JPH07302741A - Mark position detection method and apparatus for electron beam exposure - Google Patents

Mark position detection method and apparatus for electron beam exposure

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JPH07302741A
JPH07302741A JP6111883A JP11188394A JPH07302741A JP H07302741 A JPH07302741 A JP H07302741A JP 6111883 A JP6111883 A JP 6111883A JP 11188394 A JP11188394 A JP 11188394A JP H07302741 A JPH07302741 A JP H07302741A
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mark
alignment mark
sample
signal
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マーク位置の検出を1回の電子線の走査で済
むようにする。雑音、試料上の荒れ等の影響を排除して
正確な位置検出を行いうるようにする。 【構成】 試料上のマーク17上を電子線で走査して、
その反射電子を検出して反射電子信号Y(I)を得る
〔(b)図〕。反射電子信号にはマーク近傍の荒れ18
に対応する雑音成分も含まれている。反射電子信号に対
して、位置合わせマークから得られる信号成分の幅Jを
周期として自己相関演算を行い自己相関演算出力Z
(I)を得る〔(c)図〕。この演算により、荒れ18
等による雑音成分は十分に減衰せしめられる。スライス
レベルを横切る点でトリガー信号を得〔(d)図〕、そ
の中間点をマークの中心点として求める。
(57) [Summary] [Purpose] To detect the mark position with a single electron beam scan. Accurate position detection can be performed by eliminating the effects of noise and roughness on the sample. [Structure] Scanning the mark 17 on the sample with an electron beam,
The reflected electrons are detected to obtain a reflected electron signal Y (I) [(b) figure]. Roughness near the mark is observed in the reflected electron signal.
A noise component corresponding to is also included. An autocorrelation calculation is performed on the backscattered electron signal with the width J of the signal component obtained from the alignment mark as a cycle, and an autocorrelation calculation output Z
Obtain (I) [Fig. (C)]. By this calculation, the roughness 18
The noise component due to etc. is sufficiently attenuated. A trigger signal is obtained at a point across the slice level [Fig. (D)], and the midpoint thereof is determined as the center point of the mark.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、試料上の位置合わせマ
ークを基準として、試料上の所望の位置に正確に電子線
によりパターンを描画するための位置合わせ方法および
その装置に関し、LSI製造分野におけるリソグラフィ
技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positioning method and apparatus for accurately drawing a pattern at a desired position on a sample by an electron beam with reference to a positioning mark on the sample. Related to the lithographic technology.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、試料上の所望の位置に電子線を用
いて正確にパターンを描画する場合、予め試料上に配置
した、基準となる位置合わせマークを横切るように電子
線を走査し、得られた反射電子信号から位置合わせマー
クの位置を求め、その位置を基準として電子線によりパ
ターンを描画している。図5は、従来より用いられてき
たマーク位置検出装置の構成を示すブロック図である。
2. Description of the Related Art Conventionally, when a pattern is accurately drawn by using an electron beam at a desired position on a sample, the electron beam is scanned so as to cross a reference alignment mark which is arranged on the sample in advance. The position of the alignment mark is obtained from the obtained backscattered electron signal, and a pattern is drawn with an electron beam using the position as a reference. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a mark position detecting device that has been used conventionally.

【0003】図5に示されるように、電子銃から得ら
れ、電子レンズにより集束された電子ビームEBは、偏
向器11により偏向され、矢印Aで示されるように、ウ
ェハ16上に設けられた位置合わせマーク17を横切る
ように走査される。このとき、試料上の電子ビーム照射
位置から発生する反射電子REを、偏向器と試料との間
に設けた反射電子検出器12により検出する。検出され
た反射電子信号は反射電子信号増幅器13により増幅さ
れ、位置検出回路15においてその反射電子信号より位
置合わせマーク17の中心位置を求める。
As shown in FIG. 5, an electron beam EB obtained from an electron gun and focused by an electron lens is deflected by a deflector 11 and provided on a wafer 16 as shown by an arrow A. Scanning is performed so as to traverse the alignment mark 17. At this time, the backscattered electrons RE generated from the electron beam irradiation position on the sample are detected by the backscattered electron detector 12 provided between the deflector and the sample. The detected backscattered electron signal is amplified by the backscattered electron signal amplifier 13, and the position detection circuit 15 obtains the center position of the alignment mark 17 from the backscattered electron signal.

【0004】図6は、図5の位置検出回路15におけ
る、得られた反射電子信号から位置合わせマークの中心
位置を求める方法を説明する図である。得られた反射電
子信号に対して、スライスレベルを設定し、このスライ
スレベルを反射電子信号が横切る位置において、トリガ
ー信号を発生させる。このトリガー信号における2個所
のピーク位置P1、P2は、位置合わせマーク17の左
右両端のエッジ位置を示している。従って、位置合わせ
マークの中心位置P0は、2個所の位置合わせマークの
エッジ位置P1、P2の中間点を計算することにより求
めることができる[例えば、Miyauchi et al. ; IEE
E Transactionson Electron Devices ED-17 pp.45
0-457(1970)]。
FIG. 6 is a diagram for explaining a method of obtaining the center position of the alignment mark from the obtained backscattered electron signal in the position detection circuit 15 of FIG. A slice level is set for the obtained reflected electron signal, and a trigger signal is generated at a position where the reflected electron signal crosses this slice level. The two peak positions P1 and P2 in the trigger signal indicate the edge positions at the left and right ends of the alignment mark 17. Therefore, the center position P0 of the alignment mark can be determined by calculating the midpoint between the edge positions P1 and P2 of the two alignment marks [eg Miyauchi et al .; IEEE
E Transactionson Electron Devices ED-17 pp.45
0-457 (1970)].

【0005】ところで、近年、プロセスの微細化に対応
するために多層レジスト法が採用されるようになった等
の理由により、フォトレジストの膜厚が厚くなる傾向に
あり、そのため、従来のマーク位置検出手段では、反射
電子信号のレベルに対して時間とともに位置、強度の変
化する非定常的雑音のレベルが相対的に高くなり、正確
なマーク位置の検出が困難になってきている。また、各
種プロセスを経た後のウェハ上には“荒れ”が発生した
り、ごみが付着したりするため、これらの定常的な雑音
発生源によっても、検出信号が妨害を受けるようになっ
てきている。
By the way, in recent years, there has been a tendency for the film thickness of the photoresist to become thicker due to the fact that the multilayer resist method has been adopted in order to cope with the miniaturization of the process. In the detection means, the level of non-stationary noise whose position and intensity change with time becomes relatively high with respect to the level of the reflected electron signal, making it difficult to accurately detect the mark position. In addition, “roughness” occurs and dust adheres to the wafer after undergoing various processes, so that the detection signal is becoming disturbed by these stationary noise sources. There is.

【0006】このような状況に対処していくつかの改善
案が提案されている。第1の改善案は、図5に示す装置
において、同一マーク上を複数回走査してその反射電子
信号を積算してS/Nを向上させるものである。第2の
改善案は、特開昭57−122517号公報にて提案さ
れたものであって、第1の改善案同様にマーク上を複数
回走査するものであるが、その際に1走査毎に少しずつ
走査位置を変化させるようにしたものである。
Several improvement plans have been proposed to cope with such a situation. A first improvement plan is to improve the S / N by scanning the same mark a plurality of times and integrating the reflected electron signals in the apparatus shown in FIG. A second improvement plan is proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 57-122517, and the mark is scanned a plurality of times as in the first improvement plan. The scanning position is changed little by little.

【0007】図7は、この第2の改善案を説明するため
の説明図であって、この方法では、図7(a)に示すよ
うに、位置合わせマーク17上を、からへと、電子
線を走査させる。ここで、マーク内およびその付近には
“荒れ”等の雑音源18′が存在しており、マークエッ
ジ17aおよびこれら雑音源18′のエッジ部を走査す
るときには、図7(b)において×で示すように、エッ
ジ部が検出される。この検出信号を積算すると、図7
(c)に示すように、マークエッジ17aでの信号レベ
ルが他の部分の検出レベルよりたかくなるため、しきい
値と比較することにより容易にマークエッジ17aの位
置を検出することができるようになる。図示の例では、
走査は6回であるが、実際には検出精度を上げるために
20回程度走査が繰り返される。この方法によれば、第
1の改善案では除去することが困難であった定常的な雑
音源に関する情報をも除去することが可能になる。
FIG. 7 is an explanatory view for explaining the second improvement plan, and in this method, as shown in FIG. Scan the line. Here, there is a noise source 18 'such as "roughness" in the mark and in the vicinity thereof, and when scanning the mark edge 17a and the edge portions of these noise sources 18', a mark x in FIG. As shown, the edge portion is detected. When the detection signals are integrated, the result shown in FIG.
As shown in (c), since the signal level at the mark edge 17a becomes higher than the detection levels of other portions, it is possible to easily detect the position of the mark edge 17a by comparing with the threshold value. Become. In the example shown,
The scanning is performed 6 times, but in actuality, the scanning is repeated about 20 times to improve the detection accuracy. According to this method, it becomes possible to remove even information on stationary noise sources that was difficult to remove by the first improvement plan.

【0008】第3の改善案は、特開平3−104109
号公報にて提案されたものであり、これは、電子線によ
りマーク上を走査するに際して、その走査範囲より狭い
振幅でかつその走査周期より速い周期で電子線を変調し
つつ、マーク上を走査し、その変調に応じた反射電子の
変化量を求め、各走査位置におけるこの変化量の変動に
基づいてマーク位置の検出を行うものである。
A third improvement plan is Japanese Patent Laid-Open No. 3-104109.
This is proposed in Japanese Patent Publication No. JP-A-2004-115, when scanning the mark with an electron beam, the electron beam is modulated with an amplitude narrower than the scanning range and a period faster than the scanning period while scanning the mark. Then, the change amount of the reflected electrons according to the modulation is obtained, and the mark position is detected based on the change in the change amount at each scanning position.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述した第1および第
2の改善案では、検出信号のS/Nの改善の程度は走査
回数に比例するため、20回程度と多くの回数の走査を
繰り返さなければならず、位置検出に長時間を要すると
いう問題点があった。また、第2の改善案では、電子ビ
ームの走査方向に対しマークが傾いている場合には雑音
除去能力が低下するという問題もあった。これに対し、
第3の改善案では、走査回数は1回で済むように改善さ
れている。しかし、この第3の改善案では、露光装置に
新たな偏向器が必要となる等装置が複雑化し、さらに、
回路的に複雑化するという欠点があった。また、第1お
よび第3の改善案では、非定常的雑音の除去には効果が
あるものの、試料上の“荒れ”等の定常的雑音について
は抑制効果が低いという問題点があった。
In the above-mentioned first and second improvement plans, since the degree of improvement in the S / N of the detection signal is proportional to the number of scans, the scanning is repeated as many as 20 times. Therefore, there is a problem that it takes a long time to detect the position. Further, the second improvement proposal has a problem that the noise removing capability is reduced when the mark is inclined with respect to the scanning direction of the electron beam. In contrast,
In the third improvement plan, the number of scans is improved to one. However, in the third improvement plan, the apparatus becomes complicated because a new deflector is required for the exposure apparatus, and further,
There was a drawback that the circuit became complicated. Further, although the first and third improvement proposals are effective in removing the non-stationary noise, there is a problem that the effect of suppressing the stationary noise such as "roughness" on the sample is low.

【0010】本発明は、このような点に対処してなされ
たものであって、その目的とするところは、電子線露光
において従来よりも電子線走査回数を減らし検出時間の
短縮化を図りながら、なおかつ非定常的な雑音成分の影
響のみならず定常的な雑音成分の影響をも低減化して、
位置合わせマークの中心位置を正確に検出することがで
きるようにすることである。
The present invention has been made in consideration of such a point, and an object thereof is to reduce the number of electron beam scans in electron beam exposure and to shorten the detection time as compared with the prior art. , And reduce not only the effects of non-stationary noise components but also the effects of stationary noise components,
This is to enable the center position of the alignment mark to be accurately detected.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、試料上に配置された位置合わせマ
ークを基準として試料上に電子線露光によりパターンを
描画する際の位置合わせマーク検出方法であって、位置
合わせマーク上を電子線を走査することによって得られ
た反射電子信号に対して、位置合わせマークから得られ
る信号成分の幅を周期として自己相関演算を行い、得ら
れた演算結果に基づいてマーク位置を決定することを特
徴とする方法が提供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention, an alignment mark for drawing a pattern on a sample by electron beam exposure using the alignment mark arranged on the sample as a reference. A method of detection, in which the reflected electron signal obtained by scanning the electron beam over the alignment mark is subjected to an autocorrelation calculation using the width of the signal component obtained from the alignment mark as a cycle. There is provided a method characterized by determining a mark position based on a calculation result.

【0012】また、本発明によれば、電子線源と、該電
子線源から放出された電子線を試料の位置合わせマーク
上を走査させる偏向手段(11)と、走査された試料か
らの反射電子を検出する反射電子検出器(12)と、該
反射電子検出器の出力信号に対して自己相関演算を行う
自己相関演算器(14)と、該自己相関演算器の演算結
果に基づいて試料上の位置合わせマークの位置を決定す
る位置検出回路(15)と、を備えることを特徴とする
電子線露光におけるマーク位置検出装置が提供される。
According to the present invention, the electron beam source, the deflection means (11) for scanning the electron beam emitted from the electron beam source on the alignment mark of the sample, and the reflection from the scanned sample A backscattered electron detector (12) for detecting electrons, an autocorrelation calculator (14) for performing an autocorrelation calculation on an output signal of the backscattered electron detector, and a sample based on the calculation result of the autocorrelation calculator There is provided a mark position detection device in electron beam exposure, comprising: a position detection circuit (15) for determining the position of the upper alignment mark.

【0013】[0013]

【作用】本発明によれば、試料からの反射電子を検出す
る反射電子検出器の出力信号に対して、位置合わせマー
クから得られる信号成分の幅を周期として自己相関演算
が実施される。一般に、非定常的雑音のパルス幅は勿
論、定常的雑音源からの反射電子信号の幅は、位置合わ
せマークから得られる信号成分の幅と比較して十分に小
さい。そのため、位置合わせマークから得られる信号成
分の幅を周期として自己相関演算を行うと、非定常的雑
音および定常的雑音源に基づく雑音のレベルを十分に低
下させることができ、マークの(中心)位置を正確に検
出することができるようになる。そして、マーク上の電
子線の走査は1回で済むので、マーク位置検出時間を大
幅に短縮することが可能になる。
According to the present invention, the autocorrelation calculation is performed on the output signal of the backscattered electron detector for detecting the backscattered electrons from the sample, with the width of the signal component obtained from the alignment mark as a cycle. In general, the width of the reflected electron signal from the stationary noise source as well as the pulse width of the non-stationary noise is sufficiently smaller than the width of the signal component obtained from the alignment mark. Therefore, if the autocorrelation operation is performed with the width of the signal component obtained from the alignment mark as the period, the noise level due to the non-stationary noise and the stationary noise source can be sufficiently reduced, and the (center) of the mark It becomes possible to detect the position accurately. Since the electron beam on the mark needs to be scanned only once, the mark position detection time can be greatly shortened.

【0014】[0014]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。 [第1の実施例]図1は、本発明の第1の実施例による
マーク位置検出方法を実施するための電子線露光装置の
要部の構成を示すブロック図である。同図に示されるよ
うに、電子銃から得られ電子レンズにより集束された電
子ビームEBは、偏向器11により偏向され、ウェハ1
6上に設けられた位置合わせマーク17上を横切るよう
に、矢印A方向に走査される。ここで、位置合わせマー
ク17の電子ビームEBの横切る部分の長さは5μmで
あり、また、電子ビームのビーム径は1μm、その走査
距離は20μmであった。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. [First Embodiment] FIG. 1 is a block diagram showing the arrangement of the main part of an electron beam exposure apparatus for carrying out the mark position detecting method according to the first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the electron beam EB obtained from the electron gun and focused by the electron lens is deflected by the deflector 11, and the wafer 1
Scanning is carried out in the direction of arrow A so as to cross the alignment mark 17 provided on the substrate 6. Here, the length of the portion of the alignment mark 17 which the electron beam EB crosses was 5 μm, the beam diameter of the electron beam was 1 μm, and the scanning distance thereof was 20 μm.

【0015】ウェハ上の電子ビームEB照射位置から発
生する反射電子REを、偏向器と試料との間に設けた反
射電子検出器12により検出する。検出された反射電子
信号は、反射電子信号増幅器13により増幅され、自己
相関演算器14において信号処理された後、さらに、位
置検出回路15に入力される。位置検出回路15におい
て自己相関演算器14の演算出力に基づいて位置合わせ
マーク17の中心位置が求められる。
The backscattered electrons RE generated from the electron beam EB irradiation position on the wafer are detected by a backscattered electron detector 12 provided between the deflector and the sample. The detected backscattered electron signal is amplified by the backscattered electron signal amplifier 13, processed by the autocorrelation calculator 14, and then input to the position detection circuit 15. In the position detection circuit 15, the center position of the alignment mark 17 is obtained based on the calculation output of the autocorrelation calculator 14.

【0016】次に、図2を参照して本発明による位置合
わせマークの中心位置の検出方法について説明する。図
2(a)〜(d)は、本発明による中心位置の検出方法
を示す説明図である。ここで、図2(a)に示すよう
に、位置合わせマーク17近傍に試料上の荒れ18が発
生しているものとする。その場合、反射電子信号Y
(I)は、図2(b)に示すように、その個所に定常的
な雑音成分を有した波形となる。
Next, the method of detecting the center position of the alignment mark according to the present invention will be described with reference to FIG. 2A to 2D are explanatory views showing a method of detecting the center position according to the present invention. Here, as shown in FIG. 2A, it is assumed that a roughness 18 on the sample has occurred near the alignment mark 17. In that case, the reflected electron signal Y
As shown in FIG. 2B, (I) has a waveform having a stationary noise component at that location.

【0017】次に、この反射電子信号Y(I)に対して
マークの部分から発生する信号成分の幅を相関演算幅J
として、(1)式に示す自己相関演算を行う。 Z(I)=ΣY(J)×Y(I+J) …(1) (但し、Σの範囲、すなわちJの変化範囲はJ1からJ
2まで)この時相関演算幅Jは、マークの部分から発生
する信号成分の幅である6μmとした。この自己相関演
算により、この相関演算幅Jよりも周期の短い信号は除
去あるいは十分に減衰される。図2(c)は、この演算
結果により得られる自己相関演算出力Z(I)の波形図
である。次に、この自己相関演算出力Z(I)が、スラ
イスレベルを横切る点で、図2(d)に示すように、ト
リガー信号を発生させ、従来法と同様にして二つのトリ
ガー信号の中央位置を求めることによりマークの中心位
置を求めることができる。
Next, the width of the signal component generated from the mark portion with respect to the reflected electron signal Y (I) is calculated as the correlation calculation width J.
As a result, the autocorrelation calculation shown in the equation (1) is performed. Z (I) = ΣY (J) × Y (I + J) (1) (However, the range of Σ, that is, the change range of J is from J1 to J
(Up to 2) At this time, the correlation calculation width J is set to 6 μm which is the width of the signal component generated from the mark portion. By this autocorrelation calculation, a signal having a cycle shorter than the correlation calculation width J is removed or sufficiently attenuated. FIG. 2C is a waveform diagram of the autocorrelation calculation output Z (I) obtained by this calculation result. Next, at the point where this autocorrelation calculation output Z (I) crosses the slice level, a trigger signal is generated as shown in FIG. The center position of the mark can be obtained by obtaining

【0018】このように位置合わせマークを正確に検出
することができるようになったことにより、従来20%
程度発生していた、位置合わせマークの位置測定誤差に
起因する描画パターンの位置合わせ不良を、3%程度に
まで低下させることが可能となった。
Since it has become possible to accurately detect the alignment mark in this way, the conventional 20%
It has become possible to reduce the misalignment of the drawing pattern due to the position measurement error of the alignment mark that has occurred to about 3%.

【0019】また、従来法のようにS/Nの向上を図る
ために多数回の走査、信号積算を行わなくて済み、1回
の電子ビーム走査で正確なマーク中心位置検出が可能と
なったため、検出時間の大幅な短縮が可能となった。例
えば、従来S/Nの向上を図るため20回の電子ビーム
走査、信号積算をおこなっていた場合と比較すると検出
時間は1/20に短縮された。
Further, unlike the conventional method, it is not necessary to perform a large number of scans and signal integrations in order to improve the S / N, and it is possible to accurately detect the mark center position with one electron beam scan. , The detection time can be greatly shortened. For example, the detection time was shortened to 1/20 as compared with the conventional case where electron beam scanning and signal integration were performed 20 times in order to improve the S / N.

【0020】その結果、従来例(第1、第2の改善案)
では、6インチウェハ1枚当たり197秒の描画時間を
要しており、その内マーク検出時間は約30秒を要して
いたが、本発明の方法により、そのうち位置合わせマー
クの位置検出時間を28秒短縮することが可能となった
ため、ウェハ1枚当たりの処理時間を169秒に短縮す
ることが可能となった。したがって、1時間当たりのウ
ェハ描画枚数を従来の約18枚から約21枚に増加させ
ることができた。
As a result, the conventional example (first and second improvement plans)
However, the drawing time of 197 seconds is required for each 6-inch wafer, and the mark detection time is about 30 seconds, but the method of the present invention reduces the position detection time of the alignment mark. Since it is possible to reduce the time by 28 seconds, it is possible to reduce the processing time per wafer to 169 seconds. Therefore, the number of wafers drawn per hour could be increased from about 18 in the conventional case to about 21.

【0021】[第2の実施例]図3は、本発明の第2の
実施例によるマーク位置検出方法を実施するための電子
線露光装置の要部の構成を示すブロック図である。図3
において、図1の部分と同等の部分には同一の参照番号
が付されているので、重複する説明は省略する。また、
本実施例の場合にも、位置合わせマーク17の電子ビー
ムEBの横切る部分の長さは5μm、また、電子ビーム
のビーム径は1μm、その走査距離は20μmである。
[Second Embodiment] FIG. 3 is a block diagram showing the arrangement of the main part of an electron beam exposure apparatus for carrying out the mark position detecting method according to the second embodiment of the present invention. Figure 3
In the above, since the same reference numerals are given to the same parts as those in FIG. 1, duplicate description will be omitted. Also,
Also in the case of this embodiment, the length of the portion of the alignment mark 17 which the electron beam EB crosses is 5 μm, the beam diameter of the electron beam is 1 μm, and its scanning distance is 20 μm.

【0022】本実施例においては、反射電子信号増幅器
13の出力信号について、微分回路19において1次微
分演算が行われ、その演算結果が自己相関演算器14に
入力される。図4は、本実施例によるマーク位置の検出
方法を説明するための信号波形図である。図4(a)に
示すように、位置合わせマーク17近傍に試料上の荒れ
18が発生している場合、反射電子信号Y(I)の一次
微分信号Y′(I)は、図4(b)に示すように、定常
的な雑音成分を有した波形となる。次に、この一次微分
信号Y′(I)に対して、マークの部分から発生する信
号成分の幅を相関演算幅Jとして、(1)′式に示す自
己相関演算を行う。この時相関演算幅Jは、マークの部
分から発生する信号成分の幅である6μmとした。 Z′(I)=ΣY′(J)×Y′(I+J) …(1)′
In the present embodiment, the output signal of the backscattered electron signal amplifier 13 is subjected to a first-order differential operation in the differentiating circuit 19, and the operation result is input to the autocorrelation operator 14. FIG. 4 is a signal waveform diagram for explaining the mark position detecting method according to the present embodiment. As shown in FIG. 4A, when the roughness 18 on the sample is generated in the vicinity of the alignment mark 17, the primary differential signal Y ′ (I) of the reflected electron signal Y (I) is changed to that of FIG. ), The waveform has a stationary noise component. Next, with respect to the first-order differential signal Y '(I), the autocorrelation calculation shown in the equation (1)' is performed with the width of the signal component generated from the mark portion as the correlation calculation width J. At this time, the correlation calculation width J is set to 6 μm, which is the width of the signal component generated from the mark portion. Z ′ (I) = ΣY ′ (J) × Y ′ (I + J) (1) ′

【0023】この自己相関演算により、この相関演算幅
Jよりも周期が短い信号は除去、あるいは十分に減衰さ
れる。この時得られる自己相関演算出力Z′(I)の波
形が図4(c)に示される。したがって、この自己相関
演算出力Z′(I)から従来法と同様にして信号のピー
ク間の距離を測定することによりマークの中心位置を求
めることができる。ここで、測定した信号のピーク間の
距離は5μmであり、したがって、マーク幅は5μmで
あった。
By this autocorrelation calculation, signals having a cycle shorter than the correlation calculation width J are removed or sufficiently attenuated. The waveform of the autocorrelation calculation output Z '(I) obtained at this time is shown in FIG. 4 (c). Therefore, the center position of the mark can be obtained from the autocorrelation calculation output Z '(I) by measuring the distance between the peaks of the signal in the same manner as the conventional method. Here, the distance between the peaks of the measured signals was 5 μm, and thus the mark width was 5 μm.

【0024】この場合、マークの部分から発生する信号
成分の幅を相関演算幅Jとすることで、マーク近傍の試
料上の荒れから定常的に発生する雑音成分は、自己相関
演算出力Z′(I)では除去されており、したがってこ
の影響を受けることなく正確なマーク位置の検出が可能
であった。また、従来法のようにS/Nの向上を図るた
めに多数回の走査、信号積算を行わなくてすみ、1回の
電子ビーム走査で正確なマーク幅の検出が可能となった
ため、検出時間の大幅な短縮が可能となった。
In this case, by setting the width of the signal component generated from the mark portion as the correlation calculation width J, the noise component that is constantly generated due to the roughness on the sample near the mark is the autocorrelation calculation output Z '( In I), the mark position was removed, and therefore accurate mark position detection was possible without this influence. Further, unlike the conventional method, it is not necessary to perform a large number of scannings and signal integrations in order to improve the S / N, and it is possible to accurately detect the mark width with a single electron beam scanning. It has become possible to significantly reduce

【0025】以上好ましい実施例について説明したが、
本発明はこれら実施例に限定されるされるものではな
く、本願発明の要旨を逸脱しない範囲内において各種の
変更が可能である。例えば、実施例で述べた位置合わせ
マークの幅、電子ビームの走査距離、電子ビームのビー
ム径は、適宜変更が可能である。また、自己相関演算幅
は、本実施例で用いた幅に限定されるものではなく、検
出しようとするマークから得られる信号成分程度の幅で
あればよく、用いるマークの寸法に合わせて適宜の値を
用いることができる。
The preferred embodiment has been described above.
The present invention is not limited to these examples, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, the width of the alignment mark, the scanning distance of the electron beam, and the beam diameter of the electron beam described in the embodiments can be appropriately changed. Further, the autocorrelation calculation width is not limited to the width used in the present embodiment, but may be any width as long as the signal component obtained from the mark to be detected, and may be an appropriate width according to the size of the mark used. Values can be used.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、位置合
わせマーク上を走査することによって得られた反射電子
信号に対して、自己相関演算を行いこの演算結果に基づ
いてマーク位置を検出するものであるので、本発明によ
れば、1回の電子ビームの走査により正確な位置検出が
可能となり、位置検出時間を大幅に短縮することができ
る。また、自己相関演算を行うことにより、試料上の荒
れのような定常的な雑音成分についてもこれを十分に抑
圧することができるので、正確な位置検出が可能とな
る。
As described above, according to the present invention, an autocorrelation calculation is performed on the reflected electron signal obtained by scanning the alignment mark, and the mark position is detected based on the calculation result. Therefore, according to the present invention, accurate position detection can be performed by scanning the electron beam once, and the position detection time can be greatly shortened. Further, by performing the autocorrelation calculation, it is possible to sufficiently suppress the stationary noise component such as the roughness on the sample, so that the accurate position detection can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例を説明するための電子線
露光装置のブロック図。
FIG. 1 is a block diagram of an electron beam exposure apparatus for explaining a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例の動作を説明するための
信号波形図。
FIG. 2 is a signal waveform diagram for explaining the operation of the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施例を説明するための電子線
露光装置のブロック図。
FIG. 3 is a block diagram of an electron beam exposure apparatus for explaining a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施例の動作を説明するための
信号波形図。
FIG. 4 is a signal waveform diagram for explaining the operation of the second embodiment of the present invention.

【図5】従来例を説明するための電子線露光装置のブロ
ック図。
FIG. 5 is a block diagram of an electron beam exposure apparatus for explaining a conventional example.

【図6】従来例の動作を説明するための信号波形図。FIG. 6 is a signal waveform diagram for explaining the operation of the conventional example.

【図7】他の従来例を説明するための説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining another conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 偏向器 12 反射電子検出器 13 反射電子信号増幅器 14 自己相関演算器 15 位置検出回路 16 ウェハ 17 位置合わせマーク 18 試料上の荒れ 19 微分回路 EB 電子ビーム RE 反射電子 11 deflector 12 backscattered electron detector 13 backscattered electron signal amplifier 14 autocorrelation calculator 15 position detection circuit 16 wafer 17 alignment mark 18 roughening on sample 19 differentiating circuit EB electron beam RE backscattered electron

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 試料上に配置された位置合わせマークを
基準として試料上に電子線露光によりパターンを描画す
る際の位置合わせマーク検出方法であって、位置合わせ
マーク上を電子線を走査することによって得られた反射
電子信号に対して、位置合わせマークから得られる信号
成分の幅の概略値を周期として自己相関演算を行い、得
られた演算結果に基づいてマーク位置を決定することを
特徴とする電子線露光におけるマーク位置検出方法。
1. A method for detecting an alignment mark when a pattern is drawn on the sample by electron beam exposure with reference to the alignment mark arranged on the sample, wherein the alignment mark is scanned with an electron beam. The reflected electron signal obtained by performing autocorrelation calculation with the approximate value of the width of the signal component obtained from the alignment mark as the period, and determining the mark position based on the obtained calculation result. Mark position detection method in electron beam exposure.
【請求項2】 試料上に配置された位置合わせマークを
基準として試料上に電子線露光によりパターンを描画す
る際の位置合わせマーク検出方法であって、位置合わせ
マーク上を電子線を走査することによって得られた反射
電子信号に対して微分演算処理を行い、得られた1次微
分信号に対して、位置合わせマークから得られる信号成
分の幅の概略値を周期として自己相関演算を行い、得ら
れた自己相関演算結果に基づいてマーク位置を決定する
ことを特徴とする電子線露光におけるマーク位置検出方
法。
2. A method of detecting an alignment mark when a pattern is drawn on the sample by electron beam exposure with reference to the alignment mark arranged on the sample, wherein the electron beam scans the alignment mark. The backscattered electron signal obtained by the above is subjected to a differential calculation process, and the obtained first differential signal is subjected to an autocorrelation calculation using the approximate value of the width of the signal component obtained from the alignment mark as a cycle. A mark position detecting method in electron beam exposure, characterized in that the mark position is determined based on the obtained autocorrelation calculation result.
【請求項3】 電子線源と、該電子線源から放出された
電子線が試料の位置合わせマーク上を走査するように制
御する偏向手段と、走査された試料からの反射電子を検
出する反射電子検出器と、該反射電子検出器の出力信号
に対して自己相関演算を行う自己相関演算回路と、該自
己相関演算回路の演算結果に基づいて試料上の位置合わ
せマークの位置を決定する位置検出回路と、を備えるこ
とを特徴とする電子線露光におけるマーク位置検出装
置。
3. An electron beam source, deflection means for controlling the electron beam emitted from the electron beam source so as to scan the alignment mark of the sample, and reflection for detecting backscattered electrons from the scanned sample. An electron detector, an autocorrelation calculation circuit that performs an autocorrelation calculation on the output signal of the backscattered electron detector, and a position that determines the position of the alignment mark on the sample based on the calculation result of the autocorrelation calculation circuit. A detection circuit, and a mark position detection device for electron beam exposure.
【請求項4】 電子線源と、該電子線源から放出された
電子線が試料の位置合わせマーク上を走査するように制
御する偏向手段と、走査された試料からの反射電子を検
出する反射電子検出器と、該反射電子検出器の出力信号
に対して微分演算を行う微分回路と、該微分回路の出力
信号に対して自己相関演算を行う自己相関演算回路と、
該自己相関演算回路の演算結果に基づいて試料上の位置
合わせマークの位置を決定する位置検出回路と、を備え
ることを特徴とする電子線露光におけるマーク位置検出
装置。
4. An electron beam source, a deflection means for controlling the electron beam emitted from the electron beam source to scan an alignment mark of a sample, and a reflection unit for detecting reflected electrons from the scanned sample. An electron detector, a differentiation circuit that performs a differentiation operation on the output signal of the backscattered electron detector, and an autocorrelation calculation circuit that performs an autocorrelation operation on the output signal of the differentiation circuit,
A position detecting circuit for determining the position of the alignment mark on the sample based on the calculation result of the autocorrelation calculating circuit, and a mark position detecting apparatus in electron beam exposure.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006310734A (en) * 2005-03-31 2006-11-09 Fujitsu Ltd Manufacturing method of semiconductor device

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