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JPH07120697B2 - Positioning device - Google Patents
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JPH07120697B2 - Positioning device - Google Patents

Positioning device

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JPH07120697B2
JPH07120697B2 JP62085065A JP8506587A JPH07120697B2 JP H07120697 B2 JPH07120697 B2 JP H07120697B2 JP 62085065 A JP62085065 A JP 62085065A JP 8506587 A JP8506587 A JP 8506587A JP H07120697 B2 JPH07120697 B2 JP H07120697B2
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harmonic
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scattered
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幸弘 村岡
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山形日本電気株式会社
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体ウェーハ,マスク,レチクル等の上のパ
ターン位置・寸法測定装置及び露光装置に関するもの
で、特にパターン寸法測定機、パターン位置測定機、ウ
ェーハ及びマスク露光装置に関する。
The present invention relates to a pattern position / dimension measuring device and an exposure device on a semiconductor wafer, a mask, a reticle, etc., and particularly to a pattern dimension measuring device and a pattern position measuring device. , Wafer and mask exposure apparatus.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、この種の装置は第2図に示すように資料(ウェー
ハ,レチクル,マスク等)の上からレーザ光等を照射
し、資料又はレーザ光を横方向に定速で動かし、パター
ンのエッジ部から散乱(又は回折)した光をディテクタ
で検出することによりパターンの位置や寸法を決定して
いた。
Conventionally, this type of device irradiates a laser beam or the like from above a material (wafer, reticle, mask, etc.) as shown in FIG. The position and dimension of the pattern are determined by detecting the light scattered (or diffracted) from the detector.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

前述した従来の位置決定方法では、第3図に示す様に、
半導体製造時のレジスト塗布、CVD法やスパッタ法等に
よる膜付等の工程を通ることによって生じるパターンの
非対称があると、第4図の16と17に示した様に左側のエ
ッジ部と右側のエッジ部での散乱(又は回折)光の強度
が異なる。このため、特に2つのエッジの散乱(又は回
折)光の中心をパターン中心として検出する場合は、16
と17の合成した波形が18のように左右非対称になること
から第4図のようにスレショルドを決めた場合からCの
位置からCの位置へ△xだけずれてしまうといったよう
な欠点があった。
In the conventional position determining method described above, as shown in FIG.
If there is pattern asymmetry caused by passing through processes such as resist coating at the time of semiconductor manufacturing and film deposition by the CVD method, the sputtering method, etc., as shown in 16 and 17 of FIG. The intensity of scattered (or diffracted) light at the edge portion is different. Therefore, in particular, when detecting the center of scattered (or diffracted) light at two edges as the pattern center, 16
Since the combined waveforms of 17 and 17 are asymmetrical as shown in 18, there is a drawback that when the threshold is determined as shown in FIG. 4, it shifts from position C to position C by Δx. .

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の偶数次高調波除去型高精度位置決め装置はディ
テクタにより検出されたパターン信号から偶数次高調波
を除去するために、電気的偶数次高調波除去回路又は数
学的偶数次高調波除去演算プログラムのいずれか又は両
方を有している。
The even-order harmonic removal type high-precision positioning device of the present invention is an electrical even-order harmonic removal circuit or a mathematical even-order harmonic removal calculation program for removing even-order harmonics from a pattern signal detected by a detector. Or both of them.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。第1図
は電気的フィルターを使って第2高調波を除去する場合
のブロックダイヤグラム例である。この場合パターンエ
ッジからの散乱(又は回折)光はレーザが同じところを
何度もスキャンすることにより繰り返し何回も得られる
ことを前提としている。ディテクタ5に入った散乱(又
は回折)光は6のAGC付プリアンプで一定レベルまで増
幅される。増幅された信号から、8の基本波(f)抽出
回路で、通常一番振幅の大きな基本波(f)を取り出
し、9のデジタル化回路で基本波(f)をデジタル化す
る。これを10の2倍周波数発生回路を通して2倍の周波
数(2f)を発生させ、11のF/Vコンバータで周波数に対
応した直流電圧に変換する。すると7のB,E,Fは2倍の
周波数だけCUTする動作となり、12の同期検波回路で検
出した出力が13のコンパレータで設定した以下の電圧に
なると14のアナグロSWがONし、15の信号処理回路に第2
高調波のない信号が送りこまれる訳である。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an example of a block diagram when the second harmonic is removed by using an electric filter. In this case, it is assumed that the scattered (or diffracted) light from the pattern edge can be repeatedly obtained by scanning the same place many times by the laser. The scattered (or diffracted) light that has entered the detector 5 is amplified to a certain level by the preamplifier 6 with AGC. From the amplified signal, the fundamental wave (f) extraction circuit 8 extracts the fundamental wave (f) having the largest amplitude, and the digitization circuit 9 digitizes the fundamental wave (f). This doubles the frequency (2f) through the double frequency generation circuit of 10, and converts it into the DC voltage corresponding to the frequency by the F / V converter of 11. Then, B, E, and F of 7 become the operation of CUT at the double frequency, and when the output detected by the synchronous detection circuit of 12 becomes the voltage below the value set by the comparator of 13, the analog SW of 14 turns on and the Second in the signal processing circuit
That is, a signal without harmonics is sent.

次になぜ第2高調波が除去されると波形が左右対称にな
るかを図を使って説明する。まず19の基本波が4VP-P、2
0の第2高調波が2VP-P21の第3高調波が1VP-P混在し第
5図の様になっていたとする。この場合の横軸は時間
(座標)であるが、オッシロスコープ等で波形を見ると
これらを合成した形となり、第6図の22の様に見える。
これはとりもなおさず第4図の8で示した合成波形の右
山がさらに下がった状態に相当する。そこでこの信号を
スペクトラムアナライザ等で周波数ドメインにフーリエ
変換して得られる結果を示したのが第7図である。第7
図から第2高調波を第8図の特性を持つB,E,F(バンド
・エリミネーション・フィルタ)でカットすると、第9
図に示すように基本波の他には第3高周波のみ存在する
ことになる。これを第5図の様に示すと第10図となり、
オッシロスコープ等で波形を見れば第11図23の太実線の
ようになり、左右対称になっていることが確認できる。
Next, the reason why the waveform becomes symmetrical when the second harmonic is removed will be described with reference to the drawings. First, 19 fundamental waves are 4V PP , 2
It is assumed that the second harmonic of 0 is 2V PP and the third harmonic of 21 is 1V PP mixed, as shown in FIG. The horizontal axis in this case is time (coordinates), but when the waveforms are viewed with an oscilloscope or the like, the waveforms are synthesized and it looks like 22 in FIG.
This corresponds to the state where the right peak of the composite waveform shown by 8 in FIG. 4 is further lowered. FIG. 7 shows the result obtained by Fourier-transforming this signal into the frequency domain with a spectrum analyzer or the like. 7th
From the figure, if the second harmonic is cut by B, E, F (band elimination filter) having the characteristics of FIG.
As shown in the figure, only the third high frequency exists in addition to the fundamental wave. If this is shown in Fig. 5, it becomes Fig. 10,
If the waveform is viewed with an oscilloscope, it will be as shown by the thick solid line in Fig. 11 and it can be confirmed that it is symmetrical.

信号波形が左右対称になれば第4図で示した△xのシフ
トがなくなり、位置決め等が正確にできる様になる訳で
ある。
If the signal waveform is bilaterally symmetric, the shift of Δx shown in FIG. 4 is eliminated, and the positioning and the like can be performed accurately.

又、第1図は第2高調波の周波数がパターンの幅が変っ
てもある程度追従するようになっているが、単純な位置
決めで第2高調波の周波数が一定している場合は、一点
鎖線の範囲を省略することもできる。
Further, in FIG. 1, the frequency of the second harmonic follows the pattern to some extent even if the width of the pattern changes, but if the frequency of the second harmonic is constant by simple positioning, the alternate long and short dash line The range of can be omitted.

〔実施例2〕 本発明を実施する第2の方法は数学的に偶数次高調波を
除去する方法である。コンピュータやシグナルプロセッ
サを使えば三角関数の周期性を利用して高速フーリエ変
換(FFT)が可能であるが、これを使えば一度入力波形
を短かいサンプリング時間で取り込んで高速フーリエ変
換し、偶数次の信号をカットした後、再度逆変換して波
形を合成すれば、第11図に示した様な波形を得ることが
できる。この実施例では、このため信号のデジタルサン
プリング回路をコンピュータやシングルプロセッサに付
加するだけでよく、ハードウェアが簡単というメリット
がある。
Second Embodiment A second method for carrying out the present invention is a method of mathematically removing even harmonics. If a computer or signal processor is used, fast Fourier transform (FFT) can be performed by utilizing the periodicity of trigonometric functions. However, if this is used, the input waveform is once captured in a short sampling time, and the fast Fourier transform is performed. After cutting the signal of, the waveforms shown in FIG. 11 can be obtained by performing the inverse conversion again and synthesizing the waveforms. In this embodiment, therefore, it is only necessary to add the digital sampling circuit of the signal to the computer or the single processor, and there is an advantage that the hardware is simple.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明は検出信号から偶数次高調波
を除去することにより、検出信号波形を対称にしている
ため第12図に示すように、どのようなスライスレベル
(スレショルドレベル)で処理しても検出位置が変ら
ず、第4図で示した△xも発生しないという効果があ
る。又、第12図に示した様に高スライスレベルでも検出
位置がずれないため中スライスレベル程度のノイズ分が
存在してもよく、耐ノイズ性があるという効果もあわせ
て持っている。
As described above, the present invention makes the detection signal waveform symmetrical by removing the even harmonics from the detection signal, and therefore, as shown in FIG. 12, at what slice level (threshold level) is processed. However, the detection position does not change, and Δx shown in FIG. 4 does not occur. Further, as shown in FIG. 12, since the detection position does not shift even at a high slice level, a noise amount of about a medium slice level may exist, and it also has an effect of noise resistance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の実施回路のブロックダイア、第2図は
第1図のレーザ照射及び検出部、第3図は第2図の2の
パターンエッジ部拡大図(非対称)、第4図は第4図の
パターンをスキャンして得られる信号波形、第5図は基
本波及び第2,第3高調波混在図、第6図は第5図の合成
波形と基本波,第7図は第5図(第6図)の信号波形の
スペクトル分解図、第8図は第2(偶数次)高調波除去
フィルターの周波数特性、第9図は第2高調波除去後の
スペクトル図、第10図は第9図のスペクトル図の波の混
在図、第11図は第10図の合成波形と基本波、第12図は第
11図の合成波形に対するスライスレベルの影響を表わし
たものである。 1……レーザービーム、1′……散乱又は回折光、2…
…被測定パターン又は位置めパターン、3……資料、4
……スキャン式レーザービーム発生器、5……散乱又は
回折光検出用ディテクタ、6……AGC(Auto Gain Contr
ol)付プリアンプ、7……電圧同調型B,E,F(Band Elim
ination Filter)、8……基本波抽出回路、9……波形
整形(ディジタル化)回路、10……第2高調波発生回
路、11……周波数/電圧(F/V)変換器、12……同期検
波器、13……コンパレータ、14……アナログスイッチ、
15……従来からあった信号処理回路、16……左側エッジ
からの散乱(又は回折)光の信号出力、17……右側エッ
ジからの散乱(又は回折)光の信号出力、18……2つの
散乱(又は回折)光の合成信号波形、19……基本波、
(4VP-P)、20……第2高調波(2VP-P)、21……第3高
調波(1VP-P)、22……第5図の3つの波の合成波形、2
3……第10図の2つの波の合成波形。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment circuit of the present invention, FIG. 2 is a laser irradiation and detection unit of FIG. 1, FIG. 3 is an enlarged view (asymmetric) of a pattern edge portion of 2 of FIG. 2, and FIG. Signal waveforms obtained by scanning the pattern of FIG. 4, FIG. 5 is a mixed diagram of the fundamental wave and second and third harmonics, FIG. 6 is the synthesized waveform and fundamental wave of FIG. 5, and FIG. Fig. 5 (Fig. 6) Spectral decomposition diagram of the signal waveform, Fig. 8 is the frequency characteristic of the second (even) harmonic elimination filter, Fig. 9 is the spectrum diagram after elimination of the second harmonic, Fig. 10 Is the mixed wave diagram of the spectrum diagram of FIG. 9, FIG. 11 is the composite waveform and fundamental wave of FIG. 10, and FIG.
It shows the effect of the slice level on the composite waveform in Fig. 11. 1 ... laser beam, 1 '... scattered or diffracted light, 2 ...
… Measured pattern or positioning pattern, 3 …… Document, 4
...... Scan type laser beam generator, 5 ...... Detector for detecting scattered or diffracted light, 6 ...... AGC (Auto Gain Contr
ol) preamplifier, 7 ... Voltage tuning type B, E, F (Band Elim
ination filter), 8 ... Fundamental wave extraction circuit, 9 ... Waveform shaping (digitization) circuit, 10 ... Second harmonic generation circuit, 11 ... Frequency / voltage (F / V) converter, 12 ... Synchronous detector, 13 …… Comparator, 14 …… Analog switch,
15 ...... Conventional signal processing circuit, 16 ...... Signal output of scattered (or diffracted) light from the left edge, 17 ...... Signal output of scattered (or diffracted) light from the right edge, 18 ...... Two Composite signal waveform of scattered (or diffracted) light, 19 ...
(4V PP ), 20 …… Second harmonic (2V PP ), 21 …… Third harmonic (1V PP ), 22 …… Composite waveform of the three waves in Fig. 5, 2
3 …… Composite waveform of the two waves in Fig. 10.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05D 3/12 W H01L 21/027 21/68 F ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location G05D 3/12 W H01L 21/027 21/68 F

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体製造用ウェーハ,マスク,レチクル
等の上に刻まれたパターンの位置・寸法測定及び位置決
めにおいて、検出信号の高周波を取りのぞくことにより
信号波を線対称化して測定及び位置決めすることを特徴
とする位置決め装置。
1. In position and size measurement and positioning of a pattern engraved on a semiconductor manufacturing wafer, mask, reticle, etc., signal waves are made line-symmetrical by removing high frequencies of a detection signal to perform measurement and positioning. Positioning device characterized by the above.
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