JPH0528942A - 荷電粒子線装置用ブランキング制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、複数回のブランキング操作による不
要な試料面上レジストの露光を低減し、描画パターン精
度を向上させることにある。 【構成】図１に示す電子線描画装置用ブランキング制御
方法において、描画制御回路２から発生する描画データ
により、複数のブランキング点をブランキング切り替え
回路４とブランキング制御回路５を使って制御し、次の
ビーム偏向位置情報によってブランキング点を選択する
機能を有することを特徴とする。 【効果】上記の構成により、描画パターンによっては、
局所的にブランキング操作が重なる事や試料中心面を必
要以上に横切る事等による不要な露光を低減し、試料中
心の偏向範囲に対する、ブランキング速度を見かけ上、
早めると共に、ビームオン時に制御回路に混入するノイ
ズ等の影響を低減することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子線描画装置等に用
いられるブランキング機構の制御方法に関し、特に、ブ
ランキング操作による不要露光を低減し、高速・高精度
なブランキングを可能にする制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子線描画装置では、電子銃より出射さ
れた電子ビームが通過する経路の途中で、電子ビームに
与える電界や磁界を制御することにより、任意の位置へ
電子ビームを偏向制御し、描画を行なっている。偏向動
作を制御するためには、コイルや静電偏向板等の負荷に
応じて必要な速度や精度を持った偏向制御回路が必要と
なるが、偏向動作にはビームを所定の位置まで偏向し必
要精度内に落ち着くまでの整定待ち時間、いわゆるセト
リング時間が伴う。偏向距離が長く、且つ、高精度な描
画を行なう場合、セトリング時間中の偏向動作は、不必
要な露光となり描画結果に悪影響を与えるため、通常、
この期間中はブランキング板等の偏向板を用いて電子ビ
ームをオフ（描画を停止）しておき、セトリング時間後
の安定した偏向出力信号になってから描画を開始するよ
うにしている。

【０００３】図２は従来の電子線描画装置の一例を示
す。電子銃８から出射された電子ビームは第１アパーチ
ァ９，転写レンズ１０，可変成形偏向板１１，第２アパ
ーチァ１２，ブランキング板１３，ブランク絞り１４，
縮小レンズ１５，副偏向板１６，主偏向コイル１７，対
物レンズ１８等を通過し、ウェーハ１９上に照射され
る。各種偏向器類は、ＣＰＵ１と描画制御回路２によっ
て発生する指令に基づき任意に動作する可変成形制御回
路３，ブランキング制御回路５，副偏向制御回路６，主
偏向制御回路７等の偏向信号によって制御される。

【０００４】図３に副偏向制御とブランキング制御の一
例を示す。一様なパターン間隔で描画を行なう副偏向制
御信号のセトリング時間中には、ブランキング制御信号
で電子ビームがブランク絞り開口穴１４ａを通過しない
ようにブランク絞り１４の端部に偏向し、描画を停止す
る。そして、副偏向信号が安定した出力状態になってか
らブランキングを解除（電子ビームを光軸上に戻す）
し、描画を再開する。具体的には、１２ビット程度の描
画データよりＤ／Ａ変換される副偏向制御信号のセトリ
ング時間が約１００ｎＳ程度となるため、セトリング時
間中のブランキングを行なわない場合には、電子ビーム
を引きずるような偏向信号となるため、パターンが変形
し、不良露光パターンが多発する。それに対して、１ビ
ットの信号を制御するブランキング制御回路は、＜１０
ｎＳもの高速切り替えが可能であるので、副偏向のセト
リング時間中の描画をブランキングで切り替える事によ
り、副偏向が次の偏向位置へ移動するときに露光面へ与
える影響は、１／１０以下になっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の電子線描画装置
では、一対の偏向板によるビームブランキング操作であ
り、且つ、片極は偏向動作には使用しないため、ビーム
オフ時のブランキング位置が一点であった。図３に副偏
向制御とブランキング制御、及び、ブランク絞り上のビ
ームブランキング位置の一例を示す。副偏向のセトリン
グ時間中にブランキング制御信号を与えることにより、
ビームはブランキング位置へ移動する（ビームをオ
フ）。

【０００６】従来の電子線描画装置によるブランク絞り
開口穴付近と試料面でのビーム位置ブランキング動作の
一例を図４（Ａ)，(Ｂ）に示す。図４（Ａ）は、ブラン
キング位置ｂ₁ から同一角度上に複数の描画パターン
（，，）が点在する場合で、〜の順序で描画
しその都度、ｂ₁の位置へ戻り、副偏向等のセトリング
待ちを行なうことを想定している。この場合、複数回の
ブランキング動作が同一軌道となるため、特にｂ₁−
間でブランキング動作の往復回数は６回となる。即ち、
複数の同一軌道上ブランキング操作により試料面上で
は、Ｎ個の描画パターンを描画する場合、最悪２Ｎ回の
ブランキング操作による不要露光が行なわれる事にな
る。ここで、ブランキング速度を１０ｎＳ，副偏向の変
更範囲を１００μｍ角，セトリング時間を１００ｎＳ，
ブランク絞り開口穴径φを１mm, ショット時間を１００
ｎＳ程度と考え、１μｍ角のパターンを１μｍ毎に描画
＆ブランキングした場合、縮小レンズと対物レンズを介
したブランク絞り開口穴径と試料面の関係はほぼ２５対
１と考えると、Ｎ＝２０回となる。ブランキングのスル
ーレートを考慮した試料面上の操作時間を２ｎＳと考え
ると、ブランキング操作による露光時間＝２×２０×２
ｎＳ＝８０ｎＳ程度となる。また、図４（Ｂ）は、図４
（Ａ）と同じ条件でブランキング動作の軌道が異なる場
合を示しているが、ビームオフ時のブランキング位置が
一点であるため、描画パターンによってはブランキング
動作中のビームが不要に試料面上を横切る場合が多い。
即ち、試料面の通過速度が速い（露光時間が短い）ブラ
ンキング操作でも、複数回の操作によりレジストが感光
してしまう可能性がある。その場合、ブランキング操作
が常に一方向のため、描画パターン位置とは無関係に一
様な影響を受ける。

【０００７】以上のような、複数回のブランキング動作
における試料面上のビーム操作は、不要に試料面上レジ
ストを感光させ、描画パターンの精度に影響を与える要
因の一つと考えられる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では、図１に示す
ように、描画制御回路２から発生する描画データによ
り、ブランキング切り替え回路４を介してブランキング
制御回路５を任意動作させ、４極化（又は多極化）した
ブランキング電極１３により、ブランク絞り開口穴１４
ａより電子ビームが通過した後のウェーハ１９上の描画
範囲を４象限（又は多象限）に分割することにより、４
点（又は２点以上）のブランキング点を設ける。それら
のブランキング点を、ブランキング切り替え回路４とブ
ランキング制御回路５を使って、次のビーム偏向位置情
報によって選択する機能を有することを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明は、２点以上のブランキング点を設け、
予め、次の描画パターンがどの位置（象限）であるかを
判断して置き、偏向動作が１パターン描画終了後、次の
描画位置へ移動する期間（セトリング時間）中に、次の
描画パターンに一番近い位置のブランキング点へ移動さ
せることより、ブランキング操作の軌道が等しくなるこ
とによる不要な露光を低減し、且つ、ブランキング範囲
が半分になるため見かけ上のブランキング速度を向上で
きる。

【００１０】

【実施例】以下、図面に基づき本発明の一実施例を記述
する。

【００１１】図１は電子線描画装置用ブランキング制御
方法の一例を示す。電子銃８から出射された電子ビーム
は第１アパーチァ９，転写レンズ１０，可変成形偏向板
１１，第２アパーチァ１２，ブランキング板１３，ブラ
ンク絞り１４，縮小レンズ１５，副偏向板１６，主偏向
コイル１７，対物レンズ１８等を通過し、ウェーハ１９
上に照射される。ブランキング制御には、４極のブラン
キング電極１３をブランキング切り替え回路４を介して
複数のブランキング電極を選択制御するブランキング制
御回路５を具え、描画制御回路２から発生する描画デー
タにより、副偏向や主偏向等の偏向器が整定する迄のセ
トリング時間中に、ブランク絞り開口穴１４ａより電子
ビームが通過した後のウェーハ１９上の描画範囲を４象
限で分担する４極のブランキング電極１３を任意動作さ
せ、整定後の描画位置に最も近いブランキング点を選択
する機能を具えている。

【００１２】図５に副偏向制御とブランキング制御、及
び、ブランク絞り上のビームブランキング位置の一例を
示す。ブランク絞り開口穴１４ａから見た、ウェーハ１
９上の描画範囲で描画パターン位置が第４現象から第２
現象に切り替わる場合、先ず制御信号φ１によってφ１
の位置へビームはブランキングする。その後、制御信号
φ３によってφ３の位置へブランキングし、制御信号φ
１によるブランキングが終わると同じに制御信号φ２に
よってφ２の位置へブランキングする様にブランキング
のタイミングを合わせる。そして副偏向等のセトリング
が終った後、制御信号φ２によるブランキングを解除す
る。１つのブランキング制御に要する時間が１０ｎＳ程
度であると、一連のブランキング点移動に要する時間は
４０ｎＳ以下であり、副偏向制御信号のセトリング時間
は約１００ｎＳ程度なので何等、問題にはならない。し
かも、ビームがブランク絞りの開口穴を外れた時に切り
替え信号を発生すれば、ブランキング点移動に要する時
間は２０ｎＳ以下にすることも可能である。

【００１３】ブランク絞り開口穴付近と試料面でのビー
ム位置ブランキング動作の一例を図６（Ａ)，(Ｂ）に示
す。図６（Ａ）は、ブランキング位置ｂ₁ から同一角度
上に複数の描画パターン（，，）が点在する場合
で、〜の順序で描画する場合である。の描画パタ
ーンが終了しビームをｂ₁ の位置へブランキングした
後、からへ偏向動作が開始される。そのセトリング
時間中に、ブランキング点をビームがブランク絞り開口
穴を通過しないようにブランク絞りの端部である位置を
ｂ₁−ｂ₂−ｂ₃ と移動し、からへの偏向動作が終了
するのをの描画パターンに最も近いｂ₃ の位置で待
ち、の描画パターンを描画する。この場合、複数回の
ブランキング動作が同一軌道となるのは、ｂ₃−間で
ブランキング動作の往復回数は４回となる。即ち、ブラ
ンク絞り開口穴から見た、試料上の描画範囲に均一的な
Ｎ個の描画パターンが存在する場合、複数の同一軌道上
ブランキング操作による不要露光は、描画パターンに要
するブランキング操作の回数は変わらないもの、最悪は
Ｎ回と半分に低減される。ここで、ブランキング速度を
１０ｎＳ，副偏向の変更範囲を１００μｍ角，セトリン
グ時間を１００ｎＳ，ブランク絞り開口穴径φを１mm，
ショット時間を１００ｎＳ程度と考え、１μｍ角のパタ
ーンを１μｍ毎に描画＆ブランキングした場合、縮小レ
ンズと対物レンズを介したブランク絞り開口穴径と試料
面の関係はほぼ２５対１と考えると、Ｎ＝２０回とな
る。ブランキングのスルーレートを考慮した試料面上の
操作時間を２ｎＳと考えると、ブランキング操作による
露光時間＝１／２×２×２０×２ｎＳ＝４０ｎＳ程度と
なる。また、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）と同じ条件でブ
ランキング動作の軌道が異なる場合を示しているが、ビ
ームオフ時のブランキング位置が４点あり、且つ、描画
パターンに最も近い位置のブランキング点が選択される
ため、ブランキング動作中のビームが不要に試料面上を
横切る面積は少なくなる。しかも、偏向中心付近ではブ
ランキング操作による露光時間が殆ど生じないため、中
心部での描画精度は向上する。また、放射状にブランキ
ング操作を行なえるので、描画パターンの位置によって
は、不要露光が発生する方向を制御する事が可能とな
る。

【００１４】従って、描画パターン位置に最適なブラン
キング点を予め選択し、偏向器のセトリング時間中に移
動することにより、描画パターンの精度に影響を与える
要因の一つと考えられる、ブランキング動作中のビーム
により不要に試料面上レジストを感光してしまう（電子
ビームを引きずるような現象）ような不良露光パターン
の発生を低減できる。また、ブランク絞り上でのブラン
キング範囲は同じだが、ブランク絞り開口穴から見た時
の、偏向範囲に対する試料面上のブランキング範囲が半
分になるため、見かけ上のブランキング速度が最高で２
倍程度に向上できる。

【００１５】また、図７にブランキング板と制御回路の
一例を示す。４極のブランキング電極を独立に制御する
ため、ブランキング制御回路には４ブロックの同様な回
路を設けている。このため、ブランキング信号に制御回
路から発生するノイズが混入した場合、対向するブラン
キング板にも同相のノイズが混入するので打ち消しあ
い、実際の偏向動作に与える影響は減少される作用も得
られる。つまり、偏向板の両端に同じ制御回路系から同
相の信号を加えることにより、偏向中心での偏向位置精
度を向上する事ができる。また、多数のブランキング点
を設けることにより、ブランク絞り上の汚れ付着を低減
することも可能である。

【００１６】なお、以上の実施例では、静電偏向板を用
いたブランキング制御で４極のブランキング電極を用い
た場合を示したが、両極の場合についても同様であり、
また、磁界等の手段を用いてもよいことは勿論である。
また、以上の説明では電子線描画装置について述べたが
本発明の思想はこれに限るものではなく電子線応用装置
（ＳＥＭ，ＬＳＩテスタ，ＴＥＭ）さらにはＦＩＢまで
適用可能なものである。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、ブランキング操作の角
度が同じ軌道となるようなパターンを描画した場合、局
所的にブランキング操作が重なる事や試料中心面を必要
以上に横切る事等による不要な露光を低減し、試料中心
の偏向範囲に対する、ブランキング速度を見かけ上、早
めると共に、ビームオン時に制御回路に混入するノイズ
等の影響を低減し、ブランク絞り上のビーム照射による
汚れ付着を低減することが可能となり、装置の高精度化
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電子線描画装置用ブランキング制
御方法の一実施例を示す図。

【図２】従来の電子線描画装置における制御回路ブロッ
クの一実施例を示す図。

【図３】従来の電子線描画装置における副偏向制御とブ
ランキング制御の一実施例を示す図。

【図４】従来の電子線描画装置におけるブランク絞り開
口穴付近と試料面でのビーム位置ブランキング動作の一
実施例を示す図。

【図５】本発明による副偏向制御とブランキング制御、
及び、ブランク絞り上のビームブランキング動作の一実
施例を示す図。

【図６】本発明によるブランク絞り開口穴付近と試料面
でのビーム位置ブランキング動作の一実施例を示す図。

【図７】本発明によるブランキング板と制御回路の一実
施例を示す図。

【符号の説明】

１…ＣＰＵ、２…描画制御回路、３…可変成形制御回
路、４…ブランキング切り替え回路、５…ブランキング
制御回路、６…副偏向制御回路、７…主偏向制御回路、
８…電子銃、９…第１アパーチァ、１０…転写レンズ、
１１…可変成形偏向板、１２…第２アパーチァ、１３…
ブランキング板、１４…ブランク絞り、１４ａ…ブラン
ク絞りの開口穴、１５…縮小レンズ、１６…副偏向板、
１７…主偏向コイル、１８…対物レンズ、１９…ウェー
ハ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ブランキング板等を用いた偏向動作による
   線源のオン・オフを行なう機能を具備する荷電粒子線装
   置において、次のビーム偏向位置の情報をブランキング
   制御動作に反映する機能を有することを特徴とする荷電
   粒子線装置。
2. 【請求項２】ブランキング板等を用いた偏向動作による
   線源のオン・オフを行なう機能を具備する荷電粒子線装
   置において、ブランキング動作中に生じる不要な露光を
   低減するべく、次のビーム偏向位置に最適なブランキン
   グ点を２ヵ所以上のブランキング点から選択し、制御す
   る機能を有することを特徴とする荷電粒子線装置。
3. 【請求項３】ブランキング板等を用いた偏向動作による
   線源のオン・オフを行なう機能を具備する荷電粒子線装
   置において、ブランキング動作中に生じる不要な露光を
   偏向領域の中心付近で低減するべく、次のビーム偏向位
   置に最適なブランキング点を２ヵ所以上のブランキング
   点から選択し、放射状に制御する機能を有することを特
   徴とする荷電粒子線装置。
4. 【請求項４】ブランキング電極等を用いた偏向動作によ
   る線源のオン・オフを行なう機能を具備する荷電粒子線
   装置において、偏向領域に対応したブランキングの範囲
   を分担することにより、見かけ上のブランキング動作を
   早めるべく、次のビーム偏向位置に最適なブランキング
   点を２ヵ所以上のブランキング点から選択し、制御する
   機能を有することを特徴とする荷電粒子線装置。
5. 【請求項５】ブランキング板等を用いた偏向動作による
   線源のオン・オフを行なう機能を具備する荷電粒子線装
   置において、偏向板の両端に同じ制御回路系から同相の
   信号を加えることにより、線源オン時の偏向位置精度を
   向上することを特徴とする電子線描画装置。
6. 【請求項６】ブランキング板等を用いた偏向動作による
   線源のオン・オフを行なう機能を具備する荷電粒子線装
   置において、偏向範囲を多象限に分割し、次のビーム偏
   向位置に適したブランキング点を選択移動することによ
   り、アパーチァの同一点での汚れ付着を低減する。
7. 【請求項７】請求項１乃至６に記載の荷電粒子線装置に
   おいて、多極のブランキング板を有し、上記記載の動作
   を行なうことが可能な事を特徴とする荷電粒子線装置。