JPS5940529A - 電子ビ−ム転写装置 - Google Patents

電子ビ−ム転写装置

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JPS5940529A
JPS5940529A JP15092882A JP15092882A JPS5940529A JP S5940529 A JPS5940529 A JP S5940529A JP 15092882 A JP15092882 A JP 15092882A JP 15092882 A JP15092882 A JP 15092882A JP S5940529 A JPS5940529 A JP S5940529A
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JP
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sample
mask
electron beam
distance
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JP15092882A
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Inventor
Toru Tojo
東条 徹
Ichiro Mori
一朗 森
Toshiaki Shinozaki
篠崎 俊昭
Kazuyoshi Sugihara
和佳 杉原
Tsutomu Ito
力 伊藤
Mitsuo Tabata
光雄 田畑
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • 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
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • HELECTRICITY
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    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/21Focus adjustment
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    • H01J2237/30Electron or ion beam tubes for processing objects
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    • H01J2237/30455Correction during exposure
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、光電マスクを用いた電子ビーム転写装置の改
良に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
近時、集積回路の高密度化に伴い、微細ノ々ターン形成
技術の主流をなしてきたフォトリングラフィはその限界
が指摘され、この限界を破る技術として電子ビームやX
線による新しいりソグラフィが急速に進歩している。そ
して最近、試料に対して平行に配置した光電マスクに紫
外光を照射することによって放出さiした光電子を、試
料及びマスク間の均一な電界と(1′嵯界とで試料上に
集束させ、マスク上のパターンを試料上に転写する電子
ビーム転写装置が開発されるに至っている。この装置は
、高速転写がiiJ能であるため高い生産性を有する、
マスク構造がフォトマスクと類似しているため従来技術
を利用できる、及び比較的高い解像度が得られる等の実
用的利点を有し、サブミクロンの微細パターン加工に極
めて有望である。
第1図はこのような電子ビーム転写装置の一例を示す概
略構成図である。図中1は転写室を形成する真空容器で
、この容器1内は真空ポンプ2により10= [:To
rr )程度に真空排気されている。真空容器1の内部
には光電マスク3及びこの光電マスク3の光電面に、例
えば5(n〕程度離間して対向配置された試料4が収容
される。
なお、上記光電マスク3は第2図にその拡大図を示す如
く紫外光を透過する石英基板3a1この基板3a土に所
望のパターンを形成して設けられた紫外光吸収部拐から
なるマスク・ゼターン3b及びマスクパターン3bK遮
ぎられることなく到達した紫外光を受けて光電子を放出
するCsI等からなる光電面3cで形成されている。
また、前記試料41−1光電マスク3と対向する面にP
MMA (f!リメチルメタクリレート)笠のII&電
子線レジし)4mを塗布されたものである。
一方、前記tc臣容器1の外部には光源5が設けられて
いる。光源5は紫外光を発光するもので、その紫外光は
紫外光透過悉6を介してJC空容器1内の光電マスク3
に照射される。また、真空容器1の外部にはへルムホル
ム型コイルからなる集束マグネット7及び筐流電源8が
設けられている。そして、上記集束マグネット7により
前記光電マスク3と試料4との対向方向に沿って磁界が
印加される。さらに、上記電源8により光電マスク3と
試料4との間に例えば20[kV)程度の直流電圧が印
力[1さ)する。つまシ、光電マスク3と試料4との間
e仁);]、 、これらの対向方向に沿って磁界及び1
Ji界が印加されるものとなっている。
しかして、前記光源5からの紫外光奢光゛i;マスク3
に照射すると、このマスク3からマスクパターン3bに
応じた光電子が放出され、この光電子が前記磁界及び電
界により集束Aれ、試料4に照射される。これにより、
試料4土のレジン)4aが上記マスクパターン3bに応
じて露光されることになる。かくして九′1B、マスク
3に形成したパターンを試料4上に一括転写することが
でき、前述した効果を奏するのである。
ところで、この種の電子ビーム転写装置において、光電
マスク3から放射された光電子(電子ビーム)を試料4
土に集束させるに必輩な磁界Bは、光電マスク3と試料
4との距離をd5これらの間に印加される電比をVとし
たとき次式で示される。
ただし、mは電子の質量、eは電子の電荷を示している
。したがって、例えは距1イ#dをlO℃yr、)、印
加1L圧Vをlo[klとすると約l〔kG〕の集束磁
界Bを要し、また土艷印加市圧か20〔kV〕であると
きには約1.4(kG)の集束磁界を擬することになる
。そして、上記条件にて良好なカf像特性を得るには、
例えは電子ビームの−まけを0.1C1zml)以下に
抑えるには、印加′電圧Vの変tabを0.02[チ〕
以下、集束磁界Bの変動を0.01〔チ〕以下にするこ
とが要求され、同時に距yrlf ctの変動を極めて
J\さくすることが要求される。
しかしながら、上記距離dは試料4の交換、光電マスク
3の交換、或いは試料4を載11tシた移動可能なテー
ブル等の移動精度によって必ずしも一定になるとは云え
ず、長期に亘り良好な’ji4像特性を得ることはでき
ない。さらに、印加電圧や磁界等の変動により電子ビー
ムの集束位置に変動が生じることもある。このため、光
電マスク3や試料4の交換毎に、或いは定期的に試料4
上に電子ビームが確実に集束するように訓読することが
必要となる。
従来、このような調整、つまり焦点合わせには、実際に
パターン転写を行うと共に、印加電圧或いは磁界の強さ
を変化させて最適条件を見つけ出すようにしている。し
かし、この方法では焦点合わせに多大な時間を要し、装
置稼動率の低下を招いた。さらに、焦点合わ辻のための
任意の調整時から次の調整時までの間で焦点はけが生じ
たとしても、これを検出し補正することはできないので
、パターン転写の、IJK留りが低下する等の問題があ
った。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、焦点合わせを自動的に行うことができ
、常に良好な解像度で・やターン転写を行い得る電子ビ
ーム転写装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の骨子は、焦点ずれを電気的に610定できる機
構を設け、この焦点ずれの電気信号に基づき光電マスク
と試料との間に印加する′1(b圧を調整し、光電マス
クからの光電子を試料」二に正確に集束させることにあ
る。
すなわち本発明け、光の照射により所定パターンに光電
子を放出する光電マスクと、この光電マスクの光電面に
平行に対向配置される試料と上記光電マスクとの間に所
定の電圧を印加する手段と、上記光電マスクと試料との
間に垂直磁界を形成する集束マグネットとを具備してな
シ、光電マスクに形成されたパターンを試料上に転写す
る電子ビーム転写装置において、上記光電マスクと試料
との間の距離や集束マグネットによる磁界等を検出して
試料上に照射される光電子の焦点ずれを測定し、この測
定されたずれ量に応じ前記印加電圧を可変して焦点ずれ
を補正するようにしたものである。
〔発明の効果〕
本発明によれば、光電マスクと試料との間隔の変化、す
なわち試料の交換による設置誤差、試料の厚さの変化に
よる誤差及び光゛亀マスクの交換による誤差等に起因す
る焦点ずれ、或いは前記第1式で示したような加速’+
1.i LL:や磁界強度の変化による光電子の収束位
1?1′の液化に起因する焦点ずれをなくすことができ
る。このため、常に良好々解イホ度でパターン転力をf
」うことができ、転写の歩留り向上をはかり8!する。
1だ、焦点ずれの情報を用いて焦点合わせをイfうため
に加速電圧を調整するようにしているので、精度の高い
調整を行うことが可能となる。つ1す、磁界の強度を変
化させて距hintの* ml+ ’4袖止するために
は、前記Mi式から判るように磁界に厳しい安定性が要
求きれるため、コイルに流す電流は可変で、かつ筒い安
定性全必要とする。これに対し、加速電圧は磁界の安定
性よりも多少悪い安定性でもよく、したがって精度の高
い調整を容易に行うことができる。
〔発明の実施例〕
第3図は本発明の一実力邑例を示す概略構成シ1である
。なお、m 1図と同−i’lj分に14同一符号を付
して、その詳しい説明ね省略する。この実施例が第1図
に示した従来装置1子と異なる点は、前記光電マスク3
と試料4との間の距1・、iL及υこれらの間の磁界の
強さに応じ光電マスク3及び試料4間の印加電圧を調整
することに4)る。ゴなわら、真空容器1の内部には、
光′亀−マスク3の土面に光を照射する光源11 a及
び光+ljマスク3からの反射光を検出する2分割検出
器等の受光素子12ILが配設され、受光素子12aの
出力から光電マスク3の上下方向の位置か・演出される
ものとなっている。同様に、試料4の上下方向の位置は
光源11b及び受光素子12bにて検出されるものとな
っている。受光素子12a、12bの各出力は距1il
it 横出回路13に供給され、この回路13でその差
、つまシ光底マスク3と試料4との間の距14iLが検
出される。
そして、この距Mdが制御回路14に供給され、前記第
1式が成立するよう距離dの変動に応じて光電マスク3
及び試別4同の印加電圧■か可変されるものとなってい
る。
また、真空容器1の内部には、光電マスク3と試料4と
の間の磁界の強さを検出するホール素子等の磁界検出器
15が配設されている。磁界検出器15の検出出力は前
記制御回路14に供給される。そして、前記第1式が満
足するよう磁界Bの変動に応じて前記印加’rji圧V
が可変されるものとなっている。
このようなオn成であれば、充電マスク3或いは試料4
を交換した場合に生じる距離dの装動や集束マグネット
7の通電電流が変化した場合に生じるI匙界Bの変動が
あっても 光電マスク3からの光電子を試料4上に正4
′ωに収電さぜることができる。しかも、上記距離dや
(直昇Bの変動に対する印加′1ン圧V(7)補正をリ
アルタイムで行うことができる。このため、常に良好な
解像度でパターン転写を行うことができ、転写の歩留り
向上をはかり得る等の効果を萎する。
丑た、最近の技術として前記集束マグネット7に超電導
コイルを用い、このコイルを永久電流モードで駆動し、
電源変動やリップル等による光電子の焦点ずれを少なく
したものがあるが、この装置では長期の使用により′由
;流の減衰がある。この電流減衰による焦点ずれを補正
するため、永久電流モードを切シ再度正常な11j、流
に戻す操作は極めて面倒である。ぞしてこの場合、本芙
流側のように印加電圧を調整することによって、永久電
流モードを切ることなく上記電流減衰による焦点ずれを
極めて容易に補正することが可能である。
なお、本発明は上述した実施例に限定きれるものではな
い。例えば、前記光電マスクと試料との間の距離を検出
する手段として、レーザ干渉計を用いるようにしてもよ
い。同様に?1が界検出器はホール素子に限定されるも
のではなく、光電マスクと試料との間の磁界の強さを検
出できるものであればよい。1だ、実施例では距離d及
び磁界Bの変動に応じて印加電圧Vを可変しているが、
距離d或いは磁界Bの変動が無視できる程小さいものと
すれば、いずれか一方のみに対し印加電圧を調整するよ
うにしてもよいのは勿論のことである。さらに、焦点ず
れを測定する手段として距離dや磁界B等の変動から間
接的に求める他に、試料土の光電子の焦点すれを直接求
めるようにしてもよい。例えば、光電マスクと試別との
位置合わせに用いられるX線検出器からのマークの出力
信号波形の、焦点がずれた場合と合っている場合とのS
N比の差から光電子の焦点ずれを求めるようにしてもよ
い。要するに本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、
種々変形し7.で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の電子ビーム転写装置dを示す概略構成図
、第2図は上記装置に用いた光111.マスク及び試料
を示す要部拡大図、t+x3図は本う6明の一実施例を
示す概略11η成図である。 1・・・真空容器(転写室)、2・・・真ずボンダ、3
・・・光電マスク、4・・・試料、5・・・光源、7・
・・集東マグネット、8・・・電源、II3.jlb・
・・うし源、12 a 、 12 b ・−・受光素子
、13 =−11’l+、 191を検出回路、14・
・・制御回路、15・・磁界4*、; lli 閂’r
t。 出願人代理人  弁耶士 鈴 江 武 彦第1図 第2図 第31!I 第1頁の続き 0発 明 者 田畑光雄 川崎市幸区小向東芝町1番地東 京芝浦電気株式会社総合研究所 132−

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光の照射により所定パターンに光電子を放出する
    光電マスクと、この光電マスクの光電面に平行に対向配
    置される試料と上記光電マスクとの間に所定の電圧を印
    加する手段と、上記光電マスクと試料との間に垂直磁界
    を形成する集束マグネットとを具備し、上記光電マスク
    に形成されたパターンを上記試料上に転写する電子ビー
    ム転写装置において、前記光電マスクから放出され前記
    試料上に照射される光電子の焦点ずれを測定し、この測
    定されたずれ上りに応じ前記印加電圧を可変して焦点ず
    れを補正することを特徴とする電子ビーム転写装置。
  2. (2)前記焦点ずれを測定する手段は、前記光電マスク
    と試料との距離を検出する距離検出器と、この距離検出
    器によシ検出された検出距離と正規の距離とを比較する
    比較器とからなり、上記各距離の差をずれ量として出力
    するものであることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の電子ビーム転写装置。
  3. (3)前記焦点ずれを測定する手段は、前記集束マグネ
    ットによる垂直磁界の大きさを検出する磁界検出器と、
    この磁界検出器により検出された検出磁界と正規の磁界
    とを比較する比較器とからカシ、上記各磁界の差をず7
    ’1. ll+とし、−C出力するものであることを特
    徴とする特許HI’I求の範囲第1項記載の電子ビーム
    転写装置。
  4. (4)前記焦点ずれを測定する手段は、前記光電マスク
    と試料との距離を検出する距離検出器と、この距離検出
    器により検出された検出距離と正規の距離とを比較する
    第1の比較器と、前記集束マグネットによる垂直磁界の
    大きさを検出する磁界検出器と、この磁界検出器により
    検出された検出磁界と正規の磁界とを比較する第2の比
    較器とからなり、上記各距離の差及び上記各(直昇の差
    をそれぞれずれ量として出力するものであることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の電子ビーム転写装置
    、。
  5. (5)  前記印加電圧を可変する手段は、前記各距離
    の差Δd及び各磁界の差ΔBに応じ印加電圧を次式で定
    義されるΔVだけ可変するものであることを特徴とする
    特Fr請求の帥1囲9A!y 4項記載の電子ビーム転
    写装置。 ただし、eは電子の電荷、mは’I!f、子の質Ij1
    を示している。
  6. (6)  前記集束マグネットは、超電導コイルからな
    るものであることを特徴とする特許請求の範囲第3項、
    第4項又は第5項記載の′111、子ビーム転写装置。
JP15092882A 1982-08-31 1982-08-31 電子ビ−ム転写装置 Pending JPS5940529A (ja)

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JP15092882A JPS5940529A (ja) 1982-08-31 1982-08-31 電子ビ−ム転写装置
US06/525,419 US4572956A (en) 1982-08-31 1983-08-22 Electron beam pattern transfer system having an autofocusing mechanism
DE8383304870T DE3381971D1 (de) 1982-08-31 1983-08-23 Mit einem autofokussierungsmechanismus ausgestattetes musteruebertragungssystem.
EP83304870A EP0104763B1 (en) 1982-08-31 1983-08-23 An electron beam pattern transfer system having an autofocusing mechanism
DD83254356A DD218700A5 (de) 1982-08-31 1983-08-30 Elektronenstrahlmusteruebertragungssystem mit selbstfokussierender vorrichtung

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52103965A (en) * 1976-02-25 1977-08-31 Toshiba Corp Electron beam projector unit
JPS5379103A (en) * 1976-12-24 1978-07-13 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Combustion chamber for internal combustion engine

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