JPS61247902A - パタ−ン検出装置 - Google Patents
パタ−ン検出装置Info
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- JPS61247902A JPS61247902A JP60088504A JP8850485A JPS61247902A JP S61247902 A JPS61247902 A JP S61247902A JP 60088504 A JP60088504 A JP 60088504A JP 8850485 A JP8850485 A JP 8850485A JP S61247902 A JPS61247902 A JP S61247902A
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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
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、半導体集積回路の製造工程の中で使用される
露光装置において、ウェーハまたはマスクなどの位置合
せのための精密位置計測に好適なパターン検出装置の改
良に関するものである、〔発明の背景〕 従来のパターン検出装置は、例えば特開昭５９−７２１
３４号に記載のように、試料からの反射光あるいは透過
光の強度ｔ−電気的にとらえる検出信号取込み部と、該
検出信号から試料位置を算出するための信号処理部とか
ら構成されてい念。しかし、検出信号取込み部に設けで
ある検出光学系のＭＴＦに依存する検出信号の劣化は考
慮されておらず、特に低コントラストの検出信号に対し
て検出精度の劣化は避けられなかった。
露光装置において、ウェーハまたはマスクなどの位置合
せのための精密位置計測に好適なパターン検出装置の改
良に関するものである、〔発明の背景〕 従来のパターン検出装置は、例えば特開昭５９−７２１
３４号に記載のように、試料からの反射光あるいは透過
光の強度ｔ−電気的にとらえる検出信号取込み部と、該
検出信号から試料位置を算出するための信号処理部とか
ら構成されてい念。しかし、検出信号取込み部に設けで
ある検出光学系のＭＴＦに依存する検出信号の劣化は考
慮されておらず、特に低コントラストの検出信号に対し
て検出精度の劣化は避けられなかった。
本発明の目的は、低コントラストの検出信号に対しても
位置検出のための演算処理の信頼性を向上させるパター
ン検出装置を提供することにある。
位置検出のための演算処理の信頼性を向上させるパター
ン検出装置を提供することにある。
用いたＭＴ Ｆ （Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓ
ｆｅｒｐｕｎｃｔｉｏｎ ）補正を施してコントラス１
１向上させる手段を設けた。すなわち、重み関数を格納
しておくメモリと重み付き平均処理を実行する積和演算
部とを設け、重み付き平均処理を行なってコントラスト
を向上させた後に位置検出のための演算処理を行なうよ
うに構成した。
ｆｅｒｐｕｎｃｔｉｏｎ ）補正を施してコントラス１
１向上させる手段を設けた。すなわち、重み関数を格納
しておくメモリと重み付き平均処理を実行する積和演算
部とを設け、重み付き平均処理を行なってコントラスト
を向上させた後に位置検出のための演算処理を行なうよ
うに構成した。
以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明する。
第１図は、本発明のパターン検出装置を搭載した縮小投
影露光装置の光学系の構成を示す。縮小投影露光装置は
、回路パターンの原画であるレティクル５上のパターン
を照明系６で照明し、縮小レンズ４全通してウェーハ１
上に転写する装置である。このとき、前工程でウェーハ
１上に形成されたパターンの位置に合せて新たなパター
ンを転写することが重要である。本発明では、ウェーハ
の位置金玉しく検出するために、検出信号取込み部１６
と信号処理部２３に加えて、検出信号の重み付き平均処
理を行なうことによりコントラストを向上させるための
鮮鋭処理部２０を設けており、以下に述べる方法でウェ
ーハ１の位置を求めている。
影露光装置の光学系の構成を示す。縮小投影露光装置は
、回路パターンの原画であるレティクル５上のパターン
を照明系６で照明し、縮小レンズ４全通してウェーハ１
上に転写する装置である。このとき、前工程でウェーハ
１上に形成されたパターンの位置に合せて新たなパター
ンを転写することが重要である。本発明では、ウェーハ
の位置金玉しく検出するために、検出信号取込み部１６
と信号処理部２３に加えて、検出信号の重み付き平均処
理を行なうことによりコントラストを向上させるための
鮮鋭処理部２０を設けており、以下に述べる方法でウェ
ーハ１の位置を求めている。
ウェーハ１上に形成されている位置合せ用ターゲットパ
ターン２は照明光源８で照明される。その反射光は、縮
小レンズ４、レティクル５、ハーフミラ−７、および拡
大光学系９ｔ−介してスリット面１０上にターゲットパ
ターン２の拡大像を形成する。この像をスリット１０で
走査しながらスリット通過光の明暗の変化を光電変換素
子１２により電気信号に変換し、さらに、スリット１０
の移動量を計測するリニアエンコーダ１１が発生するパ
ルスを基準としてＡＤ変換器１４でデジタル信号に変換
してメモリ１５に格納する。縦軸に光電変換出力を、横
動にスリット位置をとると、第２図の（Ａ）に示すよう
な検出信号２４が得られる。
ターン２は照明光源８で照明される。その反射光は、縮
小レンズ４、レティクル５、ハーフミラ−７、および拡
大光学系９ｔ−介してスリット面１０上にターゲットパ
ターン２の拡大像を形成する。この像をスリット１０で
走査しながらスリット通過光の明暗の変化を光電変換素
子１２により電気信号に変換し、さらに、スリット１０
の移動量を計測するリニアエンコーダ１１が発生するパ
ルスを基準としてＡＤ変換器１４でデジタル信号に変換
してメモリ１５に格納する。縦軸に光電変換出力を、横
動にスリット位置をとると、第２図の（Ａ）に示すよう
な検出信号２４が得られる。
ここで、縮小レンズ４と拡大光学系９とを含むパターン
検出光学系を通して結像するウェーハ上の点パターンの
像の強度分布をｈ （ｘ） 、ウェーハ上のパターン自
身の明暗の変化を示す強度分布をｆ（ｘ）、検出信号２
４の強度分布をｇ （ｘ）とすると、ｇ（ｘ）＝／’″
ｆ （ｘ−ｔ ） ｈ（ｔ）ｄ ｔ −−・・’（１
）が成立する。インコヒーレントな照明条件のパターン
検出光学系では、空間周波数の伝達特性を表わすＭＴＦ
が減少関数となるため、点像の強度分布ｈ （ｘ）はδ
関数とはならず、このことが検出像のコントラスト低下
の原因となる。そこで、あるフィルター関数ｔ （Ｘ）
ｆ：、用いてｆ （ｘ）に近い関数ｆ ’ （ｘ）を求
めて検出信号を補正すれば、検出光学系のＭＴＦ特性に
依存するコントラスト低下分を回復させることができる
。そこで、有限の範囲で後述する手法によりｔ （ｘ）
を計算してメモリ１７に格納しておくこととした。メモ
リ１５に格納された信号ｇ （ｘ）に対して積和演算部
１８およびアドレス制御部１９を用いて式（２）と同等
な なる重み付き平均を求めてメモリ２１に格納すれば、第
２図の（Ｂ）に示すような鮮鋭化された検出信号２５が
得られる。この信号からパターン位置を求めるためには
、演算部２２を用いて、例えば特開昭５９−７２１３４
号に示すような、信号の重心位置を求める粗位置演算処
理と信号の対称性の最も良い位置？求める精位置演算処
理とを実行すればよい。
検出光学系を通して結像するウェーハ上の点パターンの
像の強度分布をｈ （ｘ） 、ウェーハ上のパターン自
身の明暗の変化を示す強度分布をｆ（ｘ）、検出信号２
４の強度分布をｇ （ｘ）とすると、ｇ（ｘ）＝／’″
ｆ （ｘ−ｔ ） ｈ（ｔ）ｄ ｔ −−・・’（１
）が成立する。インコヒーレントな照明条件のパターン
検出光学系では、空間周波数の伝達特性を表わすＭＴＦ
が減少関数となるため、点像の強度分布ｈ （ｘ）はδ
関数とはならず、このことが検出像のコントラスト低下
の原因となる。そこで、あるフィルター関数ｔ （Ｘ）
ｆ：、用いてｆ （ｘ）に近い関数ｆ ’ （ｘ）を求
めて検出信号を補正すれば、検出光学系のＭＴＦ特性に
依存するコントラスト低下分を回復させることができる
。そこで、有限の範囲で後述する手法によりｔ （ｘ）
を計算してメモリ１７に格納しておくこととした。メモ
リ１５に格納された信号ｇ （ｘ）に対して積和演算部
１８およびアドレス制御部１９を用いて式（２）と同等
な なる重み付き平均を求めてメモリ２１に格納すれば、第
２図の（Ｂ）に示すような鮮鋭化された検出信号２５が
得られる。この信号からパターン位置を求めるためには
、演算部２２を用いて、例えば特開昭５９−７２１３４
号に示すような、信号の重心位置を求める粗位置演算処
理と信号の対称性の最も良い位置？求める精位置演算処
理とを実行すればよい。
式（３）中のフィルター関数ｔ （ｘ）は以下の方法で
求めた。パターン検出光学系の点像強度分布ｈ（ｘ）２
６は、第３図（Ａ）に示すように得られ、これを７−リ
エ変換するとＭＴＦ特性を示す曲線Ｆ（−が第３図（Ｂ
）のように求められる。光学系の臨界空間周波数音ω６
とすれば、１ω１≧１ω。１の領域ではＦ（→＝Ｏであ
る。次に１ω１く１ω、１の範囲で第３図の（Ｃ）に示
すように逆関数１／Ｈ（→を求め、最後にこれをフーリ
エ逆変換すれば、フィルター関数ｔ （ｘ） ２７が第
３図の（Ｄ）のように得られる。
求めた。パターン検出光学系の点像強度分布ｈ（ｘ）２
６は、第３図（Ａ）に示すように得られ、これを７−リ
エ変換するとＭＴＦ特性を示す曲線Ｆ（−が第３図（Ｂ
）のように求められる。光学系の臨界空間周波数音ω６
とすれば、１ω１≧１ω。１の領域ではＦ（→＝Ｏであ
る。次に１ω１く１ω、１の範囲で第３図の（Ｃ）に示
すように逆関数１／Ｈ（→を求め、最後にこれをフーリ
エ逆変換すれば、フィルター関数ｔ （ｘ） ２７が第
３図の（Ｄ）のように得られる。
検出信号２４に高周波ノイズを多く含む場合は、逆関数
１／Ｈ（（＝１）のかわりに、例えばウィナフィルタ 音用いて、これをフーリエ逆変換してフィルター関数ｔ
（ｘ）を求めてもよい。ここにΦ５．Φ、はそれぞれ
信号成分、ノイズのパワースペクトルである。
１／Ｈ（（＝１）のかわりに、例えばウィナフィルタ 音用いて、これをフーリエ逆変換してフィルター関数ｔ
（ｘ）を求めてもよい。ここにΦ５．Φ、はそれぞれ
信号成分、ノイズのパワースペクトルである。
なお、ここでは縮小投影露光装置における適用例を示し
たが、本発明の内容は、等倍の露光装置等のパターン検
出装置に対してもそのまま応用できる。
たが、本発明の内容は、等倍の露光装置等のパターン検
出装置に対してもそのまま応用できる。
以上のように、本発明を実施するとと忙よシ、検出信号
取込み部で得られる信号のコントラストが低い場合でも
コントラストを約４０％向上させて信号処理演算が実施
できるので、低コントラストの検出信号に対する位置検
出演算処理の信頼性が向上した。低コントラスト信号に
対する検出精度向上の効果の一例を第４図に示す。第４
図の（６）は従来のパターン検出装置の検出再現精度を
、同図の（Ｂ）は本発明のパターン検出装置の検出再現
精度を示しており、精度は約２倍に向上していることが
わかる。
取込み部で得られる信号のコントラストが低い場合でも
コントラストを約４０％向上させて信号処理演算が実施
できるので、低コントラストの検出信号に対する位置検
出演算処理の信頼性が向上した。低コントラスト信号に
対する検出精度向上の効果の一例を第４図に示す。第４
図の（６）は従来のパターン検出装置の検出再現精度を
、同図の（Ｂ）は本発明のパターン検出装置の検出再現
精度を示しており、精度は約２倍に向上していることが
わかる。
第１図は、本発明のパターン検出装置の構成を示す図、
第２図は取込み信号と鮮鋭化処理を施した信号の波形を
示す図、第３図は、検出光学系の点像強度分布、フーリ
エ変換およびその逆数、フィルター関数等の概念図、第
４図は本発明の一実施による効果を示す図である。 １・・・ウェーハ、２・・・位置合せ用ターゲットパタ
ーン、１０・・・スリット、１２・・・光電変換素子、
１３・・・アンプ、１４・・Ａ／Ｄ変楔器、１５・・・
メモリ、１７・・・メモリ、１８・・・積和演算部、１
９・・・アドレス制御部、２７・・・重み関数。 冨 ｊ 図
第２図は取込み信号と鮮鋭化処理を施した信号の波形を
示す図、第３図は、検出光学系の点像強度分布、フーリ
エ変換およびその逆数、フィルター関数等の概念図、第
４図は本発明の一実施による効果を示す図である。 １・・・ウェーハ、２・・・位置合せ用ターゲットパタ
ーン、１０・・・スリット、１２・・・光電変換素子、
１３・・・アンプ、１４・・Ａ／Ｄ変楔器、１５・・・
メモリ、１７・・・メモリ、１８・・・積和演算部、１
９・・・アドレス制御部、２７・・・重み関数。 冨 ｊ 図
Claims (1)
- 試料を照明し、検出光学系を通して得られる試料から
の反射光あるいは透過光の強度分布を光電変換して検出
信号として取込む検出信号取込み部と、該取込み部で得
られる信号から試料位置を計測するための信号処理を行
なう演算処理部を備えたパターン検出装置において、重
み関数をデジタル値で格納するメモリと、取込み信号の
重み付き平均処理を行なう積和演算部とから構成される
補正手段を設け、該手段により補正した信号に対して位
置検出のための信号処理を行なうことを特徴とするパタ
ーン検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60088504A JPS61247902A (ja) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | パタ−ン検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60088504A JPS61247902A (ja) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | パタ−ン検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61247902A true JPS61247902A (ja) | 1986-11-05 |
Family
ID=13944652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60088504A Pending JPS61247902A (ja) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | パタ−ン検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61247902A (ja) |
-
1985
- 1985-04-26 JP JP60088504A patent/JPS61247902A/ja active Pending
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