JPH05102018A - 電子線描画装置 - Google Patents
電子線描画装置Info
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- JPH05102018A JPH05102018A JP3114468A JP11446891A JPH05102018A JP H05102018 A JPH05102018 A JP H05102018A JP 3114468 A JP3114468 A JP 3114468A JP 11446891 A JP11446891 A JP 11446891A JP H05102018 A JPH05102018 A JP H05102018A
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- Japan
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- lens
- electron beam
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- electrostatic
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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-
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- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
- H01J2237/304—Controlling tubes
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- H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
- H01J2237/317—Processing objects on a microscale
- H01J2237/3175—Lithography
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】加える電圧を小さくし、高速の焦点補正が高精
度に行える電子線描画装置を得ることを目的とする。 【構成】焦点補正器１４を設置するレンズ以降の全べて
のレンズの倍率と、設置するレンズの光路長との積が最
大のレンズ内に焦点補正器を設置し、高感度で補正によ
る倍率変化が小さい電子線描画装置を得る。
度に行える電子線描画装置を得ることを目的とする。 【構成】焦点補正器１４を設置するレンズ以降の全べて
のレンズの倍率と、設置するレンズの光路長との積が最
大のレンズ内に焦点補正器を設置し、高感度で補正によ
る倍率変化が小さい電子線描画装置を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】電子線描画装置のうち、特に一括
露光方式の電子線描画装置に関するものである。
露光方式の電子線描画装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の可変成形型電子線描画装置は、森
田等が昭和６１年度精密工学会秋季大会学術講演会論文
集５６５頁から５６６頁に記載しているように、縮小レ
ンズ中に静電の焦点補正器を設けている。すなわち、ビ
ーム総光路長はクーロン効果を低減するために従来の半
分に短縮し、電子銃エミッタには先端平型のＬａＢ6を
用い、十分な輝度とエミッタンスとを得ている。また、
レンズは照射レンズ、成形レンズ、縮小レンズ、対物レ
ンズの４枚とし、ビーム偏向走査の高速化を達成するた
めに、全べての偏向器および補正レンズを静電型にして
いる。静電型を使用すれば、磁界型で問題になるうず電
流によるビーム位置決め遅れが生じないからである。成
形偏向、副偏向ともに２段の４極静電偏向器で行い、主
偏向は１段の８極偏向器を用い、焦点補正は縮小レンズ
内に配置した円筒型静電レンズで行っている。
田等が昭和６１年度精密工学会秋季大会学術講演会論文
集５６５頁から５６６頁に記載しているように、縮小レ
ンズ中に静電の焦点補正器を設けている。すなわち、ビ
ーム総光路長はクーロン効果を低減するために従来の半
分に短縮し、電子銃エミッタには先端平型のＬａＢ6を
用い、十分な輝度とエミッタンスとを得ている。また、
レンズは照射レンズ、成形レンズ、縮小レンズ、対物レ
ンズの４枚とし、ビーム偏向走査の高速化を達成するた
めに、全べての偏向器および補正レンズを静電型にして
いる。静電型を使用すれば、磁界型で問題になるうず電
流によるビーム位置決め遅れが生じないからである。成
形偏向、副偏向ともに２段の４極静電偏向器で行い、主
偏向は１段の８極偏向器を用い、焦点補正は縮小レンズ
内に配置した円筒型静電レンズで行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】第１の矩形アパーチャ
ーの像を第２の矩形のアパーチャー上に形成して、任意
の矩形ビームを作る可変成形型電子線描画装置では、矩
形の電子ビームを偏向器によりウェハ面上の様々な位置
に結像する。このとき、偏向に伴う像面弯曲を補正する
ために焦点補正を行う。上記焦点補正によりレンズで倍
率が変化するとウェハ上での矩形ビームの大きさが変化
してしまい、ショットつなぎ精度の低下を引きおこすと
いう問題があった。また、スループットを高くするため
には高速の焦点補正が必要である。このためには、焦点
補正器に加える電圧ができるだけ小さいことが望まし
い。しかし、従来技術はこれらの点に関しての考慮が不
足していた。
ーの像を第２の矩形のアパーチャー上に形成して、任意
の矩形ビームを作る可変成形型電子線描画装置では、矩
形の電子ビームを偏向器によりウェハ面上の様々な位置
に結像する。このとき、偏向に伴う像面弯曲を補正する
ために焦点補正を行う。上記焦点補正によりレンズで倍
率が変化するとウェハ上での矩形ビームの大きさが変化
してしまい、ショットつなぎ精度の低下を引きおこすと
いう問題があった。また、スループットを高くするため
には高速の焦点補正が必要である。このためには、焦点
補正器に加える電圧ができるだけ小さいことが望まし
い。しかし、従来技術はこれらの点に関しての考慮が不
足していた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】焦点補正器に加える電圧
を小さくするために、ウェハやマスク上に微細なパタン
を形成する電子線描画装置において、電子の偏向に伴う
像面歪や試料の高さを補正するための静電焦点補正器
を、該焦点補正器を設置するレンズ以降の全べてのレン
ズの倍率と、設置するレンズの光路長との積が最も大き
なレンズ内に設け、多くの場合は対物レンズ内に設置す
る。
を小さくするために、ウェハやマスク上に微細なパタン
を形成する電子線描画装置において、電子の偏向に伴う
像面歪や試料の高さを補正するための静電焦点補正器
を、該焦点補正器を設置するレンズ以降の全べてのレン
ズの倍率と、設置するレンズの光路長との積が最も大き
なレンズ内に設け、多くの場合は対物レンズ内に設置す
る。
【０００５】
【作用】図２にはレンズ２により物面１内の１点が像面
３内の１点に結像される電子の軌道４を示している。焦
点距離ｆは １／ｆ＝１／Ｌ1＋１／Ｌ2 となる。いまレンズの中心を移動せずにレンズ２の焦点
距離だけを変化させたとすると（このことは図３のよう
に電磁レンズ５によりレンズ磁場が存在する空間に電極
６を設け、電圧を加えて電子のエネルギーを調整するこ
とにより実現できる）、焦点距離の変化率Δｆ／ｆは像
面位置補正量Δｚに対して Δｆ／ｆ＝Δｚ×ｆ／Ｌ2 2 となる。電子のエネルギー変化率ΔＶ／Ｖと焦点距離の
変化率Δｆ／ｆはおよそ等しく ΔＶ／Ｖ＝Δｚ×ｆ／Ｌ2 2＝Δｚ×Ｌ1／Ｌ2（Ｌ1＋Ｌ2） となる。さらに、最終像面での焦点の補正量はΔｚに後
続のレンズ倍率を乗じたものである。したがって、焦点
補正器を設置するレンズ以降の全べてのレンズの倍率と
上記レンズの光路長との積が最も大きなレンズ中に、焦
点補正器を設置することが高感度化に有利であることが
判る。一般に、縮小レンズではｆ〜Ｌ2でかつＬ
2《Ｌ1、対物レンズではＬ1〜Ｌ2〜２ｆである。したが
って となる。さらに、電子線描画装置の対物レンズは、電子
を大きく偏向するために縮小レンズと比較して焦点距離
が長い。例えば縮小レンズの焦点距離が１０ｍｍ程度で
あるのに対して対物レンズの焦点距離は５０ｍｍ程度で
ある。上記理由によって、対物レンズに設置した焦点補
正器の方が一桁程度低電圧で動作する。
３内の１点に結像される電子の軌道４を示している。焦
点距離ｆは １／ｆ＝１／Ｌ1＋１／Ｌ2 となる。いまレンズの中心を移動せずにレンズ２の焦点
距離だけを変化させたとすると（このことは図３のよう
に電磁レンズ５によりレンズ磁場が存在する空間に電極
６を設け、電圧を加えて電子のエネルギーを調整するこ
とにより実現できる）、焦点距離の変化率Δｆ／ｆは像
面位置補正量Δｚに対して Δｆ／ｆ＝Δｚ×ｆ／Ｌ2 2 となる。電子のエネルギー変化率ΔＶ／Ｖと焦点距離の
変化率Δｆ／ｆはおよそ等しく ΔＶ／Ｖ＝Δｚ×ｆ／Ｌ2 2＝Δｚ×Ｌ1／Ｌ2（Ｌ1＋Ｌ2） となる。さらに、最終像面での焦点の補正量はΔｚに後
続のレンズ倍率を乗じたものである。したがって、焦点
補正器を設置するレンズ以降の全べてのレンズの倍率と
上記レンズの光路長との積が最も大きなレンズ中に、焦
点補正器を設置することが高感度化に有利であることが
判る。一般に、縮小レンズではｆ〜Ｌ2でかつＬ
2《Ｌ1、対物レンズではＬ1〜Ｌ2〜２ｆである。したが
って となる。さらに、電子線描画装置の対物レンズは、電子
を大きく偏向するために縮小レンズと比較して焦点距離
が長い。例えば縮小レンズの焦点距離が１０ｍｍ程度で
あるのに対して対物レンズの焦点距離は５０ｍｍ程度で
ある。上記理由によって、対物レンズに設置した焦点補
正器の方が一桁程度低電圧で動作する。
【０００６】上記焦点補正に伴う倍率の変化率は、縮小
・対物それぞれΔｚ／ｆ・Δｚ／２ｆであり、倍率の変
化も対物レンズの方が小さくなる。しかし、対物レンズ
においても像面位置補正量０．５ｍｍ・焦点距離５０ｍ
ｍとすると、０．５％の変化が生じる。この影響で、例
えば５μｍ角のパタンの隅が０．０３５μｍずれる。こ
れを避けるためには焦点補正の際にレンズ中心を移動さ
せればよい。図４のようにレンズ中心がΔＬ移動したと
すれば、倍率の変化ΔＭは ΔＭ／Ｍ＝ΔＬ／ｆ−Δｚ／Ｌ2 となり、倍率の調整が可能である。図形の大きさの変化
はショットつなぎの原因となる。精度が良い描画を行う
ためには、最大ショット図形での大きさの変化が０．０
２μｍ以下になるように調整しなければならない。例え
ば５μｍ×１μｍが最大であれば０．４％以下が必要で
ある。さらに０．１μｍ寸法以下の量子効果素子の描画
の場合は、一層の高精度化が要求されるので、 ΔＬ＝Δｚ／（Ｍ＋１） を満すように調整すれば倍率変化はなくなる。レンズ中
心を移動させるために、レンズ磁場の一部でのみ電子の
エネルギーを変化させる。例えば、レンズの物面よりで
電子を減速すれば、レンズ中心は物面よりに移動し倍率
を下げる方向になる。
・対物それぞれΔｚ／ｆ・Δｚ／２ｆであり、倍率の変
化も対物レンズの方が小さくなる。しかし、対物レンズ
においても像面位置補正量０．５ｍｍ・焦点距離５０ｍ
ｍとすると、０．５％の変化が生じる。この影響で、例
えば５μｍ角のパタンの隅が０．０３５μｍずれる。こ
れを避けるためには焦点補正の際にレンズ中心を移動さ
せればよい。図４のようにレンズ中心がΔＬ移動したと
すれば、倍率の変化ΔＭは ΔＭ／Ｍ＝ΔＬ／ｆ−Δｚ／Ｌ2 となり、倍率の調整が可能である。図形の大きさの変化
はショットつなぎの原因となる。精度が良い描画を行う
ためには、最大ショット図形での大きさの変化が０．０
２μｍ以下になるように調整しなければならない。例え
ば５μｍ×１μｍが最大であれば０．４％以下が必要で
ある。さらに０．１μｍ寸法以下の量子効果素子の描画
の場合は、一層の高精度化が要求されるので、 ΔＬ＝Δｚ／（Ｍ＋１） を満すように調整すれば倍率変化はなくなる。レンズ中
心を移動させるために、レンズ磁場の一部でのみ電子の
エネルギーを変化させる。例えば、レンズの物面よりで
電子を減速すれば、レンズ中心は物面よりに移動し倍率
を下げる方向になる。
【０００７】
【実施例】つぎに本発明の実施例を図面とともに説明す
る。図１は本発明による電子線描画装置の一実施例を示
す構成図、図２は電子軌道を示す図、図３は上記実施例
における静電焦点補正器の構造を示す図、図４はレンズ
中心の移動による倍率変化を表わす図、図５は倍率変化
の焦点補正位置依存性を示す図、図６は本発明による電
子線描画装置の他の実施例を示す構成図、図７は上記実
施例のアパーチャーパタンを示す図である。
る。図１は本発明による電子線描画装置の一実施例を示
す構成図、図２は電子軌道を示す図、図３は上記実施例
における静電焦点補正器の構造を示す図、図４はレンズ
中心の移動による倍率変化を表わす図、図５は倍率変化
の焦点補正位置依存性を示す図、図６は本発明による電
子線描画装置の他の実施例を示す構成図、図７は上記実
施例のアパーチャーパタンを示す図である。
【０００８】図１に示す電子線描画装置において、第１
アパーチャー８と第２アパーチャー１１から作られた電
子ビーム図形は、縮小レンズ１２と対物レンズ１５とに
より試料であるウェハ１６上に投影される。本実施例で
は、第２アパーチャー１１に複数の図形パタンを有す
る、いわゆる一括露光方式の電子線描画装置に適用し
た。アパーチャーパタンは縮小レンズ１２により縮小さ
れ、対物レンズ１５によりウェハ面上に投影される。し
たがって、静電焦点補正器１４は上記対物レンズ１５中
に配置した。なお、物面と像面間の距離は２００ｍｍで
ある。図５には静電焦点補正器１４の中心位置と０．５
ｍｍの像面位置補正に必要な電圧および補正に伴う倍率
の変化率との関係を示したものである。レンズ中心の磁
場が強い位置での感度が高く、その時の倍率変化も０．
５％と小さい。しかし、このままでは５μｍ長さの長方
形の大きさが０．０２５μｍ変化してしまう。上記のよ
うに、この大きさの変化をさらに小さくするために、静
電焦点補正器１４の位置を物面に近づけた。レンズ中心
を２０ｍｍ程度物面に近づけた結果、大きさの変化を
０．０２μｍ以下にすることができた。しかし、これに
より補正に必要な電圧は逆に４倍と大きくなっている。
レンズ中心を２０ｍｍ物面に近づけた位置に設定して、
描画を行った結果のショットつなぎ精度は０．０５μｍ
であった。
アパーチャー８と第２アパーチャー１１から作られた電
子ビーム図形は、縮小レンズ１２と対物レンズ１５とに
より試料であるウェハ１６上に投影される。本実施例で
は、第２アパーチャー１１に複数の図形パタンを有す
る、いわゆる一括露光方式の電子線描画装置に適用し
た。アパーチャーパタンは縮小レンズ１２により縮小さ
れ、対物レンズ１５によりウェハ面上に投影される。し
たがって、静電焦点補正器１４は上記対物レンズ１５中
に配置した。なお、物面と像面間の距離は２００ｍｍで
ある。図５には静電焦点補正器１４の中心位置と０．５
ｍｍの像面位置補正に必要な電圧および補正に伴う倍率
の変化率との関係を示したものである。レンズ中心の磁
場が強い位置での感度が高く、その時の倍率変化も０．
５％と小さい。しかし、このままでは５μｍ長さの長方
形の大きさが０．０２５μｍ変化してしまう。上記のよ
うに、この大きさの変化をさらに小さくするために、静
電焦点補正器１４の位置を物面に近づけた。レンズ中心
を２０ｍｍ程度物面に近づけた結果、大きさの変化を
０．０２μｍ以下にすることができた。しかし、これに
より補正に必要な電圧は逆に４倍と大きくなっている。
レンズ中心を２０ｍｍ物面に近づけた位置に設定して、
描画を行った結果のショットつなぎ精度は０．０５μｍ
であった。
【０００９】上記と同様の静電焦点補正を図６に構成を
示す電子線描画装置で行った。上記図６に示す他の実施
例では、１８、１９からなる対物レンズは２つの磁場強
度のピークを持ち、上段の磁場強度の極大近傍で焦点補
正を行う。この方法を用いれば、磁場が強いところで焦
点補正が行えるために、低い電圧による補正が可能であ
り、しかも対物レンズ１８、１９の中心から物面よりに
静電焦点補正器１４を配置することができる。この結
果、０．５ｍｍの補正を７００Ｖの電圧と０．２％の倍
率変化とで行うことができた。さらに上段のレンズと静
電焦点補正器１４とを同時に物面に近づければ、低電圧
での焦点補正を倍率の変化なしに行うこともできる。
示す電子線描画装置で行った。上記図６に示す他の実施
例では、１８、１９からなる対物レンズは２つの磁場強
度のピークを持ち、上段の磁場強度の極大近傍で焦点補
正を行う。この方法を用いれば、磁場が強いところで焦
点補正が行えるために、低い電圧による補正が可能であ
り、しかも対物レンズ１８、１９の中心から物面よりに
静電焦点補正器１４を配置することができる。この結
果、０．５ｍｍの補正を７００Ｖの電圧と０．２％の倍
率変化とで行うことができた。さらに上段のレンズと静
電焦点補正器１４とを同時に物面に近づければ、低電圧
での焦点補正を倍率の変化なしに行うこともできる。
【００１０】上記実施例は電磁コイルによる焦点補正で
も原理的には可能である。しかし、電磁コイルを対物レ
ンズの近くに配置すると、渦電流が生じるため補正に時
間を要することになる。したがって、本実施例で示した
ような静電による補正の方がすぐれている。
も原理的には可能である。しかし、電磁コイルを対物レ
ンズの近くに配置すると、渦電流が生じるため補正に時
間を要することになる。したがって、本実施例で示した
ような静電による補正の方がすぐれている。
【００１１】倍率の変化は可変成形型の描画装置では図
形の大きさに影響を及ぼすが、一括露光方式の描画装置
では位置ずれにも影響する。例えば図７に示すような２
つの矩形からなる図形を有するアパーチャーを用いたと
して、倍率が０．５％変化したとすると、矩形Ｂの中心
位置は０．０３μｍ移動する。このように一括露光方式
では倍率の変化が、図形の大きさだけでなく図形の位置
にも影響を及ぼす。
形の大きさに影響を及ぼすが、一括露光方式の描画装置
では位置ずれにも影響する。例えば図７に示すような２
つの矩形からなる図形を有するアパーチャーを用いたと
して、倍率が０．５％変化したとすると、矩形Ｂの中心
位置は０．０３μｍ移動する。このように一括露光方式
では倍率の変化が、図形の大きさだけでなく図形の位置
にも影響を及ぼす。
【００１２】
【発明の効果】上記のように本発明による電子線描画装
置は、ウェハやマスク上に微細なパタンを形成する電子
線描画装置において、電子の偏向に伴う像面歪や試料の
高さを補正するための静電焦点補正器を、該焦点補正器
を設置するレンズ以降の全べてのレンズの倍率と、上記
設置するレンズの光路長との積が最も大きなレンズ内
に、設置するようにしたことにより、ショットつなぎの
精度もよく、可変成形ビームや一括図形ビームを、決め
られた大きさで決められた位置に描画でき、そのため、
半導体素子やホトマスクの微細パタン形成工程の生産性
を向上させることが可能である。
置は、ウェハやマスク上に微細なパタンを形成する電子
線描画装置において、電子の偏向に伴う像面歪や試料の
高さを補正するための静電焦点補正器を、該焦点補正器
を設置するレンズ以降の全べてのレンズの倍率と、上記
設置するレンズの光路長との積が最も大きなレンズ内
に、設置するようにしたことにより、ショットつなぎの
精度もよく、可変成形ビームや一括図形ビームを、決め
られた大きさで決められた位置に描画でき、そのため、
半導体素子やホトマスクの微細パタン形成工程の生産性
を向上させることが可能である。
【図１】本発明による電子線描画装置の一実施例を示す
構成図である。
構成図である。
【図２】電子軌道を示す図である。
【図３】上記実施例における静電焦点補正器の構造を示
す図である。
す図である。
【図４】レンズ中心の移動による倍率変化を表わす図で
ある。
ある。
【図５】倍率変化の焦点補正位置依存性を示す図であ
る。
る。
【図６】本発明による電子線描画装置の他の実施例を示
す構成図である。
す構成図である。
【図７】上記他の実施例のアパーチャーパタンを示す図
である。
である。
８ 第１アパーチャー １１ 第２アパーチャー １４ 焦点補正器 １５、１８、１９ 対物レンズ １６ 試料（ウェハ）
フロントページの続き (72)発明者 加藤 慎一 茨城県勝田市市毛882番地 株式会社日立 製作所那珂工場内
Claims (3)
- 【請求項１】ウェハやマスク上に微細なパタンを形成す
る電子線描画装置において、電子の偏向に伴う像面歪や
試料の高さを補正するための静電焦点補正器を、該焦点
補正器を設置するレンズ以降の全べてのレンズの倍率
と、上記設置するレンズの光路長との積が最も大きなレ
ンズ内に、設置することを特徴とする電子線描画装置。 - 【請求項２】上記静電焦点補正器は、対物レンズ内に設
置することを特徴とする請求項１記載の電子線描画装
置。 - 【請求項３】上記電子線描画装置は、複雑な図形のアパ
ーチャーを有する一括露光方式を行うものであることを
特徴とする請求項１または２記載の電子線描画装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03114468A JP3138005B2 (ja) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | 電子線描画装置 |
| US07/885,608 US5387799A (en) | 1991-05-20 | 1992-05-19 | Electron beam writing system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03114468A JP3138005B2 (ja) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | 電子線描画装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05102018A true JPH05102018A (ja) | 1993-04-23 |
| JP3138005B2 JP3138005B2 (ja) | 2001-02-26 |
Family
ID=14638489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03114468A Expired - Fee Related JP3138005B2 (ja) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | 電子線描画装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5387799A (ja) |
| JP (1) | JP3138005B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013197289A (ja) * | 2012-03-19 | 2013-09-30 | Nuflare Technology Inc | マルチ荷電粒子ビーム描画装置及びマルチ荷電粒子ビーム描画方法 |
| KR20190138583A (ko) * | 2018-06-05 | 2019-12-13 | 가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지 | 하전 입자 빔 묘화 장치 및 하전 입자 빔 묘화 방법 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6069363A (en) * | 1998-02-26 | 2000-05-30 | International Business Machines Corporation | Magnetic-electrostatic symmetric doublet projection lens |
| SE516914C2 (sv) * | 1999-09-09 | 2002-03-19 | Micronic Laser Systems Ab | Metoder och rastrerare för högpresterande mönstergenerering |
| JP4434446B2 (ja) | 2000-07-21 | 2010-03-17 | Ｏｋｉセミコンダクタ株式会社 | 走査型電子顕微鏡の校正方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4075485A (en) * | 1976-05-06 | 1978-02-21 | General Electric Company | Apparatus for controlling and displaying scintillation camera information |
| JPH0760657B2 (ja) * | 1985-08-22 | 1995-06-28 | 株式会社日立製作所 | 電子線露光装置 |
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