Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP4427980B2 - Mark position detection method - Google Patents

Mark position detection method Download PDF

Info

Publication number
JP4427980B2
JP4427980B2 JP2003179926A JP2003179926A JP4427980B2 JP 4427980 B2 JP4427980 B2 JP 4427980B2 JP 2003179926 A JP2003179926 A JP 2003179926A JP 2003179926 A JP2003179926 A JP 2003179926A JP 4427980 B2 JP4427980 B2 JP 4427980B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mark
edge
variation
overlay
position detection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2003179926A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005019544A (en
Inventor
孝彦 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2003179926A priority Critical patent/JP4427980B2/en
Publication of JP2005019544A publication Critical patent/JP2005019544A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4427980B2 publication Critical patent/JP4427980B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上の重ね合わせマークの位置を検出するマーク位置検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体素子や液晶表示素子の製造工程では、マスク(レチクル)に形成された回路パターンをウエハに塗布されているレジスト膜に焼き付ける露光工程と、レジスト膜の露光部分または未露光部分を溶解する現像工程とを経て、レジスト膜に回路パターン(レジストパターン)が転写され、このレジストパターンをマスクとしてエッチングや成膜などを行うことにより(加工工程)、レジスト膜の直下に隣接している所定の材料膜に回路パターンが転写される(パターン形成工程)。上記所定の材料膜に形成された回路パターンの上に別の回路パターンを形成するためには、同様のパターン形成工程が繰り返される。このように、パターン形成工程を何回も繰り返し実行することにより、様々な材料膜の回路パターンが基板(半導体ウエハや液晶基板)の上に積層され、半導体素子や液晶表示素子が形成される。
【0003】
上記の製造工程では、様々な材料膜の回路パターンを精度よく重ね合わせるため、各々の露光工程において、マスクパターンと基板上のパターンとの重ね合わせを行い、さらに、現像工程の後でかつ加工工程の前に、基板上に形成されたレジストパターンの重ね合わせ状態の検査を行い、製品の歩留まり向上を図っている(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
マスクパターンと基板上のパターンとの重ね合わせ(露光工程の前)は、マスク上の回路パターンと、基板上に形成されている回路パターンとの重ね合わせであり、各々の回路パターンの基準位置を示す重ね合わせマークを用いて行われる。また、基板上のレジストパターンの重ね合わせ状態の検査(加工工程の前)は、基板上に形成されている回路パターン(以下「下地パターン」という)に対するレジストパターンの重ね合わせ検査であり、下地パターンとレジストパターンの各々の基準位置を示す重ね合わせマークを用いて行われる。
【0005】
重ね合わせマークの位置検出は、この重ね合わせマークを装置の視野領域内に位置決めし、CCDカメラなどの撮像素子を用いて重ね合わせマークの像を撮像し、得られた画像信号のうちエッジ信号を用いて行われる。なお、画像信号は、撮像素子の撮像面における各画素ごとの輝度値に関する分布を表している。エッジ信号は、画像信号のうち輝度値の急変部分である。
【0006】
このエッジ信号から重ね合わせマークの位置を算出するに当たっては、周知の相関法というアルゴリズムが用いられる。相関法では、エッジ信号の波形の全体を使って相関演算を行うため、信号ノイズの影響を受け難く、重ね合わせマークの位置を再現性よく算出できる。
【0007】
【特許文献1】
特開平6−174428号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、相関法は、エッジ信号の波形が左右対称であることを前提としたアルゴリズムである。このため、重ね合わせマークのエッジ部に欠陥がありエッジ信号の波形に乱れがあると重ね合わせマークのエッジ位置を算出する際にエッジ位置誤差が増大してしまい、重ね合わせマークのエッジ位置を精度良く決めることができなくなるという虞がある。
【0009】
本発明は、上記課題に鑑みて行われたものであり、マーク位置検出装置に好適なマーク位置検出方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、少なくとも一つ以上のエッジ位置を有する重ね合わせマークの前記エッジ位置を検出するマーク位置検出手段であって、前記重ね合わせマークの複数の画像信号プロファイルから複数のエッジ位置を抽出する抽出手段と、抽出された前記複数のエッジ位置から前記エッジ位置のばらつき度合いを算出する統計処理手段と、前記ばらつき度合いと、欠陥のない重ね合わせマークを用いて求めたエッジ位置のばらつきに基いて予め定められたばらつき閾値とを比較する比較手段と、前記比較手段の結果に基づき前記複数のエッジ位置を選択する選択手段とを有し、前記選択手段の結果に基づき前記エッジ位置を算出することを特徴とするマーク位置検出方法を提供する。
【0011】
また、本発明のマーク位置検出方法では、前記選択手段は、前記ばらつき度合いが前記ばらつき閾値をこえない前記複数のエッジ位置を選択することが好ましい。
【0012】
また、本発明のマーク位置検出方法では、前記選択手段は、前記ばらつき度合いが前記ばらつき閾値をこえる前記複数のエッジ位置を選択除去することが好ましい。
【0013】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【0014】
図1は、本発明に係る重ね合わせ測定装置の概略構成図を示す。図2は、本発明に係るマーク位置検出方法に用いる重ね合わせマークの一例であり、(a)は重ね合わせマークの斜視図とそのプロファイル取り出し位置の例を、(b)はエッジ部に欠陥がある重ね合わせマーク例の平面図とそのプロファイル取り出し位置の例を、(c)は(b)の重ね合わせマークの画像処理により得られる光量断面プロファイルの例をそれぞれ示す。図3は本発明の第1実施の形態に係るマーク位置検出方法のフローチャートを示す。図4は本発明の第2実施の形態に係るマーク位置検出方法のフローチャートを示す。
【0015】
図1において、重ね合わせ測定装置10は、ウエハ11を支持する検査ステージ12と、ウエハ11表面に向けて照明光L1を射出する照明光学系(13〜16)と、ウエハ11の像を形成する結像光学系(16、15、17)と、CCD撮像素子18と、画像処理装置19とで構成されている。
【0016】
検査ステージ12は、ウエハ11を水平状態に保持すると共に、水平面内で任意の位置に移動可能である。検査ステージ12を移動させることにより、ウエハ11の重ね合わせマーク30(図2(a))を含む観察領域が結像光学系(16、15、17)の視野内に位置決めされる。検査ステージ12の法線方向をZ方向、ウエハ11の載置面をXY面とする。
【0017】
照明光学系(13〜16)は、光源13と照明レンズ14とプリズム15と対物レンズ16とで構成され、プリズム15が対物レンズ16と結像レンズ17との間の光軸02上に配置される。結像光学系(15、16、17)の光軸02はZ方向に平行である。プリズム15の反射透過面15aは、光軸02に対して略45度傾けられている。照明光学系のうち照明レンズ14からプリズム15の反射透過面までの光軸01は、結像光学系(15、16、17)の光軸02に垂直である。
【0018】
結像光学系(15、16、17)は、検査ステージ側から対物レンズ16とプリズム15と結像レンズ17とで順に構成された光学顕微鏡部である。また、結像レンズ17は、第2対物レンズとして機能する光学素子である。
【0019】
上記の照明光学系(13〜16)および結像光学系(15、16、17)において、光源13から射出された光は、照明レンズ14を介してプリズム15に導かれ、その反射透過面15aで反射した後(照明光L1)、対物レンズ16側に導かれる。そして、対物レンズ16を通過した後(照明光L2)、検査ステージ12上のウエハ11に入射する。このとき、ウエハ11の観察領域は、照明光L2により略垂直に照明される。照明光L2が照射されたウエハ11の観察領域からは、そこでの凹凸構造(重ね合わせマーク30)に応じて反射光L3が発生する。この反射光L3は、対物レンズ16により集光され、プリズム15を透過して結像レンズ17に導かれ、対物レンズ16と結像レンズ17の作用によってCCD撮像素子18の撮像面上に結像される。このとき、CCD撮像素子18の撮像面上には、反射光L3に基づく拡大像(反射像)が形成される。
【0020】
CCD撮像素子18は、複数の画素が2次元配列されたエリアセンサであり、撮像面上の反射像を撮像し、画像信号を画像処理装置19に出力する。画像信号は、複数のサンプル点からなり、CCD撮像素子18の撮像面における各画素ごとの輝度値に関する分布(輝度分布)を表している。
【0021】
画像処理装置19は、CCD撮像素子18からの画像信号に基づいて、ウエハ11の観察領域(重ね合わせマーク30を含む)の反射像を画像として取り込み、図2(c)に示すような光量断面プロファイル(F1〜F5)を取り出す。
【0022】
ウエハ11には、複数の回路パターン(何れも不図示)が表面上に積層されている。最上層の回路パターンは、レジスト膜に転写されたレジストパターンである。つまり、ウエハ11は、基板上に形成された下地パターンの上に別の回路パターンを形成する工程の途中(レジスト膜に対する露光・現像後で且つ材料膜に対するエッチング加工前)の状態にある。
【0023】
ウエハ11の下地パターンに対するレジストパターンの重ね合わせ状態が重ね合わせ測定装置10によって検査される。このため、ウエハ11の表面には、重ね合わせ状態の検査に用いられる重ね合わせマーク30(図2(a))が形成されている。
【0024】
図2(a)は重ね合わせマーク30の斜視図である。重ね合わせマーク30は、略四角形状の外Box33と、外Box33と中心位置が略同じ略四角形状の内Box35とからなるBox−in−Boxタイプの重ね合わせマークからなり、外Box33、内Box35のうち一方が下地マーク、他方がレジストマークである。下地マーク、レジストマークは、各々、下地パターン、レジストパターンと同時に形成され、下地パターン、レジストパターンの基準位置を示す。
【0025】
撮像素子18で取り込まれた画像は、画像処理装置19により、各位置(例えば、S1〜S5)ごとの光量断面プロファイル(F1〜F5)が取り出される。図2(b)のS1〜S5が各位置の例を示している。図2(a)に示す重ね合わせマーク30において、例えば位置S1による光量断面プロファイルから、外Box33のエッジ位置P11、およびP14と、内Box35のエッジ位置P12、およびP13がそれぞれ得られる。この光量断面プロファイルから、各エッジ位置を算出して、外Box33の中心位置と内Box35の中心位置のずれ量を検出する。このとき、一般にはスキャン方向と垂直な方向に検査ステージと測定光学系を相対移動させて重ね合わせマーク内の異なる位置毎にスキャンを行って測定した複数の位置情報を平均化処理してばらつきを抑えた測定を行うようにしている。なお、2次元エリアセンサ(例えば、CCD)で撮像し、撮像した結果を画像メモリーに保存し、保存した画素データを基にマトリックス的に平均化処理を行っても良い。
【0026】
図2(b)、(c)に示すように、例えば、重ね合わせマーク30の外Box33のエッジ位置に欠陥部37が有る位置S1,S2による光量断面プロファイルF1、F2から、エッジ位置P11、P21、に対応するエッジ位置X11、X21がそれぞれ求められる。また、欠陥がない位置S3、S4、S5による光量断面プロファイルF3,F4,F5からエッジ位置P31,P41、P51に対応するエッジ位置X31、X41、X51がそれぞれ求められる。X11〜X51を使って統計処理を行って求めたばらつきの度合いσa(一般的には、標準偏差を示す)、X31〜X51を使って統計処理を行って求めたばらつきの度合いσb(一般的には、標準偏差を示す)に比べて、ばらつきの度合いは大きくなる。また、X11〜X51を使って統計処理を行って求めた平均値Xaは、X31〜X51を使って統計処理を行って求めた平均値Xbに比べて、本来のエッジ位置からのずれ量が大きくなってしまう。このように、重ね合わせマーク30に欠陥部37が存在する場合、全ての光量断面プロファイル(例えば、F1〜F5)から求められるエッジ位置を用いて統計処理を行うことは、エッジ位置の誤差を大きくする虞がある。
【0027】
なお、他の外Boxおよび内Boxの各エッジにおいても同様にしてエッジ位置が検出される。また、上述の画像取り込み方向(X方向)と垂直な方向(Y方向)の画像を取り込んで同様の処理を行うことによって外Boxと内Boxの中心位置ずれを検出できる。
【0028】
なお、上述の測定方法では、最初に重ね合わせマークの2次元画像を取り込み、その画像の各位置の断面プロファイルを取り込むこととしたが、重ね合わせマークの各位置について各々スキャンを行い各位置での1次元の断面プロファイルを取り込んでも良い。
【0029】
本発明の実施の形態では、上記のような重ね合わせマーク30に欠陥が含まれている場合においても、高精度にエッジ位置を求めることができるマーク位置検出方法を提案している。以下、本発明の実施の形態に係るマーク位置検出方法に付いて説明する。
【0030】
(第1実施の形態)
図3は、本発明の第1実施の形態に係るメーク位置検出方法のフローチャートを示す。図3において、重ね合わせ測定装置10で、欠陥のない重ね合わせマーク30を用いてエッジ位置を測定した際のばらつきの度合いを閾値σinとして用いる。なお、閾値σinは実測によらず統計的な計算から定めても良い。
【0031】
閾値σinを設定(ステップ1)した後、重ね合わせマーク30の画像を取り込んで各位置に対応した(例えば、F1〜F5)のプロファイルを取り出して得られたエッジ位置(例えば、X11〜X51)を用いて統計処理し、エッジ位置のばらつき度合いσを算出する(ステップ2)。算出されたσと閾値σinとを比較する(ステップ3)。
【0032】
比較した結果、データのばらつき度合いσの方がσinより小さい場合には、重ね合わせマーク30の形状は正常であると判断して、データを統計処理し、エッジ位置を算出(ステップ4)して外Box33と内Box35との重ね合わせずれ量の計算処理に進む。
【0033】
一方、σがσinより大きい場合には、エッジ位置データ中に欠陥部を含んでいる虞があると判断して、それまでの統計計算途上でそれぞれ算出しているばらつき度合いのデータ(例えば、エッジ位置の出現度数分布やエッジ位置を逐次統計処理した際のそれぞれの分散値など)を見直し、分散値が小さかったエッジ位置データを抽出し(ステップ5)、再度統計処理を行ってσとσinとを比較する(ステップ3に戻る)。ステップ3でσがσinより小さくなっていれば、ステップ4に進み、引き続き重ね合わせずれ量の計算処理に進む。なお、上述のエッジ位置データの選択において、エッジ位置の出現度数分布から、出現度数の多いエッジ位置データを選択しても良い。
【0034】
(第2実施の形態)
図4は、本発明の第2実施の形態に係るマーク位置検出方法のフローチャートを示す。第2実施の形態と第1実施の形態の違いは、ステップ5に有り、その他のステップは第1実施の形態と同様であり同じ符号を付し説明を省略する。
【0035】
図4において、本第2実施の形態におけるステップ5では、統計計算途上でそれぞれ算出しているばらつき度合いのデータ(例えば、エッジ位置の出現度数分布やエッジ位置を逐次統計処理した際のそれぞれの分散値など)を見直し、分散値が大きかったエッジ位置データを抽出し、除去する。そして、除去した後のエッジ位置データを用いて再度統計処理を行いステップ3の判断処理をする。σがσinより小さくなった時点でマーク形状が正常と判断して、データを統計処理し、エッジ位置を算出(ステップ4)して外Box33と内Box35との重ね合わせずれ量の計算処理に進む。なお、上述のエッジ位置データの選択において、エッジ位置の出現度数分布から、出現度数の少ないエッジ位置データを選択しても良い。
【0036】
以上、本第実施の形態に係るマーク位置検出方法では、重ね合わせマーク30に欠陥が有る場合でも正確なエッジ位置を算出でき、高精度の重ね合わせ測定が可能となる。
【0037】
なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。
【0038】
【発明の効果】
上述のように、本発明では、マーク位置検出装置に好適なマーク位置検出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る重ね合わせ測定装置の概略構成図を示す。
【図2】本発明に係るマーク位置検出方法に用いる重ね合わせマークの一例であり、(a)は重ね合わせマークの斜視図とそのプロファイル取り出し位置の例を、(b)はエッジ部に欠陥がある重ね合わせマーク例の平面図とそのプロファイル取り出し位置の例を、(c)は(b)の重ね合わせマークの画像処理により得られる光量断面プロファイルの例をそれぞれ示す。
【図3】本発明の第1実施の形態に係るマーク位置検出方法のフローチャートを示す。
【図4】本発明の第2実施の形態に係るマーク位置検出方法のフローチャートを示す。
【符号の説明】
10 重ね合わせ測定装置
11 ウエハ
12 検査ステージ
13 光源
14 照明レンズ
15 プリズム
16 物レンズ
17 結像レンズ
18 CCD撮像素子
19 画像処理装置
30 重ね合わせマーク
33 外Box
35 内Box
37 欠陥部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a mark position detection method for detecting the position of an overlay mark on a substrate.
[0002]
[Prior art]
In the manufacturing process of a semiconductor element or a liquid crystal display element, an exposure process in which a circuit pattern formed on a mask (reticle) is baked on a resist film applied to a wafer, and a development process in which an exposed or unexposed part of the resist film is dissolved Then, the circuit pattern (resist pattern) is transferred to the resist film, and the resist pattern is used as a mask to perform etching, film formation, etc. (processing step), and a predetermined material film immediately adjacent to the resist film The circuit pattern is transferred to (pattern forming step). In order to form another circuit pattern on the circuit pattern formed on the predetermined material film, the same pattern forming process is repeated. As described above, by repeatedly performing the pattern forming process many times, circuit patterns of various material films are stacked on a substrate (semiconductor wafer or liquid crystal substrate), and a semiconductor element or a liquid crystal display element is formed.
[0003]
In the above manufacturing process, in order to accurately overlay circuit patterns of various material films, the mask pattern and the pattern on the substrate are superimposed in each exposure process, and further after the development process and the processing process Prior to the above, the inspection of the overlay state of the resist pattern formed on the substrate is performed to improve the yield of the product (see, for example, Patent Document 1).
[0004]
The overlay of the mask pattern and the pattern on the substrate (before the exposure process) is the overlay of the circuit pattern on the mask and the circuit pattern formed on the substrate, and the reference position of each circuit pattern is determined. This is done using the overlay mark shown. The inspection of the overlay state of the resist pattern on the substrate (before the processing step) is an overlay inspection of the resist pattern with respect to the circuit pattern (hereinafter referred to as “underground pattern”) formed on the substrate. And an overlay mark indicating each reference position of the resist pattern.
[0005]
The position of the overlay mark is detected by positioning the overlay mark in the field of view of the apparatus, picking up an image of the overlay mark using an image sensor such as a CCD camera, and using the obtained image signal as an edge signal. Done with. The image signal represents a distribution related to the luminance value for each pixel on the imaging surface of the imaging element. The edge signal is a sudden change portion of the luminance value in the image signal.
[0006]
In calculating the position of the overlay mark from the edge signal, a known algorithm called a correlation method is used. In the correlation method, since the correlation calculation is performed using the entire waveform of the edge signal, the position of the overlay mark can be calculated with high reproducibility without being affected by signal noise.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-6-174428
[Problems to be solved by the invention]
However, the correlation method is an algorithm on the assumption that the waveform of the edge signal is symmetrical. For this reason, if there is a defect in the edge part of the overlay mark and the waveform of the edge signal is disturbed, the edge position error will increase when calculating the edge position of the overlay mark, and the edge position of the overlay mark will be accurate. There is a risk that it will not be possible to decide well.
[0009]
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a mark position detection method suitable for a mark position detection apparatus.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, mark position detecting means for detecting the edge position of an overlay mark having at least one or more edge positions, comprising: a plurality of image signal profiles of the overlay mark; Obtained using extraction means for extracting a plurality of edge positions, statistical processing means for calculating the degree of variation of the edge positions from the extracted plurality of edge positions, the degree of variation, and an overlay mark having no defect Comparing means for comparing with a predetermined variation threshold based on variation in edge position, and selecting means for selecting the plurality of edge positions based on the result of the comparing means, and based on the result of the selecting means Provided is a mark position detecting method characterized by calculating the edge position.
[0011]
In the mark position detection method of the present invention, it is preferable that the selection unit selects the plurality of edge positions whose degree of variation does not exceed the variation threshold.
[0012]
In the mark position detection method of the present invention, it is preferable that the selection unit selectively removes the plurality of edge positions whose degree of variation exceeds the variation threshold.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0014]
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of an overlay measurement apparatus according to the present invention. FIG. 2 is an example of an overlay mark used in the mark position detection method according to the present invention. FIG. 2A is a perspective view of the overlay mark and an example of a profile extraction position thereof, and FIG. A plan view of an example of an overlay mark and an example of a profile extraction position thereof are shown. (C) shows an example of a light quantity cross-sectional profile obtained by image processing of the overlay mark of (b). FIG. 3 is a flowchart of the mark position detection method according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a flowchart of a mark position detection method according to the second embodiment of the present invention.
[0015]
In FIG. 1, the overlay measurement apparatus 10 forms an image of the wafer 11, an inspection stage 12 that supports the wafer 11, an illumination optical system (13 to 16) that emits illumination light L <b> 1 toward the surface of the wafer 11, and the wafer 11. The imaging optical system (16, 15, 17), the CCD image sensor 18, and the image processing device 19 are included.
[0016]
The inspection stage 12 holds the wafer 11 in a horizontal state and can move to an arbitrary position within a horizontal plane. By moving the inspection stage 12, the observation region including the overlay mark 30 (FIG. 2A) of the wafer 11 is positioned within the field of view of the imaging optical system (16, 15, 17). The normal direction of the inspection stage 12 is the Z direction, and the mounting surface of the wafer 11 is the XY plane.
[0017]
The illumination optical system (13 to 16) includes a light source 13, an illumination lens 14, a prism 15, and an objective lens 16, and the prism 15 is disposed on the optical axis 02 between the objective lens 16 and the imaging lens 17. The The optical axis 02 of the imaging optical system (15, 16, 17) is parallel to the Z direction. The reflection / transmission surface 15 a of the prism 15 is inclined by approximately 45 degrees with respect to the optical axis 02. In the illumination optical system, the optical axis 01 from the illumination lens 14 to the reflection / transmission surface of the prism 15 is perpendicular to the optical axis 02 of the imaging optical system (15, 16, 17).
[0018]
The imaging optical system (15, 16, 17) is an optical microscope unit configured by an objective lens 16, a prism 15, and an imaging lens 17 in this order from the inspection stage side. The imaging lens 17 is an optical element that functions as a second objective lens.
[0019]
In the illumination optical system (13-16) and the imaging optical system (15, 16, 17), the light emitted from the light source 13 is guided to the prism 15 via the illumination lens 14, and the reflection / transmission surface 15a thereof. After being reflected (illumination light L1), it is guided to the objective lens 16 side. Then, after passing through the objective lens 16 (illumination light L <b> 2), it enters the wafer 11 on the inspection stage 12. At this time, the observation area of the wafer 11 is illuminated substantially vertically by the illumination light L2. From the observation region of the wafer 11 irradiated with the illumination light L2, reflected light L3 is generated according to the uneven structure (overlapping mark 30) there. The reflected light L3 is collected by the objective lens 16, is transmitted through the prism 15 and is guided to the imaging lens 17, and forms an image on the imaging surface of the CCD imaging device 18 by the action of the objective lens 16 and the imaging lens 17. Is done. At this time, an enlarged image (reflected image) based on the reflected light L3 is formed on the imaging surface of the CCD image sensor 18.
[0020]
The CCD image pickup device 18 is an area sensor in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged, picks up a reflected image on the image pickup surface, and outputs an image signal to the image processing device 19. The image signal is composed of a plurality of sample points, and represents a distribution (luminance distribution) related to the luminance value for each pixel on the imaging surface of the CCD imaging device 18.
[0021]
The image processing device 19 captures a reflection image of the observation region (including the overlay mark 30) of the wafer 11 as an image based on the image signal from the CCD image pickup device 18, and the light amount cross section as shown in FIG. The profiles (F1 to F5) are taken out.
[0022]
A plurality of circuit patterns (all not shown) are laminated on the surface of the wafer 11. The uppermost circuit pattern is a resist pattern transferred to a resist film. That is, the wafer 11 is in the middle of the process of forming another circuit pattern on the base pattern formed on the substrate (after exposure / development of the resist film and before etching processing of the material film).
[0023]
The overlay measurement device 10 inspects the overlay state of the resist pattern on the underlying pattern of the wafer 11. For this reason, an overlay mark 30 (FIG. 2A) used for the overlay state inspection is formed on the surface of the wafer 11.
[0024]
FIG. 2A is a perspective view of the overlay mark 30. Registration mark 30 has a substantially rectangular outer Box 33, outer Box 33 and the center position is a mark substantially overlay Box-in-Box type made of the same substantially rectangular inner Box 35 Tokyo, outer Box33, One of the inner boxes 35 is a base mark and the other is a resist mark. The ground mark and the resist mark are formed simultaneously with the ground pattern and the resist pattern, respectively, and indicate the reference positions of the ground pattern and the resist pattern.
[0025]
The image captured by the image sensor 18 is extracted by the image processing device 19 as light amount cross-sectional profiles (F1 to F5) for each position (for example, S1 to S5). In FIG. 2B, S1 to S5 show examples of each position. In the overlay mark 30 shown in FIG. 2A, the edge positions P11 and P14 of the outer Box 33 and the edge positions P12 and P13 of the inner Box 35 are obtained, for example, from the light quantity cross-sectional profile at the position S1. Each edge position is calculated from the light quantity cross-sectional profile, and a deviation amount between the center position of the outer Box 33 and the center position of the inner Box 35 is detected. At this time, generally, the inspection stage and the measurement optical system are relatively moved in a direction perpendicular to the scanning direction, and scanning is performed at different positions in the overlay mark, and a plurality of pieces of positional information are averaged to perform dispersion. The measurement is suppressed. Note that an image may be captured by a two-dimensional area sensor (for example, a CCD), the captured result may be stored in an image memory, and averaging processing may be performed in a matrix manner based on the stored pixel data.
[0026]
As shown in FIGS. 2B and 2C, for example, the edge positions P11 and P21 are obtained from the light quantity cross-sectional profiles F1 and F2 by the positions S1 and S2 where the defect portion 37 is located at the edge position of the outer box 33 of the overlay mark 30. , Edge positions X11 and X21 corresponding to. Further, edge positions X31, X41, and X51 corresponding to the edge positions P31, P41, and P51 are obtained from the light quantity cross-sectional profiles F3, F4, and F5 at the positions S3, S4, and S5 where there is no defect, respectively. The degree of variation σa obtained by performing statistical processing using X11 to X51 (generally indicates a standard deviation), and the degree of variation σb obtained by performing statistical processing using X31 to X51 (generally, Indicates a standard deviation). Further, the average value Xa obtained by performing statistical processing using X11 to X51 has a larger deviation from the original edge position than the average value Xb obtained by performing statistical processing using X31 to X51. turn into. As described above, when the defective portion 37 is present in the overlay mark 30, performing statistical processing using the edge positions obtained from all the light quantity cross-sectional profiles (for example, F1 to F5) greatly increases the error of the edge position. There is a risk of doing.
[0027]
Note that edge positions are detected in the same manner for the other edges of the outer and inner boxes. Further, the center position shift between the outer Box and the inner Box can be detected by capturing an image in a direction (Y direction) perpendicular to the image capturing direction (X direction) described above and performing the same processing.
[0028]
In the measurement method described above, the two-dimensional image of the overlay mark is first captured, and the cross-sectional profile at each position of the image is captured. However, each position of the overlay mark is scanned and each position is scanned. A one-dimensional cross-sectional profile may be captured.
[0029]
The embodiment of the present invention proposes a mark position detection method capable of obtaining an edge position with high accuracy even when a defect is included in the overlay mark 30 as described above. The mark position detection method according to the embodiment of the present invention will be described below.
[0030]
(First embodiment)
FIG. 3 shows a flowchart of the make position detection method according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 3, the overlay measuring apparatus 10 uses the degree of variation when the edge position is measured using the overlay mark 30 having no defect as the threshold value σin. Note that the threshold value σin may be determined from statistical calculation without being actually measured.
[0031]
After setting the threshold value σin (step 1), the edge positions (for example, X11 to X51) obtained by capturing the image of the overlay mark 30 and extracting the profiles (for example, F1 to F5) corresponding to the respective positions are obtained. Statistical processing is used to calculate the edge position variation degree σ (step 2). The calculated σ is compared with the threshold value σin (step 3).
[0032]
As a result of comparison, if the data variation degree σ is smaller than σin, it is determined that the shape of the overlay mark 30 is normal, the data is statistically processed, and the edge position is calculated (step 4). The process proceeds to the calculation process of the overlay deviation amount between the outer Box 33 and the inner Box 35.
[0033]
On the other hand, when σ is larger than σin, it is determined that there is a possibility that the edge position data includes a defective portion, and data of the degree of variation calculated in the course of statistical calculation so far (for example, edge Review the frequency distribution of positions and the respective variance values when the edge position is sequentially statistically processed), extract edge position data with a small variance value (step 5), perform statistical processing again, and perform σ and σin Are compared (return to step 3). If σ is smaller than σin in step 3, the process proceeds to step 4 and then proceeds to the calculation process of the overlay deviation amount. In selecting the edge position data described above, edge position data having a high appearance frequency may be selected from the appearance frequency distribution of the edge position.
[0034]
(Second Embodiment)
FIG. 4 shows a flowchart of the mark position detection method according to the second embodiment of the present invention. The difference between the second embodiment and the first embodiment is in step 5, and other steps are the same as those in the first embodiment, so that the same reference numerals are given and the description thereof is omitted.
[0035]
In FIG. 4, in step 5 in the second embodiment, variation degree data calculated in the course of statistical calculation (for example, the frequency distribution of edge positions and the respective variances when the edge positions are sequentially statistically processed). The edge position data having a large variance value is extracted and removed. Then, statistical processing is performed again using the edge position data after the removal, and the determination processing in step 3 is performed. When σ becomes smaller than σin, the mark shape is determined to be normal, the data is statistically processed, the edge position is calculated (step 4), and the process proceeds to the calculation processing of the overlay deviation amount between the outer Box 33 and the inner Box 35. . In the selection of the edge position data described above, edge position data with a small appearance frequency may be selected from the appearance frequency distribution of the edge positions.
[0036]
As described above, in the mark position detection method according to the present embodiment, an accurate edge position can be calculated even when the overlay mark 30 has a defect, and highly accurate overlay measurement can be performed.
[0037]
The above-described embodiment is merely an example, and is not limited to the above-described configuration and shape, and can be appropriately modified and changed within the scope of the present invention.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, the present invention can provide a mark position detection method suitable for a mark position detection apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an overlay measurement apparatus according to the present invention.
2A is an example of an overlay mark used in the mark position detection method according to the present invention, FIG. 2A is a perspective view of the overlay mark and an example of a profile extraction position thereof, and FIG. A plan view of an example of an overlay mark and an example of a profile extraction position thereof are shown. (C) shows an example of a light quantity cross-sectional profile obtained by image processing of the overlay mark of (b).
FIG. 3 is a flowchart of a mark position detection method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows a flowchart of a mark position detection method according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 overlay measurement apparatus 11 wafer 12 the inspection stage 13 light source 14 illuminating lens 15 prism 16 to objective lens 17 imaging lens 18 CCD imaging device 19 image processing device 30 the registration mark 33 outside Box
Box 35
37 Defects

Claims (3)

少なくとも一つ以上のエッジ位置を有する重ね合わせマークの前記エッジ位置を検出するマーク位置検出手段であって、
前記重ね合わせマークの複数の画像信号プロファイルから複数のエッジ位置を抽出する抽出手段と、
抽出された前記複数のエッジ位置から前記エッジ位置のばらつき度合いを算出する統計処理手段と、
前記ばらつき度合いと、欠陥のない重ね合わせマークを用いて求めたエッジ位置のばらつきに基いて予め定められたばらつき閾値とを比較する比較手段と、
前記比較手段の結果に基づき前記複数のエッジ位置を選択する選択手段とを有し、
前記選択手段の結果に基づき前記エッジ位置を算出することを特徴とするマーク位置検出方法。
Mark position detection means for detecting the edge position of an overlay mark having at least one edge position,
Extracting means for extracting a plurality of edge positions from a plurality of image signal profiles of the overlay mark;
Statistical processing means for calculating a variation degree of the edge position from the extracted edge positions;
Comparing means for comparing the degree of variation with a variation threshold determined in advance based on variation in edge position determined using a defect-free overlay mark ;
Selecting means for selecting the plurality of edge positions based on the result of the comparing means;
A mark position detection method, wherein the edge position is calculated based on a result of the selection means.
前記選択手段は、前記ばらつき度合いが前記ばらつき閾値をこえない前記複数のエッジ位置を選択することを特徴とする請求項1に記載のマーク位置検出方法。  The mark position detection method according to claim 1, wherein the selection unit selects the plurality of edge positions whose degree of variation does not exceed the variation threshold. 前記選択手段は、前記ばらつき度合いが前記ばらつき閾値をこえる前記複数のエッジ位置を選択除去することを特徴とする請求項1に記載のマーク位置検出方法。  The mark position detection method according to claim 1, wherein the selection unit selectively removes the plurality of edge positions in which the degree of variation exceeds the variation threshold.
JP2003179926A 2003-06-24 2003-06-24 Mark position detection method Expired - Lifetime JP4427980B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003179926A JP4427980B2 (en) 2003-06-24 2003-06-24 Mark position detection method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003179926A JP4427980B2 (en) 2003-06-24 2003-06-24 Mark position detection method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005019544A JP2005019544A (en) 2005-01-20
JP4427980B2 true JP4427980B2 (en) 2010-03-10

Family

ID=34181120

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003179926A Expired - Lifetime JP4427980B2 (en) 2003-06-24 2003-06-24 Mark position detection method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4427980B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5746578B2 (en) * 2011-07-05 2015-07-08 東洋ゴム工業株式会社 Method and apparatus for inspecting winding state of sheet-like member
JP6150532B2 (en) 2013-01-22 2017-06-21 オリンパス株式会社 Measuring device and program
JP2016080598A (en) * 2014-10-20 2016-05-16 レーザーテック株式会社 Coordinate detection device, inspection device, and coordinate detection method
US9786057B2 (en) 2014-09-19 2017-10-10 Lasertec Coporation Inspection apparatus, coordinate detection apparatus, coordinate detection method, and wavefront aberration correction method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005019544A (en) 2005-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI587082B (en) Mask inspection device, mask evaluation method and mask evaluation system
JP6320387B2 (en) Device correlation measurement method (DCM) for OVL with embedded SEM structure overlay target
JP6043662B2 (en) Inspection method and inspection apparatus
TWI592654B (en) Inspection equipment and inspection methods
JP4802481B2 (en) Surface inspection apparatus, surface inspection method, and exposure system
JP6132658B2 (en) Inspection sensitivity evaluation method
JP2015232549A (en) Inspection method, template board, and focus offset method
KR101843055B1 (en) Inspection method and template
KR20060066658A (en) Method and system for inspecting a mura defect, and method of manufacturing a photomask
JP2016145887A (en) Inspection device and method
JP2017053674A (en) Displacement amount measurement method of pattern width dimension and pattern inspection device
JP2017090133A (en) Inspection device and inspection method
JP2006276454A (en) Image correcting method and pattern defect inspecting method using same
TWI595232B (en) Inspection methods and templates
JP5178781B2 (en) Sensor output data correction device and sensor output data correction method
JP4442130B2 (en) Overlay measuring apparatus and method
JP4427980B2 (en) Mark position detection method
KR20190050582A (en) Method of inspecting defects and defects inspecting apparatus
JP3732794B2 (en) Dimensional inspection method and apparatus, and mask manufacturing method
JP2017058190A (en) Reference data creation method for creating reference image and pattern test equipment
JP4178875B2 (en) Mark position detection device, mark position detection method, overlay measurement device, and overlay measurement method
JP5391172B2 (en) Foreign object inspection apparatus and alignment adjustment method
JP4300802B2 (en) Mark position detection device, mark position detection method, overlay measurement device, and overlay measurement method
JP7088772B2 (en) Substrate defect inspection method and photomask blank manufacturing method
JP3796101B2 (en) Foreign object inspection apparatus and method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060601

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090714

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090911

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091124

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121225

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4427980

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091207

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121225

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151225

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151225

Year of fee payment: 6

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term