JPS63166228A - 位置検出装置 - 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、物体の位置関係を電子線手段により求める位
置検出装置に関する。この位置検出装置は、例えば半導
体焼付装置において第１の物体としてのマスクおよび第
２の物体としてのウニへ間の位置関係を求めるために用
いられるが、異なる最適電子線照射条件の２物体に対し
て最適な位置検出をするものである。

［従来技術］ 従来、半導体焼付装置には、光学アライナやＸ線アライ
ナがある。これらの装置では焼付けに先立ちマスクとウ
ェハの位置合せを行なっている。

この位置合せにおいては、マスクとウェハ上に設けられ
た両者の位置関係を知ることのできるアライメント・マ
ークを電子線により検出して、マスクとウェハ間の位置
関係を求めている。

ウェハ上のアライメント・マークはウェハ基板上に作ら
れた段差構造をもつもので、位置合せの際にはこの上に
レジストをサブミクロンないし数ミクロンの厚さで塗布
する。このため、ウェハ上のアライメント・マークはレ
ジスト層を介して検出することになる。

マスクはガラスあるいはＳ　ｉ３Ｎ４メンブレン等のも
ので、そこにはアライメント・マークと電子線を通すた
めの開口が設けられる（例えば、特願昭６０−１７５７
１５に開示されている）。

第５図は、マスクとウェハおよび電子線の走査線の位置
関係を示す概念図である。

同図において、１と２はマスク上のアライメント・マー
ク、３はマスクに開けられた開口、４と５はウェハ上の
アライメント・マーク、６は走査線である。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、従来の装置は以上のような構成であるが、こ
れによれば （１）　　ウェハに塗布されたレジストのため電子線は
敗乱し、１０〜２０ＫｅＶ程度以下の加速電圧ではウェ
ハ上のアライメント・マークからの信号を検出すること
ができない。

（２）一方、ＩＯＫ　ｅ　Ｖ程度以上の高加速電圧では
、マスクを照射したときチャージアップやダメージ等が
生じる。また、電子の物質的拡散領域の拡大による解像
力の低下によりアライメント・マークからの良い信号を
検出することができない。

といった欠点がある。

本発明は、マスクおよびウェハ等の位置検出すへぎ物体
に対し各々最適な照射条件で信号検出することにより、
上記問題点を解決することを目的とする。また本発明は
、上述従来例の欠点を除去すると同時に、信号に影響を
与えるフィラメント電流およびスポット径等に関しても
最適な条件の下で信号検出することを目的とする。

［問題点を解決するための手段および作用］上記の目的
を達成するため、本発明は、２物体間の相対的位置関係
を電子線手段により計測する位置検出装置において、第
１の物体と第２の物体とを照射する電子線の照射条件を
変えられる電子線光学装置を備えることを特徴とする。

これにより、第１および第２の物体の位置を検出する場
合には、それぞれの物体に対し最適な条件で電子線が照
射できる。

この照射条件としては、加速電圧あるいはフィラメント
電流あるいはスポットサイズ等がある。

また、電子線の照射条件の制御は、第１および第２の物
体に電子線を照射した時発生する反射電子あるいは２次
電子を検出する電子線検出器と、その検出信号から電子
線照射位置を検出する照射位置検出器と、その照射位置
検出結果により電子線光学装置の照射条件を制御する制
御器とにより行なえば、照射位置から照射条件を設定す
るタイミングが定められるので便宜である。第１の物体
および第２の物体を照射する最適条件は予め記憶してお
き、それに基づいて電子線光学装置を制御するとよい。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る位置検出装置をアラ
イナに用いた例を示す。同図において、１０はマスク、
１１はウェハ、１２はクエへを固定するステージ、１３
．１４は電子線光学装置、１５は電子線光学装置を制御
する電子線光学系制御装置、１６はマスクとウェハのズ
レ量を計測するズレ量計測装置、１７．１８．１９はス
テージ１２を各Ｘ方向、Ｙ方向および回転方向に移動す
る駆動装置、２ｏはズレ量計測装置１６の結果によりマ
スクとウェハを所定の位置関係にするように駆動装置１
７．１８．１９を制御する駆動系制御装置を示す。また
、２１は電子線光学系制御装置１５、ズレ量計測装置１
６、駆動系制御装置２０等の全体のシーケンス制御を行
なう中央制御装置を示す。

第２図は、第１図の装置で位置検出する場合の１つの電
子線光学装置でのアライメントマーク走査の様子および
検出信号を示す。同図において、３０〜３３はマスク上
のアライメント・マーク、３４はウェハ上のアライメン
ト・マーク、３５はマスクに開けられた開口、３６およ
び３７は電子線の走査線、３８〜４５は走査線とアライ
メント・マークが交叉するとき発生する反射電子あるい
は２次電子をシンチレータ・ホトマル等からなる電子線
検出器で電気信号に変換したパルス形状の信号である。

第１図の電子線光学装置１３および１４は、マスク１０
およびウェハ１１上の２箇所から第２図に示す電気信号
３８〜４５を計測するが、これらの装置の電子線の走査
および照射条件は電子線光学系制御装置１５によって制
御される。ズレ量計測装置１６は、検出した電気信号３
８〜４１および４２〜４５より、それぞれのパルス形状
信号間の間隔を測定し、Ｘ方向およびＹ方向の所定位置
（例えば、それぞれの間隔が等しくなる位置）からのズ
レ量を求める。

第２図に示すような位置検出をマスクおよびウェハ上の
２箇所で行ない、それぞれズレ量を求めることによりＸ
方向およびＹ方向に加えて回転方向のズレ量が求まる。

駆動系制御装置２ｏはこのズレ量をなくするように駆動
装置１７〜１９でウェハ１１を固定したステージ１２を
移動させて位置合せを行なう。

次に、電子線光学装置および電子線光学系制御装置の関
係について詳細な説明を行なう。

第３図は、ＳＥＭ顕微鏡等に用いる電子線光学装置の一
例である。

同図の電子線光学装置は、電子線を発生する部分６１、
照射条件を設定する部分６２、走査線を制御する部分６
３、電子線伝達部分６４および反射電子あるいは２次電
子を検出して電気信号に変換する部分６５から構成され
る。

照射条件は図中の照射条件を設定する部分６２において
、加速高圧、アライメント電源およびレンズ電源の各値
を変えることにより、加速電圧、フィラメント電流およ
びスポット径の値を設定する。

第４図は、第１図の装置の電子線光学装置１３゜１４お
よび電子線光学系制御装置１５のブロック図である。

同図において、５ｏは電子線光学装置、−５１は照射条
件制御回路、５２は走査線制御回路、５３は照射位置検
出器である。５４はシーケンス制御回路であり、照射条
件制御回路５１、走査線制御回路５２および照射位置検
出器５３を制御する。照射条件制御回路５１、走査線制
御回路５２、照射位置検出器５３およびシーケンス制御
回路５４で第１図の電子線光学系制御装置１５を構成す
る。

以下、第４図のブロック図を参照して、本実施例の装置
の動作について説明する。

電子線の走査線の開始点はマスク上にあるから、まず照
射条件制御回路５１により、マスク上のアライメント・
マークから最良な信号が得られるように加速電圧、フィ
ラメント電流およびスポット径を設定する。このとき特
に加速電圧はチャージアップおよびダメージを生じさせ
ないよう１０ＫｅＶ程度以下に設定する。

電子線を走査して得られる電気信号は、第２図の信号３
８に示すように、走査線３６とマスク上のアライメント
・マーク３ｏが交叉する時点でパルス形状の信号波形と
なる。照射位置検出器５３は信号の変化よりパルス形状
の信号３Ｂを捕える。このとき電子線はマスク上のアラ
イメント・マーク３ｏの位置を照射している。

アライメント・マーク３ｏとマスクの開口３５は所定の
位置関係にあり、また開口３５は所定の大きさのもので
あるから、アライメント・マーク３ｏを照射後、所定の
時間後にはウェハを一定時間照射することになる。

従って、シーケンス制御回路５４は、照射位置検出器５
３がアライメント・マーク３ｏの位置の信号を検出した
後所定の時間後には電子線がクエへを一定時間照射する
ことが分かるから、ウェハ上を照射する時間帯には、照
射条件制御回路５１によりウェハ上のアライメント・マ
ークから最良の信号が得られるように加速電圧、フィラ
メント電流、およびスポット径を設定する。このとき特
に加速電圧はクエへに塗布されたレジスト下のアライメ
ント・マークを検出するために２０Ｋ　ｅ　Ｖ程度以上
に設定する。

その後、電子線は再びマスク上を照射するが、このとき
には照射条件をマスク上のアライメント・マークから最
良の信号が得られるように切換える。

以上の制御はシーケンス制御回路５４に従って行なわれ
る。

なお、走査線３６と直交する走査線３７の場合にも位置
検出は同様に行なわれる。

以上説明したように、本実施例によれば、対象物により
最適な照射条件が異なる電子線による位置の計測を、対
象物に対応する最適な照射条件を予め求めて照射条件制
御回路に記憶しておき、計測時に対象物を指示すること
により、照射条件制御回路で最適な照射条件を設定して
いるので、対象物に対し最良の計測ができるようになる
という効果がある。

また、上記の事柄は同一の材質からなる対象物の場合に
も効果がある。

［実施例の変形例］ 変形例１ 上記実施例では、マスク上のアライメント・マークから
の信号を基準とし、マスク上とウェハ上を走査する時間
帯を求めたが、走査開始位置がマスクの所定の位置のと
きには、クエへを照射する時間帯は一意に決まるから、
照射位置検出器は不要となる。

変形例２ 上記実施例では、照射位置検出器がアライメント・マー
クからの信号より照射位置を検出しているが、同じ照射
条件のもとでは、マスク上を照射したときと、ウェハ上
を照射したときのペデスタル信号は異なるから、ペデス
タル信号の変化点から照射位置を検出することも可能で
ある。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、位置検出すべき
物体を照射する電子線の照射条件を変えられる電子線光
学装置を備えているので、最適な照射条件で信号検出す
ることがでとる。また、信号に影響を与えるフィラメン
ト電流およびスボ・ソト径等に関しても最適な条件の下
で信号検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る位置検出装置を用い
たアライナの構成図、 第２図は、第１図の装置で位置検出する場合の１つの電
子線光学装置でのアライメントマーク走査の様子および
検出信号を示す図、 第３図は、電子線光学装置の一例、 第４図は、本実施例の電子線光学装置および電子線光学
系制御装置のブロック図、 第５図は、マスクとウェハおよび電子線の走査線の位置
関係を示す概念図である。 １３．１４．５０　：電子線光学装置、１５：電子線光
学系制御装置、 １６：ズレ量計測装置、 １７．１８．１９　：ステージ駆動装置、２１・中央制
御製蓋、 ５１・照射条件制御装置、 ５２・走査線制御装置、 ５３：照射位置検出器、 ５４ニジ−ケンス制御回路。 特許出願人　　　キャノン株式会社 代理人　弁理士　　　伊　東　辰　雄 代理人　弁理士　　　伊　東　哲　也 第１図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１の物体と第２の物体とを照射する電子線の照射
   条件が変更可能な電子線光学装置を備え、該２物体間の
   相対的位置関係を電子線手段により計測することを特徴
   とする位置検出装置。 ２、前記照射条件が、加速電圧、フィラメント電流、ス
   ポットサイズの少なくとも１つに関する条件を含む特許
   請求の範囲第１項記載の位置検出装置。 ３、前記照射条件の変更が、前記第１および第２の物体
   に電子線を照射した時発生する反射電子あるいは２次電
   子を前記電子線光学装置内の電子線検出器により検出し
   、該検出信号から照射位置検出器により電子線照射位置
   を検出し、その検出結果に基づき照射条件制御装置によ
   り前記電子線光学装置の照射条件を制御することによっ
   て行なわれる特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   位置検出装置。 ４、前記照射条件制御装置が、前記第１の物体および第
   ２の物体を照射する最適条件を予め記憶し、該条件で前
   記電子線光学装置を制御する特許請求の範囲第４項記載
   の位置検出装置。