JPH038251A - 電子ビーム加工装置 - 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〕 本発明は半導体基板上におけるレジストの露光等に用い
る電子ビーム加工装置に関する。

Ｃ従来の技術〕 この種の電子ビーム加工装置においてはビームの形状、
即ちエネルギ分布を正確に設定することは加工精度を高
め、信頼性を高めるうえで欠くことが出来ない管理項目
の一つであり、従来より種々の電子ビームスポット形状
の検査法がｆｆｆｉ　Ｅされている。

第９図は「電子ビーム溶接−原理と実際、第６１頁、昭
和５３年６月２０日、産報社発行」に掲載された電子ビ
ーム加工装置の模式図であり、図中１はハウジング、２
はハウジング１内の上部に配設された電子銃を示してい
る。電子銃２の下方には集束コイル４、偏向コイル５が
この順序で相互の間に適宜の間隔を隔てて配設さ、れ、
また偏向コイル５の下方には被加工物が設置されるべき
位置にビーム形状の検査のだめのスリット板６が配設さ
れ、このスリット板６の下方に検出板７を設置しである
。

集束コイル４には集束用電源４ａが、また偏向コイル５
には偏向電源５ａが、そして検出板７には検出器１■及
び表示器（ＣＲＴ）　１２が直列に接続されている。第
１０図（イ）はスリット板６の拡大千面凹であり、長方
形状の板の中央にその長手方向と平行に電子ビームのス
ポット直径よりも十分小さい幅寸法を有するスリントロ
ａを形成して構成されており、その下方に臨ませて検出
板７が配設さね、ている。

面して電子銃２から射出された電子ビームＥＢは集束コ
イル４にて集束された後、第１０図（ロ）に示す如き波
形の走査制御信号により制御された偏向コイル５にてス
リット板６をその幅方向にＡ　（ＡＸＡ、）〜Ｂ　（Ｂ
、　、　Ｂ、）間にわたって横切る向きにジグザグに走
査せしめられる。スリット板６のスリット６ａを通過し
た電子ビームＥＢは検出板７で受は留められ電気信号と
して検出器１１で検出され、表示器１２にその検出波形
が表示されるようになっている。

第１１図はスリット板６−ヒにおけるビームスポット形
状と表示器１２に表示された検出波形との関係を示す説
明図であり、第１１図（イ）、（ロ）は電子ビームスポ
ット形状、第１１図（ハ）、（ニ）は検出波形を示して
いる。

これから明らかな如く電子ビームのスポット形状が第１
１図（イ）に示ず如くスリット６ａに肘する走査方向（
Ｘ方向とする）と直交する方向に長い楕円形である場合
には、検出波形は第１１図（ハ）に示す如く幅が狭く波
高の大きい波形となり、また電子ビームスポット形状が
第１１図（ロ）に示す如くスリンｈ６ａに対する走査方
向に長い楕円形となっている場合には第１１図（ニ）に
示す如く検出波形は幅が広く波高が小さい波形となる。

即ち表示器１２に表示される検出波形は横軸がビーム径
と、また継軸はビーム電流密度と対応しており、通常ビ
ーム形状が走査方向に軸対称の場合には検出波形はガウ
ス状分布となる。

次にスリット板６を９０°水平に向きを変えて同様にこ
のスリット板６を幅方向に横切る向きに電子ビームを走
査し、電子ビームのスポット形状を検出する。

そしてこのようにして検出波形を総合してビームのスポ
ット形状を求め、これが所望の形状となるよう集束コイ
ル川霧Ｒ４ａ、偏向コイルｍ；’ｄ１５ａを３１１　ｆ
ｌｆｆする。このようなビームスポット形状の検出と、
電源４ａ、５ａに対する調節とを複数回反復してビーム
スポット形状を所望の形状に一致させる。

［発明が解決しようとする課題］ ところでこのような従来装置にあっては、例えば電子ビ
ームスポット形状を検出する過程ではスリット板６の向
きを電子ビームスポット形状の検出方向に合わせて正碑
に設定しなければならず、検出作業が極めて煩わしく、
またスリット板６の向きの設定に誤差を伴うため信頼性
も低い等の問題があった。

本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところは複数方向についての検出波形に基づ
いて目標とする電子ビームスポット形状を容易に得られ
るようにした電子ビーム加工装置を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る電子ビーム加工装置：よ７ｇ数方向Ｏ５二
延在するスリットを用いてビームスポット形状の検出波
形を求め、これを予め比較器に設定して、ちる目標波形
と比較してその偏差を解消するようにビームスポット形
状制御のための多極コイル、集束コイルに対する通電制
御を行う。

〔作用〕

本発明にあってはごれによってビームスボ、１・形状を
複数方向について同時的に３１！１節可能となる。

〔実施例〕 以下本発明をその実施例を示す図１ｍに基づいて具体的
に説明する。第１関は本発明に係る電子ビーム加工装置
（以下本発明装置という）を示すブロック図であり、図
中１はハウジング、２はハウジング１内の上部に配した
電子銃を示している。

電子銃２の下方にはステイグメータ（多極コイル）３、
集束コイル４、偏向コイル５がこの順序で相互の間に所
要の間隔を隔てて配設されており、また偏向コイル５の
下方には、被加工物が設置されるべき位置に、ビームス
ポット形状検出時にはこの被加工物に代えてスリット板
６が、更にその下方に検出板７が配設される。

ステイグメータ３、集束コイル４、偏向コイル５には夫
々計算機１０で制御されるステイグメータ用電源３ａ、
集束コイル用電源４ａ、偏向コイル用型ａ５ａが接続さ
れ、また前記スリット板６には検出器１１、表示器（Ｃ
ＲＴ）１２　、比較器１３がこの順序で直列に接続され
、比較器１３は前記計算機１０に接続されている。

第２閏はスリット板６の拡大平面図であり、略Ｉ１字形
に形成された板体に互いに直交する２方向に延在するス
リット６ａ　（その延在方向をｙ軸方向とする）、６ｂ
（その延在方向をＸ軸方向とする）が形成されている。

各スリｙ　トロａ、６ｂの幅寸法は電子ビームスポット
形状の直径よりも十分小さく設定されている。

第３図（イ）、（ロ）は偏向コイル５に対する電子ビー
ム走査のための制御信号波形の波形図であり、電子ビー
ムを第２図に示すスリット板６のスリット６ａ、６ｂに
対し夫々Ａ（Ａｘ　、　Ａ、）、Ｂ（ＢＸ　、　８．）
Ｃ（ＣＸ、　Ｃｙ）の各点をこの順序で結んでスリント
ロａ、６ｂを夫々これと直交する向きに走査するように
しである。各スリンＨａ、　６ｂを通過した電子ビーム
は検出板７で捉え、電気信号として検出２Ｓ１１で検出
し、表示器１２に表示すると共に比較器１３へ出力する
。

第４図は電子ビームスポット形状と検出波形との関係を
示す説明図であり、第４図（イ）、（ロ）は電子ビーム
スポット形状を、また第４図（ハ）〜（へ）は検出波形
を示している。例えばいまｙ軸方向に長い形状のスポッ
ト形状を持つ電子ビームで走査したときは夫々χ軸方向
、ｙ軸方向における検出波形は第４図（ハ）、（ホ）に
示す如くに、またＸ軸方向に長いスポット形状を持つ電
子ビームで走査したときは夫ｈＸ軸方向、ｙ軸方向にお
ける検出波形は第４図（ニ）、（へ）に示す如くになる
。

比較２Ｓ１３には予め所望とする電子ビームスポット形
状をもつ電子ビームを投射したときの検出波形を１」標
波形として入力してあり、表示器１２からベカされた検
出波形と比較して両者の偏差に相当する信号を計算機１
０へ出力するようになっている。

スポット形状が真円の電子ビームを得るときはＸ。

ｙ軸方向における各目標波形は共に等しく、例えば第８
図（ロ）、（ハ）に示す如くである。

計算機１０は偏差信号に基づいてステイグメータ用型ａ
３ａ、集束コイル用電源４ａ及び偏向コイル用型１ＪＱ
５ａに分配して夫々制御信号を作成し、各電源３ａ、　
４ａ、５ａに出力する。これによってステイグメータ３
、集束コイル４及び偏向コイル５に対し、所望の電子ビ
ームスポット形状を得るに必要な制御が行われる。

通常制御量の分担はステイグメータ３、集束コイル４が
主体であり、偏向コイル５は付随的なものである。

而してこのような本発明装置にあっては、予め電子ビー
ム加工を行う上で望ましい種々の電子ビームスポット形
状と、当該スポット形状を持つ電子ビームを用いたとき
の直交する２方向についての検出波形とを測定しておき
、得ようとする電子ビームスポット形状についてその検
出波形を目標波形として比較器１３へ入力し、電子ビー
ムスポット形状の調整を行えばよい。

即ち、ハウジング１内における被加工物設置位置に、こ
れに代えてスリット板６を配設し、電子銃２から電子ビ
ームを投射してスリ・７）板６における２方向に延在す
るスリット６ａ、６ｂを夫々これと直交する方向に走査
し、通過した電子ビームを検出板７、検出器１１を介し
て検出し、表示器１２に表示させると共に、比較器１３
に入力する。

比較器１３においてはこの検出波形を予め設定しである
目標波形と比較し、その偏差に相当する信号を計算機１
０へ出力する。計算機１０は入力された偏差信号に相当
する信号をステイグメータ３、集束コイル４、偏向コイ
ル５に分配して制御信号を作成し、各室ｆｉ３ａ、４ａ
、５ａに出力し、ステイグメータ３、集束コイル４、偏
向コイル５を調節する。

これを複数回反復して、検出波形を目標波形に一致せし
める。

なお上述した如き互いに直交するスリット６ａ、６ｂを
仔するスリット板６を用いたときは電子ビームスポット
形状が第５図（イ）に示す如＜ｘ、ｙ軸方向と所要の角
度、例えば４５°を有するθ軸方向に長い楕円形である
場合にはｘ、ｙ軸方向の２方向について検出波形を求め
ると、第５図（ロ）。

（ハ）に示す如く検出波形が略等しくなり、スリット方
向をθ軸方向にしたときはじめて第５図（ニ）に示す如
き差が生じる。従ってｘ、ｙ軸方向の検出波形のみでは
電子ビームスポット形状が真円であると誤認を招く虞れ
がある。

第６図は上記難点を解消すべくなした本発明装置に用い
るスリット板の他の例を示す平面図であり、ｘ、ｙ軸方
向と共にθ軸方向にも検出波形を同時的に求め得るよう
になっている。即ちスリット板１６はＬ字形をなし、相
互に直交する方向に延在する２本のスリット１６ａ、　
１６ｂに加えて隅部にこれらスリット１６ａ、１６ｂと
夫々４５°で交叉する向きのスリット１６ｃを形成した
構成としである。スリット１６ａ、　１６ｂ、　１６ｃ
相互の位置については特に限定するものではなく、電子
ビームの走査の容易性、検出波形の明瞭性等を考慮して
適宜に設定すればよい。

第７図は第６図に示す如きスリット板１６を用いるとき
の偏向コイル５に対する電子ビーム走査のための制御信
号波形を示す波形図であり、電子ビームを第６図に示す
Ａ（へ８．八、）、Ｂ（Ｂ、ｌ、Ｂ、）、　　Ｃ（Ｃ，
、Ｃ，Ｌ　Ｄ（Ｄ、　、　Ｄ、）の順序に所定のサイク
ルで反復的に走査を行うようになっている。

このようなスリット板１６を用いるときは比較器１３に
対しては、例えば第８図（イ）に示す如く電子ビームス
ポット形状として真円を得たい場合には、Ｘ軸方向、ｙ
軸方向及びθ軸方向の各目標波形として第８図（ロ）、
（ハ）、（ニ）に示す如き波形を予め入力しておく。こ
れによって検出器１１、表示器１２を通じて比較器１３
に゛入力された検出波形は第８図（ロ）、（ハ）、（ニ
）に示す目標波形と比較され、これに対する偏差信号が
計算機１０に出力され、目標波形に一致するよう反復的
にフィードバック制御が施されることとなる。他の構成
及び作用は第１，２図に示す構成と実質的に同じである
。

〔発明の効果〕

以上の如く本発明装置にあっては複数方向に延在するス
リットを備えるから、予め所望の電子ビームスポット形
状について得た検出波形を目標波形として比較器に入力
させておき、検出波形が目標波形と一致するよう多種コ
イル及び集束コイルを制御することとしたから、電子ビ
ームスポット形状を複数方向について容易に、しかも迅
速に調節することが出来るなど本発明は優れた効果を奏
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置をその制御系と共に示す模式図、第
２図は本発明装置において用いるスリット板の拡大平面
図、第３図は電子ビームスポット形状検出時の集束コイ
ルに対する走査制御信号波形を示す波形図、第４図は電
子ビームスポット形状と２方向の検出波形との関係を示
す説明図、第５図は電子ビームスポット形状と３方向の
検出波形との関係を示す説明図、第６図は本発明装置に
用いるスリット板の他の例を示す拡大平面図、第７図は
電子ビームスポット形状検出時の偏向コイルに対する走
査制御信号波形を示す波形図、第８図は電子ビームスポ
ット形状と検出波形との関係を示す説明図、第９図は従
来装置をその制御系と共に示す模式図、第１０図（イ）
は従来装置に用いたスリット板の拡大平面図、第１０図
（ロ）は電子ビームスポット形状検出時の集束コイルに
対する走査制御信号波形を示す波形図、第１１図は電子
ビームスポット形状と検出波形との関係を示す説明図で
ある。 ２・・・電子銃　３・・・ステイグメータ　４・・・集
束コイル　５・・・偏向コイル　６・・・スリット板　
７・・・検出板　１０・・・計算機　１１・・・検出器
　１２・・・表示器１３・・・比較器　１６・・・スリ
ット板なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示
す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子ビーム発生源と、電子ビームを集束する集束
   コイルと、被加工物が設置されるべき位置に配設される
   スリットと、該スリットを通過した電子ビームを検出す
   る検出器とを備え、被加工面における電子ビームスポッ
   ト形状を調節する機能を備えた電子ビーム加工装置にお
   いて、前記スリットは相互に非平行な複数のスリットで
   構成し、前記電子ビーム発生源からスリットに至る途中
   に配置された多極コイルと、前記検出器で検出した検出
   波形を予め求めた所定の電子ビームスポット形状を得る
   に必要な目標波形と比較し、その偏差を出力する比較器
   と、比較器の出力に基づいて前記偏差を解消すべく前記
   多極コイル、集束コイルに対する通電制御を行う演算制
   御部とを具備することを特徴とする電子ビーム加工装置
   。