JPH0348104A - Measuring method of overlapping deviation and measuring apparatus thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は、半導体集積回路の製造装置において、ウェ
ハ上に形成されたマークとそのマークに重ね合わせて形
成されたマークとの重ね合わせ偏差を測定する方法およ
びその装置に関するものである。この装置は具体的には
ウェハ上に形成された基準マークと、そのマークに重ね
合わせて形成されたレジストマークとの重ね合わせ偏差
を測定するために用いられる。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is directed to a semiconductor integrated circuit manufacturing apparatus in which an overlay deviation between a mark formed on a wafer and a mark formed over the mark is detected. The present invention relates to a measuring method and apparatus. Specifically, this device is used to measure the overlay deviation between a reference mark formed on a wafer and a resist mark formed overlapping the reference mark.
［従来の技術］
半導体集積回路では半導体基板上に複数のトランジスタ
やコンデンサ等の素子が形成され、それらが相互に接続
され、あるいは分離された構造をなしている。このよう
な構造を実現するために半導体集積回路製造工程では薄
膜堆積、リングラフィ、エツチング等を行って所望のパ
ターンをウェハ上に形成し、更にそのパターンに重ね合
わせて他の薄膜を堆積、加工し、層を積み重ねていく工
程が繰り返される。これらの一連の工程において所望の
薄膜等を所望の寸法に加工することは重要であるが、そ
れと同時に既に形成されている下層パターンに整合（ア
ライメント）させて上層のパターンを形成することが不
可欠となる。アライメント不良があるとＬＳＩの性能が
劣化し、製造歩留りが低下する恐れがある６例えば、ピ
アホールと金属配線にアライメント不良があると、導通
不良や、リーク電流の増大が生じる。[Prior Art] In a semiconductor integrated circuit, a plurality of elements such as transistors and capacitors are formed on a semiconductor substrate, and these elements are connected to each other or separated. In order to realize such a structure, in the semiconductor integrated circuit manufacturing process, a desired pattern is formed on the wafer by thin film deposition, phosphorography, etching, etc., and then another thin film is deposited and processed to overlap the pattern. Then, the process of stacking layers is repeated. In these series of steps, it is important to process the desired thin film to the desired dimensions, but at the same time, it is essential to form the upper layer pattern by aligning it with the already formed lower layer pattern. Become. If there is a misalignment, the performance of the LSI may deteriorate and the manufacturing yield may be lowered.6 For example, if there is a misalignment between the peer hole and the metal wiring, poor conduction or an increase in leakage current will occur.
ＬＳＩパターンをレジスト上に形成するりソグラフィ技
術は、アライメントの成否を決定している。そのためウ
ェハ上のマークとレチクル上のマークとの重ね合わせを
高信頼度で行うための種々の方法が実現されている。The lithography technique used to form an LSI pattern on a resist determines the success or failure of alignment. For this reason, various methods have been realized for highly reliable overlapping of marks on a wafer and marks on a reticle.
しかし、製造歩留りを確保するにはウェハ上での重ね合
わせ偏差を評価することが不可欠である。However, to ensure manufacturing yield, it is essential to evaluate overlay deviation on the wafer.
もし、ウェハ上の基準マークに対してレジストマークが
ずれている場合には、ステッパのオフセット量を調節し
、リソグラフィ工程をやり直す必要がある。このため、
従来はウェハ上での重ね合わせｆ備差の測定には光学顕
微鏡、単一波長の走査型レーザ顕微鏡、走査型電子顕微
鏡が用いられ、ウェハ上に形成されている基準マークと
レジスト上のマークとのずれを測定していた。If the registration mark is misaligned with respect to the reference mark on the wafer, it is necessary to adjust the offset amount of the stepper and repeat the lithography process. For this reason,
Conventionally, an optical microscope, a single wavelength scanning laser microscope, or a scanning electron microscope is used to measure the overlay f difference on a wafer, and the reference marks formed on the wafer and the marks on the resist are The deviation was measured.
［発明が解決しようとする課題］
しかしながらこのような従来の方法ではレジスト膜が１
〜２１程度であるため、通常の光学顕微鏡ではレジスト
マークと基準マークの両方に同時に焦点を合わせること
が困難であること、単一波長のレーザ走査型顕微鏡では
光源としてレジストに対して光吸収率か低い波長を選択
すると、レジストマークの検出が困難となり、また光吸
収率が高い波長を選択するとレジストを通して基準マー
クの検出が困難となり重ね合わせの測定ができないこと
５走査型電子顕微鏡ではレジストを通して基準マークが
検出できず、また光学的な方法に比べて測定時間がかか
る等の課題がある。[Problems to be solved by the invention] However, in such conventional methods, the resist film is
~21, so it is difficult to focus on both the resist mark and the reference mark at the same time with a normal optical microscope, and with a single wavelength laser scanning microscope, the light absorption rate of the resist as a light source is very low. If a low wavelength is selected, it will be difficult to detect the registration mark, and if a wavelength with high light absorption is selected, it will be difficult to detect the reference mark through the resist, making overlay measurement impossible. There are problems with this method, such as the inability to detect and the fact that it takes more time to measure than optical methods.
［課題を解決するための手段］
このような課題を解決するために第１の発明は第２層に
吸収され易い波長の光を第２層表面に焦点を合わせた状
態でマークを走査して得られた第１の位置データと、第
２層を透過し易い波長の光を第１層表面に焦点を合わせ
た状態で走査して得られた第２の位置データに基づいて
第１層と第２層の相対位置を検出するものである。[Means for Solving the Problems] In order to solve these problems, the first invention scans the mark with light of a wavelength that is easily absorbed by the second layer while focusing on the surface of the second layer. Based on the first position data obtained and the second position data obtained by scanning light with a wavelength that easily passes through the second layer while focusing on the surface of the first layer, This detects the relative position of the second layer.
第２の発明は第１層に吸収され易い第１の波長の光およ
び第２層を透過し易い第２の波長の光を発生する光発生
装置と、第２の波長の光を第１層の表面に焦点を合わせ
た状態でマークを走査して得られた反射光を検出する第
１の検出装置と、第１の波長の光を第２層の表面に焦点
を合わせた状態で前記走査箇所と同一箇所を走査して得
られた反射光を検出する第２の検出装置と、第１および
第２の検出装置より得られたデータから第１層と第２層
との相対位置を検出する偏差検出装置とを備えたもので
ある。The second invention includes a light generating device that generates light of a first wavelength that is easily absorbed by the first layer and light of a second wavelength that is easily transmitted through the second layer; a first detection device that detects the reflected light obtained by scanning the mark while focusing on the surface of the second layer; and a first detection device that detects the reflected light obtained by scanning the mark while focusing on the surface of the second layer; A second detection device detects the reflected light obtained by scanning the same location, and the relative position of the first layer and the second layer is detected from the data obtained from the first and second detection devices. The device is equipped with a deviation detection device.
［作用］
レジストに吸収され易い波長の光によってレジスト層に
設けられたマークの位置情報が検出され、レジスト層を
透過し易い波長の光によってウェハ上のマークの位置情
報が検出される。これらの位置情報に基づいてウェハ層
とレジスト層との偏差が求められる。[Operation] Positional information of marks provided on the resist layer is detected by light having a wavelength that is easily absorbed by the resist, and positional information of marks on the wafer is detected by light having a wavelength that is easily transmitted through the resist layer. Based on this position information, the deviation between the wafer layer and the resist layer is determined.
［実施例］
先ずこの発明に使用する光の波長選定方法について説明
する。第１図はレジストの光吸収率の波長依存特性測定
例を示す、Ｈ，Ｃｄレーザより射出する光の波長は３２
５ ｎｍで光吸収率が高く、Ａ、レーザより射出する光
の波長は４８８ｎ■でレジストの光吸収率は低い、した
がってＦ（、Ｃｄレーザより射出する光をレジストに照
射した場合、光はレジスト内での吸収が大きいため、レ
ジスト内を通過する光はレジスト内で吸収されてしまい
、レジスト表面で反射する光と干渉する問題が低減され
、レジスト表面の反射強度をＳ／Ｎ良く検出器に導くこ
とができる。またＡ、レーザより射出する光はレジスト
での吸収が少ないとともにレジスト内の透過性も良いの
で、光の大部分はレジストを透過して下層表面で反射す
るため、レジスト表面で反射する光はほとんど無いので
、やはり干渉の問題が低減され、下層表面の反射強度を
Ｓ／Ｎ良く検出器に導くことができる。[Example] First, a method for selecting the wavelength of light used in the present invention will be explained. Figure 1 shows an example of measuring the wavelength dependence of the light absorption rate of a resist.The wavelength of the light emitted from the H, Cd laser is 32
The wavelength of the light emitted from the laser is 488 nm, and the light absorption rate of the resist is low. Therefore, F(, When the resist is irradiated with the light emitted from the Cd laser, the light is absorbed by the resist. Since the absorption within the resist is large, the light passing through the resist is absorbed within the resist, reducing the problem of interference with the light reflected on the resist surface, making it possible to detect the reflected intensity of the resist surface with a good S/N ratio. A. Also, the light emitted from the laser has low absorption in the resist and good transparency within the resist, so most of the light passes through the resist and is reflected by the underlying surface, so it is difficult to see the light on the resist surface. Since almost no light is reflected, the problem of interference is reduced, and the reflected intensity of the underlying surface can be guided to the detector with a good S/N ratio.
このためこの実施例では以下、上層のレジストマーク上
に結像させる光源としてＨ，Ｃｄレーザを、下層の基準
マーク上に結像させる光源をＡｒレーザを用いるとして
説明する。しかし、この例に限定されることなく、要は
一方はレジスト等の薄膜の光吸収率が高く、他方はレジ
ストでの吸収が低く、透過性の良いものを選択すれば良
い。For this reason, in this embodiment, an H, Cd laser will be used as a light source for forming an image on the upper layer registration mark, and an Ar laser will be used as a light source for forming an image on the lower layer reference mark. However, the present invention is not limited to this example, and the point is to select one having a high light absorption rate of a thin film such as a resist, and the other having low absorption by the resist and good transmittance.
第２図（ａ）は下層３１および上層３２（この上層がレ
ジストになる）に形成された合わせマークの断面図であ
り、記号３３はＡ、レーザ、記号３４はＨｅＣｄレーザ
のビームを示している。また、必要に応じて下層３１の
マークを基準マークと称し、上層３２のマークをレジス
トマークと称する。第２図（Ｂ）は合わせマークの平面
図であり、−点鎖線は下層３１に設けた合わせマーク３
５、実線は上層３２に設けた合わせマーク３６、である
。合わせマーク３５は合わせマーク３６を取り囲み、合
わせマーク３６をの中心として合わせマーク３５の対称
点迄の距離は同一となっている。試料に照射した光を後
述の方法で走査して照射位置変化させたときに、マーク
部分で反射光の強度が変化することを利用して各合わせ
マークの位置を検出する。Ｈ，Ｃｄレーザビーム３４は
上層３２の表面に焦点を合わせる一方、Ａｒレーザビー
ム３３は下層３１の表面に焦点を合わせる。FIG. 2(a) is a cross-sectional view of alignment marks formed on the lower layer 31 and the upper layer 32 (this upper layer becomes the resist), where symbol 33 indicates A, the laser, and symbol 34 indicates the beam of the HeCd laser. . Further, the mark on the lower layer 31 is referred to as a reference mark, and the mark on the upper layer 32 is referred to as a registration mark, if necessary. FIG. 2(B) is a plan view of the alignment mark, and the dashed line indicates alignment mark 3 provided on the lower layer 31.
5. The solid line is the alignment mark 36 provided on the upper layer 32. The alignment mark 35 surrounds the alignment mark 36, and the distances from the symmetrical point of the alignment mark 35 with the alignment mark 36 as the center are the same. The position of each alignment mark is detected by utilizing the fact that when the light irradiated onto the sample is scanned and the irradiation position is changed using the method described later, the intensity of the reflected light changes at the mark portion. The H, Cd laser beam 34 is focused on the surface of the upper layer 32, while the Ar laser beam 33 is focused on the surface of the lower layer 31.
第３図はその光学形および信号処理系の構成を示す。光
学系は本願の特徴である２つの波長の光を試料に照射す
るため、２つ別々の構成とし、ダイクロイックミラー６
と試料８までの部分を共用した光路構成となっている。FIG. 3 shows the configuration of its optical form and signal processing system. In order to irradiate the sample with light of two wavelengths, which is a feature of this application, the optical system has two separate configurations, and a dichroic mirror 6.
The optical path configuration is such that the portions between the sample 8 and sample 8 are shared.
この光学系の大きな特徴として、２つの光をウェハ面内
の同一点に照射した状態で焦点位置が独立に調整できる
ように、リレーレンズ５．１５とダイクロイックミラー
６を使用している。そして、焦点位置を変化させるには
リレーレンズ５，１５の光路上の位置を調節し、光学系
は解像度を高めるために共焦点光学系を用いている。A major feature of this optical system is that it uses a relay lens 5.15 and a dichroic mirror 6 so that the focal position can be adjusted independently while the two lights are irradiating the same point on the wafer surface. To change the focal position, the positions of the relay lenses 5 and 15 on the optical path are adjusted, and the optical system uses a confocal optical system to improve resolution.
Ｈ、Ｃｄレーザ光源ｌから射出した光は光アイソレータ
２．ピンホール３．ハーフミラ−４を通過後、リレーレ
ンズ５によって集束させられ、対物レンズ７の手前で結
像する。この結像点から対物レンズ７までの距離と対物
レンズ７の焦点距離によって、対物レンズ７から試料８
のレジストマーク（第２図の記号３６）上の焦点位置ま
での距離が決定する。そこで、リレーレンズ５の光軸上
の位置を変化させることにより、リレーレンズ５通過後
の結像点の位置を調節し、対物レンズ７から試料８上の
焦点位置までの距離を調節することができる。これによ
り、対物レンズ７の光軸上の位置を変化させることなく
、すなわちＡル−ザ光源１１の光学系の結像に影響を与
えることなく焦点位置を調節できる。同様に、Ａ、レー
ザ光源１１の光学系の焦点位置はリレーレンズ１５の光
路上の位置によって調節し、試料８の基準マーク（第２
図の記号３５）上に焦点を合わせる。The light emitted from the H, Cd laser light source 1 is passed through an optical isolator 2. Pinhole 3. After passing through the half mirror 4, the light is focused by the relay lens 5 and formed into an image in front of the objective lens 7. Depending on the distance from this imaging point to the objective lens 7 and the focal length of the objective lens 7, from the objective lens 7 to the sample 8
The distance to the focal point on the registration mark (symbol 36 in FIG. 2) is determined. Therefore, by changing the position of the relay lens 5 on the optical axis, the position of the imaging point after passing through the relay lens 5 can be adjusted, and the distance from the objective lens 7 to the focal position on the sample 8 can be adjusted. can. Thereby, the focal position can be adjusted without changing the position of the objective lens 7 on the optical axis, that is, without affecting the imaging of the optical system of the A laser light source 11. Similarly, the focal position of the optical system of the laser light source 11 is adjusted by the position of the relay lens 15 on the optical path, and the reference mark (second
Focus on symbol 35) in the diagram.
さて、光学系の構成を詳細に説明すると、先ずＨ−Ｃｄ
レーザ光源１より射出したレーザビームは光アイソレー
タ２．ピンホール３．ハーフミラ−４，リレーレンズ５
．を通過した後、ダイクロイックミラー６で反射され、
対物レンズ７を通過し、試料８に射出される。試料８か
ら反射した光は対物レンズ７を通過し、ダイクロイック
ミラー６で反射され、リレーレンズ５を通過し、ハーフ
ミラ−４によって反射されてピンホール９を通過し、受
光器１０に入射する。受光器１０は入射した光の強度に
比例した電気信号を出力する。光アイソレータ２は試料
７から反射した光がレーザ光源１に戻り、光源を発振波
長の変動などを起こさない目的で挿入しているが、ハー
フミラ−４を偏光ビームスプリッタに変更し、この偏光
ビームスプリッタとダイクロイックミラー６の間に１／
４波長板を挿入した光学系を用いることもできる。Now, to explain the configuration of the optical system in detail, first, H-Cd
A laser beam emitted from a laser light source 1 is transmitted to an optical isolator 2. Pinhole 3. Half mirror 4, relay lens 5
．． After passing through, it is reflected by dichroic mirror 6,
The light passes through the objective lens 7 and is ejected onto the sample 8. The light reflected from the sample 8 passes through the objective lens 7, is reflected by the dichroic mirror 6, passes through the relay lens 5, is reflected by the half mirror 4, passes through the pinhole 9, and enters the light receiver 10. The light receiver 10 outputs an electrical signal proportional to the intensity of the incident light. The optical isolator 2 is inserted so that the light reflected from the sample 7 returns to the laser light source 1 and the light source does not cause fluctuations in the oscillation wavelength.However, the half mirror 4 is changed to a polarizing beam splitter, and this polarizing beam splitter 1/ between and dichroic mirror 6
An optical system including a four-wavelength plate may also be used.
一方、Ａ、レーザ光源１１より射出したレーザビームは
光アイソレータ１２．ピンホール１３゜ハーフミラ−１
４，リレーレンズ１５．ダイクロイックミラー６、対物
レンズ７を通過し、試料８に照射される。試料８から反
射した光は対物レンズ７、ダイクロイックミラー６、リ
レーレンズ１５を通過し、ハーフミラ−１４によって反
射されてピンホール１６を通過し、受光器１７に入射す
る。受光器１４に入射した光はその強度に比例した電気
信号を出力する。On the other hand, A, the laser beam emitted from the laser light source 11 is transmitted to the optical isolator 12. Pinhole 13° half mirror 1
4. Relay lens 15. The light passes through the dichroic mirror 6 and the objective lens 7, and is irradiated onto the sample 8. The light reflected from the sample 8 passes through the objective lens 7, the dichroic mirror 6, and the relay lens 15, is reflected by the half mirror 14, passes through the pinhole 16, and enters the light receiver 17. The light incident on the light receiver 14 outputs an electrical signal proportional to its intensity.
各光学系の焦点を試料の各層表面に合わせるには、共焦
点光学系の特徴である焦点が合った状態で反射光が最も
多く受光器に入射し、焦点が少しでもずれた場合、反射
光は殆ど受光器に入射しないことを利用する。Ｈ−Ｃｄ
レーザ光源ｌの光学系では光路上でリレーレンズ５をダ
イクロイックミラー６に近づけた状態からハーフミラ−
４に近づける方向で移動させた場合に、受光器１０の出
力が最大になる位置でリレーレンズ５の位置を停止させ
ると、焦点が上層であるレジストマーク３６の表面位置
に合う、Ａｒレーザ光源１１の光学系では光路上でリレ
ーレンズ１５をダイクロイックミラー６に近づけた状態
からハーフミラ−１４に近づける方向で移動させた場合
に、受光器１７の出力が最大値となる位置でリレーレン
ズ１５の位置を停止させると、焦点が下層表面位置に合
う。In order to focus each optical system on the surface of each layer of the sample, the most reflected light enters the receiver in a focused state, which is a characteristic of the confocal optical system, and if the focus shifts even slightly, the reflected light It takes advantage of the fact that almost no light enters the receiver. H-Cd
In the optical system of the laser light source 1, the relay lens 5 is moved close to the dichroic mirror 6 on the optical path, and then the half mirror is
4, when the relay lens 5 is stopped at the position where the output of the light receiver 10 becomes maximum, the Ar laser light source 11 whose focal point is aligned with the surface position of the registration mark 36 which is the upper layer. In the optical system, when the relay lens 15 is moved on the optical path in a direction from close to the dichroic mirror 6 to close to the half mirror 14, the position of the relay lens 15 is set at the position where the output of the light receiver 17 becomes the maximum value. When stopped, the focus is on the underlying surface position.
この場合、上層に焦点が合った場合にも受光器１７の出
力が大きくなるが、上層はＡ、レーザの光が透過し易い
ので上層表面からの反射は極めて小さく、上層表面から
の反射強度よりも下層表面からの反射強度の方が大きく
なるため、受光器出力の最大値となる位置で焦点が下層
に合う。In this case, even when the upper layer is focused, the output of the light receiver 17 becomes large, but since the upper layer is easily penetrated by laser light, the reflection from the upper layer surface is extremely small, and the reflection intensity from the upper layer surface is higher than that of the upper layer. Since the intensity of reflection from the surface of the lower layer is also greater, the focus is on the lower layer at the position where the receiver output reaches its maximum value.
第４図は第２図に示した形状の重ね合わせマーク上で光
ビームを走査させたときに得られる反射信号強度と光ビ
ーム位置との関係を示している。FIG. 4 shows the relationship between the reflected signal intensity and the light beam position obtained when the light beam is scanned over the overlay mark having the shape shown in FIG.
第４図（ａ＞はＨ−Ｃｄレーザ光源光学系の受光器出力
であり、これは試料８の上層に形成したレジストマーク
部分で反射強度の変化が大きく現れている。第４図（ｂ
）はＡ、レーザ光源光学系の受光器出力であり、これは
試料８の下層に形成したウェハマーク部分での反射強度
の変化が大きく現れる。Figure 4 (a) is the receiver output of the H-Cd laser light source optical system, and this shows a large change in reflection intensity at the resist mark portion formed on the upper layer of sample 8. Figure 4 (b)
) is the receiver output of the laser light source optical system, and this shows a large change in the reflection intensity at the wafer mark portion formed on the lower layer of the sample 8.
上下層の２つの重ね合わせマークの信号波形から両マー
クの相対位置を算出するに以下のように行う、予め２つ
の光ビームが同一点を走査するように標準試料を用いて
構成を行う、この構成は一度行っておけば良い、第５図
はこの状態を示しており、第５図（ａ）は標準試料の断
面形状であり、この試料上に各ビームの焦点を合わせた
状態を示す、第５図（ｂ）はＨ、Ｃｄレーザ光源光学系
を走査したときの受光器出力、第５図（ｃ）はＡ。Calculating the relative position of both marks from the signal waveforms of the two overlapping marks on the upper and lower layers is done as follows.A standard sample is configured in advance so that the two light beams scan the same point. The configuration only needs to be done once. Figure 5 shows this state, and Figure 5 (a) shows the cross-sectional shape of a standard sample, showing the state in which each beam is focused on this sample. FIG. 5(b) shows the receiver output when scanning the H and Cd laser light source optical system, and FIG. 5(c) shows the A.
レーザ光源光学系を走査したときの受光器出力を示して
いる。ここで光ビームの走査方法は重ね合わせ測定時に
Ｈ，Ｃｄレーザの光ビームの焦点を上層表面位置に移動
させるため、焦点位置変化によって走査位置が変化しな
いように、光軸と垂直な平面で試料を移動して行う。得
られる信号波形は標準試料のマーク位置で光反射率が変
化することによるピークを生じる。信号波形の各々のピ
ークがその位置を表している。したがって走査軸上で各
々のピーク位置のずれｊｔＡがゼロとなるように光軸を
調整するか、または測定オフセット値としてオフセット
量Ａを記録しておく、実際の重ね合わせ測定においては
、第２図のような合わせマーク上で光ビームを走査し、
第４図（ａ）、（ｂ）に示された２種の電気信号波形は
Ａ／Ｄ変換器１８を介して計算機１９内に取り込まれる
。計算機１９内において２つの信号波形から第４図に示
すような光ビーム位置ａ、ｂ、ｃを算出する。さらに記
号すとＣの位置からその中央位置ｄを算出する。そして
記号ａとｄの位置の差Ｂを算出する。It shows the output of the light receiver when the laser light source optical system is scanned. Here, the light beam scanning method moves the focus of the H, Cd laser light beam to the upper layer surface position during overlay measurement, so the sample is scanned in a plane perpendicular to the optical axis so that the scanning position does not change due to changes in the focal position. Do this by moving. The resulting signal waveform has a peak due to a change in light reflectance at the mark position of the standard sample. Each peak of the signal waveform represents its position. Therefore, in actual overlay measurement, the optical axis is adjusted so that the deviation jtA of each peak position on the scanning axis becomes zero, or the offset amount A is recorded as the measurement offset value. Scan the light beam over alignment marks such as
The two types of electrical signal waveforms shown in FIGS. 4(a) and 4(b) are taken into the computer 19 via the A/D converter 18. In the computer 19, light beam positions a, b, and c as shown in FIG. 4 are calculated from the two signal waveforms. Furthermore, the central position d is calculated from the position of C. Then, the difference B between the positions of symbols a and d is calculated.
この差が重ね合わせ偏差となる。また標準試料を用いた
校正時にオフセット値Ａを記録した場合には、記号ａと
ｄの位置からオフセット値Ａを差し引けば、重ね合わせ
偏差となる。計算機１９内で算出した重ね合わせ偏差の
計算結果は例えばプリンタ２０を用いて出力する。This difference becomes the overlay deviation. Further, if the offset value A is recorded during calibration using a standard sample, the overlay deviation can be obtained by subtracting the offset value A from the positions of symbols a and d. The calculation result of the overlay deviation calculated in the computer 19 is output using, for example, a printer 20.
以上の例は２つの光ビームの各々は焦点を合わせたレジ
ストマークおよび下層の基準マーク上を１ラインだけ走
査するのに対し、第６図の例では光ビームは試料面上を
複数ライン走査する他、各々のマークの上下に焦点を合
わせた測定を行い、測定精度の向上を図っている。この
例では先ず走査位置を第６図（ｂ）の記号Ｆ、の位置に
固定して、焦点の位置を第６図（ａ）の断面図中、のＳ
１□から８８４、Ｓｍ２からＳｅ２に変化させて走査を
繰り返し、５本の信号波形を得る０次に同様の走査を第
６図（ｂ）のＦｂからＦ６の走査位置に対して繰り返し
、同様な信号波形を得る０次に以上の走査で得られた２
５本の信号波形をウェハ面内の走査位置が同じもの、即
ち座標の同じものとおしを加え合わせたうえ平均化した
信号を得る。そしてこの信号波形を用いて前述と同様に
重ね合わせ偏差を求めると、マークの仕上げ精度に基づ
く誤差が吸収され、より正確な測定が行える。なお、試
料を走査する回数はこれに限定されない。In the above example, each of the two light beams scans only one line over the focused registration mark and the underlying fiducial mark, whereas in the example shown in Figure 6, the light beam scans multiple lines over the sample surface. Additionally, measurements are taken focusing on the top and bottom of each mark to improve measurement accuracy. In this example, first, the scanning position is fixed at the position indicated by symbol F in FIG. 6(b), and the focal point position is set at the position indicated by symbol F in FIG.
Repeat scanning by changing from 1□ to 884 and from Sm2 to Se2 to obtain five signal waveforms.The same scanning is repeated from Fb to F6 in Fig. 6(b) to obtain five signal waveforms. 2 obtained by scanning above the 0th order to obtain the signal waveform
A signal is obtained by adding together five signal waveforms at the same scanning position within the wafer surface, that is, those having the same coordinates, and then averaging them. Then, when the overlay deviation is determined using this signal waveform in the same manner as described above, the error due to the finishing accuracy of the mark is absorbed, and more accurate measurement can be performed. Note that the number of times the sample is scanned is not limited to this.
以上の例は２つの光ビームを常に同時に照射させたもの
に対して、第７図はチョッパ２１．２２を用いて各々の
光ビームをチョッピングすることにより受光器の反射光
強度検出時のＳ／Ｎ比を高め、重ね合わせ測定精度の向
上を図っている。このチョッパは互いに同期をとる必要
はなく、したがって２つの光ビームが同時に試料に照射
されな゛い場合もある。このようにして光を照射し、反
射光を受光器に導く、そして受光器から得られた信号を
例えば計算機内でデジタルフィルタリングすることによ
り、高いＳ／Ｎ比で反射光強度の信号を得ることが可能
になる。In the above example, two light beams are always irradiated at the same time, whereas in FIG. The aim is to increase the N ratio and improve overlay measurement accuracy. The choppers do not need to be synchronized with each other, so the two light beams may not be applied to the sample at the same time. By irradiating light in this way, guiding the reflected light to a light receiver, and digitally filtering the signal obtained from the light receiver, for example in a computer, a signal of the reflected light intensity can be obtained with a high S/N ratio. becomes possible.
［発明の効果］
以上説明したようにこの発明は、レジストに対して光吸
収率の相違する波長の光によって一方はレジスト上に、
他方はウェハーＦに焦点を結ぶようにし、これらの反射
光の光ビーム位置のずれから重ね合わせ偏差を測定する
ようにしたので、ウェハ上をレジストで覆った後でも重
ね合わせ偏差を測定できる。このため、製造工程途中の
ウェハに対してリソグラフィ工程のやり直しなどの指示
が可能となり、生産歩留りの確保や作業能率の大幅な向
上が可能となるという効果を有する。[Effects of the Invention] As explained above, in the present invention, light of wavelengths having different light absorption rates are applied to the resist.
The other beam is focused on the wafer F, and the overlay deviation is measured from the shift in the light beam position of these reflected lights, so the overlay deviation can be measured even after the wafer is covered with resist. Therefore, it is possible to give instructions to redo the lithography process on wafers that are in the middle of the manufacturing process, and this has the effect of ensuring production yield and greatly improving work efficiency.
第１図は光吸収率の波長特性の一例を示すグラフ、第２
図はこの発明の一実施例を示す図、第３図は光学系と信
号系の校正を示す図、第４図は第２図における光ビーム
位置と反射光強度の関係を示す図、第５図は損率試料を
用いた校正方法を説明するための図、第６図は第２の実
施例を示す図、第７図は第３の実施例を示す図である。
１・・・・Ｈ，Ｃｄレーザ光源、２．１２・・・・光ア
イソレータ、３，９，１３．１６・・・ピンホール、４
．１４・・・・ハーフミラ−１５゜１５・・・・リレー
レンズ、６・・・・ダイクロイックミラー、７・・・・
対物レンズ、８・・・・試料、１０．１７・・・・受光
器、１１・・・Ａｒレーザ光源、１８・・・・Ａ／Ｄ変
換器、１９・・・・計算機、２０・・・・プリンタ、２
１．２２・・・・光チョッパ。Figure 1 is a graph showing an example of wavelength characteristics of light absorption rate.
The figure shows an embodiment of the present invention, Figure 3 shows the calibration of the optical system and signal system, Figure 4 shows the relationship between the light beam position and reflected light intensity in Figure 2, and Figure 5 shows the relationship between the light beam position and reflected light intensity in Figure 2. The figures are diagrams for explaining a calibration method using a loss factor sample, FIG. 6 is a diagram showing the second embodiment, and FIG. 7 is a diagram showing the third embodiment. 1... H, Cd laser light source, 2.12... Optical isolator, 3, 9, 13.16... Pinhole, 4
．． 14... Half mirror 15° 15... Relay lens, 6... Dichroic mirror, 7...
Objective lens, 8... Sample, 10.17... Light receiver, 11... Ar laser light source, 18... A/D converter, 19... Computer, 20...・Printer, 2
1.22...Hikari Chopper.
Claims (2)
第１のマークの中心に重ね合わせて形成した第２のマー
クを走査して第１層と第２層との重ね合わせ偏差を測定
する重ね合わせ偏差測定方法において、 第２層に吸収され易い波長の光を第２層表面に焦点を合
わせた状態でマークを走査して得られた第１の位置デー
タと、 第２層を透過し易い波長の光を第１層表面に焦点を合わ
せた状態で前記走査箇所と同一箇所を走査して得られた
第２の位置データに基づいて第１層と第２層の相対位置
を検出することを特徴とする重ね合わせ偏差測定方法。(1) Scan the first mark formed on the first layer and the second mark formed on the second layer so as to overlap the center of the first mark, and then In an overlay deviation measurement method for measuring overlay deviation, first position data obtained by scanning a mark with light having a wavelength that is easily absorbed by the second layer focused on the second layer surface; The first and second layers are scanned based on second position data obtained by scanning the same area as the scanning area while focusing light with a wavelength that easily passes through the second layer on the surface of the first layer. An overlay deviation measuring method characterized by detecting the relative position of.
第１のマークの中心に重ね合わせて形成した第２のマー
クを走査して第１層と第２層との重ね合わせ偏差を測定
する重ね合わせ偏差測定装置において、 第１層に吸収され易い第１の波長の光および第２層を透
過し易い第２の波長の光を発生する光発生装置と、 第２の波長の光を第１層の表面に焦点を合わせた状態で
マークを走査して得られた反射光を検出する第１の検出
装置と、 第１の波長の光を第２層の表面に焦点を合わせた状態で
前記走査箇所と同一箇所を走査して得られた反射光を検
出する第２の検出装置と、 第１および第２の検出装置より得られたデータから第１
層と第２層との相対位置を検出する偏差検出装置とを備
えたことを特徴とする重ね合わせ偏差測定装置。(2) Scan the first mark formed on the first layer and the second mark formed on the second layer so as to overlap the center of the first mark, and then An overlay deviation measurement device that measures overlay deviation includes a light generating device that generates light of a first wavelength that is easily absorbed by the first layer and light of a second wavelength that is easily transmitted through the second layer; a first detection device that detects reflected light obtained by scanning a mark with light of a wavelength focused on the surface of the first layer; a second detection device that detects reflected light obtained by scanning the same location as the scanning location in a focused state;
An overlay deviation measuring device comprising: a deviation detecting device for detecting the relative position between a layer and a second layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18254289A JPH0348104A (en) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | Measuring method of overlapping deviation and measuring apparatus thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18254289A JPH0348104A (en) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | Measuring method of overlapping deviation and measuring apparatus thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0348104A true JPH0348104A (en) | 1991-03-01 |
Family
ID=16120112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18254289A Pending JPH0348104A (en) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | Measuring method of overlapping deviation and measuring apparatus thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0348104A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05164556A (en) * | 1991-12-17 | 1993-06-29 | Mitsutoyo Corp | Focusing type non-contact displacement gage |
| JP2006317306A (en) * | 2005-05-13 | 2006-11-24 | Nikon Corp | Apparatus for measuring superposition |
| JP2006350078A (en) * | 2005-06-17 | 2006-12-28 | Lasertec Corp | Three-dimensional shape measuring device and three-dimensional shape measuring method |
| JP2019508721A (en) * | 2015-12-31 | 2019-03-28 | エーエスエムエル ホールディング エヌ．ブイ． | Inspection system focusing method and apparatus |
| CN114424019A (en) * | 2019-09-10 | 2022-04-29 | 奥路丝科技有限公司 | Overlay measuring device |
-
1989
- 1989-07-17 JP JP18254289A patent/JPH0348104A/en active Pending
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| JP2023500556A (en) * | 2019-09-10 | 2023-01-10 | オーロステクノロジー， インク． | Overlay measuring device |
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