JPH0541349A - 荷電粒子露光装置とその調整方法 - Google Patents

荷電粒子露光装置とその調整方法

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JPH0541349A
JPH0541349A JP3196936A JP19693691A JPH0541349A JP H0541349 A JPH0541349 A JP H0541349A JP 3196936 A JP3196936 A JP 3196936A JP 19693691 A JP19693691 A JP 19693691A JP H0541349 A JPH0541349 A JP H0541349A
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JP
Japan
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charged particle
particle beam
stage
electron beam
deflection electrode
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JP3196936A
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Akio Yamada
章夫 山田
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子ビームやイオンビーム等によって微細パ
ターンを形成する荷電粒子露光装置に関し、露光条件の
設定に際してステージを移動させる必要のない荷電粒子
露光装置とその調整方法の提供を目的とする。 【構成】 照射される荷電粒子ビームの電流値をステー
ジ8上に設けられたファラデーカップ93で検出し、荷電
粒子ビームが収束する位置をステージ8上に設けられた
マークパターン91で検出する露光装置であって、偏向電
極65が荷電粒子ビームを偏向させることが可能な領域内
のステージ8上に、マークパターン91とファラデーカッ
プ93が設けられてなるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子ビームやイオンビー
ム等によって微細パターンを形成する荷電粒子露光装置
に係り、特に露光に先立って行われる調整作業の時間短
縮が可能な荷電粒子露光装置とその調整方法に関する。
【0002】半導体集積回路素子の微細パターンを形成
する方法として長年フォトリソグラフィが利用されてき
たが、半導体集積回路素子の高集積度化が進展するに伴
って微細パターンを形成する方法として、光の代わりに
電子ビームやイオンビーム等の荷電粒子ビームを利用す
る新しい露光方法が脚光をあびている。
【0003】しかるに現在実用化されている電子ビーム
露光装置の主流は矩形パターンを繋ぎ微細パターンを形
成する方式であり、例えば描画されるパターンの線幅を
細くするために基本となる矩形パターンを小さくする
と、単位面積当たり露光ショット数が増加してスループ
ット、即ち露光装置の処理能力が低下する。
【0004】そこで電子ビームの通過領域中に繰り返し
使用される複数の基本パターンを具えたブロックマスク
を設け、ブロックマスクの複数の基本パターンの中から
任意の基本パターンを選択して繋ぎ合わせることによ
り、所望する微細パターンを短時間で形成できるブロッ
ク露光方式といわれる方法の実用化が検討されている。
【0005】
【従来の技術】図2は電子ビーム露光装置の構成を示す
模式図、図3はブロックマスクの一例を示す図、図4は
従来の電子ビーム露光装置の主要部を示す模式図であ
る。
【0006】ブロック露光方式により所望の微細パター
ンを形成する電子ビーム露光装置は図2に示す如く、電
子ビーム1を放出する電子銃2、電子ビーム1の断面を
整形する電子ビーム整形部3、基本パターンを選択する
基本パターン選択部4、および試料5の面に微細パター
ンを描画するビーム照射部6で構成されている。
【0007】電子ビーム整形部3は電子銃2から放出さ
れ広がった電子ビーム1を平行にする電子レンズ31と、
電子レンズ31によって平行にされた電子ビーム1の断面
を矩形に整形する矩形開孔板32と、矩形開孔板32によっ
て整形された電子ビーム1を再び収束させる電子レンズ
33とで構成されている。
【0008】また基本パターン選択部4は予め複数の基
本パターンが形成されてなるブロックマスク41と、基本
パターンから任意のパターンを選択する第1ブロック偏
向電極42および第2ブロック偏向電極43を有し、第2ブ
ロック偏向電極43はブロックマスク41の前後に配した偏
向電極43a、43b、43c、43dで構成されている。
【0009】ブロックマスク41は図3(a) に示す如く形
状の異なる複数の基本パターン47a、47b、47c、47d
を有し、かかる基本パターンは図3(b) に示す如く中央
に板厚の極く薄い領域を有するSi等の半導体や金属から
なる基板46に、エッチング技術等を利用して複数の各種
形状の貫通穴を設けることによって形成されている。
【0010】基本パターン選択部4は第1ブロック偏向
電極42および第2ブロック偏向電極43の他にブロックマ
スク41の前に電子レンズ44を有し、電子レンズ44の作用
で平行になった電子ビーム1の断面形状は基本パターン
通り整形され、更にブロックマスク41の後に設けられた
電子レンズ45の作用で元のビーム軸上に戻される。
【0011】なお図において第2ブロック偏向電極43c
と43dの間に設けられたブランキング電極48は、第1ブ
ロック偏向電極42および第2ブロック偏向電極43とは異
なり基本パターンの選択に関係なく、露光に際して電子
ビーム1を通過または遮断する光学カメラにおけるシャ
ッターに相当する電極である。
【0012】更にビーム照射部6は選択された基本パタ
ーンを縮小する電子レンズ61、円形開孔板62および電子
レンズ63と、基本パターンにより断面が整形された電子
ビーム1を試料5の面上に収束させる電子レンズ64と、
収束させたた電子ビーム1を試料5の面の所定の領域内
に偏向させる露光偏向電極65とで構成されている。
【0013】かかる電子ビーム露光装置を制御する制御
装置7は信号バス71を介してCPU等に接続された露光
制御部72と、第1ブロック偏向電極42を駆動するDAコ
ンバータ73および増幅器74と、第2ブロック偏向電極43
を駆動するDAコンバータ75および増幅器76と、ブラン
キング電極48を駆動する増幅器77と、露光偏向電極65を
駆動するDAコンバータ78および増幅器79を具えてい
る。
【0014】繰り返し使用される基本パターンの少ない
微細パターンを形成する際はブロック露光方式の特長を
発揮できないが、例えばDRAM(dynamic random acc
essmemory)等では露光面積の殆どが基本パターンの繰
り返しであり、単位面積当たり露光ショット数が減少し
てスループットを大幅に増大させることができる。
【0015】以下図4により従来の電子ビーム露光装置
におけるビーム照射部6を更に詳細に説明する。試料5
はXY方向に移動自在なステージ8に載置されステージ
8にはマークパターン81が刻まれている。電子レンズ64
の下に例えばフォトダイオード等からなる反射電子検出
器82が設けられており、反射電子のマークパターン81に
よる変化を検知することによって電子ビーム1が収束す
る位置を検出できる。
【0016】またステージ8のマークパターン81から離
れた位置にファラデーカップ83が設けられている。ファ
ラデーカップ83は絶縁体84によってステージ8から絶縁
され上部が開口した円筒状導体85を有し、円筒状導体85
から接地側に流れる電流を電流計86で検知することによ
り入射された電子ビーム1の電流値を検出できる。
【0017】上記のブロック露光方式により微細パター
ンを形成する電子ビーム露光装置では、電子ビームを本
来のビーム軸から大きく偏向させて基本パターンを選択
したあと再び本来のビーム軸に戻しており、露光された
基本パターンの位置ずれや電子ビームに陰りが生じやす
いという問題がある。そこで露光に先立ってマークパタ
ーン81による基本パターンの位置ずれ検出や、ファラデ
ーカップ83による電子ビーム1の電流値検出を繰り返し
行うことによって、基本パターンの位置ずれや電子ビー
ムの陰りを生じることのない最適の露光条件を設定する
必要がある。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の電子ビ
ーム露光装置ではマークパターンとファラデーカップが
ステージ上の離れた位置に設けられており、基本パター
ンの位置ずれと電子ビームの陰りを繰り返し検出するに
はその都度ステージを移動させる必要がある。その移動
距離にもよるがステージの移動・静定には1回当たり通
常約 100msの時間を必要とし、各基本パターンを露光す
る都度ステージの移動・静定を繰り返し行うことによっ
て多くの時間が浪費される。その結果、単位面積当たり
露光ショット数を減らしてもスループットが増加しない
という問題があった。
【0019】本発明の目的は露光条件の設定に際してス
テージを移動させる必要のない荷電粒子露光装置とその
調整方法を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】図1は本発明になる荷電
粒子露光装置の主要部を示す模式図である。なお全図を
通し同じ対象物は同一記号で表している。
【0021】上記課題は少なくともステージ8上に載置
された試料5の面に荷電粒子ビームを収束せしめる電子
レンズ64と、収束せしめた荷電粒子ビームを試料5面の
所定の領域内に偏向せしめる偏向電極65を有し、且つ、
照射される荷電粒子ビームの電流値をステージ8上に設
けられたファラデーカップ93で検出し、荷電粒子ビーム
が収束する位置をステージ8上に設けられたマークパタ
ーン91で検出する露光装置であって、偏向電極65が荷電
粒子ビームを偏向させることが可能な領域内のステージ
8上に、マークパターン91とファラデーカップ93が設け
られてなる本発明の荷電粒子露光装置によって達成され
る。
【0022】
【作用】図1において偏向電極が荷電粒子ビームを偏向
させることが可能な領域内のステージ上に、電流検出用
のファラデーカップと位置検出用のマークパターンが設
けられてなる本発明の荷電粒子露光装置は、荷電粒子ビ
ームを偏向させることで電流値の検出と位置の検出を交
互に行うことができる。
【0023】即ち、露光条件の設定に際してステージを
移動させる必要のない荷電粒子露光装置とその調整方法
を実現することができる。その結果調整時におけるステ
ージの移動が無くなってスループットを大幅に増大させ
ることが可能になる。
【0024】
【実施例】以下図1により本発明の実施例を詳細に説明
する。マークパターン91は幅が数μm 以下、ファラデー
カップ93は内径が2mm程度であるがステージを移動せず
位置と電流値を検出するには、マークパターン91とファ
ラデーカップ93を偏向電極65が電子ビームを偏向させる
領域(±1〜2mm程度)内に設置する必要がある。
【0025】図においてステージ8に植設されたファラ
デーカップ93は円筒状導体95と絶縁体94からなり、上部
が開口し内径に比べて深さの大きい円筒状導体95は数マ
イクロアンペア程度の電流を検出可能な電流計96を介し
て接地され、更に例えばセラミック等からなる絶縁体94
によって周囲がステージ8から絶縁されている。
【0026】またマークパターン91を具えた電子反射素
子97は電流が導通可能なよう円筒状導体95の上縁に装着
されている。内径が2mm程度の円筒状導体95に装着する
ため電子反射素子97は極めて小さくする必要があり、例
えばシリコン等からなる基板98にマークパターン91を形
成し蒸着等によって金属皮膜99を生成している。
【0027】例えば偏向電極65によって偏向されていな
い電子ビーム1を電子反射素子97に入射させると、電子
反射素子97において反射された電子は電子レンズ64の下
に設けられた反射電子検出器82によって拾われ、マーク
パターン91による反射電子の変化を検知することによっ
て電子ビーム1が収束する位置を検出できる。
【0028】電子反射素子97はファラデーカップ93を構
成する円筒状導体95の上縁に装着されており、電子反射
素子97上のマークパターン91とファラデーカップ93は偏
向電極65が電子ビームを偏向させる領域内にある。した
がって偏向電極65を用いて電子ビーム1を偏向すること
によって電子ビーム1の電流値を検出できる。
【0029】なお電子ビーム1が収束する位置を検出す
るに際して偏向されていない電子ビーム1の代わりに、
偏向電極65によって所定の方向に偏向された電子ビーム
1を電子反射素子97に入射せしめ、電流値の検出に際し
て偏向電極65によって反対側に偏向された電子ビーム1
を円筒状導体95に入射させてもよい。
【0030】このように偏向電極が荷電粒子ビームを偏
向させることが可能な領域内のステージ上に、電流検出
用のファラデーカップと位置検出用のマークパターンが
設けられてなる本発明の荷電粒子露光装置は、荷電粒子
ビームを偏向させることで電流値の検出と位置の検出を
交互に行うことができる。
【0031】即ち、露光条件の設定に際してステージを
移動させる必要のない荷電粒子露光装置とその調整方法
を実現することができる。その結果、調整時におけるス
テージの移動が無くなってスループットを大幅に増大さ
せることが可能になる。
【0032】
【発明の効果】上述の如く本発明によれば露光条件の設
定に際してステージを移動させる必要のない荷電粒子露
光装置とその調整方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明になる荷電粒子露光装置の主要部を示
す模式図である。
【図2】 電子ビーム露光装置の構成を示す模式図であ
る。
【図3】 ブロックマスクの一例を示す図である。
【図4】 従来の電子ビーム露光装置の主要部を示す模
式図である。
【符号の説明】
1 電子ビーム 5 試料 8 ステージ 64 電子レンズ 65 偏向電極 82 反射電子検出器 91 マークパターン 93 ファラデーカップ 94 絶縁体 95 円筒状導体 96 電流計 97 電子反射素子 98 基板 99 金属皮膜

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくともステージ(8) 上に載置された
    試料(5) の面に荷電粒子ビームを収束せしめる電子レン
    ズ(64)と、収束せしめた該荷電粒子ビームを該試料(5)
    面の所定の領域内に偏向せしめる偏向電極(65)を有し、 且つ、照射される該荷電粒子ビームの電流値を該ステー
    ジ(8) 上に設けられたファラデーカップ(93)で検出し、
    該荷電粒子ビームが収束する位置を該ステージ(8) 上に
    設けられたマークパターン(91)で検出する露光装置であ
    って、 該偏向電極(65)が該荷電粒子ビームを偏向させることが
    可能な領域内の該ステージ(8) 上に、該マークパターン
    (91)と該ファラデーカップ(93)が設けられてなることを
    特徴とする荷電粒子露光装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の荷電粒子露光装置におい
    て荷電粒子ビームの収束位置を検出するに当たり、偏向
    電極(65)によって偏向されていない荷電粒子ビームをマ
    ークパターン(91)に入射せしめ、 且つ、該荷電粒子ビームの電流値を検出するに当たりス
    テージ(8) を移動させることなく、該偏向電極(65)によ
    って偏向された該荷電粒子ビームをファラデーカップ(9
    3)に入射させることを特徴とする調整方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の荷電粒子露光装置におい
    て荷電粒子ビームの収束位置を検出するに当たり、偏向
    電極(65)によって偏向された荷電粒子ビームをマークパ
    ターン(91)に入射せしめ、 且つ、該荷電粒子ビームの電流値を検出するに当たりス
    テージ(8) を移動させることなく、該偏向電極(65)によ
    って偏向された該荷電粒子ビームをファラデーカップ(9
    3)に入射させることを特徴とする調整方法。
JP3196936A 1991-08-07 1991-08-07 荷電粒子露光装置とその調整方法 Withdrawn JPH0541349A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003115430A (ja) * 2001-10-02 2003-04-18 Nikon Corp 荷電粒子線露光装置
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US20140098380A1 (en) * 2002-08-02 2014-04-10 Paul E. Fischione Method for Preparing Specimens for Microscopy
CN113270306A (zh) * 2021-05-19 2021-08-17 中国科学院电工研究所 一种具有选择功能的法拉第杯装置

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