JPS60201625A - 露光マスクのエラ−の検出方法および装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、粒子ビーム等を用いたビーム・リソグラフィ
用露光マスクのエラーを検゛出する方法及び装置に係る
。

［従来技術］ 半導体集積回路の如き、ミクロン及びサブミクロン範囲
の素子を有するパターンをリソグラフィにより形成する
ためには、従来のフォトリソグラフィ方法は、光の波長
により設定される物理的限界を有している。電子ビーム
又はイオン・ビームを露光に用いれば、そのような限界
はより小さなサブミクロンの範囲まで拡張されるが、他
方に於て、そのように小さな寸法のパターン素子の場合
には、リソグラフィ装置自体によって生じるマスりの正
確さ、清浄さ、及びエラーに関する問題がより大きくな
る６ 従来の粒子ビーム・リソグラフィ方法及び手段のうち、
電子に感応する層で被覆した基板上に、透過マスクの像
を大きな直径の電子ビームにより１：ｌの比率で形成す
る。所謂近接プリンタは、大きなスループット、従って
安価な製造方法を可能にする。その方法については、Ｉ
　Ｂ　Ｍ　Ｊ、　Ｒｅｓ。

Ｄｅｖｅｌ、第２６巻、第５号、１９８２年９月、第５
６８頁に、詳述されている。その方法に於ては、基板が
段階的にシフトされ、各々の場合に、例えば完全な半導
体チップに対応するマスクの投影像が形成される。半導
体回路の動作を損うマスクのエラーによって、露光され
た基板全体が使用不可能になることがある。

従って、そのような方法に於ては、リソグラフィ装置全
体に於けるマスク及び像形成特性を、特に次に示すエラ
ーに関して、テストする必要がある。

−誤ったマスク・パターン −マスクの歪み −マスク上の不純物粒子 −像形成装置のエラー マスクの歪みは１例えば、マスクがその製造中に又は入
射電子ビームにより不適当に加熱された場合に生じるこ
とがある。像形成装置のエラーは、例えば、マスク上に
入射する平行な電子ビームの傾斜に制御不可能な影響を
与え、従って投影像を変位させることがある。そのよう
なエラーの原因は、比較的細い電子ビームがマスク全体
を照射するためにそのマスクを迅速にマスク走査すると
きに誘起された過電流による、充分に均質でない磁界又
は磁界の変化であることがある。

幾何学的なマスクのエラーを補償するために、上記ラス
ク照射中に、投影像が変位するように、電子ビームの傾
斜を局部的に変える。しかしながら、この方法に於ては
、マスクのエラーを極めて正確に知る必要がある。益々
微小化する構造体に於て、そのような測定は極めて複雑
且つ高価であり、その主な問題は、測定に必要な装置が
エラーの根源に関する制御に於て困難なことである。更
に、マスクのエラーよりも、リソグラフィ装置の不正確
さによって生じる投影像の歪みは、そのようにして制御
することができない。

サブミクロンの構造体を有するマスクを正確に測定する
ためには、所望の分解能が得られるように、用いるプロ
ーブが極めて微細でなければならない。そのような微細
なプローブ、例えば強く集束する電子ビームを用いた場
合には、テストされるマスク上の局部的な熱負荷が増加
し、又は用いられる測定信号が極めて低く、雑音を生じ
易い。

投影式粒子ビーム・リソグラフィに必要な透過マスクは
、粒子ビームを完全に透過させる材料が何ら知られてい
ないので、マスク・パターンを物理的開孔（開孔パター
ン）として有している。マスクは、極めて清浄な部室に
於てもマスク上に沈着する不純物粒子に特に敏感であり
、その結果、超ＬＳＩ回路の歩留りが著しく低下する。

従って、フォトリソグラフィに於て知られている如き保
護俯Ｌ−）１アブ１／ｙＬズ姑り鮎ヱシー幽１ｍ省手フ
ψ１゜は、粒子ビームの場合には不適層である。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、数十ナノメータのオーダーの分解能を
有し、不正確な投影を生じることがあるエラーの根源を
可能な限り多く検出する、粒子ビーム等を用いたビーム
・リソグラフィ用露光マスクのエラーを検出する方法及
び装置を提供することである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の装置に於ては、後の投影リソグラフィに用いる
電子ビームと同一の電子ビームによりマスクを照射する
。例えば直径０．５μｍの開孔を有し且つ上記マスクに
関して変位した、少くとも・１つのピンホール・ダイア
フラムにより、上記マスクによって形成した投影パター
ンが走査される。

電子ビームの傾斜を変えることによって高い空間的分解
能が得られる。低い電子電流から適切なＳＮ比を有する
測定信号を発生させるために、高感度の検出手段が上記
ダイアフラムの開孔のｉ後にｔＩ醤’ｆ＋＋＋ｒ＋ｘ　
ｚ　ｈａ　−＋ｍｙ　７１％　ｙ　７＋ｍ＋　−、＆　
ｗ−る場合には、上記検出手段は、背後に２次電子増倍
管を設けたシンチレータより成る。

単−開孔のダイアプラムによって、マスクの形状寸法を
、選択された位置に於て、極めて正確に決定することが
でき、約２５ｎｍの分解能を得ることができる。電子ビ
ームを２次元に於て傾斜させた場合には、上記単−開孔
のダイアフラムによって、小さなマスク部分の像を点毎
に形成し、従って各々のマスク部分の像を、透過によっ
てではあるが、走査電子顕微鏡と同様に形成することが
可能である。

マスクの形状寸法を測定するため、検出手段とともに、
単−開孔のダイアフラムが、露光中に基板（半導体ウェ
ハ）を支持するＸ−Ｙテーブル上に固定される。露光す
べきパターンを有するマスク構造体の適当な部分が、測
定用構造体として用いられる。それから、原則的には任
意に選択することができるそれらのマスク部分又は位置
が、上記テーブルを変位させることにより上記ピンホー
ル・ダイアフラムの下に位置づけられ、必要であれば、
上述の２次元の像形成方法を用いて正確に整合される。

マスクが固定された後、電子ビームの傾斜角度が変えら
れ、従って選択されたマスク位置の投影像が上記ピンホ
ール・ダイアフラムを横切るように案内される。選択さ
れたマスク素子の正確な位置は、干渉計により極めて正
確に測定される、成る測定位置から他の測定位置への検
出手段の変位を考慮して、電子ビームを傾斜させるため
に用いられた鋸歯状電圧に関する測定信号の相対位置か
ら導き出すことができる。

このようにして、数個の選択されたマスク位置しか用い
ずに、マスクの歪み及び形状寸法のエラーを比較的短時
間で決定することができる。マスく露光中に、電子ビー
ムの傾斜角度を時々刻々変えるために用いることができ
る修正信号は、それらの測定結果から導き出すことがで
きる。単−開孔のダイアフラムを用いた上記測定ステッ
プに於ては、マスクのエラーだけでなく露光装置のエラ
ーも投影像を変位させ、露光はその装置を取換えたり又
は再構成したすせずに行われるので、修正はリソグラフ
ィ装置に於ける避けることのできないエラーも含む。従
って、理想的露光装置に於ける理想的マスクの投影像に
極めて正確に対応する投影像が得られる。

高分解能を得るために要する極めて小さなピンホールの
ダイアプラムは、２寸法の表面を有するマスク全体の走
査に於て極めて時間を浪費させる。

しかしながら、マスクの歪み以外に、他のマスクの欠陥
又は不純物粒子を検出するためには、マスク全体が走査
されねばならない。そのために、本発明に於ては、マト
リックス状に配列された開孔を有し且つ０．５μｍの典
型的寸法を有する、多数開孔のダイアフラムを用いるこ
とが提案されている。そのマスクは、各開孔が、その下
に設けられている電子検出手段のための電子を透過する
窓を構成するように、電荷転送型の半導体回路に集積化
される。この電子のための検出装置は、マスクの投影像
を横切るように段階的に案内され、各位置に於て、電子
ビームの異なる傾斜角度で照射される。開孔を横切る電
子が半導体回路に集められ、評価のために逐次読取られ
る。例えばマスク上の不純物を検出するために、このよ
うにして記録されそして電子的に記憶された理想的なパ
ターンと比較された像の全体から、マスクの像が形成さ
れる。その場合のマスク全体の走査時間は、数分間のオ
ーダーである。

このように、後に露光に用いる装置に於てマスク全体を
テストし、マスクがエラー及び不純物粒子を有していな
いことが解ってから、該マスクを、真空状態から取出さ
ずに、直接露光することができる。

［実施例］ 第２図は、本発明を適用することができる、電子ビーム
・リソグラフィのための従来の装置の配置を示す概略図
である。電子ビーム鏡筒１は、電子ビーム２を発生し、
成形し、そして偏向させる手段を含み、それらの手段は
、従来の電子源、ダイアプラム、電子レンズ、並びに静
電及び磁気偏向装置を用いている。電子ビーム２は、透
過マスク３にぶつかって、例えば半導体ウェハである基
板４上に投影像を形成する。電子ビーム２の直径は、マ
スクを完全に照射するために、マスクが該ビームにより
マスク走査されるように、マスク３の直径よりもｔｆｉ
さいことが好ましい。ウェハ４は概してマスク３よりも
大きく、従ってウェハを完全に露光するためには、異な
る位置に於て幾つかの露光を別個に行う必要がある。そ
のために、ウェハは、Ｘ−Ｙテーブル５及び該テーブル
に接続された制御されているモータ１１によって変位さ
れる。上記テーブルの正確な位置は、レーザ干渉計１０
によって決定される。上記装置全体は、ハウジング６内
に、真空中に保持されている。

レーザ干渉計１０により設定された現在位置のデータは
、位置測定回路１３及び該回路に接続されているコンピ
ュータ１２を経て、電子ビームの微細偏向制御手段９に
供給され、微細偏向制御手段９は、小さな位置的エラー
を補償するために、電子ビーム２の傾斜を適切に修正す
る。マスクをマスク走査するためのラスタ偏向手段８及
び露光ステップを中止させるためのビーム消去手段７が
更に、リソグラフィ装置に設けられている。

上記目的に用いられる型の透過マスクは、例えば、ドラ
イ・エツチング工程に於て開孔パターンを設けられた、
極めて薄い、きつく張られた半導体の箔より成る。その
ようなマスクの製造方法については、例えば、ＩＢＭテ
クニカル・ディスクロージャ・ビュレティン、第２６巻
、第２号、１９８３年７月、第６９０頁に記載されてい
る。

第１図は、選択されたマスク位置によりマスク３の幾何
学的形状を正確に決定するために単−開孔のダイアフラ
ムを用いている、本発明の第１実施例を示す。典型例と
して、０．５μｍ（直径又は横方向の長さ）の極めて小
さな単一の開孔を有するダイアフラム２０が、Ｘ−Ｙテ
ーブル５の上に、基板即ちウェハ４の支持領域の外側に
設けられている。そのようなマスクは、リソグラフィに
より画成し又はドライ・エツチングにより形成すること
ができる。

単−開孔のダイアフラム２ｏの下に、シンチレータ２１
が配置されており、シンチレータ２１に衝突したビーム
２の電子が閃光を生ぜしぬる。閃光は、シンチレータ２
１の鏡を設けた端部に於て。

又は全反射により、２次電子増倍管（光電子増倍管）２
２の光電感応表面に供給され、２次電子増倍管２２の光
電陰極に於て電子がトリガされ、それらの電子は高度に
増幅されて、電子的出力信号を生じ、それらの信号は線
２３を経て適当な増幅及び評価回路に供給される。

マスク３の幾何学的形状、例えばマスクの歪みを決定す
るための測定方法は次のようにして行われる。マスク３
上に於て、余り大きすぎない多数の点が選択され、それ
らの理想的な位置が決定される。それらのマスク点は、
各横方向の長さが１×１μｍの開孔又は約１μｍの幅を
有する横方向又は縦方向の線の如き、マスク上に存在す
る構造に関連するものでよい。その目的のためにだけマ
スクに設けられる特殊な測定マークは、この場合には必
要ではないが、用いられてもよい。マスクの幾何学的形
状を決定するためには、マスクの表面全体に亘り分布さ
れた２０個のそのような点で充分である。測定の開始点
に於て、単−間点のダイアフラム２０を、Ｘ−Ｙテーブ
ルにより選択した点の１つの下方に位置づけて、固定す
る。次に、第３Ａ図に示すように電子ビーム２が２つの
極端な位置２ａ及び２ｂに傾斜されて、単−開孔のダイ
アフラム２０の小さな開孔３２を横切って移動するビー
ム部分がマスク３の選択された開孔３１に於て形成され
る。ビーム部分の２つの極端な位置３０ａ及び３０ｂの
間の距離は略４μｍである。

選択されたパターン素子、例えばマスク３の開孔３１を
直接単−開孔のダイアフラム２０の開孔３２の上方に垂
直に位置づけた場合には、光電子増倍管２２は、第３Ｂ
図に示すように、電子ビーム２を傾斜させる偏向電圧３
５に対称であり、換言すれば、偏向の対称点Ｓが例えば
静電偏向装置に於ける０偏向（垂直入射）のための電圧
レベルに対応するような、出力信号３６を生じる。又は
、第３Ｂ図に示されている如く、ビームを傾斜させる鋸
歯状曲線の対称点Ｓに関してより大きい又は少しだけ大
きい変位が存在する。

初めに選択されたマスク点の位置が測定された後、同じ
測定が反復される、次に選択されたマスク点に、単一開
孔のダイアフラム２０が、Ｘ−Ｙテーブルを変位させる
ことにより移動される。干渉計により測定された２つの
点の間に変位及び光電子増倍管の２つの点の測定信号か
ら、それらの２つの点の相対的間隔を極めて正確に決定
することができる。選択された他のすべてのマスク点の
相対的間隔が同様にして決定される。

各マスク点の位置を正確に決定するために、相互に垂直
な２つの平面に於て、２つのビームを傾斜させることも
可能である。

上記測定方法は、静止した電子ビーム２の代りに、実際
にマスク３を経てウェハ４を露光するために用いられる
走査電子ビームによっても実施することができる。その
ためには、典型的には約１ｍｍの直径を有する電子ビー
ムが用いられ、それらは、１　ｍ５ｅｃの前に、約１０
ｍｍのマスクの長さに亘る条片に沿ってラスク式に案内
される。従って、位置を正確に測定するために選択され
た、マスクの１μｍの各パターン素子は、電子ビームに
より約１００μｓｅｃの間照射され、この時間は、前述
の如く相互に垂直な２つの平面に於て電子ビームを対称
的に傾斜させるには充分である。このようにして、選択
されたマスク点の下の投影像の位置を、リソグラフィ装
置全体の真の動作条件の下で測定することができる。

このようにして測定された選択されたパターン素子の実
際の投影像の位置を、マスクのレイアウトにより与えら
れた理想的位置と比較することによって、修正パラメー
タを計算することができる。

それらのパラメータは、後に電子ビームの傾斜を局部的
に変えることによりウェハの露光を制御するために用い
ることができる。歪みが解った場合に必要となるそれら
の修正項の計算及び第２図に於ける微細偏向制御手段９
の適切な制御は、当技術分野に於て周知である。

このようにして決定された修正値によって、もはやマス
クのエラーを含まず、理想的なマスク構造体の極めて正
確な像を構成する、マスク３の投影像が得られる。理想
的な位置からの偏差は、ピンホール・ダイアフラムの寸
法が０．５μｍである場合、約２５ｎｍに限定される。

電子ビームを１つの平面に於て傾斜させることによって
選択されたパターン素子を１次元的に走査する上記動作
モードの他に、もう１つの動作モードがあり、その動作
モードに於ては、電子ビーム２の傾斜が相互に垂直な２
つの平面に於て同時に変化され、その一方の変化はゆっ
くりとそして他方の変化は迅速に行われる。このように
して、マスクの１次元的条片だけでなく６Ｘ６μｍの典
型的寸法を有するマスク全体の小さな局部的部分も又、
ビームが傾斜されている間、単−開孔のマスクの視野に
達する。この局部的部分の像は、単−開孔のマスクによ
り形成され、オシロスコープ上に視覚的に表わさねでも
よい。本発明のこの動作モードは、正確な測定を行うた
めに設けられたマスク開孔を、より大きな領域から選択
するために、Ｘ−Ｙテーブルの移動中に有利に用いるこ
とができる。ラスク走査電子ビームも、この方法に於て
用いることができる。

上記測定方法により得られる分解能は、主として、ピン
ホール・ダイアフラムの極めて小さな開孔による。従っ
て、極めて微細なマスク走査プローブが得られる。電子
ビームを用いて同様な分解能及び同様に微細なプローブ
を得るためには、露光に用いられる広い直径から集束さ
れた状態に電子ビームを変えなければならない。平行ビ
ームが集束ビームに変えられるときには、電子ビーム鏡
筒１の動作パラメータは、露光及び測定モードに於てそ
れらの特性の相互関係が全く制御不可能になる程度迄、
変えられねばならない。マスクのエラーよりも第２図の
電子ビーム鏡筒１に於けるエラーによって生じる投影像
に於けるエラーは、もはや修正することができない。

極めて微細なダイアフラムの欠点は、そのようなダイア
フラムを通過する電子電流が小さいことである。０．１
μｍの横方向の端部を有するダイアフラムの寸法、並び
に１ｍｍの直径および５０μＡの電流の大きさを有する
電子ビーム髪用いた場合、上記電流は約５　Ｘ　１０−
”Ａである。それらの各電子は、シンチレータ２１に於
て、平槽２つの閃光を生ぜしめ、それらは光電子増倍管
２２により係数１０６だけ増幅され、その結果１μＡの
電流パルスが上記光電子増倍管の出力に生じる。

光電子増倍管２２に於て信号の立上り時間及びその遷移
時間によって生じる時間の損失は、約２５ｎｓｅｃであ
る。この遅延は、電子ビームがその傾斜を変えることに
より５０μｓｅＣで±２μｍの距離だけ変位される場合
、測定信号を実際の位置に関して約２ｎｍだけ変位させ
る。この信号の変位は、既して許容範囲内であり、適当
な電子的手段によって補償することもできる。

単一開孔のダイアフラムを用いている前述の測定方法は
、選択されたマスク点の相対的位置を極めて正確に決定
し又は小さなマスク部分の像を形成することができる。

必要とされる時間の点から、例えば形成されていない開
孔又は不純物粒子により覆われた開孔について、マスク
領域全体をテストするために、この方法を用いることは
不適当である。後述する本発明のもう１つの特徴は、マ
スクの投影像を横切るように案内されるダイアフラムに
よって、上記問題を解決する。そのダイアフラムは、規
則的に配列された複数の開孔を有し、各開孔の背後には
、高感度の電子検出手段が集積半導体回路として配列さ
れている。

第４図は、電子検出手段が複数開孔のダイアフラムの各
開孔の背後に集積半導体回路として設けられている検出
装置４０によって、マスク３が如何にしてテストされる
かを示している概略図である。検出装置４０は、後に露
光されるべき半導体ウェハを支持するＸ−Ｙテーブル５
に固定され。

テスト開始時にマスク３の選択された部分４１の下方の
位置に移動される。次に、検出装置４０の形状に適合す
る断面を有する電子ビーム２が上記マスク部分（例えば
、２つのＬ字形開孔を含む）に関して位置づけられ、そ
の投影像が検出装置４０上に形成される。その結果、投
影像に対応する電荷の分布が、複数開孔のダイアフラム
が上方に位置づけられている検出装置４０の半導体基体
中に生じる。その電荷の分布は後にディジタル値に変換
される。各検出手段に関連する電荷の大きさが出力回路
４４に順次読出され、増幅され、そして更に処理及び記
憶されるためにディジタル化されて、線４５により出力
される。読取られた信号を増幅するためには、検出装置
４０に集積化された低容量のソース陰極フォロワ回路が
特に適している。

マスク部分４１に属する領域は、相互に比較的遠く離隔
されている点に於てのみ、検出装置４０により走査され
、複数開孔のダイアフラムの隣接する開孔の間、従って
検出装置４０の隣接する検出手段の間の間隔が典型的に
は４μｍであるので、上記の初めに読出された電荷の像
は投影像を不完全にしか表わしていない。複数開孔のマ
スクの開孔は、例えば０．５ＸＯ，５μｍであり、それ
らの総数は電子ビームにより完全に照射する事ができる
ｌＸ１ｍｍの領域に於て５　Ｘ　１０’個である。

投影領域全体をすきまなく走査するためには、初めの露
光の後、電子ビーム２が矢印４３により示されている如
く相互に垂直な４つの平面に於て段階的に傾斜される。

その結果、投影像は、複数開孔のマスクの開孔の幅だけ
ずれて、検出装置４０を横切るようにジグザグ状に段階
的に変位される。各露光ステップに於て、走査の完了時
に投影像の各点が検出装置４０の検出手段の１つによっ
て既に走査されているように、ディジタル化された電荷
の像が決定される。その結果、投影領域の完全な像が形
成され、その分解能は複数開孔のダイアフラムに於ける
個々の開孔の寸法によって決定される。

マスク３の全体をテストするために、検出装置４０を有
するＸ−Ｙテーブルがマスク３の次の部分の下方の位置
に移動され、傾斜した電子ビームを用いた上記テストが
反復される。従って、Ｘ−Ｙテーブルをジグザグ状に変
位させることにより、マスク３の領域全体を記録するこ
とができる。

このようにして記録されたマスク３のディジタル像は、
例えば上記像を計算によりマスクの設計データから導き
出された理想的像と比較することにより、マスク構造の
エラーについてテストすることができる。

そのような検出装置４０は、マスク全体が比較的短時間
でテストされることを可能にする。その時間は、集積化
された５　Ｘ　１０’個の検出手段を有する上記検出装
置４０が用いられた場合、９×６　ｍ　ｍのマスクに於
て約６分である。電子ビームを傾斜させることにより、
Ｘ−Ｙテーブルの各位置に於て、８０個の単一の像が形
成される。

本発明に於ける検出装置の１例を、第５Ａ図及び第５Ｂ
図を参照して説明する。それらの図に示されている複数
開孔のダイアフラムは、従来の電荷キャリア型の集積半
導体回路の上に約０．５μｎ１の厚さを有する金の層５
０より成る。金層５０中には、格子状に配列された開孔
５８ａ、５８ｂがフォトリングラフィ方法により画成さ
れている。

それらの開孔の直径又は横方向の長さは典型的には０．
５μｍであり、それらの間隔は典型的には数ミクロンの
オーダーである。第４図の例に於いては、１列の検出手
段内の２つの開孔の間隔は５μｍであり、列の間隔は４
μｍであるように選択されている。金層５０の下の集積
半導体回路は、二酸化シリコン（Ｓ　１０２）層５４に
より被覆されたシリコン基板５５、アルミニウム電極５
３及び５２、並びに例えば窒化シリコン（Ｓ　１３Ｎ４
）層である絶縁層５１より成る。５ｉ０２層の厚さｄｌ
は約６０ｎｍであり、アルミニウム電極の厚さｄ３は約
０．５μｍである。金層５０の開孔５８ａ及び５８ｂの
下方には、盲孔がアルミニウム電極５３中に伸びており
、それらの点に於けるアルミニウム電極の厚さｄ２は約
１０ｎｍである。

その薄いアルミニウム層は、盲孔の底部が電気的にチャ
ージされることを防ぐ。

電極５３は、隣接する１つの電極５２とともに、２つの
電気的端子５６ａ及び５６ｂの一方に交互に接続されて
おり、それらの端子には、相互に時間的にシフトされた
パルス列を加えることができる（所謂、２相電荷転送素
子）。電極５３は、５ｉｎ２層５４及び基板５５ととも
に、ＭＯＳキャパシタを構成し、電極５３に負のバイア
スが加えられると、上記キャパシタの下に電位の井戸が
形成される。高エネルギ（約１０ｋＶ）の電子が開孔５
８ａ及び５８ｂに入射しても、極めて薄いアルミニウム
層によってそれらの小さな部分（１０％以下）しか吸収
されず、残りの電子は殆どエネルギを損失させずにシリ
コン基板５５に到達して、該シリコン基板に電子−正孔
対を生ぜしめ、その結果として電子ビームの露光に比例
する電荷が電荷の井戸５７に蓄積する。周知の電荷転送
装置の原理により、電気的端子５６ａ及び５６ｂにパル
ス型電圧を加えることによって、そのような電荷をシリ
コン基板５５を経て出力回路４４に転送させることがで
きる。

第５Ａ図に於て概略的に示されている電極構造体は、所
謂２相電荷転送回路を構成する。従来技術による他のそ
のような電荷転送装置も、本発明に於て用いることがで
きる。

５　Ｘ　１０’個の開孔５８ａ、５８．ｂの下方に位置
づけられたすべての検出手段が電子ビームにより同時に
露光された後に各検出手段に蓄積した電荷は、順次出力
回路に供給され、増幅され、適当な識別回路によって２
進デイジツト（０，１）に変換される。出力増幅器は直
接電荷転送装置とともに集積化されていることが最も好
ましい。電荷転送装置は、電荷のパッケージが成る検出
位置から他の検出位置へ転送されるときに高い効率（例
えば、従来技術による手段により達成される９９゜９％
）が得られるように形成されねばならず、更に入射電子
以外の方法により電子−正孔対が発生されたときに生じ
る上記装置の暗電流が最小限にされねばならない。暗電
流を減少させるための１つの方法は、シリコン基板５５
を、例えば該基板に接続されているベルチェ素子５９に
より、冷却することである。電位の井戸に充分な量の電
荷を蓄積するために必要な照射時間は、マスクの加熱が
減少するようにマスクを照射するために、低い電流強度
の電子ビームが用いられていても、行１μＳｅｃである
。記憶された電荷の像を順次読出すためには、１Ｍｈｚ
のクロック周波数に於て、約１００　ｍ５ｅｃの時間が
必要である（技術的に容易である）。ビームの傾斜によ
る２０の単−露光及び５４の検出手段の変位位置の場合
（９Ｘ６ｍｍのマスクの下のｌＸ１ｍｍの領域に対応す
る）、０．５μｍの分解能を有するマスク像を記録する
ために必要な全体的時間は約６分である。

開孔５８ａ及び５８ｂの底部に於ける薄い金属層は、前
述の如く、入射電流により生じる静電荷を防ぐために主
として用いられ、実際に行われたテストに於て、盲孔が
金属層を有していない検出装置４０も効果的に用いられ
た。それらの盲孔は小さな断面を有しているので、金属
層（ＣＴＤ回路の電極の一部も形成する）がなくとも、
電荷転送回路の動作は何ら影響を受けない。

金属層を有する盲孔は、例えばリフト・オフ方法によっ
て、容易に形成することができる。そのためには、盲孔
が形成されるべきウェハ領域が、フォトリソグラフィに
より画成されたフォトレジスト層で被覆され、更にＳｉ
３Ｎ、層で被覆される。

それから、フォトレジストがリフト・オフ方法により除
かれ、既に存在している金属パターン及び後の製造工程
に於て盲孔の底部を形成するウェハの露出された部分を
覆う、第２の薄い金属（Ａｆｌ）の破膜が付着される。

そのためには、その第２金属層の厚さが適切に薄く選択
される。

［発明の効果］ 本発明によれば、数ナノメータのオーダーの分解能を有
し、不正確な投影を生じることがあるエラーの根源を可
能な係り多く検出する、粒子ビーム等を用いたビーム・
リソグラフィ用露光マスクのエラーを検出する方法及び
装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は単一開孔のダイアフラムによりマスクの形状寸
法をテストする装置を概略的に示す図、第２図は本発明
を適用することができる電子ビーム・リソグラフィ装置
を概略的に示すブロック図。 第３Ａ図は電子ビームが傾斜されている第１図の装置に
於ける測定方法を示す概略図、第３Ｂ図は第３Ａ図に示
されている測定方法に従って電子ビームが傾斜された後
の測定信号を示す図、第４図は粒子ビーム用マスクが複
数開孔のダイアフラムによって不純物粒子について如何
にしてテストされるかを示す概略図、第５Ａ図は下の半
導体基体中に電荷転送素子が配列されている、第４図に
於ける複数開孔のダイアフラムを概略的に示す縦断面図
、第５Ｂ図は第５Ａ図に於ける複数開孔のダイアフラム
を示す平面図である。 １・・・・粒子（電子）ビーム鏡筒、２・・・・粒子（
電子）ビーム、２ａ、２ｂ・・・・ビームの極端な位置
、３・・・・透過マスク、４・・・・基板（半導体ウェ
ハ）、５パ・・Ｘ−Ｙテーブル、６゛°・・ハウジング
、７・・・・ビーム消去手段、８・・・・ラスタ偏向手
段、９・・・・微細偏向制御手段、１０・・・・レーザ
干渉計、１１・・・・制御されているモータ、１２・・
・・コンピュータ、１３・・・・位置測定回路、２０・
・・・単一開孔のダイアフラム、２１・・・・シンチレ
ータ、２２・・・・２次電子（光電子）増倍管、２３．
４５・・・・線、３０ａ、３０ｂ・・・・ビーム部分の
極端な位置、３１・・・・マスクの開孔、３２・・・・
ダイアフラムの開孔、３５・・・・偏向電圧、３６・・
・・出力信号、４０・・・・検出装置、４１・・・・マ
スク部分、４４・・・・出力回路、５０・・・・金の層
、５１・・・・絶縁層、５２．５３・・・・アルミニウ
ム電極、５４・・・・二酸化シリコン層、５５・・・・
シリコン基板、５６ａ、５６ｂ・・・・電気的端子、５
７・・・・電位の井戸、５８ａ、５８ｂ・・・・開孔、
５９・・・・ペルチェ素子、Ｓ・・・・偏向の対称点。 出願人　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・
コーポレーション 代理人　弁理士　岡　１）　次　生 （外１名） 第１頁の続き ０発　明　者　ペテル・ネーミツツ　トイ０発　明　者
　ヴエルナー・ザプカ　トイーシ ソ連邦共和国７０００シュツットガルト８０Ｘカール・
ベラシュトラ−上２番地 ソ連邦共和国７０３１ゲートリンゲンーローラウ、リツ
タユトラーセ２幡地

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）粒子ビーム・リングラフィ用露光マスクに粒子ビ
   ームを指向させ、 所定のマスク領域の像がサブミクロンの寸法を有する少
   くとも１つの開孔を備えたピンホール・ダイアフラムを
   横切るように上記粒子ビームを傾斜させ、 上記開孔を通過した粒子ビームを検出することを含む、 粒子ビーム・リングラフィ用露光マスクのエラーの検出
   方法。
2. （２）サブミクロンの寸法を有する少くとも１つの開孔
   を備えたピンホール・ダイヤフラムと、粒子ビーム・リ
   ソゲラブイ用露光マスクに粒子ビームを指向させ、所定
   のマスク領域の像が上記凹フ１九右ナスシーツ七−１１
   ７＋　Ｊ／ノマフ４ノール憔抽スように上記粒子ビーム
   を傾斜させる手段と。 上記開孔を通過した粒子ビームを検出する装置とを有す
   る、 粒子ビーム・リソグラフィ用露光マスクのエラーの検出
   装置。