JPH0760657B2 - 電子線露光装置 - Google Patents

電子線露光装置

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JPH0760657B2
JPH0760657B2 JP60183078A JP18307885A JPH0760657B2 JP H0760657 B2 JPH0760657 B2 JP H0760657B2 JP 60183078 A JP60183078 A JP 60183078A JP 18307885 A JP18307885 A JP 18307885A JP H0760657 B2 JPH0760657 B2 JP H0760657B2
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electron beam
objective lens
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lens
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正秀 奥村
尚 松坂
玄也 松岡
徳郎 斉藤
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Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • 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
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
    • H01J37/153Electron-optical or ion-optical arrangements for the correction of image defects, e.g. stigmators
    • HELECTRICITY
    • 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
    • H01J37/304Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ウェハ等に電子ビームを走査して描画する、
電子ビーム露光装置の動的焦点補正装置に関するもので
ある。
〔発明の背景〕
電子ビーム露光装置は、周知のように電子ビームの通路
に対物レンズを配置して、上記電子ビームの収束作用を
行わせる。ところで上記電子ビーム露光装置では、ウェ
ハを試料ステージにセットしてから所定パターンを露光
したのち、これを取出してつぎのウェハを再セットする
までの時間、いわゆるスループットが短いことが必要で
ある。近年上記スループットを向上させることができる
手段として、試料ステージの移動頻度を少なくするため
に、ウェハ上における電子ビームの偏向領域を大きくす
ることが試みられている。ところが電子ビームの偏向量
を大きくすると、中心から偏向位置までの距離の2乗に
比例してビームのぼけが大きくなるため、これを補正す
ることが必要になる。
電子ビーム通路に動的焦点補正レンズを設置し、偏向位
置に対応して上記動的焦点補正レンズを制御すれば、上
記のビームぼけを補正することが可能になる。しかし、
実際に動的焦点補正レンズによって生じる磁場が対物レ
ンズの磁路内に侵入し、対物レンズで作られる定磁場
に、時間的にゆっくりと変化する擾乱が生じる結果偏向
後の電子ビーム位置が時間的に変化し、位置精度を劣化
させるという新たな問題が生じる。
電子ビームの偏向に伴う焦点ぼけを補正し、かつ、その
補正による電子ビームの位置精度の低下を最小にするこ
とができる方法として、特願昭58−246923号に示される
ように、動的焦点補正レンズの径を磁路内径の1/2以下
にすることによって、動的焦点補正レンズによる定磁場
への不安な擾乱を従来の1/8以下にできることが知られ
ている。しかしこの方法では、電子ビームの位置ずれを
必要な精度以内にすることは困難であった。
したがって、従来は必要精度を維持するために、擾乱が
整定し終るまでの時間である数ms程度の露光を待たねば
ならず、スループットの著しい改善は望めなかった。例
えばビーム偏向ごとに5ms待つとすると、4インチウェ
ハ当りほぼ1hrの待ち時間に相当する。
〔発明の目的〕
本発明は、上記動的焦点補正レンズによって作られる不
要な磁場を打消すことによって露光の待ち時間をなく
し、スループットを向上させることができる電子ビーム
露光装置の動的焦点補正装置を得ることを目的とする。
〔発明の概要〕
対物レンズと動的焦点補正レンズの位置関係の一例を第
3図に示す。電子ビームが偏向中心にあるとき、対物レ
ンズ3にはウェハ2面上における電子ビーム1が合焦点
になるような大きさの電流値が設定されている。電子ビ
ーム1が偏向されると、その偏向量に応じて動的焦点補
正レンズ5の電流が制御され、補正磁場6を発生してウ
ェハ2面上において常に最適焦点を結ぶ。しかし補正磁
場6の一部は同図に示すように対物レンズ磁路4に侵入
し、対物レンズ3の電流を変化させようとする。対物レ
ンズ3は定電流源から供給されているので、当然の結果
として上記の外乱を抑えるように動作する。しかし対物
レンズ3の構成上インダクタンスが大きく時定数は数ms
と長いため、この間は対物レンズによる定磁場がほぼ指
数函数的に変化する。すなわち、電子ビーム1の位置変
動となる訳である。これらの関係を第4図に示してい
る。第4図において(a)は動的焦点補正レンズ5によ
る補正磁場6の変化を示し、(b)に示す波形は影響を
受けた対物レンズ磁場の変化を示している。図から明ら
かな通り、(b)に示す波形の極性を反転した(c)に
示すような波形を作り、これを対物レンズの波形(b)
に加えれば、補正された対物レンズ磁場の波形(d)が
得られることは明白である。すなわち、本発明による電
子ビーム露光装置の動的焦点補正装置は、電子ビームを
収束させる対物レンズと動的焦点補正レンズとを有する
電子ビーム露光装置の動的焦点補正装置において、上記
動的焦点補正レンズのコイル電流によって、対物レンズ
に誘起される電流変動を打消すように対物レンズ電流を
制御する回路を設けたことにより、露光の待ち時間をな
くし、スループットを向上させよるようにしたものであ
る。本発明の要旨は、電子ビームを収束させる対物レン
ズと動的焦点補正レンズとを有する電子線露光装置にお
いて、上記動的焦点補正レンズのコイル電流により対物
レンズに誘起される電流変動を打ち消すための手段を有
することを特徴とする電子線露光装置にある。
〔発明の実施例〕
つぎに本発明の実施例を図面とともに説明する。第1図
は本発明による電子ビーム露光装置の動的焦点補正装置
の第1実施例を示すブロック図、第2図は本発明の第2
実施例を示すブロック図である。本発明を有効に実施す
るためには前記第4図(c)に示す波形をどうやって作
るかということが主眼点であり、第1図に示す第1実施
例は、上記波形を間接的に作る例である。第1図におい
て偏向増幅器8と偏向コイル9とで電子ビーム1の偏向
機能の一部を構成し、計算機18は描画制御部7とともに
描画の制御を行う。デジタル−アナログ変換器15、加算
増幅器16、対物レンズ電源17、対物レンズコイル3とで
構成される回路部は、電子ビームが偏向中心にあるとき
に、ウェハ2面上にビームの焦点を結ばせるような作用
をする。デジタル−アナログ変換器10、演算増幅器11、
電流検出抵抗12で構成される回路は、電子ビームの偏向
量に応じてその焦点を動的に補正する動的補正コイル5
を制御するための回路部である。また可変抵抗器13とコ
ンデンサ14は微分回路を構成しており、動的焦点補正回
路部の電流検出抵抗12の両端電圧変化を微分し、加算増
幅器16の入力に接続してある。つぎに上記回路構成の動
作を説明する。計算機18から描画に必要な条件を描画制
御部7にセットする。上記描画制御部7が偏向増幅器8
を介し偏向コイル9に電流を流すと、これに応じて電子
ビーム1は偏向される。一方、描画制御部7は偏向中心
における電子ビームの収束条件データをデジタル−アナ
ログ変換器15にセットする。この結果、対物レンズコイ
ル3には、加算増幅器16、対物レンズ電流17を経由して
所定の電流が供給される。さらにまた、描画制御部7
は、偏向に伴う電子ビーム1の焦点ずれの補正データを
デジタル−アナログ変換器10にセットする。上記デジタ
ル−アナログ変換器10の出力は、負帰還ループ内に動的
焦点補正コイル5を有する演算増幅器11の基準電圧であ
り、電流検出抵抗12とともに動的焦点補正コイル5の電
流を制御する。
電流検出抵抗12には上記電流変化に対応した電圧が生じ
るので、この変化分が抵抗13とコンデンサ14とによって
微分される。この微分によって得られる波形は、微分時
定数を調整して第4図(b)に示す波形にほぼ等しくす
ることができる。上記の微分波形は加算増幅器16に加え
られるので、結局対物レンズコイル3の電流が第4図
(c)に示す波形のように変化する。ところで上記の微
分回路がない場合は対物レンズコイル3の電流が第4図
(b)の波形のように変化するわけであるから、振幅お
よび時定数を調整した微分波形が加えられるならば、打
消し合って対物レンズコイル電流は何ら変化しないこと
になる。すなわち動的焦点コイル電流に変化が生じて
も、対物レンズによって作られる定磁場は乱れないの
で、露光位置精度に悪影響を及ぼさないことになる。
つぎに対物レンズ磁場変化を直接検出して補正波形信号
を作るようにした第2実施例を第2図に示す。第2図に
おいて、19は対物レンズコイル3の近傍に配置された検
出コイルで、20は上記検出コイル19で検出された信号を
必要なレベルに増幅する増幅器である。他の回路は第1
図に示す前記第1実施例と同じなので必要部分以外は省
略してある。上記構成において、動的焦点コイル5の電
流が変化すると対物レンズ磁場が変化し、検出コイル19
には第4図(b)の波形で示す電流が誘起されることは
明らかである。したがって対物レンズコイル3の電流が
変化しないように、増幅器20の極性およびゲインを調整
すればよいことになる。
〔発明の効果〕
上記のように本発明による電子ビーム露出装置の動的焦
点補正装置は、電子ビームを収束させる対物レンズと動
的焦点補正レンズとを有する電子ビーム露出装置の動的
焦点補正装置において、上記動的焦点補正レンズのコイ
ル電流によって、対物レンズに誘起される電流変動を打
消すように対物レンズ電流を制御する回路を設けたこと
により、電子ビームの偏向量に対応して動的焦点補正コ
イル電流を変え、対物レンズの擾乱を除去することがで
きるから、従来のように対物レンズにおける定磁場の乱
れが整定するまでの時間(数ms)露光を待つ必要がな
く、スループットを短縮できるとともに、電子ビームの
偏向量を大きく(6mm平方)しても動的焦点補正を効果
的に行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による電子ビーム露光装置の動的焦点補
正装置の第1実施例を示すブロック図、第2図は本発明
の第2実施例を示すブロック図、第3図は動的焦点補正
レンズによる対物レンズコイルへの影響を示す図、第4
図は上記状態を示す波形図で、(a)は動的焦点補正レ
ンズによる補正磁場の変化を示す図、(b)は対物レン
ズ磁場の変化を示す図、(c)は必要とする磁場の波形
図、(d)は補正された対物レンズ磁場の波形図であ
る。 1……電子ビーム、3……対物レンズ 5……動的焦点補正レンズ 7……描画制御部、9……偏向コイル 10、15……デジタル−アナログ変換器 11……演算増幅器、16……加算増幅器 17……対物レンズ電源、18……計算機 19……検出コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 徳郎 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭52−155963(JP,A) 特開 昭57−67275(JP,A)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電子ビームを収束させる対物レンズと動的
    焦点補正レンズとを有する電子線露光装置において、上
    記動的焦点補正レンズのコイル電流によって、対物レン
    ズに誘起される電流変動を打ち消すための手段を有する
    ことを特徴とする電子線露光装置。
  2. 【請求項2】上記電流変動を打ち消すための手段は、対
    物レンズ電流を制御する回路を有することを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の電子線露光装置。
  3. 【請求項3】上記対物レンズ電流を制御する回路は、上
    記動的焦点補正レンズの強度変化を検出し、検出された
    強度変化を上記対物レンズのレンズ電流を制御する制御
    回路部に交流的に結合させた構成であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第2項記載の電子線露光装置。
JP60183078A 1985-08-22 1985-08-22 電子線露光装置 Expired - Lifetime JPH0760657B2 (ja)

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US06/893,180 US4701620A (en) 1985-08-22 1986-08-05 Electron beam exposure apparatus

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JPS6244943A JPS6244943A (ja) 1987-02-26
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