JP2870505B2 - Electron beam exposure equipment - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の集積回
路や集積回路形成用のマスクの製造に用いられる電子ビ
ーム露光装置に関し、特に、電子ビーム露光位置を高精
度に、しかも、長時間安定に制御できる電子ビーム露光
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron beam exposure apparatus used for manufacturing an integrated circuit of a semiconductor device and a mask for forming the integrated circuit. The present invention relates to a controllable electron beam exposure apparatus.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体集積回路の高密度化や高速
化を向上させるために、半導体集積回路の各素子寸法の
微細化の努力が続けられている。この素子寸法の微細化
のために、紫外光を利用した光学的露光装置では、使用
する光の短波長化、高NA(開口数)化、変形光源など
露光装置の光学的改善や、位相シフトマスクなど新方式
の露光方法などがなされていた。また、これと平行して
電子線あるいはX線露光など新しい露光方式の開発が進
められていた。特に、256メガビットDRAMのよう
な微細パターンを有する集積回路の形成には電子ビーム
露光を用いた試みが種々提案されている。2. Description of the Related Art In recent years, efforts have been made to miniaturize the dimensions of each element of a semiconductor integrated circuit in order to improve the density and speed of the semiconductor integrated circuit. In order to reduce the element size, an optical exposure apparatus using ultraviolet light requires a shorter wavelength of light, a higher NA (numerical aperture), an optical improvement of the exposure apparatus such as a deformed light source, and a phase shift. A new type of exposure method such as a mask was used. In parallel with this, development of a new exposure method such as electron beam or X-ray exposure has been advanced. In particular, various attempts using electron beam exposure have been proposed for forming an integrated circuit having a fine pattern such as a 256 megabit DRAM.
【0003】電子ビーム露光装置においては、露光パタ
ーンの形状や寸法の精度とともに、パターンの露光位置
精度が重要である。例えば、「電子ビーム露光装置:実
用的な電子描画装置」ヘリオットその他著、電子装置の
IEEE処理Vol.ED-22,NO.7,1975年7月 385
頁〜392頁(D.R.Herriott etc.:"EBES:A PracticalE
lectron Lithographic System",IEEE Transactions on
Electron Devices,Vol.ED-22,NO.7,pp.385-392,July l9
75)では、露光位置の精度を向上させるために、図6に
示すような電子ビーム露光装置が開示されている。In an electron beam exposure apparatus, not only the accuracy of the shape and dimensions of an exposure pattern but also the accuracy of the exposure position of the pattern are important. For example, "Electron Beam Exposure Apparatus: Practical Electronic Drawing Apparatus" by Heriot et al., IEEE Processing of Electronic Devices, Vol.ED-22, NO. 7, July 1975, 385
Page to 392 (DRHerriott etc.:"EBES:A PracticalE
lectron Lithographic System ", IEEE Transactions on
Electron Devices, Vol.ED-22, NO.7, pp.385-392, July l9
75) discloses an electron beam exposure apparatus as shown in FIG. 6 for improving the accuracy of the exposure position.
【0004】図6に示す従来の電子ビーム露光装置は、
コンピュータ67から出力されるビームブランキング信
号61に基づいて、電子ビールが描画装置60から試料
台63上に載置された基板等の試料に向かって照射され
る。試料は、サーボモータ64によってXY面上に移動
される試料台63上に固定して取り付けられる。レーザ
測長計66は、試料台63に取り付けられたミラー65
の位置から試料台63の位置を測定する。The conventional electron beam exposure apparatus shown in FIG.
Based on the beam blanking signal 61 output from the computer 67, the electronic beer is irradiated from the drawing apparatus 60 toward a sample such as a substrate placed on the sample table 63. The sample is fixedly mounted on a sample table 63 which is moved on the XY plane by a servo motor 64. The laser length meter 66 is provided with a mirror 65 attached to the sample stage 63.
The position of the sample table 63 is measured from the position.
【0005】次に、そのレーザ測長計66によって測定
された試料台位置データ68と、コンピュータ67に入
力されたパターン情報の描画位置データ70とが比較さ
れ、両者間の誤差を補償するために、位置誤差データ6
9に基づいて電子ビーム偏向信号62が描画装置60に
加えられる。また、位置誤差データ69の信号は、試料
台63の運動に正確な加速を加えるためにサーボモータ
64にも加えられる。Next, the sample stage position data 68 measured by the laser length measuring device 66 and the drawing position data 70 of the pattern information input to the computer 67 are compared. Position error data 6
9, an electron beam deflection signal 62 is applied to the drawing device 60. Further, the signal of the position error data 69 is also applied to the servomotor 64 in order to accurately accelerate the movement of the sample stage 63.
【0006】過度の誤差がある場合には、電子ビームの
ブランキングをやめ、試料台63の位置がサーボモータ
64で修正されるまで描画を中止する。If there is an excessive error, the blanking of the electron beam is stopped, and the drawing is stopped until the position of the sample stage 63 is corrected by the servomotor 64.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】従来の電子ビーム露光
装置では、試料台の位置測定におけるしーザ測長計が長
時間安定状態であるのに比べて、電子ビーム偏向位置の
安定度は劣っているために、頻繁に両者の相互位置関係
を測定確認する必要があるという問題がある。その理由
は、電子ビームを偏向するための偏向電極が設置されて
いる真空装置内の残留ガスが偏向電極上に付着して、実
効的な偏向電極の電位を変化させるからである。その結
果、微細なパターンを多数露光する場合には、試料全面
にわたって露光するのに要する時間が長時間化して、そ
の間の電子ビーム露光位置の精度が劣化するという問題
も生じる。In the conventional electron beam exposure apparatus, the stability of the deflection position of the electron beam is inferior to that of the laser length meter in the position measurement of the sample stage which is in a stable state for a long time. Therefore, there is a problem that the mutual positional relationship between the two needs to be frequently measured and confirmed. The reason is that the residual gas in the vacuum device provided with the deflection electrode for deflecting the electron beam adheres to the deflection electrode and changes the effective potential of the deflection electrode. As a result, when a large number of fine patterns are exposed, there is a problem in that the time required for exposure over the entire surface of the sample is lengthened, and the accuracy of the electron beam exposure position during that time is deteriorated.
【0008】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、電子ビーム露光位置を高精度に、しかも、長時間
安定に制御できる電子ビーム露光装置を提供することを
目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide an electron beam exposure apparatus capable of controlling an electron beam exposure position with high accuracy and stably for a long time.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の電子ビーム露光
装置は、試料台上の試料に電子ビームを放出する電子放
出部を備えた基体と、電子放出部の電子放出を制御する
電子放出制御手段と、試料台を移動させる試料台移動手
段と、試料台の位置を測定するレーザ測長計とを有し、
電子ビームを偏向する機構を有していない電子ビーム露
光装置であって、基体の側面には、レーザ測長計用の反
射ミラーが設けられ、その反射ミラーとレーザ測長計と
により基体の位置変動量が測定され、その基体位置変動
量に基づいて試料台移動手段を制御することを特徴とす
るものである。According to the present invention, there is provided an electron beam exposure apparatus comprising: a base having an electron emission portion for emitting an electron beam to a sample on a sample stage; and an electron emission control for controlling the electron emission of the electron emission portion. Means, a sample stage moving means for moving the sample stage, and a laser length measuring device for measuring the position of the sample stage,
An electron beam exposure apparatus having no mechanism for deflecting an electron beam, wherein a reflection mirror for a laser length measuring instrument is provided on a side surface of the base, and the position variation of the base is controlled by the reflecting mirror and the laser length measuring instrument. Is measured, and the sample stage moving means is controlled based on the amount of substrate position fluctuation.
【0010】本発明の他の形態の電子ビーム露光装置
は、試料台上の試料に電子ビームを放出する電子放出部
を備えた基体と、その基体を移動させる基体移動手段
と、電子放出部の電子放出を制御する電子放出制御手段
と、試料台を移動させる試料台移動手段と、試料台の位
置を測定するレーザ測長計とを有し、電子ビームを偏向
する機構を有していない電子ビーム露光装置であって、
基体の側面には、レーザ測長計用の反射ミラーが設けら
れ、その反射ミラーとレーザ測長計とにより基体の位置
変動量が測定され、その基体位置変動量に基づいて基体
移動手段を制御することを特徴とするものである。According to another aspect of the present invention, there is provided an electron beam exposure apparatus comprising: a base provided with an electron emitting portion for emitting an electron beam to a sample on a sample stage; a base moving means for moving the base; An electron beam having electron emission control means for controlling electron emission, sample stage moving means for moving the sample stage, and a laser length gauge for measuring the position of the sample stage, and having no mechanism for deflecting the electron beam An exposure apparatus,
A reflection mirror for a laser length measuring device is provided on a side surface of the base, and the amount of positional change of the base is measured by the reflecting mirror and the laser length measuring device, and the base moving means is controlled based on the amount of positional change of the base. It is characterized by the following.
【0011】基体は例えば、ガラス基板である。The base is, for example, a glass substrate.
【0012】電子放出部は、複数の電子放出素子を有
し、電子放出制御手段は、所望の電子放出素子に電圧を
印可し、それぞれ独立に電子放出素子から電子を放出さ
せるように制御するのが好ましい。The electron emission section has a plurality of electron emission elements, and the electron emission control means applies a voltage to a desired electron emission element and controls the electron emission elements to emit electrons independently from each other. Is preferred.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。図1は本発明に係る第1の形態の電子ビ
ーム露光装置を示す構成図である。Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing an electron beam exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【0014】図1に示すように、第1の形態の電子ビー
ム露光装置は、側面にX軸電子放出源ミラー8とY軸電
子放出源ミラー7を、主面上に電子放出部2を備えたガ
ラス基板1と、電子放出部2の電子放出を制御する電子
放出制御手段5と、試料ウェハ3を載置し、側面にX軸
試料ステージミラー10とY軸試料ステージミラー9と
を備えた試料ステージ4と、試料ステージ4を移動させ
るサーボモータ等の試料ステージ移動手段12と、試料
ステージ4の位置およびガラス基体1の位置を測定する
レーザ測長計6とを有する。As shown in FIG. 1, the electron beam exposure apparatus of the first embodiment has an X-axis electron emission source mirror 8 and a Y-axis electron emission mirror 7 on the side and an electron emission section 2 on the main surface. A glass substrate 1, electron emission control means 5 for controlling electron emission of the electron emission section 2, and a sample wafer 3 are mounted, and an X-axis sample stage mirror 10 and a Y-axis sample stage mirror 9 are provided on side surfaces. It has a sample stage 4, a sample stage moving means 12 such as a servomotor for moving the sample stage 4, and a laser length gauge 6 for measuring the position of the sample stage 4 and the position of the glass substrate 1.
【0015】ガラス基体1上の主面上の電子放出部2と
ガラス基体1の側面のX軸電子放出源ミラー8及びY軸
電子放出源ミラー7とが一体化されているので、電子放
出部2において電子ビームを放出する電子放出素子の位
置は、レーザ測長計6により測定されるガラス基体位置
データ及び試料ステージ位置データからコンピュータ1
3により直ちに正確に計算できる。Since the electron emission portion 2 on the main surface of the glass substrate 1 and the X-axis electron emission source mirror 8 and the Y-axis electron emission mirror 7 on the side surface of the glass substrate 1 are integrated, the electron emission portion The position of the electron-emitting device that emits the electron beam in the computer 2 is determined from the glass substrate position data and the sample stage position data measured by the laser length meter 6.
3 allows immediate and accurate calculations.
【0016】従って、電子放出素子と試料3とが電子を
放出して試料上の微小領域を電子照射すべき位置関係に
あれば、電子放出制御手段5により、所定の電子放出素
子のみに選択的に所定の電圧を印可して電子を放出す
る。その後、コンピュータ13からの信号により試料ス
テージ移動手段12を介して所定の移動量だけ試料位置
を移動させる。これを繰り返して、必要な試料面上を残
りなく露光することができる。このとき、電子放出部2
の位置変動量は、電子放出源ミラー7,8及びレーザ測
長計6によって常に監視・測定されているので、コンピ
ュータ13により試料ステージ移動手段12を介して所
定の移動量だけ試料位置を移送する際に、電子放出部2
の位置変動量をも考慮して移動すれば、試料3上の露光
は所定の位置に正確に行われることになる。Therefore, if the electron-emitting device and the sample 3 are in a positional relationship to emit electrons and irradiate a small area on the sample with electrons, the electron-emission control means 5 selectively controls only a predetermined electron-emitting device. A predetermined voltage is applied to the device to emit electrons. Thereafter, the sample position is moved by a predetermined moving amount via the sample stage moving means 12 according to a signal from the computer 13. By repeating this, it is possible to expose the required sample surface without remaining. At this time, the electron emission unit 2
Is constantly monitored and measured by the electron emission source mirrors 7 and 8 and the laser length meter 6, so that the computer 13 moves the sample position by a predetermined moving amount via the sample stage moving means 12. And the electron emission unit 2
When the movement is performed in consideration of the position fluctuation amount, the exposure on the sample 3 is accurately performed at a predetermined position.
【0017】図3は、本発明に係る第2の形態の電子ビ
ーム露光装置を示す構成図である。図3に示すように、
第2の形態の電子ビーム露光装置は、基本的には第1の
電子ビーム露光装置と同様であるが、電子放出源移動手
段11を備えている点が異なる。そして、電子放出部2
の位置変動量は、コンピュータ13により電子放出源移
動手段11を介して電子放出部2の位置変動がないよう
にフィードバック制御される。従って、この電子ビーム
露光装置によれば、コンピュータ13により試料ステー
ジ移動手段12を介して試料ステージ4を移動させる際
に、電子放出部2の位置変動を考慮してステージ移動経
路が複雑にならないという利点がある。FIG. 3 is a block diagram showing an electron beam exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG.
The electron beam exposure apparatus of the second embodiment is basically the same as the first electron beam exposure apparatus, except that an electron emission source moving means 11 is provided. Then, the electron emission unit 2
The position fluctuation amount is feedback-controlled by the computer 13 via the electron-emitting-source moving means 11 so that the position of the electron-emitting portion 2 does not fluctuate. Therefore, according to the electron beam exposure apparatus, when the computer 13 moves the sample stage 4 via the sample stage moving means 12, the stage movement path does not become complicated in consideration of the position fluctuation of the electron emission unit 2. There are advantages.
【0018】図2は電子放出部2を示す部分破断斜視図
である。図2に示すように、電子放出部2は平板状の引
出し電極22の面に縦横に並べて複数形成された開口部
20にその先端部を露呈し、絶縁層26に埋設された複
数の電子放出素子21を備えている。この電子放出素子
21と引出し電極22との間に電界を与えるために、電
子放出素子21はコンタクト23及び配線24a、24
b、24c、24dを介して、側面に露出したパッド2
5a,25b,25c,25dに接続され、こららのパ
ッド25a,25b,25c,25dは図1の電子放出
制御手段5に電線ケーブル(図示せず)等で接続されて
いる。FIG. 2 is a partially cutaway perspective view showing the electron emission section 2. As shown in FIG. 2, the electron-emitting portion 2 has a plurality of openings 20 formed by arranging vertically and horizontally on the surface of the extraction electrode 22 having a flat plate shape. An element 21 is provided. In order to apply an electric field between the electron-emitting device 21 and the extraction electrode 22, the electron-emitting device 21 includes a contact 23 and wirings 24a and 24a.
b, pad 2 exposed on the side via 24c, 24d
These pads 25a, 25b, 25c, 25d are connected to the electron emission control means 5 of FIG. 1 by electric wires (not shown) or the like.
【0019】そして、電子放出素子21へ電圧を印可す
べき位置座標情報に従って各電子放出素子21に電圧を
印可する。このことにより、印可された電子放出素子2
1は電界により電子を放出する。電子放出素子21から
の電子は、各電子放出素子21の位置に対応して開口を
設けてある加速電極板29および収束電極板30を通り
抜けて試料上に到達する。Then, a voltage is applied to each electron-emitting device 21 according to the position coordinate information to which a voltage is to be applied to the electron-emitting device 21. As a result, the applied electron-emitting device 2
1 emits electrons by an electric field. Electrons from the electron-emitting devices 21 reach the sample through the accelerating electrode plate 29 and the focusing electrode plate 30 having openings corresponding to the positions of the electron-emitting devices 21.
【0020】なお、この実施の形態では、より解像度を
高く得るために電子放出素子21の開口部20の大きさ
は直径0.5μmとし、1.0μmのピッチで縦横に配
列されている。そして加速電極及び収束電極の電圧を調
整して、一つの電子放出素子21の投影像を直径0.0
5μmのスポット像として転写できるようになってい
る。In this embodiment, the apertures 20 of the electron-emitting devices 21 have a diameter of 0.5 μm and are arranged vertically and horizontally at a pitch of 1.0 μm in order to obtain a higher resolution. Then, the voltages of the accelerating electrode and the focusing electrode are adjusted so that the projected image of one electron-emitting device 21 has a diameter of 0.0
It can be transferred as a 5 μm spot image.
【0021】さらに、この電子放出素子21の配列を1
0×100の格子状に配列し、試料ウェハ3上にパター
ン形状あるいは配置のいかんにかかわらず10μm×1
00μmの大きさの領域を20×20すなわち400回
の電子放出照射で処理できるようにした。試みに、電子
放出素子21に対して引出し電極22に印可する電圧を
10.6Vとし、電子放出素子21に対して加速電極板
29に印可する加速電圧1KV、収束電極板30に印可
する収束電圧をー100Vとして、試料ウェハ3に塗布
された感度10μC/cm2のレジストに電子放出素子
21から放出された電子を照射したところ、各照射での
電圧印可時間すなわち露光装置0.5μsecで良好な
パターンを転写することができた。Further, the arrangement of the electron-emitting devices 21 is
Arranged in a 0 × 100 lattice, and 10 μm × 1 on the sample wafer 3 irrespective of the pattern shape or arrangement.
A region having a size of 00 μm can be processed by 20 × 20, that is, 400 electron emission irradiations. In an attempt, the voltage applied to the extraction electrode 22 for the electron-emitting device 21 was set to 10.6 V, the acceleration voltage applied to the acceleration electrode plate 29 for the electron-emitting device 1 was 1 KV, and the convergent voltage applied to the converging electrode plate 30 was Is set to −100 V, the resist applied to the sample wafer 3 and having a sensitivity of 10 μC / cm 2 is irradiated with the electrons emitted from the electron-emitting device 21. The pattern could be transferred.
【0022】また、電子放出制御手段5には複数の電子
放出素子21を適切なタイミングで制御できるように電
子放出素子21と同数の電源回路を設けるのが好まし
い。そして、配線長やスイッチングによる遅延をなくす
とともに電子放出素子21の特性ぱらつきによる放出電
子量のばらつきをなくすために、各電源の印可電圧を
0.001Vの単位で調整する。このことにより各電子
放出素子21の放出電子量のばらつきは1%以下に収め
られ、パターンの転写むらが無くなる。The electron emission control means 5 is preferably provided with the same number of power supply circuits as the electron emission elements 21 so that the plurality of electron emission elements 21 can be controlled at appropriate timing. The applied voltage of each power supply is adjusted in units of 0.001 V in order to eliminate the delay due to the wiring length and switching and the variation in the amount of emitted electrons due to the characteristic variation of the electron-emitting device 21. As a result, the variation in the amount of emitted electrons of each electron-emitting device 21 is reduced to 1% or less, and pattern transfer unevenness is eliminated.
【0023】ここで、この電子放出部2は上述したよう
に10.6Vという印可電圧で電子を放出させ、さらに
1KVという加速電圧で加速して試料上のレジストを感
応させることができたが、さらに種々の印可電圧および
加速電圧で使用でき、種々の感光特性を有するレジスト
を感応させることもできる。本実施の形態では、電子放
出素子への印可電圧は数十Vまで設定できるようにし、
また加速電極への印加電圧は500Vから2KVまで可
変できるようにした。Here, as described above, the electron emitting portion 2 emitted electrons at an applied voltage of 10.6 V, and was further accelerated by an acceleration voltage of 1 KV to make the resist on the sample sensitive. Further, it can be used at various application voltages and acceleration voltages, and can make a resist having various photosensitive characteristics sensitive. In the present embodiment, the applied voltage to the electron-emitting device can be set up to several tens of volts,
The voltage applied to the accelerating electrode can be varied from 500 V to 2 KV.
【0024】図2に示すような、側面がレーザ測長計用
の反射ミラー7、8となっており主面に電子放出部2を
備えたガラス基体1は、通常の半導体回路製造工程を用
いて製作することができる。以下、ガラス基体1の製造
工程を図4(a)−(g)の製造プロセスの要点を示す
工程図に基づいて説明する。As shown in FIG. 2, a glass substrate 1 having side surfaces serving as reflection mirrors 7 and 8 for a laser length meter and having an electron emission portion 2 on a main surface thereof is manufactured by using a normal semiconductor circuit manufacturing process. Can be manufactured. Hereinafter, the manufacturing process of the glass substrate 1 will be described with reference to the process charts showing the main points of the manufacturing process of FIGS.
【0025】図4(a)に示すように、まず、ガラス基
体41の側面を予備研磨する。As shown in FIG. 4A, first, the side surface of the glass substrate 41 is pre-polished.
【0026】次に、図4(b)に示すように、全面に厚
さ0.7μmのポリシリコン膜42をCVD法により形
成する。Next, as shown in FIG. 4B, a polysilicon film 42 having a thickness of 0.7 μm is formed on the entire surface by a CVD method.
【0027】次に、図4(c)に示すように、主面上の
みに厚さ1.0μmの酸化シリコン膜43をCVD法ま
たは熱酸化法により形成する。ただし、熱酸化法により
形成する場合には、予め電子放出源ミラー7、8及びレ
ーザ測長計6によって常に監視・測定されているので、
外の面に窒化シリコン膜をCVD法により形成しておい
て主面以外には熱酸化膜が形成されないようにしてお
く。Next, as shown in FIG. 4C, a silicon oxide film 43 having a thickness of 1.0 μm is formed only on the main surface by a CVD method or a thermal oxidation method. However, when formed by the thermal oxidation method, since they are always monitored and measured by the electron emission source mirrors 7 and 8 and the laser length meter 6 in advance,
A silicon nitride film is formed on the outer surface by a CVD method so that a thermal oxide film is not formed except on the main surface.
【0028】次に、図4(d)に示すように、電子放出
部44を形成した後、側面接続パッド部を露出するよう
に電子放出部44の一部を収束イオンビームを用いて除
去する。このときの電子装置部44の形成は、次のよう
な順序で行う。Next, as shown in FIG. 4D, after forming the electron emitting portion 44, a part of the electron emitting portion 44 is removed using a focused ion beam so as to expose the side surface connection pad portion. . The formation of the electronic device unit 44 at this time is performed in the following order.
【0029】酸化シリコン膜の上に厚さ0.3μmのモ
リブデン膜をスパッタ法により形成した後、フォトリソ
グラフィ技術とドライエッチング技術により不要な領域
のモリブデン膜を除去して配線を形成する。その後、配
線を覆い尽くすように厚さ1.0μmの酸化シリコン膜
をCVD法により形成し、配線24dの端部の位置に合
わせてフォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術
により開口部を形成し、全面に厚さ0.5μmのモリブ
デン膜をスパッタ法により形成した後、フォトリソグラ
フィ技術とドライエッチング技術により不要な領域のモ
リブデン膜を除去してパッド25dを形成する。After a molybdenum film having a thickness of 0.3 μm is formed on the silicon oxide film by sputtering, unnecessary portions of the molybdenum film are removed by photolithography and dry etching to form wiring. Thereafter, a silicon oxide film having a thickness of 1.0 μm is formed by a CVD method so as to cover the wiring, and an opening is formed by photolithography and dry etching in accordance with the position of the end of the wiring 24d. After a molybdenum film having a thickness of 0.5 μm is formed by sputtering, unnecessary portions of the molybdenum film are removed by photolithography and dry etching to form pads 25d.
【0030】次に、配線24dとパッド25dを覆い尽
くすように厚さ1.0μmの酸化シリコン膜をCVD法
により形成し、電子放出素子の位置に対応する配線24
dの位置にフォトリソグラフィ技術とドライエッチング
技術により開口部を形成し、全面に厚さ0.3μmのモ
リブデン膜をスパッタ法により形成した後、表面を化学
的研磨法により平坦化して開口部のみにコンタクト23
を形成する。Next, a silicon oxide film having a thickness of 1.0 μm is formed by a CVD method so as to cover the wiring 24d and the pad 25d, and the wiring 24 corresponding to the position of the electron-emitting device is formed.
An opening is formed at position d by photolithography and dry etching techniques, a 0.3-μm-thick molybdenum film is formed on the entire surface by sputtering, and the surface is flattened by chemical polishing to leave only the opening. Contact 23
To form
【0031】次に、配線24dを形成する場合と同様に
して厚さ0.3μmのモリブデン膜をスパッタ法により
形成した後、フォトリソグラフィ技術とドライエッチン
グ技術により不要な領域のモリブデン膜を除去して配線
24cを形成する。その後、配線24cを覆い尽くすよ
うに厚さ1.0μmの酸化シリコン膜をCVD法により
形成し、配線24cの端部の位置に合わせてフォトリソ
グラフィ技術とドライエッチング技術により開口部を形
成し、全面に厚さ0.5μmのモリブデン膜をスパッタ
法により形成した後、フォトリソグラフィ技術とドライ
エッチング技術により不変な領域のモリブデン膜を除去
してパッド25cを形成する。このとき、配線24dの
端部に形成されているパッド25dの位置に対して配線
24cの端部に形成されているパッド25cの位置をず
らして形成し、ガラス基体1の側面におけるパッドの周
期が80μmとなるようにする。Next, a molybdenum film having a thickness of 0.3 μm is formed by a sputtering method in the same manner as in the case of forming the wiring 24d, and the molybdenum film in an unnecessary region is removed by photolithography and dry etching. The wiring 24c is formed. Thereafter, a silicon oxide film having a thickness of 1.0 μm is formed by a CVD method so as to cover the wiring 24c, and an opening is formed by photolithography and dry etching in accordance with the position of the end of the wiring 24c. After a molybdenum film having a thickness of 0.5 μm is formed by sputtering, the molybdenum film in an invariable region is removed by photolithography and dry etching to form a pad 25c. At this time, the position of the pad 25c formed at the end of the wiring 24c is shifted from the position of the pad 25d formed at the end of the wiring 24d. The thickness is set to 80 μm.
【0032】その後絶縁層形成とコンタクト形成と配線
およびパッド形成を繰り返して、必要な層数の積層構造
を形成する。図2では説明の簡単化のための層数は4と
してあるが、実際の実施例では層数は10である。最後
の層の配線24aを形成するときに、それぞれの電子放
出素子の位置に電子放出素子下部パッド30aを形成す
る。このパッド30の周期は1.0μmとなるようにす
る。さらに、0.5μm厚さの酸化シリコン膜を全面に
形成する。Thereafter, the formation of the insulating layer, the formation of the contact, the formation of the wiring and the pad are repeated to form the required number of layers of the laminated structure. In FIG. 2, the number of layers is set to four for simplification of description, but in the actual embodiment, the number of layers is ten. When forming the wiring 24a of the last layer, the electron emitting element lower pads 30a are formed at the positions of the respective electron emitting elements. The cycle of the pad 30 is set to 1.0 μm. Further, a silicon oxide film having a thickness of 0.5 μm is formed on the entire surface.
【0033】次に、この酸化シリコン膜の上に引出し電
極22にあたる0.35μm厚のタングステン膜を全面
にわたって形成し、リソグラフィ技術によりタングステ
ン膜および酸化シリコン膜を選択的にエッチング除去し
て電子放出素子の位置になる領域に直径0.5μmの開
口を形成し、電子放出素子下部パッド30aが露呈する
ようにする。そして、この開口および周囲の領域全体に
0.15μm厚のアルミニウム膜をさらにその上に0.
8μm厚のモリブデン膜を金属蒸着法で形成する。この
蒸着のとき蒸着が進むにつれて開口部の開口面積が徐々
に小さくなり、堆積して形成される先端部がコーン状と
なる現象を利用して陰極として最適形状をもつ先端部が
尖った電子放出素子21が得られる。Next, a 0.35 μm-thick tungsten film corresponding to the extraction electrode 22 is formed over the entire surface of the silicon oxide film, and the tungsten film and the silicon oxide film are selectively etched and removed by a lithography technique. An opening having a diameter of 0.5 μm is formed in a region corresponding to the position, so that the lower pad 30a of the electron-emitting device is exposed. Then, an aluminum film having a thickness of 0.15 μm is further formed on this opening and the entire surrounding area by 0.1 μm.
An 8 μm thick molybdenum film is formed by a metal deposition method. As the deposition progresses, the opening area of the opening gradually decreases as the deposition progresses, and the tip formed by deposition becomes a cone, and the tip with the optimal shape as a cathode has a sharp electron emission. An element 21 is obtained.
【0034】次に、ウェットエッチングによりアルミニ
ウム膜を除去すると、リフトオフによって電子放出素子
21以外に被着されたモリブデン膜がすべて除去され
る。Next, when the aluminum film is removed by wet etching, all of the molybdenum film deposited other than the electron-emitting device 21 is removed by lift-off.
【0035】以上のような順序で電子放出部2を形成す
る。The electron emission portions 2 are formed in the above order.
【0036】次に、同4(e)に示すように、上面に有
機溶剤で容易に溶解する有機カバー膜45を形成する。
この有機カバー膜45は次の工程で側面を研磨するとき
に電子放出部2が損傷されないように保護する働きをす
るものである。Next, as shown in FIG. 4E, an organic cover film 45 which is easily dissolved by an organic solvent is formed on the upper surface.
The organic cover film 45 functions to protect the electron-emitting portion 2 from being damaged when the side surface is polished in the next step.
【0037】次に、図4(f)に示すように、側面を研
磨し、さらにガラス基体側面がレーザ測長計用の反射ミ
ラーとして効率よくレーザ光を反射できるように、アル
ミニウムなどのミラー面材科をスパッタ法により形成す
る。Next, as shown in FIG. 4 (f), the side surface is polished, and a mirror surface material such as aluminum is used so that the side surface of the glass substrate can efficiently reflect laser light as a reflecting mirror for a laser length measuring device. The family is formed by a sputtering method.
【0038】次に、図4(g)に示すように、上面カバ
ー膜を有機溶剤で除去する。Next, as shown in FIG. 4G, the top cover film is removed with an organic solvent.
【0039】その後、側面に露出している側面接続用の
パッド25a,25b,25c,25dに対して、金ワ
イヤなどを用いて配線を接続し、接続ケーブルとして引
き出し、図1の電子放出制御手段5に接続する。また、
あらじめガラス基体1に設けてある支持用の溝28を利
用して試料ステージ4に平行に対向するように配置構成
する。なお、上記加速電極板29および収束電極板30
はいずれも厚さ0.2mmのステンレス鋼板で作られて
おり、電子放出部2の上面3mmおよび5mmの位置に
配置されている。Thereafter, wiring is connected to the side surface connection pads 25a, 25b, 25c, 25d exposed on the side surface using gold wires or the like, and the wiring is drawn out as a connection cable. Connect to 5. Also,
It is arranged so as to face the sample stage 4 in parallel using a supporting groove 28 provided in the glass substrate 1 in advance. The acceleration electrode plate 29 and the focusing electrode plate 30
Are made of a stainless steel plate having a thickness of 0.2 mm, and are disposed at positions of 3 mm and 5 mm on the upper surface of the electron emission section 2.
【0040】加速電極板29および収束電極板30には
電子放出部2の各電子放出素子21の位置に対応して開
口部が設けられており、各電子放出素子から放出された
電子ビームを加速し、さらに収束することができるよう
になっている。The accelerating electrode plate 29 and the focusing electrode plate 30 are provided with openings corresponding to the positions of the respective electron-emitting devices 21 of the electron-emitting section 2, and accelerate the electron beams emitted from the respective electron-emitting devices. And can further converge.
【0041】図5は電子放出部2の電子放出素子の配列
と描画パターンとの位置関係を示す図である。実線で示
してあるのは露光すべきパターン領域51である。丸で
示してあるのは電子放出素子からの電子ビーム1つ分の
露光領域52すなわち直径0.05μmの円形領域であ
る。図5では、例として上側2列および左側2列分のみ
についてすべての円形領域を示してある。電子放出素子
の周期は、前述したように1.0μmであり、ある瞬間
における電子放出素子の位置53は黒く塗りつぶしてあ
る位置のすべての位置に対応している。FIG. 5 is a diagram showing the positional relationship between the arrangement of the electron-emitting devices of the electron-emitting section 2 and the drawing pattern. The solid line indicates the pattern area 51 to be exposed. The circle indicates an exposure region 52 for one electron beam from the electron-emitting device, that is, a circular region having a diameter of 0.05 μm. In FIG. 5, as an example, all the circular regions are shown only for the upper two columns and the left two columns. As described above, the period of the electron-emitting device is 1.0 μm, and the position 53 of the electron-emitting device at a certain moment corresponds to all positions blacked out.
【0042】実際にそれらの各々の位置で露光するかど
うかは電子放出制御手段5により制御できる。露光すべ
き描画パターンに含まれる位置にある電子放出素子のみ
を制御して露光し、次に、0.05μm移動して同様に
露光すべき描画パターンに含まれる位置にある電子放出
素子のみを制御して露光する。これを縦横各々20×2
0=400回繰り返せば、10×100=1000個の
電子放出素子を備えた電子放出部2によりパターンの種
類や周期性のいかんにかかわらず10μm×100μm
の領域が残り無く露光できる。Whether or not exposure is actually performed at each of these positions can be controlled by the electron emission control means 5. Controlling and exposing only the electron-emitting devices at the positions included in the drawing pattern to be exposed, and then moving 0.05 μm to control only the electron-emitting devices at the positions included in the drawing pattern to be similarly exposed And expose. This is 20 × 2
If 0 = 400 repetitions, 10 μm × 100 μm irrespective of the type and periodicity of the pattern by the electron emission unit 2 having 10 × 100 = 1000 electron emission elements
Exposure can be performed without any remaining area.
【0043】次に、試料ステージ4を移動させて、露光
が終了した10μm×100μmの領域の隣の10μm
×100μmの領域を露光するというようにして、試料
ウェハ3上の露光すべき領域を順次残り無く露光するこ
とができる。Next, the sample stage 4 is moved to a position of 10 μm next to the 10 μm × 100 μm area where the exposure is completed.
By exposing an area of × 100 μm, an area to be exposed on the sample wafer 3 can be sequentially exposed without any residue.
【0044】露光する順序については、このような順序
だけでなく、他の方法によってもよい。例えば、10×
100個の電子放出素子のうち10個が並んでいるX軸
方向に20回すなわち0.05μm×20=1μmだけ
連続して露光して、10個分すなわち10μmの長さを
露光するということを次々につなぎ合わせるようにして
いき、その次に、0.05μmだけY軸方向に移動して
同じことを繰り返してY軸方向の幅100μmでX軸方
向に長くのびた帯状の領域を残り無く露光した後に、Y
軸方向に100μm移動して同様に帯状の領域を露光し
ていくという方法でもよい。The order of exposure is not limited to this order, but may be other methods. For example, 10 ×
It means that 20 times, ie, 0.05 μm × 20 = 1 μm, are continuously exposed in the X-axis direction in which 10 out of 100 electron-emitting devices are arranged, and 10 elements, that is, a length of 10 μm is exposed. Then, the same movement was repeated by 0.05 μm in the Y-axis direction, and the same operation was repeated, so that a strip-shaped area extending in the X-axis direction with a width of 100 μm in the Y-axis direction was completely exposed. Later, Y
A method in which the belt-like region is similarly exposed while moving in the axial direction by 100 μm may be used.
【0045】いずれの場合においても、個々のパターン
に応じて作成されていた電子放出素子の座標値のプログ
ラムを呼び出し、レーザ測長計6による電子放出源位置
データとあらかじめ設定されている個々の電子放出素子
の補正分を考慮して、露光領域に電子ビームを照射す
る。In any case, the program for the coordinate values of the electron-emitting devices created according to the individual patterns is called, and the position data of the electron-emitting source by the laser length meter 6 and the preset individual electron-emitting devices are used. The exposure area is irradiated with an electron beam in consideration of the correction of the element.
【0046】このように10×100すなわち1000
個の電子放出素子21に印可すべき電源を備え、パター
ンデータを露光順序に応じた電子放出素子の座標値のプ
ログラムを用いることによりパターンの種類や繰り返し
パターンの有無にかかわらず、試料ウェハ上の一定の領
域を同一の露光時間で露光することができた。Thus, 10 × 100, that is, 1000
A power source to be applied to the electron-emitting devices 21 is provided, and the pattern data is programmed on the sample wafer by using a program of the coordinate values of the electron-emitting devices in accordance with the exposure order, regardless of the type of pattern and the presence or absence of a repetitive pattern. A certain area could be exposed with the same exposure time.
【0047】本発明は、上記実施の形態に限定されるこ
とはなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範
囲内において、種々の変更が可能である。The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the technical matters described in the claims.
【0048】[0048]
【発明の効果】本発明によれば、基体の側面にレーザ測
長計用の反射ミラーが設けられ、その反射ミラーとレー
ザ測長計とにより基体の位置変動量が測定され、その基
体位置変動量に基づいて試料台移動手段又は基体移動手
段を制御するので、電子放出部を備えた基体の位置を直
接高精度に制御でき、露光パターン位置を長時間にわた
って安定して制御できる。According to the present invention, a reflection mirror for a laser length measuring device is provided on the side surface of a substrate, and the position mirror of the substrate is measured by the reflecting mirror and the laser length measuring device. Since the sample stage moving means or the substrate moving means is controlled based on the above, the position of the substrate provided with the electron emitting portion can be directly controlled with high precision, and the exposure pattern position can be stably controlled for a long time.
【図1】本発明に係る第1の形態の電子ビーム露光装置
を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an electron beam exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図2】電子放出部及びガラス基体の部分破断斜視図で
ある。FIG. 2 is a partially cutaway perspective view of an electron emitting portion and a glass substrate.
【図3】本発明に係る第2の形態の電子ビーム露光装置
を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing an electron beam exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図4】電子放出部の製造プロセスを示す工程図であ
る。FIG. 4 is a process chart showing a manufacturing process of the electron-emitting portion.
【図5】電子放出部の電子放出素子の配列と描画パター
ンとの位置関係を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a positional relationship between an array of electron-emitting devices of an electron-emitting section and a drawing pattern.
【図6】従来の電子ビーム露光装置を示す構成図であ
る。FIG. 6 is a configuration diagram showing a conventional electron beam exposure apparatus.
1:ガラス基体 2:電子放出部 3:試料ウェハ 4:試料ステージ 5:電子放出制御手段 6:レーザ測長計 7:Y軸電子放出源ミラー 8:X軸電子放出源ミラー 9:Y軸試料ステージミラー 10:X軸試料ステージミラー 11:電子放出源移動手段 12:試料ステージ移動手段 13:コンピュータ 21:電子放出素子 22:引出し電極 29:加速電極板 30:収束電極板 1: Glass substrate 2: Electron emission part 3: Sample wafer 4: Sample stage 5: Electron emission control means 6: Laser length meter 7: Y-axis electron emission source mirror 8: X-axis electron emission source mirror 9: Y-axis sample stage Mirror 10: X-axis sample stage mirror 11: Electron emission source moving means 12: Sample stage moving means 13: Computer 21: Electron emitting element 22: Extraction electrode 29: Acceleration electrode plate 30: Focusing electrode plate
Claims (4)
子放出部を備えた基体と、前記電子放出部の電子放出を
制御する電子放出制御手段と、前記試料台を移動させる
試料台移動手段と、前記試料台の位置を測定するレーザ
測長計とを有し、電子ビームを偏向する機構を有してい
ない電子ビーム露光装置であって、 前記基体の側面には、前記レーザ測長計用の反射ミラー
が設けられ、その反射ミラーとレーザ測長計とにより基
体の位置変動量が測定され、その基体位置変動量に基づ
いて前記試料台移動手段を制御することを特徴とする電
子ビーム露光装置。1. A base provided with an electron emitting portion for emitting an electron beam to a sample on a sample stage, electron emission control means for controlling electron emission of the electron emitting portion, and a sample stage moving for moving the sample stage. Means, and a laser length measuring device for measuring the position of the sample stage, the electron beam exposure apparatus does not have a mechanism for deflecting the electron beam, the side of the substrate, for the laser length measuring device An electron beam exposure apparatus, wherein a reflection mirror is provided, a position variation of a substrate is measured by the reflection mirror and a laser length meter, and the sample stage moving means is controlled based on the position variation of the substrate. .
子放出部を備えた基体と、その基体を移動させる基体移
動手段と、前記電子放出部の電子放出を制御する電子放
出制御手段と、前記試料台を移動させる試料台移動手段
と、前記試料台の位置を測定するレーザ測長計とを有
し、電子ビームを偏向する機構を有していない電子ビー
ム露光装置であって、 前記基体の側面には、前記レーザ測長計用の反射ミラー
が設けられ、その反射ミラーとレーザ測長計とにより基
体の位置変動量が測定され、その基体位置変動量に基づ
いて前記基体移動手段を制御することを特徴とする電子
ビーム露光装置。2. A base provided with an electron emitting portion for emitting an electron beam to a sample on a sample stage, a substrate moving means for moving the base, and an electron emission controlling means for controlling electron emission of the electron emitting portion. An electron beam exposure apparatus comprising: a sample stage moving unit configured to move the sample stage; and a laser length measuring device that measures a position of the sample stage, and not including a mechanism for deflecting an electron beam. A reflection mirror for the laser length measuring device is provided on a side surface of the device, and a position variation of the substrate is measured by the reflection mirror and the laser length measuring device, and the substrate moving means is controlled based on the substrate position variation. An electron beam exposure apparatus, comprising:
する請求項1又は2に記載の電子ビーム露光装置。3. An electron beam exposure apparatus according to claim 1, wherein said substrate is a glass substrate.
有し、 前記電子放出制御手段は、所望の電子放出素子に電圧を
印可し、それぞれ独立に電子放出素子から電子を放出さ
せるように制御する、ことを特徴とする請求項1乃至3
のいずれか1つの項に記載の電子ビーム露光装置。4. The electron emission section has a plurality of electron emission elements, and the electron emission control means applies a voltage to desired electron emission elements and causes each of the electron emission elements to independently emit electrons. 4. The control according to claim 1, wherein
An electron beam exposure apparatus according to any one of the above items.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP29168496A JP2870505B2 (en) | 1996-11-01 | 1996-11-01 | Electron beam exposure equipment |
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---|---|---|---|
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JPH10135114A JPH10135114A (en) | 1998-05-22 |
JP2870505B2 true JP2870505B2 (en) | 1999-03-17 |
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Family Applications (1)
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