JP2666952B2 - 電子ビーム描画装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、可変成形ビームを用いた電子ビーム描画装
置に係わり、特に可変ビーム成形手段の改良をはかった
電子ビーム描画装置に関する。

（従来の技術） 従来、電子ビーム描画装置では描画スループットを上
げるため、電子ビームの形状及び寸法を可変制御する可
変成形ビーム方式が主流となっている。この装置は、第
１成形アパーチャ像を第２成形アパーチャ上に１個のレ
ンズで結像させ、可変寸法の矩形,3角形，更には平行四
辺形ビームを形成し、これらのビーム形状を選択して描
画するものである。また最近では、２段のレンズで第１
アパーチャの像を第２アパーチャ上に結像させ、この間
に設けた成形偏向器による偏向方向のねじれをなくすた
め、２つのレンズを磁極を逆にした装置も開発されてい
る。

ところで、１段のレンズで矩形と３角形のビームを発
生させようとすると、矩形ビームを形成する時と３角形
ビームを形成する時では、このレンズを通過するビーム
の位置が異なり、そのため両者で異なった磁場の影響を
受ける。その結果、第１成形アパーチャ像がレンズ磁場
により回転を受ける程度がビーム形状によって異なった
ものとなり、性格な矩形及び３角形等を形成することが
できない。

また、レンズ段数を２段とした場合、レンズを１段と
した場合に比較して成形アパーチャ間の距離を短くでき
る利点はあるが、レンズ段数が１段増えるため、レンズ
調整を行うのに長時間を必要とする。さらに、２つのレ
ンズの励磁条件が結像及びアパーチャ像回転に共に関係
するため、その調整方法・手順を誤ると正確なレンズ調
整を行うことが困難であった。

（発明が解決しようとする課題） このように従来、レンズ磁場による回転等のために、
正確な矩形と３角形ビームを形成することは困難であっ
た。また、成形アパーチャ間の２段のレンズを短時間に
高精度で調整することは困難であった。

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その
目的とするところは、正確な矩形ビームと３角形ビーム
を形成することができ、且つ２段のレンズ調整を短時間
で高精度に行い得る電子ビーム描画装置を提供すること
にある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の骨子は、成形アパーチャ間に２段のレンズを
配置すると共に、これらのレンズ励磁条件を最適化する
ことにある。

即ち本発明は、第１成形アパーチャの像を投影レンズ
系により第２成形アパーチャ上に結像すると共に、成形
偏向系により結像位置を可変し、可変成形ビームを形成
して試料上に所望パターンを描画する電子ビーム描画装
置において、前記レンズ系を２段構成とし、１段目のレ
ンズによる第１成形アパーチャ像の回転を２段目のレン
ズによって逆方向に回転させ、且つ２つのレンズへの軸
合わせは、レンズの励磁を変えたときのレンズから出る
ビームの方向が変化しないようにそれぞれ電流中心又は
電圧中心に設定するようにしたものである。前記電子ビ
ーム描画装置において、前記レンズ形を２段構成とし、
各レンズの励磁電流を、第１成形アパーチャ像が回転し
ない条件における各レンズ電流の関係を表わす第１の曲
線と、第１成形アパーチャ像が第２成形アパーチャ上に
結像するための各レンズ電流の関係を表わす第２の曲線
との交点に設定するようにしたものである。

（作 用） 本発明によれば、第１成形アパーチャを通過したビー
ムは、１段目の投影レンズで一定の回転を受ける。そし
て、２段目の投影レンズで大きさが等しく逆方向の回転
を受けるようにすれば、結果として第１成形アパーチャ
像は回転しないで第２成形アパーチャ上に結像される。
これにより、矩形も３角形も同一の回転条件でビーム形
成され、正確な矩形及び３角形ビームが形成できること
になる。

また、成形アパーチャ間の２段のレンズを同一の焦点
距離とし、励磁を逆方向とし、且つクロスオーバ像を成
形偏向器の偏向中心に結像させれば、ビーム寸法を変化
させた場合のクロスオーバ像のX,Y方向への移動がな
く、正しいビーム調整ができる。しかしながら、２つの
レンズの焦点距離を等しくする調整方法は従来報告され
ていない。レンズ磁極の工作加工精度，組立加工精度或
いはコイル巻数精度の極僅かな誤差のために、励磁電流
の絶対値を等しく、磁場の方向を逆にするのみでは不十
分であることが実験的に判明している。従って、何等か
の別のレンズ調整方法が求められていた。

その方法の一つとして、第１成形アパーチャを通過し
たビームがレンズで受けた回転量をレンズで逆方向に戻
されて、結果的に第２成形アパーチャ上で回転しない条
件にすればよい。この条件設定により、２段のレンズの
励磁条件を最適に設定することが可能となる。

（実施例） 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明す
る。

第１図は本発明の一実施例に係わる電子ビーム描画装
置を示す概略構成図である。図中１は電子銃であり、こ
の電子銃１から放出された電子ビームはコンデンサレン
ズ２で集束され、第１成形アパーチャ３を照射する。ア
パーチャ３を通過したビームは２段の投影レンズ4,5で
集束され、第２成形アパーチャ６上に接像される。そし
て、アパーチャ６を通過したビーム、つまり形状及び寸
法の制御されたビームが、縮小レンズ７及び対物レンズ
８により縮小されてターゲット14に結像される。

なお、成形アパーチャ3.6間には、成形偏向器15が配
置されている。この成形偏向器15は、第２成形アパーチ
ャ６上における第１成形アパーチャ３の像位置を可変す
るものであり、この偏向器に印加する電圧によりビーム
形状及び寸法が可変制御される。また、図中９はクロス
オーバの結像線を示している。

第１成形アパーチャ３の開口形状は図中16に示す如く
矩形であり、第２成形アパーチャ６の開口形状は図中17
に示す如く多角形となっている。第１成形アパーチャ３
の各部を出たビームはクロスオーバ19では同じ場所を通
るが、レンズ４の位置では10,11に示したようにレンズ
４の異なった位置を通る。ここで、レンズの磁場強度分
布は完全にはフラットではないので、レンズ４の中心を
通るビームと周辺を通るビームとで受ける回転量が異な
る。このため、レンズ４を通ったビームの形状には歪み
が生じている。

そこで本実施例では、２段のレンズ4,5により、10で
受けた回転量と13で受けた回転量は等しく反対符号、11
で受けた回転量と12で受ける回転量は等しく反対符号と
なるようにしている。このため、レンズ４によるビーム
の歪みとレンズ５によるビームの歪みとが相殺されるこ
とになり、第２成形アパーチャ６上における第１成形ア
パーチャ４の像の回転は防止されることになる。

さらに、アパーチャの中心部から出たビームがレンズ
の中心を通る条件にしないと、今述べた条件が満たされ
なくなり、歪みが発生する。従って、ビーム寸法を変化
させる成形偏向器15に印加する電圧を0Vにした状態で、
しかも16の像が18の位置に来るように軸合わせをした状
態で、レンズ４及びレンズ５の軸合わせを電流中心を取
る方法で行った。即ち、レンズ4,5の励磁を変えた時の
レンズから出るビームの方向が変化しないように調整し
た。その結果、矩形及び４種類の直角２等辺３角形ビー
ムを得ることができた。

かくして本実施例によれば、成形アパーチャ3,6間に
２段のレンズ4,5を設置し、これらの励磁条件を最適に
設定することにより、矩形及び３角形のビームを正確に
形成することができる。このため、可変変形ビーム方式
の描画において、パターン描画精度の向上をはかり得
る。なお、本発明者等の実験によれば、１段レンズの場
合、矩形が正しく形成される条件のとき３角形ビームが
直下２等辺３角形からのずれが0.2μｍ（２μｍ角の最
大ビーム）であった。これに対し、本実施例のように２
段レンズにすることにより、上記ずれが0.02μｍ以下に
なることが判明した。

次に、本発明の他の実施例について説明する。この実
施例は電子ビーム描画装置の基本構成は第１図と同様で
あり、成形アパーチャ間のレンズの励磁電流設定を改良
したものである。

まず、ビーム成形アパーチャ3,6を組み立てたブロッ
クの状態で全体の組立てる前に、平行光線を軸方向に入
射させ、成形アパーチャ3,6の各辺の平行度を正確に調
整する。そのご、全体を組立ててビーム出しを行う。

次いで、第１成形アパーチャ３の像と第２成形アパー
チャ６との関係を、第２図に示す如く幅が狭く長さが長
い状態になるように、成形偏向器15で設定する。そし
て、各々の平行度をチェックしながら、レンズ4,5の励
磁条件を変えて、平行になる条件を調べる。具体的には
レンズ４の励磁電流を徐々に増加し、各電流値に対して
平行度が維持されるレンズ５の励磁電流を測定する。そ
の結果を、第３図のにプロットして示す。

次いで、クロスオーバ像が縮小レンズ７のアパーチャ
20上に結像される条件を測定し、第３図にそのときの各
レンズ4,5の励磁電流をにプロットする。の交点
が求めるレンズ条件である。そして、このレンズ条件
では、アパーチャの平行度が保たれ、且つクロスオーバ
の結像条件となるのである。

かくして本実施例によれば、第１及び第２成形アパー
チャによるビーム辺の平行度を調整するという非常に簡
単な方法でビーム調整が可能になり、レンズの自動調整
が短時間で行えるようになった。さらに、の測定は
独立して行うことができ、それぞれの交点が最適点とな
るので、レンズ自動調整が簡単になると共に、レンズ調
整の精度が著しく向上した。

なお、本発明は上述した各実施例に限定されるもので
はなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実
施することができる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、成形アパーチャ
間に２段のレンズを配置し、これらのレンズ条件を最適
化することにより、正確な矩形ビームと３角形ビームを
形成することができる。また、結像を維持するための条
件と回転をなくすための条件とを独立に測定し、これら
の交点を選択することにより、２段のレンズ調整を短時
間で高精度に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる電子ビーム描画装置
を示す概略構成図、第２図及び第３図はそれぞれ本発明
の他の実施例を説明するためのもので、第２図はアパー
チャ重なり状態を示す模式図、第３図は結像条件及び平
行条件を満たすための２つのレンズ電流関係を示す特性
図である。 １……電子銃、２……コンデンサレンズ、３……第１成
形アパーチャ、４……第１投影レンズ、５……第２投影
レンズ、６……第２成形アパーチャ、７……縮小レン
ズ、８……対物レンズ、14……ターゲット、15……成形
偏向器。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１成形アパーチャの像を投影レンズ系に
   より第２成形アパーチャ上に結像すると共に、成形偏向
   系により結像位置を可変し、可変成形ビームを形成して
   試料上に所望パターンを描画する電子ビーム描画装置に
   おいて、前記レンズ系を２段構成とし、１段目のレンズ
   による第１成形アパーチャ像の回転を２段目のレンズに
   よって逆方向に回転させ、且つ２つのレンズへの軸合わ
   せは、レンズの励磁を変えたときのレンズから出るビー
   ムの方向が変化しないようにそれぞれ電流中心又は電圧
   中心に設定したことを特徴とする電子ビーム描画装置。
2. 【請求項２】前記電流中心に設定する手段は、第２成形
   アパーチャで遮るビーム量が最も少ない条件で行うこと
   を特徴とする請求項１記載の電子ビーム描画装置。
3. 【請求項３】第１成形アパーチャの像を投影レンズ系に
   より第２成形アパーチャ上に結像すると共に、成形偏向
   系により結像位置を可変し、可変成形ビームを形成して
   試料上に所望パターンを描画する電子ビーム描画装置に
   おいて、前記レンズ系を２段構成とし、各レンズの励磁
   電流を、第１成形アパーチャ像が回転しない条件におけ
   る各レンズ電流の関係を表わす第１の曲線と、第１成形
   アパーチャ像が第２成形アパーチャ上に結像するための
   各レンズ電流の関係を表わす第２の曲線との交点に設定
   したことを特徴とする電子ビーム描画装置。
4. 【請求項４】前記第１成形アパーチャ像が回転しない条
   件として、第１成形アパーチャ像と第２成形アパーチャ
   との平行度を保持することを特徴とする請求項３記載の
   電子ビーム描画装置。