KR0152128B1 - 전자비임묘화장치 및 그 장치를 이용한 묘화방법 - Google Patents

전자비임묘화장치 및 그 장치를 이용한 묘화방법 Download PDF

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Abstract

전자비임 묘화장치는 시료의 묘화면을 따라 제1방향(Y), 제1방향에 수직한 제2방향(Y), 및 묘화면을 따라 회전방향으로 상대적으로 이동할 수 있는 노광비임 발생장치와 시료장착장치를 포함한다.
그러므로 차세대 기억장치에서 다수로 사용될 가능성이 있는 임의의 각도로 회전된 패턴을 고속으로 정확하게 묘화될 수 있으며, 또한 도형의 회전각과 크기에 대한 고도의 자유도를 얻고, 그리고 묘화 데이터량을 최소화할 수 있는 전자비임 묘화장치와 그 장치를 이용한 묘화방법을 얻을 수 있다.

Description

전자비임묘화장치 및 그 장치를 이용한 묘화방법
제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 전자비임 묘화장치에서의 X-Y 스테이지를 나타낸 평면도.
제2도는 본 발명의 제1실시예에서 사용된 Y 방향 이동 스테이지를 나타낸 평면도.
제3도는 제2도에서 X 방향의 단면에서 본 Y 방향 이동 스테이지의 단면도.
제4도는 본 발명의 제1실시예에 따라 묘화된 패턴을 나타낸 도면.
제5도는 종래 기술에 따라 묘화된 패턴을 나타낸 도면.
제6도는 묘화 패턴의 회전각을 나타낸 도면.
제7도는 본 발명의 제1실시예에 따른 전자비임 묘화장치를 이용한 묘화방법을 설명하기 위한 흐름도.
제8도는 본 발명의 제1실시예에 따른 전자비임 묘화장치를 이용한 묘화 방법에서 패턴을 그룹으로 분류하는 방법을 나타낸 도면.
제9도는 본 발명의 제1실시예에 따른 전자비임 묘화장치를 이용한 묘화방법에 의해 발생하는 효과를 나타낸 제1도면.
제10도는 본 발명의 제1실시예에 따른 전자비임 묘화장치를 이용한 묘화방법에 의해 발생하는 효과를 나타낸 제2도면.
제11도는 본 발명의 제2실시예에 따른 전자비임 묘화장치의 구조를 나타낸 사시도.
제12도는 본 발명의 제3실시예에 따른 전자비임 묘화장치의 구조를 나타낸 사시도.
제13도는 전자비임 묘화장치의 구성을 나타낸 블록도.
제14도는 종래 기술에 따른 전자비임 묘화장치에서의 전자 조사시스템(electron irridation system)의 구성을 나타낸 도면.
제15도는 종래 기술에 따른 X-Y 스테이지의 구성을 나타낸 평면도.
제16도는 종래의 래스터 스캔 시스템(raster scan system)에 따른 전자비임 묘화방법을 나타낸 도면.
제17도는 종래의 가변성형형의 전자비임 묘화방법을 나타낸 도면.
제18도는 종래의 전자비임 묘화방법을 나타낸 도면.
제19도는 종래의 전자비임 묘화방법을 나타낸 도면.
제20도는 전자 조사 시스템에서의 종래의 래스터 스캔 시스템을 나타낸 다른 도면.
제21도는 제20도에 사용된 제2성형 조리개(formation diaphragm)를 나타낸 평면도.
제22도는 래스터 스캔 시스템에 따른 묘화 패턴의 구조를 나타낸 도면.
제23도는 래스터 스캔 시스템의 변형을 나타낸 도면.
제24도는 종래 기술에 관련된 문제점들을 설명하기 위한 평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2 : Y 방향 이동 스테이지 16 : 회전 스테이지
28 : X 방향 이동 스테이지 30,36 : 드라이브 샤프트(drive shaft)
32,40 : 모터(motor) 34 : Y 방향 레일
38 : X 방향 레일
본 발명은 일반적으로 전자비임묘화장치 및 그 장치를 이용한 묘화 방법에 관한 것으로, 특히 개선된 구조를 갖는 가변성형형(variable formation type)의 전자비임 묘화장치 및 그 장치를 이용한 묘화방법에 관한 것이다.
오늘날, 전자비임 노광장치 중에서 주류를 이루고 있는 것은 고속묘화가 가능한 가변성형형의 전자비임 묘화장치이다.
특히, 전자비임으로 LSI 패턴을 직접 형성하기 위한 전자 비임 묘화의 분야에서, 가변성형법에 의해 묘화하는 것이 가장 통상적이다.
반도체 공정용 포토마스크 또는 X 레이 마스크를 제작하기 위한 가변성형법을 적용하는 전자비임 묘화장치는 또한 많은 관심을 끌고 있다.
이하, 제13도를 참조하여 이러한 전자비임 묘화장치에 대해 설명하겠다.
전자비임 묘화장치(100)에서, 예를 들어 CAD 장치로 만들어진 패턴 데이터는 제어계산기(110)로부터 자기테이프장치(104) 또는 네트워크(106)를 통하여 자기디스크장치(108)로 전송된다.
다음에, 패턴 데이터는 자기디스크장치(108)로부터 제어계산기(110)내로 읽혀지며, 상기 제어계산기내에서는 전자비임의 조사(irridation)의 크기, 위치와 시간을 결정하기 위한 제어신호가 계산되며, 그리고 이 신호는 제어 인터페이스(112)를 통하여 전자조사시스템(114)으로 전송된다.
패턴 데이터에 의거하여, 전자총(118)으로부터 조사된 전자비임은 전자기 렌즈(120,122)에 의해 집속된다.
집속된 전자비임은 X-Y 스테이지(134)상에서 묘화되는 기판(126)상에 상(image)을 형성한다.
전자비임은 패턴 데이터에 따라 편광되고, 온/오프 되므로, 상기 패턴은 기판(126)상에 묘화된다.
한편, 전자비임의 편광 범위가 좁으므로, 기판(126) 전체의 표면을 묘화시키기 위해서는 기판(126)이 X-Y 스테이지(134)에 의해 X 및 Y 방향으로 이동되어야 한다.
X-Y 스테이지(134)의 위치는 항상 레이저 간섭계(128)로 측정되며, 설정치와의 차이는 구동모터(130)와 편광전극(124)으로 피드백(feedback)되고, 전자비임은 정확하게 위치하게 된다.
오토 로더(auto loader)는 X-Y 스테이지(134)의 근방에 위치하며, 연속적인 묘화를 위해 기판(126)이 자동적으로 출입하게 한다.
이하, 제14도를 참조하여 전자조사시스템의 구조를 설명하겠다.
전자조사시스템(114)은 전자비임(118), 제1성형조리개(140), 제1성형렌즈(142), 성형편향기(formation scanner)(144), 제2성형렌즈(146), 제2성형조리개(148), 축소렌즈(reduction lens)(150), 블랭킹전극(blanking electrode)(152), 편향기(154), 집속렌즈(156)로 구성되며, 노광 패턴(158) 및 시료(160)는 그 아래에 놓인다.
제1성형조리개(140), 제1성형렌즈(142), 성형편향기(144), 제2성형렌즈(146) 및 제2성형조리개(148)는 가변성형 렌즈부(162)를 구성한다.
편향기(154)와 집속렌즈(156)는 집속편향 렌즈부(164)를 구성한다.
가변성형법의 전자조사시스템(114)에서, 직사각형의 개구부(opening)를 갖는 제1성형조리개(140)와 제2성형조리개(148)를 사용하여, 제1성형조리개(140)를 통과한 직사각형의 전자비임을 제2성형조리개(148)에 필요한 크기로 커트하며, LSI 패턴 성형을 위해 필요한 크기의 직사각형의 전자비임을 형성한다.
직사각형의 전자비임은 정전기 또는 편향기(154)로 편광되며, 시료(160)의 요구되는 위치에 조사된다.
설치된 시료(160)의 위치를 결정하기 위한 X-Y 스테이지의 구조는 제15도를 참조하여 설명하겠다.
시료(160)는 시료 호울더(holder)(4)에 의해 Y 방향으로 이동가능한 Y방향 이동용 스테이지상에 장착된다.
시료 호울더(4)는 시료 호울더 고정용 금속기구(6)와 시료 호울더 고정용 스프링(8)을 사용하여 Y 방향 이동 스테이지에 고정된다.
Y 방향 이동 스테이지(12)의 위치를 측정하기 위한 거울(10,10)은 Y 방향 이동 스테이지(12)상에 설치된다.
거울(10,10)은 반사면의 역할을 하는 시료 호울더(4)에 대향하는 수직면을 가지고 있다.
Y 방향 이동 스테이지(12)는 X 방향 이동 스테이지(28)상에 설치된 한 쌍의 Y 방향 레일(34)상에 이동가능하도록 설치된다.
X 방향 이동 스테이지(28)는 베이스(46)상에 설치된 한쌍의 X 방향 레일(38,38)상에 이동가능하도록 설치된다.
Y 방향 이동 스테이지(12)는 Y 방향으로 Y 방향 이동 스테이지(12)를 이동시키기 위한 샤프트(30)와 모터(32)로 구성된다.
X 방향 이동 스테이지(28)는 X 방향으로 X 방향 이동 스테이지(28)를 이동시키기 위한 샤프트(36)과 모터(40)로 구성된다.
시료(160)의 위치 제어를 위해, 레이저 비임(44)은 위치 측정하기 위한 레이저 간섭계(42)가 설치된 Y 방향 이동 스테이지(12)에 고정된 미러(10)상에 입사되며, 그 위치는 반사된 레이저 비임과 입사된 레이저 비임간의 광 간섭을 이용하여 측정된다. X 방향으로의 위치 측정은 동일하게 행해진다.
제16도 및 제17도를 참조하면, 상기한 전자비임 묘화장치를 사용하는 가변성형법에 있어서, 묘화 데이터(170, 172)을 비트맵(bit map)(174)에 전개시키고 반복적으로 비임을 온/오프 시키는 동안 편향에 의해 시료의 거의 전면에 묘화를 행하는 레스터 스캔(raster scan)의 경우와는 달리, 묘화 데이터(170, 172)를 소정의 크기(예를 들어, 4um × 4um)(178)로 쇼트 분할(shot dividing)하고 전자비임을 이용하여 단지 필요한 부분에만 조사시키므로써 고속 묘화가 가능하게 된다.
전자비임을 이용한 묘화와 관련된 문제점중에서 주요한 것인 근접효과를 보정하기 위한 방법으로, LSI 패턴을 작은 부분들로 나누고 이 분할된 도형의 묘화시에 주어지는 전자비임 방사량을 조절하는 것이 가장 효과적인 방법으로 확립되었다.
상기 래스터 스캔 방법에 따르면, 노광량을 그 일정 편향율로 변조하는 것은 불가능하나, 반면 가변성형법에 따르면 상당히 큰 자유도(64톤(tone)과 같은)가 허용되며 전자비임 방사량은 쉽게 변조될 수 있다.
또한 이러한 관점에서, 가변성형법은 래스터 스캔 방법보다 우수하며 이러한 가변성형법에 따른 전자비임 묘화장치는 큰 근접효과를 갖는 매우 작은 LSI 패턴의 경우에 특히 바람직하다.
한편, LSI 패턴을 구성하는 대부분의 도형은 직사각형이므로, 쉽게 직사각형 잔자비임을 형성할 수 있는 가변성형법에 따른 전자비임 묘화장치에서는 아직 어떠한 문제도 없었다.
그러나 최근이 LSI 집적도를 대처하기 위해, 소정의 회전각으로 회전된 도형(이하, 회전도형)이 특히 메모리 장치를 위해 사용되게 되었다.
45。이 회전각을 갖는 회전도형이 메모리셀에서 가장 자주 사용되므로, 45。의 회전각을 갖는 회전도형은 때때로 전체 도형의 대략 80%를 차지한다.
상기한 가변성형형의 전자비임 묘화장치는 단 한 번의 조사로써 45。의 회전각을 갖는 회전도형을 묘화할 수 없으며, 45。의 회전각을 갖는 회전 도형의 묘화는 길다란 직사각형의 전자비임으로 도형을 근사화함으로써 행해진다.
제18도를 참조하여 그러한 근사화법에 대해 설명한다.
이 방법에 있어서, 삼각형(16)은 직사각형 비임(184, 186, 188)으로 순차적으로 묘화된다.
본 근사법에 따라 형성되는 LSI 패턴의 정확도에 이존하는 직사각형 비임의 짧은 변의 길이는 보통 대략 0.1㎛에서 0.5㎛의 범위내이다.
비록 인접한 직사각형 비임은 제18도에서 도시한 것처럼1/2 씩 중복되지만, 이러한 중첩이 없이도 묘화할 수 있다.
이 근사법에 따라, 더 많은 인접한 직사각형들이 중복되도록 직사각형 비임의 짧은 변을 충분히 작게하며, 45。의 회전각으로 회전된 도형 패턴을 고도로 정확하게 얻을 수 있다.
그러나 정확도를 향상시키기 위해서, 일 회전 도형을 묘화하기 위한 쇼트(shots)의 수는 증가된다.
예를 들어, 제19도의 (a)와 (b)를 참조하여, 4㎛의 정사각형의 최대 노광 비임 크기에 대해, 0。의 회전각을 갖는 정사각형은 단지 한 쇼트에 의해 형성된다, 반면에 90。의 회전각을 갖는 정사각형은 0.5㎛의 짧은 변을 이용한 근사법이 중첩이 없이 사용된다면 대략 16 배 정도의 쇼트를 필요로 한다.
따라서, 많은 수의 회전도형을 포함하는 LSI 를 묘화하는데는 긴 시간 간격이 요구된다.
묘화된 경사변의 정확도는 회전되지 않은 도혀의 변보다 낮다.
제20도 및 제21도를 참조하여, 상술한 문제를 해결한 가변성형형의 전자비임 묘화장치를 설명하겠다.
제20도를 참조하면, 전자비임 묘화장치는 소정의 회전각으로 이루는 변를 갖는 개구부(opening)가 있는 제 2 성형조리개(200)를 가지고 있다.
다른 구조의 장치는 제14도에서 도시한 전자비임 묘화장치와 실제적으로 동일하다.
제2성형조리개(200)의 구성을 제21도를 참조하여 설명하겠다.
제2성형조리개(200)는 45。의 경사변을 갖는 개구부(203)를 가지고 있다.
제22도에서 도시한 바와 같이, 상기 개구부를 갖는 제2성형 조리개(200)를 사용하여, 45。만큼 회전된 직사각형(204)은 예를 들어, 5 개의 영역(204a,204b,204c,204d,204e)으로 분할되면 5회의 노광으로 묘화될 수 있다.
따라서, 묘화를 위해 필요한 도형의 수와 시간을, 제18도 및 제19도에서 설명한 근사법에 비해 줄일 수 있다.
전자비임 노광에 의한 묘화에 요구되는 시간을 크게 줄이는 방법으로, 셀 프로젝션(cell projection)방법이 개발되었다.
그 방법에 따라, 메모리 장치에서와 같이 동일한 도형들의 그룹이 많은 수로 일정 간격으로 놓일 때는, 도형들의 그룹은 가변성형형의 전자비임 묘화장치에서 사용된 제2성형조리개에서 모두 형성되며, 예를 들어, 메모리셀부의 경우에는 도형의 그룹의 다수가 한 번에 일 쇼트에 의해 묘화된다.
이 방법에 따라 사용된 제2성형조리개의 일 예를 제23도에서 설명하겠다.
제23도를 참조하면, 이 방법에 따라 사용된 제2성형조리개(212)에는 직사각형 비임 크기 결정 개구부(214), 소자 분리용 메모리셀 패턴 개구부(216), 콘택홀(contact hole)용 메모리셀 패턴 개구부(218), 게이트 전극용 메모리셀 패턴 개구부(220), 및 배선용 메모리셀 패턴 개구부(222)의 5종류의 개구부가 형성된다.
그러므로 통상의 가변성형형 전자비임 묘화장치에서 대략 100 쇼트에 의해 형성되는 패턴을 포함할 수 있다.
실제에서는 메모리셀 이외의 주변회로를 위해 필요한 패턴을 고려하여, 결론적인 쇼트의 수는 단순하게 1/100 이하로 감소되지는 않으나, 메모리 장치와 같이 일정 간격으로 놓여진 많은 수의 동일한 도형을 갖는 장치를 묘화하기 위해 필요한 시간은 크게 감소될 수 있다.
그러나, 상술한 셀 프로젝션 방법에 따른 전자비임 묘화장치는 다음의 문제점을 가지고 있다.
가장 중요한 문제점은 도형의 크기와 각도의 변경에 대한 매우 작은 자유도이다.
이것은 사용될 것으로 예상된 모든 가능한 각도와 크기는 제2성형조리개를 형성하기 전에 제2성형조리개를 위해 준비되어야 하고, 일단 제2성형조리개가 형성되면 제2성형 조리개를 제조하는 경우를 제외하고는 준비된 각도와 크기는 변경될 수 없다.
상기 제2성형조리개는 쉽게 제작될 수 없으며, 고도한 반도체 프로세스 기술을 사용하더라도 수일 이상이 소요된다.
그러므로, 고속 묘화에 대하여 상술한 셀프로젝션 방법은 장래에 설계 변경은 있을 것 같지 않고, 대량 생산이 결정될 LSI 장치의 제조에 효과적으로 사용될 수는 있으나, 설계 변경에 기인하여 빈번히 바뀌는 패턴에 대해서는, 예를 들어, 프로토 타입 장치가 다양한 연구 개발을 통해 발전되고 다수의 그러한 제2성형조리개가 제조되어야 할 때에는 연구개발에 관련된 경비가 증가한다.
제21도에서 설명한 것같은 경사진 변을 갖는 제2성형 조리개를 사용한 방법은 셀프로젝션 방법보다 도형의 크기에 관하여 고도의 자유도를 갖지만, 또한 다음과 같은 문제점을 갖는다.
제22도에 도시한 바와 같은 패턴을 묘화할 때, 삼각형 비임과 직사각형 비임을 이용하여 묘화되고 현상되는 레지스트 패턴에 있는 도형의 조인트에 소위 에지 러프니스(edge roughness)(210)가 만들어지고, 상기 레지스트 패턴은 극히 정확하지 않다.
이것은 직사각형 비임의 조정에서의 사소한 실수에 의해서도 발생될 수 있다.
본 발명의 일 목적은 차세대 메모리 장치로 사용될 수 있는 임의의 회전각을 갖는 직사각형을 고속으로 묘화할 수 있으며 고도의 정확성을 갖는 전자비임 묘화장치, 및 상기 장치를 이용하여 묘화하는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 도형의 회전각과 크기에 관하여 높은 자유도를 제공하고 묘화 데이터의 양을 최소화 할 수 있는 전자비임 묘화장치를 제공하고, 상기 장치를 이용한 묘화방법을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 국면에 따른 전자비임 묘화장치는 노광비임을 발생하기 위한 노광비임 발생장치와, 노광비임을 소정의 형상으로 성형하기 위한 비임성형 마스크를 포함하는 비임성형장치와, 소정의 패턴이 묘화되는 시료를 장착하기 위한 사료장착장치로 구성된다.
비임성형장치와 시료장착장치는 시료의 묘화면을 따라 제1방향, 제1방향에 수직한 제2방향, 및 묘화면을 따라 회전방향으로 상대적으로 이동할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 국면에 따른 전자비임 묘화장치에서, 시료장착장치는 시료의 묘화면을 따라 제1방향으로 이동가능한 제1스테이지, 제1방향에 수직한 제2방향으로 이동가능한 제2스테이지, 및 묘화면을 따라 회전가능한 제3스테이지를 포함한다.
바람직하게는, 제2스테이지는 제1스테이지상에 설치되며, 제3스테이지는 제2스테이지상에 설치된다.
보다 바람직하게는, 제3스테이지의 회전각을 검출하기 위한 회전각 검출장치는 제3스테이지의 소정의 위치에 설치된다.
본 발명의 또 다른 국면에 따른 전자비임 묘화장치에서, 시료장착 장치는 시료의 묘화면을 따라 제1방향으로 이동가능한 제1스테이지와 제1방향에 수직한 제2방향으로 이동가능한 제2스테이지를 포함하며, 그리고 비임성형장치는 묘화면에 평행한 면내에서 비임성형마스크를 회전시키기 위한 회전장치를 포함한다.
본 발명의 또 다른 국면에 따른 전자비임묘화장치를 이용한 묘화방법은 다음의 공정를 포함한다.
시료는 시료장착장치상에 장착된다.
다음, 노광비임 발생장치에서 발생한 비임을 비임성형장치를 이용하여 소정의 형상으로 성형한다.
시료장착장치와 비임성형장치는 상대적으로 회전되는 것에 의해, 시료는 소정의 모양으로 성형된 노광비임으로 조사되어, 제1회전각을 갖는 제1패턴 및 제2회전각을 갖는 제2패턴이 시료상에 묘화된다.
더욱이, 제1패턴 및 제2패턴을 묘화하는 공정에서, 제1패턴이 묘화되고, 이어서 시료장착장치와 비임성형장치를 제1회전각과 제2회전각간의 차이에 해당하는 각 만큼 상대적으로 회전시키므로써 제2패턴이 묘화된다.
전자비임 묘화장치를 이용하여 비임성형장치와 시료장착장치사이에 임의의 회전각이 만들어진다.
그 결과, 상기 회전각에 의거한 회전각을 갖는 패턴은 단 한 번의 노광에 의하여 시료상에 쉽고 정확하게 묘화된다.
본 발명의 다른 국면에 따른 전자비임 묘화장치을 이용한 묘화 방법은 다음의 공정을 포함한다.
시료는 시료장착장치상에 장착된다.
다음에, 노광비임 발생장치에서 발생된 비임은 비임성형장치를 이용하여 소정의 모양으로 성형된다.
다음에, 시료장착장치와 비임성형장치가 상대적으로 회전된는 것에 의해 시료는 소정의 모양으로 성형된 노광비임으로 조사되어, 소정의 각도를 갖는 다수의 패턴이 시료상에 묘화된다.
또한, 시료상에 다수의 소정의 패턴을 묘화하는 공정에서, 동일한 회전각을 갖는 패턴은 그룹으로 분류하고, 각 그룹별로 상기 패턴이 묘화된다.
그러므로, 비임성형장치와 시료장착장치에 소정의 회전각을 만들기 위한 시간과 회전각을 측정하기 위한 시간은 감소되고, 소위 오버헤드 시간을 감소하는 것이 가능하다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하겠다.
본 발명의 제1실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하겠다.
본 실시예에 따른 전자비임 묘화장치의 구성은 실제적으로 제13도와 제14도를 참조하여 설명한 구성과 동일하므로, 그 구성에 대한 상세한 설명을 여기서는 하지 않고 단지 이 실시예에서 특징적인 X-Y 스테이지의 구조에 대해서만 설명한다.
제1도를 참조하면, Y 방향 이동 스테이지(2)는 X 방향 이동 스테이지(28)상에 설치된다.
Y 방향 이동 스테이지(2)는 X 방향 이동 스테이지(28)상에 설치된 한 쌍의 Y 방향 레일(34, 34)상에 이동가능하게 설치된다.
X 방향 이동 스테이지(28)는 베이스(46)상에 설치된 한 쌍의 X 방향 이동 레일(38, 38)상에 이동가능하게 설치된다.
Y 방향 이동 스테이지(2)에는 Y 방향으로 Y 방향 이동 스테이지(2)를 이동시키기 위한 드라이브 샤프트(30)와 모터(32)가 설치된다.
X 방향 이동 스테이지(28)에는 X 방향으로 X 방향 이동 스테이지(28)를 이동시키기 위한 드라이브 샤프트(36)과 모터(40)가 설치된다.
Y 방향 이동 스테이지(2)의 구조는 제2도와 제3도를 참조하여 상세히 설명된다.
시료 회전 스테이지(16)는 이동 스테이지(12)상에 설치된다.
회전 스테이지(16)는 스테이지 회전 벨트(18)와 드라이브 모터(20)에 의해 회전될 수 있다.
시료(14)는 시료 호울더(4)를 구비하는 시료 회전 스테이지(16)상에 설치 된다.
시료 호울더(4)는 시료 호울더 고정용 금속기구(6)와 시료 호울더 고정용 스프링(8)으로 구성된다.
시료 호울더 고정용 금속 기구(6)는 회전 스테이지(16)의 위치와 회전각을 측정하기 위한 측정용 마크(22)가 설치되어 있다.
이동 스테이지(12)상에 Y 방향 이동 스테이지(2)의 위치를 측정하기 위한 거울(10, 10)과 회전 스테이지(16)가 진동하는 것을 방지하기 위한 회전 스테이지 진동 스탑퍼(rotating stage vibration stopper)(24)가 설치되어 있다.
회전 스테이지(16)가 회전된 후에, 전자 비임을 사용하여 묘화 중심 좌표의 이동량(오프세트)과 회전각을 측정하기 위하여, 상기 측정용 마크(22)는 시료의 묘화면과 동일한 높이에 설치된다.
진동 스톱퍼(24)는, 시료(14)가 X 또는 Y 방향으로 이동하고 회전 스테이지(16)의 회전후에 묘화가 진행중인 동안에 시료(14)가 진동하지 않도록 회전 스테이지(16)을 고정한다.
주목해야 할 것은 상기 구조에서 드라이브 모터(20)를 갖는 벨트구동식 회전기구는 회전 스테이지(16)를 위해 사용되나, 드라이브 모터에 의해 직접적으로 구동되는 직접 구동식을 사용할 수도 있다는 것이다.
이러한 구조의 사용으로 노광비임의 패턴에 따라 임의의 회전각을 시료에 제공할 수 있다.
제4도는 상기 실시예의 전자비임 묘화장치를 이용하여 시료(14)상에 묘화된 회전각 α를 갖는 패턴 P1 을 나타낸 도면이고, 제5도는 종래 기술에 따라 형성된 회전각 α을 갖는 패턴 P1을 나타낸 도면이다.
제6도에서 설명한 바와 같이, 회전각θ를 갖는 묘화 패턴에서 도형의 중심(x, y)으로부터 도형의 높이(h)를 결정하는 변에 수직한 선이 그려지고, 상기 수직선과 x 축간의 각도는 회전각 θ라 한다.
이하, 상기 전자비임 묘화장치를 이용한 묘화 방법에 포함된 공정을 제7도 및 제8도를 이용하여 설명한다.
공정 10(이하, 단지 S10이라함)에서, 전체의 묘화 데이타에 포함된 직사각형을 위한 모든 각도가 계산되고, 상기 직사각형들을 회전각 90。xn(n=0, 1, 2, 3, ···)(이하, 회전각 90。xn 이라한다)을 갖는 일 그룹과 나머지로 분류한다.
다음에 S20에서는 회전각 90。xn 이외의 회전각을 갖는 패턴들은 동일한 회전각을 갖는 패턴의 그룹들로 더욱 분류된다.
S30에서, 시료 회전 스테이지의 회전명령과 패턴의 기본 패리미터들(직사각형, 중심좌표, 폭과 높이에 대한)로 구성된 묘화 데이터가 작성된다.
이 때, 묘화 데이터량은 회전각의 사용에 의해 종래보다 적고, 동일한 회전각에 의한 패턴의 그룹핑은 스테이지의 회전과 관련된 오버헤드 타임(스테이지 회전을 위한 시간, 측정용 마크를 측정하기 위한 시간, 등)을 감소시킬 수 있다.
S40에서, 시료(14)는 시료 호울더(4)에 장착되며, 회전 스테이지상의 측정용 마크(22)의 위치는 스테이지의 유지를 위한 레이저 간섭계(14)와 전자 비임을 이용한 스캐닝(scanning)에 의해 측정된다.
상기 측정은 묘화를 위한 좌표계의 원점과 축을 결정한다.
S50에서, 회전각 90。Xn을 갖는 직사각형은 종래의 방법으로 묘화 된다.
다음에 S60에서는, 회전 스테이지는, 예를 들어, 회전각 α를 갖는 묘화 데이터의 경우에 각도 α 만큼 시계방향으로 회전된다.
S70에서, 회전 스테이지(16)상의 측정용 마크(22)는 S40 에서와 동일한 방식으로 측정되고, 묘화를 위한 좌표계 원점의 이동량(옵셋트량)과 회전각이 계산된다.
이 때 허용되는 각도오차 dθ 때문에, 계산된 회전각이 각도 α。± dθ내에 있는 경우에는 다음 공정으로 진행하고, 그 각도내에 있지 않은 경우에는 회전 스테이지의 회전각을 미세하게 조정한다.
S80에서, 회전각α를 갖는 직사각형은 종래의 가변성형법과 동일한 방식으로 묘화된다.
주목해야 할 것은 다른 회전각을 갖는 패턴이 있으면 S60에서 S80 까지의 공정은 모든 패턴이 묘화될 때까지 반복적으로 수행된다는 것이다.
상기 방법을 사용함으로써 임의의 크기와 임의의 각도를 갖는 다수의 회전 패턴을 쉽고 정확하게 묘화할 수 있게 된다.
제8도는 묘화 패턴(48)에 포함된 패턴들이 그룹핑되는 방법을 나타낸 도면이다.
패턴 PA, PB와 PC는 각각 0。 의 회전각을 가지며, 패턴 PD, PE와 PF는 각각 α。 의 회전각을 가지며, 그리고 패턴 PG, PH와 PI는 β。 의 회전각을 갖는 묘화 패턴이다.
이 패턴들은 우선 회전각 90。xn을 갖는 그룹 G10과 이외의 회전각을 갖는 패턴의 그룹 G20 으로 분류된다.
그룹 G20 에 포함된 묘화 패턴은 회전각 α。를 갖는 그룹 G40 과 회전각 β。를 갖는 그룹 G30 으로 더욱 분류된다.
상기 구조를 갖는 전자비임 묘화장치와 그 장치를 이용한 묘화방법은 다음의 효과를 가져온다.
(1) 고속 묘화
고속 묘화에 있어서, 거의 모든 도형이 포함하는 메모리 장치가 회전각을 갖는 직사각형으로 묘화될 때, 묘화를 위해 종래의 전자비임 노광장치를 이용한 종래 방법에 따르면 대략 30 시간이 소요되지만, 본 발명에 따르면 임의의 회전각을 갖는 다수의 직사각형은 일 쇼트(shot)에 의해 묘화될 수 있으므로 직사각형의 회전각과 크기를 전혀 제한함이 없이 대략 수 시간 이하만이 소요된다.
(2) 묘화 정확도
묘화 도형의 정확도의 관점에서, 제18도 및 제19도에서 설명한 것처럼, 직사각형 비임으로 도형들을 근사화시키는 직사각형 비임만을 이용한 가변성형법에서, 경사변의 정확도는 특히 좋지 않다.
제22도에 나타낸 직사각형이 제21도에서 설명한 바와 같이, 제2성형조리개로 성형된 삼각형 비임으로 묘화되면, 쇼트의 연결점에 에지 러프니스(edge roughness)가 만들어진다.
그러나, 이 실시예에서 회전각을 갖는 직사각형은 종래 기술에 의해 90。 xn의 회전각을 갖는 직사각형을 묘화하는 경우와 동일한 정확도로 묘화될 수 있다.
(3) 도형의 회전각과 크기에 대한 자유도
이 실시예의 전자비임 노광장치에 따르면, 도형의 크기와 회전각에 대한 자유도가 높으며, 기본적으로 아무런 제한이 없다.
(4) 묘화 데이터량
회전 직사각형을 나타내기 위한 묘화 데이터량을 제9도를 참조하여 설명하겠다.
종래 기술에 있어서, 사다리꼴(삼각형을 포함)은 도형의 중심(x, y), 우경사변과 좌경사변의 각도를 나타내는 2개의 패리미터(lw, rw), 그리고 도형의 종류(사다리꼴)로 이루어진 7개의 패리미터들로 표현된다.
만약에, 예를 들어, 2바이트의 영역이 묘화 데이터량으로 7개의 패리미터의 각각에 할당되면, 사다리꼴을 나타내기 위해 필요한 묘화 데이터량은 14 바이트가 된다.
종래의 방법에서는, 회전된 도형 또는 정사각형은 x 축 또는 y 축에 평행한 선으로 분할된 다수의 사다리꼴로 표현되어야 한다.
예를 들어, 회전된 정사각형을 표현하기 위해서는 최소한 2 개의 사다리골(삼각형)이 필요하므로, 최소한 28 바이트가 묘화 데이터량으로 필요 하게 된다.
사다리꼴과 삼각형으로써 회전된 직사각형을 표현하기 위해서는, 최소한 3 개의 사다리꼴이 필요하며, 그러므로 상당히 큰 묘화 데이터량이 필요하다.
그러나 이 실시예에서는 전부해서 12 바이트가 묘화 데이터량으로 필요 하며, 이 중에서 10 바이트는 하나의 직사격형을 표현하기 위해서이고 2 바이트는 하나의 회전각을 표현하기 위한 것이다.
제10도에서 설명한 바와 같이, 회전각의 정보가 가능한한 작으면, 묘화 데이터량은 더욱 감소된다.
현재 관심을 끄는 기억 장치에서는, 거의 모든 도형이 동일한 회전각을 갖는 제10도에서 나타낸 표현방법에 따라, 전체의 데이터량에서 회전각과 관련된 데이타의 비율은 거의 무시할 수 있을 만큼 적다.
따라서, 본 실시예에서 전체의 데이터량은 최소한 종래의 방법에서 요구되었던 것의 1/2로 감소될 수 있다.
본 발명의 제2실시예는 제11도와 관련하여 설명하겠다.
이 실시예에서, 임의의 회전각을 갖는 전자 비임을 제공하기 위해서 직사각형 비임을 성형하는 전자 비임 칼럼(56)을 회전시키며, 다른 구조는 제13도 및 제14도에서 나타낸 종래의 것과 실제적으로 동일하다.
전자 비임 칼럼(56)은 시료 챔버(workpiece chamber)상에 설치되며, 전자 비임 칼럼(56)을 진공으로 유지하기 위한 칼럼 쉴드 챔버(column shield chamber)(56)으로 덮여 있다.
전자 비임 칼럼(56)은 구동벨트(52)를 갖는 드라이브 모터(54)의 구동력에 의해 회전되도록 만들어진다.
전원 공급 로드(power supply rods)(62, 64)는 드라이브 모터(54)에 전원을 공급하기 위해 설치된다.
상기 구조를 이용하여, 전자 비임 칼럼(56)를 정확하게 회전시키고 이동시키므로 임의의 회전각을 갖는 직사각형의 전자비임을 얻는다.
상기 구조를 이용하여, 제1실시예에 따른 전자비임 묘화장치에 의해 초래되는 것과 동일한 기능과 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 제3실시예는 제12도를 참조하여 설명하겠다.
제3실시예에 따른 전자비임 묘화장치는 상기 전자비임 묘화장치내에 제1성형조리개(66)와 제2성형조리개(77)를 회전시키도록 구성되고, 다른 구조는 제13도 및 제14도에서 나타낸 종래의 경우와 실제적으로 동일하다.
제1성형조리개(66)와 제2성형조래개(77)의 주변부에서는 각각 모터(68)와 모터(72)가 설치되고, 모터를 회전시킴으로 제1성형조리개(66)와 제2성형조리개(77)를 소정의 양만큼 회전시키고 임의의 회전각을 갖는 직사각형의 비임을 성형한다.
제3실시예에서, 제1실시예에 따른 전자비임 묘화장치에 의해 초래된 것과 동일한 기능과 효과를 얻는다.
본 발명에 따른 전자비임 묘화장치에 있어서, 비임성형장치와 시료장착장치는 묘화면을 따라 회전 방향으로 상대적으로 이동될 수 있다.
그러므로 비임성형장치와 시료장착장치간에 임의의 회전각을 만들 수 있다.
그 결과, 상기 회전각에 따른 회전각을 갖는 패턴을 쉽고 정확하게 단 한 번의 노광에 의해 시료에 묘화할 수 있다.
따라서, 반도체 장치를 제조하기 위해 요구되는 시간을 줄일 수 있으며, 제조된 반도체 장치는 종래보다 빠르게 출하될 수 있다.
본 발명의 일 국면에 따른 전자비임 묘화장치를 이용한 묘화방법에 있어서, 동일한 회전각을 갖는 패턴은 그룹으로 분류되고, 각 그룹별로 패턴이 묘화된다.
따라서, 비임성형장치와 시료장착장치간의 소정의 회전각을 만들기 위한 시간이 감소되므로 오버헤드 타임 또한 줄일 수 있다.
그러므로, 반도체 장치의 제조를 위해 소요되는 시간은 종래보다 짧아질 수 있으며, 반도체 장치는 시장에 더 일찍 공급될 수 있다.
더욱이, 본 발명의 다른 국면에 따른 전자비임 묘화장치을 이용한 묘화방법에 있어서, 제1패턴이 묘화된 후, 시료장착 장치와 비임성형 장치는 제1회전각과 제2회전각간의 차이에 해당하는 각도 만큼 상대적으로 회전된다.
그러므로 비임성형장치와 시료장착장치간의 소정의 회전각을 만들기 위한 시간와 회전각을 측정하기 위한 시간은 감소되며, 소위 오버헤드 타임은 더욱 작아질 수 있다.

Claims (8)

  1. 노광비임을 발생하기 위한 노광비임 발생장치와, 상기 노광비임을 소정의 형상으로 성형하기 위한 비임 성형마스크를 구비하는 비임성형 장치와, 그리고 상기 노광비임이 조사(irridation)되어 소정의 패턴이 묘화되는 시료를 장착하기 위한 시료장착장치를 포함하며, 상기 비임성형장치와 상기 시료장착장치가 상기 시료의 묘화면을 따라 제1방향, 제1방향에 수직한 제2방향, 및 상기 묘화면을 따라 회전 방향으로 상대적으로 이동할 수 있는 전자비임 묘화장치
  2. 노광비임을 발생하기 위한 노광비임 발생장치와, 상기 노광비임을 소정의 형상으로 성형하기 위한 비임성형 마스크를 포함하는 비임성형장치와, 그리고 상기 노광비임이 조사되어 소정의 패턴이 묘화되는 시료를 장착하기 위한 시료장착장치를 포함하며, 상기 시료장착장치가 상기 시료의 묘화면을 따라 제1방향으로 이동 가능한 제1스테이지, 제1방향에 수직한 제2방향으로 이동가능한 제2스테이지, 및 상기 묘화면을 따라 회전가능한 제3스테이지를 갖는 전자비임 묘화장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2스테이지가 제1스테이지상에 설치되고, 상기 제3스테이지는 상기 제2스테이지상에 설치되는 전자비임 묘화장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제3스테이지의 회전각을 검출하기 위한 회전각 검출장치가 상기 제3스테이지의 소정의 위치에 설치되는 전자비임 묘화장치.
  5. 노광비임을 발생하기 위한 노광비임 발생장치와, 상기 노광비임을 소정의 형상으로 성형하기 위한 비임성형 마스크를 구비하는 비임성형장치와, 그리고 상기 노광비임이 조사되어 소정의 패턴이 묘화되는 시료를 장착하기 위한 시료장착장치를 포함하며, 상기 시료장착장치가 상기 시료의 묘화면을 따라 제1방향으로 이동가능한 제1스테이지, 및 상기 제1방향에 수직한 제2방향으로 이동가능한 제2스테이지를 가지며, 상기 비임성형장치가 상기 묘화면에 평행한 평면내에서 상기 비임 성형 마스크를 회전하기 위한 회전장치를 구비하는 전자비임 묘화장치.
  6. 시료장착장치에 시료를 장착하는 공정과, 노광비임 발생장치에서 발생된 노광비임을 비임성형장치를 이용하여 소정의 형상으로 성형하는 공정과, 상기 시료장착장치와 상기 비임성형장치를 상대적으로 회전시키는 것에 의해 상기 소정의 형상으로 성형된 노광비임이 상기 시료에 조사되어 상기 시료에 소정의 회전각을 가지는 패턴이 묘화되는 공정을 포함하는 전자비임 묘화장치를 이용한 묘화방법.
  7. 상기 시료장착장치에 시료를 장착하는 공정과 노광비임 발생장치에서 발생된 노광비임을 비임성형장치를 이용하여 소정의 형상으로 성형하는 공정과, 상기 시료장착장치와 상기 비임성형장치를 상대적으로 회전시키는 것에 의해 상기 소정의 형상으로 성형된 노광비임이 상기 시료에 조사되어, 상기 시료에 소정의 회전각을 가지는 패턴이 복수회 묘화되는 공정을 포함하여, 상기 시료에 소정의 패턴을 복수회 묘화하는 공정에서, 동일한 회전각을 가지는 패턴으로 그룹별로 분류되고, 각 그룹별로 패턴이 묘화되는 전자비임묘화장치를 이용하는 묘화방법.
  8. 시료장착장치에 시료를 장착하는 공정과, 노광비임 발생장치에서 발생된 노광비임을 비임성형장치를 이용하여 소정의 형상으로 성형하는 공정과, 상기 시료장착장치와 상기 비임성형장치를 상대적으로 회전시키는 것에 의해 상기 소정의 형상으로 성형된 노광비임이 상기 시료에 조사되어, 상기 시료에 제1회전각을 갖는 제1패턴과 제2회전각을 가지는 제2패턴이 묘화되는 공정을 포함하여, 상기 제1패턴과 상기 제2패턴이 묘화되는 공정은, 상기 제1패턴을 묘화한 후에, 제1회전각과 제2회전각과의 차이의 각도만큼 상기 시료장착장치와 비임성형장치를 상대적으로 회전시켜 제2패턴의 묘화를 행하는 전자비임 묘화장치를 이용한 묘화방법.
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