特開 2024-66978 フォーカスを制御するオーバーレイ計測装置と方法、及びこのためのプログラム

(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】P2024066978

(43)【公開日】2024-05-16

(54)【発明の名称】フォーカスを制御するオーバーレイ計測装置と方法、及びこのためのプログラム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20240509BHJP

【ＦＩ】

H01L21/66 J

【審査請求】有

【請求項の数】21

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023108409

(22)【出願日】2023-06-30

(31)【優先権主張番号】10-2022-0144235

(32)【優先日】2022-11-02

(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】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(74)【代理人】

【識別番号】100165157

【弁理士】

【氏名又は名称】芝 哲央

(74)【代理人】

【識別番号】100126000

【弁理士】

【氏名又は名称】岩池 満

(74)【代理人】

【識別番号】100205659

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 拓也

(74)【代理人】

【識別番号】100185269

【弁理士】

【氏名又は名称】小菅 一弘

(72)【発明者】

【氏名】カン ジ－フン

(72)【発明者】

【氏名】キム ヒュン－テ

【テーマコード（参考）】

4M106

【Ｆターム（参考）】

4M106AA01

4M106BA04

4M106CA39

4M106CA50

4M106DB04

4M106DB07

4M106DB08

4M106DB12

4M106DB13

4M106DB14

4M106DB15

4M106DB16

4M106DB20

4M106DJ04

4M106DJ19

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ウエハに対する計測時間を短縮するため、フォーカスを制御するオーバーレイ計測装置、オーバーレイ計測装置のフォーカスを制御する方法、及びそのためのプログラムを提供する。
【解決手段】対物レンズ１２０、メモリ１８０、対物レンズ１２０を動作させて、ステージ１９０上に置かれたウエハ１４０との距離を調節するレンズフォーカスアクチュエータ１２５及びメモリ１８０とレンズフォーカスアクチュエータ１２５の動作を制御するプロセッサ１７０を含むオーバーレイ計測装置１００であって、プロセッサ１７０は、ウエハ１４０の各サイト別に第１高さ値を獲得し、獲得した第１高さ値を当該サイトとマッチングして貯蔵し、ウエハ１４０の各サイトに対する初期計測が始まる場合、当該サイトの貯蔵された第１高さ値に基づいて、レンズフォーカスアクチュエータ１２５を制御して、対物レンズ１２０のＺ軸移動を制御することができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

フォーカスを制御するオーバーレイ計測装置において、
対物レンズ；
メモリ；
前記対物レンズを動作させて、ウエハとの距離を調節するレンズフォーカスアクチュエータ；及び、
前記メモリ及び前記レンズフォーカスアクチュエータの動作を制御するプロセッサを含み、
前記プロセッサは、
前記ウエハの各サイト別に第１高さ値を獲得し、
前記獲得された第１高さ値を当該サイトとマッチングして貯蔵し、
ウエハの各サイトに対する初期計測が始まる場合、当該サイトの貯蔵された第１高さ値に基づいて、前記レンズフォーカスアクチュエータを制御して、前記対物レンズのＺ軸移動を制御するように設定された、
オーバーレイ計測装置。

【請求項2】

前記プロセッサは、
前記ウエハが置かれたステージのＸＹ軸移動と、前記対物レンズのＺ軸移動を同時に制御するように設定された、
請求項１に記載のオーバーレイ計測装置。

【請求項3】

前記プロセッサは、
前記対物レンズのＺ軸移動が完了した状態で、前記ウエハに対する第２高さ値を獲得し、
前記第１高さ値と前記第２高さ値との差をモデリングして、次のサイトの高さ値を予測し、
前記予測された高さ値に基づいて、前記次のサイトにおける前記対物レンズのＺ軸移動を制御するように設定された、
請求項１に記載のオーバーレイ計測装置。

【請求項4】

前記プロセッサは、
前記ウエハの現在のサイトで獲得した高さ値を前記メモリに貯蔵し、
前記現在のサイトで獲得した高さ値を次のサイトに適用して、前記対物レンズのＺ軸移動を制御するように設定された、
請求項１に記載のオーバーレイ計測装置。

【請求項5】

前記プロセッサは、
前記ステージのＸＹ軸移動時点に、前記対物レンズの焦点距離を調節するように設定された、
請求項２に記載のオーバーレイ計測装置。

【請求項6】

前記プロセッサは、
前記ウエハに構成された複数のフィールドのそれぞれに含まれる複数のサイトのそれぞれに対して、現在のサイトで獲得した高さ値を次のサイトに適用して、前記対物レンズのＺ軸移動を制御するように設定された、
請求項１に記載のオーバーレイ計測装置。

【請求項7】

前記第１高さ値及び前記第２高さ値は、それぞれ当該サイトにおける焦点位置の変化による位相差に基づいて計算される、
請求項３に記載のオーバーレイ計測装置。

【請求項8】

オーバーレイ計測装置のフォーカスを制御する方法において、
ウエハの各サイト別に第１高さ値を獲得する過程；
前記獲得された第１高さ値を当該サイトとマッチングして貯蔵する過程；及び、
ウエハの各サイトに対する初期計測が始まる場合、当該サイトの貯蔵された第１高さ値に基づいて、対物レンズのＺ軸移動を制御する過程を含む、
方法。

【請求項9】

前記対物レンズのＺ軸移動を制御する過程は、
前記ウエハが置かれたステージのＸＹ軸移動を同時に制御する過程を含む、
請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記方法は、
前記対物レンズのＺ軸移動が完了した状態で、前記ウエハに対する第２高さ値を獲得する過程；
前記第１高さ値と前記第２高さ値との差をモデリングして、次のサイトの高さ値を予測する過程；及び、
前記予測された高さ値に基づいて、前記次のサイトにおける前記対物レンズのＺ軸移動を制御する過程をさらに含む、
請求項８に記載の方法。

【請求項11】

前記方法は、
前記ウエハの現在のサイトで獲得した高さ値をメモリに貯蔵する過程；及び、
前記現在のサイトで獲得した高さ値を次のサイトに適用して、前記対物レンズのＺ軸移動を制御する過程をさらに含む、
請求項８に記載の方法。

【請求項12】

前記方法は、
前記ウエハに構成された複数のフィールドのそれぞれに含まれる複数のサイトのそれぞれに対して、現在のサイトで獲得した高さ値を次のサイトに適用して、前記対物レンズのＺ軸移動を制御する過程をさらに含む、
請求項８に記載の方法。

【請求項13】

オーバーレイ計測装置のフォーカスを制御する命令語等を貯蔵するプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な貯蔵媒体において、
前記プログラムは、
ウエハの各サイト別に第１高さ値を獲得する命令語等；
前記獲得された第１高さ値を当該サイトとマッチングして貯蔵する命令語等；及び、
ウエハの各サイトに対する初期計測が始まる場合、当該サイトの貯蔵された第１高さ値に基づいて、対物レンズのＺ軸移動を制御する命令語等を含む、
コンピュータ読み取り可能な貯蔵媒体。

【請求項14】

前記プログラムは、
前記ウエハが置かれたステージのＸＹ軸移動と、前記対物レンズのＺ軸移動を同時に制御する命令語等を含む、
請求項１３に記載のコンピュータ読み取り可能な貯蔵媒体。

【請求項15】

前記プログラムは、
前記対物レンズのＺ軸移動が完了した状態で、前記ウエハに対する第２高さ値を獲得する命令語等；
前記第１高さ値と前記第２高さ値との差をモデリングして、次のサイトの高さ値を予測する命令語等；及び、
前記予測された高さ値に基づいて、前記次のサイトにおける前記対物レンズのＺ軸移動を制御する命令語等を含む、
請求項１３に記載のコンピュータ読み取り可能な貯蔵媒体。

【請求項16】

前記プログラムは、
前記ウエハの現在のサイトで獲得した高さ値をメモリに貯蔵する命令語等；及び、
前記現在のサイトで獲得した高さ値を次のサイトに適用して、前記対物レンズのＺ軸移動を制御する命令語等を含む、
請求項１３に記載のコンピュータ読み取り可能な貯蔵媒体。

【請求項17】

前記プログラムは、
前記ウエハに構成された複数のフィールドのそれぞれに含まれる複数のサイトのそれぞれに対して、現在のサイトで獲得した高さ値を次のサイトに適用して、前記対物レンズのＺ軸移動を制御する命令語等を含む、
請求項１３に記載のコンピュータ読み取り可能な貯蔵媒体。

【請求項18】

フォーカスを制御するオーバーレイ計測装置において、
対物レンズ；
メモリ；
前記対物レンズを動作させて、ウエハとの距離を調節するレンズフォーカスアクチュエータ；及び、
前記メモリ及び前記レンズフォーカスアクチュエータの動作を制御するプロセッサを含み、
前記プロセッサは、
第１ウエハに対する第１位置情報を獲得し、
前記獲得された第１位置情報を前記メモリに貯蔵し、
前記第１ウエハの後、第２ウエハに対する初期計測が始まる場合、前記貯蔵された第１位置情報に基づいて、前記レンズフォーカスアクチュエータを制御して、前記対物レンズのＺ軸移動を制御するように設定された、
オーバーレイ計測装置。

【請求項19】

前記プロセッサは、
前記第２ウエハが置かれたステージのＸＹ軸移動を同時に制御するように設定された、
請求項１８に記載のオーバーレイ計測装置。

【請求項20】

前記プロセッサは、
前記対物レンズのＺ軸移動が完了した状態で、前記第２ウエハに対する第２位置情報を獲得し、
前記第１位置情報の第１高さ値と、前記第２位置情報の第２高さ値との差をモデリングして、前記第２ウエハの後、第３ウエハの第３高さ値を予測し、
前記予測された第３高さ値に基づいて、前記第３ウエハにおける前記対物レンズのＺ軸移動を制御するように設定された、
請求項１８に記載のオーバーレイ計測装置。

【請求項21】

前記第１高さ値及び前記第２高さ値は、それぞれサイトにおける焦点位置の変化による位相差に基づいて計算される、
請求項２０に記載のオーバーレイ計測装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、フォーカスを制御するオーバーレイ計測装置と方法、及びこのためのプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

通常、技術の発展に伴い、ウエハの特性を計測する半導体ウエハのサイズは小さくなり、計測装置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、特定の位置における所望の回路の構造及び要素らが順次形成されるように、複数の製造過程を経らなければならない。これら製造過程は、ウエハ上にパターン化した層を順次生成するようにする。

【0003】

このように繰り返される積層工程らによって、集積回路内に電気的に活性化したパターンが生成される。このとき、各々の構造は、生産工程で許容する誤差範囲内に整列されていないと、電気的に活性化したパターンの間に干渉が起こり、この現象によって、製造された回路の性能及び信頼性に問題が生じ得る。これら層間の整列誤差を測定及び検証するために、オーバーレイ測定ツールが使用される。

【0004】

一般的なオーバーレイ計測及び方法らは、２つの層間の整列が許容誤差内にあるか、測定及び検証を行う。そのうち、１つの方法は、基板上で特定の位置にオーバーレイマークと呼ばれる構造物を形成し、この構造物を光学的なイメージ獲得装備で撮影して、オーバーレイを測定することである。

【0005】

これら測定のため従来は、ステージをＸＹ軸（すなわち、Ｘ軸Ｙ軸）方向に移動させた後、対物レンズをＺ軸方向に移動させる。

【0006】

ところが、これら従来の方法は、測定しようとするサイトの位置にステージを ＸＹ軸移動した後、ＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）システムによって計測された高さに合わせて、対物レンズをＺ軸方向に調節するため、ウエハに対する計測時間（例：ＭＡＭ（Ｍｏｖｅ Ａｃｑｕｉｒｅ Ｍｅａｓｕｒｅ）Ｔｉｍｅ）が増加し、これによって、作業性能が落ちるという問題点があった。

【0007】

よって、ウエハの各サイト別に高さを予め予測して、ステージの移動と対物レンズの移動を同時に行うことにより、ウエハに対する計測時間を短縮する必要性が提起されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

よって、本発明は、フォーカスを制御するオーバーレイ計測装置と方法、及びこのためのプログラムを提供することである。

【0009】

また、本発明は、ステージの移動と対物レンズの移動を同時に行うオーバーレイ計測装置と方法、及びこのためのプログラムを提供することである。

【0010】

本発明の目的は、以上で言及した目的に制限されず、言及していない本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解することができ、本発明の実施形態によってより明らかに理解することができる。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示した手段及びその組み合わせによって実現できることが分かりやすい。

【課題を解決するための手段】

【0011】

かかる目的を達するために、本発明の一実施形態によるフォーカスを制御するオーバーレイ計測装置において、対物レンズ；メモリ；前記対物レンズを動作させて、ウエハとの距離を調節するレンズフォーカスアクチュエータ；及び前記メモリ及び前記レンズフォーカスアクチュエータの動作を制御するプロセッサを含み、前記プロセッサは、前記ウエハの各サイト別に第１高さ値を獲得し、前記獲得された第１高さ値を当該サイトとマッチングして貯蔵し、ウエハの各サイトに対する初期計測が始まる場合、当該サイトの貯蔵された第１高さ値に基づいて、前記レンズフォーカスアクチュエータを制御して、前記対物レンズのＺ軸移動を制御することができる。

【0012】

また、本発明の一実施形態によるオーバーレイ計測装置のフォーカスを制御する方法は、ウエハの各サイト別に第１高さ値を獲得する過程；前記獲得された第１高さ値を当該サイトとマッチングして貯蔵する過程；及びウエハの各サイトに対する初期計測が始まる場合、当該サイトの貯蔵された第１高さ値に基づいて、対物レンズのＺ軸移動を制御する過程を含むことができる。

【0013】

また、本発明の一実施形態によるオーバーレイ計測装置のフォーカスを制御する命令語等を貯蔵するプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な貯蔵媒体において、前記プログラムは、ウエハの各サイト別に第１高さ値を獲得する命令語等；前記獲得された第１高さ値を当該サイトとマッチングして貯蔵する命令語等；及びウエハの各サイトに対する初期計測が始まる場合、当該サイトの貯蔵された第１高さ値に基づいて、対物レンズのＺ軸移動を制御する命令語等を含むことができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明は、ウエハの各サイト別に高さ値を獲得し、ウエハの各サイトに対する初期計測が始まる場合、当該サイトの貯蔵された高さ値に基づいて、対物レンズのＺ軸移動を制御することで、ウエハに対する計測時間を短縮することができる。

【0015】

また、本発明は、ウエハが置かれたステージのＸＹ軸移動と対物レンズのＺ軸移動を同時に行わせることで、計測時間の短縮による作業性能を向上させることができる。

【0016】

また、本発明は、第１高さ値に基づいて、対物レンズのＺ軸移動が完了した状態で、ウエハに対する第２高さ値を獲得し、前記第１高さ値と前記第２高さ値との差をモデリングすることで、前記予測された高さ値に基づいて、次のサイトにおける対物レンズのＺ軸移動を効率よく制御することができる。

【0017】

また、本発明は、ウエハの現在のサイトで獲得した高さ値をメモリに貯蔵するか、次のサイトの高さ値を測定するために更新することで、現在のサイトで獲得した高さ値を次のサイトに適用して、対物レンズのＺ軸移動を予め予測することができる。

【0018】

また、本発明は、ウエハの現在のサイトで獲得した高さ値をメモリに貯蔵するか、次のサイトの高さ値を測定するために更新することで、ウエハの間の多くの変化及び計測装置のハードウェアの条件によるＺ軸の差にもかかわらず、予測性能を高めることができる。

【0019】

上述した効果並びに本発明の具体的な効果は、以下の発明を実施するための形態を説明すると共に記述する。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一実施形態によるオーバーレイ計測装置の概念図である。

【図2】本発明の一実施形態によるウエハのサイトに対する高さ値を予測する過程を示した手順図である。

【図3】本発明の一実施形態によるウエハのサイトに対する高さ値の予測に基づいて、ウエハを計測する過程を示した手順図である。

【図4】本発明の一実施形態によるウエハがステージ上に安着した状態を示した例示図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

前述した目的、特徴及び長所は、添付の図面を参照して詳細に後述され、これによって、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明の技術的思想を容易に実施することができる。本発明を説明するにあたり、本発明に係る公知の技術に対する具体的な説明が、本発明の要旨を曖昧にすると判断される場合には、詳細な説明を省略する。以下では、添付の図面を参照して、本発明による好ましい実施形態を詳説することとする。図面における同じ参照符号は、同一又は類似の構成要素を示すために使われる。

【0022】

たとえ第１、第２などは、様々な構成要素を述べるために使われるものの、これら構成要素は、これらの用語によって制限されないことは勿論である。これらの用語は、単に一構成要素を他構成要素と区別するために使うものであって、特に逆の記載がない限り、第１構成要素は、第２構成要素であってもよいことは勿論である。

【0023】

以下では、構成要素の「上部（又は下部）」又は構成要素の「上（又は下）」に任意の構成が配されるということは、任意の構成が、上記構成要素の上面（又は下面）に接して配されるだけでなく、上記構成要素と、上記構成要素上に（又は下に）配された任意の構成との間に他の構成が介在し得ることを意味する。

【0024】

また、ある構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」又は「接続」されると記載されている場合、上記構成要素は、互いに直接に連結されるか、或いは接続されていてもよいが、各構成要素の間に他の構成要素が「介在」するか、各構成要素が他の構成要素を介して「連結」、「結合」又は「接続」されていてもよいと理解しなければならない。

【0025】

全明細書において、特に逆の記載がない限り、各構成要素は、単数であってもよく、複数であってもよい。

【0026】

本明細書で使われる単数の表現は、文脈上明らかに他に意味しない限り、複数の表現を含む。本出願における「構成される」又は「含む」などの用語は、明細書上に記載の複数の構成要素、又は複数の段階を必ずしも全て含むものであると解釈されてはならず、そのうち一部の構成要素又は一部の段階は、含まれていなくてもよく、又はさらなる構成要素又は段階をさらに含むことができると解釈しなければならない。

【0027】

全明細書において、「Ａ及び／又はＢ」とするとき、これは特に逆の記載がない限り、Ａ、Ｂ又はＡ及びＢを意味し、「Ｃ～Ｄ」とするとき、これは特に逆の記載がない限り、Ｃ以上かつＤ以下であることを意味する。

【0028】

以下では、本発明の幾つかの実施形態によるフォーカスを制御するオーバーレイ計測装置と方法、及びこのためのプログラムを説明することとする。

【0029】

図１は、本発明の一実施形態によるオーバーレイ計測装置の概念図である。

【0030】

図１を参照すると、本発明の一実施形態によるオーバーレイ計測装置１００は、ウエハ１４０に形成された相異する層にそれぞれ形成された第１オーバーレイマーク（ＯＭ１）と、第２オーバーレイマーク（ＯＭ２）との間の誤差を計測する装置である。

【0031】

例えば、第１オーバーレイマーク（ＯＭ１）は、以前層（ｐｒｅｖｉｏｕｓ ｌａｙｅｒ）に形成されたオーバーレイマークであり、第２オーバーレイマーク（ＯＭ２）は、現在層（ｃｕｒｒｅｎｔ ｌａｙｅｒ）に形成されたオーバーレイマークであってもよい。オーバーレイマークは、ダイ領域に半導体デバイスを形成するための層を形成するとともに、スクライブレーンに形成される。例えば、第１オーバーレイマーク（ＯＭ１）は、絶縁膜パターンと共に形成され、第２オーバーレイマーク（ＯＭ２）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ていてもよい。

【0032】

この場合、第２オーバーレイマーク（ＯＭ２）は、外部に露出しているが、第１オーバーレイマーク（ＯＭ１）は、フォトレジスト層によって遮られた状態であり、フォトレジスト材料からなる第２オーバーレイマーク（ＯＭ２）とは、光学的性質が異なる酸化物からなる。また、第１オーバーレイマーク（ＯＭ１）と第２オーバーレイマーク（ＯＭ２）の焦点面は、同じか又は相違する。

【0033】

本発明の一実施形態によるオーバーレイ計測装置１００は、光源１１０、第１ビームスプリッタ（ｂｅａｍ ｓｐｌｉｔｔｅｒ）１１２、第１ミラー１１３、第１スペクトラムフィルタ（ｃｏｌｏｒ ｆｉｌｔｅｒ）１１４、第２スペクトラムフィルタ１１５、ビームコンバイナ（ｂｅａｍ ｃｏｍｂｉｎｅｒ）１１６、第２ミラー１１７、リレーレンズ１１８、偏光フィルタ１２１、絞り１５１、第２検出機１３３、焦点アクチュエータ１３４、ズームレンズ１３２、第１検出機１３１、第２ビームスプリッタ１３０、光学素子１２７、第３ビームスプリッタ１２４、ラムダ波長板１２２、対物レンズ１２０、レンズフォーカスアクチュエータ１２５、絞り１５１、ＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）１６１、プロセッサ１７０、及びメモリ１８０を含むことができる。

【0034】

図１に示されたオーバーレイ計測装置１００の構成は、一実施形態に従うものであり、オーバーレイ計測装置１００の構成要素らは、図１に示された実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて、一部の構成要素を付加、変更又は削除することができる。例えば、オーバーレイ計測装置１００は、プロセッサ１７０によってオーバーレイ計測装置１００の各構成の動作を制御させる命令語等、プログラム、ロジッグなどを貯蔵するメモリ１８０を含むことができる。

【0035】

一実施形態によれば、光源１１０では、ハロゲンランプ、ゼノンランプ、スーパーコンティニュームレーザ（ｓｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍ ｌａｓｅｒ）、発光ダイオード、レーザ励起ランプ（ｌａｓｅｒ ｉｎｄｕｃｅｄ ｌａｍｐ）などを用いることができる。

【0036】

一実施形態によれば、第１ビームスプリッタ１１２は、光源１１０から出たビームを２つのビームに分離させる役割を担う。第１ビームスプリッタ１１２は、光源１１０から出たビームの一部は透過させ、一部は反射させて、光源１１０から出たビームを２つのビームに分離させる。

【0037】

一実施形態によれば、第１ミラー１１３は、第１ビームスプリッタ１１２と第２スペクトラムフィルタ１１５との間に設置されて、第１ビームスプリッタ１１２で反射したビームを第２スペクトラムフィルタ１１５に向かうように、ビームの経路を変更させる。

【0038】

一実施形態によれば、第１スペクトラムフィルタ１１４は、第１ビームスプリッタ１１２から分離されたビームのうち、第１ビームスプリッタ１１２を透過したビームの中心波長及びバンド幅を、現在層に形成された第２オーバーレイマーク（ＯＭ２）のイメージ獲得に適して調節する役割を担う。スペクトラムフィルタは、フィルタホイール、線状並進デバイス、フリッパデバイスのうち１つを用いることができる。

【0039】

一実施形態によれば、第２スペクトラムフィルタ１１５は、第１ビームスプリッタ１１２から分離されたビームのうち、第１ビームスプリッタ１１２で反射したビームの中心波長及びバンド幅を、以前層に形成された第１オーバーレイマーク（ＯＭ１）のイメージ獲得に適して調節する役割を担う。本発明は、第１スペクトラムフィルタと第２スペクトラムフィルタを種々のフィルタに取り替えることができる。そして、スペクトラムフィルタは、フィルタホイール、線状並進デバイス、フリッパデバイスのうち少なくとも１つを含むことができる。

【0040】

一実施形態によれば、ビームコンバイナ（ｂｅａｍ ｃｏｍｂｉｎｅｒ）１１６は、第１スペクトラムフィルタ１１４と第２スペクトラムフィルタ１１５を通過した光を合わせる役割を担う。第１スペクトラムフィルタ１１４を通過した光は、ビームコンバイナ１１６を透過し、第２スペクトラムフィルタ１１５を通過したビームは、第２ミラー１１７によってビームコンバイナ１１６に向かうように、ビームの経路が変更された後、ビームコンバイナ１１６で反射して、ビームコンバイナ１１６を透過したビームとさらに合わさった後、絞り１５１を通過する。

【0041】

一実施形態によれば、絞り１５１は、ビームコンバイナを透過したビームを、第１オーバーレイマーク（ＯＭ１）の撮影に適した形態に変更する役割を担う。

【0042】

一実施形態によれば、第２検出機１３３は、第２ビームスプリッタ１３０で反射したビームを検出する。第２検出機１３３は、焦点アクチュエータ（ｆｏｃｕｓ ａｃｔｕａｔｏｒ）１３４に設置されて、第２ビームスプリッタ１３０と第２検出機１３３との間の距離が調節される。第２検出機１３３は、第１オーバーレイマーク（ＯＭ１）のイメージを獲得する。

【0043】

一実施形態によれば、第１検出機１３１は、第２ビームスプリッタ１３０を通過したビームを検出する。第１検出機１３１は、第２オーバーレイマーク（ＯＭ２）のイメージを獲得することができる。

【0044】

または、使用者の設定によって、第２検出機は動作せずに、第１検出機のみにおいて、第１オーバーレイマーク（ＯＭ１）と第２オーバーレイマーク（ＯＭ２）のイメージ獲得を実施することができる。

【0045】

一実施形態によれば、ズームレンズ１３２は、第２ビームスプリッタ１３０と焦点アクチュエータ１３４との間に設置される。ズームレンズ１３２は、第２検出機１３３の位置変化値を焦点アクチュエータ１３４から受信し、これに基づいて、第２オーバーレイマーク（ＯＭ２）のイメージと第１オーバーレイマーク（ＯＭ１）のイメージとの倍率を一致させる役割を担う。第１オーバーレイマーク（ＯＭ１）と第２オーバーレイマーク（ＯＭ２）との高さ差によって、第２検出機１３３と第２ビームスプリッタ１３０との間の光経路距離は、第１検出機１３１と第２ビームスプリッタ１３０との間の光経路距離と異なるため、第１検出機１３１で獲得されたイメージと、第２検出機１３３で獲得されたイメージとの倍率が相異し得る。正確なオーバーレイ誤差を測定するためには、倍率を一致させなければならない。

【0046】

一実施形態によれば、第２ビームスプリッタ１３０は、対物レンズ１２０で収集したビームを２つのビームに分離する役割を担う。第２ビームスプリッタ１３０は、チューブビームスプリッタと、ダイクロイックフィルタ（ｄｉｃｈｒｏｉｃ ｆｉｌｔｅｒ）とを含むことができる。ダイクロイックフィルタは、特定の波長ビームを透過させるフィルタである。対物レンズ１２０で収集したビームは、ラムダ波長板１２２、第３ビームスプリッタ１２４及び光学素子１２７を経て、第２ビームスプリッタ１３０で２つのビームに分離される。すなわち、第１オーバーレイマーク（ＯＭ１）の検出に適したビームと、第２オーバーレイマーク（ＯＭ２）の検出に適したビームとに分離される。

【0047】

一実施形態によれば、前記光学素子１２７は、ホットミラー（ｈｏｔ ｍｉｒｒｏｒ）と、コールドミラー（ｃｏｌｄ ｍｉｒｒｏｒ）とを含むことができる。

【0048】

一実施形態によれば、第３ビームスプリッタ１２４は、コンバイナ１１６を介して合わさったビームを、さらに２つのビームに分離する役割を担う。ビームコンバイナ１１６を介して合わさったビームは、リレーレンズ１１８及び偏光フィルタ１２１を経て偏光した状態で、第３ビームスプリッタ１２４で２つのビームに分離される。

【0049】

一実施形態によれば、対物レンズ１２０は、コンバイナ１１６で合わさった後、第３ビームスプリッタ１２４で反射した後、ラムダ波長板１２２を経て、円偏光となったビームをウエハ１４０の測定位置に集光させ、測定位置で反射したビームを収集する役割を担う。対物レンズ１２０は、レンズフォーカスアクチュエータ（ｌｅｎｓ ｆｏｃｕｓ ａｃｔｕａｔｏｒ）１２５に設置される。

【0050】

一実施形態によれば、レンズフォーカスアクチュエータ１２５は、対物レンズ１２０とウエハ１４０との間の距離を調節して、焦点面が第１オーバーレイマーク（ＯＭ１）又は第２オーバーレイマーク（ＯＭ２）に位置するように調節することができる。レンズフォーカスアクチュエータ１２５は、プロセッサ１７０の制御下で、対物レンズ１２０をウエハ方向（例：Ｙ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。

【0051】

一実施形態によれば、レンズフォーカスアクチュエータ１２５が焦点面を調節するとき、現在層又は以前層の位置だけでなく、他の位置でも焦点距離を調節することができる。

【0052】

一実施形態によれば、光学素子は、ビームスプリッタを透過したビームの経路に対して、４５゜を成すように設置される。これは、オートフォーカスモジュールにビームを送るためのものであり、長波長ビームを反射させ、短波長ビームを透過させるか、或いは短波長ビームを反射させ、長波長ビームを透過させることを特徴とする。光学素子は、ホットミラー又はコールドミラーのうち１つから構成可能である。

【0053】

一実施形態によれば、オートフォーカスモジュールは、フォーカスを調節するためのものであって、対物レンズとウエハとの間の距離をレーザを用いて感知する役割を担う。すなわち、検出機の焦点位置の変化によって生成される位相差を計算する役割を担う。オートフォーカスモジュールは、位相差方式のオートフォーカスセンサモジュールを用いることができる。例えば、オートフォーカスセンサモジュールで獲得した焦点が「標準焦点」と一致する場合は、オートフォーカスセンサモジュールで計算された位相差の値が０であってもよく、一致していない場合には、焦点の位置によって＋又は－値であってもよい。「標準焦点」とは、センサに結像するレーザ信号を基準に決定された第１又は第２検出機、オートフォーカスセンサの焦点である。「標準焦点」は、実際の整列イメージの獲得に適した「測定焦点」と一致していてもよいが、第１オーバーレイマーク（ＯＭ１）と第２オーバーレイマーク（ＯＭ２）との高さ差が大きい場合は、ほとんど異なる。

【0054】

オートフォーカスセンサは、ウエハの測定領域で反射した反射光によって、焦点位置による信号を獲得する。また、オートフォーカスセンサは、焦点位置を調節するように、ウエハの測定領域と対物レンズとの間の距離を調節するアクチュエータを調節することができる。

【0055】

一実施形態によれば、メモリ１８０は、オーバーレイ計測装置１００の少なくとも１つの他の構成要素に係る命令又はデータを貯蔵することができる。メモリ１８０は、ウエハの各サイトに対する高さ値及び当該サイトの位置に関する情報を貯蔵することができ、これら情報を獲得及び貯蔵するのに必要な命令語等、アルゴリズム、プログラム、ソフトウェアのうち少なくとも一部を貯蔵することができる。

【0056】

また、メモリ１８０は、オーバーレイ計測装置１００に既設定された設定値、及びプロセッサ１７０の動作に基づいて生成されるデータ（例；高さ値及び位置情報など）を貯蔵することができる。

【0057】

また、メモリ１８０は、第１ウエハで測定した位置を貯蔵することができ、これら貯蔵された位置は、第１ウエハの後、第２ウエハで測定しようとする位置に予め移動するために用いることができる。

【0058】

また、メモリ１８０は、オーバーレイ計測装置１００が行える様々な機能を実行可能な命令語等を貯蔵することができる。

【0059】

一実施形態によれば、プロセッサ１７０は、ステージ１９０上に置かれたウエハの各サイト別に高さ値（例：対物レンズとサイトとの間の距離、第１高さ値）を獲得し、前記獲得された第１高さ値を当該サイトの位置情報（例：ウエハ上における当該サイトの位置）とマッチングして貯蔵することができる。プロセッサ１７０は、ＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）１６１を制御して、ステージ１９０上に置かれたウエハの各サイト別に高さ値を測定することができる。

【0060】

本発明の一実施形態によれば、ウエハに対する測定時間を減らすために、プロセッサ１７０は、第１ウエハ（例：一番目のウエハ）における測定位置をメモリ１８０に貯蔵し、第２ウエハ（例：第１ウエハの後に測定するウエハ）に対する測定時、前記貯蔵された第１ウエハに対する測定位置に対物レンズを移動させて測定することができる。

【0061】

例えば、第１ウエハに対する測定位置を決定するときは、レーザを使用し、これら測定位置は、オートフォーカスボード（ＡｕｔｏＦｏｃｕｓ Ｂｏａｒｄ）を介してリアルタイムでＧＵＩ Ｐｒｏｇｒａｍに伝送されて記録される。

【0062】

その後、第２ウエハからは、記録された測定位置に基づいて対物レンズが予め移動するようになり、第１ウエハと第２ウエハとの測定位置差は、オートフォーカスを行うことで、補正される。そして、第２ウエハに対する測定位置値も、オートフォーカスボードを介してリアルタイムでＧＵＩ Ｐｒｏｇｒａｍに伝送される。

【0063】

そして、プロセッサ１７０は、これら情報に基づいて、第１ウエハと第２ウエハとの間の差を補正するアルゴリズムを行うことができる。

【0064】

以下では、１つのウエハにおけるサイトらの間の高さに基づいて、対物レンズのＺ軸移動について記述したが、これは、単に実施形態だけであり、本発明は、ウエハらの間（例：第１ウエハと第２ウエハ）にも適用することができる。

【0065】

１つのウエハには複数のフィールドが形成されており、１つのフィールドには、複数のサイト（例：４個）が存在していてもよい。そして、プロセッサ１７０は、各々のサイトについて、高さに対する値と当該サイトの位置に関する情報を獲得することができる。プロセッサ１７０は、獲得された高さ値と位置に関する情報をマッチングして、メモリ１８０に貯蔵することができる。

【0066】

例えば、前記メモリ１８０は、ウエハの各サイトに対する座標、各サイトの座標に該当するサンプルの高さ、予測高さ、測定高さ、及びＺ軸の移動値を含むテーブルを貯蔵することができる。下記の表１は、これらテーブルを示した例示図である。

【0067】

【表1】

【0068】

表１に示されたように、例えば、ＸＹ座標が（０，０）であるサイトのサンプルの高さは９９であり、実際の高さが１００であると、対物レンズのＺ軸は、１だけ（すなわち、１００－９９）移動する。同様、ＸＹ座標が（０，１）であるサイトのサンプルの高さは１００であり、実際の高さが１００であると、対物レンズのＺ軸は、移動しない。

【0069】

このように、プロセッサ１７０は、各サイトの各座標に対するサンプルの高さと実際の高さを測定して、上記テーブルに記録する。

【0070】

その後、ＸＹ座標が（Ｎ，Ｎ）であるサイトのサンプルの高さが９８である状態で、予測高さは１００であり、実際の高さが１０１であると、対物レンズのＺ軸は、１だけ（すなわち、１０１－１００）移動する。ここで、ＸＹ座標が（Ｎ，Ｎ）である場合の予測高さ（すなわち、１００）は、先行データをモデリングした値である。

【0071】

このためにプロセッサ１７０は、ウエハのサンプルサイトに対する高さ値と、これに対応するサンプルサイトの位置情報を獲得して、メモリ１８０に貯蔵するサンプリング動作（すなわち、先行過程）を行うことができる。これらサンプリング動作によって、サンプルサイトに対する０度～１８０度における高さ値を獲得することができる。

【0072】

一実施形態によれば、プロセッサ１７０は、ウエハの各サイトに対する初期計測（すなわち、先行過程の後、予測高さでサイトに対する焦点距離を調節する過程）が始まる場合、当該サイトの貯蔵された第１高さ値に基づいて、レンズフォーカスアクチュエータ１２５を制御して、対物レンズ１２０のＺ軸移動を制御することができる。

【0073】

プロセッサ１７０は、ウエハが置かれたステージ１９０をＸＹ軸に移動させて、対物レンズ１２０のＺ軸移動を制御することができる。例えば、プロセッサ１７０は、ステージ１９０のＸＹ軸移動と、対物レンズ１２０のＺ軸移動を同時に制御することができる。すなわち、プロセッサ１７０は、ステージ１９０のＸＹ軸移動を制御するとともに、対物レンズ１２０の焦点距離を調節することができる。

【0074】

このように、本発明は、対物レンズ１２０の移動距離を短縮することで、サイトを計測する時間（例：ＭＡＭ（Ｍｏｖｅ Ａｃｑｕｉｒｅ Ｍｅａｓｕｒｅ）Ｔｉｍｅ）を効率よく短縮することができる。

【0075】

一実施形態によれば、プロセッサ１７０は、対物レンズ１２０のＺ軸移動が完了した状態で、ウエハ（例：ウエハの当該サイト）に対する第２高さ値を獲得し、前記第１高さ値と前記第２高さ値との差をモデリングして、次のサイトの高さ値を予測することができる。前記モデリングは、次のサイトの高さ値を予測することを意味する。例えば、プロセッサ１７０は、現在のサイトで測定された距離値を用いて、次のサイトにおける距離値を予測することができる。そして、プロセッサ１７０は、かかる予測によって獲得された高さ値について誤り有無を確認することができる。モデリングは、Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅ Ｍｅｔｈｏｄを基づくモデリングのみならず、様々なモデリングを含むことができる。

【0076】

そして、プロセッサ１７０は、前記予測された高さ値に基づいて、次のサイトにおける対物レンズ１２０のＺ軸移動を制御することができる。例えば、プロセッサ１７０は、次のサイトのパターンを認識するために、前記予測された高さ値で対物レンズ１２０の焦点を調節することができる。

【0077】

このように、プロセッサ１７０は、ウエハに構成された複数のフィールドのそれぞれに含まれる複数のサイトのそれぞれに対して、現在のサイトで獲得した高さ値を次のサイトに適用して、ステージ１９０のＸＹ軸移動と、対物レンズ１２０のＺ軸移動を同時に制御することができる。

【0078】

または、プロセッサ１７０は、現在のウエハで獲得した高さ値を次のウエハに適用して、ステージ１９０のＸＹ軸移動と、対物レンズ１２０のＺ軸移動を同時に制御することができる。これによって、本発明は、サイトを計測する時間（例：ＭＡＭ Ｔｉｍｅ）を効率よく短縮することができる。

【0079】

そして、プロセッサ１７０は、ステージ１９０のＸＹ軸移動と、対物レンズ１２０のＺ軸移動を同時に行った後、ウエハに対するＰＲＵ（Ｐａｔｔｅｒｎ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）を用いて、測定ターゲットをＦＯＶ（Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｖｉｅｗ）イメージの中心にステージ１９０のＸＹ軸移動を制御する過程（例：ＰＲＵ Ｇｒａｂ）であってもいい。そして、プロセッサ１７０は、ＦＯＶイメージに対する測定のため、対物レンズ１２０のＺ軸移動を制御する過程（例：Ｍｅａｓｕｒｅ Ｆｏｃｕｓ Ｍｏｖｅ）を行った後、測定過程（例：Ｍｅａｓｕｒｅ）を行うことができる。

【0080】

一実施形態によれば、プロセッサ１７０は、レンズフォーカスアクチュエータ１２５の制御に基づく対物レンズ１２０の焦点距離（例：Ｚ軸移動）を制御できるＺ軸コントローラと、ステージ１９０の移動（例：ＸＹ軸移動）を制御できるＸＹ軸コントローラとを含むことができる。また、プロセッサ１７０は、各サイトについて、対物レンズ１２０とステージ１９０が移動する前の第１高さ値と、対物レンズ１２０とステージ１９０が移動した後の第２高さ値との差をモデリングできるロジッグを貯蔵することができる。

【0081】

そして、これらプロセッサ１７０は、オーバーレイ計測装置内に別途構成されるか、又は他の構成要素にプログラム化して貯蔵することもできる。

【0082】

上述したように、プロセッサ１７０は、ウエハの各サイト別に第１高さ値を獲得し、前記獲得された第１高さ値を当該サイトとマッチングして貯蔵し、ウエハの各サイトに対する初期計測が始まる場合、当該サイトの貯蔵された第１高さ値に基づいて、レンズフォーカスアクチュエータを制御して、対物レンズのＺ軸移動を制御することができる。

【0083】

また、プロセッサ１７０は、第１ウエハに対する第１位置情報を獲得し、前記獲得された第１位置情報を前記メモリに貯蔵し、前記第１ウエハの後、第２ウエハに対する初期計測が始まる場合、前記貯蔵された第１位置情報に基づいて、前記レンズフォーカスアクチュエータを制御して、前記対物レンズのＺ軸移動を制御することができる。

【0084】

一実施形態によれば、前記プロセッサ１７０は、前記第２ウエハが置かれたステージのＸＹ軸移動と、前記対物レンズのＺ軸移動を同時に制御することができる。

【0085】

一実施形態によれば、前記プロセッサ１７０は、前記対物レンズのＺ軸移動が完了した状態で、前記第２ウエハに対する第２位置情報を獲得し、前記第１位置情報の第１高さ値と、前記第２位置情報の第２高さ値との差をモデリングして、前記第２ウエハの後、第３ウエハの第３高さ値を予測し、前記予測された第３高さ値に基づいて、前記第３ウエハにおける前記対物レンズのＺ軸移動を制御することができる。

【0086】

上述したように、本発明は、１つのウエハにおける各サイトに対する高さ値に基づいて、対物レンズの位置を調節することができるだけでなく、第１ウエハに対する第１位置情報を獲得して、メモリ１８０に貯蔵した後、前記第１ウエハの後、第２ウエハに対する初期計測が始まる場合、前記貯蔵された第１位置情報に基づいて、前記対物レンズのＺ軸移動を制御することができる。

【0087】

以下では、１つのウエハにおける各サイトに対する高さ値に基づいて、対物レンズの位置を調節する内容について記述したが、これは、単に実施形態だけであり、第１ウエハに対する第１位置情報を用いて、前記第１ウエハの後、第２ウエハに対する初期計測が始まる場合、前記第１位置情報に基づいて、前記対物レンズのＺ軸移動を制御することもできる。

【0088】

図２は、本発明の一実施形態によるウエハのサイトに対する高さ値を予測する過程を示した手順図である。

【0089】

以下、図１及び図２を参照して、本発明の一実施形態によるウエハのサイトに対する高さ値を予測する過程を詳説すると、次のとおりである。

【0090】

一実施形態によれば、プロセッサ１７０は、ウエハの各サイト別に第１高さ値を獲得して、メモリ１８０に貯蔵することができる（Ｓ２１０）。プロセッサ１７０は、ステージ１９０上に置かれたウエハの各サイト別に高さ値（例：対物レンズ１２０とサイトとの間の距離）を獲得することができる。そして、プロセッサ１７０は、前記獲得された高さ値（例：第１高さ値）を当該サイトの位置情報（例：ウエハ上における当該サイトの位置）とマッチングして、メモリ１８０に貯蔵することができる。

【0091】

一実施形態によれば、プロセッサ１７０は、サイト上のＸＹ軸移動と、対物レンズ１２０のＺ軸移動を同時に制御することができる（Ｓ２１２）。プロセッサ１７０は、ウエハが置かれたステージ１９０をＸＹ軸に移動させる過程と、メモリ１８０に貯蔵された高さ値及び位置情報に基づく対物レンズ１２０をＺ軸に移動させる過程を同時に行われるように、ステージ１９０とレンズフォーカスアクチュエータ１２５を制御することができる。

【0092】

このように、プロセッサ１７０は、ステージ１９０のＸＹ軸移動と、レンズフォーカスアクチュエータ１２５の制御を用いた対物レンズ１２０のＺ軸移動を同時に制御することができる。すなわち、プロセッサ１７０は、ステージ１９０をＸＹ軸に移動するとともに、対物レンズ１２０のＺ軸を移動させて、サイトに対する焦点距離を調節することができる。

【0093】

一実施形態によれば、プロセッサ１７０は、移動された位置におけるサイトに対する第２高さ値を獲得することができる（Ｓ２１４）。プロセッサ１７０は、ステージ１９０のＸＹ軸移動と、対物レンズ１２０のＺ軸移動が同時に完了した後、ステージ１９０と対物レンズ１２０が移動された位置におけるサイトに対する第２高さ値を獲得することができる。例えば、前記第２高さ値は、前記第１高さ値よりも大きいか、又は小さくてもよい。

【0094】

また、プロセッサ１７０は、前記第２高さ値と、当該サイトに対する位置情報をメモリ１８０に貯蔵することができる。

【0095】

一実施形態によれば、プロセッサ１７０は、各サイトについて、第１高さ値と第２高さ値との差をモデリングして、サイトの高さ値を予測することができる（Ｓ２１６）。プロセッサ１７０は、対物レンズ１２０のＺ軸移動が完了した後、ウエハの当該サイトに対する第２高さ値を獲得し、対物レンズ１２０のＺ軸移動前の第１高さ値と、前記第２高さ値との差をモデリングして、次のサイトの高さ値を予測することができる。このように、前記モデリングは、次のサイトの高さ値を予め予測することを意味する。

【0096】

図３は、本発明の一実施形態によるウエハのサイトに対する高さ値の予測に基づいてウエハを計測する過程を示した手順図である。図４は、本発明の一実施形態によるウエハがステージ上に安着した状態を示した例示図である。

【0097】

以下では、図１、図３及び図４を参照して、本発明の一実施形態によるウエハのサイトに対する高さ値の予測に基づいてウエハを計測する過程を詳説すると、次のとおりである。

【0098】

一実施形態によれば、プロセッサ１７０は、ウエハ１４０がステージ１９０に安着すると、ウエハ１４０の各サイト座標別に第１高さ値を獲得することができる（Ｓ３１０，Ｓ３１２）。プロセッサ１７０は、ウエハ１４０がステージ１９０に安着すると、ステージ１９０のＸＹ軸移動を制御し、レンズフォーカスアクチュエータ１２５を制御して、対物レンズ１２０をサイトの上部に位置させることができる。そして、プロセッサ１７０は、測定しようとする当該サイトに対する高さ値と、これに対応するサンプルサイトの位置情報を獲得することができる。

【0099】

図４を参照すると、ウエハ１４０は、複数のフィールド４１０が配置されており、各々のフィールド４１０は、互いに重畳しないように、ウエハ１４０上に配置されていてもよい。そして、各々のフィールド４１０は、複数のサイト４１１，４１２，４１３，４１４が存在し、各々のサイトは、ＦＯＶイメージを獲得することができるポイントであってもよい。

【0100】

一実施形態によれば、プロセッサ１７０は、前記獲得された第１高さ値を当該サイトにマッチングして貯蔵することができる（Ｓ３１４）。１つのウエハには複数のフィールドが形成されており、１つのフィールドには複数のサイト（例：４個）が存在していてもよい。プロセッサ１７０は、これらウエハの各サイトに対する高さ値と、当該サイトがウエハ上に配置された位置を示す情報をマッチングして、メモリ１８０に貯蔵することができる。

【0101】

このように、プロセッサ１７０は、ウエハ１４０のサンプルサイトに対する高さ値と、これに対応するサンプルサイトの位置情報を獲得して、メモリ１８０に貯蔵するサンプリング動作（すなわち、先行過程）を行うことができる。

【0102】

一実施形態によれば、プロセッサ１７０は、ウエハの各サイトに対する初期計測が始まると、当該サイトの貯蔵された第１高さ値に基づいて、対物レンズのＺ軸移動を制御することができる（Ｓ３１６，Ｓ３１８）。プロセッサ１７０は、ウエハ１４０の各サイトに対する初期計測（すなわち、先行過程後、予測高さでサイトに対する焦点距離を調節する過程）が始まる場合、貯蔵された第１高さ値に基づいてレンズフォーカスアクチュエータ１２５を制御して、対物レンズ１２０のＺ軸移動を制御することができる。

【0103】

例えば、プロセッサ１７０は、初期計測が始まる場合、ステージ１９０のＸＹ軸移動を制御した後、レンズフォーカスアクチュエータ１２５を制御して、対物レンズ１２０を第１高さ値に基づいて、サイトの上部に位置させることができる。または、プロセッサ１７０は、ステージ１９０のＸＹ軸移動と、対物レンズ１２０のＺ軸移動が同時に行われるように、ステージ１９０とレンズフォーカスアクチュエータ１２５を制御することができる。これによって、プロセッサ１７０は、ステージ１９０のＸＹ軸移動を制御するとともに、対物レンズ１２０の焦点距離を調節することができる。

【0104】

一実施形態によれば、プロセッサ１７０は、対物レンズ１２０が移動された位置におけるサイトとの第２高さ値を獲得することができる（Ｓ３２０）。プロセッサ１７０は、対物レンズ１２０の焦点距離が第２高さ値になるように、レンズフォーカスアクチュエータ１２５の動作を制御することができる。そして、プロセッサ１７０は、レンズフォーカスアクチュエータ１２５の動作制御によって、対物レンズの焦点距離が調節されると、対物レンズ１２０が移動された位置におけるサイトとの第２高さ値を獲得することができる。例えば、プロセッサ１７０は、サイトとの第２高さ値をメモリ１８０に貯蔵することができる。

【0105】

このように、プロセッサ１７０は、先行過程後、対物レンズ１２０の焦点距離を調節して、初期計測過程を完了することができる。

【0106】

一実施形態によれば、プロセッサ１７０は、各サイトについて、前記第１高さ値と前記第２高さ値との差をモデリングして、次のサイトの高さ値を予測することができる（Ｓ３２２）。プロセッサ１７０は、先行過程で獲得した第１高さ値と、初期計測過程で獲得した第２高さ値を用いて、次のサイトに対する高さ値、つまり焦点距離を予測することができる。

【0107】

例えば、プロセッサ１７０は、先行過程で獲得した第１高さ値から、初期計測過程で獲得した第２高さ値を差し引き、差し引かれた高さ値を次のサイトの高さ値に反映することで、次のサイトに対する焦点距離を予測することができる。または、プロセッサ１７０は、初期計測過程で獲得した第２高さ値から、先行過程で獲得した第１高さ値を差し引き、差し引かれた高さ値を次のサイトの高さ値に反映することで、次のサイトに対する焦点距離を予測することができる。

【0108】

一実施形態によれば、プロセッサ１７０は、前記予測された高さ値に基づいて、対物レンズのＺ軸移動を制御した後、ウエハを計測することができる（Ｓ３２４）。プロセッサ１７０は、差し引かれた高さ値を次のサイトの高さ値に反映し、対物レンズ１２０のＺ軸移動を制御して、焦点距離を調節した後、ウエハ１４０の当該サイトに対する計測を行うことができる。

【0109】

そして、プロセッサ１７０は、前記予測された高さ値に基づいて、対物レンズのＺ軸移動を制御した後、ウエハに対するＰＲＵを用いて、測定ターゲットをＦＯＶイメージの中心へステージ１９０のＸＹ軸移動を制御することができる。そして、プロセッサ１７０は、ＦＯＶイメージに対する測定のため、対物レンズ１２０のＺ軸移動を制御して、測定過程を行うことができる。

【0110】

上述したように、本発明は、ウエハのサイトに対する対物レンズ１２０の焦点距離を予め予測した後、ステージ１９０のＸＹ軸移動と対物レンズ１２０の焦点距離に、前記予測された焦点距離を反映することで、次のサイトを計測する時間（例：ＭＡＭ Ｔｉｍｅ）を効率よく短縮することができる。

【0111】

以上で上述した各々の手順図における各ステップは、図示の順序に関係なく動作することができるか、或いは同時に行うことができる。また、本発明の少なくとも１つの構成要素と、前記少なくとも１つの構成要素で行われる少なくとも１つの動作は、ハードウェア及び／又はソフトウェアで具現可能である。

【0112】

以上のように、本発明について例示した図面を参照して説明したが、本発明は、本明細書で開示の実施形態と図面によって限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内における通常の技術者によって様々な変形が可能であることは明らかである。さらに、本発明の実施形態を前述しながら、本発明の構成による作用効果を明示的に記載して説明しなかったとしても、当該構成によって予測可能な効果も認めるべきであることは当然である。

【符号の説明】

【0113】

１００ オーバーレイ計測装置
１１０ 光源
１１２ 第１ビームスプリッタ
１１３ 第１ミラー
１１４ 第１スペクトラムフィルタ
１１５ 第２スペクトラムフィルタ
１１６ ビームコンバイナ
１１７ 第２ミラー
１１８ リレーレンズ
１２０ 対物レンズ
１２１ 偏光フィルタ
１２２ ラムダ波長板
１２４ 第３ビームスプリッタ
１２５ レンズフォーカスアクチュエータ
１２７ チューブレンズ
１３０ 第２ビームスプリッタ
１３１ 第１検出機
１３２ ズームレンズ
１３３ 第２検出機
１３４ 焦点アクチュエータ
１５１ 絞り
１６１ ＡＦ
１７０ プロセッサ
１８０ メモリ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】