JPS6229136A - 荷電粒子ビ−ム露光におけるマ−ク位置検出方法及びこの方法を用いた装置 - Google Patents

荷電粒子ビ−ム露光におけるマ−ク位置検出方法及びこの方法を用いた装置

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JPS6229136A
JPS6229136A JP16804985A JP16804985A JPS6229136A JP S6229136 A JPS6229136 A JP S6229136A JP 16804985 A JP16804985 A JP 16804985A JP 16804985 A JP16804985 A JP 16804985A JP S6229136 A JPS6229136 A JP S6229136A
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JP
Japan
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mark
scanning
correction value
correction
scanning point
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JP16804985A
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English (en)
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Hironobu Niijima
宏信 新島
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Advantest Corp
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は例えば半導体集積回路のパターンを描くため
に用いる電子ビーム露光におけるマーク位′Il検出方
法及びこの方法を用いたマーク位置検出装置に関する。
「従来の技術」 荷電粒子ビームの一つに電子ビームがある。電子ビーム
を利用した露光装置では電子ビームの位置と半導体ウェ
ハーの位置関係を合致させるための作業を必要とする。
つまり半導体ウェハーに予め第3図に示すように十字状
の凹溝によって形成したマーク300を付しておき、こ
のマーク300の位置を第4図に示すように電子ビーム
400によって走査することにより凹溝300のエツジ
301.302において電子光学鏡筒内に設置されてい
る反射電子検出器で検出される反射電子量が急変するこ
とに着目し、例えば同一方向に配置された2つの反射電
子検出器から得られる検出信号を加算して第4図Bに示
すようなエツジの位置で信号の変化が急しゅんとなる信
号(和信号)を得て、この波形信号と任意のスライス・
レベルとを比較して第4図Cのような信号を得、その信
号の中心点Sをマーク位置と規定する。このマーク検出
信号を検出することによって得られる位置情報と電子ビ
ームの偏向装置に与えられている偏向信号の位置情報と
を照合し、その照合の結果によって偏向信号を補正し電
子ビームの偏向位置と半導体ウェハー上の位置を合致さ
せる動作を行っている。
マーク300 は第5図に示すようにユニットエリア(
例えば、1列のチップ群から成る描画単位)500に沿
って複数設けられる。この複数のマーク300を用いて
ユニットエリア500を長手方向に細分化し、4個のマ
ーク300によって囲まれた各細分化領域内の位置合わ
せ補正係数を求め、この位置合わせ補正係数を用いて各
細分化領域内座標と電子ビームの偏向座標とを合致させ
、内部にパターンの描画を行っている。501はマーク
300を検出する場合の電子ビームの走査領域を示す、
502は4個のマークによって囲まれたパターンの各描
画領域を示す。
従来のマーク検出方法はマークを検出するときはステー
ジの移動を停止させ半導体ウェハーが停止している状態
でマーク位置付近を電子ビームによって走査し、マーク
位置の検出を行っている。
マーク検出動作はパターンの描画領域を更新する毎に行
う必要があるためその回数は多くの数となる。
このようにマーク検出毎にステージの移動を停止させて
いると全パターンの描画終了までに時間が掛かる不都合
が生じる。
このため生産性を向上させる目的で例えば[特開昭58
−200536号公報」に開示されているようにステー
ジを連続移動させながらマーク検出を行う方式が考えら
れている。
このマーク検出方式によればウェハーを連続移動させな
がら、マーク検出を行うものであるためマーク検出に伴
うむだ時間が減少し、結果的に全パターンの描画時間が
短縮され時間当たりの処理能力が向上する。
「発明が解決しようとする問題点」 ところで試料が連続的に移動している状態においてマー
ク検出を行った場合、マーク検出信号に試料の移動に伴
う歪みが第4図りに示すようにマーク位置に対して非対
称波形となって発生する。
このマーク検出信号の波形歪みによる影響はマーク検出
位置の位置すれとして現れる。つまり第4図りに示す例
では正規の位isがSSで示す位置にずれた場合を示す
。このマーク検出位置の検出位置のずれは集積度を向上
させるとき障害となる。
(マーク検出信号に歪みが発生する理由)マーク検出器
は例えば第6図に600 として示すようにステージ6
01の上面に対向して環状に4個程度の反射電子検出器
600^、 600B、 600C,6000゜を設け
て構成することができる。マーク検出はこの反射電子検
出器600^、 600B、 600C,6000に検
出される反射電子の量が急激に変化する2点の間でマー
ク位置を規定する。尚第6図において602は電子銃、
603は主偏向器、604は副偏向器、605は電子ビ
ームを示す。
ここでマーク検出器600から得られる検出電流il、
は次式より概算できる。
i、=G−に−r・(J−讐・(1) ・Ω・cos  θ     ・・−・−・−・−−一
一一・−(11γ:試料の電子反射率、J:ビーム電流
密度、H:ビームサイズ、Ω=ビーム照射点からマーク
検出器600を見たときの立体角、θ:マーク検出器の
試料面に対する取付角度、K;ビームの試料に対する入
射角度の影響を表す係数、入射角が0のときに=1とな
る。G:検出器600の利得をそれぞれ示す、これら角
度パラメータのうち、ステージ601が移動することに
よって変化するパラメータはΩ及びKである。従って検
出電流10は、+o−f(Ω、に)−・−・・・・・・
・−・−・−・−・・・・・・−・・・・・・−・・−
(2)パラメータΩ及びKはビーム照射点によって決ま
゛るので位置の関数としてとらえることができる。
i o = F (P )    −−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−一−−−・−−−−+31ここ
でPはビーム照射位置を表す。
ステージを連続移動させている状態でマークが存在しな
い全く平坦な領域をマークがあるかの如くビーム走査位
置をマークに追従させて移動させたとすると、マーク検
出器600から出力される検出信号i、は一定値を示す
はずであるが、実際は上記した理由によってパラメータ
Ω及びKが変化するため一定値にならない。
このような理由からステージを連続移動させながらマー
クを検出すると、そのマーク検出波形に第4図Eに示す
ように歪みが生じ、この歪みによってマーク検出位置が
SからSSに変化し、検出誤差が発生する欠点がある。
「問題点を解決するための手段」 この発明では予めマーク検出モードと同一走査条件によ
って基準平坦面を走査し、そのとき得られるマーク検出
信号を補正データとして取込むと共に、この補正データ
を使って本来のマーク位置を走査して得られるマーク検
出信号を補正し、この補正によってマーク検出信号の波
形歪みを修正し、位置ずれのないマーク検出信号を得る
ことができるようにしたマーク検出方法を提供し、更に
このマーク検出方法を利用したマーク検出装置を提供す
るものである。
「実施例」 第1図にこの発明の一実施例を示す。第1図はステージ
の上面を示す。ステージ6旧の上面には半導体ウェハー
100が搭載されている。ステージ601 の端部には
各種の測定器101 、102が配置されている部分1
03を有し、この測定器設置部分103内に電子の反射
率が半導体ウェハー100 と同等となるように選定さ
れた基準平坦面104を設ける。
この発明においてはこの基準平坦面104を連続移動さ
せながら電子ビームによってこの基準平坦面104をマ
ーク検出時と同一条件で走査する。このときマークの移
動に追従して電子ビームが走査するマーク検出領域50
1が移動するからマーク検出器600を見込む立体角Ω
の変化と、ビームの入射角度の影響を表す係数にの変化
に対応して変動する信号が得られる。この信号を高速サ
ンプリングし、AD変換して記憶器に記憶する。
このデータを基に各データ値が一定値となる補正係数を
求め、この補正係数を電子ビームの位置に対応付けした
アドレスを持つ記jll器に書込んで補正係数表を得る
。この補正係数表を得ることによって較正動作を終了す
る。
較正動作を終了すると実際のパターン描画動作に入る。
パターン描画動作に入るとき電子ビームの位置と半導体
ウェハー100 との間の位置合わせを行う、この位置
合わせは半導体ウェハー100上のマーク300を電子
ビームによって走査することによって行う。マーク30
0を走査するとき電子ビームの走査と同期して補正係数
表を読出し、この補正係数表から読出した補正係数によ
ってマーク検出信号を各走査点毎に補正する。
この補正によりマーク検出領域501が移動することに
よって生じるマーク検出信号の波形歪みを補正する。
この補正されマーク検出信号をレベル比較器によってレ
ベル比較を行うことによりマーク位置を判定する。
この結果マーク位置の判定は波形歪みが除去された信号
の波形によって行われるから正しいマークの位置を検出
することができる。
第2図にこの出願の第2発明であるマーク検出装置の実
施例を示す。図中200は内部を真空状態にすることが
できる電子光学鏡筒を示す。この電子光学鏡筒200の
内部には上端に電子ビーム605を発生する電子銃60
2が設けられる。電子ビーム605の通路に沿って電子
ビーム605を偏向させる一L偏向2S603 と、1
1偏向器604が設けられ、更にステージ601の表面
と対抗してマーク検出器600が設けられる。主偏向器
603は一般にiam偏向器が用いられ、副偏向器60
4は静電偏向器が用いられる。
20】 は描画制御装置を示す、この描画制御装置20
1に半導体ウェハー100に描(べきパターンデータ及
びマーク位置検出モードにおける偏向データを記jll
 Lだ記憶器を内蔵し、この記憶器から読出されたパタ
ーンデータ及びマーク検出用偏向データをOA変換器を
含む増幅器202及び203に与えマーク検出のための
偏向走査とパターン描画動作を行う。
204 はこの発明によるマーク検出装置を示す。
この発明によるマーク検出装置204 はマーク検出器
600からj3られる信号を増幅する増幅器205と、
この増幅器205の出力側に得られるマーク検出信号を
高速AD変換するAD変換器206 と、較正動作にお
いてAD変換器206から出力されるディジタル符号化
された較正用マーク検出信号を取込む記憶器207 と
、この記憶器207 に取込んだマーク検出のための偏
向モードにおいて各走査点毎にデータ値が一定となるよ
うに補正係数を求める演算手段208と、この演算手段
208によって算出した補正係数を補正係数表として記
憶する記憶器209 と、マーク検出モードにおいて記
憶器209にビーム605の偏向位置に対応したアドレ
ス信号を与えて読出すアドレスカウンタ211 と、記
憶器209から読出した補正係数とAn変換器206か
ら得られるマーク検出信号を各走査点毎に例えば乗算し
、マーク検出信号の波形歪を修正する補正手段212 
と、この補正手段212によって補正されたマーク検出
信号のレベルを比較し、マーク位置を検出するレベル比
較ff1S213 と、このレベル比較器213によっ
て検出したマーク検出位置情報を描画制御回路201 
に帰還させ、電子ビーム605の位置ずれを修正する動
作及び演算手段208で算出した補正係数を記tq器2
09に転送する制御、アドレスカウンタ211 にクロ
ックパルスを与える動作を行う制御装置214 とによ
って構成される。
この構成によれば描画の開始に当って記憶器209に補
正係数表を得るための較正動作を行う。この構成動作は
ステージ601 に設けた基準平坦面104をマーク検
出モードと同じ偏向条件で走査し、このときマーク検出
器600から得られる信号をAD変喚器206によって
AD変換する。このAD変換の速度はマーク位置を囲む
領域501(第5図)内において電子ビーム605が例
えば0.02μm移動する毎にAD変換を行う、つまり
マーク位置検出領域501内を0.02μmの分解能で
位置信号をAD変換する。
基準平坦面104を走査して得られたディジタル信号を
記憶器207に取込むと共に、この記憶器207に取込
んだデータを演算手段208に与え、各走査点における
信号の値が一定値となるような補正係数を求める。この
補正係数は制御回路214を介して記憶器209に転送
され電子ビームの偏向位置に対応した各アドレスにそれ
ぞれの補正係数を書込む、このようにして記憶器209
に電子ビームの走査位置に対応した補正係数表を得る。
記憶器209に補正係数表を得た後はステージ600を
移動させ描画すべきユニットエリア50oの位置に電子
ビームの走査右頁域501が対向する状態に制御する。
ユニットエリア500の頭部においてマーク300を囲
む領域501を走査する。このマーク検出領域501を
走査するとき電子ビームの走査と同期して記憶器209
から補正係数を読出し、その補正係数によって補正手段
212においてマーク検出信号を補正し、マーク検出信
号の波形歪を修正する。この補正動作は掛算動作によっ
て行うことができる。
修正されたマーク検出信号をレベル比較器213に与え
マーク位置を検出する。マーク位置の検出は順次行われ
る。これら各マーク300についても同様に波形修正を
施してマーク位置の検出を実行する。
「発明の効果」 上述したようにこの発明によればマーク位置検出のため
のマーク検出信号の波形歪みを修正し、その修正したマ
ーク検出信号を利用してレベル比較を行ってマーク位置
を規定するようにしたから、各マーク位置において精度
よくマークの位置を検出することができる。
よって電子ビームの位置と半導体ウェハーの位置関係を
精度よく合致させることができ、この結果集積度を向上
させるためにパターン相互間の間隔が小さくなってもそ
の位置を正確に区別して描くことができ集積度の向上を
達することができる。
尚上述では荷電粒子ビームとして電子ビームを例示して
説明したが、その他の荷電粒子ビームを用いる場合にも
この発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの出願の第1発明の詳細な説明するための平
面図、第2図はこの出願の第2発明の詳細な説明するた
めのブロック図、第3図は半導体ウェハー上に形成され
るマークの構造を説明するための拡大斜視図、第4図は
従来の技術を説明するための波形図、第5図は従来の技
術を説明するための平面図、第6図は電子光学系の構造
を説明するための側面図である。 100:半導体ウェハー、101 、102 :測定器
、103:測定器設置部分、104:基準平坦面、20
0:電子光学鏡筒、201:描画制御回路、202 、
203  : OA変換器を含む増幅器、204:マー
ク検出装置、205:増幅器、206:AD変換器、2
07:記憶器、208:演算器、209:補正係数記憶
器、211ニアドレスカウンタ、212:補正手段、2
13ニレベル比較器、214:制御回路、300:マー
ク、301 、302:マークのエツジ、500:ユニ
ノトエリア、501:マーク検出のための電子ビーム走
査領域。 特請出願人 タケダ理研工業株式会社 代  理  人      草  野      卓ホ
 1 図 オ 3 マ ヤ 4 口 定5図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)A、基準平坦面を連続移動させながら、この基準
    平坦面を電子ビームで走査し、この走査時に発生する反
    射電子放出量を各走査点毎に測定する較正動作と、 B、この較正動作によって得られた各走査点毎の反射電
    子放出量の測定値が所定の値となるように補正値を算出
    する演算動作と、 C、この補正値を各走査点毎に設けた記憶器に書込む動
    作と、 D、連続移動するウェハー上のマーク検出時に各ビーム
    の走査点毎に上記記憶器に記憶した補正値によってマー
    ク検出信号を補正する動作と、 E、この補正されたマーク検出信号によってウェハー上
    のマーク位置を検出する動作と、 から成る荷電粒子ビーム露光におけるマーク位置検出方
    法。
  2. (2)A、電子ビームの照射点から発生する反射電子放
    出量を測定するマーク検出器と、 B、電子ビームを連続移動する基準平坦面に照射し、こ
    の基準平坦面に対して電子ビームをマーク検出モードと
    同一走査条件で走査したとき上記マーク検出器から得ら
    れる反射電子放出量を各走査点毎に検出する補正信号検
    出手段と、 C、この補正信号検出手段によって検出された各走査点
    毎の反射電子放出量から各走査点毎に補正値を求める演
    算手段と、 D、この演算手段によって算出された各走査点毎の補正
    値を記憶する記憶手段と、 E、マークが付されたウェハーを連続移動させている状
    態において電子ビームで上記マーク位置を走査したとき
    この走査と同期して上記記憶手段から各走査点の補正値
    を読出す補正値読出手段と、 F、この補正値読出手段から読出された補正値により上
    記マーク検出器から得られるマーク検出信号を各走査毎
    に補正する補正手段と、G、この補正手段によって得ら
    れる補正されたマーク検出信号によってウェハー上のマ
    ーク位置を検出する比較器と、 から成るマーク位置検出装置。
JP16804985A 1985-07-29 1985-07-29 荷電粒子ビ−ム露光におけるマ−ク位置検出方法及びこの方法を用いた装置 Pending JPS6229136A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5285075A (en) * 1991-10-21 1994-02-08 Hitachi, Ltd. Electron beam lithography method
US5509288A (en) * 1993-09-08 1996-04-23 Nippondenso Co., Ltd. Forming roller for corrugated fin
US5708276A (en) * 1995-07-20 1998-01-13 Fujitsu Limited Electron-beam exposure device and a method of detecting a mark position for the device

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58223325A (ja) * 1982-06-21 1983-12-24 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 電子ビ−ム露光方法および装置

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