JP2003158163A - マークの検査方法、マークの検査装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
マークの検査方法、マークの検査装置及び半導体装置の製造方法Info
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- JP2003158163A JP2003158163A JP2001358328A JP2001358328A JP2003158163A JP 2003158163 A JP2003158163 A JP 2003158163A JP 2001358328 A JP2001358328 A JP 2001358328A JP 2001358328 A JP2001358328 A JP 2001358328A JP 2003158163 A JP2003158163 A JP 2003158163A
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- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高精度かつ容易にマークを測定することが可
能なマークの検査方法を提供する。 【解決手段】 第１のマーク１上の材料膜５の少なくと
も一部を含む第１の領域に荷電ビームを照射する工程
と、第２のマーク２の少なくとも一部を含む第２の領域
に荷電ビームを照射する工程と、第１の領域への荷電ビ
ーム照射によって生じた２次荷電粒子を検出すること
で、第１のマークに応じた第１の信号を取得する工程
と、第２の領域への荷電ビーム照射によって生じた２次
荷電粒子を検出することで、第２のマークに応じた第２
の信号を取得する工程と、第１の信号及び第２の信号に
基づいて第１のマークと第２のマークとの位置ずれ量を
求める工程と、第２の信号に基づいて第２のマークの寸
法を求める工程とを備え、第１の領域への荷電ビーム照
射と第２の領域への荷電ビーム照射との条件を異ならせ
る。
能なマークの検査方法を提供する。 【解決手段】 第１のマーク１上の材料膜５の少なくと
も一部を含む第１の領域に荷電ビームを照射する工程
と、第２のマーク２の少なくとも一部を含む第２の領域
に荷電ビームを照射する工程と、第１の領域への荷電ビ
ーム照射によって生じた２次荷電粒子を検出すること
で、第１のマークに応じた第１の信号を取得する工程
と、第２の領域への荷電ビーム照射によって生じた２次
荷電粒子を検出することで、第２のマークに応じた第２
の信号を取得する工程と、第１の信号及び第２の信号に
基づいて第１のマークと第２のマークとの位置ずれ量を
求める工程と、第２の信号に基づいて第２のマークの寸
法を求める工程とを備え、第１の領域への荷電ビーム照
射と第２の領域への荷電ビーム照射との条件を異ならせ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マークの検査方
法、マークの検査装置及び半導体装置の製造方法、特に
半導体装置の製造工程において用いる位置合わせ評価用
のマークの検査方法等に関する。
法、マークの検査装置及び半導体装置の製造方法、特に
半導体装置の製造工程において用いる位置合わせ評価用
のマークの検査方法等に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造工程では、リソグラフ
ィ技術を用いて各種パターンを形成しているが、上層パ
ターンと下層パターンとの位置合わせを行う必要があ
る。そのため、両パターンの相対的な位置ずれ量を測定
し、位置ずれ量が規格内に収まっているかを確認する必
要がある（位置ずれ量の検査）。また、パターン寸法
（特に上層パターンの寸法）を測定し、仕上がりの目標
寸法値との差を算出して、その差が規格内に収まってい
るかを確認する必要もある（パターン寸法の検査）。通
常これらの検査に際しては、下層側及び上層側に所定の
マークを形成し、それらのマークを用いて位置ずれ量や
寸法を測定している。
ィ技術を用いて各種パターンを形成しているが、上層パ
ターンと下層パターンとの位置合わせを行う必要があ
る。そのため、両パターンの相対的な位置ずれ量を測定
し、位置ずれ量が規格内に収まっているかを確認する必
要がある（位置ずれ量の検査）。また、パターン寸法
（特に上層パターンの寸法）を測定し、仕上がりの目標
寸法値との差を算出して、その差が規格内に収まってい
るかを確認する必要もある（パターン寸法の検査）。通
常これらの検査に際しては、下層側及び上層側に所定の
マークを形成し、それらのマークを用いて位置ずれ量や
寸法を測定している。
【０００３】特願平５−３２３３３５号には、上述した
位置ずれ量の検査及びパターン寸法の検査を同時に行う
検査方法が提案されている。しかしながら、光学系を用
いて検査を行う場合を想定すると、実デバイスパターン
よりも大きなサイズのパターン（マーク）を用いた測定
が必須となり、高精度の測定を行うことが難しい。ま
た、電子ビームを用いて検査を行う場合を想定すると、
実デバイスパターンと同程度或いはそれ以下の小さなサ
イズのパターン（マーク）を用いて測定を行うことは可
能であるが、下層側のマーク上に形成された絶縁膜等の
表面が平坦化されている場合には、通常の電子ビーム照
射条件下では、下層側マークを検出することが極めて困
難になる。
位置ずれ量の検査及びパターン寸法の検査を同時に行う
検査方法が提案されている。しかしながら、光学系を用
いて検査を行う場合を想定すると、実デバイスパターン
よりも大きなサイズのパターン（マーク）を用いた測定
が必須となり、高精度の測定を行うことが難しい。ま
た、電子ビームを用いて検査を行う場合を想定すると、
実デバイスパターンと同程度或いはそれ以下の小さなサ
イズのパターン（マーク）を用いて測定を行うことは可
能であるが、下層側のマーク上に形成された絶縁膜等の
表面が平坦化されている場合には、通常の電子ビーム照
射条件下では、下層側マークを検出することが極めて困
難になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように、下層側マ
ークと上層側マークとの相対的な位置ずれ量の検査及び
上層側マークの寸法の検査を同時に行う方法が提案され
ているが、高精度の測定を行うことが難しいといった問
題や、下層側マークを検出することが困難であるといっ
た問題がある。
ークと上層側マークとの相対的な位置ずれ量の検査及び
上層側マークの寸法の検査を同時に行う方法が提案され
ているが、高精度の測定を行うことが難しいといった問
題や、下層側マークを検出することが困難であるといっ
た問題がある。
【０００５】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、高精度かつ容易にマークを測定す
ることが可能なマークの検査方法等を提供することを目
的としている。
なされたものであり、高精度かつ容易にマークを測定す
ることが可能なマークの検査方法等を提供することを目
的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係るマークの検
査方法は、第１のマークと、第１のマーク上に形成され
た材料膜と、第１のマークよりも上層側の第２のマーク
とを有する基板を用意する工程と、前記第１のマーク上
の材料膜の少なくとも一部を含む第１の領域に荷電ビー
ムを照射する工程と、前記第２のマークの少なくとも一
部を含む第２の領域に荷電ビームを照射する工程と、前
記第１の領域への荷電ビーム照射によって生じた２次荷
電粒子を検出することで、前記第１のマークに応じた第
１の信号を取得する工程と、前記第２の領域への荷電ビ
ーム照射によって生じた２次荷電粒子を検出すること
で、前記第２のマークに応じた第２の信号を取得する工
程と、前記第１の信号及び第２の信号に基づいて前記第
１のマークと第２のマークとの位置ずれ量を求める工程
と、前記第２の信号に基づいて前記第２のマークの寸法
を求める工程と、を備え、前記第１の領域への荷電ビー
ム照射と前記第２の領域への荷電ビーム照射とを、加速
電圧、試料電流、照射時間、照射面積、ビーム走査速度
及び照射角度のなかの少なくとも一つの条件を異ならせ
て行うことを特徴とする。
査方法は、第１のマークと、第１のマーク上に形成され
た材料膜と、第１のマークよりも上層側の第２のマーク
とを有する基板を用意する工程と、前記第１のマーク上
の材料膜の少なくとも一部を含む第１の領域に荷電ビー
ムを照射する工程と、前記第２のマークの少なくとも一
部を含む第２の領域に荷電ビームを照射する工程と、前
記第１の領域への荷電ビーム照射によって生じた２次荷
電粒子を検出することで、前記第１のマークに応じた第
１の信号を取得する工程と、前記第２の領域への荷電ビ
ーム照射によって生じた２次荷電粒子を検出すること
で、前記第２のマークに応じた第２の信号を取得する工
程と、前記第１の信号及び第２の信号に基づいて前記第
１のマークと第２のマークとの位置ずれ量を求める工程
と、前記第２の信号に基づいて前記第２のマークの寸法
を求める工程と、を備え、前記第１の領域への荷電ビー
ム照射と前記第２の領域への荷電ビーム照射とを、加速
電圧、試料電流、照射時間、照射面積、ビーム走査速度
及び照射角度のなかの少なくとも一つの条件を異ならせ
て行うことを特徴とする。
【０００７】本発明に係るマークの検査装置は、第１の
マークと、第１のマーク上に形成された材料膜と、第１
のマークよりも上層側の第２のマークとを有する基板に
荷電ビームを照射するビーム照射部と、前記第１のマー
ク上の材料膜の少なくとも一部を含む第１の領域への荷
電ビームの照射条件と、前記第２のマークの少なくとも
一部を含む第２の領域への荷電ビームの照射条件とを異
ならせる照射条件変更部と、前記第１の領域への荷電ビ
ーム照射によって生じた２次荷電粒子を検出することで
前記第１のマークに応じた第１の信号を取得するととも
に、前記第２の領域への荷電ビーム照射によって生じた
２次荷電粒子を検出することで前記第２のマークに応じ
た第２の信号を取得する信号取得部と、前記第１の信号
及び第２の信号に基づいて前記第１のマークと第２のマ
ークとの位置ずれ量を求めるとともに、前記第２の信号
に基づいて前記第２のマークの寸法を求める算出部と、
を備え、前記照射条件変更部は、前記第１の領域への荷
電ビーム照射と前記第２の領域への荷電ビーム照射と
で、加速電圧、試料電流、照射時間、照射面積、ビーム
走査速度及び照射角度のなかの少なくとも一つの条件を
異ならせるものであることを特徴とする。
マークと、第１のマーク上に形成された材料膜と、第１
のマークよりも上層側の第２のマークとを有する基板に
荷電ビームを照射するビーム照射部と、前記第１のマー
ク上の材料膜の少なくとも一部を含む第１の領域への荷
電ビームの照射条件と、前記第２のマークの少なくとも
一部を含む第２の領域への荷電ビームの照射条件とを異
ならせる照射条件変更部と、前記第１の領域への荷電ビ
ーム照射によって生じた２次荷電粒子を検出することで
前記第１のマークに応じた第１の信号を取得するととも
に、前記第２の領域への荷電ビーム照射によって生じた
２次荷電粒子を検出することで前記第２のマークに応じ
た第２の信号を取得する信号取得部と、前記第１の信号
及び第２の信号に基づいて前記第１のマークと第２のマ
ークとの位置ずれ量を求めるとともに、前記第２の信号
に基づいて前記第２のマークの寸法を求める算出部と、
を備え、前記照射条件変更部は、前記第１の領域への荷
電ビーム照射と前記第２の領域への荷電ビーム照射と
で、加速電圧、試料電流、照射時間、照射面積、ビーム
走査速度及び照射角度のなかの少なくとも一つの条件を
異ならせるものであることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。
参照して説明する。
【０００９】（実施形態１）図１は本実施形態に係る評
価用のマークを示した図であり、図１（ａ）は平面図、
図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図、図
１（ｃ）は図１（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った断面図であ
る。
価用のマークを示した図であり、図１（ａ）は平面図、
図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図、図
１（ｃ）は図１（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った断面図であ
る。
【００１０】まず、シリコン基板等の半導体基板（半導
体ウエハ）３上に、例えばシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）
４を全面に形成する。続いて、光リソグラフィ及びエッ
チングによりシリコン窒化膜４及び半導体基板３の一部
を除去して、第１のマーク１を形成する。本例では、こ
の第１のマーク１は、凹状パターン（深さ（段差）は例
えば２５０ｎｍ）であり、半導体基板３のチップ形成領
域内にデバイス構造を形成する工程において同時に形成
され、通常はチップ形成領域の周辺に配置される。
体ウエハ）３上に、例えばシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）
４を全面に形成する。続いて、光リソグラフィ及びエッ
チングによりシリコン窒化膜４及び半導体基板３の一部
を除去して、第１のマーク１を形成する。本例では、こ
の第１のマーク１は、凹状パターン（深さ（段差）は例
えば２５０ｎｍ）であり、半導体基板３のチップ形成領
域内にデバイス構造を形成する工程において同時に形成
され、通常はチップ形成領域の周辺に配置される。
【００１１】次に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2 膜）５
を、例えば３００ｎｍの膜厚で全面に形成する。このシ
リコン酸化膜５によって第１のマーク１の凹部が埋めら
れる。また、このシリコン酸化膜５の表面は平坦化され
ている。続いて、シリコン酸化膜５上に反射防止膜６を
形成する。さらに、ポジ型のフォトレジスト膜を全面に
塗布した後、光リソグラフィによって第２のマーク２
（一対のマーク２Ｌ及び２Ｒからなる）であるフォトレ
ジストパターンを形成する。
を、例えば３００ｎｍの膜厚で全面に形成する。このシ
リコン酸化膜５によって第１のマーク１の凹部が埋めら
れる。また、このシリコン酸化膜５の表面は平坦化され
ている。続いて、シリコン酸化膜５上に反射防止膜６を
形成する。さらに、ポジ型のフォトレジスト膜を全面に
塗布した後、光リソグラフィによって第２のマーク２
（一対のマーク２Ｌ及び２Ｒからなる）であるフォトレ
ジストパターンを形成する。
【００１２】以上のようにして、第１のマーク１及び第
２のマーク２を有する基板が作製される。なお、上述し
た例では第１のマーク１は凹状パターンであったが、凸
状パターンであってもよい。また、上述した例では第２
のマーク２はポジ型のフォトレジストからなる凸状パタ
ーンであったが、ネガ型のフォトレジストからなる凹状
パターンであってもよい。
２のマーク２を有する基板が作製される。なお、上述し
た例では第１のマーク１は凹状パターンであったが、凸
状パターンであってもよい。また、上述した例では第２
のマーク２はポジ型のフォトレジストからなる凸状パタ
ーンであったが、ネガ型のフォトレジストからなる凹状
パターンであってもよい。
【００１３】以上のようにして第１のマーク（下層側の
マーク）１及び第２のマーク（上層側のマーク）２が形
成された基板（試料）を用意し、第１のマーク１と第２
のマーク２との相対的な位置ずれ量の検査及び第２のマ
ーク２の寸法の検査を行うため、基板を測長ＳＥＭの試
料室に搬入する。続いて、通常のパターン観察・測長と
同様の方法で第２マークの位置を検出し、電子ビーム光
学系の軸上にマークを移動した後、第１のマーク１及び
第２のマーク２それぞれに対して、後述するようにして
電子ビーム（荷電ビーム）の照射を行う。
マーク）１及び第２のマーク（上層側のマーク）２が形
成された基板（試料）を用意し、第１のマーク１と第２
のマーク２との相対的な位置ずれ量の検査及び第２のマ
ーク２の寸法の検査を行うため、基板を測長ＳＥＭの試
料室に搬入する。続いて、通常のパターン観察・測長と
同様の方法で第２マークの位置を検出し、電子ビーム光
学系の軸上にマークを移動した後、第１のマーク１及び
第２のマーク２それぞれに対して、後述するようにして
電子ビーム（荷電ビーム）の照射を行う。
【００１４】図２は、電子ビームの加速電圧（Ｖ）に対
する２次電子放出効率δ（反射防止膜６表面での２次電
子放出効率δ）を示した図である。図２に示すように、
加速電圧が８００Ｖよりも小さいほとんどの範囲では、
２次電子放出効率δが１よりも大きくなるため、基板表
面（反射防止膜６表面）は正に帯電する。また、加速電
圧が８００Ｖよりも大きい範囲では、２次電子放出効率
δが１よりも小さくなるため、基板表面は負に帯電す
る。
する２次電子放出効率δ（反射防止膜６表面での２次電
子放出効率δ）を示した図である。図２に示すように、
加速電圧が８００Ｖよりも小さいほとんどの範囲では、
２次電子放出効率δが１よりも大きくなるため、基板表
面（反射防止膜６表面）は正に帯電する。また、加速電
圧が８００Ｖよりも大きい範囲では、２次電子放出効率
δが１よりも小さくなるため、基板表面は負に帯電す
る。
【００１５】基板表面が帯電していない場合（図２に示
した例では、加速電圧＝８００Ｖ）には、第１のマーク
１上には平坦化されたシリコン酸化膜５が形成されてい
るため、第１のマーク１を検出する（観察する）ことは
極めて困難であるが、基板表面を正又は負に帯電させる
ことで、第１のマーク１を検出することが可能となる。
これは、マークが形成されている領域と形成されていな
い領域とでは、構造の違いから静電容量等が異なるた
め、基板表面を帯電させた場合には帯電量等が異なるた
めと考えられる。また、後述する測定結果からも、基板
表面を帯電させることによって第１のマーク１を容易に
検出できることが確認されている。
した例では、加速電圧＝８００Ｖ）には、第１のマーク
１上には平坦化されたシリコン酸化膜５が形成されてい
るため、第１のマーク１を検出する（観察する）ことは
極めて困難であるが、基板表面を正又は負に帯電させる
ことで、第１のマーク１を検出することが可能となる。
これは、マークが形成されている領域と形成されていな
い領域とでは、構造の違いから静電容量等が異なるた
め、基板表面を帯電させた場合には帯電量等が異なるた
めと考えられる。また、後述する測定結果からも、基板
表面を帯電させることによって第１のマーク１を容易に
検出できることが確認されている。
【００１６】本実施形態では、第１のマーク１検出用の
電子ビーム照射においては、反射防止膜６に対する２次
電子放出効率δを、δ＞１の範囲に設定する。第２のマ
ーク２検出用の電子ビーム照射においては、反射防止膜
６に対する２次電子放出効率δを、δ＝１に設定する。
これにより、第１のマーク１が形成された領域の反射防
止膜６表面及びその周辺は正に帯電し、第１のマーク１
上に平坦化されたシリコン酸化膜５が形成されていて
も、第１のマーク１を検出することが可能となる。第２
のマーク２は、表面が露出しているため、帯電が生じな
い条件（δ＝１）でも検出可能である。
電子ビーム照射においては、反射防止膜６に対する２次
電子放出効率δを、δ＞１の範囲に設定する。第２のマ
ーク２検出用の電子ビーム照射においては、反射防止膜
６に対する２次電子放出効率δを、δ＝１に設定する。
これにより、第１のマーク１が形成された領域の反射防
止膜６表面及びその周辺は正に帯電し、第１のマーク１
上に平坦化されたシリコン酸化膜５が形成されていて
も、第１のマーク１を検出することが可能となる。第２
のマーク２は、表面が露出しているため、帯電が生じな
い条件（δ＝１）でも検出可能である。
【００１７】なお、第１のマーク検出用の電子ビーム照
射における２次電子放出効率をδ１、第２のマーク検出
用の電子ビーム照射における２次電子放出効率をδ２と
した場合、一般的にδ１＞δ２≧１としてもよい。
射における２次電子放出効率をδ１、第２のマーク検出
用の電子ビーム照射における２次電子放出効率をδ２と
した場合、一般的にδ１＞δ２≧１としてもよい。
【００１８】本例では、まず第２のマーク２検出用の電
子ビーム照射の条件を、加速電圧８００Ｖ、試料電流
８．０ｐＡとし、ｘ方向（図１（ａ）のＣ−Ｃ線に沿っ
た方向）にビームを走査した。なお、試料電流は、基板
に照射される電子ビームの電流に対応するものである。
図３（ａ）は、このときに得られた信号波形を示した図
である。横軸はｘ方向の座標位置、縦軸は信号強度であ
る。図３（ａ）に示すように、第２のマーク２Ｌのエッ
ジに対応して二つのピークが得られ、第２のマーク２Ｒ
のエッジに対応して二つのピークが得られた。
子ビーム照射の条件を、加速電圧８００Ｖ、試料電流
８．０ｐＡとし、ｘ方向（図１（ａ）のＣ−Ｃ線に沿っ
た方向）にビームを走査した。なお、試料電流は、基板
に照射される電子ビームの電流に対応するものである。
図３（ａ）は、このときに得られた信号波形を示した図
である。横軸はｘ方向の座標位置、縦軸は信号強度であ
る。図３（ａ）に示すように、第２のマーク２Ｌのエッ
ジに対応して二つのピークが得られ、第２のマーク２Ｒ
のエッジに対応して二つのピークが得られた。
【００１９】続いて、第１のマーク１検出用の電子ビー
ム照射の条件を、加速電圧４００Ｖ、試料電流８．０ｐ
Ａとし、ｘ方向（図１（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った方向）
にビームを走査した。図３（ｂ）は、このときに得られ
た信号波形を示した図である。横軸はｘ方向の座標位
置、縦軸は信号強度である。図３（ｂ）に示すように、
第１のマーク１に対応した凹状のピークが得られた。
ム照射の条件を、加速電圧４００Ｖ、試料電流８．０ｐ
Ａとし、ｘ方向（図１（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った方向）
にビームを走査した。図３（ｂ）は、このときに得られ
た信号波形を示した図である。横軸はｘ方向の座標位
置、縦軸は信号強度である。図３（ｂ）に示すように、
第１のマーク１に対応した凹状のピークが得られた。
【００２０】図４は、比較例として、第１のマーク１検
出用の電子ビーム照射を、加速電圧８００Ｖ（δ＝
１）、試料電流８．０ｐＡの条件で行った場合の測定結
果を示したものである。図４に示すように、信号波形は
平坦であり、マークを検出することはできない。
出用の電子ビーム照射を、加速電圧８００Ｖ（δ＝
１）、試料電流８．０ｐＡの条件で行った場合の測定結
果を示したものである。図４に示すように、信号波形は
平坦であり、マークを検出することはできない。
【００２１】次に、図３（ａ）及び図３（ｂ）の測定結
果に基づき、第１のマーク１及び第２のマーク２の代表
位置を決定する。第１のマーク１については、信号波形
（図３（ｂ））を高次の関数で近似し、その極値からマ
ーク中心位置Ｘ1を決定する。第２のマーク２について
は、第２のマーク２Ｌのエッジに対応した二つのピーク
位置及び第２のマーク２Ｒのエッジに対応した二つのピ
ーク位置を求め、それらのピーク位置をピクセル座標で
の代表位置ｘ2Ll、ｘ2Lr、ｘ2Rl及びｘ2Rrとする。さら
に、第２マーク２の中心位置Ｘ2cを、 Ｘ2c＝（ｘ2Ll＋ｘ2Lr＋ｘ2Rl＋ｘ2Rr）/４ として算出する。
果に基づき、第１のマーク１及び第２のマーク２の代表
位置を決定する。第１のマーク１については、信号波形
（図３（ｂ））を高次の関数で近似し、その極値からマ
ーク中心位置Ｘ1を決定する。第２のマーク２について
は、第２のマーク２Ｌのエッジに対応した二つのピーク
位置及び第２のマーク２Ｒのエッジに対応した二つのピ
ーク位置を求め、それらのピーク位置をピクセル座標で
の代表位置ｘ2Ll、ｘ2Lr、ｘ2Rl及びｘ2Rrとする。さら
に、第２マーク２の中心位置Ｘ2cを、 Ｘ2c＝（ｘ2Ll＋ｘ2Lr＋ｘ2Rl＋ｘ2Rr）/４ として算出する。
【００２２】次に、第１のマーク１と第２のマーク２と
のｘ方向の位置ずれ量δxを、それぞれのマークの中心
位置の差（Ｘ1−Ｘ2c）として算出する。続いて、（ｘ2
Rl-ｘ2Ll）或いは（ｘ2Rr-ｘ2Lr）の値を設計値と比較
することにより、倍率補正のための係数Ｒを決定する。
さらに、倍率補正係数Ｒをδxに乗ずることによって、
位置ずれ量の値を距離の次元で表わす。
のｘ方向の位置ずれ量δxを、それぞれのマークの中心
位置の差（Ｘ1−Ｘ2c）として算出する。続いて、（ｘ2
Rl-ｘ2Ll）或いは（ｘ2Rr-ｘ2Lr）の値を設計値と比較
することにより、倍率補正のための係数Ｒを決定する。
さらに、倍率補正係数Ｒをδxに乗ずることによって、
位置ずれ量の値を距離の次元で表わす。
【００２３】第２のマーク２のｘ方向の寸法（ｘ方向の
長さ）は、通常のパターン測長と同様の方法で行えばよ
いが、ｘ2Ll、ｘ2Lr、ｘ2Rl及びｘ2Rrの値を用いて求め
るようにしてもよい。
長さ）は、通常のパターン測長と同様の方法で行えばよ
いが、ｘ2Ll、ｘ2Lr、ｘ2Rl及びｘ2Rrの値を用いて求め
るようにしてもよい。
【００２４】このようにしてｘ方向における第１のマー
ク１と第２のマーク２との位置ずれ量及び第２のマーク
２の寸法を求めた後、図１に示したパターンを９０度回
転させたパターン（図１に示したパターンと同時に形成
される）を用いて、上述したのと同様の手順によって、
ｙ方向における第１のマーク１と第２のマーク２との位
置ずれ量及び第２のマーク２の寸法を求める。
ク１と第２のマーク２との位置ずれ量及び第２のマーク
２の寸法を求めた後、図１に示したパターンを９０度回
転させたパターン（図１に示したパターンと同時に形成
される）を用いて、上述したのと同様の手順によって、
ｙ方向における第１のマーク１と第２のマーク２との位
置ずれ量及び第２のマーク２の寸法を求める。
【００２５】以上のように、本実施形態では、第１のマ
ーク検出用の電子ビームの加速電圧と第２のマーク検出
用の電子ビームの加速電圧とを異ならせ、第１のマーク
検出用の電子ビーム照射における２次電子放出効率δ１
と第２のマーク検出用の電子ビーム照射における２次電
子放出効率δ２との関係が、δ１＞δ２≧１となるよう
にしている。このような条件で電子ビームを基板表面に
照射することにより、所定の材料膜に覆われた第１のマ
ーク検出の際には帯電量を多くすることができるととも
に、表面が露出しているために帯電が不要な第２のマー
ク検出の際には帯電量を少なくすることができる。した
がって、第１のマーク上に形成された材料膜表面が平坦
化されていても、第１のマークのパターン形状に応じた
信号を確実に検出することができ、第１のマークと第２
のマークとの位置ずれ量を高精度かつ容易に求めること
ができるとともに、第２のマークの寸法も高精度かつ容
易に求めることができる。また、第１のマーク検出用の
電子ビーム照射と第２のマーク検出用の電子ビーム照射
とを同一の測定装置内で行うことができ、位置ずれ量及
び寸法の検査を容易かつ迅速に行うことが可能となる。
ーク検出用の電子ビームの加速電圧と第２のマーク検出
用の電子ビームの加速電圧とを異ならせ、第１のマーク
検出用の電子ビーム照射における２次電子放出効率δ１
と第２のマーク検出用の電子ビーム照射における２次電
子放出効率δ２との関係が、δ１＞δ２≧１となるよう
にしている。このような条件で電子ビームを基板表面に
照射することにより、所定の材料膜に覆われた第１のマ
ーク検出の際には帯電量を多くすることができるととも
に、表面が露出しているために帯電が不要な第２のマー
ク検出の際には帯電量を少なくすることができる。した
がって、第１のマーク上に形成された材料膜表面が平坦
化されていても、第１のマークのパターン形状に応じた
信号を確実に検出することができ、第１のマークと第２
のマークとの位置ずれ量を高精度かつ容易に求めること
ができるとともに、第２のマークの寸法も高精度かつ容
易に求めることができる。また、第１のマーク検出用の
電子ビーム照射と第２のマーク検出用の電子ビーム照射
とを同一の測定装置内で行うことができ、位置ずれ量及
び寸法の検査を容易かつ迅速に行うことが可能となる。
【００２６】（実施形態２）次に、第２の実施形態につ
いて説明する。マークについては図１に示したものと同
様のものを用い、また第１のマークと第２のマークとの
位置ずれ量及び第２のマークの寸法の算出方法等、基本
的事項は第１の実施形態と同様であり、ここではそれら
の詳細な説明は省略する。
いて説明する。マークについては図１に示したものと同
様のものを用い、また第１のマークと第２のマークとの
位置ずれ量及び第２のマークの寸法の算出方法等、基本
的事項は第１の実施形態と同様であり、ここではそれら
の詳細な説明は省略する。
【００２７】本実施形態では、第２のマーク検出用の電
子ビーム照射は、第１の実施形態と同様、加速電圧８０
０Ｖ（δ＝１）、試料電流８．０ｐＡの条件で行うが、
第１のマーク検出用の電子ビーム照射は、加速電圧１９
００Ｖ（δ＜１）、試料電流８．０ｐＡの条件で行っ
た。すなわち、第１の実施形態とは逆に、第１のマーク
検出用の電子ビーム照射では、基板表面を負に帯電させ
るようにした。
子ビーム照射は、第１の実施形態と同様、加速電圧８０
０Ｖ（δ＝１）、試料電流８．０ｐＡの条件で行うが、
第１のマーク検出用の電子ビーム照射は、加速電圧１９
００Ｖ（δ＜１）、試料電流８．０ｐＡの条件で行っ
た。すなわち、第１の実施形態とは逆に、第１のマーク
検出用の電子ビーム照射では、基板表面を負に帯電させ
るようにした。
【００２８】上述した条件でビーム照射を行うことによ
り、第２のマーク検出用の電子ビーム照射によって図５
（ａ）に示すような信号波形が、第１のマーク検出用の
電子ビーム照射によって図５（ｂ）に示すような信号波
形が得られた。
り、第２のマーク検出用の電子ビーム照射によって図５
（ａ）に示すような信号波形が、第１のマーク検出用の
電子ビーム照射によって図５（ｂ）に示すような信号波
形が得られた。
【００２９】なお、第１のマーク検出用の電子ビーム照
射における２次電子放出効率をδ１、第２のマーク検出
用の電子ビーム照射における２次電子放出効率をδ２と
した場合、一般的に１≧δ２＞δ１としてもよい。
射における２次電子放出効率をδ１、第２のマーク検出
用の電子ビーム照射における２次電子放出効率をδ２と
した場合、一般的に１≧δ２＞δ１としてもよい。
【００３０】以上のように、本実施形態では、第１のマ
ーク検出用の電子ビーム照射の加速電圧と第２のマーク
検出用の電子ビーム照射の加速電圧とを異ならせ、第１
のマーク検出用の電子ビーム照射における２次電子放出
効率δ１と第２のマーク検出用の電子ビーム照射におけ
る２次電子放出効率δ２との関係が、１≧δ２＞δ１と
なるようにしている。このような条件で電子ビームを基
板表面に照射することにより、第１の実施形態と同様、
位置ずれ量及び寸法の検査を高精度で容易かつ迅速に行
うことが可能となる。
ーク検出用の電子ビーム照射の加速電圧と第２のマーク
検出用の電子ビーム照射の加速電圧とを異ならせ、第１
のマーク検出用の電子ビーム照射における２次電子放出
効率δ１と第２のマーク検出用の電子ビーム照射におけ
る２次電子放出効率δ２との関係が、１≧δ２＞δ１と
なるようにしている。このような条件で電子ビームを基
板表面に照射することにより、第１の実施形態と同様、
位置ずれ量及び寸法の検査を高精度で容易かつ迅速に行
うことが可能となる。
【００３１】なお、上述した第１の実施形態ではδ１＞
δ２≧１、第２の実施形態では１≧δ２＞δ１とした
が、δ２≧１＞δ１（｜δ１｜＞｜δ２｜が好ましい）
としてもよい。
δ２≧１、第２の実施形態では１≧δ２＞δ１とした
が、δ２≧１＞δ１（｜δ１｜＞｜δ２｜が好ましい）
としてもよい。
【００３２】（実施形態３）次に、第３の実施形態につ
いて説明する。マークについては図１に示したものと同
様のものを用い、また第１のマークと第２のマークとの
位置ずれ量及び第２のマークの寸法の算出方法等、基本
的事項は第１の実施形態と同様であり、ここではそれら
の詳細な説明は省略する。
いて説明する。マークについては図１に示したものと同
様のものを用い、また第１のマークと第２のマークとの
位置ずれ量及び第２のマークの寸法の算出方法等、基本
的事項は第１の実施形態と同様であり、ここではそれら
の詳細な説明は省略する。
【００３３】本実施形態では、第１のマーク検出用の電
子ビーム照射及び第２のマーク検出用の電子ビーム照射
ともに、加速電圧１９００Ｖ（δ＜１）、試料電流８．
０ｐＡの条件で行い、両電子ビーム照射ともに基板表面
を負に帯電させるようにした。ただし、図６に示すよう
に、第１のマーク検出用の電子ビーム照射のビーム照射
領域（ビーム走査領域）１１を、第２のマーク検出用の
電子ビーム照射のビーム照射領域よりも狭くしている。
これにより、第１のマークが形成された領域表面のビー
ム強度を、第２のマークが形成された領域表面よりも大
きくするができ、第１のマークが形成された領域の帯電
量を多くすることが可能となる。
子ビーム照射及び第２のマーク検出用の電子ビーム照射
ともに、加速電圧１９００Ｖ（δ＜１）、試料電流８．
０ｐＡの条件で行い、両電子ビーム照射ともに基板表面
を負に帯電させるようにした。ただし、図６に示すよう
に、第１のマーク検出用の電子ビーム照射のビーム照射
領域（ビーム走査領域）１１を、第２のマーク検出用の
電子ビーム照射のビーム照射領域よりも狭くしている。
これにより、第１のマークが形成された領域表面のビー
ム強度を、第２のマークが形成された領域表面よりも大
きくするができ、第１のマークが形成された領域の帯電
量を多くすることが可能となる。
【００３４】上述した条件でビーム照射を行うことによ
り、第２のマーク検出用の電子ビーム照射によって図７
（ａ）に示すような信号波形が、第１のマーク検出用の
電子ビーム照射によって図７（ｂ）に示すような信号波
形が得られた。
り、第２のマーク検出用の電子ビーム照射によって図７
（ａ）に示すような信号波形が、第１のマーク検出用の
電子ビーム照射によって図７（ｂ）に示すような信号波
形が得られた。
【００３５】以上のように、本実施形態では、第１のマ
ーク検出用の電子ビーム照射面積を、第２のマーク検出
用の電子ビーム照射面積よりも狭くすることで、第１の
マークが形成された領域表面を効果的に帯電させること
が可能となり、第１の実施形態と同様、位置ずれ量及び
寸法の検査を高精度で容易かつ迅速に行うことができ
る。
ーク検出用の電子ビーム照射面積を、第２のマーク検出
用の電子ビーム照射面積よりも狭くすることで、第１の
マークが形成された領域表面を効果的に帯電させること
が可能となり、第１の実施形態と同様、位置ずれ量及び
寸法の検査を高精度で容易かつ迅速に行うことができ
る。
【００３６】なお、本実施形態では、第１のマーク検出
用の電子ビーム照射及び第２のマーク検出用の電子ビー
ム照射ともに、δ＜１となるような条件に加速電圧を設
定したが、逆にδ＞１となるような条件に加速電圧を設
定してもよい。
用の電子ビーム照射及び第２のマーク検出用の電子ビー
ム照射ともに、δ＜１となるような条件に加速電圧を設
定したが、逆にδ＞１となるような条件に加速電圧を設
定してもよい。
【００３７】（実施形態４）次に、第４の実施形態につ
いて説明する。マークについては図１に示したものと同
様のものを用い、また第１のマークと第２のマークとの
位置ずれ量及び第２のマークの寸法の算出方法等、基本
的事項は第１の実施形態と同様であり、ここではそれら
の詳細な説明は省略する。
いて説明する。マークについては図１に示したものと同
様のものを用い、また第１のマークと第２のマークとの
位置ずれ量及び第２のマークの寸法の算出方法等、基本
的事項は第１の実施形態と同様であり、ここではそれら
の詳細な説明は省略する。
【００３８】本実施形態では、第１のマーク検出用の電
子ビーム照射及び第２のマーク検出用の電子ビーム照射
ともに、加速電圧１９００Ｖ（δ＜１）、試料電流８．
０ｐＡの条件で行い、両電子ビーム照射ともに基板表面
を負に帯電させるようにした。ただし、第１のマーク検
出用の電子ビーム照射のビーム照射時間（ビーム走査時
間）を２０秒とし、第２のマーク検出用の電子ビーム照
射のビーム照射時間（２秒）よりも長くしている。これ
により、第１のマークが形成された領域表面の帯電量
を、第２のマークが形成された領域表面よりも多くする
ことが可能となる。
子ビーム照射及び第２のマーク検出用の電子ビーム照射
ともに、加速電圧１９００Ｖ（δ＜１）、試料電流８．
０ｐＡの条件で行い、両電子ビーム照射ともに基板表面
を負に帯電させるようにした。ただし、第１のマーク検
出用の電子ビーム照射のビーム照射時間（ビーム走査時
間）を２０秒とし、第２のマーク検出用の電子ビーム照
射のビーム照射時間（２秒）よりも長くしている。これ
により、第１のマークが形成された領域表面の帯電量
を、第２のマークが形成された領域表面よりも多くする
ことが可能となる。
【００３９】上述した条件でビーム照射を行うことによ
り、第２のマーク検出用の電子ビーム照射によって図８
（ａ）に示すような信号波形が、第１のマーク検出用の
電子ビーム照射によって図８（ｂ）に示すような信号波
形が得られた。
り、第２のマーク検出用の電子ビーム照射によって図８
（ａ）に示すような信号波形が、第１のマーク検出用の
電子ビーム照射によって図８（ｂ）に示すような信号波
形が得られた。
【００４０】以上のように、本実施形態では、第１のマ
ーク検出用の電子ビーム照射時間を、第２のマーク検出
用の電子ビーム照射時間よりも長くすることで、第１の
マークが形成された領域表面を効果的に帯電させること
が可能となり、第１の実施形態と同様、位置ずれ量及び
寸法の検査を高精度で容易かつ迅速に行うことができ
る。
ーク検出用の電子ビーム照射時間を、第２のマーク検出
用の電子ビーム照射時間よりも長くすることで、第１の
マークが形成された領域表面を効果的に帯電させること
が可能となり、第１の実施形態と同様、位置ずれ量及び
寸法の検査を高精度で容易かつ迅速に行うことができ
る。
【００４１】なお、本実施形態では、第１のマーク検出
用の電子ビーム照射及び第２のマーク検出用の電子ビー
ム照射ともに、δ＜１となるような条件に加速電圧を設
定したが、逆にδ＞１となるような条件に加速電圧を設
定してもよい。
用の電子ビーム照射及び第２のマーク検出用の電子ビー
ム照射ともに、δ＜１となるような条件に加速電圧を設
定したが、逆にδ＞１となるような条件に加速電圧を設
定してもよい。
【００４２】（実施形態５）次に、第５の実施形態につ
いて説明する。マークについては図１に示したものと同
様のものを用い、また第１のマークと第２のマークとの
位置ずれ量及び第２のマークの寸法の算出方法等、基本
的事項は第１の実施形態と同様であり、ここではそれら
の詳細な説明は省略する。
いて説明する。マークについては図１に示したものと同
様のものを用い、また第１のマークと第２のマークとの
位置ずれ量及び第２のマークの寸法の算出方法等、基本
的事項は第１の実施形態と同様であり、ここではそれら
の詳細な説明は省略する。
【００４３】本実施形態では、第１のマーク検出用の電
子ビーム照射及び第２のマーク検出用の電子ビーム照射
ともに、加速電圧１９００Ｖ（δ＜１）の条件で行い、
両電子ビーム照射ともに基板表面を負に帯電させるよう
にした。ただし、第１のマーク検出用の電子ビーム照射
では試料電流を１２ｐＡとし、第２のマーク検出用の電
子ビーム照射における試料電流（１ｐＡ）よりも大きく
している。これにより、第１のマークが形成された領域
表面の帯電量を、第２のマークが形成された領域表面よ
りも多くすることが可能となる。
子ビーム照射及び第２のマーク検出用の電子ビーム照射
ともに、加速電圧１９００Ｖ（δ＜１）の条件で行い、
両電子ビーム照射ともに基板表面を負に帯電させるよう
にした。ただし、第１のマーク検出用の電子ビーム照射
では試料電流を１２ｐＡとし、第２のマーク検出用の電
子ビーム照射における試料電流（１ｐＡ）よりも大きく
している。これにより、第１のマークが形成された領域
表面の帯電量を、第２のマークが形成された領域表面よ
りも多くすることが可能となる。
【００４４】上述した条件でビーム照射を行うことによ
り、第２のマーク検出用の電子ビーム照射によって図９
（ａ）に示すような信号波形が、第１のマーク検出用の
電子ビーム照射によって図９（ｂ）に示すような信号波
形が得られた。
り、第２のマーク検出用の電子ビーム照射によって図９
（ａ）に示すような信号波形が、第１のマーク検出用の
電子ビーム照射によって図９（ｂ）に示すような信号波
形が得られた。
【００４５】以上のように、本実施形態では、第１のマ
ーク検出用の電子ビーム照射における試料電流値を、第
２のマーク検出用の電子ビーム照射における試料電流値
よりも大きくすることで、第１のマークが形成された領
域表面を効果的に帯電させることが可能となり、第１の
実施形態と同様、位置ずれ量及び寸法の検査を高精度で
容易かつ迅速に行うことができる。
ーク検出用の電子ビーム照射における試料電流値を、第
２のマーク検出用の電子ビーム照射における試料電流値
よりも大きくすることで、第１のマークが形成された領
域表面を効果的に帯電させることが可能となり、第１の
実施形態と同様、位置ずれ量及び寸法の検査を高精度で
容易かつ迅速に行うことができる。
【００４６】なお、本実施形態では、第１のマーク検出
用の電子ビーム照射及び第２のマーク検出用の電子ビー
ム照射ともに、δ＜１となるような条件に加速電圧を設
定したが、逆にδ＞１となるような条件に加速電圧を設
定してもよい。
用の電子ビーム照射及び第２のマーク検出用の電子ビー
ム照射ともに、δ＜１となるような条件に加速電圧を設
定したが、逆にδ＞１となるような条件に加速電圧を設
定してもよい。
【００４７】（実施形態６）次に、第６の実施形態につ
いて説明する。マークについては図１に示したものと同
様のものを用い、また第１のマークと第２のマークとの
位置ずれ量及び第２のマークの寸法の算出方法等、基本
的事項は第１の実施形態と同様であり、ここではそれら
の詳細な説明は省略する。
いて説明する。マークについては図１に示したものと同
様のものを用い、また第１のマークと第２のマークとの
位置ずれ量及び第２のマークの寸法の算出方法等、基本
的事項は第１の実施形態と同様であり、ここではそれら
の詳細な説明は省略する。
【００４８】本実施形態では、第１のマーク検出用の電
子ビーム照射及び第２のマーク検出用の電子ビーム照射
ともに、加速電圧４００Ｖ（δ＞１）、試料電流８．０
ｐＡの条件で行い、両電子ビーム照射ともに基板表面を
正に帯電させるようにする。ただし、第１のマーク検出
用の電子ビームの入射角θ１を第２のマーク検出用の電
子ビームの入射角θ２よりも大きくなるようにする（入
射角は、基板面の垂線とビームのなす角を指す）。すな
わち、｜cosθ１｜＜｜cosθ２｜となる条件で電子ビー
ムの照射を行う。本例では、図１０に示すように、第１
のマーク検出用の電子ビーム照射では基板表面１２への
ビーム１３の入射角θ１を５〜１０度とし、第２のマー
ク検出用の電子ビーム照射では基板表面１２へのビーム
１４の入射角θ２を０度としている。
子ビーム照射及び第２のマーク検出用の電子ビーム照射
ともに、加速電圧４００Ｖ（δ＞１）、試料電流８．０
ｐＡの条件で行い、両電子ビーム照射ともに基板表面を
正に帯電させるようにする。ただし、第１のマーク検出
用の電子ビームの入射角θ１を第２のマーク検出用の電
子ビームの入射角θ２よりも大きくなるようにする（入
射角は、基板面の垂線とビームのなす角を指す）。すな
わち、｜cosθ１｜＜｜cosθ２｜となる条件で電子ビー
ムの照射を行う。本例では、図１０に示すように、第１
のマーク検出用の電子ビーム照射では基板表面１２への
ビーム１３の入射角θ１を５〜１０度とし、第２のマー
ク検出用の電子ビーム照射では基板表面１２へのビーム
１４の入射角θ２を０度としている。
【００４９】このような条件を用いた場合、基板表面１
２では、第１のマーク検出用の電子ビーム照射領域１５
の方が、第２のマーク検出用の電子ビーム照射領域１６
よりも広くなる。そのため、帯電量も第１のマーク検出
用の電子ビーム照射の方が多くなる。したがって、第１
のマークが形成された領域表面を効果的に帯電させるこ
とが可能となり、第１の実施形態と同様、位置ずれ量及
び寸法の検査を高精度で容易かつ迅速に行うことができ
る。
２では、第１のマーク検出用の電子ビーム照射領域１５
の方が、第２のマーク検出用の電子ビーム照射領域１６
よりも広くなる。そのため、帯電量も第１のマーク検出
用の電子ビーム照射の方が多くなる。したがって、第１
のマークが形成された領域表面を効果的に帯電させるこ
とが可能となり、第１の実施形態と同様、位置ずれ量及
び寸法の検査を高精度で容易かつ迅速に行うことができ
る。
【００５０】なお、本実施形態では、第１のマーク検出
用の電子ビーム照射及び第２のマーク検出用の電子ビー
ム照射ともに、δ＞１となるような条件に加速電圧を設
定したが、逆にδ＜１となるような条件（例えば、加速
電圧１９００Ｖ、試料電流８．０ｐＡ）を設定してもよ
い。
用の電子ビーム照射及び第２のマーク検出用の電子ビー
ム照射ともに、δ＞１となるような条件に加速電圧を設
定したが、逆にδ＜１となるような条件（例えば、加速
電圧１９００Ｖ、試料電流８．０ｐＡ）を設定してもよ
い。
【００５１】（実施形態７）次に、第７の実施形態につ
いて説明する。マークについては図１に示したものと同
様のものを用い、また第１のマークと第２のマークとの
位置ずれ量及び第２のマークの寸法の算出方法等、基本
的事項は第１の実施形態と同様であり、ここではそれら
の詳細な説明は省略する。
いて説明する。マークについては図１に示したものと同
様のものを用い、また第１のマークと第２のマークとの
位置ずれ量及び第２のマークの寸法の算出方法等、基本
的事項は第１の実施形態と同様であり、ここではそれら
の詳細な説明は省略する。
【００５２】本実施形態は、上述した各実施形態で説明
した方法に適用される検査装置に関するものである。図
１１は、本検査装置の構成例を示した図である。
した方法に適用される検査装置に関するものである。図
１１は、本検査装置の構成例を示した図である。
【００５３】２０は検査装置本体、２１は電子銃、２２
は電子銃２１から生じた電子ビーム（１次電子ビー
ム）、２３ａ及び２３ｂはコンデンサレンズ、２４は偏
向器、２５は対物レンズ、２６は基板２８から生じた２
次電子、２７は２次電子を検出する検出器であり、これ
らの基本的な構成は通常の装置（電子顕微鏡等）と同様
である。
は電子銃２１から生じた電子ビーム（１次電子ビー
ム）、２３ａ及び２３ｂはコンデンサレンズ、２４は偏
向器、２５は対物レンズ、２６は基板２８から生じた２
次電子、２７は２次電子を検出する検出器であり、これ
らの基本的な構成は通常の装置（電子顕微鏡等）と同様
である。
【００５４】検査装置本体２０には電子ビームの照射条
件を変更するための条件変更部３１が接続されている。
この条件変更部３１により、電子ビーム照射における加
速電圧、試料電流、照射時間、照射面積、ビーム走査速
度及び照射角度のなかの少なくとも一つの条件を変更可
能である。すなわち、条件変更部３１により、上述した
各実施形態で述べたように、第１のマーク検出用の電子
ビームと第２のマーク検出用の電子ビームとの照射条件
を異ならせることができる。
件を変更するための条件変更部３１が接続されている。
この条件変更部３１により、電子ビーム照射における加
速電圧、試料電流、照射時間、照射面積、ビーム走査速
度及び照射角度のなかの少なくとも一つの条件を変更可
能である。すなわち、条件変更部３１により、上述した
各実施形態で述べたように、第１のマーク検出用の電子
ビームと第２のマーク検出用の電子ビームとの照射条件
を異ならせることができる。
【００５５】検出器２７の出力信号は増幅器３２を介し
てＡ／Ｄ変換器３３に入力しており、Ａ／Ｄ変換器３３
でＡ／Ｄ変換された信号は画像記憶部３４に入力するよ
うになっている。画像記憶部３４は、第１のマーク検出
用の電子ビーム照射によって得られた信号のデータ（第
１の画像データ）と第２のマーク検出用の電子ビーム照
射によって得られた信号のデータ（第２の画像データ）
とを別々の画像データとして記憶するものでもよいが、
本例では第１の画像データと第２の画像データを一連の
一つの画像データとして記憶するようになっている。画
像記憶部３４には算出部３５が接続されており、この算
出部３５により、画像記憶部３４に記憶された画像デー
タから、第１のマークと第２のマークの位置ずれ量及び
第２のマークの寸法が算出される。
てＡ／Ｄ変換器３３に入力しており、Ａ／Ｄ変換器３３
でＡ／Ｄ変換された信号は画像記憶部３４に入力するよ
うになっている。画像記憶部３４は、第１のマーク検出
用の電子ビーム照射によって得られた信号のデータ（第
１の画像データ）と第２のマーク検出用の電子ビーム照
射によって得られた信号のデータ（第２の画像データ）
とを別々の画像データとして記憶するものでもよいが、
本例では第１の画像データと第２の画像データを一連の
一つの画像データとして記憶するようになっている。画
像記憶部３４には算出部３５が接続されており、この算
出部３５により、画像記憶部３４に記憶された画像デー
タから、第１のマークと第２のマークの位置ずれ量及び
第２のマークの寸法が算出される。
【００５６】図１２は、画像記憶部３４に記憶された一
つの画像データから得られた第１のマーク及び第２のマ
ークの画像を示したものである。図１３は、画像記憶部
３４に記憶された一つの画像データから得られた信号波
形を示している。なお、第１のマーク検出用の電子ビー
ム照射は、加速電圧１９００Ｖ、試料電流８．０ｐＡの
条件で行い、第２のマーク検出用の電子ビーム照射は、
加速電圧８００Ｖ、試料電流８．０ｐＡの条件で行っ
た。
つの画像データから得られた第１のマーク及び第２のマ
ークの画像を示したものである。図１３は、画像記憶部
３４に記憶された一つの画像データから得られた信号波
形を示している。なお、第１のマーク検出用の電子ビー
ム照射は、加速電圧１９００Ｖ、試料電流８．０ｐＡの
条件で行い、第２のマーク検出用の電子ビーム照射は、
加速電圧８００Ｖ、試料電流８．０ｐＡの条件で行っ
た。
【００５７】本実施形態では、条件変更部３１によって
設定される電子ビームの照射条件は、ビーム走査途中で
変更できるようになっている。そのため、第１のマーク
検出用の電子ビームと第２のマーク検出用の電子ビーム
の照射条件をビーム走査途中で変更可能であり、第１の
マーク検出用の電子ビーム照射によって得られた信号の
データ（第１の画像データ）と第２のマーク検出用の電
子ビーム照射によって得られた信号のデータ（第２の画
像データ）は、一連の一つの画像データとして画像記憶
部３４に記憶することができる。
設定される電子ビームの照射条件は、ビーム走査途中で
変更できるようになっている。そのため、第１のマーク
検出用の電子ビームと第２のマーク検出用の電子ビーム
の照射条件をビーム走査途中で変更可能であり、第１の
マーク検出用の電子ビーム照射によって得られた信号の
データ（第１の画像データ）と第２のマーク検出用の電
子ビーム照射によって得られた信号のデータ（第２の画
像データ）は、一連の一つの画像データとして画像記憶
部３４に記憶することができる。
【００５８】電子ビームの照射条件をビーム走査途中で
変更できない場合には、第１の画像データと第２の画像
データを別々のビーム走査によって取得することにな
る。そのため、基準点となるビーム走査開始位置を両走
査で完全に一致させることができず、第１のマークと第
２のマークの位置ずれ量を精度よく求めることができな
い場合もあり得る。本例では、電子ビームの照射条件を
ビーム走査途中で変更できるため、ビーム走査開始位置
が共通化されて、第１の画像データと第２の画像データ
を一連の一つの画像データとして記憶することができ
る。したがって、第１のマークと第２のマークの位置ず
れ量を精度よく求めることができる。また、位置ずれ量
の検査と寸法の検査を一つの画像データを用いて行うこ
とができるため、検査の効率化を図ることができる。
変更できない場合には、第１の画像データと第２の画像
データを別々のビーム走査によって取得することにな
る。そのため、基準点となるビーム走査開始位置を両走
査で完全に一致させることができず、第１のマークと第
２のマークの位置ずれ量を精度よく求めることができな
い場合もあり得る。本例では、電子ビームの照射条件を
ビーム走査途中で変更できるため、ビーム走査開始位置
が共通化されて、第１の画像データと第２の画像データ
を一連の一つの画像データとして記憶することができ
る。したがって、第１のマークと第２のマークの位置ず
れ量を精度よく求めることができる。また、位置ずれ量
の検査と寸法の検査を一つの画像データを用いて行うこ
とができるため、検査の効率化を図ることができる。
【００５９】以上、本発明の実施形態を説明したが、本
発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣
旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施するこ
とが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階
の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み
合わせることによって種々の発明が抽出され得る。例え
ば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除
されても、所定の効果が得られるものであれば発明とし
て抽出され得る。
発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣
旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施するこ
とが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階
の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み
合わせることによって種々の発明が抽出され得る。例え
ば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除
されても、所定の効果が得られるものであれば発明とし
て抽出され得る。
【００６０】
【発明の効果】本発明によれば、第１のマーク検出用の
電子ビーム照射と第２のマーク検出用の電子ビーム照射
の条件を異ならせることにより、第１のマークと第２の
マークとの位置ずれ量及び第２のマークの寸法を高精度
かつ容易に求めることが可能となる。
電子ビーム照射と第２のマーク検出用の電子ビーム照射
の条件を異ならせることにより、第１のマークと第２の
マークとの位置ずれ量及び第２のマークの寸法を高精度
かつ容易に求めることが可能となる。
【図１】本発明の実施形態に係る評価用のマークを示し
た図。
た図。
【図２】電子ビームの加速電圧（Ｖ）と２次電子放出効
率δとの関係を示した図。
率δとの関係を示した図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係り、第１のマーク
及び第２のマークの信号波形を示した図。
及び第２のマークの信号波形を示した図。
【図４】本発明の第１の実施形態の比較例に係り、第１
のマークの信号波形を示した図。
のマークの信号波形を示した図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係り、第１のマーク
及び第２のマークの信号波形を示した図。
及び第２のマークの信号波形を示した図。
【図６】本発明の第３の実施形態の概念を説明するため
の図。
の図。
【図７】本発明の第３の実施形態に係り、第１のマーク
及び第２のマークの信号波形を示した図。
及び第２のマークの信号波形を示した図。
【図８】本発明の第４の実施形態に係り、第１のマーク
及び第２のマークの信号波形を示した図。
及び第２のマークの信号波形を示した図。
【図９】本発明の第５の実施形態に係り、第１のマーク
及び第２のマークの信号波形を示した図。
及び第２のマークの信号波形を示した図。
【図１０】本発明の第６の実施形態の概念を説明するた
めの図。
めの図。
【図１１】本発明の第７の実施形態に係る検査装置の構
成例を示した図。
成例を示した図。
【図１２】本発明の第７の実施形態に係り、第１のマー
ク及び第２のマークの画像を示した写真。
ク及び第２のマークの画像を示した写真。
【図１３】本発明の第７の実施形態に係り、第１のマー
ク及び第２のマークの信号波形を示した図。
ク及び第２のマークの信号波形を示した図。
１…第１のマーク
２…第２のマーク
３…半導体基板
４…シリコン窒化膜
５…シリコン酸化膜
６…反射防止膜
１１、１５、１６…電子ビーム照射領域
１２…基板表面
１３、１４…ビーム
２０…検査装置本体
２１…電子銃
２２…１次電子ビーム
２３ａ、２３ｂ…コンデンサレンズ
２４…偏向器
２５…対物レンズ
２６…２次電子
２７…検出器
２８…基板
３１…条件変更部
３２…増幅器
３３…Ａ／Ｄ変換器
３４…画像記憶部
３５…算出部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２０Ｃ
Ｆターム(参考） 2F067 AA03 AA07 AA13 BB21 CC15
HH06 HH13 JJ05 KK04 RR12
RR35
4M106 AA01 BA02 CA39 CA50 DB05
DH24
5C033 UU01 UU02 UU05 UU08
5F046 EA03 EA12 EA13 EA14 EA15
EA17 EB01 FA08 FC03
Claims (14)
- 【請求項１】第１のマークと、第１のマーク上に形成さ
れた材料膜と、第１のマークよりも上層側の第２のマー
クとを有する基板を用意する工程と、 前記第１のマーク上の材料膜の少なくとも一部を含む第
１の領域に荷電ビームを照射する工程と、 前記第２のマークの少なくとも一部を含む第２の領域に
荷電ビームを照射する工程と、 前記第１の領域への荷電ビーム照射によって生じた２次
荷電粒子を検出することで、前記第１のマークに応じた
第１の信号を取得する工程と、 前記第２の領域への荷電ビーム照射によって生じた２次
荷電粒子を検出することで、前記第２のマークに応じた
第２の信号を取得する工程と、 前記第１の信号及び第２の信号に基づいて前記第１のマ
ークと第２のマークとの位置ずれ量を求める工程と、 前記第２の信号に基づいて前記第２のマークの寸法を求
める工程と、 を備え、 前記第１の領域への荷電ビーム照射と前記第２の領域へ
の荷電ビーム照射とを、加速電圧、試料電流、照射時
間、照射面積、ビーム走査速度及び照射角度のなかの少
なくとも一つの条件を異ならせて行うことを特徴とする
マークの検査方法。 - 【請求項２】前記第１のマーク上の材料膜の表面は平坦
化され、前記第２のマークの表面は露出していることを
特徴とする請求項１に記載のマークの検査方法。 - 【請求項３】前記第１の領域への荷電ビーム照射によっ
て生じた２次荷電粒子の放出効率は１よりも大きいこと
を特徴とする請求項１又は２に記載のマークの検査方
法。 - 【請求項４】前記第１の領域への荷電ビーム照射によっ
て生じた２次荷電粒子の放出効率は１よりも小さいこと
を特徴とする請求項１又は２に記載のマークの検査方
法。 - 【請求項５】前記第１の領域への荷電ビームの単位時間
及び単位面積当たりの照射量は、前記第２の領域への荷
電ビームの単位時間及び単位面積当たりの照射量よりも
多いことを特徴とする請求項１又は２に記載のマークの
検査方法。 - 【請求項６】前記第１の領域への荷電ビームの照射時間
は、前記第２の領域への荷電ビームの照射時間よりも長
いことを特徴とする請求項１又は２に記載のマークの検
査方法。 - 【請求項７】前記第１の領域への荷電ビーム照射におけ
る試料電流値は、前記第２の領域への荷電ビーム照射に
おける試料電流値よりも大きいことを特徴とする請求項
１又は２に記載のマークの検査方法。 - 【請求項８】前記第１の領域への荷電ビーム照射によっ
て生じた２次荷電粒子の放出効率をδ１、前記第２の領
域への荷電ビーム照射によって生じた２次荷電粒子の放
出効率をδ２として、δ１＞δ２≧１であることを特徴
とする請求項１又は２に記載のマークの検査方法。 - 【請求項９】前記第１の領域への荷電ビーム照射によっ
て生じた２次荷電粒子の放出効率をδ１、前記第２の領
域への荷電ビーム照射によって生じた２次荷電粒子の放
出効率をδ２として、１≧δ２＞δ１であることを特徴
とする請求項１又は２に記載のマークの検査方法。 - 【請求項１０】前記第１の領域への荷電ビーム照射によ
って生じた２次荷電粒子の放出効率をδ１、前記第２の
領域への荷電ビーム照射によって生じた２次荷電粒子の
放出効率をδ２として、δ２≧１＞δ１であることを特
徴とする請求項１又は２に記載のマークの検査方法。 - 【請求項１１】前記第１の領域へ照射される荷電ビーム
の入射角は、前記第２の領域へ照射される荷電ビームの
入射角よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に
記載のマークの検査方法。 - 【請求項１２】前記第１の信号のデータ及び第２の信号
のデータを一連の一つのデータとして記憶する工程をさ
らに備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のマ
ークの検査方法。 - 【請求項１３】第１のマークと、第１のマーク上に形成
された材料膜と、第１のマークよりも上層側の第２のマ
ークとを有する基板に荷電ビームを照射するビーム照射
部と、前記第１のマーク上の材料膜の少なくとも一部を
含む第１の領域への荷電ビームの照射条件と、前記第２
のマークの少なくとも一部を含む第２の領域への荷電ビ
ームの照射条件とを異ならせる照射条件変更部と、 前記第１の領域への荷電ビーム照射によって生じた２次
荷電粒子を検出することで前記第１のマークに応じた第
１の信号を取得するとともに、前記第２の領域への荷電
ビーム照射によって生じた２次荷電粒子を検出すること
で前記第２のマークに応じた第２の信号を取得する信号
取得部と、 前記第１の信号及び第２の信号に基づいて前記第１のマ
ークと第２のマークとの位置ずれ量を求めるとともに、
前記第２の信号に基づいて前記第２のマークの寸法を求
める算出部と、 を備え、 前記照射条件変更部は、前記第１の領域への荷電ビーム
照射と前記第２の領域への荷電ビーム照射とで、加速電
圧、試料電流、照射時間、照射面積、ビーム走査速度及
び照射角度のなかの少なくとも一つの条件を異ならせる
ものであることを特徴とするマークの検査装置。 - 【請求項１４】請求項１乃至１２のいずれかに記載のマ
ークの検査方法を含むことを特徴とする半導体装置の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001358328A JP2003158163A (ja) | 2001-11-22 | 2001-11-22 | マークの検査方法、マークの検査装置及び半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001358328A JP2003158163A (ja) | 2001-11-22 | 2001-11-22 | マークの検査方法、マークの検査装置及び半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003158163A true JP2003158163A (ja) | 2003-05-30 |
Family
ID=19169524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001358328A Pending JP2003158163A (ja) | 2001-11-22 | 2001-11-22 | マークの検査方法、マークの検査装置及び半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003158163A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008058166A (ja) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | Hitachi High-Technologies Corp | パターンのずれ測定方法、及びパターン測定装置 |
| JP2012244142A (ja) * | 2011-05-19 | 2012-12-10 | Applied Materials Israel Ltd | 高電子エネルギベースのオーバーレイ誤差測定方法及びシステム |
-
2001
- 2001-11-22 JP JP2001358328A patent/JP2003158163A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008058166A (ja) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | Hitachi High-Technologies Corp | パターンのずれ測定方法、及びパターン測定装置 |
| US8173962B2 (en) | 2006-08-31 | 2012-05-08 | Hitachi High-Technologies Corporation | Pattern displacement measuring method and pattern measuring device |
| JP2012244142A (ja) * | 2011-05-19 | 2012-12-10 | Applied Materials Israel Ltd | 高電子エネルギベースのオーバーレイ誤差測定方法及びシステム |
| KR101438068B1 (ko) * | 2011-05-19 | 2014-09-05 | 어플라이드 머티리얼즈 이스라엘 리미티드 | 높은 전자 에너지 기반 오버레이 에러 측정 방법들 및 시스템들 |
| US9046475B2 (en) | 2011-05-19 | 2015-06-02 | Applied Materials Israel, Ltd. | High electron energy based overlay error measurement methods and systems |
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