JP2000258119A - 位置測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 位置測定装置において、２つのパターンの画
像におけるコントラストを適切に設定でき、２つのパタ
ーンの位置またはその間の寸法を高精度に測定するこ
と。 【解決手段】 第１のパターンに対応する第１光束Ｌ１
と第２のパターンに対応する第２光束Ｌ２とを別々に撮
像する撮像手段４２、４３と、基準マーク３５、３６が
施された透明基準板３３とを備え、撮像手段における第
１のパターンと基準マーク３５とのコントラストを調整
する第１の調整手段３１と、撮像手段における第２のパ
ターンと基準マークとのコントラストを調整する第２の
調整手段３２とを備えるので、第１のパターンおよび第
２のパターンの両方について基準マークを基準にして別
々に適切なコントラストに調整されることにより、異な
る反射率や段差のある２つのパターンでも高精度に位置
測定が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、位置測定装置に関
し、特に半導体デバイス製造工程等において重ね合わせ
等が行われる２つのパターンの位置またはその間の寸法
を測定するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば半導体ウェハの表面の下地
層に形成されたパターンとその上に積層されたフォトレ
ジスト層のパターンとの２つのパターンの位置またはそ
の間の寸法を測定する技術として、特開平７−７１９１
８号公報に示されているような技術が提案されている。

【０００３】この測定技術は、２つのパターンの像を撮
像する２つの撮像手段と、指標マークが施され２つのパ
ターンの中間像の位置に配された透明基準板とを備える
ことにより、基準板に形成された指標マークを試料像に
写し込み、２つの撮像手段で得た画像中の指標マークを
基準にして２つのパターン間の距離を測定するので、経
年変化等による２つの撮像手段の位置ずれに起因する測
定値の誤差を防ぐことができるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
測定手段において、測定対象である２つのパターンの光
学特性、例えば反射率や透過率が異なる場合や、両パタ
ーンに段差が生じている場合、両方もしくは一方のパタ
ーンの画像上のコントラストが明るい方に飽和したり、
暗すぎて測定に十分なコントラストが得られない場合が
ある。このような場合には、良好な測定精度や測定再現
性が得られない。例えば、アルミニウムやポリシリコン
の配線層の反射率と反射防止膜（ＡＲＣ）と反射率が異
なる場合、反射率の高い方の像が飽和（露光オーバー）
しないような露光条件にすると、反射率の低い方の像の
コントラストが十分得られず、良好な測定再現性を得ら
れないことがあった。なお、両パターンについて適切な
コントラストが得られるように別々に露光時間を設定し
２回画像を取り込む測定手段では、２つの画像を取り込
むまでの間のタイムラグが生じ、その間に半導体ウェハ
をホールドしているＸＹステージや撮像手段がドリフト
してしまう。このドリフト量は、要求される測定精度に
対して無視できないほどの大きさであり、測定精度を低
下させてしまう不都合がある。

【０００５】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、２つのパターンの画像におけるコントラストを適
切に設定でき、２つのパターンの位置またはその間の寸
法を高精度に測定することができる位置測定装置を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために以下の構成を採用した。すなわち、図１お
よび図２とに対応づけて説明すると、請求項１記載の位
置測定装置では、第１のパターン（１２）と第２のパタ
ーン（１３）とが施された試料（Ｗ）の面に光を照射す
る照明光学系（１９、２０、２１）と、前記試料面から
の前記第１のパターンに対応する第１光束（Ｌ１）と、
前記試料面からの前記第２のパターンに対応する第２光
束（Ｌ２）とを別々に撮像する撮像手段（４２、４３）
と、前記試料と前記撮像手段との間に配置され、基準マ
ーク（３５、３６）が施された透明基準板（３３）と、
前記第１のパターンと前記基準マークとの相対位置及び
前記第２のパターンと前記基準パターンとの相対位置に
基づいて、前記第１のパターンと前記第２のパターンの
位置又はその間の寸法を測定する測定手段（４４）とを
備えた位置測定装置において、前記撮像手段が前記第１
光束を撮像する場合、前記撮像手段における前記第１の
パターンと前記基準マークとのコントラストを調整する
第１の調整手段（３１）と、前記撮像手段が前記第２光
束を撮像する場合、前記撮像手段における前記第２のパ
ターンと前記基準マークとのコントラストを調整する第
２の調整手段（３２）とを備える技術が採用される。

【０００７】この位置測定装置では、撮像手段（４２、
４３）が第１光束（Ｌ１）を撮像する場合、撮像手段に
おける第１のパターン（１２）と基準マーク（３５）と
のコントラストを調整する第１の調整手段（３１）と、
撮像手段が前記第２光束（Ｌ２）を撮像する場合、撮像
手段における第２のパターン（１３）と基準マークとの
コントラストを調整する第２の調整手段（３２）とを備
えるので、第１のパターンおよび第２のパターンの両方
について基準マークを基準にして別々に適切なコントラ
ストに調整されることにより、異なる反射率や段差のあ
る２つのパターンでも高精度に位置測定が可能となる。

【０００８】請求項３記載の位置測定装置では、第１及
び第２のパターン（１２）（１３）が施された試料
（Ｗ）の面に光を照射する照明光学系（１９、２０、２
１）と、前記試料面からの光束を、前記第１のパターン
（１２）に対応する第１光束（Ｌ１）と、前記第２のパ
ターン（１３）に対応する第２光束（Ｌ２）とに２分割
する光束分割手段（３９）と、この光束分割手段により
分割された第１光束の結像位置に配置される第１の撮像
手段（４３）と、前記光束分割手段により分割された前
記第２光束の結像位置に配置される第２の撮像手段（４
２）とを備えた位置測定装置において、前記試料と前記
光束分割手段との間に配置され、第１及び第２の基準マ
ーク（３５）（３６）が施された透明基準板（３３）
と、前記第１の基準マークに第１の指標照明光を照射し
て前記第１の撮像手段に結像させる第１の指標光学系
（２３、２４、２５、２９、３０）と、前記第２の基準
マークに第２の指標照明光を照射して前記第２の撮像手
段に結像させる第２の指標光学系（２３、２４、２６、
２７、２８）と、前記第１の撮像手段の適正露光量に合
わせて前記第１の指標照明光の光量を調節する第１の調
光手段（３１）と、前記第２の撮像手段の適正露光量に
合わせて前記第２の指標照明光の光量を調節する第２の
調光手段（３２）と、前記第１の撮像手段で撮像された
前記第１のパターン像と前記第１の基準マーク像との位
置及び前記第２の撮像手段で撮像された前記第２のパタ
ーン像と前記第２のマーク像との位置に基づいて前記第
１及び第２のパターンの位置又は両パターン間の寸法を
測定する測定手段（４４）とを備えている技術が採用さ
れる。

【０００９】この位置測定装置では、第１の撮像手段
（４３）の適正露光量に合わせて第１の指標照明光の光
量を調節する第１の調光手段（３１）と、第２の撮像手
段（４２）の適正露光量に合わせて第２の指標照明光の
光量を調節する第２の調光手段（３２）と、第１の撮像
手段で撮像された第１のパターン像と第１の基準マーク
像との位置及び第２の撮像手段で撮像された第２のパタ
ーン像と第２のマーク像との位置に基づいて第１及び第
２のパターン（１２）（１３）の位置又は両パターン間
の寸法を測定する測定手段（４４）とを備えているの
で、第１のパターンおよび第２のパターンの両方につい
て別々に指標照明光の光量が調節されることにより、そ
れぞれ適切なコントラストを得ることができ、異なる反
射率や段差のある２つのパターンでも高精度に位置測定
が可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る位置測定装置
の一実施形態を図１から図４を参照しながら説明する。

【００１１】図１は、本実施形態の位置測定装置の全体
構成図である。該位置測定装置は、照明用の白色光光源
である照明手段２０を有し、該照明手段２０の前方に
は、照明手段２０からの照明光を直角に曲げるハーフプ
リズム２１が配置されている。該ハーフプリズム２１と
ＸＹステージ１７との間には対物レンズ１９が配置さ
れ、またＸＹステージ１７には、そのＺ方向の位置を調
整するオートフォーカス１８が設けられている。

【００１２】ハーフプリズム２１の上方には該ハーフプ
リズム２１からの光を直角に折り曲げる折り曲げミラー
２２が配置され、該折り曲げミラー２２の側方には折り
曲げミラー２２で直角に曲げられた光を水平方向に直角
に曲げるハーフプリズム２３が配置されている。該ハー
フプリズム２３の前方には指標板（透明基準板）３３が
配置され、該指標板３３には、ハーフプリズム２３で曲
げられた光をそのまま通過させる中央部３４が中央に空
けられている。指標板３３の前方には中央部３４を抜け
た光を水平方向に直角に折り曲げる折り曲げミラー３７
が配置され、さらに、該折り曲げミラー３７の前方に折
り曲げミラー３７で折り曲げた光を再び直角に折り曲げ
る折り曲げミラー３８が配置されている。

【００１３】該折り曲げミラー３８の前方には、折り曲
げミラー３８で折り曲げられた光を２つに分割するハー
フプリズム（光束分割手段）３９が配置され、該ハーフ
プリズム３９は、分割した一方の光を水平方向に直角に
曲げ、他方の光はそのまま透過させるものである。ハー
フプリズム３９で水平方向に直角に曲げられた光の進行
方向には、当該光を直角に折り曲げる折り曲げミラー４
０が配置され、折り曲げられた光の進行方向には、その
光を撮像するＣＣＤカメラ（第１の撮像手段）４２が配
置されている。また、ハーフミラー３９を透過した光の
進行方向には、その光を撮像するＣＣＤカメラ（第２の
撮像手段）４３が配置されている。

【００１４】なお、ＣＣＤカメラ４２、４３は、得られ
た画像データを処理する画像処理装置（測定手段）４４
に接続されている。また、ＣＣＤカメラ４２には光路に
対して垂直に移動してフォーカスを合わせるフォーカス
機構４１が付いている。

【００１５】一方、位置測定装置は、ＬＥＤ照明３０、
２８を有し、これらにはそれぞれの光量を制御する光量
コントローラ（第１の調整手段または第１の調光手段、
第２の調整手段または第２の調光手段）３１、３２が接
続されている。ＬＥＤ照明３０の前方には、該ＬＥＤ照
明３０からの光（第１の指標照明光）を水平方向に直角
に折り曲げる折り曲げミラー２９が配置され、該折り曲
げミラー２９の前方には、Ｘ方向の光を一定幅に制限す
る指標照明用光制限スリット２５が配置されている。該
指標照明用光制限スリット２５の前方には、指標照明用
光制限スリット２５を透過した光を垂直に曲げてハーフ
プリズム２３へ入射させるハーフプリズム２４が配置さ
れている。

【００１６】また、ＬＥＤ照明２８の前方には、該ＬＥ
Ｄ照明２８からの光（第２の指標照明光）を水平方向に
直角に折り曲げる折り曲げミラー２７が配置され、該折
り曲げミラー２７で折り曲げられた光の進行方向には、
Ｙ方向の光を一定幅に制限するＹ方向の指標照明用光制
限スリット２６が配置されている。指標照明用光制限ス
リット２６および折り曲げミラー２７は、指標照明用光
制限スリット２６を透過した光が指標照明用光制限スリ
ット２５を透過した光に対して直角となる方向からハー
フプリズム２４に入射されるとともに、該ハーフプリズ
ム２４を透過してハーフプリズム２３へ入射するように
配されている。

【００１７】前記指標板３３には、図２に示すように、
指標のＸ方向の部分であるＸ指標（第１の基準マーク）
３５と指標のＹ方向の部分であるＹ指標（第２の基準マ
ーク）３６とがそれぞれ中央部３４の周囲に形成されて
いる。Ｘ指標３５およびＹ指標３６は、矩形状の単位指
標３５ａ、３６ａが９個づつ複数列並んでそれぞれ構成
されているものである。すなわち、Ｘ指標３５は、ＬＥ
Ｄ照明３０から出た光の指標となる部分だけが透過する
構造になっている。また、同様に、Ｙ指標３６は、ＬＥ
Ｄ照明２８から出た光の指標となる部分だけが透過する
構造になっている。

【００１８】次に、本実施形態の位置測定装置における
２つのパターンの位置測定について、図１から図４を参
照して説明する。

【００１９】図３は、半導体製造過程におけるウエハ
（試料）Ｗの層と層の重ね合わせを計測するボックスマ
ークの一例である。なお、本実施形態では、仮に外ボッ
クス（第１のパターン）１２をプロセス側、内ボックス
（第２のパターン）１３をレジスト側とする。すなわ
ち、外ボックス１２と内ボックス１３は、互いに段差が
生じているとともに、これらを構成する材質が異なって
いるために反射率も異なるものである。本実施形態で
は、外ボックス１２の中心１４と内ボックス１３の中心
１５を求め、前記外ボックス１２の中心１４と前記内ボ
ックス１３の中心１５の差をＸ方向とＹ方向についてそ
れぞれ求め、ウエハＷの重ね合わせ量１６を求める。

【００２０】まず、ウエハＷ上にあるボックスマーク１
２、１３を、図１に示すＸＹステージ１７を用いて対物
レンズ１９の下にもってくる。そして、照明手段２０か
らの白色光で、ハーフプリズム２１、対物レンズ１９を
通してウエハ上にある外ボックス１２と内ボックス１３
を照明する。すなわち、これらはボックスマーク１２、
１３が施されたウエハＷに照明光を照射する照明光学系
として機能する。この際、オートフォーカス１８は、測
定マークのプロセス側のボックスマークである外ボック
ス１２のエッジコントラストがＣＣＤカメラ４３上で最
良に結像するように調整される。

【００２１】ウエハから反射した測定マークからの反射
光は再び対物レンズ１９、ハーフプリズム２１、折り曲
げミラー２２、ハーフプリズム２３、指標板３３の中央
部３４、折り曲げミラー３７、折り曲げミラー３８を経
由してハ一フプリズム３９に到達する。ハーフプリズム
３９で２つの光路に分割されたウエハＷ上の像は、１つ
はＣＣＤカメラ４３に結像され、もう１つは折り曲げミ
ラー４０を経由してＣＣＤカメラ４２に結像される。す
なわち、ハーフプリズム３９によって分割された光は、
外ボックス１２に対応する第１光束Ｌ１および内ボック
ス１３に対応する第２光束Ｌ２としてＣＣＤカメラ４
３，４２でそれぞれ撮像される。

【００２２】ＣＣＤカメラ４２及びＣＣＤカメラ４３で
はそれぞれ結像された像を量子化し画像化して、画像処
理装置４４に画像を取り込める様になっている。画像処
理装置４４では取り込まれた画像を用いてウエハの重ね
合せ量を計測する。この際、フォーカス機構４１で、ポ
ックスマークのレジスト側である内ボックス１３のエッ
ジのコントラストがＣＣＤカメラ４２上で最良に結像す
るされる様にフォーカスを調整する。

【００２３】一方、ＬＥＤ照明３０から出た光は赤外光
であり、該赤外光でＸ指標３５が照明される。前記照明
光は、折り曲げミラー２９、Ｘ方向の指標照明用光制限
スリット２５、ハーフプリズム２４、ハーフプリズム２
３を経てＸ指標３５を照明する。すなわち、これらはＸ
指標３５を照明する指標光学系（第１の指標光学系）と
して機能する。

【００２４】Ｘ指標３５から透過した光は、ウエハ面
（試料面）からの光と同様に折り曲げミラー３７と折り
曲げミラー３８を通ってハ一フプリズム３９に到達す
る。そして、ハーフプリズム３９を通りＣＣＤカメラ４
３の左右部４６に結像する。ＣＣＤカメラ４３は長方形
の形のＣＣＤでＸの方向を長手方向にとり、Ｘ指標３５
からの透過光がＣＣＤ上の左右部４６に結像される様に
なっている。

【００２５】同様に、ＬＥＤ照明２８から出た光もＬＥ
Ｄ照明３０と同じ赤外光であり、該赤外光でＹ指標３６
が照明される。前記照明光は、Ｙ方向の指標照明用光制
限スリット２６、ハ一フプリズム２４、ハーフプリズム
２３を経てＹ指標３６を照明する。すなわち、これらは
Ｙ指標３６を照明する指標光学系（第２の指標光学系）
として機能する。Ｙ指標３６からの透過光は、ウエハ面
からの光と同様に折り曲げミラー３７と折り曲げミラー
３８を通ってハーフプリズム３９に到達する。そして、
ハーフプリズム３９を通りＣＣＤカメラ４２の上下部４
５に結像する。

【００２６】ＣＣＤカメラ４３は、図４の（ａ）に示す
ように、Ｘの方向を長手方向にとった長方形の形のＣＣ
Ｄ部４３ａを有し、Ｘ指標３５からの透過光がＣＣＤ部
４３ａ上の左右部４６に結像される様になっている。ま
た、ＣＣＤカメラ４２は、図４の（ｂ）に示すように、
Ｙの方向を長手方向にとって長方形の形のＣＣＤ部４２
ａを有し、Ｙ指標３６からの透過光がＣＣＤ部４２ａ上
の上下部４５に結像される様になっている。

【００２７】本実施形態では、ＣＣＤカメラ４３では、
プロセス側のボックスマークである外ボックス１２に着
目し、エッジのコントラストが最適になるように画像処
理装置４４でＣＣＤカメラ４３のシャッタ時間を制御す
る。前記シャッタ時間でＣＣＤカメラ４３の左右部４６
に結像されるＸ指標３５を照明するＬＥＤ照明３０の光
量を、ＬＥＤの光量コントローラ３１で制御し、ＣＣＤ
カメラ４３上でプロセス側ボックスマークである外ボッ
クス１２と指標マークであるＸ指標３５の両方が最適な
光量となるようにする。

【００２８】同様に、ＣＣＤカメラ４２では、レジスト
側のボックスマークである内ボックス１３に着目し、エ
ッジのコントラストが最適になるように画像処理装置４
４でＣＣＤカメラ４２のシャッタ時間を制御する。この
とき同時にフォーカス機構４１を用いてレジスト側のポ
ックスマークのエッジのコントラストを最適化してお
く。前記シャッタ時間でＣＣＤカメラ４２の上下部４５
に結像されるＹ指標３６を照明するＬＥＤ照明２８の光
量を、ＬＥＤの光量コントローラ３２で制御し、ＣＣＤ
カメラ４２上でレジスト側ボックスマークである内ボッ
クス１３と指標マークであるＹ指標３６の両方が最適な
光量となるようにする。

【００２９】以上の様な画像化条件を求めた上で、ＣＣ
Ｄカメラ４２とＣＣＤカメラ４３で同時に結像されてい
る像を画像処理する。画像処理装置４４では、前記２つ
画像に対して、それぞれ指標位置に対するボックスマー
ク（外ボックス１４、内ボックス１３）の中心位置（中
心１４、中心１５）を求め、その差から実際のウエハＷ
の重ね合せ量１６を求める。したがって、本実施形態の
位置測定装置では、反射率が異なるとともに互いに段差
が生じている外ボックス１２および内ボックス１３につ
いても、これらのパターンの画像におけるコントラスト
を適切に設定でき、２つのパターンの位置またはその間
の寸法を高精度に測定することができる。

【００３０】なお、本発明は、次のような実施形態をも
含むものである。 （１）上記各実施形態では、光量コントローラ３１、３
２によってＬＥＤ照明３０、２８の光量を別々に制御
し、ＣＣＤカメラ４３、４２において外ボックス１２と
Ｘ指標３５および内ボックス１３とＹ指標３６が最適な
光量となるように調光してコントラストを最適化した
が、これらコントラストを他の調整手段で調整しても構
わない。

【００３１】例えば、他の調整手段として、Ｘ指標およ
びＹ指標に対する照明光量をどちらも同じに設定すると
ともに、ＣＣＤカメラ４２、４３のＣＣＤ部４２ａ、４
３ａの前面に部分的にニュートラル（ＮＤ）フィルタを
取り付け、内ボックスおよび外ボックスのいずれか一方
または両方の光量を調整するものでもよい。

【００３２】また、コントラストを同条件とする手段と
して、撮像手段としてフレームメモリを採用し、そのフ
レームに同じ画面を複数回蓄積する構成を用いても構わ
ない。この場合は、一方の撮像手段で撮像されるパター
ンのコントラストが低下するものと仮定し、コントラス
トが低下している方の画面が、一方のパターンのコント
ラストと同じになるまで、複数回、像を蓄積する手段が
採られる。

【００３３】（２）撮像手段としてＣＣＤカメラ４２、
４３の２つを設けたが、一つのＣＣＤカメラに前記第１
光束および第２光束を結像させて撮像してもよい。この
場合、このＣＣＤカメラのＣＣＤ部において、第１光束
および第２光束に対応して領域を分割することにより、
それぞれにおいて画像処理を別々に行う。

【００３４】（３）内ボックスおよび外ボックス等の測
定対象であるパターンは、同一平面であっても光軸方向
にずれた異なる面（すなわち、両パターン間に段差があ
る場合）であっても構わない。また、これらの光学特性
は、同じものであっても異なるものであってもよく、異
なる場合として、両者の反射率や透過率等が異なるもの
でも構わない。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果を奏する。 （１）請求項１記載の位置測定装置によれば、撮像手段
が第１光束を撮像する場合、撮像手段における第１のパ
ターンと基準マークとのコントラストを調整する第１の
調整手段と、撮像手段が前記第２光束を撮像する場合、
撮像手段における第２のパターンと基準マークとのコン
トラストを調整する第２の調整手段とを備えるので、第
１のパターンおよび第２のパターンの両方について基準
マークを基準にして別々に適切なコントラストに調整さ
れることにより、光学特性の異なる２つのパターンでも
高精度に位置測定をすることができる。

【００３６】（２）請求項２記載の位置測定装置によれ
ば、第１の調整手段が、第１のパターンの光学特性に合
わせて第１の指標光学系の照明条件を調整する第１の調
光手段を有し、第２の調整手段が、第２のパターンの光
学特性に合わせて第２の指標光学系の照明条件を調整す
る第２の調光手段を有するので、両パターンそれぞれの
光学特性を考慮した照明条件によって、パターン毎に最
適なコントラストを得ることができる。

【００３７】（３）請求項３記載の位置測定装置によれ
ば、照明光の光量を調節する第１の調光手段と、第２の
撮像手段の適正露光量に合わせて第２の指標照明光の光
量を調節する第２の調光手段と、第１の撮像手段で撮像
された第１のパターン像と第１の基準マーク像との位置
及び第２の撮像手段で撮像された第２のパターン像と第
２のマーク像との位置に基づいて第１及び第２のパター
ンの位置又は両パターン間の寸法を測定する測定手段と
を備えているので、第１のパターンおよび第２のパター
ンの両方について別々に指標照明光の光量が調節される
ことにより、それぞれ適切なコントラストを得ることが
でき、異なる反射率や段差のある２つのパターンでも高
精度に位置測定を行うことができる。すなわち、基準マ
ークのコントラストが明るすぎでもなく、暗すぎでもな
い条件で位置をより正確に測定できるようになる。ま
た、タイムラグが生じない測定が可能となり、ＸＹステ
ージや両撮像手段間の距離ドリフト量をより正確に測定
結果から打ち消すことができる。

【００３８】（４）請求項４記載の位置測定装置によれ
ば、第１及び第２の調光手段が、第１及び第２のパター
ンを構成する物体の反射率に応じて、第１及び第２の指
標光学系の照明条件をそれぞれ調節するので、それぞれ
のパターンに対応した最適なコントラストを容易に得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る位置測定装置の一実施形態を示
す全体構成図である。

【図２】 本発明に係る位置測定装置の一実施形態にお
ける指標板を示す正面図である。

【図３】 本発明に係る位置測定装置の一実施形態にお
ける重ね合わせ計測用ボックスマーク例を示す平面図で
ある。

【図４】 本発明に係る位置測定装置の一実施形態にお
ける２つのＣＣＤカメラのＣＣＤ部を示す正面図であ
る。

【符号の説明】

１２ 外ボックス（第１のパターン） １３ 内ボックス（第２のパターン） １７ ＸＹステージ １８ オートフォーカス １９ 対物レンズ ２０ 照明手段 ２１、２３、２４ ハーフプリズム ３９ ハーフプリズム（光束分割手段） ２２、２７、３７、３８、４０ 折り曲げミラー ２５ Ｘ方向の指標照明用光制限スリット ２６ Ｙ方向の指標照明用光制限スリット ２８、３０ ＬＥＤ照明 ３１ 光量コントローラ（第１の調光手段または第１の
調整手段） ３２ 光量コントローラ（第２の調光手段または第２の
調整手段） ３３ 指標板（透明基準板） ３５ Ｘ指標（第１の基準マーク） ３６ Ｙ指標（第２の基準マーク） ４１ フォーカス機構 ４２、４３ ＣＣＤカメラ（第２の撮像手段、第１の撮
像手段） ４４ 画像処理装置（測定手段） Ｗ ウェハ（試料）

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA02 AA03 AA22 AA54 BB13 BB24 CC19 DD03 DD09 FF04 GG02 GG07 HH13 JJ03 JJ16 JJ23 JJ26 LL12 LL28 LL37 MM03 PP12

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１及び第２のパターンが施された試料
   面に光を照射する照明光学系と、 前記試料面からの前記第１のパターンに対応する第１光
   束と、前記試料面からの前記第２のパターンに対応する
   第２光束とを別々に撮像する撮像手段と、 前記試料と前記撮像手段との間に配置され、基準マーク
   が施された透明基準板と、 前記第１のパターンと前記基準マークとの相対位置及び
   前記第２のパターンと前記基準パターンとの相対位置に
   基づいて、前記第１のパターンと前記第２のパターンの
   位置又はその間の寸法を測定する測定手段とを備えた位
   置測定装置において、 前記撮像手段が前記第１光束を撮像する場合、前記撮像
   手段における前記第１のパターンと前記基準マークとの
   コントラストを調整する第１の調整手段と、 前記撮像手段が前記第２光束を撮像する場合、前記撮像
   手段における前記第２のパターンと前記基準マークとの
   コントラストを調整する第２の調整手段とを備えること
   を特徴とする位置測定装置。
2. 【請求項２】 前記撮像手段は、前記第１光束の結像位
   置に配置される第１の撮像手段と、前記第２光束の結像
   位置に配置される第２の撮像手段とを有し、 前記基準マークは、前記第１のパターンに対応する第１
   の基準マークと、前記第２のパターンに対応する第２の
   基準マークとを有し、 前記第１の調整手段は、前記第１の基準マークを照明す
   る第１の指標光学系と、前記第１のパターンの光学特性
   に合わせて前記第１の指標光学系の照明条件を調整する
   第１の調光手段とを有し、 前記第２の調整手段は、前記第２の基準マークを照明す
   る第２の指標光学系と、前記第２のパターンの光学特性
   に合わせて前記第２の指標光学系の照明条件を調整する
   第２の調光手段とを有することを特徴とする請求項１に
   記載の位置測定装置。
3. 【請求項３】 第１及び第２のパターンが施された試料
   面に光を照射する照明光学系と、 前記試料面からの光束を、前記第１のパターンに対応す
   る第１光束と、前記第２のパターンに対応する第２光束
   とに２分割する光束分割手段と、 この光束分割手段により分割された第１光束の結像位置
   に配置される第１の撮像手段と、前記光束分割手段によ
   り分割された前記第２光束の結像位置に配置される第２
   の撮像手段とを備えた位置測定装置において、 前記試料と前記光束分割手段との間に配置され、第１及
   び第２の基準マークが施された透明基準板と、 前記第１の基準マークに第１の指標照明光を照射して前
   記第１の撮像手段に結像させる第１の指標光学系と、前
   記第２の基準マークに第２の指標照明光を照射して前記
   第２の撮像手段に結像させる第２の指標光学系と、 前記第１の撮像手段の適正露光量に合わせて前記第１の
   指標照明光の光量を調節する第１の調光手段と、前記第
   ２の撮像手段の適正露光量に合わせて前記第２の指標照
   明光の光量を調節する第２の調光手段と、 前記第１の撮像手段で撮像された前記第１のパターン像
   と前記第１の基準マーク像との位置及び前記第２の撮像
   手段で撮像された前記第２のパターン像と前記第２のマ
   ーク像との位置に基づいて前記第１及び第２のパターン
   の位置又は両パターン間の寸法を測定する測定手段とを
   備えている位置測定装置。
4. 【請求項４】 前記第１及び第２の調光手段は、前記第
   １及び第２のパターンを構成する物体の反射率に応じ
   て、前記第１及び第２の指標光学系の照明条件をそれぞ
   れ調節することを特徴とする請求項３記載の位置測定装
   置。