JPS59207624A - マ−ク検出回路 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、電子線描画装置等のような荷電粒子線装置に
おいて、ウェハーやマスク等に付したマークの位置を安
定に検出するのに好適なマーク検出回路に関する。

〔発明の背景〕

電子線描画装置等のような荷電粒子線装置では、ウェハ
ーに直接ＩＣを形成したシ、マスクにＩＣパターンを形
成したシすることができることは周知である。かかる装
置にて、たとえば、ウェハーに直接ＩＣを形成しようと
する時、前回描画した層のパターンと今回描画しようと
する層のパターンとの一致がとれていることが必要であ
シ、この目的のために合わせマークをつけ、このマーク
位置を知ることによって層間のパターンの一致がとれる
ように補正し、描画をすることもよく知られている。

第１図は、従来のマーク検出回路の構成を示す図で、囚
はそのブロック図、■はマーク、（Ｑは波形図を示す。

同図にて、電子ビーム１は、偏向器２による走査によっ
てウェハーけたけマスク等）３の所定の位置、たとえば
、ウェハー３に付したの）に示すような形状のマーク４
上、位置ＸｏからＸＩ２に向って順次照射される。この
結果、マーク４から発生する反射電子ないし二次電子信
号５を例えばＢ　Ｂ　Ｄ　（Ｓｏｌｉｄ　５ｔａｔｅ　
１）ｅｔｅｃｔｏｒ）セフす６で検出すると、その出力
線７には、同図（Ｑに示す如く、マーク形状に関した波
形信号が得られる。

なお、レベルＥｔは、電子ビームをウエノ・−に照射す
ることによるバックスキャツタレベルである。

故に、同図（Ｑに示しているようにスライスレベルＥｓ
を設定し、このスライスレベルＥＩをよぎった点、たと
えばこの場合には、ＸＳ　＋　Ｘｓ　＋　ｘｅ　１Ｘｏ
７５Ｚマークのエツジ部分であることがわかる。

電子ビームがたとえば矩形ビー）合、そのショット（移
動）間隔をたとえば１μｍとすると、Ｘｏの場所から３
．５，９．１１μｍの所にマークのエツジ部分が存在す
ることになる。このようにマーク位置に関する情報デー
タをもとめる機能を持つブロックを処理回路と呼ぶこと
とし、同図８で示す。処理回路８の出力はＣＰＵ９に転
送され、必要な演算をすることによってマーク位置が求
められる。

したがって、上記したようなマーク検出方法が成シたっ
ためには、電子ビームが一定の強さで、かつマークも同
じであるならば、マーク波形のＤＣレベルや振幅は時間
の経過に無関係に常に一定でなければいけないことは明
白である。この理由によって、従来多くの場合、マーク
波形信号の検出から処理に至る迄のマーク検出回路系は
ＤＣ結合にしていた。しかし、ＳＳＤセンサのような検
出器は半導体である故、バイアス電流の温度依存性、経
時変化によって、あるいは光電子増倍管のような検出器
にあっては後続する増幅器等の温度依存性、経時変化に
よって、第１図のの）に示すＤＣレベルＥｔが変動して
しまい、マーク波形がスライスレベルＥａの範囲を越し
てしまうため、定期的にスライスレベルＥｇを調整した
り、系のオフセット調整をしなければならない欠点があ
った。また、ＳＳＤ等の検出器によっては短時間（数十
秒）の間に出力の直流レベルが変動するものも有シ、場
合によってはマーク検出が不能になる欠点があった。

上記欠点を解決するために、マーク検出回路系をＡＣ結
合にすることが考えられた。しかし、この場合にはマー
ク検出をする直前の信号レベルの影響を受けてしまうと
云う別の問題が生じる。

すなわち、第２図は、そのためにコンデンサＣを使って
直流成分をカットする方法を示した図で、（４）はその
ブロック図、■および０は波形図である。

同図において、第１図と同じ引用番号は同じものを示し
、Ｒは抵抗である。ところで、電子ビーム１はウェハー
３を常に照射している訳では無い。

描画位置を移動する時はオフであるし、描画条件に応じ
て電子ビーム１の強さも変化する。出力線１１における
この様子を第２図の■の描画パターン露光中すなわち描
画期間（斜線部分）で表わす。

このような描画期間における電子ビームの強さの変化に
よシ、同図（ト）で示すマーク検出期間におけるマーク
波形のように波形のベースレベルがＥｔ←Ｅｔ′といろ
いろ変化する。換言すれば、ある電子ビームの強さを条
件にしてスライスレベルを設定すると、別の条件では具
合が悪くなるという欠点が生じる。

上記したように、単純にコンデンサで直流成分をカット
する方法は問題が有る。そこで、このような問題をさけ
るために、コンデンサの放電時定数を十分に短くしてお
くことが考えられる。この場合には、マーク検出の開始
時点における処理回路８０入力直流レベルは常に零（ト
）であるから、出力線１１からは、同図の波形（Ｑで示
すように、安定な直流レベルを得ることが可能になる。

しかしながら、この場合においても、時定数が短いと、
波形信号そのものも微分された形となり、電子ビームの
走査速度に依存して信号の振幅も変化してしまうという
別の問題が生じる。

以上詳述したように、従来の方法では一長一短が有シ、
マーク位置を安定に検出するという点で満足できる方法
がなかった。

〔発明の目的〕

本発明は、か＼る点に着目してなされたものであシ、マ
ーク波形の形を乱さず、かつ荷電粒子ビ−ム強度のいか
んに拘らず、直流レベルを常に一定値に保つことができ
、マーク位置を安定に検出可能ならしめるマーク検出回
路を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、本発明では、マーク上に荷
電粒子ビームを走査することによってマークから発生す
る反射電子もしくは二次電子信号を検出する手段と検出
されたマーク波形信号をスライスレベルと比較してマー
ク波形信号がスライスレベルをよぎった時の荷電粒子ビ
ーム位置を求める処理手段とを、コンデンサで結合し、
さらにかかる処理手段とアースとの間にスイッチ手段を
設け、これを描画パターン露光中は閉回路とし、マーク
検出期間は閉回路とするように構成したものである。

〔発明の実施例〕

前述したよりなＳ８Ｄセンサ等のような検出器のドリフ
トを避けるためには、コンデンサを使い直流成分がカッ
トされる構成にすることが有利である。このような構成
の下で、描画期間の信号の直流レベルが、マーク検出期
間に影響しないようにすることが重要となる。

第３図は、その解決策である本発明の基本的構成を示す
図で、囚はブロック図、（６）はその信号波形図を示す
。以下、回路の説明をする。

先ず、描画期間は、スイッチＳをオンにしておく。この
状態では、出力線７の電圧レベルは、例えば１■でもＩ
ＯＶであっても、出力線１１の電圧は零Ｖである。次い
でマーク検出期間に入ると、電子ビームは遮断され、マ
ークが存在する近傍に電子ビームの位置が移動する。な
ぜならば、ウェハー（またはマスク等）３が予定しない
場所に描画されないようにするためである。したがって
、この時のコンデンサＣの両端には、ｓｓＤセンサ等の
検出器６のオフセット電圧がチャージされる。

一方、コンデンサＣの出力側すなわち、出方線１１のレ
ベルは、スイッチＳによってショートされているため、
当然零Ｖのままである。このようにして時間が経過後、
時刻ＴｌＴｌに至ったならばスイッチＳをオフにし、マ
ーク検出に必要な強さの電子ビームをウェハーに照射、
走査する。この時の出力線１１におけるマーク波形は、
同図（ロ）に示す通りである。すなわち、検出器６のオ
フセット電圧の影響が取シ除かれ、安定なマーク信号波
形のみが処理回路８に入力されることになる。処理回路
８は、このマーク波形信号を、スライスレベル設定回路
１４で設定されるスライスレベルＥｌｌで、２値化する
ことによって、マークのエツジ部分を検出し、出力線１
５にそのマークのエツジ部に関する情報データを出力す
る。

なお、第３図■にて、マーク波形のペデスタル分（ＥＰ
　）を零Ｖにする必要がある場合は、マーク近傍に電子
ビームを移動し、マーク検出に必要な強さの電子ビーム
をウェハーに照射した後、同図のスイッチＳをオフにす
れば良い。

第４図は、本発明を電子線描画装置に適用した場合の一
実施例を示すブロック図である。なお、図において、本
発明に直接関係無い機能部は省略しである。以下、同図
にて動作を説明する。

（９） 電子ビーム１がウェハー３を照射すると、反射電子信号
がＳＡＤセンサ等の検出器６で検出される。この信号は
、所定の大きさになるように増幅器１２で増幅され、出
力線７に出現する。この時、電子線描画装置は、いま、
描画状態であるとすれば、スイッチＳはＣＰＵ９の指令
によって、制御回路１３を経由し、オンになっている。

よって、出力線１１の電圧はほぼ零Ｖを保つ。なお、図
中の抵抗Ｒｓは、スイッチＳでコンデンサＣをショート
シた場合、過大電流がループの中で流れ、素子にダメー
ジを与えないように使う保護抵抗で、場合によっては、
不要となるものである。

描画が終了し、マーク近傍に電子ビームが移動し終えて
からマーク検出動作が始まると、ＣＰＵ９はスイッチＳ
をオフにする。この結果、ウェハー３上のマークを電子
ビーム１が走査すると、出力線１１には、第３図の［Ｆ
］で示したマーク信号波形が出現することはすでに説明
した通シである。

ただし、出力線１１のマーク信号のペデスタルレベル（
第３図■参照）Ｅｐは、時間の経過に伴い（１０） 零Ｖに向って指数函数的に落ちてくることは明らかであ
る。したがって、ＣＲＬの時定数は、１回のマーク検出
に要する時間の間に許容できる上記Ｅｐの変動分よシも
十分に大きく選ぶ必要がある。

このようにして得られたマーク波形信号は、増幅器１０
で適当な大きさ迄増幅され、処理回路８に入る。処理回
路８とスライスレベル設定回路１４によって、第１図の
波形（Ｑで示したように、設定されたスライスレベル（
同図ではＥｓ）をよぎった時の電子ビームの位置を求め
る。すなわち、マークのエツジ部を検出し、処理回路８
の内部メモリーにストアする。このような一連の動作が
終了後、ＣＰＵ９はこのエツジ部の情報データを上記メ
モリーから読みと９、演算をしてマークの座標を求める
。そして、このデータにもとづき必要に応じて電子ビー
ム、偏向回路２の偏向量を制御し、ウェハーの目的の場
所にパターンを描画する。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く本発明によれば、ＳＳＤセンサや光電
子増倍管等のような検出器の、主として（１１） バイアス電流の温度依存性や経時変化に起因するオフセ
ット変動、或いは検出器に後続する増幅器等の温度依存
性や経時変化に起因するオフセット変動を実質的に無く
すことができる。したがって、本発明を例えば電子線描
画装置等のような荷電粒子線装置におけるマーク検出に
用いれば、性能的に安定なマーク位置検出を実現するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来装置におけるマーク検出回路を説明する
図で、（４）はそのブロック図、■はマーク、０は信号
波形図を示し、第２図は、従来のマーク検出回路を説明
する図で、囚はそのブロック図、［Ｆ］）および０は信
号波形図を示し、第３図は、本発明の基本的構成を説明
する図で、囚はブロック図、（ト）は信号波形図を示し
、第４図は、本発明の一実施例を説明するブロック図で
ある。 １・・・電子ビーム、２・・・偏向回路、３・・・ウェ
ハー、４・・・マーク、６・・・検出器、８・・・処理
回路、９・・・ＣＰＵ、１０．１２・・・増幅器、１３
・・・制御回路、（１２） （１３） 第　１　　図 吟閏 第　２　口 χ　３　図 Ｓ：才ン　　　　　　　　　Ｓ：オフ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、マーク上に荷電粒子ビームを走査することによって
   、該マークから発生する反射電子もしくは二次電子信号
   を検出する手段と、該マーク検出手段によシ検出された
   マーク波形信号をスライスレベルと比較して、該マーク
   波形信号が該スライスレベルをよぎった時の荷電粒子ビ
   ーム位置を求める処理手段とを具備して、前記マークの
   位置検出を行うようにしたマーク検出回路において、前
   記マーク検出手段と前記処理手段とをコンデンサで結合
   し、さらに前記処理手段とアースとの間にスイッチ手段
   を設け、該スイッチ手段を、描画パターン露光中は閉回
   路とし、マーク検出期間は開回路とするように構成した
   ことを特徴とするマーク検出回路。