JPS6316900B2 - - Google Patents
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- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電子ビーム露光装置のマーク検出装置
に関するものであり、特に基板上に設けられたマ
ークの位置を高速、高精度に検出する手段を提供
するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a mark detection device for an electron beam exposure apparatus, and particularly to a means for detecting the position of a mark provided on a substrate at high speed and with high precision.
シリコン基板等に必要な集積回路等の加工を電
子ビームを用いて行なう電子ビーム直接描画にお
いては、すでに加工の行なわれているパターンに
合わせて次のパターンを描画する必要がある。こ
のとき、次のパターン描画に先立つて、一定の処
理を基板に行なうため、基板をとりはずし、又元
へもどして同位置に固定するが、正確な元の位置
にある保障はない。このため基板上の特定の個所
に位置合わせ用のマークをあらかじめ設けておき
パターンの描画に先立つてこのマークの位置を電
子ビームを用いて検出し位置合わせを行なう方法
がとられている。 In electron beam direct writing, in which an electron beam is used to process integrated circuits and the like on a silicon substrate, it is necessary to write the next pattern in accordance with the pattern that has already been processed. At this time, in order to perform certain processing on the substrate prior to drawing the next pattern, the substrate is removed, returned to its original position, and fixed at the same position, but there is no guarantee that it will be in the exact original position. For this reason, a method is used in which alignment marks are provided in advance at specific locations on the substrate, and the position of the lever marks is detected using an electron beam prior to drawing a pattern to perform alignment.
マークは通常帯状の凹又は凸の段差を加工した
ものが用いられている。第１図はそのマークの一
例とその検出波形を示している。第１図のａはシ
リコン段差マークの一例であり、同図ｂはａのマ
ークを電子線が矢印の方向に走査して得られる波
形信号ｇ(i)とマーク部分を検出するためのスライ
スレベルSlの関係を示す。同図ｃはスライスレベ
ルSlが信号ｇ(i)をよこぎつた瞬間のビーム位置、
すなわちマークのエツジ情報e1，e2，e3，e4と各
エツジ情報の中間位置に存在するマークの位置Ｍ
の関係を示したものである。 The mark used is usually a belt-shaped concave or convex step. FIG. 1 shows an example of the mark and its detected waveform. A in Figure 1 is an example of a silicon step mark, and b in the same figure shows the waveform signal g(i) obtained by scanning the mark in a in the direction of the arrow with an electron beam and the slice level for detecting the mark part. Shows the relationship between Sl. Figure c shows the beam position at the moment when the slice level Sl crosses the signal g(i).
In other words, the mark position M exists between the mark edge information e 1 , e 2 , e 3 , e 4 and each edge information.
This shows the relationship between
波形信号ｇ(i)の大きさは走査するビーム電流
Ib、対象ターゲツトの材質（例えばシリコン上に
金を蒸着して作られる金マークと図示のような段
差マークでは得られる信号レベルは約１桁異なつ
ている。）などで大巾に変わる。またビーム電流
Ibや対象ターゲツトが同一であつても、あるプロ
セス（例えばエツチングや蒸着など）を経たウエ
ハと別のプロセスを経たウエハのマークでは波形
信号にレベル差が生じる。 The magnitude of the waveform signal g(i) is the scanning beam current
Ib varies greatly depending on the material of the target (for example, the signal level obtained for a gold mark made by vapor-depositing gold on silicon and a step mark as shown in the figure differs by about one order of magnitude). Also the beam current
Even if the Ib and target are the same, a level difference occurs in the waveform signal between marks on a wafer that has undergone one process (for example, etching or vapor deposition) and a mark on a wafer that has undergone another process.
従来の方法では上記のように変化する波形信号
ｇ(i)から第１図ｃのようなマークのエツジ情報を
抽出するためには、プロセスを経るごとに使用す
るビーム電流や対象マークに応じて、操作者が回
路系のゲインやスライスレベルをその都度適当に
調整してマーク検出が良好に行なわれるようにし
ていた。このような方法では明らかに操作が繁雑
となり、かつ検出の安定性の低下を招くことにな
る。 In conventional methods, in order to extract mark edge information as shown in Figure 1c from the waveform signal g(i) that changes as described above, it is necessary to In this case, the operator appropriately adjusts the gain and slice level of the circuit system each time to ensure that mark detection is performed well. Such a method obviously requires complicated operations and reduces the stability of detection.
本発明は上記の欠点を除きマークの如何にかゝ
わらず同一手法で、安定かつ信頼性の高いマーク
検出を行ない、精度のよい描画を可能とする方式
を提供するものである。 The present invention provides a method that enables stable and reliable mark detection by using the same method regardless of the mark, except for the above-mentioned drawbacks, and enables highly accurate drawing.
本発明においては波形信号のレベル変化のうち
(1) ビーム電流および処理対象マークの種類など
に起因するレベル変化のごとくレベル変化の大
きさがある程度予測できるものに対してはセン
サアンプのゲイン切換えによつてその変化を吸
収する。 In the present invention, among the level changes of the waveform signal, (1) the magnitude of the level change can be predicted to some extent, such as the level change caused by the beam current and the type of mark to be processed, etc., by changing the gain of the sensor amplifier. Then absorb the changes.
(2) センサの状態やビームの微妙な変化やウエハ
表面の変化などに起因して発生する予測困難な
レベル変化に対しては一度波形信号をとり込
み、その取り込んだ信号を処理することにより
レベルの変化の状態を知りそれを補正するごと
く構成した。(2) Level changes that are difficult to predict due to sensor conditions, subtle changes in the beam, changes in the wafer surface, etc. can be detected by capturing the waveform signal and processing the captured signal. It was designed to know the state of change and to correct it.
上記のような処理を施こした後に取り込んだ波
形信号は安定しているので、その安定した信号を
使つてスライスレベルを抽出し、その後エツジ情
報の抽出、マーク位置の決定という処理を行な
う。このような本発明の方式例を第２図により詳
細に説明する。第２図ａに示すマークを電子線ビ
ームで走査するとき、
(1) センサアンプのゲインを使用するビーム電流
の大きさと処理対象マークの種類により予め決
定しておく。 Since the waveform signal captured after the above processing is stable, the stable signal is used to extract the slice level, and then the processing of extracting edge information and determining the mark position is performed. An example of the method of the present invention will be explained in detail with reference to FIG. 2. When scanning the mark shown in FIG. 2a with an electron beam, (1) The gain of the sensor amplifier is determined in advance according to the magnitude of the beam current to be used and the type of mark to be processed.
(2) センサアンプ以降の回路系のゲインを低くお
さえておく。これは第１回目の走査による波形
信号取り込み時のレベルが不明確なので、信号
の取り込み時回路系で飽和を起こさないように
するためである。(2) Keep the gain of the circuit system after the sensor amplifier low. This is to prevent saturation in the circuit system during signal acquisition since the level at the time of waveform signal acquisition in the first scan is uncertain.
(3) 第２図ｂに示すように、第１回目の走査によ
り取り込んだ信号ｇ(i)のうち、基板部分に相当
する信号レベルgbとマーク部分の信号の最大値
と最小値の差gppを検出し、このgppを回路系で
最適値として設計されている大きさまで増幅す
るゲイン係数Ｒを求める。(3) As shown in Figure 2 b, the difference between the signal level g b corresponding to the board part and the maximum and minimum values of the signal in the mark part among the signals g (i) captured in the first scan. g pp is detected, and a gain coefficient R for amplifying this g pp to a magnitude designed as an optimum value in the circuit system is determined.
(4) 第２回目の走査による波形信号取り込み時、
ｇ(i)よりgbを差し引いた後（オフセツト補正）、
その信号をＲ倍する（ゲイン補正）。その様子
を第２図ｃに示す。すなわち、第２回目の走査
によつて取り込んだ波形信号g′(i)のオフセツト
ｇ(b)はほぼ零となり、また、波形の振幅は回路
系で最適値とされている大きさになる。この波
形（第２図ｃ）にもとずいて同図に示している
ように、スライスレベルSl1を求め設定する。(4) When capturing the waveform signal by the second scan,
After subtracting g b from g(i) (offset correction),
The signal is multiplied by R (gain correction). The situation is shown in Figure 2c. That is, the offset g(b) of the waveform signal g'(i) captured by the second scan becomes almost zero, and the amplitude of the waveform becomes the optimum value for the circuit system. Based on this waveform (FIG. 2c), the slice level Sl 1 is determined and set as shown in the same figure.
以上の動作によつて、最適化されたマーク検
出の準備が完了する。 The above operations complete preparations for optimized mark detection.
(5) 第３回目の走査では、上記条件の下で前述し
た如くマークのエツジ情報l1，l2……l4を検出
し処理して、マークの位置Ｍ（第１図ｃ）を求
める。(5) In the third scan, the mark edge information l 1 , l 2 ... l 4 is detected and processed as described above under the above conditions, and the mark position M (Fig. 1 c) is obtained. .
次に第３図に本発明の具体的な実施例の構成を
示す。１は電子ビーム、２は試料上に設けられた
段差マーク、３は反射電子の検出器、４はセンサ
アンプ、５はセンサアンプのゲイン切換え器、１
０は２つのセンサアンプ出力の和信号を作るため
の加算器、１１はオフセツト補正を行なうための
演算増幅器、１２は１３のレジスタからデイジタ
ル的に与えるオフセツト補正量gbをアナログ信号
に変換するＤ／Ａ変換器、１４はオフセツト補正
後の波形信号をＲ倍に増幅するための増幅器、１
５はゲイン係数Ｒを与えるためのマルチプルＤ／
Ａ変換器MDA、１６はＡ／Ｄ変換器、６，７は
電子ビームを任意のＸ方向あるいはＹ方向に走査
するためのＸ，Ｙ偏向器、８，９はＤ／Ａ変換
器、１７，１８は偏向データを一時記憶するため
のレジスタ、１９は波形データを一時記憶するメ
モリ、２０はマークのエツジ情報を抽出するため
の比較器、２１はスライスレベルSl1を記憶する
レジスタ、２２はエツジ情報を一時記憶するため
のメモリ、２３は本回路系全体を制御したり、メ
モリ１９からの波形データを取り込み、オフセツ
ト補正量gbやゲイン係数Ｒを抽出したり、メモリ
２２からのエツジデータを取り込み、そのデータ
を利用してマークの位置を決定する制御部であ
り、一般的には計算機が使用される。 Next, FIG. 3 shows the configuration of a specific embodiment of the present invention. 1 is an electron beam, 2 is a step mark provided on the sample, 3 is a backscattered electron detector, 4 is a sensor amplifier, 5 is a gain switch for the sensor amplifier, 1
0 is an adder for creating a sum signal of the outputs of the two sensor amplifiers, 11 is an operational amplifier for performing offset correction, and 12 is D for converting the offset correction amount g b digitally given from the register 13 into an analog signal. /A converter, 14 is an amplifier for amplifying the waveform signal after offset correction by R times, 1
5 is the multiple D/ for giving the gain coefficient R.
A converter MDA, 16 is an A/D converter, 6 and 7 are X and Y deflectors for scanning the electron beam in an arbitrary X direction or Y direction, 8 and 9 are D/A converters, 17, 18 is a register for temporarily storing deflection data, 19 is a memory for temporarily storing waveform data, 20 is a comparator for extracting mark edge information, 21 is a register for storing slice level Sl 1 , and 22 is an edge register. A memory 23 for temporarily storing information controls the entire circuit system, imports waveform data from the memory 19, extracts the offset correction amount g b and gain coefficient R, and imports edge data from the memory 22. , is a control unit that uses the data to determine the position of the mark, and generally a computer is used.
第３図の動作について説明すると、まず最初、
ビーム１の電流の大きさ、マーク２の種類が制御
部２３にあらかじめ外部より与えられるので、制
御部２３では上記の両者の関係を考慮してセンサ
アンプのゲインを決め、そのゲインとなるに必要
な情報をゲイン切換器５に与える。 To explain the operation in Figure 3, first,
Since the magnitude of the current of beam 1 and the type of mark 2 are given to the control unit 23 from the outside in advance, the control unit 23 determines the gain of the sensor amplifier in consideration of the relationship between the two, and determines the gain necessary to achieve that gain. information is given to the gain switch 5.
上記条件下で第１回目の走査の前に制御部２３
はレジスタ１３のオフセツト補正量を０，14，15
よりなる自動ゲイン調整器のゲインを１倍になる
データを15に与える。制御部２３はその条件下で
レジスタ１７，１８に偏向データを順次送出する
ことによりビーム１でマーク２を第１回目の走査
をする。この走査により得られる波形信号ｇ(i)を
一度メモリ１９に取り込み、その取り込みが完了
すると制御部２３はｇ(i)の信号中よりgb，gppお
よびＲを求める。 Under the above conditions, the control unit 23
sets the offset correction amount of register 13 to 0, 14, 15
Give data to 15 that will multiply the gain of the automatic gain adjuster by 1. Under these conditions, the control unit 23 scans the mark 2 with the beam 1 for the first time by sequentially sending the deflection data to the registers 17 and 18. The waveform signal g(i) obtained by this scanning is once loaded into the memory 19, and when the loading is completed, the control section 23 calculates g b , g pp and R from the signal g(i).
更に詳述すれば、
(1) オフセツトgbは波形信号（第２図ｂ）の終端
部近傍のレベルの平均値である。 More specifically, (1) Offset g b is the average value of the level near the end of the waveform signal (FIG. 2b).
(2) gppは第２図ｂに示すように、マーク部分の
信号の算大値と最小値との差の値である。(2) As shown in FIG. 2b, g pp is the value of the difference between the summed value and the minimum value of the signal in the mark portion.
(3) ゲイン係数Ｒは、マーク部分の信号の目標振
幅（最大値と最小値との差）をａとするとき、
Ｒ＝ａ／gppとして求める。(3) The gain coefficient R is calculated as follows, where a is the target amplitude (difference between the maximum value and the minimum value) of the signal in the mark part.
Calculate as R=a/g pp .
第２回目の走査には、ゲイン切換器５のデー
タはそのまゝで、レジスタ１３とMDA１５に
は第１回目の走査後求めたgbの値とＲの値をそ
れぞれ与えておき、第１回目の走査と同様、マ
ーク上をビーム１で走査し波形データg′(i)をメ
モリ１９に取り込む。制御部２３はg′(i)のデー
タからスライスレベルSl1を抽出し、そのデー
タをレジスタ２１に送出する。 For the second scan, the data of the gain switch 5 remains unchanged, and the values of g b and R obtained after the first scan are given to the register 13 and MDA 15, respectively. As with the second scan, the mark is scanned with the beam 1 and the waveform data g'(i) is taken into the memory 19. The control unit 23 extracts the slice level Sl 1 from the data of g'(i) and sends the data to the register 21.
次にスライスレベルの決定法について述べる。
スライスレベルの決定法には種々あるが、ここで
は波形信号全体の最大値g′nax、最小値g′nio、およ
び基板部分に相当する信号レベルの最大値g′bnax、
最小値g′bnioを求め下記の計算を行なてスライス
レベルを決定する方法を採用する。 Next, a method for determining the slice level will be described.
There are various ways to determine the slice level, but here we use the maximum value g′ nax and minimum value g′ nio of the entire waveform signal, and the maximum value g′ bnax of the signal level corresponding to the substrate portion,
A method is adopted in which the minimum value g′ bnio is found and the following calculation is performed to determine the slice level.
Sl2＝g′bnax＋（g′nax−g′bnax）α
Sl1＝g′bnio＋（g′nio−g′bnio）α
こゝでαは得られる波形信号の状態から実験的
に決められるが多くの場合0.3〜0.7の範囲とな
る。Sl 2 = g' bnax + (g' nax − g' bnax ) α Sl 1 = g' bnio + (g' nio − g' bnio ) α Here, α is determined experimentally from the state of the obtained waveform signal. However, in most cases it is in the range of 0.3 to 0.7.
求まつたSl2，Sl1の利用法は得られる波形信号
によつて決められ、第２図ｃのような波形信号の
場合はSl1だけ、同図ｄのような波形信号の場合
はSl2，Sl1の両者を用いればよい。また、当然の
ことであるが波形信号によつてはSl2だけで十分
な場合が存在する。 The usage of the determined Sl 2 and Sl 1 is determined by the obtained waveform signal; in the case of a waveform signal as shown in Figure 2 c, only Sl 1 is used, and in the case of a waveform signal as shown in Figure 2 d, Sl 1 is used. 2 and Sl 1 may be used. Furthermore, as a matter of course, there are cases where only Sl 2 is sufficient depending on the waveform signal.
第３回目の走査には、ゲイン切換器５のデータ
レジスタ１３のデータ、MDA１５のデータ、レ
ジスタ２１のデータをそのまゝにし、マーク２上
をビームで走査する。比較器２０はg′(i)がSl1を
横切る瞬間に出力信号を発生し、その時のビーム
の位置データすなわち、その時のレジスタ１７，
１８の値をメモリ２２に取り込む。なお、第２図
ｃは波形データg′(i)とスライスレベルSl1の関係
を示す。その後制御部２３ではメモリ２２に記憶
されたエツジデータを読み取りマーク位置を決定
する。 In the third scanning, the data in the data register 13, the data in the MDA 15, and the data in the register 21 of the gain switch 5 are left as they are, and the mark 2 is scanned with the beam. The comparator 20 generates an output signal at the moment g'(i) crosses Sl 1 , and stores the beam position data at that time, that is, the register 17,
The value of 18 is taken into the memory 22. Incidentally, FIG. 2c shows the relationship between the waveform data g'(i) and the slice level Sl1 . Thereafter, the control section 23 reads the edge data stored in the memory 22 and determines the mark position.
以上述べたように本発明では処理対象マークか
ら得られた波形信号に応じてオフセツト補正量、
ゲイン補正量を求め補正を施こした後スライスレ
ベルを決定する。このようにした後マークのエツ
ジ情報を抽出し、マークの位置を決定するので安
定で精度のよいマーク検出が可能となる。 As described above, in the present invention, the offset correction amount,
After determining the gain correction amount and performing the correction, the slice level is determined. After doing this, the edge information of the mark is extracted and the position of the mark is determined, so that stable and accurate mark detection is possible.
また、同一ウエハ内に設けられた多数のマーク
の位置を検出する時、最初のマークで上記のgb、
Ｒ、Sl2、Sl1を求めて位置検出を行ない、それ以
降のマーク検出時には何らの補正も行なわないで
エツジ情報の抽出、マークの位置決定を行なうこ
とも十分可能である。 Also, when detecting the positions of multiple marks provided on the same wafer, the above g b ,
It is also possible to perform position detection by determining R, Sl 2 and Sl 1 , and extract edge information and determine the position of the mark without making any corrections during subsequent mark detection.
また、同一ウエハ内のマークといえどもg′(i)の
レベルが微妙に変化するときはその変化の吸収を
スライスレベルの再決定で行ない、gb，Ｒは以前
求まつた状態でその後、エツジ情報の抽出、マー
クの位置決定を行なうことも十分可能である。 Also, when the level of g'(i) changes slightly even for marks on the same wafer, the change is absorbed by re-determining the slice level, and g b and R are kept in the previously determined state. It is also possible to extract edge information and determine the position of marks.
第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明
の方式の１例を示す図面、第３図は本発明の具体
的実施例を示す図面である。
１……電子ビーム、２……マーク、３……反射
電子の検出器、４……センサアンプ、５……セン
サアンプのゲイン切替器、６，７……Ｘ，Ｙ偏向
器、８，９……Ｄ／Ａ変換器、１０……加算器、
１１……演算増幅器、１２……Ｄ／Ａ変換器、１
３……レジスタ、１４……増幅器、１５……マル
チブルＤ／Ａ変換器、１６……Ａ／Ｄ変換器、１
７，１８……偏向データを１時記憶するレジス
タ、１９……メモリ、２０……比較器、２１……
レジスタ、２２……メモリ、２３……制御部。
FIG. 1 is a diagram explaining the principle of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an example of the system of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing a specific embodiment of the present invention. 1... Electron beam, 2... Mark, 3... Backscattered electron detector, 4... Sensor amplifier, 5... Sensor amplifier gain switch, 6, 7... X, Y deflector, 8, 9 ...D/A converter, 10...adder,
11... operational amplifier, 12... D/A converter, 1
3...Register, 14...Amplifier, 15...Multiple D/A converter, 16...A/D converter, 1
7, 18...Register for temporarily storing deflection data, 19...Memory, 20...Comparator, 21...
Register, 22...memory, 23...control unit.
Claims (1)
れる波形信号を増幅器により増幅し、増幅した波
形信号により前記マークの位置を検出するマーク
検出装置において、前記波形信号が入力され前記
増幅した波形信号の終端部近傍のレベルに応じて
該レベルが所定値になるように補正するオフセツ
ト補正手段と、該オフセツト補正手段を通過した
波形信号を増幅する増幅器と、増幅した波形信号
の中のマークに対応する部分のマーク信号の最大
値と最小値との差に応じて前記増幅器のゲインを
設定する手段と、前記増幅した波形信号に応じて
スライスレベルを設定する手段と、前記増幅した
波形信号の出力と前記スライスレベルを設定する
手段で設定されたスライスレベルを比較し前記増
幅した波形信号の出力が前記スライスレベルをよ
ぎる瞬間の電子ビームの位置情報を検出する検出
手段と、該検出手段により検出された電子ビーム
の位置情報に基づいて前記マークの位置を検出す
る手段よりなる電子ビーム露光装置のマーク検出
装置。1. In a mark detection device that amplifies a waveform signal obtained by scanning a mark on a substrate with an electron beam using an amplifier and detects the position of the mark using the amplified waveform signal, the waveform signal is input and the amplified waveform signal is detected. offset correction means for correcting the level to a predetermined value according to the level near the end of the signal; an amplifier for amplifying the waveform signal that has passed through the offset correction means; and a mark in the amplified waveform signal. means for setting the gain of the amplifier according to the difference between the maximum value and the minimum value of the mark signal of the portion to be marked; means for setting the slice level according to the amplified waveform signal; and output of the amplified waveform signal. detecting means for comparing the slice level set by the slice level setting means and detecting position information of the electron beam at the moment when the output of the amplified waveform signal crosses the slice level; A mark detection device for an electron beam exposure apparatus, comprising means for detecting the position of the mark based on position information of the electron beam.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20344481A JPS58105542A (en) | 1981-12-18 | 1981-12-18 | Mark detector of electronic beam exposure device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20344481A JPS58105542A (en) | 1981-12-18 | 1981-12-18 | Mark detector of electronic beam exposure device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58105542A JPS58105542A (en) | 1983-06-23 |
| JPS6316900B2 true JPS6316900B2 (en) | 1988-04-11 |
Family
ID=16474207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20344481A Granted JPS58105542A (en) | 1981-12-18 | 1981-12-18 | Mark detector of electronic beam exposure device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58105542A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0387190U (en) * | 1989-12-22 | 1991-09-04 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59125623A (en) * | 1982-12-27 | 1984-07-20 | Fujitsu Ltd | Electron beam exposure device |
-
1981
- 1981-12-18 JP JP20344481A patent/JPS58105542A/en active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0387190U (en) * | 1989-12-22 | 1991-09-04 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58105542A (en) | 1983-06-23 |
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