JPS6158232A - 荷電ビ−ムによる材料位置検出方法 - Google Patents

荷電ビ−ムによる材料位置検出方法

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JPS6158232A
JPS6158232A JP59179682A JP17968284A JPS6158232A JP S6158232 A JPS6158232 A JP S6158232A JP 59179682 A JP59179682 A JP 59179682A JP 17968284 A JP17968284 A JP 17968284A JP S6158232 A JPS6158232 A JP S6158232A
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JP
Japan
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detection
charged beam
alignment
signal
ion beam
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Pending
Application number
JP59179682A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuo Nakamura
和夫 中村
Katsumi Mori
克己 森
Susumu Asata
麻多 進
Shinji Matsui
真二 松井
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Publication of JPS6158232A publication Critical patent/JPS6158232A/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
    • H01J37/3045Object or beam position registration

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (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】 (産業上の利用分野) 本発明は、電子ビームや集束イオンビームを始めとする
荷電ビームをm−て、加工、露光、イオン注入、堆積等
を行なう場合の材料位置検出方法に関するものである。
(従来技術とその問題点) 近年、集束イオンビームの技術が急速に進展し、S i
 +GaASなどの半導体へのn型、9mドーパントと
なる各種のイオンがイオンビームとして得られるように
なシ、単に工、チングやレジスト露光だけでなく、前記
SiやGaAsなどの半導体材料に直接マスクレスで微
細領域へのイオン注入が可能となりた。例えばジャパニ
ーズジャーナルオブアプライドフィジ、2222巻L2
25−L226に宮内らがG&A3のp型ドーパントで
あるBe、n型ドーパントであるSiを同一のイオン源
からとる事を報告している。又、第15回理化学研究所
シンポジウムのプロシーディンゲスP、125で高含ら
が報告しているように集束イオンビームによる金属膜な
どの堆積も試みられるようになってきている。
このように応用範囲の広い集束イオンビーム技術を用い
て各種デバイスを作製する場合、特に複数回にわたるプ
ロセスの際やイオン種、加速電圧の切換えの際にはイオ
ンビームと材料との位置合わせが不可欠になる。
この位置合わせは従来、材料上にエツチング等で作製し
た位置合わせ検出用マーク(以後目金わせマークと呼ぶ
)の上をビームを走査する事で得られる信号によ)行な
って偽る。これは電子ビームで確立されてキ友技術であ
り、現在イオンビームにそのまま応用されてきているが
、−<つかの問題点が生じている。デバイス作製プロセ
スにおいては、目合せマーク上にレジストや絶縁膜など
の被着層が存在し几状態で位置合わせが必要となる場合
が多い。目合せマーク上にレジストや絶縁膜が被着する
と、マークの段差は平滑化され、目合せマークからの検
出信号のSN比は極端に低下する。電子ビームの場合で
は、このSN比の低下から生ずる位置合せの誤差を軽減
するために、複数回、の目合せによる検出信号をもとに
種々の信号処理を行なっている。この信号処理について
は、ジャーナルオプバキュームサイエンスアンドテクノ
ロジーgts巻p、901にステイッケルが議論を行な
っている。これに対し、イオンビームの場合では、電子
ビームより質量が重いために飛程が浅くなシ、平滑化さ
れ九被着層の浅い部分からの信号のみを検出する事にな
る。又、イオンビームでは電子ビームに比べて、格段に
スパッタイールドが高^ために、同一の目合せマークを
複数回走査する事で、目合せマークがスバ、りされてし
まう。この為に電子ビームのよう〈複数個の検出信号を
もとに信号処理する事も困難であるという問題が発生し
て込た。
この問題を回避するため目合せマーク上の被着層を除去
する事が考えられるが、プロセスの簡素化には逆行し得
策ではなA0又、目合せマーク上の被着層は目合せマー
クそのものがイオンビームによってスパッタされる事を
防ぐ効果もちゃ、被着層が存在した状態で位置合わせを
精度よくできる技術の開発が必要不可欠でちる。又、こ
の技術はイオンビームに限らず各種荷電ビームを用いた
種々の技術に応用が可能となる事は明らかである。
(発明の目的) 本発明は以上の点を考瓜し、荷電ビームと材料の位置合
せを行なう際、特に目合せマーク上に被着層が存在する
場合において1位置合わせの誤差を軽減する方法を提供
するものである。
(発明の構成) 本発明によれば、基板材料上に設けられた位置合わせ検
出用マーク部分に荷電ビームを走査し。
発生する2次電子もしくはオージェ電子の検出により得
られた信号を用い該荷電ビームと基板材料との位置合わ
せを行なう際、荷電ビームの走査に走査スピードよりも
高速でかつ位置合わせ検出用i−りの巾よ)娠幅の十分
短かい、一定周波数での荷電ビームの往復運動を重ね合
わせ発生した2次電子もしくはオージェ電子による検出
信号のうち前記周波数の信号を検出信号として用いる事
を特徴とする荷電ビームによる材料位置検出方法が得ら
れる。
(本発明の概要) 本発明は荷電ビームを用いて材料上に設けた目合せマー
クを走査し、発生する2次電子もしくはオージェ電子を
検出して得られ比信号をもとに荷電ビームと材料との位
置合わせを行なう際、この荷電ビームの走査に一定の周
波数及び据巾の振動運動を重ね合わせ、発生する2次電
子またはオージェ電子の検出信号のうち前記周波数成分
のみを取り出す事が特徴でちゃ、これによりSN比を飛
躍的に向上させる事が可能となる。
本発明は、集束イオンビームを用いて材料上の目合わせ
マークを検出する際、目合わせマーク上に被着層があっ
てSN比が悪くなる場合に特に有効に使用し得るが、集
束イオンビーム以外の荷電ビームを用いる場合の目合せ
マーク検出の際にも従来よ、DSN比の優れた信号が得
られ、よ)精度の高い目合わせが可能となる。
(実施例) 以下1本発明の実施例について集束イオンビームの場合
を例にと9図面を参照して詳細に説明する。
第1図は本発明である材料位置検出方法の実施が可能な
集束イオンビーム装置の一例を示したものである。10
1はエミッター、102は引出し電極、103はコンデ
ンサーレンズ、104はEXB質量分離器である。10
5は対物レンズ、106は静電型偏向電極、107は材
料、108は材料をのせる為の架台で、109は架台駆
動用モーターである。以上は集束イオンビーム装置の基
本的構成の一例であ)、従来より周知である。本発明は
材料107上に設けられた目合せ用検出マークを集束イ
オンビームで照射する際、発生する2次電子又はオージ
ェ環子を検出する110から114で示した検出装置を
用いて実施される。即ち2イオンビームを目合せ用検出
!−り上を走査する際発生した電子は検出器110で検
出されるが、このイオンビームの走査に際し、一定の周
波数の振動運動をイオンビーム走査に重ね合わせるよう
に制御器111より偏向電極106を制御し、得られ比
検出信号を位相補正の為の移相器113を通して位相弁
別検波器112に導き、イオンビーム制御器111から
偏向電極106に送りた周波数によって位相弁別検波を
行ない114の表示系へ導く事忙より達成される。
以上述べた集束イオンビーム装WLを用いて、目合せ用
マークとして、10μm巾で材料107を工、チングし
て得られた「+」字状の凹凸を用いた場合の実施例につ
いて述べる。材料107としてはQ&AS基板を用いた
第2図(a)は、sto、膜t−5000^被着した目
合せ用検出マークの模式断面図を示しtものであシ。
このマークの巾Wは10μmで、lエツチング深さは0
.7μ扉である。(b)は0.1μmのSi集集束イノ
/ビーム用い、目合せマーク上を走査速度50μm/旗
に選び、このイオンビームを走査する際、該イオンビー
ムに撮巾0.5μm1周波数10kHzに選んだ振動運
動を加え、目合せマーク上を走査し位相弁別検波を行な
った際の検出信号波形を示し比ものである。(e)に示
した従来例、即ち、目合せマーク上を50μm/(8)
の走査速度で走査しただけの場合(得られる検出信号波
形に比べSN比が格段に向上して込る。
以上の例でわかるように、本発明による方法によれば、
SN比を飛躍的に改養でき、目合せ精度が格段に向上す
る。
次にGaAaMESFETを本発明による目合せ方法を
用いて試作した例につbて述べる。第3図はそのプロセ
スの該略を示したものである。半絶縁性GaAs基板3
01に第2図と同様の目合せマークをつくり、Au−3
i−Beの共晶合金をイオンソースとする集束イオンビ
ーム【よシ、ゲート下の動作層302にStをイオンエ
ネルギー30keV、ドーズ量2×10副 で注入し、
更に、ソース及びドレイン下の、領域303へSiをイ
オンエネルギー80keV、ドーズ量2X10 cn+
  で注入した。ここでソース・ドレイン間の距離は0
.8μrILKなるよう注入領域を制御した(第3図(
a))。次に全面に’l’1W304を形成した後PM
MAレジストを被着し、更にゲート電極となる領域上の
レジスト表面にAu集束イオンビームを30keV、7
X10  C/−の条件で照射し、レジスト表面が、酸
素ガスを用すた反応性イオンエッチツクに対する耐性を
有する様、レジスト表面にモディフィケーシlンを生ぜ
しめた。ここでAu集束イオンビームを照射し九幅は0
.5μmとなる機制御し念。次に酸素ガスを用いた反応
性イオンエツチングにより、モディ7に、TiWをドラ
イエツチングし、電極306t−形成し几。次に5to
t膜307を被着し、soo℃。
20分間水素雰囲気中でアニールしt後、パターン化し
たレジストを通常のフォトリソグラフィを用いて形成し
、パターン化し次レジストをマスクにソース、ドレイン
領域のオーミックコンタクト形成部の開口を行ない、A
uQeの共晶合金とN1によるオーミックメタルを被着
しりフトオフによりオンビームを用いるプロセスにおい
て、従来法の目合せ法を用い念FETも製造した。
本発明による方法と従来法により製造されたこの結果か
ら明らかなように本発明による方法で製造されたFET
のvTの平均値は設計値とよく一致し、またばらつきも
小さい。これに対し従来法によるものではvTの平均値
は深くま念、ばらつきも大きす、これは従来法では目合
せ不良に起因し、ゲート電極が、ソースもしくはドレイ
ン領域寄シに形成されたためと考えられる。
(発明の効果) 本発明は荷電ビームによって材料位置を検出する際に、
特に目合せマーク上に被着層がある場合においてビーム
の走査に該走査スピードよりも高速で、かつ位置合わせ
検出用のマーク巾よシ振巾の短かい一定周波数での往復
運動を重ね合わせ、発生した2次電子もしくはオージェ
電子による検出信号のうち前記周波数の信号を検出信号
として用いる事で目合せ精度を飛躍的に向上させる事が
できた。実施例では集束イオンビームによj)GaAa
FETを作製する際に本発明を応用し、従来法と比べ再
現性よ<’FETが作製できる事を確かめたが。
本発明は集束イオンビームのみに限られるものではなく
、電子ビームなどの一般の荷電ビームに応用できる事は
明らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図は集束イオンビーム装置の一例であり、第2図は
被着層がある目合せマーク上を荷電ビー103はコンデ
ンサレンズ。 104はEXB質量分析器。 105は対物レンズ、 106は偏向電極。 107は材料、    108は架台。 109は架台駆動用モーター。 110は検出器、   111は制御系。 112は位相弁別検波器。 113は移相器、   114は表示系。 301は半絶縁性GaAa基板。 302は動作層。 303はソース及びドレイン領域。 304はTiW被着層、3o5はレジスト。 306はゲート電極、3o7はStO,。 308はオーミック電極を示す。 第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 基板材料上に設けられた位置合わせ検出用マーク部分に
    荷電ビームを走査し、発生する2次電子もしくはオージ
    ェ電子の検出により得られた信号を用い該荷電ビームと
    基板材料との位置合わせを行なう際、荷電ビームの走査
    に、走査スピードよりも高速でかつ位置合わせ検出用マ
    ークの巾より振幅の短かい、一定周波数での荷電ビーム
    の往復運動を重ね合わせ、発生した2次電子もしくはオ
    ージェ電子による検出信号のうち前記周波数の信号を検
    出信号として用いる事を特徴とする荷電ビームによる材
    料位置検出方法。
JP59179682A 1984-08-29 1984-08-29 荷電ビ−ムによる材料位置検出方法 Pending JPS6158232A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5182693A (en) * 1989-12-29 1993-01-26 Tdk Corporation Magnetic disk

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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