JPS5868931A - マ−ク位置検出装置 - Google Patents

マ−ク位置検出装置

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JPS5868931A
JPS5868931A JP56167551A JP16755181A JPS5868931A JP S5868931 A JPS5868931 A JP S5868931A JP 56167551 A JP56167551 A JP 56167551A JP 16755181 A JP16755181 A JP 16755181A JP S5868931 A JPS5868931 A JP S5868931A
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JP
Japan
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mark
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electron beam
moment
sigmax
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JP56167551A
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JPS6233735B2 (ja
Inventor
Hideo Kusakabe
秀雄 日下部
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/304Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals
    • H01J37/3045Object or beam position registration

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

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】 本発明は1位置合わせ用マークを電子ビームで走査して
マークの中心位置を検出するマーク位置検出装置の改良
(:関:、する。
近時、半導体ウェハやマスク基板尋の試料に微細パター
ンを形成するものとして各種の電子ビーム無光装置が用
いられているが、この装置では精度良い無光を可能とす
るため試料の高精度な位置合わせが必要となる。このた
め、試料、カセット或いは試料台等(=位置合わせ用マ
ークを設け、このマークを電子ビームで走査して得られ
る反射電子、2次電子或いは吸収電子等に基づいてマー
ク位置を検出し、これ(;より試料の位置合わせな行う
よう(=シている。
ところで、上記マーク位置の検出−二用いられるマーク
位置検出装置として、最近次の111+21に示す手法
を利用したものが考案されている。
(1)、マークからの反射電子を検出して得られるマー
ク信号のピークと基準値とから、マーク部が2値信号の
「1」を得るようなレベルで!−り信号を2値化し、2
値信号の「1」と電子ビームの走査位置とから1次モー
メントを算出してマークの中心位置を求める手法。
(21マーク信号なA/Dfpして記憶回路に記憶する
と共に、複数回の電子ビーム走査を行いマーク信号のA
/D変換値を平均加算し、ノイズ成分を除□去する。か
くして得られたマーク波形のP−P値(Poak  t
o Peak )からスライスレベル以上め、そのスラ
イスレベル以上のマーク波形のλ/D変換値と電子ビー
ムの走査位置とから1次モーメントを算出してマークの
中心位置を求める手法。
しかしながら、この種の手法を用いたマーク位置検出装
置にあっては次のような問題があった。すなわち、前記
s1の手法では、マーク信号の一部しか利用していない
ため、マーク中心位置の検出hiが劣る。また、前記第
2の手法では、λ/D変換したマーク波形を平均加算す
るため(−多大な時間を要し、かつそのための記憶回路
が必要となりコスト尚を招く咎の間融があった。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、位置合わせ用マークの中心位置検出を
高nrit<二、かつ短時間で行い得るマーク位置検出
装置を提供することCユある。
まず1本発明の詳細な説明する0本発明は、位置合わせ
用マークを電子ビームで走査して得られる反射電子、2
次電子或いは吸収電子を電子検出器で検出し、この検出
信号の微分波形を所定の振幅閾値Xoでスライスし、閾
値Xo以上の微分波形の時系列が所定の連続時系列閾値
Go以上連続している場所をマーク端と判足し、このと
きの上記検出信号の振幅値XAを記憶し、該振幅値Xム
より大きな検出信号の振幅値と電子ビームの走査位置と
から1次モーメントを算出し、この算出結果をマークの
中心位置として検出するようにしたものである。
したがって本発明によれば、マーク信号全体の情報を無
駄なく利用でき、→−り中心位置の検出を精度良く行う
ことができる。また、平均加算する必要がなく、そのた
めのメモリが不要となり、さら(:平均加算のための時
間も不要となる。しかも、電子ビーム走査と同時(二計
算するよう4=シているので、!−り中心位置検出のた
めの時間を短縮化し得る等の効果を奏する。
以下1本発明の詳細を図示の実施例(二よって説明する
第1図は本発明の一実施例の概略構成を示すブロック図
である。図中1は位置合わせ用マークであり、このマー
クIを電子ビーム2で走査したときζ=得られるマーク
1からの反射電子は。
反射電子検出器3にて検出される。−ここで、反射電子
検出器3の検出信号(マーク信号)4は。
第2図(二示す如く電子ビーム2がマーク1を横切ると
きその振幅が太きいも゛のとなる。マーク信号4はアナ
ログ・デジタル・コンバータ(以下A/Dと略記する)
5(:供給され、デジタル信号(−変換される。そして
、この変換出力Xはmlの遅延回路(以下DLと略記す
る)6を介すると共(;、直接減算器7I=供給される
。fIk算器7では、上記A/D5の変換出力XとDL
6を介した遅延信号X′\との差x−x’が算出され、
この差出力x−x’は彼達するモーメント計算領域決定
回路8に;供給される。また、前記変換出力Xは第2の
DL9を介して上記モーメント計算領域決定回路8、乗
算器10および第1の累積加算器11に供給されるもの
となっている。
′−万、電子ビームの位置を示すカウンタ12の出力信
号Aは第3のDLi3を介して乗算器10(二供給され
る1乗算器10では、第2および第3のDLi 、I 
Jを介した各遅延出力X″。
A′が乗算され、この乗算出力X”’* A’はI82
の累積加算器14(=供給される。′!II&2の累積
加算器14では、前記そ−メント計算領域決定回路8か
らの制御出力MpHより上記乗算出力x″%A′が累積
加算される。そして、この累積加算出力ΣX″・A′は
一時記憶回路15に供給される。また、第1の累積加算
器11では、上記第2の累積加算器14と同様に制御出
力Mpにより前記遅延出力X″が累積加算され、この累
積加算出力ΣX”  は一時記憶回路15C:供給され
る。一時記憶回路15では、モーメント計算領域決定回
路8からの制御出力Msにより上記各累積加算出力ΣX
″・A″、ΣX”が一時的に記憶され、この記憶情報は
OjU J r;に転送される。そして、この0PU7
6によりΣX”・A′/ΣX″が演算され%1次モーメ
ント、つまりマーク1の小心位置が検出されるも、のと
なっている。  ′ ところで、前記モーメント計算領域決定回路8は第3図
(二示す如く構成されている。すなわち、コンパレータ
(以下OMPと略記する)21、〜21.カウンタ28
.〜,30.フリップ・フロップ(以下F−Fと略記す
る)31、ラッチ回路32、ANDゲート33.〜.3
8およびORゲート39等から構成されている。
そして、前記減算器7の出力4(差出力x−x’)はO
M P 2 J (:、供給される。OMPjJ1では
上記差出力x  xl と設定値(振幅−値)Xoとイ
ズによる減算器7の出力より大きな値に選ばれており、
x−x’ ≧Xoをとること(二より電気系ノイズの影
響を受けないことになる。F・FJJの反転出力Qが初
”めセットされていて。
OMP!’Jの出力x−x’≧Xo  の期間がカウン
タ28でカウントされる。このカウンタ28の内容はO
M P 22 (=供給され、設定値(連続時系列−儀
) G oと比較される。そして、カウンタ28の内容
が設定値Go以上のときOMP22の出力によりF−F
JJがセットされ、その非反転出力Qが「1」となる、
:Lら$二、 OMt’22の出力によりカウンタ29
がクリアされると共4=、ラッチ回路32に前記第2の
DL9を介した遅延出力X″が一時記憶される。(この
ときの記憶内容をXAとする。)設定値Goはマーク1
の設置面のざらつきによるノイズとマーク端(立上り又
は立下り)とを区別するための御飯である。すなわち、
前記減算器1の出力x−x’が設定値Xoより大きく、
その期間がGoクロック以上連続したときがマーク端と
して検出される。また、減算器7の出力x−x’が設定
値Xoより大きく、その期間がGoクロックより短い場
合は、マーク1の設置面のざらつき(=よるノイズとし
て無視される。カウンタ29はマーク1の設置面のざら
つきによるノイズをカウンタ28でカウントした分をク
リアするためのものであ、す、クリアパルスを発生する
条件はカウンタ29の内容が設定値Loより大きくなっ
た場合で、OMPjJの出力ζ二よりカウンタ28がク
リアされる。
一万、前記F−131の非反転出力夷が「1」になると
、マーク1の幅を検出するために、カウンタ30でその
期間がカウントされる。
また、前記遅延出力X″とラッチ回路32の記憶円谷X
ムとがO,MP24+:て比較される。
OMP24’の出力x”>xム、F−FJJの非反転出
力Qおよびクロック信号はANDゲート36を介して出
力され、これ(二よりモーメントを計算する期間が決め
られる。そして、kND36の出力が制御出力Mpとし
て前記第1および第2の累積加算器x、x、1ar二そ
れぞれ送出されるものとなっている。
また、OMP、24の出力X”<XA、OMP25の出
力M)Mo(カラyり30の内容と設定(ii M o
とを比較した出力)およびOMP2gの出力M < M
、mIn (カウンタ゛30の内容と設定値Mminと
を比較した出力)が満足されたもの(論理積)は人ND
ゲート37を介してエラー信号として出力される。さら
C二、OMPjJの出力X″(XA 、 OMP 2 
gの出力M≧Mm1mおよびOMP27の出力M≦Mm
ax(カウンタ30の内容と設定値Mmaxとを比較し
た出力)が満足されたもの(論理積)はλND3Bを介
し制御出力Msとして前記一時記憶回路15(二送出さ
れる。また、OMP27の出力M ) M maxの場
合は、マーク1の幅が大きすぎるのでエラー信号−とし
て出力される。そして、上記各エラー信号および制御出
力MzはORゲート19を介してカウンタ28.〜.3
0およびF・FJJに送出され、これ鴫:よりモーメン
ト計算領域決定回路8は初期状態に戻るものとなってい
る。
このよう(二構成された本装置の作用(二ついて9i/
&4図1ml〜(glを適時参照して説明する。
まず、第4図(1)(二示す如きマーク1を電子ビーム
2で走査したときC二得られるマーク信号は入/D5に
よりアナログ・デジタル変換され。
この変換出力Xを同図1bl 1=示す如くなる。また
この変換出力Xを第1のDL6により遅延させること(
二より第4図(cl g”:、示す如き遅延出力X′が
得られる。したがって、減算器1の出力X −X′は第
4図(dl (:示す如くなる。この出力X−X′がモ
ーメント計算領域決定回路8に供給されると、該回路8
内のOMPjJ(二より上記出力x−x’ と設定値X
oとが比較される。そして、x−x’≧Xoとなるとき
、OMP21の出力が第4図(el(二示す如く 「1
」となる、OMP21の出力が「1」となる期間、っま
りx  xl≧Xoとなる期間が設定値Goより短いと
エラーと判定され%モーメント計算領域決定回路Iは初
期状態に戻り次の信号に備える。OMP’21の出力が
「1」となる期間が設定値Goを越えると、モーメント
計算回路8円のF−F31の非反転出力Qが−、4図げ
)(二示す如く「1」となり、これ(二よりマーク端と
判定される。
一万、モーメント計算領域決定回路8には、前記変換出
力Xを$2のDL9を介して得られる第4図1g1 (
=示す如き遅延出力X′′が供給されている。そして、
F−F31の非反転出力Qの立上り時点での遅延出力X
 ”の振幅値Xムがラッチ回路32に一時記憶される。
そして、上記遅延出力X ”がX ”≧Xムとなる期間
P−F31の非反転出力Qが「1」となり、この期間前
記制御出力Mpが累積加算器1’l、14に送−出され
る。このため、累積加算器11.1’4ではx It 
> xム となる期間(=おいてΣX″・A′およびΣ
X″が計算される。そして、上記累積加算ΣX″IA’
、ΣX”が0PU16にてΣX#′・A#/ΣX″なる
演算処理され1次苺−メ゛ント、っまリマーク1の中心
位置が求められるととC;なる。
かくして本装置によれば、マーク1の中心位置検出を、
マーク信号全体の情報を無駄なく利用して行うことがで
きる。このため、位置検出の高精度化をはかり得る。ま
た、11t子ビームの走査と同時(二各種演算を行うよ
う(ニジているので、位置検、出(二要する時間を短縮
化することができる。しかも、平均加算を行う必要がな
いため、そのためのメモリが不要となりコスト高を招く
こともない。
なお、本発明は上述した実施例(=限定されるものでは
ない。例えば、前記反射電子検出器の代6月二は、!−
りを電子ビームで走査したときに得られる吸収電子或い
は2次電子を検出するものを用いてもよい、さらに、電
子ビームの代りに光ビームを用いることも可能である。
ただし、この場合電子検出器の代る1二光検出器を用い
る必要がある。また、前記モーメント計算領域決定回路
の構成は、仕様に応じて適宜変東することができる。さ
ら(=、前記遅延回路の各遅延定数および各設足値Xo
、Go等は、仕様(二応じて適宜定めればよいのは勿論
のことである。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、檀々変形し
て実施することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の概略構成を示すブロック図
1%2図は上記実施例(二係わる電子ビーム走査とマー
ク波形との関係を示す図、第3図は上記実施例のモーメ
ント計算領域決定回路の具体的回路Wt敗図、*&4図
(al −1glは上記実施例の作用を説明するための
図である。 1・・・マーク、2・・・電子ビーム% 3・・・反射
電子検出器、4・・・マーク信号、5・・・アナログ・
デジタル・コンバータ(ム/D)、6,9.13・・・
遅延回路(DL)、7・・・減算器%8・・・モーメン
2ト計算領域決定回路、10・・・乗算器、11゜14
・・・累積加算器、12・・・カウンタ、15・・・一
時記憶回路% 16・・・OPU。 出−人代理人 弁理土鈴 圧式 彦

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 位置検出に供されるマークを電子ビームで走査し該走査
    C二よる反射電子%22次電子或は吸収電子を検出して
    マーク信号を得る手段と、上記マーク信号から微分波形
    を作り該微分波形を所定の奈幅閾値Xoそスライスして
    よ記歓分波形からノイズ成分を除去する手段と、上記−
    値Xo以上の微分波形の時系列を所定の遅絖時系列−値
    Goと比較し、上記微分波形の時系列が上記閾値Go以
    上となるとき該微分波形を一マーク端と判定する手段と
    、上記マーク端の判定(二よりマーク端(;おける振幅
    値より大きな前記!−り信号の振幅値と前記電子ビーム
    の走査位置とから1次モーメントを算出して前記マーク
    の中心位置を求める手段とを具備してなることを特徴と
    するマーク位置検出装置。
JP56167551A 1981-10-20 1981-10-20 マ−ク位置検出装置 Granted JPS5868931A (ja)

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JPS5868931A true JPS5868931A (ja) 1983-04-25
JPS6233735B2 JPS6233735B2 (ja) 1987-07-22

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