JPS583372B2 - Denshibi Muohandoutaikitaiichiawasesuru Hohououoyobi Souchi - Google Patents

Denshibi Muohandoutaikitaiichiawasesuru Hohououoyobi Souchi

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Publication number
JPS583372B2
JPS583372B2 JP49069278A JP6927874A JPS583372B2 JP S583372 B2 JPS583372 B2 JP S583372B2 JP 49069278 A JP49069278 A JP 49069278A JP 6927874 A JP6927874 A JP 6927874A JP S583372 B2 JPS583372 B2 JP S583372B2
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JP
Japan
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semiconductor substrate
electron beam
alignment
detection mark
detection
Prior art date
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Expired
Application number
JP49069278A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5037096A (en
Inventor
アラン・ジョゼフ・サイモン
テレンス・ウイリアム・オキーフ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CBS Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Westinghouse Electric Corp filed Critical Westinghouse Electric Corp
Publication of JPS5037096A publication Critical patent/JPS5037096A/ja
Publication of JPS583372B2 publication Critical patent/JPS583372B2/en
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/304Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals
    • H01J37/3045Object or beam position registration
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof

Description

【発明の詳細な説明】 この発明の分野 この発明は、1972年7月25日付で特許になったア
メリカ合衆国特許第3679497号および1973年
1月9日付で特許になったアメリカ合衆国特許第371
0101号の各明細書に記載された電子ビーム式回路パ
ターン製作装置および位置合わせ装置を改良したもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention This invention is disclosed in U.S. Pat.
This is an improved version of the electron beam type circuit pattern manufacturing apparatus and positioning apparatus described in each specification of No. 0101.

従来技術 回路パターンを製作する装置では,プレーナ状ホトカソ
ード源(これは“エレクトロマスク”とも呼ばれる)は
、このホトカソード源から離れた所に在る基体の主面上
のエレクトロレジスト層(これは“電子感知層”とも呼
ばれる)に向けられるパターン化された電子ビームを発
生し、エレクトロレジスト層の照射された領域と、照射
されなかった領域との溶解度に差をつけさせる。
In prior art circuit pattern fabrication equipment, a planar photocathode source (also referred to as an "electromask") is placed on an electroresist layer (also referred to as an "electronic mask") on the major surface of the substrate at a distance from the photocathode source. A patterned electron beam is generated that is directed at the electroresist layer (also referred to as a "sensing layer"), causing differential solubility between irradiated and non-irradiated areas of the electroresist layer.

溶解度差のパターンは、窓パターンを形成するためにエ
レクトロレジスト層の溶解度が小さい部分を除去したの
ち、エレクトロレジスト層の現像された窓パターンを介
して回路部品層または基体を選択エッチングまたは選択
ドーピングするか、或はエレクトロレジスト層の窓パタ
ーンを介して例えば蒸着、スパッタリング、酸化または
エピタキシャル成長することによって回路部品層に沈着
することにより、回路部品層または基体のパターンに転
写される。
The solubility difference pattern is created by selectively etching or selectively doping the circuit component layer or substrate through the developed window pattern of the electroresist layer after removing the less soluble portion of the electroresist layer to form a window pattern. or transferred to the pattern of the circuit component layer or substrate by being deposited on the circuit component layer, for example by evaporation, sputtering, oxidation or epitaxial growth, through a window pattern in the electroresist layer.

電子像投射装置の解像度例えば0.5ミクロンよりも小
さい解像度は、しかしながら、もし次々のホトカソード
源の位置合わせ、(alignment)中同一の解像
度を維持できないならば、回路部品パターンを同一場所
に何回も形成する際低下される。
The resolution of an electronic imaging device, e.g. less than 0.5 microns, may, however, make it difficult to place a circuit component pattern in the same location many times if the same resolution cannot be maintained during the alignment of successive photocathode sources. It is also lowered during formation.

集積回路装置を作るには、例えばエレクトロレジスト層
に少なくとも2個ないし10個の異なる回路部品パター
ンを重ね合わせかつ照射する必要がある。
To make an integrated circuit device, for example, it is necessary to superimpose and irradiate an electroresist layer with at least two to ten different circuit component patterns.

これらの回路部品パターンは、エッチング、ドーピング
または沈着により、その後回路部品層へ現像されかつ転
写される。
These circuit component patterns are then developed and transferred to the circuit component layer by etching, doping or deposition.

各パターン用の電子線は、第1のパターンに対して0.
5ミクロン以下の精度でもって各回ごとに主面の正確に
位置決めした領域と位置合わせされなければならない。
The electron beam for each pattern is 0.0.
Each time it must be aligned with a precisely located area of the major surface with an accuracy of less than 5 microns.

さもなければ、電子像投射装置の精度および経済性は最
終の集積回路装置で得られないだろう。
Otherwise, the accuracy and economy of electronic imaging devices will not be achieved in the final integrated circuit device.

電子ビーム誘起導電度マーク(EBIC)を使って多数
の回路部品パターンを正確に並置するための装置が開発
された。
An apparatus has been developed for accurately juxtaposing multiple circuit component patterns using electron beam induced conductivity marks (EBICs).

これについては,1973年1月9日付で特許になった
アメリカ合衆国特許第3710101号明細書を参照さ
れたい。
See US Pat. No. 3,710,101, issued January 9, 1973.

少なくとも一つそして望ましくは二つの小さなインデッ
クス用電子ビーム・パターン(これらは互に離れている
)また所定の断面形状のマークはホトカソード源に付け
られて位置合わせビーム部分を発生し、そして対応する
位置合わせビーム部分と同一の形状であることが望まし
い所定形状の検出マークは基体上の酸化膜に形成されか
つその上に金属層が置かれる。
At least one and preferably two small indexing electron beam patterns (which are spaced apart from each other) and marks of predetermined cross-sectional shape are applied to the photocathode source to generate alignment beam sections and corresponding positions. A detection mark of a predetermined shape, preferably the same shape as the aligned beam portion, is formed in the oxide film on the substrate and a metal layer is placed thereon.

各検出マークにおいて、直流電圧は、金属層と基体の間
の酸化膜の両端にかけられる。
At each detection mark, a DC voltage is applied across the oxide film between the metal layer and the substrate.

端子間を流れる電流は、検出マークの、対応する位置合
わせビーム部分によって照射された部分すなわち面積に
相応して変る。
The current flowing between the terminals varies depending on the portion or area of the detection mark illuminated by the corresponding alignment beam section.

従って、検出マークの照射された面積に対応する電子誘
起電流を読み取ることにより、位置合わせビーム部分は
検出マークと正確に位置合わせすることができる流れる
電流は増幅器で処理され、もってサーボ機構を作動させ
てホトカソード源または基体を動かすか、或はホトカソ
ード源および基体を囲む集束電磁コイルおよび偏向電磁
コイルによって形成される磁界を変化させてパターン化
された電子ビームを位置合わせしかつ方向付け,その後
位置合わせビーム部分および対応する検出マークの自動
位置合わせを行なう。
Therefore, by reading the electron-induced current corresponding to the illuminated area of the detection mark, the alignment beam section can be precisely aligned with the detection mark.The flowing current is processed by an amplifier, thereby actuating the servomechanism. positioning and directing the patterned electron beam by moving the photocathode source or substrate or by varying the magnetic fields formed by focusing and deflecting electromagnetic coils surrounding the photocathode source and substrate; Perform automatic alignment of beam sections and corresponding detection marks.

この位置合わせ装置がぶつかる困難は、基体自体に検出
マークを作らなければならないことである。
A difficulty encountered with this alignment device is that the detection marks have to be made on the substrate itself.

これは或る種の例ではどんな妨げもなく達成できるが、
位置合わせ装置用の基体に検出マークを作るための別な
製作工程が必要になる。
Although this can be achieved without any hindrance in some instances,
A separate manufacturing process is required to create detection marks on the substrate for the alignment device.

更に、基体の、検出マークが形成される部分は、集積回
路では使用されないので、基体の大部分は無駄になる。
Furthermore, the portion of the substrate where the detection mark is formed is not used in the integrated circuit, so a large portion of the substrate is wasted.

その上、位置合わせ装置は検出マークの両端間に回路を
提供することを要求し、これは高価でかつ煩わしいこと
になり、検出マークを遠く離れて読めなくする。
Additionally, the alignment device requires providing circuitry across the detection mark, which can be expensive and cumbersome, and renders the detection mark unreadable at large distances.

この発明の開示 例えば0.5ミクロン以下の所望精度で電子ビームを半
導体基体に位置合わせするための方法および装置が提供
される。
DISCLOSURE OF THE INVENTION A method and apparatus are provided for aligning an electron beam to a semiconductor substrate with a desired accuracy of, for example, 0.5 microns or less.

この発明は、電子像投射装置の位置合わせ装置を作るの
に従来必要であった諸製作工程を除去する。
The present invention eliminates the manufacturing steps previously required to create alignment devices for electronic image projection devices.

その上、基体の主面の、検出マークが位置決めされる領
域は、或る種の例では製作される集積回路で使用するの
に有用であるように作られる。
Moreover, the areas of the major surface of the substrate in which the detection marks are located are made useful in some instances for use in fabricated integrated circuits.

そして、検出マークからの読みは、検出マークから遠く
離れた地点で取り出せる。
The reading from the detection mark can then be taken at a point far away from the detection mark.

シリコン、シリコン・カーバイド、ゲルマニウムおよび
砒化ガリウムのような半導体基体が設けられ、この半導
体基体はカソードルミネセンスを発生する、このカソー
ドルミネセンスの強さは半導体基体の厚さに対応する。
A semiconductor body such as silicon, silicon carbide, germanium and gallium arsenide is provided, which semiconductor body generates cathodoluminescence, the intensity of which corresponds to the thickness of the semiconductor body.

基体は、周知の技術で作られた単結晶ウエーハでよい。The substrate may be a single crystal wafer made using well known techniques.

或は、基体はサファイアのような適当な支持基板上にエ
ピタキシャル成長された層でもよい。
Alternatively, the substrate may be an epitaxially grown layer on a suitable supporting substrate, such as sapphire.

どちらの場合も、所定形状の少なくとも一つ望ましくは
二つの間隔が広い検出マークを主面(こゝに集積回路や
その他の電子回路部品が形成される)の近くに形成する
ことにより、半導体基体は位置合わせ装置中で使用する
だめの用意がされる。
In either case, the semiconductor substrate can be detected by forming at least one, preferably two widely spaced detection marks of a predetermined shape near the main surface (on which integrated circuits and other electronic circuit components are formed). is prepared for use in the alignment device.

所定形状の各検出マークは、電子ビームによって照射さ
れた面積に対応して半導体基体の発生するカソードルミ
ネセンスに差をつけることができる。
Each detection mark having a predetermined shape can differentiate the cathodoluminescence generated on the semiconductor substrate depending on the area irradiated with the electron beam.

検出マークの所定形状は、全部同じであることが望まし
く、かつ円、短形、三角形などのような規則正しい幾何
学的形状であることが望ましい。
The predetermined shapes of the detection marks are preferably all the same, and are preferably regular geometric shapes such as circles, rectangles, and triangles.

所定形状の検出マークは種々の適当な実施例で作れる。The predetermined shape of the detection mark can be made in various suitable embodiments.

例えば、各検出マークは、半導体基体に所定形状のくぼ
みを作るだけで、形成できる。
For example, each detection mark can be formed by simply making a recess of a predetermined shape in the semiconductor substrate.

従って、電子ビームは半導体基体の中へ入り込むことが
でき、そして半導体基体の反対側の主面にカソードルミ
ネセンス差を提供する。
Therefore, the electron beam can penetrate into the semiconductor body and provide a cathodoluminescence difference on the opposite major surface of the semiconductor body.

或は、電子ビームを吸収ないし反射する金属層または絶
縁層は、主面の露出部分(これは所定形状をしている)
を区画するように、主面上に形成され得る。
Alternatively, the metal layer or insulating layer that absorbs or reflects the electron beam is exposed on the main surface (this has a predetermined shape).
may be formed on the main surface so as to partition.

更に、上述した実施例のネガは所望のカソードルミネセ
ンス差をまた提供し得る。
Additionally, the negatives of the embodiments described above may also provide the desired cathodoluminescence differences.

詳しく言えば、くぼみの代りに所定形状のメサを設ける
ことができる。
Specifically, instead of a depression, a mesa of a predetermined shape can be provided.

こうすることにより,電子ビームが検出マークの領域を
照射する時よりも検出マークを囲む領域を照射する時の
ほうが、より強いカソードルミネセンスが発せられるよ
うになる。
By doing so, stronger cathodoluminescence is emitted when the electron beam irradiates the area surrounding the detection mark than when it irradiates the area surrounding the detection mark.

同様に、非透過性層は、所望の検出マークの形状で露出
した表面部分を区画することよりむしろ所定形状で主面
上に作られ得る。
Similarly, an opaque layer can be fabricated on the major surface in a predetermined shape rather than defining the exposed surface portion in the shape of a desired detection mark.

電子ビームを半導体基体と位置合わせするために、位置
合わせされるべき電子ビームは、その位置合わせビーム
部分が対応する検出マークの近くで半導体基体の主面へ
投射されるように、配設される。
In order to align the electron beam with the semiconductor body, the electron beam to be aligned is arranged such that its alignment beam portion is projected onto the main surface of the semiconductor body in the vicinity of the corresponding detection mark. .

各位置合わせビーム部分は,所定の断面形状を有してお
り、かつその典形的な例では同一の幾何学的形状である
Each alignment beam section has a predetermined cross-sectional shape and is typically of the same geometric shape.

種々の実施例において位置合わせを簡単かつ正確にする
ために、各位置合わせビーム部分の断面形状は、対応す
る検出マークの所定形状と事実上同一の形状である。
To make alignment simple and accurate in various embodiments, the cross-sectional shape of each alignment beam portion is substantially the same as the predetermined shape of the corresponding detection mark.

どの実施例においても、ホトデイテクタのような検出体
は少なくとも検出マークの近くでの半導体基体の照射に
よって発生されだカソードルミネセンスを検出するため
に、半導体基体の反対側の主面に隣接して置かれる。
In any embodiment, a detection body, such as a photodetector, is placed adjacent the opposite major surface of the semiconductor body to detect cathodoluminescence generated by irradiation of the semiconductor body at least in the vicinity of the detection mark. It will be destroyed.

検出されたカソードルミネセンスが位置合わせビーム部
分と、対応する検出マークとの最適位置合わせを示すま
で検出を継続しながら、電子ビームは半導体基体に対し
て動かされる。
The electron beam is moved relative to the semiconductor substrate while detection continues until detected cathodoluminescence indicates optimal alignment of the alignment beam portion with the corresponding detection mark.

位置合わせビーム部分と検出マークは、もし両者の形状
が所定の形状であるならば,実施限界内で任意適当な相
対的サイズであってよい。
The alignment beam portion and the detection mark may be of any suitable relative size within practical limits, provided that the shapes of both are given.

しかしながら、各位置合わせビーム部分は対応する検出
マークの所定形状と同一の断面形状を有し、検出体から
の電気信号の最大値または最小値を読み取るだけで位置
合わせを決定できるようにすることが望ましい。
However, each alignment beam portion has the same cross-sectional shape as the predetermined shape of the corresponding detection mark, so that alignment can be determined simply by reading the maximum or minimum value of the electrical signal from the detected object. desirable.

さもなければ、電気信号を電気的に処理することが必要
になる。
Otherwise, it will be necessary to process the electrical signals electrically.

その際、位置合わせビーム部分と、対応する検出マーク
との最適位置合わせを決定するために、位置合わせビー
ム部分は対応する検出マーク上で振動させられる。
The alignment beam section is then oscillated over the corresponding detection mark in order to determine the optimum alignment of the alignment beam section with the corresponding detection mark.

この発明は、半導体基体の主面上のエレクトロレジスト
層または一連のエレクトロレジスト層に非常に正確に回
路部品パターンを作るのに特に有用である。
The invention is particularly useful for patterning circuit components with great precision in an electroresist layer or series of electroresist layers on a major surface of a semiconductor substrate.

典型例では、走査電子ビームまたはホトカソード源が発
生したパターン化された電子ビームのどちらかでエレク
トロレジスト層を選択照射することにより、位置合わせ
は達成される。
Typically, alignment is accomplished by selectively illuminating the electroresist layer with either a scanning electron beam or a patterned electron beam generated by a photocathode source.

選択照射のために走査電子ビームを使用する時には、半
導体基体の主面は隣接するフィールド(field)に
分けられ、所定形状の検出マークはフィールドの境界で
対称的に配置されることが望ましい。
When using a scanning electron beam for selective irradiation, it is desirable that the main surface of the semiconductor substrate be divided into adjacent fields, and that detection marks of predetermined shapes be arranged symmetrically at the boundaries of the fields.

このようにして、電子ビームは順次各フィールドと位置
合わせされ、次いでフィールドは選択照射されることが
できる。
In this way, the electron beam is aligned with each field in turn and the fields can then be selectively illuminated.

各フィールドが選択照射されたのち、半導体基体は他の
フィールドと走査電子ビームの位置合わせおよび選択照
射を行なうように動かされる。
After each field is selectively irradiated, the semiconductor body is moved to align the scanning electron beam with other fields and selectively irradiate the field.

電子像投射装置中でホトカソード源と半導体基体の主面
の正確に位置決めされた領域とを位置合わせする際、2
個の検出マークは集積回路の主面上で周辺沿いに互に反
対側で間隔をおいて配置されることが望ましく、かつ対
応する位置合わせビーム部分はホトカソード源が発生し
たパターン化された電子ビームの一部として提供される
In aligning a photocathode source with a precisely positioned region of a major surface of a semiconductor body in an electronic imaging device, 2
Preferably, the detection marks are spaced apart from one another along the periphery on the major surface of the integrated circuit, and the corresponding alignment beam portions are formed by a patterned electron beam generated by a photocathode source. provided as part of.

検出体は、検出マークの近く望ましくは半導体基体の反
対側の主面に隣接して置かれることが望ましい。
Preferably, the detection object is placed near the detection mark, preferably adjacent to the opposite major surface of the semiconductor substrate.

位置合わせビーム部分が対応する検出マークに或はその
近くに当ることによって発生される光は対応する検出体
で検出され、この検出体は光の強さに対応する電気信号
を出す。
The light generated by the alignment beam portion impinging on or near a corresponding detection mark is detected by a corresponding detector, which emits an electrical signal corresponding to the intensity of the light.

パターン化された電子ビームは、それから、検出された
カソードルミネセンスが位置合わせビーム部分と、対応
する検出マークとの最適位置合わせを示すまで、手動で
或は自動的に、半導体基体に対して動かされる。
The patterned electron beam is then manually or automatically moved relative to the semiconductor substrate until the detected cathodoluminescence indicates optimal alignment of the alignment beam portion with the corresponding detection mark. It will be done.

検出体からの電気信号に応答し半導体基体に対してパタ
ーン化された電子ビームを動かすための電気回路により
、位置合わせは自動的に行なわれる。
Alignment is accomplished automatically by electrical circuitry for moving the patterned electron beam relative to the semiconductor substrate in response to electrical signals from the detector.

電気回路はでこのために、検出マーク上で各位置合わせ
ビーム部分の動きを振動させるための変調手段は、この
変調手段に同期されることが望ましく、位置合わせビー
ム部分と、検出マークとの位置合わせからの誤差を直交
軸沿いに検出しかつこれに対応した電気信号を出すだめ
の位相検波器と、この位相検波器からの電気信号に応答
し、ホトカソード源からのパターン化された電子ビーム
を半導体基体へ向ける電磁手段への電気的入力を変える
ための作動手段と,を含むことが望ましい。
For this purpose, the electrical circuitry is preferably synchronized with a modulation means for oscillating the movement of each alignment beam section over the detection mark, and the position of the alignment beam section and the detection mark is preferably synchronized with the modulation means. a phase detector for detecting errors from alignment along orthogonal axes and producing a corresponding electrical signal; and a patterned electron beam from a photocathode source responsive to the electrical signal from the phase detector. and actuating means for varying the electrical input to the electromagnetic means directed to the semiconductor body.

電気回路は、また、位置合わせビーム部分と対応する検
出マークとの最適位置合わせ時に作動手段による振動を
終らせるだめの終了手段を含むことが望ましい。
Preferably, the electrical circuit also includes termination means for terminating the vibrations by the actuating means upon optimal alignment of the alignment beam portion and the corresponding detection mark.

この発明は、添付図面についての以下の例示的な説明か
らもつと簡単に明らかとなるだろう。
The invention will become more easily apparent from the following illustrative description with reference to the accompanying drawings.

実施例(電子像投射装置に適用した例) この発明を実施するのに適した電子像投射装置(ただし
、位置合わせ技術および位置合わせ装置は除く。
Embodiment (Example applied to an electronic image projection device) An electronic image projection device suitable for implementing the present invention (excluding alignment technology and alignment device).

)は、アメリカ合衆国特許第3679497号および第
3710101号明細書に記載されている。
) are described in U.S. Pat. Nos. 3,679,497 and 3,710,101.

明細書中の説明を簡単かつ明瞭にするために、こゝでも
電子像投射装置についての説明を一部行なう)。
In order to simplify and clarify the explanation in this specification, a portion of the explanation regarding the electronic image projection device will be given here as well.)

第1図は、電子像投射装置を示す。FIG. 1 shows an electronic image projection device.

非磁性体で作られかつハーメチツクシールされた室10
は、諸部品を出し入れするために、取り外し可能な端キ
ャップ11および12を備える。
Chamber 10 made of non-magnetic material and hermetically sealed
is provided with removable end caps 11 and 12 for accessing parts.

室10がハーメチツクシールされたあとで室10の中に
部分真空を作れるように、室10の側壁には吸出し口1
3がまた設けられている。
A suction port 1 is provided in the side wall of the chamber 10 to create a partial vacuum in the chamber 10 after the chamber 10 is hermetically sealed.
3 is also provided.

円筒状のホトカソード源すなわちエレクトロマスク14
と位置合わせ可能な半導体基体15とは、事実上平行に
かつ間隔を置いて、室10の内部に置かれる。
Cylindrical photocathode source or electromask 14
A semiconductor body 15 alignable with the semiconductor body 15 is placed substantially parallel and spaced apart within the chamber 10 .

半導体基体15はシリコンのような単結晶の半導体ウエ
ーハまたはサファイアのような支持基板上のエビタキシ
ャル層であって、その厚さに対応する強さのカソードル
ミネセンスを発生できる。
The semiconductor body 15 is an epitaxial layer on a single-crystal semiconductor wafer such as silicon or a support substrate such as sapphire, and is capable of generating cathodoluminescence with an intensity corresponding to its thickness.

半導体基体15は、あとでもつと詳しく説明するような
基体受け16で支持される。
The semiconductor substrate 15 is supported by a substrate holder 16, which will be explained in more detail later.

ホトカソード源14、基体受け16はそれぞれ環状のさ
ら形支持物17、18によって平行配列に置かれる。
The photocathode source 14, substrate receiver 16 are placed in a parallel arrangement by annular plate-like supports 17, 18, respectively.

ホトカソード源14と基体受け16は管状のスペーサ1
9によって正確に離される。
The photocathode source 14 and the substrate receiver 16 are connected to the tubular spacer 1
Exactly released by 9.

スペーサ19は、支持物17、18の周辺の近くでそれ
ぞれガスケット22、23を介して溝付きフランジ20
、21と係合する。
The spacer 19 is connected to the grooved flange 20 via gaskets 22, 23 near the periphery of the supports 17, 18, respectively.
, 21.

これらの全アセンブリは、室10内のホトカソード源1
4および半導体基体15の位置替えを簡単にするために
、支持物17で室10の端キャップ11から支持される
All these assemblies are connected to a photocathode source 1 in a chamber 10.
4 and the semiconductor body 15 are supported from the end cap 11 of the chamber 10 by a support 17.

ホトカソード源14は蔭極として作られかつ半導体基体
15は陽極として作られ、ホトカソード源14から放出
された電子を半導体基体15に向けかつ加速する。
The photocathode source 14 is made as a negative electrode and the semiconductor body 15 is made as an anode to direct and accelerate the electrons emitted from the photocathode source 14 towards the semiconductor body 15.

これを行なうために、基体受け16並びに支持物17お
よび18は高導電性材料で作られ、そしてスペーサ19
は高絶縁性材料で作られる。
To do this, the substrate receiver 16 and the supports 17 and 18 are made of highly conductive material and the spacers 19
is made of highly insulating material.

例えば−10キロボルトの電源19Aの電圧は支持物1
7,18間に印加される。
For example, the voltage of -10 kilovolts power supply 19A is
It is applied between 7 and 18.

すなわち電圧は支持物17および18並びに基体受け1
6を通してホトカソード源14および半導体基体15に
かけられる。
That is, the voltage is applied to the supports 17 and 18 and the base receiver 1.
6 to a photocathode source 14 and a semiconductor body 15.

室10のまわりには3組の電磁コイルが互に垂直に置か
れ、半導体基体15に当る電子ビームを制御する。
Three sets of electromagnetic coils are placed perpendicular to each other around the chamber 10 to control the electron beam impinging on the semiconductor substrate 15.

すなわち、円筒状の電磁コイル241,242および2
43は、ホトカソード層14から半導体基体15への電
子ビーム路沿いに軸方向に置かれ、電子がホトカソード
源から半導体基体までの距離を走行する時電子を旋回さ
せかつ半径方向に動かす。
That is, cylindrical electromagnetic coils 241, 242 and 2
43 is placed axially along the electron beam path from the photocathode layer 14 to the semiconductor body 15, causing the electrons to swirl and move radially as they travel the distance from the photocathode source to the semiconductor body.

これらの電磁コイルは、電子ビームを集束するために、
ホトカソード源から放出されたパターン化された電子ビ
ームの回転θおよびサイズMを制御する。
These electromagnetic coils are used to focus the electron beam.
The rotation θ and size M of the patterned electron beam emitted from the photocathode source are controlled.

短形の電磁コイル251および252並びに261およ
び262は、ヘルムホルソ対で互に垂直にかつ電磁コイ
ル241〜243とも垂直に対称配置され、電子がホト
カソード源から半導体基体までの距離を走行する時電子
を横に偏向させる。
The rectangular electromagnetic coils 251 and 252 and 261 and 262 are arranged symmetrically perpendicularly to each other and also perpendicularly to the electromagnetic coils 241 to 243 in a Helm-Horso pair, so that when the electrons travel the distance from the photocathode source to the semiconductor substrate, the electrons are deflect to the side.

これらの電磁コイルは、ホトカソード源から放出された
パターン化された電子ビームの方向(X座標およびY座
標の方向で)を制御する。
These electromagnetic coils control the direction (in the direction of the X and Y coordinates) of the patterned electron beam emitted from the photocathode source.

動作時、後に反射体27Aが在る水銀灯のような光源2
7は、ホトカソード源14中のホトカソード層28(例
えば金またはパラジウム)を照射する。
In operation, a light source 2 such as a mercury lamp with a reflector 27A behind it
7 irradiates the photocathode layer 28 (eg gold or palladium) in the photocathode source 14.

このホトカソード層28は、所望の回路部品パターンの
ネガを含む層30が上に在る石英のような事実上透明な
基板29を通して照射される。
This photocathode layer 28 is illuminated through a substantially transparent substrate 29, such as quartz, on which is a layer 30 containing the negative of the desired circuitry pattern.

層30は光を通さない材料(例えば二酸化チタン)で作
られる。
Layer 30 is made of a material that is opaque to light (eg titanium dioxide).

従って、ホトカソード層は、所望の回路部品パターンに
対応するパターン化された電子ビームを放出する材料で
作られる。
Accordingly, the photocathode layer is made of a material that emits a patterned electron beam corresponding to the desired circuit component pattern.

ホトカソード源14から放出されたパターン化された電
子ビームの一部は、所定の断面形状(例えば300ミク
ロン×300ミクロン)を有する少なくとも一つ望まし
くは二つの比較的小さい位置合わせビーム部分41およ
び42(第3図)である。
A portion of the patterned electron beam emitted from the photocathode source 14 is divided into at least one and preferably two relatively small aligned beam portions 41 and 42 (eg, 300 microns by 300 microns) having a predetermined cross-sectional shape (e.g. Figure 3).

これらの位置合わせビーム部分41と42は、その間隔
が広く、ホトカソード源からのパターン化された電子ビ
ームの周辺沿いのそれぞれ両端に位置することが望まし
い。
These alignment beam portions 41 and 42 are preferably widely spaced and located at respective ends along the periphery of the patterned electron beam from the photocathode source.

第2図に示すように、半導体基体15は、基体受け16
の中に物理的に許容できる限界内で正確に装架され、従
ってホトカソード源14に対して正確に装架される。
As shown in FIG.
The photocathode source 14 is precisely mounted within physically permissible limits and therefore precisely mounted to the photocathode source 14.

半導体基体15は平らな周辺部31を有し、基体受け1
6は半導体基体15が適合するくぼみ32を有する。
The semiconductor body 15 has a flat periphery 31 and the body receiver 1
6 has a recess 32 into which the semiconductor body 15 fits.

基体受け16は、くぼみ32の周辺近くの各象限に位置
するピン33,34,35および36を有する。
Base receiver 16 has pins 33 , 34 , 35 and 36 located in each quadrant near the periphery of recess 32 .

半導体基体15は、その平らな周辺部31をピン33お
よび34で支えかつその曲った周辺部37をピン35で
支えることにより定置される。
The semiconductor body 15 is fixed by supporting its flat periphery 31 with pins 33 and 34 and its curved periphery 37 with pins 35.

従って、半導体基体は約25ミクロン以下の精度で位置
決めされる。
Thus, the semiconductor body is positioned with an accuracy of less than about 25 microns.

圧縮ばね38に取り付けられた可動ピン36は、半導体
基体15の曲った周辺部で押され半導体基体15をしっ
かりと保持し従って半導体基体15を正確に位置付ける
A movable pin 36 attached to a compression spring 38 is pressed against the curved periphery of the semiconductor body 15 to hold the semiconductor body 15 firmly and thus position the semiconductor body 15 accurately.

検出マークの第1例(第3図) 第3図に示すように、所定形状の検出マーク39および
40は、半導体基体15に付けられ,電子ビームによっ
て照射された検出マーク面積に対応して半導体基体が発
生するカソードルミネセンスに差をつける。
First example of detection marks (FIG. 3) As shown in FIG. 3, detection marks 39 and 40 having a predetermined shape are attached to the semiconductor substrate 15, and the detection marks 39 and 40 are attached to the semiconductor substrate 15, and the detection marks 39 and 40 are placed on the semiconductor substrate 15 in a manner corresponding to the area of the detection marks irradiated by the electron beam. Differentiate the cathodoluminescence generated by the substrate.

所定形状の検出マーク39および40は、所定のプレー
ナ状半導体基体15の中に望ましくは底が平らなくぼみ
を形成することにより付けられる。
The predetermined shaped detection marks 39 and 40 are applied by forming recesses in the predetermined planar semiconductor body 15, preferably with a flat bottom.

ホトレジスト層またはエレクトロレジスト層(図示しな
い)中の所望のプレーナ状窓パターンを介して半導体基
体をエッチングもしくはイオン・ミリング(ionmi
lling)することにより、検出マーク39および4
0は正確に形成できる。
Etch or ion mill the semiconductor substrate through the desired planar window pattern in a photoresist or electroresist layer (not shown).
lling), the detection marks 39 and 4 are
0 can be formed accurately.

図示のように、検出マーク39および40は、所定の断
面形状の位置合わせビーム部分41および42とほぼ同
一の形状であることが望ましい。
As shown, detection marks 39 and 40 preferably have substantially the same shape as alignment beam portions 41 and 42 of predetermined cross-sectional shape.

位置合わせビーム部分およびマークの断面形状は、従っ
て、正方形、短形または円のような任意適当な幾何学的
形状で良く、例えば一辺aが約0.25mm(10ミル
)の正方形であることが望ましい。
The cross-sectional shape of the alignment beam portion and mark may therefore be any suitable geometric shape, such as square, rectangular or circular, for example a square with side a of about 0.25 mm (10 mils). desirable.

半導体基体15の厚さは、特に検出マーク39および4
0がある所では、位置合わせ装置の動作にとって重要で
ある。
The thickness of the semiconductor body 15 is determined in particular by the detection marks 39 and 4.
Where zero is present, it is important for the operation of the alignment device.

検出マークがある所での半導体基体15の厚さは、電子
ビームが半導体基体15の中へ入り込んでカソードルミ
ネセンスが基体15の反対側の主面から発するように充
分薄くしなければならない。
The thickness of the semiconductor body 15 at the location of the detection mark must be sufficiently thin so that the electron beam penetrates into the semiconductor body 15 and the cathodoluminescence emanates from the opposite major surface of the body 15.

許容できる厚さは電子ビームのエネルギー・レベルに依
存する。
The acceptable thickness depends on the energy level of the electron beam.

例えば、10キロボルトの電子ビームでは約1ミクロン
以下の厚さが必要であるが、30キロボルトの電子ビー
ムでは約5ミクロン以下の厚さでよい。
For example, a 10 kilovolt electron beam requires a thickness of about 1 micron or less, whereas a 30 kilovolt electron beam requires a thickness of about 5 microns or less.

半導体基体15の主面15Aは、その上に図示しないエ
レクトロレジストの層(この層に正確な回路部品パター
ンが形成されるようになっている)が置かれる。
On the main surface 15A of the semiconductor substrate 15, a layer of electroresist (not shown) (on which an accurate circuit component pattern is formed) is placed.

基体受け16中の検出マーク39および40の後にはホ
トデイテクタのような検出体43および44が置かれる
Detection bodies 43 and 44, such as photodetectors, are placed behind the detection marks 39 and 40 in the substrate receiver 16.

各検出体43、44にはそれぞれリード線45および4
6,45Aおよび46Aが接続され、これらのリード線
は室10の真空シール47を介して外部へ出ている。
Lead wires 45 and 4 are connected to each detection body 43 and 44, respectively.
6, 45A and 46A are connected, and these lead wires exit through the vacuum seal 47 of the chamber 10 to the outside.

検出体43および44は半導体基体によって発生された
カソードルミネセンス(これは半導体基体がシリコンの
場合には赤外線である)を検出するようになっており、
かつ半導体基体15からのカソードルミネセンスが検出
マークの中またはその近くでたとえ分散、散乱されても
検出できるように、検出体はそのサイズが検出マーク3
9および40よりもかなり大きくかつこれらを区画する
Detectors 43 and 44 are adapted to detect cathodoluminescence (which is infrared when the semiconductor substrate is silicon) generated by the semiconductor substrate;
In addition, the detection object has a size similar to the detection mark 3 so that the cathodoluminescence from the semiconductor substrate 15 can be detected even if it is dispersed or scattered in or near the detection mark.
9 and 40 and partition them.

そのため、検出体43および44は検出マーク39およ
び40のきわめて近くに置かれ、その形状は検出マーク
と検出体の間で光信号の解像度従って位置合わせの精度
が低下しないようにするものである。
Therefore, the detection bodies 43 and 44 are placed very close to the detection marks 39 and 40, and their shape is such that the resolution of the optical signal and therefore the accuracy of alignment between the detection marks and the detection bodies is not degraded.

この点に関して注意していただきたいことは、或る種の
実施例では、反射されたカソードルミネセンスが検出さ
れるように、半導体元体15のホトカソード源と同じ側
に検出体43および44を置くほうがよいことである。
Note in this regard that in some embodiments, detectors 43 and 44 are placed on the same side of semiconductor body 15 as the photocathode source so that reflected cathodoluminescence is detected. It is better.

しかしながら、検出体43および44は半導体基体15
のホトカソード源14とは反対側に置かれることが望ま
しい。
However, the detection bodies 43 and 44 are
The photocathode source 14 is preferably placed on the opposite side of the photocathode source 14 .

動作時、所定の断面形状をした位置合わせビーム部分4
1、42は、所定形状のそれぞれ対応する検出マーク3
9、40に当りかつ重なる。
During operation, the alignment beam portion 4 has a predetermined cross-sectional shape.
1 and 42 are respectively corresponding detection marks 3 having a predetermined shape.
9 and 40 and overlap.

電子ビームは、半導体基体15へ突入して電子ビームの
突入深さに対応する強さの赤外線カソードルミネセンス
を生じる。
The electron beam penetrates into the semiconductor substrate 15 and produces infrared cathodoluminescence with an intensity corresponding to the depth of penetration of the electron beam.

従って、光の強さを検出体43および44で観察するだ
けで位置合わせは正確に記録できる。
Therefore, alignment can be accurately recorded simply by observing the intensity of light with the detectors 43 and 44.

これと関係して注目されたいことは、瀘光体48、49
を半導体基体15と検出体43、44との間に挿入する
ほうが望ましいことである。
What should be noted in connection with this is that the filtering bodies 48 and 49
It is more desirable to insert the sensor between the semiconductor substrate 15 and the detection bodies 43 and 44.

従って、検出マーク39および40に当る位置合わせビ
ーム部分41および42によって提供される強い光だけ
が検出体に記録される。
Therefore, only the intense light provided by the alignment beam portions 41 and 42 that impinge on the detection marks 39 and 40 is recorded on the detection object.

位置合わせビーム部分と、対応する検出マークとが同一
の所定形状である場合には、検出されたカソードルミネ
センスの何処が半導体基体15からのカソードルミネセ
ンスの最大の強さを示すかを検出するだけで最適位置合
わせが可能である。
When the alignment beam portion and the corresponding detection mark have the same predetermined shape, it is detected where the detected cathodoluminescence shows the maximum intensity of the cathodoluminescence from the semiconductor substrate 15. Optimum positioning is possible with just

第4図ないし第8図は、所定形状の検出マーク39およ
び40の諸変形例を示す。
4 to 8 show various modifications of the detection marks 39 and 40 having a predetermined shape.

検出マークの第2例(第4図) 第4図において、所定形状の検出マーク39′および4
0′は、所定形状の半導体基体15′にメサすなわち突
出部を形成することによって付けられる。
Second example of detection marks (Fig. 4) In Fig. 4, detection marks 39' and 4 of a predetermined shape are shown.
0' is applied by forming a mesa or protrusion on a semiconductor substrate 15' of a predetermined shape.

適当なホトマスクまたはエレクトロマスクの窓パターン
を介して半導体基体15′中のメサのネガをエッチング
またはイオン・ミリングすることにより、各メサは高度
の正確さでまた形成できる。
Each mesa can also be formed with a high degree of accuracy by etching or ion milling the negative of the mesa in the semiconductor body 15' through a suitable photomask or electromask window pattern.

この第1変形例は、第3図に示した実施例と事実上同じ
動作をする。
This first variant operates virtually the same as the embodiment shown in FIG.

しかしながら、こゝでは、半導体基体の厚さは、検出マ
ーク39′および40′が付けられた所よりも検出マー
クを囲む部分のほうが重要である。
However, here the thickness of the semiconductor body is more important in the area surrounding the detection marks than in the areas where the detection marks 39' and 40' are applied.

その理由は、検出されるものがカソードルミネセンスの
存在ではなくて不存在であるからである。
The reason is that what is detected is the absence rather than the presence of cathodoluminescence.

次いで,位置合わせビーム部分と、対応する検出マーク
とが同一の所定形状を有する場合には、カソードルミネ
センスの最小の強さが検知される所で最適位置合わせが
得られる。
Then, if the alignment beam portion and the corresponding detection mark have the same predetermined shape, optimal alignment is obtained where the minimum intensity of cathodoluminescence is detected.

検出マークの第3例(第5図) 所定形状の検出マーク39″および40“は、これらを
囲む領域中の半導体基体15”の主面15A´´上に非
透過性層5を形成することにより、付けられる。
Third example of detection marks (FIG. 5) Detection marks 39'' and 40'' having a predetermined shape are formed by forming a non-transparent layer 5 on the main surface 15A'' of the semiconductor substrate 15'' in a region surrounding them. It can be attached by.

所定形状の検出マーク39″および40´´は、従って
主面15A″の露出した表面部分(所定形状をした)に
より、付けられる。
The detection marks 39'' and 40'' having a predetermined shape are therefore formed by the exposed surface portion (which has a predetermined shape) of the main surface 15A''.

非透過性層5は普通の技術で簡単に作れる。The non-permeable layer 5 can be easily produced using common techniques.

す々わち主面15A´´の表面領域全体に非透過性層を
形成し、その後この非透過性層をエッチング或はイオン
・ミリングすることによって主面15″の表面部分を所
望の検出マークの形態で露出させるのである。
That is, a non-transparent layer is formed over the entire surface area of the main surface 15A'', and then this non-transparent layer is etched or ion milled to form a desired detection mark on the surface portion of the main surface 15''. It is exposed in the form of

位置合わせ装置の残りは第1図ないし第3図について前
述したとおりである。
The remainder of the alignment system is as described above with respect to FIGS. 1-3.

非透過性層5は、電子ビームを所望どうり吸収または反
射する金属または酸化物のような任意適当な材料で作っ
てよい。
Non-transparent layer 5 may be made of any suitable material, such as a metal or oxide, that absorbs or reflects the electron beam as desired.

この点に関して注意されたいことは、“非透過性層”と
は電子ビームを全部吸収または反射する層を意味するも
のではないことである。
In this regard, it should be noted that "non-transparent layer" does not mean a layer that completely absorbs or reflects the electron beam.

“非透過性層”は、発生されたカソードルミネセンスに
認め得る程度の差をつけるのに足りる電子エネルギーを
吸収または反射することだけが必要である。
The "opaque layer" need only absorb or reflect enough electronic energy to make an appreciable difference in the generated cathodoluminescence.

非透過性層は、もしこれが半導体基体15″からのカソ
ードルミネセンスと認め得る程度違う光を発生するなら
ば、それ自体がカソードルミネセンス性であってよい。
The non-transparent layer may itself be cathodoluminescent if it generates light appreciably different from the cathodoluminescence from the semiconductor body 15''.

動作は第3図について説明したように、最大の強さのカ
ソードルミネセンスを検出体43″および44″で読み
取ることによって位置合わせが行なわれる。
In operation, as described with reference to FIG. 3, positioning is performed by reading the maximum intensity cathodoluminescence with detectors 43'' and 44''.

検出マークの第4例(第6図) 第6図に示すように、所定形状の検出マーク39″およ
び40´´は、これらの検出マークの領域中の、半導体
基体15´´´の主面15A´´´上に非透過性層5を
形成することにより、付けられる。
Fourth example of detection marks (FIG. 6) As shown in FIG. 15A''' by forming a non-permeable layer 5 on top.

非透過性層5は、所望の検出マークと同じ所定形状をし
ており、かつ第5図の非透過性層と同じ材料でしかも同
じやり方で形成される。
The non-transparent layer 5 has the same predetermined shape as the desired detection mark and is formed of the same material and in the same manner as the non-transparent layer of FIG.

この変形例は、第5図に示した変形例のネガであり、か
つ位置合わせビーム部分41″′,42″′と検出マー
ク39”´40”´とがそれぞれ同一の所定形状である
場合の最適位置合わせを行なうために最小の強さのカソ
ードルミネセンスが検出される点の動作だけが違う。
This modified example is a negative version of the modified example shown in FIG. The only difference is in the operation at which the least intense cathodoluminescence is detected in order to achieve optimal alignment.

検出マークの第5例(第7図) 第7図に示すように、所定形状の検出マーク39””お
よび40””は、第5図について述べたの1と大体同じ
ように付けられる。
Fifth Example of Detection Marks (FIG. 7) As shown in FIG. 7, detection marks 39"" and 40"" having a predetermined shape are attached in approximately the same manner as 1 described in connection with FIG.

材料および動作は半導体基体以外は、全く同じである。Materials and operation are identical except for the semiconductor substrate.

すなわち、半導体基体15″″は、カソードルミネセン
スを透過するサファイアのような適当な基板6で支持さ
れたエピタキシャル成長層である。
That is, the semiconductor body 15'' is an epitaxially grown layer supported on a suitable substrate 6, such as sapphire, which is transparent to cathodoluminescence.

検出マークの第6例(第8図) 第8図において、所定形状の検出マーク39″″′およ
び40””´は、第6図について述べたのと大体同じよ
うに付けられる。
Sixth Example of Detection Marks (FIG. 8) In FIG. 8, detection marks 39'''' and 40'''' of predetermined shapes are provided in substantially the same manner as described in connection with FIG.

材料および動作もまた,半導体基体以外は、全く同じで
ある。
The materials and operation are also identical, except for the semiconductor substrate.

第8図において、半導体基体15″″′は、カソードル
ミネセンスを透過するサファイアのような適当な支持基
板6上にエピタキシャル成長される。
In FIG. 8, a semiconductor body 15'''' is epitaxially grown on a suitable support substrate 6, such as sapphire, which is transparent to cathodoluminescence.

電子ビームを半導体基体と位置合わせする方法実施例や
諸変形例とは無関係に、この発明はホトカソード源14
によって発生されたパターン化された電子ビームを,半
導体基体15の主面の正確に位置決めされた領域へ位置
合わせする方法を提供する。
Irrespective of the embodiments and variations of the method for aligning an electron beam with a semiconductor substrate, the present invention provides a method for aligning an electron beam with a semiconductor substrate.
The present invention provides a method for aligning a patterned electron beam generated by a patterned electron beam to a precisely positioned region of a major surface of a semiconductor substrate 15.

更に、総てのパターン化された電子ビームが所望の精度
例えば1ミクロンの分数値以内で半導体基体に選択的に
当るように、同一の検出マークと、連続するホトカソー
ド源の同様な位置合わせビーム部分とを使用することに
より、半導体基体は連続するホトカソード源と同様に位
置合わせされ得る。
Additionally, identical detection marks and similar alignment beam sections of successive photocathode sources are used to ensure that all patterned electron beams selectively impinge on the semiconductor substrate with the desired accuracy, e.g. within a fraction of a micron. By using , the semiconductor body can be aligned similarly to a continuous photocathode source.

検出マークと、対応する位置合わせビーム部分を放出す
るホトカソード層とが整形されかつ空間的に位置決めさ
れ得る精度まで誤差は小さくされる。
The error is reduced to such an accuracy that the detection mark and the photocathode layer emitting the corresponding alignment beam portion can be shaped and spatially positioned.

これは、走査形電子顕微鏡および電子像投射装置をもっ
てすれぱどんな困難もない。
This can be done without any difficulty using a scanning electron microscope and an electronic image projection device.

位置合わせビーム部分の所定の断面形状が対応する検出
マークの所定形状と異なる場合には、最適位置合わせを
決定するための検出体43および44の読みは、前述し
た読みとは少し違う。
If the predetermined cross-sectional shape of the alignment beam portion differs from the predetermined shape of the corresponding detection mark, the readings of the detectors 43 and 44 for determining the optimal alignment will differ slightly from the readings described above.

最適位置合わせは、検出体からの信号の読みの最大値ま
たは最小値ではもはや示されない。
Optimal alignment is no longer indicated by the maximum or minimum value of the signal reading from the detector.

むしろ、位置合わせビーム部分と検出マークの幾何学的
形状のどんな差も考慮に入れてピーク状態中の或る点を
選択することにより、或は位置合わせビーム部分が対応
する検出マークの領域へ出入りする時検出体からの信号
の立上がりの或る点を選択することにより、信号の読み
はピーク状態に達しかつ最適位置合わせは達成される。
Rather, by selecting a point during the peak condition, taking into account any differences in the geometry of the alignment beam section and the detection mark, or by moving the alignment beam section into and out of the area of the corresponding detection mark. By selecting a point on the rise of the signal from the detector when the signal reading reaches its peak condition and optimal alignment is achieved.

後者の位置合わせシーケンスは、検出マークの縁と位置
合わせさせる。
The latter alignment sequence aligns the edge of the detection mark.

どの実施例や変形例も、後述するような電気信号処理回
路を有する手動または自動の位置合わせ装置に容易に使
用できる。
Any of the embodiments and variations can be readily used in manual or automatic alignment devices having electrical signal processing circuitry as described below.

位置合わせ装置用の前述した実施例や変形例は、しかし
ながら、前述したような電子像投射装置での位置合わせ
におけるよりもむしろ後述するような走査電子ビーム装
置での位置合わせてのほうがもつと有用である。
The above-described embodiments and variations for alignment devices are, however, more useful for aligning with a scanning electron beam device as described below, rather than in aligning with an electron image projection device as described above. It is.

検出体43および44から流れ出る電流は、適当な電子
増幅器およびサーボ機構で処理され、もってパターン化
された電子ビーム全体を半導体基体に対して自動的に移
行させ、かつ位置合わせビーム部分41、42をそれぞ
れ検出マーク39,40と一直線に正確に位置決めする
The current flowing from the detector bodies 43 and 44 is processed by suitable electronic amplifiers and servomechanisms to automatically transfer the entire patterned electron beam relative to the semiconductor substrate and to align the alignment beam portions 41, 42. They are accurately positioned in line with the detection marks 39 and 40, respectively.

この目的のために、変調手段のような適当な手段を使っ
て電磁コイルへの電気的入力を振動させ、もって位置合
わせビーム部分41および42をして検出マーク39お
よび40上で振動させるか或は代表例では円を描かせる
For this purpose, suitable means, such as modulation means, are used to oscillate the electrical input to the electromagnetic coil, thereby causing the alignment beam sections 41 and 42 to oscillate over the detection marks 39 and 40; In a typical example, a circle is drawn.

従って、検出体43および44からの電気的出力は変調
されることになる。
Therefore, the electrical output from detectors 43 and 44 will be modulated.

電気回路(第9図) 第9図にブロック図で示す電気回路は、同一の所定形状
の検出マーク39およぴ40に対して位置合わせビーム
部分41および42を調節し、かつホトカソード源14
からのパターン化された電子ビーム全体に対して半導体
基体15を正確に位置合わせするためのものである。
ELECTRICAL CIRCUIT (FIG. 9) The electrical circuit shown in block diagram form in FIG.
This is for accurately aligning the semiconductor substrate 15 with respect to the entire patterned electron beam from.

赤外線検出体43からの変調された電気信号はリード線
46を通じて前置増幅器50へ送られ、その後増幅され
た信号はリード線51を通じて同調増幅器52へ送られ
る。
The modulated electrical signal from the infrared detector 43 is sent via lead 46 to a preamplifier 50 and then the amplified signal is sent via lead 51 to a tuned amplifier 52.

同調増幅器52の出力はリード線53を通じて位相調節
器54へ、その後リード線55を通じて位相検波器56
へ送られる。
The output of the tuned amplifier 52 is sent through a lead 53 to a phase adjuster 54 and then through a lead 55 to a phase detector 56.
sent to.

ゲーテッド発振器57は、それぞれリード線58および
5960および61を通じて互に90°位相がずれた基
準信号を位相検波器56へ供給する。
Gated oscillator 57 supplies reference signals 90° out of phase with each other to phase detector 56 through lead wires 58 and 5960 and 61, respectively.

位相検波器56の出力は従ってリード線62を通じて送
られるX誤差信号とリード線63を通じて送られるY誤
差信号とから成り、これらの誤差信号はゲート64を通
ったのちリード線65、66によってそれぞれ積分器6
7,68へ供給される。
The output of phase detector 56 therefore consists of an X error signal sent through lead 62 and a Y error signal sent through lead 63, which error signals are integrated by leads 65 and 66 after passing through gate 64. Vessel 6
7,68.

積分器67、68はそれぞれ加算器69、70への直流
出力を有し、この場合直流出力はゲーテッド発振器57
からそれぞれリード線71、72を通じて送られて来た
交流出力で変調される。
Integrators 67 and 68 have DC outputs to adders 69 and 70, respectively, where the DC output is connected to gated oscillator 57.
The AC outputs are modulated by the AC outputs sent through lead wires 71 and 72, respectively.

加え合わされた被変調信号は、電磁コイルこの例ではヘ
ルムホルツ対の電磁コイル251および252並びに2
61および262に給電するために普通に使用される形
式の電力装置(図示しない)中の制御器へ送られる。
The summed modulated signal is transmitted to the electromagnetic coils 251 and 252 of the Helmholtz pair in this example and 2
61 and 262 to a controller in a power device (not shown) of the type commonly used.

同様に、検出体44からの被変調信号はリード線46A
を通じて前置増幅器73へ送られ、その後リード線74
を通じて同調増幅器75へ、更にリード線76を通じて
位相調節器77へそしてリード線78を通じて位相検波
器79へ送られる。
Similarly, the modulated signal from the detection object 44 is transmitted to the lead wire 46A.
to preamplifier 73 and then to lead 74.
It is sent to a tuned amplifier 75 through a lead wire 76 to a phase adjuster 77 through a lead wire 78, and to a phase detector 79 through a lead wire 78.

ゲーテツド発振器57または、上述した二つの基準信号
(位相が互に90°違う)をそれぞれリード線80,8
1により位相検波器79へ供給する。
The gated oscillator 57 or the two reference signals mentioned above (with a phase difference of 90 degrees) are connected to lead wires 80 and 8, respectively.
1, the signal is supplied to the phase detector 79.

従って、位相検波器79から二つの出力が発生される。Therefore, two outputs are generated from the phase detector 79.

一方の出力はリード線82を通じて送られるθ誤差信号
であって、これはゲート83およびリード線84を通し
てモータ被駆動精密ポテンシオメータ86へ送られ、も
って電磁コイル24への電流を増減することによってパ
ターン化された電子ビームの回転制御を行なう。
One output is a theta error signal sent through lead 82 which is sent through gate 83 and lead 84 to a motor-driven precision potentiometer 86 that increases or decreases the current to electromagnetic coil 24 to increase or decrease the pattern. The rotation of the converted electron beam is controlled.

他方の出力はM誤差信号である。The other output is the M error signal.

このM誤差信号は、主集束磁界を調節するモータ被駆動
連動ポテンシオメータ89でパターン化された電子ビー
ムのサイズを制御するために、リード線87,ゲート8
3およびリード線88を通して送られる。
This M error signal is used to control the size of the patterned electron beam with a motor driven interlock potentiometer 89 that adjusts the main focusing magnetic field.
3 and lead wire 88.

リード線62,63,82.87を通じて送られる誤差
信号は、またそれぞれリード線90,9192,93を
通じて4入力遅延形零検出器94へ電子的に交差供給さ
れる。
The error signals sent through leads 62, 63, 82.87 are also electronically cross-fed to a four-input delayed zero detector 94 through leads 90, 9192, 93, respectively.

この零検出器94の出力はリード線95を通じてセット
−リセツト形フリツプフロツプ96へ送られる。
The output of this zero detector 94 is sent via lead 95 to a set-reset flip-flop 96.

このフリップフロツプ96の動作は、スタート・シーケ
ンス・スイッチを作動することによって開始される。
Operation of flip-flop 96 is initiated by actuating a start sequence switch.

フリツプフロツプ96が動作を開始すると、電流はリー
ド線97および98を通って流れ始め、光源27(第1
図)を附勢し、もってホトカソード源14から電子ビー
ム(二つの位置合わせビーム部分41および42を含む
)を放出させる。
When flip-flop 96 begins to operate, current begins to flow through leads 97 and 98, causing light source 27 (first
), causing the photocathode source 14 to emit an electron beam (comprising two alignment beam sections 41 and 42).

同様に電流はリード線97および99を通ってゲーテツ
ド発振器57へ流れ、このゲーテツド発振器57はリー
ド線58および71、60および72を通じてそれぞれ
加算器69、70へ位相が互に90°違う正弦波の交流
出力を供給する。
Similarly, current flows through lead wires 97 and 99 to gated oscillator 57, and gated oscillator 57 generates sine waves whose phases are 90° different from each other to adders 69 and 70 through lead wires 58 and 71, 60 and 72, respectively. Provides AC output.

位置合わせビーム部分41および42を含むパターン化
された電子ビーム全体は、例えば45ヘルツの周波数で
直径6ミクロンの円を描くように振動させられる。
The entire patterned electron beam, including alignment beam portions 41 and 42, is oscillated in a 6 micron diameter circle at a frequency of, for example, 45 hertz.

積分器67、68およびポテンシオメータ86,89の
動作によって位置合わせビーム部分41,42がそれぞ
れ検出マーク39、40に一度集中すなわち位置合わせ
されれば、リード線90,9192および93を流れる
誤差信号は零の値に達しこれは零検出器94で検出され
る。
Once alignment beam portions 41, 42 are focused or aligned with detection marks 39, 40, respectively, by the operation of integrators 67, 68 and potentiometers 86, 89, the error signals flowing through leads 90, 9192, and 93 are A value of zero is reached and this is detected by the zero detector 94.

零検出器94は、零を検出した時リード線95を通じて
フリッフロツプ96へ送られる電気信号を発生する。
Zero detector 94 generates an electrical signal that is sent to flip-flop 96 through lead 95 when a zero is detected.

これは、ゲーテツド発振器57の動作を終らせ、かつリ
ード線100,101を通じて送られる信号によりそれ
ぞれゲート64、83を閉じる。
This terminates operation of gated oscillator 57 and closes gates 64 and 83 by signals sent through leads 100 and 101, respectively.

この時半導体基体15の全領域上のエレクトロレジスト
層の選択性電子ビーム露光時間シーケンスは開始されか
つエレクトロレジスト層が充分露光されるまで継続する
A selective electron beam exposure time sequence of the electroresist layer over all areas of the semiconductor body 15 is then initiated and continued until the electroresist layer is fully exposed.

エレクトロレジスト層を電子ビーム充分処理し、もって
選択した溶剤に対する溶解度を適当に異ならせるのに適
切な期間は通常3秒ないし10秒である。
A suitable period of time for sufficient electron beam treatment of the electroresist layer to appropriately vary its solubility in the selected solvent is typically 3 seconds to 10 seconds.

ホトカソード源14は位置合わせ期間中全放出領域から
パターン化された電子ビームを発生しているが、位置合
わせ期間が短いので半導体基体15の全領域上のエレク
トロレジスト層は認め得る程度露光されなかつた。
Although the photocathode source 14 generates a patterned electron beam from the entire emissive area during the alignment period, the electroresist layer over the entire area of the semiconductor body 15 is not appreciably exposed due to the short alignment period. .

実施例(走査形電子顕微鏡に適用した例)第10図ない
し第12図から明らかなように、走査電子ビーム102
を半導体基体103に位置合わせするのにこの発明を同
様に使用できる。
Embodiment (Example applied to a scanning electron microscope) As is clear from FIGS. 10 to 12, the scanning electron beam 102
The present invention can similarly be used to align a semiconductor body 103 to a semiconductor body 103.

この発明に適用される走査形電子顕微鏡はアメリカ合衆
国特許第3679497号明細書に示されている。
A scanning electron microscope applied to this invention is shown in US Pat. No. 3,679,497.

検出マーク105は、各々同一の所定形状を有し、かつ
第11図に示すように間隔が一定のパターンで主面10
4上に間隔をおいて付けられることが望ましい。
The detection marks 105 each have the same predetermined shape and are arranged on the main surface 10 in a pattern with constant intervals as shown in FIG.
It is preferable that they be spaced apart over 4.

そして、主面104を互に隣接した対称的なフィールド
(field) に分けることが望ましい。
It is then desirable to divide the main surface 104 into adjacent symmetrical fields.

このように主面を幾つかのフィールドに分けるのは、半
導体基体103上のエレクトロレジスト層112を最小
の歪で選択照射するのに適しているからである。
The reason for dividing the main surface into several fields in this way is that it is suitable for selectively irradiating the electroresist layer 112 on the semiconductor substrate 103 with minimum distortion.

各検出マーク105は、走査電子ビームと同一ないしは
これよりも大きい所定形状であることが望ましい。
It is desirable that each detection mark 105 has a predetermined shape that is the same as or larger than the scanning electron beam.

これは、位置合わせ装置中の位置合わせビーム部分と全
く同じ動作をする。
This operates exactly the same as the alignment beam section in the alignment device.

回路部品パターンが正確に形成されるべきエレクトロレ
ジスト層がその後主面104上に作られる。
An electroresist layer is then created on the main surface 104 in which the circuit component pattern is to be accurately formed.

一連の検出体106は、基体受け107の中に望ましく
は半導体基体103の反対側の主面108に隣接して置
かれる。
A series of detectors 106 are disposed within substrate receiver 107, preferably adjacent an opposite major surface 108 of semiconductor body 103.

各検出体106は、半導体基体103が照射されること
によって検出マーク105にかつこの近くに発生するカ
ソードルミネセンスを検出するために、検出マーク10
5の近くに置かれる。
Each detection object 106 is connected to the detection mark 106 in order to detect cathodoluminescence generated at and near the detection mark 105 when the semiconductor substrate 103 is irradiated.
placed near 5.

第11図および第12図に示すように、この構成は、半
導体基体の主面の正確に選択した領域を選択照射するた
めに、フィールドからフィールドへ、走査電子ビームを
半導体基体103の主面104と位置合わせするのに使
用できる。
As shown in FIGS. 11 and 12, this configuration uses a scanning electron beam from field to field to selectively illuminate a major surface 104 of a semiconductor body 103 in order to selectively illuminate precisely selected areas of the major surface of the semiconductor body. It can be used to align with.

半導体基体103は隣接するフィールドに分けられる。The semiconductor body 103 is divided into adjacent fields.

フィールドは検出マーク105によって境界がつけられ
ることが望ましく、例えば検出マークは各フィールドの
交差点に在るか、或は各フィールドの各側面沿いの中心
に在り、そして検出体106は各検出用マーク105の
近くに置かれる。
Preferably, the fields are bounded by detection marks 105, e.g., a detection mark is at the intersection of each field, or centered along each side of each field, and a detection object 106 is located at each detection mark 105. placed near.

走査電子ビーム102を例えばフィールド109と位置
合わせするために、走査電子ビーム102は、対角線上
の2個の検出マーク例えば1051、1052に順次重
なるように変調される。
In order to align the scanning electron beam 102 with, for example, the field 109, the scanning electron beam 102 is modulated so as to sequentially overlap two diagonal detection marks, for example 1051 and 1052.

検出体からの出力信号は陰極線管(CRT)110へ供
給される。
The output signal from the detector is supplied to a cathode ray tube (CRT) 110.

これはまた、走査電子ビーム102を制御する電算機1
11から入力される正確な位置合わせのために検出マー
クの意図した位置を有する。
This also applies to the computer 1 that controls the scanning electron beam 102.
11 with the intended position of the detection mark for precise alignment.

検出マーク1051,1052にそれぞれ対応する2個
の検出体106からの信号が検出マーク1051,10
52の意図した位置従って位置合わせの重畳入力に集中
されるまで、走査電子ビーム102は半導体基体103
に対して動かされる。
The signals from the two detection objects 106 corresponding to the detection marks 1051 and 1052, respectively, are detected by the detection marks 1051 and 10.
The scanning electron beam 102 is directed toward the semiconductor substrate 103 until it is focused on the intended position of the semiconductor substrate 52 and thus the overlapping input of the alignment.
be moved against.

その後、走査電子ビーム102は対角線上の他の2個の
検出マーク1053,1054に順次重なるように変調
され、これは検出マークに対応する検出体からの出力が
電算機111からの検出マーク1053および1054
のための重畳され意図された入力の範囲内でCRT11
0上で一致するまで続く、走査電子ビーム102は、そ
の後位置合わせされかつ電算機111からの命令でフィ
ールドを選択照射するだめの用意をする。
Thereafter, the scanning electron beam 102 is modulated so as to sequentially overlap two other detection marks 1053 and 1054 on the diagonal line, which means that the output from the detection object corresponding to the detection mark is the detection mark 1053 from the computer 111 and 1054
CRT11 within the range of the superimposed and intended input for
The scanning electron beam 102, continuing until it coincides with 0, is then aligned and ready for selective irradiation of the field on command from the computer 111.

フィールド109の照射の終りに、半導体基体103は
、走査電子ビームの走査フィールドが半導体基体103
上の次に選択照射されるべきフィールド109′と一致
するように、物理的に動かされる。
At the end of the irradiation of the field 109, the semiconductor body 103 is exposed to the scanning field of the scanning electron beam.
It is physically moved to coincide with the field 109' above which is to be selectively illuminated next.

位置合わせシーケンスはそれから前述したように繰り返
される。
The alignment sequence is then repeated as described above.

第12図に示した位置合わせ装置は、オペレータがCR
T上の読み取りに従って位置合わせの調節を行なえるの
で、当業者にとっては手動装置を意味する。
The positioning device shown in FIG.
It represents a manual device for those skilled in the art, since alignment adjustments can be made according to the readings on the T.

これは、位置合わせシーケンスを完了するために比較的
長い時間が必要であるので、望ましい装置ではない。
This is not a desirable arrangement as it requires a relatively long time to complete the alignment sequence.

従って、検出マークは走査電子ビームと同一の所定形状
であり、かつCRT(手動調節)の代わりに第9図につ
いて説明したのと同様な自動装置を使用して走査電子ビ
ームをフィールド109と順次自動的に位置合わせする
ことが望ましい。
Therefore, the detection mark is of the same predetermined shape as the scanning electron beam, and instead of a CRT (manual adjustment) an automatic device similar to that described with respect to FIG. It is desirable to align the

この発明の現在望ましいと思われる実施例を詳しく説明
したが、特許請求の範囲の記載内でこの発明を種々実施
しかつ使用し得ることを理解されたい。
Although the presently preferred embodiments of the invention have been described in detail, it is to be understood that the invention can be made and used in various ways within the scope of the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明を具体化した電子像投射装置の断面図
、第2図は第1図の線■−■沿いに見た正面図、第3図
は第2図の線■−■沿いに切った一部の断面斜視図、第
4図は第1変形例の断面斜視図、第5図は第2変形例の
断面斜視図、第6図は第3変形例の断面斜視図、第7図
は第4変形例の断面斜視図、第8図は第5変形例の断面
斜視図、第9図はこの発明に従ってパターン化された電
子ビームを自動的に位置合わせするために第1図に示し
た電子像投射装置用の電気回路のブロック図、第10図
はこの発明に従って走査電子ビームを利用し半導体基体
上のエレクトロレジスト層に高精度の回路部品パターン
を作る態様を示す略図、第11図はエレクトロレジスト
層をつけなかった場合の第11図の半導体基体の一部の
頂面図、第12図は第10図に示したような走査電子ビ
ームを手動位置合わせするためにこの発明を利用した場
合の機能構成部品の相互関係を示す流れ図である。 14はホトカソード層、15,103は半導体基体、1
9はスペーサ、19Aは電源、241,242, 24
3,251,252,261,262は電磁コイル、3
9,40,105は検出マーク、41、42は位置合わ
せビーム部分、43,44106は検出体、102は走
査電子ビームである。
Fig. 1 is a sectional view of an electronic image projection device embodying the present invention, Fig. 2 is a front view taken along the line ■-■ in Fig. 1, and Fig. 3 is a front view taken along the line -■ in Fig. 2. FIG. 4 is a cross-sectional perspective view of the first modified example, FIG. 5 is a cross-sectional perspective view of the second modified example, and FIG. 6 is a cross-sectional perspective view of the third modified example. 7 is a cross-sectional perspective view of the fourth modification, FIG. 8 is a cross-sectional perspective view of the fifth modification, and FIG. 9 is a cross-sectional perspective view of the fourth modification. FIG. 10 is a block diagram of an electrical circuit for an electronic image projection apparatus shown in FIG. FIG. 11 is a top view of a portion of the semiconductor body of FIG. 11 without the electroresist layer applied, and FIG. 12 is a top view of a portion of the semiconductor body of FIG. 2 is a flowchart showing the interrelationships of functional components when using . 14 is a photocathode layer, 15, 103 is a semiconductor substrate, 1
9 is a spacer, 19A is a power supply, 241, 242, 24
3,251,252,261,262 are electromagnetic coils, 3
9, 40, and 105 are detection marks, 41 and 42 are alignment beam portions, 43 and 44106 are detection objects, and 102 is a scanning electron beam.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 半導体基体に回路パターンを製作するために、電子
ビームを前記半導体基体の主面の選択した領域と正確に
位置合わせする方法であって この方法は、 A 半導体基体の厚さに対応した強さのカソードルミネ
センスを発生できる前記半導体基体の主面に、前記半導
体基体の厚さを変えることによって設けられた所定形状
のくぼみ或は突出部から成る少なくとも二つの検出マー
クを形成し、しかも前記検出マーク或は各検出マークが
電子ビームで照射された検出マーク面積に対応して前記
半導体基体の発生するカソードルミネセンスに差をつけ
ることのできる工程と、 B 位置合わせされるべき前記電子ビームを前記半導体
基体の主面に投射させ、しかも前記電子ビームが前記少
なくとも二つの検出マークに対応する少なくとも二つの
位置合わせビーム部分を有すると共に前記位置合わせビ
ーム部分或は各位置合わせビーム部分が所定の断面形状
を有する工程と、 C 前記位置合わせビーム部分或は各位置合わせビーム
部分が対応する検出マークに重なってこれを照射する所
およびその近くで前記半導体基体の発生するカソードル
ミネセンスを外部検出体により検出すると共に前記半導
体基体を通して伝える工程と、 D この工程Cを継続して前記位置合わせビーム部分に
よる少なくとも一つの検出マークの照射を検出しながら
前記電子ビームを前記半導体基体に対して動かす工程と
、 E 検出されたカソードルミネセンスが前記位置合わせ
ビーム部分と、対応する検出マークとの最適位置合わせ
を示す所で前記電子ビームを前記半導体基体に対して位
置決めする工程と、を含む、 電子ビームを半導体基体と位置合わせする方法。 2 回路パターンを製作するために、半導体基体の主面
の正確に位置決めした領域を選択照射する装置であって
、 A 所定の断面形状の少なくとも一つの位置合わせビー
ム部分を含むパターン化された電子ビームを発生するだ
めのホトカソード源と、 B 各位置合わせビーム部分に対応する少なくとも一つ
の検出マークを主面に隣接して有する半導体基体と、 C この半導体基体を前記ホトカソード源から離して位
置決めするための手段と、 D 前記半導体基体と前記ホトカソード源の間に電圧を
かけ、もって前記ホトカソード源からの電子を前記半導
体基体の主面の或る部分へ向けてこの部分を選択照射す
るだめの手段と、E 前記半導体基体の主面の正確に位
置決めした領域に近い選択した部分を照射するように前
記ホトカソード源からのパターン化された電子ビームを
向け、かつ前記半導体基体の主面の、検出マークに近い
表面部分のうちの選択した部分を照射するように各位置
合わせビーム部分を向けるだめの電磁手段と、 F 前記半導体基体の、前記ホトカソード源とは反対側
に置かれ、前記半導体基体によって少なくとも検出マー
クのある所に或はその近くに発生されたカソードルミネ
センスを検出し、かつ前記位置合わせビーム部分によっ
て照射された検出マーク面積に対応する電気信号を発生
するだめの検出手段と、 G 前記半導体基体に対して前記パターン化された電子
ビームを動かすために、前記検出手段からの前記電気信
号に応答して前記位置合わせビーム部分をそれぞれの検
出マークと実質的に位置合わせし、もって前記半導体基
体の主面の正確に位置決めした領域が前記パターン化さ
れた電子ビームで選択照射され得るように前記半導体基
体に対して前記ホトカソード源からのパターン化された
電子ビームを位置決めしかつ方向付ける電気回路と、 を備え、 前記半導体基体がその厚さに対応した強さのカソードル
ミネセンスを発生でき、各検出マークが所定の形状を有
すると共に電子ビームで照射された検出マーク面積に対
応して前記半導体基体の発生するカソードルミネセンス
に差をつけれる、ことを特徴とする電子ビームを半導体
基体と位置合わせする装置。
[Scope of Claims] 1. A method of precisely aligning an electron beam with a selected region of a major surface of a semiconductor substrate in order to fabricate a circuit pattern on the semiconductor substrate, which method comprises: A. thickness of the semiconductor substrate; At least two detection marks consisting of depressions or protrusions of a predetermined shape provided by changing the thickness of the semiconductor substrate are provided on the main surface of the semiconductor substrate capable of generating cathodoluminescence with an intensity corresponding to the intensity of the semiconductor substrate. a step of forming the detection mark or each detection mark and making a difference in the cathodoluminescence generated on the semiconductor substrate in accordance with the area of the detection mark irradiated with an electron beam; B. being aligned; projecting the electron beam to the main surface of the semiconductor substrate, the electron beam having at least two alignment beam portions corresponding to the at least two detection marks, and the alignment beam portion or each alignment beam a step in which the portion has a predetermined cross-sectional shape; C. cathodoluminescence generated in the semiconductor substrate at and near a location where the or each alignment beam portion overlaps and irradiates a corresponding detection mark; D. detecting by an external detector and transmitting the electron beam through the semiconductor substrate; E. positioning the electron beam relative to the semiconductor substrate where detected cathodoluminescence indicates optimal alignment of the alignment beam portion with a corresponding detection mark. , a method of aligning an electron beam with a semiconductor substrate. 2. An apparatus for selectively irradiating precisely positioned areas on the principal surface of a semiconductor substrate in order to produce a circuit pattern, comprising: A. a patterned electron beam including at least one alignment beam portion with a predetermined cross-sectional shape; B a semiconductor body having at least one detection mark adjacent to its major surface corresponding to each alignment beam portion; C a photocathode source for positioning the semiconductor body away from said photocathode source; D means for applying a voltage between the semiconductor substrate and the photocathode source, thereby directing electrons from the photocathode source to a certain portion of the main surface of the semiconductor substrate to selectively irradiate this portion; E directing a patterned electron beam from the photocathode source to illuminate a selected portion of the major surface of the semiconductor body proximate to a precisely positioned area and proximate to a detection mark of the major surface of the semiconductor body; electromagnetic means for directing each alignment beam portion to illuminate a selected portion of the surface portion; G. detection means for detecting cathodoluminescence generated at or near a location and generating an electrical signal corresponding to the detection mark area illuminated by the alignment beam portion; G. the semiconductor substrate; substantially aligning the alignment beam portion with a respective detection mark in response to the electrical signal from the detection means for moving the patterned electron beam relative to the semiconductor body; an electrical circuit for positioning and directing a patterned electron beam from the photocathode source relative to the semiconductor substrate such that precisely positioned areas of a major surface can be selectively irradiated with the patterned electron beam; The semiconductor substrate is capable of generating cathodoluminescence with an intensity corresponding to its thickness, each detection mark has a predetermined shape, and the semiconductor substrate has a shape corresponding to an area of the detection mark irradiated with the electron beam. A device for aligning an electron beam with a semiconductor substrate, which is characterized by being able to differentiate the generated cathodoluminescence.
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