JPS60205207A - アライメントマ−ク位置測定方法およびその装置 - Google Patents

アライメントマ−ク位置測定方法およびその装置

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JPS60205207A
JPS60205207A JP6396184A JP6396184A JPS60205207A JP S60205207 A JPS60205207 A JP S60205207A JP 6396184 A JP6396184 A JP 6396184A JP 6396184 A JP6396184 A JP 6396184A JP S60205207 A JPS60205207 A JP S60205207A
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electron beam
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scanning
sine wave
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JP6396184A
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Takao Kaneto
金戸 孝夫
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Shimazu Seisakusho KK
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Shimadzu Corp
Shimazu Seisakusho KK
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B15/00Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明はiC用ウニ・・などの試料表面に刻印された試
料位置検出用のアライメントマークを自動的に検出し、
かつ、その中心位置を精密に測定できるようKしたアラ
イメント位置測定方法およびその装置に関する。
(ロ)従来技術 一般に、IC用ウェハなどでは試料位置検出用のアライ
メントマークが刻印されることがある。
このアライメントマークはIC焼付時やウエノ・切出し
時などにおいて試料の位置合せの基準を与えるものであ
り、従って、試料を所定位置に設定するためにはアライ
メントマークを検出して、その位置を精密に測定するこ
とが必要となる。
従来、このようなアライメントマークの位置を測定する
には、光学顕微鏡や走査形電子顕微鏡(SKM)f:適
用し、観察される像にカーソル線を重ね合わぜるなとし
て行なわれている。この場合、光学顕微鏡では分解能が
不充分でアライメントマークの測定精度に限界がある。
SEMは分解能に問題はないが、5EbJ象から7ライ
メントマークの位置を測定しようとすれば画像信号とし
て多m゛のデータを取扱わねばならず大容量のコンピュ
ータが必要となる。これらのために、未だアライメント
マークの測定に対して自動化が図れておらず、従って、
アライメントマーク位置測定は常に時間がかかり測定作
業も煩雑になるという難点が残されている。
(ハ) 目的 本発明は従来のかかる問題点を解決し、アライメントマ
ークの検出とその位置の測定とを精密に、かつ、自動的
に行なえるようにすることを目的とする。
に)構成 本発明はこのような目的を達成するため、表面にアライ
メントマークが形成された被測定物に対して電子ビーム
を光軸を中心として円形走査するとともに、この走査円
の径を順次大きくして前記被測定物のアライメントマー
クを検出し、次いで、電子ビームを逆向きに円形走査し
てホコリ、キズ等による検出誤りを判別する第1ステツ
プと、この第1ステツプで検出したアライメントマーク
の検出データに基づきアライメントマークを前記光軸に
向って移動させ、続いて電子ビームを直交走査して前記
光軸とアライメントマークとの距離を測定する第2ステ
ツプと、この第2ステツプで測定した光軸とアライメン
トマーク間の距離データに基づきアライメントマークを
光軸に向ってさらに接近させ、次いで電子ビームを再び
円形走査してこの走査円とアライメントマークとの交叉
位置を検出し、この検出データに基づきアライメントマ
ークの中心位置をめる第3ステツプとを順次行なうよう
圧している。また、このために使用するアライメントマ
ーク位置測定装置としては、表面にアライメントマーク
が形成された被測一定物忙照射する電子ビームを偏向さ
せる直交2方向に配置された偏向手段と、この偏向手段
に正弦波信号ならびKこの正弦波信号と同期して位相が
90°異なる余弦波信号とをそれぞれ与える正弦波、余
弦波の各発生器と、前記各偏向手段九ランプ波を与える
ランプ波発生器と、前記被測定物が載置される試料ステ
ージを水平移動するステージ駆動手段と、被測定物から
放射される反射電子を検出する検出器と、前記正弦波、
余弦波およびランプ波の各発生器の出力を制御するとと
もに前記検出器から出力されるアライメントマークの検
出信号に基づき前記ステージ駆動手段の動作を制御する
制御回路とを備えていることを特徴としている。
(ホ)実施例 以下、本発明を一実施例について図面に基づいて詳細に
説明する。
第1図はこの実施例のアライメントマーク位置測定装置
の構成図である。同図において、符号1はアライメント
マーク位置測定装置を示し、2はIC用ウェハなどの被
測定物4表面に照射する電子ビームを発生する電子ビー
ム発生部、6は電子ビームを偏向させる偏向手段である
。偏向手段6は互いに直交するX軸、Y軸の2方向に配
列された偏向コイルや静電偏向板等で構成される。8は
r sin wt(r :振幅、Wt:位相角)などの
正弦波信号を偏向手段6のたとえばX軸側の偏向コイル
に加える正弦波発生器、10は上記正弦波信号と同期し
て位相か90°異なるr coθwtなどの余弦波信号
を偏向手段10のYIlII側の偏向コイルに加える余
弦波発生器である。また、12.14は偏向手段6のX
、Y各軸の偏向コイルに鋸歯状のランプ波を与える各ラ
ンプ波発生器、16は被測定物4が載置される試料ステ
ージ、18はこの試料ステージ16を水平に駆動する駆
動手段で、機械的アクチュエータとこれを駆動するモー
タなどで構成される。20は被測定物4から電子ビーム
走査によって放射される反射電子を検出する検出器、2
2は検出器から出力される検出信号のピークをラッチす
るピークホールド回路、24は切換回路、26社検出器
20から出力される検出信号をデジタル化するA / 
D変換器、28は正弦波、余弦波およびランプ波の各発
生器8,10.12.14の出力を制御するとともに、
検出器20で検出したアライメントマークの検出信号に
基づき前記ステージ駆動手段18の動作制御を行なう制
御回路(以下、CPUと称する)である。
次に1被測定物4の表面に刻印されたアライメントマー
クの検出とその位置の測定方法について各ステップ順に
説明する。
(a) 第1ステツプ IC用ウェハなどのような被測定物4ではそのアライメ
ントマークの形状と、その刻印位置とは予じめある程度
知られているので、測定開始にあたりてはこの情報を頼
りに第2図(a) K示すようにまたとえば十字状に形
成されたアライメントマークMを電子ビームの走査可能
域まで移動させる。この移動は手動等で行なってもよい
。次いで、cpU2Bから正弦波、余弦波の各発生器8
.10へ制御信号を与えて正弦波、余弦波の各発生器8
゜10を起動する。正弦波、余弦波の各発生58゜10
からはこれKより正弦波信号と余弦波1g号とが発生し
、これらの信号を偏向手段6に加える。
電子ビーム発生部2で発生した電子ビームは偏向手段6
に加えられる上記正弦波信号上余弦波信号とにより偏向
を受ける。こうして、電子ビームをその光軸O0を中心
として円形走査する。しかも、その際、cpu2Bで偏
向手段6に加える正弦波信号・余弦波信号の振幅を変化
させることKより、tlL子ビームの描く走査円Cの径
を順次大きくしていく。一方、被測定物4の表面からは
電子ビーム走査により反射電子が放出されるので、これ
を検知器20で検出し、この検出器20から出力される
検出信号を切換回路24を介してA/D変換器26を通
してデジタル化する。そして、デジタル化した検出(i
号をCPU2Bに取り込む。電子ビームの描く走査円C
がアライメントマークMと交叉していないさきには、第
2図(b)に示すように1CP028に取り込まれる検
出信号内にはアライメントマークM[基づく検出ピーク
は存在しないので、走査円Cの径をさらに大きくする。
走査円CかアライメントマークMと交叉するさ、CPU
28に入力される検出信号内に検出ピークが現われる。
従って、cpu2Bが検出信号内のピークを検出したと
きには切換回路24の接続をピークホールド回路221
klK切換える。そして、このときの走査円の径r、で
もって電子ビームをたとえば反時計回りに1周し、引き
続いて逆方向、すなわち時計回りに一周させる。この操
作において、CPU28は正弦波、余弦波の各発生器8
,10出力と、A / D変換器26からの検出信号入
力とのタイミングを合わせている。従って、被−j宝物
4の表面に余分なキズやホコリが存在しなければ電子ビ
ームを反時計方向あるいは逆に反時計方向に円形走査し
てもピークホールド回路22で得られる検出ピークの立
ち上り位置は一致するこ、l!−になる(第2図(C)
 ((1)参照)。キズやホコリが存在すると、検出ピ
ークの立ち上り位置が不一致となるのでこれによりキズ
やホコリを判別し、検出誤りを防ぐ。
(b) 第2ステツプ 電子ビームの走査時間tはその走査円Cの走査開始点か
らの走査角θ、に対応するのでCPU2BK入力される
検出信号の立ち上り位置からアライメ/トマークMの方
向が分る。捷だ、電子ビームがアライメントマークMを
横切るとさの走査円Cの径r1が電子ビームの光軸0゜
とfライメントラ−2Mとの概略距離を示している。従
って、CPU28でこれらの検出データに基づき、ステ
ージ駆動手段18を制御して、アライメントマークMを
)’e bl+ Ooに向って移動させる。次いで、C
P02Bから谷ランプ波発生器12.14に制御信号を
与えて、このランプ発生器12を起動する。これにより
ランプ波発生器12.14からはそれぞれランプ波が発
生するので、このランプ波を偏向手段6のY軸、Y軸の
各偏向コイルに加える。これにより、第3図(a)に示
すように、電子ビームを先の光軸0゜位置において交互
に直交走査する。その際切換回路24を動作させピーク
ホールド回路22との接続を切換え、検出器20とA 
/ D変換器26とを直結させる。直交走査する電子ビ
ームがそれぞれアライメントマークMを横切ると、同図
(b)(C)に示すような検出ピークが得られる。この
ピーク検出の時間から光軸O0(!:アライメントマー
クM間の直交2方向の距離X。、yoが測定できる。ま
た、第3図におけるビーム走査でピークが検出できなか
ったり、あるいは3つ以、七のピークが検出されたよう
な場合にはキズやホコリが存在するとして第1ステツプ
に戻って再度測定を行なうか、あるいけ測定を一時中止
させる。
(C) 第3ステツプ 第2ステツプで光軸O0とアライメントマークMとの直
交2方向の距離X。+ ’16を測定すると、この測定
データを基に、CP02Bでステージ駆動手段18を制
御してアライメントマークMを光軸O0に向ってさらに
接近させ、第4図(a) K示すように1アライメント
マ一クMの中心が光軸O8にほぼ一致させるようにする
。続いて、CP02Bから正弦波、余弦波の各発生器8
.10へ制御15号を与えこの各発生器8,10を起動
させることにより、電子ビームを再び円形走査して走査
円Cを描かせる。従って、本例でhitt子ビー広ビー
ムイメントマークMを4回横切ることになる。これによ
り検出器20からA / D変換器26を介し−(cp
u28に入力される検出信号内には第4図(b)に示す
ように4個の検出ビークP1〜P4が含まれる。前述の
と七く、CPO28u%子ビームの走食開始からの時間
、つまり、走査角θを同時に測定しているので、検出ピ
ークP、〜P、の発生間隔t、〜t、から亀子ビームの
光軸0゜とアライメントマークMの中心との偏差、およ
びこの偏差の値からアライメントマークMの中心位fi
tを算出される。こうしてアライメントマークMの位置
が精密に測定されるので、このアライメントマークMの
位置を基準として被測定物4にICを焼付けるなどの作
業を行なうと七ができる。
なお、上記実施例て゛はアライメントマークM形状が十
字状のものについて説明したが他の形状をしたアライメ
ントマークにも本発明を適用できるのは勿論である。
(へ)効果 以上のように1本発明によればアライメントマークの検
出とその位置の測定と(i−flV¥Bに、かつ、自動
的に行なえるようになる。つ1す、従来のような人手を
介したパターン認識は不要となるのでアライメントマー
クの位置測定が短時間に行なわれ、かつ、測定精度も高
い。しかも、測定作業の煩雑さも解消されるという優れ
た効果が得らtする。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例を示し、第1図はアライメント
マーク位置測定装置の構成図、第2図は第1ステツプに
おけるアライメントマーク位置測定方法の説明図、第3
図は第2スデノプにおけるアライメントマーク位置測定
方法の説明図、第4図は第3ステツプにおけるアライメ
ントマーク位置測定方法の説明図である。 1・・rライメントラ−4位置測定装置、4・・被測定
物、6−・偏向手段、8・・正弦波発生器、10・・余
弦波発生器、12.14・・ランプ波発生器、18・・
ステージ駆動手段、20・・検出器、28・・制御回路
。 願 人 株式会社島津製作所 代 理 人 弁理士岡田和秀

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 表面にアライメントマークが形成された被測定
    物に対して電子ビームを光軸を中心として円形走査する
    ととも妃、この走査円の径を順次大きくして前記被測定
    物のアライメントマークを検出し、次いで、電子ビーム
    を逆向きに円形走査してホコリ、キズ等による検出誤り
    を判別する第1ステツプと、仁の第1ステツプで検出し
    たアライメントマークの検出データに基づきアライメン
    トマークを前記光軸に向って移動させ、続いて電子ビー
    ムを直交走査して前記光軸とアライメントマークとの距
    離を測定する第2ステツプと、この第2ステノグで測定
    した光軸とアライメントマーク間の距離データに基づき
    ゛rライメントマークを光軸に向ってさらに接近さ…、
    次いでff1V子ビームを再び円形走査してこの走査円
    とアライメントマークとの交叉位置を検出し、この検出
    データに基づきアライメントマークの中心位置をめる第
    3ステツプとを順次行なうことを特徴とするアライメノ
    トマーク位置測定方法。 +2+ 表面にアライメントマークが形成された被測定
    物に照射する電子ビームを偏向させる直交2方向に配置
    された偏向手段と、この偏向手段に正弦波信号ならびに
    この正弦波信号と同期して位相が90°異なる余弦波信
    号とをそれぞれ与える正弦波、余弦波の各発生器と、前
    記各偏向手段にランプ波を与えるランプ波発生器と、前
    記被測定物が載置される試料ステージを水平移動するス
    テージ駆動手段と、被測定物から放射される反射電子を
    検出する検出器と、前記正弦波・余弦波およびランプ波
    の各発生器の出力を制御するとともに前記検出器から出
    力されるアライメントマークの検出信号に基づき前記ス
    テージ駆動手段の動作を制御する制御回路とを備えてい
    ることを特徴とするアライメントマーク位置測定装置。
JP6396184A 1984-03-29 1984-03-29 アライメントマ−ク位置測定方法およびその装置 Granted JPS60205207A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6119125A (ja) * 1984-07-05 1986-01-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 走査型露光装置
JPH0491424A (ja) * 1990-08-03 1992-03-24 Hitachi Ltd 最適性判定装置を付加した電子線描画装置
JP2007053386A (ja) * 2006-08-18 2007-03-01 Hitachi Ltd イオン注入方法およびその装置

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