JPS6049265B2 - 電子ビ−ムの電流密度分布測定法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子ビーム露光装置、特に所謂矩形整形電子ビ
ーム露光装置に於ける電子ビームの電流密度分布測定法
に関する。

半導体素子等の微細パターン形成に利用される」ヨ、言
ハＷ凹１、↓、■、ブ ；わヒれ工ｌ古 『幼レのため
、従来の細く絞つた電子ビームを走査して露光する方式
の代わりに、可変の矩形整形電子ビームにより露光を行
なう所謂矩形整形電子ビーム露光方式が提案されている
。

この矩形電子ビーム露光装置は、基本的には、矩形開口
を有する第１絞りの電子ビーム像を第２絞り上に結像し
、且つその結像位置を偏向器により制御することにより
、第２絞りの矩形開口を通過する電子ビームの断面形状
を任意に制御できるようにしたものであ’る。断種露光
装置にあつては、任意の矩形パターンを１度に露光でき
るため露光処理速度の向上を期待できる半面、電子ビー
ム断面での電流密度分布が不均一であれば露光精度の劣
化を招くことになワる。

電流密度分布の不均一が検知されれば、これを修正する
調整手段は種々考えられるが、それ以前の電流密度分布
測定法として簡便且つ迅速に行ない得る適切な方法は従
来提案されていない。従つて本発明はかかる電子ビーム
露光装置に於フいて電子ビームの電流密度分布を簡便且
つ迅速に測定てきる新規な方法を提供せんとするもので
ある。本発明による電子ビームの電流密度分布測定方法
は、電子ビームの断面に於ける分割された各領域の電流
密度を夫々求めて電流密度分布を測定するに際し、該領
域の１つに対し少なくとも一部の境界を共通とする複数
の区域での電流値を測定し、これら電流値の加減算によ
り該領域での電流値を算出する操作を繰返して前記各領
域の電流密度を得ることを特徴とするものてあり、以下
これを詳細に説明する。

第１図は本発明を適用する矩形整形電子ビーム露光装置
例の概略構成を示す図である。

この露光装置の基本的動作を説明するに、カソード１か
ら出た電子ビーム２はアラインメントコイル３によりア
ラインメントされ、電子レンズ４により収束されて第１
絞り５に照射される。第１絞り５は矩形開口５−１を有
しており、これにより矩形断面に整形された電子ビーム
は偏向器７により偏向されると共に電子レンズ６により
収束されて、第２絞り８上に第１絞りの矩形孔像５−２
が結像される。このとき偏向器７による偏向の程度を外
部からの信号で制御して第２絞りの矩形孔８−１を通過
する電子ビームの断面寸法を制御する。第２絞りの矩形
孔８−１を出た矩形電子ビームは電子レンズ９により収
束されると共に偏向器１０により偏向され、矩形整形ビ
ームとなつて試料台１３上に照射される。

露光処理時には勿論試料台１３上の試料１２に電子ビー
ムが照射されるのであるが、ここでは電子ビーム電流値
測定のた！め、ファラデーゲージ１１上に電子ビームが
照射され、その電流値は電流計１４によつて測定される
。第２図は本発明による電流分布測定方法の原理を説明
する図であり、同図を参照して第２絞り上３に於ける第
１絞りの矩形孔の投影像５−２内の任意の領域での電流
値を測定してその電流密度を求める方法を次に説明する
。

ここでは第２図ａに示す矩形孔の投影像５−２内に於け
る矩形領域Ａの電子ビーム電流値を求めて、その面積値
で割るこ４とにより、領域Ａでの平均電流密度を得るも
のとする。尚、第２図ａに於いて、矩形領域Ａに隣接す
る矩形領域Ｂ，Ｃ，Ｄを便宜上設定し、各領域Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄでの電子ビーム電流を夫々ＩＡ，ＩＢ，ＩＣ，Ｉ
Ｄとする。先ず、第２絞りの矩形孔８−１上に矩形孔像
５一２を投影し、その投影位置を第２図ｂの如く矩形領
域Ａの１頂点が矩形孔８−１のそれと一致して境界の一
部が両者で共通となるように、電子ビーム偏向器で調節
する。

このとき第２絞りの矩形孔８−１を通過する電子ビーム
は第１絞りの矩形像５−２との重ね合せ部分のみとなり
、その総電流１１はＩＡ＋Ｉ８＋ＩＯ＋ＩＯとなり、こ
の電流値はフ第１図に於けるファラデーゲージ１１及び
電流計１４により測定される。同様にして第２図ｃの如
き位置に矩形像５−２を投影したときの電流値１２はＩ
。

，第２図ｄの場合の電流値１２はし＋ＩＯ，第２図ｅの
場合の電流７値ＬはＩＢ＋Ｉｃに夫々等しくなる。かく
して各々の場合の電流値１１＋Ｉ４を測定すれば、ＩＡ
＝１１＋Ｉ２−１３−１４ なる関係が成立するから領域Ａでの電流値を算出でき、
これを電子ビームの偏向量から求め得る領ノ域Ａの面積
て割れば、平均電流密度の値を得ることができる。

同様の測定及び計算の繰返しから矩形像５−２の任意の
部分に於ける電流密度を求めてその分布を求め得ること
は言うまでもない。更に矩形像５−２の全領域での電流
密度を求める場合には、矩形像５−２をＮ個の網目状領
域に分割する如く想定して、１領域分の幅ずつ矩形像５
−２の投影位置を一方向に歩進させ、その都度電流値を
測定すればＮ回の測定で全領域の電流密度を算出するこ
とができる。以上の説明では、形整電子ビーム露光装置
に於ける電流密度分布の測定法について述べたが、本発
明はこれに限らず、任意形状の電子ビームの電流密度分
布測定に適用し得る。

次にその方法について第３図及び第４図を参照して説明
する。この場合にはファラデーゲージ１１上に新たに絞
り１６を設け、この絞りの矩形形１６−１により入射す
る電子ビーム１５がファラデーゲージ１１に入る量を制
御する。電子ビーム１５の入射方向から見た電子ビーム
１５とファラデーゲージ上の絞りの矩形１６−１との位
置関係を第４図に示し、同図に於いて斜線を付した領域
Ｅの電流密度測定法について説明する。同図に示す如く
、電子ビーム１５内に領域Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈをとり、各領
域の電流値を夫々ＩＥ，ＩＦ，ＩＣ，ＩＨとする。電子
ビーム１５が第４図の位置関係にあるとき領域Ｅ，Ｆ，
Ｇ，Ｈにある電子ビームが矩形孔を通過してファラデー
ゲージ１１に至り、かくして電流計１４により電流値１
Ｅ＋し＋ＩＯ＋ｈが測定される。次に電子ビーム１５を
偏向して領域Ｇの電子ビームのみが矩形孔１６−１を通
過するようにして電流１ｃ，同様にして電流ｈ＋し及び
■ｃ＋１０の測定を行なうことができる。このようにし
て各区域での電流値を求めれば、ｈ＝（ＩＥ＋ｈ＋し＋
ＩＨ）＋ＩＯ−（ＩＦ＋１ｃ）− （ＩＯ＋ＩＨ） なる加減算より、領域Ｅの電流値ｈが算出され一方領域
Ｅの面積は電子ビーム偏向量から求められるから、電流
値ｈをこの面積値で割ることにより平均電流密度が求め
られる。

これを繰返せば任意形状の電子ビームの電流密度分布を
測定できるのてある。尚、電流密度を求めようとする領
域が任意形状の電子ビーム１５の周辺に接しているとき
には、その電流は測定し得ても面積が定まらないため電
流密度を求めることができない。

従つて任意形状の電子ビームを一辺がｌの正方形から成
る網目状領域に分割して電流密度分布を求める場合は、
電子ビームの周辺から内側けＶＺの距離内にある部分の
電流密度は測定し得ない。それ故、電子ビームの周辺に
於ける電流密度分布を精度良く測定するには、分割する
網目状領域を細くする必要がある。これに反して前記し
た矩形整形ビームの場合には、偏向量に応じた矩形領域
の電流値を全領域にわたつて測定できるので、電子ビー
ム周辺部の電流密度も測定することができる。第３図及
び第４図に於いては、矩形孔１６−１を有する絞り１６
とファラデーゲージ１１とを用いて各区域の電流値を測
定する例を拳げたが、これは反射電子或には２次電子を
生じ易い矩形状の物質を用い、該物質からの反射電子或
いは２次電子量を検出することによつて測定可能である
。

以上のように、本発明によれば簡便且つ迅速に電子ビー
ム内の電流密度分布を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用する矩形整形電子ビーム露光装置
の概略構成を示す図、第２図は本発明の測定法を説明す
る図、第３図は本発明による測定法に用いる装置例の構
成概略を示す図、第４図はその測定法を説明する図であ
る。 ２，１５・・・・・・電子ビーム、５−２・・・・・・
電子ビーム像、８−１，１６−１・・・・・・矩形孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電子ビームの断面に於ける任意の矩形領域の電流値
   を求めて電流密度分布を測定する方法であつて、前記任
   意の矩形領域の各辺と平行な辺を具備し且つその四つの
   頂点のいずれかと共通の頂点を有する四つの区域につい
   て、夫々電子ビーム照射による電流値を測定し、前記任
   意矩形領域と２辺を一部共通にする区域での電流値Ｉ＿
   １、共通の辺を持たない区域での電流値Ｉ＿２、一辺の
   み一部共通とする二つの区域での各電流値Ｉ＿３及びＩ
   ＿４から、前記任意矩形領域での電流値ＩをＩ＝Ｉ＿１
   ＋Ｉ＿２−Ｉ＿３−Ｉ＿４ として算出して決定することを特徴とする電子ビームの
   電流密度分布測定法。