JPH07110215A - 干渉計測装置 - Google Patents
干渉計測装置Info
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- JPH07110215A JPH07110215A JP5276218A JP27621893A JPH07110215A JP H07110215 A JPH07110215 A JP H07110215A JP 5276218 A JP5276218 A JP 5276218A JP 27621893 A JP27621893 A JP 27621893A JP H07110215 A JPH07110215 A JP H07110215A
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- Japan
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- signal
- detecting means
- diffracted light
- signal detecting
- Prior art date
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- Pending
Links
Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ウエハから反射したＮ次回折光を利用して計
測を行う干渉計測装置において、上記ウエハの材質や膜
厚や構造の違いに起因する回折効率の複雑な変化の影響
を受けて計測ミスを起すことがないようにすること。 【構成】 レーザー光を半導体基板上の格子状計測用マ
ークに照射し、その格子状計測用マークからの回折光に
よって計測する干渉計測装置において、第Ｎ次回折光か
ら変位情報を有する第一信号を検出する第一信号検出手
段と、前記第一信号から変位情報を有する第二信号を検
出する第二信号検出手段と、前記第一信号を基準に前記
第二信号検出手段の利得を調整する利得調整手段と、前
記利得の適正値と前記半導体基板のプロセス・パラメー
タとの関係を予め記憶させてあるルックアップテーブル
とを備えたこと。
測を行う干渉計測装置において、上記ウエハの材質や膜
厚や構造の違いに起因する回折効率の複雑な変化の影響
を受けて計測ミスを起すことがないようにすること。 【構成】 レーザー光を半導体基板上の格子状計測用マ
ークに照射し、その格子状計測用マークからの回折光に
よって計測する干渉計測装置において、第Ｎ次回折光か
ら変位情報を有する第一信号を検出する第一信号検出手
段と、前記第一信号から変位情報を有する第二信号を検
出する第二信号検出手段と、前記第一信号を基準に前記
第二信号検出手段の利得を調整する利得調整手段と、前
記利得の適正値と前記半導体基板のプロセス・パラメー
タとの関係を予め記憶させてあるルックアップテーブル
とを備えたこと。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は例えば、ウエハ上の格子
状計測用マークにレーザー光線を照射し、その格子状計
測用マークからの回折光を利用して計測を行う干渉計測
装置に関するものである。
状計測用マークにレーザー光線を照射し、その格子状計
測用マークからの回折光を利用して計測を行う干渉計測
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の干渉計測装置は、半導体
素子製造用の露光装置によって、複数のマスクやレチク
ル等の物体上に形成されている、あるいは描画データと
して記憶されている微細な複数の電子回路パターンを、
逐次感光体を有する同一ウエハ等の上に位置合せして重
ねて焼き付けした時、各焼き付け時のパターン同士が感
光体上で正確に重ね合わされているかを測定するために
用いられている。
素子製造用の露光装置によって、複数のマスクやレチク
ル等の物体上に形成されている、あるいは描画データと
して記憶されている微細な複数の電子回路パターンを、
逐次感光体を有する同一ウエハ等の上に位置合せして重
ねて焼き付けした時、各焼き付け時のパターン同士が感
光体上で正確に重ね合わされているかを測定するために
用いられている。
【０００３】上記干渉計測装置におけるレーザー光線の
出力は、レーザーヘッドより出力した直後または、半導
体ウエハに照射される以前の光学系において測定する
か、ウエハ上の一部に測定部を置くことにより測定す
る。
出力は、レーザーヘッドより出力した直後または、半導
体ウエハに照射される以前の光学系において測定する
か、ウエハ上の一部に測定部を置くことにより測定す
る。
【０００４】また、特開平１−１０９７１８号公報に開
示された従来技術は、本来計測に利用する回折光（計測
光と称す）より低次の回折光である０次回折光を用い
て、計測光の利得切り換えを自動的に行っている。
示された従来技術は、本来計測に利用する回折光（計測
光と称す）より低次の回折光である０次回折光を用い
て、計測光の利得切り換えを自動的に行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
干渉計測装置では、ウエハ上の膜質や形状の違いによっ
て、回折効率が大きくが変化する。この結果、格子状計
測用マークからの回折光強度が大きく変化し、人による
補正操作や、計測ミスなどが発生する問題点があった。
干渉計測装置では、ウエハ上の膜質や形状の違いによっ
て、回折効率が大きくが変化する。この結果、格子状計
測用マークからの回折光強度が大きく変化し、人による
補正操作や、計測ミスなどが発生する問題点があった。
【０００６】また回折効率変化の傾向が各次数の回折光
間で異なる場合があるので、特開平１−０９７１８号公
報に開示されている技術ではゲイン制御が不成功になる
場合がある。つまり０次回折光の回折率が増加したにも
かかわらず１次回折光の回折効率が減少するような場合
には、０次回折光を基準にゲイン調整すると、１次回折
光に対するゲインが不足してしまうという問題点があっ
た。
間で異なる場合があるので、特開平１−０９７１８号公
報に開示されている技術ではゲイン制御が不成功になる
場合がある。つまり０次回折光の回折率が増加したにも
かかわらず１次回折光の回折効率が減少するような場合
には、０次回折光を基準にゲイン調整すると、１次回折
光に対するゲインが不足してしまうという問題点があっ
た。
【０００７】更に計測光受光系の他に、０次回折光受光
系が必要になるので、構造が複雑になる上に、製品開発
の観点でコスト高になるなどの問題点があった。
系が必要になるので、構造が複雑になる上に、製品開発
の観点でコスト高になるなどの問題点があった。
【０００８】本発明は上記のような問題点を解消した干
渉計測装置を提供することを目的とする。
渉計測装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、レーザー光を半導体基板上の格子状計測用マークに
照射し、その格子状計測用マークからの回折光によって
計測する干渉計測装置において、第Ｎ次回折光から変位
情報を有する第一信号を検出する第一信号検出手段と、
前記第一信号から変位情報を有する第二信号を検出する
第二信号検出手段と、前記第一信号を基準に前記第二信
号検出手段の利得を調整する第一利得調整手段とを備え
たことにより、利得が不足することがなく、計測ミスを
生ずることをなくすることが可能である。
ば、レーザー光を半導体基板上の格子状計測用マークに
照射し、その格子状計測用マークからの回折光によって
計測する干渉計測装置において、第Ｎ次回折光から変位
情報を有する第一信号を検出する第一信号検出手段と、
前記第一信号から変位情報を有する第二信号を検出する
第二信号検出手段と、前記第一信号を基準に前記第二信
号検出手段の利得を調整する第一利得調整手段とを備え
たことにより、利得が不足することがなく、計測ミスを
生ずることをなくすることが可能である。
【００１０】また、請求項２の発明によれば前記第一信
号検出手段の利得と前記第二信号検出手段の利得を調整
する利得調整手段を備えたことにより、Ｎ次回折光が過
大入射、あるいは微弱入射であっても、精度よく計測す
ることが可能である。
号検出手段の利得と前記第二信号検出手段の利得を調整
する利得調整手段を備えたことにより、Ｎ次回折光が過
大入射、あるいは微弱入射であっても、精度よく計測す
ることが可能である。
【００１１】
実施例１．図１は本発明の実施例１を、半導体製造装置
の重ね合わせ精度の測定装置に応用した構成図である。
の重ね合わせ精度の測定装置に応用した構成図である。
【００１２】図１において、１は二周波レーザー光源、
２は折り曲げミラー、３はコリメータレンズ、４は若葉
形プリズム、４ａは変更ビームスプリッタ部、４ｂ，４
ｃは反射部、５はウエハ、６はウエハ５上に形成された
重ね合せ精度計測用マークであり、回折格子６ａと回折
格子６ｂから成っている。
２は折り曲げミラー、３はコリメータレンズ、４は若葉
形プリズム、４ａは変更ビームスプリッタ部、４ｂ，４
ｃは反射部、５はウエハ、６はウエハ５上に形成された
重ね合せ精度計測用マークであり、回折格子６ａと回折
格子６ｂから成っている。
【００１３】７は折り曲げミラー、８は拡大レンズ、９
はグラムトムソンレンズ、１０はエッジミラー、１１は
エッジミラー１０からの反射光を受光する縮小レンズ、
１２はエッジミラー１０の透過光を受光する縮小レン
ズ、１３は縮小レンズ１２の透過光を受光する光検出
器、１４は縮小レンズ１１の透過光を受光する光検出
器、１５は光検出器１３の出力信号を入力するプリアン
プ、１６は光検出器１４の出力信号を入力するプリアン
プ、１７は可変ゲインアンプ、１８は可変ゲインアン
プ、１９は可変ゲインアンプ１７、１８の出力信号１７
ａ，１８ａを入力する位相差検出器、２０は可変ゲイン
アンプ１７，１８の利得（ゲイン）を制御するゲインコ
ントロール部、２１は半導体プロセス・パラメータと前
記利得の関係を記憶しているルックアップテーブル、２
２は不図示のホストコンピュータとの通信線、２３はゲ
インコントロール部がルックアップテーブルを参照する
際の情報である。
はグラムトムソンレンズ、１０はエッジミラー、１１は
エッジミラー１０からの反射光を受光する縮小レンズ、
１２はエッジミラー１０の透過光を受光する縮小レン
ズ、１３は縮小レンズ１２の透過光を受光する光検出
器、１４は縮小レンズ１１の透過光を受光する光検出
器、１５は光検出器１３の出力信号を入力するプリアン
プ、１６は光検出器１４の出力信号を入力するプリアン
プ、１７は可変ゲインアンプ、１８は可変ゲインアン
プ、１９は可変ゲインアンプ１７、１８の出力信号１７
ａ，１８ａを入力する位相差検出器、２０は可変ゲイン
アンプ１７，１８の利得（ゲイン）を制御するゲインコ
ントロール部、２１は半導体プロセス・パラメータと前
記利得の関係を記憶しているルックアップテーブル、２
２は不図示のホストコンピュータとの通信線、２３はゲ
インコントロール部がルックアップテーブルを参照する
際の情報である。
【００１４】そして、上記プリアンプ１５，１６は第Ｎ
次回折光から変位情報を有する第一信号を検出する第一
信号検出手段を形成し、上記可変ゲインアンプ１７，１
８は第一信号から変位情報を有する第二信号を検出する
第二信号検出手段を形成している。
次回折光から変位情報を有する第一信号を検出する第一
信号検出手段を形成し、上記可変ゲインアンプ１７，１
８は第一信号から変位情報を有する第二信号を検出する
第二信号検出手段を形成している。
【００１５】以下、上記実施例１の動作について説明す
る。二周波レーザー１からは互いに周波数が異なり、か
つ偏波面が直行している二周波（それぞれｆａ１，ｆｂ
１）が出射される。二周波レーザー１から出射したレー
ザー光は、折り曲げミラー２で曲げられてコリメータレ
ンズ３に入射するように調整される。コリメータレンズ
３でレーザー光のビーム径は充分に絞られ、若葉形プリ
ブム４の一辺に入射する。
る。二周波レーザー１からは互いに周波数が異なり、か
つ偏波面が直行している二周波（それぞれｆａ１，ｆｂ
１）が出射される。二周波レーザー１から出射したレー
ザー光は、折り曲げミラー２で曲げられてコリメータレ
ンズ３に入射するように調整される。コリメータレンズ
３でレーザー光のビーム径は充分に絞られ、若葉形プリ
ブム４の一辺に入射する。
【００１６】若葉形プリズム４に入射したレーザー光
は、プリズム内部の偏向ビームスプリッタ部４ａと反射
部４ｂ，４ｃによって二光束に分離され、所定の角度で
ウエハ５の面上の重ね合わせ精度計測用マーク６に照射
される。この重ね合わせ精度計測用マーク６から反射し
た１次回折光は折り曲げミラー７で折り曲げられ、拡大
レンズ８を通り、グラムトムソンプリズム９で光束の偏
波面が揃えられ干渉する。
は、プリズム内部の偏向ビームスプリッタ部４ａと反射
部４ｂ，４ｃによって二光束に分離され、所定の角度で
ウエハ５の面上の重ね合わせ精度計測用マーク６に照射
される。この重ね合わせ精度計測用マーク６から反射し
た１次回折光は折り曲げミラー７で折り曲げられ、拡大
レンズ８を通り、グラムトムソンプリズム９で光束の偏
波面が揃えられ干渉する。
【００１７】上記精度計測用マーク６を構成する回折格
子６ａ，６ｂは、ウエハ５上に別々の焼き付けプロセス
で形成された互いに隣接する等間隔回折格子である。そ
して、エッジミラー１０で回折格子６ａからの回折干渉
光と、回折格子６ｂからの回折干渉光を空間的に分離
し、エッジミラー１０を透過した回折格子６ａからの干
渉光は縮小レンズ１２を介して光検出器１３へ導き、エ
ッジミラー１０で反射した回折格子６ｂからの干渉光は
縮小レンズ１１を介して光検出器１４へ導くものであ
る。
子６ａ，６ｂは、ウエハ５上に別々の焼き付けプロセス
で形成された互いに隣接する等間隔回折格子である。そ
して、エッジミラー１０で回折格子６ａからの回折干渉
光と、回折格子６ｂからの回折干渉光を空間的に分離
し、エッジミラー１０を透過した回折格子６ａからの干
渉光は縮小レンズ１２を介して光検出器１３へ導き、エ
ッジミラー１０で反射した回折格子６ｂからの干渉光は
縮小レンズ１１を介して光検出器１４へ導くものであ
る。
【００１８】上記光検出器１３，１４で検出されたビー
ト信号はそれぞれプリアンプ１６，１５へ入力され、所
定の利得で増幅される。プリアンプ１５，１６の出力信
号１５ａ，１６ａは可変ゲインアンプ１７，１８に入力
されるとともにゲインコントロール部２０にも送られ
る。ゲインコントロール部２０では、プリアンプ１５，
１６から送られたビート信号振幅に見合ったゲイン調整
指令を可変ゲインアンプ１７，１８へ送る。
ト信号はそれぞれプリアンプ１６，１５へ入力され、所
定の利得で増幅される。プリアンプ１５，１６の出力信
号１５ａ，１６ａは可変ゲインアンプ１７，１８に入力
されるとともにゲインコントロール部２０にも送られ
る。ゲインコントロール部２０では、プリアンプ１５，
１６から送られたビート信号振幅に見合ったゲイン調整
指令を可変ゲインアンプ１７，１８へ送る。
【００１９】可変ゲインアンプ１７，１８はゲインコン
トロール部２０からのゲイン調整指令に基づいてゲイン
を設定し、上記プリアンプ１５，１６から送られたビー
ト信号を増幅する。この可変ゲインアンプ１７，１８で
増幅されたビート信号１７ａ，１８ａは位相検出検波器
１９に入力される。
トロール部２０からのゲイン調整指令に基づいてゲイン
を設定し、上記プリアンプ１５，１６から送られたビー
ト信号を増幅する。この可変ゲインアンプ１７，１８で
増幅されたビート信号１７ａ，１８ａは位相検出検波器
１９に入力される。
【００２０】この位相検波器１９では、２つのビート信
号間の位相差φを検出し出力する。この位相差φが重ね
合わせ精度計測用マークであるところの回折格子６ａと
回折格子６ｂとの相対ずれ量に相当する。
号間の位相差φを検出し出力する。この位相差φが重ね
合わせ精度計測用マークであるところの回折格子６ａと
回折格子６ｂとの相対ずれ量に相当する。
【００２１】図２は図１における重ね合わせ精度計測用
マーク６であるウエハ上の回折格子６ａ，６ｂ（計測用
マーク）を拡大したものである。
マーク６であるウエハ上の回折格子６ａ，６ｂ（計測用
マーク）を拡大したものである。
【００２２】この回折格子６ａと回折格子６ｂは別々の
焼き付けプロセスを経て形成された隣接する２つの等間
隔直線格子であり、ピッチはともに等しい。そして、回
折格子６ａと回折格子６ｂとの間にはｘ方向に焼き付け
時の位置ずれが生じており、その値がｘｂ−ｘａであ
る。
焼き付けプロセスを経て形成された隣接する２つの等間
隔直線格子であり、ピッチはともに等しい。そして、回
折格子６ａと回折格子６ｂとの間にはｘ方向に焼き付け
時の位置ずれが生じており、その値がｘｂ−ｘａであ
る。
【００２３】図３は前述の図１におけるゲインコントロ
ール部２０について詳しくその作用を表したフローチャ
ートである。
ール部２０について詳しくその作用を表したフローチャ
ートである。
【００２４】まず、処理ブロック２０１で一連の処理が
スタートすると、次の処理ブロック２０２ではプリアン
プ１５から送出される出力信号１５ａの振幅値Ｖｓを読
みとり、同様に、処理ブロック２０３ではプリアンプ１
６から送出される出力信号１６ａの振幅値Ｖｒを読みと
る。
スタートすると、次の処理ブロック２０２ではプリアン
プ１５から送出される出力信号１５ａの振幅値Ｖｓを読
みとり、同様に、処理ブロック２０３ではプリアンプ１
６から送出される出力信号１６ａの振幅値Ｖｒを読みと
る。
【００２５】次に処理ブロック２０４では、上記処理ブ
ロック２０２および処理ブロック２０３で得た振幅値Ｖ
ｓと同Ｖｒを使って可変ゲインアンプ１７に設定可能な
最大ゲイン値Ｋｓと可変ゲインアンプ１８に設定可能な
最大ゲイン値Ｋｒとを以下に示す式（１）と式（２）で
計算をする。
ロック２０２および処理ブロック２０３で得た振幅値Ｖ
ｓと同Ｖｒを使って可変ゲインアンプ１７に設定可能な
最大ゲイン値Ｋｓと可変ゲインアンプ１８に設定可能な
最大ゲイン値Ｋｒとを以下に示す式（１）と式（２）で
計算をする。
【００２６】 Ｋｓ＝Ｒｓ／Ｖｓ …（１） Ｋｒ＝Ｒｒ／Ｖｆ …（２） ここで、Ｒｓは位相差検出器１９の入力信号１７ａの最
大許容振幅、Ｒｒは位相差検出器１９の入力信号１８ａ
の最大許容振幅である。
大許容振幅、Ｒｒは位相差検出器１９の入力信号１８ａ
の最大許容振幅である。
【００２７】次に処理ブロック２０５では、処理ブロッ
ク２０４で得られた最大ゲイン値Ｋｓと最大ゲイン値Ｋ
ｒを使って、ゲインコントロール部２０から可変ゲイン
アンプ１７に向けて送出されるゲイン指令値Ｇｓ（ｎ＋
１）、ゲインコントロール部２０から可変ゲインアンプ
１８に向けて送出されるゲイン指令値Ｇｒ（ｎ＋１）と
を以下に示す式（３）と式（４）で計算する。
ク２０４で得られた最大ゲイン値Ｋｓと最大ゲイン値Ｋ
ｒを使って、ゲインコントロール部２０から可変ゲイン
アンプ１７に向けて送出されるゲイン指令値Ｇｓ（ｎ＋
１）、ゲインコントロール部２０から可変ゲインアンプ
１８に向けて送出されるゲイン指令値Ｇｒ（ｎ＋１）と
を以下に示す式（３）と式（４）で計算する。
【００２８】 Ｇｓ（ｎ＋１）＝０．８Ｋｓ …（３） Ｇｒ（ｎ＋１）＝０．８Ｋｒ …（４） ここで、添え字の（ｎ＋１）は現在のゲイン指令値の次
に設定されるゲイン指令値であることを示している。
に設定されるゲイン指令値であることを示している。
【００２９】また、式（３）と式（４）の右辺の係数
０．８の意味は、位相差検出器１９の信号入力に最大振
幅を越える過大な信号を加えないようにするための、安
全係数である。よって、式（３）と式（４）の右辺の係
数は０．８に限ったものではなく、位相検出器１９の性
能や雑音レベルなどにより１．０以下のさまざまな値を
とりうる。
０．８の意味は、位相差検出器１９の信号入力に最大振
幅を越える過大な信号を加えないようにするための、安
全係数である。よって、式（３）と式（４）の右辺の係
数は０．８に限ったものではなく、位相検出器１９の性
能や雑音レベルなどにより１．０以下のさまざまな値を
とりうる。
【００３０】次に処理ブロック２１１では、被測定半導
体基板のプロセス・パラメータに対する適正利得をルッ
クアップテーブル２１より得る。プロセス・パラメータ
とは膜の材質、膜厚、形状、表面状態等である。そして
処理２１２では、処理２０５で求めたゲイン指令値と処
理２１１で得た適正ゲインを比較し、著しい差がある時
はホストコンピュータへ異常であることを通知する。
体基板のプロセス・パラメータに対する適正利得をルッ
クアップテーブル２１より得る。プロセス・パラメータ
とは膜の材質、膜厚、形状、表面状態等である。そして
処理２１２では、処理２０５で求めたゲイン指令値と処
理２１１で得た適正ゲインを比較し、著しい差がある時
はホストコンピュータへ異常であることを通知する。
【００３１】次に処理ブロック２０６では、式（３）と
式（４）から得たゲイン指令値Ｇｓ（ｎ＋１）、Ｇｒ
（ｎ＋１）がそれぞれＧｓ（ｎ）、Ｇｒ（ｎ）に等しい
かどうか判断し、その結果、等しい場合は分岐２０９へ
進み、一方等しくない場合は分岐２１０へ進む。分岐２
０９に進んだ場合は、現在のゲイン指令値を更新する必
要がないので処理ブロック２０１の下まで戻り再び前述
の一連の処理を行う。分岐２１０へ進んだ場合は、現在
のゲイン指令値を更新する必要があるので、処理ブロッ
ク２０７へ進む。
式（４）から得たゲイン指令値Ｇｓ（ｎ＋１）、Ｇｒ
（ｎ＋１）がそれぞれＧｓ（ｎ）、Ｇｒ（ｎ）に等しい
かどうか判断し、その結果、等しい場合は分岐２０９へ
進み、一方等しくない場合は分岐２１０へ進む。分岐２
０９に進んだ場合は、現在のゲイン指令値を更新する必
要がないので処理ブロック２０１の下まで戻り再び前述
の一連の処理を行う。分岐２１０へ進んだ場合は、現在
のゲイン指令値を更新する必要があるので、処理ブロッ
ク２０７へ進む。
【００３２】処理ブロック２０７では、ゲインコントロ
ール部２０が新しいゲイン指令値Ｇｓ（ｎ＋１）を可変
ゲインアンプ１７へ、処理ブロック２０８では、ゲイン
コントロール部２０が新しいゲイン指令値Ｇｒ（ｎ＋
１）を可変ゲインアンプ１８へ送出する。処理ブロック
２０８の次は処理ブロック２０１の下まで戻って、再び
前述の一連の処理を行う。
ール部２０が新しいゲイン指令値Ｇｓ（ｎ＋１）を可変
ゲインアンプ１７へ、処理ブロック２０８では、ゲイン
コントロール部２０が新しいゲイン指令値Ｇｒ（ｎ＋
１）を可変ゲインアンプ１８へ送出する。処理ブロック
２０８の次は処理ブロック２０１の下まで戻って、再び
前述の一連の処理を行う。
【００３３】図３では処理２０５の下流に処理２１１を
配置したが、処理２１１を処理２０２の上流に配置する
こともできる。
配置したが、処理２１１を処理２０２の上流に配置する
こともできる。
【００３４】実施例２．図４は本発明の実施例２を、半
導体製造装置の重ね合わせ精度の測定装置に応用した電
気回路図を示すもので、光学系部分は前記図１と同様な
ので省略してある。
導体製造装置の重ね合わせ精度の測定装置に応用した電
気回路図を示すもので、光学系部分は前記図１と同様な
ので省略してある。
【００３５】図４において、３０１と３０２はアバラン
シェフォトダイオード、３０３と３０４は可変バイアス
電源、３０５と３０６はプリアンプであり、これ等によ
り第一信号検出手段を形成している。３０７と３０８は
可変ゲインアンプであり、第二信号検出手段を形成して
いる。３０９はゲインコントロール部、３１０は位相差
検出器、３１１はルックアップテーブルの参照情報、３
１２はホストコンピュータとの通信線、３１３は半導体
プロセス・パラメータと前記可変ゲインアンプの適性利
得との関係を記憶しているルックアップテーブルであ
る。
シェフォトダイオード、３０３と３０４は可変バイアス
電源、３０５と３０６はプリアンプであり、これ等によ
り第一信号検出手段を形成している。３０７と３０８は
可変ゲインアンプであり、第二信号検出手段を形成して
いる。３０９はゲインコントロール部、３１０は位相差
検出器、３１１はルックアップテーブルの参照情報、３
１２はホストコンピュータとの通信線、３１３は半導体
プロセス・パラメータと前記可変ゲインアンプの適性利
得との関係を記憶しているルックアップテーブルであ
る。
【００３６】次に上記実施例２の動作を説明する。アバ
ランシェフォトダイオード３０１，３０２で検出された
ビート信号はそれぞれプリアンプ３０５，３０６へ入力
され所定の利得で増幅される。このプリアンプ３０５，
３０６の出力信号３０５ａ，３０６ａは可変ゲインアン
プ３０７，３０８に入力されるとともにゲインコントロ
ール部３０９にも送られる。このゲインコントロール部
３０９では、プリアンプ３０５，３０６から送られたビ
ート信号振幅に見合ったゲイン調整指令を、可変ゲイン
アンプ３０７，３０８へ送る。
ランシェフォトダイオード３０１，３０２で検出された
ビート信号はそれぞれプリアンプ３０５，３０６へ入力
され所定の利得で増幅される。このプリアンプ３０５，
３０６の出力信号３０５ａ，３０６ａは可変ゲインアン
プ３０７，３０８に入力されるとともにゲインコントロ
ール部３０９にも送られる。このゲインコントロール部
３０９では、プリアンプ３０５，３０６から送られたビ
ート信号振幅に見合ったゲイン調整指令を、可変ゲイン
アンプ３０７，３０８へ送る。
【００３７】可変ゲインアンプ３０７，３０８はゲイン
コントロール部３０９からのゲイン調整指令に基づいて
ゲインを設定し、プリアンプ３０５，３０６から送られ
たビート信号を増幅する。この可変ゲインアンプ３０
７，３０８で増幅されたビート信号３０７ａ，３０８ａ
は位相検波器３１０に入力される。位相検波器３１０で
は、２つのビート信号間の位相差φを検出し出力する。
この位相差φが重ね合わせ精度計測用マークであるとこ
ろの回折格子６ａと回折格子６ｂとの相対ずれ量に相当
する。
コントロール部３０９からのゲイン調整指令に基づいて
ゲインを設定し、プリアンプ３０５，３０６から送られ
たビート信号を増幅する。この可変ゲインアンプ３０
７，３０８で増幅されたビート信号３０７ａ，３０８ａ
は位相検波器３１０に入力される。位相検波器３１０で
は、２つのビート信号間の位相差φを検出し出力する。
この位相差φが重ね合わせ精度計測用マークであるとこ
ろの回折格子６ａと回折格子６ｂとの相対ずれ量に相当
する。
【００３８】しかし、いま、上記アバランシェフォトダ
イオード３０１，３０２への入射光量が微弱過ぎて前述
の動作で位相差φを検出できない場合、あるいは、アバ
ランシェフォトダイオード３０１，３０２への入射光量
が過大になって、位相差φを検出できない場合がある。
このような場合は、ゲインコントロール部３０９は可変
バイアス電源３０３，３０４へバイアスを調整する指令
を送出する。
イオード３０１，３０２への入射光量が微弱過ぎて前述
の動作で位相差φを検出できない場合、あるいは、アバ
ランシェフォトダイオード３０１，３０２への入射光量
が過大になって、位相差φを検出できない場合がある。
このような場合は、ゲインコントロール部３０９は可変
バイアス電源３０３，３０４へバイアスを調整する指令
を送出する。
【００３９】つまり、アバランシェフォトダイオード３
０１，３０２への入射光量が微弱過ぎる場合は、バイア
スを大きくしてアバランシェフォトダイオード３０１，
３０２の増倍率を上げる。アバランシェフォトダイオー
ド３０１，３０２への入射光量が過大である場合は、バ
イアスを小さくしてアバランシェフォトダイオード３０
１，３０２の増倍率を下げる。この動作でさまざまなウ
エハからの回折光対の位相差φを検出できる。
０１，３０２への入射光量が微弱過ぎる場合は、バイア
スを大きくしてアバランシェフォトダイオード３０１，
３０２の増倍率を上げる。アバランシェフォトダイオー
ド３０１，３０２への入射光量が過大である場合は、バ
イアスを小さくしてアバランシェフォトダイオード３０
１，３０２の増倍率を下げる。この動作でさまざまなウ
エハからの回折光対の位相差φを検出できる。
【００４０】更にゲインコントロール部３０９は、ルッ
クアップテーブル３１３に対して適正利得を参照する。
第一の実施例と同様シーケンスで可変バイアス電源３０
３，３０４の適正値と可変ゲインアンプ３０７，３０８
の適正利得をルックアップテーブル３１３より得て、実
際の指令値と比較、判断する。
クアップテーブル３１３に対して適正利得を参照する。
第一の実施例と同様シーケンスで可変バイアス電源３０
３，３０４の適正値と可変ゲインアンプ３０７，３０８
の適正利得をルックアップテーブル３１３より得て、実
際の指令値と比較、判断する。
【００４１】図５は代表的半導体製造プロセスを施した
半導体ウエハサンプル上の回折格子の回折効率を、０次
回折光と１次回折光について実験的に求めた結果を示す
表である。図５において、ウエハタイプ５０１−１から
５０３−４までのサンプルは、材質、膜厚、構造が異な
っている。そして、０次回折光の回折効率と１次回折光
の回折効率との間には、単純な相関がないことがわか
る。
半導体ウエハサンプル上の回折格子の回折効率を、０次
回折光と１次回折光について実験的に求めた結果を示す
表である。図５において、ウエハタイプ５０１−１から
５０３−４までのサンプルは、材質、膜厚、構造が異な
っている。そして、０次回折光の回折効率と１次回折光
の回折効率との間には、単純な相関がないことがわか
る。
【００４２】
【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
第Ｎ次回折光から変位情報を有する第一信号を検出する
第一信号検出手段と、前記第一信号から変位情報を有す
る第二信号を検出する第二信号検出手段と、前記第一信
号を基準に前記第二信号検出手段の利得を調整する利得
調整手段とを備え、ウエハから反射したＮ次回折光（計
測光）のゲインを該Ｎ次回折光自身を基準にして決定す
るように構成したので、ウエハの材質や膜厚や構造の違
いに起因する回折効率の複雑な変化の影響を受けて計測
ミスをおこさないという効果がえられる。
第Ｎ次回折光から変位情報を有する第一信号を検出する
第一信号検出手段と、前記第一信号から変位情報を有す
る第二信号を検出する第二信号検出手段と、前記第一信
号を基準に前記第二信号検出手段の利得を調整する利得
調整手段とを備え、ウエハから反射したＮ次回折光（計
測光）のゲインを該Ｎ次回折光自身を基準にして決定す
るように構成したので、ウエハの材質や膜厚や構造の違
いに起因する回折効率の複雑な変化の影響を受けて計測
ミスをおこさないという効果がえられる。
【００４３】また請求項２の発明によれば、第Ｎ次回折
光から変位情報を有する第一信号を検出する第一信号検
出手段と、前記第一信号から変位情報を有する第二信号
を検出する第二信号検出手段と、前記第一信号を基準に
前記第一信号検出手段の利得と前記第二信号検出手段の
利得を調整する利得調整手段とを備えて構成したので、
ウエハから反射したＮ次回折光の過大入射、あるいは微
弱入射であっても、精度よく計測できるという効果があ
る。
光から変位情報を有する第一信号を検出する第一信号検
出手段と、前記第一信号から変位情報を有する第二信号
を検出する第二信号検出手段と、前記第一信号を基準に
前記第一信号検出手段の利得と前記第二信号検出手段の
利得を調整する利得調整手段とを備えて構成したので、
ウエハから反射したＮ次回折光の過大入射、あるいは微
弱入射であっても、精度よく計測できるという効果があ
る。
【００４４】更に請求項１及び２の発明においてルック
アップテーブルを用いて適正利得と、実際の指令値とを
比較、判断しているので、半導体基板のプロセス・パラ
メータの異常を検出することもできる。
アップテーブルを用いて適正利得と、実際の指令値とを
比較、判断しているので、半導体基板のプロセス・パラ
メータの異常を検出することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１を示す構成図。
【図２】 重ね合わせ精度測定用マークの説明図。
【図３】 実施例１のゲインコントロール部の作用を説
明するフローチャート図。
明するフローチャート図。
【図４】 本発明の実施例２の構成図。
【図５】 回折効率の実験データを示す表図。
１５ プリアンプ（第一信号検出手段） １６ プリアンプ（第一信号検出手段） １７ 可変ゲインアンプ（第二信号検出手段） １８ 可変ゲインアンプ（第二信号検出手段） １９ 位相差検出器 ２０ ゲインコントロール部（利得調整手段） ３０１ アバランシェフォトダイオード（第一信号検出
手段） ３０２ アバランシェフォトダイオード（第一信号検出
手段） ３０３ 可変バイアス電源（第一信号検出手段） ３０４ 可変バイアス電源（第一信号検出手段） ３０５ プリアンプ（第一信号検出手段） ３０６ プリアンプ（第一信号検出手段） ３０６ 可変ゲインアンプ（第二信号検出手段） ３０６ 可変ゲインアンプ（第二信号検出手段） ３０９ ゲインコントロール部（利得調整手段）
手段） ３０２ アバランシェフォトダイオード（第一信号検出
手段） ３０３ 可変バイアス電源（第一信号検出手段） ３０４ 可変バイアス電源（第一信号検出手段） ３０５ プリアンプ（第一信号検出手段） ３０６ プリアンプ（第一信号検出手段） ３０６ 可変ゲインアンプ（第二信号検出手段） ３０６ 可変ゲインアンプ（第二信号検出手段） ３０９ ゲインコントロール部（利得調整手段）
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザー光を半導体基板上の格子状計測
用マークに照射し、その格子状計測用マークからの回折
光によって計測する干渉計測装置において、第Ｎ次回折
光から変位情報を有する第一信号を検出する第一信号検
出手段と、前記第一信号から変位情報を有する第二信号
を検出する第二信号検出手段と、前記第一信号を基準に
前記第二信号検出手段の利得を調整する利得調整手段
と、前記利得の適正値と前記半導体基板のプロセス・パ
ラメータとの関係を予め記憶させてあるルックアップテ
ーブルとを備えたことを特徴とする干渉計測装置。 - 【請求項２】 レーザー光を半導体基板上の格子状計測
用マークに照射し、その格子状計測用マークからの回折
光によって計測する干渉計測装置において、第Ｎ次回折
光から変位情報を有する第一信号を検出する第一信号検
出手段と、前記第一信号から変位情報を有する第二信号
を検出する第二信号検出手段と、前記第一信号を基準に
前記第一信号検出手段の利得と前記第二信号検出手段の
利得を調整する利得調整手段と、前記第一信号検出手段
の利得の適正値と前記第二信号検出手段の利得の適正値
と前記半導体基板のプロセス・パラメータとの関係を予
め記憶させてあるルックアップテーブルとを備えること
を特徴とする干渉計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5276218A JPH07110215A (ja) | 1993-10-07 | 1993-10-07 | 干渉計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5276218A JPH07110215A (ja) | 1993-10-07 | 1993-10-07 | 干渉計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07110215A true JPH07110215A (ja) | 1995-04-25 |
Family
ID=17566337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5276218A Pending JPH07110215A (ja) | 1993-10-07 | 1993-10-07 | 干渉計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07110215A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107907058A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-04-13 | 黄茂连 | 一种光学元器件厚度的测量装置 |
-
1993
- 1993-10-07 JP JP5276218A patent/JPH07110215A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107907058A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-04-13 | 黄茂连 | 一种光学元器件厚度的测量装置 |
| CN107907058B (zh) * | 2017-11-14 | 2020-10-02 | 上饶市盛和光学有限公司 | 一种光学元器件厚度的测量装置 |
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