JPH04236416A - 半導体装置のアライメント誤差解析装置 - Google Patents
半導体装置のアライメント誤差解析装置Info
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- JPH04236416A JPH04236416A JP1928991A JP1928991A JPH04236416A JP H04236416 A JPH04236416 A JP H04236416A JP 1928991 A JP1928991 A JP 1928991A JP 1928991 A JP1928991 A JP 1928991A JP H04236416 A JPH04236416 A JP H04236416A
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光学特性評価方法を用
いた半導体装置のアライメント誤差解析装置に利用する
。
いた半導体装置のアライメント誤差解析装置に利用する
。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体装置のアライメントマーク
の光学特性とアライメント誤差との関係を解析する方法
は、図４（ａ） に示すように、レーザービームスポッ
ト３１で回折格子からなるアライメントマーク３２上を
走査し、アライメントマーク３２からの回折光を検出す
るアライメント方式の場合、図４（ｂ） に示すように
、アライメント信号としてレーザービームスポットの走
査位置ｘと、回折光強度Ｉとの関係が得られ、この波形
の形状とアライメント誤差との関係を解析していた。
の光学特性とアライメント誤差との関係を解析する方法
は、図４（ａ） に示すように、レーザービームスポッ
ト３１で回折格子からなるアライメントマーク３２上を
走査し、アライメントマーク３２からの回折光を検出す
るアライメント方式の場合、図４（ｂ） に示すように
、アライメント信号としてレーザービームスポットの走
査位置ｘと、回折光強度Ｉとの関係が得られ、この波形
の形状とアライメント誤差との関係を解析していた。
【０００３】また、図５（ａ） および（ｂ） に示す
ように、アライメントマーク４１からの一次回折光４２
をセンサ４３で検出するホモダイン法、またはヘテロダ
イン法では、得られる信号は図５（ｃ） に示すように
正弦波となり、この空間的位相、または時間的位相によ
りアライメント位置が得られる。しかし、この方法の場
合、アライメント信号は正弦波となり、位相情報が得ら
れるのみであり、アライメント信号からアライメント誤
差を解析できず、アライメントマークの光学特性からア
ライメント誤差を解析する方法がなかった。
ように、アライメントマーク４１からの一次回折光４２
をセンサ４３で検出するホモダイン法、またはヘテロダ
イン法では、得られる信号は図５（ｃ） に示すように
正弦波となり、この空間的位相、または時間的位相によ
りアライメント位置が得られる。しかし、この方法の場
合、アライメント信号は正弦波となり、位相情報が得ら
れるのみであり、アライメント信号からアライメント誤
差を解析できず、アライメントマークの光学特性からア
ライメント誤差を解析する方法がなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上、説明したように
、従来の半導体装置のアライメント誤差解析装置では、
ホモダインまたはヘテロダイン法によるアライメントに
おいては、アライメントマークの光学特性とアライメン
ト誤差との関係を解析する手段がない課題があった。
、従来の半導体装置のアライメント誤差解析装置では、
ホモダインまたはヘテロダイン法によるアライメントに
おいては、アライメントマークの光学特性とアライメン
ト誤差との関係を解析する手段がない課題があった。
【０００５】本発明の目的は、前記の課題を解決するこ
とにより、アライメントマークの光学特性からアライメ
ント誤差を解析できる半導体装置のアライメント誤差解
析装置を提供することにある。
とにより、アライメントマークの光学特性からアライメ
ント誤差を解析できる半導体装置のアライメント誤差解
析装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、光源により半
導体装置内の回折格子により形成されるアライメントマ
ークを照明し前記アライメントマークからの反射光を検
出する光学的手段を備えた半導体装置のアライメント誤
差解析装置において、前記光源は白色光源とレーザー光
源の二つから構成され、前記白色光源と前記レーザー光
源を切り換える切換手段と、検出された反射光を画像信
号に変換し、この変換された画像信号から前記アライメ
ントマークの第一の中心位置およびピッチ寸法を求める
手段、レーザー光について求めれらたピッチ寸法の整数
倍の範囲の画像信号をフーリエ変換し特定の空間周波数
を選択し逆フーリエ変換しフィルタリングされた画像信
号を得その位相より前記アライメントマークの第二の中
心位置を求める手段、ならびに白色光とレーザ光による
画像信号および前記アライメントマークの第一の中心位
置と第二の中心位置の比較を行う手段を含む画像処理装
置とを備えたことを特徴とする。
導体装置内の回折格子により形成されるアライメントマ
ークを照明し前記アライメントマークからの反射光を検
出する光学的手段を備えた半導体装置のアライメント誤
差解析装置において、前記光源は白色光源とレーザー光
源の二つから構成され、前記白色光源と前記レーザー光
源を切り換える切換手段と、検出された反射光を画像信
号に変換し、この変換された画像信号から前記アライメ
ントマークの第一の中心位置およびピッチ寸法を求める
手段、レーザー光について求めれらたピッチ寸法の整数
倍の範囲の画像信号をフーリエ変換し特定の空間周波数
を選択し逆フーリエ変換しフィルタリングされた画像信
号を得その位相より前記アライメントマークの第二の中
心位置を求める手段、ならびに白色光とレーザ光による
画像信号および前記アライメントマークの第一の中心位
置と第二の中心位置の比較を行う手段を含む画像処理装
置とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
【作用】レーザー光より得られる画像信号のｎ次高周波
をフィルタリングした画像信号は、回折格子からｎ次回
折光のみを検出して得られる画像信号に相当し、これか
ら得られるアライメントマークの第二の中心位置は、ｎ
次回折光を検出して得たアライメントマークの第一の中
心位置に相当する。
をフィルタリングした画像信号は、回折格子からｎ次回
折光のみを検出して得られる画像信号に相当し、これか
ら得られるアライメントマークの第二の中心位置は、ｎ
次回折光を検出して得たアライメントマークの第一の中
心位置に相当する。
【０００８】これにより、白色光から得られた画像信号
およびアライメントマークの第一の中心位置と、レーザ
ー光からフィルタリングして得られた画像信号およびア
ライメントマークの第二の中心位置とを比較することに
より、アライメントマークにより発生するアライメント
誤差を解析することが可能となる。
およびアライメントマークの第一の中心位置と、レーザ
ー光からフィルタリングして得られた画像信号およびア
ライメントマークの第二の中心位置とを比較することに
より、アライメントマークにより発生するアライメント
誤差を解析することが可能となる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１０】図１は本発明の一実施例を示す模式的構成
図、および図２はその画像処理装置の一例を示すブロッ
ク構成図である。
図、および図２はその画像処理装置の一例を示すブロッ
ク構成図である。
【００１１】本実施例は、光源により半導体装置として
のウェーハ９内の回折格子により形成されるアライメン
トマークを照明し、前記アライメントマークからの反射
光を検出する光学的手段としての、レンズ２、６、反射
鏡４、半透過鏡５、７、対物レンズ８、カメラレンズ１
３、およびカメラ１４を備えた半導体装置のアライメン
ト誤差解析装置において、
のウェーハ９内の回折格子により形成されるアライメン
トマークを照明し、前記アライメントマークからの反射
光を検出する光学的手段としての、レンズ２、６、反射
鏡４、半透過鏡５、７、対物レンズ８、カメラレンズ１
３、およびカメラ１４を備えた半導体装置のアライメン
ト誤差解析装置において、
【００１２】本発明の特徴とするところの、前記光源は
白色光源としてのハロゲンランプ１とレーザー光源とし
てのレーザー１０の二つから構成され、ハロゲンランプ
１とレーザー１０を切り換える切換手段としてのシャッ
ター３およひ１２と、イメージセンサ１５ａ 、フレー
ムメモリ１５ｂ 、検出された反射光を画像信号に変換
し、この変換された画像信号から前記アライメントマー
クの第一の中心位置およびピッチ寸法を求める位置寸法
算出手段１５ｃ 、レーザー光について求めれらたピッ
チ寸法の整数倍の範囲の画像信号をフーリエ変換し特定
の空間周波数を選択し逆フーリエ変換しフィルタリング
された画像信号を得その位相より前記アライメントマー
クの第二の中心位置を求めるフィルタリング手段１５ｄ
、ならびに白色光とレーザ光による画像信号および前
記アライメントマークの第一の中心位置と第二の中心位
置の比較を行う比較手段１５ｅ を含む画像処理装置１
５とを備えている。
白色光源としてのハロゲンランプ１とレーザー光源とし
てのレーザー１０の二つから構成され、ハロゲンランプ
１とレーザー１０を切り換える切換手段としてのシャッ
ター３およひ１２と、イメージセンサ１５ａ 、フレー
ムメモリ１５ｂ 、検出された反射光を画像信号に変換
し、この変換された画像信号から前記アライメントマー
クの第一の中心位置およびピッチ寸法を求める位置寸法
算出手段１５ｃ 、レーザー光について求めれらたピッ
チ寸法の整数倍の範囲の画像信号をフーリエ変換し特定
の空間周波数を選択し逆フーリエ変換しフィルタリング
された画像信号を得その位相より前記アライメントマー
クの第二の中心位置を求めるフィルタリング手段１５ｄ
、ならびに白色光とレーザ光による画像信号および前
記アライメントマークの第一の中心位置と第二の中心位
置の比較を行う比較手段１５ｅ を含む画像処理装置１
５とを備えている。
【００１３】次に、本実施例の動作について説明する。
【００１４】ハロゲンランプ１による白色光は、レンズ
２、反射鏡４、半透過鏡５、レンズ６、半透過鏡７、お
よび対物レンズ８を通して、ウェーハ９上に照明される
。また、レーザー１０からの単色光は、レンズ１１およ
び半透過鏡５を通った後、白色光と同一光路によりウェ
ーハ９上に照明される。各光源はそれぞれシャッター３
およびシャッター１２により切り換え選択される。
２、反射鏡４、半透過鏡５、レンズ６、半透過鏡７、お
よび対物レンズ８を通して、ウェーハ９上に照明される
。また、レーザー１０からの単色光は、レンズ１１およ
び半透過鏡５を通った後、白色光と同一光路によりウェ
ーハ９上に照明される。各光源はそれぞれシャッター３
およびシャッター１２により切り換え選択される。
【００１５】ウェーハ９上のアライメントマークからの
反射光は、対物レンズ８、半透過鏡７およびカメラレン
ズ１３を通り、カメラ１４の受光面上に拡大像として結
像される。カメラ１４により拡大像は画像信号として検
出され、画像信号は画像処理装置１５に入力される。
反射光は、対物レンズ８、半透過鏡７およびカメラレン
ズ１３を通り、カメラ１４の受光面上に拡大像として結
像される。カメラ１４により拡大像は画像信号として検
出され、画像信号は画像処理装置１５に入力される。
【００１６】画像処理装置１５により信号処理手順の一
例を図３に示す流れ図により説明する。
例を図３に示す流れ図により説明する。
【００１７】二次元のイメージセンサ１５ａ により検
出された反射光は画像信号ｆ（ｘ，ｙ）に変換される（
ステップＳ１）。そして、画像信号ｆ（ｘ，ｙ）は、一
旦フレームメモリ１５ｂ 上に記憶し （ステップＳ２
）、この画像信号から位置寸法算出手段１５ｃ により
、スレッショルド法により回折格子からなるアライメン
トマークの各格子のエッジ位置を検出し （ステップＳ
３）、さらに、各格子のエッジ位置より、格子のピッチ
寸法２Ｌ、および回折格子の中心位置を算出する（ステ
ップＳ４）。
出された反射光は画像信号ｆ（ｘ，ｙ）に変換される（
ステップＳ１）。そして、画像信号ｆ（ｘ，ｙ）は、一
旦フレームメモリ１５ｂ 上に記憶し （ステップＳ２
）、この画像信号から位置寸法算出手段１５ｃ により
、スレッショルド法により回折格子からなるアライメン
トマークの各格子のエッジ位置を検出し （ステップＳ
３）、さらに、各格子のエッジ位置より、格子のピッチ
寸法２Ｌ、および回折格子の中心位置を算出する（ステ
ップＳ４）。
【００１８】次に、フィルタリング手段１５ｄ により
、画像信号ｆ（ｘ，ｙ）の一走査線ｙ０ 上の信号ｇ（
ｘ） から、フーリエ係数ａｎ 、ｂｎ を数１により
算出する。
、画像信号ｆ（ｘ，ｙ）の一走査線ｙ０ 上の信号ｇ（
ｘ） から、フーリエ係数ａｎ 、ｂｎ を数１により
算出する。
【００１９】
【数１】
【００２０】これから、ｎ次の高周波成分のみをフィル
タリングした信号Ｉｎ （ｘ） を数２より算出する。
タリングした信号Ｉｎ （ｘ） を数２より算出する。
【００２１】
【数２】
これより、アライメントマークの中心位置ｘ０ を数３
より求める（ステップＳ５）。
より求める（ステップＳ５）。
【００２２】
【数３】
【００２３】レーザー光より得られる画像のｎ次高周波
をフィルリングした画像信号は、回折格子からｎ次回折
光のみを検出して得られる画像信号に相当し、これから
得られるアライメントマーク中心位置は、ｎ次回折光を
検出して得たアライメントマスクの中心位置に相当する
。
をフィルリングした画像信号は、回折格子からｎ次回折
光のみを検出して得られる画像信号に相当し、これから
得られるアライメントマーク中心位置は、ｎ次回折光を
検出して得たアライメントマスクの中心位置に相当する
。
【００２４】以上のようにして、白色光から得られた画
像信号、およびアライメントマークの中心位置と、レー
ザー光からフィルタリングし、得られた画像信号および
アライメントマークの中心位置との関係は、白色光によ
る重ね合わせ精度の測定値と、アライメントシステムで
のアライメント位置との関係に相当し、これより、測定
したアライメントマークにより発生するアライメントの
誤差を解析する（ステップＳ６）。
像信号、およびアライメントマークの中心位置と、レー
ザー光からフィルタリングし、得られた画像信号および
アライメントマークの中心位置との関係は、白色光によ
る重ね合わせ精度の測定値と、アライメントシステムで
のアライメント位置との関係に相当し、これより、測定
したアライメントマークにより発生するアライメントの
誤差を解析する（ステップＳ６）。
【００２５】なお、この場合、画像処理手順内のマーク
エッジ位置検出方法として、最大傾斜法等のアルゴリズ
ムを使用する方法や、マークピッチ寸法の算出に、画像
をｘ方向に平行移動し、元の画像との誤差が最小二乗法
で極小となる位置から求める方法を用いることもできる
。
エッジ位置検出方法として、最大傾斜法等のアルゴリズ
ムを使用する方法や、マークピッチ寸法の算出に、画像
をｘ方向に平行移動し、元の画像との誤差が最小二乗法
で極小となる位置から求める方法を用いることもできる
。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、白色光
とレーザー光によるアライメントマークの画像信号を同
一の光学系で検出し、また、レーザー光での画像信号を
フィルタリングすることにより特定回折光の画像信号を
算出することで、それぞれの場合の画像信号と、アライ
メントマーク中心位置の検出位置を比較することが可能
となり、アライメントマークによるアライメント誤差を
解析することが可能となる効果がある。また、白色光と
レーザー光との画像を比較することで、光の干渉による
影響が解析できる効果がある。
とレーザー光によるアライメントマークの画像信号を同
一の光学系で検出し、また、レーザー光での画像信号を
フィルタリングすることにより特定回折光の画像信号を
算出することで、それぞれの場合の画像信号と、アライ
メントマーク中心位置の検出位置を比較することが可能
となり、アライメントマークによるアライメント誤差を
解析することが可能となる効果がある。また、白色光と
レーザー光との画像を比較することで、光の干渉による
影響が解析できる効果がある。
【図１】 本発明の一実施例を示す模式的構成図。
【図２】 その画像処理装置の一例を示すブロック構
成図。
成図。
【図３】 その画像処理装置の動作を示す流れ図。
【図４（ａ） 、（ｂ） 】 一従来例を示す説明図
。
。
【図５（ａ） 〜（ｃ） 】 他の従来例を示す説明
図。
図。
１ ハロゲンランプ
２、６、１１ レンズ
３、１２ シャッター
４ 反射鏡
５、７ 半透過鏡
８ 対物レンズ
９ ウェーハ
１０ レーザー
１３ カメラレンズ
１４ カメラ
１５ 画像処理装置
１５ａ イメージセンサ
１５ｂ フレームメモリ
１５ｃ 位置寸法算出手段
１５ｄ フィルタリング手段
１５ｅ 比較手段
３１ レーザービームスポット
３２、４１ アライメントマーク４２ 一
次回折光 ４３ センサ
次回折光 ４３ センサ
Claims (1)
- 【請求項１】 光源により半導体装置内の回折格子に
より形成されるアライメントマークを照明し前記アライ
メントマークからの反射光を検出する光学的手段を備え
た半導体装置のアライメント誤差解析装置において、前
記光源は白色光源とレーザー光源の二つから構成され、
前記白色光源と前記レーザー光源を切り換える切換手段
と、検出された反射光を画像信号に変換し、この変換さ
れた画像信号から前記アライメントマークの第一の中心
位置およびピッチ寸法を求める手段、レーザー光につい
て求めれらたピッチ寸法の整数倍の範囲の画像信号をフ
ーリエ変換し特定の空間周波数を選択し逆フーリエ変換
しフィルタリングされた画像信号を得その位相より前記
アライメントマークの第二の中心位置を求める手段、な
らびに白色光とレーザ光による画像信号および前記アラ
イメントマークの第一の中心位置と第二の中心位置の比
較を行う手段を含む画像処理装置とを備えたことを特徴
とする半導体装置のアライメント誤差解析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1928991A JP2913855B2 (ja) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | 半導体装置のアライメント誤差解析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1928991A JP2913855B2 (ja) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | 半導体装置のアライメント誤差解析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04236416A true JPH04236416A (ja) | 1992-08-25 |
| JP2913855B2 JP2913855B2 (ja) | 1999-06-28 |
Family
ID=11995283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1928991A Expired - Fee Related JP2913855B2 (ja) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | 半導体装置のアライメント誤差解析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2913855B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1001301A3 (en) * | 1998-11-09 | 2001-06-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical element with alignment mark, and optical system having such optical element |
| CN119668050A (zh) * | 2024-12-30 | 2025-03-21 | 智慧星空(上海)工程技术有限公司 | 离轴对准光源系统与对准方法 |
-
1991
- 1991-01-18 JP JP1928991A patent/JP2913855B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1001301A3 (en) * | 1998-11-09 | 2001-06-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical element with alignment mark, and optical system having such optical element |
| US6856392B1 (en) | 1998-11-09 | 2005-02-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical element with alignment mark, and optical system having such optical element |
| CN119668050A (zh) * | 2024-12-30 | 2025-03-21 | 智慧星空(上海)工程技术有限公司 | 离轴对准光源系统与对准方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2913855B2 (ja) | 1999-06-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |