JPH0268845A - 静電偏向装置 - Google Patents

静電偏向装置

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JPH0268845A
JPH0268845A JP63219941A JP21994188A JPH0268845A JP H0268845 A JPH0268845 A JP H0268845A JP 63219941 A JP63219941 A JP 63219941A JP 21994188 A JP21994188 A JP 21994188A JP H0268845 A JPH0268845 A JP H0268845A
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deflection electrode
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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】 [産業上の利用分野] 本発明は、光軸に対し上下に各々X方向及びY方向平行
平板タイプの偏向電極を有する静電偏向装置に関し、特
に、X方向の偏向電極とY方向偏向電極によりターゲッ
ト上で荷電粒子ビームを同じ距離振った場合、各々の偏
向電極の開き角が同一になるように成した静電偏向装置
に関する。
[従来の技術] 走査電子顕微鏡、電子ビーム描画装置、イオンビーム描
画装置等の荷電粒子ビーム装置においては、例えば、試
料上や材料上をビームで走査する為にビーム偏向装置が
設けられている。該ビーム偏向装置には、一般的に、ビ
ームに静電界を印加する事によりビームの向きを曲げる
静電偏向装置と、ビームに電磁界を印加する事によりビ
ームの向きを曲げる電磁偏向装置がある。
さて、電子ビーム描画装置等精度の高い偏向を必要とす
る荷電粒子ビーム装置においては、通常、高速且つ直線
性の高い偏向が可能な静電偏向装置が採用されている。
第3図は電子ビーム描画装置の概略図を示したものであ
る。該装置においては、電子銃1からの電子ビームを集
束レンズ2で材料3上に集束させ、制御装置4からX方
向位置信号をDA変換器5X及びX方向偏向電圧発生回
路6Xを介してX方向偏向電極7Xに、Y方向位置信号
をDA変換器5Y及びY方向偏向電圧発生回路6Yを介
してY方向偏向電極7Yに印加する事によりビームのパ
ターンを所望のパターン描画位置にショットしている。
この様な静電偏向装置は正電極と負電極で1組のX方向
静電電極(平行平板電極)、正電極と負電極で1組のY
方向静電電極(平行平板電極)及び各々の電極に偏向電
圧を印加する為の偏向電圧発生回路とから構成されてい
る。
所で、1組のX方向平行平板電極と1組のY方向平行平
板電極との組み合わせには、第4図(a)に示す様に、
光軸Oに対し同一垂直面上に、1組のX方向平行平板電
極8X、8X−と該電極に対し直角方向に1組のY方向
平行平板電極8Y、8Y′を配置する場合と、第5図(
a)に示す様に、光軸0に対し上下の垂直面上に、1組
のX方向平行平板電極9X、9X−と該電極に対し直角
方向に1組のY方向平行平板電極9Y、9Y”を配置す
る場合が一般的である。尚、後者の場合、偏向感度は電
極の長さに比例するが、電極間のギャップに反比例する
ので、電極間のギャップに対し電極間の長さが大きくな
る様に構成している。
第4図(b)の実線は第4図(a)に示すX方向平行平
板電極8X、8X−間の偏向力の一様性を表わしたもの
で、X方向平行平板電極8X、8X′を通る平行面から
各々X方向平行平板電極8X、8X−の僅かな新進では
一様性は高いが、その辺りから各々X方向平行平板電極
8X、8X=に近づくに従い一様性が低下する。第4図
(b)の破線は第4図(a)に示すY方向平行平板電極
8Y、8Y−間の偏向力の一様性を表わしたものである
が、上記と全く同じ事が言える。この様な組み合わせの
電極によりビームを偏向させた場合、中心Qを含む該中
心の周辺領域R内を通過するビームには殆ど偏向収差が
発生しないが、該領域の外を通過するビームには該領域
から外れるに従った大きい偏向収差が発生する。
第5図(b)は第5図(a)に示すX方向平行平板電極
9X、9X−又はY方向平行平板電極9Y、9Y−間の
偏向力の一様性を表わしたもので、平行平板電極9と9
′との真中Q′を通る平行面上は全く一様であり、該真
中Q′を通る平行面から各々平行平板電極9,9′近辺
迄で一様性が高い。従って、この様な組み合わせの電極
によりビームを偏向させた場合、各電極の中心Q−から
各電極の近辺領域R′内を通過するビームには殆ど偏向
収差が発生しない。この点から、静電偏向器としては該
第5図に示す如き組合わせのものが理想的と言える。
[発明が解決しようしする課WJ] しかし、X方向平行平板電極9X、9X=とY方向平行
平板電極9Y、9Y−は全く同じ様に作成されており(
即ち、N極の寸法、電極間の距離。
電極を通過する荷電粒子を単位距離偏向する為の各偏向
電極間の印加電圧の値が同一)、同一の偏向電圧を印加
すると、同一の偏向角(開き角)となる。何故なら、平
行平板電極の寸法をd、各平行平板電極間の距離をa、
該各平行平板電極を通過する荷電粒子を単位距離偏向す
る為の各電極間の印加電圧をV1該各電極を通過する荷
電粒子の加速電圧をVO,偏向角(開き角)をθとした
時、偏向角(開き角)θは、 tanθ= V d / 2 a V 。
と表す事が出来るからである。
そして、該第5図(c)に示す様に、X方向平行平板電
極9X、9X−とY方向平行平板電極9Y、9Y−は夫
々光軸0に対し上下の垂直面上に配置する事から、該X
方向平行平板電極の偏向中心Hxから材料S迄の距離W
xとY方向平行平板電極の偏向中心nyから材料S迄の
距離Wyが大きく異なる。従って、同じ偏向電圧を印加
した場合、各々の材料上での偏向幅(D x、 D y
)が大きく異なってしまう。尚、X方向平行平板電極9
X、9X=とY方向平行平板電極9Y、9Y−の偏向幅
の違いが理解し易い様に、第5図(c)ではX方向平行
平板電極9X、9X−とY方向平行平板電極9Y、9Y
=の個々の偏向方向を同一に示した。実際には、第2図
に示す様に、X方向平行手板電極9X、9X=とY方向
平行平板電極9Y  9Y=の個々の偏向方向は90°
異なる。
従って、例えば、材料S上でX、Y方向に同じ幅2丈ビ
ームEBを振ろうとした場合、X方向平行平板電極9X
、9X−にはY方向平行平板電極9Y、9Y−に印加す
る偏向電圧より大きい偏向電圧を印加しなければならな
い。即ち、この場合、X方向平行平板電極9X、9X−
による偏向角θXがY方向平行平板電極9Y、9Y”に
よる偏向角θyより大きくなる。さて、偏向収差の大き
さは偏向角(開き角)の大きさに対応しているので、X
方向の偏向収差がY方向の偏向収差に比べ大きくなる。
さて、材料上で荷電粒子ビームをX方向及びY方向に各
々同じ距離振る場合にX方向とY方向で偏向収差が異な
る場合、この様な偏向電極を荷電粒子ビーム描画装置の
偏向電極として使用すると、材料上に描画したパターン
の寸法精度がX方向とY方向で異なってしまう。所で、
荷電粒子描画装置ではこの様な偏向収差が許容出来る範
囲の偏向角でビームを偏向しているが、この様なパター
ンの寸法精度のX方向とY方向での異なりは、現在の許
容範囲を越えたより高精度なパターン描画を行うのに問
題となる 本発明はこの様な問題を解決する事を目的としたもので
ある。
[課題を解決するための手段] その為に、本発明はX方向及びY方向に各々平行平板タ
イプの偏向電極を有する静電偏向装置において、何れか
一方の方向の偏向電極を二段にして他方向の偏向電極を
挾む様に成し、ターゲット上で荷電粒子ビームをX方向
偏向電極とY方向偏向電極により各々同じ距離振った場
合、二段にした偏向電極の各開き角の和が他の偏向電極
の開き角と等しくなる様に、該二段の各偏向電極の寸法
各偏向電極間の距離、各偏向電極のターゲットからの距
離、該各偏向電極を通過する荷電粒子ビームを単位距離
偏向する為の各偏向電極間の印加電圧の値を設定する様
に成した。
[実施例] 第1図は本発明の一実施例を示した静電偏向装置の概略
図である。
該第1図に示す様に、何れか一方、例えば、Y方向の偏
向電極を二段(90Y、90Y=と91Y、91Y”)
にして他方向、例えば、X方向の偏向電極(90X、9
0X”)を挾む様に配置する。そして、材料S上で荷電
粒子ビームをX方向偏向電極90X、90X−とY方向
偏向電極(Y方向偏向電極90Y、90Y″及びY方向
偏向電極91Y、91.Y−を合成した偏向電極)によ
り各々同じ距離振った場合、Y方向偏向電極90Y。
90Y′の開き角θYt とY方向偏向電極91Y。
91Y′の開き角θy2の和(θy1 +θ3/2)が
X方向偏向電極90X、90X”の開き角θXと等しく
なる様に、該二段のY方向偏向電極各々の偏向電極(9
0Y、90Y−及び91Y、91Y−)の寸法、各偏向
電極間の距離、各偏向電極の材料からの距離、各偏向電
極を通過する荷電粒子ビームを単位距離偏向する為の各
偏向電極間の印加電圧の値を設定する。
而して、この様な静電偏向装置を例えば、電子ビーム描
画装置の偏向器として使用し、電子ビームを材料S上で
同じ距離(たとえばa)振る場合、先ず、説明の便宜上
、Y方向だけの偏向に着目すると、Y方向偏向電極90
Y、90Y−に入って来た電子ビームEBは該偏向電極
により開き角θYa+丈偏向され、更に、該電子ビーム
がY方向偏向電極91Y、91Y−に入ると、該偏向電
極により開き角θya2偏向される。この結果、電子ビ
ームは該二段の各Y方向偏向電極(90Y。
90Y′及び91Y、91Y−)によって、開き角(θ
Va1+θya2)偏向され、該電子ビームは材料S上
でa偏向される。又、同じ様に、X方向だけの偏向に着
目すると、X方向偏向電極90X、90X−に入って来
た電子ビームEBは該偏向電極により開き角θXal偏
向され材料S上でa偏向される。このとき、Y方向偏向
電極(90Y、90Y−及び91Y、91Y−)による
開き角(Oya+θya2)とX方向偏向電極90X、
90X″による開き角θXal は等しい。従って、電
子ビームを材料上でX方向とY方向に同じ距離振る場合
、両方向の偏向収差は等しいものとなる。
尚、上記実施例では、X方向偏向電極がY方向偏向電極
より材料近くに配置されているので、Y方向の偏向電極
を2分割してX方向偏向電極を挾む様に配置したが、X
方向偏向電極部Y方向偏向電極の配置が逆の場合には、
X方向の偏向電極を2分割してY方向偏向電極を挾む様
に配置する。
[発明の効果] 本発明によれば、X方向及びY方向に各々平行平板タイ
プの偏向電極を有する静電偏向装置において、何れか一
方の方向の偏向電極を二段にして他方向の偏向電極を挾
む様に成し、ターゲット上で荷電粒子ビームをX方向偏
向電極とY方向偏向電極により各々同じ距離振った場合
、二段にした偏向電極の各開き角の和が他の偏向電極の
開き角と等しくなる様に、該二段の各偏向電極の寸法。
各偏向電極間の距離、各偏向電極のターゲットからの距
離、該各偏向電極を通過する荷電粒子ビームを単位距離
偏向する為の各偏向電極間の印加電圧の値を設定する様
に成している。従って、ターゲット上で、荷電粒子ビー
ムをX方向及びY方向に同じ距離振る場合にX方向とY
方向で偏向収差が同一なので、例えば、本発明の偏向電
極を荷電粒子ビーム描画装置の偏向電極として使用した
場合、材料上に描画したパターンの寸法精度がX方向と
Y方向で同一となり、描画精度が向上する
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示した静電偏向装置の概略
図、第2図、第4図及び第5図は従来の静電偏向装置の
概略図、第3図は電子ビーム描画装置の概略図である。 90Y、90Y=、91Y、91Y−:Y方向偏向電極
  90X、90X−:X方向の偏向電極 特許出願人  日本電子株式会社 才1+図 才5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  X方向及びY方向に各々平行平板タイプの偏向電極を
    有する静電偏向装置において、何れか一方の方向の偏向
    電極を二段にして他方向の偏向電極を挾む様に成し、タ
    ーゲット上で荷電粒子ビームをX方向偏向電極とY方向
    偏向電極により各々同じ距離振った場合、二段にした偏
    向電極の各開き角の和が他の偏向電極の開き角と等しく
    なる様に該二段の各偏向電極の寸法、各偏向電極間の距
    離、各偏向電極のターゲットからの距離、該各偏向電極
    を通過する荷電粒子を単位距離偏向する為の各偏向電極
    間の印加電圧の値を設定した静電偏向装置。
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