JPH04181716A

JPH04181716A - 描画ビーム径調整方法

Info

Publication number: JPH04181716A
Application number: JP2311144A
Authority: JP
Inventors: Moriyuki Isobe; 磯部　盛之
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1990-11-16
Filing date: 1990-11-16
Publication date: 1992-06-29

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、電子ビームを細く絞って材料上に照射し、所
望のパターンを描画するようにした電子ビーム描画装置
における描画ビーム径調整方法に関する。

（従来の技術）電子ビーム描画装置では、電子銃のカソードから発生し
た電子のクロスオーバー（カソード表面から放射される
全ての電子が集まってくる点）を集束レンズで縮小し、
縮小されたクロスオーバー像を対物レンズで更に縮小し
て被描画材料上に投影するようにしている。そして、材
料上に照射される電子ビームを描画すべきパターンに応
じて偏向することにより、材料上に電子ビームで所望パ
ターンの描画を行うようにしている。

また、このような装置における描画では、材料上のパタ
ーンの部分にのみ電子ビームを照射し、材料上のパター
ンが形成されない部分には電子ビームをブランキングし
て電子ビームの照射を行わないようにしている。この電
子ビーム描画によりパターンを正確に描くためには、材
料への電子ビームの照射の開始時と、電子ビームの照射
を終了し電子ビームのブランキングを行う時に、材料上
の電子ビームの照射位置の変位を最も小さくする必要が
ある。そのための最適な方法は、描画のための電子ビー
ムを結像するレンズ（対物レンズ）の材料と反対側の物
点位置に描画ビームを０Ｎ−ＯＦＦするブランキング偏
向器の主面を一致させることである。

（発明が解決しようとする課題）ところで、スポット型を用いた電子ビーム描画装置では
、材料上のビーム径を幅広く変えて用いることができる
ように構成されている。第４図（ａ）〜（ｃ）は、電子
ビーム描画装置の電子光学系の一例を示したもので、〕
は電子銃、２．３は集束レンズ、４は対物レンズ、５は
被描画材料である。又、Ａはアパーチャであり、軸外の
余分なビームを遮蔽するために設けられている。６はブ
ランキング電極であり、ブランキング電極６の中心位置
（主面）と対物レンズ４の物点は、一致するように構成
されている。

このような電子光学系において、電子銃１のクロスオー
バーＣｓは、集束レンズ２，３によって集束され、ブラ
ンキング電極６の主面（対物レンズ４の物点）位置にク
ロスオーバーＣｉを結像する。このクロスオーバーＣｉ
は、対物レンズ４によって材料５上に縮小投影される。

材料５上の電子ビームによる描画は、ブランキング電極
６によルＩＥ子ビームのブランキングと、偏向電極（図
示せず）にパターンに応じた偏向信号を供給することに
よって電子ビームを偏向することにより行われる。

さて、材料５上のビーム径を変える場合、第４図（ａ）
のケースでは、集束レンズ２．３の励磁を変化させるよ
うにしている。この集束レンズ２゜３は、ズームレンズ
動作を行い、’ｔｌ’１４５上のビーム径を連続的に可
変できるようにすると共に、常にブランキング電極６の
主面にクロスオーバーＣ１を位置させるようにしている
。第４図（ｂ）の例では、集束レンズ３の励磁を切り、
集束レンズ２のみで電子銃クロスオーバーＣｓをブラン
キング電極６の主面に結像させ、ビーム径を拡大するケ
ースを示している。また、第４図（Ｃ）の例では、集束
レンズ２の励磁を切り、集束レンズ３のみで電子銃クロ
スオーバーＣｓをブランキング電極６の主面に結像させ
、ビーム径を拡大するケースを示している。

上記第４図（ａ）〜（ｃ）のいずれの場合も、集束レン
ズ２．３のレンズの強さを変えてビーム径を変化させた
り、切り換えたりしているが、レンズの強さを変えた後
、レンズヒステリシスによりクロスオーバーＣｉは、ブ
ランキング電極の主面に正確に一致せず、上下方向に微
小に変化してしまい、材料上のビームをぼかしてしまう
。このようなビームのぼけを防ぐため、対物レンズ４や
図示していないフォーカスレンズなどにオートフォーカ
ス機能を持たせ、ビーム径を変化させた後にこのオート
フォーカス機能により、はけの補正を行うようにしてい
る。更に、このクロスオーバーＣｉがブランキング電極
６の主面に一致していないと、ブランキング時に電子ビ
ームの材料上の照射位置が変化し、正しいパターン描画
が行われなくなる。以下この欠点の発生を第５図を用い
て説明する。

第５図は、ブランキング電極６．対物レンズ４゜材料５
の部分を示している。最初にクロスオーバーがブランキ
ング電極６の主面、すなわち、対物レンズ４の物点に一
致している場合（Ｃ，。）、ブランキング電極６にブラ
ンキング電圧を印加して電子ビームを偏向すると、どの
ような電子ビームの偏向角度でも、Ｃ１゜の像は、対物
レンズ４によって常に光軸Ｏ上の点Ｍ、。に結像される
。そして、電子ビームが大きく偏向され、ブランキング
絞り７によって電子ビームがカットされることにより、
ビームのブランキングが行われる。

次に、クロスオーバーがブランキング電極６の主面から
上側のＣ４゜に位置している場合、プランキング電極６
による電子ビームの偏向に伴い、対物レンズの物体位置
は、Ｃ１，°のように変位し、その結果、材料５上の電
子ビームの照射位置は、光軸Ｏから離れた位置Ｍ、。と
なる。また、クロスオーバーがブランキング電極６の主
面から下側のＣＩ、に位置している場合、ブランキング
電極６による電子ビームの偏向に伴い、対物レンズ４の
物体位置はＣＩ、°のように変位し、その結果、材料５
上の電子ビームの照射位置は、光軸Ｏから離れた位置Ｍ
ｌ、となる。このように、クロスオーバーの位置がブラ
ンキング電極６の主面（対物レンズ４の物点）に位置し
ないと、ブランキング動作に伴って、材料５上の電子ビ
ーム照射位置か変化し正確なパターンの描画かできなく
なる。

本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、その
目的は、電子ビーム描画装置において、ビーム径を変え
た後に、ブランキング動作時の電子ビームの照射位置の
変化が発生しないで、正確なパターンの描画を可能とす
る描画ビーム径調整方法を実現するにある。

（課題を解決するための手段）本発明に基づく描画ビーム径調整方法は、電子銃と、電
子銃のクロスオーバーを縮小する少なくとも２段の集束
レンズと、縮小されたクロスオーバー像を被描画材料上
に投影する対物レンズと、対物レンズの物点位置に配置
され、電子ビームのブランキングを行うためのブランキ
ング電極と、電子ビームを偏向するための偏向手段とを
備えた光学系を用いる電子ビーム描画装置において、前
記２段の集束レンズの励磁強度を変化させた後、集束レ
ンズのいずれかの励磁強度を変化させ、各変化の都度、
該ブランキング電極に電子ビームを偏向するための偏向
電圧を供給し、該ブランキング電極による電子ビームの
偏向の間、前記偏向手段に材料上のマークの位置検出用
の偏向信号を供給してマーク位置の検出を行い、該ブラ
ンキング電極による電子ビームの偏向の間のマーク位置
の変化がなくなるよう、前記集束レンズの励磁強度を設
定するようにしたことを特徴としている。

（作用）ビーム径を変えるために、集束レンズのいずれかの励磁
強度を変化させ、各変化の都度、ブランキング電極に電
子ビームを徐々に偏向するための偏向電圧を供給し、該
ブランキング電極による電子ビームの偏向の間、材料上
のマークの位置検出を行い、該ブランキング電極による
電子ビームの偏向の間のマーク位置の変化がなくなるよ
う、前記集束レンズの励磁強度を設定する。

（実施例）以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。第１図は、本発明に基づく方法を実施するための電子
ビーム描画装置の一例を示したもので、第４図と同一部
分には同一番号が付されている。第４図の電子光学系に
対し、この実施例では、対物レンズ４の内側に偏向電極
８が配置され、更に、材料５への電子ビームの照射に基
づいて発生する反射電子を検出する検出器９が設けられ
ている。１０はレンズ制御部であり、レンズ制御部１０
は、コンピュータ１１の制御の下に集束レンズ２のレン
ズ電源１２．集束レンズ３のレンズ電源１３．対物レン
ズ４のレンズ電源１４を制御する。

１５は、描画パターン発生器であり、コンピュータ１１
からの描画データに基づいてブランキング信号を発生す
ると共に、描画パターンに応じた信号を走査回路１６に
供給する。ブランキング信号は、増幅器１７を介してブ
ランキング電極６に供給され、走査回路］６からのパタ
ーンに応じた走査信号は、増幅器１８を介して偏向電極
８に供給される。１９は走査信号発生器であり、走査信
号発生器１９からの走査信号は、スイッチ２０を介して
ブランキング電極６に供給される。２１は検出器９の検
出信号を増幅する増幅器であり、増幅器２１で増幅され
た検出信号は、マーク位置検出回路２２に供給される。

このような構成の動作は次の通りである。

まず、この実施例で、描画モードの時、スイッチ２０を
図中点線の状態に切り替え、描画パターン発生器１５か
らブランキング信号を増幅器１７を介してブランキング
電極６に供給できるようにする。この状態で、コンピュ
ータ１１がら描画パターン発生器１５に描画データを供
給し、そしてパターン発生器１５から描画パターンの情
報を走査回路１６に供給すると共に、ブランキング信号
を増幅器１７を介してブランキング電極６に供給する。

その結果、材料５の所定位置で描画パターンに応じて電
子ビームが走査され、更に、パターンとパターンの間は
、電子ビームのブランキングが行われ、材料５上で所望
のパターンの描画が行われる。

次に、材料上の電子ビーム径を変える場合、スイッチ２
０が図中実線の状態に切り替えられる。

そして、コンピュータ１１は、レンズ制御部１゜を制御
し、その結果、レンズ制御部１０は、レンズ電源１．２
．１３から集束レンズ２，３に供給する励磁電流を、材
料５上のビーム径が所定の値となるように制御する。こ
のレンズ電源１２．１３の制御が終了した後、ブランキ
ング電極６に走査信号発生器１９から第２図（ａ）に示
す走査信号がスイッチ２０を介して供給される。この結
果、電子ビームはブランキング電極６によってゆっく、
　　り走査される。また、ブランキック電極６への走査
信号に同期して、偏向電極８には第２図（ｂ）（ｃ）に
示す走査信号か走査信号発生器１９から供給される。な
お、第２図（ｂ）は、Ｘ方向のマーク検出を行うだめの
走査信号、第２図（ｃ）は、Ｙ方向のマーク検出を行う
ための走査信号である。

この走査信号は、材料５上に設けられたマークＭの位置
を検出するための走査信号であり、第３図に示すように
、十字状のマークＭに対し、Ｘ方向の走査Ｓｘと、Ｙ方
向の走査Ｓ、が行われる。このＸ方向の走査ＳＸは、Ｘ
方向走査時のブランキング走査の期間ＴＸの間にＮｘ回
行われ、また、Ｙ方向の走査Ｓ、は、Ｙ方向走査時のブ
ランキング走査の期間Ｔ、の間にＮ９回行われる。今、
Ｘ方向の電子ビームの走査幅をＷｘ、Ｙ方向の電子ビー
ムの走査幅をＷ、とし、電子ビームの走査速度をＶとす
ると、ブランキンク走査の期間Ｔｘ。

Ｔ、と、マーク検出の走査回数Ｎｘ、Ｎｙとの間は、次
の関係となる。

Ｔ　Ｉ　＝　　（ＷＸ　／　Ｖ　）　　Ｘ　Ｎ　ＸＴｙ
　＝　　（Ｖｌｈ　／　Ｖ　）　　Ｘ　Ｎｖこのような
電子ビームの走査、偏向に同期し、ＸとＹ方向への１回
のブランキング走査Ｔｘ、ＴＹを１周期として、２番目
の集束レンズ３の励磁強度が第２図（ｄ）に示すように
、レンズ電源］３によって僅かずっ変えられる。この集
束レンズ３の励磁強度が変化することに伴い、クロスオ
ーバーの位置が光軸上変位することになる。この結果、
集束レンズ３の励磁強度がある値のとき、クロスオーバ
ーの位置がブランキング電極の主面と一致していれば、
ブランキング電極６へ第２図（ａ）の偏向信号を供給し
ても、第５図を用いて説明したように、対物レンズ４が
ら見た物点位置の変化はなく、常に電子ビームは対物レ
ンズ４によって材料５の光軸上の一点に照射されること
になる。

一方、集束レンズの励磁強度がずらされると、それに伴
ってクロスオーバーの位置も光軸上変位し、ブランキン
グ電極の主面からずれた状態となる。この状態でブラン
キンク電１’！！ｉｉ６に第２図（ａ）の偏向信号を供
給すると、偏向信号の強度が増すに従って、クロスオー
バーの位置は、光軸からずれることになる。このような
状態てマーク検出のための電子ビーム走査を行えば、材
料５上の電子ビームの走査開始位置はクロスオーバーの
位置の光軸からのすれ量に従って変位することになる。

この電子ビームがマーク上で走査すればマークより発生
した反射電子は、検出器９によって検出され、マーク位
置検出回路２２に供給され、各電子ビーム走査毎のマー
ク位置が求められる。この結果、検出されたマーク位置
の値は、第２図（ｅ）に示すように、ブランキング電極
６への偏向信号に応して変化する。

このようなマーク位置の検出を集束レンズ３の励磁強度
を僅かずっステップ状に変えながら行い、各励磁強度ご
とのマーク位置の変化をＣＰＵは記憶する。上述したよ
うに、クロスオーバーの位置とブランキング電極６の位
置とが一致していると、ブランキング電極への偏向信号
の供給によっても材料上の電子ビームの照射位置は変化
しないため、偏向電極による各走査毎のマーク検出位置
の変化はない。従って、この記憶されたマーク位置の変
化量から、最もマーク位置の変化量がないか又は最も少
ないときの集束レンズの励磁強度を求め、その励磁強度
に集束レンズ３を設定すれば、実際の描画モートの際、
ブランキング電極６によるブランキング動作による材料
５上の電子ビームの照射位置の変化は著しく少なくなり
、正確な描画を行うことか可能と、なる。

以上本発明を詳述したか、本発明は上述した実施例に限
定されない。例えば、２段構成の集束レンズの下側の集
束レンズ３の励磁強度を変えながらマーク検出動作を行
ったが、上側の集束レンズ２の励磁強度を変えながらマ
ーク位置検出を行っても良い。また、集束レンズの励磁
強度を順々にステップ状に変化させ、各励磁強度毎のマ
ーク位置の変化量を記憶し、その中から、最も位置の変
化量が少ない励磁強度を求めるようにしたが、常にマー
ク位置の変化量を監視し、励磁強度を順々にステップ状
に変化させるのではなく、励磁強度をより変化量の少な
くなる方向にステップ状に変化させ、最も変化量の少な
い励磁強度を見つけ出すようにしても良い。

（発明の効果）以上説明したように、本発明では、ビーム径を変えるた
めに、集束レンズのいずれかの励磁強度を変化させ、各
変化の都度、ブランキング電極に電子ビームを徐々に偏
向するための偏向電圧を供給し、該ブランキング電極に
よる電子ビームの偏向の間、材料上のマークの位置検出
を行い、該ブランキング電極による電子ビームの偏向の
間のマーク位置の変化かなくなるよう、前記集束レンズ
の励磁強度を設定するようにしたので、ビーム径を任意
に変えても、実際の描画の際のブランキング時に、電子
ビームの照射位置がずれることはなくなり、正確なパタ
ーンの描画が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に基づく方法を実施する描画装置の具
体的構成を示す図、第２図は、第１図の動作を説明する
ために用いた信号波形図、第３図は、マークと電子ビー
ムの走査との関係を示す図、第４図は、従来の描画装置
の電子光学系を示す図、第５図は、クロスオーバーの位
置とブランキングとの関係を説明するための図である。１・・・電子銃　　　　　２．３・・・集束レンズ４・
・・対物レンズ　　　５・・・材料６・　ブランキング
電極７・・・絞り　　　　　　８・・・偏向電極９・・・検
出器　　　　１０・・・レンズ制御部１１・・・コンピ
ュータ１２、　１．３．　１４・・レンズ電源１５・・・描画
パターン発生器１６・・・走査回路１７．１．８．２１・・・増幅器１９・・・走査信号発生器２０・・・スイッチ２２・・・マーク位置検出回路第３図

Claims

【特許請求の範囲】

電子銃と、電子銃のクロスオーバーを縮小する少なくと
も２段の集束レンズと、縮小されたクロスオーバー像を
被描画材料上に投影する対物レンズと、対物レンズの物
点位置に配置され、電子ビームのブランキングを行うた
めのブランキング電極と、電子ビームを偏向するための
偏向手段とを備えた光学系を用いる電子ビーム描画装置
において、前記２段の集束レンズの励磁強度を変化させ
た後、集束レンズのいずれかの励磁強度を変化させ、各
変化の都度、該ブランキング電極に電子ビームを偏向す
るための偏向電圧を供給し、該ブランキング電極による
電子ビームの偏向の間、前記偏向手段に材料上のマーク
の位置検出用の偏向信号を供給してマーク位置の検出を
行い、該ブランキング電極による電子ビームの偏向の間
のマーク位置の変動が少なくなるよう、前記集束レンズ
の励磁強度を設定するようにした描画ビーム径調整方法
。