JPH03229409A

JPH03229409A - パターン検出装置

Info

Publication number: JPH03229409A
Application number: JP2025422A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takenaka; 浩竹中
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-02-05
Filing date: 1990-02-05
Publication date: 1991-10-11

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】産業上の利用分野本発明はパターン検出装置に関するものである。

従来の技術従来の技術の一例として、電子ビーム露光装置で用いら
れてきたマーク検出装置を第４図に示す。

第４図は従来用いられてきたマーク検出方法の概略図を
示す。第４図において、■から４は露光室内に設けられ
、反射電子を電気信号に変換するｐｎジャンクションで
ある。１，２及び３．４はそれぞれ対をなし、１，２は
Ｘ方向の走査時の信号、３，４はＸ方向の走査時の信号
を発生する。

１８は被露光基板上に設けられた位置合わせマークであ
る。

第５図は従来のパターン検出装置の概略図である。第５
図において、１９は信号処理器である。

２２はｘ、ｙそれぞれの信号を切り替える信号経路切り
替え機構である。２１は増幅器で反射電子信号を増幅す
る。２０は信号処理器である。１３はマーク位置算出器
である。

次に、第６図を用いて、第５図の各部の機能を説明する
。

第６図は被露光基板上にエツチングによって形成された
凸型マークの一例を示す。第６図において、２３は被露
光基板、２４は凸型マーク、ｅは走査電子ビームである
。ここで図の向かって左を−Ｘ方向とする。電子ビーム
ｅを−Ｘ方自から＋Ｘ方向に走査した場合に各ｐｎジャ
ンクションで捕らえられる反射電子信号はそれぞれ第７
図（ａ）。

（ｂ）となる。第６図に示すマークを用いる場合には、
第５図の信号処理器１９において、ｐｎジャンクション
１（＋ｘＸ方向、ｐｎジャンクション２（−Ｘ方向）の
差信号を発生して、増幅器２１を経て信号処理器２０に
加えると、第７図（Ｃ）のような差信号を示す。信号処
理器２０はこの場合、第７図（Ｃ）の入力信号より、第
７図（ｄ）に示すマーク幅走査時間の間隔を持ったパル
ス信号を発生する。この信号をマーク位置算出器１３に
入力することにより、マーク位置データを得る。ｙのマ
ーク位置を求める場合には、信号経路切り替え機構２２
をｙｆｌｊｌに切り替え、第４図のｐｎジャンクション
３，４からの信号を同様に処理する。

第８図に基板上に設けた異種金属マークの一例を示す。

２５は異種金属マークで、通常被露光基板２３よりも重
い元素で形成される。ここで図の向かって左を−Ｘ方向
とする。電子ビームｅをＸ方向から＋Ｘ方向に走査した
場合に各ｐｎジャンクションで捕らえられる反射電子信
号はそれぞれ第９図（ａ）　、　（ｂ）となる。第８図
に示すマークを用いる場合には、第５図信号処理器１９
において、ｐｎジャンクション１（＋ｘＸ方向、ｐｎジ
ャンクション２（−Ｘ方向）の和信号を発生して、増幅
器２１を経て信号処理器２０に加える。第９図（Ｃ）に
和信号を示す。信号処理器２０はこの場合、第９図（Ｃ
）の入力信号より、第９図（ｄ）に示すマーク幅走査時
間の間隔を持ったパルス信号を発生する。この信号をマ
ーク位置算出器１３に入力することにより、マーク位置
データを得る。このように信号処理器１９．２０は、用
いるマークの断面構造によって異なる信号処理機能を用
いなければならない。

発明が解決しようとする課題第５図において、信号処理器１９及び増幅器２１の利得
は、ｘ、Ｘ方向ともに同一に設定される。

ところが、さきに述べたように反射電子信号はマークの
構造により異なり、マーク位置データを得るための信号
処理方法は、マークの構造によって異なる方法が用いら
れなければならない。又、反射電子信号の強度は、材料
が重い元素であるほど大きいために、第６図と第８図で
は、増幅器２１の利得を変えなければならない。そのた
めに従来のマーク検出装置の構成では、ｘ、Ｘ方向の位
置合わせマークが同一構造でなければ位置合わせマーク
を検出することが不可能である。しかし、実際の重ね合
わせ露光においては、ｘ、Ｘ方向の位置合わせマークと
して、異なる構造の位置合わせマークを用いなければな
らない場合がある。第３図（ａ）　、　（ｂ）にその−
例を示す。

第１０図、第１１図はヒ化ガリウムＭＥＳＦＥＴのゲー
トパターンを重ね合わせ露光する場合の一例である。第
１０図、第１１図において、５はオーミック金属パター
ンレイヤーで形成されたＸ方向の位置を決定する位置合
わせマーク、６はメサ段差パターンレイヤーで形成され
たＸ方向の位置を決定する位置合わせマーク、２６はオ
ーミック金属パターン、２７はメサ段差パターン、２８
は露光パターン、２９は座標原点、ｆは電子ビームの走
査方向である。ヒ化ガリウムＭＥＳＦＥＴでは、通常、
密着式のフォトリソグラフィー法によってメサ段差パタ
ーン６、及び２７を形成した後、このパターン２６．２
７に密着式のフォトリソグラフィー法で重ね合わせを行
い、オーミック金属パターン５．２６を形成する。密着
式のフォトリソグラフィー法における重ね合わせ誤差は
通常、＋−０，５μｍ程度である。そのために、露光パ
ターン２８に対する位置合わせマークをメサ段差パター
ンレイヤー５、もしくはオーミック金属パターンレイヤ
ー６のみで形成した場合、露光パターンは、位置合わせ
マークが形成されたレイヤーにのみ位置合わせされるた
めに、もう一方のレイヤーに対しては、＋−０，５μｍ
以上の重ね合わせ誤差を生じる。

ところで、ヒ化ガリウムＭＥＳＦＥＴにおいて、メサエ
ッチングの段差部では、パターンの段切れを防止するた
めに、第１１図に示すように露光パターン２８のパター
ン幅を太くする。この部分がメサ段差パターン２７内に
重なると、素子特性を劣化させる。又、露光パターン２
８と、オーミック金属パターン２６の間隔は、２μｍ程
度であるので、露光パターン２８のオーミック金属パタ
ーン２６に対する位置合わせ誤差は＋−０，２μｍ以下
でなければならない。このようにヒ化ガリウムＭＥＳＦ
ＥＴのゲートパターンを重ね合わせ露光する場合は、ｙ
方向は、メサ段差パターン２７に対して、Ｘ方向は、オ
ーミック金属パターン２６に対して、位置合わせされな
ければならない。そこで、第１０図に示すように、Ｘ方
向の位置合わせマーク５をオーミック金属パターンレイ
ヤーで形成し、ｙ方向の位置合わせマーク６をメサ段差
パターンレイヤーで形成して、第１０図のｆに示すよう
に電子ビームによって走査して座標原点２９の位置を検
出し、この座標原点２９に対して所定の位置に第１１図
に示すような露光パターン２８を露光する。

しかし、オーミック金属パターンレイヤー５を電子ビー
ムで走査したときの反射電子信号は、第９図（ａ）　、
　（ｂ）であり、メサ段差パターンレイヤー６を電子ビ
ームで走査したときの反射電子信号は第７図（ａ）　、
　（ｂ）である。このために、同一の信号処理装置で第
７図（ｄ）、第９図（ｄ）に示すパルス信号を得ること
はできない。又、信号強度に関しても、−般に、第６図
の構造のマークより得られる反射電子信号は、第８図の
構造のマークより得られる信号よりも小さい。そのため
に、第５図に示すようにｘ、ｙ方向のマーク検出に同一
利得の増幅と信号処理を行う方式では、第１０図、第１
１図に示すように、異なる断面構造のマークでＸ＋Ｖ方
向の位置合わせマークを形成して、それぞれの位置を同
時に検出することが不可能である。

従来の方法には、以上に述べた問題点がある。

課題を解決するための手段以上に述べた問題点を解決するために本発明では、平行
でない２方向のパターン検出信号にそれぞれ異なる信号
処理を施して、パターンを検出する。

作用平行でない２方向のパターン検出信号にそれぞれ異なる
信号処理を行うことによって、異なる断面構造を持った
パターンを同時に検出することが出来る。これにより、
露光装置の場合には、Ｘ。

ｙ方向の位置合わせマークとして、それぞれ異なる断面
構造の位置合わせマークを用いることができる。

実施例第１図に本発明の一実施例を示す。第１図はマーク検出
の概略図を示す。第１図において、１から４はｐｎジャ
ンクションで、反射電子の強弱を電気信号に変換する。

５はＸ方向の位置合わせマークであり、オーミック金属
パターンで形成される。６はｙ方向の位置合わせマーク
であり、凸型のメサ段差パターンで形成される。ｅは電
子ビームである。

第２図に信号処理装置の概略を示す。７，８゜９．１０
はそれぞれ、第１．第２．第３．第４の信号処理器であ
る。１１．１２はそれぞれ第１゜第２の増幅器である。

１３はマーク位置算出器であり、第３の信号処理器９．
及び第４の信号処理器１０から出力されるパルス信号よ
り、マーク位置を算出する。１４．１５，１６．１７は
それぞれ第１．第２．第３．第４の信号経路切り替え機
構である。

第３図（ａ）から（ｄ）にそれぞれ、第１〜第４の信号
処理器７〜１０の入出力特性の概略を示す。第３図（ａ
）に示すように、第１の信号処理器７は、入力信号の和
信号を出力する。第３図（ｂ）に示すように、第２の信
号処理器８は、入力信号の差信号を出力する。第３図（
Ｃ）に示ように、第３の信号処理器９は、第１の信号処
理器７の出力の和信号より、マーク幅走査時間の間隔を
持ったパルス信号を出力する。第３図（ｄ）に示すよう
に、第４の信号処理器１０は、第２の信号処理器８の出
力の差信号より、マーク幅走査時間の間隔を持ったパル
ス信号を出力する。１４．１５はｐｎジャンクション１
から４の反射電子信号を第１．第２の信号処理器７，８
に切り替える機構である。１６は第１゜第２の増幅器１
１．１２からの信号を第３．第４の信号処理器９．１０
に切り替える機構である。

１７はマーク位置算出器の入力を切り替える機構である
。第１図に示すマークを検出する際には、切り替え機構
Ａ１４からＤ１７はすべて、Ｘ方向走査時には上側、Ｘ
方向走査時には下漬に切り替わるように設定される。

第１図の構成で、ｐｎジャンクション１から４で発生す
る反射電子信号は、第１〜第４の信号経路切り替え機構
１４から１７によって、Ｘ方向走査時は、第１の信号処
理器７．第１の増幅器１１゜第３の信号処理器９の経路
を通る。Ｘ方向走査時には、第１〜第４の信号経路切り
替え機構１４から１７によって、第２の信号処理器８．
第２の増幅器１２．第４の信号処理器１０の経路を通る
。

これによって、第３図（ａ）から（ｄ）に示すように、
異なる構造のマークからの反射電子信号が、共に、マー
ク位置算出器１３でマーク位置の算出可能な信号に変換
される。これにより、ｘ、ｙ方向の位置合わせマークと
して、異なる構造のマークを用いることができる。

また、ｘ、ｙ方向の位置合わせマークの構成が異なる場
合は、第１〜第４の信号経路切り替え機構１４から１７
．及び第１．第２の増幅器の利得を、適正な信号処理が
行えるように設定することでマーク検出が可能となる。

発明の効果本発明は、平行でない２方向の検出信号に、それぞれ異
なる信号処理を加えてパターン検出を行うものであるか
ら、異なる断面構造を持ったパターンを同時に検出する
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるマーク検出装置の概
略図、第２図は本発明の一実施例における信号処理装置
の概略図、第３図は上記実施例の動作を説明するための
波形図、第４図は従来のマ図、第１０図、第１１図は従
来の問題点を説明するための重ね合わせ露光の一例の概
略図である。１・・・・・・ｐｎジャンクション（＋Ｘ方向）、２・
・・・・・ｐｎジャンクション（−Ｘ方向）、３・・・
・・・ｐｎジャンクション（＋ｙ方向）、４・・・・・
・ｐｎジャンクション（−ｙ方向）、５・・・・・・位
置合わせマーク（オーミック金属）、６・・・・・・位
置合わせマーク（凸型メサ段差）、ｅ・・・・・・電子
ビーム、７・・・・・・信号処理器、８・・・・・・信
号処理器、９・・・・・・信号処理器、１０・・・・・
・信号処理器、１１・・・・・・増幅器、１２・・・・
・・増幅器、１３・・・・・・マーク位置算出器、１４
・・・・・・信号経路切り替え機構、１５−・・・・・
信号経路切り替え機構、１６・・・・・・信号経路切り
替え機構、１７・・・・・・信号経路切り替え機構。

Claims

【特許請求の範囲】

基板上のパターンを検出する際に、平行でない２方向の
検出信号に、それぞれ異なる信号処理を加えてパターン
検出を行う手段を有することを特徴とするパターン検出
装置。