CS239262B1

CS239262B1 - Connention for finding of a marker on exposed substrate in electrinic lithograph

Info

Publication number: CS239262B1
Application number: CS833682A
Authority: CS
Inventors: Petr Vasina; Ludek Frank
Original assignee: Petr Vasina; Ludek Frank
Priority date: 1983-05-25
Filing date: 1983-05-25
Publication date: 1986-01-16
Also published as: CS368283A1

Abstract

Zapojení je určeno pro vyhledávání vztažné značky na exponovaném substrátu pro upřesnění polohy exponované kresby. Podstatou zapojení je, že vychylovací generátor ovládající vyohylování svazku v elektronovém litografu,je současně spojen přes registry s pamětí RAM, která je připojena k mikroprocesorovému systému oboustranně spojenému s vyohylovacím generátorem, přičemž výstup videosignálu optické soustavy je spojen přes procesor s registry.The connection is for search reference marks on exposed substrate to specify the position of the exposed artwork. The essence of engagement is that deflection a generator controlling the biasing of the beam in an electron lithograph, it is simultaneously connected via registers with RAM that is connected to the microprocessor system on both sides associated with a rolling generator, wherein the video signal output of the optical system it is connected via the processor to the registers.

Description

Vynález se týká zapojení pro vyhledávání vztažné značky na exponovaném substrátu v elek tronovém litografu, která slouží pro upřesněni polohy exponované kresby.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an arrangement for locating a reference mark on an exposed substrate in an electronic lithograph which serves to refine the position of the exposed drawing.

Při přímé expozici masek jednotlivých technologických vrstev struktury integrovaného obvodu na křemíkový substrát je zásadním problémem dosažení přesného soukrytu expononovaných kreseb.In direct exposure of masks of individual technological layers of the integrated circuit structure to a silicon substrate, the crucial problem is to achieve accurate concealment of exposed drawings.

Metoda soukrytování musí zahrnovat opatření zajišťující přesně reprodukovatelné umístění substrátu do stolu elektronového litografu a spolehlivou manipulaci se souřadným systémem elektromagnetického vyohylování exponujícího elektronového svazku včetně opravy na skutečnou polohu stolu.The screening method shall include precautions ensuring an accurately reproducible placement of the substrate in the electron beam lithograph table and reliable handling of the electromagnetic bias coordinate system of the exposing electron beam, including correction to the actual position of the table.

Tyto problémy jsou principiálně řešitelné, i když se značnými potížemi. Situace je však dále komplikována možnou deformací substrátu při jeho opracovávání příslušnými technologickými operacemi mezi expozicemi.These problems are in principle solvable, albeit with considerable difficulties. However, the situation is further complicated by possible deformation of the substrate during its processing by appropriate technological operations between exposures.

Tuto záležitost by již nebylo možné řešit bez zavedení systému vztažných značek na povrchu substrátu likvidujícího současné i předchozí nedostatky. Vztažné značky jsou malé jednoduché obrazce, obvykle standardního tvaru a rozměrů, které jsou na substrátu rozmístěny tak hustě, aby měření jejich souřadnic poskytovalo dostatek údajů pro zjišťování skutečné polohy exponujícího elektronového svazku vzhledem k již naexponovaným kresbám předchozích technologických vrstev.This issue could no longer be solved without the introduction of a system of reference marks on the surface of the substrate eliminating current and previous deficiencies. Reference marks are small, simple patterns, usually of standard shape and dimensions, that are spaced so densely on the substrate that the measurement of their coordinates provides enough data to detect the actual position of the exposing electron beam relative to the previously exposed drawings of previous process layers.

Je obvyklé umisťovat jednu anebo i více značek v každém expozičním poli elektronového litografu. Poněvadž doba expozice jednoho expozičního pole je řádu desetin sekundy až sekund, je z hlediska provozních parametrů elektronového litografu zcela nezbytné vyhledávání vztažné značky plně automatizovat.It is customary to place one or more marks in each exposure field of an electron beam lithograph. Since the exposure time of one exposure field is of the order of tenths of a second to seconds, it is absolutely necessary to fully automate the search for the reference mark in terms of the operating parameters of the electron beam lithograph.

Metody automatického vyhledávání vztažné značky, které byly doposud uveřejněny, lze rozdělit do dvou kategorií, jde o metody zpracování obrazu značky a jejího okolí on-line a off-line.The methods of automatic registration of reference marks that have been published so far can be divided into two categories, namely methods of image processing of the brand and its surroundings on-line and off-line.

Při zpracovávání off-line je třeba mít k dispozici obrazovou paměť. Obraz oblasti, v níž předpokládáme vztažnou značku, je rastrovacím zpsůobem sejmut, digitalizován a uložen do obrazové paměti.Image processing is required for off-line processing. The image of the area in which the reference mark is assumed is scanned, digitized and stored in the image memory.

Data z obrazové paměti jsou pak počítačově zpracovávána pomocí vhodného algoritmu, jehož cílem je nalézt v digitální verzi obrazu útvar podobný vztažné značce a vypočíst přesné souřadnice, např. jeho těžiště.The data from the image memory is then computer-processed using a suitable algorithm, the aim of which is to find in the digital version of the image a figure similar to the reference mark and to calculate the exact coordinates, eg its center of gravity.

Nevýhodou této metody je nutnost obrazové paměti a poměrná pomalost zpracovávání velkého objemu dat. Opačný extrém představuje metoda přímého on-line zpracovávání videosignálu v průběhu rastrování oblasti vztažné značky.The disadvantage of this method is the necessity of image memory and the relatively slow processing of large amounts of data. The opposite extreme is a method of direct on-line processing of the video signal while rasterizing the area of the reference mark.

Vzhledem k přítomnosti obrazového šumu a k nutnosti vyhodnocovat obě souřadnice značky, vychází procedura zpracování videosignálu velmi komplikovaný a tedy např. málo přizpůsobivá změnám ve tvaru a kontrastu obrazu vztažné značky, k nimž může v průběhu zpracování substrátu docházet.Due to the presence of image noise and the need to evaluate both co-ordinates of the mark, the video signal processing procedure is very complicated and thus, for example, little adaptable to changes in the shape and contrast of the reference mark image that may occur during substrate processing.

Dosavadní nevýhody odstraňuje zapojení pro vyhledávání vztažné značky na exponovaném substrátu v elektronovém litografu, jehož podstatou je, že vychylovaoí generátor prvními výstupy spojený s optickou soustavou elektronového litografu je druhými výstupy spojen přes registry s pamětí RAM spojenou obousměrnou sběrnici s mikroprocesorovým systémem spojeným obousměrně s vychylovacím generátorem, který je ještě spojen se zapisovacím vstupem paměti RAM, přičemž výstup videosignálu optické soustavy je spojen přes videoprooesor se strobovacím vstupem registrů.Disadvantages of the prior art are eliminated by the circuit for searching the reference mark on the exposed substrate in an electron beam lithograph, which is based on the fact that the deflection generator is connected to the optical system of the electron beam by first outputs connected to the optical beam. which is still connected to a RAM write input, the video output of the optical system being connected via a video processor to the strobe input of the registers.

Předností zapojení pro vyhledávání vztažné značky podle vynálezu je, že představuje určitý kompromis mezi oběma uvedenými metodami on-line a off-line” a spojuje většinu výhod obou.The advantage of the reference number search circuit according to the invention is that it represents a certain compromise between the two on-line and off-line methods ”and combines most of the advantages of both.

On-line část této metody zahrnuje jen poměrně jednoduché a tedy snadno kontrolovatelné a nastavitelné zpracování videosignálu spočívající v detekci změny videosignálu na hraně značky, např. postupným průchodem přes dvě dosti daleko od sebe umístěné rozhodovací hladiny.The on-line part of this method involves only a relatively simple and thus easily controllable and adjustable video signal processing consisting in detecting the change of the video signal at the edge of the mark, for example by gradually passing through two fairly spaced decision levels.

Na druhé straně je objem paměti potřebné pro zápis souřadnic opěrných bodů podstatně meněí než objem úplné obrazové paměti a mimo to je dodatečné zpracování předzpracovaných redukovaných dat mnohem rychlejší.On the other hand, the amount of memory required to write the coordinates of the support points is considerably less than the volume of the complete image memory, and furthermore the post-processing of the preprocessed reduced data is much faster.

Praktický příklad zapojení podle vynálezu je na obr. 1 na přiloženém výkrese. Jako vychylovací generátor a procesor pro zpracování videosignálu lze například použít zařízení podle čs. autorských osvědčení č. 225 975 a č. 223 331.A practical example of the connection according to the invention is shown in FIG. As a deflection generator and processor for video signal processing, for example, a device according to U.S. Pat. No. 225 975 and No. 223 331.

Vychylovací generátor 1_ je svými prvními výstupy spojen s vychylovacími vstupy optické soustavy 2_ elektronového litografu a svými druhými výstupy se vstupy registrů 3., Optická soustava 2. je dále svým výstupem videosignálu spojena se vstupem videoprocesoru _4, který je výstupenf spojen se strobovacím vstupem registrů _3, které jsou svými výstupy spojeny se vstupy paměti 5. RAM, která je obousměrnou sběrnicí propojena s mikroprocesorovým systémemThe deflection generator 7 is connected by its first outputs to the deflection inputs of the optical system 2 of the electron beam lithograph and by its second outputs to the register inputs 3. The optical system 2 is further connected to the input of the video processor 4 which are connected by their outputs to the inputs of the 5th RAM, which is connected to the microprocessor system by bidirectional bus

Vychylovací generátor 1^ je výstupem zpětného řádkového běhu spojen se zapisovacím vstupem paměti 5 RAM. Mikroprocesorový systém 6_ je obousměrně propojen s vychylovacím generátorem _l.The deflection generator 10 is coupled to the write input of the RAM 5 by the back-row run output. The microprocessor system 6 is bi-directionally coupled to the deflection generator 1.

Za provozu pracuje zařízení takto: Mikroprocesorový systém' 6 dá pomocí startovacího signálu vychylovacímu generátoru 1^ příkaz ke startu vychylovacího cyklu. Vychylovací generátor 1 začne prostřednictvím trasy tvořené číslicově analogovým převodníkem a zesilovačem vychylovat elektronový svazek v optické soustavě £ elektronového litografu tak, že je střídavě dvěma navzájem kolmými, systémy řádků rastrována oblast, v níž je předpokládáno umístění vztažné značky.In operation, the device operates as follows: The microprocessor system 6, by means of a start signal, commands the deflection generator 1 to start the deflection cycle. The deflection generator 1 starts to deflect the electron beam in the optical system 6 of the electron beam lithograph by alternating two perpendicular row systems with the aid of a digital analogue converter and amplifier path in which the position of the reference mark is assumed.

Videosignál z optické soustavy 2 je přiváděn do videoprocesoru 4_, který vyhodnotí v obraze hrany značky, jakožto skokové změny videosignálu o určité minimální výšce, výsledný signál indikujícípřítomnost hrany je přiváděn ke vzorkovacím vstupům registrů čímž se do registrů 3 zapíší okamžité stavy čítačů vychylovacího generátoru 1_.The video signal from the optical system 2 is fed to a video processor 4, which evaluates in the image the mark edges as a step change of the video signal of a certain minimum height, the resulting edge-indicating signal is fed to the sampling inputs of the registers.

V každém řádku nebo sloupci vychylování je možné zapsat údaje o určitém maximálním počtu hran, např. o čtyřech hranách. Po skončení řádku nebo sloupce vychylování'vyšle vychylovací generátor _1 koncový signál, který přepíše údaj o hranách z registrů 2 čo paměti 5 RAM a údaje o poloze průsečíku hrany s řádkem nebo sloupcem vychylování tvoří adresu paměti 5 RAM a údaje o poloze průsečíku hrany s řádkem nebo sloupcem vychylování tvoří zapisovaná data.It is possible to write data about a certain maximum number of edges, eg four edges, in each sweep row or column. At the end of the row or column of deflection, the high deflection generator 1 is an end signal which overwrites the edge data from registers 2 with RAM 5 and the position of the edge intersection with the row or column forms the RAM address. or the deflection column is the written data.

Mikroprocesorový systém £ na svém vstupu testuje konec snímkového přeběhu /cyklu/ vychylovacího generátoru' 1. Po skončení cyklu vypočte pak z údajů zapsaných v paměti' 5 RAM, tj. ze souřadnic opěrných bodů, polohu středu /těžiště apod./ vztažné značky.The microprocessor system 6, at its input, tests the end of the frame / cycle / deflection generator 1. After completion of the cycle, it calculates 5 RAMs, i.e., datum points, center / center of gravity, etc. / reference marks, from the data stored in the memory.

Na počátku procedury je tedy elektronový svazek litografu vychýlen do oblasti expozičního pole, v níž je předpokládána vztažná značka. Pak je poloha svazku v malém rozmezí rozmítána a tím je získáno rastrované elektronově optické zobrazení oblasti vztažné značky.Thus, at the beginning of the procedure, the electron beam of the lithograph is deflected to the area of the exposure field in which the reference mark is assumed. Then, the position of the beam is swept in a small range to obtain a rasterized electron optical image of the area of the reference mark.

Rastrování elektronového svazku je řízeno digitálně, .takže jsou v každém okamžikuThe scanning of the electron beam is digitally controlled, so they are at any time

239262 4 k dispozici v digitální podobě souřadnice elektronového svazku, např. vzhledem ke středu oblasti239262 4 available in digital form for the electron beam coordinates, eg relative to the center of the area

Snímaný videosignál, úměrný např. proudu sekundárních nebo odražených elektronů^ je zpracováván co do zjištování skokových změn odpovídajících hraně značky.The sensed video signal, proportional to e.g. the current of the secondary or reflected electrons, is processed in terms of detecting jump changes corresponding to the edge of the mark.

V okamžiku zjištění průchodu hranou se souřadnice polohy elektronového svazku zapíší do paměti jako souřadnice opěrného bodu. Úspěšnost detekce hran lze pro danou technologickou vrstvu jednorázově zajistit nastavením úrovně a zesílení videozesilovače při rastrování přes oblast vztažné značky.When the edge is detected, the coordinates of the electron beam position are written into memory as coordinates of the support point. Successful edge detection for a given process layer can be assured once by adjusting the level and amplification of the video amplifier when rasterizing through the area of the reference mark.

Při ručním nastavování k tomu lze využít osciloskopického zobrazení videosignálu. Aby byly opěrné body rqynoměrně rozmístěny po obvodu vztažné značky, je účelné rastrovat střídavě nebo postupně, např. ve dvou navzájem kolmých směrech.You can use the oscilloscopic display of the video signal for manual adjustment. In order that the support points are uniformly distributed around the circumference of the reference mark, it is expedient to rasterize alternately or sequentially, e.g. in two mutually perpendicular directions.

Po ukončení jednoho snímkového přeběhu zobrazení je soubor opěrných bodů uzavřen. Další počítačové zpracování tohoto souboru může zahrnovat některé kontroly, v principu je však velmi jednoduché. Poněvadž jako vztažná značka bývá zásadně používán středově symetrický obrazec, je střed vztažné značky totožný s jejím těžištěm, jehož souřadnice.lze například určit jako aritmetický průměr souřadnic opěrných bodů.When a single slide is complete, the set of support points is closed. Further computer processing of this file may include some checks, but in principle it is very simple. Since a centrally symmetrical pattern is generally used as a reference mark, the center of the reference mark is identical to its center of gravity, whose coordinates can, for example, be determined as the arithmetic mean of the coordinates of the support points.

Tuto jednoduchou operaci lze s daným nevelkým souborem dat provést poměrně velmi rychle.This simple operation can be performed relatively quickly with a given small dataset.

S výhradou nutnosti nastavení videozesilovače a omezení velikostí zorného pole je tento způsob vyhledávání vztažné značky nezávislý na jejím provedení, tvaru a velikosti.Subject to the necessity of setting up the video amplifier and limiting the field of view, this method of identifying a reference number is independent of its design, shape and size.

Zařízení podle vynálezu lze použít pro automatické vyhledávání vztažné značky na exponovaném substrátu v elektronovém litograťu.The device according to the invention can be used to automatically search for a reference mark on an exposed substrate in an electron beam lithograph.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

A circuit for searching for a reference mark on an exposed substrate in an electron lithograph, characterized in that the deflection generator (1) connected to the optical system (2) of the electron lithograph by first outputs is connected via registers (3) to a memory (5).

RAM coupled by bidirectional bus to a microprocessor system (6) coupled bidirectionally to a deflection generator (1), which is still coupled to a write memory input (5) of RAM, wherein the optical video output (2) is coupled via processor (4) to strobe input registers / 3 /.