JPS627126A - Charged beam exposure device - Google Patents

Charged beam exposure device

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JPS627126A
JPS627126A JP60147142A JP14714285A JPS627126A JP S627126 A JPS627126 A JP S627126A JP 60147142 A JP60147142 A JP 60147142A JP 14714285 A JP14714285 A JP 14714285A JP S627126 A JPS627126 A JP S627126A
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JP
Japan
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charged beam
exposure
stage
control device
chip
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Application number
JP60147142A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Yamaguchi
武 山口
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Nikon Corp
Original Assignee
Nippon Kogaku KK
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Publication date
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Publication of JPS627126A publication Critical patent/JPS627126A/en
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Abstract

PURPOSE:To allow the control of the exposure position of the charged beam with a simple configuration and higher accuracy by a method wherein an alignment mark is detected with a laser beam, and the shifting information for the stage and the positioning information for the charged beam are obtained on the basis of the detected results. CONSTITUTION:With laser beams LAX and LAY for detecting an alignment mark, a stage 1 is shifted by a stage position control device 32 to a place where it is possible to scan X-axis and Y-axis alignment marks 4Xb and 4Yb accompanied with a chip 3b adjacent to a chip 3a to be drawn first. Alignment detection signals S2X and S2Y generated with scanning are received by the exposure control device 31, the stage position control device 32 stops the stage 1, receiving the output signal, and the position is accurately detected by a stage position reading device 33. When based upon the stored information, the exposure control device 31 calculates the position of the chip 3a for starting the exposure and feeds the result to the charged beam position control device 7, the control device 7 deflectively controls the charged beam 5 through an electron lens 6.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は荷電ビーム露光装置に関し、特に半導体製造装
置に適用して好適なものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a charged beam exposure apparatus, and is particularly suitable for application to semiconductor manufacturing equipment.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体製造装置においては従来、ウェハ表面に微細なパ
ターンを形成させる手段として、荷電ビーム(例えば電
子ビーム)を用いる荷電ビーム露光装置と、光を用いる
露光袋f(例えばステッパ)とが実用化されている。
Conventionally, in semiconductor manufacturing equipment, a charged beam exposure device that uses a charged beam (e.g., an electron beam) and an exposure bag (e.g., a stepper) that uses light have been put into practical use as means for forming fine patterns on the surface of a wafer. There is.

荷電ビーム露光装置は、荷電ビームの偏向制御を電気信
号によって比較的容易になし得る利点があり、従ってパ
ターン信号に応じて微細なパターンを描画する場合に適
用して好適であるが、量産化には不適であると考えられ
ている。
Charged beam exposure equipment has the advantage of being able to relatively easily control the deflection of the charged beam using electrical signals, and is therefore suitable for drawing fine patterns in accordance with pattern signals, but it is difficult to mass produce it. is considered inappropriate.

これに対してステッパは、比較的大きい面積に対して多
数のパターンを一括転写し得る利点があり、従って実際
上量産性を実現し得る半導体製造装置として多用されて
いる。
On the other hand, a stepper has the advantage of being able to transfer a large number of patterns at once onto a relatively large area, and is therefore frequently used as a semiconductor manufacturing device that can actually achieve mass production.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

ところが半導体応用分野においては、より高集積化した
半導体デバイスが求められており、これを実現するため
には、ウェハ上に形成すべきパターンをさらに微細化す
る必要がある。そこで半導体製造装置として、比較的大
きな形状をもつパターンを焼付ける工程においては、ス
テッパにより露光することによって量産性を維持しなが
ら、微細なパターンを焼付ける工程においては、荷電ビ
ーム露光装置によって露光することが考えられる。
However, in the field of semiconductor applications, there is a demand for more highly integrated semiconductor devices, and in order to achieve this, it is necessary to further miniaturize the patterns to be formed on the wafer. Therefore, in semiconductor manufacturing equipment, in the process of printing relatively large patterns, mass productivity is maintained by exposing using a stepper, while in the process of printing fine patterns, exposure is performed using a charged beam exposure device. It is possible that

このようにする場合、従来の荷電ビーム露光装置には、
前工程においてウェハ上に形成されたアライメントマー
クに対して荷電ビームを位置合わせする際に、次の問題
がある。
In this case, conventional charged beam exposure equipment requires
The following problem occurs when aligning a charged beam with respect to an alignment mark formed on a wafer in a previous process.

先ず従来の荷電ビーム露光装置は、アライメントマーク
を検出する際に、露光に用いられる荷電ビームをアライ
メントマークに偏向し、アライメントマークから反射し
た荷電粒子を検出素子により検出する方法を用いている
。この方法は、露光用の荷電ビーム自身によってアライ
メントマークからの偏向量を決めることができることに
より、アライメント精度を高めることができると考えら
れる。しかしこのようにして得られる検出信号の信号レ
ベルは微弱であり、そのため検出信号のS/N比が悪く
なることを避は得ない。そこで実際上この影響をできる
だけ軽減するために、1つのアライメントマークに対し
て荷電ビームを繰返し掃引させ、その検出結果の平均値
を取るなどの煩雑な手段を講じなければならない欠点が
ある。
First, when detecting an alignment mark, a conventional charged beam exposure apparatus uses a method in which a charged beam used for exposure is deflected toward the alignment mark, and charged particles reflected from the alignment mark are detected by a detection element. This method is considered to be able to improve alignment accuracy because the amount of deflection from the alignment mark can be determined by the charged beam for exposure itself. However, the signal level of the detection signal obtained in this way is weak, and therefore the S/N ratio of the detection signal inevitably deteriorates. Therefore, in order to reduce this effect as much as possible, it is necessary to take complicated measures such as repeatedly sweeping a charged beam over one alignment mark and taking the average value of the detection results.

しかも、この検出信号の信号レベルは、フォトレジスト
層が多層化した場合(パターンが微細化するに従ってそ
の近接効果を除去する方法として用いられている)、フ
ォトレジスト層の厚さが全体として非常に厚くなるので
さらに微弱になるため、高い精度でアライメントをしよ
うとする場合困難性が大きくなることを避は得ない。
Moreover, the signal level of this detection signal is very low when the photoresist layer is multilayered (this is used as a method to eliminate the proximity effect as the pattern becomes finer). As it becomes thicker, it becomes even weaker, so it is unavoidable that it becomes more difficult to achieve alignment with high precision.

また第2の問題として、比較的エネルギーの大きい加工
用の荷電ビームをアライメントマーク検出用に用いるた
めに、アライメントマークを覆っているフォトレジスト
層を加工してしまう結果になり、高い精度のアライメン
ト検出データを得るためには、各チップに対して複数個
の7ライメントマークを設けなければならず、その結果
半導体製造工程が複雑になる問題がある。
The second problem is that since a charged beam for processing with relatively high energy is used for detecting alignment marks, the photoresist layer covering the alignment marks is processed, resulting in highly accurate alignment detection. In order to obtain data, a plurality of 7-alignment marks must be provided for each chip, resulting in a problem that the semiconductor manufacturing process becomes complicated.

また第3の問題として、荷電ビーム露光装置において用
いるアライメントマークは、荷電ビームによる露光に適
したパターンにする必要があるから、ステッパによる加
工工程の間に、荷電ビーム露光装置による加工工程が入
った場合に、順次の加工工程において用いるアライメン
トマークとして別個のパターンのものを焼付けなければ
ならない煩雑さがある。因に、ステッパ及び荷電ビーム
露光装置は、各加工工程において、次の加工工程で使用
される露光装置がステッパであるか、又は荷電ビーム露
光装置であるかによって、異なるアライメントマークを
焼付けなければならない煩雑さがある。
The third problem is that the alignment marks used in charged beam exposure equipment need to have a pattern suitable for exposure with a charged beam, so the processing process using a charged beam exposure equipment is inserted between the processing steps using a stepper. In some cases, it is complicated to print separate patterns as alignment marks used in successive processing steps. Incidentally, in each processing step, steppers and charged beam exposure devices must print different alignment marks depending on whether the exposure device used in the next processing step is a stepper or a charged beam exposure device. There is complexity.

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、共通のア
ライメントマークを用いて、ステッパにおけるウェハの
位置合わせと、荷電ビーム露光装置におけるウェハの位
置合わせとを、簡易な構成によって実用上十分に高い精
度で行ない得るようにした荷電ビーム露光装置を提案し
ようとするものである。
The present invention has been made in consideration of the above points, and uses a common alignment mark to perform wafer positioning in a stepper and wafer positioning in a charged beam exposure apparatus with a simple configuration that is sufficient for practical use. The purpose of this paper is to propose a charged beam exposure apparatus that can perform high-precision exposure.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

かかる問題点を解決するため本発明においては、ステー
ジlに保持されたウェハ2上に順次配列された各チップ
3に付されているアライメントマーク4X、4Yを検出
するアライメントマーク検出用レーザビームLAX、L
AYを発生する手段ILXS IIYと、アライメント
マーク検出用レーザビームLAXSLAYによって検出
されたアライメントマーク4X、4Yの位置を基準にし
て対応するチップ3内の各位置を露光する荷電ビームを
発生する手段(6,8)と、アライメントマーク検出用
レーザビームLAXSLAYによって検出されたアライ
メントマーク4X、4Yの位置を基準にして各チップ3
を荷電ビーム5の露光位置にアライメントさせる手段(
31,7)と、アライメントマーク検出用レーザビーム
LAX、LAY及び荷電ビーム5間の距離を、ステージ
1に付された基準位置マーク35を用いて較正する手段
31とを設けるようにする。
In order to solve this problem, the present invention provides an alignment mark detection laser beam LAX that detects the alignment marks 4X and 4Y attached to each chip 3 sequentially arranged on the wafer 2 held on the stage l; L
AY generating means ILXS IIY and a means (6 , 8) and each chip 3 based on the positions of the alignment marks 4X and 4Y detected by the alignment mark detection laser beam LAXSLAY.
means (
31, 7), and a means 31 for calibrating the distance between the alignment mark detection laser beams LAX, LAY and the charged beam 5 using a reference position mark 35 attached to the stage 1.

〔作用〕[Effect]

荷電ビーム5が1つのチップを加工する際に、当該チッ
プに対して所定の距離(すなわち、lピッチ又は複数ピ
ッチ)だけ離れているチップに付されたアライメントマ
ーク4X、4Yをアライメントマーク検出用レーザビー
ムLAX、LAYが検出する。
When the charged beam 5 processes one chip, it detects the alignment marks 4X and 4Y attached to the chip at a predetermined distance (i.e., l pitch or multiple pitches) from the chip using an alignment mark detection laser. Beams LAX and LAY are detected.

この検出結果は、ウェハ2の各チップ3を荷電ビーム5
の露光位置にアライメントさせる手段31.32に対す
る基準信号として用いられると同時に、荷電ビーム5の
チップ3上の露光位置を補正するための基準信号として
も用いられる。
This detection result indicates that each chip 3 on the wafer 2 is exposed to the charged beam 5.
It is used as a reference signal for the means 31, 32 for aligning the exposure position of the charged beam 5, and at the same time, it is also used as a reference signal for correcting the exposure position of the charged beam 5 on the chip 3.

かくすることにより荷電ビーム5によってアライメント
マーク4X、4Yを検出する必要性をな(し得ると共に
、当該荷電ビーム露光装置に4よって焼けるべきアライ
メントマークのパターンをステッパによって焼付けるべ
きアライメントマークに合わせることができる。その結
果実用上ステッパとの整合性が良い簡易な構成の荷電ビ
ーム露光装置を実現し得る。
This eliminates the need to detect the alignment marks 4X, 4Y with the charged beam 5, and also allows the pattern of the alignment mark to be burned by the charged beam exposure device 4 to match the alignment mark to be burned by the stepper. As a result, it is possible to realize a charged beam exposure apparatus with a simple configuration that is practically compatible with a stepper.

〔実施例〕〔Example〕

以下図面について本発明の一実施例を詳述する。 An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図において、1はステージで、露光対象であるウェ
ハ2を保持している。ウェハ2には、はぼ正方形の多数
のチップ3がX方向及びY方向に順次配列され、各チッ
プ3の隣合う2辺の外側位置に、X軸アライメントマー
ク4X及びYI!hアライメントマーク4Yが形成され
ている。
In FIG. 1, a stage 1 holds a wafer 2 to be exposed. On the wafer 2, a large number of square chips 3 are sequentially arranged in the X and Y directions, and X-axis alignment marks 4X and YI! are placed on the outside of two adjacent sides of each chip 3. h alignment marks 4Y are formed.

ウェハ2の表面は、荷電ビーム発生源8から供給される
荷電ビーム5により電子レンズ6を通じて露光される。
The surface of the wafer 2 is exposed through an electron lens 6 by a charged beam 5 supplied from a charged beam source 8 .

電子レンズ6は荷電ビーム位置制御装置7によって制御
され、これにより両電ビーム5を荷電ビーム位置制御装
置7に供給されるパターン信号S3に応じて偏向制御す
ることにより、チップ3の表面に微小パターンを描画す
る。かくしてチップ3を覆うように形成されたフォトレ
ジストを、所定のパターンに露光する。
The electron lens 6 is controlled by a charged beam position control device 7, which controls the deflection of both electric beams 5 according to a pattern signal S3 supplied to the charged beam position control device 7, thereby creating a minute pattern on the surface of the chip 3. Draw. The photoresist thus formed to cover the chip 3 is exposed in a predetermined pattern.

X軸及びY軸アライメントマーク4X及び4Yには、ア
ライメントマーク検出用レーザビームしAX及びLAY
が、2つのレーザビーム系11X及びIIYから供給さ
れる。
The X-axis and Y-axis alignment marks 4X and 4Y are provided with alignment mark detection laser beams AX and LAY.
are supplied from two laser beam systems 11X and IIY.

レーザビーム系11x及びIIYにおいて、レーザ光源
12X及び12Yから発生されるレーザ光がそれぞれコ
リメータレンズ13X及び13Yを介してフィールドレ
ンズ14X及び14Yに入射される。かくしてフィール
ドレンズ14X及び14Yの出力端に、ウェハ2上にス
ポットを結ぶようなレーザ光を出力し、これをビームシ
フタ15X及び15Yに入力し得る。
In laser beam systems 11x and IIY, laser beams generated from laser light sources 12X and 12Y are incident on field lenses 14X and 14Y via collimator lenses 13X and 13Y, respectively. In this way, laser light that connects a spot on the wafer 2 can be output to the output ends of the field lenses 14X and 14Y, and can be input to the beam shifters 15X and 15Y.

ビームシフタ15X及び15Yは例えばアライメントマ
ーク検出用レーザビーム発生装置16から供給される駆
動信号SIX及びSIYによって振動制御され、これに
よりアライメント検出用レーザビームLAX及びLAY
によってX軸及びY軸アライメントマーク4X及び4Y
を、駆動信号SIX及びSLYに応じて掃引し得るよう
になされている。
The beam shifters 15X and 15Y are vibration-controlled by, for example, drive signals SIX and SIY supplied from the alignment mark detection laser beam generator 16, thereby controlling the alignment detection laser beams LAX and LAY.
X-axis and Y-axis alignment marks by 4X and 4Y
can be swept according to drive signals SIX and SLY.

ビームシフタ15X及び15Yから送出されるビームは
ビームスプリッタ16X及び16Yを通過した後、ミラ
ー17X及び17Yによって折り返されてウェハ2の表
面に照射される。
The beams sent out from the beam shifters 15X and 15Y pass through the beam splitters 16X and 16Y, and then are reflected by the mirrors 17X and 17Y and irradiated onto the surface of the wafer 2.

この実施例の場合、X軸及びY軸アライメントマーク4
X及び4Yは、第2図に示すように、所定の間隔をもっ
て一列に配列された複数の回折格子マーク21で構成さ
れ、これに対してアライメントマーク検出用レーザビー
ムLAX及びLAYは、回折格子マーク21の配列方向
に引き伸ばされた断面偏平形状を有し、レーザビームL
AX及びLAYが回折格子マーク21の列を横切るよう
に矢印a、及びa2方向に所定回数だけ往復運動し、こ
れによりレーザビームLAX及びLAYがアライメント
マーク4X及び4Yを横切るごとに、回折光をミラー1
7X及び17Yの方向に生じるようになされている。
In this embodiment, the X-axis and Y-axis alignment marks 4
As shown in FIG. 2, X and 4Y are composed of a plurality of diffraction grating marks 21 arranged in a line at predetermined intervals, whereas alignment mark detection laser beams LAX and LAY It has a flat cross-sectional shape stretched in the direction of the laser beam L.
AX and LAY reciprocate a predetermined number of times in the directions of arrows a and a2 so as to cross the row of diffraction grating marks 21, so that each time the laser beams LAX and LAY cross alignment marks 4X and 4Y, the diffracted light is mirrored. 1
It is arranged to occur in the directions of 7X and 17Y.

この回折光は、ミラー17X及び17Yによって折り返
されてビーム゛スプリッタ16X及び16Yによりレン
ズ21X及び21Yへ導かれ、空間フィルタ22X及び
22Yを通じて受光素子23X及び23Yに入射させる
。この実施例の場合、空間フィルタ22X及び22Yは
、X軸及びY軸アライメントマーク4X及び4Yから生
じた回折光のみをそれぞれ通過させる。
This diffracted light is reflected by mirrors 17X and 17Y, guided to lenses 21X and 21Y by beam splitters 16X and 16Y, and incident on light receiving elements 23X and 23Y through spatial filters 22X and 22Y. In this embodiment, the spatial filters 22X and 22Y pass only the diffracted light generated from the X-axis and Y-axis alignment marks 4X and 4Y, respectively.

かくして受光素子23X及び23Yには、アライメント
マーク検出用レーザビームLAX及びLAYがX軸及び
Y軸アライメントマーク4X及び4Yを横切るごとに、
アライメント検出信号S2X及びS2Yを得て露光制御
装置f31に供給される。
Thus, each time the alignment mark detection laser beams LAX and LAY cross the X-axis and Y-axis alignment marks 4X and 4Y, the light-receiving elements 23X and 23Y receive
Alignment detection signals S2X and S2Y are obtained and supplied to the exposure control device f31.

次に本実施例の動作を説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.

(i)アライメントマーク検出用レーザビームLAX及
びLAYが、最初に描画すべきチップ3aに隣接したチ
ップ3bに付随したX軸及びY軸アライメントマーク4
Xb、4Ybを掃引可能なところまで、ステージ1がス
テージ位置制御装置32によって送られる。
(i) The alignment mark detection laser beams LAX and LAY detect the X-axis and Y-axis alignment marks 4 attached to the chip 3b adjacent to the chip 3a to be drawn first.
The stage 1 is moved by the stage position control device 32 until it can sweep Xb and 4Yb.

その後、アライメントマーク検出用レーザビームLAX
及びLAYが掃引され、これに伴い発生するアライメン
ト検出信号S2X及びS2Yが露光制御装置!31に取
り込まれる。このとき露光制御装置31から出力される
信号を受けて、ステージ位置制御装置32は、ステージ
1 (従ってウェハ2)を停止させる。
After that, the laser beam LAX for alignment mark detection
and LAY are swept, and the alignment detection signals S2X and S2Y generated along with this are sent to the exposure control device! 31. At this time, upon receiving the signal output from the exposure control device 31, the stage position control device 32 stops the stage 1 (and therefore the wafer 2).

このときのステージ1のXY方向の位置は、ステージ位
置読取装置33により厳密に検出される。
The position of the stage 1 in the XY directions at this time is precisely detected by the stage position reading device 33.

この検出信号と、アライメント検出信号S2X及びS2
Yが発生した時点の駆動信号SIX及びSIYとから露
光制御装置31は、アラビノ・ントマーク4Xb、4Y
bの座標位置を記憶する。
This detection signal and alignment detection signals S2X and S2
Based on the drive signals SIX and SIY at the time when Y occurs, the exposure control device 31 determines the arabino mark 4Xb, 4Y.
Store the coordinate position of b.

(ii )この記憶情報に基づき露光制御装置31は、
荷電ビーム5を最初に照射すべき座標位置、すなわちチ
ツ7″3aの露光開始点の位置を算出し、その結果を荷
電ビーム位置制御装置7に送る。これを受けて該制御装
置7は、電子レンズGを介して荷電ビーム5を偏向制御
する。これにより荷電ビーム5は、チップ3aの露光開
始点に照射され、ここから1フイールドの露光が開始さ
れる。
(ii) Based on this stored information, the exposure control device 31:
The coordinate position at which the charged beam 5 should first be irradiated, that is, the position of the exposure start point of the chip 7''3a, is calculated and the result is sent to the charged beam position control device 7. Upon receiving this, the control device 7 The deflection of the charged beam 5 is controlled through the lens G. As a result, the charged beam 5 is irradiated onto the exposure starting point of the chip 3a, and exposure of one field is started from here.

ここで、フィールドとは、ステージ1を移動させること
なく荷電ビーム5の偏向制御のみにより露光される描画
領域を意味するが、本実施例では、4フイールドの露光
によって1チップ全部が露光されるものとする。
Here, the term "field" refers to a drawing area that is exposed only by controlling the deflection of the charged beam 5 without moving the stage 1. In this example, one chip is entirely exposed by four fields of exposure. shall be.

この1フイールドの露光は、露光制御装置f31から描
画パターン情報が荷電ビーム位置制御装置7に供給され
、これに応じて荷電ビーム5が偏向制御されろことによ
ってなされる。
This one field exposure is performed by supplying drawing pattern information from the exposure control device f31 to the charged beam position control device 7, and controlling the deflection of the charged beam 5 accordingly.

なお、このフィールド中には当然パターンを描画しない
部分、すなわちビームを照射してはならない部分が存在
するが、これに対しては荷電ビーム5を非感光部分に偏
向することによって対処する。
It should be noted that within this field, naturally, there are portions where no pattern is to be drawn, that is, portions where the beam should not be irradiated, but this can be dealt with by deflecting the charged beam 5 to non-exposed portions.

−(iii)1フイールドの露光が完了すると、露光制
御装置31はステージ1を次のフィールドに位置づける
ための信号をステージ位置制御装置32へ送る。これに
よりステージlは移動し、次のフィールドの露光開始点
のアライメントがなされ、1フイールドの露光が上述と
同様の動作で行われる。このときステージ1を正確にア
ライメントすることは要求されず、そのために生じたス
テージ1のアライメント誤差は荷電ビーム5の照射位置
を偏向制御することによって補正される。そのためアラ
イメントに要する時間が短くて済む。
-(iii) When the exposure of one field is completed, the exposure control device 31 sends a signal to the stage position control device 32 for positioning the stage 1 to the next field. As a result, the stage 1 is moved, the exposure start point of the next field is aligned, and one field is exposed in the same manner as described above. At this time, it is not required to accurately align the stage 1, and the alignment error of the stage 1 caused thereby is corrected by controlling the deflection of the irradiation position of the charged beam 5. Therefore, the time required for alignment can be shortened.

この補正制御は、次の動作によってなされる。This correction control is performed by the following operation.

すなわち、露光制御装置31が補正量の算出を、ステー
ジ位置読取装置33から得たステージ1の正確な位置情
報と、これから描画されるべきフィールドの露光開始点
の位置情報とに基づいて行ない、その算出結果に応じて
荷電ビーム位置制御装置7を駆動することによってなさ
れる。
That is, the exposure control device 31 calculates the correction amount based on the accurate position information of the stage 1 obtained from the stage position reading device 33 and the position information of the exposure start point of the field to be drawn from now on. This is done by driving the charged beam position control device 7 according to the calculation result.

(iv )  (iii )の動作の繰返しにより、4
フイールド、すなわち1チツプの露光が完了すると、露
光制御装置31がステージ位置制御装置32に信号を送
る。これを受けてステージ位置に制御装置32は、アラ
イメントマーク検出用レーザビームLAX及びLAYが
、次に描画すべきチップ3bに隣接したチップ3Cに付
随したX軸及びY軸アライメントマーク4Xcs 4Y
cを掃引可能なところまで、ステージlを駆動する。そ
して上述の動作(ii )ないしく iv )の動作が
行われ、動作チップ3aが露光される。
(iv) By repeating the operations in (iii), 4
When the exposure of a field, ie, one chip, is completed, the exposure control device 31 sends a signal to the stage position control device 32. In response to this, the control device 32 adjusts the stage position so that the alignment mark detection laser beams LAX and LAY detect the X-axis and Y-axis alignment marks 4Xcs 4Y attached to the chip 3C adjacent to the chip 3b to be written next.
Stage l is driven until it can sweep c. Then, the above-mentioned operations (ii) to iv) are performed, and the operating chip 3a is exposed.

以上の動作が繰返されて、ウェハ2上の全チップ3の露
光が行われる。
The above operations are repeated to expose all the chips 3 on the wafer 2.

以上の構成に加えて、荷電ビーム5に対するアライメン
トマーク検出用レーザビームLAX及びLAYの相対的
な位置関係は、ステージ1上に設けられた基準位置マー
ク35によって較正される。
In addition to the above configuration, the relative positional relationship of the alignment mark detection laser beams LAX and LAY with respect to the charged beam 5 is calibrated by the reference position mark 35 provided on the stage 1.

この実施例の場合基準位置マーク35は、第2図につい
て上述したアライメントマーク4X及び4Yと同様のパ
ターンを有する回折格子マーク35Aによって構成され
ている。
In this embodiment, the reference position mark 35 is constituted by a diffraction grating mark 35A having a pattern similar to the alignment marks 4X and 4Y described above with respect to FIG.

すなわち荷電ビーム5による1フイールドの露光動作が
所定回数(例えば50回)だけ繰返されるごとに、ステ
ージ1は、基準位置マーク35が7ライメントマーク検
出用レーザビームLAX、、LAY、又は荷電ビーム5
によって照射され−る状態になるまでステージ位置制御
装置32によって移動され、この基準位置マーク35を
レーザビームLAXSLAYが検出したステージlの位
置から、荷電ビーム5が基準位置マーク35を検出する
までのステージ1のXY方向の移動距離が検出される。
That is, every time the exposure operation for one field using the charged beam 5 is repeated a predetermined number of times (for example, 50 times), the stage 1 is moved so that the reference position mark 35 is exposed to the 7 alignment mark detection laser beams LAX, , LAY, or the charged beam 5.
The stage l is moved by the stage position control device 32 until it is irradiated by the laser beam LAXSLAY, and the stage l is moved from the position of the stage l where the reference position mark 35 is detected by the laser beam LAXSLAY until the charged beam 5 detects the reference position mark 35. 1's moving distance in the XY directions is detected.

この移動距離は、ステージ位置読取装置33によって高
い精度で計測し得る。従って荷電ビーム5のドリフトな
どの補正を高い精度でなし得る。
This moving distance can be measured with high precision by the stage position reading device 33. Therefore, correction of the drift of the charged beam 5 can be performed with high precision.

露光制御装置31はこの検出結果に基づいてアライメン
トマーク検出用レーザビームLAX及びLAYと、荷電
ビーム5との相対的位置を計算し、これが基準値になる
ように荷電ビーム位置制御装置7に対するパターン信号
S3を較正動作させる。
The exposure control device 31 calculates the relative position of the alignment mark detection laser beams LAX and LAY and the charged beam 5 based on this detection result, and sends a pattern signal to the charged beam position control device 7 so that this becomes the reference value. Perform calibration operation on S3.

かくして荷電ビーム5は、実用上書にレーザビームLA
X及びLAYに対して所定の関係を維持するように較正
され、従ってアライメントマーク4X及び4Yに基づい
て高い精度でパターンの露光作業が行われる。
In this way, the charged beam 5 is practically a laser beam LA.
It is calibrated to maintain a predetermined relationship with respect to X and LAY, and therefore the pattern exposure work is performed with high precision based on the alignment marks 4X and 4Y.

この較正動作は、所定の周期で自動的に行われるが、こ
の周期は上記露光動作の回数に基づいて検知する他に、
荷電ビーム露光装置の動作時間が所定時間(例えば1時
間)に達する度に検知しても良いし、ウェハ2の交換動
作を検知してその前後いずれかで検知しても良い。
This calibration operation is automatically performed at a predetermined cycle, and this cycle is detected based on the number of exposure operations described above.
It may be detected each time the operating time of the charged beam exposure apparatus reaches a predetermined time (for example, one hour), or it may be detected either before or after the replacement operation of the wafer 2 is detected.

以上のように構成すれば、アライメントマークをレーザ
光を用いて検出するようにしたことにより、実用上S/
N比の良い検出信号を得ることができ、かくするにつき
フォトレジストを無用に加工させないようにできる。
With the above configuration, since the alignment mark is detected using laser light, S/
A detection signal with a good N ratio can be obtained, and thus the photoresist can be prevented from being processed unnecessarily.

またアライメントマーク検出用のレーザ光の周波数を必
要に応じて任意の値に選定し得ることにより、光ビーム
を用いて加工処理をするステッパによる加工工程と、荷
電ビームを用いて加工処理をする荷電ビーム露光装置に
よる加工工程を含んで半導体を製造する場合に、荷電ビ
ーム露光装置におけ今アライメントマークのパターンを
ステッパにおけるアライメントマークの仕様に合わせる
ことができる。従って全ての加工工程に亘って整合精度
の良い半導体製造装置を得ることができる。
In addition, by being able to select the frequency of the laser beam for alignment mark detection to any value as necessary, the processing process using a stepper that uses a light beam, and the processing process using a charged beam that uses a charged beam, When manufacturing a semiconductor including a processing step using a beam exposure device, the pattern of the alignment mark in the charged beam exposure device can be matched to the specification of the alignment mark in the stepper. Therefore, it is possible to obtain a semiconductor manufacturing apparatus with good alignment accuracy throughout all processing steps.

なお、この基準位置マーク35からS/N比の良好な検
出信号を得るためには、パターンをAu等の重金属を用
0゛て形成するようにすれば良い・      ;かく
するにつき、基準位置マーク35を荷電ビーム5によっ
て検出する場合、その検出信号のレベルはあまり高く取
れないので、第3図において符号a、で示すように、特
に荷電ビーム5については複数の回折格子マーク35A
を1つずつ走査して行き、当該複数の検出結果の平均値
を取るようにすればより高い精度の位置検出をなし得る
In addition, in order to obtain a detection signal with a good S/N ratio from this reference position mark 35, the pattern may be formed using a heavy metal such as Au. 35 by the charged beam 5, the level of the detection signal cannot be very high, so as shown by the symbol a in FIG.
By scanning one by one and taking the average value of the plurality of detection results, more accurate position detection can be achieved.

因に、4インチウェハについて50枚/時のスルーブツ
トをもつ荷電ビーム露光装置を用いて、lO〔10〕の
大きさのチップを50個有するウェハを加工する場合、
lチップ当たり約1 〔秒〕の加工時間がかかるとする
と、1 〔フィールド)  5  (mm〕として、ス
テッピング蒔間が0.1(秒〕かかるのに対して、アラ
イメントマークの検出に0.15C秒〕を割り当てるこ
とができる。
Incidentally, when processing a wafer with 50 chips of lO [10] size using a charged beam exposure system with a throughput of 50 pieces/hour for 4-inch wafers,
Assuming that the processing time is approximately 1 [second] per l chip, the stepping distance is 0.1 (second) for 1 [field] 5 (mm), while it takes 0.15C to detect the alignment mark. seconds] can be assigned.

また上述の実施例においては、X軸及びY軸アライメン
トマーク4X及び4Yの検出を、荷電ビーム5によって
露光するチップ3の隣のチップに付されたアライメント
マーク4X及び4Yを検出することにより得るようにし
た場合について述べたが、検出されるアライメントマー
クの付された位置はこの隣のチップに限らず、露光する
チップでも良いし、1つ又は複数個隣のチップでも良い
In the above embodiment, the X-axis and Y-axis alignment marks 4X and 4Y are detected by detecting the alignment marks 4X and 4Y attached to the chip next to the chip 3 exposed by the charged beam 5. However, the position where the alignment mark is detected is not limited to the adjacent chip, but may be the chip to be exposed, or one or more adjacent chips.

さらに上述においては、ステージ1を1ピツチずつステ
ップアンドリピートモードで送るようにした場合につい
て本発明を適用した実施例を述べたが、これに代え、予
めアライメントマークを検出した後、ステージ1を連続
的に移動させながら荷電ビーム5によってパターンを描
画して行くような手法の荷電ビーム露光装置についても
、同様にして本発明を適用し得る。
Furthermore, in the above description, an embodiment in which the present invention is applied is described in which stage 1 is sent one pitch at a time in step-and-repeat mode. The present invention can be similarly applied to a charged beam exposure apparatus that draws a pattern using the charged beam 5 while moving the charged beam 5 .

さらに上述においては、X軸及びY軸アライメントマー
ク4X及び4Y及び基準位置マーク35として、回折格
子構成のものを用いた場合について述べたが、これに限
らずその他の手法によって検出するようにしたアライメ
ントマークにも本発明を適用し得る。例えばアライメン
トマークのエツジの散乱光を検出する方式のもの等を適
用し得る。
Further, in the above description, a case has been described in which the X-axis and Y-axis alignment marks 4X and 4Y and the reference position mark 35 are of a diffraction grating configuration. The present invention can also be applied to marks. For example, a method that detects scattered light from the edge of an alignment mark may be applied.

さらに上述においては、パターン4X、4Y又は35A
に対してレーザビームLAX、LAYを複数回掃引させ
るようにしたが、1回だけ掃引させるようにしても、同
様の効果を得ることができる。
Furthermore, in the above, the pattern 4X, 4Y or 35A
Although the laser beams LAX and LAY are swept a plurality of times, the same effect can be obtained even if the laser beams LAX and LAY are swept only once.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように本発明によれば、各チップに付されたアラ
イメントマークをレーザビームを用いて検出し、当該検
出結果に基づいてステージの移動情報と、荷電ビームの
位置合わせ情報とを得るようにしたことにより、簡易な
構成によって、荷電ビームの露光位置の制御を高い精度
でなし得ると共に、ステッパのアライメント動作に容易
に整合させ得る荷電ビーム露光装置を容易に実現し得る
As described above, according to the present invention, the alignment mark attached to each chip is detected using a laser beam, and based on the detection result, stage movement information and charged beam positioning information are obtained. As a result, with a simple configuration, it is possible to easily realize a charged beam exposure apparatus that can control the exposure position of a charged beam with high precision and can easily match the alignment operation of a stepper.

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

第1図は本発明による荷電ビーム露光−装置の一実施例
を示す路線的ブロック図、第2図及び第3図はそのX軸
、Y軸アライメントマーク4X。 4Y及び基準位置マーク35の構成を示す路線図である
。 1・・・・・・ステージ、2・・・・・・ウェハ、3・
・・・・・チップ、4X、4Y・・・・・・X軸、Y軸
アライメントマーク、5・・・・・・荷電ビーム、6・
・・・・・電子レンズ、7・・・・・・荷電ビーム位置
制御装置、IIX、IIY・・・・・・レンズビーム系
、23X、23Y・旧・・受光素子、31・・・・・・
露光II御装置、32・・・・・・ステージ位置制御装
置。
FIG. 1 is a schematic block diagram showing an embodiment of a charged beam exposure apparatus according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 show its X-axis and Y-axis alignment marks 4X. 4 is a route map showing the configuration of a 4Y and a reference position mark 35. FIG. 1... stage, 2... wafer, 3...
...Chip, 4X, 4Y...X-axis, Y-axis alignment mark, 5...Charged beam, 6.
...electronic lens, 7...charged beam position control device, IIX, IIY...lens beam system, 23X, 23Y old...light receiving element, 31...・
Exposure II control device, 32... Stage position control device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ステージに保持されたウェハ上に順次配列された各チッ
プに付されているアライメントマークを検出するアライ
メントマーク検出用レーザビームを発生する手段と、 上記アライメントマーク検出用レーザビームによつて検
出された上記アライメントマークの位置を基準にして対
応するチップ内の各位置を露光する荷電ビームを発生す
る手段と、 上記アライメントマーク検出用レーザビームによつて検
出された上記アライメントマークの位置に基づいて上記
各チップを上記荷電ビームの露光位置にアライメントさ
せる手段と、 上記アライメントマーク検出用レーザビーム及び荷電ビ
ーム間の距離の較正を、上記ステージに付された基準位
置マークを用いて所定周期毎に行なう手段と を具えることを特徴とする荷電ビーム露光装置。
[Scope of Claims] Means for generating an alignment mark detection laser beam for detecting alignment marks attached to each chip sequentially arranged on a wafer held on a stage; means for generating a charged beam that exposes each position in the chip corresponding to the position of the alignment mark detected by the alignment mark; and the position of the alignment mark detected by the alignment mark detection laser beam. means for aligning each chip to the exposure position of the charged beam based on the above, and calibrating the distance between the alignment mark detection laser beam and the charged beam at a predetermined period using a reference position mark attached to the stage. 1. A charged beam exposure apparatus characterized by comprising means for performing each exposure.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01214117A (en) * 1988-02-23 1989-08-28 Toshiba Corp Exposure of pattern
JPH0437023A (en) * 1990-06-01 1992-02-07 Hitachi Ltd Charged particle beam exposure system provided with position detection function using light
US5544432A (en) * 1993-12-28 1996-08-13 Mizuno Corporation Insole for shoes providing heel stabilization

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5629953B2 (en) * 1976-12-10 1981-07-11

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