量
が既知の２つの回折格子より構成される安定度モニタ用
マークを設け、該半導体基板上に相対的ずれ量が既知の
２つの回折格子より構成される参照マークを設け、該安
定度モニタ用マークを計測して、その計測値から光源の
安定度を判定し、該光源の安定度に応じて該安定度モニ
タ用マーク及び該参照マークの計測頻度を決定し、該参
照マークの計測値を使用して該計測マークの計測値を補
正することを特徴としている。
【００１１】特に、（１−１−１）前記光源の安定度の
判定は安定度モニタ用マークの計測値の時間当たりの変
化率によって行うこと等を特徴としている。
【００１２】（１−２）予め位置ずれ量が知れた２つの
参照物体の位置ずれを計測することによって、前記２物
体の位置ずれを検出する際の計測誤差の時間的変化を測
定するステップ、前記計測誤差の時間的変化に基づい
て、前記２物体の位置ずれを検出する期間中に、前記予
め位置ずれ量が知れた２つの参照物体の位置ずれを検出
することによって前記計測誤差を測定する頻度を決定す
るステップそして前記２物体の位置ずれを検出する期間
中に、検出された前記２物体の位置ずれ量を最新の前記
計測誤差により補正するステップとを用いて該２物体の
位置ずれを検出することを特徴としている。
【００１３】特に、（１−２−１）前記計測誤差の時間
的変化率をａ、目標位置ずれ検出精度をｃとすると、前
記２物体の位置ずれを検出する期間中に前記計測誤差を
測定する時間間隔Ｔを Ｔ≦ａ／ｃ に設定するステップを有することを特徴としている。
【００１４】また、本発明の位置ずれ計測装置の構成
は、 （２−１）半導体基板上に形成された２つの回折格子よ
り成る計測マーク間の相対的位置ずれを、レーザーを光
源とするヘテロダイン干渉法によって計測する位置ずれ
検出装置であって、半導体基板支持部上に設けた相対的
位置ずれ量が既知の２つの回折格子より成る安定度モニ
タ用マークと、該安定度モニタ用マークの計測値を記憶
する計測値記憶部と、該計測値記憶部に記憶している安
定度モニタ用マークの計測値を用いてレーザー光源の安
定度を算出する演算手段と、該計測マークの計測値の補
正情報を与える補正手段とを有し、該計測マークの計測
を行う際、該レーザー光源の安定度に応じて該安定度モ
ニタ用マークの計測頻度を決定し、該補正手段を用いて
該計測マークの計測値を補正することを特徴としてい
る。
【００１５】特に、（２−１−１）前記レーザー光源の
安定度は２つの時刻の前記安定度モニタ用マークの計測
値を用いて演算する時間当たりの該安定度モニタ用マー
クの計測値の変化率である、（２−１−２）前記レーザ
ー光源の起動時以後の前記安定度モニタ用マークの計測
値の標準的経時特性を記憶している標準値記憶部を有
し、該安定度モニタ用マークの計測値が該標準的経時特
性に対して所定の幅の中にあるか否かを判定し、これに
よってレーザー光源の異常を検出する、（２−１−３）
前記補正手段は前記半導体基板上に形成した相対的位置
ずれ量が既知の２つの回折格子より成る参照マークを有
しており、前記計測マークの計測を行う際、前記レーザ
ー光源の安定度に応じて該参照マークの計測頻度を決定
し、該参照マークの計測値を用いて該計測マークの計測
値を補正する、（２−１−４）補助照明光源と、該補助
照明光源からの光束を位置ずれ計測領域に照射する第２
の照射手段と、位置ずれ計測領域の画像を取り込む画像
入力手段と、取り込んだ画像を記憶する観察画像蓄積部
とを有し、前記レーザー光源の安定度に応じて該補助照
明光源からの光束で以て位置ずれ計測領域を照射して、
該画像入力手段を介して該観察画像蓄積部へ画像を取り
込み、取り込んだ該画像を用いて位置ずれ計測の制御を
行うこと等を特徴としている。
【００１６】本発明の位置ずれ計測装置は、 （２−２）予め位置ずれ量が知れた２つの参照物体、前
記参照物体の位置ずれの検出値を記憶する記憶手段、記
憶された前記参照物体の位置ずれの検出値によって、前
記２物体の位置ずれを検出する際の計測誤差の時間的変
化を算出する手段、前記計測誤差の時間的変化に基づい
て、前記２物体の位置ずれを検出する期間中に、前記計
測誤差を前記予め位置ずれ量が知れた２つの参照物体の
位置ずれを検出することによって測定する頻度を決定す
る手段そして前記２物体の位置ずれを検出する期間中
に、検出された前記２物体の位置ずれ量を最新の前記計
測誤差により補正する手段とを用いて該２物体の位置ず
れを検出することを特徴としている。
【００１７】特に、（２−２−１）前記計測誤差の時間
的変化率をａ、目標位置ずれ検出精度をｃとすると、前
記２物体の位置ずれを検出する期間中に前記計測誤差を
測定する時間間隔Ｔを Ｔ≦ａ／ｃ に設定する手段を有することを特徴としている。
【００１８】本発明の計測方法は、 （３−１）計測誤差の時間的変化を測定するステップ、
前記計測誤差の時間的変化に基づいて、計測期間中に前
記計測誤差を測定する頻度を決定するステップ、そして
前記計測期間中において、計測された計測値を最新の前
記計測誤差により補正するステップとを用いて物体の情
報を計測することを特徴としている。
【００１９】特に、（３−１−１）前記計測誤差の時間
的変化率をａ、目標計測精度をｃとすると、前記計測期
間中に前記計測誤差を測定する時間間隔Ｔを Ｔ≦ａ／ｃ に設定するステップを有することを特徴としている。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施例１の要部構
成図である。本実施例は位置ずれ計測装置を半導体素子
製造装置に適用して、重ね合わせ精度の測定を行うもの
である。
【００２１】図２は図１の安定度モニタ用マーク、参照
マーク、計測マークの形状説明図、図３は図１の半導体
基板支持部１０に載置された半導体基板１１の斜視図、
図４は図１の計測マークの説明図である。
【００２２】図中、ＭM は例えば２つの回折格子より構
成される図２（Ａ）に示すパターンを持ち、半導体基板
支持部１０上で半導体基板１１に隣接した位置に形成し
ている。即ちこのパターンでは２つの回折格子の相対的
ずれ△Ｘ＝△Ｙは０として構成されている。以後この２
つの回折格子ＭM を「安定度モニタ用マーク」と、安定
度モニタ用マークの相対的位置ずれの計測を「安定度モ
ニタ用マークの計測」と、その計測値（即ち計測装置の
計測誤差）を「安定度モニタ用マークの計測値」と呼称
する。
【００２３】ＭR は例えば２つの回折格子より構成され
る図２（Ａ）に示す安定度モニタ用マークＭM と同じパ
ターンを持ち、半導体基板１１上に半導体プロセスによ
って、予め焼き付けて形成している。以後この２つの回
折格子ＭR を「参照マーク」と、この参照マークＭR の
相対的位置ずれの計測を「参照マークの計測」と、その
計測値を「参照マークの計測値」と呼称する。なお、参
照マークＭR は補正手段の一要素を構成している。
【００２４】Ｍi,j はアライメントマークであり、これ
は図２（Ｂ）に示す様に回折格子のパターンを持ち、図
４に示すように半導体基板１１上への回路パターン焼き
付け１回毎に回路パターン焼き付けと同時に焼き付けて
形成している。下付字i はｉ回目の半導体プロセスを意
味し、ｊは１つの半導体基板１１中で第ｊ番目のショッ
ト（焼き付け）を意味する。従って、アライメントマー
クＭi,j は１ショットの焼き付け範囲の周辺部にこれま
での焼き付け回数ｎに対応する個数が所定の間隔をおい
て形成されている。
【００２５】そこで半導体基板１１上に重ね焼き付けさ
れている回路パターン同士が感光体上でどれ程正確に重
ね合わされているかを計測する場合には第ｉ−１プロセ
スで焼き付けたアライメントマークＭi-1,j と第ｉプロ
セスで焼き付けたアライメントマークＭi,j とのずれを
計測する。即ち図２（Ｂ）に示すアライメントマークＭ
i-1,j とアライメントマークＭi,j との相対的ずれを計
測する。以後この２つの回折格子を「計測マーク」と、
この２つの回折格子の相対的位置ずれの計測を「計測マ
ークの計測」と、その計測値を「計測マークの計測値」
と呼称する。
【００２６】１は二周波レーザー光源（レーザー光源）
であり、光ヘテロダイン干渉計測用の光源である。２は
補助照明光源であり、位置ずれ計測領域を後記の計測制
御部からの制御信号Ｓ１４によって照明する。３は第１
の照射手段であり、レーザー光源１の光束からヘテロダ
イン干渉に適した少なくとも２つの光束を形成し、後記
のマーク部分（位置ずれ計測領域）を所定の入射角で以
て照射する。１３は第２の照射手段であり、補助照明光
源２からの光束で以て位置ずれ計測領域を照射する。
【００２７】１４は受光光学系であり、マークである回
折格子からの所定回折光３１で以て構成される光ビーム
を受光し、光ヘテロダイン干渉によって得られるビート
信号Ｓ１を出力する。１２は画像入力手段であり、位置
ずれ計測領域の画像を取り込み画像信号Ｓ１３として後
記の観察画像蓄積部へ出力する。４は信号処理系であ
り、受光光学系１４からのビート信号Ｓ１を処理してそ
の位相情報から相対的位置ずれ量を算出して計測値Ｓ２
として出力する。なお、受光光学系１４及び信号処理系
４は各々検出手段の一要素を構成している。
【００２８】５は計測値記憶部であり、信号処理系４か
らの計測値Ｓ２と共に計測対象の種類及び必要に応じて
計測時刻を記憶する。６は差分器（演算手段）であり、
計測値記憶部５中の２つの安定度モニタ用マークＭM の
計測値Ｓ３，Ｓ４を用いて単位時間当たりの安定度モニ
タ用マークＭM の計測値の変化率を計算して、演算結果
Ｓ７を出力する。７は標準値記憶部であり、予め安定度
モニタ用マークＭM の計測値の標準的経時計測特性を記
憶させてある。
【００２９】８は比較器（比較手段）であり、安定度モ
ニタ用マークＭM の計測値Ｓ５と標準値記憶部７中の安
定度計測マークの計測値の標準データＳ６との比較を行
い比較結果Ｓ８を出力している。９は計測制御部であ
り、装置全体の制御を行うと共に装置各部分からの情報
を基に装置の精度維持、計測制御や演算を行う。
【００３０】１０は半導体基板支持部材、１１は半導体
基板、１５は二周波レーザー光源１から出射したレーザ
ー光、１６は補助照明光源２からの照明光、３０はレー
ザー照射光、３１はマークからの回折光、４０は補助光
の照射光、４１は位置ずれ計測領域からの補助光の反射
光である。
【００３１】３３は位置合わせ機構（ＸＹテーブル）、
３４は観察画像蓄積部である。
【００３２】本実施例の動作を説明する。ただし、照射
手段、受光光学系については特開平4-212002号公報に開
示しているものを使用するので、ここでは説明を省略す
る。二周波レーザー光源１から出射したレーザー光１５
は第１の照射手段３を経由して、照射光３０となって所
定の位置ずれ計測領域をスポット状に照射する。一方、
位置合わせ機構３３は計測制御部９からの制御信号Ｓ１
２を受け、照射光３０のビームスポットの位置に計測し
ようとしているマークをおおよそ位置合わせする。この
時観察画像蓄積部３４は照射光３０のビームスポット付
近の画像を取り込み、この画像を利用してマークの位置
合わせの際に、所望の位置への追い込みと位置合わせ確
認を行う。
【００３３】一般的にマークの位置合わせが完了すれ
ば、該マークが計測位置に位置しており、更にこの位置
には照射光３０のビームスポットが来ているので、回折
光３１が受光光学系１４に入射する。そして受光光学系
１４の中で重ね合わせ精度情報を有する電気信号に変換
されて、ビート信号Ｓ１を出力する。
【００３４】信号処理系４はビート信号Ｓ１を受け取
り、その位相情報を利用して計測値を算出し計測値Ｓ２
を出力する。
【００３５】ここで計測値について説明する。
【００３６】安定度モニタ用マークＭM の計測値は△Ｘ
M ，△ＹM である。これは前記のようにレーザー光源１
が全く定常状態になっていれば本来０と計測されるべき
ものが、レーザー光源１のドリフト性変動や波長性の変
動が残っておれば、それに起因して０ではない値を示
す。本実施例では安定度モニタ用マークＭM の計測値を
使用して計測値の単位時間当たりの変化率を算出して光
源の安定度をモニタしている。
【００３７】参照マークＭR の計測値は△ＸR ，△ＹR
であり、これは見かけのずれ値である。これは計測マー
クＭi-1,j 、Ｍi,j の計測時の誤差を除去するために、
計測動作中に計測制御部９からの制御信号により時々計
測している。
【００３８】計測マークＭi-1,j 、Ｍi,j の計測値は△
ｘi,j ，△ｙi,j であり、これは見かけの計測値であ
る。
【００３９】従って計測値Ｓ２としては（△ＸM ，△Ｙ
M ）、（△ＸR ，△ＹR ）、（△ｘi,j ，△ｙi,j ）が
ある。一方、計測制御部９は計測時刻ｔとマーク識別番
号を計測値記憶部５へ制御信号Ｓ９によって与える。そ
して計測値Ｓ２は必要に応じて計測時刻ｔとマーク識別
番号と共に、計測値記憶部５に蓄積記憶する。
【００４０】又、計測制御部９は今計測したものが計測
マークＭi-1,j 、Ｍi,j の見かけの計測値△ｘi,j ，△
ｙi,j である場合は、この計測値と参照マークＭR の見
かけのずれ値△ＸR ，△ＹR を計測値記憶部５から信号
Ｓ１５として取り込み、次式の演算を行い、 △Ｘi,j ＝△ｘi,j −△ＸR （１） △Ｙi,j ＝△ｙi,j −△ＹR （２） 計測マークＭi-1,j 、Ｍi,j のずれ計測値△Ｘi,j ，△
Ｙi,j として計測値記憶部５へ制御信号Ｓ９に乗せて送
り、記憶する。
【００４１】従って、計測値記憶部５で蓄積記憶される
計測値は 安定度モニタ用マークＭM の経時計測値 △Ｘ
M,t ，△ＹM,t ・・ 参照マークＭR の計測値（見かけのずれ値） △Ｘ
R ，△ＹR 計測マークＭi-1,j 、Ｍi,j のずれ計測値 △Ｘ
i,j ，△Ｙi,j これは第ｊショットの部分について第ｉ番目の半導体プ
ロセスにおける焼き付けパターンと第ｉ−１番目の半導
体プロセスにおける焼き付けパターンの重ね合わせ誤差
である。の３種類ある。
【００４２】標準値記憶部７には、安定度モニタ用マー
クＭM の計測値の標準的経時特性（△ＸM,T ，△ＹM,T
・・・・）を標準データとして予め記憶させてある。つ
まり計測制御部９から標準値記憶部７に対して、二周波
レーザー光源１を起動してからの時間ｔを、制御信号Ｓ
１０により与えると、標準値記憶部７はこの時間ｔ（＝
Ｔ）に対応する安定度モニタ用マークＭM の測定値の標
準データを標準値記憶部７から選択して、標準データＳ
６として比較器８へ出力する。
【００４３】そして計測制御部９からの制御信号Ｓ９に
よって、計測値記憶部５が蓄積しているデータの中か
ら、２つの安定度モニタ用マークＭM,t の計測値（△Ｘ
M,t1、△ＹM,t1）、（△ＸM,t2、△ＹM,t2）を選び出
し、計測値Ｓ３、Ｓ４として差分器６へ出力する。計測
値Ｓ３とＳ４は、比較的近接した時刻ｔ１，ｔ２に計測
されたデータである。これによって差分器６は次式の演
算を行う。
【００４４】
【数１】 この演算結果Ｓ７は、或る近接した二つの時刻（ｔ１〜
ｔ２）間の、安定度モニタ用マークＭM の計測値の変化
率を示す。
【００４５】一方、比較器８は計測値記憶部５より、安
定度モニタ用マークＭM の最近の計測値Ｓ５（△Ｘ
M,t 、△ＹM,t ）を受け取り、標準値記憶部７から得た
標準データＳ６（△ＸM,T 、△ＹM,T ）に対してある巾
の中にあるか否かを判定し、その結果を比較結果Ｓ８と
して計測制御部９へ出力する。もし標準データに対して
大きくずれておれば、計測制御部９はレーザー光源１に
何らかの異常があると判断し、装置外部に警告を発す
る。
【００４６】差分器６の演算結果Ｓ７（ζ，η）と、比
較器８の比較結果Ｓ８を受けた計測制御部９は、補助照
明光源２を点灯・消灯したり、安定度モニタ用マークＭ
M や参照マークＭR を計測する頻度を増減する。
【００４７】図５〜図８は実施例１の動作を表すフロー
チャートである。
【００４８】図５は本装置を起動してから半導体基板の
第１ショットについて計測を始めるまでのフローチャー
トである。先ず処理１０で本実施例の装置の電源を投入
すると、処理１１で装置各部の初期化処理を行う。例え
ば電子回路の動作モードセット等の電気的初期化処理
や、位置合わせ機構の原点出し等の機械的処理が行われ
る。次に処理１２では、二周波レーザー光源１が定常状
態になるまで待つ。一般に市販の二周波レーザーには定
常状態を確認できる表示器や信号出力を備えているの
で、確認は容易である。
【００４９】二周波レーザー光源１はウォーミングアッ
プが終われば、おおむね安定状態になる。しかし、前記
のように出射光の方向変動については、ドリフト性変動
と振動性変動の両方が、ウォーミングアップ後も存在す
る。一般的には、ドリフト性変動は、数時間経過すれば
殆ど無くなるが、この間に半導体基板上のビームスポッ
ト位置が移動する。この結果装置起動後の数時間はドリ
フト性変動によりマーク位置合わせの際にビームスポッ
トが所定の位置からずれて照射されるため、所定の位置
を観測している観察画像に照明ムラが発生し、位置合わ
せ確認や追い込みが出来なくなる。
【００５０】しかし、本実施例ではドリフト性変動が収
まっていない状態でも位置合わせ確認や追い込みを可能
としている。
【００５１】先ず処理１３で半導体基板１１を半導体基
板支持部１０にセットする。
【００５２】次に実施例１の装置は処理１４で補助照明
光源２を点灯する。これはレーザー光源１にドリフト性
変動が残っており、レーザー光がマークの部分を偏芯し
て照明している場合でも、補助照明光源２によってマー
クを均一に照明し、マークの位置合わせや追い込みを確
実に行えるようにする為である。次に処理１５で安定度
モニタ用マークＭM を計測位置に位置合わせして、処理
１６で位置ずれ計測に不要な補助照明光源２を消灯し
て、処理１７で安定度モニタ用マークＭM の１回目の測
定を行う。
【００５３】次に処理１８から処理２１まででもう１度
安定度モニタ用マークＭM を計測する。
【００５４】以上の２回の安定度モニタ用マークＭM の
測定によってこのマークの計測値の変化率を求められる
ことになった。
【００５５】これから半導体基板１１上の各ショットの
重ね合わせ誤差の計測がスタートする。先ず処理２２に
おいてｊ＝０とセットして、処理２３に進む。ここでは
全ショットの計測が終わったか否かの判断であるが、当
然NOであり、処理は２４へ進みｊを１増やして第１ショ
ットの計測に進む。処理２５では最近の２つの時刻ｔ１
とｔ２の安定度モニタ用マークＭM の測定値を用い、変
化率ζ、ηを計算する。
【００５６】処理２６において変化率ζ、ηの値によっ
てA1〜A4に分岐する。すなわち変化率ζ、ηの値を４つ
の領域に分けており、変化率が最も大きい領域にあれば
フローはA1に分岐し、変化率ζ、ηの値がその次の領域
にあればフローはA2に分岐し、以下A3,A4 へと分岐す
る。
【００５７】今の場合、変化率ζ、ηの値が最も大きい
領域にあったとしてフローがA1に進んだとする。この場
合は図６に示す様に第ｊショットのずれ計測に際して、
毎回補助照明光源２を点灯してマークを照明し、又毎回
のずれ計測の前に安定度モニタ用マークＭM 及び参照マ
ークＭR の計測を行う。
【００５８】このフローを説明する。処理１０１におい
て補助照明光源２を点灯する。これはレーザー光源１の
ドリフト性変動が飽和していない段階ではレーザー光源
１のビームスポットが測定マークの中心から偏心してお
り、これが為にレーザー光の照明によって観察画像を取
り込もうとすれば画像の一部が欠けたりして、位置合わ
せや追い込みが出来なくなるので、補助照明光源２によ
って測定マークを照明し、位置合わせや追い込みを確実
にするためである。次いで処理１０２で安定度モニタ用
マークＭM を計測位置に位置合わせして、処理１０３で
計測に不要な補助照明光源２を消灯して、処理１０４で
安定度モニタ用マークＭM を計測して計測値△ＸM,t 、
△ＹM,t を得る。
【００５９】次に処理１０５から処理１０８までは参照
マークＭR について同じ処理を繰り返し、見かけのずれ
値△ＸR ，△ＹR を得る。
【００６０】次に処理１０９から処理１１２までは計測
マークＭi-1,j ，Ｍi,j について同じ処理を繰り返し、
見かけの計測値△ｘi,j ，△ｙi,j を得る。そして処理
１１３において（１）、（２）の演算を行い、ずれ計測
値△Ｘi,j ，△Ｙi,j を得て、第１ショットの計測を終
わる。そして図５のフローのB 点に移り、ジョブ終了の
判断及び次測定の為の変化率の計算、分岐へと進む。
【００６１】A1のフローはレーザー光源１のドリフト性
変動が激しい場合、毎回安定度モニタ用マークＭM 及び
参照マークＭR の測定を行い、１個のショットのずれ計
測を行う度に変化率ζ、ηをこまめにチェックし、参照
マークＭR の見かけのずれ値△ＸR ，△ＹR も毎回計測
していることを示している。
【００６２】もし変化率ζ、ηが２番目に大きい領域に
あれば、フローはA2へ分岐する。図７のA2のフローにつ
いて説明する。この場合は変化率ζ、ηがある程度小さ
くなっていて二周波レーザー光源１の出射方向のドリフ
ト性変動が略飽和して、レーザー光がマーク部分を確実
に照明しているので補助照明光源２が不要になってい
る。そこで図７に示す様に補助照明２は使用せず、基本
的に１回の安定度モニタ用マークＭM 及び参照マークＭ
R の測定を行って、２個のショットのずれ測定を行う。
【００６３】処理２０１と２０２では安定度モニタ用マ
ークＭM の測定をする。前記のA1のフローとの違いは、
補助照明光源２を点灯していない点である。
【００６４】次に処理２０３と２０４とで参照マークＭ
R の測定を行い見かけのずれ値△ＸR ，△ＹR を得る。
【００６５】そして、処理２０５と２０６とで第ｊショ
ットの重ね合わせ誤差の測定を行う。即ち計測マークＭ
i-1,j ，Ｍi,j について位置合わせ、測定を行いみかけ
の計測値△ｘi,j ，△ｙi,j を得る。そして処理２０７
において（１）、（２）の演算を行いずれ計測値△Ｘ
i,j ，△Ｙi,j を得て、第ｊショットの計測を終わる。
【００６６】次に判断２０８において全ショットの計測
が終わったか否かの判断を行い、計測ジョブの終了又は
継続へ別れる。
【００６７】継続する場合は処理２０９へ進む。ここで
はｊを１進め、処理２１０と２１１で第ｊショットのず
れの測定を行う。即ち計測マークＭi-1,j ，Ｍi,j につ
いて位置合わせ、測定を行い見かけの計測値△ｘi,j ，
△ｙi,j を得る。そして処理２１２において（１）、
（２）の演算を行いずれ計測値△Ｘi,j ，△Ｙi,j を得
て、第ｊショットの計測を終わる。そして図５のフロー
のB 点に移り、ジョブ終了の判断及び次測定の為の変化
率の計算、分岐へと進む。
【００６８】以上の様にA2のフローではドリフト性変動
が略飽和しているので、補助照明光源２も点灯せず、１
回の安定度モニタ用マークＭM 及び参照マークＭR の測
定で２ショットのずれ測定を行っているので、A1のフロ
ーを採る場合よりもスループットが向上する。
【００６９】もし変化率ζ、ηが３番目に大きい領域に
あれば、フローはA3へ分岐する。図８のA3のフローにつ
いて説明する。この場合はA2のフローと似ているが、A2
の場合よりもレーザーのドリフト性変動が更に飽和して
いるので基本的に１回の安定度モニタ用マークＭM 及び
参照マークＭR の測定を行って、３個のショットのずれ
測定を行っている。
【００７０】従ってA2の場合よりも更にスループットが
向上する。
【００７１】A4のフローについては説明を省くが、更に
ドリフト性変動が飽和しているので、１回の安定度モニ
タ用マークＭM 及び参照マークＭR の測定によって４シ
ョット或はそれ以上の数のショットの測定を行うフロー
にすれば良い。
【００７２】図１０〜図１３は本発明の実施例２の説明
図である。本実施例は、位置ずれ計測装置を半導体素子
製造装置に適用して、重ね合わせ精度の測定を行うもの
である。図１０は本実施例の光学系概略図、図１１は照
射光と計測マークの配置を示す図、図１２はウエハ上の
測定を行うマークの配置を示す図であり、図１３は、温
度変化と位相差検出器の出力の関係を示す図である。
【００７３】図１２は、ウエハ上に配置されている実際
に測定を行うマークの配置の一部を示した図である。重
ね合わせ精度の測定は、図１１に示すように相対位置ず
れ量が既知の２つの回折格子対からなる参照マーク４
８，４９について測定を行い、得られる測定値を基準値
とし、次に第ｉレイヤと第ｉ−１レイヤのずれ量を計測
する計測マーク５０，５１に対して測定を行い、得られ
る測定値をずれ量測定値としている。そして、ずれ量測
定値から基準値を比較することにより、測定光学系の固
有収差あるいはウエハの面内回転による測定誤差が除去
された真のずれ量測定値を得ることができる。通常、参
照マーク４８，４９に対し１回の測定を行い、得られる
基準値を演算器６４に蓄積した後、ウエハ１１上の複数
の位置に配置された計測マークを順次計測し、これらの
計測値と基準値を比較することにより、ウエハ上の各計
測マーク位置での真のずれ量測定値を得る。
【００７４】図１０，図１１を用いて測定の原理及び流
れを説明する。
【００７５】図１０において、二周波レーザー光源１か
らは、同じ光軸上にあって偏光面が互いに直交し、わず
かに周波数が異なる２つの光４２，４３が発せられる。
ここで光４２は p偏光の光、光４３は s偏光の光とす
る。光４２の複素振幅をＥ1 、光４３の複素振幅をＥ2
とすると、複素振幅Ｅ1 ，Ｅ2 は次の式で表される。
【００７６】 Ｅ1 ＝ A exp{ i ω1 t } ・・・・・・（１０） Ｅ2 ＝ B exp{ i ω2 t } ・・・・・・（１１） ここで Ａ，Ｂは振幅、ω1 ，ω2 は角周波数である。
２つの光４２，４３はミラー４４により偏向され、レン
ズ４５を通過して、偏光ビームスプリッタ４６（以下Ｐ
ＢＳ４６）に入射する。ＰＢＳ４６に入射した２つの光
はビームスプリット面で偏光方向の違いにより、２つの
方向に分割される。ＰＢＳ４６のビームスプリット面を
透過した p偏光の光４２はミラー４７で偏向され、ウエ
ハ１１上の参照マーク４８，４９、計測マーク５０，５
１を照射する。
【００７７】一方、ＰＢＳ４６のビームスプリット面で
反射した s偏光の光４３はミラー５２で偏向され、同様
にウエハ１１上の参照マーク４８，４９、計測マーク５
０，５１を照射する。
【００７８】図１１のように、光４２，４３は計測マー
ク５０，５１で反射回折され、光４２については−１次
の回折光５３，５４、光４３については＋１次の回折光
５５，５６が図１０のミラー５７以下の検出系に入射す
る。これらの回折光のうち、回折光５３，５５はウエハ
上の計測マーク５０から得られる光、回折光５４，５６
はウエハ上の計測マーク５１から得られる光である。４
つの回折光５３，５４，５５，５６の複素振幅を式で表
すと以下のようになる。
【００７９】 Ｅ3 ＝ A1・exp{ i( ω1 t −φa)} ・・・・・・（１２） Ｅ4 ＝ A2・exp{ i( ω1 t −φb)} ・・・・・・（１３） Ｅ5 ＝ B1・exp{ i( ω2 t ＋φa)} ・・・・・・（１４） Ｅ6 ＝ B2・exp{ i( ω2 t ＋φb)} ・・・・・・（１５） ここでＥ3 は回折光５３、Ｅ4 は回折光５４、Ｅ5 は回
折光５５、Ｅ6 は回折光５６に対応する。また A1 ,A
2 ,B1 ,B2 は各回折光の振幅、φa ，φb は計測マーク
５０，５１の基準位置からのずれ量 xa , xbに相当する
位相量で、 φa ＝ 2π・xa/ p ・・・・・・（１６） φb ＝ 2π・xb/ p ・・・・・・（１７） である。
【００８０】図１０で４つの回折光５３〜５６はミラー
５７により偏向され、レンズ５８を通過して偏光板５９
で偏光面が揃えられた後、回折光はレンズ５８に関して
計測マーク５０，５１と共役位置に設置したエッジミラ
ー６０により、計測マーク５０からの回折光５３，５５
と、計測マーク５１からの回折光５４，５６に分離され
る。エッジミラー６０を透過した回折光５３，５５はレ
ンズ６１により光検出器６２に結像され、光電変換され
る。
【００８１】同様に、エッジミラー６０を反射した回折
光５４，５６はレンズ６３により光検出器６４に結像さ
れ、光電変換される。光検出器６２から得られるビート
信号Ｉ1 及び光検出器６４から得られるビート信号Ｉ2
を式で表すと Ｉ1 ＝ A1 2＋ B1 2＋2A1B1cos{2π( ω2 −ω1)t ＋ 2φa} ・・・・（１８） Ｉ2 ＝ A2 2＋ B2 2＋2A2B2cos{2π( ω2 −ω1)t ＋ 2φb} ・・・・（１９） となる。
【００８２】A1 2＋ B1 2 ， A2 2＋ B2 2は直流成分、2A1
B1 ， 2A2B2 は振幅である。ビート信号Ｉ1 , I2の位
相差Δφを位相差検出器６５により求めると Δφ＝ 2 (φa −φb) ・・・・・・（２０） となり、Δφより計測マーク５０，５１の光ヘテロダイ
ン検出手段による相対位置ずれ量 x2 は、 x2＝ xb −xa＝ pΔφ/4π ・・・・・・（２１） として求めることができる。
【００８３】以上に説明した測定の原理及び測定の流れ
は計測マークについて述べたが、参照マークについての
測定の原理及び測定の流れも同様である。
【００８４】いまここで、本実施例で述べている重ね合
わせ精度測定機が置かれている雰囲気中の温度が時間と
共に変化すれば、それに応じて位相差検出器６５の出力
が変化する。しかし、雰囲気中の温度変化により位相差
検出器６５の出力が変化すれば、参照マーク４８，４９
を測定した時刻と計測マーク５０，５１を測定した時刻
の間隔が長くなれば、基準値とずれ量測定値を比較して
得られる真のずれ量測定値は不確かな値となる。ここ
で、雰囲気中の温度変化を温度測定機６７でモニタし、
演算器６６で単位時間当りの温度変化率を求め、予め演
算器６６に蓄積された単位時間当りの温度変化率と位相
差検出器の出力値の変化率を比較し、参照マークの測定
頻度を決定する。そして演算器６６よりウエハステージ
６８に対して参照マークの測定時に、参照マークが測定
位置にセットされるようにウエハステージ６８の移動命
令を出す。例えば、図１３に示すように重ね合わせ精度
測定機が置かれている雰囲気中の温度が時間と共に変化
したとする。領域１の区間は温度変化率が大きく、それ
に連れて位相差検出器６５の出力も変化している。この
様な場合はその温度変化率に応じて参照マーク４８，４
９の測定を増やすようにし、領域２のように雰囲気中の
温度が安定しているときは参照マーク４８，４９の測定
回数を少なくすれば高精度かつ効率の良い測定が可能と
なる。
【００８５】ここで、計測マークを何個測定する毎に参
照マークを測定するかという参照マークの測定頻度ｍは
次のような計算で決定される。１マーク当りの測定時間
をｔ、単位時間当りの位相差検出器の温度変化による出
力値の変化率をｃ、目標測定精度をａとすると、 ０＜ｍ＜ａ／（ｔ×ｃ） （ｍは整数） となる。
【００８６】または、参照マークを何時間毎に測定する
頻度Ｔ（時間）は、 Ｔ≦ａ／ｃ となる。
【００８７】
【発明の効果】本発明は以上の構成により、位置ずれ計
測装置上に相対的ずれ量が既知の２つの回折格子より構
成される安定度モニタ用マークを設け、又半導体基板上
にも相対的ずれ量が既知の２つの回折格子より構成され
る参照マークを設け、安定度モニタ用マークの計測値で
光源の安定度をモニタすることにより、適切な頻度で安
定度モニタ用マークの計測及び参照マークの見かけのず
れ値をチェックし、目的の計測マークの見かけの計測値
から参照マークの見かけのずれ値を補正することによっ
て、レーザー光源中に僅かのドリフト性変動がある場合
でも、常に精度の高い、安定したずれ計測値の得られる
位置ずれ計測方法及びそれを用いた位置ずれ計測装置を
達成している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１の概略構成図
【図２】 安定度モニタ用マーク、参照マーク、計測マ
ークの形状説明図
【図３】 図１の基板支持部に載置された半導体基板の
斜視図
【図４】 図１の計測マーク説明図
【図５】 実施例１の動作フローチャート１
【図６】 実施例１の動作フローチャート２
【図７】 実施例１の動作フローチャート３
【図８】 実施例１の動作フローチャート４
【図９】 実施例１の安定度モニタ用マークの計測値の
経時特性
【図１０】 本発明の実施例２の概略構成図
【図１１】 図１０の一部分の説明図
【図１２】 図１０の一部分の説明図
【図１３】 重ね合わせ精度測定機の雰囲気中の温度と
時間変化との説明図
【符号の説明】
１ 二周波レーザー光源 ２ 補助照明光源 ３ 第１の照射手段 ４ 信号処理系 ５ 計測値記憶部 ６ 差分器 ７ 標準値記憶部 ８ 比較器 ９ 計測制御部 １０ 半導体基板支持部 １１ 半導体基板 １２ 画像入力手段 １３ 第２の照射手段 １４ 受光光学系 １５ レーザー光 １６ 補助照明光 ３０ レーザー光の照射光 ３１ 回折光 ３３ 位置合わせ機構 ３４ 観察画像蓄積部 ４０ 補助光の照射光 ４１ 補助光の反射光 ＭM 安定度モニタ用マーク ＭR 参照マーク Ｍi,j アライメントマーク Ｍi-1,j 、Ｍi,j 計測マーク Ｓ１ ビート信号 Ｓ２ 計測値 Ｓ３ 記憶部から読み出された時刻ｔ１における安定度
モニタ用マークＭMの計測値（△ＸM,t1，△ＹM,t1） Ｓ４ 記憶部から読み出された時刻ｔ２における安定度
モニタ用マークＭMの計測値（△ＸM,t2，△ＹM,t2） Ｓ５ 記憶部から読み出された最近の安定度モニタ用マ
ークＭMの計測値（△ＸM,t ，△ＹM,t ） Ｓ６ 標準値記憶部から読み出された安定度モニタ用マ
ークＭM の標準データ（△ＸM,T ，△ＹM,T ） Ｓ７ 差分器の演算結果 Ｓ８ 比較器の比較結果 Ｓ９ 計測値記憶部の動作を制御する制御信号 Ｓ１０ 標準値記憶部の制御信号 Ｓ１１ 観察画像蓄積部の制御信号 Ｓ１２ 位置合わせ機構の制御信号 Ｓ１３ 計測ビームが照射されている付近の画像信号 Ｓ１４ 補助照明光源の制御信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 千徳 孝一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体基板上に回路パターンと共に回折
    格子で構成されるアライメントマークを重ね焼きした回
    路パターンの位置ずれを２つのアライメントマークで構
    成される計測マークの位置ずれとしてヘテロダイン干渉
    法によって計測する際、 位置ずれ計測装置上に相対的ずれ量が既知の２つの回折
    格子より構成される安定度モニタ用マークを設け、該半
    導体基板上に相対的ずれ量が既知の２つの回折格子より
    構成される参照マークを設け、該安定度モニタ用マーク
    を計測して、その計測値から光源の安定度を判定し、該
    光源の安定度に応じて該安定度モニタ用マーク及び該参
    照マークの計測頻度を決定し、該参照マークの計測値を
    使用して該計測マークの計測値を補正することを特徴と
    する位置ずれ計測方法。
  2. 【請求項２】前記光源の安定度の判定は安定度モニタ用
    マークの計測値の時間当たりの変化率によって行うこと
    を特徴とする請求項１の位置ずれ計測方法。
  3. 【請求項３】半導体基板上に形成された２つの回折格子
    より成る計測マーク間の相対的位置ずれを、レーザーを
    光源とするヘテロダイン干渉法によって計測する位置ず
    れ計測装置であって、 半導体基板支持部上に設けた相対的位置ずれ量が既知の
    ２つの回折格子より成る安定度モニタ用マークと、該安
    定度モニタ用マークの計測値を記憶する計測値記憶部
    と、該計測値記憶部に記憶している安定度モニタ用マー
    クの計測値を用いてレーザー光源の安定度を算出する演
    算手段と、該計測マークの計測値の補正情報を与える補
    正手段とを有し、 該計測マークの計測を行う際、該レーザー光源の安定度
    に応じて該安定度モニタ用マークの計測頻度を決定し、
    該補正手段を用いて該計測マークの計測値を補正するこ
    とを特徴とする位置ずれ計測装置。
  4. 【請求項４】 前記レーザー光源の安定度は２つの時刻
    の前記安定度モニタ用マークの計測値を用いて演算する
    時間当たりの該安定度モニタ用マークの計測値の変化率
    であることを特徴とする請求項３の位置ずれ計測装置。
  5. 【請求項５】 前記レーザー光源の起動時以後の前記安
    定度モニタ用マークの計測値の標準的経時特性を記憶し
    ている標準値記憶部を有し、 該安定度モニタ用マークの計測値が該標準的経時特性に
    対して所定の幅の中にあるか否かを判定し、これによっ
    てレーザー光源の異常を検出することを特徴とする請求
    項３又は４の位置ずれ計測装置。
  6. 【請求項６】 前記補正手段は前記半導体基板上に形成
    した相対的位置ずれ量が既知の２つの回折格子より成る
    参照マークを有しており、 前記計測マークの計測を行う際、前記レーザー光源の安
    定度に応じて該参照マークの計測頻度を決定し、該参照
    マークの計測値を用いて該計測マークの計測値を補正す
    ることを特徴とする請求項３、４又は５の位置ずれ計測
    装置。
  7. 【請求項７】 補助照明光源と、該補助照明光源からの
    光束を位置ずれ計測領域に照射する第２の照射手段と、
    位置ずれ計測領域の画像を取り込む画像入力手段と、取
    り込んだ画像を記憶する観察画像蓄積部とを有し、 前記レーザー光源の安定度に応じて該補助照明光源から
    の光束で以て位置ずれ計測領域を照射して、該画像入力
    手段を介して該観察画像蓄積部へ画像を取り込み、取り
    込んだ該画像を用いて位置ずれ計測の制御を行うことを
    特徴とする請求項３、４、５又は６の位置ずれ計測装
    置。
  8. 【請求項８】 計測誤差の時間的変化を測定するステッ
    プ、前記計測誤差の時間的変化に基づいて、計測期間中
    に前記計測誤差を測定する頻度を決定するステップ、そ
    して前記計測期間中において、計測された計測値を最新
    の前記計測誤差により補正するステップとを用いて物体
    の情報を計測することを特徴とする計測方法。
  9. 【請求項９】 前記計測誤差の時間的変化率をａ、目標
    計測精度をｃとすると、前記計測期間中に前記計測誤差
    を測定する時間間隔Ｔを Ｔ≦ａ／ｃ に設定するステップを有することを特徴とする請求項８
    の計測方法。
  10. 【請求項１０】 予め位置ずれ量が知れた２つの参照物
    体の位置ずれを計測することによって、前記２物体の位
    置ずれを検出する際の計測誤差の時間的変化を測定する
    ステップ、前記計測誤差の時間的変化に基づいて、前記
    ２物体の位置ずれを検出する期間中に、前記予め位置ず
    れ量が知れた２つの参照物体の位置ずれを検出すること
    によって前記計測誤差を測定する頻度を決定するステッ
    プそして前記２物体の位置ずれを検出する期間中に、検
    出された前記２物体の位置ずれ量を最新の前記計測誤差
    により補正するステップとを用いて該２物体の位置ずれ
    を検出することを特徴とする位置ずれ計測方法。
  11. 【請求項１１】 前記計測誤差の時間的変化率をａ、目
    標位置ずれ検出精度をｃとすると、前記２物体の位置ず
    れを検出する期間中に前記計測誤差を測定する時間間隔
    Ｔを Ｔ≦ａ／ｃ に設定するステップを有することを特徴とする請求項８
    の計測方法。
  12. 【請求項１２】 予め位置ずれ量が知れた２つの参照物
    体、前記参照物体の位置ずれの検出値を記憶する記憶手
    段、記憶された前記参照物体の位置ずれの検出値によっ
    て、前記２物体の位置ずれを検出する際の計測誤差の時
    間的変化を算出する手段、前記計測誤差の時間的変化に
    基づいて、前記２物体の位置ずれを検出する期間中に、
    前記計測誤差を前記予め位置ずれ量が知れた２つの参照
    物体の位置ずれを検出することによって測定する頻度を
    決定する手段そして前記２物体の位置ずれを検出する期
    間中に、検出された前記２物体の位置ずれ量を最新の前
    記計測誤差により補正する手段とを用いて該２物体の位
    置ずれを検出することを特徴とする位置ずれ計測装置。
  13. 【請求項１３】 前記計測誤差の時間的変化率をａ、
    目標位置ずれ検出精度をｃとすると、前記２物体の位置
    ずれを検出する期間中に前記計測誤差を測定する時間間
    隔Ｔを Ｔ≦ａ／ｃ に設定する手段を有することを特徴とする請求項１２の
    位置ずれ計測装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007294600A (ja) * 2006-04-24 2007-11-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 逐次アライメント装置および逐次アライメント方法
JP2010087506A (ja) * 2008-09-30 2010-04-15 Asml Holding Nv 球状色収差補正のための検査装置、リソグラフィ装置および方法
JP2019503504A (ja) * 2016-01-19 2019-02-07 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． 位置センシング機構、そのような機構を含むリソグラフィ装置、位置センシング方法、及びデバイス製造方法

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3437352B2 (ja) 1995-10-02 2003-08-18 キヤノン株式会社 照明光学系及び光源装置
US7009704B1 (en) * 2000-10-26 2006-03-07 Kla-Tencor Technologies Corporation Overlay error detection
US6522993B1 (en) * 2001-09-14 2003-02-18 General Electric Company Method and system for marking surface deviations on a three dimensional surface
TWI225665B (en) * 2001-10-17 2004-12-21 Canon Kk Apparatus control system, apparatus control method, semiconductor exposure apparatus, semiconductor exposure apparatus control method and semiconductor device manufacturing method
JP2003324055A (ja) * 2002-04-30 2003-11-14 Canon Inc 管理システム及び装置及び方法並びに露光装置及びその制御方法
JP4018438B2 (ja) 2002-04-30 2007-12-05 キヤノン株式会社 半導体露光装置を管理する管理システム
US7069104B2 (en) 2002-04-30 2006-06-27 Canon Kabushiki Kaisha Management system, management apparatus, management method, and device manufacturing method
JP4353498B2 (ja) 2002-04-30 2009-10-28 キヤノン株式会社 管理装置及び方法、デバイス製造方法、並びにコンピュータプログラム
JP4958614B2 (ja) * 2006-04-18 2012-06-20 キヤノン株式会社 パターン転写装置、インプリント装置、パターン転写方法および位置合わせ装置
JP5461878B2 (ja) * 2009-04-28 2014-04-02 株式会社ニューフレアテクノロジー ドリフト測定方法、荷電粒子ビーム描画方法および荷電粒子ビーム描画装置
FR2960354B1 (fr) * 2010-05-18 2012-07-13 Centre Nat Rech Scient Dispositif de production de très hautes fréquences par battement de fréquences lumineuses.
CN106773542B (zh) * 2016-12-26 2019-02-19 南通通富微电子有限公司 一种光刻机的晶圆保护模块的位置调整方法及光刻机

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4672567A (en) * 1985-02-19 1987-06-09 Allied Corporation Median filter for reducing data error in distance measuring equipment
GB2229536B (en) * 1989-03-22 1993-04-07 Ferranti Int Signal Signal processing apparatus and method
EP0449582B1 (en) * 1990-03-27 2009-10-21 Canon Kabushiki Kaisha Measuring method and apparatus
JP3029133B2 (ja) * 1990-03-27 2000-04-04 キヤノン株式会社 測定方法及び装置
JP2890882B2 (ja) * 1990-04-06 1999-05-17 キヤノン株式会社 位置付け方法、半導体デバイスの製造方法及びそれを用いた投影露光装置
JP3109852B2 (ja) * 1991-04-16 2000-11-20 キヤノン株式会社 投影露光装置
US5263486A (en) * 1991-11-01 1993-11-23 Telectronics Pacing Systems, Inc. Apparatus and method for electrocardiogram data compression
US5432603A (en) * 1992-11-20 1995-07-11 Canon Kabushiki Kaisha Optical heterodyne interference measuring apparatus and method, and exposing apparatus and device manufacturing method using the same, in which a phase difference between beat signals is detected

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007294600A (ja) * 2006-04-24 2007-11-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 逐次アライメント装置および逐次アライメント方法
JP2010087506A (ja) * 2008-09-30 2010-04-15 Asml Holding Nv 球状色収差補正のための検査装置、リソグラフィ装置および方法
JP2019503504A (ja) * 2016-01-19 2019-02-07 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． 位置センシング機構、そのような機構を含むリソグラフィ装置、位置センシング方法、及びデバイス製造方法

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