JPS6335094B2 - - Google Patents

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JPS6335094B2
JPS6335094B2 JP54109894A JP10989479A JPS6335094B2 JP S6335094 B2 JPS6335094 B2 JP S6335094B2 JP 54109894 A JP54109894 A JP 54109894A JP 10989479 A JP10989479 A JP 10989479A JP S6335094 B2 JPS6335094 B2 JP S6335094B2
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • 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
    • H01J37/304—Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals
    • H01J37/3045—Object or beam position registration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26

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  • Computer Hardware Design (AREA)
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  • Power Engineering (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子ビームによるマーク位置検出方法
に係り、とくに電子ビーム露光装置を用いてIC，
LSIと称される半導体集積回路のパターンを描画
する際に適用して好適な電子ビームによるマーク
位置検出方法に係る。
この種のマーク位置検出は従来半導体集積回路
を製造する際に、パターン描画工程においてしば
しば行なわれている。
第１図はこのような従来のマーク位置検出方法
を実施するための装置構成を示す図、第２図はこ
のマーク位置検出方法の説明図である。
第１図において、１は電子ビーム露光装置が収
容されている真空室（メイン・チエンバ）、２は
この真空室１へウエハを導入したりまたはそこか
ら取り出す際にウエハを一時的に収容する補助的
な真空室（サブ・チエンバ）、３は電子銃、５は
電子銃３から放射される電子線４を集束するため
の電子レンズ、６は偏向板、７は支持器（ホル
ダ）８に固定されたウエハ９を載置するステー
ジ、１０は２次電子増倍管、１１は反射電子検出
器、１２は中央処理装置CPUから与えられる描
画指令信号に応答して電子銃３からの電子ビーム
の放射およびその停止を制御すると共に偏向板６
に印加すべき偏向電圧の指示値を発生する描画制
御回路、１３は描画制御回路１２から発生された
偏向電圧の指示値をスイツチSWを介して入力し
アナログ電圧に変換し偏向板に印加するデイジタ
ル・アナログ変換器、１４は一定周期を有するパ
ルス列からなるクロツク信号を発生するクロツク
発生器、１５はこのパルス列（クロツク信号）を
計数し該計数値をスイツチSWを介してデイジタ
ル・アナログ変換器１３に送出することにより電
子ビーム２を走査させるスキヤン・カウンタ、１
８はクロツク信号に同期した鋸歯状波信号である
走査信号（水平及び垂直）を発生して陰極線管デ
イスプレイ装置１７の偏向コイル１７ｂを駆動す
る表示用偏向回路、１６は２次電子増倍管１０の
出力信号すなわちウエハ９表面の形状に対応した
ビデオ信号を増幅してデイスプレイ装置１７の輝
度変調電極に印加する輝度変調回路である。
パターンを描画するに先立ち、先ず、ウエハ９
をホルダ８に位置決めして固定するが、このとき
±0.2mm程度の誤差が生ずることがある。次に、
ホルダ８とウエハ９をサブ・チエンバ２に収容
し、サブ・チエンバ２内の空気（又は他の気体）
を排気した後、このホルダ８とウエハ９とをメイ
ン・チエンバ１内に導入して、ステージに載置さ
れた状態で所定の位置に位置決めする。このとき
にも、±0.3mm程度の誤差が生じることがある。こ
れらの誤差はウエハ９とホルダ８との間の形状誤
差及びウエハ９とホルダ８とをメイン・チエンバ
内に搬入する装置の機械的精度に応じて生ずるも
のであり、回避することは困難である。
そこで、こうした誤差を補正するため、パター
ンの描画を行う前に位置ずれを検出することが必
要となる。
また、描画すべきパターンの拡大・縮小率およ
び電子ビームの焦点位置を調節する必要がある。
このため、ウエハ９上に予め定めた形状及び配
置を有するマーク（例えばウエハ表面をエツチン
グにより所定形状に沿つて陥没させた凹領域）の
位置を検出する。以下、従来の方法を説明する
と、先ず、スイツチSWをスキヤン・カウンタ１
５側に接続し、偏向板６に走査信号を印加するこ
とにより、電子ビーム４をウエハ９上の１mm×１
mm程度の大きさの短形領域内で走査させる。
無論、この走査領域は上記誤差が存在しない場
合にマークが位置する点を基準又は中心としてい
る。
そのため、この領域を走査する電子ビームは必
ずマーク上を通過し、マーク上を通過する際には
２次電子増倍管によつて検出されるウエハ上から
の２次電子数が変化する。そして、この変化がデ
イスプレイ装置上に輝点を形成する。
例えば、第２図ａに示すようにウエハ９上に設
定された領域２０を走査して、マークＭが検出さ
れると、デイスプレイ装置１７においては同図ｂ
に示すようにそのスクリーン１７ａ内にマークＭ
に対応した輝点M′が表示される。一方、クロツ
ク発生器１４から共通にクロツク信号を受けて偏
向板６及び偏向コイル１７ｂを夫々同期させて駆
動しているため、上記表示される輝点M′のスク
リーン１７上の配置と領域２０上の実際のマーク
Ｍの配置とは相似となる。
そこで、スクリーン１７ａ上の輝点M′を観察
しながら手動調節によりステージ７を移動させ、
輝点M′が矢印２１方向に移動してスクリーン１
７ａの中心に至るように位置決めを行なう。
しかる後、スイツチSWを描画制御回路１２側
に接続し、サブミクロンのピツチで直線に沿つて
電子ビームスポツトを順次にウエハ９上に照射
し、マーク上を通過した時に検出される反射電子
信号の変化を反射電子検出器１１から増幅器およ
びＡ／Ｄ変換器を介して中央処理装置CPUに通
知する。すると、中央処理装置CPUにおいて、
描画制御回路１２に与えた電子ビームの偏向位置
指令と反射電子検出器１１の出力とを参照して、
マークの位置が精密に算出される。
しかしながら、以上の方法にはデイスプレイ装
置を使用しているために、操作者の介入を要する
という不都合があつた。
本発明は上記不都合を解消することを目的とし
ており、この発明の目的は本発明においては、位
置読取りの為に設けられた微小マークを有する基
板を電子ビームにより走査しながら該基板から出
射される反射電子または２次電子を検知して該微
小マークの位置を読取る電子ビームによるマーク
位置検出方法において、上記微小マークを含む電
子ビーム偏向可能領域内に、上記微小マークに対
して予め定められた相対位置関係を有し且つ上記
微小マークより大きな領域にわたるパイロツトマ
ークを設けておき、先ずパイロツトマークを電子
ビームにより走査してパイロツトマークの位置を
読取り、次にこの読取つた位置及び上記微小マー
クのパイロツトマークに対する相対的位置関係ち
従つて上記微小マークを電子ビームにより走査し
て、その位置を読取ることを特徴とする電子ビー
ムによるマーク位置検出方法により達成される。
以下、図面に従つて本発明の一実施例を詳細に
説明する。
第３図は、本発明を実施するための一構成例を
示す図、第４図は、本発明で使用されるマーク
（（斜線部分）の形態を示す図である。
第３図においては、１〜９および１１〜１３は
第１図に同記号で示すものと同一である。図示は
より明らかな様に本発明に於ては、デイスプレイ
装置及びそれを制御する回路を必要としない。と
いうのは、電子ビームを２次元走査せず、２方向
（又は１方向）の直線上を走査するだけでマーク
を検出することができるようにしたためである。
具体的には、ウエハ上に粗な位置読取りを行な
うためのパイロツト・マークを精度の高い位置読
取りマークの近傍に比較的広い範囲にわたつて横
たわるように形成している。
例えば、第４図ａに示すように、小さな高精度
位置読取用のマークＭに近接して大きなパイロツ
ト・マークPMを夫々別々に形成するようにして
もよい。この場合、まず矢印３０で示すように水
平方向にパイロツト・マークPMを横切るように
電子ビームを走査し、パイロツト・マークPMの
周縁を通過するときに変化する反射電子信号を検
知する。これによつて、検知された信号がCPU
に送出され、CPUによりパイロツト・マークPM
の周縁２ケ所の水平方向位置が読取られる。これ
らの水平座標値をX1，X2とする。次に矢印４０
で示すように垂直方向にパイロツト・マークPM
を横切るように電子ビームを走査し、同様にパイ
ロツト・マークPMの周縁２ケ所の垂直方向位が
読取られる。これらの垂直座標値をY1，Y2，と
する。すると、これらの水平および垂直の座標値
X1，X2，Y1，Y2から、パイロツト・マークの中
心座標値Xm＝（X1＋X2）／２，Ym＝（Y1＋
Y2）／２が得られる。そこでパイロツト・マー
クの中心に対して予め定めた高精度位置読取マー
クＭの位置関係、例えば水平距離lxと垂直距離ly
から高精度位置読取マークＭの位置を求める。し
かる後、こうして求めた位置を通過するように電
子ビームを偏向制御し、高精度位置読取りマーク
Ｍ上を走査し高精度の位置読取りを行なう。
また、上記の操作を行う場合には、まず電子ビ
ームの走査線上における電子ビームの移動ピツチ
を微小マークＭの大きさに対応する比較的大きい
ピツチとしてパイロツトマークPMの位置を検出
後、電子ビームの移動ピツチを小さくして微小マ
ークＭの位置を検出する様にすることが位置検出
を高速に行ううえで望ましい。
例えば、微小マークＭの大きさが10〜20μm程
度であつて、パイロツトマークPMの大きさが１
mm×１mm程度である場合、第６図に示す様に走査
線上の電子ビームスポツト列Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，
……Snの間隔ｄを１〜数μmとしてパイロツトマ
ークPM上を走査し、一方この間隔を0.1μm程度
として微小マークＭ上を走査する様にすればよ
い。
尚、第５図の如くパイロツトマークPMに大き
な角度ずれがある場合には、座標X1，X2，Y1，
Y2から求めた中心座標値（X1＋X2）／２，（Y1
＋Y2）／２で定まる点は、パイロツトマークPM
の真の中心座標値と一致せず微小マークＭの検出
が困難となるが実際上第５図の如く目視でわかる
様な角度ずれは生ずることはない。なぜなら前述
した様に一般にウエハ８は描画に先立ち、まずホ
ルダ９にあらかじめ位置決めをしてからステージ
に載置されるので角度ずれは最大でも１度程度で
あるのが普通であり、実際の微小マークＭの検出
には支障をきたすことはない。
また、この様な角度ずれによる影響は微小マー
クＭをパイロツトマークPMに近接して配置する
ことによつてより小さくすることができる。
ところで、以上の説明ではパイロツト・マーク
PMが微小マークＭと別々に設けられているもの
として説明したが、本発明はこれに限定されるも
のではない。例えば、第４図ｂに示すように、マ
ークをリング状に形成することによつて、パイロ
ツト・マークとを共通に形成することができる。
この場合のマークの位置の読取りはマークの外周
線部を同図ａのパイロツト・マークPMと同様
に、内周線部を微小マークと同様に行う。
また、同図ｃに示すように交差する複数（例え
ば２本）の直線状のパイロツト・マークを用いる
こともできる。この場合には一方向にパイロツ
ト・マークPM上を横断するように電子ビームを
走査するだけで、マークの形状から微小マークＭ
の算出することができる。更に、同図ｄに示すよ
うに微小マークと同一形状の小さなマークを多数
配列（列えばチエス盤の模様に対応するように配
列する）して、全体をパイロツト・マーク、中心
の１つを高精度位置読取りのための微小マークと
することもできる。
以上、本発明によれば、デイスプレイ装置を用
いて人為的な操作を行うことなく、CPU制御の
下に少ない走査回数で微小マークの位置を読取る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図および第２図は従来のマーク位置検出方
法を説明するための図、第３図は本発明が実施さ
れる電子ビーム露装置の構成例を示す図、第４図
は本発明に係るパイロツト・マークの形態を示す
図、第５図はパイロツトマークPMに角度ずれが
ある場合を示す図、第６図は電子ビームのスポツ
ト列を示す図である。 Ｍ…微小マーク、PM…パイロツト・マーク、
１…メイン・チエンバ、２…サブ・チエンバ、３
…電子銃、４…電子ビーム、５…電子レンズ、６
…偏向板、７…ステージ、８…ホルダ、９…ウエ
ハ、１１…反射電子検出器、１２…描画制御回
路、１３…デジタル・アナログ変換器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 位置読取りの為に設けられた微小マークを有
    する基板を電子ビームにより走査しながら該基板
    から出射される反射電子または２次電子を検知し
    て該微小マークの位置を読取る電子ビームによる
    マーク位置検出方法において、 上記微小マークを含む電子ビーム偏向可能領域
    内に、上記微小マークに対して予め定められた相
    対位置関係を有し且つ上記微小マークより大きな
    領域にわたるパイロツトマークを設けておき、 先ずパイロツトマークを電子ビームにより走査
    してパイロツトマークの位置を読取り、 次にこの読取つた位置及び上記微小マークのパ
    イロツトマークに対する相対的位置関係に従つて
    上記微小マークを電子ビームにより走査して、そ
    の位置を読取ることを特徴とする電子ビームによ
    るマーク位置検出方法。
JP10989479A 1979-08-29 1979-08-29 Detecting method for mark positioning by electron beam Granted JPS5633830A (en)

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DE8080302884T DE3070015D1 (en) 1979-08-29 1980-08-20 Method of detecting the position of a substrate using an electron beam
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