JPH0722303A

JPH0722303A - ラインジェネレータを用いた電子線描画装置

Info

Publication number: JPH0722303A
Application number: JP16348593A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Ando; 公明安藤; Masahide Okumura; 正秀奥村; Toshiyuki Morimura; 利幸森村; Matsuo Yamazaki; 松夫山▲崎▼; Masayori Miyata; 正順宮田; Hiroyuki Takahashi; 弘之高橋
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-07-01
Filing date: 1993-07-01
Publication date: 1995-01-24

Abstract

(57)【要約】【目的】アナログ方式のラインジェネレータを用い、
図形内を塗りつぶし描画を行なう電子線描画装置におい
て、各走査ラインの始点終点の位置のバラツキをなく
し、かつ、走査信号の直線性の歪みや偏向系の偏向歪み
などを補正して、微細パターンを高精度に描画できる電
子線描画装置を実現する。【構成】ラインジェネレータを用いて図形内を塗りつ
ぶす電子線描画装置において、描画範囲より大きく偏向
するラインジェネレータ２０５を設け、始点および終点
の設定回路２１０、２１１と、始点および終点の検出回
路２０１、２０２とを設けて偏向信号２５３から描画の
始点終点位置を検出し、これらの始点終点検出信号でブ
ランキング信号発生回路２１７を動作させ、電子ビーム
の照射時間を制御する。また、ラインジェネレータ２０
５の直線性歪み補正回路２０４と偏向歪み補正回路２０
３とを設け、偏向信号の直線性や偏向器の偏向歪みの補
正を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スポット状の電子ビー
ムを用いて図形描画を行なう電子線描画装置に係り、特
に、電子ビームの走査信号の発生手段として、アナログ
方式のラインジェネレータを用いた電子線描画装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】スポット状の電子ビームを用いて、各図
形をラスタスキャン方式で塗りつぶして描画する電子線
描画装置において、スキャン信号（以下、走査信号とい
う）の発生方法としては、アナログ方式とディジタル方
式とがある。例えば、図１８は、アナログ方式による走
査信号発生回路であり、図２１は、ディジタル方式によ
る走査信号発生回路である。

【０００３】ところで、ラインジェネレータを用いるア
ナログ方式は、走査ラインの直線性や、走査信号（偏向
信号）と電子ビームをオン・オフするブランキング信号
とのタイミングの問題、さらには偏向系の歪みの補正方
法などに課題が多く、高い描画精度を得ることが難しか
った。このため、最近は、ディジタル方式が主流となっ
ていた。

【０００４】一方、ディジタル方式は、一般に、図２１
に示すように、カウンタ１８０１とＤＡ変換器１８０２
とを用いて偏向信号１８０５を発生している。この方式
によると、偏向信号１８０５は、図２２に示すように、
階段状に変化し、その各点において偏向の直線性や偏向
歪みなどの各種の補正を加えることができ、描画の高精
度化を図ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなカ
ウンタとＤＡ変換器とを用いたディジタル方式の図形塗
りつぶし偏向信号発生方法では、偏向信号が階段状に変
化するため電子ビームが滑らかに一様の速さで偏向され
ず、したがって、描画ラインの幅方向のエッジに、図２
２の１９０１に示すような、スポットビームの形状によ
る凹凸が生じる。このため、微細パターンの描画精度を
悪化させるという問題があった。このラインの凹凸（エ
ッジラフネス）を改善するためには、カウンタとＤＡ変
換器のビット数を大きくして、偏向信号の階段を細かく
すればよい。しかし、一般に、ビット数の大きいＤＡ変
換器は変換速度が遅く、高速な偏向信号を発生すること
ができないという問題がある。このため、高速描画を行
なうことができなくなる。

【０００６】一方、従来のアナログ方式のラインジェネ
レータでは、図１８に示すごとく、ブランキング信号を
基準にして積分回路を動作させているため、図１９の
（ａ）、（ｃ）部分の波形歪みによって、図２０（ａ）
に示すように、描画ラインの開始点と終了点とが太くな
るという問題がある。また、ラインジェネレータの速度
を変化させると、偏向信号とブランキング信号との時間
的なずれにより、図２０（ｂ）に示すように、描画開始
点と描画終了点とで、ΔＬｓ、ΔＬｅの誤差が生じ、結
果として、始点終点において凹凸が生じる。また、アナ
ログ方式の走査信号発生回路には積分回路が用いられて
いるが、この積分回路に使用されているオペアンプのリ
ーク電流やＣ（コンデンサ）、Ｒ（抵抗）の漏れ電流に
よって、図１９（ｂ）のような直線性に歪みが生じ、ま
た、これを補正することが困難であるという問題があ
る。さらに、一般に、偏向器の偏向歪みの補正は偏向信
号を補正することによって行なうが、アナログ方式によ
る走査信号発生方法では、これに補正を加えることが困
難である。

【０００７】一方、特開昭５５−８００４号公報には、
走査速度によって生じる電子ビームのオン・オフ・タイ
ミングのずれを、走査信号とは別に、ビームのオン・オ
フ制御メモリとカウンタを用いて予測制御を行なう方法
が記載されている。しかし、これは走査信号から直接、
ビームのオン（始点）とオフ（終点）のタイミングを検
出しているものではなく、実験的にタイミングの調整を
行なっている。このため、このタイミングは、温度など
の環境に影響され易いという欠点があった。

【０００８】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、ラインジェネレータを用いたアナログ方式
の走査信号により、スポット状の電子ビームで各図形内
を塗りつぶし描画を行なう電子線描画装置において、各
走査ラインの始点、終点のバラツキをなくし、かつ、走
査信号の直線性歪みや偏向系の偏向歪みを補正すること
を可能にして、微細パターンの高精度描画を可能にした
ラインジェネレータを用いた電子線描画装置を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明では、アナログ方式による走査信号発生方法
として、以下のような手段により実現する。

【００１０】（１）ラインジェネレータ回路として、所
望の偏向電圧より大きな偏向信号電圧を発生させ、その
偏向信号で塗りつぶし偏向器を駆動し、偏向信号電圧か
らブランキング信号を発生する方法として、始点電圧発
生回路と終点電圧発生回路とを設け、偏向信号電圧から
始点電圧および終点電圧をそれぞれ減算し、二つの減算
信号を、増幅器が飽和することなく大きく増幅するため
の振幅制限付き増幅回路を設け、さらに、始点終点に関
する二つの増幅された信号をゼロボルトと比較するため
の比較回路から成る始点検出回路、終点検出回路を設
け、検出された始点位置と終点位置とによってブランキ
ング信号を生成する。

【００１１】（２）上記の始点電圧発生回路および終点
電圧発生回路は、始点および終点の電圧設定レジスタと
ＤＡ変換回路とで構成され、始点終点設定レジスタとＤ
Ａ変換回路との間にそれぞれ加算回路を設け、さらに、
走査速度設定回路に設定された走査速度によって始点お
よび終点を補正するための走査速度補正レジスタまたは
メモリを設け、上記加算回路に入力する。

【００１２】（３）ラインジェネレータの直線性歪みを
補正する回路として、ラインジェネレータの出力信号を
ＡＤ変換する回路と、ＡＤ変換された信号をアドレスと
する直線性歪み補正メモリ回路と、メモリの出力をＤＡ
変換する回路と、ＤＡ変換された信号とラインジェネレ
ータの出力信号とを加算する回路とを設ける。

【００１３】（４）偏向歪みの補正を行なう回路とし
て、ラインジェネレータの出力信号をＡＤ変換する回路
によりＡＤ変換された信号と、ラインジェネレータによ
る偏向とは直交する方向の偏向信号データとをアドレス
とする偏向歪み補正メモリと、該メモリの出力をＤＡ変
換した信号とラインジェネレータの出力信号とを加算す
るための加算回路とを設ける。

【００１４】（５）ラインジェネレータを用いた電子線
描画装置において、一方向の偏向信号はラインジェネレ
ータ回路により、もう一方向の偏向信号はＤＡ変換器に
よる階段状のステップ電圧発生回路により、さらに、描
画図形の長手方向がＸ方向かＹ方向かを判定する回路を
設け、上記ラインジェネレータ出力とステップ電圧出力
とを、Ｘ偏向器とＹ偏向器とに切り替えて出力する回路
を設ける。

【００１５】（６）４５度の斜めの図形を描画する手段
として、ラインジェネレータ信号の極性を反転させる回
路を設け、ラインジェネレータの出力、または、その反
転信号を切り替えて、Ｘ、Ｙ双方の偏向器に同時に出力
する構成とし、１ラインの走査終了毎にＸまたはＹのい
ずれか一方、または両方のラインジェネレータ信号に階
段状のステップ電圧を加算する回路を設け、さらに、走
査速度を補正する回路を設ける。

【００１６】（７）任意角度の図形を描画するために、
始点電圧設定回路および終点電圧設定回路にそれぞれメ
モリを設けて描画図形に対応した始点終点の座標をあら
かじめ設定しておき、１ラインの描画が終了する毎に、
上記メモリのアドレスを更新する手段を設ける。

【００１７】

【作用】上記のラインジェネレータを用いた電子線描画
装置では、以下のように、それぞれ作用する。

【００１８】（１）ラインジェネレータ回路は、所望の
偏向電圧より大きな偏向信号電圧を発生させ、塗りつぶ
し偏向器を駆動する。始点検出回路および終点検出回路
は、偏向信号電圧を入力として、始点電圧発生回路と終
点電圧発生回路とによって発生する始点電圧と終点電圧
を、それぞれ偏向信号電圧から減算し、さらに、この二
つの減算信号を、それぞれ振幅制限付き増幅回路によっ
て、増幅器を飽和させることなくゼロボルト近傍を大き
く増幅した後、比較回路でゼロボルトと比較することに
よって描画の始点位置と終点位置とを高精度に検出す
る。この始点検出信号および終点検出信号の論理積によ
ってブランキング信号を発生させる。

【００１９】（２）上記の始点電圧発生回路および終点
電圧発生回路は、描画装置の描画データ発生回路によっ
て設定された始点終点データと、走査速度による検出誤
差を補正するためのデータが格納された走査速度補正レ
ジスタ（あるいはメモリ）のデータとを加算し、ＤＡ変
換回路でアナログ信号に変換し、始点電圧および終点電
圧を発生する。一方、ラインジェネレータの走査速度
は、描画装置の露光時間制御回路により設定されるが、
走査速度に対応した始点終点検出誤差データは、あらか
じめ走査速度補正レジスタ（あるいはメモリ）に格納し
ておき、設定された走査速度によって走査速度補正レジ
スタ（あるいはメモリ）の内容を参照し、始点および終
点の検出電圧を補正する。

【００２０】（３）ラインジェネレータの直線性歪み補
正は、ラインジェネレータの出力信号をＡＤ変換した信
号をアドレスとして直線性歪み補正メモリをアクセス
し、このメモリの出力をＤＡ変換してラインジェネレー
タの出力信号に加算することによって行なう。なお、直
線性歪み補正メモリには、下記に示す方法により、あら
かじめラインジェネレータの直線性を測定し、直線性歪
み補正データとして入力しておく。

【００２１】ラインジェネレータの直線性歪みを測定し
補正する第一の手段は、まず、直線性歪み補正メモリの
内容をゼロクリアした後、始点レジスタまたは終点レジ
スタの設定値を一定のステップで変化させ、各々のステ
ップにおける走査開始点から始点あるいは終点を検出す
るまでの時間を測定し、理想的なラインジェネレータに
おける各ステップに対応した時間との誤差を求め、その
誤差を補正するように直線性歪み補正メモリにデータを
格納するものである。

【００２２】ラインジェネレータの直線性歪みを補正す
る第二の手段は、試料上に規則的に配列された標準マー
クをラインジェネレータ信号によって電子ビームで走査
し、標準マークを走査して得られる検出信号の時間間隔
を測定することよって、ラインジェネレータの直線性歪
み補正データを算出し、直線性歪み補正メモリにデータ
を格納するものである。

【００２３】（４）偏向歪みの補正は、ラインジェネレ
ータの出力信号（例えばＸ偏向信号）をＡＤ変換した信
号と、ラインジェネレータの出力信号と直交する方向の
偏向信号、例えば階段状に変化する偏向信号データ（例
えばＹ偏向信号）、とをアドレスとする偏向歪み補正メ
モリを備え、該メモリの出力をＤＡ変換した信号とライ
ンジェネレータの出力信号とを加算する回路によって、
あらかじめ計測し求められた偏向歪み補正データを偏向
信号にアナログ加算することによって、電子光学系の偏
向器による偏向歪みの補正を行なう。

【００２４】ここで、偏向歪み補正データは、上記の標
準マークを使用し、マーク上を電子ビームで走査して偏
向歪みを測定するマーク検出法によって求める。

【００２５】（５）ラインジェネレータを用いた電子線
描画装置において、一方向の偏向信号はラインジェネレ
ータを使用し、もう一方向の偏向信号はＤＡ変換器によ
る階段状のステップ電圧発生回路を使用し、図形データ
から描画図形の長手方向がＸ方向かＹ方向かを判定する
ことによって、ラインジェネレータ出力とステップ電圧
出力とを切り替えてＸおよびＹの偏向器を駆動し、常
に、図形の長手方向の偏向にラインジェネレータ信号を
用いるようにする。

【００２６】（６）ラインジェネレータ信号を反転させ
る回路を設け、ラインジェネレータ信号あるいはその反
転信号を選択してＸ、Ｙの偏向器に同時に加える構成と
し、一ライン走査終了毎にＸまたはＹのいずれか一方、
または両方のラインジェネレータ信号に階段状に変化す
るステップ電圧を加算することで、平行四辺形や４５度
方向の斜め図形の描画を行なう。

【００２７】ここで、４５度の斜め図形を描画する場合
には、走査速度が、ＸあるいはＹ方向を走査する場合の
√２倍となるため、走査速度補正回路を設け、Ｘ、Ｙ各
偏向器による走査速度が１／√２によるように補正す
る。

【００２８】（７）始点電圧発生回路と終点電圧発生回
路の始点終点位置データ格納用として、それぞれメモリ
回路を設け、それぞれのメモリに、図形に対応した複数
の始点終点位置をあらかじめ設定しておき、カウンタに
よってライン数を計数し、一ラインの描画が終了する毎
に上記のメモリのアドレスを更新し、一ラインの長さと
位置を変化させるように動作することによって、任意角
度の図形の描画を行なう。

【００２９】

【実施例】図２は、本発明に係るラインジェネレータを
用いた電子線描画装置の一構成を示す図である。制御計
算機１はパターンメモリ２に描画データを転送し、描画
データは、描画データ発生回路３と露光時間制御回路４
によって、図形位置データ１０１、図形の幅と高さデー
タ１０２、および、露光時間に関するデータ１０３に変
換される。図形位置データ１０１は、ＸＹＤＡＣ（Ｘお
よびＹのＤＡ変換器）５と偏向アンプ７を介して、位置
決め偏向器１２を駆動する。一方、図形の幅と高さのデ
ータ１０２は、ラインジェネレータ６に入力され、露光
時間制御回路４によって出力される露光時間に関するデ
ータを用いて、塗りつぶし偏向データ１０４とブランキ
ング信号（ビーム照射制御信号）１０５を発生する。塗
りつぶし偏向データは偏向アンプ８を介して塗りつぶし
偏向器１３を駆動し、ラスタスキャンによる塗りつぶし
偏向を行う。また、ブランキング信号１０５は、ブラン
キングアンプ９とブランキング電極１４とによって電子
ビームのオンオフ制御を行なう。描画されるウエハ１６
は、電子線描画装置の鏡体１１の中のステージ１５に搭
載されており、ステージは、ステージ制御回路１０によ
って駆動される。この中で、本発明は、主として図２の
ラインジェネレータ６に関するものである。

【００３０】図１は、ラインジェネレータ６の詳細構成
を示す図であり、本発明の一実施例を示す図である。ま
た、図３は、塗りつぶし偏向信号とブランキング信号と
の関係を示す図である。

【００３１】塗りつぶし偏向信号は、図１の走査信号発
生部２０５で発生し、加算回路２０６、２０７を介して
偏向器１３に出力される。走査信号発生部２０５は、走
査速度設定回路２０８とＤＡ変換器２０９とによって設
定された走査速度をもとに、アナログ方式の積分回路で
構成した鋸歯状波発生回路によって、所望の描画図形よ
り広い範囲の偏向を行なう鋸歯状波走査信号２５０を発
生する。

【００３２】一方、ビームの照射制御を行うブランキン
グ信号は、偏向信号２５３を用いて、始点検出回路２０
１と終点検出回路２０２およびブランキング信号発生回
路２１７によって発生する。

【００３３】始点検出回路２０１は、始点設定回路２１
０に設定された始点電圧データ３０３を加算回路２１３
を介してＤＡ変換器２１４でアナログ信号に変換し、偏
向信号２５３との比較を行ない始点検出信号を出力す
る。終点検出回路２０２は、終点設定回路２１１に設定
された終点電圧データ３０４を加算回路２１５を介して
ＤＡ変換器２１６でアナログ信号に変換し、偏向信号２
５３との比較を行なうことによって、終点検出信号を出
力する。始点終点検出回路で検出された信号は、ブラン
キング信号発生回路２１７で論理演算を行ない、図３に
おけるブランキング信号３０２を出力する。なお、図１
では、描画図形の位置決め偏向に関する回路は省略して
ある。

【００３４】図４は、走査信号発生部２０５の構成を示
す図である。走査信号２５０は、走査速度設定回路２０
８とＤＡ変換器２０９で指定された速度指令電圧２４１
１に従い、オペアンプと抵抗Ｒ１、コンデンサＣとで構
成された積分回路２４０１によって発生する。また、オ
ペアンプ２４０３と抵抗Ｒ２は、走査信号を走査開始電
圧に保持するための回路である。ここで、抵抗Ｒ１とＲ
２の抵抗値は、Ｒ１≫Ｒ２とする。走査開始電圧設定回
路２４０５とＤＡ変換器２４０６は、走査開始電圧を指
定する回路である。また、走査終了電圧設定回路２４０
７とＤＡ変換器２４０８は、走査終了電圧を指定する回
路である。フリップフロップ２４０２は、走査開始信号
２４１２によってセットされ、走査終了信号２４１５に
よってリセットされることによってＳＷ３をオン・オフ
する。

【００３５】図５は、走査信号発生部の動作を示す図で
ある。一例として、２５０１に示すラインを描画する場
合について図４と図５とを用いて説明する。

【００３６】走査開始電圧２４１３は、走査開始電圧設
定回路２４０５とＤＡ変換器２４０６とによって始点電
圧３０３より低い電圧が設定され、オペアンプ２４０３
によって走査信号２５０との演算が行なわれる。走査開
始以前は、フリップフロップ２４０２はリセットされて
おり、ＳＷ３はオフ状態にある。オペアンプ２４０３の
出力は抵抗Ｒ２を介して積分回路の入力に接続され、走
査信号の電圧を走査開始電圧と等しくなるように制御す
る。走査開始信号２４１２によってフリップフロップ２
４０２がセットされると、ＳＷ３がオン状態となり、速
度指令電圧２４１１に従って積分回路が動作し、走査信
号を出力する。一方、走査終了電圧設定回路２４０７と
ＤＡ変換器２４０８とによって、終点電圧３０４より高
い走査終了電圧２４１４が設定されており、コンパレー
タ２４０４によって、走査信号との比較を行なう。コン
パレータ２４０４は、走査信号が走査終了電圧以上にな
ると、フリップフロップ２４０２にリセット信号２４１
５を出力する。フリップフロップがリセットされると、
ＳＷ３はオフ状態となり走査信号の出力を停止する。

【００３７】図６は、本発明の手段（１）に係わる、始
点終点検出回路（図１の２０１、２０２に相当）の構成
を示す図である。走査信号２５３は、減算器４０１に入
力され、始点あるいは終点電圧４１０との減算を行い、
始点あるいは終点電圧に対応した点がゼロボルトとなる
ような走査信号（Ａ）が出力される。信号（Ａ）は、増
幅器４０２を通り、コンパレータ４０３によってゼロボ
ルトとの比較を行い、始点または終点検出信号４１１を
出力する。

【００３８】しかし、走査速度を変化させた場合に、コ
ンパレータ４０３は入力信号の傾斜によって検出バラツ
キ（ジッタ）が生じるという問題がある。

【００３９】図９は、従来のアナログコンパレータの動
作を示す図である。従来のアナログコンパレータでは、
コンパレータレベルＶｔｈに対して、コンパレータ自身
にΔＶｔｈの検出幅を持つため、速度が遅く傾斜が緩や
かな走査信号７０２を入力すると、コンパレータ出力は
７０３に示すようにΔＴの検出バラツキ（ジッタ）が生
じる。この問題を解決するためには、７０１に示すよう
に、コンパレータに入力される信号の傾斜を急峻にすれ
ばよい。信号の傾斜を急峻にする方法としては、コンパ
レータに入力される信号をゲインの大きい増幅器で増幅
する方法がある。しかし、増幅器のゲインを大きくする
と、増幅器が飽和してしまうという問題が生じる。

【００４０】この問題を解決するために、本発明は増幅
器４０２を、図７に示すように、増幅器の帰還回路にダ
イオードを用いて出力の振幅を制限する振幅制限付き増
幅回路とすることで、走査信号を大きく増幅できるよう
にした。図７は、この振幅制限付き増幅器４０２の構成
図である。振幅制限付き増幅器は、オペアンプとダイオ
ード、抵抗から成る２段のリミッタアンプ５０１および
５０２で構成する。減算器４０１の出力（Ａ）における
信号（ａ）は、１段目のリミッタアンプ５０１でゼロボ
ルト近傍のみを増幅し、（Ｂ）点において、波形（ｂ）
を出力し、さらに、２段目のリミッタアンプ５０２で、
同様な増幅を行ない、（Ｃ）点において、波形（ｃ）を
出力する。

【００４１】以上の方法により、走査速度に伴う、コン
パレータ入力波形の傾きの差は少なくなり、従来、走査
速度の大小によって始終点検出信号に時間的なずれ（ジ
ッタ）を生じるという問題は解決される。これらのリミ
ッタアンプを複数段接続することで、コンパレータの検
出精度が、さらに向上することはいうまでもない。図１
に示した始点検出回路２０１および終点検出回路２０２
は、それぞれ図６、図７に示す回路で構成されている。

【００４２】図８は、始点終点検出回路の動作を示す波
形図である。

【００４３】走査信号２５３は、始点検出回路の増幅器
４０２によって波形６０１を出力し、終点検出回路の増
幅器によって波形６０２を出力する。さらに、始点検出
回路および終点検出回路のそれぞれのコンパレータ４０
３の出力を図１のブランキング信号発生回路２１７に入
力し、ブランキング信号３０２を出力する。

【００４４】図１に示す走査速度補正部２１２は、本発
明の手段（２）に係わり、走査速度による始点終点検出
の誤差を補正する回路である。

【００４５】始点検出回路２０１、終点検出回路２０２
およびブランキング信号発生回路２１７は、一定の遅延
時間があるため、走査速度が遅い場合にはこの遅延は無
視できるが、走査速度が速い場合にブランキング信号の
遅れにより、描画結果がずれるという問題がある。この
問題を解決するために、本発明は、走査速度補正部２１
２を設け、走査速度の大きさや走査方向によって生じ
る、始点および終点のずれ量を、補正値としてあらかじ
め設定しておき、始点終点それぞれの補正値を加算回路
２１３、２１５によって加算し、始点終点位置のずれを
補正する。

【００４６】図１に示す直線性歪み補正信号発生部２０
４は、本発明の手段（３）に係わり、走査信号発生部２
０５で発生した鋸歯状波の波形の歪みを補正する回路で
ある。

【００４７】走査信号発生部２０５で発生した鋸歯状波
（走査）信号は、積分回路を構成するオペアンプの特性
やＣ（コンデンサ）Ｒ（抵抗）のリーク電流などによっ
て、図１９の（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すような直線性歪
みが生じる。本発明の方法では、図１９の（ａ）（ｃ）
の歪みは問題とならないが、（ｂ）の歪みについては問
題となるため、補正を行なう必要がある。走査信号の直
線性歪み補正は、後に述べる方法によってあらかじめ歪
みの量を測定し、図１の直線性歪み補正信号発生部２０
４に格納しておき、加算回路２０６で補正演算を行な
う。

【００４８】図１０は直線性歪み補正信号発生部２０４
の構成を示す図である。直線性歪みの補正は、あらかじ
め、メモリ８０２に歪み補正データを格納しておき、走
査信号２５０をＡＤ変換器８０１でディジタル信号に変
換し、これをメモリ８０２のアドレスとして補正データ
を読みだし、ＤＡ変換器８０３でアナログ信号に変換
し、補正信号２５２を加算器２０６で加算し、直線性歪
みを補正した偏向信号２５３を得る。

【００４９】メモリ８０２に格納する直線性歪み補正デ
ータの算出は、次に述べる二つの方法で行なう。

【００５０】歪み補正データを算出する第一の方法は、
始点検出回路または終点検出回路のいずれかを使用し
て、直線性を測定する方法である。図１１に直線性測定
回路の一例を示す。また、図１２、図１３は、直線性測
定回路の動作を説明する図である。

【００５１】走査信号の歪み測定は、始点コンパレータ
１１０１（図１の２０１に相当）とカウンタ１１０２を
用いて行ない、結果を制御計算機１に入力し、制御計算
機１で補正メモリ８０２のデータを算出する。走査信号
２５０は、始点コンパレータ１１０１に入力され、始点
設定回路２１０に指定された値との比較を行ない、走査
開始信号１２０１から始点を検出するまでの間ＯＮとな
るＧＡＴＥ信号１２０３を生成する。カウンタ１１０２
は、図１２に示すように、ＧＡＴＥ信号１２０３がＯＮ
となっている時間をクロック１２０４により計数し走査
開始から始点が検出されるまでの時間Ｔを求める。以上
の動作を、始点の設定値を一定間隔で順次変化させなが
ら、各点に対する時間Ｔを求める。

【００５２】例えば、図１３に示すように、走査信号１
５０がひずんでいたとすれば、設定された始点データの
隣合う値の差Ｖｓは一定であるのに対して、測定された
時間Ｔの差はＴ１〜Ｔ４までそれぞれ異なる。制御計算
機１では、このＴ１〜Ｔ４について、設定値Ｖｓに対応
する理論値Ｔ０との偏差を求め、その偏差を補正すべき
電圧データに変換して補正メモリ８０２に格納する。

【００５３】歪み補正データを求める第二の手段は、標
準マーク上を電子ビームで走査して行なうものである。
図２５に標準マークを用いた直線性歪み補正方法の一例
を示す。

【００５４】標準マークを用いて走査信号の直線性を測
定する場合には、直線性歪み補正信号発生部の補正メモ
リ８０２の内容をクリアしておき、試料面上に規則的に
配列された標準マーク２６０１上を走査信号２５３によ
って電子ビームで走査し、二次電子検出器などで検出さ
れる検出信号２６０２のマーク間隔の時間Ｔ１〜Ｔｎ、
および、走査開始点から第一のマークまでの時間Ｔｓと
最後のマークから走査終了までの時間Ｔｅを求め、求め
られたそれぞれの時間から走査信号の直線性を計算し、
直線性を補正するデータに変換して補正メモリ８０２に
格納する。

【００５５】図１４は、アナログ方式のラインジェネレ
ータと、レジスタとＤＡ変換器で構成するディジタル方
式の偏向信号発生回路とを組み合わせて使用する場合の
一実施例である。

【００５６】図１４は、本発明の手段（５）に係わり、
アナログ方式のラインジェネレータと、レジスタとＤＡ
変換器とによるディジタル方式とを、制御信号２００７
によって切り替え、描画図形の長手方向の偏向信号とし
て、ラインジェネレータ信号を選択して出力する回路で
ある。但し、走査信号の直線性歪み補正回路や偏向歪み
の補正回路は省略してある。また、図１５は、図１４を
用いたときの偏向信号の波形を示す図である。

【００５７】レジスタ２００１、ＤＡ変換器２００２
は、ディジタル方式のＸ偏向信号発生回路であり、レジ
スタ２００３、ＤＡ変換器２００４は、ディジタル方式
のＹ偏向信号発生回路である。また、走査信号発生回路
２０５は、アナログ方式のラインジェネレータである。
ディジタル方式の偏向信号２００５、２００６とアナロ
グ方式の偏向信号２５０を、ＳＷ１、ＳＷ２で選択する
ことによって、図１５に示すような偏向信号を発生する
ことができる。図１５（ａ）は、ＳＷ１でラインジェネ
レータ信号２５０を、ＳＷ２でＹ偏向信号２００６を選
択し、Ｘ軸の偏向信号としてアナログ方式のラインジェ
ネレータ信号を、Ｙ軸の偏向信号としてディジタル方式
の偏向信号を出力した場合の波形である。以下、（ｂ）
は、Ｘ偏向信号にディジタル方式の偏向信号を、Ｙ偏向
信号にアナログ方式のラインジェネレータ信号を選択し
た場合の波形、（ｃ）は、ＸＹ両方の偏向信号にライン
ジェネレータ信号を選択した場合の波形、（ｄ）は、Ｘ
Ｙ両方の偏向信号にディジタル方式の偏向信号を選択し
た場合の波形である。

【００５８】電子線描画装置は、偏向器に起因するゲイ
ンや回転など、高次の偏向歪み補正を行なう必要があ
る。一般に、偏向歪みの計測はマーク検出法によって行
なう。マーク検出は、電子ビームをディジタル方式の偏
向信号を用いて偏向し、各偏向点に対する反射電子の大
きさを計測する方法がよく知られている。本発明方式を
用いた場合のマーク検出は、図１５（ｄ）のディジタル
方式の偏向信号を用いる。

【００５９】図１の偏向歪み補正信号発生部２０３は、
本発明の手段（４）に係わる、偏向器の偏向歪みを補正
するための回路である。図１６は、偏向歪み補正信号発
生部２０３の詳細構成の一例を示す図である。Ｘ偏向信
号にラインジェネレータによる偏向信号を用い、Ｙ偏向
信号にディジタル方式の偏向信号を用いた場合の例であ
る。

【００６０】偏向歪みの補正は、ＸＹ二つの偏向信号を
用いて二次元で行なう。まず、Ｘ偏向信号の補正につい
ては、走査信号発生部（ラインジェネレータ）２０５か
ら出力される走査信号をＡＤ変換器９０２でディジタル
信号に変換し、レジスタ９０１に設定されたＹ偏向デー
タ９１１と共に、Ｘ歪み補正用メモリ９０４のアドレス
に入力する。Ｘ歪み補正用メモリ９０４には、あらかじ
めＸ偏向の歪み補正データが格納されており、アドレス
に入力された前記Ｘ偏向データとＹ偏向データによっ
て、補正データが読みだされ、ＤＡ変換器９０６でアナ
ログ信号に変換され、加算器２０７により、直線性歪み
補正を行なったＸ偏向信号２５３と加算して、Ｘ偏向歪
み補正出力９１３を出力する。

【００６１】一方、Ｙの偏向信号についても、Ｙ歪み補
正用メモリ９０３に格納されているＹ偏向の歪み補正デ
ータによって、加算回路９０７で補正演算を行ない、Ｄ
Ａ変換器９０５を介してＹ偏向歪み補正出力９１２を出
力する。Ｙの偏向歪み補正は、ディジタル回路で加算す
る方法であるが、アナログ加算回路によっても実現でき
る。ここで、歪み補正用メモリ９０３、９０４に格納す
る補正データは、標準マークを用いたマーク検出によっ
て求められる。また、図１７は、偏向歪み補正を行なっ
た描画結果を示す図である。偏向歪み補正を行なう前に
１００１のように回転していた描画結果は、偏向歪み補
正を行なうことによって回転が補正され、１００２のよ
うに正しく描画される。

【００６２】図２３は、本発明の手段（６）に係わる、
４５度方向の斜め図形を描画する場合の一実施例であ
る。ただし、図２３では、直線性歪み補正回路２０４や
偏向歪み補正回路２０３は省略してある。

【００６３】走査信号発生部２０５の出力２５３は、極
性反転回路２２０５を介してセレクタ２２０１および２
２０２に入力する。レジスタ２２０６、ＤＡ変換器２２
０７は、Ｘ方向のステップ電圧を、レジスタ２２０８、
ＤＡ変換器２２０９は、Ｙ方向のステップ電圧を発生す
る回路である。セレクタ２２０１、セレクタ２２０２
は、図種に従って選択信号Ｓ１、Ｓ２により制御され
る。例えば、セレクタ２２０１で極性反転回路の出力２
２００を選択し、セレクタ２２０２では走査信号発生回
路の出力２５３を選択して、それぞれの出力でＸ偏向器
とＹ偏向器を駆動することによって、＋１３５度の斜め
線を描画することができる。１ラインの斜め線の描画が
終了した後、Ｘ方向ステップ電圧２００４、Ｙ方向ステ
ップ電圧２００５により、それぞれビーム幅の１／√２
に相当する＋方向電圧を出力させ、加算器２２０３、２
２０４で偏向信号と加算し、次のラインを描画する。こ
の動作を順次繰り返すことによって、＋１３５度の四角
形２２１１に示す図形が描画できる。

【００６４】以下、セレクタ２２０１、２２０２を選択
することと、ステップ電圧発生回路の構成要素であるレ
ジスタ２２０６、ＤＡ変換器２２０７、レジスタ２２０
８、ＤＡ変換器２２０９を用いて、＋あるいは−のステ
ップ電圧を発生することによって、＋４５度図形２２１
０、＋１３５度図形２２１１、−１３５度図形２２１
２、−４５度図形２２１３をそれぞれ描画することがで
きる。また、上記の説明は、ステップ電圧をＸＹ両方に
加算した例であるが、ステップ電圧をＸあるいはＹのど
ちらか一方に加算することによって、４５度の並行四辺
形の図形を描画することもできる。

【００６５】上記の方法で、４５度方向に電子ビームを
走査すると、ＸあるいはＹ方向に走査する場合に比べ、
電子ビームの走査速度が√２倍速くなる。この問題を解
決するために、図２３に示すように、走査速度設定回路
２０８と走査信号発生回路２０５の間に、走査速度補正
回路２２３０を設け、４５度の図形を描画する場合に
は、指定された走査速度に対して１／√２の速度になる
ように走査速度の補正を行なう。

【００６６】図２４は、本発明の手段（７）に係わり、
任意角度の四角形を描画する場合の一実施例である。つ
まり、任意角度の図形は、走査信号の始点と終点の位置
を、ライン毎に変化させることによって実現する。

【００６７】任意角度の図形の始点座標および終点座標
は、それぞれ、始点座標メモリ２３０１と終点座標メモ
リ２３０２に格納される。セレクタ２３０３、２３０４
は通常の四角形と任意角度の四角形とを切り替えるため
の選択回路である。また、カウンタ２３０５はライン番
号を計数するカウンタである。

【００６８】任意角度の四角形は、任意角図形選択信号
２３１２によりセレクタ２３０３、２３０４を制御し、
それぞれ、始点座標メモリ２３０１と終点座標メモリ２
３０２を選択する。始点座標メモリと終点座標メモリ
は、図種指定信号２３１１とラインカウンタ２３０５の
出力をアドレスとして、各ラインごとの始点座標と終点
座標を出力する。出力された始点終点座標は、セレクタ
２３０３、２３０４を通り、加算回路２１３、２１５お
よびＤＡ変換器２１４、２１６を介して、始点検出回路
２０１と終点検出回路２０２に入力され、それぞれのラ
インにおける始点終点位置を検出し、ブランキング信号
を生成して描画を行なう。２３１４は、任意角度の描画
図形の一例である。

【００６９】以上に述べた本発明に係る実施例によれ
ば、アナログ方式のラインジェネレータを用いた電子線
描画装置において、図形描画の始点終点の高精度化、各
種歪みの補正、４５度の斜め図形をはじめとする任意角
度の図形の描画などが可能となり、多機能で、かつ、高
速、高精度の電子線描画が可能になる。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る電子
線描画装置では、アナログ方式によるラインジェネレー
タを用いているため、ディジタル方式のラインジェネレ
ータのようなラインエッジの凹凸がなくなり、高速で高
精度な描画が可能になる。

【００７１】また、本発明によるラインジェネレータで
は、ライン走査の始点および終点の検出精度が著しく向
上したことにより、ラインの走査方向に対する長さのバ
ラツキや始点終点近傍における線幅の不均一がなくな
り、また、走査信号の直線性の歪み補正や偏向器の偏向
歪み補正が可能となり、さらに、４５度の斜め図形をは
じめ任意角度の図形描画も可能になるなど、従来技術に
よるラインジェネレータの欠点が全て取り除かれ、多機
能で、高速、高精度の電子線描画が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るラインジェネレータの一実施例を
示す回路構成図である。

【図２】本発明に係るラインジェネレータを用いた電子
線描画装置の一構成図である。

【図３】塗りつぶし偏向信号とブランキング信号との関
係を示す図である。

【図４】走査信号発生部の回路構成を示す図である。

【図５】走査信号発生部の動作を説明する図である。

【図６】始点終点検出回路の構成を示す図である。

【図７】振幅制限付き増幅回路の構成を示す図である。

【図８】始点終点検出回路の動作を説明する図である。

【図９】アナログコンパレータの動作を説明する図であ
る。

【図１０】直線性歪み補正信号発生回路の詳細構成を示
す図である。

【図１１】直線性測定回路の一構成を示す図である。

【図１２】直線性測定回路の動作を説明する図である。

【図１３】直線性歪みデータの検出法を説明する図であ
る。

【図１４】アナログ方式のラインジェネレータとディジ
タル方式の走査回路とを組み合わせた一実施例を示す図
である。

【図１５】ラインジェネレータとディジタル方式とを組
み合わせた場合の偏向信号波形を示す図である。

【図１６】偏向歪み補正信号発生回路の詳細構成を示す
図である。

【図１７】偏向歪み補正を行なった描画結果を示す図で
ある。

【図１８】従来のアナログ方式のラインジェネレータの
回路構成を示す図である。

【図１９】従来方式の偏向信号の直線性歪みを説明する
波形図である。

【図２０】従来方式のラインジェネレータによる描画結
果の一例を示す図である。

【図２１】従来のディジタル方式の走査信号発生回路の
構成を示す図である。

【図２２】ディジタル方式の偏向信号波形と描画結果を
示す図である。

【図２３】４５度の斜め図形を描画する場合の回路構成
の一実施例を示す図である。

【図２４】任意角度の四角形を描画する場合の回路構成
の一実施例を示す図である。

【図２５】マーク検出による走査信号の直線性歪み補正
方法を示す図である。

【符号の説明】

１…制御計算機（ＣＰＵ）２…パターンメモリ３…描画データ発生回路４…露光時間制御回路５…ＸＹ偏向ＤＡＣ６…ラインジェネレー
タ回路１２…ＸＹ位置決め偏向器１３…塗りつぶし偏向
器１４…ブランキング電極１５…ステージ１６…ウエハ２０１…始点検出回路２０２…終点検出回路２１７…ブランキング
信号発生回路２０３…偏向歪み補正信号発生部２０４…直線性歪み補正信号発生部２０５…走査信号発生部（ラインジェネレータ）２０６、２０７…加算回路２０８…走査速度設定
部２０９、２１４、２１６…ＤＡＣ２１０…始点設定部２１１…終点設定部２１２…走査速度補正部２１３、２１５…加算
器２５２…直線性歪み補正信号２５３…走査信号また
は偏向信号２５４…偏向歪み補正信号３０２…ブランキング
信号３０３…始点電圧３０４…終点電圧４０１…減算器４０２…増幅器４０３…コンパレータ５０１、５０２…振幅制限付き増幅器８０１…ＡＤ変換器８０２…直線性歪み補
正メモリ８０３…ＤＡ変換器９０１…レジスタ９０２…ＡＤ変換器９０３、９０４…偏向歪み補正メモリ９０５、９０６…ＤＡ変換器９０７…加算器１４０１…積分回路１８０１…カウンタ１８０２…ＤＡ変換器１８０３…増幅器１８０５…ディジタル方式の偏向信号２２０１、２２０２…セレクタ２２０５…反転増幅器２２０６、２２０８…レジスタ２２０７、２２０９…
ＤＡ変換器２３０１…始点メモリ２３０２…終点メモリ２３０３、２３０４…セレクタ２３０５…カウンタ２３１４…任意角描画図形２６０１…標準マーク２６０２…マーク検出信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山▲崎▼ 松夫東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者宮田正順東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者高橋弘之東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】描画すべき各図形の位置に電子ビームを位
置決めする偏向手段と、上記図形の内部をスポット電子
ビームをラスタスキャンして塗りつぶすため、走査信号
発生手段と走査速度設定手段とからなるアナログ方式の
ラインジェネレータを用いた偏向手段と、該ラインジェ
ネレータの始点と終点とを検出して上記電子ビームをオ
ン・オフする電子ビームブランキング信号発生手段とを
有する電子線描画装置において、上記ラインジェネレー
タは上記電子ビームを描画図形よりも広い範囲で走査す
るように偏向信号を発生して塗りつぶし偏向器を駆動さ
せ、さらに、上記図形の一端に相当する始点に対する電
圧発生手段と他端に相当する終点に対する電圧発生手段
とを具備し、かつ、上記偏向信号の電圧から該始点電圧
および終点電圧をそれぞれ減算し、上記二つの減算信号
のゼロボルト付近を大きく増幅するためにそれぞれ振幅
制限付き増幅手段を具備し、該増幅手段により増幅され
た上記二つの減算信号をゼロボルトと比較することによ
って描画の始点と終点とを検出し、該始点終点検出信号
によってブランキング信号を発生する上記電子ビームブ
ランキング信号発生手段を有することを特徴とするライ
ンジェネレータを用いた電子線描画装置。
【請求項２】上記始点電圧発生手段および上記終点電圧
発生手段は始点終点電圧を設定するための始点終点レジ
スタとＤＡ変換器とからなり、該始点終点レジスタと該
ＤＡ変換器との間にそれぞれ加算器を設け、上記走査速
度設定手段の出力に走査速度に対応した補正値を格納し
た走査速度補正レジスタまたはメモリを設け、該補正レ
ジスタまたはメモリの出力を上記加算器に入力して上記
ラインジェネレータの走査速度に対応して始点および終
点の検出位置を補正することを特徴とする請求項１に記
載のラインジェネレータを用いた電子線描画装置。
【請求項３】上記ラインジェネレータの出力信号をＡＤ
変換し、該ＡＤ変換された信号をアドレスとする直線性
歪み補正データが格納された直線性歪み補正メモリと、
該メモリの出力をＤＡ変換した信号と上記ラインジェネ
レータの出力信号とを加算する手段を設けたことを特徴
とする請求項１または２に記載のラインジェネレータを
用いた電子線描画装置。
【請求項４】上記ラインジェネレータの直線性歪み補正
は、上記直線性歪み補正メモリの内容をゼロクリアし
て、始点メモリまたは終点メモリの設定値を一定のステ
ップで変化させ、走査開始点から上記各ステップに対応
した始点あるいは終点検出信号までの時間を測定し、該
測定時間と理想的なラインジェネレータにおける上記時
間との差分を求め、該差分値に基づいて直線性歪み補正
データを作成することを特徴とする請求項３に記載のラ
インジェネレータを用いた電子線描画装置。
【請求項５】上記ラインジェネレータによる偏向信号を
ＡＤ変換し、該ＡＤ変換されたデータと上記ラインジェ
ネレータによる偏向とは直交する方向の偏向信号データ
とをアドレス入力とする偏向歪み補正メモリと、該メモ
リの出力をＤＡ変換した信号と上記ラインジェネレータ
の出力信号とを加算する手段とを設けたことを特徴とす
る請求項１、２、３または４に記載のラインジェネレー
タを用いた電子線描画装置。
【請求項６】上記塗りつぶし偏向器を駆動する偏向手段
において、一方の方向の偏向信号はラインジェネレータ
出力であり、もう一方の方向の偏向信号はＤＡ変換器を
用いて作成した階段状の電圧であって、描画図形の長手
方向を判断する手段と、上記ラインジェネレータ出力と
上記階段状の電圧とを切り替える手段とを設け、上記ラ
インジェネレータ出力が、常に、上記図形の長手方向の
描画に用いられるように切り替えて描画することを特徴
とする請求項１、２、３、４または５に記載のラインジ
ェネレータを用いた電子線描画装置。
【請求項７】上記ラインジェネレータの出力をＸＹ両方
の偏向器に同時に加える手段と、上記ラインジェネレー
タの出力の極性を切り替える手段と、１ラインの走査終
了毎に次の走査開始座標としてＸＹの一方または両方を
ずらす手段とを設けたことを特徴とする請求項１、２、
３、４、５または６に記載のラインジェネレータを用い
た電子線描画装置。
【請求項８】上記ラインジェネレータの出力をＸＹ両方
の偏向器に同時に加える場合において、電子ビームの走
査速度を補正する手段を設けたことを特徴とする請求項
７に記載のラインジェネレータを用いた電子線描画装
置。
【請求項９】上記始点電圧発生手段および上記終点電圧
発生手段にそれぞれメモリを設け、描画図形に対応した
複数の始点終点座標をあらかじめ設定しておき、１ライ
ンの描画が終了する毎に上記メモリのアドレスを更新
し、１ラインの長さと位置を変化させる手段を設けたこ
とを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７また
は８に記載のラインジェネレータを用いた電子線描画装
置。
【請求項１０】試料面上に配列された標準マークを上記
ラインジェネレータ信号によって電子ビームで走査し、
該標準マークを走査して得られる検出信号の時間間隔を
測定することによって、上記ラインジェネレータの直線
性や上記始点終点電圧の補正を行なうことを特徴とする
請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９に記載
のラインジェネレータを用いた電子線描画装置。