JPH0328812B2 - - Google Patents
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- JPH0328812B2 JPH0328812B2 JP57116801A JP11680182A JPH0328812B2 JP H0328812 B2 JPH0328812 B2 JP H0328812B2 JP 57116801 A JP57116801 A JP 57116801A JP 11680182 A JP11680182 A JP 11680182A JP H0328812 B2 JPH0328812 B2 JP H0328812B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/304—Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電子線を集束偏向制御してシリコン・
ウエハ等の試料面に所望のパターンを描画する電
子線描画装置に関し、特に前記電子線の強度分布
あるいは寸法等の高精度な計測手段を備えた電子
線描画装置に関する。
ウエハ等の試料面に所望のパターンを描画する電
子線描画装置に関し、特に前記電子線の強度分布
あるいは寸法等の高精度な計測手段を備えた電子
線描画装置に関する。
電子線描画装置、特に可変整形型の電子線描画
装置においては、その電子線の強度分布が寸法あ
るいは該電子線の偏向による歪等の情報を正確に
把握することは、高い描画精度を維持する上で重
要なことであり、特に2μm以下の微細パターン
を形成する場合には不可欠なものである。
装置においては、その電子線の強度分布が寸法あ
るいは該電子線の偏向による歪等の情報を正確に
把握することは、高い描画精度を維持する上で重
要なことであり、特に2μm以下の微細パターン
を形成する場合には不可欠なものである。
従来の可変整形型の電子線描画装置における電
子線の形状観測は次のように行われていた。すな
わち、第1図にその概要を示した如く、X−Y平
面上を移動可能な試料台5上に電子線1の強度分
布、寸法または焦点を計測するための計測部2
と、前記電子線の偏向による歪等を補正するため
の基準マーク部3とをそれぞれ独立に搭載して固
定し、一方、描画されるシリコン・ウエハ等の試
料4は、前記試料台5上に前記基準マーク部3と
同じ高さになるように調整し固定していた。
子線の形状観測は次のように行われていた。すな
わち、第1図にその概要を示した如く、X−Y平
面上を移動可能な試料台5上に電子線1の強度分
布、寸法または焦点を計測するための計測部2
と、前記電子線の偏向による歪等を補正するため
の基準マーク部3とをそれぞれ独立に搭載して固
定し、一方、描画されるシリコン・ウエハ等の試
料4は、前記試料台5上に前記基準マーク部3と
同じ高さになるように調整し固定していた。
第2図は前記計測部2と基準マーク部3を拡大
して示すもので、Aは平面図、Bは側面図であ
る。計測部2はタングステンまたは金で構成され
る2本の細いワイヤ6,7をX、Y方向に直交す
る如く張つたクロスワイヤであり、基準マーク部
3はシリコン基板12上に形成された多数の重金
属(金属)製のマークパターン8を所定の位置に
配列した電子線の偏位置補正用マークである。な
お、図は電子線1の断面形状が矩形の場合を示し
ている。この電子線1は前記試料台5を高精度に
駆動するレーザ測長計の直交軸X、Yに正確に一
致して偏向走査される。
して示すもので、Aは平面図、Bは側面図であ
る。計測部2はタングステンまたは金で構成され
る2本の細いワイヤ6,7をX、Y方向に直交す
る如く張つたクロスワイヤであり、基準マーク部
3はシリコン基板12上に形成された多数の重金
属(金属)製のマークパターン8を所定の位置に
配列した電子線の偏位置補正用マークである。な
お、図は電子線1の断面形状が矩形の場合を示し
ている。この電子線1は前記試料台5を高精度に
駆動するレーザ測長計の直交軸X、Yに正確に一
致して偏向走査される。
しかしながら、前記クロスワイヤ6,7は人手
により固定するため、該クロスワイヤの直交軸
X′、Y′を前記電子線1の偏向直交軸X、Yに一
致させることはきわめて難かしく、一方の軸を一
致させた場合(例えばX′=Xの如く)、他方の軸
(この場合YとY′)のずれ角θを0.5゜以下に保つ
ことは容易ではない。また、側面図Bから明らか
な如く、クロスワイヤ6,7は交差しているため
全厚味Hを有し、前記基準マーク部3のマークパ
ターン8と同一平面に置くことができなくなる。
従つてこの種のクロスワイヤによる電子線の焦点
位置は、前記基準マーク部3のマーク面Zと差異
を生ずるだけでなく、当然、描画すべき試料面の
位置とも異なつて来るので、これが適用できるの
は電子線の焦点深度が深い場合に限定されること
になる。これは、高速描画において不可欠な大電
流密度の矩形状電子線では、クーロン効果の制約
によつて焦点深度が浅くなるため、前述の如きク
ロスワイヤでは1μm以下の微細パターンを高精
度に描画することが困難になるという重大な問題
を生ずる原因となる。
により固定するため、該クロスワイヤの直交軸
X′、Y′を前記電子線1の偏向直交軸X、Yに一
致させることはきわめて難かしく、一方の軸を一
致させた場合(例えばX′=Xの如く)、他方の軸
(この場合YとY′)のずれ角θを0.5゜以下に保つ
ことは容易ではない。また、側面図Bから明らか
な如く、クロスワイヤ6,7は交差しているため
全厚味Hを有し、前記基準マーク部3のマークパ
ターン8と同一平面に置くことができなくなる。
従つてこの種のクロスワイヤによる電子線の焦点
位置は、前記基準マーク部3のマーク面Zと差異
を生ずるだけでなく、当然、描画すべき試料面の
位置とも異なつて来るので、これが適用できるの
は電子線の焦点深度が深い場合に限定されること
になる。これは、高速描画において不可欠な大電
流密度の矩形状電子線では、クーロン効果の制約
によつて焦点深度が浅くなるため、前述の如きク
ロスワイヤでは1μm以下の微細パターンを高精
度に描画することが困難になるという重大な問題
を生ずる原因となる。
なお、第2図Bにおけるフアラデーカツプ9は
前記電子線1の形状を観測する検出器であり、そ
の出力信号10は直流増幅器、微分器(図示され
ていない)等を経て強度分布や寸法の情報観測に
供せられる。
前記電子線1の形状を観測する検出器であり、そ
の出力信号10は直流増幅器、微分器(図示され
ていない)等を経て強度分布や寸法の情報観測に
供せられる。
本発明は上記情報に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、従来の電子線描画装置に
おける上述の如き問題を解決し、クロスワイヤの
直交性を良好化するとともにクロスワイヤの交差
をなくした十字状パターンとすることにより、焦
点調整を容易にし、信頼性の高い高速指向の電子
描画装置を提供することにある。
の目的とするところは、従来の電子線描画装置に
おける上述の如き問題を解決し、クロスワイヤの
直交性を良好化するとともにクロスワイヤの交差
をなくした十字状パターンとすることにより、焦
点調整を容易にし、信頼性の高い高速指向の電子
描画装置を提供することにある。
本発明の上記目的は、前記電子線の形状計測に
用いる段差のない十字状パターンを前記電子線の
偏向歪補正用の基準マークと同一平面内に形成さ
せた電子線計測手段を具備したことを特徴とする
電子線描画装置によつて達成される。
用いる段差のない十字状パターンを前記電子線の
偏向歪補正用の基準マークと同一平面内に形成さ
せた電子線計測手段を具備したことを特徴とする
電子線描画装置によつて達成される。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。
説明する。
第3図A〜Hは本発明の一実施例である電子線
描画装置における十字形パターン及び基準マーク
を同一平面内に形成する作成工程を示す図であ
る。
描画装置における十字形パターン及び基準マーク
を同一平面内に形成する作成工程を示す図であ
る。
Aは適当な厚さの面方位(100)のシリコン基
板の表面(図の記号Qに対応)側に、モノシラン
(SiH4)とアンモニア(NH3)とのガス反応によ
るプラズマCVD法によつてシリコン窒化膜
(Si3N4)15を形成させ、次いでその上に高周
波スパツタリング法によつてシリコン酸化膜
(SiO2)16を形成させる。その後、シリコン基
板12の裏面(図の記号Pに対応)側に同様の方
法で、SiO2膜13とSi3N4膜14とを順次形成さ
せる。
板の表面(図の記号Qに対応)側に、モノシラン
(SiH4)とアンモニア(NH3)とのガス反応によ
るプラズマCVD法によつてシリコン窒化膜
(Si3N4)15を形成させ、次いでその上に高周
波スパツタリング法によつてシリコン酸化膜
(SiO2)16を形成させる。その後、シリコン基
板12の裏面(図の記号Pに対応)側に同様の方
法で、SiO2膜13とSi3N4膜14とを順次形成さ
せる。
Bは前記Si3N4膜14上に電子線または光用レ
ジスト17を塗布後、図のI部に後述する図Fの
B1〜B4の如き複数の矩形パターンを露光し、該
露光部分を現像・除去した後、これをマスクとし
てその開口部直下に露出したSi3N4膜14をプラ
ズマ・ドライエツチングで除去し、これらをマス
クとして更にその下層のSiO2膜13の露出部を
弗化触素系ガス(CF4等)を用いた反応性スパツ
タエツチングによつて除去することにより、シリ
コン基板12の表面Pの一部に微小間隔dxを隔て
て、開口部A1,A2を設けた状況を示すものであ
る。
ジスト17を塗布後、図のI部に後述する図Fの
B1〜B4の如き複数の矩形パターンを露光し、該
露光部分を現像・除去した後、これをマスクとし
てその開口部直下に露出したSi3N4膜14をプラ
ズマ・ドライエツチングで除去し、これらをマス
クとして更にその下層のSiO2膜13の露出部を
弗化触素系ガス(CF4等)を用いた反応性スパツ
タエツチングによつて除去することにより、シリ
コン基板12の表面Pの一部に微小間隔dxを隔て
て、開口部A1,A2を設けた状況を示すものであ
る。
Cはシリコン基板12の裏面Pに設けた前記開
口部A1,A2のパターン形状に沿つて、シリコン
基板12をその表面Q側へ貫通するまでエツチン
グ除去した状況を示すものである。この除去に
は、90℃程度に加熱した苛性カリ(KOH)、苛性
ソーダ(NaOH)あるいはエチレンジアミン等
の異方性エツチング液を用いる。エツチング時間
は100μm厚のシリコン基板の場合、20分程度で
ある。このようにして形成した開口部B1,B2は、
水平面に対して約54.7゜の傾斜を有し、良好なナ
イフエツジ状の周縁部を有する矩形孔となる。
口部A1,A2のパターン形状に沿つて、シリコン
基板12をその表面Q側へ貫通するまでエツチン
グ除去した状況を示すものである。この除去に
は、90℃程度に加熱した苛性カリ(KOH)、苛性
ソーダ(NaOH)あるいはエチレンジアミン等
の異方性エツチング液を用いる。エツチング時間
は100μm厚のシリコン基板の場合、20分程度で
ある。このようにして形成した開口部B1,B2は、
水平面に対して約54.7゜の傾斜を有し、良好なナ
イフエツジ状の周縁部を有する矩形孔となる。
Dは前記レジスト膜17をアセトン等で剥離
後、前記SiO2膜13および同16を弗化水素
(HF)と弗化アンモニウム(NH4F)系のエツチ
ング液中の浸漬して除去する。この際、Si3N4膜
14はその下のSiO2膜13のエツチング時にリ
フトオフ除去され、結果には図の如く、可視光や
X線に対する透明度の高いSi3N4膜15のみが残
る。このSi3N4膜15の強度は通常程度(5×
108dyne/cm2)であれば良い。
後、前記SiO2膜13および同16を弗化水素
(HF)と弗化アンモニウム(NH4F)系のエツチ
ング液中の浸漬して除去する。この際、Si3N4膜
14はその下のSiO2膜13のエツチング時にリ
フトオフ除去され、結果には図の如く、可視光や
X線に対する透明度の高いSi3N4膜15のみが残
る。このSi3N4膜15の強度は通常程度(5×
108dyne/cm2)であれば良い。
Eでは、シリコン基板12の表面Q側のSi3N4
膜15上の電子線レジスト18を塗布してから、
図のJ部分に開口部B1〜B2の両端距離L1よりも
大きなL2の矩形形状で塗りつぶしパターンを描
画する。ついでこの塗りつぶしたパターン部分の
レジスト膜18を現像剥離後、これをマスクとし
てSi3N4膜15を弗化炭素系ガスでプラズマ・ド
ライエツチングにより除去する。
膜15上の電子線レジスト18を塗布してから、
図のJ部分に開口部B1〜B2の両端距離L1よりも
大きなL2の矩形形状で塗りつぶしパターンを描
画する。ついでこの塗りつぶしたパターン部分の
レジスト膜18を現像剥離後、これをマスクとし
てSi3N4膜15を弗化炭素系ガスでプラズマ・ド
ライエツチングにより除去する。
これにより図Fにおいて図EのJの部分に相当
する部分は、十字状窓枠J−1となつて、開口部
B1〜B4(但し、開口部の相互間隔dX′、dY′はdX′
>dX、dY′>dYの関係になる。)が露出される。J
−2についても同様である。次に、基準マークを
十字状パターンと平行性、直交性よく位置ぎめす
る手順を説明する。後に十字状パターンを形成す
る開口部B1〜B4領域を描画時におけるシリコン
基板12上の位置や回転補正用の基準部位として
選ぶ。そこで、電子線をX、Y方向にそれぞれ
MX、MYの如く走査して位置検出を行う。即ち、
開口部の直下にはシリコン基板12がなく貫通し
ているため、そこからの反射電子は生じない。そ
れに比し十字状窓枠J−1,J−2のシリコン1
2上を走査した時には反射電子が生じるため、図
示しない十字状窓枠J−1,J−2上にある反射
電子検出器により双方の差から十字状窓枠J−
1,J−2の位置を正確に知ることができる。こ
の様にして検出した十字状窓枠の位置を基準とし
て図Eにおいて図GのKの部位に対応する位置K
に前記基準マーク8に相当するパターン(図Fに
おけるC1〜C4に対応)を描画する。このように
電子線を用いて十字状パターンの位置検出を行な
い十字状パターンの位置を基準として基準マーク
のパターンを描画することにより、シリコン基板
12表面の基準マークの平行性・直交性と、シリ
コン基板12裏面の4つの矩形孔から形成される
十字状パターンの平行性・直交性は正確かつ容易
に保証される。基準マークパターン描画後、前記
レジスト膜18を現像剥離し、これをマスクとし
てSi3N4膜15を弗化炭素系ガスを用いたプラズ
マ・ドライエツチングにより除去することによ
り、図Gに示す状況とした後、シリコン基板12
の表面Q側から金等の重金属Nを蒸着させる。
する部分は、十字状窓枠J−1となつて、開口部
B1〜B4(但し、開口部の相互間隔dX′、dY′はdX′
>dX、dY′>dYの関係になる。)が露出される。J
−2についても同様である。次に、基準マークを
十字状パターンと平行性、直交性よく位置ぎめす
る手順を説明する。後に十字状パターンを形成す
る開口部B1〜B4領域を描画時におけるシリコン
基板12上の位置や回転補正用の基準部位として
選ぶ。そこで、電子線をX、Y方向にそれぞれ
MX、MYの如く走査して位置検出を行う。即ち、
開口部の直下にはシリコン基板12がなく貫通し
ているため、そこからの反射電子は生じない。そ
れに比し十字状窓枠J−1,J−2のシリコン1
2上を走査した時には反射電子が生じるため、図
示しない十字状窓枠J−1,J−2上にある反射
電子検出器により双方の差から十字状窓枠J−
1,J−2の位置を正確に知ることができる。こ
の様にして検出した十字状窓枠の位置を基準とし
て図Eにおいて図GのKの部位に対応する位置K
に前記基準マーク8に相当するパターン(図Fに
おけるC1〜C4に対応)を描画する。このように
電子線を用いて十字状パターンの位置検出を行な
い十字状パターンの位置を基準として基準マーク
のパターンを描画することにより、シリコン基板
12表面の基準マークの平行性・直交性と、シリ
コン基板12裏面の4つの矩形孔から形成される
十字状パターンの平行性・直交性は正確かつ容易
に保証される。基準マークパターン描画後、前記
レジスト膜18を現像剥離し、これをマスクとし
てSi3N4膜15を弗化炭素系ガスを用いたプラズ
マ・ドライエツチングにより除去することによ
り、図Gに示す状況とした後、シリコン基板12
の表面Q側から金等の重金属Nを蒸着させる。
この後、前記レジスト膜18とSi3N4膜15を
順次除去すると、図Hに示す如く、シリコン基板
12上には十字状パターンの部位19と電子線の
偏向歪等を補正するための基準マーク群の部位2
0に重金属パターンが被着形成される。なお、十
字状パターン部19の裏面側には、開口部B1〜
B4を通して重金属が回折して19′の如く一部付
着するが、これはシリコン基板12とその取付台
とのオーミツク接触をとる意味でも好ましいもの
である。
順次除去すると、図Hに示す如く、シリコン基板
12上には十字状パターンの部位19と電子線の
偏向歪等を補正するための基準マーク群の部位2
0に重金属パターンが被着形成される。なお、十
字状パターン部19の裏面側には、開口部B1〜
B4を通して重金属が回折して19′の如く一部付
着するが、これはシリコン基板12とその取付台
とのオーミツク接触をとる意味でも好ましいもの
である。
また、レジスト材料、エツチング液等は上述実
施例に示したものに限られるものではないことも
言うまでもない。
施例に示したものに限られるものではないことも
言うまでもない。
完成されたシリコン基板12は、第3図Hに示
すごとき外観をしているが、第1図の計測部2と
基準マーク3の両方の機能を備えており、例えば
第1図における台座5の相当部位に試料4と隣接
して固定される。その場合、上記シリコン基板1
2はそのマーク群20がX−Y座標軸と平行とな
る様に調整して固定される。また、シリコン基条
12と試料4の表面は同一平面に設定されてい
る。この場合、シリコン基板12に被着形成され
た重金属の厚みは電子線の焦点深度に比して無視
できる値である。さらに、計測部19の直下にに
対応する台座部分は予め穴あけされており、フア
ラデーカツプ9が十字状パターン19の直下に設
置され、ビーム形状等の観測が可能となるように
してある。
すごとき外観をしているが、第1図の計測部2と
基準マーク3の両方の機能を備えており、例えば
第1図における台座5の相当部位に試料4と隣接
して固定される。その場合、上記シリコン基板1
2はそのマーク群20がX−Y座標軸と平行とな
る様に調整して固定される。また、シリコン基条
12と試料4の表面は同一平面に設定されてい
る。この場合、シリコン基板12に被着形成され
た重金属の厚みは電子線の焦点深度に比して無視
できる値である。さらに、計測部19の直下にに
対応する台座部分は予め穴あけされており、フア
ラデーカツプ9が十字状パターン19の直下に設
置され、ビーム形状等の観測が可能となるように
してある。
以上の様に、本発明では基準マーク等を工業的
過程で一体に製造できるので、第3図Fに示すご
とく、複数の基準マークを一つの基板上に作成
し、量産することも可能である。
過程で一体に製造できるので、第3図Fに示すご
とく、複数の基準マークを一つの基板上に作成
し、量産することも可能である。
以上述べた如く、本発明によれば、円形または
矩形状の断面形状を有する電子線を所定の大きさ
に縮小・偏向して試料面上に微細なパターンを形
成する電子線描画装置において、前記電子線の計
測に用いるクロスワイヤを、偏向歪補正用の基準
マーク面と同一の平面内に十字状パターンに形成
する電子線計測手段を備えたので、前記十字パタ
ーン上で調整した整形電子線の寸法やボケ等の計
測結果は基準マーク上における計測結果と完全に
一致するようになり、正確な調整が可能となると
ともに、十字状パターンそのものの形成もきわめ
て容易になり、これを用いると焦点深度が浅い、
すなわち大電流密度による高速描画も可能になる
という顕著な効果を奏するものである。
矩形状の断面形状を有する電子線を所定の大きさ
に縮小・偏向して試料面上に微細なパターンを形
成する電子線描画装置において、前記電子線の計
測に用いるクロスワイヤを、偏向歪補正用の基準
マーク面と同一の平面内に十字状パターンに形成
する電子線計測手段を備えたので、前記十字パタ
ーン上で調整した整形電子線の寸法やボケ等の計
測結果は基準マーク上における計測結果と完全に
一致するようになり、正確な調整が可能となると
ともに、十字状パターンそのものの形成もきわめ
て容易になり、これを用いると焦点深度が浅い、
すなわち大電流密度による高速描画も可能になる
という顕著な効果を奏するものである。
第1図、第2図は従来の電子線描画装置におけ
る電子線計測手段を示す図、第3図A〜Hは本発
明の実施例を説明するための図である。 6,7……ワイヤ、8,20……基準マーク、
12……シリコン基板、13,16……SiO2膜、
14,15……Si3N4膜、17,18……レジス
ト膜、19……十字状パターン。
る電子線計測手段を示す図、第3図A〜Hは本発
明の実施例を説明するための図である。 6,7……ワイヤ、8,20……基準マーク、
12……シリコン基板、13,16……SiO2膜、
14,15……Si3N4膜、17,18……レジス
ト膜、19……十字状パターン。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 円形または矩形等の断面形状を有する電子線
を所定の大きさに縮小・偏向して試料面上に微細
なパターンを形成する電子線描画装置において、
前記電子線の形状計測に用いる十字状パターン
は、基板上に2行2列に近接して配置した4つの
矩形貫通孔により刻設される十字状基板部分によ
り形成され、かつ前記十字状パターンは前記電子
線の偏向歪補正用の基準マーク面と同一の平面内
に形成されていることを特徴とする電子線描画装
置。 2 前記十字状パターンと基準マーク面とを同一
部材上に形成したことを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の記載の電子線描画装置。 3 前記十字状パターンと基準マーク面とをシリ
コン結晶の表面上に設けたことを特徴とする特許
請求の範囲第1項または第2項記載の電子線描画
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11680182A JPS598333A (ja) | 1982-07-07 | 1982-07-07 | 電子線描画装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11680182A JPS598333A (ja) | 1982-07-07 | 1982-07-07 | 電子線描画装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS598333A JPS598333A (ja) | 1984-01-17 |
JPH0328812B2 true JPH0328812B2 (ja) | 1991-04-22 |
Family
ID=14695999
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11680182A Granted JPS598333A (ja) | 1982-07-07 | 1982-07-07 | 電子線描画装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS598333A (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS54122978A (en) * | 1978-03-16 | 1979-09-22 | Jeol Ltd | Detecting method and its apparatus for electron ray information in electron ray exposure unit |
JPS5541736A (en) * | 1978-09-20 | 1980-03-24 | Hitachi Ltd | Detection of mark location |
-
1982
- 1982-07-07 JP JP11680182A patent/JPS598333A/ja active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS54122978A (en) * | 1978-03-16 | 1979-09-22 | Jeol Ltd | Detecting method and its apparatus for electron ray information in electron ray exposure unit |
JPS5541736A (en) * | 1978-09-20 | 1980-03-24 | Hitachi Ltd | Detection of mark location |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS598333A (ja) | 1984-01-17 |
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