JPS5856418A - 電子ビ−ム露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子ビーム真光装置に係り、特に成形ビーム型
電子ビーム露光装置において、電子銃より照射される電
子ビームの発散角や輝度変化を自動的に検出して、これ
らの変化がないように補正してなる電子ビーム露光装置
に関する。

電子ビーム寓光装置を集積回路の生産ライン等に導入し
た場合には長時間無人運転される可能性があり、この場
曾、電子ビーム露光装置の電子銃カンードは形状変化等
のために電子銃を含む集束、偏向系全体の特性が変化す
る欠点を生ずる。

特に成形ビーム型電子ビーム露光装置では電子銃より照
射される電子ビームの角度分布および発散角が変化し、
試料上の成形スポットの電流密度分布も不均一となる欠
点を有する。

上述のような欠点を生ずる理由を成形ビーム型電子ビー
ム露光装置の電子銃構成について第１図乃至第５図につ
いて説明する。

第１図は従来の成形ビー、ム型電子ビーム露光装置の電
子銃を示すもので、カンード１から放出された電子ビー
ム１２はグリッド２とアノード３のアパチャーを通して
、第１のレンズ４を構成するビーム成形アノ９チヤー５
に与えられる。

該ビーム成形アノにチャー５は例えば正方形状の透孔が
中央部に穿たれている。この場合、カンード】から放出
される電子ビーム１２の角度α１、α１等を発散角と称
する。

ビーム成形アパチャー５を通過した電子ビーム１２は第
２のレンズ６、ビーム成形円形アパチャー７、　第３の
レンズ８、第４のレンズ９、及び偏光系１０を通して試
料１１上に集束され、電子−一人露光がなされる。

上記した構成の電子銃において、該電子銃を稼動状態と
し、初期稼動状態を保持し続けたときの上記した発散角
α１、α１等と輝度は第２図に示すように変化する。

即ち、縦軸に試料上の輝度と発散角を横軸に電子銃の稼
動時間をとったもので発散角ＡＨは時間経過と共に降下
し、輝度ＢＲは上昇している。

更に輝度と発散角の放出電流依存度を調べると、第３図
に示す様に初期状態と６００時間経過後では大きく変化
している。

即ち、電子銃から放出される全部の電流（放出電流）が
増加するにしたがって、初期状態の輝度は曲線Ｅ　Ｒｆ
ａｔ　で表わされるように順次増大し、発散角は同じく
初期状態では直線ＡＮ（−で表わすように順次減少する
ことになり、６００時間経過後の輝度は第３図の曲線Ｂ
ＪＩ（ｇｏｏ）で表わすように曲線ＢＲ（。）を＋Ｙ軸
方向に平行移動した型となり、発散角α、は直線ＡＭ　
（ｓｅａ）で表わすように、６００時間経過後の発散角
は直線ＡＮＣφを−Ｙ′軸方向に平行移動した型となる
。

即ち、放出電流と経過時間が増大すれば発散角α、は低
下し、輝度は上昇する傾向を示している。

このような次点な除くための１つの手段としては、第４
図に示すようにカソード１を加熱するためのカソード加
熱電源３９とグリッド２に与える高電圧源４０間にバイ
アス抵抗器３８を介在させ、該バイアス抵抗器３８の抵
抗値を手動で可変させることでカソード１の形状変化に
よる補正を行なうことが考えられる。しかし、この場合
にはカンード経時変化に応じて上記第２図及び第３図に
示すように発散角α１と共に輝度も変化してしまう欠点
を有する。

本発明は上述の欠点を除いた電子ビーム露光装置を提供
するものであり、本発明の目的は電子銃より放射される
電子ビームの発散角の変化を自動的に補正し、試料上の
成形スポットの電流密度分布を均一に保つと共に、この
補正操作及び紅時変化によって電子銃より照射される電
子ビームに輝度変化が生じても適正な露光が行なえるよ
うにした電子ビーム露光装置を得るにある。このために
本発明に於ては電子銃よりビーム成形アノ９チヤーに与
えられる電子ビームの発散角を検出し、該発散角の検出
出力に応じて電子銃のグリッドに加えるバイアス電圧を
変化させて所定の発散角を得るよ５にすると共に試料に
照射される電子ビーム量を測定し、該電子ビーム量の測
定出力に応じて電子ビームの偏向速度を変化させること
で適切な露光を行なうようにしたものである。

以下、本発明の一実施例を第５図及び第６図を用いて詳
記する。

な８、第１図及び第２図と同一部分には同一符号を付し
て重複説明を省略する。第５図は本発明の電子ビーム露
光装置の系統図を示すもので電子露光用の電子銃の偏向
系及び集束系レンズ６〜９は一点鎖線内に省略して記載
されている。

試料１】はステージ４６に載置され、該ステージ上には
反射率の大きいたとえば金の微粒子等よりなる測定片４
５も配設される。

更にステージ４６には電子ビームｔｉ測定するファラデ
ーカッｆ４４を有し、ステージ４６はコンピュータ４１
よりステージコントロール４３を介して矢印Ｘ−Ｘ方向
に摺動される。

ステージ４】と偏向コイル１０間には反射電子検出器４
７が配設されている。

先ず補正プロセスが開始されるとステージはステージコ
ントローラ４３によって金の微粒子よりなる測定片４５
が電子ビーム１２のフォーカス位置に米るよ５に移動さ
れる。

次にコンピュータ４１より描画インターフェースに角度
分布測定用の走査指示が与えられて電子ビーム１２は測
定片４５上を走査する。角度分布（発散角）の測定はビ
ーム成形アパチャー５に照射される電子ビーム１２０角
度分布をそのまま反映している成形スポットの電流密度
分布を測定する。

成形スポットの電流密度分布は反射率の大きい測定片４
６を走査したときに得られる反射電子信号を反射電子検
知器４７で検出する。反射電子強度はナイフェツジ等を
用いて検出してもよい。

反射電子検知器４７から取り出された反射電子信号は増
幅器２４で増幅した後に電流密度分布算出器２５に加え
られる。

該電流密度分布算出器は反射電子信号と走査周波数（ｆ
）クロックを用いて、第６図に示す如く、成形スポット
サイズＬの中心０からある定まった距離Ａまでの反射電
子強ＫＳｉ　　と、成形スポットサイズＬの中心Ｏの反
射電子強度ＳＯを出力する。

電流密度分布算出器２５よりの：＞ｏ、ＳＡの出力は第
１の除算器２６で除算され、γ−りの出力がＯ 除算器２６より第１の比較器２７に与えられる。

第１の比較器２７にはコンピュータ４１より基準レジス
タ３１に蓄えられたあらかじめ設定された基準値Ｉ゛が
加えられているので第１の除算器より与えられたγ＝ｉ
と基準値Ｆとの差の絶対値Ａニー１７’−γ１を出力し
て第２の比較器２８に加えると共に処理回路３０にもＡ
ＴＬ＝ｌ”−γ１のデータを与える。処理回路３０には
ＡＴＬ　レジスタ３３より基ＡＩＡＡｒＬ値が与えられ
て℃・る。第２の比較器２８はＡｒＬ−１ｒ−γ１　の
値と同じ（コンピュータ４１より許容値レジスタ３２に
あらかじめ記憶されている許容値　（第２の比較器２８
にΔが与えられている）との差を算出してバイアスコン
トローラ２９に加える。

バイアスコントローラ２９には第２の比較器２８よりの
出力ＡＴＬ−ΔがＡＴＬ−Δ≦００ときは補正弁子のデ
ータをコンピュータ４１に出力し、ＡニーΔ〉Ｏの場合
はバイアス変化レジスタ３５にバイアス抵抗の変化幅を
格納する。

ここで処理回路３０は角度分布測定の走査を行なった回
数が格納されている補正回数レジスタ３４の内容によっ
て初回はバイアスコントローラ２９に初期設定の幅でバ
イアス抵抗値を変化してよいという指示を与えるが２回
目以後は前回のＡｎ−ｒ＝ＩＩ’−γ１と今回のＪｒＬ
ｗ　Ｉ　Ｉ’−γ１との差を算出して、これに応じてバ
イアス抵抗変化幅及びバイアス抵抗の変化方向を指示す
る。

従って２回目以後はバイアスコントローラ２９は第２の
比較器２８と処理回路３０からの２つのデータによって
補正が更に必要か否かを判断し、まだ必要な時にはバイ
アス抵抗変化幅や方向を算出し、この値をバイアス変化
レジスタ３５に格納する。

バイアス変化レジスタ３５に格納された出力はデジタル
−アナログ変換器３６でアナログ変換したアナログ信号
をバイアス駆動回路３７に加えてポテンショメータ等で
構成したバイアス抵抗器３８の軸をサーボモータ等で回
転させればよい。

勿論、上記方法に限らず光学的に抵抗値を変化させるな
ど他の方法を用、いてもよい。又、上記実施例ではセル
フバイアス方式を説明したがノ９イアス電源発生用の電
源を別に設けて該電源の出力を制御してもよい。バイア
ス抵抗が変更された段階で再びもとの角度分布補正プロ
セスがくり返され／？バイアス適正な補正が行なわれる
。

以上のバイアス抵抗を可変する角度分布補正プロセスが
完了するとクロック変更プロセスが開始される。

まずステージ４６がステージコントローラ４３によって
ｘ−ｘ方向に移動すると電子ビーム１２が電子ビーム量
測定器を照射する。電子□ビーム量測定はステージ４６
上に配設したファラデーカツゾ４４で行なわれる。

測定された電子ビーム量は電流−電圧変換増幅器４８で
増幅され、電子ビーム量はアナログ−デジタル変換回路
４９でデジタル変換されて測定された電子ビーム量１ｍ
を測定電流レジスタ１３に格納する。

測定電流レジスタ１３よりの電子ビーム量Ｉｍは除算器
１４に与えられる。該除算器１４にはコンピュータ４１
より基準電流レジスタ１５に与えられた基準電値１ｒが
加えられているので１ｍ／Ｉｒの比が算出されて電流係
数レジスタ１６にん−ｚ　ｍ　／　ｒ　ｒの値が格納さ
れる。

該電流変化１系数レジスタ１６の出力には乗算器１７に
与えられる。該乗算器１７には基準周波数を指示する基
準周波数レジスタ群１８のレノスタＲ４よりの基準周波
数ｆ、が与えられる。ここで、各周波数ｆｉは、ノやタ
ーンを矩形に分割して露光する際に、近接効果を考慮し
て各分割矩形を露光する偏向周波数を適宜に選定するこ
とによって与えられる。更に、パターンデータ１９より
破線で示す如く基準周波数ｆ、を与えてもよい。乗算器
１７の出力は基準周波数ｆ、からｋｆ、された出力が較
正周波数レジスタ２０に与えられパターンデータ１９よ
りのＲｉ　−ｆｉ　で較正がなされた偏向周波数発生部
レジスタ２１に格納される。乗算器１７よりのに倍され
た”　’ｆ　ｉを較正することな（破線で示す如く偏向
周波数発生部レジスタ２１に与えてもよい。

基準状態の露光量はＩｒ／ｆｉで表わせるが実際の露光
量はｉｍ／んｆｉ＝”ｌｒ／ｋｆｉとなって常に同一の
無光量が得られる。偏向周波数発生部レジスタ２１に格
納された出力は偏向ＤＡＣ２２に加えられ補正された偏
向値を偏向増幅器２３を介して偏向コイル１０に与える
ことで電子ビーム速度を変化させることができる。

上記実施例では電子ビーム量測定をファラデーカップに
よって行なったが試料１１の吸収電流を測定し、たり、
試料の特定部分からの反射電子信号又は２次電子信号を
検出してもよい。このような場合は真の試料電流との比
較対応をとる必要がある。

更に角度分布補正プロセス内で反射電子信号を使って一
クロック変化プロセスを同時に行なうこともできる。こ
の場合は検出器を１つ設けるだけでよいことになる。

本発明は上述の如く構成させたので長時間使用すること
で電子ビーム露光装置の電子銃が変化し電子ビームの発
散角が変化してもこれを自動的に補正することができる
だけでなく輝度の変化があっても適正な露光を長時間維
持することができる特徴を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電子ビーム露光装置の電子銃と集束及び
偏向レンズ系を示す路線図、第２図は従来の電子ビーム
露光装置のカソードが経時変化したときの発散角と輝度
との関係を示す線図、第３図は放電電流と発散角及びｆ
４度との関係が稼動時間と共にどのように変化するかを
示す線図、第４図は従来のセルフバイアス補正回路を示
す系統図、第５図は本発明の電子ビーム露光装置の系統
図、第６図は第５図の説明に供する反射電流強度とスポ
ット位置との関係を示す線図である。 １・・・カソード、２・・・グリッド、３・・・アノー
ド、５・・・ビーム成形アパチャー、１０・・・偏向コ
イル、１１・・・試料、１２・・・電子ビーム、］３・
・・測定電流レジスタ、１４・・・除算器、１５・・・
基準電流レジスタ、１６・・・電ｖｒｔ、に化係数レジ
スタ、１９・・・パターンデータ、２０・・・較正周波
数レジスタ、２１・・・偏向周波数発生部レジスタ、２
２・・・偏向ＤＡＣ１２３・・・偏向増幅器、２４・・
・増幅器、２５・・・電流密度分布算出器、２７．２８
・・・比較器、２９・・・バイアスコントローラ、３０
・・・処理回路、３１・・・基準レジスタ、３２・・・
肝容値レジスタ、３３・・・Ａ４レジスタ、３４・・・
補正回路レジスタ、３５・・・バイアス変化レジスタ、
３６・・・デジタル−アナログ変換器、３７・・・バイ
アス駆動回路、３８・・・バイアス抵抗器、３９・・・
カソード加熱電源、４０・・・高電Ｅｔａ、４１・・・
コンピュータ、４３・・・ステージコントローラ、４４
・・・ファラデーカップ、４５・・・測定片、４６・・
・ステージ、４７・・・反射電子検出器、４９・・・ア
ナログ−デジタル変換器。 特許出願人　富士通株式会社 □　　オ寄ン螢りθ手間　　（Ｈ） 罵　３図 放り４−イン２？大、　　−１’Ａ 篤４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 成形ビーム型電子ビーム露光装置の電子ビーム成形用ア
   パチャーに照射される電子ビームの角度分布を検出する
   検出手段と、該検出手段よりの出力に応じて電子銃に加
   えるバイアスを可変させるバイアス可変手段と、試料に
   照射される電子ビーム量を測定する電子ビーム量測定手
   段と、該電子ビーム量測定手段よりの測定出力に応じて
   電子ビームの偏向速度を変化させる偏向速度可変手段を
   備えてなることを特徴とする電子ビーム嵩光装置。