JPH06120312A

JPH06120312A - アライメント方法

Info

Publication number: JPH06120312A
Application number: JP27021992A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Sato; 佐藤　　裕
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1992-10-08
Filing date: 1992-10-08
Publication date: 1994-04-28

Abstract

(57)【要約】【目的】装置座標系での座標の測定精度を向上させる
ことなく、測定対象パターンのサーチエリアを全体とし
て縮小してサーチ時間を短縮する。【構成】アライメントマークＡＭ１，ＡＭ２の装置座
標系（ｘ，ｙ）上で測定された座標より、ウエハ３上の
試料座標系（Ｘ，Ｙ）から装置座標系（ｘ，ｙ）への座
標変換式を求め、この座標変換式に基づいて測定対象パ
ターンＰ１〜Ｐ５の装置座標系（ｘ，ｙ）上での座標を
算出する。この算出された座標を含む領域に、アライメ
ントマークＡＭ１，ＡＭ２から測定対象パターンＰ１〜
Ｐ５までの距離等に応じて、各測定対象パターン毎に独
立にサーチエリアを設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばプリント基板や
半導体ウエハ等の試料上のパターンの形状測定や検査を
行う際に、所謂グローバルアライメント方式で試料の位
置決めを行う場合に適用して好適なアライメント方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板や半導体ウエハ等の試料上
に加工された特定の微細パターンの形状測定や検査を行
う際には、それら特定の微細パターンのサーチを効率的
に行う必要がある。この場合、試料上に形成された測定
対象パターンは試料上の試料座標系により位置が指定さ
れているのに対して、例えば測定対象パターンの形状測
定を行う測定装置においては、ステージ上に載置された
試料上を走査する電子ビーム等の位置は測定装置固有の
装置座標系上で表されている。従って、測定装置側で試
料上の測定対象パターンのサーチを効率的に行うために
は、試料座標系から装置座標系への座標変換式を求め、
この座標変換式を用いて試料上の測定対象パターンの位
置を装置座標系上での座標に変換する必要がある。この
ような座標変換式を求めて効率的に測定対象パターンの
サーチを行う方法として、所謂グローバルアライメント
方式が知られている。

【０００３】以下、電子顕微鏡を応用した微細パターン
測定装置に適用した場合の従来のグローバルアライメン
ト方式について説明する。図２は従来の微細パターン測
定装置を示し、この図２において、１は電子光学鏡筒で
あり、電子光学鏡筒１の下方にステージ２が配置され、
ステージ２上に試料としての直径８インチのウエハ３が
載置されている。ウエハ３上には、ウエハ３上の各パタ
ーンの位置を指定するためのＸ軸及びこれに垂直なＹ軸
よりなる試料座標系が設定されている。ステージ２は電
子光学鏡筒１の光軸ＡＸに垂直な面内において、一方向
（これをｘ方向とする）及びこれに垂直なｙ方向に図示
省略された駆動装置により移動できるようになってい
る。また、ステージ２上のｘ方向及びｙ方向の端部には
それぞれ移動鏡４Ｘ及び４Ｙが固定され、移動鏡４Ｘの
ｘ方向の移動量及び移動鏡４Ｙのｙ方向の移動量がそれ
ぞれレーザー干渉計５Ｘ及び５Ｙにより常時計測され、
これら計測結果が制御装置６に供給されている。

【０００４】そして、制御装置６がレーザー干渉計５Ｘ
及び５Ｙの計測結果をリセットすると、そのときの電子
光学鏡筒１の光軸ＡＸとステージ２の表面との交点が装
置座標系の原点となる。その後、ステージ６をｘ方向及
びｙ方向に移動させると、光軸ＡＸとステージ６の表面
との交点と上記のように設定した原点とのｘ方向及びｙ
方向の距離はそれぞれレーザー干渉計５Ｘ及び５Ｙの計
測結果で表される。従って、レーザー干渉計５Ｘ及び５
Ｙの計測結果により、それぞれ装置座標系上でのｘ軸の
座標及びｙ軸の座標が表される。但し、電子光学鏡筒１
からウエハ３上に照射される電子ビームは偏向されてい
るので、装置座標系上での正確な座標は、レーザー干渉
計５Ｘ，５Ｙの計測結果に電子ビームの偏向量の補正を
行うことにより得られる。

【０００５】図３は測定対象のウエハ３を示し、図３に
おいて、ウエハ３上の周縁部に２個のアライメントマー
クＡＭ１及びＡＭ２が形成されている。また、ウエハ３
上にはパターンを描画する際の単位となるチップ等に対
応するブロック７−１〜７−５が形成され、これらブロ
ック７−１〜７−５内のそれぞれほぼ同一の位置に５個
の測定パターンＰ１〜Ｐ５が形成されている。描画単位
としてのブロックはウエハ３のほぼ全面に格子状に形成
されているが、図４では測定対象パターンを含むブロッ
クだけを示している。また、例えばブロック７−３の４
隅には、ブロック７−３への描画を重ねて行う際にアラ
イメント用に使用されるブロックマーク８−３Ａ〜８−
３Ｄが形成されている。同様に、各ブロックの４隅に、
ブロックへの描画を重ねて行う際にアライメント用に使
用されるブロックマークが形成されている。

【０００６】それらアライメントマークＡＭ１，ＡＭ２
及び測定パターンＰ１〜Ｐ５のウエハ３上での位置は試
料座標系上の座標（Ｘ，Ｙ）で表され、それらの座標は
ウエハ３をステージ２上に載置する前に既に分かってい
る。図２の制御装置６にはそれらの座標が入力されてい
る。具体的に、アライメントマークＡＭ１及びＡＭ２の
試料座標系上での座標（Ｘ，Ｙ）をそれぞれ（Ｘ_M1，Ｙ
_M1）及び（Ｘ_M2，Ｙ_M2）、測定パターンＰ１〜Ｐ５の試
料座標系上での座標（Ｘ，Ｙ）をそれぞれ（Ｘ _P1，
Ｙ_P1）、（Ｘ_P2，Ｙ_P2）、（Ｘ_P3，Ｙ_P3）、（Ｘ_P4，Ｙ
_P4）及び（Ｘ_P5，Ｙ _P5）とする。

【０００７】ウエハ３はステージ２上の予め決められた
位置に載置されるので、試料座標系の座標と装置座標系
の座標との差は通常１〜２ｍｍより小さいことが保証さ
れており、パターン測定装置では装置座標系上で例えば
３〜４ｍｍ角の範囲内をサーチすることにより、アライ
メントマークＡＭ１及びＡＭ２を見つけることができ
る。これらアライメントマーク又は測定パターンを探す
範囲をサーチエリアと呼び、アライメントマークや測定
パターンを探すために要するサーチ時間はほぼサーチエ
リアの面積に比例する。従って、サーチエリアが広いほ
ど位置合わせに時間がかかることになる。

【０００８】図２の測定装置でグローバルアライメント
を実行する際には、制御装置６は先ずステージ２を駆動
して、ウエハ３のアライメントマークＡＭ１及びＡＭ２
があると予想されるそれぞれのサーチエリアを順次電子
光学鏡筒１の下方に設定する。そして、それぞれのサー
チエリアで電子ビームを走査することにより、アライメ
ントマークＡＭ１及びＡＭ２のサーチを行う。その結
果、アライメントマークＡＭ１及びＡＭ２が見つかる
と、それらマークの位置を装置座標系で測定し、次の演
算により座標変換式を求める。

【０００９】装置座標系で表した試料座標系の原点の位
置を（ｘ₀ ，ｙ₀ ）、両座標系間の角度差をθとする
と、試料座標系上の座標（Ｘ，Ｙ）から装置座標系上の
座標（ｘ，ｙ）への座標変換式は次のように表される。

【００１０】

【数１】

【００１１】次に具体的に、アライメントマークＡＭ１
及びＡＭ２の装置座標系上で測定された座標をそれぞれ
（ｘ_M1，ｙ_M1）及び（ｘ_M2，ｙ_M2）とする。そして、図
４のウエハ３上の試料座標系の原点を装置座標系で表し
た座標を（ｘ_0r，ｙ_0r）、ウエハ３のステージ２への載
置時の傾斜角をθ_r とすると、アライメントマークＡＭ
１及びＡＭ２の試料座標系上での座標は（Ｘ_M1，Ｙ_M1）
及び（Ｘ_M2，Ｙ_M2）であるため、次の関係が成立する。

【００１２】

【数２】

【００１３】この（数２）を係数ｃｏｓθ_r 、係数ｓｉ
ｎθ_r 、座標ｘ_0r及び座標ｙ_0rについて解くと、次のよ
うになる。

【００１４】

【数３】

【００１５】

【数４】

【００１６】

【数５】

【００１７】

【数６】

【００１８】（数３）〜（数６）を（数１）に代入する
ことにより、試料座標系の座標（Ｘ，Ｙ）から装置座標
系の座標（ｘ，ｙ）への座標変換式は次の（数７）とし
て求められる。

【００１９】

【数７】

【００２０】（数７）を用いて試料座標系で表される測
定パターンＰ１〜Ｐ５の装置座標系での位置を求め、ス
テージ２を駆動して電子ビームの走査領域にそれらの位
置を順次移動することにより、各測定パターンの測定が
行われる。測定パターンの位置を電子ビームの走査領域
に移動して測定パターンの形状計測を行うためには、測
定パターンの形状にも依るが、通常１μｍ程度のアライ
メント位置精度が必要になる。しかしながら、実際には
グローバルアライメント実行時に電子ビームを走査して
測定する装置座標系の座標値には誤差が含まれており、
この誤差量によって、測定パターンの形状計測を行う前
に再びパターンサーチを行って測定パターンを探す必要
が生じる。

【００２１】従来の微細パターン測定装置では、電子ビ
ーム走査によるパターン位置測定系の測定精度はおよそ
数μｍ（標準偏差σ＝３μｍとして±３σの誤差範囲で
考えた場合）であり、アライメントマークＡＭ１及びＡ
Ｍ２の間隔を約７０ｍｍとすると、角度θの誤差範囲θ
ｅは次のようになる。

【数８】 θｅ≒±９［μｍ］×２^1/2 ／７０［ｍｍ］≒±０．１８［ｍｒａｄ］

【００２２】例えば図３の測定マークＰ２はアライメン
トマークＡＭ１から１８０ｍｍ離れているので、試料座
標系から装置座標系に座標変換した場合のｘ方向の座標
ｘ_P2の位置誤差ｘ_EP2 は近似計算で次のようになる。

【数９】ｘ_EP2 ≒±０．１８［ｍｒａｄ］×１８０［ｍｍ］±９［μｍ］ ≒±４１［μｍ］

【００２３】但し、実際にはステージ２の停止位置誤差
もあり、余裕を見ると１００〜１５０μｍ角程度のサー
チエリアが必要になる。このように、ウエハ３の設置時
の精度だけでは３〜４ｍｍ角程度は必要であったサーチ
エリアが、グローバルアライメントを行うことによって
面積比でおよそ１／７００に縮小できる。従って、グロ
ーバルアライメント終了後の計測パターンＰ１〜Ｐ５の
測定におけるパターンサーチ時間を、グローバルアライ
メントを行わなかった場合に比べて大幅に短縮できるこ
とが分かる。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】近年、半導体集積回路
の一層の微細化に伴い、集積回路製造上のパターン形状
に関する寸法マージンが少なくなっている。従って、寸
法管理を厳しく行うために、検査工程で測定するパター
ンの個数が増加する傾向にある。１枚のウエハ上で測定
するパターンの個数が多くなる程パターンサーチの回数
が増えるが、装置全体のスループットを低下させないた
めには、測定パターンのサーチエリアを出来るだけ小さ
くしてサーチ時間を短縮することが要求されている。

【００２５】しかしながら、従来のグローバルアライメ
ントでは、アライメントマークＡＭ１及びＡＭ２の位置
測定結果から求めた座標変換式により全ての測定パター
ンの座標を計算し、アライメントマークから最も遠く離
れた測定パターン、即ち計算精度の最も悪くなる測定パ
ターンの位置でもそのパターンが探せるように広いサー
チエリアを設定するようにしていた。そのため、測定す
るパターンの個数が多くなると、全体の検査時間が非常
に長くなり、スループットが大きく低下するという不都
合があった。

【００２６】これに関して、従来のグローバルアライメ
ント方法を使用する場合でも、電子ビーム走査によるパ
ターン位置測定系の測定精度を向上することによりサー
チエリアを縮小してサーチ時間を短縮することができる
が、パターン位置測定系の測定精度の向上は装置の製造
コストの上昇を招くという不都合がある。本発明は斯か
る点に鑑み、装置座標系での座標の測定精度を向上させ
ることなく、測定対象パターンのサーチエリアを全体と
して縮小して、サーチ時間を短縮できるアライメント方
法を提供することを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】本発明によるアライメン
ト方法は、２次元の第１の座標系（ｘ，ｙ）上の座標で
各位置が表される面上で、２次元の第２の座標系が設定
されると共に、この第２の座標系（Ｘ，Ｙ）上の座標で
表される位置にそれぞれ複数のアライメントマーク（Ａ
Ｍ１，ＡＭ２）及び複数の測定対象パターン（Ｐ１〜Ｐ
５）が形成された試料（３）の測定対象パターン（Ｐ１
〜Ｐ５）の位置決めを行う方法において、複数のアライ
メントマーク（ＡＭ１，ＡＭ２）の第１の座標系（ｘ，
ｙ）上で測定された座標より、試料（３）上の第２の座
標系（Ｘ，Ｙ）から第１の座標系（ｘ，ｙ）への座標変
換式を求める第１工程（ステップ１０２）と、この座標
変換式に基づいて複数の測定対象パターン（Ｐ１〜Ｐ
５）の第１の座標系（ｘ，ｙ）上での座標を算出する第
２工程（ステップ１０４）とを有する。

【００２８】更に、本発明は、この算出された第１の座
標系（ｘ，ｙ）上での座標を含む領域に、複数のアライ
メントマーク（ＡＭ１，ＡＭ２）から各測定対象パター
ン（Ｐ１〜Ｐ５）までの距離又は第１の座標系（ｘ，
ｙ）上での試料（３）の位置決め精度等の誤差要因に応
じて、複数の測定対象パターン（Ｐ１〜Ｐ５）の各測定
対象パターン毎に独立にそれぞれサーチエリアの大きさ
を設定する第３工程（ステップ１０５）と、それらサー
チエリアで複数の測定対象パターン（Ｐ１〜Ｐ５）中の
各測定対象パターンのサーチを行う第４工程（ステップ
１０７）とを有するものである。

【００２９】この場合、その第３工程（ステップ１０
５）において、それらサーチエリアを、第１の座標系
（ｘ，ｙ）上の一の方向の長さとこの一の方向に垂直な
方向の長さとの比が各測定対象パターン（Ｐ１〜Ｐ５）
毎に独立に設定される矩形領域として設定することが望
ましい。

【００３０】

【作用】斯かる本発明においては、アライメントマーク
（ＡＭ１，ＡＭ２）も測定対象パターン（Ｐ１〜Ｐ５）
もその位置は試料（３）上の第２の座標系（Ｘ，Ｙ）、
即ち試料座標系上で与えられている。そして、実際の測
定によりアライメントマークの第１の座標系（ｘ，
ｙ）、即ち装置座標系上での座標が測定され、この測定
結果より、試料座標系から装置座標系への座標変換式が
求められる。この座標変換式を用いて、測定対象パター
ン（Ｐ１〜Ｐ５）の試料座標系上の座標が装置座標系の
座標に変換される。

【００３１】この場合、測定対象パターン（Ｐ１〜Ｐ
５）の装置座標系上の座標には、座標変換の変換誤差及
び第１の座標系（ｘ，ｙ）上での試料（３）の位置決め
誤差等の位置誤差が混入している。その位置誤差の中で
最も大きなものは、例えば図３に示すように、装置座標
系（ｘ，ｙ）と試料座標系（Ｘ，Ｙ）との角度差θに基
づく誤差である。この角度差θに基づく誤差は、アライ
メントマーク（ＡＭ１，ＡＭ２）から測定対象パターン
（Ｐ１〜Ｐ５）までの距離にほぼ比例して大きくなる。

【００３２】そこで、アライメントマーク（ＡＭ１，Ａ
Ｍ２）に近い測定対象パターンに対しては、小さなサー
チエリアでサーチを行い、アライメントマーク（ＡＭ
１，ＡＭ２）から離れた測定対象パターンに対しては、
大きなサーチエリアでサーチを行うことにより、全体の
サーチエリアの面積が小さくなり、サーチ時間が大幅に
短縮される。これに対して、従来の方法では、最も誤差
が大きな測定対象パターンに合わせて、全ての測定対象
パターンのサーチエリアを共通に大きく設定していたの
で、サーチ時間が長くなっていた。また、本発明では、
サーチエリアの形状も測定対象パターン毎に任意に設定
できるので、常に例えば正方形等の一定のサーチエリア
でサーチを行う従来の方法に比べて、更にサーチエリア
の面積を小さくすることができる。また、第１の座標系
（ｘ，ｙ）上での試料（３）の位置決め誤差等の他の誤
差要因も加味して、測定対象パターン（Ｐ１〜Ｐ５）毎
に独立にサーチエリアを設定するならば、さらに全体の
サーチエリアの面積を小さくできる。

【００３３】更に、座標変換式による演算誤差等は、装
置座標系の一方向とこれに垂直な方向とで異なることが
ある。このような場合には、そのサーチエリアを例えば
装置座標系（ｘ，ｙ）に沿って矩形に設定し、測定対象
パターン（Ｐ１〜Ｐ５）毎にその縦横比（ｙ／ｘ）を変
えてサーチエリアを設定することにより、それぞれサー
チエリアをより小さく設定することができる。

【００３４】

【実施例】以下、本発明によるアライメント方法の一実
施例につき図１〜図３を参照して説明する。本例は図２
の微細パターン測定装置で図３のウエハ３上の測定パタ
ーンＰ１〜Ｐ５の形状測定を行う場合に本発明を適用し
たものである。

【００３５】既に説明したように、図３において、実線
で示したｘ軸及びこれに垂直なｙ軸がウエハ３の形状測
定を行う装置の装置座標系、破線で示したＸ軸及びこれ
に垂直なＹ軸がウエハ３上に定められた試料座標系であ
る。両座標系の間には角度差θがあると共に、原点位置
もずれている。また、ウエハ３上の周縁部にはグローバ
ルアライメント用の２個のアライメントマークＡＭ１及
びＡＭ２が形成され、測定対象の５個の測定パターンＰ
１〜Ｐ５がウエハ３上に形成されている。なお、ウエハ
３の露光面は格子状のブロックに分かれており、各ブロ
ックには重ねてパターンを描画する際にアライメントを
行うためのブロックマーク（例えばブロックマーク８−
３Ａ〜８−３Ｄ）が形成してあるので、これらブロック
マークをアライメントマークＡＭ１及びＡＭ２の代わり
に使用することも可能である。

【００３６】実際に測定を行う場合には、例えば図２の
ステージ２の移動時の真直度の誤差やステージ２の停止
位置の誤差に起因する装置座標系の誤差、又はウエハ３
の歪による試料座標系の誤差などの誤差要因が存在す
る。しかし、ここでは説明を簡単にし且つ定量的に評価
し易いようにそれぞれの座標系は理想的なものとして、
ステージ２の停止位置誤差も無いものとする。従って、
誤差要因としては、電子ビーム走査によるパターン位置
測定系の測定誤差だけを考え、測定値のばらつきの標準
偏差σ_M を３μｍと仮定して、ウエハ３上の各測定パタ
ーンの装置座標系上の計算された座標を中心として±３
σ_M の範囲をサーチエリアとする。

【００３７】そして、実際に近い形で評価するために、
ウエハ３の直径を８インチ、試料座標系（Ｘ，Ｙ）の原
点をウエハ３の中心として、グローバルアライメント用
のアライメントマークＡＭ１及びＡＭ２の試料座標系
（Ｘ，Ｙ）上でのｍｍ単位（以下同様）の座標値をそれ
ぞれ（３５，−９０）及び（−３５，−９０）とする。
また、各ブロック７−１〜７−５の大きさを２０ｍｍ角
として、試料座標系（Ｘ，Ｙ）上の中心のブロック７−
１及び最も外側のブロック７−２〜７−５の上の測定パ
ターンＰ１〜Ｐ５を計測するものとする。各測定パター
ンＰ１〜Ｐ５はそれぞれブロック７−１〜７ー５の中心
座標に関して（７，７）の位置にあるものとする。従っ
て、測定パターンＰ１〜Ｐ５の試料座標系（Ｘ，Ｙ）上
での座標はそれぞれ（７，７）、（７，８７）、（−７
３，７）、（８７，７）、（７，−７３）となる。

【００３８】更に、ウエハ３を図３のステージ２上に設
置した際の装置座標系と試料座標系との間の角度差θを
５ｍｒａｄ、試料座標系の原点、即ちウエハ３の中心の
装置座標系（ｘ，ｙ）上での座標（ｘ₀ ，ｙ₀ ）を
（０．２，０．１）とする。次に、本例で測定パターン
Ｐ１〜Ｐ５の形状測定を行う際の動作の一例につき図１
のフローチャートを参照して説明する。

【００３９】先ず図１のステップ１０１で、図３のウエ
ハ３を図３のステージ２上に搬送してウエハ３をステー
ジ２上に設置する。続いて、ステップ１０２において従
来の方法でサーチを行うことにより、アライメントマー
クＡＭ１及びＡＭ２の装置座標系での座標（ｘ_M1，
ｙ_M1）及び（ｘ_M2，ｙ_M2）を順次計測する。このときの
アライメントマークＡＭ１及びＡＭ２に関するサーチエ
リアは、ウエハ３の設置精度に依存するので特に規定し
ないが、前述の仮定から、測定された座標は標準偏差σ
_M で３μｍの誤差を持っている。アライメントマークＡ
Ｍ１，ＡＭ２の試料座標系における既知の座標（Ｘ_M1，
Ｙ_M1），（Ｘ_M2，Ｙ_M2）及びそれら測定値を（数３）〜
（数６）に代入することにより、座標（ｘ₀ ，ｙ₀ ）、
ｓｉｎθ及びｃｏｓθが算出される。これらの座標ｘ
₀ 、座標ｙ₀ 、ｓｉｎθ及びｃｏｓθをそれぞれ（数
７）の座標ｘ_0r、座標ｙ_0r、ｓｉｎθ_r 及びｃｏｓθ_r
に代入することにより、試料座標系から装置座標系への
座標変換式が得られる。その後、実際の動作はステップ
１０３に移行するが、以下ではその座標変換式による計
算誤差につき検討する。

【００４０】先ず、ｓｉｎθから角度差θを求めるもの
として、（数３）〜（数６）により算出される座標ｘ
₀ 、座標ｙ₀ 及び角度差θの誤差の標準偏差をそれぞれ
σ_x0、σ_y0及びσθとすると、これら標準偏差σ_x0、σ
_y0及びσθはそれぞれ６μｍ、６μｍ及び０．０６ｍｒ
ａｄ程度になる。これだけの誤差を含んだ座標ｘ₀ 、座
標ｙ₀ 及び角度差θを代入して得られた（数７）の座標
変換式を用いて、測定パターンＰ１〜Ｐ５の試料座標系
上の座標を装置座標系上の座標に変換した場合の、各測
定パターンＰ１〜Ｐ５の座標の計算結果に含まれる誤差
の標準偏差はおよそ表１に示す値になる。但し、表１で
は装置座標系のｘ方向の誤差の標準偏差及びｙ方向の誤
差の標準偏差をそれぞれσ_x 及びσ_y で表している。

【００４１】

【表１】

【００４２】表１より、測定パターンＰ２のｘ方向の誤
差の標準偏差σ_x が１０．９μｍとなり最も大きいこと
が分かる。従って、仮に従来の方法を用いてサーチエリ
アを設定する場合には、測定パターンＰ２がｘ方向及び
ｙ方向にそれぞれ±３σ_x の誤差内で収まるようにその
サーチエリアを設定しなければならない。即ち、測定パ
ターンＰ２の±３σ_x は幅で６５．４（＝１０．９×
６）μｍであるため、サーチエリアはおよそ６６μｍ角
の正方形に設定しなければならないことになる。

【００４３】これに対して本実施例では、ステップ１０
３に移行して、ステップ１０２で求めた座標変換式を用
いて、測定パターンＰ１〜Ｐ５の試料座標系上の座標
（Ｘ，Ｙ）をそれぞれ装置座標系上の座標（ｘ，ｙ）に
変換する。その後、ステップ１０４において、測定パタ
ーンＰ１〜Ｐ５のそれぞれについてサーチエリアを設定
する。なお、本実施例においては、ウエハ３上の測定箇
所及び測定順序は、オペレータにより予め設定されてい
る。

【００４４】このサーチエリアの設定方法について詳細
に説明するに、本例では表１の座標変換誤差に基づい
て、測定パターンＰ１〜Ｐ５のそれぞれに対して独立に
サーチエリアを設定する。例えば表１において、測定パ
ターンＰ１の座標変換誤差は、装置座標系上のｘ方向に
対して６．３μｍ、ｙ方向に対して５．９μｍである。
また、本例では標準偏差σ_M に対して、±３σ_M の範囲
をサーチエリアにすることになっている。従って、測定
パターンＰ１のサーチエリアは、装置座標系上のｘ方向
の幅が３８（≒６．３×６）μｍで、ｙ方向の幅が３６
（≒５．９×６）μｍの矩形領域となる。

【００４５】同様に、表１において測定パターンＰ２の
座標変換誤差は、装置座標系上のｘ方向に対して１０．
９μｍ、ｙ方向に対して５．９μｍである。従って、測
定パターンＰ２のサーチエリアは、装置座標系上のｘ方
向の幅が６６（≒１０．９×６）μｍで、ｙ方向の幅が
３６（≒５．９×６）μｍの矩形領域となる。以下、同
様に測定パターンＰ３〜Ｐ５のサーチエリアを設定する
ことができる。このようにして設定した測定パターンＰ
１〜Ｐ５のサーチエリアを表２にまとめて示す。

【００４６】

【表２】

【００４７】その後、動作はステップ１０５に移行し
て、図２のステージ２の装置座標系の座標を未測定パタ
ーンの中で最も測定順位の早い測定パターンの装置座標
に合わせる。これはその測定パターンを図２の電子光学
鏡筒１による電子ビームの走査領域に設定することを意
味する。次に、表２のサーチエリアの中でその測定パタ
ーンのサーチを行う（ステップ１０６）。そして、測定
パターンが得られたときには、そのパターンＰ５の形状
の計測又は検査を行う（ステップ１０７）。その後、ス
テップ１０８において、未測定パターンが残っているが
どうかを調べ、未測定パターンが残っている場合には、
動作はステップ１０５に戻ってその未測定パターンのサ
ーチを行う。また、ステップ１０８で未測定パターンが
無くなると、ステップ１０９においてウエハ３の搬出が
行われる。

【００４８】上述のように本例によれば、測定パターン
Ｐ１〜Ｐ５のサーチエリアは、測定パターン毎に独立に
設定され、且つ装置座標系上のｘ方向の幅とｙ方向の幅
との比も測定パターン毎に独立に設定されている。この
ため、従来の方法では測定パターンＰ１〜Ｐ５に対する
全体のサーチエリアは２１７８０（＝６６×６６×５）
μｍ² であるのに対して、本例での全体のサーチエリア
は７９１１μｍ² で済んでいる。従って、サーチエリア
の総面積は、従来の方法を使用した場合に比べて約１／
２．７に縮小されているので、測定パターンのサーチに
要する全体の時間を約３分の１に短縮することができ
る。

【００４９】なお、表２に示した数値は、アライメント
マーク及び測定パターンの位置計測結果にのみ誤差が存
在しそれ以外は理想的な装置を想定してシミュレーショ
ンによって得られたものである。これに対して、実際の
装置においては、位置計測結果以外にも多くの誤差要因
が存在するが、誤差要因同士が独立しているために、測
定パターンの個数を増加させて最小自乗法により座標変
換の計算式を補正することにより、計算精度は次第に向
上する。従って、実際の装置においては表２の数値がそ
のまま当てはまることはないと考えられるが、実際の装
置においても、ほぼ表２に近い傾向の計算誤差が得られ
るものと考えられる。

【００５０】また、上述実施例では、測定パターンＰ１
〜Ｐ５のサーチエリアを縦横比が任意の矩形領域に設定
していたが、サーチエリアをそれぞれ正方形の領域に設
定してもよい。その正方形の領域の１辺の長さとして
は、表２の矩形のサーチエリアの長い方の辺の長さを用
いればよい。具体的で、表２より、例えば測定パターン
Ｐ１のサーチエリアは３８μｍ角の正方形に設定し、測
定パターンＰ５のサーチエリアは３６μｍ角の正方形に
設定する。このように各サーチエリアを正方形に設定す
る場合でも、サーチエリアの全体の面積を従来の場合よ
りも縮小することができる。

【００５１】このように、本発明は上述実施例に限定さ
れず本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り
得る。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、測定対象パターン毎に
独立にサーチエリアを設定しているので、装置座標系で
の座標の測定精度を向上させることなく、測定対象パタ
ーンのサーチエリアを全体として縮小してサーチ時間を
短縮できる利点がある。

【００５３】また、座標変換の計算誤差は装置座標系上
の一方向とこれに垂直な方向とで異なることがある。こ
のような場合には、そのサーチエリアを矩形に設定し、
且つこの矩形の縦横比を測定対象パターン毎に独立に設
定することにより、サーチエリアを更に小さくしてサー
チ時間をより短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるアライメント方法の一実施例が適
用された計測方法を示すフローチャートである。

【図２】従来例及び本発明の実施例で使用される微細パ
ターン測定装置を示す斜視図である。

【図３】検査対象のウエハを示す平面図である。

【符号の説明】

２ステージ３ウエハＡＭ１，ＡＭ２アライメントマークＰ１〜Ｐ５測定パターン７−１〜７−５ブロック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/027 21/68 Ｇ 8418−4ＭＨ０５Ｋ 3/00 Ｑ 6921−4Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２次元の第１の座標系上の座標で各位置
が表される面上で、２次元の第２の座標系が設定される
と共に、該第２の座標系上の座標で表される位置にそれ
ぞれ複数のアライメントマーク及び複数の測定対象パタ
ーンが形成された試料の前記測定対象パターンの位置決
めを行う方法において、前記複数のアライメントマークの前記第１の座標系上で
測定された座標より、前記試料上の第２の座標系から前
記第１の座標系への座標変換式を求める第１工程と、該座標変換式に基づいて前記複数の測定対象パターンの
前記第１の座標系上での座標を算出する第２工程と、該算出された前記第１の座標系上での座標を含む領域
に、前記複数のアライメントマークから前記各測定対象
パターンまでの距離又は前記第１の座標系上での前記試
料の位置決め精度に応じて、前記複数の測定対象パター
ンの各測定対象パターン毎に独立にそれぞれサーチエリ
アの大きさを設定する第３工程と、前記サーチエリアで前記複数の測定対象パターン中の各
測定対象パターンのサーチを行う第４工程と、を有する
事を特徴とするアライメント方法。
【請求項２】前記第３工程において、前記サーチエリ
アを、前記第１の座標系上の一の方向の長さと該一の方
向に垂直な方向の長さとの比が前記各測定対象パターン
毎に独立に設定される矩形領域として設定する事を特徴
とする請求項１記載のアライメント方法。