JPH10253320A - 位置ずれ量測定装置 - Google Patents
位置ずれ量測定装置Info
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- JPH10253320A JPH10253320A JP6922897A JP6922897A JPH10253320A JP H10253320 A JPH10253320 A JP H10253320A JP 6922897 A JP6922897 A JP 6922897A JP 6922897 A JP6922897 A JP 6922897A JP H10253320 A JPH10253320 A JP H10253320A
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Abstract
を測定することができる位置ずれ量測定装置を提供する
ことにある。 【解決手段】光源からの照射光を十字スリットを有する
開口絞りを介して対物レンズに導入して試料に落射照明
を行う落射照明光学系を有していて、対物レンズの瞳位
置において十字の一方のスリットがパターンに沿った方
向の映像になり、十字の他方のスリットがパターンと直
角な方向の映像になる十字スリットであって、対物レン
ズの瞳径に対する映像との比σにおいてσ=0.3以下
に設定されるスリットの幅とσ=0.6以上に設定され
るスリット長さを持つように選択され、複数のパターン
と直角な方向に配列された受光素子により検出信号を得
るものである。
Description
装置に関し、詳しくは、ウエハ上に形成された各種のパ
ターンの相互間の位置ずれ量、いわゆるレジストレーシ
ョンを測定する位置ずれ量測定装置において、アルミニ
ューム表面等の凹凸(グレイン)に影響されずに信頼性
の高いずれ量が測定できるようなレジストレーション測
定装置に関する。
滑なサブストレートのウエハに対して、各種のパターン
が形成される。これらのパターンは相互間の位置が正確
に形成されることが必要であって、既形成パターンと次
に形成するパターンとの間で、その相互間の位置ずれ
量、いわゆるレジストレーションが精密に測定されてい
る。例えば、ある半導体製造工程において、マスク等を
介して露光により形成されたレジストパターンに対して
その1つ前の工程ですでに下層に形成されている、エッ
チングされたパターンとの間の位置ずれ量がレジストレ
ーション測定装置(位置ずれ量測定装置)により高精度
に測定される。そして、ここでのずれ量があらかじめ設
定されている規定値を越えているときには、形成された
レジストパターンは、洗浄されて、再形成されることに
なる。
RAMの記憶容量の飛躍的な増加に伴い、この位置ずれ
量の測定検査がますます重要となってきている。しか
も、露光により形成されたレジストパターンとその1つ
前の工程ですでに形成されている、エッチングされたパ
ターンとの位置ずれ量の管理値も小さくなり、高精度な
測定が要求される。
に設けられたずれ量測定マークパターンの1つについ
て、あるプロセスにおけるウエハのX方向またはY方向
の断面の一例を示す。位置合わせマークパターンとして
は、例えば、まず、先にウエハ31の表面に酸化シリコ
ンのパターン32が適当なギャップLをなして1つ前の
工程で矩形枠に形成され、パターン32を覆ってウエハ
1の全面にアルミニュームの薄膜33が蒸着される。さ
らに、ギャップLの中心付近31に幅がdのフォトレジ
ストの矩形パターン34が現在の工程における露光によ
って形成される。測定装置の光学系によりこれらの表面
に対して落射照明光を照射して反射光を1ラインCCD
センサにより検出すると、(b)に示す信号波形がえら
れる。アルミニューム薄膜33は不透明であるためパタ
ーン32は検出されないが、そのエッジにより薄膜33
が湾曲しているので、湾曲部Kに対するピークpKが検
出されて、両ピーク間の距離L’が計測され、その中心
点m1の位置が求められる。 また、パターン34の両
側のエッジに対するピークprが検出されて両ピーク間
の距離d′が計測され、その中心点m2の位置が求めら
れる。そして、両中心点m1とm2の間隔δαがパターン
32に対するパターン34の位置ずれ量とされる。 な
お、図では省略してあるが、上記のウエハ1に対して反
応性イオンエッチング処理を行って、パターン34に対
応する薄膜33の部分を残留させてアルミニュームの配
線パターンを形成し、その位置ずれ量が上記と同様な方
法にて測定される。
積度が増加するに伴ってますます小さくなり、例えば6
4メガにおいては80〜100nmとされ、これに対す
る測定精度は10nm以下が要求されている。それが2
56Mへと移行した場合には、この許容値は、さらに厳
しくなる。
は、枠の内側に設けられたずれ量測定マークパターンの
段差が高く、理想的な測定状態での測定波形である。実
際には、DRAMの記憶容量の増加に伴い、後述する図
3に示すように、枠内側のパターンの段差はより低くな
る。そのため、パターンのエッジはなまり、信号波形に
は各種のノイズが乗り、さらにウエハを含めて試料面自
体に凹凸があるのでその影響を受ける。この凹凸は、特
に、アルミニューム薄膜33などの金属表面に現れる不
規則な凹凸(以下グレイン)により発生し、それが反射
光として検出信号に重畳して現れてくる。そのために、
図9(b)の検出信号波形の平坦な信号部分(基準レベ
ル)にうねりを与え、かつノイズを生じさせる。その結
果、ピークにずれが生じ、あるいは疑似ピークが発生し
てその位置を正確に測定できない。しかも、対物レンズ
のフォーカス位置のずれに応じてその影響が大きく現
れ、フォーカスを正確に行わないと安定した測定値が得
られない問題がある。
て、コントラストを上げる対策が採られる。コントラス
トを向上させる単純な方法として対物レンズの瞳径と瞳
位置での光源像の径との比σ、すなわち、(瞳位置での
光源像の径/瞳径)の値σを小さくすることが行われ
る。なお、光源は、通常、円形のピンホールを介して対
物レンズに至り、テレセントリックな状態で落射照明
(ケーラー照明)でウエハに照射される。そのため、ウ
エハに対して垂直方向に検出光学系が配置される。この
場合、経験的にσは、σ=0.5〜0.6で最も安定し
た検出像が得られる。しかし、このσをさらに小さくし
てコントラストを上げる対策を採ると、同時にグレイン
の影響が大きくなり、本来のピークが検出し難くなる問
題が生じる。もちろん、σを大きく採れば、グレインの
影響を小さくすることができるが、その分、ピークレベ
ルも低下してノイズに影響され易くなる。この発明の目
的は、このような従来技術の問題点を解決するものであ
って、グレインの影響を抑えて高い精度で位置ずれ量を
測定することができる位置ずれ量測定装置を提供するこ
とにある。
るためのこの発明の位置ずれ量測定装置の特徴は、光源
からの照射光を十字スリットを有する開口絞りを介して
対物レンズに導入して試料に落射照明を行う落射照明光
学系を有していて、対物レンズの瞳位置において十字の
一方のスリットがパターンに沿った方向の映像になり、
十字の他方のスリットがパターンと直角な方向の映像に
なる十字スリットであって、対物レンズの瞳径に対する
映像との比σにおいてσ=0.3以下に設定されるスリ
ットの幅とσ=0.6以上に設定されるスリット長さを
持つように選択され、複数のパターンと直角な方向に配
列された受光素子により検出信号を得るものである。
リットが対物レンズの瞳径に対する映像との比σにおい
てσ=0.3以下に設定されるスリットの幅とσ=0.
6以上に設定されるスリット長さを持つように選択され
ているので、パターンと直角に配置される受光素子との
関係において、パターンに直角な方向、言い換えれば、
複数の形成パターンに跨る方向ではσ=0.6より受光
素子からみてこれに沿った大きな横長スリットとなり、
パターンに沿った方向、言い換えれば、各パターンの方
向に対応するパターンの検出方向ではσ=0.3以下に
なる受光素子からみてこれと直角方向にある縦長スリッ
トとなる。これにより、パターン検出方向に対するパタ
ーン(エッジ)からの検出信号のコントラストを向上さ
せると同時に、検出方向に沿ってσがσ=0.6より大
きくなっていることでグレインの凹凸のコントラストを
低下させることができる。その結果、グレインによる検
出信号のノイズレベルを抑制し、良好なピーク値を持つ
検出信号を得ることができる。
理を説明する。(a)に示すのが、対物レンズの瞳径と
対物レンズの瞳位置における十字スリットのスリット像
との関係である。53aは、十字スリットの瞳位置での
スリット像であり、1aが対物レンズにおける瞳径(視
野)である。ただし、十字スリット像53aは、ここで
はσ=0.3以下に設定されるスリットの幅(σ=0.
006)とσ=0.6以上に設定されるスリット長さ
(σ=0.9)を持つように選択されているとする。な
お、CCDは、複数のパターンと直角な方向に配列され
た受光素子の一例であり、Dsは、このCCDの検出信
号である。(b)は、パターンに沿った方向だけの縦長
スリットを設けた場合のスリット像53bにおけるCC
Dによる検出信号Dsと、レジストレーションマークM
との関係であり、(c)は、パターンに直角な方向だけ
の横長スリットを設けた場合のスリット像53cにおけ
る検出信号Dsと、レジストレーションマークMとの関
係である。先に円形ピンホールの場合で説明したよう
に、(b)に示すパターンに沿った方向でσを小さく採
ったスリットでは、視野の範囲で得られる受光素子(C
CD)で検出される検出信号Dsのコントラストは向上
する。しかし、同時にグレインの影響を受けて、多数の
ピークも発生し、これがノイズになる。
でσを大きく採ったスリットでは、視野の範囲で得られ
る受光素子(CCD)で検出される検出信号Dsのコン
トラストは低下して検出信号もグレインからの平均化さ
れ、なまった波形になる。そして、(a)に示す十字ス
リットにすると、検出信号Dsは、(b)と(c)との
和になり、(b)の特性が優先的に現れ、グレインから
の信号は、横長スリット側の特徴が現れ、積分され平均
化されてコントラストが低下する。その理由は、次のよ
うなことで説明できる。
ズ、9はウエハであり、表面にはグレイン部分Gがあ
る。テレセントリックな関係では試料に対して本来平行
光であるはずであるが、図示するように横長スリットの
場合には、多方向から照明光が試料に照射されることに
なり、照射光の平行性が低減し、低コーヒレント光にな
る。しかも、グレインは、レジストレーションマークM
と異なり、図(c)に示すように、多数の凹凸であるの
で縦長のスリットのときより多くのグレインからの信号
が受ける。これは、横方向は、パターンに直角な方向で
あり、沿ったものではないので、それだけグレインから
の影響を多く受け易いからである。この点、縦方向は、
パターンに沿った方向となるので、横方向のグレインの
影響に比べて縦方向のグレインの影響は、パターンが存
在する分低減され、たとえ縦長スリが存在していたとし
ても、結果として横方向のグレインの影響を大きく受け
て積分された信号が得られると考えられる。一方、縦長
スリットは、パターンに沿っているので、パターンに対
しては、高コーヒレント光により照射される。そのた
め、パターンエッジについての検出信号は、高いコント
ラストが維持される。
レインからの信号を抑止し、パターンエッジを検出する
ことから、十字スリットの重心は、瞳の中心に来ること
が重要であり、好ましい。その理由は、瞳の中心に対し
てスリットの重心が一致していない場合には、照明光の
平均的な照射角度がウエハ面に対して垂直とならないか
らである。その結果、波形の対称性がくずれて正確な測
定値を得ることができなくなる。
におけるCCDの検出信号についての説明図であって、
(a)は、十字スリットの幅と長さの関係を示し、
(b)〜(d)は、それぞれ幅と長さを変えた場合のC
CDの検出信号の状態を示している。図8(a)に示す
ように、CCDに対して直角方向となる縦方向のスリッ
ト幅をσ=0.3とし、縦方向のスリット長さをσ=
0.6に固定し、CCDに対して平行となる横方向のス
リット幅をσ=Aとし、スリット長さをσ=Bとして、
これらA,Bを変化させたときのCCDの検出信号の状
態を実験により確認すると(b)〜(d)に示されるよ
うな結果になる。ここで、縦方向を固定として横方向の
スリット幅をσ=Aとし、スリット長さをσ=Bとして
変化させているのは、横方向の幅と長さの関係が検出信
号のコントラストの向上(横方向の幅)とグレインのコ
ントラスト低下(横方向の長さ)とに関係しているから
である。
0.6に固定した場合には、幅Aについてはσ=0.4
でノイズレベルが増加して検出信号のコントラストが悪
くなる。これに対して幅Aがσ=0.3以上では良好な
検出信号が得られる。また、図8(c)に示されるよう
に幅Aをσ=0.3に固定した場合には、長さBについ
てはσ=0.5でノイズレベルが増加して検出信号のコ
ントラストが悪くなる。これに対して長さBがσ=0.
6以上では良好な検出信号が得られる。
化させたときの検出信号とノイズとの状態を示してい
る。これにみるように、幅Aと長さBについては、幅A
についてσ=0.4、長さBについてσ=0.5では、
ノイズが大きくなって良好な検出信号を得ることは難し
い。前記したように、幅Aがσ=0.3以下であり、長
さBが0.6以上であると良好な検出信号が得られるこ
とが分かる。このように十字スリットの条件を比σにつ
いて対物レンズの瞳径に対する映像との比σにおいてσ
=0.3以下に設定されるスリットの幅とσ=0.6以
上に設定されるスリット長さを持つように選択すること
により、この十字スリットでは、3nm程度の検出が可能
である。この点、従来丸形のピンホールでは、段差が2
0nm程度が限界である。
ロも含まれてしまうが、これは、スリットである以上、
幅がゼロということはなく、選択された瞳径との関係で
最小値は設計に応じて選択されればよいものであって、
特定されるものではない。同様に、長さについて以上の
場合に無限大まで含まれてしまうが、これは、十字スリ
ットである以上、設計上からして自ずと上限があって、
これも選択された瞳径との関係で最大値は設計により選
択されればよいことである。
用した一実施例のレジストレーション測定装置の説明図
であり、図2は、そのスリットの形状の説明図、図3
は、ずれ量測定マークパターンと検出波形の説明図、図
4は、ずれ量測定マークパターンが形成されたウエハ上
のチップ位置の説明図、図5は、本願発明における十字
スリットと円形のピンホールとのばらつき量の説明図で
ある。100は、レジストレーション測定装置であっ
て、1は、落射照明を行い、ウエハ9からの反射光をC
CDリニアセンサ10とCCDリニアセンサ11に送る
対物レンズである。この対物レンズ1の中心に位置合わ
せされて、ハーフミラー2,リレーレンズ3,ハーフミ
ラー4,シリンドリカルレンズ5(X軸方向)、シリン
ドリカルレンズ6(Y軸方向)がそれぞれ設けられてい
る。なお、CCDリニアセンサ10とCCDリニアセン
サ11は、それぞれレジストレーション測定における位
置ずれ量を検出するために設けられたX方向,Y方向の
反射光を受光する検出器であって、制御回路20により
CCDリニアセンサ10,11のCCD駆動回路14を
介して駆動される。
0からの照射光を受けて対物レンズ1へと向かわせ、ウ
エハ9に対して落射照明を行う。ハーフミラー4は、X
方向とY方向との検出系にウエハ9からの反射光を分離
する。照明光学系50は、光源51の発光光を、光路の
途中に設けられた集光レンズ系52と、開口絞り53、
リレーレンズ54とを経てハーフミラー2に照射し、対
物レンズ1へと供給する。7は、ウエハチャック、8
は、ウエハチャック7をXYZ方向に移動させるXYZ
移動ステージ、9は、ウエハチャック7にチャックされ
たウエハである。
定マークパターンが各チップの4隅A=NO.1〜NO.4,…
E=NO.17〜NO.20(図4参照)に形成されたチップA,
B,C,D,Eの各チップを有している。ずれ量測定マ
ークパターンは、図3(a)に示すように、ここでは、
二重の矩形枠からなる。そのうち内側枠が1つ前の工程
(シリコン基板層27)ですでに形成されている基準層
マークパターン(基準層パターン24)であり、外側枠
が現在の工程で生成された合わせ層マークパターン(合
わせ層パターン25)である。(b)はそのX方向の断
面図であり、(c)がその検出信号波形である。
アルミニューム配線層である。そして、28は湾曲によ
り盛り上がったアルミニューム配線層の部分である。も
ちろん、合わせ層パターン25は、レジストにより形成
されたものである。(c)に示す波形は、CCDリニア
センサ10(Y方向の場合にはCCDリニアセンサ1
1)により得られるものであり、それがA/D変換回路
(A/D)15を介して制御装置20に入力される。信
号波形のうち25aが合わせ層パターン25により発生
するピーク信号、24aが基準層パターン24により発
生するピーク信号、28aがアルミニューム配線層の凹
凸等により発生するノイズ成分である。なお、図9
(b)の信号に対してここでの検出信号のレベルが低下
しているのは、64M、256M等、より高密度なDR
AMに対応するような段差の低いマークのものであるか
らである。
装置20により制御されてCCDリニアセンサ10,1
1の検出信号をデジタル化して制御装置20に送出す
る。制御装置20は、画像メモリ16、デジタルシグナ
ルプロセッサ(DSP)17、フォーカスコントローラ
18、MPU19、そしてメモリ21等で構成され、バ
ス22を介してMPU19と画像メモリ16、DSP1
7、フォーカスコントローラ18、メモリ21等が相互
に接続されている。A/D15は、CCDリニアセンサ
10,11からの検出信号を受け、所定のサンプリング
周期でA/D変換したデータを画像メモリ16に送出す
る。画像メモリ16は、A/D15からのデータを順次
記憶する。
像メモリ16のデジタルデータを受けてこれからずれ量
ΔX(ΔY)を高速に算出して、算出結果をMPU19
に送出する。これは、ずれ量算出専用のプロセッサであ
る。なお、ΔXは、図9で説明したX方向の間隔δαに
対応し、ΔYは、図9で説明したY方向の間隔δαに対
応している。DSP17のずれ量ΔX(ΔY)の処理と
しては、前記の検出された各ピークの画素位置を検出
し、このピーク画素位置から図5で先に説明したよう
に、まず、X方向のCCDリニアセンサ10からの信号
をA/D15から受けて基準層パターン24の両ピーク
間の距離L′を計測して、その中心点m1の位置を求め
る。また、合わせ層パターン25の両側のエッジに対す
るピークprが検出されて両ピーク間の距離d′を計測
して、その中心点m2の位置を求め、両中心点m1とm2
の間隔δαとして合わせ層マークパターン25の位置の
X方向のずれ量ΔXを算出する。次に、DSP17は、
Y方向のCCDリニアセンサ11からの信号をA/D1
5から受けて同様な合わせ層マークパターン25の位置
のずれ量ΔYを算出する。このようにして算出したずれ
量ΔX(ΔY)をMPU19にバス22を介して送出す
る。
9に制御されてCCDリニアセンサ10,11、A/D
15、画像メモリ16を制御し、画像メモリ16からの
データを受けてMPU19を介してXYZ移動ステージ
8をZ方向に移動させて焦点合わせを行う。メモリ21
には、レジストレーション測定プログラム21aと位置
ずれ量判定プログラム21b等が設けられている。23
は、制御装置20からの制御信号に応じてXYZ移動ス
テージ8をX,Y,Zの方向に移動させる駆動信号をX
YZ移動ステージ8に送出するステージ駆動回路であ
る。
グラム21aは、MPU19がこれを実行することでC
CDセンサから検出信号を取込む処理をして画像メモリ
16に記憶された、A/D変換されたパターンからの反
射光についての検出データ(検出信号の電圧値)を読出
して取込み、このデータに対して微分処理をしてウエハ
9に形成されたパターンのエッジ部分の信号(ここでは
一方のエッジからの反射光受光信号)に対応するピーク
を微分処理することにより求めて、フォーカスコントロ
ーラ18を制御して最適なフォーカス状態に対物レンズ
1の距離を設定する。次に基準層パターン24と合わせ
層マークパターン25の検出信号を画像メモリ16に取
込み、さらに反射光についてデータをDSP17を駆動
して取込み、ずれ量ΔX(ΔY)を受けてメモリ21の
所定領域に各チップの4隅の各ずれ量測定マークパター
ンA=NO.1〜NO.4,…E=NO.17〜NO.20(図4参照)対
応にそれぞれ記憶していく。そして、位置ずれ量判定プ
ログラム21bをコールする。位置ずれ量判定プログラ
ム21bは、ずれ量ΔX(ΔY)を所定の基準値と比較
して各ずれ量測定マークパターンNO.1〜NO.20における
合わせ層マークパターン25ごとに位置ずれ量が規定の
範囲内にあるか否かの判定処理を行っていき、ずれ量と
判定結果とをディスプレイに表示する処理をする。
トの形状の説明図である。ここでは、先に図6,図7で
説明したように、対物レンズの瞳径1aとその瞳位置に
おける開口絞り53の像の幅の比σについて、スリット
幅は、σ=0.3以下に設定され、スリット長さは、σ
=0.6以上に設定されている。例えば、両端の2つの
検出信号のピーク値をX方向に沿って得る場合(X軸の
ずれ量測定)では、X方向のσがσ=0.6以上とな
り、Y方向のσがσ=0.3以下となる。これによりX
軸の検出信号のコントラストを向上させ、グレインによ
る基準レベルの変動を抑止することができる。また、両
端の2つの検出信号のピーク値をY方向に沿って得る場
合(Y軸のずれ量測定)では、Y方向のσがσ=0.6
以上となり、X方向のσがσ=0.3以下となる。これ
によりY軸の検出信号のコントラストを向上させ、グレ
インによる基準レベルの変動を抑止することができる。
これによりグレインの凹凸に影響を受け難いピーク信号
をX,Yそれぞれの方向で検出信号として得る。
実現したものであって、そのスリット幅が86μmであ
り、X方向およびY方向のスリット長さが約1300μ
mである。そして対物レンズ1の瞳径1a(図1,図2
参照)が1.4mmである。計算上のσは、前記の幅と
長さと瞳径とから算出可能であり、X方向およびY方向
のピーク値の信号に対してパターンに沿った方向のσ値
はσ=0.06であり、2つのピーク値(X方向は、図
3(c)のピーク信号25a,25aに相当)が発生す
るパターンに直角な方向に沿ったσ値は、σ=0.93
である。したがって、この例では、検出信号を採取する
方向において、これに直交する方向の比σに対して平行
する方向の比σはほぼ15倍程度になる。
各種の実験を行ったが、その一例として、図2(a)に
示す十字スリットの効果について図5の表において説明
する。図5は、対物レンズの瞳径が1.4mmにおい
て、前記のスリット幅86μm、X方向およびY方向の
長さが1300μmの十字スリットと、従来の比σ=
0.5のピンホールとを統計学上の3σを算出して計測
上のばらつきを比較したものである。なお、ピンホール
の場合には、ウエハに対するフォーカス位置を最適にし
た場合の測定値により算出されたものである。この点、
十字スリットの場合には、焦点深度が深くなり、フォー
カス位置が多少ずれても測定結果のばらつきがあまり影
響を受けないことが確認されている。
3σは、ピンホールの場合に比べてばらつきが少なく、
安定した測定値が得られる。なお、同一ポイント法の3
σは、図4に示すA,B,C,D,Eのチップについて
1ポイントごとにn回繰り返し測定し、ずれ量のばらつ
きを3σで表現した値である、ダイナミック法の3σ
は、各チップの4ポイントごとに、2回の測定を行い、
NO.1〜NO.20について、1回目の測定値−2回目の測定
値を算出して、全ポイントについて3σを算出すること
で求めたものである。
=0.6以上については、スリット幅と長さの組合わせ
によるものであり、両者には相関関係がある。そこで、
ピンホールよりも良好な結果として実験により得た結果
が比σ=0.3以下と比σ=0.6以上である。すなわ
ち、2つのピーク値の信号を得る方向に沿ったσ値を比
σ=0.3以下とし、2つのピーク値を得る方向と直角
方向のσ値を比σ=0.6以上とする条件としたもので
ある。ただし、実験結果によれば、好ましい実施例とし
ては、2つのピーク信号を得る方向に対してこれと直角
方向のσ値が比σ=0.1以下がよい。
σ=0.3以下の点光源を2つのピーク値が発生する方
向に直角配列して実質的にこの方向のσ値を0.6以上
に設定した開口絞り52の例である。なお、いずれの場
合も十字スリットの重心位置は、瞳の中心に一致させる
ことが重要である。先に説明したように、瞳の中心に対
してスリットの重心が一致していない場合は、照明光の
平均的な照射角度がウエハ面に対して垂直とならないた
めに、波形の対称性がくずれて正確な測定値を得ること
ができなくなるからである。
とY方向のスリット幅は、同一のものとして説明してい
るが、比σ=0.3以下という条件を満たす限り、両者
の幅は異なっていてもよい。ところで、この発明では、
パターンエッジに対しては、σの値が小さいほど、高い
コントラストが得られ、グレインからの影響は、σを大
きく採ればよいので、スリット幅を小さく採り、かつ、
スリット長さを大きくすれは、デフォーカス状態でパタ
ーンエッジについて良好な検出信号を得ることができ、
このときにはグレインからの検出信号はさらに抑制され
て、その影響をより抑えることが可能である。
比σについて十字スリットが対物レンズの瞳径に対する
映像との比σにおいてσ=0.3以下に設定されるスリ
ットの幅とσ=0.6以上に設定されるスリット長さを
持つように選択されているので、パターンに直角な方
向、言い換えれば、複数の形成パターンに跨る方向では
σ=0.6より大きな横長スリットとなり、パターンに
沿った方向、言い換えれば、各パターンの方向に対応す
るパターンの検出方向ではσ=0.3以下になる縦長ス
リットとなり、パターン検出方向に対する検出信号のコ
ントラストを向上させると同時に、パターンに直角な複
数のパターンの信号を同時に得る距離に亙る検出方向に
沿ってσがσ=0.6より大きくなっていることでグレ
インの凹凸のコントラストを低下させることができる。
これによりグレインによる検出信号のノイズレベルを抑
制することができる。その結果、良好なピーク値を持つ
検出信号を得ることができる。
した一実施例のレジストレーション測定装置の説明図で
ある。
(a)は、その十字スリット、(b)は、その他スリッ
トの変形例の説明図である。
の説明図であって、(a)は、その矩形枠の形態の説明
図、(b)は、その断面図であり、(c)は、その検出
信号波形である。
たウエハ上のチップ位置の説明図である。
ホールとのばらつき量の説明図である。
ークパターンとの関係の説明図であって、(a)は、十
字スリットと検出信号との関係の説明図、(b)は、そ
のパターンに沿った方向の縦長スリットと検出信号との
関係の説明図、(c)は、そのパターンに直角な方向の
横長スリットと検出信号との関係の説明図である。
トとの関係の説明図である。
けるCCDの検出信号についての説明図であって、
(a)は、十字スリットの幅と長さの関係を示す図、
(b)〜(d)は、それぞれ幅と長さを変えた場合のC
CDの検出信号の状態を示す図である。
たずれ量測定マークパターンの1つについてあるプロセ
スにおける、ウエハのX方向またはY方向の断面の一例
の説明図であり、(a)は、マークパターンの断面図、
(b)は、その検出信号の波形図である。
の瞳 3…リレーレンズ、4…ハーフミラー、5,6…シリン
ドリカルレンズ、50…照明光学系、7…ウエハチャッ
ク、8…XYZ移動ステージ、9…ウエハ、10,11
…CCDリニアセンサ、14…CCD駆動回路、15…
A/D変換回路(A/D)、16…画像メモリ、17…
高速数値演算プロセッサ(DSP)、18…フォーカス
コントローラ、19…MPU、20…制御装置、21…
メモリ、22…バス、21a…レジストレーション測定
プログラム、21b…位置ずれ量判定プログラム、23
…ステージ駆動回路、50…照明光学系、51…光源、
52…集光レンズ系、53…開口絞り、54…リレーレ
ンズ。
Claims (3)
- 【請求項1】落射照明光学系の対物レンズを介して試料
に落射照明を行い、前記対物レンズを介して所定距離離
れて前記試料に形成された複数のパターンからの反射光
を受光して得られる検出信号に基づいて位置ずれ量を測
定する位置ずれ量測定装置において、 光源からの照射光を十字スリットを有する開口絞りを介
して前記対物レンズに導入して前記試料に落射照明を行
う前記落射照明光学系を有し、前記十字スリットは、前
記対物レンズの瞳位置において十字の一方のスリットが
前記パターンに沿った方向の映像になり、前記十字の他
方のスリットが前記パターンと直角な方向の映像になる
ものであって、前記対物レンズの瞳径に対する前記映像
との比σにおいてσ=0.3以下に設定されるスリット
の幅とσ=0.6以上に設定されるスリット長さを持つ
ように選択され、前記複数のパターンと直角な方向に配
列された受光素子により前記検出信号を得る位置ずれ量
測定装置。 - 【請求項2】前記試料はウエハであり、前記スリット幅
は、σ=0.1以下であり、前記十字スリットの重心が
前記瞳位置の中心になるように設定され、前記複数のパ
ターンは、前記ウエハ上に形成されたレジストレーショ
ン測定用のマークパターンであり、受光素子は、リニア
イメージセンサである請求項1記載の位置ずれ量測定装
置。 - 【請求項3】複数のパターンは、前記受光素子の配列方
向に直角な辺と平行な辺をもつ矩形のパターンであり、
前記直角な辺の方向と前記平行な辺の方向の2方向にお
ける位置ずれ量が測定される請求項1記載の位置ずれ量
測定装置。
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JP6922897A JP3414975B2 (ja) | 1997-03-06 | 1997-03-06 | 位置ずれ量測定装置 |
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JP3414975B2 JP3414975B2 (ja) | 2003-06-09 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004309514A (ja) * | 2003-04-01 | 2004-11-04 | Pulstec Industrial Co Ltd | ピンホール素子および同素子を用いた光学装置 |
JP2004356553A (ja) * | 2003-05-30 | 2004-12-16 | Nikon Corp | 重ね合わせ検査方法及び重ね合わせ検査装置 |
US7271908B2 (en) | 2002-02-25 | 2007-09-18 | Hitachi, Ltd. | Apparatus and method for measuring alignment accuracy, as well as method and system for manufacturing semiconductor device |
JP2007327771A (ja) * | 2006-06-06 | 2007-12-20 | Fujinon Corp | 偏芯量測定方法 |
JP2012002670A (ja) * | 2010-06-17 | 2012-01-05 | Toshiba Corp | 高さ検出装置 |
-
1997
- 1997-03-06 JP JP6922897A patent/JP3414975B2/ja not_active Expired - Fee Related
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