JPH07106216A

JPH07106216A - 偏向信号発生装置

Info

Publication number: JPH07106216A
Application number: JP24425793A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Takahashi; 弘之高橋; Masaaki Ando; 公明安藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-09-30
Filing date: 1993-09-30
Publication date: 1995-04-21

Abstract

(57)【要約】【構成】第一の走査速度を変更する座標を記憶する手段
と、第二の走査速度を変更する座標を記憶する手段と、
アナログ積分器１３の出力から走査速度変更座標を検出
する手段を設け、走査速度変更信号によってアナログ積
分回路の入力電圧を切り替え走査信号の傾斜を変えるこ
とで電子ビームの走査速度を変化させ、近接効果の補正
を行う。【効果】スループットを低下させることなく、近接効果
の補正が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子ビーム描画装置に
係り、特に、アナログ積分器を用いて電子ビームの偏向
信号（走査信号）を発生する方式の電子ビーム描画装置
における偏向信号発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子ビーム描画装置は、偏向信号
発生装置として、Ｄ／Ａ変換器を用いている。これは、
ディジタル値で与えられる描画データをＤ／Ａ変換し、
偏向器にあたえることにより、電子ビームを偏向するも
のである。しかし、Ｄ／Ａ変換器の階段状の出力で電子
ビームを偏向するので、その描画結果の輪郭には、凹凸
が生じ、描画精度が低下するという欠点がある。

【０００３】その欠点を解決するため、従来、偏向信号
発生装置として用いていたＤ／Ａ変換器にかわり、アナ
ログ積分器を用いる方法がある。これは、アナログ積分
器により一定の傾きを持つランプ波形（走査信号）を発
生させ、そのランプ波形を偏向器に与え、電子ビームを
走査し、走査信号から描画ラインの始点，終点を検出
し、その始点，終点によってビーム照射制御信号（ブラ
ンキング信号）を生成し、ビームをオン／オフすること
で図形を形成する方法である。この方法において、ラン
プ波形の傾きは、電子ビームの露光量を決定するもので
ある。

【０００４】また、電子ビーム描画装置では、そのほか
の描画精度を低下させる大きな要因として近接効果が挙
げられる。これは、電子の散乱の影響により実効的な電
子ビーム露光量が変化し、描画図形の大きさや周辺のパ
ターン密度によって描画した図形の寸法が設計値と合わ
なくなってしまうものである。この近接効果を補正する
には、図形の大きさや密度によって電子ビーム露光量を
変える方法がよく知られている。すなわち、描画しよう
とする図形の周辺のパターン密度が多いときや大きな図
形を描画する場合には、電子ビーム露光量を少なくし、
その逆の場合には電子ビーム露光量を多くすることで近
接効果の補正を行う。上記方法の場合、一般に、描画図
形の輪郭部分の電子ビーム露光量を変化させて描画する
方法が用いられている。

【０００５】近接効果の補正方法を実現する手段とし
て、特開昭56−165321号公報が挙げられる。これは、電
子ビームの走査信号を高速カウンタとＤ／Ａ変換器を用
いて電子ビームの走査信号を発生する方式の電子ビーム
描画装置において、描画図形の輪郭部分の図形とその内
側の図形とに分割し、図形の輪郭部分と内側とでカウン
タに入力するクロックの周波数を変化させることで、走
査信号の走査速度を変化させ近接効果の補正を行うもの
である。電子ビーム露光量は、走査速度に反比例する。
すなわち、走査速度が遅いほど描画位置での電子ビーム
滞在時間が長くなり電子ビーム露光量が多くなる。した
がって、電子ビームの走査速度を部分的に変化させるこ
とにより電子ビーム露光量を変化させることができる。
また、走査速度変更座標の検出は、描画開始からのクロ
ック数を計数することによって行う。

【０００６】また、アナログ積分回路方式において、部
分的に電子ビーム露光量を変化させるには、特開昭56−
158425号公報のように、走査速度で定まる電子ビーム露
光量を使用するレジストの感度より充分小さく設定して
おき、数回の多重露光描画を行い、多重露光描画の回数
を部分的に変化させ近接効果を補正する方法がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記多重露光方法によ
って近接効果補正を行うためには、多重露光の位置精度
すなわち、重ね合わせ精度が重要となる。この重ね合わ
せ精度は、使用するビーム径の１／５以下程度の精度が
必要となる。特に、細かいスポットビームを使用した装
置では、必要な重ね合わせ精度も高くなり、これを実現
することは困難であるという問題がある。さらに、多重
露光描画することによって描画に寄与しない部分を走査
している時間も増加し、スループットが低下するという
問題もある。

【０００８】これらの理由から、アナログ積分器を用い
た方法では、多重露光方法でなく、一走査中にその走査
速度を部分的に変化させることによって、電子ビーム露
光量を制御することが望ましい。

【０００９】本発明の課題は、アナログ積分器を用いて
走査信号を発生する場合、いかにして一ラインの中で部
分的に走査信号の傾斜を変化させるかである。

【００１０】本発明の目的は、アナログ積分器を用いた
走査信号から走査速度変更座標を検出し、走査速度の傾
斜を変化させる回路を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに、本発明では、アナログ積分器の積分速度、すなわ
ち、走査速度を部分的に変化させる手段として、輪郭部
分の幅と図形の始点座標および終点座標より走査速度変
更点標を演算する走査速度変更座標演算回路と、走査速
度変更座標をＤ／Ａ変換する回路とを設け、前記走査速
度変更点での走査信号の電圧と走査信号の電圧とをアナ
ログ比較回路によって比較し、走査速度変更点を検出す
る走査速度変更点検出回路を設け、これによって、アナ
ログ積分器の入力電圧を変化させる構成とする。

【００１２】さらに、近接効果補正が必要な図形か否
か、また、どの部分で必要かを示す判定フラグをパター
ンジェネレータにより生成する。この判定フラグに従っ
て、走査速度変更位置と走査速度の制御を行う。

【００１３】また、別の走査速度変更座標検出方法とし
て、描画開始点から走査速度変更点までを走査すること
に要する時間を演算する回路と、走査信号の描画開始点
から走査に要した時間を計測する回路と、前記走査時間
計測回路と走査時間演算回路の出力を比較する回路を設
け、これによって走査速度を変化させる構成とする。

【００１４】

【作用】上記手段は、走査の始点座標，終点座標および
輪郭部分の幅より走査速度変更点を演算する走査速度変
更点演算回路と走査速度変更点演算回路の出力をＤ／Ａ
変換するＤ／Ａ変換器とによって、走査速度変更点の走
査信号の電圧を求め、走査信号の電圧と走査速度変更点
電圧を比較し、判定フラグに従い、走査速度を変更する
必要がある場合は、走査信号が走査速度変更点電圧を超
えた時点でアナログ積分回路の入力電圧を変化させ、走
査信号の傾斜を変え、走査速度を変化させるように動作
する。走査信号を制御するための判定フラグは、パター
ンジェネレータで生成され、図形をラインに分解し、図
形のどの部分を描画するデータかによって判定フラグ
（コード）を発生させそのコードに従って電子ビーム露
光量を変化させるべく走査ラインの傾斜を制御する。

【００１５】また、描画開始点から走査速度変更点まで
の走査に要する時間を演算し、走査時間を計測する回路
によって走査信号の走査時間を測定し、それぞれの出力
を比較して、走査信号の時間が走査速度変更点までの時
間を超えた時点で走査速度を変化させるように動作す
る。

【００１６】さらに、近接効果補正が必要な図形である
かどうかは、判定フラグによって判定し、近接効果補正
を必要としない図形は、走査速度を変化させることなく
描画し、近接効果補正が必要な図形については、前記方
法により、走査速度を変化させて描画する。

【００１７】以上のように動作する回路によって、走査
信号を発生させることにより、一走査中に電子ビームの
露光量を変化させることが可能となり、その結果、近接
効果の補正を行うことができる。

【００１８】

【実施例】図１は、本発明の第１の実施例を示す図であ
る。１はパターンジェネレータ、２は加算器、３は減算
器、４，５および１２はＤ／Ａ変換器、６および７はア
ナログ比較器、８は制御回路、９は走査速度ｖ_aを設定
するレジスタ、１０は走査速度ｖ_bを設定するレジス
タ、１１はセレクタ、１３はアナログ積分器である。

【００１９】図８に、本発明を用いた電子ビーム描画装
置における描画の手順を示す。(ａ)は、描画図形と走査
ラインの関係、（ｂ）および（ｃ）は、走査信号と電子
ビーム露光量を示す。図中、ハッチング部は、輪郭部分
であり、近接効果補正が必要な部分を示す。

【００２０】描画図形２００は、パターンジェネレータ
１によって、電子ビームの走査方向に平行ライン１から
ライン２３に分解される。各ラインの始点座標および終
点座標は、パターンジェネレータ１によって算出され
る。また、各走査ラインに対して、近接効果補正の要否
および１ライン中の近接効果補正が必要な部分を示す判
定フラグ１０２を付加して、パターンジェネレータ１よ
り出力される。判定フラグについては、図３の説明の中
で詳述する。

【００２１】描画図形２００の描画は、ライン１から順
に行われる。ライン１からライン４までは、ライン全体
が近接効果補正を必要とする領域であり、走査信号８０
４によって描画され、ライン全体を走査速度ｖ_bで描画
する。このとき、電子ビームの露光量は、８０３のよう
な分布となる。ライン５からライン１８までは、ライン
の両端の部分が近接効果補正を必要とする領域であり、
走査信号８０１によって描画され、走査信号８０１の走
査速度は、ラインの両端の部分を走査速度ｖ_bで描画
し、内側の部分は走査速度ｖ_aで描画する。この場合、
電子ビーム露光量は、８０３のような分布となる。ライ
ン１９からライン２３は、ライン１からライン４までと
同様に走査信号８０４で描画される。つまり、描画図形
２００の輪郭部分は走査速度ｖ_bで、輪郭部分内部は走
査速度ｖ_aで描画を行う。走査速度の切り替えは、判定
フラグ１０２に従って行われる。

【００２２】ここでｖ_aとｖ_bの関係は、ｖ_a＞ｖ_bであ
る。したがって、描画図形２００の輪郭部分の電子ビー
ム露光量は、内側より大きくなり、近接効果補正を行う
ことができる。

【００２３】図２は、図８のライン１２（図２の２０
１）図形を描画する場合における走査信号を示す説明図
である。

【００２４】パターンジェネレータ１より、レジスタ９
には輪郭部分内部を描画する場合の走査速度ｖ_aが、レ
ジスタ１０には輪郭部分を描画する場合の走査速度ｖ_b
が設定される。また、描画ラインの始点座標Ｘ₁と終点
座標Ｘ₄および輪郭部分の幅ΔＸがパターンジェネレー
タ１によって設定され、加算器２で第一の走査速度変更
点Ｘ₂を算出し、減算器３で第二の速度変更点Ｘ₃を算出
する。加算器２および減算器３は、次のような演算を行
う。すなわち、Ｘ₂＝Ｘ₁＋ΔＸ，Ｘ₃＝Ｘ₄−ΔＸここ
で、ΔＸの値は、実験的に求められた値を用いる。

【００２５】演算された走査速度変更座標Ｘ₂およびＸ₃
は、Ｄ／Ａ変換器４および５によりアナログ電圧に変換
し、アナログ比較器６および７に入力され、走査信号１
０１との比較を行い制御回路８を介してセレクタ１１を
制御する。レジスタ９及び１０に設定された走査速度ｖ
_aおよびｖ_bは、セレクタ１１によって選択され、Ｄ／Ａ
変換器１２を介してアナログ積分器１３に入力される。
セレクタ１１を制御することにより、アナログ積分器１
３の入力電圧（または入力電流）を可変し、走査速度信
号の傾斜を変化させることができる。

【００２６】図２の描画ライン２０１を描画する場合を
例にとって動作を説明する。

【００２７】描画ライン２０１では、Ｘ₁からＸ₂までを
走査速度ｖ_bで描画し、Ｘ₂からＸ₃までは、走査速度ｖ_a
で描画し、さらに、Ｘ₃からＸ₄までは、再び走査速度ｖ
_bで描画する。図２では、ｖ_a＞ｖ_bの場合を示す。

【００２８】描画ライン２０１の図形を描画する場合、
描画開始前は、制御回路８によって、セレクタ１１が制
御され、レジスタ１０の内容、すなわち、走査速度ｖ_b
が選択されている。

【００２９】走査開始信号１０３により、アナログ積分
器１３が起動され、走査速度ｖ_bの傾きをもつ走査信号
を出力する。

【００３０】走査信号が描画開始座標Ｘ₁に達すると、
ビームがオンされ、露光が開始される。

【００３１】次に、走査信号が、第一の走査速度変更点
Ｘ₂に達したことをアナログ比較器６によって検出する
と、制御回路８は、セレクタ１１を制御してレジスタ９
の内容すなわち走査速度ｖ_aを選択し、アナログ積分器
１３にｖ_bより大きな入力電圧を印加することによっ
て、走査速度ｖ_aの傾きの走査信号を出力する。

【００３２】さらに、第二の走査速度変更点Ｘ₃に達す
るとアナログ比較器７および制御回路８によりセレクタ
１１がレジスタ１０の走査速度ｖ_bを選択し走査速度ｖ_b
の傾きの走査速度の信号を出力する。

【００３３】最後に走査信号が描画終了点Ｘ₄に達する
とビームがオフされ一ラインの露光を終了する。

【００３４】図２の走査信号２０２は、以上の動作を波
形で示したものであり、ＢＬＫ信号２０３はビームのオ
ン／オフ状態を示し、さらに露光量２０４は、本動作に
おける電子ビームの照射量を示した図である。

【００３５】図３は、図形と近接効果補正の要否を示す
判定フラグ（ＦＬＧ）との関係を示す図である。図中、
ハッチング部が近接効果補正を必要とする図形を示す。

【００３６】ＦＬＧ＝“０００”の場合は、近接効果補
正を必要としない図形もしくは輪郭分解した図形の内側
部分にあたる図形である。ＦＬＧ＝“０００”の場合
は、近接効果補正を必要としない図形であり、走査信号
は、図形全体を走査速度ｖ_aで走査して描画する。

【００３７】ＦＬＧ＝“１００”の場合は、左端の部分
が近接効果補正を必要とする部分であり、近接効果補正
部は走査速度ｖ_bで走査し、走査速度変更点Ｘ₂以降は
走査速度ｖ_aで走査し描画する。

【００３８】以下、ＦＬＧ＝“００１”の場合は、Ｘ₃
までを走査速度ｖ_aで、Ｘ₃以降を走査速度ｖ_bで走査
し、ＦＬＧ＝“１０１”の場合は、Ｘ₂までをｖ_b、Ｘ₂
からＸ₃の間をｖ_a、Ｘ₃以降をｖ_bで走査し描画する。

【００３９】また、ＦＬＧ＝“１１１”の場合は、図形
全体が近接効果補正を必要とする図形であり、走査速度
ｖ_bで全体を描画する。

【００４０】以上のように走査速度を制御する制御回路
８に上記判定フラグ１０２を入力し、走査速度を切り替
えながら描画し、近接効果補正を行う。

【００４１】図４は、本発明の第二の実施例を示すブロ
ック図である。図４は、走査速度変更点の検出をディジ
タル回路で実現したものであり、１６はＡ／Ｄ変換器、
１４および１５はディジタル比較器回路である。

【００４２】走査信号はＡ／Ｄ変換器１６によってディ
ジタル信号に変換され、ディジタル比較回路１４および
１５に入力される。

【００４３】ディジタル比較回路１４は、加算器２から
出力される第一の走査速度変更点Ｘ₂とＡ／Ｄ変換器１
６の出力とを比較し、走査信号がＸ₂以上になった点で
信号を出力する。また、ディジタル比較回路１５は減算
器３の出力とＡ／Ｄ変換器１６の出力とを比較し、走査
信号がＸ₃以上になった点で信号を出力する。

【００４４】以下、図１に示した動作と同様に制御回路
８とセレクタ１１とによって、走査速度の切り替えを行
う。

【００４５】図５は、本発明の第三の実施例を示す図で
ある。この方式は、走査時間計測部１７と走査時間演算
部１８および１９を設け、走査速度変更点Ｘおよび、Ｘ
₃を時間で検出する方法である。

【００４６】カウンタで構成される走査時間計測部１７
は、ビームをオンするタイミングで出力される描画開始
信号５０１によってクリアされ、走査開始から終了まで
の時間ｔ_Sをクロック信号５０２で計数する。

【００４７】一方、走査時間演算部１８は、ｔ₂＝(Ｘ₂
−Ｘ₁)／ｖ_bの演算を行い、描画開始点Ｘ₁から第一の走
査速度変更点Ｘ₂までを走査するのに要する時間ｔ₂を
演算し比較回路２０に入力する。

【００４８】また、走査時間演算部１９は、ｔ₃＝
｛（Ｘ₃−Ｘ₂）／ｖ_a｝＋ｔ₂の演算を行い、描画開始
点Ｘ₁から走査速度変更点Ｘ₃までの走査に要する時間ｔ
₃を演算し比較回路２１に入力する。

【００４９】比較回路２０は、走査時間計測部１７の出
力である走査時間ｔ_Sとｔ₂の比較を行い、ｔ_S≧ｔ₂とな
った時点で走査速度切り替え信号を出力する。比較回路
２１は、走査時間ｔ_Sとｔ₃の比較を行い、ｔ_S≧ｔ₃とな
った時点で走査速度切り替え信号を出力する。

【００５０】比較回路２０および２１の出力は制御回路
８に入力され、制御回路８によってセレクタ１１を図１
で説明した方法により制御することによって走査速度の
変更を行う。

【００５１】以上のように、時間管理によっても走査速
度の変更による近接効果補正ができる。

【００５２】図６は、本発明の第四の実施例を示すブロ
ック図である。この方式は、アナログ積分器２４と、ア
ナログ積分回路で構成した折線発生回路２５とを用い、
加算回路２６で二つの回路の出力を加算することによっ
て走査速度の切り替えを行う方法である。

【００５３】図７は、図６の実施例の動作の説明図であ
る。アナログ積分器２４は、Ｄ／Ａ変換器２２によって
走査速度ｖ_bに相当する電圧が与えられ、走査速度ｖ_bの
走査信号７０１を出力する。

【００５４】一方、折線発生回路２５は、制御回路８か
ら出力される折線制御信号７０４にしたがって、レジス
タ２７とＤ／Ａ変換器２３によって設定された折線傾斜
ｖ_cをもつ走査信号７０２を出力する。走査信号７０１
と折線信号７０２は、加算回路２６によって加算され、
走査信号７０３を出力する。走査信号７０３で描画する
ことにより、７０５に示すような露光量となり、近接効
果が補正される。

【００５５】

【発明の効果】本発明の方法を用いることで、アナログ
積分器を用いた走査信号の走査速度を任意の位置で変更
することが可能となり、スループットを低下させること
なく近接効果を補正することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例を示すブロック図。

【図２】本発明の第一の実施例の動作を示す説明図。

【図３】本発明における走査位置と近接効果の要否を示
す説明図。

【図４】本発明の第二の実施例を示すブロック図。

【図５】本発明の第三の実施例を示すブロック図。

【図６】本発明の第四の実施例を示すブロック図。

【図７】本発明の第四の実施例の動作を示す説明図。

【図８】本発明を用いた描画手順を示す説明図。

【符号の説明】

１…パターンジェネレータ、２…ディジタル加算器、３
…ディジタル減算器、４，５，１２…Ｄ／Ａ変換器、
６，７…アナログ比較器、８…制御回路、９，１０…レ
ジスタ、１１…セレクタ、１３…アナログ積分器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子ビームを収束する手段と、前記収束さ
れた電子ビームの偏向手段と、前記偏向手段の偏向信号
発生手段がアナログ積分器で成る電子ビーム描画装置に
おいて、前記アナログ積分器が積分速度を一走査内の任
意の位置で任意に可変する手段を具備するアナログ積分
器から成ることを特徴とする偏向信号発生装置。
【請求項２】請求項１において、描画パターンの輪郭部
分とその内部との境界を検出し、前記アナログ積分器の
積分速度を変えることで電子ビームの露光量を変化さ
せ、近接効果の補正を行う偏向信号発生装置。
【請求項３】請求項２において、描画パターンの始点座
標および終点座標と前記電子ビームの露光量を変化させ
る輪郭部の幅とにより走査速度変更座標を演算する走査
速度変更座標演算手段と、前記走査速度変更座標をＤ／
Ａ変換する手段を設け、前記アナログ積分器の出力電圧
から前記走査速度変更座標によって定まる走査速度変更
点をアナログ比較手段によって検出する偏向信号発生装
置。
【請求項４】請求項３において、前記アナログ積分器の
出力をＡ／Ｄ変換する手段を設け、さらに前記Ａ／Ｄ変
換された信号と前記走査速度変更座標とを比較するディ
ジタル比較手段を設け、走査速度変更点を検出する偏向
信号発生装置。
【請求項５】請求項３において、描画開始点から描画終
了点までの時間を計測する走査時間計測手段と、偏向信
号が描画開始点から走査速度変更座標まで走査するに要
する時間を求めるための走査速度変更時間演算手段とを
設け、前記走査時間計測手段の出力と前記走査速度変更
時間演算手段の出力とを比較する手段を設け、前記比較
手段の出力によって走査速度を変化させる偏向信号発生
装置。
【請求項６】請求項３において、前記アナログ積分器に
よって発生せしめた走査信号で描画する図形ラインが近
接効果補正領域内の図形ラインであるかどうかを判定す
る判定フラグを設け、前記判定フラグによって図形ライ
ン全体、あるいは、図形ラインの一部の走査速度を変化
させる偏向信号発生装置。
【請求項７】請求項３において、偏向速度に応じたラン
プ波形を出力するためのアナログ積分器からなる走査信
号発生手段と、走査速度を変化させる部分にのみランプ
波形を発生し、走査速度を変化させない部分では前記ラ
ンプ波形の電圧を保持する折線信号発生手段とを具備
し、前記走査信号発生手段と前記折線信号発生手段の出
力を加算することによって走査速度を変化させる偏向信
号発生装置。