JPH0629201A - 荷電粒子ビーム描画装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一括露光方式における広い面積を一度に照射
できる荷電粒子ビーム描画装置を提供する。 【構成】 第１のスリットと第２のスリットを用い、寸
法可変のビーム束を成形する荷電粒子ビーム描画装置で
あって、寸法可変のビーム束の照射位置を被描画物体上
の正しい位置に照射するようにする。 【効果】 本発明により、高いビーム電流密度の均一で
一様なビームを光源として任意形状のビーム図形が得ら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子ビーム露光、イオ
ンビーム注入等に適合する荷電粒子ビーム描画装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】例えば電子ビーム露光方式は、一筆書き
方式と一括露光方式とに大別される。この２つの方式の
うち後者の方が描画速度において優れているが、原図パ
ターン即ち被露光物体に結像されるべきパターン形状を
有するマスクを必要とする。このパターンは通常かなり
複雑であり、マスク製作の困難さ、取り換えの困難さ、
周囲を取り囲まれた図形を用いることができない等の種
々の問題がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
対処されてなされたもので、一括露光方式における広い
面積を一度に照射できるという特徴をいかした荷電粒子
ビーム描画装置を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】次に本発明の基本的な概
念を第１図を参照して説明する。この第１図で荷電粒子
ビーム発生手段としての、例えば電子ビーム光源、所
謂、電子銃（１１）から電子ビーム（１１ａ）が引き出
される。このビーム（１１ａ）は例えばブランキング電
極（図示せず）でオン・オフ制御される。このブランキ
ング電極で制御され、後段のブランキング用スリット
（図示せず）を通過した電子ビーム（１１ａ）は第１の
スリット（１２ａ）及び第２のスリット（１２ｂ）を介
して電子レンズ（１３）により被描画物体上に所定の図
形のパターンとして結像される。

【０００５】

【作用】本発明によれば第１のスリットを通過した荷電
粒子ビーム束は第２のスリットに照射されて成形され、
被描画物体上に照射される。この時、前記第２のスリッ
ト（１２ｂ）は電気的にＸ方向及びＹ方向に移動しても
よいが、本実施例においては第２のスリットを実際に動
かすかわりにビームを偏向して等価的に第１と第２のス
リットの相対関係を変える。この第２のスリット（１２
ｂ）の第１のスリットとの相対的移動により被描画物体
上の図形パターンをたとえば第２図（ａ），（ｂ），
（ｃ）に示す如く適宜変えることができる。

【０００６】

【実施例】次いで第３図を参照して本発明の一実施例を
詳細に説明する。

【０００７】第３図で（３１）が電子銃であり、この電
子銃（３１）から電子ビーム（３１ａ）が引き出され
る。このビーム（３１ａ）は第１の電子レンズ（３３）
によりブランキング電極（３４），（３４′）の略中央
部に焦点として、いわゆる電子銃（３１）のクロスオー
バー像を結ぶようになる。（３５）はブランキング用ス
リットであり、ブランキング電極（３４），（３４′）
に接続されるブランキング電圧発生回路（３６）の電圧
が０［Ｖ］の時にビーム（３１ａ）を通過させ、４０
［Ｖ］の時にビーム（３１ａ）をカットオフするように
なっている。そしてブランキング用スリット（３５）を
通過したビーム（３１ｂ）は発散ビームとなっているが
コンデンサレンズである第２のレンズ（３７）によって
図に示される平行なビームに変えられて矩形状に規定さ
れる第１のスリット（３８）に照射される。このレンズ
（３７）の作用により、電子銃（３１）のクロスオー
バー像は第１のスリット（３８）位置には結ばれず、
電子ビームは第１のスリット（３８）の所定に切りとら
れた孔の全域にわたり均一に照射される。すなわち、電
子銃（３１）のクロスオーバー像が第１のスリット（３
８）位置で結ばれないことで前記第１のスリット（３
８）面内では電子銃光源が該スリット（３８）位置に結
像された場合に生じるスポットビームの如き局所的に高
いエネルギビーム密度分布とならないので均一で一様な
ビームが得られる。しかも、第１のスリット（３８）位
置では発散ビームが平行ビームに変えられるので、発散
ビームをそのまま用いるよりも高いビーム電流密度が得
られる。この第１のスリット（３８）は第１図の（１２
ａ）に原理的に対応するものである。

【０００８】以後は光源を第１のスリット（３８）の開
口部と考えて説明する。すなわち、実際の光源は電子銃
（３１）であるが、被描画物体にとっては第１のスリッ
ト（３８）が前述した如く比較的高いビーム電流密度の
均一で、一様な光源（仮想光源）となる。ここで、注意
すべきことは第１のスリット（３８）以下での第１のス
リット（３８）を光源としたときの光束の表わし方は仮
想光源の焦点を結ぶ点で開き、普通の光源束の表現と表
わし方が逆になっている点である。これは図面の簡略化
を図るためである。第１のスリット（３８）を仮想光源
とするここでは矩形の特殊形状とみなす正方形の像は第
３のレンズ（３９）によって矩形状に規定される第２の
スリット（４０）上に第１のスリットの像の焦点を結ぶ
ように構成される。この場合、電子銃（３１）のクロス
オーバー像は第２のスリット（４０）位置には結ばれ
ず、凸レンズの結像公式に従って、第３のレンズ（３
９）と第２のスリット（４０）の間に結ばれる。従っ
て、第１のスリット（３８）と同様に第２のスリット
（４０）位置でも均一で、一様なビームを得ることがで
きる。

【０００９】ここで、ビーム（３２ａ）は偏向電極（４
１），（４１′）及び（４４），（４４′）に加えられ
る電圧が０［Ｖ］の時に全部が透過して、第２のスリッ
ト（４０）に正方形を生成することになる。そして第２
のスリット（４０）に設けられたここでは矩形の特殊形
状とみなす正方形の開口部は一辺が２．５６［ｍｍ］の
ものである。またビーム（３２ａ）は偏向電極（４
１），（４１′）と（４４），（４４′）によってｘ方
向とｙ方向にそれぞれ０．１［Ｖ］につき０．０１［ｍ
ｍ］偏向するように設計されている。そこで偏向電極
（４１），（４１′）間に２５．６［Ｖ］の電圧が加わ
った時にビーム（３２ａ）は全て切断されることにな
る。

【００１０】例えば最終的に５［μｍ］×１００［μ
ｍ］の矩形状の図形を得たい時には電子計算機であるミ
ニコン（５５）により第１のレジスタ（４２）にｘ方向
の幅情報として“５”が書き込まれ、第２のレジスタ
（４５）にｙ方向の幅情報として“１００”が書き込ま
れる。するとＤ−Ａコンバータ（４３）の出力には２
５．１［Ｖ］、Ｄ−Ａコンバータ（４６）の出力は１
５．６［Ｖ］の電圧が表われるようになっている。この
ため、ｘ方向に５０［μｍ］、ｙ方向に１［ｍｍ］の幅
を持ったビーム（３２ｂ）のみが最終的に第２のスリッ
ト（４０）を通過することになる。この状態では、第３
図により明らかなように第１のスリット（３８）の孔を
通過した電子ビームの第２のスリット（４０）位置にお
ける断面の輪郭が前記第２のスリット孔の輪郭と２箇所
で交差するこになる。この第２のスリット（４０）を通
過したビーム（３２ｂ）は対物レンズ（４７）により１
０：１に縮小されて、被描画物としての平板状の被露光
物体（４８）上に仮想光源、すなわち第１のスリットの
焦点を結ぶようになる。そして５［μｍ］×１００［μ
ｍ］の希望する大きさの矩形状の図形（６０）が得られ
る。ここでビーム（３２ｂ）は、さらに偏向電極（４
９），（４９′）により矩形状の形が保存されたままで
ｘ方向に偏向される。そしてその偏向量はミニコン（５
５）より第３のレジスタ（５０）に与えられた内容によ
って、第３のコンバータ（５１）に希望する偏向電圧が
取りだされる。但し、この際注意すべきことは、第２の
スリット（４０）において生成される矩形状の中心位置
は矩形状の形の大きさによって異なるため、第３のレジ
スタ（５０）に入る値はレジスタ（４２）に入る値と関
連して補正がなされていなければならない。勿論ここで
は無補正の値を用い、第３のＤ−Ａコンバータ（５１）
の出力電圧に第１のコンバータ（４３）の出力電圧を適
当に加えることにより電気回路的に補正してもかまわな
い。また、同様に偏向電極（５２），（５２′）により
矩形状の形が保存されたままでｙ方向に偏向される。こ
の偏向量はミンコン（５５）より第４のレジスタ（５
３）に与えられた内容によって第４のＤ−Ａコンバータ
（５４）に希望する偏向電圧が取り出される。これによ
り、前記第２のスリット（４０）を通過したビームは被
描画物体上の正しい位置に照射される。

【００１１】ところで、本実施例では２５６ステップ角
の内部の図形を描画した後に被露光物体（４８）をミニ
コン（５５）の制御により次のステップ迄動かして次の
フレームの描画を行う。このための回路およびモータ等
の手段は図中で省略してある。また第１のスリット（３
８）、第２のスリット（４０）の発熱を極力抑えるため
には付加的に水冷したり、各スリットの直前にやや大き
いスリットを置くような構成も可能である。このように
して広い面積を一度に露光し得る一括露光方式の特徴を
生かしたままで原図マスクを電気的に作り出し、所定の
電子ビーム露光を行えるものである。

【００１２】なお、上記実施例では第１のスリット（３
８）及び第２のスリット（４０）に設けた開口部の数が
一つの場合について説明したが、複数個設けても上記実
施例と同様に実施できる。また上記実施例では偏向電極
（４１），（４１′）及び（４４），（４４′）に加え
られる電圧が０［Ｖ］の時に正方形が得られるようにし
たが電圧が０［Ｖ］の時ビーム（３２ａ）が全てカット
されるようにすることも可能である。さらに電子ビーム
をイオンビームに置き変えることもでき、必要部分のみ
に選択的にイオン注入することも可能である。

【００１３】

【発明の効果】本発明により、高いビーム電流密度の均
一で一様なビームを光源として任意形状のビーム図形が
得られ、且つ形成される図形の明るさが変化しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の基本的な概念を説明するための構成
概略図。

【図２】 図１によって描画される図形を示す模式図。

【図３】 本発明による実施例を示す構成図。

【符号の説明】

３１…電子銃 ３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ…電子ビーム ３３，３７，３９，４７…電子レンズ ３４，３４′，４１，４１′，４４，４４′，４９，４
９′，５２，５２′…偏向電極 ３５…ブランキング用スリット ３６…ブランキング電圧発生回路 ３８…第１のスリット ４０…第２のスリット ４８…被露光物体 ４２，４５，５０，５３…レジスタ ４３，４６，５１，５４…Ｄ−Ａコンバータ ５５…ミニコン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷電粒子ビームを生ずる荷電粒子ビーム
   発生手段と、描画図形の形状や寸法及び照射位置を記憶
   する制御手段と、前記荷電粒子ビームのオン・オフを制
   御するブランキング手段と、このビームを所定形状のビ
   ーム束として通過させる第１のスリット及び前記第１の
   スリット上に前記荷電粒子ビーム発生手段からのビーム
   を照射するためのレンズ手段と、前記第１のスリットと
   被描画物体間に配置される第２のスリットと、前記第１
   のスリットと第２のスリットの間に設けられ、第１のス
   リット像の焦点を第２のスリット上に生成するとともに
   前記荷電粒子ビーム発生手段からのビームのクロスオー
   バーを第２のスリットから離れた位置に結ばせるレンズ
   と、前記第１のスリットと第２のスリット間にあって、
   前記第１のスリットを通過した荷電粒子ビーム束を前記
   制御手段からの２進化情報に応じて第２のスリット上へ
   の照射位置が変化するように偏向して、寸法可変のビー
   ム束を成形する第１の偏向手段と、前記第２のスリット
   を通過した荷電粒子ビーム束を前記被描画物体上に結像
   させる対物レンズと、前記第２のスリットを通過した荷
   電粒子ビーム束を被描画物体上の所望位置に前記制御手
   段からの情報に応じて偏向する第２の偏向手段と、前記
   第１の偏向手段により寸法可変となったビーム束の中心
   位置の変化に応じ前記第２の偏向手段に与える電圧を補
   正し、前記寸法可変となったビームが被描画物体上の正
   しい位置に照射されるようにする手段とを備えた荷電粒
   子ビーム描画装置。