JP2503359B2 - 荷電粒子ビ―ム描画装置 - Google Patents

荷電粒子ビ―ム描画装置

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JP2503359B2
JP2503359B2 JP5100063A JP10006393A JP2503359B2 JP 2503359 B2 JP2503359 B2 JP 2503359B2 JP 5100063 A JP5100063 A JP 5100063A JP 10006393 A JP10006393 A JP 10006393A JP 2503359 B2 JP2503359 B2 JP 2503359B2
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slit
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lens
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昌彦 鷲見
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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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束(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
上の図形の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。このように例えば40[V]と比較的高い
電圧を用いているので大きく偏向することができ、比較
的面積の大きい開口部を有するブランキング用スリット
に対しても有効にビームを通過もしくは遮断することが
できる。逆にブランキング電極(34),(34´)に
低い電圧を与える場合には大きな偏向はできないのでブ
ランキング用スリット(35)の開口部はより小さくす
る必要がある。この場合、ビーム(31a)はブランキ
ング用スリット(35)で小さく絞られてしまうので第
1のスリット(38)では低い電流密度しか得られない
が、この実施例のようにブランキング電極(34),
(34´)に比較的高い電圧を与える構成であればブラ
ンキング用スリット(35)を小さくしなくてもよいの
で第1のスリット(38)で大きなビーム電流密度を得
ることができる。さらに、ブランキング用スリット(3
5)が第1のアパーチャ(38)と別に設けられていな
い場合、すなわち第1のアパーチャ(38)の前段で不
要なビームがカットされない場合、ビームは後段の光学
系へ大きな広がりをもって進み、例えばレンズ(39)
の中心近傍に入射し難くなる。つまり、被描画物体上で
は像がぼけることになり、良好なビーム描画ができな
い。さらにまた、後段のスリット(38)と別にブラン
キング用スリット(35)を設けているので前記ブラン
キング用スリット(35)で不要なビームがカットさ
れ、第1のスリット(38)への熱的影響を低減でき
る。さらに、ブランキング用スリット(35)は第1の
スリット(38)の前段に設けられ、早目に不要なビー
ムがカットされるので鏡筒内部のチャージアップを極め
て良好に抑制することができる。
【0008】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(3
7)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(38)
位置で結ばれないことで前記第1のスリット(38)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(12a)
に原理的に対応するものである。
【0009】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。
【0010】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。
【0011】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。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(38)、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)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】荷電粒子ビームを生じ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をブランキング制御
    するためのブランキング電極と前記ブランキング電極へ
    の電圧印加状態に応じて前記荷電粒子ビームを通過もし
    くは遮断するブランキング用スリットからなるブランキ
    ング手段と、前記荷電粒子ビーム発生手段と前記ブラン
    キング手段の間に設けられ、前記ブランキング電極位置
    で荷電粒子ビームのクロスオーバーを結ぶ第1のレンズ
    と、前記ブランキング用スリットを通過したビームを所
    定形状のビーム束として通過させる第1のスリットと、
    前記ブランキング手段を通過したビームを前記第1のス
    リット上に照射するための第2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のスリット及び第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
    に結ばせる第3のレンズと、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所定の情報に応じて前記第2のスリ
    ット上へ偏向して、寸法可変のビーム束を成形する偏向
    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を備
    え、寸法可変の荷電粒子ビーム束を被描画物体に照射し
    て所望形状及び寸法のパターンを形成する荷電粒子ビー
    ム描画装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7020209B1 (en) 1999-06-21 2006-03-28 Ntt Docomo, Inc. Data transmission method, data transmission system, transmitter and receiver

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5848042B2 (ja) * 1976-03-23 1983-10-26 日本電子株式会社 電子線と材料の移動方向とのずれを検出する方法

Non-Patent Citations (1)

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Title
IEEETRANSACTIONSONELECTRONDEVICES,VOL.ED−22,NO7,JULY1975,P.388,FIG.6

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US7020209B1 (en) 1999-06-21 2006-03-28 Ntt Docomo, Inc. Data transmission method, data transmission system, transmitter and receiver

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