JP2618924B2 - 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〕 この発明は、電子ビーム露光による電子ビーム加工装
置に関し、とりわけ、ブランキングまたはアンブランキ
ングされた電子ビームをそれぞれ非通過または通過させ
るアパーチヤ機構を備えた電子ビーム加工装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

第４図は、例えば特開昭58−18425号公報に示された
従来の電子ビーム露光装置を示し、図において、電子銃
（１）から発生した電子ビーム（２）を対物レンズ
（３）でターゲット（４）上に照射する。（６）はター
ゲット（４）上で電子ビーム（２）を走査する走査用偏
光系である。ブランキング偏向系（７）はターゲツト
（４）上に照射される電子ビーム（２）をON−OFFす
る。走査用偏向系（６）、ブランキング偏向系（７）は
電子計算機（５）で制御される。ブランキングされた電
子ビーム（2a）を受ける電子ビーム捕集箱（８）には小
穴（９）が形成されている。（10），（11），（12）は
三段拡大レンズである。

以上の構成になる電子ビーム露光装置では、描画され
る各パターン間で、ブランキング偏向系（７）により、
ビームON−OFFが頻繁に行われる。しかし、ブランキン
グされた電子ビーム（2a）を例えば簡単な金属板で受け
ると、反射電子や２次電子が発生し、電子ビーム光軸周
辺の部品を汚染または帯電させて描画精度を低下させ
る。また、発生した反射電子や２次電子の一部はブラン
キング中にターゲツト（４）に達し、不必要な露光を行
うため描画精度をさらに低下させる。そこで、ブランキ
ング偏向系（７）で偏向された電子ビーム（2a）を三段
拡大レンズ（10），（11），（12）で光軸から外へ大き
く移動させ、比較的空間に余裕のある光学レンズ系の外
側に配置された電子ビーム捕集箱（８）の小穴（９）に
電子ビーム（2a）を照射させ、ブランキング時の照射の
漏れを小さくしていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の電子ビーム加工装置では、ブランキング機構が
以上のように構成されているので、ビーム光学系が複
雑、高価になり、また、拡大レンズを用いて小穴に正確
に入射させるために、陰極寿命や陰極交換に伴う集束点
位置の移動を随時補正することと、ブランキング電圧
（スイツチング速度を最優先する）の精度を上げること
が必要になるなどの問題点があつた。

また、散乱電子の捕集構造として、例えば特開昭56−
19856号公報に参照されるように、絞り外面に斜面を形
成することが提案されているが、この絞りに対向する絞
り内面に斜面が形成されていないので、電子捕集効果を
十分に期待することができないという問題点があった。
なぜなら、外面に斜面を有する絞りに対向する絞りの内
面が電子ビームの光軸に対して垂直であることから、両
者の間で多重反射された電子が両者の隙間から漏洩し
て、電子ビームの光軸に向かう可能性が高いからであ
る。

この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、単純なビーム光学系に適用できるととも
に、ブランキング時のビーム位置精度が高く要求されな
い電子ビーム捕集機能を有するアパーチヤ機構を備えた
電子ビーム加工装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る電子ビーム加工装置は、被加工物上に
照射される電子ビームをON−OFFするブランキング用偏
向系と、電子ビームの入射側を頂点とする円錐状の外周
面をなしたアパーチャ部材であって、中心軸に沿って非
ブランキング時に電子ビームが通過するように、電子ビ
ームの光軸を中心として中央部に開口が設けられた導電
部材からなるアパーチャ部材と、電子ビームの入射側を
頂点とする円錐状の内周面をなした反射電子カバーであ
って、アパーチャ部材の外周面との間に円錐環状の隙間
をもって配置され、アパーチャ部材の開口よりも大きい
開口が設けられた導電部材からなる反射電子カバーとを
備え、アパーチャ部材と反射電子カバーとにより電子捕
集器を形成したものである。

〔作用〕

この発明においては、アパーチャ部材の外側斜面と反
射電子カバーで形成された電子ビーム捕集器を、光学軸
中心で加工中（アンブランキング時）に電子ビームが通
過するアパーチヤの極近傍に配置したので、拡大レンズ
系を必要とせず、光学系が単純になり、また、電子ビー
ム捕集器の開口部がアパーチヤを中心とした全周方向に
あるため、ブランキング時のビーム照射位置精度が緩や
かである。また、アパーチャ部材の外面のみならず、こ
れに対向する反射電子カバーの内面が円錐形状の斜面を
有し、アパーチャ部材を囲んで円錐環状の隙間を形成す
るので、散乱された電子は全てアパーチャ部材と反射電
子カバーとの間の奥方向に捕集され、２次電子として漏
洩する確率は極めて低くなり、漏洩電子による不必要な
加工が行われるのを防止することができる。さらに、電
子捕集器を絶縁支持体により支持することにより、捕集
された電子を正確に測定することができ、電子ビーム電
流の正確なモニタ測定に基づいて正確な加工を行うこと
ができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面について説明する。
第１図において、頂点が電子ビームの入射側にある円錐
状の導電体でなるアパーチヤ部材（21）に、中心軸に沿
う開口（20）が形成されている。アパーチヤ部材（21）
はセラミツクのような絶縁物でなる絶縁支持体（22）に
より、電子銃室（24）と加工室（25）との隔壁（26）の
開口部（26a）に支持板（27）を介して支持されてい
る。アパーチヤ部材（21）の円錐状部分を囲んで装着さ
れた導電性の反射電子カバー（23）には、中央部に開口
（23a）が形成されており、かつ、アパーチヤ部材（2
1）の円錐面との間に円錐環状の空隙（23b）を形成して
いる。反射電子カバー（23）には、リード線を介して検
知器（28）が接続されている。また、反射電子カバー
（23）と隔壁（26）の段部（26b）との間には絶縁リン
グ（29）が介在している。

アパーチヤ部材（21）、絶縁支持体（22）、反射電子
カバー（23）、支持板（27）および絶縁リング（29）に
より、アパーチヤ機構（30）が形成されている。

第２図は以上のアパーチヤ機構（30）を内蔵した電子
ビーム加工装置であり、陰極（31）、陽極（32）、第１
の集束レンズ（33）、第２の集束レンズ（34）、ターゲ
ツト（４）、電子銃室（24）を真空排気する第１の真空
排気装置（35）、加工室（25）を真空排気する第２の真
空排気装置（36）が図示のように配置されている。

次に動作について説明する。第２図において、陰極
（31）から発生した電子ビーム（２）は、陽極（32）を
通過し、第１の集束レンズ（33）および第２の集束レン
ズ（34）で集束され、走査用偏向系（６）で偏向されて
ターゲツト（４）に照射される。ここで、ターゲツト
（４）上に照射される電子ビーム（２）をON−OFFする
ためには、ブランキング用偏向系（７）とアパーチヤ機
構（30）が用いられる。つまり、ブランキング用偏向系
（７）に電圧を印加して電子ビーム（２）を偏向し、ア
パーチヤ機構（30）の開口を通過しないようにしてOFF
動作を実現する。

第１図において、実線で示した電子ビーム（２）はア
ンブランキング時、破線で示した電子ビーム（2a）はブ
ランキング時の経路を示す。アンブランキング時には電
子ビーム（２）がアパーチヤ部材（21）の開口（20）を
通過して所定の加工が行われる。ブランキング時には電
子ビーム（2a）はアパーチヤ部材（21）と反射電子カバ
ー（23）との間に形成された隙間（23b）に入射され
る。

図示されたように、アパーチャ部材（21）の外面の少
なくとも一部は、アパーチャ部材（21）の開口部（20）
の内壁となす角が鋭角となるような斜面を有し、また、
アパーチャ部材（21）の外面と対向する反射電子カバー
（23）の内面は、アパーチャ部材（21）の外面に対して
円錐環状の隙間をもつような斜面を有する。これによ
り、アパーチヤ部材（21）と反射電子カバー（23）との
隙間（23a）は同軸状の円錐環状となつており、ブラン
キングされた電子ビーム（2a）がその面に斜めに入射す
るため、２次電子や反射電子は隙間（23a）にトラツプ
される。

一般に、金属面で反射された電子は、角度の広がりを
有するものの、光学的反射に近似した方向となるように
後方に散乱されるので、アパーチャ部材（21）及び反射
電子カバー（23）の隙間を図示したように円錐環状に形
成すると、余分な反射が繰り返されずに、両者の間で散
乱された電子が全て隙間の奥方向に捕集される。従つ
て、ブランキング中に２次電子や反射電子が開口（20）
を通過して漏洩する確率が極めて少なくなるので、例え
ば、電子ビーム描画の場合、露光用レジストが２次電子
や反射電子で不要に露光されることが防止でき、描画精
度を著しく向上することができる。

また、隙間（23a）でなる電子捕集器の電子ビーム入
射口が光軸に対して同心円状であるので、ブランキング
時のビーム照射位置に要求される精度は緩やかである。
さらに、ブランキング偏光系（７）による電子ビームの
偏向量もアパーチヤ部材（21）の開口（20）である小穴
の径（数100μｍ以下）だけでよいので、ブランキング
偏向系（７）を動作させるブランキング電圧を低くでき
る。

また、アパーチヤ部材（21）と反射電子カバー（23）
は絶縁サポート（22）および絶縁リング（29）で絶縁さ
れているので、リード線により検知器（28）を接続する
ことにより、ブランキングされた電子ビーム（2a）の電
流値を２次電子や反射電子発生による誤差を極めて小さ
くして正確に測定するフアラデーカツプとして使用する
ことができる。その結果、ターゲツト（４）上に照射さ
れる電子ビーム電流を、加工室（25）に特別に電子ビー
ム電流測定器を設けることなく随時正確に測定すること
ができる。ターゲツト（４）上に照射される電子ビーム
電流は陰極（31）の絶縁部のリーク電流の変化や陽極
（32）の通過率により変化し、電子ビームを引き出す加
速電源の電流では正確に測定できないので、上記のフア
ラデーカツプによる測定は、ターゲツト（４）への電子
ビーム照射量の制御に極めて有効である。

また、アパーチヤ部材（21）の開口（20）の近傍に電
子捕集器を設けたので、ビーム集束点の測定を容易に行
うことができる。つまり、電子ビーム（２）を第１の集
束レンズ（33）でアパーチヤ部材（21）の開口（20）付
近に集束し、ブランキング偏向系（７）あるいは他の図
示しない偏向手段で開口（20）を横切るように電子ビー
ム（２）を偏向走査すれば、検知器（28）により第３図
（ａ）に示すような信号を得ることができ、第１の集束
レンズ（33）で第３図（ｂ）に示すように信号が最も急
峻に変化するように調整すると、電子ビーム（２）の第
１の集束レンズ（33）による集束位置を開口（20）の位
置に正確に一致させることができる。従つて、加工室
（25）に特別な測定装置を設けることなく、陰極寿命等
に起因する集束点の変化を随時確認できる。

さらに、アパーチヤ部材（21）の開口（20）の近傍に
電子捕集器を設け、小形化したので、アパーチヤ機構
（30）を電子銃室（24）と加工室（25）の隔壁（26）に
取付けることにより、アパーチヤ機構（30）に真空差圧
機能を併せ持たせることも容易に達成できる。

なお、上記実施例では電子ビーム加工装置の場合につ
いて説明したが、ターゲツトに照射するビーム電流をブ
ランキング装置でON−OFFするイオンビーム加工装置で
あつてもよく、上記実施例と同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、被加工物上に照射
される電子ビームをON−OFFするブランキング用偏向系
と、電子ビームの入射側を頂点とする円錐状の外周面を
なしたアパーチャ部材であって、中心軸に沿って非ブラ
ンキング時に電子ビームが通過するように、電子ビーム
の光軸を中心として中央部に開口が設けられた導電部材
からなるアパーチャ部材と、電子ビームの入射側を頂点
とする円錐状の内周面をなした反射電子カバーであっ
て、アパーチャ部材の外周面との間に円錐環状の隙間を
もって配置され、アパーチャ部材の開口よりも大きい開
口が設けられた導電部材からなる反射電子カバーとを備
え、アパーチャ部材と反射電子カバーとにより電子捕集
器を形成するとともに、アパーチャを電子ビーム入射側
を頂点とした円錐状のアパーチヤ部材の中心軸に設け、
アパーチヤ部材の外側斜面を導電性の反射電子カバーで
おおうことにより、アパーチヤの近傍に電子捕集器を形
成したので、アパーチャ部材と反射電子カバーとの間に
散乱された電子を効果的に捕集してその漏洩を防止し、
余分な加工が避けられるとともに、ビーム光学系が単純
になり、ブランキング時のビーム位置精度が緩やかにな
るという効果がある。また、上記電子捕集器は絶縁され
ているため、近傍のアパーチヤと組み合わせることによ
り、ビーム集束点を測定することができ、加工精度を向
上させることができる。さらに、アパーチヤと電子捕集
器が一体小形化されているため、アパーチヤ開口部に真
空差圧機能を持たせることも容易にできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の要部縦断面図、第２図は
当該実施例の概略縦断面図、第３図は当該実施例による
アパーチヤ機構をビーム集束点位置の測定に応用した場
合の動作例を示す特性線図、第４図は従来の電子ビーム
露光装置の概略縦断面図である。 （２），（2a）……電子ビーム、（４）……ターゲツト
（被加工物）、（７）……ブランキング用偏向系、（2
0）……開口、（21）……アパーチヤ部材、（22）……
絶縁支持体、（23）……反射電子カバー、（23b）……
間隙、（24）……電子銃室、（25）……加工室、（26）
……隔壁、（29）……絶縁リング。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被加工物上に照射される電子ビームをON−
   OFFするブランキング用偏向系と、 前記電子ビームの入射側を頂点とする円錐状の外周面を
   なしたアパーチャ部材であって、中心軸に沿って非ブラ
   ンキング時に前記電子ビームが通過するように、前記電
   子ビームの光軸を中心として中央部に開口が設けられた
   導電部材からなるアパーチャ部材と、 前記電子ビームの入射側を頂点とする円錐状の内周面を
   なした反射電子カバーであって、前記アパーチャ部材の
   外周面との間に円錐環状の隙間をもって配置され、前記
   アパーチャ部材の開口よりも大きい開口が設けられた導
   電部材からなる反射電子カバーとを備え、 前記アパーチャ部材と前記反射電子カバーとにより電子
   捕集器を形成してなる電子ビーム加工装置。
2. 【請求項２】前記電子捕集器は、絶縁支持体により支持
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の電子ビーム加工装置。