JPH047088B2 - - Google Patents

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JPH047088B2
JPH047088B2 JP56211201A JP21120181A JPH047088B2 JP H047088 B2 JPH047088 B2 JP H047088B2 JP 56211201 A JP56211201 A JP 56211201A JP 21120181 A JP21120181 A JP 21120181A JP H047088 B2 JPH047088 B2 JP H047088B2
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JP
Japan
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electron beam
focus
rectangular
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sectional area
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JP56211201A
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JPS58121625A (ja
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Hiroshi Yasuda
Haruo Tsuchikawa
Takayuki Myazaki
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Priority to US07/339,887 priority patent/US4968893A/en
Publication of JPH047088B2 publication Critical patent/JPH047088B2/ja
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/302Controlling tubes by external information, e.g. programme control
    • HELECTRICITY
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    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H01J37/3002Details
    • H01J37/3007Electron or ion-optical systems
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H01J37/302Controlling tubes by external information, e.g. programme control
    • H01J37/3023Programme control

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は電子ビーム露光装置に係り、特にビー
ムの形状と大きさとを可変するようにした可変矩
形電子ビーム露光装置に関する。
〔技術の背景〕
近時、従来のビームスポツト型の電子ビーム露
光装置に比べて露光時間を大幅に短縮することの
できる可変矩形電子ビーム露光装置が提案されて
いる。
上述の可変矩形又は可変面積型の電子ビーム露
光装置によれば露光すべきパターンに応じてビー
ムの断面積の大きさ又は形状の大きさを変えるこ
とができるために試料の所要露光時間を短縮でき
る反面で電子ビーム電流を大きくとる必要があ
り、更に後述するようにレンズ系でのクロスオー
バ点が複数存在するために電子ビーム中の電子間
で生ずる相互の斥力が無視できないほど大きくな
り、露光されるパターンの周辺部が不明確とな
り、エツジの解像度の低下、又はボケを発生す
る。
このようなボケを減少させるためには電子ビー
ム電流を小さくしたり、電子ビーム光学系の長さ
を短くする等の提案がなされている。
しかし、これらの試みは必ずしも充分に問題を
解決していない。
更に、可変矩形電子ビーム露光装置に於ては複
数の正方形又は矩形等のアパチヤを有するマスク
を集束及び偏向レンズ系間に配して、該複数のマ
スクの重なり具合を上記偏向レンズで変化させる
ことで任意の形状及び大きさを有する電子ビーム
断面を得ているため、電子ビーム断面が異なると
電子相互間作用も異なつてピントの位置が異なつ
てくる。このため可変矩形電子ビームのビーム断
面サイズによつてピントがずれる位置が相違して
くるためにピントボケを生ずる。
これらの問題を解決するために本出願人はビー
ムサイズの変化に同期して電流等を検出してピン
トを微小変化させてピントボケを低減できる電子
ビーム装置を提案した。
〔従来技術とその問題点〕
第1図は従来の可変矩形電子ビームい露光方法
を説明するための図であり、例えば矩形状のアパ
チヤ1を有する第1のマスク2と同じく矩形状の
アパチヤ3を有する第2のマスク4を電子ビーム
7通路上に並べ該第1及び第2のマスク2,4の
重なり具合を該第1及び第2のマスク間に配した
偏向コイル5によつて第1のマスクを通つた電子
ビームを偏向させて変化させることにより任意の
電子ビーム断面6を有する電子ビームを得るよう
にしている。
本出願人が先に提案したピントボケを低減する
ようにした電子ビーム露光装置の光学系は上記し
た可変矩形電子ビーム露光方法を用いるものでそ
の構成を第2図について説明する。なお第1図と
同一部分には同一符号を付して重複説明を省略す
る。
第2図に於て、電子銃8から照射された電子ビ
ーム7は第1のマスク2のアパチヤ1を通過し
て、矩形状となされ、第1の集束レンズ9、電子
ビームサイズ用偏向コイル5、第2のマスク4の
アパチヤ3、第2の集束レンズ10、電子ビーム
位置決め用のメイン及びサブ偏向コイル11、投
影レンズ12を介してウエハ13上に矩形ビーム
6を照射してレジスト等を露光する。
上記したビーム放射光学系は中央処理装置
CPU14によりコントロールされる。即ち、該
中央処理装置14からの命令によつてデータメモ
リ15に記憶された矩形電子ビームのサイズに関
する情報X1,Y1はレジスタ16,17とデジタ
ル−アナログ変換回路18,19と図示せざる増
幅回路を通してビームサイズ偏向コイル5に加え
られる。更にフオーカスメモリ20に加えられた
サイズに関する情報X1,Y1はデジタル−アナロ
グ変換回路21でアナログ変換されて投影レンズ
近傍に設けた収束コイル22に加えられる。
データメモリ15からの矩形電子ビームの位置
に関する情報X2,Y2はレジスタ23,24、デ
シタル−アナログ変換回路25,26、図示せざ
る増幅回路を通して位置決め偏向コイル11に加
えられる。
上記の構成によると、可変矩形電子ビームの面
積の大きさ、上記実施例での矩形サイズはデータ
メモリ15よりのサイズ情報X1,Y1により決定
されるので、それらの情報X1,Y1によつてフオ
ーカスメモリ20を介して収束コイル22をコン
トロールすることにより矩形サイズに同期して電
子ビームの収束点、即ちピントを制御することが
できる。例えば、矩形ビーム断面6のサイズが大
きなものは、大きな電子流を用いるのでピントが
所望のものより拡がつてしまうから、より大きな
電流をフオーカスメモリ20から出力することで
収束コイル22の収束作用を強め、矩形ビーム断
面6のサイズが小さい時は収束コイル22の収束
作用を弱めるように制御すれば矩形ビームはサイ
ズに関係なく同一点に収束するためにピントボケ
が低減できる。
第3図は第2図に説明したリフオーカス方法を
詳記した系統図を示すものであり、第2図におけ
るフオーカスメモリ20をさらに他の実施例で表
したものである。データメモリ15からの電子ビ
ームサイズ情報X1,Y1をレジスタ216,21
7で記憶し、その記憶した電子ビームサイズ情報
X1,Y1を乗算器27に入力してX1・Y1を求め、
乗算器27で得られた結果を乗算器28に加えて
α倍している。前述のフオーカスメモリ20は、
X1,Y1さらには定数αを乗算した結果を記憶す
るメモリであるが、第3図の構成によつて、X1
Y1さらには定数αに対応する結果を全て記憶す
る必要がなく、メモリ容量を低減している。さら
に動作を詳細に説明するとデータメモリ15によ
つて与えられた電子ビームのサイズ情報X1,Y1
(ここでは矩形状ビームのX軸及び軸方向寸法)
がレジスタ216,217に格納され、該格納値
は第1の乗算器27でその面積S=X1・Y1が算
出され、第2の乗算器28に与えられる。該第2
の乗算器28には電子ビームの断面積が変化した
時に生ずるピントずれを補う係数αを記憶したメ
モリ29よりの出力が与えられているので、第1
の乗算器27よりの電子ビームの断面積Sに対応
した出力が掛け合わされてリフオーカスすべき量
f=S・αの値に対応した信号が増幅器等を介し
て収束用の偏向コイル22に与えられてピントボ
ケ補正が行われている。
第2図に示す可変矩形電子ビーム露光装置によ
るときは上記収束コイル軸の基準位置ビーム軸
(X2,Y2)が完全に一致しているときにはピント
ボケ補正による位置ずれは生じないが、この軸は
X2,Y2によつて変化するのでピントボケ補正す
るたびに照射する基準位置がずれる問題を発生す
る。これについて、第4図を参照して説明する
と、S1=X1・Y1の断面積を有する矩形電子ビー
ム6aは原点0位置を基準にして照射されてい
た。そして電子ビームの面積を大とし、S2
X12・Y12とする。ここでリフオーカスすると矩
形電子ビーム6bはX軸及びY軸方向にX0及び
Y0だけで移動する。ピントボケに対して行うリ
フオーカスは、あくまでもレンズの中心軸に対し
なされるものである。
第6図はビーム軸がリフオーカスコイルすなわ
ち収束コイル22の中心軸と一致している場合の
ビーム移動の説明図、第7図はビーム軸が収束コ
イル22と一致していない場合のビーム移動の説
明図である。第6図に示すようにビーム軸と収束
コイルが一致している時には、リフオーカスを行
つてもビーム軸の移動は発生しない。しかしなが
ら、第7図に示すようにビーム軸106が収束コ
イル22の中心軸107と一致していない時に
は、リフオーカスによつてビーム軸111が移動
して点線で表すビーム110となる。換言するな
らば、リフオーカス(リフオーカスに限らない)
によつて焦点を変化させると、収束コイルの中心
以外はそれを中心として拡大したり縮小したりす
るので、収束コイルの中心軸以外にビーム軸があ
ると、ビーム軸がずれるのである。
電子ビームは露光すべき位置によつて偏向器で
偏向されるので、常にレンズの中心軸に存在する
とは限らないので、前述した様なピントボケ補正
による位置ずれの問題が発生する。
〔発明の目的〕
本発明は上記従来の欠点に鑑み、電子ビームが
変化してビーム断面サイズが可変され、収束コイ
ルに流す電流を制御してピント合せを行うとき
(以下、リフオーカスと記す。)にビーム軸の位置
ずれの補正を行うことを目的とするものである。
〔発明の構成〕 本発明はビームサイズの変化に同期してピント
を微小変化させる可変矩形ビーム露光装置に於
て、前記ビームサイズの変化に同期してピントを
微小変化させた時に生ずるビームの位置ずれを補
正する位置ずれ補正データを得る手段と、該位置
ずれ補正データとビーム位置データとを演算して
前記位置ずれを補正する位置補正手段を有する電
子ビーム露光装置を提供することを特徴とする。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第4図、第5図によ
つて詳記する。
本発明に於ては、上述のフオーカス量の値を利
用して補正量を決定するようにしたものである。
すなわち、本発明は矩形電子ビーム6bの原点
0′を一点鎖線で示す矩形電子ビーム6cの位置ま
で戻し、目的の位置に精度よく電子ビームを照射
するようにしたものである。
この戻し量Δx0、Δy0は次の式で表すことがで
きる。
Δx0=δx・f=δx・α・S ……(1) Δy0=δy・f=δy・α・S ……(2) ここでδx,δyは原点0′を原点0位置に振り戻す
ための比例係数であり、第3図に示した第2の乗
算器28の出力を利用することができる。
以下、本発明の系統部を第5図について説明す
る。なお、第3図と同一部分には同一符号を付し
て重複説明は省略する。
第5図の乗算器28よりの矩形ビーム端面のサ
イズに対応する面積Sの信号は第3及び第4の乗
算器30,31に与えられる。該第3及び第4の
乗算器にはメモリ回路32,33に記憶された第
1及び第2式に示した原点0′を0に振り戻す量の
データが与えられているためにX軸及びY軸に於
てδx・f,δy・fの乗算がなされ、演算回路3
4,35に乗算器30,31の出力が入力され
る。演算回路34,35には補正回路38よりの
出力が与えられて、加算又は減算等の演算がなさ
れる。補正回路38にはX軸及びY軸のレジスタ
36,37(第2図におけるレズスタ23,24
と同様のレジスタであり、メモリ15の出力が加
わる)より電子ビーム6を走査する位置の値が与
えられて利得gX,gy、ローテーシヨンrx,ry,オ
フセツトox,oy、台形歪hx、hy、等の量が補正さ
れ、該補正回路38の出力には次の式で示す出力
が取り出される。
X2′=X2+X2・gx+Y2・rx +hx・X2・Y2+ox ……(3) Y2′=Y2+Y2・gy+X2・ry +hy・X2・Y2+oy ……(4) 補正回路38よりのX2′,Y2′信号は演算回路3
4,35によつてδx・f,δy・fと加算或いは
減算されて増幅回路39,40を通してメインの
偏向器又はサブの偏向器11等に与えてリフオー
カスによつて生じた電子ビーム6の位置ずれを振
り戻して試料13中を所定方向走査して露光を行
うようになされる。尚、増幅器39,40はデジ
タル−アナログ変換回路を有し、第2図に於て増
幅器を含むデジタル−アナログ変換回路25,2
6と同様である。
上記、実施例ではメインの偏向器またはサブの
偏向器に補正信号を加えた場合を説明したが光学
系に振り戻し補正用の偏向器を設けて、該偏向器
に補正信号を加えてもよいことは勿論である。又
偏向器の配置位置は場所によつて電子ビームの移
動量が異なるため最終レンズ系の1つ前のレンズ
系近傍に配することができる。
更に上記実施例では電子ビームの振り戻し量を
電気的に測定した値をメモリ回路に記憶した量で
補正したが振り戻すべき量を検出して、この検出
値に応じて補正を行つたり、光学系の管壁外に配
した磁石又は電磁コイル等で位置ずれを補正する
こともできる。
〔発明の効果〕
本発明の叙述の如く構成させたのでリフオーカ
ス時に生ずる電子ビームの位置ずれを自動的に補
正することができる特徴を有すものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の可変矩形電子ビーム露光装置の
原理を説明するための光学系路図、第2図は従来
の可変矩形電子ビーム露光装置の光学系と駆動系
を示す系統図、第3図は第2図のリフオーカス方
法を説明するための系統図、第4図は本発明の動
作を説明するための電子ビーム断面を示す平面
図、第5図は本発明の可変矩形電子ビーム露光装
置の補正回路部分の系統図、第6図、第7図はビ
ーム軸のずれの説明図である。 1,4……第1、第2のマスク、11……メイ
ン又はサブ偏向器、15……データメモリ、1
6,17,216,217……レジスタ、27,
28,30,31……第1〜第4の乗算器、3
2,33,36,37……メモリ、34,35…
…演算回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ビーム断面積に対応した焦点補正係数と該ビ
    ーム断面積とを乗算して得た焦点補正信号を焦点
    制御手段に印加して電子ビームの焦点を調整する
    可変矩形電子ビーム露光装置において、 該ビーム断面積に対応した位置ずれ補正係数と
    該ビーム断面積とを乗算して得た位置ずれ補正情
    報で、露光位置決め用偏向器に加える露光位置情
    報を補正するようにしたことを特徴とする電子ビ
    ーム露光装置。
JP56211201A 1981-12-28 1981-12-28 電子ビ−ム露光装置 Granted JPS58121625A (ja)

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EP82306994A EP0083246B1 (en) 1981-12-28 1982-12-30 Scanning electron beam exposure system
DE8282306994T DE3279856D1 (en) 1981-12-28 1982-12-30 Scanning electron beam exposure system
US07/339,887 US4968893A (en) 1981-12-28 1989-04-18 Scanning electron beam exposure system

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US4968893A (en) 1990-11-06
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