JPS637629A - 電子ビ−ム描画装置 - 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】 発明の要約 従来は電子ビームを偏向させるための信号として位相が
互いにπ／２ずれた信号Ｖ　−Ｖえ。

ｃｏｓωｔ、Ｖ　　＝Ｖ、ｏｓｔｎωｔを各偏向装置に
与えるのみであったが、この発明によると、上記信号の
いずれか一方に直流信号±ＶＤｃを重畳するとともに、
これらの信号を偏向装置に与える時間帯をゲート装置に
よって制御するようにした。このことによって、従来の
描画範囲（たとえば１ｍｍＸ１ｍｍ）内において、任意
の半径をもちかつ任意の点に中心をもつ円弧を描画でき
る。

発明の背景 技術分野 この発明は、光集積回路の作製その他の微細加工のため
に荷動なパターニング技術の一手段として用いられる電
子ビーム描画装置に関する。

従来技術 光集積回路等において用いられるグレーティング・レン
ズやフレネル・レンズを作製するための有効なバターニ
ング技術として電子ビーム描画法かある。これは第１図
に示すように、基板１上に電子ビーム・レジスト３を−
（羨に塗布する。必要ならば、レジストに帯電する電荷
を逃がすための導電波膜２（たとえば、インジウムティ
ンオキサイドＩ　Ｔ　Ｏ＝　Ｉ　ｎ　　Ｏ＋　Ｓ　、ｎ
　Ｏ２）を基板１とレジスト３との間に形成しておく。

基板１上にコーティングされた電子ビーム・レジスト３
上に電子ビームＥＢによって所定のパターン（照射位置
および照射量によって決定される）を描画する。この後
、レジストを現像することによって基板１上に上記パタ
ーンのレジストφパターンを形成する。基板上のレジス
ト・パターンをそのままグレーティング・レンズまたは
フレネル・レンズとして用いることもできるし、または
このレジスト・パターンを成形型として、もしくはレジ
スト・パターン上にメツキをしたのち基板およびレジス
ト・パターンを除去することによってメツキ材料による
成形型を得、これらの成形型を用いて上を己レンズをｂ
又形することもできる。

いずれにしても電子ビームｔ１°ｈ画によるバターニン
グ技術は、現像後のレジストの残膜率が電子ビーム照射
量に依存することを利用しており（１七子ビームによっ
て照射された部分が残るか、照射されなかった部分が残
るかは、レジストのタイプ［ポジまたはネガ〕に依る）
、所定のパターンを電子ビームの照射位置、二によって
決定することを特徴とするものである。

第２図は従来の電子ビーム描画装置の概要、とくにその
電気的構成の一例を示している。電子ビーム出射源であ
るフィラメント（後述する第４図の符号９参照）から出
射した電子ビームは偏向装置１３．２３によって偏向さ
れ、上述した電子ビーム・レジスト３が塗布された基板
１上を所定パターンに走査される。バターニングには照
射位置のみならず照射量の制御も必要であり、照射はの
制御は同一箇所の走査回数または電子ビームの強度（密
度）を変えることによって行なわれるが、説明の簡略化
のために、この点について触れることなく単に電子ビー
ムの走査について述べることにする。偏向装置には、Ｔ
Ｌ界の印加によって７佐子ビームを偏向するタイプのも
のと、ＧＭ、界によって電子ビームを偏向するタイプの
ものとがある。前者のタイプの偏向装置は電圧印加用の
偏向阪を含み、後者のタイプのものは偏向コイルを含む
。いずれにしても１対の偏向装置１３．２３は、基板１
に向かって進む電子ビームに互いに直交する力を与える
ように作用する。この・ことによって、原理的には、電
子ビームは２次元平面内で任意の方向に走査される。説
明の簡略化のために、以下とくに明記しない限り、偏向
装置として前者のタイプのものが用いられているものと
する。

三角関数波発生回路１１および２１は互いに位Ｆｌｊが
π／２ずれた三角関数波信号を発生するものて、これら
の信号をそれぞれＶ−ＶｘｏＣＯ８ωｔ。

Ｖ　　−Ｖ、ｏｓｉｎωｔで表わす（第３図参照）。こ
れらの信号は増幅回路１２．２２でそれぞれ増幅された
のち電圧信号として偏向装置１３．２３に与えられる。

したがって、電子ビームは印加された電圧によって発生
する電界の方向と逆方向の力を受け”　ｘＯ””’ｙ。

の場合には、第３図に示されているように、電子ビーム
はＸＹ平而面で角速度ωでＶ　　（−Ｖ　、ｏ）に対応
する半径の円を描くこｘＯ とになる。

第２図において制御装置（ＣＰＵ）１０は上述の三角関
数波発生回路１１．２１等を制御し、その信号の角周波
数、振幅等を変えることによってあらかじめプログラム
されたパターンの描画を達成する。

上述のようにして、原理的には任意のパターンの電子ビ
ーム描画が可能となる筈であるが、実際上は種々の制限
がある。たとえば、描画範囲は１　ｍｍ　Ｘ　ｌ　ｍ３
程度の正方形に限られるので３円パターンの描画におい
ては最大半径０．５ｍｍの円しか描画できない（第６図
参照）。その理由は次の通りである。

第４図に示されているように、偏向装置１３゜２３に偏
向電圧を印加しない状態では、フィラメント９から出射
した電子ビームＦＢＩは偏向されることなく直進し、電
子ビーム・レジストがコーティングされた基板１の中心
Ｏ（描画原点、第６図参照）に垂直に照射する。このと
き、電子ビームＥＢＩは基板ｌ上でフォーカスし、最少
スポット径２γ　　を得る。

ＥＢＩ 偏向装置１３．２３に電圧を印加して電子ビームを偏向
させていくと、電子ビームのフォーカシング・ポイント
はＦで示すように球面を描くことになる。第５図に拡大
して示すように、フォーカシング・ポイントをすぎた電
子ビームは拡がるので、偏向された電子ビームＥＢ２の
基板１上におけるスポット径は上述の２７　　よりも大
きいＢＩ ２γ　　となる。

ｎ２ また、偏向されていない電子ビームＦＢＩにおいて、こ
の電子ビームＥＢＩの進行方向に垂直な断面の電子ビー
ムのプロファイルは円形でありかつ強度分布もガウシア
ン型（ガウス分布）となっている。しかしながら、偏向
された電子ビームＥＢ２においては、偏向電界が加わっ
ているためにその断面プロファイルは電界方向に歪み１
強度分布もガウシアン型からずれる。

このように、電子ビームの偏向によって基板上のスポッ
ト径が増大し、その断面プロファイルおよび強度分布が
変形するので、描画時においてこれらの影響が殆んど無
視できる偏向角θが自ずと定まり、これによって基板上
における描画範囲が決定される。この範囲がｌ　ｍＩＩ
Ｘ　１　ｍｍ程度ということになる。

このように従来の電子ビーム描画装置では、描画できる
円の最大半径が０．５ｍｍ程度にとどまり。

しかも描画原点を中心とする円に限られるという問題が
ある。

発明の概要 発明の目的 この発明は、」二連のような１　ｍｍ　Ｘ　１　＋ｕ程
度の描画範囲内において任意の半径をもちかつｌ：Ｉ−
意の点にその中心をもつ円弧を描画することが可能な電
子ビーム描画装置を提供することを目的とする。

発明の構成と効果 この発明は、直進する電子ビームをその進行方向にほぼ
垂直な平面内において互いに直交する方向に偏向させる
よう作用する電界または磁界を発生する１対の偏向装置
を備えた電子ビーム描画装置において１位相が互いにπ
／２ずれた三角関数波信号を発生する回路を上記１対の
偏向装置に対してそれぞれ設けるとともに、　ｉｕ流倍
信号発生回路三角関数波信号発生回路の出力三角関数波
信号に直流信号発生回路の出力直流信号を重畳する加算
回路、および加算回路の出力信号を偏向装置に与える時
間帯を制御するためのゲート回路を上記１対の偏向装置
の少なくともいずれか一方に対して設けたことを特徴と
する。

三角関数波信号に直流信号成分を重畳しているので装置
の描画面における描画原点を直流信号成分の大きさに対
応する距離だけ移動させることができ、その移動量に応
じた位置に中心をもつとともにそれに対応する半径の円
の描画が可能であり、しかもこの円の描画範囲をゲート
回路によって制御できるので装置の描画面内に限定して
描画可詣となり、この結果、描画面上には上記の円の一
部すなわち円弧を描画することが可能となる。

すなわち、任意の点に中心をもちかつ任意の半径をもつ
円弧の描画が可能であり、このことは、原点に対して対
称性をもつパターンしか描画できなかった従来例と比較
すると、描画原点に対して対称性をもたないパターンの
描画がこの発明にょって可能となったと言いかえること
もできる。

実施例の説明 この発明の実施例は第７図から第９図に示されチ ている。第７図は型骨ビーム描画装置の電気的構成を示
しており（従来例を示す第２図に対応）。

この図において第２図に示すものと同一物には同一符号
が付けられている。また第８図は、第７図の回路の描画
動作を示すものであり（従来の動作説明図である第３図
に対応）、第９図はＩＩ′ｈ画商囲の位置関係を示すも
のである。

これらの図面、とくに第７図を参照して、電子ビーム描
画装置は、　　Ｖ　　−Ｖ、ｏｃｏｓｔＪＪｔの信号を
発生する三角関数波発生回路１１．その増幅回路１２、
　ｖ　　−ｖ、ｏｓｉｎωｔの信号を発生する三角関数
波発生回路２１．その増幅回路２２゜および偏向装置１
３．２３に加えて、偏向装置”１３に対しては直流信号
（たとえばｉＩｌ流電圧電圧発生回路１４、増幅回路１
２の出力三角関数波信号に発生回路１４の出力直流信号
を重畳する加算回路１５、および加算回路１５の出力信
号を偏向装置１３に与える時間帯を制御するゲート回路
１６が設けられ、偏向装置２３に対しても同じように１
１１流信号発生回路２４．加算回路２５およびケート回
路２６が設けられている。三角関数波発生回路１１．２
１の出力信号の角周波数ωはそれぞれ別個に可変であり
、ＣＰＵｌ０によってバスを介して制御される。これら
の三角関数波信号の振幅Ｖ　　■　は増幅回路１２．２
２の増幅度を制ＸＯ’　　ｙＯ 御することによって変化させられ、これもまたＣＰＵｌ
０によって制御される。さらに、直流信号発生回路１４
．２４から発生する直流信号の大きさくたとえば電圧）
もまた相互に独立に可変でありＣＰＵｌ０によって制御
され、ゲート回路１６と２６のゲート開放時間帯は一般
に同時間帯に設定され、ＣＰＵｌ０によってｉ；ｉｔ　
ｌａされる。

第８図も参照して、三角関数波発生回路１１および２１
から発生する信号は位相が互いにπ７／またけずれてい
る。これらの信号の各周波数ωが等しく、また振幅も等
しい（ｖｘＯ＝”ｙ。）ものとする。直流信号発生回路
１４からは直流信号か発生していず（信号の大きさが零
）、直流信号発生回路２４からは−ＶＤＣの値をもつ直
流信号か発生しているものとする。この場合の加算回路
１５および２５の出力信号波形が第８図にそれぞれＶ　
。

Ｘａ ■　で示されている。今、ゲート回路１６およＸａ び２６がともに時刻ｔ　からｔ２まで開いたとす■ ると、偏向装置１３には信号Ｖ　のうちのＡ１〜ａ Ｂ１の部分の波形の信号が、（−同装置２３には爾号Ｖ
　のうちのＡ　　−８２の部分の波形の信号かｙａ　　
　　　　　　　２ それぞれ印加される。この結果、電子ビームはＩＨＸ　
ｌ　ｍｕの描画範囲内においてＡ　　−Ｂｏて示される
円弧を描くように走査される。

これは、Ｙ方向の偏向信号に一■Ｄｏの直流成分を加え
たために１円の中心がＹ軸上で負方向にＶ　に対応する
距離だけ移動して（中心Ｏ８）Ｃ 信号Ｖ　とＶ　とによって円Ｃ３か描かれるためＸａ　
　　　　ｙａ　　　　　　　　　　　　　　　　　ｌａ
であり、ゲートか１−１　　から１−１２まで開か■ れることにより実際にはＸＹ平面上で角度ψ−ωｔ　〜
ωｔ２まての間電子ビーム描画が行なわれるからである
。

三角関数波信号■　、■　の振幅をそれぞれｙ Ｖ　　■　に変え、かつ信号Ｖ　に−ＶＤＣの直流ｘｉ
’　　　　ｙｌ　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｙ
成分を加えると、Ｖ　　、Ｖ　　で示された波形か得ｘ
ｃ　　　　　ｙｃ られる。ゲート回路１６．２６のゲートを１−１　−１
　　の間で開くと１円弧Ｃ６−Ｄｏの電子ビーム１７７
ｉ画が達成できる。

三角関数波信号■　に直流仁号を重畳すると。

円の中心をＸｆ１１１方向に移動させることか可能とな
る。

以上のようにして、２つの三角関数波信号の少なくとも
いずれか一方に直流成分を重畳することによって、そし
て偏向装置にこれらの三角関数波信号を印加する時間を
ケート制御することによって、電子ビーム描画装置の描
画範囲（１ｍｎ　ｘ１ｍ＋ｎ）内において、半径が描画
範囲の一辺の長さの半分（０，５ｍｍ）以上でかつ任意
の点に中心をもつ円弧を描くことが可能となる。半径の
異なる円弧を描く場合にはそれぞれの円弧に対応したゲ
ート開放時間帯制御を行なえばよい。従来の装置では描
画範囲内の原点に対して対称性をもつパターンしか描画
できなかったが、この発明では非対ぜ１、なパターンの
描画も可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な電子ビーム描画法を説明するための斜
視図である。 第２図から第６図は従来例を示すためのもので、第２図
は電気的＋）１４成を示すブロック図、第３図１は描画
動作を示す波形図、第４図は描画の劃°に子を側方から
みた説明５　＋　′：ｊ４５図は第４図の一部の拡大図
、第６図は描画範囲と描画可能な最大半径円を示す説明
図である。 第７図から第９図はこの発明の実施例を示し。 第７図は電気的構成を示すブロック図、第８図は描画動
作を示す波形図、第９図は描画可能な円とその円に対す
る描画範囲の位置を示す説明図である。 １１．２１・・・三角関数波発生回路。 １２．２２・・・増幅回路。 １３．２３・・・偏向装置。 １４．２４・・・直流信号発生回路。 １５．２５・・・加算回路。 １６．２６・・・ゲート回路。 以　　上 特許出願人　　立石電機株式会社 代　理　人　　　弁理士　牛　久　健　司（外１名） 第１図 第２図 第３′ｇＡ 第４図 ｊＩ５　閃 第６図 第７図 ］ 二 　　ＶＸａ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直進する電子ビームをその進行方向にほぼ垂直な平面内
   において互いに直交する方向に偏向させるよう作用する
   電界または磁界を発生する１対の偏向装置を備えたもの
   において、 上記１対の偏向装置に対してそれぞれ設けられ、位相が
   互いにπ／２ずれた三角関数波信号を発生する回路、な
   らびに 上記１対の偏向装置の少なくともいずれか一方に対して
   設けられた、直流信号発生回路、三角関数波信号発生回
   路の出力三角関数波信号に直流信号発生回路の出力直流
   信号を重畳する加算回路、および加算回路の出力信号を
   偏向装置に与える時間帯を制御するためのゲート回路、 を備えていることを特徴とする電子ビーム描画装置。