JPS60235424A - ウエハパターンとこのウエハ上に投影されたマスクパターンとの間のオーバレイ誤差測定装置 - Google Patents
ウエハパターンとこのウエハ上に投影されたマスクパターンとの間のオーバレイ誤差測定装置Info
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、ウェハパターンと、このパターン上にリング
ラフィ露光装置を便って投影されたマスクパターンとの
間のオーバレイ誤差と解像性とを測定するための装置に
関する。
ラフィ露光装置を便って投影されたマスクパターンとの
間のオーバレイ誤差と解像性とを測定するための装置に
関する。
従来の技術
リングラフィ露光装置の役目は、既存のウニある。この
ウェハパターン上にマスクパターン像を重ねるべき望ま
しい位置と実際の重ね合せ位置との相違をオーバレイ誤
差と呼んでいる。
ウェハパターン上にマスクパターン像を重ねるべき望ま
しい位置と実際の重ね合せ位置との相違をオーバレイ誤
差と呼んでいる。
この２つのパターンの位置の相違を読み取るには、従来
はバーニア鏡が使われていた。これを行つ（（は、フォ
トレジストのような感光性層をウェハ上にスピンナを用
い℃塗布した後に、このレジストにパターンを露光させ
た。次いで、このレジストを現像した後、検査員はこの
像を顕微鏡下で調べ℃、オーバレイ誤差を測定する必要
があった。この仕事には長時間を要し、検査員の側では
判定結果を通告をする必要があり、また、検査員が変る
と、判定結果も異ることにもなった。
はバーニア鏡が使われていた。これを行つ（（は、フォ
トレジストのような感光性層をウェハ上にスピンナを用
い℃塗布した後に、このレジストにパターンを露光させ
た。次いで、このレジストを現像した後、検査員はこの
像を顕微鏡下で調べ℃、オーバレイ誤差を測定する必要
があった。この仕事には長時間を要し、検査員の側では
判定結果を通告をする必要があり、また、検査員が変る
と、判定結果も異ることにもなった。
またー、測定機器の正確度は、当該機器自身の正確度だ
けでなく、測定操作が如何に正確であるかによっても左
右され又いた。
けでなく、測定操作が如何に正確であるかによっても左
右され又いた。
発明が解決しようとする問題点
従って、本発明の目的の１つは、従来のものより遥かに
迅速かつ正確で、優れた新しいオーバレイ誤差測定装置
を提供することにある。
迅速かつ正確で、優れた新しいオーバレイ誤差測定装置
を提供することにある。
リソグラフィ装置のウェハ台に対するマスク像の変動を
測定するためには、従来から、変動測定装置が使われて
いた。これを行うには、１対のマスクが使われており、
その一方をマスク台に組み込み、他方は、ウェハチャッ
クを外した後に特別な支持器を取付け℃、ウェハ台に取
付けられた。各マスクには６本の帯状部が設けられてい
た。すなわち、その１つには５μｍ巾の多数の垂直線と
その間隔部とが設けられ、別の１つには同じく５μｍ巾
の多数の水平線と間隔部とが設げ℃あり、更にこの２帯
状部を分ける透明な水平帯が設けられ又いた。各帯状部
には検知器が備えられていた。この装置を作動する場合
、上記の２つのマスクが完全に重った時には第１のマス
ク上の垂直帯中の垂直線の像が、ウェハ台上の第２のマ
スク上の垂直線と一致した。組み込まれた検知器によっ
て、この重なり帯の透過光線量が透明帯を監視し℃いる
センナによつ℃検知された量の約５０％であることが測
定される。ウェハ台上の第２のマスクが左右何れか５μ
ｍだけ水平に動かされると、透過光線は殆ん、とゼロと
なる。このように、この信号の相違によって、相対的な
水平動が測定される。
測定するためには、従来から、変動測定装置が使われて
いた。これを行うには、１対のマスクが使われており、
その一方をマスク台に組み込み、他方は、ウェハチャッ
クを外した後に特別な支持器を取付け℃、ウェハ台に取
付けられた。各マスクには６本の帯状部が設けられてい
た。すなわち、その１つには５μｍ巾の多数の垂直線と
その間隔部とが設けられ、別の１つには同じく５μｍ巾
の多数の水平線と間隔部とが設げ℃あり、更にこの２帯
状部を分ける透明な水平帯が設けられ又いた。各帯状部
には検知器が備えられていた。この装置を作動する場合
、上記の２つのマスクが完全に重った時には第１のマス
ク上の垂直帯中の垂直線の像が、ウェハ台上の第２のマ
スク上の垂直線と一致した。組み込まれた検知器によっ
て、この重なり帯の透過光線量が透明帯を監視し℃いる
センナによつ℃検知された量の約５０％であることが測
定される。ウェハ台上の第２のマスクが左右何れか５μ
ｍだけ水平に動かされると、透過光線は殆ん、とゼロと
なる。このように、この信号の相違によって、相対的な
水平動が測定される。
同様にして、水平線帯を使つ℃、垂直ずれが測定される
。この方式では透過元庫が利用され℃いることが認めら
れた。その検知器はウェハ台装置かれた第２のマスクの
背後に設けられているため、マスク保持器を動かすこと
ができず、従つ℃弧状の像にこの検知器を当てることが
できない。従つ℃、この既存技術による方式では、静的
な変位検査だ（すしか行うことができない。
。この方式では透過元庫が利用され℃いることが認めら
れた。その検知器はウェハ台装置かれた第２のマスクの
背後に設けられているため、マスク保持器を動かすこと
ができず、従つ℃弧状の像にこの検知器を当てることが
できない。従つ℃、この既存技術による方式では、静的
な変位検査だ（すしか行うことができない。
すなわち、本発明の他の１つの目的は、動的変位検査を
行うことのできる装置を提供すること忙ある。
行うことのできる装置を提供すること忙ある。
問題点を解決するための手段
本発明はウェハパターンと、このウェハパターン上にリ
ング２ンイ露光装置によって投影されたマスクパターン
との間のオーバレイ誤差を測定するための優れた新装置
ＩＣ関し、この装置には、格子付きマスクと、このマス
クのパターンと同様に、反射性の多数の線と非反射性の
間隔線とが交互に並んでいる格子付きウニ・・とが包含
されている。上記のリングラフィ装置には、投影鏡が設
けられていて、このマスクの像を、ウェハ上に投影する
ようになつ又おり、また、この格子付きのマスクとクエ
・・とを、上記投影鏡に対して移動させるための装置も
設けられ℃いる。このウエノ・上の格子が、マスク上の
格子から、ずれ又いると、ウエノ・のパターンと、この
ウェハ上に投影されたマスクのパターンとの間のオーバ
レイ誤差に相当するモアレ縞が形成される。また、この
新装置には、フォトダイオード配列が設けられてい℃、
この配列中の各フォトダイオードは、格子付きウニ・・
上の画素に対応している。更に、検視鏡も設けられ℃い
て、形成されたモアレ縞をフォトダイオード配列に投影
スるようになつ℃おり、かつ、コンピューター装置がフ
ォトダイオード配列からの出力に相当するオーバレイ誤
差信号を表示するようになっている。
ング２ンイ露光装置によって投影されたマスクパターン
との間のオーバレイ誤差を測定するための優れた新装置
ＩＣ関し、この装置には、格子付きマスクと、このマス
クのパターンと同様に、反射性の多数の線と非反射性の
間隔線とが交互に並んでいる格子付きウニ・・とが包含
されている。上記のリングラフィ装置には、投影鏡が設
けられていて、このマスクの像を、ウェハ上に投影する
ようになつ又おり、また、この格子付きのマスクとクエ
・・とを、上記投影鏡に対して移動させるための装置も
設けられ℃いる。このウエノ・上の格子が、マスク上の
格子から、ずれ又いると、ウエノ・のパターンと、この
ウェハ上に投影されたマスクのパターンとの間のオーバ
レイ誤差に相当するモアレ縞が形成される。また、この
新装置には、フォトダイオード配列が設けられてい℃、
この配列中の各フォトダイオードは、格子付きウニ・・
上の画素に対応している。更に、検視鏡も設けられ℃い
て、形成されたモアレ縞をフォトダイオード配列に投影
スるようになつ℃おり、かつ、コンピューター装置がフ
ォトダイオード配列からの出力に相当するオーバレイ誤
差信号を表示するようになっている。
本発明の一実施態様によれは、上記コンピューター装置
からの信号に対応して、上記の投影鏡を調整するための
調整装置が設けられている。
からの信号に対応して、上記の投影鏡を調整するための
調整装置が設けられている。
また、本発明の他の実施態様によれば、マスクのウェハ
に対するずれを、成る一定量ずつ精密に変えるための装
置と各画素につい℃のモアレ縞の形状を保管するための
保管装置とを備えており、これによって、モアレ縞の濃
さの測定値から、オーバレイ誤差を測定するための補正
曲線が描かれるように１よっている。さらに１本発明の
１実施態様では、上記フォトダイオード配列中の各フォ
トダイオードからのモアレ縞濃度の出力信号を、各画素
に対する測定時間中で多数回にわたつ″Ｃ抜き出すよう
Ｋなつ℃いる。′また、上記のコンピュータ装置には、
縞の濃度信号を、上記の補正曲線と対比して、各画素に
つい℃の、この磯さに相当するオーバレイ誤差を表示す
る装置が設けられ℃いる。
に対するずれを、成る一定量ずつ精密に変えるための装
置と各画素につい℃のモアレ縞の形状を保管するための
保管装置とを備えており、これによって、モアレ縞の濃
さの測定値から、オーバレイ誤差を測定するための補正
曲線が描かれるように１よっている。さらに１本発明の
１実施態様では、上記フォトダイオード配列中の各フォ
トダイオードからのモアレ縞濃度の出力信号を、各画素
に対する測定時間中で多数回にわたつ″Ｃ抜き出すよう
Ｋなつ℃いる。′また、上記のコンピュータ装置には、
縞の濃度信号を、上記の補正曲線と対比して、各画素に
つい℃の、この磯さに相当するオーバレイ誤差を表示す
る装置が設けられ℃いる。
本発明の更に別の実施態様によれは、前記の検視鏡装置
には、モアレ縞のコントラストを目視によって観察する
装置が設けられており、また、前記投影鏡の焦点を調節
し℃上記のモアレ縞のコントラストを強化し、これによ
って解像性を強化する装置も設けられている。
には、モアレ縞のコントラストを目視によって観察する
装置が設けられており、また、前記投影鏡の焦点を調節
し℃上記のモアレ縞のコントラストを強化し、これによ
って解像性を強化する装置も設けられている。
上に述べたように、本発明の比較的重要な諸特徴を概括
的に説明したが、これは、下記におい℃述べられる詳細
な説明が十分に理解され、関連技術に対する本発明の効
用を間（評価されるようにするためである。本発明には
勿論、上記以外の多（の特徴があるが、その詳細につい
ては、以下の記述で説明することにする。以下に述べる
本発明の基礎となる概念を利用すれば、本発明の目的と
する各種の装置を容易に作り出すことができることは、
当業技術者には理解されることと思われるが、このよう
な諸装置も、本発明の要旨と範囲から逸脱するものでは
ないことを銘記されない。
的に説明したが、これは、下記におい℃述べられる詳細
な説明が十分に理解され、関連技術に対する本発明の効
用を間（評価されるようにするためである。本発明には
勿論、上記以外の多（の特徴があるが、その詳細につい
ては、以下の記述で説明することにする。以下に述べる
本発明の基礎となる概念を利用すれば、本発明の目的と
する各種の装置を容易に作り出すことができることは、
当業技術者には理解されることと思われるが、このよう
な諸装置も、本発明の要旨と範囲から逸脱するものでは
ないことを銘記されない。
実施例
以下の記述において、本発明の幾つかの実施態様を、そ
の説明図面と共に取り上げて、本発明の詳細な説明する
ことにする。
の説明図面と共に取り上げて、本発明の詳細な説明する
ことにする。
第１図に示した概略図で見られるように、ウェハパター
ンと、このウェハ上にリングラフィ露元装置で投影され
たマスクパターンとの間のオーバレイ誤差を測屋するた
めの、本発明による装置には、格子付きマスク１０と、
このマスクと同様に、反射性の多（の直線部と、この各
直線部間を隔てる非反射性の多（の中間部とを備えた格
子付きウェハ１２とが包含され℃いる。
ンと、このウェハ上にリングラフィ露元装置で投影され
たマスクパターンとの間のオーバレイ誤差を測屋するた
めの、本発明による装置には、格子付きマスク１０と、
このマスクと同様に、反射性の多（の直線部と、この各
直線部間を隔てる非反射性の多（の中間部とを備えた格
子付きウェハ１２とが包含され℃いる。
マスク１０をウニ・・１２上に投影するための適当なリ
ング２７イ露元装置としては、相当する適宜な装置を、
本発明に従って修正、使用することができ、この装置の
例としては、米国特許第４，０１１，０１１号、同第４
，０６８，９４７号、同第３，７４８，０１５号および
同第４，２９５，１８６号で開示されたもの、または、
Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅ１ｍｅｒ社裂のＭｉｃｒａｌｉｇｎ
５００型装置、同じ（６００型装置等を挙げることがで
きる。
ング２７イ露元装置としては、相当する適宜な装置を、
本発明に従って修正、使用することができ、この装置の
例としては、米国特許第４，０１１，０１１号、同第４
，０６８，９４７号、同第３，７４８，０１５号および
同第４，２９５，１８６号で開示されたもの、または、
Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅ１ｍｅｒ社裂のＭｉｃｒａｌｉｇｎ
５００型装置、同じ（６００型装置等を挙げることがで
きる。
マスク１０上には、狭い弧状のｍ線状部分１４が、図示
されていない照明器によって規定されている。また、こ
の弧状部分は、リングラフィ装置の投影鏡１８によつ℃
、ウェハ１２の表面上に１６で示されるよ５１Ｃ投影さ
れ又いる。
されていない照明器によって規定されている。また、こ
の弧状部分は、リングラフィ装置の投影鏡１８によつ℃
、ウェハ１２の表面上に１６で示されるよ５１Ｃ投影さ
れ又いる。
さらに、このリソグラフィ装置にはマスクとウニ・・と
の架台２０が設けられてい又、マスクとウェハとを相互
に固定すると共に、この両者を上記弧状細線部に沿って
動かせて、ウニ・・面を露光させるようになつ℃いる。
の架台２０が設けられてい又、マスクとウェハとを相互
に固定すると共に、この両者を上記弧状細線部に沿って
動かせて、ウニ・・面を露光させるようになつ℃いる。
このリングラフィ装置にはまた、広角検視鏡２２が設け
られていて、弧状部分１６の反射像をフォトダイオード
配列２４に投影するようになつ℃いる。このような仕組
によって、弧状部分１６に沿った多数の位置、例えば２
８の位置、すなわち画素におけるモアレ縞の濃さが測定
される。フォトダイオード配列２４からの出力は、予備
増幅された後、界面回路２６中の電圧計で測定され、そ
の数値がコンピューター２８に入力される。コンピュー
ター２８は、上記のフォトダイオード配列からの出力に
相当するオーバレイ誤差信号を３ＯＫ送り出す。更に、
調節部材群３１が設けられてい℃、本装置の投影鏡１８
を手動またはコンピューター２８からの信号に即応して
調節するようになっている。
られていて、弧状部分１６の反射像をフォトダイオード
配列２４に投影するようになつ℃いる。このような仕組
によって、弧状部分１６に沿った多数の位置、例えば２
８の位置、すなわち画素におけるモアレ縞の濃さが測定
される。フォトダイオード配列２４からの出力は、予備
増幅された後、界面回路２６中の電圧計で測定され、そ
の数値がコンピューター２８に入力される。コンピュー
ター２８は、上記のフォトダイオード配列からの出力に
相当するオーバレイ誤差信号を３ＯＫ送り出す。更に、
調節部材群３１が設けられてい℃、本装置の投影鏡１８
を手動またはコンピューター２８からの信号に即応して
調節するようになっている。
第２図で示されるように、マスク１０の成る例では、３
２で示されるように、多数の着色水平線帯と、同数で同
じ幅の透明な間隔帯とが交互に並んでいる第１の格子パ
ターン（模様）がつげられ℃おり、この１対の水平帯の
ピッチは約２〜６μｍ程度となつ℃いる。このマスクに
は第２の透明な水平部分３４が設けられ℃いる。
２で示されるように、多数の着色水平線帯と、同数で同
じ幅の透明な間隔帯とが交互に並んでいる第１の格子パ
ターン（模様）がつげられ℃おり、この１対の水平帯の
ピッチは約２〜６μｍ程度となつ℃いる。このマスクに
は第２の透明な水平部分３４が設けられ℃いる。
第６の格子パターンは、線帯が垂直に盤べられているこ
と以外は、第１のものと同じパターンがつけられている
。すなわち、多数の着色垂直線帯と、同数、同幅の透明
な間隔帯とが交互に並んでいる。この水平線帯と垂直線
帯とを使った測定結果を組合わせると、この両方向の誤
差の合成誤差が得られ、そのピッチは、例えば、約２〜
６μｍである。このマスクパターンは特に正確に配置す
る必要があり、このためには、多数の水平パターンと、
これと異る多数の垂直パターンとを同一のマスク上に付
けることが望ましい。
と以外は、第１のものと同じパターンがつけられている
。すなわち、多数の着色垂直線帯と、同数、同幅の透明
な間隔帯とが交互に並んでいる。この水平線帯と垂直線
帯とを使った測定結果を組合わせると、この両方向の誤
差の合成誤差が得られ、そのピッチは、例えば、約２〜
６μｍである。このマスクパターンは特に正確に配置す
る必要があり、このためには、多数の水平パターンと、
これと異る多数の垂直パターンとを同一のマスク上に付
けることが望ましい。
第１図中のウニ・・１２には幅格子か又は位相格子のパ
ターンを付けるとよい。幅格子は、マスクの格子のよう
に、反射性線帯部と非反射性の中間線帯とが交互に差ん
でいるパターンであり、これを作り出す１つの適当な方
法は次のような段階で行う。すなわち、シリコンウエノ
・上に、黒色染料を混入したフォトレゾスト層を作った
後、これを焼き乾かし、その上に明色々累を０．１μｍ
の厚さに吹きつけ℃から、１μｍ厚さのフォトレジスト
層を作った後で焼き固める。
ターンを付けるとよい。幅格子は、マスクの格子のよう
に、反射性線帯部と非反射性の中間線帯とが交互に差ん
でいるパターンであり、これを作り出す１つの適当な方
法は次のような段階で行う。すなわち、シリコンウエノ
・上に、黒色染料を混入したフォトレゾスト層を作った
後、これを焼き乾かし、その上に明色々累を０．１μｍ
の厚さに吹きつけ℃から、１μｍ厚さのフォトレジスト
層を作った後で焼き固める。
更にこの方法は格子付きマスクを用いてウエノ１を露光
する工程と、次いでフォトレジストを現像する工程とを
含む。これによって、黒色レジスト上に明色の線が並ん
でいる幅格子が作り出される。
する工程と、次いでフォトレジストを現像する工程とを
含む。これによって、黒色レジスト上に明色の線が並ん
でいる幅格子が作り出される。
位相格子ウエノ・と言うのは、そのある部分または線群
が他の部分または線群とは異った位相遅れを持っている
ウェハのことである。この１例としてのウニ・・は反射
性の表面と、この表面上に引いた、５ｉ０２等の無機質
透明な化合物から成る線群とを有しており、他の例とし
てのウェハは反射性の着色表面とその上に堆積させたフ
ォトレジストの線群とを有し℃いる。これ忙よ、って、
位相遅れになっている線群と位相遅れのない線群とが並
んでいるウニ・・が得られることになり、この被覆の厚
さによつ℃、位相差が規定されることになる。
が他の部分または線群とは異った位相遅れを持っている
ウェハのことである。この１例としてのウニ・・は反射
性の表面と、この表面上に引いた、５ｉ０２等の無機質
透明な化合物から成る線群とを有しており、他の例とし
てのウェハは反射性の着色表面とその上に堆積させたフ
ォトレジストの線群とを有し℃いる。これ忙よ、って、
位相遅れになっている線群と位相遅れのない線群とが並
んでいるウニ・・が得られることになり、この被覆の厚
さによつ℃、位相差が規定されることになる。
オーバレイの測定に当っては、格子付きマスクと、これ
に対応する格子付きウエノへとをリングラフィ装置眞取
付レナだ後、検視鏡によって、モアレ縞を弧状の像に沿
って観測して行く。縞の濃さは、第６図に見るように、
マスクとウェハとの間のずれ、すなわち、格子線に直角
方向のオーバレイ誤差が犬ぎくなるにつれて、周期的に
変つ℃行く。この周期すなわち、オーバレイ誤差の成る
直が仄の同じ値になるまでのずれの変位量はこの格子の
ピッチに等しい。フォトダイオード配列に対する入力は
１７６０秒毎の刻みで行われるため、照明源の「ゆらめ
きＪが結果に影響を及ぼすことはない。
に対応する格子付きウエノへとをリングラフィ装置眞取
付レナだ後、検視鏡によって、モアレ縞を弧状の像に沿
って観測して行く。縞の濃さは、第６図に見るように、
マスクとウェハとの間のずれ、すなわち、格子線に直角
方向のオーバレイ誤差が犬ぎくなるにつれて、周期的に
変つ℃行く。この周期すなわち、オーバレイ誤差の成る
直が仄の同じ値になるまでのずれの変位量はこの格子の
ピッチに等しい。フォトダイオード配列に対する入力は
１７６０秒毎の刻みで行われるため、照明源の「ゆらめ
きＪが結果に影響を及ぼすことはない。
第４図は、オーバレイの変動量を、時間の関数としてプ
ロットしたグラフを示し℃おり、誤差の読みは１７６０
秒毎に行われている。この図で見られるように、オーバ
レイ誤差は時間の経過と共に変動して脈動変化をしてい
る。若し脈動が無ければ、第４図中の曲線は直線となる
ことになる。
ロットしたグラフを示し℃おり、誤差の読みは１７６０
秒毎に行われている。この図で見られるように、オーバ
レイ誤差は時間の経過と共に変動して脈動変化をしてい
る。若し脈動が無ければ、第４図中の曲線は直線となる
ことになる。
次に第６図を再び参照すると、マスクとウェハとがほぼ
完全に重なり合う場合には、縞の濃度が最大となって、
第６図中の曲線はピークに達する。また、マスクとウニ
・・とのずれが最大に１よると、縞の濃度は最小となっ
て、第６図の曲線は谷底に至る。従つ℃、ずれの読み取
りを曲線の高さの中央位置で行えるようにオーバレイ誤
差を定めると都合がよいことが知られ又いる。これによ
って、ずれの小変動に対してオーバレイ誤差が犬ぎく変
化する曲線部分が傾斜の大きい所に当るため、誤差量の
変化の読みを鋭敏に行うことができることになる。換言
すれば、ずれの小変動が曲線の頂上または谷底付近で起
つ又も、これ妃よって縞濃度が大きく変ることはない。
完全に重なり合う場合には、縞の濃度が最大となって、
第６図中の曲線はピークに達する。また、マスクとウニ
・・とのずれが最大に１よると、縞の濃度は最小となっ
て、第６図の曲線は谷底に至る。従つ℃、ずれの読み取
りを曲線の高さの中央位置で行えるようにオーバレイ誤
差を定めると都合がよいことが知られ又いる。これによ
って、ずれの小変動に対してオーバレイ誤差が犬ぎく変
化する曲線部分が傾斜の大きい所に当るため、誤差量の
変化の読みを鋭敏に行うことができることになる。換言
すれば、ずれの小変動が曲線の頂上または谷底付近で起
つ又も、これ妃よって縞濃度が大きく変ることはない。
オーバ１／イ誤差の読み、すなわち捕集範囲を中央線近
くの曲線の片側だけで行えるようにするためには、ピッ
チ、すなわち、マスクとウニ・・との線模様のピーク間
の距離を、使用される機器の精度に対応して定めなシナ
ればならない。例えば、現在使っている機器のオーバレ
イ精度がプラス／マイナス０．５ミクロン（μりであれ
ば、この機器は、６μｍピッチのパターンを有するマス
クの可使用範囲内に在る。すなわち、捕集範囲は、プラ
ス／マイナス７（ピッチ〕であり、６μｍピッチであれ
ば、その捕集範囲はプラス／マイナス１．５μｍとなり
、機器の精度が０．５μｍであれば、この機器はその可
使用範囲内に入るからである。
くの曲線の片側だけで行えるようにするためには、ピッ
チ、すなわち、マスクとウニ・・との線模様のピーク間
の距離を、使用される機器の精度に対応して定めなシナ
ればならない。例えば、現在使っている機器のオーバレ
イ精度がプラス／マイナス０．５ミクロン（μりであれ
ば、この機器は、６μｍピッチのパターンを有するマス
クの可使用範囲内に在る。すなわち、捕集範囲は、プラ
ス／マイナス７（ピッチ〕であり、６μｍピッチであれ
ば、その捕集範囲はプラス／マイナス１．５μｍとなり
、機器の精度が０．５μｍであれば、この機器はその可
使用範囲内に入るからである。
測定結果を補正するためには、一定の速度でオーバレイ
誤差を計測し続けて、第４図に示されるように、各画素
毎の縞濃度の時間による変化を観測する。オーバレイ誤
差は１ピツチ毎に、こ＼では６μｍ毎に、１つのピーク
から次のビークえと変って行くため、第４図のモアレ縞
のすべ℃についてのデータを、第５図に示すように、オ
ーバレイ誤差に対する縞濃度の補正曲線に合成すること
ができ、これによつ℃各画素が個々に補正される。マス
クのウニ・・に対する変位（△Ｘまたは△Ｙ）をある一
定量づつ精密に変えて行つ℃、縞の変化を追跡し続ける
。これによって描かれる、例えば８本の縞濃度曲線を重
ね℃見ると、これらの曲線は、実質的には単一の曲線上
に重なることになる。このようにして、２８個の各画素
の編物性を、コンピューターの記憶中に保管させること
ができる。この補正曲線によつ又、縞濃度の測定値から
、オーバレイ誤差の測定ができることになる。
誤差を計測し続けて、第４図に示されるように、各画素
毎の縞濃度の時間による変化を観測する。オーバレイ誤
差は１ピツチ毎に、こ＼では６μｍ毎に、１つのピーク
から次のビークえと変って行くため、第４図のモアレ縞
のすべ℃についてのデータを、第５図に示すように、オ
ーバレイ誤差に対する縞濃度の補正曲線に合成すること
ができ、これによつ℃各画素が個々に補正される。マス
クのウニ・・に対する変位（△Ｘまたは△Ｙ）をある一
定量づつ精密に変えて行つ℃、縞の変化を追跡し続ける
。これによって描かれる、例えば８本の縞濃度曲線を重
ね℃見ると、これらの曲線は、実質的には単一の曲線上
に重なることになる。このようにして、２８個の各画素
の編物性を、コンピューターの記憶中に保管させること
ができる。この補正曲線によつ又、縞濃度の測定値から
、オーバレイ誤差の測定ができることになる。
この測定の代表的な例が第１表に示され又いる。この表
に示された画素毎に１／６０秒置きに連続的に取った５
個づつの計測１直から、各測定値の繰返し精度は約十〇
、２μｍであることが判る。
に示された画素毎に１／６０秒置きに連続的に取った５
個づつの計測１直から、各測定値の繰返し精度は約十〇
、２μｍであることが判る。
第６図は各画素毎の平均オーパレ〜「誤差を図示したも
のであり、マスクパターン部の端に近い６点を除いては
、直線からの偏差は何れも０．１μｍより可成り小さい
。このようにして、マスクとウェハとを走査測定すれば
、ウエノ・全体にわたるオーバレイ誤差を測定すること
ができる。
のであり、マスクパターン部の端に近い６点を除いては
、直線からの偏差は何れも０．１μｍより可成り小さい
。このようにして、マスクとウェハとを走査測定すれば
、ウエノ・全体にわたるオーバレイ誤差を測定すること
ができる。
第７ａおよびＺｂ図では、本発明の上記に加えての有用
性が示されている。第７ａ図には、合成オーバレイ誤差
測定値”ｘ １０ ｐｐｍに拡大した長さが図示され℃
おり、この実験はモアレ縞測定装置が取付けられたＰｅ
ｒｋｉｎ−Ｅ’１ｍｅｒ社製のＭｉｃｒａｌｉｇｎ ５
０口型装置によって行われた。第７ｂ図では拡大率と拡
大測定値との関係が図示されている。この図で見られる
ように、あまり重要でない「ずれ」が１個所あるだけで
、完全一致の線とは非常に近接しており、この装置にお
けるオーバレイ誤差が２ ｐｐｍそこそこであることが
判る。この値は事実上、非常に小さなものである。
性が示されている。第７ａ図には、合成オーバレイ誤差
測定値”ｘ １０ ｐｐｍに拡大した長さが図示され℃
おり、この実験はモアレ縞測定装置が取付けられたＰｅ
ｒｋｉｎ−Ｅ’１ｍｅｒ社製のＭｉｃｒａｌｉｇｎ ５
０口型装置によって行われた。第７ｂ図では拡大率と拡
大測定値との関係が図示されている。この図で見られる
ように、あまり重要でない「ずれ」が１個所あるだけで
、完全一致の線とは非常に近接しており、この装置にお
けるオーバレイ誤差が２ ｐｐｍそこそこであることが
判る。この値は事実上、非常に小さなものである。
第８図は、使用したＭｉｃｒａｌｉｇｎ ５００型装置
に打撃を与えた直後におけるオーバレイ誤差の変動値を
時間経過に合せてプロットしたものを示している。この
図は、当該装置に物理的打撃を加えた後での、オーバレ
イ誤差値の変動を１／６０秒毎に測定した結果の１例で
あり、この変動が次第に安定化しているのが認められる
。
に打撃を与えた直後におけるオーバレイ誤差の変動値を
時間経過に合せてプロットしたものを示している。この
図は、当該装置に物理的打撃を加えた後での、オーバレ
イ誤差値の変動を１／６０秒毎に測定した結果の１例で
あり、この変動が次第に安定化しているのが認められる
。
第８図では、弧状帯（第１図における要素１６）に沿っ
た全測定個所でなく、上下両端と中央との６点だけの測
定値が、簡単にするために図示されているが、これら６
本の曲線がほぼ同様な傾向を示しているのが認められる
。すなわち、この図は本発明による装置の有用性の１例
を示すものである。
た全測定個所でなく、上下両端と中央との６点だけの測
定値が、簡単にするために図示されているが、これら６
本の曲線がほぼ同様な傾向を示しているのが認められる
。すなわち、この図は本発明による装置の有用性の１例
を示すものである。
モアレ縞のコントラストから、使用されたリングラフィ
装置の解像性の指標が得られ、鮮明な縞はすぐれた像形
成性を示している。この特徴を定性的に、ｔｕ用して解
像性を強化する１方法では、先ずこの装置ンモアレ縞が
形成されるように調節する。次いで、形成されたモアレ
縞のコントラストを見ながら、調節部材群３１中の何れ
かのねしまたはノブを廻して、焦点を変え℃行って、モ
アレ縞のコントラストを極大にする。すなわち、モアレ
縞の性状を機器の何れかの調節部材の関数として観測し
ながら、解像性を強化することになる。第９図は、モア
レ縞のコントラストと、焦点外れとの関係を示すもので
あり、この曲線から、縞のコントラストを利用して、焦
点外れを検知することのできることがわかる。これを実
施するには、モアレ縞装置を取付げたＰｅｒｋｉｎ−Ｅ
１ｍｅｒ社Ｍｉｃｒａｌｉｇｎ ５００型装置を使った
。すなわち、第１図で示された弧状帯１６を少し傾け℃
、その上端が正方向に焦点から外れ、中央部が完全に焦
点に合い、かつ、下端が負方向に外れるようにした。仄
いで、このように傾げられた弧状帯に沿つ℃測定位置を
変えながら縞の濃度を測って行った。この結果から、縞
のコントラストが変つ℃行って、この装置の感度を示し
℃いることが判る。この装畳シ油へ憔仝ｌ／ｒは、ト紀
の畑欣帯の傾穴を書女て行って、この曲線が直線となる
ようにすれば、この時に、この装置が焦点に合っている
ことになる。
装置の解像性の指標が得られ、鮮明な縞はすぐれた像形
成性を示している。この特徴を定性的に、ｔｕ用して解
像性を強化する１方法では、先ずこの装置ンモアレ縞が
形成されるように調節する。次いで、形成されたモアレ
縞のコントラストを見ながら、調節部材群３１中の何れ
かのねしまたはノブを廻して、焦点を変え℃行って、モ
アレ縞のコントラストを極大にする。すなわち、モアレ
縞の性状を機器の何れかの調節部材の関数として観測し
ながら、解像性を強化することになる。第９図は、モア
レ縞のコントラストと、焦点外れとの関係を示すもので
あり、この曲線から、縞のコントラストを利用して、焦
点外れを検知することのできることがわかる。これを実
施するには、モアレ縞装置を取付げたＰｅｒｋｉｎ−Ｅ
１ｍｅｒ社Ｍｉｃｒａｌｉｇｎ ５００型装置を使った
。すなわち、第１図で示された弧状帯１６を少し傾け℃
、その上端が正方向に焦点から外れ、中央部が完全に焦
点に合い、かつ、下端が負方向に外れるようにした。仄
いで、このように傾げられた弧状帯に沿つ℃測定位置を
変えながら縞の濃度を測って行った。この結果から、縞
のコントラストが変つ℃行って、この装置の感度を示し
℃いることが判る。この装畳シ油へ憔仝ｌ／ｒは、ト紀
の畑欣帯の傾穴を書女て行って、この曲線が直線となる
ようにすれば、この時に、この装置が焦点に合っている
ことになる。
上述の説明によって、ウエノ・パターンと、このウェハ
上に、リングシンイ露元装置によって投影されたマスク
パターン像との間のオーバレイ誤差を測定するための本
発明による装置が、在来技術による同種装置より遥かに
優れたものであることが了解されたことと思われる。
上に、リングシンイ露元装置によって投影されたマスク
パターン像との間のオーバレイ誤差を測定するための本
発明による装置が、在来技術による同種装置より遥かに
優れたものであることが了解されたことと思われる。
上記には、本発明の幾つかの実施態様が説明のために引
用されており、これを精読すれは、画業技術者には更に
別の各種の改造品が可能となるものと考えられるが、本
発明は、これらの改造品をも包含するものである。
用されており、これを精読すれは、画業技術者には更に
別の各種の改造品が可能となるものと考えられるが、本
発明は、これらの改造品をも包含するものである。
第１図は、リングラフィ装置中のオーバレイ誤差を測定
するための本発明による装置の構成図、 第２図は、本発明の概念に従って描かれたマスク素子の
拡大平面図、 第６図は、モアレ縞の濃度と変位量との関係を示すグラ
フ、 第４図は、オーバレイ誤差が測定時によって変る状況を
示すグラフ、 第５図は、ある画素についての、オーバレイ誤差とモア
レ縞濃度との関係を示したグラフ、第６図は、各画素毎
のオーバレイ誤差を示したり８ラフ、 第７ａ図は、個々のオーバレイ誤差測定値を１０ ｐｐ
ｍに拡大したものを表示したグラフ、第７ｂ図は、拡大
倍率と拡大測定値との関係を図示したグラフ、 第８図は、リソグラフイク露元装置に打撃を加えた直後
に、オーバレイ誤差が時間の経過と共に安定して行（状
況を示すグラフ、 第９図は、モアレ縞占ントラストと焦点外れとの関係を
示すグラフである。 １０・・マスク、１２・・・ウェハ、１４・・・弧状細
線状部分、１６・・・弧状部分、１８・・・投影鏡、２
０・・マスク及びウェハ架台、２２・・検視鏡、２４・
・・フォトダイオード配列、２６・・・界面回路、２８
・・・コンピュータ、３０・・・出力、３１・・・調節
部材群、３２・・・着色水平線帯、３４・・・透明水平
部分、３６・・・着色垂直線帯 ｆ４） −ＡＸ−鴫一
するための本発明による装置の構成図、 第２図は、本発明の概念に従って描かれたマスク素子の
拡大平面図、 第６図は、モアレ縞の濃度と変位量との関係を示すグラ
フ、 第４図は、オーバレイ誤差が測定時によって変る状況を
示すグラフ、 第５図は、ある画素についての、オーバレイ誤差とモア
レ縞濃度との関係を示したグラフ、第６図は、各画素毎
のオーバレイ誤差を示したり８ラフ、 第７ａ図は、個々のオーバレイ誤差測定値を１０ ｐｐ
ｍに拡大したものを表示したグラフ、第７ｂ図は、拡大
倍率と拡大測定値との関係を図示したグラフ、 第８図は、リソグラフイク露元装置に打撃を加えた直後
に、オーバレイ誤差が時間の経過と共に安定して行（状
況を示すグラフ、 第９図は、モアレ縞占ントラストと焦点外れとの関係を
示すグラフである。 １０・・マスク、１２・・・ウェハ、１４・・・弧状細
線状部分、１６・・・弧状部分、１８・・・投影鏡、２
０・・マスク及びウェハ架台、２２・・検視鏡、２４・
・・フォトダイオード配列、２６・・・界面回路、２８
・・・コンピュータ、３０・・・出力、３１・・・調節
部材群、３２・・・着色水平線帯、３４・・・透明水平
部分、３６・・・着色垂直線帯 ｆ４） −ＡＸ−鴫一
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ウェハパターンと、このウエノ１上にリソグフフイ
露元装置によって投影されたマスクパターンとの間のオ
ーバレイ誤差を測定するための装置であっ℃）２ 格子付きマスク、 上記マスクとはぼ同様７．！：パターンが付けられた反
射性格子付さ一フエ・・、 上記マスクの偉才上記つエノ・上に投影するための投影
鏡と、上記の格子付きマスクと格子付きウニ・・とン、
上記の投影鏡に対し℃移動させるための装置とを備；ｔ
−（おり、かつ、上記ソエハ上の格子が上記マスク上の
格子からずれると、このフェノ１パターンと、このウェ
ハ上に投影されたマスクパターンとの間のオーバレイ誤
差に相当するモアレ縞を形成するようになっている上記
のリングラフィ装置、フォトダイオード配列の各フォト
ダイオードが、上記格子付きウェハ上の各１個の画紫に
対応し℃いるフォトダイオード配列、上記のモアレ縞τ
上りピのフォトダイオード配列上に投影するための検視
鏡、および、上記フォトダイオード配列からの出力に対
応するオーバレイ誤差τ昇定、送出するためのコンピュ
ーター装置、 を備えたオーバレイ誤差測定装置。 ２、前記の格子付きマスクにピッチ約２〜６μｍの格子
パターンが付けられ又いることを特徴とする請求 ６、前記のウェハに振幅格子が付けられ℃いることを特
徴とする特許請求の範囲弟１項記載の装置。 ４、前記のウニ・・に位相格子が付けられ℃いることを
％値とする特許請求の範囲弟１項記載の装置。 ５、 前記のリングラフィ露光装置の精度（ミクロンン
が、前記格子付きマスク上の格子パターンのピッチリス
より小さいことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の装置。 ６、 前記のウニ・・格子は、前記マスクのパターンと
同様に、多数の水平に並んだ反射性称帯と非反射性間隔
帯とが交互に並んでいるパターンと、多数の垂直に差ん
だ反射性勝帯と非反射性間隔帯とが交互に並んでいるパ
ターンとを有していることを％留とする％肝請水の範囲
第１項記載の装置。 Ｚ 前６己の投影鏡ｒ１前記のコンピューター装置から
の信号に対応し−Ｃ調節するための調節装置ンども備え
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装
置、） ８、前記谷画累に対する各測定時間中に多数回にわたっ
て、前記フォトダイオード配列中のそれぞれのフォトダ
イオードからの信号を抜き出す装置が備えられ℃おり、
かつ、前記のコンピューター装置が、前記各画素に対す
る各測定時間中にオーバレイ誤差を算出する装置を備え
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装
置。 ９ 前記ワエハに対する前記マスクの変位量を、ある定
った量だけ精密廻変えるだめの装置と、前記各画槃につ
い℃のモアレ縞の形状特性を保管し、これによって、モ
アレ縞＃度の測定値からオーバレイ誤差を測定するため
の補正曲線ン作り出すため保管装置とを鋪え℃いること
を特徴とする特肝請水の範囲第１項記載の装置。 １０、前記フォトダイオード配列中の各フォトダイオー
ドからの、モアレ縞磯度の信号を、前記谷画策に約する
各測定時間中に多数回にわたって抜言出す装置が備えら
れており、ρ１つ、前記のコンピューター装置が、前記
の縞磯度信号を前記補正曲線と対比し、かつ、前記各画
素につい℃の相当するオーバレイ誤差の信号を出す装置
馨備えていることを特徴とする特許請訳の範囲第９項記
載の装置。 １１、前記のオーバレイ誤差に対応して前記の投影鏡を
調節するための装置を備えていることを特徴とする特許
請求の範囲第９項記載の装置。 １２、前記の検視鏡には、前記モアレ縞のコントラスト
を目視によつ又観察する装置と、前Ｈピ投影鏡の焦点を
調節し又、ＦｊｌＪｉｉｅモアレ縞のコントラストを強
化し、これによつ”ＣＪｓ像性を強化するための装置と
が偏えられていることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/602,878 US4703434A (en) | 1984-04-24 | 1984-04-24 | Apparatus for measuring overlay error |
| US602878 | 1996-02-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60235424A true JPS60235424A (ja) | 1985-11-22 |
| JPH0533525B2 JPH0533525B2 (ja) | 1993-05-19 |
Family
ID=24413143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60086648A Granted JPS60235424A (ja) | 1984-04-24 | 1985-04-24 | ウエハパターンとこのウエハ上に投影されたマスクパターンとの間のオーバレイ誤差測定装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4703434A (ja) |
| JP (1) | JPS60235424A (ja) |
| DE (1) | DE3512064C2 (ja) |
| GB (1) | GB2157825B (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62263646A (ja) * | 1986-05-12 | 1987-11-16 | Toshiba Corp | ウエハ検査装置 |
| JPH03198319A (ja) * | 1989-12-27 | 1991-08-29 | Toshiba Corp | 露光装置 |
| JP2009081436A (ja) * | 2007-09-18 | 2009-04-16 | Asml Netherlands Bv | オーバレイエラーの測定方法、検査装置及びリソグラフィ装置 |
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