JP2861671B2 - Overlay accuracy measuring device - Google Patents
Overlay accuracy measuring deviceInfo
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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、重ね合せ精度測定装置
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring overlay accuracy.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体素子製造工程におけるフォトリソ
グラフィ工程において形成されたレジストパターンと下
地パターンとのずれ量を測定する必要があり、そのため
に重ね合せ精度測定装置が用いられていた。2. Description of the Related Art It is necessary to measure the amount of deviation between a resist pattern formed in a photolithography process in a semiconductor device manufacturing process and an underlying pattern, and for this purpose, an overlay accuracy measuring device has been used.
【０００３】この種の重ね合せ精度測定装置は、照射用
対象物（例えば、レジストパターンと下地パターン等）
の照射面に平行な方向に照射用光線を入射し、これを直
角に屈折して対象物の照射面に照射する。対象物の照射
面からの反射光をＣＣＤカメラで撮像し、画像処理して
ずれを測定するものである。[0003] This kind of overlay accuracy measuring apparatus is used for an irradiation object (for example, a resist pattern and a base pattern).
A light beam for irradiation is incident in a direction parallel to the irradiation surface, and is refracted at right angles to irradiate the irradiation surface of the object. The reflected light from the irradiation surface of the object is imaged by a CCD camera, and image processing is performed to measure the deviation.
【０００４】このものにおいて、測定する前段工程とし
て、対象物への入射光学系の光軸と、対象物からの出射
光学系の光軸とのずれを補正する必要がある。In this method, it is necessary to correct the deviation between the optical axis of the optical system incident on the object and the optical axis of the optical system exiting from the object as a pre-process for measurement.
【０００５】従来、この補正は、作業者が基準ウェハ等
を用いて試行錯誤を繰り返して行っていた。Heretofore, this correction has been repeatedly performed by an operator through trial and error using a reference wafer or the like.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】画像処理を利用してい
るため、光軸のずれが信号波形の壊れや、明暗信号の振
幅の変化をもたらし、装置相互間での測定誤差を生む大
きな要因となるため、測定精度を向上させるには、光軸
ずれの補正を極限まで行う必要がある。Since image processing is used, a shift in the optical axis causes a break in the signal waveform and a change in the amplitude of the light / dark signal, which is a major factor that causes a measurement error between apparatuses. Therefore, in order to improve the measurement accuracy, it is necessary to correct the optical axis deviation to the limit.
【０００７】そのため、従来は補正作業に時間を要して
いた。[0007] For this reason, conventionally, the correction work required a long time.
【０００８】本発明の目的は、光軸ずれの自動校正機能
を備えた重ね合せ精度測定装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a superposition accuracy measuring device having an automatic optical axis deviation correcting function.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る重ね合せ精度測定装置は、光源と、第
１及び第２の光学系と、撮像部と、画像処理部と、基準
パターンと、アクチュエータと、補正部とを有する重ね
合せ精度測定装置であって、光源は、照明用光線を照射
するものであり、第１の光学系は、光線を照射用対象物
の照射面に向けて直角に屈折させて照射するものであ
り、第２の光学系は、照射用対象物の照射面に対して垂
直方向に反射する反射光を取込むものであり、第１の光
学系は、照射用対象物の照射面に対しては、平行な面上
に直交する２軸方向に移動可能に、照射面に対しては、
垂直な面上に角回転可能に設けられ、第２の光学系は、
定位置に固定されており、撮像部は、第２の光学系から
の画像を取込むものであり、画像処理部は、撮像部から
の画像信号を処理するものであり、基準パターンは、照
射用対象物と同一高さに設置され、所望の高さに立上っ
た定形の平坦面と、該平坦面の両端に傾斜をもって左右
対称に形成されたエッジとを有し、照射用対象物と切替
えて第１の光学系の照射位置に配置されるものであり、
アクチュエータは、第１の光学系を直交する２軸方向及
び角回転方向に変位させるものであり、補正部は、基準
パターンからの反射光を撮像部及び画像処理部に通して
処理した画像データに基づいて、アクチュエータにより
第１の光学系及び第２の光学系を相対変位させ、両光学
系相互間の光軸のずれを補正するものである。To achieve the above object, an apparatus for measuring overlay accuracy according to the present invention comprises a light source, first and second optical systems, an imaging section, an image processing section, and a reference. A superposition accuracy measuring device having a pattern, an actuator, and a correction unit, wherein the light source irradiates a light beam for illumination, and the first optical system emits the light beam to an irradiation surface of an irradiation target. The second optical system is for refracting the light at a right angle toward the object, and the second optical system is for taking in the reflected light that is reflected in the direction perpendicular to the irradiation surface of the irradiation object, and the first optical system is For the irradiation surface of the irradiation target, the object can be moved in two axes directions orthogonal to each other on a parallel surface.
The second optical system is provided so as to be rotatable on a vertical plane.
The imaging unit is fixed at a fixed position, the imaging unit captures an image from the second optical system, the image processing unit processes an image signal from the imaging unit, and the reference pattern is The irradiation target has a fixed flat surface which is installed at the same height as the object to be used and rises to a desired height, and edges formed symmetrically at both ends of the flat surface with inclination. And placed at the irradiation position of the first optical system.
The actuator is for displacing the first optical system in two orthogonal axial directions and angular rotation directions, and the correction unit converts the reflected light from the reference pattern into image data processed by passing the light through the imaging unit and the image processing unit. Based on this, the first optical system and the second optical system are relatively displaced by the actuator, and the deviation of the optical axis between the two optical systems is corrected.
【００１０】[0010]
【作用】対象物に光線を入射する入射光学系と、対象物
からの反射光を取込む出射光学系とを相対変位可能に設
け、光軸ずれのデータに基づいて、両光学系をアクチュ
エータにより相対変位させ光軸ずれを校正する。An incident optical system for entering a light beam into an object and an emission optical system for taking in reflected light from the object are provided so as to be relatively displaceable, and both optical systems are actuated by an actuator based on optical axis deviation data. Calibrate the optical axis deviation by making relative displacement.
【００１１】[0011]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図により説明す
る。図１は、本発明の一実施例を示す構成図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention.
【００１２】図において、本実施例は、光源１０と、第
１及び第２の光学系と、撮像部としてのＣＣＤカメラ１
５と、画像処理部１６と、基準パターン４と、アクチュ
エータ１２，１３と、補正部とを有する重ね合せ精度測
定装置である。Referring to FIG. 1, a light source 10, first and second optical systems, and a CCD camera 1 as an image pickup unit are shown in FIG.
5, an image processing unit 16, a reference pattern 4, actuators 12 and 13, and a correction unit.
【００１３】光源１０は、照明用光線を照射するもので
ある。第１の光学系はアパーチャ８、光散乱板９、レン
ズ９ａ、プリズム７を有し、照射用対象物（ウェハ１）
の照射面に対し平行な方向に光源１０からの光線が入射
し、光線をプリズム７により照射用対象物の照射面に向
けて直角に屈折させて照射するものである。これら光源
１０及び第１の光学系は、照明鏡筒１４内に一体に組み
込まれている。The light source 10 emits a light beam for illumination. The first optical system has an aperture 8, a light scattering plate 9, a lens 9a, and a prism 7, and an irradiation target (wafer 1).
The light from the light source 10 is incident in a direction parallel to the irradiation surface, and the light is refracted by the prism 7 at a right angle toward the irradiation surface of the irradiation target and irradiated. The light source 10 and the first optical system are integrated into an illumination lens barrel 14.
【００１４】第２の光学系は、対物レンズ５、アパーチ
ャ６を有し、照射用対象物の照射面に対して垂直方向に
反射する反射光を取込むものである。The second optical system has an objective lens 5 and an aperture 6, and takes in reflected light that is reflected in a direction perpendicular to the irradiation surface of the irradiation object.
【００１５】第１の光学系は、保持部材１１上のアクチ
ュエータ１３に支持されて、照射用対象物の照射面に対
し平行な面上に直交する２軸方向に移動可能に設けら
れ、光線が直角に屈折する屈折点付近（プリズム７の中
心部付近）を中心としてアクチュエータ１２により角回
転可能に設けられ、第２の光学系は、定位置に固定され
ている。The first optical system is supported by an actuator 13 on a holding member 11, and is provided so as to be movable in two axial directions orthogonal to a plane parallel to the irradiation surface of the irradiation object, and to emit light. The actuator 12 is provided to be rotatable around the refraction point refracted at a right angle (near the center of the prism 7), and the second optical system is fixed at a fixed position.
【００１６】撮像部としてのＣＣＤカメラ１５は、第２
の光学系からの画像を取込むものであり、画像処理部１
６は、ＣＣＤカメラ１５からの画像信号を処理するもの
である。The CCD camera 15 as an image pickup unit is provided with a second
The image processing unit 1 captures an image from the optical system of
6 is for processing the image signal from the CCD camera 15.
【００１７】移動ステージ３上に、ウェハチャック２上
に載置されたウェハ１の表面と同一高さで、且つ平行に
配置された基準パターン４を有する。A reference pattern 4 is provided on the moving stage 3 at the same height as the surface of the wafer 1 placed on the wafer chuck 2 and arranged in parallel.
【００１８】基準パターン４は、図２，図３に示すよう
に、所望の高さに立上った定形の平坦面４ａと、該平坦
面４ａの両端に傾斜をもって左右対称に形成されたエッ
ジ４ｂ，４ｂとを有し、照射用対象物と切替えて第１の
光学系の照射位置に配置されるものである。As shown in FIGS. 2 and 3, the reference pattern 4 has a regular flat surface 4a rising to a desired height, and edges symmetrically formed at both ends of the flat surface 4a with inclination. 4b, 4b, and is disposed at the irradiation position of the first optical system while being switched to the irradiation object.
【００１９】光源１０からの光は、光散乱板９により均
一な強度の面光源光とされ、レンズ，アパーチャ８，プ
リズム７，アパーチャ６，対物レンズ５を介してウェハ
１又は基準パターン４を照明する構造となっており、各
アパーチャの中心は各々の光軸中心となるよう配置され
ているものとする。ウェハ１又は基準パターン４の像は
対物レンズ５，アパーチャ６，プリズム７，レンズを介
してＣＣＤカメラ１５上に結像される。The light from the light source 10 is made into a surface light source light having a uniform intensity by the light scattering plate 9, and illuminates the wafer 1 or the reference pattern 4 via the lens, the aperture 8, the prism 7, the aperture 6, and the objective lens 5. And the center of each aperture is arranged to be the center of each optical axis. An image of the wafer 1 or the reference pattern 4 is formed on a CCD camera 15 via an objective lens 5, an aperture 6, a prism 7, and a lens.
【００２０】補正部は、アパーチャ像ズレ検出回路１
７，光軸傾斜検出回路１８，アクチュエータ駆動回路１
９を有し、基準パターンからの反射光をＣＣＤカメラ１
５及び画像処理部１６に通して処理した画像データに基
づいて、アクチュエータにより第１の光学系及び第２の
光学系を相対変位させ、両光学系相互間の光軸のずれを
補正するものである。The correction unit includes an aperture image shift detection circuit 1
7. Optical axis tilt detection circuit 18, actuator drive circuit 1
9 and the CCD camera 1
The first optical system and the second optical system are relatively displaced by an actuator based on the image data processed through the image processing unit 16 and the image processing unit 16 to correct the optical axis shift between the two optical systems. is there.
【００２１】光軸の自動校正時の動作について以下に説
明する。基準パターン４が対物レンズ５の直下にくるよ
うに移動ステージ３を移動させる。基準パターン４は、
図２に示すような平面形状並びに図３に示すような断面
形状を持っており、平坦面４ａが２５００Å程度立上っ
ており、さらに両端のエッジ４ｂは精密に対象、且つ４
５°以下のなだらかな傾斜を有している。The operation at the time of automatic calibration of the optical axis will be described below. The moving stage 3 is moved so that the reference pattern 4 is directly below the objective lens 5. Reference pattern 4 is
It has a planar shape as shown in FIG. 2 and a cross-sectional shape as shown in FIG. 3, a flat surface 4a stands up to about 2500 °, and edges 4b at both ends are precisely symmetrical.
It has a gentle inclination of 5 ° or less.
【００２２】基準パターン４の像がＣＣＤカメラ１５に
より取込まれ、画像信号処理部１６により走査線の平均
明暗として図４又は図５に示すような信号波形が得られ
る。図６に示すように、第２光学系の光軸Ｌ1が紙面に
垂直方向に存在する場合に、第１光学系の光軸Ｌ2は光
軸Ｌ1と直交する水平方向に位置する。The image of the reference pattern 4 is captured by the CCD camera 15, and the image signal processing section 16 obtains a signal waveform as shown in FIG. As shown in FIG. 6, the optical axis L 1 of the second optical system when present in the direction perpendicular to the paper surface, the optical axis L 2 of the first optical system is positioned in the horizontal direction perpendicular to the optical axis L 1.
【００２３】この場合、光軸Ｌ1が正規の位置にある場
合には、その信号波形２０は図４に示すような正常状態
のものとして得られる。また、図６に示すように、第１
光学系の光軸Ｌ2が、ウェハ１に対し垂直な面上で上下
方向にずれて光軸の傾きが生じ、正規以外の位置に変更
された場合、信号波形２１は図５のように左右のエッジ
の波形が非対称となり、信号の振幅並びに谷の幅が異な
っている。[0023] In this case, if the optical axis L 1 is in the proper position, the signal waveform 20 is obtained as that of the normal state as shown in FIG. Further, as shown in FIG.
Optical axis L 2 of the optical system, cause the inclination of the optical axis deviates in the vertical direction on a plane perpendicular to the wafer 1, when it is changed to the position other than the normal signal waveform 21 is left as shown in Figure 5 Are asymmetric, and the signal amplitude and the valley width are different.
【００２４】このような場合、光軸傾斜検出回路１８
で、光軸の傾斜量θを演算し、アクチュエータ駆動回路
１９によりアクチュエータ１２を駆動して第１の光学系
を角回転させて正規位置まで変化させ、信号波形２０の
ような波形が得られるように光軸の傾斜を補正する。In such a case, the optical axis tilt detection circuit 18
Then, the tilt amount θ of the optical axis is calculated, and the actuator 12 is driven by the actuator driving circuit 19 to rotate the first optical system to the normal position to change the first optical system to the normal position, so that a waveform like the signal waveform 20 is obtained. The inclination of the optical axis is corrected.
【００２５】また同時に以下の動作も行う。すなわち、
アパーチャ６及びアパーチャ８は設計上光学的に共役と
なる位置にあるが、前記光軸傾斜補正により、両アパー
チャ６，８の中心位置にずれが生じることがある。図７
はずれがある状態、図８はずれの無い状態を示す。図７
のような場合はアパーチャ像ズレ検出回路１７によりず
れ量を演算し、アクチュエータ駆動回路１９により、ア
クチュエータ１３を駆動して第１の光学系を直交する方
向に変位し、光軸のずれ量を補正し、図８のような状態
となる。At the same time, the following operation is performed. That is,
Although the aperture 6 and the aperture 8 are located at optically conjugate positions in design, the optical axis tilt correction may cause a shift in the center position between the apertures 6 and 8. FIG.
FIG. 8 shows a state where there is no deviation, and FIG. 8 shows a state where there is no deviation. FIG.
In such a case, the shift amount is calculated by the aperture image shift detection circuit 17, and the actuator 13 is driven by the actuator drive circuit 19 to displace the first optical system in a direction orthogonal to the optical axis, thereby correcting the shift amount of the optical axis. Then, the state is as shown in FIG.
【００２６】以上の２つの動作を同時に行うことによ
り、光軸の傾斜並びにアパーチャのずれを補正し、良好
な重ね合せ精度の測定が可能となる。By performing the above two operations at the same time, the inclination of the optical axis and the shift of the aperture are corrected, and the measurement of good overlay accuracy can be performed.
【００２７】[0027]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、光軸の傾
きの自動校正機能を有するため、人手による光軸の傾き
の調整作業が不要となり、校正にかかる時間も極端に短
縮することができる。As described above, since the present invention has an automatic calibration function of the inclination of the optical axis, it is not necessary to manually adjust the inclination of the optical axis, and the time required for the calibration can be extremely reduced. it can.
【００２８】また自動化したことで光軸の傾き調整を定
量的に常に一定したレベルで行うことができる。Further, the automation of the optical axis makes it possible to quantitatively adjust the inclination of the optical axis at a constantly constant level.
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention.
【図２】基準パターンを示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a reference pattern.
【図３】基準パターンを示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a reference pattern.
【図４】信号波形を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a signal waveform.
【図５】信号波形を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a signal waveform.
【図６】光軸のずれを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a deviation of an optical axis.
【図７】アパーチャのずれを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a displacement of an aperture.
【図８】アパーチャのずれを示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a shift of an aperture.
４ 基準パターン ６ アパーチャ ７ プリズム ８ アパーチャ １０ 光源 １１ 保持部材 １２ アクチュエータ １３ アクチュエータ １４ 照明鏡筒 １５ ＣＣＤカメラ １６ 画像信号検出回路 １７ アパーチャ像ズレ検出回路 １８ 光軸傾斜検出回路 １９ アクチュエータ駆動回路 4 Reference Pattern 6 Aperture 7 Prism 8 Aperture 10 Light Source 11 Holding Member 12 Actuator 13 Actuator 14 Illumination Barrel 15 CCD Camera 16 Image Signal Detection Circuit 17 Aperture Image Displacement Detection Circuit 18 Optical Axis Tilt Detection Circuit 19 Actuator Drive Circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０３Ｆ 9/00 Ｇ０３Ｆ 9/00 Ｈ ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI G03F 9/00 G03F 9/00 H
Claims (1)
部と、画像処理部と、基準パターンと、アクチュエータ
と、補正部とを有する重ね合せ精度測定装置であって、 光源は、照明用光線を照射するものであり、 第１の光学系は、光線を照射用対象物の照射面に向けて
直角に屈折させて照射するものであり、 第２の光学系は、照射用対象物の照射面に対して垂直方
向に反射する反射光を取込むものであり、 第１の光学系は、照射用対象物の照射面に対しては、平
行な面上に直交する２軸方向に移動可能に、照射面に対
しては、垂直な面上に角回転可能に設けられ、第２の光
学系は、定位置に固定されており、 撮像部は、第２の光学系からの画像を取込むものであ
り、 画像処理部は、撮像部からの画像信号を処理するもので
あり、 基準パターンは、照射用対象物と同一高さに設置され、
所望の高さに立上った定形の平坦面と、該平坦面の両端
に傾斜をもって左右対称に形成されたエッジとを有し、
照射用対象物と切替えて第１の光学系の照射位置に配置
されるものであり、 アクチュエータは、第１の光学系を直交する２軸方向及
び角回転方向に変位させるものであり、 補正部は、基準パターンからの反射光を撮像部及び画像
処理部に通して処理した画像データに基づいて、アクチ
ュエータにより第１の光学系及び第２の光学系を相対変
位させ、両光学系相互間の光軸のずれを補正するもので
あることを特徴とする重ね合せ精度測定装置。1. An overlay accuracy measuring device comprising a light source, first and second optical systems, an imaging unit, an image processing unit, a reference pattern, an actuator, and a correction unit, wherein the light source is The first optical system irradiates the light beam by refracting the light beam at right angles toward the irradiation surface of the irradiation object, and the second optical system emits the light beam. The first optical system captures reflected light reflected in a direction perpendicular to the irradiation surface of the object, and the first optical system includes two axes orthogonal to a plane parallel to the irradiation surface of the irradiation object. The second optical system is fixed to a fixed position, and the imaging unit is configured to move from the second optical system to the irradiation surface. The image processing unit processes an image signal from the imaging unit, and includes a reference pattern. Down is installed in the irradiation object and the same height,
It has a regular flat surface rising to a desired height, and edges formed symmetrically at both ends of the flat surface with inclination,
An actuator for displacing the first optical system in the irradiation direction of the first optical system in a two-axis direction and an angular rotation direction orthogonal to each other; The actuator relatively displaces the first optical system and the second optical system by an actuator based on image data obtained by passing reflected light from a reference pattern through an imaging unit and an image processing unit, and An overlay accuracy measuring device for correcting a shift of an optical axis.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24268092A JP2861671B2 (en) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | Overlay accuracy measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24268092A JP2861671B2 (en) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | Overlay accuracy measuring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0669097A JPH0669097A (en) | 1994-03-11 |
| JP2861671B2 true JP2861671B2 (en) | 1999-02-24 |
Family
ID=17092640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24268092A Expired - Lifetime JP2861671B2 (en) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | Overlay accuracy measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
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Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
| US5754299A (en) * | 1995-01-13 | 1998-05-19 | Nikon Corporation | Inspection apparatus and method for optical system, exposure apparatus provided with the inspection apparatus, and alignment apparatus and optical system thereof applicable to the exposure apparatus |
| JP4876360B2 (en) * | 2001-09-18 | 2012-02-15 | 株式会社ニコン | Optical displacement detector |
-
1992
- 1992-08-19 JP JP24268092A patent/JP2861671B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH0669097A (en) | 1994-03-11 |
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