JPH06236841A - 電子線描画装置 - Google Patents
電子線描画装置Info
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- JPH06236841A JPH06236841A JP5022364A JP2236493A JPH06236841A JP H06236841 A JPH06236841 A JP H06236841A JP 5022364 A JP5022364 A JP 5022364A JP 2236493 A JP2236493 A JP 2236493A JP H06236841 A JPH06236841 A JP H06236841A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】電子線軸合わせの高精度な自動調整法により、
安定で高解像な電子線描画装置を提供する。 【構成】第一に対象レンズ４に所定値を設定後、軸合わ
せ偏向器２に適当な出力を設定し、マーク検出を実施す
る。軸合わせ偏向出力を複数設定して順次マーク検出し
ビーム基準座標を計測する。次に対象レンズ所定値を一
定値変化させる。前記のビームの基準座標を求めた場合
と同一の軸合わせ偏向器出力を設定し基準座標からの位
置変化量をマーク検出で計測する。求めた複数のデータ
から最適の軸合わせ出力を求める。 【効果】自動軸合わせにより、調整時間の短縮，軸合わ
せの高精度化が可能となる。本自動軸合わせを適宜実行
すれば、高精度の描画が安定して可能となる。
安定で高解像な電子線描画装置を提供する。 【構成】第一に対象レンズ４に所定値を設定後、軸合わ
せ偏向器２に適当な出力を設定し、マーク検出を実施す
る。軸合わせ偏向出力を複数設定して順次マーク検出し
ビーム基準座標を計測する。次に対象レンズ所定値を一
定値変化させる。前記のビームの基準座標を求めた場合
と同一の軸合わせ偏向器出力を設定し基準座標からの位
置変化量をマーク検出で計測する。求めた複数のデータ
から最適の軸合わせ出力を求める。 【効果】自動軸合わせにより、調整時間の短縮，軸合わ
せの高精度化が可能となる。本自動軸合わせを適宜実行
すれば、高精度の描画が安定して可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】電子線制御法で特に高速高精度の
自動ビーム軸合わせを行うのに適した電子線描画装置に
関わる。
自動ビーム軸合わせを行うのに適した電子線描画装置に
関わる。
【０００２】
【従来の技術】電子線描画装置に代表される荷電粒子を
収束偏向して試料を微細加工する装置では、照射ビーム
の対物レンズ等への軸合わせが重要である。軸合わせが
不十分の場合、照射不均一や軸ずれ収差により発生する
ビームぼけのため所望の解像度が得られない。軸合わせ
方法としては高精度に軸出しされた入射制限絞りの中心
にビームを通し最大電流を検知する方法や、レンズ励磁
電流を変化させ照射ビームの回転位置ずれの中心を求め
る方法がある。前者は簡単なビーム電流検出により自動
化は比較的容易である。一方、後者は走査型電子顕微鏡
で一般的な方法で対物レンズ上段の制限絞り位置を可変
してレンズ軸中心を求めている。電子線描画装置でも基
本的に同一であるが対物レンズに制限絞りの無い可変成
形型の装置では、電気的に軸合わせ偏向器で軸中心を求
める。手順としては校正マーク上を対物レンズ励磁をビ
ーム走査に合わせて変化させる方法が一般的である。す
なわちその時の校正マークの位置変動が最小となるよう
に軸合わせ偏向器の出力を目視により追い込んでいく。
しかしこの従来法では調整に熟練を要し、調整時間の増
大や不再現性等の問題をもたらしている。そのため装置
を生産ラインに投入する場合の妨げとなっていた。
収束偏向して試料を微細加工する装置では、照射ビーム
の対物レンズ等への軸合わせが重要である。軸合わせが
不十分の場合、照射不均一や軸ずれ収差により発生する
ビームぼけのため所望の解像度が得られない。軸合わせ
方法としては高精度に軸出しされた入射制限絞りの中心
にビームを通し最大電流を検知する方法や、レンズ励磁
電流を変化させ照射ビームの回転位置ずれの中心を求め
る方法がある。前者は簡単なビーム電流検出により自動
化は比較的容易である。一方、後者は走査型電子顕微鏡
で一般的な方法で対物レンズ上段の制限絞り位置を可変
してレンズ軸中心を求めている。電子線描画装置でも基
本的に同一であるが対物レンズに制限絞りの無い可変成
形型の装置では、電気的に軸合わせ偏向器で軸中心を求
める。手順としては校正マーク上を対物レンズ励磁をビ
ーム走査に合わせて変化させる方法が一般的である。す
なわちその時の校正マークの位置変動が最小となるよう
に軸合わせ偏向器の出力を目視により追い込んでいく。
しかしこの従来法では調整に熟練を要し、調整時間の増
大や不再現性等の問題をもたらしている。そのため装置
を生産ラインに投入する場合の妨げとなっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は電子線
軸合わせの高速高精度な自動調整を可能にして、安定で
高解像の実現を図ることができる電子線描画を提供する
ことにある。
軸合わせの高速高精度な自動調整を可能にして、安定で
高解像の実現を図ることができる電子線描画を提供する
ことにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】軸合わせに校正マーク検
出を用いる。軸合わせすべきレンズの励磁を変化させ、
軸ずれによるビームの位置変化をマーク検出で検知す
る。求めた複数の位置変化データから、位置変化量を最
小にする軸合わせ偏向出力を近似計算して求め設定す
る。
出を用いる。軸合わせすべきレンズの励磁を変化させ、
軸ずれによるビームの位置変化をマーク検出で検知す
る。求めた複数の位置変化データから、位置変化量を最
小にする軸合わせ偏向出力を近似計算して求め設定す
る。
【０００５】
【作用】対象レンズに所定値を設定後、軸合わせ偏向器
に複数の出力を設定する。各軸合わせ偏向出力に対して
校正マーク検出を実施する。次に対象レンズ所定値を一
定値変化し、同様に軸合わせ偏向器に複数の出力を設定
する。各軸合わせ偏向出力に対して校正マーク検出を実
施し、対象レンズ所定励磁値からのビーム位置変化量を
計算し記憶する。ここで軸合わせ偏向器出力（ａ，ｂ）
毎のレンズ励磁変化に伴う２次元位置変化量を（ｘ，
ｙ）とし（ａ，ｂ）の多項式等の関数を仮定し近似す
る。最適軸合わせ出力は近似関数の極小値で求められ
る。磁界型レンズでは（ｘ，ｙ）はレンズ中心を通す軸
合わせ偏向出力（ａ0，ｂ0）を中心に回転運動をする。
ほぼ円運動の場合は実施例に示すとおり円の方程式から
単純な近似式を得る事ができる。また図３に示す通り最
適の軸合わせ出力（回転中心）は幾何学解法で求める事
もできる。ここで中心に対する放射方向の運動が大きい
静電レンズでは放射運動を直線近似して求める。これら
の近似式から最適出力（ａ0，ｂ0 ）は最小二乗法で計
算できる。
に複数の出力を設定する。各軸合わせ偏向出力に対して
校正マーク検出を実施する。次に対象レンズ所定値を一
定値変化し、同様に軸合わせ偏向器に複数の出力を設定
する。各軸合わせ偏向出力に対して校正マーク検出を実
施し、対象レンズ所定励磁値からのビーム位置変化量を
計算し記憶する。ここで軸合わせ偏向器出力（ａ，ｂ）
毎のレンズ励磁変化に伴う２次元位置変化量を（ｘ，
ｙ）とし（ａ，ｂ）の多項式等の関数を仮定し近似す
る。最適軸合わせ出力は近似関数の極小値で求められ
る。磁界型レンズでは（ｘ，ｙ）はレンズ中心を通す軸
合わせ偏向出力（ａ0，ｂ0）を中心に回転運動をする。
ほぼ円運動の場合は実施例に示すとおり円の方程式から
単純な近似式を得る事ができる。また図３に示す通り最
適の軸合わせ出力（回転中心）は幾何学解法で求める事
もできる。ここで中心に対する放射方向の運動が大きい
静電レンズでは放射運動を直線近似して求める。これら
の近似式から最適出力（ａ0，ｂ0 ）は最小二乗法で計
算できる。
【０００６】
【実施例】本発明の実施例を図１から図４を用いて説明
する。図１は本発明の基本構成を示す。電子源１より発
した電子線６は照射レンズ３，対物レンズ５等の電子レ
ンズ群により試料に照射される。試料面の照射位置はビ
ーム偏向器５で決定される。軸合わせ偏向器２は軸合わ
せすべき電子レンズ、ここでは対物レンズ４の上段に配
置される。試料台８の位置は駆動機構１０，試料台位置
決め回路１５で制御される。試料８からの反射電子は検
出器７で検知され信号検出回路１４で増幅され走査波形
の位置が計算される。各電子レンズ，偏向器は制御計算
機１７からの設定データをＤ／Ａ変換するレンズ制御回
路１２，軸合わせ偏向制御回路１１，ビーム偏向制御回
路１３で駆動される。更にビーム偏向系制御回路１３は
描画データに偏向歪補正等の種々のデータ処理を行い偏
向データを高速に出力する偏向演算回路１６で動作す
る。
する。図１は本発明の基本構成を示す。電子源１より発
した電子線６は照射レンズ３，対物レンズ５等の電子レ
ンズ群により試料に照射される。試料面の照射位置はビ
ーム偏向器５で決定される。軸合わせ偏向器２は軸合わ
せすべき電子レンズ、ここでは対物レンズ４の上段に配
置される。試料台８の位置は駆動機構１０，試料台位置
決め回路１５で制御される。試料８からの反射電子は検
出器７で検知され信号検出回路１４で増幅され走査波形
の位置が計算される。各電子レンズ，偏向器は制御計算
機１７からの設定データをＤ／Ａ変換するレンズ制御回
路１２，軸合わせ偏向制御回路１１，ビーム偏向制御回
路１３で駆動される。更にビーム偏向系制御回路１３は
描画データに偏向歪補正等の種々のデータ処理を行い偏
向データを高速に出力する偏向演算回路１６で動作す
る。
【０００７】図２は軸合わせに用いるマーク検出法を示
す。試料台に設置した校正マーク１８上をビーム偏向器
５で走査する。電子ビーム６の照射点からの反射電子を
検出器７で検出すると走査波形１９が得られる。もし軸
合わせ等で位置ずれｘがあると波形１９のシフトｘとし
て観測される。
す。試料台に設置した校正マーク１８上をビーム偏向器
５で走査する。電子ビーム６の照射点からの反射電子を
検出器７で検出すると走査波形１９が得られる。もし軸
合わせ等で位置ずれｘがあると波形１９のシフトｘとし
て観測される。
【０００８】例として図１でマーク検出法により対物レ
ンズの電流中心を求める方法を以下に説明する。第一に
対象レンズに所定値を設定後、軸合わせ偏向器に適当な
出力を設定し、マーク検出を実施する。軸合わせ偏向出
力を複数設定して順次マーク検出しビーム基準座標を計
測する。次に対象レンズ所定値を一定値変化させる。前
記のビームの基準座標を求めた場合と同一の軸合わせ偏
向器出力を設定し基準座標からの位置変化量をマーク検
出で計測する。求めた複数のデータから最適の軸合わせ
出力は以下のように求められる。図３は座標軸を（ａ，
ｂ）として位置変化量（ｘ，ｙ）を９点測定しプロット
した例である。図から全てのビーム位置変化は点Ｃを中
心に回転運動している事が判る。この回転中心Ｃは対物
レンズ励磁を変化してもビームが不動となる点で軸中心
を示している。この回転中心Ｃが求める最適軸合わせ偏
向値であり、この回転移動を数学的に表式化すれば容易
に最適値が求められる。第一の方法は各軸合わせ偏向器
出力（ａ，ｂ）毎のレンズ励磁変化に伴う２次元位置ず
れ（ｘ，ｙ）を（ａ，ｂ）の関数として近似する。回転
作用が大きく（ｘ，ｙ）が（ａ，ｂ）とほぼ同一円周上
にある場合、円の方程式から次式が得られる。
ンズの電流中心を求める方法を以下に説明する。第一に
対象レンズに所定値を設定後、軸合わせ偏向器に適当な
出力を設定し、マーク検出を実施する。軸合わせ偏向出
力を複数設定して順次マーク検出しビーム基準座標を計
測する。次に対象レンズ所定値を一定値変化させる。前
記のビームの基準座標を求めた場合と同一の軸合わせ偏
向器出力を設定し基準座標からの位置変化量をマーク検
出で計測する。求めた複数のデータから最適の軸合わせ
出力は以下のように求められる。図３は座標軸を（ａ，
ｂ）として位置変化量（ｘ，ｙ）を９点測定しプロット
した例である。図から全てのビーム位置変化は点Ｃを中
心に回転運動している事が判る。この回転中心Ｃは対物
レンズ励磁を変化してもビームが不動となる点で軸中心
を示している。この回転中心Ｃが求める最適軸合わせ偏
向値であり、この回転移動を数学的に表式化すれば容易
に最適値が求められる。第一の方法は各軸合わせ偏向器
出力（ａ，ｂ）毎のレンズ励磁変化に伴う２次元位置ず
れ（ｘ，ｙ）を（ａ，ｂ）の関数として近似する。回転
作用が大きく（ｘ，ｙ）が（ａ，ｂ）とほぼ同一円周上
にある場合、円の方程式から次式が得られる。
【０００９】
【数１】 （ａ＋ｘ−ａ0）2＋（ｂ＋ｙ−ｂ0）2＝（ａ−ａ0）2＋（ｂ−ｂ0）2 ｘ2＋２（ａ−ａ0）ｘ＋ｙ2＋２（ｂ−ｂ0）ｙ＝０ より各（ａ，ｂ）に対して回転中心（ａ0，ｂ0）を求め
る連立方程式が得られる。通常の放射方向の運動を含め
る場合は２次式以上の近似が必要となる。いずれにして
もこの近似式から最適出力（ａ，ｂ）は最小二乗法で計
算できる。また図３に示すとおりに幾何学に回転中心Ｃ
を求める事も可能である。図３では四偶を結ぶ四辺と基
準点を結ぶ四辺の各延長線との４交点を求め、この４交
点を更に交互に結んだ直線の交点が回転中心Ｃである。
計算上はこれらの直線の交点座標を求めるだけであるた
め、より単純な線形連立方程式に帰着できる。
る連立方程式が得られる。通常の放射方向の運動を含め
る場合は２次式以上の近似が必要となる。いずれにして
もこの近似式から最適出力（ａ，ｂ）は最小二乗法で計
算できる。また図３に示すとおりに幾何学に回転中心Ｃ
を求める事も可能である。図３では四偶を結ぶ四辺と基
準点を結ぶ四辺の各延長線との４交点を求め、この４交
点を更に交互に結んだ直線の交点が回転中心Ｃである。
計算上はこれらの直線の交点座標を求めるだけであるた
め、より単純な線形連立方程式に帰着できる。
【００１０】図４により実際の可変成形型電子線描画装
置への適用例を示す。可変成形型電子線描画装置では、
電子線通路に第一成形絞り２１および第二成形絞り２５
を設けた可変成形光学系を特徴としている。可変成形光
学系の成形レンズ２２，成形偏向器２３はそれぞれ第一
成形絞り２１を第二成形絞り２５上に結像あるいは移動
させ第二成形絞り像を可変する。この可変成形ビームは
縮小レンズ群２６および対物レンズ群４を通過し、試料
面に照射される。また対物レンズ中心にビームを通す対
物軸合わせ偏向器２と成形絞りを均一照射するためのガ
ン軸合わせ偏向器２０が配置されている。検出器として
は成形絞りに相対して開口を検知するガン放射電子検出
器２４および試料台８上の校正マーク１８を検知する校
正用ビーム検出器７を配置する。以上の構成において、
軸合わせは図２，図３で説明した方法で上段の軸合わせ
偏向器から出力を設定し完了する。
置への適用例を示す。可変成形型電子線描画装置では、
電子線通路に第一成形絞り２１および第二成形絞り２５
を設けた可変成形光学系を特徴としている。可変成形光
学系の成形レンズ２２，成形偏向器２３はそれぞれ第一
成形絞り２１を第二成形絞り２５上に結像あるいは移動
させ第二成形絞り像を可変する。この可変成形ビームは
縮小レンズ群２６および対物レンズ群４を通過し、試料
面に照射される。また対物レンズ中心にビームを通す対
物軸合わせ偏向器２と成形絞りを均一照射するためのガ
ン軸合わせ偏向器２０が配置されている。検出器として
は成形絞りに相対して開口を検知するガン放射電子検出
器２４および試料台８上の校正マーク１８を検知する校
正用ビーム検出器７を配置する。以上の構成において、
軸合わせは図２，図３で説明した方法で上段の軸合わせ
偏向器から出力を設定し完了する。
【００１１】本発明は軸合わせ用の可動絞りの位置決め
にも適用できる。例えば図４で成形絞りの位置決めが機
械的に制御可能なシステムの場合を考える。本システム
で先の軸合わせ偏向出力に代えて成形絞り位置決め出力
を用いればそのまま本発明が適用できる。また図４では
磁界型の電子レンズで説明したが静電型の電子レンズで
も同様の取扱いが可能である。但し先のビーム位置変動
は電圧変化の場合は磁界型と違い回転作用が無く、軸中
心から放射方向に起こる点である。この場合の方が位置
変化が線形であり取扱いは容易である。
にも適用できる。例えば図４で成形絞りの位置決めが機
械的に制御可能なシステムの場合を考える。本システム
で先の軸合わせ偏向出力に代えて成形絞り位置決め出力
を用いればそのまま本発明が適用できる。また図４では
磁界型の電子レンズで説明したが静電型の電子レンズで
も同様の取扱いが可能である。但し先のビーム位置変動
は電圧変化の場合は磁界型と違い回転作用が無く、軸中
心から放射方向に起こる点である。この場合の方が位置
変化が線形であり取扱いは容易である。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば高速高精度のマーク検出
で自動軸合わせを行う為、ヒーム調整時間の短縮，高精
度化が可能となる。本自動軸合わせ法を適宜実行すれ
ば、高精度の描画が安定して可能となる。また本自動軸
合わせ法により軸調整について特別の熟練が必要無くな
り、装置の維持管理が容易になる。
で自動軸合わせを行う為、ヒーム調整時間の短縮，高精
度化が可能となる。本自動軸合わせ法を適宜実行すれ
ば、高精度の描画が安定して可能となる。また本自動軸
合わせ法により軸調整について特別の熟練が必要無くな
り、装置の維持管理が容易になる。
【図１】本発明の構成図。
【図２】ビーム軸ずれ検出法説明図。
【図３】最適軸合わせ出力説明図。
【図４】可変成形型電子線描画装置適用例。
１…電子源、２…軸合わせ偏向器、３…照射レンズ、４
…対物レンズ、５…ビーム偏向器、６…電子線、７…検
出器、８…試料、９…試料台、１０…試料台駆動機構、
１１…軸合わせ制御回路、１２…レンズ制御回路、１３
…偏向制御回路１、１４…信号検出回路、１５…試料台
制御回路、１６…偏向演算回路、１７…制御計算機、１
８…校正マーク、１９…ビーム走査波形、２０…ガン軸
合わせ偏向器、２１…第一成形絞り、２２…成形レン
ズ、２３…成形偏向器、２４…成形絞り検出器、２５…
第二成形絞り、２６…縮小レンズ、２７…成形絞り位置
決め機構。
…対物レンズ、５…ビーム偏向器、６…電子線、７…検
出器、８…試料、９…試料台、１０…試料台駆動機構、
１１…軸合わせ制御回路、１２…レンズ制御回路、１３
…偏向制御回路１、１４…信号検出回路、１５…試料台
制御回路、１６…偏向演算回路、１７…制御計算機、１
８…校正マーク、１９…ビーム走査波形、２０…ガン軸
合わせ偏向器、２１…第一成形絞り、２２…成形レン
ズ、２３…成形偏向器、２４…成形絞り検出器、２５…
第二成形絞り、２６…縮小レンズ、２７…成形絞り位置
決め機構。
Claims (4)
- 【請求項１】電子線を発生する電子源と発した電子ビー
ムを試料面に結像する複数の磁界型電子レンズ群と電子
レンズ中心にビームを通す軸合わせ偏向器と該電子ビー
ム照射位置決めと試料位置決めをするビーム偏向器およ
び試料移動台と、試料移動台上に固定された位置決めマ
ークからの反射電子信号または透過電子信号を感知する
ビーム検出器とビーム検出器で検知したビーム偏向器に
よる走査波形からビーム偏向位置を検知する信号処理回
路からなる電子線照射機構において、軸合わせ偏向器に
複数出力を設定し、軸合わせすべき電子レンズ励磁を基
準値と基準値より一定変化した励磁値間でのビーム位置
変化をマーク検出で検知し、ビーム位置変化が極小とな
る軸合わせ偏向出力を求め設定することを特徴とした電
子線描画装置。 - 【請求項２】請求項１において軸合わせ偏向の代わりに
可動の入射制限絞りを用い、その開口位置を複数回設定
して軸ずれ量を計測する事を特徴とする電子線描画装
置。 - 【請求項３】請求項１において校正マークの代わりに固
定入射制限絞りの開口をビーム検出器で検知し軸ずれ量
を計測する事を特徴とする電子線描画装置。 - 【請求項４】請求項１において磁界型電子レンズの代わ
りに静電型電子レンズを用い、その電圧を一定値変化さ
せ軸ずれ量を計測する事を特徴とする電子線描画装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5022364A JP3031100B2 (ja) | 1993-02-10 | 1993-02-10 | 電子線描画装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5022364A JP3031100B2 (ja) | 1993-02-10 | 1993-02-10 | 電子線描画装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06236841A true JPH06236841A (ja) | 1994-08-23 |
| JP3031100B2 JP3031100B2 (ja) | 2000-04-10 |
Family
ID=12080578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5022364A Expired - Fee Related JP3031100B2 (ja) | 1993-02-10 | 1993-02-10 | 電子線描画装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3031100B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6573508B1 (en) | 1999-05-20 | 2003-06-03 | Hitachi, Ltd. | Electron beam exposing method |
| JP2007180158A (ja) * | 2005-12-27 | 2007-07-12 | Jeol Ltd | 非点収差補正方法および電子ビーム描画装置 |
-
1993
- 1993-02-10 JP JP5022364A patent/JP3031100B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6573508B1 (en) | 1999-05-20 | 2003-06-03 | Hitachi, Ltd. | Electron beam exposing method |
| US6777698B2 (en) | 1999-05-20 | 2004-08-17 | Hitachi, Ltd. | Electron beam exposure apparatus exposing method using an electron beam |
| DE10024634B4 (de) * | 1999-05-20 | 2004-10-21 | Hitachi, Ltd. | Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung und -verfahren |
| JP2007180158A (ja) * | 2005-12-27 | 2007-07-12 | Jeol Ltd | 非点収差補正方法および電子ビーム描画装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3031100B2 (ja) | 2000-04-10 |
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