JP3064375B2 - 電子線描画装置及びその調整法 - Google Patents
電子線描画装置及びその調整法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 電子線描画装置に係り、特に一括露光機能を持つ高速
電子線描画装置に関する。
電子線描画装置に関する。
従来の可変成形方式の電子線描画装置では２つのアパ
ーチャーを重ね合わせることにより任意の形の短形を発
生させている。形成された短形状の電子ビームは縮小レ
ンズと対物レンズによってウェハ上に投影され、そのウ
ェハ上での矩形の寸法はアパーチャーの重ね合わせ量と
レンズを倍率により定まる。この投影像の形状寸法は、
従来「ダイジェスト オブ ペイパーズ 第３回マイク
ロプロセスコンファレンス 1990年 172ページ−173ペ
ージ」「F.Mural et.al.Digest of Papers 3rd MicroPr
ocess Conference（1990）p172−173」に記載されてい
る様に成形偏向の量を変えることにより調整していた。
ーチャーを重ね合わせることにより任意の形の短形を発
生させている。形成された短形状の電子ビームは縮小レ
ンズと対物レンズによってウェハ上に投影され、そのウ
ェハ上での矩形の寸法はアパーチャーの重ね合わせ量と
レンズを倍率により定まる。この投影像の形状寸法は、
従来「ダイジェスト オブ ペイパーズ 第３回マイク
ロプロセスコンファレンス 1990年 172ページ−173ペ
ージ」「F.Mural et.al.Digest of Papers 3rd MicroPr
ocess Conference（1990）p172−173」に記載されてい
る様に成形偏向の量を変えることにより調整していた。
これに対して近年、矩形だけでない特定の図形のアパ
ーチャーを用いて電子ビームを投影する一括露光方式の
電子線描画装置の可能性が検討され始めている。一括露
光方式では第２図のような複雑な形をしたアパーチャー
の全面もしくはその１部を電子ビームにより照射して複
雑な形の電子ビームを形成する。従ってパターンが固定
されているアパーチャーを透過した電子ビームを図形の
大きさは一定に決まってしまうため、可変成形のように
透過電子の大きさを成形偏向の量で調整することは出来
ない。
ーチャーを用いて電子ビームを投影する一括露光方式の
電子線描画装置の可能性が検討され始めている。一括露
光方式では第２図のような複雑な形をしたアパーチャー
の全面もしくはその１部を電子ビームにより照射して複
雑な形の電子ビームを形成する。従ってパターンが固定
されているアパーチャーを透過した電子ビームを図形の
大きさは一定に決まってしまうため、可変成形のように
透過電子の大きさを成形偏向の量で調整することは出来
ない。
図形寸法のずれは特に描画パターンの位置精度の劣化
の原因となる。図形寸法のずれはサブミクロン描画で0.
05μｍ以下さらにディープサブミクロン描画では0.02μ
ｍ以下に抑える必要がある。このために倍率は精度良く
調整しなければならない。
の原因となる。図形寸法のずれはサブミクロン描画で0.
05μｍ以下さらにディープサブミクロン描画では0.02μ
ｍ以下に抑える必要がある。このために倍率は精度良く
調整しなければならない。
本発明は一括露光方式の電子線描画装置でのパターン
図形寸法を正確に調整するための電子線描画装置の構成
とその調整方法を提供することにある。
図形寸法を正確に調整するための電子線描画装置の構成
とその調整方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、レンズの倍率に関する情
報を得る手段とその情報に従ってレンズの倍率を調整す
る手段を電子線描画装置に設ける。レンズの倍率に関す
る情報を得る手段としては１）レンズの像面上にパター
ンを有するマークを備え、一括露光用アパーチャーの投
影像でステージのマーク上を走査した時に得られる反射
電子や透過電子・２次電子・光を検出し、マークとアパ
ーチャーの図形の相関をとる、２）倍率を規定したいレ
ンズの像面（像を結像する面）上の図形の寸法を測る、
３）レンズの像面上の図形を位置を知る、等がある。ま
た、レンズの倍率を調整する手段としては１）レンズの
電流値を変える、２）ステージの位置を変える、３）レ
ンズの位置を変える、等がある。
報を得る手段とその情報に従ってレンズの倍率を調整す
る手段を電子線描画装置に設ける。レンズの倍率に関す
る情報を得る手段としては１）レンズの像面上にパター
ンを有するマークを備え、一括露光用アパーチャーの投
影像でステージのマーク上を走査した時に得られる反射
電子や透過電子・２次電子・光を検出し、マークとアパ
ーチャーの図形の相関をとる、２）倍率を規定したいレ
ンズの像面（像を結像する面）上の図形の寸法を測る、
３）レンズの像面上の図形を位置を知る、等がある。ま
た、レンズの倍率を調整する手段としては１）レンズの
電流値を変える、２）ステージの位置を変える、３）レ
ンズの位置を変える、等がある。
これらの方法を用いればレンズの倍率のみならず、回
転や歪の調整を行うことも可能である。特に複数の図形
からなる電子ビームを用いると従来以上に精度が良く自
動調整に適した調整方法が可能となる。
転や歪の調整を行うことも可能である。特に複数の図形
からなる電子ビームを用いると従来以上に精度が良く自
動調整に適した調整方法が可能となる。
例えば第１図に示すフィールドバック機能を有すると
する。ここでは透過電子信号を用いて調整を行なうが、
マークからの反射電子・２次電子や光、さらにマークに
流れる電流等を用いても調整は可能である。第３図に示
す等間隔の５本の縞状パターン３のマークの上を同一形
状のアパーチャーの投影像で走査すると、得られる信号
は第４図の様になる。この時の信号の振幅はマークと投
影像が正確に重なったときに最大となり、マーク上に転
写された投影像が回転していたりマークと大きさが異な
ったりしていると小さくなる。従って信号が最大となる
ように投影像を作るレンズの電流を調整すれば所望の大
きさの投影像、すなわち電子光学系において所望の回転
や倍率を得ることが出来る。
する。ここでは透過電子信号を用いて調整を行なうが、
マークからの反射電子・２次電子や光、さらにマークに
流れる電流等を用いても調整は可能である。第３図に示
す等間隔の５本の縞状パターン３のマークの上を同一形
状のアパーチャーの投影像で走査すると、得られる信号
は第４図の様になる。この時の信号の振幅はマークと投
影像が正確に重なったときに最大となり、マーク上に転
写された投影像が回転していたりマークと大きさが異な
ったりしていると小さくなる。従って信号が最大となる
ように投影像を作るレンズの電流を調整すれば所望の大
きさの投影像、すなわち電子光学系において所望の回転
や倍率を得ることが出来る。
縮小レンズを２段として逆方向の電流を流せば像の回
転を生じずに倍率のみ変化させることが出来る。第１図
のブロック図はこの方式の場合に特に有効である。
転を生じずに倍率のみ変化させることが出来る。第１図
のブロック図はこの方式の場合に特に有効である。
実施例１ 第５図はマーク形状の例である。（110）シリコン単
結晶基板に0.1μｍ幅の開口４を0.1μｍ間隔で25本並べ
た。パターンの形成は光の干渉露光とKOHによる異方性
エッチングを組み合せて行った。このパターン形成方法
について以下に述べる。まず、（110）シリコン単結晶
基板上に熱酸化により、20mmの酸化膜を形成する。次
に、スピン塗布機により、レジストを厚さ0.1μｍ程度
塗布する。この基板に対し、He−Cdレーザ（325nm）を
用いたレーザ干渉露光装置により0.1μｍラインアンド
スペースの回折格子像をレジスト上に形成する。このレ
ジストを現像した後、回折格子パターンを酸化膜に転写
する。転写には、HF:NH4OH＝1:6水溶液を用いた。次
に、この酸化膜をマスクとしてKOH30wt％水溶液（80
℃）にて３μｍのシリコン異方性湿式エッチングを行な
い、所望のマークパターンを得る。この方法により25本
の線の両端の間隔4.9μｍは1nm以下の精度で再現でき
る。さらに、裏側からKOH水溶液による異方性湿式エッ
チングにより３μｍの厚さまで薄くして、上記パターン
部を開口パターンとする。このシリコンの表と裏からAu
を蒸着してウェハ面上での調整用マークとする。同様の
構造ながらパターンの横の寸法を25倍に拡大したものを
調整用アパーチャーとした。アパーチャー材料には、
（100）シリコン単結晶基板を用いる。まず、基板上に
スピン塗布機によりレジストを塗布する。次に、電子線
描画装置によりアパーチャーパターンを描画する。この
レジストパターンをマスクとして、ドライエッチングに
より20μｍの深さまでエッチングを行なう。さらに、裏
側からKOH水溶液による異方性湿式エッチングにより基
板を20μｍの厚さまで薄くして、上記パターン部を開口
パターンとする。
結晶基板に0.1μｍ幅の開口４を0.1μｍ間隔で25本並べ
た。パターンの形成は光の干渉露光とKOHによる異方性
エッチングを組み合せて行った。このパターン形成方法
について以下に述べる。まず、（110）シリコン単結晶
基板上に熱酸化により、20mmの酸化膜を形成する。次
に、スピン塗布機により、レジストを厚さ0.1μｍ程度
塗布する。この基板に対し、He−Cdレーザ（325nm）を
用いたレーザ干渉露光装置により0.1μｍラインアンド
スペースの回折格子像をレジスト上に形成する。このレ
ジストを現像した後、回折格子パターンを酸化膜に転写
する。転写には、HF:NH4OH＝1:6水溶液を用いた。次
に、この酸化膜をマスクとしてKOH30wt％水溶液（80
℃）にて３μｍのシリコン異方性湿式エッチングを行な
い、所望のマークパターンを得る。この方法により25本
の線の両端の間隔4.9μｍは1nm以下の精度で再現でき
る。さらに、裏側からKOH水溶液による異方性湿式エッ
チングにより３μｍの厚さまで薄くして、上記パターン
部を開口パターンとする。このシリコンの表と裏からAu
を蒸着してウェハ面上での調整用マークとする。同様の
構造ながらパターンの横の寸法を25倍に拡大したものを
調整用アパーチャーとした。アパーチャー材料には、
（100）シリコン単結晶基板を用いる。まず、基板上に
スピン塗布機によりレジストを塗布する。次に、電子線
描画装置によりアパーチャーパターンを描画する。この
レジストパターンをマスクとして、ドライエッチングに
より20μｍの深さまでエッチングを行なう。さらに、裏
側からKOH水溶液による異方性湿式エッチングにより基
板を20μｍの厚さまで薄くして、上記パターン部を開口
パターンとする。
両者をそれぞれ第６図に示す電子線描画装置に取り付
けた。電子銃５より放出された電子は制限絞り６により
成形され転写レンズ７と転写偏向板８により上記アパー
チャー９に転写され、アパーチャー９の投影像は縮小レ
ンズ10・回転レンズ11・対物レンズ12によりステージ16
の上のマーク14に形成される。アパーチャー９とマーク
14を透過した電子はファラデーカップ15とにより検出さ
れるので、偏向器13によりアパーチャーの投影像をマー
ク上で走査すると第７図に示す電流が得られる。矢印で
示したこの波形のピーク値は第８図（ｃ）に示すように
マーク上に縮小転写されたアパーチャー像18がマーク17
と完全に一致した時に最大になり、倍率の異なる場合
（ａ）や回転のある場合（ｂ）は小さくなる。従ってこ
のピークの値をモニターとすることにより倍率と回転の
調整が可能となる。第９図は縮小レンズの電流値と波形
の高さの関係を示したものである。この図から最適電流
量は1.2Aであることが分かる。更に第10図は回転レンズ
の電流値と波形の高さの関係を示したものである。この
図から最適値は0.14Aであることが分かる。レジストに
描画した結果から、本方式では倍率で0.3％、回転で5mr
adの精度で調整が出来たことが明らかとなった。この時
の像面上の５μｍ角隅での位置ずれは0.04μｍである。
電子光学系の調整はレンズ電流のみならずレンズやアパ
ーチャーの高さを調整することによっても可能である。
けた。電子銃５より放出された電子は制限絞り６により
成形され転写レンズ７と転写偏向板８により上記アパー
チャー９に転写され、アパーチャー９の投影像は縮小レ
ンズ10・回転レンズ11・対物レンズ12によりステージ16
の上のマーク14に形成される。アパーチャー９とマーク
14を透過した電子はファラデーカップ15とにより検出さ
れるので、偏向器13によりアパーチャーの投影像をマー
ク上で走査すると第７図に示す電流が得られる。矢印で
示したこの波形のピーク値は第８図（ｃ）に示すように
マーク上に縮小転写されたアパーチャー像18がマーク17
と完全に一致した時に最大になり、倍率の異なる場合
（ａ）や回転のある場合（ｂ）は小さくなる。従ってこ
のピークの値をモニターとすることにより倍率と回転の
調整が可能となる。第９図は縮小レンズの電流値と波形
の高さの関係を示したものである。この図から最適電流
量は1.2Aであることが分かる。更に第10図は回転レンズ
の電流値と波形の高さの関係を示したものである。この
図から最適値は0.14Aであることが分かる。レジストに
描画した結果から、本方式では倍率で0.3％、回転で5mr
adの精度で調整が出来たことが明らかとなった。この時
の像面上の５μｍ角隅での位置ずれは0.04μｍである。
電子光学系の調整はレンズ電流のみならずレンズやアパ
ーチャーの高さを調整することによっても可能である。
以上の調整方法は上記透過型のマーク以外にも適用可
能である。例えばマークの製作工程にてシリコンの湿式
異方性エッチングを0.2μｍに留め裏面をエッチングし
なければ第11図に示す断面構造を持つシリコン19のマー
クとなる。このマークを用いてもマークからの反射電子
あるいは２次電子を信号として検出することにより同様
の調整が可能である。
能である。例えばマークの製作工程にてシリコンの湿式
異方性エッチングを0.2μｍに留め裏面をエッチングし
なければ第11図に示す断面構造を持つシリコン19のマー
クとなる。このマークを用いてもマークからの反射電子
あるいは２次電子を信号として検出することにより同様
の調整が可能である。
寸法精度の良いマークはまた異種材料の積層によって
も形成が可能である。例えばGaAs基板20にGaAlAs21とGa
As22をMOCVD法で交互に薄膜成長させた多層膜結晶を形
成し、HF:NH4F＝1:6水溶液によりGaAlAsのみを選択的に
除去する。この基板を90度傾けると第２図に示す断面構
造を持つマークが形成される。MOCVD法は極めて膜厚制
御性が良く寸法精度の良いマークとなる。
も形成が可能である。例えばGaAs基板20にGaAlAs21とGa
As22をMOCVD法で交互に薄膜成長させた多層膜結晶を形
成し、HF:NH4F＝1:6水溶液によりGaAlAsのみを選択的に
除去する。この基板を90度傾けると第２図に示す断面構
造を持つマークが形成される。MOCVD法は極めて膜厚制
御性が良く寸法精度の良いマークとなる。
実施例２ この実施例では第11図に示す断面構造のマークと第13
図に示す125本のライン構造のアパーチャーを用いた。
アパーチャーのパターン形成は実施例１で表示したマー
クのパターン形成と同じ干渉露光法により行った。1/25
に縮小されるためアパーチャーの精度は向上し、ウェハ
上の像の両端で5nmの精度を得ることが可能である。ま
た本実施例では６マークからの反射電子を検出して信号
とした。この時得られる走査領域中央部の信号波形を第
14図に示す。ラインの本数が125本と多いため中央部で
は同一の信号波形が一定領域続くことになる。そして、
この波形の振幅は回転と倍率に依存しまた周期は倍率に
比例する。周波数解析により振幅と周期を求め、回転と
倍率の調整を行った。特に本実施例では周期より倍率を
直接知ることが出来る点が特長である。この方式により
倍率で0.2％回転で2mradの精度を得ることが出来た。
図に示す125本のライン構造のアパーチャーを用いた。
アパーチャーのパターン形成は実施例１で表示したマー
クのパターン形成と同じ干渉露光法により行った。1/25
に縮小されるためアパーチャーの精度は向上し、ウェハ
上の像の両端で5nmの精度を得ることが可能である。ま
た本実施例では６マークからの反射電子を検出して信号
とした。この時得られる走査領域中央部の信号波形を第
14図に示す。ラインの本数が125本と多いため中央部で
は同一の信号波形が一定領域続くことになる。そして、
この波形の振幅は回転と倍率に依存しまた周期は倍率に
比例する。周波数解析により振幅と周期を求め、回転と
倍率の調整を行った。特に本実施例では周期より倍率を
直接知ることが出来る点が特長である。この方式により
倍率で0.2％回転で2mradの精度を得ることが出来た。
本実施例のように透過電子以外の信号を用いる場合は
Siウェハ上にマークパターンを形成し通常の描画と同じ
状態で調整することも可能である。
Siウェハ上にマークパターンを形成し通常の描画と同じ
状態で調整することも可能である。
実施例３ この実施例では調整用マークを125本のラインとし、
アパーチャーは2.5μｍライン50本とした。これから得
られる反射電子信号波形は第14図と同様である。しかし
本実施例では波の周期は一定であり、振幅のみを最大と
することにより回転と倍率を調整することになる。本実
施例では倍率で0.4％回転で5mradの精度が得られた。
アパーチャーは2.5μｍライン50本とした。これから得
られる反射電子信号波形は第14図と同様である。しかし
本実施例では波の周期は一定であり、振幅のみを最大と
することにより回転と倍率を調整することになる。本実
施例では倍率で0.4％回転で5mradの精度が得られた。
実施例４ 調整用マークを12本の0.2μｍラインアンドスペース
とした。これに対してアパーチャーは第15図に示す144
個の５μｍ角の開口23である。このアパーチャーを用い
れば垂直に並べた２つのマークと１つのアパーチャーか
ら２つの調整用信号を得ることが出来る。それぞれ第７
図と同様の信号波形が得られ、２つの信号の振幅を最大
にすれば倍率と回転の調整が更に精度良くできる。
とした。これに対してアパーチャーは第15図に示す144
個の５μｍ角の開口23である。このアパーチャーを用い
れば垂直に並べた２つのマークと１つのアパーチャーか
ら２つの調整用信号を得ることが出来る。それぞれ第７
図と同様の信号波形が得られ、２つの信号の振幅を最大
にすれば倍率と回転の調整が更に精度良くできる。
本実施例でまたマークも２次元開口パターンとすれば
１つずつのアパーチャーとマークで垂直２方向の走査信
号を得ることが出来る。
１つずつのアパーチャーとマークで垂直２方向の走査信
号を得ることが出来る。
実施例５ アパーチャーとして25μｍ×25μｍの矩形を用いた。
この投影像をステージ上にあるSiのナイフエッジ上で走
査して得られた透過信号を第16図に示す。信号の２階微
分の極値を示すところが投影像の大きさを決める。その
大きさを例えば１μｍとなるようにレンズ電流・レンズ
位置・アパーチャー位置・ウェハ位置の何れかを調整す
れば倍率が正確に1/25となる。
この投影像をステージ上にあるSiのナイフエッジ上で走
査して得られた透過信号を第16図に示す。信号の２階微
分の極値を示すところが投影像の大きさを決める。その
大きさを例えば１μｍとなるようにレンズ電流・レンズ
位置・アパーチャー位置・ウェハ位置の何れかを調整す
れば倍率が正確に1/25となる。
実施例６ 第17図に示す構造の２つのナイフエッジ24で実施例５
と同様の測定を行なった。ナイフエッジの間隔は電子線
測長装置により予め測定してあり、その間隔は2.015μ
ｍであった。走査により得られた信号を第18図に示す。
ｂ）,c）はそれぞれ信号を１階微分あるいは２階微分し
た結果である。ｃ）より明らかなようにビームの大きさ
１はナイフエッジの大きさＬで校正することが出来る。
そして１を基準としてビーム寸法を１μｍとし実施例５
と同様に1/25の縮小率を得ることが出来た。この様に投
影像を走査するマーク自体に寸法の基準としての機能を
持たせることにより、ビームの大きさの測定精度を上げ
ることが出来る。
と同様の測定を行なった。ナイフエッジの間隔は電子線
測長装置により予め測定してあり、その間隔は2.015μ
ｍであった。走査により得られた信号を第18図に示す。
ｂ）,c）はそれぞれ信号を１階微分あるいは２階微分し
た結果である。ｃ）より明らかなようにビームの大きさ
１はナイフエッジの大きさＬで校正することが出来る。
そして１を基準としてビーム寸法を１μｍとし実施例５
と同様に1/25の縮小率を得ることが出来た。この様に投
影像を走査するマーク自体に寸法の基準としての機能を
持たせることにより、ビームの大きさの測定精度を上げ
ることが出来る。
実施例７ アパーチャーとして第19図に示す２つの矩形からなる
パターンを用いた。このアパーチャーの投影像でSiのナ
イフエッジを走査し、透過電子の量から２つの矩形の投
影像の中心の相対位置を測定した。この結果第20図のよ
うなステージのXY軸を基準としてＸ方向に4.05μｍ、Ｙ
方向に4.15μｍ離れていることが分かった。この結果か
ら縮小率が1/24.388、ステージに対する回転が12.2mrad
であることが計算できる。アパーチャー上での２点間の
距離をそれぞれ、a,b投影像での２点間の距離をそれぞ
れA,Bとすると倍率と角度の計算式は M2＝（A2＋B2）／（a2＋b2） tanθ＝（aB−bA）／（aA＋bB） である。従来電子光学系の調整は単一図形のビームによ
りのみ行なわれており、その場合はビームのエッジの信
号を用いることがほとんどであった、これに対して本実
施例のように複数の図形からなる電子ビームを用いれば
ビームの中心位置を用いて電子光学系の調整が可能であ
る。一般にビームのエッジの位置を知るよりも中心位置
を知る方が精度が上がるため、複数ビームは優れた調整
方法を提供できる。
パターンを用いた。このアパーチャーの投影像でSiのナ
イフエッジを走査し、透過電子の量から２つの矩形の投
影像の中心の相対位置を測定した。この結果第20図のよ
うなステージのXY軸を基準としてＸ方向に4.05μｍ、Ｙ
方向に4.15μｍ離れていることが分かった。この結果か
ら縮小率が1/24.388、ステージに対する回転が12.2mrad
であることが計算できる。アパーチャー上での２点間の
距離をそれぞれ、a,b投影像での２点間の距離をそれぞ
れA,Bとすると倍率と角度の計算式は M2＝（A2＋B2）／（a2＋b2） tanθ＝（aB−bA）／（aA＋bB） である。従来電子光学系の調整は単一図形のビームによ
りのみ行なわれており、その場合はビームのエッジの信
号を用いることがほとんどであった、これに対して本実
施例のように複数の図形からなる電子ビームを用いれば
ビームの中心位置を用いて電子光学系の調整が可能であ
る。一般にビームのエッジの位置を知るよりも中心位置
を知る方が精度が上がるため、複数ビームは優れた調整
方法を提供できる。
実施例８ 第21図のパターンを持つアパーチャーを用いてショッ
ト接続精度を測定した。まず、測りたい偏向位置での２
点の座標を測定する。次に第22図の様に５μｍ隣にさら
にＸ軸方向に偏向して２点の座標を測定する。矩形Ｂ・
Ｃの間の距離がＸ方向に0.2μｍ、Ｙ方向に０μｍであ
ればショット接続誤差はない。Ｘ方向2mm偏向の位置で
のＢ・Ｃの相対位置はＸ方向に0.22μｍ、Ｙ方向に0.01
μｍであった。従って接続誤差はそれぞれ0.02μｍと0.
01μｍであることが分かる。
ト接続精度を測定した。まず、測りたい偏向位置での２
点の座標を測定する。次に第22図の様に５μｍ隣にさら
にＸ軸方向に偏向して２点の座標を測定する。矩形Ｂ・
Ｃの間の距離がＸ方向に0.2μｍ、Ｙ方向に０μｍであ
ればショット接続誤差はない。Ｘ方向2mm偏向の位置で
のＢ・Ｃの相対位置はＸ方向に0.22μｍ、Ｙ方向に0.01
μｍであった。従って接続誤差はそれぞれ0.02μｍと0.
01μｍであることが分かる。
またこの方法は第23図のＢのみを持つアパーチャーと
Ｃのみを持つアパーチャーを併用することによっても可
能である。
Ｃのみを持つアパーチャーを併用することによっても可
能である。
実施例９ 第23図のパターンを持つアパーチャーを用いて図形歪
を測定した。第24図に示す投影像の1,2,3のパターンと
０との相対位置をそれぞれ（a1,b1），（a2,b2），（a
3,b3）と表わす。回転と拡大縮小以外の図形の形状変化
を歪と考えることが出来るため、歪量はパタメーターＰ P2＝（a2＋b1）２＋（b2−a1）２ ＋（a2＋a1−b1）２＋（b2−a1−b1）２ で評価出来る。第25図は電磁アライナーの電流を変化さ
せたときの歪の量の変化を示した結果である。これによ
り精度の良い軸調整が可能となり歪を最小とした。
を測定した。第24図に示す投影像の1,2,3のパターンと
０との相対位置をそれぞれ（a1,b1），（a2,b2），（a
3,b3）と表わす。回転と拡大縮小以外の図形の形状変化
を歪と考えることが出来るため、歪量はパタメーターＰ P2＝（a2＋b1）２＋（b2−a1）２ ＋（a2＋a1−b1）２＋（b2−a1−b1）２ で評価出来る。第25図は電磁アライナーの電流を変化さ
せたときの歪の量の変化を示した結果である。これによ
り精度の良い軸調整が可能となり歪を最小とした。
更に本発明による調整方法は対物レンズの像面上のみ
ならず全てのレンズの像面上で適用が可能である。例え
ば第６図において制限絞り６にも調整用のアパーチャー
を用い、アパーチャー９との図形の相関をファラデーカ
ップで検出する電流量により調べることで転写レンズ７
の調整が可能となる。
ならず全てのレンズの像面上で適用が可能である。例え
ば第６図において制限絞り６にも調整用のアパーチャー
を用い、アパーチャー９との図形の相関をファラデーカ
ップで検出する電流量により調べることで転写レンズ７
の調整が可能となる。
実施例10 一括露光方式は複雑な図形を１度に転写できるため、
半導体素子、特に繰返しパターンの多いメモリを有する
素子の高速製作に適している。前に述べたように本発明
は一括露光方式において欠かせない技術であり、本発明
を用いた電子線描画装置は従来にない高速高精度の半導
体製作方法を提供する。
半導体素子、特に繰返しパターンの多いメモリを有する
素子の高速製作に適している。前に述べたように本発明
は一括露光方式において欠かせない技術であり、本発明
を用いた電子線描画装置は従来にない高速高精度の半導
体製作方法を提供する。
本発明による電子線描画技術を用いて金属酸化物半導
体素子のゲート電極を製作した。第26図にゲート電極の
製作工程を示す。基板25上に電極となる金属W26を堆積
し更に電子線レジスト27を塗布する。このレジストを本
発明による電子線描画装置で0.2μｍのパターンを描画
する。使用した一括露光用のアパーチャーのパターンを
第27図に示す。電子線を照射したレジストを現像し、更
にＷをエッチングすることでＷからなる電極パターンを
形成する。0.2μｍの寸法は光リソグラフィでは困難な
値である。他の工程は全て光リソグラフィを用いて行っ
た。この結果、閾値電圧が5V±0.01Vであった。また一
括露光方式を用いているために可変成形方式に比べて数
倍早い速度で描画が行なえる。これに対して本発明によ
る調整方法を行なわない場合は、一括図形の投影像の大
きさの誤差がゲート電極の位置ずれとなり閾値電圧が5.
1V±O0.1Vと大きな幅を持つようになった。
体素子のゲート電極を製作した。第26図にゲート電極の
製作工程を示す。基板25上に電極となる金属W26を堆積
し更に電子線レジスト27を塗布する。このレジストを本
発明による電子線描画装置で0.2μｍのパターンを描画
する。使用した一括露光用のアパーチャーのパターンを
第27図に示す。電子線を照射したレジストを現像し、更
にＷをエッチングすることでＷからなる電極パターンを
形成する。0.2μｍの寸法は光リソグラフィでは困難な
値である。他の工程は全て光リソグラフィを用いて行っ
た。この結果、閾値電圧が5V±0.01Vであった。また一
括露光方式を用いているために可変成形方式に比べて数
倍早い速度で描画が行なえる。これに対して本発明によ
る調整方法を行なわない場合は、一括図形の投影像の大
きさの誤差がゲート電極の位置ずれとなり閾値電圧が5.
1V±O0.1Vと大きな幅を持つようになった。
以上の様に本発明を用いた半導体素子の製作方法は歩
留りの良い高精度な描画を高速で実現できる。また本発
明は半導体素子のみならずフォトステッパー用のレチク
ルやＸ線マスクの製作にも適用できる。
留りの良い高精度な描画を高速で実現できる。また本発
明は半導体素子のみならずフォトステッパー用のレチク
ルやＸ線マスクの製作にも適用できる。
以上のように本発明を用いることによって精度の良い
電子光学系の調整と電子線描画が可能となる。特に一括
露光方式では本発明は精度向上のために必須の技術であ
る。また、これに伴って半導体素子等の微細加工を行う
ための電子描画行程の生産性の向上に大きく寄与するこ
とが出来る。
電子光学系の調整と電子線描画が可能となる。特に一括
露光方式では本発明は精度向上のために必須の技術であ
る。また、これに伴って半導体素子等の微細加工を行う
ための電子描画行程の生産性の向上に大きく寄与するこ
とが出来る。
第１図は本発明による電子光学系の調整方法を表わした
ブロック図、第２図は一括図形露光のアパーチャー図、
第３図は本発明によるマークの１例を示す図、第４図は
マークにより得られる信号例を示す図、第５図は実施例
１において用いるマークの構造図、第６図はマークとア
パーチャーの配置図、第７図は実施例１において得られ
る信号波形図、第８図は調整不良による転写像のずれを
表わした図、第９図は縮小レンズ電流による信号強度の
変化を表わした図、第10図は回転レンズ電流による信号
強度の変化を表わした図、第11図は反射・２次電子検出
用マークの構造図、第12図は多層膜を利用して形成した
マークの構造図、第13図は実施例２におけるアパーチャ
ーの構造図、第14図は実施例２における信号を示す図、
第15図は実施例４で用いたアパーチャーの構造図、第16
図はナイフエッジを透過した電子の強度を示す図、第17
図は２つのナイフエッジの構造図、第18図はナイフエッ
ジを透過した電子を信号処理した図、第19図は２つの矩
形からなるアパーチャー図、第20図は第19図のアパーチ
ャーの投影像図、第21図はショット接続評価用アパーチ
ャー図、第22図は第21図のアパーチャーの投影像図、第
23図は４つの矩形からなるアパーチャー図、第24図は第
23図のアパーチャーの投影像図、、第25図は歪の極小化
の結果を示す図、第26図は半導体素子の製作行程図、第
27図は電極製作用アパーチャー図である。 符号の説明 １……アパーチャーパターン、２……電子ビーム照射領
域、３……調整用マークパターン、４……Siマーク開口
パターン、５……電子銃、６……制限絞り、７……転写
レンズ、８……転写偏向板、９……アパーチャー、10…
…縮小レンズ、11……回転レンズ、12……偏向板、13…
…対物レンズ、14……マーク、15……ファラデーカッ
プ、16……ステージ、17……マークパターン、18……ア
パーチャー像、19……シリコン、20……GaAs基板、21…
…GaAlAs,22……GaAs、23……角パターン、24……Siナ
イフエッジ、25……基板、26……Ｗ、27……電子線レジ
スト。
ブロック図、第２図は一括図形露光のアパーチャー図、
第３図は本発明によるマークの１例を示す図、第４図は
マークにより得られる信号例を示す図、第５図は実施例
１において用いるマークの構造図、第６図はマークとア
パーチャーの配置図、第７図は実施例１において得られ
る信号波形図、第８図は調整不良による転写像のずれを
表わした図、第９図は縮小レンズ電流による信号強度の
変化を表わした図、第10図は回転レンズ電流による信号
強度の変化を表わした図、第11図は反射・２次電子検出
用マークの構造図、第12図は多層膜を利用して形成した
マークの構造図、第13図は実施例２におけるアパーチャ
ーの構造図、第14図は実施例２における信号を示す図、
第15図は実施例４で用いたアパーチャーの構造図、第16
図はナイフエッジを透過した電子の強度を示す図、第17
図は２つのナイフエッジの構造図、第18図はナイフエッ
ジを透過した電子を信号処理した図、第19図は２つの矩
形からなるアパーチャー図、第20図は第19図のアパーチ
ャーの投影像図、第21図はショット接続評価用アパーチ
ャー図、第22図は第21図のアパーチャーの投影像図、第
23図は４つの矩形からなるアパーチャー図、第24図は第
23図のアパーチャーの投影像図、、第25図は歪の極小化
の結果を示す図、第26図は半導体素子の製作行程図、第
27図は電極製作用アパーチャー図である。 符号の説明 １……アパーチャーパターン、２……電子ビーム照射領
域、３……調整用マークパターン、４……Siマーク開口
パターン、５……電子銃、６……制限絞り、７……転写
レンズ、８……転写偏向板、９……アパーチャー、10…
…縮小レンズ、11……回転レンズ、12……偏向板、13…
…対物レンズ、14……マーク、15……ファラデーカッ
プ、16……ステージ、17……マークパターン、18……ア
パーチャー像、19……シリコン、20……GaAs基板、21…
…GaAlAs,22……GaAs、23……角パターン、24……Siナ
イフエッジ、25……基板、26……Ｗ、27……電子線レジ
スト。
フロントページの続き (72)発明者 中山 義則 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 岡崎 信次 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 斉藤 徳郎 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 伊藤 博之 茨城県勝田市市毛882番地 株式会社日 立製作所那珂工場内 (56)参考文献 特開 平２−5407（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−232217（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027
Claims (5)
- 【請求項１】電子線の照射経路上に配置された、複数個
の開口部を有するアパチャーと、前記アパチャー上に形
成された複数個の前記開口部の一つに偏向する手段と、
前記開口部を通過した図形ビームを所定の縮小率で縮小
する縮小レンズと、ステージ上に載置されたウエハ上に
縮小された前記図形ビームを投影する対物レンズと、を
具備する電子線描画装置において、 前記アパーチャー上にマークを配置したマーク付きアパ
ーチャーと、前記ステージ上に所定の縮小率で縮小され
たマークを設けたマーク付きステージとを有し、前記ア
パーチャー上のマークと前記ステージ上のマークとの相
関を取る手段を具備したことを特徴する電子線描画装
置。 - 【請求項２】前記ステージ上に設けられたマークへ電子
線を照射し、前記マークからの少なくとも透過電子又は
反射電子あるいは２次電子の信号内一つを検出する検出
器を具備したことを特徴する請求項１記載の電子線描画
装置。 - 【請求項３】前記アパーチャー上マークと前記ステージ
上マークは縞状パターンから成ることを特徴する請求項
１記載の電子線描画装置。 - 【請求項４】電子ビームをアパーチャーを透過させるこ
とにより任意の図形ビームを形成する電子線描画方法に
おいて、ステージ上のマークとアパーチャー上のマーク
の投影像を検出する工程と、前記検出で得られた信号か
ら前記アパーチャー上のマークと前記ステージ上のマー
クとの図形の相関を求める工程を含むことを特徴とする
電子線描画方法。 - 【請求項５】請求項４の方法を用いたことを特徴とする
半導体素子の製作方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2266206A JP3064375B2 (ja) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | 電子線描画装置及びその調整法 |
| US07/770,527 US5283440A (en) | 1990-10-05 | 1991-10-03 | Electron beam writing system used in a cell projection method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2266206A JP3064375B2 (ja) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | 電子線描画装置及びその調整法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04144119A JPH04144119A (ja) | 1992-05-18 |
| JP3064375B2 true JP3064375B2 (ja) | 2000-07-12 |
Family
ID=17427738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2266206A Expired - Fee Related JP3064375B2 (ja) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | 電子線描画装置及びその調整法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3064375B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6507034B1 (en) | 1999-09-10 | 2003-01-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Charge beam exposure apparatus, charge beam exposure method, and charge beam exposure mask |
| US7435978B2 (en) | 2004-10-13 | 2008-10-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | System, method and a program for correcting conditions for controlling a charged particle beam for lithography and observation, and a program and method for manufacturing a semiconductor device |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09320931A (ja) * | 1996-05-28 | 1997-12-12 | Nikon Corp | 結像特性計測方法及び該方法を使用する転写装置 |
| JP2013118060A (ja) * | 2011-12-01 | 2013-06-13 | Canon Inc | 荷電粒子ビーム装置 |
| JP7046621B2 (ja) * | 2018-01-29 | 2022-04-04 | 株式会社荏原製作所 | 偏向感度算出方法および偏向感度算出システム |
-
1990
- 1990-10-05 JP JP2266206A patent/JP3064375B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6507034B1 (en) | 1999-09-10 | 2003-01-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Charge beam exposure apparatus, charge beam exposure method, and charge beam exposure mask |
| US7435978B2 (en) | 2004-10-13 | 2008-10-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | System, method and a program for correcting conditions for controlling a charged particle beam for lithography and observation, and a program and method for manufacturing a semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04144119A (ja) | 1992-05-18 |
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Legal Events
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100512 Year of fee payment: 10 |
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