JP2002331500A - Alignment marker and alignment method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、走査型プローブ顕
微鏡(SPM)の原理を用いて被加工物を加工する際に
用いられるアライメントマーカー及びアライメント方法
に関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an alignment marker and an alignment method used when processing a workpiece using the principle of a scanning probe microscope (SPM).
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、導体の電子構造を直接観察できる
走査型トンネル顕微鏡(以後、STMと略す)の開発
[G.Binnig et al. Phys. Re
v. Lett,49,57(1982)]以来、AF
M(原子間力顕微鏡)、SCaM(走査型容量顕微
鏡)、NSOM(近接場光学顕微鏡)といった、先端の
尖ったプローブを走査することにより様々な情報とその
分布を得る顕微鏡装置が、次々と開発されてきた。現
在、これらの顕微鏡群は、走査型プローブ顕微鏡(SP
M)と総称され、原子、分子レベルの解像度を持つ、微
細構造の観察手段として、広く用いられるようになって
いる。2. Description of the Related Art In recent years, a scanning tunneling microscope (hereinafter abbreviated as STM) capable of directly observing the electronic structure of a conductor has been developed [G. Binnig et al. Phys. Re
v. Lett, 49, 57 (1982)]
Microscope devices that obtain various information and their distribution by scanning a probe with a sharp tip, such as M (atomic force microscope), SCaM (scanning capacitance microscope), and NSOM (near-field optical microscope), are being developed one after another. It has been. Currently, these microscope groups are scanning probe microscopes (SP
M), which has been widely used as a means for observing microstructures having resolution at the atomic and molecular levels.
【0003】また、その原理、装置構成を用いて、探針
先端と試料(被加工物)との間に電圧を印加し陽極酸化
を行う、探針を試料に押し付けて切削加工を行う、微小
開口を持つNSOMプローブを用いてレジストを感光さ
せる等の方法で測定分解能に近い精度での加工が可能な
ため、量子効果デバイス等、数nmから100nm程度
といったフォトリソグラフィーの加工限界以下の構造物
の加工手段としてその応用が期待されている。Further, using the principle and apparatus configuration, a voltage is applied between the tip of the probe and the sample (workpiece) to perform anodic oxidation, and the probe is pressed against the sample to perform cutting. Since it is possible to process with a precision close to the measurement resolution by a method such as exposing a resist using an NSOM probe with an aperture, it is possible to process structures such as quantum effect devices that are less than the processing limit of photolithography, such as several nm to 100 nm. Its application is expected as a processing means.
【0004】例えば、特開平9−172213号公報で
は、走査型トンネル顕微鏡を用いて導電性の領域を局所
的に変成させることにより作製された微細構造を有する
電子デバイスが提案されている。また、特開平6−09
6714号公報では、走査型プローブ顕微鏡のプローブ
表面を導電性とし、プローブ先端と試料表面の間に電圧
を印加することにより試料表面を加工する表面微細加工
装置が提案されている。また、特開平10−34070
0号公報では、弾性体に支持された探針を試料表面に接
触させた状態で探針と試料表面を相対的に移動させるこ
とにより試料表面に加工を施す切削加工方法が提案され
ている。[0004] For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-172213 proposes an electronic device having a fine structure manufactured by locally modifying a conductive region using a scanning tunneling microscope. Also, Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-09
No. 6,714, proposes a surface micromachining apparatus for processing a sample surface by making a probe surface of a scanning probe microscope conductive and applying a voltage between the probe tip and the sample surface. Also, JP-A-10-34070
No. 0 proposes a cutting method for processing a sample surface by relatively moving the probe and the sample surface while the probe supported by an elastic body is in contact with the sample surface.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、これらSP
M装置は試料表面方向の分解能が測定、加工走査を行う
走査機構の動作精度で律則されるが、高分解能実現のた
め、これら走査機構には圧電素子やボイスコイルと弾性
ヒンジを組み合わせた機構が用いられている。これらの
機構は弾性変形限界内で動作するため、走査範囲が一般
的に100μm×100μm程度以内と非常に小さい。
このため、数mmといった広い範囲での高精度観察、加
工の要求に応えられない原因となっていた。By the way, these SPs
In the M system, the resolution in the direction of the sample surface is determined by the operation accuracy of the scanning mechanism that performs measurement and processing scanning. To achieve high resolution, these scanning mechanisms use a mechanism that combines a piezoelectric element, a voice coil, and an elastic hinge. Is used. Since these mechanisms operate within the limit of elastic deformation, the scanning range is generally very small, within about 100 μm × 100 μm.
For this reason, it has been a cause that it is not possible to meet the demands for high-precision observation and processing in a wide range of several mm.
【0006】これらの問題に対して、例えば、特開20
00−266770号公報では広い範囲での測定走査を
行うために静圧案内やすべり案内を用いて走査を行う方
法が示されている。しかしながら、前記の案内方式では
走査機構の大型化によって、共振周波数の低下による制
御性の低下や、走査時の振動の問題から、結果として広
範囲測定時には測定分解能の確保が難しい。To solve these problems, see, for example,
Japanese Patent Application Publication No. 00-266770 discloses a method of performing scanning using static pressure guide and slide guide in order to perform measurement scan in a wide range. However, in the above-mentioned guide system, it is difficult to secure the measurement resolution at the time of wide-range measurement as a result of a reduction in controllability due to a decrease in the resonance frequency due to an increase in the size of the scanning mechanism and a problem of vibration during scanning.
【0007】さらに、特開2000−206024号公
報では機械的な構成のxy走査機構で測定走査を行い、
走査時のガタ等の誤差をガイド基準面とz方向の微動機
構を用いて取り除く構成が示されている。しかしなが
ら、走査機構の大型化による制御性の低下は前述したと
おりであり、装置構成が複雑な他、高精度広範囲のガイ
ド基準面の作成、維持がコスト増を招く等の問題点を有
している。Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-206024, measurement scanning is performed by an xy scanning mechanism having a mechanical structure,
An arrangement is shown in which an error such as backlash during scanning is removed using a guide reference plane and a fine movement mechanism in the z direction. However, the decrease in controllability due to the enlargement of the scanning mechanism is as described above. In addition to the complicated device configuration, there is a problem that the creation and maintenance of a high-precision and wide-range guide reference plane causes an increase in cost. I have.
【0008】そこで、本発明は、上記課題を解決し、簡
便な構成で、高分解能を実現する領域である微動領域を
超えて、広範囲に亙り高い精度で加工することを可能と
するアライメントマーカー及びアライメント方法を提供
することを目的とするものである。Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems, and provides an alignment marker and a simple structure which enable processing with high accuracy over a wide range beyond a fine movement region which is a region for achieving high resolution. It is an object of the present invention to provide an alignment method.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するため、つぎの(1)〜(12)のように構成した
アライメントマーカー及びアライメント方法を提供する
ものである。 (1)走査型プローブの探針を、加工形状に従って被加
工物上を微動動作と粗動動作により相対走査して、該被
加工物を加工する際に用いられるアライメントマーカー
であって、前記アライメントマーカーは、前記微動動作
によって加工された加工領域側の加工終了点に作成され
ると共に、前記粗動動作時に想定される誤差量に基づい
て、前記微動動作の範囲を越えて隣り合う微動領域が重
なり合うように前記粗動動作を行った際の前記粗動動作
の誤差が検出可能なマーカーとして構成され、該マーカ
ーの検出によって前記粗動動作後の加工開始点が求めら
れることを特徴とするアライメントマーカー。 (2)前記アライメントマーカーは、前記加工形状と異
なる角度を持つ直線形状であることを特徴とする上記
(1)に記載のアライメントマーカー。 (3)前記加工終了点のアライメントマーカーは、複数
のアライメントマーカーによって構成されていることを
特徴とする上記(1)または上記(2)に記載のアライ
メントマーカー。 (4)前記複数のアライメントマーカーは、該アライメ
ントマーカーの延長線の交点が加工終了点を指し示すよ
うに構成されていることを特徴とする上記(3)に記載
のアライメントマーカー。 (5)前記複数のアライメントマーカーは、前記加工形
状から孤立して形成されていることを特徴とする上記
(1)〜(4)のいずれかに記載のアライメントマーカ
ー。 (6)前記アライメントマーカーは、前記走査型プロー
ブを用いることによって作成または検出可能に構成され
ていることを特徴とする上記(1)〜(5)のいずれか
に記載のアライメントマーカー。 (7)走査型プローブの探針を、加工形状に従って被加
工物上を微動動作と粗動動作により相対走査して、該被
加工物を加工する際に用いられるアライメントマーカー
を作成または検出するアライメント方法であって、前記
アライメント方法に用いられるアライメントマーカー
が、前記微動動作によって加工された加工領域側の加工
終了点に作成されると共に、前記粗動動作時に想定され
る誤差量に基づいて、前記微動動作の範囲を越えて隣り
合う微動領域が重なり合うように前記粗動動作を行った
際の前記粗動動作の誤差が検出可能なマーカーとして構
成され、該マーカーの検出によって前記粗動動作後の加
工開始点が求められることを特徴とするアライメント方
法。 (8)前記加工形状と異なる角度を持つ直線形状のアラ
イメントマーカーを作成または検出し、前記被加工物の
加工を行うことを特徴とする上記(7)に記載のアライ
メント方法。 (9)前記加工終了点のアライメントマーカーとして、
複数のアライメントマーカーを作成または検出し、前記
被加工物の加工を行うことを特徴とする上記(7)また
は上記(8)に記載のアライメント方法。 (10)前記複数のアライメントマーカーの延長線の交
点が加工終了点を指し示すように作成し、または前記複
数のアライメントマーカーの延長線の交点から加工終了
点を検出し、前記被加工物の加工を行うことを特徴とす
る上記(9)に記載のアライメント方法。 (11)前記加工形状から孤立した形状を有するアライ
メントマーカーを作成あるいは検出し、前記被加工物の
加工を行うことを特徴とする上記(7)〜(10)のい
ずれかに記載のアライメント方法。 (12)前記アライメントマーカーの作成あるいは検出
が、前記走査型プローブを用いて行われることを特徴と
する上記(7)〜(11)のいずれかに記載のアライメ
ント方法。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an alignment marker and an alignment method configured as described in the following (1) to (12) in order to achieve the above object. (1) An alignment marker used for processing a workpiece by relatively scanning a probe of a scanning probe on a workpiece according to a processing shape by a fine movement operation and a coarse movement operation, and processing the workpiece. The marker is created at the processing end point on the processing region side processed by the fine movement operation, and based on the error amount assumed at the time of the coarse movement operation, a fine movement region adjacent beyond the range of the fine movement operation is determined. An alignment characterized by being configured as a marker capable of detecting an error of the coarse motion when the coarse motion is performed so as to be overlapped, and a processing start point after the coarse motion being obtained by detecting the marker. marker. (2) The alignment marker according to (1), wherein the alignment marker has a linear shape having an angle different from the processed shape. (3) The alignment marker according to the above (1) or (2), wherein the alignment marker at the processing end point is constituted by a plurality of alignment markers. (4) The alignment marker according to (3), wherein the plurality of alignment markers are configured such that an intersection of an extension of the alignment marker indicates a processing end point. (5) The alignment marker according to any one of (1) to (4), wherein the plurality of alignment markers are formed separately from the processed shape. (6) The alignment marker according to any one of (1) to (5), wherein the alignment marker is configured to be created or detectable by using the scanning probe. (7) Alignment for creating or detecting an alignment marker used when processing the workpiece by relatively scanning the probe of the scanning probe over the workpiece according to the processing shape by fine movement operation and coarse movement operation. A method, wherein an alignment marker used in the alignment method is created at a processing end point on a processing region side processed by the fine movement operation, and based on an error amount assumed during the coarse movement operation, It is configured as a marker capable of detecting an error in the coarse movement operation when performing the coarse movement operation so that adjacent fine movement regions overlap each other beyond the range of the fine movement operation, and the marker after the coarse movement operation is detected by detecting the marker. An alignment method, wherein a processing start point is obtained. (8) The alignment method according to the above (7), wherein a linear alignment marker having an angle different from the processing shape is created or detected, and the workpiece is processed. (9) As an alignment marker at the processing end point,
The alignment method according to the above (7) or (8), wherein a plurality of alignment markers are created or detected to process the workpiece. (10) An intersection of the extension lines of the plurality of alignment markers is created so as to indicate a machining end point, or a machining end point is detected from the intersection of the extension lines of the plurality of alignment markers, and machining of the workpiece is performed. The alignment method according to the above (9), which is performed. (11) The alignment method according to any one of (7) to (10), wherein an alignment marker having a shape isolated from the processed shape is created or detected, and the workpiece is processed. (12) The alignment method according to any one of (7) to (11), wherein the creation or detection of the alignment marker is performed using the scanning probe.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態においては、
上記構成を適用することにより、探針で試料上を相対走
査して該試料を加工し、粗動移動後試料上を再度相対走
査して該試料を継続して加工する走査型加工のアライメ
ントマーカーまたはアライメント方法において、前記ア
ライメントマーカーにより粗動移動前の加工終了点を指
し示すように構成して、継続した加工を行うようにする
ことができる。これにより、SPM分解能に比べ比較的
低精度の粗動機構と、従来からSPMの走査機構として
用いられている高精度の微動機構を組み合わせて加工す
るに際し、加工終了点を指し示す粗動誤差検出のための
マーカーを作成し、粗動動作時に想定される誤差量に基
づき、隣り合う微動領域が重なり合うように粗動動作を
行い、前記マーカーを検出して加工開始点を求め、その
結果に基づいて粗動動作後の加工動作を行うことによ
り、簡便な構成で、微動領域を超える大規模加工パター
ンの作成が可能となる。また、このマーカーは加工形状
と異なる角度を有するため、粗動動作後のマーカー検出
が容易となる。また、延長線の交点が加工終了点を指し
示すため検出が容易かつ正確である。さらに、加工形状
から孤立しているため、例えば加工形状の電気的特性等
に対する影響が少ない。さらに、マーカーの作成及び検
出を加工プローブ自身を用いて行うため、装置構成が簡
便になる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In an embodiment of the present invention,
By applying the above configuration, the sample is processed by relative scanning on the sample with the probe, and after coarse movement, the relative marker is again scanned on the sample and the sample is continuously processed to continuously process the sample. Alternatively, in the alignment method, the processing may be continued by configuring the alignment marker to indicate the processing end point before the coarse movement. Thus, when processing is performed by combining a coarse movement mechanism having a relatively low precision compared with the SPM resolution and a high precision fine movement mechanism conventionally used as a scanning mechanism of the SPM, the coarse movement error detection indicating the processing end point is performed. Create a marker for, based on the amount of error assumed during the coarse movement operation, perform a coarse movement operation so that adjacent fine movement areas overlap, detect the marker to determine the processing start point, based on the result By performing the machining operation after the coarse movement operation, it is possible to create a large-scale machining pattern exceeding the fine movement region with a simple configuration. Further, since this marker has an angle different from the processing shape, marker detection after the coarse movement operation becomes easy. Further, since the intersection of the extension lines indicates the processing end point, the detection is easy and accurate. Furthermore, since it is isolated from the processed shape, it has little effect on, for example, the electrical characteristics of the processed shape. Furthermore, since the creation and detection of the marker are performed using the processing probe itself, the device configuration is simplified.
【0011】[0011]
【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。
まず、本発明を適用して構成した加工装置とその動作に
ついて、説明する。図1に示すように、導電性を有する
弾性体109と探針110からなるプローブ111が、
試料112の表面に対向するように配置される。試料1
12は、xyz微動ステージ107に取り付けられ、x
yz微動ステージ107は、xyz粗動ステージ108
に取り付けられる。Embodiments of the present invention will be described below.
First, a processing apparatus configured by applying the present invention and its operation will be described. As shown in FIG. 1, a probe 111 including an elastic body 109 having conductivity and a probe 110 is
It is arranged so as to face the surface of the sample 112. Sample 1
12 is attached to the xyz fine movement stage 107, and x
The yz fine movement stage 107 includes an xyz coarse movement stage 108.
Attached to.
【0012】走査量を指示する加工制御回路101は、
あらかじめ用意した加工パターンと走査速度に従い、走
査制御量を微動制御回路102に出力する。微動制御回
路102は、指示された制御量に従い、xyz微動ステ
ージ107を制御し、探針110と試料112とを相対
走査をする。xyz微動ステージ107の動作範囲はx
y平面内に100μm×100μm、z方向に20μm
である。走査中、電圧印加回路113は加工制御回路1
01からの指示に従い、探針110と試料112との間
に電圧を印加し、試料112表面に対して加工を行う。The processing control circuit 101 for instructing the scanning amount is:
The scanning control amount is output to the fine movement control circuit 102 according to the processing pattern and the scanning speed prepared in advance. The fine movement control circuit 102 controls the xyz fine movement stage 107 in accordance with the instructed control amount, and relatively scans the probe 110 and the sample 112. The operating range of the xyz fine movement stage 107 is x
100 μm × 100 μm in y plane, 20 μm in z direction
It is. During scanning, the voltage application circuit 113
In accordance with the instruction from 01, a voltage is applied between the probe 110 and the sample 112 to process the surface of the sample 112.
【0013】また、粗動制御回路103は、加工制御回
路101からの指令を受け、xyz粗動ステージ108
を制御する。xyz粗動ステージ108の動作範囲はx
y平面内に200mm×200mm、z方向に50mm
である。本実施例においては、試料112の例として、
Siウエハ上にスパッタリングによりTi薄膜を成膜し
た物を用いる。The coarse movement control circuit 103 receives a command from the machining control circuit 101 and receives an instruction from the xyz coarse movement stage 108.
Control. The operating range of the xyz coarse movement stage 108 is x
200mm x 200mm in y plane, 50mm in z direction
It is. In this embodiment, as an example of the sample 112,
An object in which a Ti thin film is formed on a Si wafer by sputtering is used.
【0014】これを図1に示す装置に取り付け、電圧印
加を行い、陽極酸化によりTiOxを生成し、隆起した
絶縁部を作成する。加工パターンは所望の形に適宜定め
ることができるが、説明のため、本実施例においては図
2に示されるように、微動範囲を超える長さの直線状の
加工パターン206を加工する場合について述べる。ま
ず、第1の微動領域の端まで加工が進んだ際、前記加工
パターン206と同様の加工原理で、図4に示すような
アライメントマーカー401を作成する。このマーカー
は前記直線状の加工パターン206に対して60度の傾
きを持つ上下2本の直線形状をしており、前記加工パタ
ーン206から電気的に独立させるために前記加工パタ
ーン206と交わらないようになっており、その延長線
が加工終了点で交わるようになっている。マーカーの長
さは1μmであり、前記アライメントマーカー401の
加工終了点側端点と、前記加工パターン206の加工終
了点との位置関係は、図4中x方向に50nm離れてい
る。This is attached to the apparatus shown in FIG. 1, voltage is applied, TiOx is generated by anodic oxidation, and a raised insulating portion is formed. The processing pattern can be appropriately determined to a desired shape. However, for the sake of explanation, in the present embodiment, a case where a linear processing pattern 206 having a length exceeding the fine movement range is processed as shown in FIG. 2 will be described. . First, when the processing has progressed to the end of the first fine movement area, an alignment marker 401 as shown in FIG. This marker has two upper and lower linear shapes having an inclination of 60 degrees with respect to the linear processing pattern 206, and does not intersect with the processing pattern 206 so as to be electrically independent from the processing pattern 206. , And the extension lines intersect at the processing end point. The length of the marker is 1 μm, and the positional relationship between the processing end point of the alignment marker 401 and the processing end point of the processing pattern 206 is 50 nm apart in the x direction in FIG.
【0015】次に、図2に示される微動範囲を超える長
さの直線状の加工パターン206を加工するに際して、
探針110と試料112はxyz粗動ステージ108に
より粗動動作208に示すように、図中xの方向に第1
の微動領域201を超えて相対的に移動する。次に第2
の微動領域202内において、探針110は探針軌跡2
07に示すように、xyz微動ステージ107を用い
て、第1の微動範囲における加工の終点まで戻り、試料
112との間に電圧を印加され、加工が続行される。さ
らにこれを繰り返し、第1の微動領域から第5の微動領
域に至る、直線状の加工パターン206が形成される。Next, when processing a linear processing pattern 206 having a length exceeding the fine movement range shown in FIG.
The probe 110 and the sample 112 are moved by the xyz coarse movement stage 108 in the first direction in the x direction as shown in the coarse movement operation 208.
Relatively move beyond the fine movement region 201 of the first position. Then the second
Of the probe locus 2 in the fine movement region 202 of FIG.
As indicated by 07, using the xyz fine movement stage 107, the processing returns to the end point of the processing in the first fine movement range, a voltage is applied to the sample 112, and the processing is continued. By repeating this, a linear processing pattern 206 extending from the first fine movement region to the fifth fine movement region is formed.
【0016】以下に、粗動機構を用いた微動領域間の移
動について、第1の微動領域から第2の微動領域への移
動を例に取り、図3を用いて詳細に説明する。まず、粗
動動作208の動作量は次のように決定した。あらかじ
め実測した値から、xyz粗動ステージ108の図中x
方向移動時の位置決め誤差量は、x方向に最大±0.5
μm、y方向に最大±1.5μmとわかっている。x方
向の誤差量にマージンを加え、隣り合う微動領域が2μ
m重なり合うように、すなわち、粗動動作208時に
は、x方向に98μm動作させる事とした。誤差無く粗
動動作208が行われたとした場合の第2の微動領域を
理想の第2の微動領域301として図3中に示す。Hereinafter, the movement between the fine movement regions using the coarse movement mechanism will be described in detail with reference to FIG. 3, taking the movement from the first fine movement region to the second fine movement region as an example. First, the operation amount of the coarse movement operation 208 was determined as follows. From the previously measured values, x in the figure of xyz coarse movement stage 108
Positioning error when moving in the x direction is ± 0.5 max.
It is known that the maximum is ± 1.5 μm in the μm and y directions. A margin is added to the error amount in the x direction, and the adjacent fine movement region is 2 μm.
The operation is performed 98 μm in the x direction so that m overlaps, that is, at the time of the coarse movement operation 208. FIG. 3 shows a second fine movement region as an ideal second fine movement region 301 when the coarse movement operation 208 is performed without error.
【0017】探針110保護のため、加工制御回路10
1は微動制御回路102に指令を出し、xyz微動ステ
ージ107を用いて、探針110と試料112とを十分
に離す。このときの制御量は粗動動作時のz方向の振幅
が実測値から最大3μmとわかっているため、安全をみ
て10μmとした。探針110と試料112とが離れた
後、加工制御回路101は粗動制御回路103に指令を
出し、xyz粗動ステージ108を用いて探針110を
x方向に前述の粗動動作量98μmだけ相対移動させ
る。To protect the probe 110, the processing control circuit 10
1 issues a command to the fine movement control circuit 102, and sufficiently separates the probe 110 and the sample 112 using the xyz fine movement stage 107. At this time, the control amount is set to 10 μm in view of safety because the amplitude in the z direction during the coarse movement is known to be 3 μm at maximum from the measured value. After the probe 110 and the sample 112 are separated from each other, the processing control circuit 101 issues a command to the coarse movement control circuit 103, and moves the probe 110 in the x direction using the xyz coarse movement stage 108 by the above-described coarse movement operation amount of 98 μm. Move relative.
【0018】次に、探針110と試料112とを接触さ
せてから、粗動誤差検出のための表面測定動作を行う。
測定領域の大きさは前記誤差量にマージンを加え、x方
向2μm、y方向4μmとし、誤差無く粗動動作208
が行われたとした場合に、第1の微動領域における加工
終了点であるはずの点からx方向±1μm、y方向±2
μmの部分である。加工制御回路101は微動制御回路
102に指令を出し、xyz微動ステージ107を用い
て前記測定領域をラスタ状に走査する。変位センサ11
5は、4分割フォトダイオードで、レーザ114から弾
性体109へと照射されるレーザ光の反射光を受け、電
気信号に変換し、変位検出回路104へ出力する。変位
検出回路104は入力された電気信号を探針110の変
位量として検出し、画像化回路105に出力し、ここで
微動制御回路102からの制御信号(走査位置データ)
と合わせて試料112上の表面形状として画像化し、位
置誤差検出回路106に送る。得られた表面形状の画像
データから、位置誤差検出回路106でマーカー形状を
検出し、それらの延長線の交点を求める事で、第1の微
動領域での加工終了点を算出し、加工開始点として加工
制御回路101に送る。加工制御回路101はxyz微
動ステージ108を用いて探針110を加工開始点まで
移動させ、加工を再開する。Next, after the probe 110 and the sample 112 are brought into contact with each other, a surface measurement operation for detecting a coarse movement error is performed.
The size of the measurement area is set to 2 μm in the x direction and 4 μm in the y direction by adding a margin to the error amount.
Is performed, a point that should be a machining end point in the first fine movement area is ± 1 μm in the x direction and ± 2 μm in the y direction.
μm. The processing control circuit 101 issues a command to the fine movement control circuit 102, and scans the measurement area in a raster using the xyz fine movement stage 107. Displacement sensor 11
Reference numeral 5 denotes a four-division photodiode which receives reflected light of laser light emitted from the laser 114 to the elastic body 109, converts the reflected light into an electric signal, and outputs the electric signal to the displacement detection circuit 104. The displacement detection circuit 104 detects the input electric signal as the displacement amount of the probe 110 and outputs it to the imaging circuit 105, where the control signal (scanning position data) from the fine movement control circuit 102
Then, the image is formed as a surface shape on the sample 112 and sent to the position error detection circuit 106. From the obtained surface shape image data, the marker shape is detected by the position error detection circuit 106, and the intersection of these extended lines is obtained, thereby calculating the processing end point in the first fine movement area and the processing start point To the processing control circuit 101. The processing control circuit 101 moves the probe 110 to the processing start point by using the xyz fine movement stage 108, and restarts the processing.
【0019】なお、本実施例では、探針110の変位量
の検出に光てこ方式を用いたが、静電容量方式等、他の
変位検出手段を用いても、もちろんかまわない。また、
本実施例では、特に陽極酸化方式についての応用例を示
したが、切削、ケモメカニカル効果等、他の加工方式を
用いた加工装置にも本発明は適用可能である。In this embodiment, an optical lever system is used to detect the displacement of the probe 110. However, other displacement detecting means such as a capacitance system may be used. Also,
In this embodiment, an application example of an anodic oxidation method is particularly shown. However, the present invention is also applicable to a processing apparatus using another processing method such as cutting and chemomechanical effects.
【0020】[0020]
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、簡便な構成で、高分解能を実現する領域である微動
領域を超えて、広範囲に亙り高い精度で加工することを
可能とするアライメントマーカー及びアライメント方法
を実現することができる。As described above, according to the present invention, it is possible to perform processing with high accuracy over a wide range beyond the fine movement region, which is a region for achieving high resolution, with a simple configuration. An alignment marker and an alignment method can be realized.
【図1】本発明の実施例における装置構成を説明するた
めの図である。FIG. 1 is a diagram for explaining a device configuration in an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施例における加工動作を説明するた
めの図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a processing operation in the embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施例におけるアライメント動作を説
明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining an alignment operation in the embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施例におけるアライメントマーカー
の例を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining an example of an alignment marker according to the embodiment of the present invention.
101:加工制御回路 102:微動制御回路 103:粗動制御回路 104:変位検出回路 105:画像化回路 106:位置誤差検出回路 107:xyz微動ステージ 108:xyz粗動ステージ 109:弾性体 110:探針 111:プローブ 112:試料 113:電圧印加回路 114:レーザ 115:変位センサ 201:第1の微動領域 202:第2の微動領域 203:第3の微動領域 204:第4の微動領域 205:第5の微動領域 206:加工パターン 207:探針軌跡 208:粗動動作 301:理想の第2の微動領域 401:アライメントマーカー 402:アライメントマーカーの延長線 101: machining control circuit 102: fine movement control circuit 103: coarse movement control circuit 104: displacement detection circuit 105: imaging circuit 106: position error detection circuit 107: xyz fine movement stage 108: xyz coarse movement stage 109: elastic body 110: search Needle 111: Probe 112: Sample 113: Voltage application circuit 114: Laser 115: Displacement sensor 201: First fine movement area 202: Second fine movement area 203: Third fine movement area 204: Fourth fine movement area 205: Second 5 fine movement area 206: processing pattern 207: probe trajectory 208: coarse movement 301: ideal second fine movement area 401: alignment marker 402: extension of alignment marker
Claims (12)
て被加工物上を微動動作と粗動動作により相対走査し
て、該被加工物を加工する際に用いられるアライメント
マーカーであって、 前記アライメントマーカーは、前記微動動作によって加
工された加工領域側の加工終了点に作成されると共に、
前記粗動動作時に想定される誤差量に基づいて、前記微
動動作の範囲を越えて隣り合う微動領域が重なり合うよ
うに前記粗動動作を行った際の前記粗動動作の誤差が検
出可能なマーカーとして構成され、該マーカーの検出に
よって前記粗動動作後の加工開始点が求められることを
特徴とするアライメントマーカー。An alignment marker used for processing a workpiece by relatively scanning a probe of a scanning probe on a workpiece according to a processing shape by a fine movement operation and a coarse movement operation, The alignment marker is created at a processing end point on a processing region side processed by the fine movement operation,
A marker capable of detecting an error of the coarse motion when the coarse motion is performed such that adjacent fine motion regions overlap each other beyond the range of the fine motion based on an error amount assumed at the time of the coarse motion. Wherein a processing start point after the coarse movement operation is obtained by detecting the marker.
状と異なる角度を持つ直線形状であることを特徴とする
請求項1に記載のアライメントマーカー。2. The alignment marker according to claim 1, wherein the alignment marker has a linear shape having an angle different from the processed shape.
は、複数のアライメントマーカーによって構成されてい
ることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のア
ライメントマーカー。3. The alignment marker according to claim 1, wherein the alignment marker at the processing end point comprises a plurality of alignment markers.
ライメントマーカーの延長線の交点が加工終了点を指し
示すように構成されていることを特徴とする請求項3に
記載のアライメントマーカー。4. The alignment marker according to claim 3, wherein the plurality of alignment markers are configured such that an intersection of an extension of the alignment marker indicates a processing end point.
加工形状から孤立して形成されていることを特徴とする
請求項1〜4のいずれか1項に記載のアライメントマー
カー。5. The alignment marker according to claim 1, wherein the plurality of alignment markers are formed separately from the processed shape.
プローブを用いることによって作成または検出可能に構
成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか
1項に記載のアライメントマーカー。6. The alignment marker according to claim 1, wherein the alignment marker is formed or detectable by using the scanning probe.
て被加工物上を微動動作と粗動動作により相対走査し
て、該被加工物を加工する際に用いられるアライメント
マーカーを作成または検出するアライメント方法であっ
て、 前記アライメント方法に用いられるアライメントマーカ
ーが、前記微動動作によって加工された加工領域側の加
工終了点に作成されると共に、前記粗動動作時に想定さ
れる誤差量に基づいて、前記微動動作の範囲を越えて隣
り合う微動領域が重なり合うように前記粗動動作を行っ
た際の前記粗動動作の誤差が検出可能なマーカーとして
構成され、該マーカーの検出によって前記粗動動作後の
加工開始点が求められることを特徴とするアライメント
方法。7. A probe of a scanning probe is relatively scanned by a fine movement operation and a coarse movement operation on a workpiece according to a processing shape to create or detect an alignment marker used when processing the workpiece. An alignment method, wherein an alignment marker used in the alignment method is created at a processing end point on a processing region side processed by the fine movement operation, and based on an error amount assumed during the coarse movement operation. A marker for detecting an error in the coarse motion when the coarse motion is performed so that adjacent fine motion regions overlap with each other beyond the range of the fine motion, and the coarse motion is detected by detecting the marker. An alignment method, wherein a later processing start point is obtained.
のアライメントマーカーを作成または検出し、前記被加
工物の加工を行うことを特徴とする請求項7に記載のア
ライメント方法。8. The alignment method according to claim 7, wherein a linear alignment marker having an angle different from the processing shape is created or detected, and the workpiece is processed.
して、複数のアライメントマーカーを作成または検出
し、前記被加工物の加工を行うことを特徴とする請求項
7または請求項8に記載のアライメント方法。9. The alignment method according to claim 7, wherein a plurality of alignment markers are created or detected as the alignment marker at the processing end point, and the workpiece is processed.
線の交点が加工終了点を指し示すように作成し、または
前記複数のアライメントマーカーの延長線の交点から加
工終了点を検出し、前記被加工物の加工を行うことを特
徴とする請求項9に記載のアライメント方法。10. The method according to claim 1, wherein an intersection of the extension lines of the plurality of alignment markers is formed so as to indicate a machining end point, or a machining end point is detected from the intersection of the extension lines of the plurality of alignment markers. 10. The alignment method according to claim 9, wherein processing is performed.
アライメントマーカーを作成あるいは検出し、前記被加
工物の加工を行うことを特徴とする請求項7〜10のい
ずれか1項に記載のアライメント方法。11. The alignment method according to claim 7, wherein an alignment marker having a shape isolated from the processed shape is created or detected, and the workpiece is processed. .
は検出が、前記走査型プローブを用いて行われることを
特徴とする請求項7〜11のいずれか1項に記載のアラ
イメント方法。12. The alignment method according to claim 7, wherein the creation or detection of the alignment marker is performed using the scanning probe.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001139555A JP2002331500A (en) | 2001-05-10 | 2001-05-10 | Alignment marker and alignment method |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2001139555A JP2002331500A (en) | 2001-05-10 | 2001-05-10 | Alignment marker and alignment method |
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2001
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