JPS5854632A - 電子ビ−ム露光方式 - Google Patents

電子ビ−ム露光方式

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Publication number
JPS5854632A
JPS5854632A JP56154217A JP15421781A JPS5854632A JP S5854632 A JPS5854632 A JP S5854632A JP 56154217 A JP56154217 A JP 56154217A JP 15421781 A JP15421781 A JP 15421781A JP S5854632 A JPS5854632 A JP S5854632A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electron beam
amount
exposure
substrate
drift
Prior art date
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Pending
Application number
JP56154217A
Other languages
English (en)
Inventor
Bunro Komatsu
小松 文朗
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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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP56154217A priority Critical patent/JPS5854632A/ja
Publication of JPS5854632A publication Critical patent/JPS5854632A/ja
Pending 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)

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】 この発明は、半導体装置の)臂ターン形成の際電子ビー
ムを照射して露光を行なう電子ビーム露光方式に関する
一般忙半導体集積回路等の半導体装置を製造するには、
半導体基板の表面に回路のΔターyを形成する必要があ
り、このΔターン形成には。
通常紫外線等の光を刹用したホトリソグラフィーが用い
られ石・ところで、近年集積回路は、さもに高い集積化
が要求されるため、ノターン形成にはよ勤黴細な加工技
術が必要とtsている・そのために、善にIlターン形
成の際に必要な感光性樹lllWc対する露光を上記の
ような紫外傾向にある・ この電子ビームによる露光方法は、!スクデツンタを先
は半導体基板の表面に例えば電子♂−ム用感光性樹脂膜
を形成し、電子ビームを照射する・この電子ビームは、
通常固定された電子C−五発生装置から発生し、この電
子ビーム発生装置は例えば電子銃、コンデンサレンズ系
プラン中ンダ電極、アライメン)コイル系、アノ−チャ
ー(電子ビームを通す穴を有するプレート)、対向電極
および外囲器であるライナーチ1−デ等からなる。ここ
で、電子ビームを半導体麹層゛の表面の所定の位置に正
確忙照射するには、通常マスクブランクまたは半導体基
板を移動して行ない、電子ビームの進行方向は予め対向
電極の電界等により調整された後、照射中は変動C以下
ビームドリフトと称する)が生じないようにする必要が
ある・しかしながら、従来では電子ビームを照射中にお
いて、例えば上記コンデンサレンズ系の励磁電流等によ
る熱の影響、およびア・や−チャーで感光性樹脂が付着
して生ずるチャーシア、デ等の影響にょ)電子ビームの
進行方向がライナーチー−プ内で変動する場合がある。
このような電子ビームの変動、すなわちビームドリフト
量は上記コンデンサレンズ系のコイル電流等を変化させ
ない場合でも約0.2μ鯛程度まで生ずることがあシ、
また上記コイル励磁電流等を変化させ九場合にはビーム
)’177)量は約2. O11m位になることもある
。したがって、従来の電子ビーム露光方式では、露光中
にビームトリラドが生じて、/#ターン形成の精度を著
しく損う欠点がある。
ζめ豐鴨は、上記の事情を鑑みてなされたものテ、電子
ビームの照射による露光中和ビームドリフト量を測定し
、このビームドリフト量に応じて電子ビームの進行方向
を補正して、マスクブランクまたは半導体基板に対する
露光を正確に行なうことができ、それによって高精度の
・譬ターン形成を得ることのできる電子ビーム露光方式
を提供することを目的とする・ 以下図面を参照してこの発明の一実施例について説明す
る。第1図は、この発明の一実施例に係る電子ビーム露
光方式の構成(但し必要な部分のみ)を示すもので、電
子ビーム11は電子ビーム発生装置12から発生する・
この電子ビーム発生装置12には、電子ビーム11を出
力する電子銃13が設けられ、この電子銃13からの電
子ビーム11の進行方向を調整する対向電極14m、1
4bが設けられている。この電子ビーム11を/4ター
ン形成を行がう叩スクデランクまたは半導体基板15に
照射して露光が行なわれ、この半導体基板15は、例え
ばX。
Y方向に移動可能なステージ16上に設置される・さら
に、このステー−/1#上には予め所定の・譬ターン形
成がなされた試料用半導体素子11が設−される。この
素子11は、例えば第2図(平面図)K示すようにシリ
コン等のN11半導体基稜210表面に所定の基準点2
2かも一定の距離asbをもりてP型拡散層(゛以下P
層と称する)231〜XSaが形成きれてなる。
さらに、第1図に示すようにこの試料用半導体素子11
に電子ビーム11を照射した場合、2層231〜jjd
とNfi基板21間、すなわちPN接合部間に生ずる起
電流を検出す石検出器ZJIが設けられる・この検出器
1Mから出力される信号に応じて、例えば予め上記起電
R輸対応する電子ビーム11のビームドリフト量を記憶
し、このビームドリフト量に基づいたデジタル信号を出
力するデータ処理装置19が設けられる。そして、この
データ処理装置19からのデジタル信号をアナログ信号
(例えば直流電圧)に変換するデジタル・アナログ変換
器(以下D−ム変換器)20が設けられ、このD−ム変
換器20のアナログ信号によって例えば電子ビーム発生
装置120対向電極24 a * J 4 b間に印加
される電圧が調整される。
このように構成される電子ビーム露光方式において、ま
ずステージ16を移動して試料用素子170基準点22
がほぼ電子ビーム11の照射線上にくる如く設定する◎
そして、この試料用素子170表面に、第3図に示すよ
うに電子ビーム11を例えばス4!ト状態にして照射す
る◎このとき、試料用素子17のN型基板21とその基
板21表面に形成される2層23からなるPN接合部間
には起電流lが発生する0すなわち、基板210表面に
電子ビーム11が照射されると、第4図に示す如く1通
常入射電子0は原子核との弾性散乱、および原子核、束
縛電子との非弾性散乱の影響を受けて、エネルギーを失
いながら基板21内を移動する。このとき、例えば非弾
性散乱の際に失うエネルギーにより、価電子帯の電子が
励起されて電子、正孔対が発生する。この少数キャリヤ
(この場合は正孔である)の拡散長り2、すなわち少数
キャリヤが拡散によって移動し、再結合して消滅するま
での距離の範囲内4CPN接合部が存在すれば、少数キ
ャリヤは分離し、起電流Iが発生する。
なお、第4図に示す電子の散乱状態は、電子ビーム11
の加速電圧が20に@V、電子数が50%散乱の回数が
247、および散乱によりて失りた電子の蝦低のエネル
ギーは1 k@Vの場合である・このようにして、試料
用素子170基板210表面に電子ビーム11を照射し
た場合、その照射位置とPN接合部(第3図のd)tで
の距離をそのPN接合間に発生する起電流【によって測
定することができる0具体的には、第5図に示すように
、拡散長り、(LP、 = 1.0畑、島す冨0、97
4m 、Lp、 =0.8μm )をAIラメーーとし
た場合、起電流■に対する電子ビーム11の照射位置か
らPN接合部までの距離りを求めることができる。例え
ばLP、が1,0μmの場合、0.1Jm単位の距離t
を求めることができる。なお、第5図は、電子ビーム1
1の加速電圧が25 k@V。
電子ビーム電流!、がs X 10−  (A’l、お
よびP型層11の拡散の深さxjが1.5−の場合であ
る。また、電子ビーム電流I B ([61=8 X 
10−”[A]。
Ib2=5 X 10−”(A) −Ib5==a X
 10−11(:ム〕。
I、4= l X ] 0−”(ム) 、 rbs =
 8 X 10−”[:A:)。
I64 =5 X 10−121:AI −Ib7 =
3 X 10−”(A〕)をノ臂うメータとした場合、
起電流■に対する距離りの関係は第6図に示す如くであ
るOなお、この場合電子ビーム11の加速電圧が25 
k@V、拡散長り、が0.83踊、および拡散の深さx
iは1.5μmである。
したがって、上記のように試料用素子11に電子ビーム
11を照射した際、発生する起電流!を検出器18によ
って検出しく第3図に示す)、この検出器18からの出
力信号、′例えば起電流Iに対応するデジタル、信号を
第1図疋示すようにデータ処理装置19へ入力する。こ
のデータ処理装置19は、上記第5図および第6′図に
示す関係に基づいて電子ビーム11の照射位置を計算し
て記憶する。この場合、試料用素子11は、第2図に示
す如く予め基準点22からPN接合部までの距離a、b
(例えばり、b共10細とする)が設定されていること
から、ビーム11の位置をX軸、Y軸からなる平面上の
点(X、、Y・ )として求めることができる・そして
、ステージ16を移動させて/4ターン形成を行なう半
導体基板15に電子ビーム11t−照射して露光を行な
う0この霧光が開始してから所定の時間経過後、再度ス
テー−)16を移動させて試料用素子11を上記の最初
の位置に設定し、上記と同様に電子ビーム11をス/ 
v )状態で試料用素子17に照射して、このときの電
子ビーム11の位置(Xs  * Yt  )を上記と
同様に求める。この場合、ステージ16の移動(x、y
方向)は、レーデ測長系等によって高NFIにコントロ
ールできるため、試料用素子11は最初に設定された位
置と#1ぼ同じ位置に設定される。したがって、電子ビ
ーム11の位置(X@  e Ye )と(Xs  #
 Yt )から、それぞれの差ΔX、ΔYを求めると、 ΔX=X・−xl・・・・−・・・・・・・−・−・−
・・・・(1)ΔY=Y・−Yl・・−・・・−・・・
・・−−−−−−−−−(2)のようになる。すなわち
上記の式(1) 、 (2)に示すΔX、ΔYFi、電
子ビーム11が露光中に移動した量、すなわちビームr
リフト量とな)、このビームFリフト量がノfターン形
成の精度上許容範囲外であれば、ΔX、ΔYIeけ電子
ビーム11の進行方向を対向電極14&、14bに印加
する電圧等を変化させて補正する0具体的には、ΔX、
Δyaデータ処理装置I9によって求められ、このデー
タ処理*fl19からΔX、ΔYに対応するデジタル信
号が出力される。このデジタル信号に対応する直流電圧
がD−A変換器20等から電子ビーム発生装置12の対
向電極14a。
F4bに印加されることによって、電子ビーム11の進
行方向を補正できるものである。
なお、上記実施例において、試料用半導体素子17の基
準点22等を見やすくするために、P型層123の表面
に酸化シリコン等の酸化属24(第3図)を形成するこ
とが望ましい。壜た、試料用素子11は、N型基板の場
合について説明したが、これに限ることなくP型基板で
もよく、その場合にはP型層23はNW層和する必要が
ある。
以上詳述したように、この発明によれば、予めPN接合
部を有する試料用半導体素子を設置し、この素子に電子
ビームを照射した際のPN接合部間に発生する起電流を
検知して、露光中に生ずる電子ビームのビームドリフト
量を測定できる。したがって、このビームドリフト量に
応じて電子ビームの進行方向を補正して1wスクブラン
クまたは半導体基板に対する露光を正確に行なうことが
でき、高精度の7+ターン形成を得ることができるもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実パ施□例に係る電子ビーム露光
方式の構成図、第2図は試料用半導体素子の平面図、9
3図はその断面図、第4図は半導体基板における電子の
散乱状態を説明する図、[5図>2び第6図は試料用半
導体素子に電子ビームを照射した際発生する起電流に対
して電子ビームの照射位置からPN接合部までの距離の
関係を説明する図であゐ。 11・・・電子ビーム、Zj−・・電子ビーム発生装置
、jJ−・・電子銃、14a、14b−・対向電極、1
5・・・半導体基板、16−・・ステージ、11−・試
料用半導体素子、21・・・N型半導体基板、231〜
21e、21・・・P型拡散層、24・・・酸化膜・出
願人代理人  弁理士 鈴 圧風 彦第5WA PN#合部まて゛め距&1tJ(。 第6図 μm)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 移動可能なステージ上に設置される半導体素子の表面に
    電子ビームを照射(て露光を行なう電子ビーム露光方式
    くおいて、表面の所定の範囲内KPN接合部を有し上記
    ステージ上KW装置される試料用半導体素子と、この試
    料用半導体素子の表面に上記電子ビームを照射した際上
    記PM接合部間に発生する起電流を検出する検出器と、
    この検出器からの出力信号に応じて上記電子ビームのビ
    ームドリフト量を調整する手段とを具備し九ことを特徴
    とする電子ビーム露光方式。
JP56154217A 1981-09-29 1981-09-29 電子ビ−ム露光方式 Pending JPS5854632A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6573516B2 (en) 1998-10-23 2003-06-03 Advantest Corporation Electron-beam lithography method and electron-beam lithography system

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