JPH0349421B2 - - Google Patents

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
グラフイ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イ
により形成するためには、従来のフオトリソグラ
フイ方法は、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、リソグラフイ装置自体によつて生じるマス
クの正確さ、清浄さ、及び誤差に関する問題がよ
り大きくなる。

従来の粒子ビーム・リソグラフイ方法及び手段
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
１：１の比率で形成する、所謂近接プリンタは、
大きなスループツト、従つて安価な製造方法を可
能にする。その方法については、IBMJ.Res.
Devel.第26巻、第５号、1982年９月、第568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
導体チツ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誤差によつ
て、露光された基板全体が使用不可能になること
がある。

従つて、そのような方法に於ては、リソグラフ
イ装置全体に於けるマスク及び像形成特性を、特
に次に示す誤差に関して、テストする必要があ
る。

−誤つたマスク・パターン −マスクの歪み −マスク上の不純物粒子 −像形成装置の誤差 マスクの歪みは、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。像形成装置の誤差は、
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、従つて投影像を
変位させることがある。そのような誤差の原因
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ラスタ走査するとき
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誤差を補償するために、上
記ラスタ照射中に、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、マスクの誤差を極めて正
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誤差の
根源に関する制御に於て困難なことである。更
に、マスクの誤差よりも、リソグラフイ装置の不
正確さによつ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・リソグラフイに必要な透過
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、極めて清浄な部屋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。従つて、
フオトリソグラフイに於て知られている如き保護
箔によつてマスクを不純物粒子から保護すること
は、粒子ビームの場合には不適当である。

［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
誤差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・リソグラフイ用露光マスク
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イ
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
によつ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つて高い空間的
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背後に配
置されている。単一開孔のダイアフラムを用いる
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。

単一開孔のダイアフラムによつて、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、上記単一開孔のダイアフラムによつ
て、小さなマスク部分の像を点毎に形成し、従つ
て各々のマスク部分の像を、透過によつてではあ
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
ともに単一開孔のダイアフラムが、露光中に基板
（半導体ウエハ）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る、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、従つて選択されたマス
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、或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誤差
を比較的短時間で決定することができる。マスク
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。単一開孔
のダイアフラムを用いた上記測定ステツプに於て
は、マスクの誤差だけでなく露光装置の誤差も投
影像を変位させ、露光はその装置を取換えたり又
は再構成したりせずに行われるので、修正はリソ
グラフイ装置に於ける避けることのできない誤差
も含む。従つて、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
ホールのダイアフラムは、cm²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、マトリツクス状に配列され
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。そ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、評価のために遂次読取られる。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、マスクが誤差及び不純物粒子
を有していないことが解つてから、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・リソグラフイ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、形成し、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
イアフラム、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にぶつかつて、例えば半導体ウエハである基
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
ビームによりラスタ走査されるように、マスク３
の直径よりも小さいことが好ましい。ウエハ４は
概してマスク３よりも大きく、従つてウエハを完
全に露光するためには、異なる位置に於て何回か
の露光を別個に行う必要がある。そのために、ウ
エハは、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によつて変位さ
れる。上記テーブルの正確な位置は、レーザ干渉
計１０によつて決定される。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により得られた現在位置のデ
ータは、位置測定回路１３及び該回路に接続され
ているコンピユータ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。マスクをラ
スタ走査するためのラスタ偏向手段８及び露光ス
テツプを中止させるためのビーム消去手段７が更
に、リソグラフイ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・デイスク
ロージヤ・ビユレテイン、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一開
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、
基板即ちウエハ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、リソグラフイにより
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。

単一開孔のダイアフラム２０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める。閃
光は、シンチレータ２１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）２２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。測定の開始に当り、単一開孔のダイアフ
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、単一開孔のダイアフ
ラム２０の小さな開孔３２を横切つて移動するビ
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３０
ａ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
を直接単一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３５に対称であり、換言すれ
ば、偏向電圧の対称点Ｓが例えば静電偏向装置に
於ける０偏向（垂直入射時点）の電圧レベルに対
応するような、出力信号３６を生じる。つまり、
第３Ｂ図に示されている如く、開孔３１と３２の
相対的位置によりビームを傾斜させる鋸歯状曲線
の対称点Ｓに対する検出信号３６の発生時点の変
位量が変化する。

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つの点の間の変位及び光
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を経てウエハ４を露光するた
めに用いられる走査電子ビームによつても実施す
ることができる。そのためには、典型的には約１
mmの直経を有する電子ビームが用いられ、それら
は、1msecの前に、約10mmのマスクの長さに亘る
条片に沿つてラスタ式に案内される。従つて、位
置を正確に測定するために選択された、マスク
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、
リソグラフイ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
よつて、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エハの露光を制
御するために用いることができる。歪みが解つた
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つて、も
はやマスクの誤差を含まず、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
によつ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つくりとそして
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６×6μｍ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、単一開孔のマ
スクの視野に達する。この局部的部分の像は、単
一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れてもよい。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。ラスタ走査電子ビームも、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。従つて、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。マスクの誤
差よりも第２図の電子ビーム鏡筒１に於ける誤差
によつて生じる投影像に於ける誤差は、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。0.1μｍ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を用いた場合、上
記電流は約５×10^-13Aである。それらの各電子
は、シンチレータ２１に於て、平均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
よつ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つて補償することも
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
フラムによつて、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か
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によつて、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
ウエハを支持する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４
０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イジタル値に
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イジタル化さ
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オ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、（つまり、複数開孔のダイアフ
ラムの隣接する開孔の間、従つて検出装置４０の
隣接する検出手段の間の間隔が典型的には4μｍ
もあるので）、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0.5×0.5μｍ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１×１mmの領域に於て５×10⁴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４
０を横切るようにジグザク状に段階的に変位され
る。各露光ステツプに於て、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つによつ
て既に走査されているように、デイジタル化され
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つて決
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。従つて、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のデイジタ
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、マスク構造の誤差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５×10⁴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
mm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
荷キヤリア型の集積半導体回路の上に約0.5μｍの
厚さを有する金の層５０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
オトリソグラフイ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4μｍであるように選択されて
いる。金属５０の下の集積半導体回路は、二酸化
シリコン（SiO₂）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５３及び５２、
並びに例えば窒化シリコン（Si₃N₄）層である絶
縁層５１より成る。SiO₂層の厚さd1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ヤージされることを
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、
SiO₂層５４及び基板５５とともに、MOSキヤパ
シタを構成し、電極５３に負のバイアスが加えら
れると、上記キヤ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
ニウム層によつ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つて、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。

５×10⁴個の開孔５８ａ，５８ｂ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
識別回路によつて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、電荷のパツケージが或る検出位置から
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エ素子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
るためには、1MHzのクロツク周波数に於て、約
100msec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の単一露光及び５
４の検出手段の変位位置の場合（９×６mmのマス
クの下の１×１mm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。

間孔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
法によつて、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エハ領域が、
フオトリソグラフイにより画成されたフオトレジ
スト層で被覆され、更にSi₃N₄層で被覆される。
それから、フオ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エハ
を露出された部分を覆う、第２の薄い金属（Al）
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誤
差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・リソグラフイ用露光マスクの
誤差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・リソグラフイ装置を概略的に示すブロツク
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つて電
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
ラムによつ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
エハ）、５……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……
コンピユータ、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、５
４……二酸化シリコン層、５５……シリコン基
板、５６ａ，５６ｂ……電気的端子、５７……電
位の井戸、５８ａ，５８ｂ……開孔、５９……ペ
ルチエ素子、Ｓ……偏向の対称点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 粒子ビーム走査型リソグラフイ用露光マスク
   の誤差の検出方法であつて、 上記露光マスクの下方にそれと並行に、少なく
   とも１つのピンホール開孔を有する、粒子ビーム
   不透過材料製のダイアフラムを配設し、 上記露光マスクに対してその上方から粒子ビー
   ムを走査し、 上記露光マスクの所定領域の像が上記ピンホー
   ル開孔を通過するように上記粒子ビームを傾斜
   し、 上記ピンホール開孔を通過したときの粒子ビー
   ムの傾斜を測定し、 上記傾斜の測定を、上記露光マスクの少なくと
   も２つの所定領域の像について実行し、 測定した傾斜の関数として上記露光マスクの少
   なくとも２つの所定領域の像間の距離を算出し、 算出した距離のデータを、上記露光マスクの少
   なくとも２つの所定領域の像間の距離の設計デー
   タと比較して、本番の粒子ビーム露光走査時のビ
   ーム傾斜を制御しうる誤差データを入手すること
   とを特徴とする、 粒子ビーム走査型リソグラフイ用露光マスクの誤
   差の検出方法。 ２ 露光マスクの下方にそれと並行に配設した、
   少なくとも１つのピンホール開孔を有するダイア
   フラムと、 露光マスクに対してその上方から粒子ビームを
   走査し、上記露光マスクの所定領域の像が上記ピ
   ンホール開孔を通過するように上記粒子ビームを
   傾斜させる手段と、 上記ピンホール開孔を通過したときの粒子ビー
   ムの傾斜を測定する手段と、 測定した傾斜の関数として上記露光マスクの少
   なくとも２つの所定領域の像間の距離を算出する
   手段と、 算出した距離のデータを、上記露光マスクの少
   なくとも２つの所定領域の像間の距離の設計デー
   タと比較して、本番の粒子ビーム露光走査時のビ
   ーム傾斜を制御しうる誤差データとして記憶する
   手段とを備えた、 粒子ビーム走査型リングラフイ用露光マスクの誤
   差の検出装置。