特開 2024-177078 オーバーレイ計測装置及びオーバーレイ計測方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024177078

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】オーバーレイ計測装置及びオーバーレイ計測方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20241212BHJP

   H01L 21/02 20060101ALI20241212BHJP

   G03F 9/00 20060101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

H01L21/66 J

H01L21/02 A

G03F9/00 H

【審査請求】有

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024077068

(22)【出願日】2024-05-10

(31)【優先権主張番号】10-2023-0074412

(32)【優先日】2023-06-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(71)【出願人】

【識別番号】523164931

【氏名又は名称】アウロス テクノロジー インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】チェ、ソン ユン

(72)【発明者】

【氏名】キム、スン キュン

【テーマコード（参考）】

2H197

4M106

【Ｆターム（参考）】

2H197DA03

2H197EA17

2H197EA19

2H197EB16

2H197EB23

2H197HA03

2H197JA23

4M106AA01

4M106BA04

4M106BA05

4M106CA39

4M106DB04

4M106DB07

4M106DB08

4M106DB12

4M106DB13

4M106DB14

4M106DB15

4M106DB20

(57)【要約】      （修正有）

【課題】測定の正確度が高くなり、作業者の工数を削減するオーバーレイ計測装置及びオーバーレイ計測方法をを提供する。
【解決手段】オーバーレイ計測装置は、ウエハＷに形成された複数のオーバーレイターゲットＴに照明を指向させる光源部１００、照明を測定位置に集光させる対物レンズ２１０及び対物レンズと測定位置でウエハの表面からの距離を調節するレンズ焦点アクチュエータ２２０が形成されるレンズ部２００、測定位置での焦点イメージを取得する検出部３００、ウエハが載置されるステージ５００並びに予め設定された収集型オーバーレイターゲットを測定するように、レンズ部、検出部及びステージを制御し、レンズ部の視野中心から離隔したターゲット座標を収集し、ターゲット座標を介して補正値を算出し、ステージを補正値を適用して移動させ、少なくとも１つ以上の適用型オーバーレイターゲットを測定するように制御する制御部４００を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウエハに形成された複数のオーバーレイターゲットに照明を指向させるように構成された光源部と、
前記照明を前記複数のオーバーレイターゲットのいずれか一つの地点の測定位置に集光させる対物レンズ、及び前記対物レンズと前記測定位置で前記ウエハの表面からの距離を調節するレンズ焦点アクチュエータが形成されるレンズ部と、
前記測定位置で反射されたビームを介して、前記測定位置での焦点イメージを取得する検出部と、
前記ウエハが載置されるステージと、
前記複数のオーバーレイターゲットのうちの予め設定された収集型オーバーレイターゲットを測定するように前記レンズ部、前記検出部及び前記ステージを制御し、前記レンズ部の視野中心から離隔したターゲット座標を収集し、前記ターゲット座標を介して補正値を算出し、前記ステージを前記補正値を適用して移動させ、前記複数のオーバーレイターゲットのうち少なくとも１つ以上の適用型オーバーレイターゲットを測定するように制御する制御部と、
を含む、オーバーレイ計測装置。

【請求項2】

前記制御部は、
前記ステージの移動を制御するステージ動作部と、
前記検出部で取得された前記収集型オーバーレイターゲットのイメージ及び前記適用型オーバーレイターゲットのイメージを格納する格納部と、
前記収集型オーバーレイターゲットが前記レンズ部の視野中心から離隔したターゲット座標の距離を算出するオフセット算出部と、
前記ターゲット座標を介して前記補正値を算出する補正値算出部と、
を含む、請求項１に記載のオーバーレイ計測装置。

【請求項3】

前記ステージ動作部は、
前記収集型オーバーレイターゲットを測定する際に、前記ウエハの中心から最も近いサイトに形成された前記収集型オーバーレイターゲットから、前記ウエハの中心から遠いサイトに形成された前記収集型オーバーレイターゲットまで順次計測できるように前記ステージを制御する、請求項２に記載のオーバーレイ計測装置。

【請求項4】

前記補正値算出部は、
前記検出部で繰り返して測定された複数の前記ターゲット座標と、前記レンズ部の視野中心との離隔距離の平均を補正値として算出する、請求項２に記載のオーバーレイ計測装置。

【請求項5】

前記オフセット算出部は、
前記適用型オーバーレイターゲットが前記レンズ部の視野中心から離隔した追加のターゲット座標の距離を算出する、請求項２に記載のオーバーレイ計測装置。

【請求項6】

前記レンズ部及び前記検出部は、前記ウエハに形成されたグローバルマークを測定することができ、
前記制御部は、前記グローバルマークを通じて前記ウエハの基準座標を算出し、前記ステージと前記ウエハとの誤整列を補正できるように、前記基準座標を適用して前記補正値を算出する、請求項１に記載のオーバーレイ計測装置。

【請求項7】

ウエハが載置されたステージを移動させて、レンズ部及び検出部で複数のオーバーレイターゲットのうち少なくとも１つ以上の収集型オーバーレイターゲットを測定し、前記収集型オーバーレイターゲットが前記レンズ部の視野中心から離隔したターゲット座標を収集し、前記収集型オーバーレイターゲットのオーバーレイ値を計測する収集型オーバーレイ計測ステップと、
前記ステージの移動時に発生する誤差を補正するために、前記ターゲット座標を介して補正値を算出する補正値算出ステップと、
前記補正値を適用して前記ステージを移動させ、前記レンズ部及び前記検出部で複数のオーバーレイターゲットのうち少なくとも１つ以上の適用型オーバーレイターゲットを測定し、前記適用型オーバーレイターゲットのオーバーレイ値を計測する適用型オーバーレイ計測ステップと、
を含む、オーバーレイ計測方法。

【請求項8】

前記収集型オーバーレイ計測ステップは、
前記レンズ部が前記収集型オーバーレイターゲットが形成されたサイトの上方に位置するように、前記ウエハが載置されたステージを移動させる第１ステージ移動ステップと、
前記レンズ部及び前記検出部で前記収集型オーバーレイターゲットを測定する第１パターン測定ステップと、
前記収集型オーバーレイターゲットが前記視野中心を基準として離隔したターゲット座標の距離を算出するオフセット算出ステップと、
を含む、請求項７に記載のオーバーレイ計測方法。

【請求項9】

前記収集型オーバーレイ計測ステップは、
前記複数のオーバーレイターゲットのうち、第１収集型オーバーレイターゲット、第２収集型オーバーレイターゲットから第ｎ収集型オーバーレイターゲットを測定して、前記レンズ部の視野中心からそれぞれの収集型オーバーレイターゲットが離隔した第１ターゲット座標、第２ターゲット座標から第ｎターゲット座標を収集できるように、計測を繰り返して行う、請求項７に記載のオーバーレイ計測方法。

【請求項10】

前記収集型オーバーレイ計測ステップにおいて、
前記第１収集型オーバーレイターゲット、前記第２収集型オーバーレイターゲットから前記第ｎ収集型オーバーレイターゲットは、前記ウエハの中心から最も近いサイトから、前記ウエハの中心から遠ざかる順に設定され、
前記ウエハの中心から最も近いサイトに位置する第１収集型オーバーレイターゲットが形成された位置に前記ステージが移動して前記第１収集型オーバーレイターゲットを計測し、前記ウエハの中心から２番目に近いサイトに位置する第２収集型オーバーレイターゲットが形成された位置に前記ステージが移動して前記第２収集型オーバーレイターゲットを計測する、請求項９に記載のオーバーレイ計測方法。

【請求項11】

前記補正値算出ステップは、
前記収集型オーバーレイ計測ステップで繰り返して測定された複数のターゲット座標と、前記レンズ部の視野中心との離隔距離の平均を補正値として算出する、請求項７に記載のオーバーレイ計測方法。

【請求項12】

前記適用型オーバーレイ計測ステップは、
前記レンズ部が前記適用型オーバーレイターゲットが形成されたサイトの上方に位置するように前記ステージを移動させる際に、前記補正値を適用して前記ステージを移動させる第２ステージ移動ステップと、
前記レンズ部及び前記検出部で前記適用型オーバーレイターゲットを測定する第２パターン測定ステップと、
を含む、請求項７に記載のオーバーレイ計測方法。

【請求項13】

前記適用型オーバーレイ計測ステップは、
前記複数のオーバーレイターゲットのうち、第１適用型オーバーレイターゲット、第２適用型オーバーレイターゲットから第ｎ適用型オーバーレイターゲットを測定するように繰り返して行い、
前記第１適用型オーバーレイターゲット、前記第２適用型オーバーレイターゲットから前記第ｎ適用型オーバーレイターゲットの測定のための前記ステージの移動時にそれぞれ前記補正値を適用する、請求項７に記載のオーバーレイ計測方法。

【請求項14】

前記適用型オーバーレイ計測ステップの後に、
前記補正値算出ステップを繰り返し、
前記適用型オーバーレイ計測ステップにおいて、前記適用型オーバーレイターゲットが前記視野中心を基準として離隔した追加のターゲット座標の距離を算出し、
前記補正値算出ステップにおいて、前記追加のターゲット座標を適用して前記補正値を算出する、請求項７に記載のオーバーレイ計測方法。

【請求項15】

収集型オーバーレイ計測ステップの前に、
前記レンズ部及び前記検出部で前記ウエハに形成されたグローバルマークを測定して前記ウエハの基準座標を算出するウエハ座標算出ステップをさらに含み、
前記補正値算出ステップにおいて、
前記ステージと前記ウエハとの誤整列を補正するために、前記補正値に前記基準座標を適用して算出する、請求項７に記載のオーバーレイ計測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウエハのオーバーレイの計測に関し、オーバーレイ計測装置及びオーバーレイ計測方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、技術が発展するにつれて、半導体デバイスのサイズが小さくなり、ウエハ上の集積回路の密度は増加している。集積回路をウエハに形成するためには、特定の位置で所望の回路構造及び要素が順次形成されるように多くの製造過程を経なければならない。このような製造過程は、ウエハ上にパターン化された層を順次生成するようにする。

【0003】

このような繰り返される積層工程を通じて、集積回路内に電気的に活性化されたパターンが生成される。このとき、それぞれの構造が、生産工程で許容される誤差範囲内に整列されないと、電気的に活性化されたパターン間に干渉が生じ、このような現象により、製造された回路の性能及び信頼度に問題が発生し得る。このような層間の整列誤差を測定及び検証するために、オーバーレイ計測装置を用いて、ウエハに対するイメージでの明暗又は位相差を介して焦点位置を探す。

【0004】

このとき、ウエハのそれぞれのレイヤ上に形成されたパターンを計測するために、ウエハをステージに載置させた後、ウエハの上部の様々な位置に形成されたパターンを検出するようになる。

【0005】

しかし、ウエハがステージの定位置に載置されず、一部ずれたり、回転した状態でステージに載置され得、このとき、パターンを検出するためにステージを移動させてパターンを探す時間が長くかかるという問題がある。

【0006】

また、ウエハの上部で様々な位置に形成されたパターンを検出するために、それぞれの位置にステージを移動させるようになり、このとき、光学装置とステージとの間に微細に垂直整列がなされないか、または光学装置の整列（Ｏｐｔｉｃｓ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）、レンズの性能（Ｌｅｎｓ ｑｕａｌｉｔｙ）、ステージのレベル（Ｓｔａｇｅ ｌｅｖｅｌｉｎｇ）、ステージの移動時に発生する振動、移動時に発生する誤差などの問題から、移動の度にパターンを視野角の中心に整列しなければならないという問題があった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、上記のような問題点を含め、様々な問題点を解決するためのものであって、ウエハとステージとの誤整列、及びステージの移動の度に発生するオフセット量を、オーバーレイ計測の進行中に持続的に計測及び補正することで、補正の正確性を高めることができるオーバーレイ計測装置及びオーバーレイ計測方法を提供することを目的とする。しかし、このような課題は例示的なもので、これによって本発明の範囲が限定されるものではない。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一実施例によれば、オーバーレイ計測装置が提供される。前記オーバーレイ計測装置は、ウエハに形成された複数のオーバーレイターゲットに照明を指向させるように構成された光源部と；前記照明を前記複数のオーバーレイターゲットのいずれか一つの地点の測定位置に集光させる対物レンズ、及び前記対物レンズと前記測定位置で前記ウエハの表面からの距離を調節するレンズ焦点アクチュエータが形成されるレンズ部と；前記測定位置で反射されたビームを介して、前記測定位置での焦点イメージを取得する検出部と；前記ウエハが載置されるステージと；前記複数のオーバーレイターゲットのうちの予め設定された収集型オーバーレイターゲットを測定するように前記レンズ部、前記検出部及び前記ステージを制御し、前記レンズ部の視野中心から離隔したターゲット座標を収集し、前記ターゲット座標を介して補正値を算出し、前記ステージを前記補正値を適用して移動させ、前記複数のオーバーレイターゲットのうち少なくとも１つ以上の適用型オーバーレイターゲットを測定するように制御する制御部と；を含むことができる。

【0009】

本発明の一実施例によれば、前記制御部は、前記ステージの移動を制御するステージ動作部と；前記検出部で取得された前記収集型オーバーレイターゲットのイメージ及び前記適用型オーバーレイターゲットのイメージを格納する格納部と；前記収集型オーバーレイターゲットが前記レンズ部の視野中心から離隔したターゲット座標の距離を算出するオフセット算出部と；前記ターゲット座標を介して前記補正値を算出する補正値算出部と；を含むことができる。

【0010】

本発明の一実施例によれば、前記ステージ動作部は、前記収集型オーバーレイターゲットを測定する際に、前記ウエハの中心から最も近いサイトに形成された前記収集型オーバーレイターゲットから、前記ウエハの中心から遠いサイトに形成された前記収集型オーバーレイターゲットまで順次計測できるように前記ステージを制御することができる。

【0011】

本発明の一実施例によれば、前記補正値算出部は、前記検出部で繰り返して測定された複数の前記ターゲット座標と、前記レンズ部の視野中心との離隔距離の平均を補正値として算出することができる。

【0012】

本発明の一実施例によれば、前記オフセット算出部は、前記適用型オーバーレイターゲットが前記レンズ部の視野中心から離隔した追加のターゲット座標の距離を算出することができる。

【0013】

本発明の一実施例によれば、前記レンズ部及び前記検出部は、前記ウエハに形成されたグローバルマークを測定することができ、前記制御部は、前記グローバルマークを通じて前記ウエハの基準座標を算出し、前記ステージと前記ウエハとの誤整列を補正できるように、前記基準座標を適用して前記補正値を算出することができる。

【0014】

本発明の一実施例によれば、オーバーレイ計測方法が提供される。前記オーバーレイ計測方法は、ウエハが載置されたステージを移動させて、レンズ部及び検出部で複数のオーバーレイターゲットのうち少なくとも１つ以上の収集型オーバーレイターゲットを測定し、前記収集型オーバーレイターゲットが前記レンズ部の視野中心から離隔したターゲット座標を収集し、前記収集型オーバーレイターゲットのオーバーレイ値を計測する収集型オーバーレイ計測ステップと；前記ステージの移動時に発生する誤差を補正するために、前記ターゲット座標を介して補正値を算出する補正値算出ステップと；前記補正値を適用して前記ステージを移動させ、前記レンズ部及び前記検出部で複数のオーバーレイターゲットのうち少なくとも１つ以上の適用型オーバーレイターゲットを測定し、前記適用型オーバーレイターゲットのオーバーレイ値を計測する適用型オーバーレイ計測ステップと；を含むことができる。

【0015】

本発明の一実施例によれば、前記収集型オーバーレイ計測ステップは、前記レンズ部が前記収集型オーバーレイターゲットが形成されたサイトの上方に位置するように、前記ウエハが載置されたステージを移動させる第１ステージ移動ステップと；前記レンズ部及び前記検出部で前記収集型オーバーレイターゲットを測定する第１パターン測定ステップと；前記収集型オーバーレイターゲットが前記視野中心を基準として離隔したターゲット座標の距離を算出するオフセット算出ステップと；を含むことができる。

【0016】

本発明の一実施例によれば、前記収集型オーバーレイ計測ステップは、前記複数のオーバーレイターゲットのうち、第１収集型オーバーレイターゲット、第２収集型オーバーレイターゲット～第ｎ収集型オーバーレイターゲットを測定して、前記レンズ部の視野中心からそれぞれの収集型オーバーレイターゲットが離隔した第１ターゲット座標、第２ターゲット座標～第ｎターゲット座標を収集できるように、計測を繰り返して行うことができる。

【0017】

本発明の一実施例によれば、前記収集型オーバーレイ計測ステップにおいて、前記第１収集型オーバーレイターゲット、前記第２収集型オーバーレイターゲット～前記第ｎ収集型オーバーレイターゲットは、前記ウエハの中心から最も近いサイトから、前記ウエハの中心から遠ざかる順に設定され、前記ウエハの中心から最も近いサイトに位置する第１収集型オーバーレイターゲットが形成された位置に前記ステージが移動して前記第１収集型オーバーレイターゲットを計測し、前記ウエハの中心から２番目に近いサイトに位置する第２収集型オーバーレイターゲットが形成された位置に前記ステージが移動して前記第２収集型オーバーレイターゲットを計測することができる。

【0018】

本発明の一実施例によれば、前記補正値算出ステップは、前記収集型オーバーレイ計測ステップで繰り返して測定された複数のターゲット座標と、前記レンズ部の視野中心との離隔距離の平均を補正値として算出することができる。

【0019】

本発明の一実施例によれば、前記適用型オーバーレイ計測ステップは、前記レンズ部が前記適用型オーバーレイターゲットが形成されたサイトの上方に位置するように前記ステージを移動させる際に、前記補正値を適用して前記ステージを移動させる第２ステージ移動ステップと；前記レンズ部及び前記検出部で前記適用型オーバーレイターゲットを測定する第２パターン測定ステップと；を含むことができる。

【0020】

本発明の一実施例によれば、前記適用型オーバーレイ計測ステップは、前記複数のオーバーレイターゲットのうち、第１適用型オーバーレイターゲット、第２適用型オーバーレイターゲット～第ｎ適用型オーバーレイターゲットを測定するように繰り返して行い、前記第１適用型オーバーレイターゲット、前記第２適用型オーバーレイターゲット～前記第ｎ適用型オーバーレイターゲットの測定のための前記ステージの移動時にそれぞれ前記補正値を適用することができる。

【0021】

本発明の一実施例によれば、前記適用型オーバーレイ計測ステップの後に、前記補正値算出ステップを繰り返し、前記適用型オーバーレイ計測ステップにおいて、前記適用型オーバーレイターゲットが前記視野中心を基準として離隔した追加のターゲット座標の距離を算出し、前記補正値算出ステップにおいて、前記追加のターゲット座標を適用して前記補正値を算出することができる。

【0022】

本発明の一実施例によれば、収集型オーバーレイ計測ステップの前に、前記レンズ部及び前記検出部で前記ウエハに形成されたグローバルマークを測定して前記ウエハの基準座標を算出するウエハ座標算出ステップ；をさらに含み、前記補正値算出ステップにおいて、前記ステージと前記ウエハとの誤整列を補正するために、前記補正値に前記基準座標を適用して算出することができる。

【発明の効果】

【0023】

前記のようになされた本発明の一部の実施例によれば、予め設定されたオーバーレイターゲットにおいて測定位置からのオフセット値を算出し、これを他のオーバーレイターゲットに補正値として適用することによって、ステージの移動の度に発生する誤差を補正し、測定の度に発生する誤差を減少させることができ、また、測定位置に移動する移動時間を節約することができ、これによって、測定の正確度が高くなり、作業者の工数を削減することができる効果を有する。もちろん、このような効果によって本発明の範囲が限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の一実施例に係るオーバーレイ計測装置を概略的に示す図である。

【図2】本発明のオーバーレイ計測装置の制御部を示す図である。

【図3】本発明の様々な実施例に係るオーバーレイ計測方法を示す図である。

【図4】本発明の様々な実施例に係るオーバーレイ計測方法を示す図である。

【図5】本発明の様々な実施例に係るオーバーレイ計測方法を示す図である。

【図6】本発明の様々な実施例に係るオーバーレイ計測方法を示す図である。

【図7】本発明の一実施例に係るグローバルマーク及び複数のオーバーレイターゲットが形成されたウエハがステージに載置されたことを示す上面図である。

【図8】本発明の一実施例に係る収集型オーバーレイ計測ステップを示す上面図である。

【図9】本発明の一実施例に係る収集型オーバーレイ計測ステップを示す上面図である。

【図10】本発明の一実施例に係る適用型オーバーレイ計測ステップを示す上面図である。

【図11】本発明の一実施例に係る適用型オーバーレイ計測ステップを示す上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、添付の図面を参照して、本発明の好ましい様々な実施例を詳細に説明する。

【0026】

本発明の実施例は、当該技術分野における通常の知識を有する者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものであり、下記の実施例は様々な他の形態に変形可能であり、本発明の範囲が下記の実施例に限定されるものではない。むしろ、これらの実施例は、本開示をさらに充実かつ完全にし、当業者に本発明の思想を完全に伝達するために提供されるものである。また、図面において各層の厚さや大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張されたものである。

【0027】

以下、本発明の実施例は、本発明の理想的な実施例を概略的に示す図面を参照して説明する。図面において、例えば、製造技術及び／又は公差（ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）によって、図示された形状の変形が予想され得る。したがって、本発明の思想の実施例は、本明細書に図示された領域の特定の形状に制限されるものと解釈されてはならず、例えば、製造上招かれる形状の変化を含まなければならない。

【0028】

オーバーレイ計測システムは、ウエハＷに形成された互いに異なる層にそれぞれ形成された第１オーバーレイキーと第２オーバーレイキーとの間の誤差を計測するシステムである。

【0029】

例えば、第１オーバーレイキーは、前の層（ｐｒｅｖｉｏｕｓ ｌａｙｅｒ）に形成されたオーバーレイマークであり、第２オーバーレイキーは、現在の層（ｃｕｒｒｅｎｔ ｌａｙｅｒ）に形成されたオーバーレイマークであり得る。オーバーレイマークは、ダイ領域に半導体デバイスの形成のための層を形成すると同時に、スクライブラインに形成される。例えば、第１オーバーレイキーは、絶縁膜パターンと共に形成され、第２オーバーレイキーは、絶縁膜パターン上に形成されるフォトレジストパターンと共に形成され得る。このような場合、第２オーバーレイキーは、外部に露出しているが、第１オーバーレイキーは、フォトレジスト層によって隠された状態であり、フォトレジスト材料からなる第２オーバーレイキーとは光学的性質が異なる酸化物からなることができる。

【0030】

また、第１オーバーレイキーと第２オーバーレイキーの物理的位置は互いに異なるが、焦点面は同一または異なってもよい。

【0031】

図１は、本発明の一実施例に係るオーバーレイ計測装置を概略的に示す図であり、図２は、本発明のオーバーレイ計測装置の制御部４００を示す図である。

【0032】

まず、本発明の一実施例に係るオーバーレイ計測装置は、大きく、光源部１００、レンズ部２００、検出部３００、制御部４００、及びステージ５００を含むことができる。

【0033】

光源部１００は、図１に示されたように、ウエハＷに形成された複数のオーバーレイターゲットＴに照明を指向させることができる。具体的には、光源部１００は、ウエハＷに積層された第１レイヤに形成される第１オーバーレイキー、及び前記第１レイヤの上方に積層された第２レイヤに形成される第２オーバーレイキーが位置するオーバーレイターゲットＴに照明を指向させるように構成され得る。

【0034】

例えば、光源部１００は、ハロゲンランプ、キセノンランプ、スーパーコンティニュームレーザ（ｓｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍ ｌａｓｅｒ）、発光ダイオード、レーザー励起ランプ（ｌａｓｅｒ ｉｎｄｕｃｅｄ ｌａｍｐ）などで形成されてもよく、紫外線（ＵＶ、ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）、可視光線または赤外線（ＩＲ、ｉｎｆｒａｒｅｄ）などの様々な波長を含むことができ、これに限定されない。

【0035】

本発明の一実施例に係るオーバーレイ計測装置は、絞り１１０、スペクトルフィルター１２０、偏光フィルター１３０、及びビームスプリッタ１４０を含むことができる。

【0036】

絞り１１０は、光が通過する開口が形成された不透明なプレートで形成され得、光源部１００から照射されたビームが複数のオーバーレイターゲットＴの撮影に適した形態に変更され得る。

【0037】

絞り１１０は、光の量を調節する開口絞り（Ａｐｅｒｔｕｒｅ ｓｔｏｐ）、及び像が結ばれる範囲を調節する視野絞り（Ｆｉｅｌｄ Ｓｔｏｐ）のいずれか１つ以上を含むことができ、図１のように、光源部１００とビームスプリッタ１４０との間に形成され得、図示していないが、ビームスプリッタ１４０とレンズ部２００との間に形成され得る。

【0038】

スペクトルフィルター１２０は、光源部１００から照射されたビームの中心波長及びバンド幅を、複数のオーバーレイターゲットＴに形成された第１オーバーレイキー及び第２オーバーレイキーのイメージの取得に適するように調節することができる。例えば、スペクトルフィルター１２０は、フィルターホイール、線形並進デバイス、フリッパーデバイス及びこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つ以上で形成されてもよい。

【0039】

ビームスプリッタ１４０は、光源部１００から出た後、絞り１１０を通過したビームの一部は透過させ、一部は反射させることで、光源部１００から出たビームを２つのビームに分離させる。

【0040】

図１に示されたように、レンズ部２００は、前記照明を複数のオーバーレイターゲットＴのいずれか一つの地点の測定位置に集光させる対物レンズ２１０、及び対物レンズ２１０と複数のオーバーレイターゲットＴとの距離を調節するレンズ焦点アクチュエータ２２０が形成され得る。

【0041】

対物レンズ２１０は、ビームスプリッタ１４０で反射されたビームを、ウエハＷの第１オーバーレイキー及び第２オーバーレイキーが形成された測定位置に集光させ、反射されたビームを収集することができる。

【0042】

対物レンズ２１０は、レンズ焦点アクチュエータ２２０（ｌｅｎｓ ｆｏｃｕｓ ａｃｔｕａｔｏｒ）に設置され得る。

【0043】

レンズ焦点アクチュエータ２２０は、対物レンズ２００とウエハＷとの間の距離を調節して、焦点面が複数のオーバーレイターゲットＴに位置するように調節することができる。

【0044】

レンズ焦点アクチュエータ２２０は、制御部４００の制御によって、対物レンズ２００をウエハＷの方向に垂直移動させて焦点距離を調節することができる。

【0045】

レンズ部２００を用いてウエハＷを測定する場合、対物レンズ２１０を制御することによってイメージが撮影される領域が変わり、このとき、対物レンズ２１０でウエハＷを撮影できる領域が視野角ＦＯＶである。すなわち、対物レンズ２１０で視野角ＦＯＶを調節することができ、レンズ焦点アクチュエータ２２０でフォーカスを調節することができる。

【0046】

また、レンズ部２００は、ウエハＷの定位置を確認するグローバルマークＧＭを測定することができる。

【0047】

図１に示されたように、検出部３００は、前記測定位置で反射されたビームを介して、前記測定位置での焦点イメージを取得することができる。

【0048】

検出部３００は、複数のオーバーレイターゲットＴから反射されてビームスプリッタ１４０を通過して出るビームをキャプチャーして、第１オーバーレイキー及び第２オーバーレイキーのイメージを取得することができる。

【0049】

検出部３００は、複数のオーバーレイターゲットＴから反射されたビームを測定できる光学検出器を含むことができ、例えば、前記光学検出器は、光を電荷に変換させてイメージを抽出する電荷結合素子（ＣＣＤ、ｃｈａｒｇｅ－ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）、集積回路の一つである相補性金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ、ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｍｅｔａｌ－ｏｘｉｄｅ－ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサ、光を測定する光電増倍管（ＰＭＴ、ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ ｔｕｂｅ）、光検波器としてＡＰＤ（ａｖａｌａｎｃｈｅ ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）アレイ、またはイメージを生成あるいはキャプチャーする様々なセンサなどを含むことができる。

【0050】

検出部３００は、フィルター、偏光板、及びビームブロックを含むことができ、対物レンズ２１０によって収集された照明を収集するための任意の収集光学コンポーネント（図示せず）をさらに含むことができる。

【0051】

また、検出部３００は、ウエハＷの定位置を確認するグローバルマークＧＭを計測することができる。

【0052】

ステージ５００は、ウエハＷが上部に載置され、ウエハＷを固定するように形成され得、上方に固定されたレンズ部２００でウエハＷの複数のオーバーレイターゲットＴを測定できるように、水平方向に移動及び回転が可能である。

【0053】

図１に示されたように、制御部４００は、光源部１００から照射される照明の指向を制御することができ、前記照明を複数のオーバーレイターゲットＴに集光させ、反射ビームを収集できるようにレンズ部２００を制御することができ、レンズ部２００で収集された前記反射ビームを介して測定された焦点イメージを取得できるように検出部３００を制御し、オーバーレイターゲットがレンズ部２００の下方に位置するようにステージ５００の移動を制御することができる。

【0054】

また、制御部４００は、複数のオーバーレイターゲットＴのうちの予め設定された収集型オーバーレイターゲットＡを測定するようにレンズ部２００、検出部３００及びステージ５００を制御し、レンズ部２００の視野中心Ｃから離隔したターゲット座標を収集し、前記ターゲット座標を介して補正値を算出し、ステージ５００を前記補正値を適用して移動させ、複数のオーバーレイターゲットＴのうち少なくとも１つ以上の適用型オーバーレイターゲットＢを測定するように制御することができる。

【0055】

具体的には、制御部４００は、光源動作部４１０、レンズ動作部４２０、ステージ動作部４３０、格納部４４０、オフセット算出部４５０、補正値算出部４６０、及びオーバーレイ計測部４７０を含むことができる。

【0056】

図２に示されたように、光源動作部４１０は、光源部１００から照射される照明の指向を制御することができ、レンズ動作部４２０は、前記照明が複数のオーバーレイターゲットＴに集光され、焦点イメージを取得するように、レンズ焦点アクチュエータ２２０の動作を制御することができる。

【0057】

図２に示されたように、ステージ動作部４３０は、オーバーレイターゲットがレンズ部２００の下方に位置するように、ステージ５００の移動を制御することができる。具体的には、ステージ動作部４３０は、ウエハＷに複数形成されたグローバルマークＧＭ、及び複数のオーバーレイターゲットＴが形成された位置がレンズ部２００によって測定され得るように、ウエハＷの移動及び回転を制御することができる。

【0058】

具体的には、ステージ動作部４３０は、複数のオーバーレイターゲットＴのうち、オーバーレイ計測時にオフセットデータを収集する収集型オーバーレイターゲットＡ、及びオーバーレイ計測時にオフセットデータを適用する適用型オーバーレイターゲットＢを検出できるように、ステージ５００の移動を制御することができる。例えば、ステージ動作部４３０は、予め設定された複数のオーバーレイターゲットＴの分類に応じて、収集型オーバーレイターゲットＡでは、設定された位置にステージ５００を移動し、適用型オーバーレイターゲットＢでは、設定された位置で後述する補正値を適用してステージ５００を移動するように制御することができる。

【0059】

このとき、複数のオーバーレイターゲットＴのうち、収集型オーバーレイターゲットＡ及び適用型オーバーレイターゲットＢは予め設定されてもよく、ウエハＷ毎に異なってもよい。

【0060】

また、ステージ動作部４３０は、収集型オーバーレイターゲットＡ及び適用型オーバーレイターゲットＢへ、予め設定された計測位置に従ってステージ５００を移動するように制御することができる。このとき、予め設定された計測位置は、オーバーレイターゲットの中心を基準として移動するが、実際の移動時には、移動時に発生する誤差により、視野角ＦＯＶの視野中心Ｃがオーバーレイターゲットの中心から外れるようになるため、後述する補正値を適用してステージ５００の移動を制御することができる。

【0061】

ステージ動作部４３０は、収集型オーバーレイターゲットＡを測定する際に、ウエハＷの中心から最も近いサイトに形成された収集型オーバーレイターゲットＡから、ウエハＷの中心から遠いサイトに形成された収集型オーバーレイターゲットＡまで順次計測できるようにステージ５００を制御することができる。

【0062】

また、ステージ動作部４３０は、適用型オーバーレイターゲットＢを測定する際に、ウエハＷの中心から最も近いサイトに形成された適用型オーバーレイターゲットＡから、ウエハＷの中心から遠いサイトに形成された適用型オーバーレイターゲットＡまで順次計測できるようにステージ５００を制御することができる。

【0063】

図２に示されたように、格納部４４０は、検出部３００で取得された収集型オーバーレイターゲットＡのイメージ及び適用型オーバーレイターゲットＢのイメージを格納することができる。

【0064】

例えば、ステージ動作部４３０で、ウエハＷに形成された複数のオーバーレイターゲットＴがレンズ部２００の下方に位置するように制御し、これによって、レンズ動作部４２０で、対物レンズ２１０及びレンズ焦点アクチュエータ２２０を制御して、それぞれの位置で測定された複数のオーバーレイターゲットＴのイメージが取得され、格納部４４０に格納され得る。

【0065】

このとき、格納部４４０に格納される複数のオーバーレイターゲットＴのイメージは、収集型オーバーレイターゲットＡと適用型オーバーレイターゲットＢとに分類されて格納され得る。

【0066】

収集型オーバーレイターゲットＡは、補正値算出部４６０で算出された補正値が適用されていない状態で測定されたイメージであり、適用型オーバーレイターゲットＢは、補正値算出部４６０で算出された補正値が適用された状態で測定されたイメージである。

【0067】

オフセット算出部４５０は、複数のオーバーレイターゲットＴをレンズ部２００で計測し、計測されたオーバーレイターゲットイメージが視野角ＦＯＶの視野中心Ｃから離隔した距離、離隔した位置、回転方向などを算出することができる。

【0068】

具体的には、オフセット算出部４５０は、収集型オーバーレイターゲットＡがレンズ部２００の視野中心Ｃから離隔したターゲット座標の距離を算出することができる。例えば、オフセット算出部４５０は、視野角ＦＯＶの視野中心Ｃを中心座標（０，０）として設定し、測定されたイメージが中心座標（０，０）を中心にＸ軸、Ｙ軸に離隔したターゲット座標（ｘ，ｙ）の距離を算出することができる。

【0069】

また、オフセット算出部４５０は、収集型オーバーレイターゲットＡを計測して、視野中心Ｃから回転した角度を算出することができる。例えば、収集型オーバーレイターゲットＡのＸ軸対称線と視野角ＦＯＶのＸ軸との角度を算出して回転角度を算出することができる。

【0070】

また、オフセット算出部４５０は、適用型オーバーレイターゲットＢがレンズ部２００の視野中心Ｃから離隔した追加のターゲット座標の距離を算出することができ、また、適用型オーバーレイターゲットＢの回転角度を算出することができる。

【0071】

補正値算出部４６０は、前記ターゲット座標を介して補正値を算出することができる。例えば、オフセット算出部４５０で前記ターゲット座標が（ｘ，ｙ）として算出された場合、（－ｘ，－ｙ）を補正値として算出することができる。

【0072】

また、複数のオーバーレイターゲットＴを検出する場合、補正値算出部４６０は、検出部３００で繰り返して測定された複数の前記ターゲット座標と、前記レンズ部の視野中心との離隔距離の平均を補正値として算出することができる。

【0073】

制御部４００は、グローバルマークＧＭを通じてウエハＷの基準座標を算出し、ステージ５００とウエハＷとの誤整列を補正できるように、前記基準座標を適用して前記補正値を算出することができる。

【0074】

具体的には、レンズ部２００及び検出部３００で計測されたグローバルマークＧＭを通じて、ウエハＷがステージ５００に載置された状態を確認することができる。例えば、ステージ５００の上部にウエハＷが一部ずれて載置されたり、回転して載置される場合、レンズ部２００で測定されたグローバルマークＧＭが一部ずれたり回転して測定され得る。

【0075】

グローバルマークＧＭを通じて、ウエハＷがステージ５００からずれた距離及び角度を算出し、これを補正できる基準値を算出することで、複数のオーバーレイターゲットＴを計測するためにステージ５００を移動させる場合、前記基準値を適用して、ウエハＷのオーバーレイターゲットがレンズ部２００の視野中心Ｃに位置するようにすることができる。

【0076】

オーバーレイ計測部４７０は、オフセット値を収集し、オーバーレイを計測する収集型オーバーレイターゲットＡ、及び補正値を適用してオーバーレイを計測する適用型オーバーレイターゲットＢを含む複数のオーバーレイターゲットＴのイメージを通じて、全てのターゲットに対するオーバーレイ値を計測することができる。

【0077】

また、制御部４００で行われる一連の過程をユーザがモニタできるように表示部（図示せず）を含むことができ、ユーザが直接制御できる入力部（図示せず）を含むことができる。

【0078】

すなわち、前記表示部を介して、格納部４４０、オフセット算出部４５０、補正値算出部４６０及びオーバーレイ計測部４７０と、これを通じて算出されるデータ及びイメージを確認することができ、前記入力部を介して、ユーザが光源動作部４１０、レンズ動作部４２０、ステージ動作部４３０を直接制御したり、複数のオーバーレイターゲットＴのイメージ、補正値などを直接選定、変更及び算出することができる。

【0079】

これ以外にも、オーバーレイ計測装置は、制御部４００によってオーバーレイ計測装置の各構成の動作を制御するようにする命令語、プログラム、ロジックなどを格納するメモリなどを含むことができ、必要に応じて、構成要素が付加、変更または削除されてもよい。

【0080】

すなわち、本発明のオーバーレイ計測装置は、ウエハＷに形成された複数のオーバーレイターゲットＴのうち予め設定された一部の収集型オーバーレイターゲットＡにおいて測定位置からのオフセット値を算出し、これを複数のオーバーレイターゲットＴのうちの残りの適用型オーバーレイターゲットＢに補正値として適用することによって、ステージ５００の移動の度に発生する誤差を補正し、測定の度に発生する誤差を減少させることができ、また、測定位置に移動する移動時間を節約することができる。

【0081】

特に、収集型オーバーレイターゲットＡで補正せずにオフセット値を算出することによって、ステージ５００の移動による平均オフセット値を算出することができ、適用型オーバーレイターゲットＢから補正値を適用することで、測定時間を短縮することができる。

【0082】

図３乃至図６は、本発明の様々な実施例に係るオーバーレイ計測方法を示す図であり、図７は、グローバルマークＧＭ及び複数のオーバーレイターゲットＴが形成されたウエハＷがステージ５００に載置されたことを示す上面図であり、図８及び図９は、本発明の一実施例に係る収集型オーバーレイ計測ステップＳ１００を示す上面図であり、図１０及び図１１は、本発明の一実施例に係る適用型オーバーレイ計測ステップＳ３００を示す上面図である。

【0083】

本発明の一実施例に係るオーバーレイ計測方法は、収集型オーバーレイ計測ステップＳ１００、補正値算出ステップＳ２００、及び適用型オーバーレイ計測ステップＳ３００を含むことができる。

【0084】

図３に示されたように、収集型オーバーレイ計測ステップＳ１００は、ウエハＷが載置されたステージ５００を移動させて、レンズ部２００及び検出部３００で複数のオーバーレイターゲットＴのうち少なくとも１つ以上の収集型オーバーレイターゲットＡを測定し、収集型オーバーレイターゲットＡがレンズ部２００の視野中心Ｃから離隔したターゲット座標を収集し、収集型オーバーレイターゲットＡのオーバーレイ値を計測するステップである。

【0085】

具体的には、図４に示されたように、収集型オーバーレイ計測ステップＳ１００は、第１ステージ移動ステップＳ１１０、第１パターン測定ステップＳ１２０、及びオフセット算出ステップＳ（図示せず）を含むことができる。

【0086】

第１ステージ移動ステップＳ１１０は、レンズ部２００が収集型オーバーレイターゲットＡが形成されたサイトの上方に位置するように、ウエハＷが載置されたステージ５００を移動するステップであり、第１パターン測定ステップＳ１２０は、レンズ部２００及び検出部３００で収集型オーバーレイターゲットＡを測定するステップである。

【0087】

オフセット算出ステップＳ１３０は、収集型オーバーレイターゲットＡが視野中心Ｃを基準として離隔したターゲット座標の距離を算出するステップである。

【0088】

例えば、第１ステージ移動ステップＳ１１０は、第１収集型オーバーレイターゲットＡ－１がレンズ部２００の視野角ＦＯＶの中心に位置するように移動することができる。このとき、第１収集型オーバーレイターゲットＡ－１の中心が視野角ＦＯＶの中心に来るようにステージ５００の移動を制御するが、実際には移動時に発生する誤差により、視野角ＦＯＶの視野中心Ｃがオーバーレイターゲットの中心から外れることがある。

【0089】

したがって、このような誤差を、第１パターン測定ステップＳ１２０で測定し、オフセット算出ステップＳ１３０で算出することができる。例えば、図９のように、測定された第１収集型オーバーレイターゲットＡ－１が視野角ＦＯＶの視野中心Ｃから離隔し得、このときの第１収集型オーバーレイターゲットＡ－１のターゲット座標を（ｘ，ｙ）として算出することができる。

【0090】

このとき、収集型オーバーレイ計測ステップＳ１００は、複数のオーバーレイターゲットＴのうちの第１収集型オーバーレイターゲットＡ、第２収集型オーバーレイターゲットＡ～第ｎ収集型オーバーレイターゲットＡを測定し、レンズ部２００の視野中心Ｃからそれぞれの収集型オーバーレイターゲットＡが離隔した第１ターゲット座標、第２ターゲット座標～第ｎターゲット座標を収集できるように、計測を繰り返して行うことができる。

【0091】

収集型オーバーレイ計測ステップＳ１００は、複数形成された収集型オーバーレイターゲットＡを繰り返して測定することができ、例えば、図８のように、第１ステージ移動ステップＳ１１０において、第１収集型オーバーレイターゲットＡ－１がレンズ部２００の下方に位置するようにステージ５００を移動させ、第１パターン測定ステップＳ１２０において第１収集型オーバーレイターゲットＡ－１を測定し、オフセット算出ステップＳ１３０において、第１収集型オーバーレイターゲットＡ－１が視野中心Ｃから離隔した第１ターゲット座標の距離を算出することができる。

【0092】

このように算出された前記第１ターゲット座標を格納し、第１収集型オーバーレイターゲットＡ－１と異なる位置に形成された、図９のように、第２収集型オーバーレイターゲットＡ－２を同様の方法で計測し、第２ターゲット座標を算出して格納することができる。

【0093】

このとき、複数のオーバーレイターゲットＴのうちの収集型オーバーレイターゲットＡは予め設定されてもよく、ウエハ別に異なってもよい。

【0094】

また、収集型オーバーレイターゲットＡの計測順序は、予め設定された順序で測定することができ、好ましくは、ウエハＷの中心部から縁部に向かう方向に測定することができる。

【0095】

例えば、収集型オーバーレイ計測ステップＳ１００において、第１収集型オーバーレイターゲットＡ、第２収集型オーバーレイターゲットＡ～第ｎ収集型オーバーレイターゲットＡは、ウエハＷの中心から最も近いサイトから、ウエハＷの中心から遠ざかる順に設定され得る。

【0096】

例えば、図8のように、ウエハＷの中心部に形成されたオーバーレイターゲットＴを第１収集型オーバーレイターゲットＡ－１として設定し、図9のように、第１収集型オーバーレイターゲットＡ－１から最も近くに形成されたオーバーレイターゲットＴを第２収集型オーバーレイターゲットＡ－２として設定することができる。

【0097】

したがって、第１収集型オーバーレイターゲットＡ－１、第２収集型オーバーレイターゲットＡ－２を測定し、次いで、第３収集型オーバーレイターゲットＡ－３、第４収集型オーバーレイターゲットＡ－４、第５収集型オーバーレイターゲットＡ－５を測定することができる。

【0098】

すなわち、収集型オーバーレイ計測ステップＳ１００において、ウエハＷの中心から最も近いサイトに位置する第１収集型オーバーレイターゲットＡ－１が形成された位置にステージ５００が移動して第１収集型オーバーレイターゲットＡ－１を計測し、ウエハＷの中心から２番目に近いサイトに位置する第２収集型オーバーレイターゲットＡ－２が形成された位置に前記ステージ５００が移動して前記第２収集型オーバーレイターゲットＡ－2を計測することができ、これによって、初期の載置時に発生する誤差及びステージ５００の移動時に発生する誤差により互いに異なって計測される前記第１ターゲット座標及び前記第２ターゲット座標を算出することができる。

【0099】

図３に示されたように、補正値算出ステップＳ２００は、ステージ５００の移動時に発生する誤差を補正するために、前記ターゲット座標を介して補正値を算出するステップである。

【0100】

複数形成された収集型オーバーレイターゲットＡを繰り返して測定する場合、補正値算出ステップＳ２００は、収集型オーバーレイ計測ステップＳ１００で繰り返して測定された複数のターゲット座標と前記レンズ部の視野中心との離隔距離の平均を補正値として算出することができる。

【0101】

すなわち、繰り返して測定された収集型オーバーレイターゲットＡのＰＲ（ｐａｔｔｅｒｎ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ）オフセットをＳｉｘ ｐａｒａｍ ｍｏｄｅｌｉｎｇして補正値を算出することができる。例えば、ウエハでＰＲオフセットを用いて、変化した移動（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）、回転（ｒｏｔａｔｉｏｎ）、範囲（ｓｃａｌｅ）成分を算出することができる。

【0102】

すなわち、第１ターゲット座標、第２ターゲット座標～第ｎターゲット座標の平均値を補正値として算出して、後述する適用型オーバーレイ計測ステップＳ３００に適用することができる。

【0103】

図３に示されたように、適用型オーバーレイ計測ステップＳ３００は、前記補正値を適用してステージ５００を移動させ、レンズ部２００で複数のオーバーレイターゲットＴのうち少なくとも１つ以上の適用型オーバーレイターゲットＢを測定し、適用型オーバーレイターゲットＢのオーバーレイ値を計測するステップである。

【0104】

具体的には、図４に示されたように、適用型オーバーレイ計測ステップＳ３００は、第２ステージ移動ステップＳ３１０及び第２パターン測定ステップＳ３２０を含むことができる。

【0105】

第２ステージ移動ステップＳ３１０は、レンズ部２００が適用型オーバーレイターゲットＢが形成されたサイトの上方に位置するようにステージ５００を移動させる際に、前記補正値を適用してステージ５００を移動させるステップであり、第２パターン測定ステップＳ３２０は、レンズ部２００及び検出部３００で適用型オーバーレイターゲットＢを測定するステップである。

【0106】

例えば、第２ステージ移動ステップＳ３１０は、 第１適用型オーバーレイターゲットＢ－１が視野角ＦＯＶの中心に位置するように移動することができる。このとき、ステージ５００の移動は、補正値算出ステップＳ２００で算出された前記補正値を適用して移動し、第２パターン測定ステップＳ３２０を行うことができる。

【0107】

したがって、第１適用型オーバーレイターゲットＢ－１が視野中心Ｃから離隔して計測され得る。このとき、第１適用型オーバーレイターゲットＢ－１が視野中心Ｃから離隔した距離は、収集型オーバーレイターゲットＡが視野中心Ｃから離隔した距離よりも小さくなり得る。

【0108】

例えば、図８及び図９でのように、前記補正値が適用されていない収集型オーバーレイターゲットＡを測定した場合よりも、図１０のように、前記補正値が適用された適用型オーバーレイターゲットＢ－１を測定した場合に、前記補正値をステージ５００の移動時に適用したので、視野中心Ｃにさらに近接して計測され得る。

【0109】

すなわち、ウエハＷに形成された数多くのオーバーレイパターンが形成されたオーバーレイターゲットＴのうち予め設定された収集型オーバーレイターゲットＡからオフセット値を算出し、オーバーレイターゲットＴのうちの残りの適用型オーバーレイターゲットＢに補正値として適用することによって、ウエハＷの全体的なオーバーレイ計測速度が速くなり、工程時間が減少することができる。

【0110】

このとき、適用型オーバーレイ計測ステップＳ３００は、複数のオーバーレイターゲットＴのうちの第１適用型オーバーレイターゲットＢ、第２適用型オーバーレイターゲットＢ～第ｎ適用型オーバーレイターゲットＢを測定するように繰り返して行うことができる。

【0111】

適用型オーバーレイ計測ステップＳ３００は、複数形成された適用型オーバーレイターゲットＢを繰り返して測定することができ、例えば、図４のように、第２ステージ移動ステップＳ３１０において、 第１適用型オーバーレイターゲットＢ－１がレンズ部２００の下方に位置するようにステージ５００を移動させ、第２パターン測定ステップＳ３２０において 第１適用型オーバーレイターゲットＢ－１を測定することができる。

【0112】

このとき、第２ステージ移動ステップＳ３１０は、第１適用型オーバーレイターゲットＢ、前記第２適用型オーバーレイターゲットＢ～前記第ｎ適用型オーバーレイターゲットＢの測定のためのステージ５００の移動時に、それぞれ前記補正値を適用することができる。

【0113】

または、適用型オーバーレイ計測ステップＳ３００の後に、補正値算出ステップＳ２００を繰り返すことができる。

【0114】

具体的には、適用型オーバーレイ計測ステップＳ３００において、適用型オーバーレイターゲットＢが視野中心Ｃを基準として離隔した追加のターゲット座標の距離を算出し、補正値算出ステップＳ２００において、前記追加のターゲット座標を適用して前記補正値を算出することができる。

【0115】

すなわち、収集型オーバーレイ計測ステップＳ１００で算出された前記ターゲット座標と適用型オーバーレイ計測ステップＳ３００で算出された前記追加のターゲット座標の両方を適用して前記補正値が算出され得る。

【0116】

また、適用型オーバーレイ計測ステップＳ３００の後に、補正値算出ステップＳ２００を繰り返すことによって、前記追加のターゲット座標が累積し、これによって、前記補正値が継続してアップデートされて、オーバーレイの計測が続くほど、視野中心Ｃに次第に収束することができる。

【0117】

例えば、図１０乃至図１１のように、第１適用型オーバーレイターゲットＢ－１を測定する場合よりも、第２適用型オーバーレイターゲットＢ－２を測定する場合に、オーバーレイターゲットＴが視野中心Ｃにさらに近く位置することができる。

【0118】

このとき、複数のオーバーレイターゲットＴのうちの適用型オーバーレイターゲットＢは予め設定されてもよく、ウエハ別に異なってもよい。

【0119】

本発明の一実施例に係るオーバーレイ計測方法は、図６に示されたように、収集型オーバーレイ計測ステップＳ１００の前に、レンズ部２００及び検出部３００でウエハＷに形成されたグローバルマークＧＭを測定してウエハＷの基準座標を算出するウエハ座標算出ステップＳ４００をさらに含むことができる。

【0120】

ウエハ座標算出ステップＳ４００は、ステージ５００の上部にウエハＷが載置された後にウエハＷの定位置を確認するステップである。

【0121】

例えば、ウエハＷがステージ５００の上部において定位置に載置されない場合、その後に計測される複数のオーバーレイターゲットＴの計測位置は全てずれ得る。したがって、ウエハ座標算出ステップＳ４００でウエハＷの位置を確認し、ウエハＷが定位置に位置していない場合、基準座標を格納して、その後に計測される複数のオーバーレイターゲットＴに適用することができる。

【0122】

すなわち、補正値算出ステップＳ２００において、ステージ５００とウエハＷとの誤整列を補正するために、前記補正値に前記基準座標を適用して算出することができる。

【0123】

上述によれば、本発明のオーバーレイ計測装置及びオーバーレイ計測方法は、初期の測定でステージの移動によるオフセット値を測定し、これをその後の測定に反映することで、ウエハの誤整列による補正と、ステージの移動時に発生する誤差を補正し、測定の度に発生する誤差を減少させることができ、これによって、測定の正確度が高くなり、オーバーレイパターンが形成されたサイトが測定位置に移動する時間及び距離を節約し、作業者の工数を削減することができる。また、作業者個人の能力に大きく影響を受けていた最適化結果を、データを基盤とした自動最適化により、一貫した結果の導出が可能である。

【0124】

本発明は、図面に示された実施例を参考にして説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、これから様々な変形及び均等な他の実施例が可能であるということが理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的な保護範囲は、添付の特許請求の範囲の技術的思想によって定められなければならない。

【符号の説明】

【0125】

Ａ 収集型オーバーレイターゲット
Ｂ 適用型オーバーレイターゲット
ＧＭ グローバルマーク
Ｔ 複数のオーバーレイ計測ターゲット
Ｗ ウエハ
１００ 光源部
１１０ 絞り
１２０ スペクトルフィルター
１４０ ビームスプリッタ
２００ レンズ部
２１０ 対物レンズ
２２０ レンズ焦点アクチュエータ
３００ 検出部
４００ 制御部
５００ ステージ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】