JPS6246976B2 - - Google Patents

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JPS6246976B2
JPS6246976B2 JP53086226A JP8622678A JPS6246976B2 JP S6246976 B2 JPS6246976 B2 JP S6246976B2 JP 53086226 A JP53086226 A JP 53086226A JP 8622678 A JP8622678 A JP 8622678A JP S6246976 B2 JPS6246976 B2 JP S6246976B2
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JP
Japan
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incident
alignment mark
electron beam
shaped groove
electron
Prior art date
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Application number
JP53086226A
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Japanese (ja)
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JPS5512784A (en
Inventor
Hisaaki Aizaki
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CHO ERU ESU AI GIJUTSU KENKYU KUMIAI
Original Assignee
CHO ERU ESU AI GIJUTSU KENKYU KUMIAI
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Publication date
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  • Electron Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電子ビーム走査により正確な位置
検出ができるような位置合わせマークの構造に関
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a positioning mark structure that allows accurate position detection by electron beam scanning.

近年、半導体集積回路の高密度化が進むに伴
い、半導体のウエーハ上等に所望のパターンに適
つた形状的構成を得るに当り、パターン書込み
に、従来の紫外線に代えて直接に電子ビームを用
いるリングラフイ技術の開発が進んでいる。
In recent years, as the density of semiconductor integrated circuits has increased, electron beams have been used directly instead of conventional ultraviolet rays to write patterns in order to obtain geometric configurations suitable for desired patterns on semiconductor wafers. Development of ring graphite technology is progressing.

なかでも、露光されるべき試料が、半導体ウエ
ーハにホトレジストを塗布したものである場合、
すなわちウエーハ直接露光の場合には、半導体ウ
エーハには半導体回路製造上の種々の工程に対応
して種々のパターンが形成されているのが通例で
あり、これらのパターンに露光すべきパターンを
精密に位置合わせしながら露光する必要がある。
この要請を満たすため、電子ビーム露光装置によ
りウエーハ直接露光を行う場合には、通例、ウエ
ーハ上にあらかじめまたは半導体集積回路製造工
程の第一段階のパターン形成と同時に基準位置を
示すマーク、すなわち位置合わせマークを形成し
ておき、以後のパターン露光工程においては電子
ビームによる露光直前にこの位置合わせマークを
電子ビームで走査し、位置合わせマークの位置を
精密に検出することによつて露光パターンの位置
ずれを所望の精度内におさめるようにしている。
従つてこの位置合わせマークを電子ビームで走査
して得られる信号波形の極大点又は極小点の鋭さ
が増大するほど位置合わせマーク位置をより正確
に検出できる。
In particular, when the sample to be exposed is a semiconductor wafer coated with photoresist,
In other words, in the case of wafer direct exposure, various patterns are usually formed on the semiconductor wafer corresponding to various processes in semiconductor circuit manufacturing, and the patterns to be exposed are precisely formed on these patterns. It is necessary to expose while aligning.
To meet this requirement, when directly exposing a wafer using an electron beam exposure system, marks are usually placed on the wafer to indicate reference positions, either in advance or simultaneously with pattern formation in the first stage of the semiconductor integrated circuit manufacturing process. A mark is formed, and in the subsequent pattern exposure process, this alignment mark is scanned with an electron beam just before exposure with an electron beam, and the position of the exposure pattern is detected by precisely detecting the position of the alignment mark. is kept within the desired accuracy.
Therefore, the position of the alignment mark can be detected more accurately as the sharpness of the maximum or minimum point of the signal waveform obtained by scanning the alignment mark with an electron beam increases.

ところで従来は、上記位置合わせマークとして
面方位が(100)であるようなシリコン基板にお
いて異方性エツチング液を用いて形成した壁面が
面方位(111)であるようなV形溝あるいはシリ
コン基板または酸化シリコン膜に形成した段差を
用いている例がほとんどある。従つて半導体集積
回路製造上の種々のプロセスを経るにしたがい、
V形溝あるいは段差に酸化シリコン、窒化シリコ
ン、ポリシリコン等が堆積し、この結果、位置合
わせマークを電子ビームで走査して得られる信号
波形の極大点、極小点の鋭さが低下し、よつて位
置合わせマーク位置の検出精度が低下するという
問題があつた。
Conventionally, the above-mentioned alignment marks have been made using a V-shaped groove formed using an anisotropic etching solution on a silicon substrate whose surface orientation is (100) and whose wall surface is (111), or a silicon substrate whose surface orientation is (111). In most cases, steps formed in a silicon oxide film are used. Therefore, as the various processes in the manufacture of semiconductor integrated circuits are carried out,
Silicon oxide, silicon nitride, polysilicon, etc. are deposited in the V-shaped groove or step, and as a result, the sharpness of the maximum and minimum points of the signal waveform obtained by scanning the alignment mark with an electron beam decreases, and thus There was a problem in that the detection accuracy of the position of the alignment mark decreased.

このような欠点を明らかにするために、V形溝
を用いた場合の従来の方法についてさらに第1図
を参照して説明する。
In order to clarify these drawbacks, the conventional method using a V-shaped groove will be further explained with reference to FIG.

第1図aは従来のV形溝を用いた位置合わせマ
ークの断面図であり、第1図bはV形溝位置合わ
せマークを電子ビームで走査して得られる反射電
子電流波形である。第1図aで11は面方位が
(100)であるV形溝位置合わせマーク、20,2
1,22は入射電子ビームの入射位置を示し、3
1は酸化シリコン、窒化シリコンまたはポリシリ
コン等の堆積膜を示す。第1図bで41は上記V
形溝位置合わせマーク12を有し、その上には酸
化シリコン等の堆積膜31が無い場合に電子ビー
ム走査により得られる信号波形であり、42は上
記V形溝位置合わせマーク12を有し、その上に
酸化シリコン等の堆積膜31が存在する場合に電
子ビーム走査により得られる信号波形であり、6
1は位置合わせマーク位置決定方法の一例として
設定スレツシヨルドレベルと信号強度が一致する
2点間の中心位置を位置合わせマーク位置とする
ような位置決定方法にて用いる設定スレツシヨル
ドレベルである。第1図bにおいて入射電子ビー
ムの入射位置22に対応する信号波形の極小点の
鋭さは、堆積膜31がある場合には、堆積膜31
がない場合にくらべ低下している。そのため設定
スレツシヨルドレベルと信号強度が一致する2点
の位置決定精度が低下し、従つて位置合わせマー
クの位置検出精度が低下することになる。すなわ
ち、従来のV形溝位置合わせマークの場合には、
半導体集積回路製造上の種々のプロセスを経るに
したがい、位置合わせ精度が低下するという欠点
を有することがわかる。
FIG. 1a is a sectional view of a conventional alignment mark using a V-shaped groove, and FIG. 1b is a reflected electron current waveform obtained by scanning the V-shaped groove alignment mark with an electron beam. In Fig. 1a, 11 is a V-shaped groove alignment mark whose surface orientation is (100), 20, 2
1 and 22 indicate the incident position of the incident electron beam, and 3
1 indicates a deposited film of silicon oxide, silicon nitride, polysilicon, or the like. In Figure 1b, 41 is the above V
42 is a signal waveform obtained by electron beam scanning when there is no deposited film 31 such as silicon oxide on the V-shaped groove alignment mark 12, and 42 has the V-shaped groove alignment mark 12; This is a signal waveform obtained by electron beam scanning when a deposited film 31 of silicon oxide or the like is present on top of the deposited film 31.
1 is a setting threshold level used in a positioning method in which the center position between two points where the signal intensity matches the setting threshold level is set as the alignment mark position, as an example of the alignment mark position determination method. . In FIG. 1b, the sharpness of the minimum point of the signal waveform corresponding to the incident position 22 of the incident electron beam is
It is lower than without it. Therefore, the accuracy in determining the position of the two points whose signal intensity matches the set threshold level is reduced, and the accuracy in detecting the position of the alignment mark is therefore reduced. That is, in the case of the conventional V-shaped groove alignment mark,
It can be seen that as the semiconductor integrated circuit is manufactured through various processes, the alignment accuracy deteriorates.

この発明は上述した点に鑑み、電子ビーム露光
装置によりウエーハ直接露光を行う場合に、半導
体集積回路製造上の種々のプロセスを経ても位置
検出精度がほとんど低下しないような位置合わせ
マークを提供すること、および位置合わせの精度
向上のため位置合わせマークを電子ビームを走査
して得られる信号波形の極大点、極小点の鋭さを
向上させることを目的としたものである。
In view of the above-mentioned points, it is an object of the present invention to provide an alignment mark whose position detection accuracy hardly deteriorates even after going through various processes in manufacturing semiconductor integrated circuits when directly exposing a wafer using an electron beam exposure device. , and to improve the sharpness of the maximum and minimum points of the signal waveform obtained by scanning the alignment mark with an electron beam in order to improve alignment accuracy.

本発明の特徴は、シリコン基板に少くとも2個
以上のV形溝を形成し、隣接したV形溝の間の凸
部平坦部の長さを4.0μm以下であるようにした
電子ビーム露光用位置合わせマークである。
A feature of the present invention is that at least two or more V-shaped grooves are formed in a silicon substrate, and the length of the flat part of the convex part between adjacent V-shaped grooves is 4.0 μm or less for electron beam exposure. These are alignment marks.

以下この発明について説明する。 This invention will be explained below.

第2図aはこの発明による位置合わせマークの
実施例の断面図であり、第2図bはこの発明によ
る位置合わせマークを電子ビームで走査して得ら
れる反射電子電流信号波形である。第2図aで1
11は面方位が(100)であるシリコン基板、1
12は異方性エツチングにより形成された壁面の
面方位が(111)であるV形溝2つにより構成さ
れている位置合わせマーク、151は上記V形溝
2つの間の凸部平坦部、120,121,12
2,123は入射ビームの入射位置を示し、13
1は酸化シリコン、窒化シリコンまたはポリシリ
コン等の堆積膜を示す。第2図bで141は上記
位置合わせマーク112を有し、その上には、酸
化シリコン等の堆積膜131が無い場合に電子ビ
ーム走査により得られる信号波形であり、142
は上記位置合わせマーク112を有し、その上に
酸化シリコン等の堆積膜131が存在する場合に
電子ビーム走査により得られる信号波形である。
また161は位置合わせマーク位置決定方法の一
例として設定スレツシヨルドレベルと信号強度が
一致する2点間の中心位置を位置合わせマーク位
置とするような位置決定方法にて用いる設定スレ
ツシヨルドレベルである。
FIG. 2a is a sectional view of an embodiment of the alignment mark according to the invention, and FIG. 2b is a reflected electron current signal waveform obtained by scanning the alignment mark according to the invention with an electron beam. 1 in Figure 2 a
11 is a silicon substrate whose plane orientation is (100);
12 is an alignment mark composed of two V-shaped grooves whose wall faces have a (111) orientation formed by anisotropic etching; 151 is a flat convex portion between the two V-shaped grooves; 120 ,121,12
2,123 indicates the incident position of the incident beam, 13
1 indicates a deposited film of silicon oxide, silicon nitride, polysilicon, or the like. In FIG. 2b, 141 is a signal waveform obtained by electron beam scanning when the alignment mark 112 is present and there is no deposited film 131 of silicon oxide or the like on it.
is a signal waveform obtained by electron beam scanning when the alignment mark 112 is present and a deposited film 131 of silicon oxide or the like is present thereon.
In addition, 161 is a setting threshold level used in a positioning method in which the alignment mark position is the center position between two points where the signal strength matches the setting threshold level, as an example of the alignment mark position determination method. be.

第2図bにおいて入射ビームの入射位置122
に対応する極小点の鋭さは堆積膜131がある場
合には、堆積膜131がない場合にくらべ低下し
ている。一方、入射ビームの入射位置123に対
応する極大点の鋭さは、堆積膜131がある場合
にもない場合とくらべほとんど変化はない。これ
は、堆積膜131が、位置合わせマーク112の
凹部には厚く堆積し、凸部には薄く堆積するかあ
るいはほとんど堆積しないため凹部の反射電子効
率は堆積膜131が存在する場合には堆積膜13
1がない場合にくらべ増大し、その結果位置合わ
せマーク112の凹部に対応する信号波形の極小
点の鋭さが低下する。一方凸部の反射電子効率は
堆積膜131が存在する場合には堆積膜131が
ある場合にくらべ、ほとんど変化がなく、その結
果位置合わせマーク112の凸部に対応する信号
波形の極大点の鋭さはほとんど変化しない。従つ
て、設定スレツシヨルドレベル161と信号強度
が一致する2点の位置決定精度はほとんど低下せ
ず、位置合わせマークの位置検出精度はほとんど
低下しない。
In FIG. 2b, the incident position 122 of the incident beam
The sharpness of the minimum point corresponding to is lower when the deposited film 131 is present than when the deposited film 131 is not present. On the other hand, the sharpness of the maximum point corresponding to the incident position 123 of the incident beam is almost the same with or without the deposited film 131. This is because the deposited film 131 is thickly deposited on the concave portions of the alignment mark 112, and thinly deposited or hardly deposited on the convex portions. 13
1, and as a result, the sharpness of the minimum point of the signal waveform corresponding to the concave portion of the alignment mark 112 decreases. On the other hand, when the deposited film 131 is present, the reflected electron efficiency of the convex portion is almost unchanged compared to when the deposited film 131 is present, and as a result, the sharpness of the maximum point of the signal waveform corresponding to the convex portion of the alignment mark 112 is remains almost unchanged. Therefore, the accuracy of positioning the two points whose signal strength matches the set threshold level 161 hardly decreases, and the accuracy of detecting the position of the alignment mark hardly decreases.

以上述べたように、従来の1つのV形溝を位置
合わせマークとして用いる場合にくらべ、この発
明による2つの近接したV形溝を位置合わせマー
クとして用いる場合には、半導体集積回路製造プ
ロセスを経るにしたがつておこる位置検出精度の
低下はほとんど無視できるようになることがわか
る。
As described above, compared to the conventional case where one V-shaped groove is used as an alignment mark, when two adjacent V-shaped grooves according to the present invention are used as an alignment mark, it is easier to process the semiconductor integrated circuit manufacturing process. It can be seen that the decrease in position detection accuracy that occurs as the value increases becomes almost negligible.

また、位置合わせマーク112の凸部に対応す
る信号波形の極大点の信号の大きさあるいは信号
波形の鋭さは、位置合わせマーク112の2つの
V形溝の間の凸部平坦部151の長さfおよびV
形溝の深さdにより変化する。この点について第
3図により説明する。
Further, the signal magnitude or the sharpness of the signal waveform at the maximum point of the signal waveform corresponding to the convex portion of the alignment mark 112 is determined by the length of the convex flat portion 151 between the two V-shaped grooves of the alignment mark 112. f and V
It varies depending on the depth d of the shaped groove. This point will be explained with reference to FIG.

第3図aは入射電子ビームが第2図の入射位置
123に入射した場合の反射電子強度IがV形溝
の深さdおよび凸部平坦部151の長さfによつ
て変化する様子を示したものであり、曲線21
1,212,213,214,215はそれぞれ
凸部平坦部151の長さfが、1.5μm、2.0μ
m、2.5μm、3.0μm、4.0μmの場合について示
しており、曲線216は比較のため入射電子ビー
ムが第2図の入射位置121に入射した場合につ
いて示している。反射電子強度IはV形溝の深さ
dが大きくなるにつれて大きくなるが、d≧1.5
μmの範囲では、ほとんど一定となりまた平坦部
の長さfが小さくなるにつれて大きくなるが、f
≦2.0μmの範囲ではほとんど同様の変化を示
す。さらにまた、位置検出のための信号処理シス
テム設計を容易にするためには、第2図の入射位
置121に入射した場合の反射電子強度にくらべ
入射位置123に入射した場合の反射電子強度が
大きいことが必要であるが、そのためにはf≦
4.0μmであればよいことが分る。
FIG. 3a shows how the reflected electron intensity I changes depending on the depth d of the V-shaped groove and the length f of the convex flat part 151 when the incident electron beam is incident on the incident position 123 in FIG. The curve 21
1, 212, 213, 214, and 215, the length f of the convex flat portion 151 is 1.5 μm and 2.0 μm, respectively.
2.5 μm, 3.0 μm, and 4.0 μm, and for comparison, a curve 216 is shown for the case where the incident electron beam is incident on the incident position 121 in FIG. 2. The reflected electron intensity I increases as the depth d of the V-shaped groove increases, but d≧1.5
In the range of μm, it is almost constant and increases as the length f of the flat part becomes smaller, but f
Almost the same changes are shown in the range of ≦2.0 μm. Furthermore, in order to facilitate the design of a signal processing system for position detection, the intensity of reflected electrons when incident on the incident position 123 is greater than the intensity of reflected electrons when incident on the incident position 121 in FIG. It is necessary that f≦
It turns out that 4.0 μm is sufficient.

次に第3図bは入射電子ビームが第2図の入射
位置123に入射した場合の反射電子電流波形の
極大点の鋭さを半価幅δにより評価し、これがV
形溝の深さdおよび凸部平坦部151の長さfに
よつてどう変化するかを示したものであり、曲線
221,222,223,224,225はそれ
ぞれ凸部平坦部の長さfが1.5μm、2.0μm、2.5
μm、3.0μm、4.0μmの場合について示してい
る。これから分るように、反射電子電流波形極大
点の鋭さは、V形溝の深さdが大きくなるにつれ
て大きくなるが、d1.5μmの範囲ではほとん
ど一定となり、また凸部平坦部の長さfが小さく
なるにつれて大きくなるがf2.0μmの範囲で
は飽和する傾向を示す。
Next, FIG. 3b shows the sharpness of the maximum point of the reflected electron current waveform when the incident electron beam enters the incident position 123 in FIG.
It shows how the shape changes depending on the depth d of the groove and the length f of the flat part of the convex part 151, and the curves 221, 222, 223, 224, and 225 respectively correspond to the length f of the flat part of the convex part. is 1.5μm, 2.0μm, 2.5
The cases of μm, 3.0 μm, and 4.0 μm are shown. As can be seen, the sharpness of the maximum point of the reflected electron current waveform increases as the depth d of the V-shaped groove increases, but it remains almost constant in the range of d 1.5 μm, and the sharpness of the maximum point of the reflected electron current waveform increases as the depth d of the V-shaped groove increases, but it remains almost constant in the range of d 1.5 μm, and the sharpness of the maximum point of the reflected electron current waveform increases as the depth d of the V-shaped groove increases. As f becomes smaller, it becomes larger, but it tends to be saturated in the range of f2.0 μm.

以上第3図a,bにより、説明したように2つ
の近接したV形溝を位置合わせマークとして用
い、2つの近接したV形溝の間の凸部平坦部の長
さfをf≦4.0μmの範囲にすることにより高精
度の位置検出のための信号を得ることができる。
According to Fig. 3 a and b, two adjacent V-shaped grooves are used as alignment marks as described above, and the length f of the flat part of the convex part between two adjacent V-shaped grooves is set to f≦4.0 μm. A signal for highly accurate position detection can be obtained by setting the range to .

ここで露光条件すなわち露光用入射電子の加速
電圧と電流、レジストの種類と厚さ、反射電子検
出器の種類、感度と配置には、上記範囲が依存し
ないことを述べる。
Here, it will be stated that the above range does not depend on the exposure conditions, that is, the accelerating voltage and current of incident electrons for exposure, the type and thickness of the resist, the type, sensitivity and arrangement of the backscattered electron detector.

露光用入射電子の加速電圧と電流については、
加速電圧は通常15〜20KVが用いられており、こ
の電圧範囲では入射電子が基板中で散乱を受け入
射位置から横方向へ進む距離は片側で約2μmで
ある。この値は入射電子の振舞いを忠実に反映
し、入射電子が試料中で試料構成原子と衝突・散
乱をくりかえし、エネルギーを失つて停止するか
あるいは再び試料表面から飛び出して反射電子と
なるかを調べるモンテカルロ法による計算によつ
ても確かめられている。
Regarding the accelerating voltage and current of incident electrons for exposure,
An accelerating voltage of 15 to 20 KV is normally used, and in this voltage range, the distance that incident electrons are scattered in the substrate and travel laterally from the incident position is approximately 2 μm on one side. This value faithfully reflects the behavior of incident electrons, and examines whether the incident electrons repeatedly collide and scatter with sample constituent atoms in the sample, lose energy and stop, or jump out from the sample surface again and become backscattered electrons. This has also been confirmed by calculations using the Monte Carlo method.

基板に入射した電子線の振舞いについては本発
明の基板構成材料であるシリコンとほぼ同等の電
子散乱能を有するアルミニウムについてモンテカ
ルロ計算した結果がK.MurataによりJ.Appl.
Phys.Vol.45、No.9(1974)pp4110〜4117に詳し
く報告されており、同論文中p4113のFig.4(a)
には入射電子エネルギー20KVの場合、基板に垂
直に入射した電子線が横方向へ進む距離は約2.0
μmであることが示されている。
Regarding the behavior of the electron beam incident on the substrate, the results of Monte Carlo calculations for aluminum, which has almost the same electron scattering ability as silicon, which is the constituent material of the substrate of the present invention, were reported by K. Murata in J. Appl.
It is reported in detail in Phys.Vol.45, No.9 (1974) pp4110-4117, and Fig. 4(a) on p4113 of the same paper
When the incident electron energy is 20KV, the distance that an electron beam incident perpendicularly to the substrate travels in the lateral direction is approximately 2.0
It is shown that it is μm.

従つて本発明のように入射位置の両側の反射電
子を考える場合には片側での値の2倍すなわちf
≦4.0μmの範囲で本発明の効果が発揮されるこ
とになる。なお、又電流の大小は得られた信号レ
ベルの大小を決めるのみであつて信号波形そのも
のを変えるものではない。
Therefore, when considering reflected electrons on both sides of the incident position as in the present invention, the value on one side is twice the value, that is, f
The effect of the present invention is exhibited within the range of ≦4.0 μm. Furthermore, the magnitude of the current only determines the magnitude of the obtained signal level and does not change the signal waveform itself.

レジストの種類と厚さについては、一般に電子
線用レジストは水素、炭素といつた軽元素が主体
であり、シリコン基板に比較して入射電子を散乱
する程度が非常に小さく、通常用いられているレ
ジストの種類や厚さは信号波形そのものを変える
要因とはならない。
Regarding the type and thickness of the resist, electron beam resists are generally made of light elements such as hydrogen and carbon, and the degree of scattering of incident electrons is very small compared to silicon substrates. The type and thickness of the resist are not factors that change the signal waveform itself.

反射電子検出器の種類、感度と配置について
は、これらは散乱してきた反射電子のエネルギー
範囲あるいは散乱方向範囲を決める要件である
が、信号波形すなわち入射電子の入射位置変化に
対応する信号強度変化には特別なエネルギー依存
性や散乱方向依存性はない。これは試料中で電子
の散乱現象が本質的にランダムな現象であるた
め、試料表面の凹凸による反射電子数の増減は反
射電子エネルギーあるいは散乱方向によつて大き
く異なることがないからである。
Regarding the type, sensitivity, and placement of the backscattered electron detector, these are requirements that determine the energy range or scattering direction range of the scattered backscattered electrons. has no special energy dependence or scattering direction dependence. This is because the scattering phenomenon of electrons in the sample is essentially a random phenomenon, and therefore the increase or decrease in the number of reflected electrons due to the unevenness of the sample surface does not vary greatly depending on the reflected electron energy or scattering direction.

以上のように本発明にいうf≦4.0μmの範囲
は露光条件に依存しないことは明らかである。
As described above, it is clear that the range of f≦4.0 μm according to the present invention does not depend on the exposure conditions.

以上の説明において入射電子のエネルギーすな
わち加速電圧については詳しく述べなかつたが、
通常の電子ビーム露光装置に使用されている加速
電圧の範囲すなわち、加速電圧10〜20KVの範囲
では以上の説明は同様にあてはまるものである。
また、V形溝の個数2の場合を例にとつて説明し
たが、V形溝の個数3以上の場合もまつたく同様
である。さらにまたV形溝が面方位が(100)の
シリコン基板の場合と同様に形成できる結晶であ
れば、同様に適用できることはいうまでもない。
In the above explanation, we did not discuss in detail the energy of incident electrons, that is, the accelerating voltage, but
The above explanation similarly applies within the range of acceleration voltages used in ordinary electron beam exposure apparatuses, that is, the range of acceleration voltages of 10 to 20 KV.
Moreover, although the case where the number of V-shaped grooves is 2 has been described as an example, the same applies to the case where the number of V-shaped grooves is 3 or more. Furthermore, it goes without saying that any crystal that can form the V-shaped groove in the same manner as in the case of a silicon substrate with a plane orientation of (100) can be similarly applied.

以上詳細に説明したように、この発明は電子ビ
ーム露光装置によりウエーハ直接露光を行う場合
において面方位が(100)であるシリコン基板に
壁面の面方位が(111)であるような2個以上の
V形溝を形成し隣接したV形溝の間の凸部平坦部
の長さを4.0μm以下であるようにした位置合わ
せマークを用いて、反射電子電流波形の平坦部中
央に対応する極大点を位置検出に用いることによ
り、半導体集積回路製造プロセスを経ても、位置
検出精度は、低下せず、従つて電子ビーム露光装
置により起LSI製造をはじめとする微細加工技術
の精度が向上し、より高集積、より高性能なLSI
製造を行えるという利点を有する。
As explained in detail above, the present invention is applicable to direct exposure of a wafer using an electron beam exposure apparatus, in which two or more silicon substrates having a wall orientation of (111) are attached to a silicon substrate with a (100) orientation. Using alignment marks that form V-shaped grooves and set the length of the flat part of the convex part between adjacent V-shaped grooves to be 4.0 μm or less, find the maximum point corresponding to the center of the flat part of the backscattered electron current waveform. By using this for position detection, the position detection accuracy does not deteriorate even after the semiconductor integrated circuit manufacturing process. Therefore, the accuracy of microfabrication technology such as LSI manufacturing using electron beam exposure equipment improves, and Highly integrated, higher performance LSI
It has the advantage of being easy to manufacture.

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

第1図aは従来のV形溝を用いた位置合わせマ
ークの断面図であり、第1図bは第1図aのV形
溝位置合わせマークを電子ビームで走行して得ら
れる反射電子電流信号波形である。第2図aはこ
の発明による位置合わせマークの実施例の断面図
であり、第2図bは第2図aによる位置合わせマ
ークを電子ビームで走査して得られる反射電子電
流信号波形である。第3図aは入射電子ビームが
第2図の入射位置123に入射した場合の反射電
子強度IのV形溝深さdおよび凸部平坦部長さf
に対する依存性を示す図であり、第3図bは入射
電子ビームが第2図の入射位置123に入射した
場合の反射電子電流波形の極大点の鋭さを半価幅
δにより評価した時の半価幅δのV形溝深さdお
よび凸部平坦部長さfに対する依存性を示す図で
ある。 図中、11,111は面方位が(100)である
シリコン基板、12,112は壁面の面方位が
(111)であるV形溝、20,21,22,12
0,121,122,123は入射電子ビームの
入射位置、31,131は酸化シリコン膜等の堆
積膜、41,141は堆積膜が無い場合の信号波
形、42,142は堆積膜が存在する場合の信号
波形、151はV形溝の間の凸部平坦部、61,
161は位置合わせマーク位置決定のための設定
スレツシヨルドレベル、211,212,21
3,214,215はそれぞれ凸部平坦部の長さ
が1.5μm、2.0μm、2.5μm、3.0μm、4.0μm
である場合に電子ビームが入射位置123に入射
した時の反射電子強度、216は入射電子ビーム
が入射位置121に入射した時の反射電子強度、
221,222,223,224,225はそれ
ぞれ凸部平坦部の長さが1.5μm、2.0μm、2.5μ
m、3.0μm、4.0μmである場合に電子ビームが
入射位置123に入射した時の反射電子電流波形
極大点の鋭さを半価幅で評価したものである。
Figure 1a is a cross-sectional view of a conventional alignment mark using a V-shaped groove, and Figure 1b is a reflected electron current obtained by passing an electron beam through the V-shaped groove alignment mark in Figure 1a. It is a signal waveform. FIG. 2a is a sectional view of an embodiment of the alignment mark according to the present invention, and FIG. 2b is a reflected electron current signal waveform obtained by scanning the alignment mark according to FIG. 2a with an electron beam. Figure 3a shows the depth d of the V-shaped groove and the length f of the flat part of the convex part of the reflected electron intensity I when the incident electron beam enters the incident position 123 in Figure 2.
FIG. 3b shows the sharpness of the maximum point of the reflected electron current waveform when the incident electron beam enters the incident position 123 in FIG. FIG. 3 is a diagram showing the dependence of the value width δ on the V-shaped groove depth d and the length f of the flat portion of the convex portion. In the figure, 11 and 111 are silicon substrates whose surface orientation is (100), 12 and 112 are V-shaped grooves whose wall surfaces are oriented (111), and 20, 21, 22, 12
0, 121, 122, 123 are the incident positions of the incident electron beams, 31, 131 are deposited films such as silicon oxide films, 41, 141 are signal waveforms when there is no deposited film, and 42, 142 are when there is a deposited film. signal waveform, 151 is the flat part of the convex part between the V-shaped grooves, 61,
161 is a set threshold level for determining the alignment mark position, 211, 212, 21
3, 214, and 215 have the length of the flat part of the convex part of 1.5 μm, 2.0 μm, 2.5 μm, 3.0 μm, and 4.0 μm, respectively.
216 is the reflected electron intensity when the electron beam enters the incident position 123, and 216 is the reflected electron intensity when the incident electron beam enters the incident position 121.
221, 222, 223, 224, and 225 have a convex flat part length of 1.5 μm, 2.0 μm, and 2.5 μm, respectively.
The sharpness of the maximum point of the reflected electron current waveform when the electron beam is incident on the incident position 123 is evaluated in terms of half-width when the electron beam is 3.0 μm, 4.0 μm.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 シリコン基板に少くとも2個以上のV形溝を
形成し、隣接したV形溝の間の凸部平坦部の長さ
を4.0μm以下であるようにした電子ビーム露光
用位置合わせマーク。
1. An alignment mark for electron beam exposure in which at least two or more V-shaped grooves are formed on a silicon substrate, and the length of the flat part of the convex part between adjacent V-shaped grooves is 4.0 μm or less.
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