电子束单元投影刻印系统技术方案

提供了一种电子束单元投影刻印装置，包括有一电子束源，一个使经过的电子束形成形状的第一孔径，一个按照所需转换图形开出窗口使电子束通过并射向一物体的第二孔径，以及一座可沿Ｘ和Ｙ轴方向移动的工作台，第二孔径置于工作台上，在工作台上有一对准标记和一台可变倍率的显微镜用于观测对准标记使第二孔径设定在所应设的位置上。先用低倍率对第二孔径作粗略定位，再用高倍率作精确定位，以此快捷完成工作台的位置调节。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用电子束将形成在一块转换掩模上的图形转换到一件物体上去的电子束单元投影刻印装置，更具体地涉及一种能使一块转换掩模高度精确地在一个工作台上定位的这样的装置。相关技术的描述随着半导体器件的尺寸一再地缩小，常规的光刻系统要被用电子束直接向一块譬如半导体片的物体上转换图形的电子束刻印系统所取代。电子束刻印系统提供了高分辨率，但它存在生产率低的问题。为了解决此问题，采用了诸如全投影工艺和程序刻印工艺之类的常用转换掩模系统。在这样的常规系统中，例如以所需图形作孔径形成的转换掩模安置在一座工作台上，并使电子束通过孔径产生按所需图形成形的电子束，投射到一块半导体片上，用以在其上面转换图形。转换掩模通常是用不能穿透电子并且易于处理的材料制成的。例如，典型的情况是用硅制造转换掩模。例如，上述转换掩模的制造方法，已在Y.Nakayama等人所著“电子束单元投影刻印的高精度校准方法”一文中提出，发表在SPIEVol.1924(1993)，P183-192。图1为常规电子束投影刻印装置之一的剖视图。电子束302由主体腔300中的电子束源301发射，经第一孔径303成形为矩形束，然后经第一束形透镜304和第一束形偏转板305射至第二孔径307。第二孔径307是以所需图形作孔径形成的，因而它起着转换掩模的作用。电子束302是经第二孔径307按所需图形形成的。然后，电子束302经第二和第三束形透镜304b和304c以及束形偏转板305b和305c射到置于工作台309上的一块衬底308上。这样，就完成了全部图形转换。上述的刻印装置中，将第二孔径307安置在其上的一座工作台306被设计成可水平移动。当第二孔径307安置在工作台306上时，工作台306先从主体腔300移出，并进入一个与主体腔300相连的辅助腔312中。在辅助腔312中，第二孔径307安置在工作台306上，然后用手工精确地进行θ角的补偿。这里的θ角补偿是指在X-Y平面内调节形成在第二孔径307上的图形的方向。然后，将辅助腔312抽成真空，并将连通辅助腔312与主体腔300的漏气阀311打开。然后，用象装配杆310那样的一个夹具推动第二孔径307和工作台306一起进入主体腔300，随后使工作台306定位并固定在那里。当第二孔径307要用另一个有不同图形的孔径替换时，第二孔径307则以与上述相反的方式从主体腔300中取出。上述刻印装置只是根据上述的θ角在辅助腔312中将第二孔径307定位。因此，需要根据X和Y轴方向的位置在主体腔300中对第二孔径307定位。这样的一种定位方法在公告号2-237107的未审定的日本专利中提出过，下文予以说明。如图2所示，将一个检测器317安置成面对第二孔径307。检测器317检测从第二孔径307反射出来的一部分电子束，并根据检测的反射束辨认第二孔径307的表面形状。这样，就可以检查第二孔径307的图形是否正确形成了。于是，它还有可能利用图形检查的数据获得有关在X-Y平面内第二孔径307的位置的资料。这种技术也能用于设定第二孔径307与衬底308或是一块半导体片之间的相对位置，在这种情况下，则如图1中所示，将一个第二检测器318安置成面对半导体片308，用以检测从半导体片308反射出来的电子束。第二孔径307的尺寸通常为电子束302的100倍以上。这样，在上述的常规方法中，其中第二孔径307的图形是以一束电子反射束为依据检测到的，而对第二孔径307的定位则是按照检测结果进行的，为对第二孔径307进行全面观测就必需用电子束302对第二孔径307进行扫描，这就要化费太多的时间并造成低效率的定位操作。特别是，当采用通过由第二孔径307形成的一个图形或一个窗口向衬底308发射的电子束对第二孔径进行定位时，就要化费相当多的时间去查找窗口，这是由于窗口的面积约为第二孔径307整个面积的5％或者更小。如早先所提的θ角补偿是由手工进行的。因此，电子束是以补偿的方式提高其使用精度的。然而，由于电子束的偏转范围小，它很难进行充分的θ角补偿。本专利技术的目的是要提供一种能以高精度和高效率对第二孔径进行X-Y方向和θ角两种位置定位的电子束单元投影刻印装置。所提供的一种电子束单元投影刻印装置包括有一个电子束源，一个第一孔径，电子束从电子束源发射通过它按一种形状成形，一个按所需转换图形开孔形成的第二孔径，电子束通过第二孔径并射向一件物体，以及一座可沿X和Y轴方向移动的工作台，第二孔径被安置在该工作台上，其特征在于，在第二孔径和工作台上其中至少有一个装上一个对准标记，并有一台例如具有可变倍率的显微镜的装置，供观测对准标记，使第二孔径按所需位置定位。最好显微镜具有可变的放大倍率，使其低倍率用于至少在第一孔径和工作台之一当中作宽范围观测并使高倍率用于在放大的条件下观测对准标记。显微镜最好还包含一个安置成面对工作台顶面的物镜以及安置在容设显微镜的腔体之外的一个目镜。显微镜最好设计成能在腔体外面操作改变其倍率。对准标记可以至少提供三个。当提供多个对准标记时，最好有一个对准标记安置成与显微镜的光轴成一直线。还提供一种电子束单元投影刻印装置，它包括有一个电子束源，一个第一孔径，电子束从电子束源发射通过它按一种形状成形，一个按所需转换图形开孔形成的第二孔径，使电子束适于通过第二孔径并射向一件物体，以及一座可沿X和Y轴方向移动的工作台，第二孔径被安置在工作台上，其特征在于，至少在第二孔径和工作台中的一个上设置一个对准标记，一个摄取对准标记图象的电荷耦合器件，一个检测对准标记和参考点的位置之间错位的位置识别器件，以及一个根据位置识别器件发射的输出移动工作台使第二孔径定位的系统。电荷耦合器件最好设计成具有可变的摄象范围和摄象倍率。该装置还可以包括一个用于监视对准标记和参考点之间位置关系的显示器。在上述装置中，通过具有可变倍率的显微镜或是电荷耦合器件的手段观测设在第二孔径或是工作台上的对准标记对第二孔径进行定位。这样，通过用调成低倍率的显微镜观测第二孔径和宽范围的工作台，根据对准标记对第二孔径进行了首次粗略的定位，然后以调成高倍率的显微镜进行精确定位。晕样就有可能在一段短时间之内使对准标记与预定的参考点调准，以此快速完成对设放第二孔径的工作台进行位置调节。此外，由于能对第二孔径作全面观测，就有可能找出转换图形的缺陷和损伤，借以避免不良的转换图形。特别是，通过利用那些缺陷和损伤的位置信息，电荷耦合器件使其有可能自动阻止这样的缺陷或损伤转换到如半导体片这样的物体上去。本专利技术的上述和其它目的以及其优越特性，从以下参照附图进行的描述中将更为明显可见，其中相同的标号表示所有附图的相同或类似部分。 附图说明图1为常规电子束单元投影刻钱装置的剖视图。图2为图1所示装置的局部放大视图。图3为本专利技术第一项实施例的电子束单元投影刻印装置的剖视图。图4为在工作台上放置第二孔径的顶视图，在工作台上设有三个对准标记。图5为本专利技术第二项实施例的电子束单元投影刻印装置的剖视图。参照图3示出第一项实施例的一台电子束单元投影刻印装置，从保持真空的主体腔100内设置的电子束源101发射出一束电子束102。第一孔径103或第一束形约束将电子束经束成预定的形状，然后这样受约束的电子束102通过第一束形透镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子束单元投影刻印装置，包括有：一个电子束源（１０１）；一个第一孔径（１０３），一束从所述电子束源（１０１）射出的电子束（１０２）经过它形成为一种形状；一个按照所需转换图形开出窗口形成的第二孔径（１０７），所述电子束（１０２）通过所述第二孔径（１０７）并射向一个物体（１０８）；以及一座可沿Ｘ和Ｙ轴方向移动的工作台（１０６），所述第二孔径（１０７）被放置在所述工作台（１０６）上，其特征在于，它还包括：一个对准标记（１１４ａ、１１４ｂ或１１４ｃ）设置在所述第二孔径（１０７ ）和所述工作台（１０６）两者中的至少一个之上；以及观测所述对准标记（１１４ａ、１１４ｂ或１１４ｃ）使所述第二孔径（１０７）设定在所应设位置上的工具（１１３）。

【技术特征摘要】
JP 1995-11-15 296548/951.一种电子束单元投影刻印装置，包括有一个电子束源(101)；一个第一孔径(103)，一束从所述电子束源(101)射出的电子束(102)经过它形成为一种形状；一个按照所需转换图形开出窗口形成的第二孔径(107)，所述电子束(102)通过所述第二孔径(107)并射向一个物体(108)；以及一座可沿X和Y轴方向移动的工作台(106)，所述第二孔径(107)被放置在所述工作台(106)上，其特征在于，它还包括一个对准标记(114a、114b或114c)设置在所述第二孔径(107)和所述工作台(106)两者中的至少一个之上；以及观测所述对准标记(114a、114b或114c)使所述第二孔径(107)设定在所应设位置上的工具(113)。2.按照权利要求1所述的电子束单元投影刻印装置，其特征在于，其中所述的工具就是具有可变倍率的一台显微镜(113)。3.按照权利要求1或2所述的电子束单元投影刻印装置，其特征在于，其中所述显微镜(113)具有供观测所述第二孔径(107)与所述工作台(106)两者至少有一个当中的宽阔区域的低倍率，并有供在放大条件下观测所述对准标记(114a、114b或114c)的高倍率。4.按照权利要求1或2所述的电子束单元投影刻印装置，其特征在于，其中所述装置至少有三个对准标记(114a、114b、114c)。5.按照权利要求4所述的电子束单元投影刻印装置，其特征在于，其中所述对准标记(114a、114b、114c)中的一个(114b)被设置成与所述显微镜(113)的一根光轴成一直线。6.一种电子束单元投影刻...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤勝志，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]