JPH0665012B2 - 静電偏向装置 - Google Patents

静電偏向装置

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JPH0665012B2
JPH0665012B2 JP63219941A JP21994188A JPH0665012B2 JP H0665012 B2 JPH0665012 B2 JP H0665012B2 JP 63219941 A JP63219941 A JP 63219941A JP 21994188 A JP21994188 A JP 21994188A JP H0665012 B2 JPH0665012 B2 JP H0665012B2
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deflection electrodes
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

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O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′の僅かな所迄では
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題] 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,電極の寸法,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V、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=Vd/2aVo 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O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Hy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(Dx,Dy)が大
きく異なってしまう。尚、X方向平行平板電極9X,9
X′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′の個々の偏向方向は90°異なる。
従って、例えば、材料S上でX,Y方向に同じ幅P丈ビ
ームEBを振ろうとした場合、X方向平行平板電極9
X,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,9
X′による偏向角θxがY方向平行平板電極9Y,9
Y′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夫々によるビームの開き角の和
が他の偏向電極によるビーム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,91Y′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,90
Y′によるビームの開き角θyとY方向偏向電極91
Y,91Y′によるビームの開き角のθyの和(θy
+θy)がX方向偏向電極90X,90X′による
ビームの開き角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(90Y,90Y′及び91
Y,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9
0Y,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θya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(θya
θya)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θxa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(θya+θya)とX方向偏向電極90X,90
X′による開き角θxa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
方向偏向電極都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夫々によるビームの開き角の和
が他の偏向電極によるビーム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図は、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

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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挟む様
    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
    段にした偏向電極夫々によるビームの開き角の和が他の
    偏向電極によるビーム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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