JPS6149813B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電子線の断面（以後、電子線断面と称
す）における強度分布が均一となる様に調整する
ための装置に関する。

［従来の技術］ これ迄の電子線露光装置は微細なスポツト状の
断面を有する電子線を用いて材料上に任意のパタ
ーンを描いていたが、露光時間短縮の為に、適切
な大きさの矩形状断面に縮小結像させた電子線を
用いた電子線露光装置が実用化され始めている。

さて、この様な矩形状電子線像中の電子線強度
分布が均一でなく、その分布が矩形中心に関して
非対称であると、パターン描画上で好ましくない
ので、描画直前に調整する必要がある。

第１１図はこの様な調整機構を備えた電子線露
光装置の概略を示したものである。

図中１は鏡筒で、該鏡筒内の電子銃２から発生
する電子線３がレンズ４によつて開口板５に向け
て照射され、該開口板５の矩形開口部を通過した
電子線はレンズ６によつて材料面上に開口部の像
を結像する。前記レンズ４は前記電子銃２のクロ
スオーバーを前記レンズ６の主面位置にあり絞り
板７上に結ばせる様に励磁されている。尚、図
中、材料位置には強度分布検出装置１０が描画材
料の代りに挿入されており、又、強度分布を測定
し調整する為に必要な構成件以外は大部分が省略
されている。

前記強度分布測定装置１０の要部を電子線光軸
方向から表すものが第２図であり、ホトダイオー
ドの如き電子線検出素子１１の上方に互いに直交
する二本の導電性ワイヤー１２が張架されてい
る。該ワイヤーの代りにナイフエツジの如き鋭い
エツジを持つ電子線遮蔽部材を使用してもよい。
今、材料面位置における電子機１３を何れかのワ
イヤーに平行なＡ方向及びＢ方向に走査すると、
電子線検出素子１１に入射する電子線１３の電流
値が第３図ａの如く検出された後、強度分布測定
回路１４において電子線断面強度分布の対称性が
測定される。該測定回路１４においては、例え
ば、第３図ａの入力信号を微分して第３図ｂに示
す様な電子線断面の強度分布波形を求めた後、こ
の強度分布波形をその中央Ｐで二分して波形の面
積差（S₁−S₂）を計算して、表示装置１５に波形
ｂと共に表示する。この様にして計算された面積
差の大小は電子線断面強度分布の対称性の程度を
表わしており、該面積差が零となつた時、電子線
強度分布の対称性が確認される。該強度分布検出
装置１０に対して電子線を走査する手段として
は、鋸歯状波を発生する走査信号回路１６と、該
回路１６の出力が増幅器１７，１８を介して供給
される二つの偏向電極（又は偏向コイル）１９
Ａ，１９Ｂが設けられており、切換スイツチＳを
端子TAに接続して偏向電極１９Ａによる電子線
偏向を行なうと、第２に示すＡ方向の電子線走査
が行なわれ、前記切換スイツチ７を端子TBに接
続して偏向電極１９Ｂによる電子線偏向を行なう
と、第２図に示すＢ方向の電子線走査が行なわれ
る。尚、該偏向電極１９Ａ，１９Ｂは通常材料上
のパターンを描画する時の電子線偏向に使用され
るもので、この時には前記強度分布検出装置１０
の代りに材料が配置されると共に、通常の偏向装
置（図示せず）に接続される。

所で、電子線断面における電子線強度分布が均
一にならないのは、前記電子銃２から発生する電
子線の強度がその発生方向によつて一定でない事
に原因するものであり、その強度分布を開口板５
上において表わしたものが第１２図である。尚、
第１２図においては、同心円の間隔で電子線電流
密度を表わしている。もし、電子線強度分布の中
心（電子線強度が最も強い位置）P₀が前記開口板
５の開口部の中心Ｑと一致していれば、該開口部
を通過する電子線の断面の強度分布を対称にする
事が出来る。又、この様に対称にする事により、
電子線断面における強度分布の均一性を最も高め
る事が出来る。従つて、材料を電子線で露光する
前に、前記開口板５を照射する電子線を移動して
強度分布の中心の位置を該開口板５の中心に一致
させる事が必要になる。この為の手段として、直
交するＸ、Ｙ二方向に電子線偏向を行なう微調整
用偏向電極（又は偏向コイル）２０Ｘ，２０Ｙが
設けられている。これらの微調整用偏向電極２０
Ｘ，２０Ｙへは夫々増幅器２２，２３を介して
夫々Ｘ方向、Ｙ方向偏向電源２４Ｘ，２４Ｙから
直流偏向信号が印加されており、該各Ｘ方向、Ｙ
方向偏向電源２４Ｘ，２４Ｙの出力を変化させる
事により、夫々電子線をＸ方向、Ｙ方向に偏向す
る事が出来る。

次に、前記第１１図の装置を用いて電子線断面
の強度分布を均一に調整する手順を第４図に基づ
いて説明する。

第４図は前記第１２図と同様に電子線断面の強
度分布を開口板５上において表わしたもので、図
中、Ｑは開口板５の開口部又は該開口部によつて
整形された電子線の断面の中心位置を示す。P₀，
P₁，P₂，P₃，P₄は夫々調整過程において移動した
電子線強度分布の中心を示す。又、Ａ，Ｂで示す
矢印方向は偏向電極１９Ａ，１９Ｂにより電子線
を前記強度分布測定装置１０上で走査する方向を
示すもので、夫々前記開口板５の開口部の辺の方
向と一致している。従つて、該Ａ，Ｂの方向は
夫々該開口部を通過した電子線の断面の辺の方向
と一致している。又、Ｘ，Ｙで示す矢印方向は
夫々微調整用偏向電極２０Ｘ，２０Ｙによる電子
線の偏向座標軸を示し、一般に、前記各Ａ，Ｂ方
向とは異なつている。尚、前記偏向電極１９Ａ，
１９Ｂの通常の偏向方向は各々前記Ａ，Ｂ方向と
一致している。第５図ａ、第６図ａは夫々、該
Ｘ、Ｙ座標軸と夫々該Ａ，Ｂ方向とが合つていな
い通常時に、表示装置１５上に表示されるＡ方
向、Ｂ方向の電子線断面の強度分布波形を示した
ものである。尚、両図において、P₀は前記強度分
布の中心P₀の射影位置を表わしており、他も同様
である。この状態から調整を行なうには、先ず、
Ｂ方向の波形を観察し乍ら偏向電源２４Ｘの出力
を変化させ、第６図ｂに示す如く、強度分布中心
P₁が波形の中心Ｏと一致する様に調整する。この
時のＡ方向の分布波形を示したものが第５図ｂで
ある。次に、この第５図ｂの波形を観察し乍ら偏
向電源２４Ｙの出力を変化させ、第５図ｃの如
く、強度分布の中心P₂が波形の中心Ｏと一致する
様に調整する。この時のＢ方向の分布波形を示し
たものが第６図ｃである。次に、この第６図ｃの
波形を観察し乍ら偏向電源２４Ｘの出力を変化さ
せ、第６図ｄの如く、強度分布の中心P₃が波形の
中心に一致する様に調整する。この時のＡ方向の
分布波形を示したものが第５図ｄである。次に、
この第５図ｄの波形を観察し乍ら偏向電源２４Ｙ
の出力を変化させ、第５図ｅの如く、強度分布の
中心P₃が波形の中心Ｏと一致する様に調整する。
この時のＢ方向の分布波形を示したものが第６図
ｅである。この様な調整操作を繰り返し行なう事
により、電子線断面の強度分布の中心を第４図に
示す様に、P₀→P₁→P₂→P₃→P₄と次第に開口板５
の開口部の中心又は該開口部によつて整形された
電子線の断面の中心Ｑに近づけて行き、最後に該
断面の中心Ｑと一致させる事が可能となる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし乍ら、この様な調整操作の繰り返しは、
操作に長時間を費やす事になり、又、操作回数を
少なくすると、高精度の調整が行なわれないとい
う欠点がある。

本発明はこの様な問題を解決し、短時間且つ容
易に電子線断面の強度分布の調整が可能な電子線
露光装置を提供する事を目的とした。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に基づく電子線露光装置は、開口板に穿
たれた電子線通過開口の形状を材料面上に結像さ
せる電子光学系を有する電子線露光装置におい
て、前記材料位置における電子線断面の互いに異
なつた二方向Ａ，Ｂの強度分布の対称性を検出す
る手段、前記開口板を照射する電子線を互いに異
なつた二方向Ｘ，Ｙに夫々偏向するＸ方向偏向手
段及びＹ方向手段から成る微調整用のXY偏向手
段、及び、該Ｘ方向及びＹ方向偏向手段に供給さ
れるＸ方向偏向信号、Ｙ方向偏信号を補正して前
記微調整用のXY偏向手段の偏向座標軸を回転さ
せ、該補正後の偏向座標軸（X′、Y′）を前記二
方向Ａ，Ｂと略一致させる為の手段を設けたこと
を特徴としている。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示した電子露光装
置の概略を示すものである。図中前記第１１図に
て使用した番号と同一番号の付されたものは同一
構成要素を示す。

該第１図に示す本実施例装置に於いては、偏向
電源２４Ｘ，２４Ｙと増幅器２２，２３との間に
補正回路２１が設けられている。

該補正回路２１は、加算回路２５，２６及び増
幅器２７，２８とから構成されている。そして、
加算回路２５には、偏向電源２４Ｘの出力と、増
幅器２７を介して偏向電源２４Ｙの出力とが供給
され、加算回路２４には、偏向電源２４Ｙの出力
と、増幅器２８を介して偏向電源２４Ｘの出力と
が供給されており、増幅器２７，２８の増幅度を
零に設定すると、偏向座標軸は（Ｘ、Ｙ）となる
が、増幅度を適宜な値に設定する事により、該
Ｘ、Ｙ方向から所望の角度異なつた偏向座標軸
（X′、Y′）へ偏向座標軸を回転させる事が出来
る。例えば、第７図に示すＸ、Ｙ方向から夫々角
度θ異なるX′、Y′方向の電子線偏向を行なおう
とする場合には、前記増幅器２７，２８の増幅度
を夫々−tanθ、tanθに設定すればよい。即ち、
この状態で偏向電源２４Ｘからx₁の値の信号を与
えたとすると、加算回路２６には増幅器２８を介
してｙ＝x₁・tanθなる補正信号が供給される
為、第７図に示す如く、X′方向に設けられた偏
向電極X′なる信号を印加したのと同様な効果が
生じる事になる。同様に、偏向電源２４Ｙからｙ
の値の信号を与えたとすると、加算回路２５には
増幅器２７を介してx₂＝−ｙ・tanθなる補正信
号が供給される為、第７図に示す如く、Y′方向
に設けられた偏向電極にy′なる信号を印加したの
と同様な効果が生じる事になる。即ち、微調整用
偏向電極２０Ｘ，２０Ｙ夫々に供給されるＸ方向
偏向信号、Ｙ方向偏向信号を補正する事により、
該微調整用偏向電極の偏向座標軸（Ｘ、Ｙ）を回
転させ、偏向座標軸を（X′、Y′）とすることが
できる。

第８図〜第１０図は本実施例の装置を使用して
電子線強度分布の調整操作の手順を説明する為の
略図である。第８図は前記第４図に対応するもの
で、電子線断面における強度分布の中心の移動
（P₀→P₁→Ｑ）状態を示している。先ず、前記補
正回路２１を調整して、微調整用偏向電極２０
Ｘ，２０Ｙの補正後の偏向座標軸（X′、Y′）を
夫々Ａ，Ｂ方向に一致させておく。この状態にお
いて、切換スイツチ７を端子TA又は端子TBへ接
続すると、表示装置１５には第９図ａに示す様な
Ａ方向の電子線断面の強度分布波形又は、第１０
図ａに示すＢ方向の電子線断面強度分布波形が表
示される。次に、第１０図ａの波形を観察し乍ら
偏向電源２４Ｙの出力を変化させて、第１０図ｂ
に示す如く、電子線強度分布の中心P₁が波形の中
心Ｏと一致する様に調整する。次に、この状態
で、第９図ｂに示すＡ方向の波形を観察し乍ら偏
向電源２４Ｘの出力を変化させ、第９図ｃに示す
如く、電子線強度の分布の中心P₂と波形の中心Ｏ
とが一致する様に調整する。この状態では第１０
図ｃに示す様に、Ｂ方向の波形の中心Ｏと強度分
布の中心P₂とは一致しており、第８図に示す様
に、二回の調整操作でP₂をＱに一致させる事が出
来、完全な強度分布調整が完了する。

［発明の効果］ 以上、詳説した如く、本発明では補正手段によ
り微調整用のXY偏向手段の偏向座標軸（Ｘ、
Ｙ）を回転させ、該補正後の偏向座標軸（X′、
Y′）を夫々Ａ、Ｂ方向の一致させているので、
電子線強度分布調整に要する操作回数を大幅に減
す事が可能となり、調整操作の自動化等において
大きな効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例として示した電子線
露光装置の概略図、第２図は強度分布検出装置の
一例図、第３図は該強度分布検出装置の電子線検
出素子に入射する電子線の電流波形と電子線強度
分布波形を示したもの、第４図〜第６図は従来の
電子線露光装置の動作を説明するもの、第７図〜
第１０図は本発明の電子線露光装置の動作を説明
する為のもの、第１１図は従来の電子線露光装置
の概略を示したもの、第１２図は電子線強度分布
中心P₀が電子線断面中心Ｑと一致していない事を
説明する為の図である。 ５：開口板、１０：強度分布検出装置、１４：
強度分布測定回路、１５：表示装置、１６：走査
電源、１９Ａ，１９Ｂ：偏向電極、２０Ｘ，２０
Ｙ：微調整用偏向電極、２１：補正回路、２４
Ｘ，２４Ｙ：偏向電源、２５，２６：加算回路、
２７，２８：増幅器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 開口板に穿たれた電子線通過開口の形状を材
   料面上に結像させる電子光学系を有する電子線露
   光装置において、前記材料装置における電子線断
   面の互いに異なつた二方向Ａ，Ｂの強度分布の対
   称性を検出する手段、前記開口板を照射する電子
   線を互いに異なつた二方向Ｘ，Ｙに夫々偏向する
   Ｘ方向偏向手段及びＹ方向偏向手段から成る微調
   整用のXY偏向手段、及び、該Ｘ方向及びＹ方向
   偏向手段に供給されるＸ方向偏向信号、Ｙ方向偏
   向信号を補正して前記微調整用のXY偏向手段の
   偏向座標軸を回転させ、該補正後の偏向座標軸
   （X′、Y′）を前記二方向Ａ，Ｂと略一致させる為
   の手段を設けた電子露光装置。