JPS63236912A - マ−ク位置検出方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、試料上に形成された金属マークやエツチング
マーク等のマーク位置を検出するためのマーク位置検出
方法に関し、更に詳しくは、電子ビーム等の露光装置や
電子ビーム測長様に使用されるものであって、例えば電
子ビームを細く絞り、検出すべきマーク上に走査させる
と共に、マーク上から跳ね返った反射電子や２次電子等
の情報信号を検出し、信号処理することにより、マーク
位置を検出する検出方法に関する。

（従来の技術） ＩＣやＬＳＩ等のパターン形成に用いられる電子ビーム
等の露光Ｑｉｉ！は、描画パターンの位置決めのために
、電子ビーム等でウェハ上に形成されたマークの位置を
検出し、ウェハ位置のずれを制御しながらパータン描画
を行うようになっている。

第４図及び第５図は、このような電子ビーム等の露光＠
置に使用されているマーク位置検出方法の説明図である
。これらの図の（ａ　）において、ＳＢは検出すべきマ
ークＭＫが形成されている例えばウェハのような試料で
あり、ＥＢは細く絞った電子ビームで、マークＭＫを横
切るように矢印方向に走査される。ここで、第４図はマ
ークＭＫを金属材料で形成した場合、第５図はマークＭ
Ｋをエツチングによって形成した凹凸マークの場合を示
している。これらの図において、（ｂ）は電子ビームＥ
Ｂを矢印方向に走査した時、跳ね返った反射電子を検出
する検出器からの信号（ＡＤＤ信号）波形である。

金属材料からなるマークの場合、第４図（ｂ　）に示す
ように、マークＭＫ上を電子ビームが走査している時、
信号振幅が大きくなる。この信号は例えば微分回路を経
ることによって、第４図（Ｃ）に示すような微分信号（
ＭＤ倍信号に変換される。

エツチングによって形成した凹凸マークの場合、第５図
（ｂ　）に示すように、マークＭＫのエツジ上を電子ビ
ームが走査する時、振幅が急激に大きく又は小さくなる
ような微分信号（ＭＤ倍信号が得られる。

第６図は、従来のＭＤ倍信号処理方法を示す動作波形図
である。（ａ　）に示すような波形のＭＤ倍信号、（ｂ
）に示すようにそのピーク波形が同極性となるように絶
対値反転され、次に、この絶対値反転した信号を微分す
ることで、（Ｃ）に示すように零レベルを横切るような
微分信号を得る。

マーク検出カウンタは、（ｄ　）に示すように、微分信
号が零を横切る時点までの時間ｔＡ、ｔ８を計測するこ
とによって、マークＭＫのエツジの位置を正確に検出で
きるようにしている。尚、マークＭＫの位置は、エツジ
位置の中間位置であり、それは演算によって求められる
。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述したような従来のマーク検出方法は
、次に述べるような問題点がある。

即ち、第７図（ａ　）に示すように電子ビームＦＢの走
査始点ＳがマークＭＫ上にある場合、マーク検出カウン
タは（ｂ）に示すようにマークＭＫの一方のエツジのみ
による信号で作動することになり、両エツジの中間位置
であるマーク位置検出はできない。

又、第８図＜ａ　＞に示すように検出すべきマークがＭ
ＫＩ、ＭＫ２と近接して設けられている場合、マーク検
出カウンタが２つしかないために最初のマークＭＫ１の
位置はマークの両エツジでｔＡ、ｔｓとカウントできる
が、次のマークＭＫ２の位置ではカウンタがないために
、マーク位置は検出できない。又、仮にｔｃ＋　ｔｏ検
出のためハード的にカウンタを追加しても、その結果に
対して試料面からマーク面を横切ったエツジか、マーク
面から試料面を横切ったエツジか、そのままでは認識で
きないため、６通りの組合せについてチェックする必要
があり、大変手間がかかる。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、その目
的は、検出すべきマーク上から電子ビームの走査が始ま
ったような場合や、複数のマークが近接して形成されて
いるような場合にも、正確にマーク位置の検出が行える
マーク位置検出方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 第１図は本発明方法の原理を示すフローチャート、第２
図は本発明のマーク位置検出方法の原理を説明するため
の図である。

本発明のマーク位置検出方法は、第２図（ａ　）に示す
ように細く絞ったビームを検出すべきマークＭＫ上を横
切るように走査させると共に、マークＭＫ上から跳ね返
った反射ビームを検出することによって前記マーク位置
を検出Ｊる検出方法であって、前記反射ビームを検出す
ることによって前記マークのエツジ部分で正極性、負極
性の向きに変化する（ｂ）に示すような微分波形信号を
得、この微分波形信号を正、負極性の一定しベル信号＋
Ｌ、−Ｌと比較することによって微分波形信号の最大ピ
ークと最小ピークとをそれぞれ認識し、（Ｃ）に示すよ
うに最大ピーク信号の発生時点に対応して最大カウンタ
を作動させ、最小ピーク信号の発生時点に対応して最小
カウンタを作動させ、最大カウンタ及び最小カウンタの
計数値ｔ＾、ｔＢからマーク位置を検出するようにした
ものである。

（作用） 微分波形信号の最大ピークは、マークＭＫの左側エツジ
位置を代表するものであり、最小ピークはマークＭＫの
右側エツジ位置を代表している。

従って、これらの各ピークの向き及び各ピーク信号の発
生時点を一対の信号として信号処理することで、正確に
マーク位置を検出できるようにしている。

（実施例） 以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。

第３図は本発明のマーク検出方法を実現する装置の構成
説明図である。ここでは電子ビーム描画装置において、
描画パターン位置決定のために用いられる例を示す。

図において、１は電子ビーｌ−を発射させる電子銃、２
は電子銃１からの電子ビームを細く絞るための電子レン
ズ、３は細く絞られたビームＥ８を試料ＳＢに設けられ
たマークＭＫ上に走査させる偏向器である。４は電子ビ
ームＥＢの走査と共に反射する反射ビームを検出する検
出器、５は増幅器、６は増幅器５を介して印加されたＭ
Ｄ倍信号ディジタル信りに変換するＡ／Ｄ変換器、７は
ディジタル信号に変換されたＭＤ倍信号一旦記憶するＭ
Ｄメモリである。

８は装置全体を統轄、制御するマイクロプロセッサ（Ｃ
ＰｔＪ）　、９はＣＰＵ８のインターフェイスで、ＭＤ
メモリ７及びラッチ回路１ｏがそれぞれ結合している。

ＣＰＵ８は、ＭＤメモリ７に一旦記憶したＭＤ信号デー
タをタイミングパルスに同期して、ラッチ回路１０に転
送する。１１はラッチ回路１０に結合し、ＭＤ倍信号最
大ピーク値をラッチする最大値ラッチ回路、１２はラッ
チ回路１０に結合し、ＭＤ倍信号最小ピーク値をラッチ
する最小値ラッチ回路である。

１３．１４はコンパレータで、ラッチ回路１０からへ入
力側に印加されるデータと、ラッチ回路１１．１２から
Ｂ入力側に印加されるデータとを比較する。１５はタイ
ミングパルスを計数するタイミングパルスカウンタ、１
６．１７はタイミングパルスカウンタ１５からの現在の
パルス数を入力するラッチ回路である。１８．１９は各
コンパレータ１３，１４からの比較結果を示すＸ、Ｙ出
力及びタイミングパルスを入力するロジック回路で、各
ラッチ回路１１．１２．１６．１７にそれぞれクロック
信号ＣＬＫを与えるためのものである。２０はコンパレ
ータで、ラッチ回路１０がらのＭＯ信号データと正極性
及び負極性の一定しベル信号＋し、−Ｌとを比較し、Ｍ
Ｄ倍信号大きさに応じたレベルフラッグ信号をＣＰＵ１
に出力する。

このように構成した装置の動作を説明すれば、以下の通
りである。

電子銃１から出射した電子ビームＥＢは偏向器３に与え
られる信号によって、マークＭＫ上を横切るように走査
される。ＭＤメモリ７は、この時、Ａ／Ｄ変換器６を介
して出力される第２図（ｂ）に示すようなＭＤ信弓デー
タを記憶する。

コンパレータ２０は、ラッチ回路１０を介して出力され
るこのＭＯ信号データと、正極性、負極性の一定レベル
の信号十り、　−りとを比較し、ＭＤ信号データの大き
さによって次のようなレベルチェックフラッグ信号を出
力する。

ＭＤ＞＋Ｌ　　　　　　　フラッグ−１＋Ｌ≧ＭＤ≧−
し　　　フラッグ−Ｏ ＭＤ＜−Ｌ　　　　　　　フラッグ−２ＣＰＵ１は、こ
のようなフラッグ信号を受け、各フラッグ信号に応じて
、次のような各動作を行う。

（フラッグ信号の変化　０→１→０の場合）先ず、フラ
ッグ信号、０→１の変化で、ラッチ回路１１及び１６を
リセットする。そして、一定レベル＋Ｌより大きなＭＯ
倍信号ＭＤ＞＋Ｌ）のデータ転送時に、ＭＤ倍信号最大
値をランチ回路１１にホールドさせ、その詩のＭＤカウ
ント数（このカウント数は最大値が現われた時点での走
査位置に対応している）をラッチ回路１６にホールドす
る。そして、フラッグ信号が１→０に変化する時、ＣＰ
Ｌｌｌはラッチ回路１１．ラッチ回路１６にそれぞれホ
ールドされた値を読み込む。

これによって、ＭＤ倍信号最大値を認識することができ
、又、その時の走査位置を知ることができる。

（フラッグ信号の変化　Ｏ→２→Ｏの場合）先ず、フラ
ッグ信号、０→２の変化で、ラップ回路１２及び１７を
リセットする。そして、一定レベル−しより小さなＭＤ
倍信号ＭＤ＜−Ｌ）のデータ転送時に、ＭＤ倍信号最小
値をラッチ回路１２にホールドさせ、その時のＭＤカウ
ント数（このカウント数は最小値が現われた時点での走
査位置に対応している）をラッチ回路１７にホールドす
る。そして、フラッグ信号が２→０に変化する時、ＣＰ
Ｕ１はラッチ回路１２．ラッチ回路１７にそれぞれホー
ルドされた値を読み込む。

これによって、ＭＤ倍信号最小値を認識することができ
、又、その時の走査位置を知ることができる。

そこで以上の検出回路より第９図（ａ　）のような近接
する３本のマークＭＫＩ〜ＭＫ３についてマーク検出し
た場合は、（ｂ）に示すような波形処理を行い、その結
果を（Ｃ）のように、最大カウンタ、最小カウンタとを
ＣＰＵにひとつのセットとして記憶する。この時ＣＰ’
ＬＩの処理によって最小カウンタを認識した侵或いは、
最大カウンタを認識した後に続（プて最大カウンタを認
識した場合は、セットカウントをアップし、これによっ
て、片エツジしか認識できない場合も片エツジのデータ
として認識できる。

ＣＰＵ１は、以上のようにして得られた各ラッチ回路１
６．１７の各データをひとつのセットとして、読み取り
、記憶することによってマークＭＫの位置を左側のエツ
ジ部分の位置、右側のエツジ部分の位置とそれぞれ明確
にして知ることができる。

このような動作を行う装置によれば、例えば第７図（ａ
　）に示すように電子ビームをマーク上から走査するよ
うな場合においても、ＭＤ倍信号最小値の認識により、
マークＭＫの右側エツジ部であることを知ることができ
るのでこれにより、真のマークの値は左側にあることが
わかり、再度走査位置が補正できる。又、第８図（ａ　
）に示すようにマークＭＫ１．ＭＫ２が近接して形成さ
れているような場合にも、ＭＯ低信号最大値と最小値を
１組にして認識することから、各マークＭＫＩ。

ＭＫ２の認識が行える。

尚、上述した実施例では、各コンパレータやラッチ回路
によってＭＯ低信号最大、Ｒ小値を得るようにしたが、
ＣＰＵ１内のソフトウェアによって同様の動作を行わせ
るようにしてもよい。又、マーク上を横切るように走査
するビームとしては、電子ビームの他に例えばイオンビ
ームでもよい。

（Ｒ明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明のマーク位置検出方
法によれば、試料上に形成されたマークがビーム走査方
向に複数存在していても、正確にマーク位置を検出する
ことができる。又、ビームの走査がマーク上から始まっ
てしまったり、マーク上で終った場合でも、そのことを
認識して走査始点を適正に修正することができるため、
正確にマーク位置を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の原理を示すフローチャート、第２
図は本発明のマーク位置検出方法の原理を説明するため
の説明図、第３図は本発明のマーり位置検出方法を実現
する装置の構成説明図、第４図及び第５図は電子ビーム
等の露光装置に使用されているマーク位置検出方法の説
明図、第６図は従来のＭＯ低信号処理方法を示す動作波
形図、第７図及び第８図は従来のマーク位置検出方法の
問題点を説明するための図、第９図は実施例装置の動作
を説明するための図である。 ＥＢ・・・電子ビーム　　　　ＭＫ・・・マーク８・・
・ＣＰＵ １０．１１，１２．１６．１７・・・ラッチ回路１３．
１４．２０・・・コンパレータ １８．１９・・・ロジック回路 特許出願人　　日　　本　　電　　子　　株　　式　　
会　　礼式　　理　　人　　　弁　　理　　士　　　井
　　島　　藤　　治外１名 第１図 第２図 ビーム位置 第４　図 第５　図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　細く絞ったビームを検出すべきマーク上を横切るよう
   に走査させると共に、マークから得られる情報信号を検
   出することによって前記マークのエッジ部分で正極性、
   負極性の向きに変化する微分波形信号を得（ステツプ１
   ）、この微分波形信号を正、負極性の一定レベルと比較
   することによつて微分波形信号の最大値と最小値とをそ
   れぞれ認識し（ステツプ２）、前記最大値の発生時点に
   対応して最大カウンタを作動させ、前記最小値の発生時
   点に対応して最小カウンタを作動させ（ステツプ３）、
   最大カウンタ及び最小カウンタの計数値から前記マーク
   位置を検出する（ステツプ４）ようにしたことを特徴と
   するマーク位置検出方法。