JPH03278516A - Mark position detector in charged particle beam apparatus - Google Patents

Mark position detector in charged particle beam apparatus

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JPH03278516A
JPH03278516A JP7914590A JP7914590A JPH03278516A JP H03278516 A JPH03278516 A JP H03278516A JP 7914590 A JP7914590 A JP 7914590A JP 7914590 A JP7914590 A JP 7914590A JP H03278516 A JPH03278516 A JP H03278516A
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JP
Japan
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mark
memory
signal
correlation processing
mark position
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JP7914590A
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Japanese (ja)
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Toshihiro Asari
浅利 敏弘
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Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain an apparatus which can detect a mark position accurately through a correlation processing, even if there is a slope in the base line of a mark detection signal waveform, by providing respectively specific scanning means, detecting means, differentiation means, memory, integrating means, and correlation processing unit. CONSTITUTION:An apparatus is composed of a means 4 for scanning a charged particle beam across a mark provided on a material 3, a detecting means 5 for detecting a signal obtained with scanning, a differentiation means 10 for differentiating a signal from the detecting means 5, a memory 12 for storing a differentiated signal, an integrating means 13 for setting data of each picture element stored in the memory 12 as M(i) and obtaining m(i) by equations I and II, and a correlation processing unit 14 for obtaining the mark position on the basis of data obtained by the integrating means 13. Thus, the slope of a signal supplied to the correlation processing unit is eliminated by digital integration processing of data stored in the memory so that the mark position can be detected accurately through a correlation processing.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、電子ビーム描画装置などの荷電粒子ビーム装
置において、材料上のマークを検出するに用いて好適な
マーク位置検出装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a mark position detection device suitable for use in detecting marks on a material in a charged particle beam device such as an electron beam lithography device.

(従来技術) 電子ビーム描画装置においては、所望のパターンを被描
画材料に描画する際、事前に材料に設けられたマークの
位置を検出し、このマーク位置に応じて材料への電子ビ
ームの照射位置を補正するようにしている。通常のマー
ク位置の検出においては、マークを横切って電子ビーム
を直線状に走査し、この走査に伴って得られた反射電子
などを検出してマーク位置を求めている。すなわち、マ
ークのエツジ部分における信号強度の変化から、マーク
位置が求められる。
(Prior art) When drawing a desired pattern on a material to be drawn, an electron beam drawing device detects the position of a mark provided on the material in advance, and irradiates the material with an electron beam according to the mark position. I am trying to correct the position. In normal mark position detection, an electron beam is linearly scanned across the mark, and reflected electrons and the like obtained during this scanning are detected to determine the mark position. That is, the mark position is determined from the change in signal intensity at the edge portion of the mark.

描画装置におけるマーク位置の検出の際、時として、検
出信号のS/Nが悪くなる状況が生じる。
When detecting a mark position in a drawing device, a situation sometimes arises in which the S/N of the detection signal becomes poor.

例えば、材料に照射する電子ビームのビーム電流が小さ
い場合や、厚くレジストを塗布した場合などである。こ
のような場合、正確なマーク位置の検出が困難となる。
For example, this may occur when the beam current of the electron beam irradiating the material is small, or when a thick resist is applied. In such a case, it becomes difficult to accurately detect the mark position.

上記した点から、最近、相関処理によってマーク位置の
検出を行う手法が利用され始めた。相関法では、従来処
理が困難であった信号強度が小さい場合でも安定してマ
ーク位置の検出ができ、また、この方法は、ランダムな
成分に影響を受けにくい有利な特徴を有している。更に
、この方法は、走査回数を減らし、従来の信号の加算平
均処理時間を短縮でき、描画装置のスルーブツトを向上
させることもできる。
In view of the above points, recently, a method of detecting mark positions by correlation processing has begun to be used. With the correlation method, mark positions can be stably detected even when the signal strength is low, which has been difficult to process in the past, and this method has the advantage of being less susceptible to random components. Furthermore, this method can reduce the number of scans, shorten the conventional signal averaging processing time, and improve the throughput of the drawing device.

(発明が解決しようとする課題) 第3図(a)は、マーク検出信号波形であるが、この信
号を相関処理することにより、第3図(b)の相関処理
波形が得られ、この相関処理波形のピークの位al P
 oがマーク位置となる。この第3図(a)と第3図(
b)の例では、波形データのベースラインが直線状とな
っているが、第3図(C)に示すように、マーク検出信
号波形のベースラインがスロープを有している場合、第
3図(d)に示すように、相関処理波形のピーク位al
P1は、本来のピーク位置からずれてしまう。
(Problem to be Solved by the Invention) FIG. 3(a) shows the mark detection signal waveform. By performing correlation processing on this signal, the correlation processed waveform shown in FIG. 3(b) is obtained. Peak position of processed waveform al P
o is the mark position. This figure 3 (a) and figure 3 (
In the example b), the baseline of the waveform data is linear, but if the baseline of the mark detection signal waveform has a slope as shown in FIG. As shown in (d), the peak position al of the correlation processing waveform
P1 deviates from the original peak position.

本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、その目
的は、マーク検出信号波形のベースラインにスロープが
ある場合であっても、相関処理によって正確にマークの
位置を検出することができる荷電粒子ビーム装置におけ
るマーク位置検出装置を実現するにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and an object of the present invention is to accurately detect the mark position by correlation processing even when the baseline of the mark detection signal waveform has a slope. The object of the present invention is to realize a mark position detection device in a charged particle beam device.

(課題を解決するための手段) 本発明に基づく荷電粒子ビーム装置におけるマーク位置
検出装置は、材料上に設けられたマークを横切って荷電
粒子ビームを走査する手段、走査に伴って得られた信号
を検出する検出手段、検出手段からの信号を微分する微
分手段、微分された信号を記憶するメモリ、メモリに記
憶された各画素のデータをM(f)とし、 V+  =  (1/n)  ・ Σ M (i)とす
ると、 m  (i)  −Σ (M(j)   V+)−1 を求める積算手段、積算手段によって得られたデータに
基づいてマークの位置を求める相関処理ユニットから成
ることを特徴としている。
(Means for Solving the Problems) A mark position detection device in a charged particle beam device based on the present invention includes a means for scanning a charged particle beam across a mark provided on a material, and a means for scanning a charged particle beam across a mark provided on a material. A detection means for detecting, a differentiating means for differentiating the signal from the detection means, a memory for storing the differentiated signal, the data of each pixel stored in the memory is M(f), and V+ = (1/n) ・Assuming Σ M (i), it is assumed that the system consists of an integrating means for calculating m (i) −Σ (M(j) V+)−1, and a correlation processing unit for determining the position of the mark based on the data obtained by the integrating means. It is a feature.

(作用) マーク検出信号データをメモリに記憶し、メモリに記憶
されたデータをディジタル積算処理することにより、相
関処理ユニットに供給される信号のスロープをなくす。
(Function) By storing the mark detection signal data in the memory and digitally integrating the data stored in the memory, the slope of the signal supplied to the correlation processing unit is eliminated.

(実施例) 以下、第1図を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。第1図は本発明に基づくマーク位置検出装置を用い
た電子ビーム描画装置を示しており、1は電子銃である
。電子銃1から発生し加速された電子ビームEBは、対
物レンズ2によって被描画材料3上に集束される。電子
ビームEBは、偏向器4によって材料3上に設けられた
マーク(図示せず)を横切って走査され、電子ビームの
材料への照射に伴って発生した後方散乱電子は、検出器
5によって検出される。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 1 shows an electron beam drawing apparatus using a mark position detection apparatus based on the present invention, and 1 is an electron gun. An accelerated electron beam EB generated from the electron gun 1 is focused onto a material 3 to be imaged by an objective lens 2 . The electron beam EB is scanned across a mark (not shown) provided on the material 3 by the deflector 4, and backscattered electrons generated as the material is irradiated with the electron beam are detected by the detector 5. be done.

偏向器4には、コンピュータ6によって制御される偏向
器制御ユニット7から、電子ビームをマークを横切って
走査するための走査信号がDA変換器8を介して供給さ
れる。又、検出器5によって検出された信号は、増幅器
9によって増幅された後、微分回路10に供給される。
A scanning signal for scanning the electron beam across the mark is supplied to the deflector 4 from a deflector control unit 7 controlled by a computer 6 via a DA converter 8 . Further, the signal detected by the detector 5 is amplified by an amplifier 9 and then supplied to a differentiating circuit 10.

微分回路10からの微分信号は、AD変換器11によっ
てディジタル信号に変換された後、信号波形メモリ12
に供給されて記憶される。13はコンピュータ6の制御
の下にメモリ12に記憶されたデータの積算処理を行う
積算処理ユニットであり、積算処理結果は、メモリ12
に格納される。メモリ12に格納されたデータは、相関
処理ユニット14に供給されて相関処理が施される。
The differential signal from the differential circuit 10 is converted into a digital signal by the AD converter 11, and then stored in the signal waveform memory 12.
is supplied to and stored. 13 is an integration processing unit that performs integration processing of data stored in the memory 12 under the control of the computer 6; the integration processing results are stored in the memory 12;
is stored in The data stored in the memory 12 is supplied to a correlation processing unit 14 and subjected to correlation processing.

上述した構成の動作は次の通りである。偏向器制御ユニ
ット7から、材料3上の位置を測定すべきマークを横切
って直線状に走査する走査信号が、DA変換器8を介し
て偏向器4に供給される。材料上のマークは電子ビーム
EBによって走査され、この走査に伴って得られた後方
散乱電子は、検出器5によって検出される。第2図(a
)はこの検出信号波形を示しており、波形のベースライ
ンはスロープを有している。このような波形の検出信号
は、増幅器9を介して微分回路10に供給されて微分さ
れる。第2図(b)は微分回路9による微分波形を示し
ており、第2図(a)の波形のスロープ成分は、微分波
形の直流成分V、となって表れる。材料3上のマークを
横切っての電子ビームの走査は、多数回行われ、その結
果検出された信号は、メモリ12上で積算され、信号の
S/Nの向上が計られる。
The operation of the above-described configuration is as follows. A scanning signal is supplied from the deflector control unit 7 to the deflector 4 via a DA converter 8, which linearly scans across the mark whose position on the material 3 is to be measured. The mark on the material is scanned by the electron beam EB, and backscattered electrons obtained along with this scanning are detected by the detector 5. Figure 2 (a
) shows this detection signal waveform, and the baseline of the waveform has a slope. The detection signal having such a waveform is supplied to a differentiating circuit 10 via an amplifier 9 and differentiated. FIG. 2(b) shows a differential waveform produced by the differentiating circuit 9, and the slope component of the waveform in FIG. 2(a) appears as a DC component V of the differential waveform. Scanning of the electron beam across the mark on the material 3 is performed many times, and the resulting detected signals are integrated on the memory 12 to measure the improvement of the signal-to-noise ratio.

メモリ12に記憶された第3図に示す微分波形データは
、積算処理ユニット13に供給される。
The differential waveform data shown in FIG. 3 stored in the memory 12 is supplied to the integration processing unit 13.

この積算処理ユニット13においては、まず、微分波形
信号の平均値V、が求められる。この平均値V1は、メ
モリ12内のアドレスをiとし、各画素のデータをM 
(i)とすると、 V+−(1/n)  ・ Σ M(i)を演算すること
によって求められる。
In this integration processing unit 13, first, the average value V of the differential waveform signal is determined. This average value V1 is calculated by setting the address in the memory 12 to i and the data of each pixel to M.
(i), it is obtained by calculating V+-(1/n)·ΣM(i).

次に、メモリ12に記憶された微分信号データの積算処
理が行われる。この積算処理は、微分波形データをディ
ジタル積分し、1アドレス毎に処理し、積分結果を同じ
アドレスにオーバーライドすることによって行われる。
Next, the differential signal data stored in the memory 12 is integrated. This integration processing is performed by digitally integrating the differential waveform data, processing each address, and overriding the integration result to the same address.

この積分結果m (i)は、次のように表すことができ
る。なお、この時、積分されるデータから微分波形信号
の平均値V1が差し引かれている。
This integration result m (i) can be expressed as follows. Note that at this time, the average value V1 of the differential waveform signal is subtracted from the integrated data.

m (i)  −Σ (M(OV+) 1−に のような積算処理が終了すると、メモリ12内に格納さ
れた信号波形は、第2図(c)のようにスロープ成分が
除去された波形となる。このメモリ12に格納されたデ
ータは、相関処理ユニッ)14に供給され、相関処理が
行われ、マークの位置が検出される。この検出されたマ
ーク位置は、相関処理のための信号波形にスロープ成分
が含まれていないため、正確なものとなる。
m (i) -Σ (M(OV+) 1-) When the integration process as shown in 1- is completed, the signal waveform stored in the memory 12 becomes a waveform with the slope component removed, as shown in FIG. 2(c). The data stored in the memory 12 is supplied to the correlation processing unit 14, where correlation processing is performed and the position of the mark is detected. This detected mark position is accurate because the signal waveform for correlation processing does not include a slope component.

以上本発明の詳細な説明したが、本発明はこの実施例に
限定されない。例えば、微分波形が記憶されたメモリに
、積算処理されたデータをオーバーライドしたが、別の
メモリを用意し、そのメモリに積算処理データを格納す
るようにしても良い。又、本発明は、電子ビーム装置の
みならず、イオンビーム描画装置などにも適用すること
ができる。
Although the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to this embodiment. For example, although the memory in which the differential waveform is stored is overwritten with the integrated data, another memory may be prepared and the integrated data may be stored in that memory. Furthermore, the present invention can be applied not only to electron beam devices but also to ion beam writing devices and the like.

(発明の効果) 以上、詳細に説明したように、本発明によれば、マーク
検出信号データをメモリに記憶し、メモリに記憶された
データをディジタル積算処理することにより、相関処理
ユニットに供給される信’MPのスロープをなくすよう
にしているので、正確に相関処理によってマークの位置
を検出することができる。
(Effects of the Invention) As described above in detail, according to the present invention, the mark detection signal data is stored in the memory, and the data stored in the memory is digitally integrated, thereby being supplied to the correlation processing unit. Since the slope of the signal MP is eliminated, the position of the mark can be accurately detected by correlation processing.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明による電子ビーム描画装置のマーク位
置検出装置の一実施例を示す図、第2図(a)〜(C)
は、本発明の詳細な説明するために用いた信号波形図、 第3図(a)〜(d)は、従来技術の問題点を説明する
ために用いた図である。 1・・・電子銃     2・・・対物レンズ3・・・
被描画材料   4・・・偏向器5・・・検出器   
  6・・コンピュータ7・・・偏向器制御ユニット 8・・・DA変換器   9・・・増幅器10・・・微
分回路   11・・・AD変換器12・・・メモリ 
   13・・・積算処理ユニット14・・・相関処理
ユニット
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a mark position detection device for an electron beam drawing apparatus according to the present invention, and FIGS. 2(a) to (C)
are signal waveform diagrams used to explain the present invention in detail, and FIGS. 3(a) to 3(d) are diagrams used to explain the problems of the prior art. 1...Electron gun 2...Objective lens 3...
Material to be drawn 4... Deflector 5... Detector
6...Computer 7...Deflector control unit 8...DA converter 9...Amplifier 10...Differentiating circuit 11...AD converter 12...Memory
13... Integration processing unit 14... Correlation processing unit

Claims (1)

【特許請求の範囲】  材料上に設けられたマークを横切って荷電粒子ビーム
を走査する手段、走査に伴って得られた信号を検出する
検出手段、検出手段からの信号を微分する微分手段、微
分された信号を記憶するメモリ、メモリに記憶された各
画素のデータをM(i)とし、 ▲数式、化学式、表等があります▼ とすると、 ▲数式、化学式、表等があります▼ を求める積算手段、積算手段によって得られたデータに
基づいてマークの位置を求める相関処理ユニットからな
る荷電粒子ビーム装置におけるマーク位置検出装置。
[Claims] Means for scanning a charged particle beam across a mark provided on a material, a detection means for detecting a signal obtained with the scanning, a differentiating means for differentiating a signal from the detecting means, a differentiator. Let M(i) be the data of each pixel stored in the memory, and let ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ Then, ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ A mark position detection device in a charged particle beam device, comprising a correlation processing unit that determines the position of a mark based on data obtained by an integrating means.
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