JPH01107533A - 電子ビーム描画装置 - Google Patents

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、極めて広い露光量可変範囲を持ち。

特に、超高速でビームを走査する場合においても、細か
いピッチで露光量を制御できる電子ビーム描画装置に関
する。

〔従来の技術〕

電子ビームを走査して描画を行う電子ビーム描画装置で
は、ビーム走査速度を変えることにより露光量が制御さ
れる。高精度描画装置では、ビーム走査におけるビーム
偏向量は精度の点からビーム偏向アドレスとしてディジ
タル値で設定される。

このときビーム走査速度の制御は、ビーム偏向アドレス
の更新速度、すなわち、ビーム偏向アドレス発生回路に
供給されるクロックパルスの周期を制御することにより
行われる。このような目的で使用される可変クロック発
生器としては、特開昭６１−２７３０１１号に開示され
ているように、Ｖ／Ｆコンバータを用い、クロック周波
数の制御は、コンピュータから所望の周波数に対応する
ディジタル値をセットできるＤ／Ａコンバータにより、
該Ｖ／Ｆコンバータの入力電圧を制御して実現する方式
、および、特開昭６２−３８９１８号に記載のように、
水晶発振器が発生する基本クロックの数をカウンタで数
え、マシンサイクルを構成する基本クロック数を数える
ごとにマシンサイクルクロックを発生し、マシンサイク
ルを構成する基本クロックの数は、外部からダイナミッ
クに制御できるようにする方式が知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

電子ビームの露光量は、ビーム電流密度とビーム走査速
度によって決まる。最近、レジストの感度向上が著しく
、またＴｉＷ熱電界放射陰極を持つ高輝度電子銃等の実
用化によりビーム電流密度も大幅に改善され、高速ビー
ム走査が可能となってきている。一方、超微細な図形の
描画では、解像度に特に優れたレジストを用いるが、こ
のようなレジストの感度はまだ一般に低く、遅いビーム
走査が必要である。さらに最適な露光量を得るには、露
光量を１０％程度以下のステップで可変できることが必
要である０以上のことから、ビーム偏向アドレス発生回
路に供給されるクロックは。

広い周期（例えばＩｏｎｓ〜１００μｓ）にわたり可変
でき、かつその可変ステップは１０％程度以下（周期Ｉ
ｏｎｓのときのステップはｉｎｓ以下）が必要である。

前述した特開昭６１−２７３０１１号に記載のＶ／Ｆコ
ンバータによる方式では、ダイナミックレンジと。

応答性に問題がある。また、前述した特開昭６２−３８
９１８号に記載の方式では、カウンタのビット数を増す
ことにより、可変範囲な十分広くできるが。

可変ステップは基本クロックパスル単位であるので、ク
ロックの周期が短かい時は、クロックの周期に比べて十
分細かいピッチで周期を制御することは実装上困戴であ
る１例えば、周期１ｏｎｓ時。

１０％ステップでこれを可変するには、少なくとも周期
１ｎｓ（ＩＧＨｚ）の基本クロックと、ＩＧ　Ｈｚのク
ロックで動作するカウンタ、およびクロック制御回路が
必要である。

本発明の目的は、比較的少ない量のハードウェアで、可
変範囲が広く、かつ短かい周期においても細かいピッチ
で周期を可変できる可変クロック発生器を具備すること
により、広い露光量可変範囲を持ち、かつ超高速でビー
ムを走査する場合においても、細かいピッチで露光量を
制御できる電子ビーム描画装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明では、クロックパル
スの発生周期を、その発生周期に比べて十分短かいピッ
チで可変できる可変クロック発生回路と、該可変クロッ
ク発生回路の出力を入力とし、あらかじめ設定された数
のクロックパルスが入力されるごとに１個のパルスを出
力するレート回路を設け、レート回路から出力されるパ
ルスをビームアドレス発生回路に与え、レート回路から
出力されるパルスに同期して、ビーム偏向アドレスを更
新するようにした。

〔作用〕

超高速でビーム走査する場合の露光量の細かい制御は、
主として可変クロック発生回路でクロック周期を変化さ
せることにより実現でき、またレート回路を、十分大き
なレートが設定できるように構成することにより、極め
て低速でビームを走査できるので、結局、極めて広い露
光量可変範囲を持ち、特に、超高速でビームを走査する
場合においても、細かいピッチで露光量を制御できる電
子ビーム露光装置が実現できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図を用いて説明
する。第１＠は描画方式を示す図であり、描画図形が矩
形の場合の描画の様子を示している。

描画の手順は次のとおりである。ビームオフの状態でス
ポットビームを初期アドレス（ｘｏ、　ｙｏ）で指定さ
れる描画開始位置に移動したのちビームをオンとし、露
光量によって決まる時間間隔でビーム位置をショットピ
ッチ分だけ次々に移動して走査し、描画図形の内部を塗
りつぶすようにして所望の図形を描画する。描画図形内
部の塗りつぶしが終了すると、ビームをオフとする。塗
りつぶしはビームオンのまま行われるので、露光量に制
御はビーム位置を更新する速度、すなわち、ビームの走
査速度を制御することにより行われる。

第２図は本発明の一実施例の装置構成を示す図である。

第２図において、３は、ビームブランキング制御回路で
あり、ブランキングプレート９を制御して電子銃８が発
生する電子ビームのオン。

オフ制御を行う、４，５はビーム偏向アドレス発生回路
であり、供給されるクロックパルス１０４に同期してビ
ーム走査のためのビーム偏向アドレスを次々に発生する
。６．７はＤＡ変換器であり、ビーム偏向アドレス１１
６，１１７を電圧に変換してビーム偏向電極１０に印加
し、ビームの位置を制御する。１は可変クロック発生回
路であり、クロック発生周期選択信号１０７によりクロ
ック発生周期に比べて十分細かいピッチでその周期を選
択でき、かつイネーブル信号１０３に同期してクロック
の発生を制御できる。２はレート回路であり、レート設
定信号１０８によって制御され、所定の数のクロックが
入力されるごとに出力１０４にクロックパルス１個を出
力する。

次に第２図に示す描画を例にとり、装置の動作を詳細に
説明する。最初、ビームを３によりオフとし、１０３に
よりクロックパルスの発生を禁止。

４．５の入力ｔｏｏ、ｔｏｔにビームの初期アドレス（
ｘｏｐ　ｙ、ｏ）をセットし、１０７，１０８で１０４
に出力されるクロックパルスの周期を指定する６次に１
０３により可変クロック発生回路１をイネーブルにする
と、１０７，１０８で指定される周期ごとに１０４にク
ロックパルスが出力される。１個目のクロックパルスで
ＸＱ、　３’Ｏを５゜６の出力１１６，１１７に出力し
、同時に３によりビームをオンにする。以降は４，６に
より、供給されるクロックパルス１０４に同期して１次
々にビームアドレスを更新し、図形の内部を塗りつぶす
ようにして描画を行う、ビームは、塗りつぶし終了後、
直ちにオフする。

第３図は、第１図における１、２の具体的回路構成の一
例を示す図、第４図はその動作を説明するタイミングチ
ャートを示す図である。第３図において、１１は入力１
０３，１０５がともにローレベルの時、出力１１８がハ
イレベルとなるＮＯＲゲート、３０〜３９電磁遅延線等
で構成され、発生するクロックの可変ピッチを決定する
遅延回路、１２はクロック発生周期選択信号１０７によ
り遅延回路３０〜３９の出力を選択して１０５に出力す
るとともに１１の入力とすることにより発振ループを形
成するマルチプレクサであり、これらは可変クロック発
生回路１を構成する。１０６はＮＯＴ回路、１４はプリ
セット機能、クリア機能。

ゼロ検出機能を備えたカウンタ、１５は入力１０６゜１
１４がともにローレベルのとき出力１０４がハイレベル
となるＮＯＲゲートであり、これらはルート回路２を構
成する。

次に第４図を用いて第３図に示す回路の動作を説明する
。最初イネーブル信号はハイレベルとなっており、可変
クロック発生回路の動作は禁止されている。またカウン
タ１４は、クリア信号１１５によりクリアされている。

このとき１１の出力１１８はローレベルであるので可変
クロック発生回路の出力１０５もまたローレベルであり
、　ＮＯＲゲート１５の入力１０６はＮＯＴゲート１６
によりハイレベルとなるのでレート回路の出力１０４も
またローレベルである。ここで１０３をローレベルにし
て可変クロック発生回路を起動すると、時間Ｔｄだけ遅
れて１２の出力１０５はハイレベルとなる。１０５がハ
イレベルとなると、１１の出力１１８はローレベルとな
るので、時間Ｔｄだけ遅れて１０５はローレベルとなり
、以降これを繰り返して発振する。時間Ｔｄは、１１．
１２の動作遅延時間と、１０７で選択されるマルチプレ
クサの入力に接続される遅延回路での遅延時間の和であ
り、１０５に出力されるクロックの周期Ｔｉは、Ｔｄの
２倍に等しい。したがって、遅延回路３０〜３９での遅
延時間の差をＴｄに比べて十分小さく設定すれば、クロ
ックの発生周期Ｔｊに比べて十分小さいピッチで周期を
可変できる。

次にレート回路の動作を説明する。カウンタ１４は１１
５により最初クリアされているので。

ゼロが検出されて１１４はローレベルとなっており、最
初のクロックが１０４に出力されるとともに、その立ち
上がり（後縁）で１０８に設定されているレートの値が
カウンタ１４にロードされる。

ゼロ以外の値がロードされると１１４はハイレベルとな
るので、１０４へのグロックパルスの出力は禁止される
。カウンタ１４の内容は、１０５からのクロックにより
カウントダウンされ、その内容がゼロになると再び１１
４がローレベルとなり、次のクロックを１０４に出力し
、１０８に設定された値をカウンタにロードし、以降こ
の動作を繰り返す、すなわち、レート回路は、１０８に
設定された数ｎ＋１のパルスが入力されるごとに１個の
パルスを出力する。ｎを十分大きくとれば、１０４に出
力されるクロックパルスの周期を十分長くすることがで
きる。

次に、クロックの発生周期を極めて細かいピッチで可変
する必要がある場合、第３図に示す回路では、必要な遅
延回路の数が多くなるという問題がある。そこで第５図
に示すように、可変クロック発生回路に含まれる遅延回
路を２段構成とすることにより遅延回路の数を少なくす
ることができる。第５図において、４０は電磁遅延線等
で構成される遅延回路で、遅延回路３０〜３４と組み合
わせることにより、同一ピッチの場合、より少ない数の
遅延回路で実現できる０例えば、第３図に示す可変クロ
ック発生回路では、最小クロック周期Ｉｏｎｓ、可変ピ
ッチｉｎｓ、可変範囲Ｉｏｎ８〜１９ｎｓの場合、必要
な遅延回路の数は１０個であるが、第５図に示す可変ク
ロック発生回路では、遅延回路３０〜３４の遅延時間の
差を０．５ｎｓ、遅延回路４０の遅延時間を２．５ｎｓ
とすることにより６個の遅延回路で同等の機能が実現で
きる。ただし、可変ピッチがリニアでない場合は第３図
に示す回路によらねばならない。

またレート回路は、第５図に示すように、減算器１９．
ラッチ１８．マルチプレクサ１７．ゼロ検出器２０を用
いても第３＠に示すカウンタ１４と同等の機能が実現で
きる。第５図において、最初クリア信号１１５によりラ
ッチ１８をクリアしておくと、ゼロ検出器２０はゼロを
検出してその出力１１２はローレベルになり、マルチプ
レクサ１７でレートの値１０８を選択してラッチ１８の
入力とするにの状態で可変クロック発生回路よリフロッ
クが入力されると、最初のクロックが１０４に出力され
るとともに、その立ち上がり（後縁）でレートの値がラ
ッチ１８にラッチされる。ゼロ以外の値が１８にラッチ
されると２０の出力１１２はハイレベルとなり、１０４
へのクロックパルスの出力は禁止され、マルチプレクサ
１７では、減算器１９の出力１１３がラッチへの入力と
して選ばれるので、１０５からのクロックにより次々に
減算される０次にその内容がゼロとなると再び１１４は
ローレベルとなり、次のクロックを１０４に出力すると
ともに、１０８に設定された値をラッチにセットする。

以降この動作を繰り返すことにより、１０８に設定され
た数ｎ＋１のパルスが入力されるごとに１個のパルスを
出力する。

２２は必要とする露光時間に対応する可変クロック発生
回路におけるクロック発生周期選択情報と、レート回路
におけるレートの値を格納したＲＯＭである。クロック
パルスの周期が長い場合、必ずしも可変クロック発生回
路での可変ピッチ単位でクロックパルスの周期を可変と
することは必要でない、このような場合、必要な露光時
間をコード化しておき、それぞわのコードに対応する露
光時間を得るためのクロック発生周期選択信号と、レー
トの値をあらかじめＲＯＭに格納しておき、外部からは
露光時間のコード１０２を指定するようにすれば外部と
のインターフェースの信号を減らすことができる。

以上に説明したように、本発明によれば、可変クロック
発生回路１でクロックの発生周期を発生周期に比べて十
分細かいピッチで可変でき、レート回路により十分長い
周期でクロックパルスを発生できるので、このクロック
パルスを用いてビーム走査速度を制御することにより極
めて広い露光量可変範囲を持ち、特に超高速でビームを
走査する場合においても細かいピッチで露光量を制御で
きる電子ビーム描画装置を実現できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、極めて広い露光量可変範囲を持つ電子
ビーム描画装置を実現できるので、広範囲な露光量に対
応でき、また超高速でビームを走査する場合にも、細か
いピッチで露光量を制御できる電子ビーム描画装置を実
現できるので、最適露光量で超高速描画が可能となり、
描画品質が改善されるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の装置１ｔ４ｉ＋！成を示す
図、第２図は描画方式の一例を示す図、第３図は第１図
の１，２の具体的回路構成の一例を示す図、第４図は第
３図の回路の動作を説明するためのタイミングチャート
を示す図、第５図は第１図の１゜２の他の具体的回路構
成の例を示す図である。 １・・・可変クロック発生回路、２・・・レート回路、
３・・・ビームブランキング制御回路、４，５・・・ビ
ーム偏向アドレス発生回路、６，７・・・ＤＡ変換器、
８・・・電子銃、９・・・ビームブランキングプレート
、１０・・・ビーム偏向電極、、１１．１５・・・ＮＯ
Ｒゲート、１２，１７，２１・・・マルチプレクサ、１
４・・・カウンタ、１６・・・ＮＯＴ回路、１８・・・
ラッチ。 １９・・・減算器、２０・・・ゼロ検出回路、２２・・
・ＲＯＭ。 ３０〜３９．４０・・・遅延回路、１０２・・・露光時
間コード信号、１０３・・・可変クロック発生回路イネ
ーブル信号、１０４・・・クロックパルス出力、１０７
・・・クロック発生周期選択信号、１０８・・・レート
設定信号、１１５・・・リセット信号。 ゛・、・、ン・ ｑ≧。 Ｑ−＼ 寸　Ｎ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、電子ビームを走査して描画を行い、その露光量は、
   ビーム走査速度を変えることにより制御される電子ビー
   ム描画装置において、可変クロック発生回路と、該可変
   クロック発生回路の出力を入力とし、あらかじめ設定さ
   れた数のクロックパルスが入力されるごとに１個のパル
   スを出力するレート回路と、レート回路から出力される
   パルスに同期して電子ビームを走査するためのビーム偏
   向アドレスを発生する回路とを有し、可変クロック発生
   回路のクロックパルス発生周期を選択し、かつレート回
   路におけるレートを設定することによりビーム走査速度
   を変えて露光量を制御することを特徴とする電子ビーム
   描画装置。