JPS5856967B2 - 電子ビ−ム露光方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はビーム幅に比例させてビーム電流を精確に制御
する事が出来る電子ビーム露光方法に関する。

最近、ＬＳＩ及び超ＬＳＩ素子製作手段として電子ビー
ム露光方法の評価が著しい。

特に、電子銃から射出されて電子ビームを、各各矩形（
又は正方形）状の孔を有する二枚のマスクと該マスク間
に配置された電子レンズ及び二段の偏向器から成る電子
ビーム断面形状（及び大きさ）可変手段の上方マスクに
照射し、該マスクの孔を通過した電子ビームを設定すべ
き断面形状及び大きさに応じて前記二段の偏向手段で適
宜偏向して下方マスク上に照射し、該マスクの孔を通過
したビームを試料上に照射して、パターンを描画するよ
うにした面積可変型電子ビーム露光法は、描画スピード
及び描画精度等の点で著しく優れていることから、実用
的なものと目されている。

さて、斯くの如き方法にトいて、電子ビームの断面の大
きさ、即ち矩形（又は正方形）断面の幅・’ｉｍｉに着
目した場合、前記二段の偏向器の偏向強度の割合が正し
く調整されないと、ビーム幅を変えた時、そのビームの
照射電流がビームの面積に比例して変化せず、その結果
、露光斑が生じてし１う。

この点を詳説すると、面積可変型電子ビーム露光方法で
は、下方マスクの孔を通過したビームのクロスオーバポ
イントが下方マスクの下に配置された投影レンズの絞り
上に来るように上方マスクの孔を通過したビームを二段
の偏向器で偏向している。

所が、前記二段の偏向器の偏向強度の割合が正しく設定
されないと、クロスオーバポイントが投影レンズの絞り
上にはなく光軸方向にずれてし１う。

従って、第１図ａに示す様に、ビーム断面幅を（Ｙ方向
の幅は一定とし）Ｘ方向に、Ｘｌ、Ｘ２．Ｘ３ と可変
した場合、各々の照射電流分布（方形波の内部の面積は
照射電流量に比例している。

）は、偏向強度の割合が正しく設定されていると、第１
図すに示す如く実線Ｓ１．Ｓ２゜Ｓ３ と（各方形波の
内部面積が幅寸法に比例する。

）変化するが、偏向強度の割合が正しく設定されていな
いと、破線８２′、８３′と方形波の頂上の平坦部分も
下がっていく（各方形波の内部面積が幅寸法に比例しな
い。

）ことが明らかとなった。さて、この様な現象を解決す
るために、次のような方法が考えられる。

即ち、試料近傍に、例えば十字状に金属ワイヤを張り、
下方にファラデイカツブを配置して、下方マスクの孔を
通過したビームをワイヤ上で走査させ（Ｘ、Ｙ方向別々
に）、その時にファラデイカツブに入った電流信号を微
分して、第１図すに示す如き波形信号Ｓ１２８２ ｔ
８３′（谷幅を表わ１〜でいる。

）をモニタに表示させ、該波形を見ながら前記二段の偏
向器の偏向強度割合を手動にて制御し、ビーム幅を変化
させても各波形の頂上の平坦部が一致するような該偏向
強度の割合を決定する方法である。

しかし、この方法はモニタに表示された波形を見ながら
の調整であり、当然の車重ら、高精度な調整は望めない
。

本発明は斯くの如き点に鑑みてなされたもので、新規な
電子ビーム露光方法を提供するものである。

第２図は本発明の電子ビーム露光方法を使用した面積可
変型電子ビーム露光装置の一例で、図中１は電子銃で、
該電子銃から射出された電子ビームは、レンズ２を介し
てマスク３ａ 、３ｂ、該マスク間に配置された電子レ
ンズ４及び二段の偏向器５ａ、５ｂ（各々Ｘ方向、Ｙ方
向馬肉器から成る）から成る電子ビーム断面形状及び可
変手段６の上方マスク３ａに照射される。

該マスクの孔３＆を通過したビームは、設定すべき断面
幅に応じた偏向強度指令が電子計算機７から各々増幅器
８ａ 、ｓｂを介して与えられた偏向器５ ａ 、５
ｂにより偏向されて下方マスク３ｂ上に照射される。

該下方マスクの孔３ ｂ’を通過したビームは投影レン
ズ９の絞り９Ｗを通過して試料（図示せず）上に集束さ
れると同時に、前記計算機７からの位置指令を増幅器１
０を介して受けた偏向器１１により偏向されるので、試
料上に所期のパターンが描画される。

図では、試料位置にファラデイカツブ１２が配置されて
卦り、前記絞り９Ｗを通過したビームを集取して、増幅
器１３を介して前記計算機へ送る。

斯くの如き装置に唱いて、パターン描画に先立って、ビ
ームのＸ方向、Ｙ方向の谷幅を第３図ａに示す様にＸ。

、Ｙｏとし、これを基準ビーム幅とし、この時のビーム
電流値をファラデイカツブ１２で検出し、計算機７のメ
モリに、該電流値■ｏ と該ビームの面積Ｓ。

（＝Ｘｏ−Ｙｏ）を記憶してむく。

尚、この基準ビームは、二段の偏向器５ ａ ｔ ５
ｂの偏向力を各々零とした時の下方マスク孔３ｂ’を通
過したビームとすれば理想的である。

次に例えば、設定すべきビームの断面幅の一つが第３図
Ｃに示す如く、Ｘａ（Ｘ方向）、Ｙｂ （Ｙ方向）であ
る時、先ず、Ｙ方向の幅はＹ。

の基準幅の１１にし、Ｘ方向の幅をＸａＫなるように前
記二段の偏向器５ａ ｔ ５ｂの各Ｘ方向偏向器の偏向
強度を適宜操作し、その時の絞り９Ｗを通過したビーム
の電流値Ｉ １をファラデイカツブ１２で検出し、計算
機７の演算部に該電流値１１ を送る。

該演算部では、該ビームの断面積５ａ（＝Ｘａ・Ｙｏ）
と前記基準ビームの断面積Ｓ。

（＝Ｘ。Ｙｏ）の比の値に該基準ビームのビーム電流値
■ｏを掛けた値を算出し、前記電流値１１が該算出値に
等しくなるように、しかもＸ方向の幅がＸ＆になるよう
に前記二段の偏向器５ａ 、ｓｂの各Ｘ方向偏向器の偏
向強度の割合を制御する。

次に第３図Ｃに示す様に、ビームの断面のＸ方向がその
１１（つ捷りＸａ）、Ｙ方向がＹｂＫなるように前記二
段の偏向器５ ａ ｔ ５ ｂの各Ｙ方向偏向器の偏向
強度を適宜操作し、その時の絞り９Ｗを通過したビーム
の電流値Ｉ２をファラデイカツブ１２で検出し、計算機
７の演算部に該電流値■２を送る。

該演算部では、該ビームの断面積５ｂ（＝Ｘａ −Ｙｂ
）と前記基準ビームの断面積Ｓ。

（＝Ｘ。

−Ｙｏ ）の比の値に該基準ビームのビーム電流値■
。

を掛けた値を算出し、前記電流値Ｉ２が該算出値に等し
くなるように、しかもＹ方向の幅がＹａになるように前
記二段の偏向器５ａ。

５ｂの各ＹＩ’〒向偏向器の偏向強度の割合を制御する
。

この様にして二段の偏向器の偏向強度の割合を制御すれ
ば、下方のマスク３ｂを通過したビームのクロスオーバ
ポイントは投影レンズ９の絞り９Ｗ上に来る。

そして前記制御されたＸ方向とＹ方向の偏向強度比は計
算機７にメモリされ、以後パターンを描く時、数比を一
定に維持して、各段のＸ、Ｙ偏向器の偏向強度を適宜可
変して種々の寸法のビームを作成する。

本発明によれば、オペレータの手を煩わす事無く、矩形
（又は正方形）ビームの幅に比例させてビーム電流を高
精度に制御する事が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はビーム断面幅を可変した時の照射電流分布の変
化を示したもの、第２図は本発明の電子ビーム露光方法
を使用した面積可変型電子ビーム露光装置の一例、第３
図は該装置の動作の説明を補助する為の図である。 １：電子銃、３ａ：上方マスク、３ｂ二下方マスク、５
ａ、５ｂ：偏向器、６：ビーム断面形状及び大きさ可変
手段、７：電子計算機、９Ｗ：絞り、１２ニフアラデイ
カツプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電子ビーム発生手段から射出された電子ビームを、
   各々矩形（又は正方形）状の孔を有する二枚のマスクと
   該マスク間に二段配置された偏向手段から成る電子ビー
   ム断面形状（及び大きさ）可変手段の上方マスクに照射
   し、該マスクの孔を通過した電子ビームを設定すべきビ
   ーム幅に応じて前記二段の偏向手段で適宜偏向して下方
   マスク上に照射し、該下方マスクの孔を通過した電子ビ
   ームにより材料上にパターンを描画する方法にかいて、
   前記下方マスクの孔を通過した電子ビームの電流値を検
   出しながら、該下方マスクの孔を通過した所定のビーム
   幅のビームの電流値が、該所定のビーム幅のビームの断
   面積と基準ビーム幅のビームの断面積の比の値に該基準
   ビーム幅のビームの電流値を掛けた値に対応するように
   、前記二段の偏向手段の偏向強度の割合を制御し、該制
   御された割合を固定して電子ビームを設定すべきビーム
   幅に応じて前記二段の偏向手段の強度を適宜可変したこ
   とを特徴とする電子ビーム露光方法。