JPH0773039B2 - 電子ビーム加工装置 - Google Patents

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。

〔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
の検査法が提案されている。

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，酸報社発行」に掲載された電子ビーム加
工装置の模式図である。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
ーム形状の検査のためのスリット板６が配設され、この
スリット板６の下方に検出板７を設置してある。

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11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の拡大平面図であり、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ット6a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が配設されて
いる。

而して電子銃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（A_x，A_y）〜Ｂ（B_x，B_y）間に
わたって横切る向き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で受け
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上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11
図（イ）に示す如くスリット6aに対する走査方向（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）に示す如くスリット6a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、また縦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
ル用電源4a、偏向コイル用電源5aを調節する。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であっては、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確
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は複数方向に延在する
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あ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〕

本発明にあってはこれによってビームスポット形状を複
数方向について同時的に調節可能となる。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて具体的に
説明する。第１図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の下方にはスティグメー
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。

スティグメータ３、集束コイル４、偏向コイル５には夫
々計算機10で制御されるスティグメータ用電源3a、集束
コイル用電源4a、偏向コイル用電源5aが接続され、また
前記スリット板６には検出器11、表示器（CRT）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図はスリット板６の拡大平面図であり、略Ｌ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。

各スリット6a,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（A_x，
A_y）,B（B_x，B_y）,C（C_x，C_y）の各点をこの順序で結ん
でスリット6a,6bを夫々こと直交する向きに走査するよ
うにしてある。各スリット6a,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器11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）〜（ヘ）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ｘ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々ｘ軸方向,y軸方向におけ
る検出波形は第４図（ニ），（ヘ）に示す如くになる。

比較器13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目標波形と
して入力してあり、表示器12から入力された検出波形と
比較して両者の偏差に相当する信号を計算機10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ィグメータ用電源3
a、集束コイル用電源4a及び偏向コイル用電源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。これによってスティグメータ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ィグメータ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ット板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てある目
標波形と比較し、その偏差に相当する信号を計算機10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
号をスティグメータ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、各電源3a,4a,5aに出力し、
スティグメータ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を有す
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）に示す如く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てある。スリッ
ト16a,16b,16c相互の位置について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
（A_x，A_y）,B（B_x，B_y）,C（C_x，C_y）,D（D_x，D_y）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極コ
イル及び集束コイルを制御することで電子ビームスポッ
トの形状を複数方向について同時的に検出し、また容易
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…スティグメータ、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. 【請求項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。