JPH05190431A - Electron-beam lithography apparatus - Google Patents

Electron-beam lithography apparatus

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JPH05190431A
JPH05190431A JP533292A JP533292A JPH05190431A JP H05190431 A JPH05190431 A JP H05190431A JP 533292 A JP533292 A JP 533292A JP 533292 A JP533292 A JP 533292A JP H05190431 A JPH05190431 A JP H05190431A
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waveform
mark
electron beam
detection
ma
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Application number
JP533292A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirozumi Ando
Genya Matsuoka
Yoshinori Minamide
宜徳 南出
宏純 安藤
玄也 松岡
Original Assignee
Hitachi Ltd
株式会社日立製作所
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Abstract

PURPOSE: To remove the noise and the waveform distortion of an alignment- mark detection waveform at an electron-beam lithography apparatus and to enhance the detection accuracy of a position.
CONSTITUTION: A mark detection signal in which a noise has been removed from the following is computed: an ideal waveform 20 (20-1, 20-2) which has been set from the structure of alignment marks 18-1, 18-2; and a waveform obtained by scanning a part in which a mark for position detection use does not exist. The inclination of a base line is computed from the inclination of a non-mark part in a mark detection waveform 21 from which the noise has been removed. In addition out of half-widths W1, W2 of individual half waveforms obtained by dividing the mark detection waveform 21 in the center of an axis, the half-width which is close to the ideal waveform 20 is adopted; an axis-symmetrical function provided with the half-width is set; it is replaced by the mark detection waveform 21; and a mark alignment operation is performed.
COPYRIGHT: (C)1993,JPO&Japio

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】本発明は、装置や半導体プロセスに固有な誤差要因を排除して合わせマーク位置検出の精度を向上することのできる電子線描画装置に関する。 The present invention relates to relates to electron beam lithography apparatus capable of improving the accuracy of the mark position detection combined by eliminating inherent error factor in the apparatus and semiconductor processes.

【0002】 [0002]

【従来の技術】最近の電子線描画装置においては、半導体デバイスの超微細化に伴い描画装置の合わせマーク位置検出(以下マーク検出)には百分の一ミクロン程度の精度と検出再現性が要求されるようになってきている。 BACKGROUND ART In recent electron beam lithography apparatus, a semiconductor device of the alignment mark position detection (hereinafter mark detection) in the hundredths detection reproducibility request as one micron accuracy of about drawing device along with ultrafine it has come to be.
従来のマーク検出法は大別して次の三つの範疇に分けられる。 Conventional mark detection methods can be divided into the following three categories roughly. その第一は、検出されたマーク波形からマーク位置データを求めるマーク検出のアルゴリズムに関し、これにノイズの除去など波形整形法が含まれる場合がある。 The first relates to the algorithm of mark detection for obtaining the mark position data from the detected mark waveform, which may This includes waveform shaping method such as removal of noise.

【0003】この第一の検出法には、スライスレベルによりエッジを検出する方法、最大値を検出する方法、相関関数をもちいるもの、波形の対称性によるものとその改良法などが挙げられ、いずれも歪のない検出波形に対しては精度の高い検出ができるものの、検出波形が装置や半導体製造プロセスによる歪を伴う場合には検出精度が低下するという問題があった。 [0003] The first detection method, a method of detecting method, the maximum value for detecting the edge by the slice level, one using a correlation function, as its like improved methods are exemplified by the symmetry of the waveform, although any possible highly accurate detection even for undistorted detected waveform, detection accuracy when the detected waveform involves distortion by the device and a semiconductor manufacturing process is lowered. さらにリアルタイム処理が要求されるため、アルゴリズムが複雑過ぎると適用できないという問題もあった。 Further, since the real-time processing is required, the algorithm has a problem that can not be applied too complicated.

【0004】第二の検出法は検出法を工夫して上記マーク波形の歪を低減するものであり、特開昭58−670 [0004] are those the second detection method for reducing distortion in devised to the mark waveform detection method, JP 58-670
27「電子ビーム露光装置におけるマーク位置検出方法」や特開昭61−177719号公報「マーク位置検出方法」には検出器を選択的に用いて上記波形歪を低減する方法が開示されている。 27 method and Sho 61-177719 discloses "mark position detecting method" "electron beam mark position detecting method in the exposure apparatus" by using selectively the detector to reduce the waveform distortion is disclosed. しかし、これらの方法では製造プロセスに起因するマーク歪、すなわち、どの方向から検出しても生じてしまう非対称な波形歪を十分に除去できないという問題があった。 However, these methods mark distortion caused by the manufacturing process, i.e., the asymmetric waveform distortion occurs be detected from any direction there is a problem that can not be sufficiently removed.

【0005】第三のの検出法は、検出したマーク波形をアナログ、あるいはデジタル的に整形して歪を除去しようとするものであり、本発明もこの範疇に属する。 [0005] The third of detection methods, which the detected mark waveform analog or by digitally shaping, attempts to eliminate distortion, the present invention belongs to this category. この方法アナログ・デジタルフィルタによるノイズ除去も含まれるものの、その主題は波形歪の除去にある。 Although the noise removal are also included with this method analogue to digital filter, its subject is the removal of the waveform distortion. 特開昭55−115333号公報「電子ビーム露光に用いられる位置検出マーク信号の検出装置」には、複数回検出したマ−ク検出波形の立上り、立ち下がり部を積算平均してそのノイズを低減することが開示されている。 The JP 55-115333 discloses "detector of the position detection mark signal for the electron beam exposure", a plurality of times detected Ma - reduce the noise rise of the click detection waveform, falling portion integrated average it is disclosed that. また、 Also,
特開昭62−98725号公報「信号検出装置」には、 The JP 62-98725 discloses "signal detector"
検出チャンネル毎の増幅率を電気的に変えたり検出光量を部分的に変えたりして波形の非対称を除去することが開示されている。 The electrically changing or detected light amount by changing partially be removed asymmetric waveform is disclosed an amplification factor for each detector channel.

【0006】また、特開昭60−223123号公報「位置検出装置」には増幅回路等に折線近似の非線形性を与えて波形の非対称性を除去することが開示されている。 Further, in JP 60-223123 discloses a "position detector" removing the asymmetry of the waveform gives the nonlinearity of the broken line approximation to the amplifier circuit and the like is disclosed. しかし、いずれの方法もマーク波形の検出条件や製造プロセス条件が多様に変化する実際の装置使用状態では適切な対応が困難であり、とくに、どのような波形にどのような入出力特性の演算を行なうかの判断が困難という問題を抱えていた。 However, any method is appropriate action difficult in an actual device usage state detection condition and manufacturing process conditions change variously also mark waveform, in particular, the operation of any input-output characteristic to what waveform determination of whether conduct was a problem that it is difficult.

【0007】また、特開昭61−65436号公報「位置検出装置」には、信号処理系に起因する波形歪を表す伝達関数を想定して、検出波形にこの伝達関数の逆関数を乗じて歪を除去することが開示されている。 Further, in JP-61-65436 discloses "position detector", assuming the transfer function representing the waveform distortion caused by the signal processing system, multiplied by the inverse of the transfer function to the detected waveform it is disclosed to remove the distortion. しかし、 But,
上記伝達関数は予め設定されるので、製造プロセスの歪要因や波形検出状態によりに変化する波形歪に対応できず、さらに、逆関数の演算には比較的長時間を要するのでリアルタイム演算が困難という問題もあった。 Since the transfer functions are set in advance, can not correspond to the waveform distortion which varies with strain factors and waveform detection state of the manufacturing process, further, that the real-time operation is difficult because a relatively long time required for calculation of the inverse function problem was also there.

【0008】 [0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記問題点に鑑み、短時間で検出波形のノイズを除去し、マ−ク検出のアルゴリズム関わりなく、また、装置や製造プロセスに起因する様々な検出波形の歪を除去してマーク位置検出精度を向上することのできる電子線描画装置を提供することにある。 OBJECTS OF THE INVENTION It is an object of the present invention has been made in view of the above problems, to remove the noise of the detected waveform in a short time, Ma - no algorithm regardless of click detection, also, due to the device and manufacturing processes It is to provide an electron beam drawing apparatus capable of removing distortion of various detected waveform improved mark position detection accuracy.

【0009】 [0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、上記検出器出力の周波数帯域幅と振幅を制御する帯域・ゲイン切替回路と、上記帯域・ゲイン切替回路の出力と上記上記検出器の出力を用いて上記帯域・ゲイン切替回路の制御信号を演算するようにする。 In order to solve the above problems SUMMARY OF THE INVENTION, and the band-gain switching circuit for controlling the frequency bandwidth and amplitude of the detector output, output and the said detector of said band-gain switching circuit so as to calculate the control signal of the band-gain switching circuit using the output of. さらに、上記信号処理手段により上記検出器出力より雑音成分を除去し、さらにその波形歪を除去する演算を行うようにする。 Further, by the signal processing means removes noise components from the detector output, further to perform the operation of removing the waveform distortion.

【0010】このため、上記検出器の合わせマ−ク検出信号を所定の繰返し周期でサンプリングして得られる標本値をX 0 (n)、上記X 0 (n)の上記合わせマークのない部分における雑音デ−タ値をN 0 (n)、上記N [0010] Thus, the detector of the combined Ma - in the sample value obtained by sampling the click detection signal at a predetermined repetition period X 0 (n), without the mark of the X 0 (n) partial noise de - data value N 0 (n), the N
0 (n)の上記帯域・ゲイン切替回路通過後の値をN 0 the band-gain switching circuit value after passage of (n) N
1 (n)、上記合わせマ−ク検出信号の上記サンプル数をN、nを上記N個のサンプル中のn番目のサンプル番号、mを整数、また、NavをN個の上記N 1 (n)の平均値、また、上記合わせマ−クの仮想的無歪無雑音の波高検出値をI(n)、IavをN個の上記I(n)の平均値として、上記信号処理手段は、上記標本値X 1 (n), the alignment Ma - click the number of samples N of the detection signal, the n in the N sample n-th sample number, the m is an integer also, the Nav of N above N 1 (n the average value of), also the alignment Ma - virtually no strain noiseless crest detection value of click as the average value of I (n), Iav of n of the I (n), the signal processing means, the above sample values ​​X
0 (n)に対する上記帯域・ゲイン切替回路の影響を 0 the influence of the band-gain switching circuit for (n)

【数2】 [Number 2] により演算して雑音成分を除去した合わせマ−ク検出信号Y(n)を演算するようにする。 Ma combined to remove the noise component calculated by - so as to calculate the click detection signal Y (n).

【0011】さらに上記信号処理手段により、上記合わせマ−ク検出信号X 0 (n)の合わせマークのない両端部分に対する上記Y(n)の二つの平均値とその間の距離より上記Y(n)のベ−スラインの傾斜を算出して、 [0011] By further said signal processing means, said alignment Ma - click detection signal X 0 two average values and the distance between them than the Y of the Y for combined end portions without mark (n) (n) (n ) of base - to calculate the slope of the Surain,
上記Y(n)のベ−スライン傾斜を補正した合わせマ− The Y (n) of the base - Surain inclined Combined corrected Ma -
ク検出信号z(n)を算出するようにする。 So as to calculate the click detection signal z (n).

【0012】さらに上記信号処理手段により、上記合わせマ−ク検出信号z(n)のピ−ク値hに立てた波形中心軸に対する左側および右側の波形のそれぞれの半値幅w 1とw 2を算出して半値幅がw 1とw 2である所定型の軸対称関数Fl 1 (n)とFl 2 (n)を算出し、さらに上記各半値幅w 1とw 2を上記I(n)波形の半値幅(a/ [0012] By further said signal processing means, said alignment Ma - each half-width w 1 of the left and right of the waveform for waveform central axis standing on click value h and w 2 - click pin of the detection signal z (n) calculated and half-width w 1 and w 2 given type of axisymmetric function Fl 1 is a (n) is calculated Fl 2 a (n), further each half-width w 1 and w 2 the I (n) the full width at half maximum of the waveform (a /
2)と比較して上記(a/2)に近い方の側の上記軸対称関数を対応する上記z(n)波形に置き換え、さらに、他の側の上記z(n)波形を上記Fl 1 (n)とF 2) compared to the replaced the z (n) waveform corresponding to the axial symmetric function on the side closer to the (a / 2), further, the above z (n) waveform on the other side Fl 1 (n) and F
2 (n)の比により補正するようにする。 so as to correct the ratio of l 2 (n). また、上記試料毎に得られる上記各定数と各補正演算係数を記憶して次回からの同一プロセスにおける上記各補正演算に利用するようにする。 Further, so as to utilize the above-described correction operation in the same process from the next time and stores each correction operation coefficients and the constants obtained for each of the samples.

【0013】 [0013]

【作用】上記信号処理手段は、上記帯域・ゲイン切替回路を通過した上記検出器出力とこれを通過しない検出器出力、および、上記合わせマ−クの仮想的無歪無雑音波形信号等を用いて、雑音成分を除去した合わせマ−ク検出信号Y(n)を算出する。 [Action] The signal processing means, the band-gain switching circuit does not pass the detector output and so passing through the detector output, and said alignment Ma - virtually distortion-free noise-free waveform signal and the like click using Te, Ma combined to remove the noise component - to calculate the click detection signal Y (n).

【0014】さらに上記信号処理手段は、上記Y(n) Furthermore the signal processing means, the Y (n)
の合わせマークのない両端部分におけるそれぞれの平均値とその間の距離を用いて上記Y(n)のベ−スライン傾斜を補正した合わせマ−ク検出信号z(n)を算出する。 The combined base described above using respective average values ​​and the distance between the free end portions of the mark Y (n) - Surain tilt the combined corrected Ma - calculating the click detection signal z (n).

【0015】さらに上記信号処理手段は、上記z(n) Furthermore the signal processing means, the z (n)
波形の左側半分と右側半分の波形のうち、真のマ−ク波形半値幅に近い半値幅を有する方にフィットする軸対称関数を算出して上記z(n)波形に置き換え、波形の非対称歪を補正する。 Of the left half and right half of the waveform of the waveform, the true Ma - replaced by the calculated axial symmetric function to fit the person with a half-width close to the click waveform half-width z (n) waveform, the asymmetric waveform distortion It is corrected. また、上記試料毎に得られる上記各定数と各補正演算係数を記憶して次回からの同一プロセスにおける上記各補正演算に利用する。 Also, use above the correction operation in the same process from the next time and stores each correction operation coefficients and the constants obtained for each of the samples.

【0016】 [0016]

【実施例】図1は本発明による電子線描画装置実施例のブロック図である。 DETAILED DESCRIPTION FIG. 1 is a block diagram of an electron beam drawing apparatus embodiment according to the present invention. 半導体ウェハ等の試料9上の合わせマークに電子線13を走査してマークからの反射電子を反射電子検出器1により検出し、電流電圧変換器2により電圧信号に変換する。 By scanning the electron beam 13 is detected by the reflected electron detector 1 the reflected electrons from the mark to the alignment marks on the sample 9 such as a semiconductor wafer, it is converted by a current-voltage converter 2 into a voltage signal. この電圧信号は切替スイッチ4 This voltage signal is switched switch 4
により帯域・ゲイン切り替え回路3を通過する場合と、 And when passing through the band-gain switching circuit 3 by,
通過しない場合に切り替えられてアナログデジタル変換器5により所定の階調のデジタル信号に変換される。 It is switched when not passing is converted into a digital signal of a predetermined gradation by the analog-to-digital converter 5. このデジタル化されたマーク波形信号はDSP6に代表される高速プロセッサにより所要の演算を施されてマークの位置座標に変換され、メモリ7に一時格納後、インターフェイス8を介して制御計算機に読み込まれる。 The digitized mark waveform signal is converted into the required position coordinates of the decorated with with marked operation by the high speed processor typified by DSP 6, after temporarily stored in the memory 7 are read into the control computer via the interface 8. また、プロセッサ6は帯域・ゲイン切り替え回路3や切替スイッチ4等を制御する。 The processor 6 controls the band-gain switching circuit 3 and the changeover switch 4 or the like.

【0017】図2は上記帯域・ゲイン切り替え回路3の具体的構成例であり、演算増幅器15の帰還コンデンサの容量をアナログスイッチなどで切り替えて帯域切り替えを行い、同様に帰還抵抗値を切り替えゲイン切り替えを行なう。 [0017] Figure 2 is a specific configuration of the band-gain switching circuit 3, the capacitance of the feedback capacitor of the operational amplifier 15 performs band switching by switching in an analog switch, gain switching switch similarly feedback resistance value It is carried out. また、各切替スイッチの制御信号17、16 The control signals of the changeover switches 17, 16
等はDSP6よりおくられる。 Etc. sent from DSP6.

【0018】図3(a)の18−1は試料9上の合わせマーク(凸マーク)、同(b)の18−2は他の合わせマーク(凹マーク)の一例である。 [0018] 18-1 of FIG. 3 (a) is an example of the alignment mark on the sample 9 (convex marks), 18-2 other alignment marks (recessed marks) of the same (b). 20−1、20−2 20-1, 20-2
はそれぞれ上記合わせマーク18−1と18−2を走査線(電子線)19にて走査した場合に対応するマーク検出波形の理想波形であり、ノイズを含まず、歪のない波形を想定している。 Each an ideal waveform of the mark detection waveform corresponding to the case of scanning the marks 18-1 and 18-2 at scan line (electron beam) 19, free of noise, assuming the undistorted waveform there. エッジ部のだれをガウス関数等で近似すしてもよいがここではこのような矩形波を想定する。 Whose edge portion may be approximated by a Gaussian function or the like is here assumed such rectangular waves. したがって、理想波形20−1、20−2等の大きさは対応するマーク構造に一致する。 Thus, the magnitude of such an ideal waveform 20-1 and 20-2 match the corresponding mark structure. たとえば、2μm For example, 2μm
幅のマークの場合理想波形の凸部または凹部の幅aも2 The width of the convex portion or concave portion of the case the ideal waveform of the mark width a is also 2
μmである。 It is μm.

【0019】また、上記各理想波形の縦軸は信号強度を表し、そのピーク値をフルスケールの0.8程度に設定しておく。 [0019] The ordinate of each ideal waveform represents a signal strength, setting the peak value of about 0.8 of the full scale. 横軸は具体的には走査距離である。 The horizontal axis is specifically a scanning distance. 実際のマーク検出波形は時系列的に収集される。 The actual mark detection waveform is time series collection. しかし、アナログ/デジタル変換周期が一定であり、走査線19は所定の距離(ピッチ)毎に離散的に照射(ショット)されるので、上記マーク検出波形は上記周期でサンプリングされたことになり、これに対応して横軸はショット数n However, an analog / digital conversion period is constant, the scanning line 19 is discretely irradiated for each predetermined distance (pitch) (shot), the mark detection waveform will be sampled at the period, the horizontal axis corresponds to this number of shots n
(サンプル番号)となる。 To become (sample number). 例えば、マーク幅を10μm For example, 10μm the mark width
程度としてその2倍程度の幅を走査する場合のショット数nは100程度である。 Shot number n in the case of scanning the width of the order of twice as much is about 100.

【0020】まず、以下に本発明の基本的考え方について説明する。 [0020] First, an explanation will be given of the basic concept of the present invention will be described below. 真のマ−ク波形をX、装置の影響を表す装置関数をH、重畳するノイズをXnとすると、マ−クの検出波形Yは式(1)で表すことができる。 True Ma - a click waveform X, when the device function representing the effect of the device H, the noise superimposed to Xn, Ma - detected waveform Y of click can be represented by the formula (1). Y=HX+Xn (1) なお、ノイズXnは50Hzのような電源周波数成分を含まず、集合平均が時間によらず一定な不規則ノイズとする。 Y = HX + Xn (1) Incidentally, noise Xn does not include the power frequency component, such as 50 Hz, a constant irregular noise regardless of the ensemble mean time. 装置関数Hは信号処理系や製造プロセス固有の条件を含み、これらの影響は検出波形のエッジ部のだれ(非対称性)や、波形ベース部の傾斜となって現れる。 Device function H includes a signal processing system and manufacturing process-specific conditions, these effects and whose edge portion of the detected waveform (asymmetry), it appears as a slope of the waveform base.

【0021】まず、式(1)よりノイズXnを除去する。 [0021] First of all, to remove the noise Xn formula (1). ノイズXnは不規則ノイズであるから積算平均や平滑化処理により低減、除去することができる。 Noise Xn is reduced by integration average or smoothed because irregular noise can be removed. 積算平均では例えば連続する所定数のショットの各波高値を加算平均して得られる値を例えば上記連続する所定数のショットの始めのショットの波高値に置き換えていくようにし、この操作をショット位置を一つづつづらせながら行うようにする。 Integrating the average as we replace the peak value of the beginning of a shot of a predetermined number of shots that value, for example, the continuous obtained by averaging the respective peak value of a predetermined number of successive shots example, shot position this operation the to perform while spelled one tsuzuic.

【0022】平滑化処理はアナログやデジタルフィルタによるフィルタ処理であり、いずれのフィルタを用いる場合にも有効な処理を行なうためには系のインパルス応答(伝達関数)を求める必要があり、このためマ−ク波形のない部分における処理系入出力のノイズの相互相関関数を計算して求める。 The smoothing process is a filtering process by the analog and digital filters, either in order to perform also effective treatment in the case of using a filter it is necessary to obtain an impulse response (transfer function) of the system, the order Ma - determined by calculating the cross-correlation function of the process system input and output of noise in the portion having no click waveform. また、ノイズの分散を求めて適応化平滑化処理を行なうことも可能である。 It is also possible to perform the adaptation smoothing process seeking the variance of the noise.

【0023】本発明では理想波形との相関を利用した適応化平滑化処理によりノイズを除去する。 [0023] removing noise by adapting the smoothing processing using the correlation between the ideal waveform in the present invention. 上記適応化平滑化処理はDSP6(信号処理プロセッサ)により高速に実施することができる。 The adapted smoothing process can be carried out at high speed by the DSP 6 (signal processor). 上記の処理によりマーク波形信号からノイズを除去したのち、装置関数Hであらわされる歪を除去する。 After removing the noise from the mark waveform signal by the above process to remove the distortion represented by the device function H.

【0024】前述のように装置関数Hはエッジ部のだれと波形ベース部の傾斜というふたつの歪原因を含むので、それぞれ毎に補正演算を行なう。 [0024] Since the device function H, as described above includes two strain causes of inclination of whom waveform based portion of the edge portion, it performs correction calculation for each. 上記歪の補正演算では、マーク構造から予想される理想的な検出波形(理想波形)を求めて実際の検出波形と比較する。 The correction calculation of the distortion compared to the actual detected waveform seeking an ideal detection waveform expected from the mark structure (ideal waveform). の波形ベース部の傾斜は理想波形のベース部に対する検出波形の平均的傾きにより求める。 The slope of the waveform base portion determined by the average slope of the detected waveform with respect to the base portion of the ideal waveform.

【0025】のエッジ部のだれは、実際のマ−ク検出波形F 1 (n)のピーク位置を軸にしてマ−ク波形を左右に二分し、これらの二分した各波形を折り返して得られる波形の半値幅(1/2ピーク値におけるマ−ク波形の幅)のうち、上記理想波形の半値幅に近い方を採用してその半値幅に適合するエッジ関数F 0 (n)を設定し、このエッジ関数を用いて各マ−ク検出波形のエッジに対する補正を行うようにする。 The sagging of the edge portion of the actual Ma - by the peak position of the click detection waveform F 1 (n) in the axial Ma - bisects click waveform on the left and right, it is obtained by folding each of these waveforms bisecting half-width of the waveform - of (Ma in half the peak value width of the click waveform) employs the closer to the half-width of the ideal waveform to set the edge functions F 0 (n) conforming to a half-value width each Ma using the edge function - to perform the correction with respect to the edge of the click detected waveform. 以下、上記ノイズNを除去と、歪の除去について順次詳細に説明する。 Hereinafter, the removal of the noise N, will be sequentially described in detail the removal of distortion.

【0026】まず、ノイズNを除去について説明する。 [0026] First, a description will be given of the noise N for the removal.
なお、以下の各説明においては波形の振幅値はいずれも基準化されているものとする。 In each following description of the amplitude values ​​of the waveform it is assumed to be scaled both. 図4は上記ノイズNの除去の過程を説明する波形図である。 Figure 4 is a waveform diagram for explaining the process of elimination of the noise N. 図4において、31 4, 31
はノイズが重畳している生のマ−ク検出波形であり、ショット番号nにおける波高値をX 0 (n)とする。 The raw Ma noise is superimposed - a click detection waveform, the peak value of the shot number n and X 0 (n). 次ぎにショット番号が(n−m+1)からnの間にあるm個の上記生のマ−ク検出波形の波高値の加算平均を求め、 Next the shot number (n-m + 1) of m the raw located between the n Ma - seeking averaging the peak value of the click detection waveform,
これをX 1 (n)とする。 This is X 1 and (n). このmの値は5程度が妥当である。 The value of this m is about 5 is reasonable.

【0027】また、このとき、各X 0 (n)は帯域・ゲイン切替回路3を通過する際にその影響を受けて変化するので、補正係数K(m)を乗じてその影響を補正しておくようにする。 Further, at this time, since each X 0 (n) varies affected when passing through the band-gain switching circuit 3, the effect is corrected by multiplying the correction coefficient K (m) put so. したがってX 1 (n)は式(2)、 Thus X 1 (n) is the formula (2),
(3)のように表される。 Represented as (3).

【数2、3】 [Number 2, 3] ただし、N 0 (n)は帯域・ゲイン切替回路3を経ずに収集されたマ−クのない部分のデ−タであり、N However, N 0 (n) is band-gain switching circuit 3 the collected Ma without undergoing - click portion without de - a motor, N
1 (n)は帯域・ゲイン切替回路3を経て収集されたマ−クのない部分のデ−タである。 1 (n) is band-gain switching circuit 3 through and collected Ma - click portion without de - a motor.

【0030】次ぎに上記X 1 (n)に理想波形に関わる補正を施してX 1 (n)をY(n)に変換する。 [0030] converting next to X 1 by performing correction relating to the ideal waveform to the X 1 (n) (n) to Y (n). Y(n)=a(n){X 0 (n)−X 1 (n)}+X 1 (n) (4) Y (n) = a (n ) {X 0 (n) -X 1 (n)} + X 1 (n) (4)

【数5】 [Number 5] ただし、 σs 2 (n)=E[{I(n)−Iav} 2 ] (6) I(n)=理想波形の波高値 Iav=N個のI(n)の平均値 N=理想波形をカバ−するショット数 However, the σs 2 (n) = E [ {I (n) -Iav} 2] (6) I (n) = mean value N = ideal waveform of the waves of the ideal waveform high value Iav = N number of I (n) cover - the number of shots to

【数7】 [Equation 7] ただし、 Nav=N個のN 1 (n)の平均値 であり、Eはショット番号nの廻りの時間平均を意味する。 However, the average of Nav = N number of N 1 (n), E denotes the time average of around shot number n.

【0031】上記の処理により図5に示すようなノイズNが除去されたマ−ク検出波形Y(n)が得られる。 [0031] The noise N as shown in FIG. 5 has been removed by treatment Ma - click detection waveform Y (n) is obtained. なお、同図の20は上記Y(n)波形に対応する理想波形である。 Incidentally, 20 in the figure is an ideal waveform corresponding to the Y (n) waveform.

【0032】次ぎに上記Y(n)の波形歪を除去する。 [0032] Next in removing waveform distortion of the Y (n).
このため、まず波形ベース部の傾斜を補正する。 Therefore, first, to correct the inclination of the waveform base. 図5において、マ−ク検出波形の影響のない部分としてY 5, Ma - Y as a portion having no influence of the click detection waveform
(n)波形21の左端部のショット番号(0〜n 3 )区間と同右端部のショット番号(n 4 〜N)区間を抽出して各区間の平均値YlとYrを算出する。 (N) calculating an average value Yl and Yr of the left end portion of the shot number (0 to n 3) section and the right end portion of the shot number (n 4 to N) each section by extracting a segment of the waveform 21. 上記両区間の中心位置をそれぞれn 5 、n 6とすると、マ−ク検出波形Y(n)の傾斜Aは式(8)のように表される。 When the center position of both sections and n 5, n 6 respectively, Ma - slope A of the click detection waveform Y (n) is expressed by equation (8). A=(Yl−Yr)/(N−n 6 −n 5 ) (8) したがって、マ−ク検出波形Y(n)をA・nで除算することにより傾斜歪を補正することができる。 A = (Yl-Yr) / (N-n 6 -n 5) (8) Therefore, Ma - it is possible to correct the tilt distortion by dividing click detected waveform Y (n) is at A · n.

【0033】次ぎにマ−ク検出波形の非対称歪を補正する。 [0033] next to Ma - to correct an asymmetric distortion of the click detection waveform. 図6(a)は上記傾斜歪が補正されたマ−ク検出波形例であり、ピ−ク値hに立てた波形中心軸に対して左側の波形25の半値幅がw 1 、右側の波形26の半値幅がw 2である非対称波形となっている。 6 (a) is Ma said inclined distortion is corrected - a click detection waveform example, peak - the half-width w 1 of the left waveform 25 relative to waveform central axis standing in click value h, the right of the waveform the full width at half maximum of 26 has become asymmetric waveform is w 2. 0は上記波形中心軸におけるショット番号である。 n 0 is the shot number in the waveform central axis. 本発明では上記半値幅w 1とw 2を理想波形の半値幅(a/2)と比較し、 In the present invention compared to the half-width (a / 2) of the ideal waveform the half-width w 1 and w 2,
(a/2)に近い方の側の検出波形より図6(b)に示すような軸対称関数を設定しこれを上記Y(n)波形に置き換えるようにする。 (A / 2) Figure 6 set this axial symmetry function as shown in (b) from the side of the detected waveform closer To replace the above Y (n) waveform. また、上記理想波形に近い方を上記軸対称関数により置き換え、他方を補正関数G Also, replacing the closer to the ideal waveform by the axially symmetric function, while the correction function G
(n)により補正するようにしてもよい。 It may be corrected by (n). もちろん、両者のピ−ク値を予め基準化し、中心軸を一致させておく。 Of course, both the peak - pre scale the click value, maintain consistency central axis.

【0034】上記軸対称関数を例えばローレンツ型とすると、波形25は式(9)のように、また、波形26は式(10)のように表される。 [0034] When the shaft symmetric function example Lorentzian, waveform 25 is as shown in equation (9), also the waveform 26 is expressed by equation (10).

【数9、10】 [Number 9, 10] したがって、補正関数G(n)は式(11)のようになる。 Thus, the correction function G (n) is as shown in equation (11). G(n)=Fl 2 (n)/Fl 1 (n) (11) また、実際の非対称歪の補正においては、マ−ク検出の最初の段階で上記G(n)を算出して記憶し、それ以降に検出されるマ−クに対しては、マ−ク検出波形の補正を要する半分側を上記G(n)を用いて補正し、他の半分側はそのまま残すようにする。 The G (n) = Fl 2 ( n) / Fl 1 (n) (11), in the correction of the actual asymmetric distortion, Ma - the first stage of the click detection and stores calculated and the G (n) , Ma is detected after it - for the click, Ma - half side requiring correction of click detected waveform is corrected using the G (n), the other half side to leave intact. また、上記補正演算の範囲は検出マークの一般的構造からみて中心軸位置n 0 Moreover, the range correction operation is central axis when viewed from the general structure of the detection mark position n 0
から半値幅の2倍程度の範囲が適当である。 Range of 2 times the half-value width from are suitable.

【0035】図7は上記各処理の流れを説明するフロ− [0035] Figure 7 illustrates the flow of each process flow -
チャ−トである。 Tea - is a door. ステップ41にてマ−ク検出が初めて行われるか否かを判定し、否であればステップ49に移ってすでに算出済みの各補正係数を読みだし、ステップ50にてマ−ク位置検出処理を行う。 Step 41 Nitema - determines whether click detection is first performed, read already the correction coefficient calculation already proceeds to step 49 If no, step 50 Nitema - the click position detection process do. また、Yesであればステップ42に移って、マ−クの理想波形を設定してその信号分散σs 2を計算し記憶する。 Further, the process shifts to a step 42 if Yes, the Ma - set the ideal waveform of the click calculates and stores the signal variance [sigma] s 2. 次いでステップ43にてマ−クのない領域における生信号X 0 (n) Next, at step 43 Nitema - raw signals in click-free region X 0 (n)
のノイズの分散と相関関数anとを計算し記憶する。 To the dispersion and correlating the function an computes storage noises.

【0036】次いでステップ44にて、帯域・ゲイン切替回路3にショットサイクルから決定される時定数を設定してマ−クを操作し、ゲインを設定する。 [0036] Next, at step 44, by setting the time constant determined from the shot cycle band gain switching circuit 3 Ma - operating the click to set the gain. ついでステップ45にて、ステップ44にて検出されたマ−ク波形と上記理想波形との位置合わせを行い、ステップ46にて適応か平滑処理を行ってノイズを除去した波形Y Then at step 45, the detected Ma in step 44 - aligns the click waveform and the ideal waveform, the waveform Y free of noise by performing an adaptive or smoothing step 46
(n)を算出する。 To calculate the (n). 次いでステップ47にて、上記Y Next, at step 47, the Y
(n)波形を理想波形と対比して傾きを補正した波形z (N) waveform by comparing the ideal waveform to correct the inclination waveform z
(n)を算出し、ステップ48にて上記波形z(n)波形のピ−ク値と半値幅とから非対称歪を補正し、関連する補正係数を記憶する。 Calculates (n), peak of the waveform z (n) waveform in step 48 - correcting the asymmetric distortion and a click value and half-width, and stores the associated correction factor.

【0036】本発明を例えば半導体用の電子線描画装置に適用する場合には、半導体ウェハ上に大きさ、形状等が揃った多数の合わせマークが形成されているので、プリアライメントあるいはグローバルアライメントとして上記本発明の処理を一度行なった後は得られた各定数や補正係数等をそのまま用いることができるので、その後のウェハ上の合わせマーク検出毎に同様の処理を行なう必要がなくなる。 [0036] When applying the present invention, for example, in electron beam lithography system for semiconductors, the size on the semiconductor wafer, since the number of alignment marks which shape are aligned are formed, as a pre-alignment or global alignment since it is able to use as the constants and correction coefficients, etc., obtained after performing once the process of the present invention, there is no need to perform the same processing thereafter for each alignment mark detection on the wafer. さらにこの処理をプリアライメントにて行なう場合には、描画とのパラレル処理が可能となるので、スル−プットを早めることができる。 Further, when performing this process in the pre-alignment, since parallel processing of the drawing is possible, - it is possible to hasten the put.

【0037】また、上記本発明の歪補正係数の演算においては、理想波形より予想されるエッジ半値幅から補正係数を予め計算し、半値幅の差をアドレスとするテーブルを作成しておくことにより、以後の波形検出における左右エッジの半値幅を検出してマーク位置検出演算実行時に合わせて歪補正演算を行なうことができるので、スル−プットをさらに早めることができる。 Further, in the calculation of the distortion correction coefficient of the present invention, pre-calculate the correction coefficient from the edge half-width that is expected from the ideal waveform, by previously creating a table whose address the difference between the half width , it is possible to detect the half-width of the left and right edges of the subsequent waveform detected in accordance with the time mark position detection execution performs distortion correction operation, sul - put can further hasten.

【0038】また、上記G(n)が波形の高さ(深さ) Further, the G (n) is the waveform height (depth)
hによらないこと、検出波形全体の大きさが100ショット程度であり、これからエッジ半値幅は20〜50ショット程度、予想される左右エッジの半値幅の差はせいぜい20ショットであることを考えれば、上記歪補正演算時間が実用上問題になる程長くはならない。 It does not depend on h, is about 100 shots overall size of the detected waveform, now edge FWHM 20-50 shot, given that the difference in the half value width of the left and right edges that are expected at the most 20 shots the distortion correction operation time should not long enough to be practically acceptable. また、上記ベースライン傾斜、非対称歪等は半導体製造プロセスに対応した固有の形を取るので、上記各補正係数をプロセス固有のデータとしてファイルし、同一のプロセスの場合は上記ファイルした補正係数を用いるようにして処理を効率化することができる。 In addition, the baseline slope, the asymmetric distortion etc. so take the specific form corresponding to the semiconductor manufacturing process, and file the respective correction coefficients as process-specific data, if the same process using the correction coefficient above file it is possible to streamline the process by way.

【0039】 [0039]

【発明の効果】本発明により、 (1)位置検出用マークの構造から設定した理想波形と位置検出用マークのない部分を走査して得られる波形とから、ノイズを除去したマーク検出信号を効率良く算出することができる。 According to the present invention, the (1) and a waveform obtained by scanning a portion having no ideal waveform and the position detection mark set from the structure of the position detection mark, the mark detection signal removed of noise efficiency it can be well calculated. (2)上記理想波形と上記ノイズ除去後のマーク検出波形を用いて、ベースライン傾斜とエッジ非対称歪を除去し、精度良くマーク位置検出を行うことができる。 (2) using the ideal waveform and the mark detection waveform after the noise removal to remove the baseline slope and edge asymmetric distortion can be performed with high accuracy mark position detection.

【0040】(3)上記ノイズを除去し、ベースライン傾斜とエッジ非対称歪を除去して得られる本発明のマーク検出信号は、原理的にどのような位置検出アルゴリズムにも適用できるので、装置ならびに位置検出のアルゴリズムに応じて処理時間を最適化して短縮することができる。 [0040] (3) removing the noise, the mark detection signal of the present invention obtained by removing the baseline slope and edge asymmetrical distortion, it is possible in principle applicable to any position detection algorithm, device and processing time according to the algorithm of the position detecting can be reduced by optimizing. (4)また、波形歪の大きい、いわゆる難検出波形についても上記歪補正を適用して検出精度(検出安定度)を向上することができる。 (4) Further, the waveform distortion large, it is possible to improve the detection accuracy (detection stability) by applying the distortion compensation also called flame detection waveform. (5)また、本発明によって得られた各定数や補正係数を半導体プロセスの固有情報としてファイルして再利用することにより、多数のマーク位置検出処理を効率化することができる。 (5) In addition, by files and reuse the constants and correction coefficients obtained by the present invention as unique information of the semiconductor process, it is possible to streamline the number of mark position detecting process.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明による電子線描画装置信号処理系のブロック図である。 1 is a block diagram of an electron beam lithography system signal processing system according to the present invention.

【図2】本発明に用いる帯域・ゲイン切替回路の回路図である。 2 is a circuit diagram of a band-gain switching circuit for use in the present invention.

【図3】位置合わせマークとマ−ク検出の理想波形図である。 [3] the alignment mark and Ma - an ideal waveform diagram of click detection.

【図4】本発明におけるノイズ除去演算過程を説明する波形図である。 Is a waveform diagram for explaining the noise removal operation process in the present invention; FIG.

【図5】本発明における理想波形とノイズ除去後のマ− [5] Ma after the ideal waveform and the noise removal in the present invention -
ク検出波形図である。 A click detection waveform.

【図6】本発明におけるノイズ除去後のマ−ク検出波形例と歪補正後のマ−ク検出波形例である。 [6] Ma after noise removal in the present invention - click detection waveform examples and distortion corrected Ma - a click detection waveform example.

【図7】本発明による処理の流れ図である。 7 is a flow diagram of processing according to the present invention.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 反射電子検出器 2 増幅器 3 帯域・ゲイン切替回路 4 切替スイッチ 5 アナログデジタル変換器 6 DSP(高速プロセッサ) 7 メモリ 8 インターフェイス 9 試料(ウェハ) 10 ステージ 13 電子線 15 演算増幅器 16 ゲイン切替信号 17 帯域切替信号 18 合わせマーク 19 電子線の走査方向 20 理想波形 21 ノイズ除去後の検出波形 24 ローレンツ型波形 1 backscattered electron detector 2 amplifier 3 band gain switching circuit 4 selector switch 5 analog-to-digital converter 6 DSP (high speed processor) 7 memory 8 interface 9 sample (wafer) 10 Stage 13 electron beam 15 operational amplifier 16 gain switching signal 17 band detected waveform 24 Lorentzian waveform after scanning direction 20 the ideal waveform 21 denoising switching signal 18 marks 19 electron beam

Claims (6)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 電子線を試料面に走査し、試料面に固定された合わせマークからの反射電子あるいは二次電子を検出器により検出して位置合わせを行う電子線描画装置において、上記検出器出力の周波数帯域幅と振幅を制御する帯域・ゲイン切替回路と、上記帯域・ゲイン切替回路の出力と上記上記検出器の出力を用いて上記帯域・ゲイン切替回路の制御信号を演算する信号処理手段とを備えたことを特徴とする電子線描画装置。 1. A electron beam scans the sample surface, the electron beam lithography system to align with the detection by the detector of reflected electrons or secondary electrons from the alignment marks are fixed to the sample surface, said detector a band-gain switching circuit for controlling the frequency bandwidth and amplitude of the output signal processing means for calculating a control signal of the band-gain switching circuit using outputs of the above detectors of the band-gain switching circuit electron beam lithography apparatus characterized by comprising and.
  2. 【請求項2】 請求項1において、上記信号処理手段は上記検出器出力より雑音成分を除去し、さらにその波形歪を除去する演算手段を備えるようにしたことを特徴とする電子線描画装置。 2. The method of claim 1, said signal processing means the detector noise components are removed from the output, further electron beam drawing apparatus is characterized in that so as to include an operation means for removing the waveform distortion.
  3. 【請求項3】 請求項2において、上記検出器の合わせマ−ク検出信号を所定の繰返し周期でサンプリングして得られる標本値をX 0 (n)、上記X 0 (n)の上記合わせマークのない部分における雑音デ−タ値をN 3. The method of claim 2, combined Ma of the detector - the marks of the sample values obtained by sampling the click detection signal at a predetermined repetition period X 0 (n), the X 0 (n) the data value N - noise de in part without
    0 (n)、上記N 0 (n)の上記帯域・ゲイン切替回路通過後の値をN 1 (n)、上記合わせマ−ク検出信号の上記サンプル数をN、nを上記N個のサンプル中のn番目のサンプル番号、mを整数、また、NavをN個の上記N 1 (n)の平均値、また、上記合わせマ−クの仮想的無歪無雑音の波高検出値をI(n)、IavをN個の上記I(n)の平均値として、上記信号処理手段は、上記標本値X 0 (n)に対する上記帯域・ゲイン切替回路の影響を 【数1】 0 (n), the N 0 (n) the band-gain switching circuit passes values N 1 after the (n), the alignment Ma - the number of samples of the click detection signal N, the n of the N samples the integer, n-th sample number, the m in the average value of n of the n 1 (n) to Nav, also, the alignment Ma - the crest detection value of the virtual distortion-free noiseless clause I ( n), as an average value of n of the I (n) and Iav, the signal processing means, ## EQU1 ## the effect of the band-gain switching circuit for the sample value X 0 (n) により演算して雑音成分を除去した合わせマ−ク検出信号Y(n)を演算する演算手段を備えたことを特徴とする電子線描画装置。 Ma combined to remove the noise component calculated by - an electron beam drawing apparatus characterized by comprising a calculating means for calculating a click detection signal Y (n).
  4. 【請求項4】 請求項2または3において、上記信号処理手段は、上記合わせマ−ク検出信号X 0 (n)の合わせマークのない両端部分に対する上記Y(n)の二つの平均値とその間の距離より上記Y(n)のベ−スラインの傾斜を算出して、上記Y(n)のベ−スライン傾斜を補正した合わせマ−ク検出信号z(n)を算出する演算手段を備えたことを特徴とする電子線描画装置。 4. The method of claim 2 or 3, the signal processing means, the alignment Ma - two average values of the Y (n) for the two end portions without alignment mark of the click detection signal X 0 (n) between them base of the Y (n) from a distance - to calculate the slope of Surain, the Y (n) of the base - with a calculating means for calculating the click detection signal z (n) - which Surain inclined the combined corrected Ma electron beam lithography system, characterized in that.
  5. 【請求項5】 請求項4において、上記信号処理手段は、上記合わせマ−ク検出信号z(n)のピ−ク値hに立てた波形中心軸に対する左側および右側の波形のそれぞれの半値幅w 1とw 2を算出して半値幅がw 1とw 2である所定型の軸対称関数Fl 1 (n)とFl 2 (n)を算出し、さらに上記各半値幅w 1とw 2を上記I(n)波形の半値幅(a/2)と比較して上記(a/2)に近い方の側の上記軸対称関数を対応する上記z(n)波形に置き換え、さらに、他の側の上記z(n)波形を上記Fl 1 5. The method of claim 4, said signal processing means, the alignment Ma - peak of click detection signal z (n) - each of the half-value width of the left and right waveforms for waveform central axis standing on click value h w 1 and w 2 half-width by calculating a calculates the w 1 and w 2 given type of axisymmetric function Fl 1 is a (n) and Fl 2 (n), further each half-width w 1 and w 2 replacement to the z (n) waveform corresponding to the axial symmetric function on the side closer to the compared half width and (a / 2) of the I (n) waveform (a / 2), in addition, other the said z (n) waveform on the side of Fl 1
    (n)とFl 2 (n)の比により補正する演算手段を備えるようにしたことを特徴とする電子線描画装置。 (N) and an electron beam lithography apparatus is characterized in that so as to include a calculation means for correcting the ratio of Fl 2 (n).
  6. 【請求項6】 請求項1ないし5のいずれかにおいて、 6. In any one of claims 1 to 5,
    上記試料毎に得られる上記各定数と各補正演算係数を記憶するファイルを備えるようにしたことを特徴とする電子線描画装置。 Electron beam lithography apparatus which is characterized in that so as to comprise a file for storing the constants and the correction operation coefficients obtained for each of the samples.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07192994A (en) * 1993-12-27 1995-07-28 Nec Corp Alignment mark of electron-beam exposure and detection method of alignment mark of elctron-beam exposure
JP2010501855A (en) * 2006-08-22 2010-01-21 アナログ・デバイシズ・インコーポレーテッド To Identify signal change, and a device including a disposed a circuit to implement the same method

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