JPH10256112A - オフセット調整方法及び荷電ビーム描画装置 - Google Patents

オフセット調整方法及び荷電ビーム描画装置

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JPH10256112A
JPH10256112A JP9051506A JP5150697A JPH10256112A JP H10256112 A JPH10256112 A JP H10256112A JP 9051506 A JP9051506 A JP 9051506A JP 5150697 A JP5150697 A JP 5150697A JP H10256112 A JPH10256112 A JP H10256112A
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drift
shaping
shot
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Chikasuke Nishimura
慎祐 西村
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、描画中に成形偏向器ドリフトを補正
して描画位置及びショットサイズのずれのない描画を行
う。 【解決手段】描画中に、半導体ウエハ11からの反射電
子量を反射電子量検出器20により測定し、この測定さ
れた反射電子量と予め測定したショットサイズSに対す
る反射電子量の関係とからドリフト量算出回路24によ
りドリフト量(x´,y´)を求め、このドリフト量に
より電子ビームのショットサイズSを各補正回路25
a,25bにより補正し、このショットサイズに従って
成形偏向器6を偏向調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビームの形状
を各アパーチャの組み合わせにより成形するとともに成
形偏向器により偏向してパターン等を描画する荷電ビー
ム描画装置に係わり、特に荷電ビーム描画に用いる成形
偏向器のオフセット調整方法及びこれを適用した荷電ビ
ーム描画装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は荷電ビーム描画装置の構成図であ
る。電子銃1から出射される電子ビームの進行路には、
照明レンズ2、投影レンズ3、及び対物レンズ4が配置
され、かつ電子ビームの進行路に沿ってブランキング偏
向器5及び静電型成形偏向器(以下、成形偏向器と省略
する)6が配置されている。
【0003】又、電子ビームの進行路上には、図6に示
す開口形状のブランキングアパーチャ7、第1成形アパ
ーチャ8、第2の成形アパーチャ9、及び円形アパーチ
ャ10が配置されている。
【0004】このうち第1成形アパーチャ8及び第2の
成形アパーチャ9は、これらアパーチャ8、9を組み合
わせることにより電子ビームの形状のタイプ及びそのサ
イズを図7に示すように変化させるものとなっている。
【0005】例えば、図8に示すように、第2の成形ア
パーチャ9の長方形部分に対して第1成形アパーチャ8
のポジションをxy軸方向に移動させることにより長方
形のビーム形状B1が形成される。この場合、第1のア
パーチャ8をy軸方向に移動させることによりタイプ1
yのビーム形状となり、x軸方向に移動させることによ
りタイプ1xのビーム形状となる。そして、x軸及びY
軸方向のポジションに応じてビーム形状のサイズが可変
する。
【0006】第2の成形アパーチャ9の四角形部分に対
して第1のアパーチャ8のポジションをy軸方向に移動
させることにより三角形の各ビーム形状B2〜B5が形
成される。この場合、第1のアパーチャ8を第2の成形
アパーチャ9の四角形の各辺別に移動させることにより
タイプ「2」〜「5」のビーム形状となり、そのy軸方
向のポジションに応じてビーム形状のサイズが可変す
る。
【0007】一方、試料11の上方には、ビーム電流検
出器12が配置され、このビーム電流検出器12の出力
端子にアンプリファイア(AMP)13、信号処理回路
14を介して主制御計算器15が接続されている。
【0008】この主制御計算器15は、パターンデータ
発生回路16に対して描画のパターンデータ発生の指令
を発し、かつ描画前に、ビーム電流検出器12により測
定されたビーム電流に応じた電気信号を、AMP13及
び信号処理回路14を通して入力し、この電気信号に基
づいてオフセット値を求める。
【0009】しかるに、パターンデータ発生回路16か
ら送出されたパターンデータは、成形偏向DAC値演算
回路17に送られて成形偏向DAC(ディジタルアナロ
グ変換)値に変換され、DAC/AMP18を通して成
形偏向器6に送られる。
【0010】このような構成であれば、電子銃1から出
射された電子ビームは、照明レンズ2及び円形アパーチ
ャ7を通過し、第1の成形アパーチャ8及び第2の成形
アパーチャ9により描画に必要なビーム形状に成形され
るとともに成形偏向器6により偏向され、さらに円形ア
パーチャ10を通り、対物レンズ4により試料11、例
えば半導体ウエハ上に結像される。
【0011】この試料11上に対する電子ビームの照射
により、試料11上に所望のパターンが描画される。と
ころで、電子ビームを試料11上に照射して描画動作を
行うと、成形偏向器6の表面やその周辺のコンタミに電
子がチャージアップし、この成形偏向器6におけるチャ
ージアップの影響を受けてドリフト(成形偏向器ドリフ
ト)が発生する。
【0012】このチャージアップは、第1及び第2の成
形アパーチャ8、9からの各反射電子量やブランキング
時間、コンタミの程度、静電界の強さ、発生する2次電
子量等によって変わる。
【0013】このため、例えば1枚の半導体ウエハ11
に対する描画中に、成形偏向器ドリフトが発生し、成形
偏向器6における成形偏向のオフセットが変化してしま
う。このような事から荷電ビーム描画装置では、描画動
作前に成形偏向器6に対するオフセット調整が行われ
る。
【0014】このオフセット調整は、先ず、例えば図7
に示すように第1の成形アパーチャ7のポジションをx
軸方向に移動してタイプ1xのビーム形状のショットサ
イズa〜fを連続的に変え、その各サイズについて各1
回づつビーム電流をビームを電流検出器12により検出
する。
【0015】なお、この1回のビーム電流の測定には、
0.2秒〜1秒の時間を要するので、各サイズへの変更
もこの時間サイクルで変化させる。又、1回のビーム電
流測定中に、電子銃1から電子ビームは連続的に出射し
てブランキングは行われていない。
【0016】このタイプ1yのビーム形状についてのビ
ーム電流測定が終了すると、主制御計算器15は、図9
に示すようにショットサイズに対するビーム電流の関係
を求め、このショットサイズとビーム電流との関係から
オフセット値を求め、このオフセット値が許容値範囲内
に入るように、パターンデータ発生回路16及び成形偏
向DAC値演算回路17を通して成形偏向器6の偏向パ
ラメータを調整する。
【0017】以下、同様に各タイプ「2」〜「5」の各
ビーム形状のショットサイズをそれぞれ連続的に変え、
そのときの各サイズについて各1回づつビーム電流を検
出する。
【0018】そして、各タイプ「1y」「2」〜「5」
の各ビーム形状についてのビーム電流測定が終了する
と、ショットサイズに対するビーム電流の関係が求めら
れる。この場合、ショットサイズとビーム電流との関係
は、ビーム形状のタイプ「1x」「1y」について図9
に示すように直線近似し、タイプ「2」〜「5」につい
て図10に示すように2次曲線近似となる。
【0019】このようなショットサイズとビーム電流と
の関係からオフセット値が求められ、このオフセット値
が許容値範囲内に入るように成形偏向器6の偏向パラメ
ータが調整される。
【0020】しかしながら、このオフセット調整方法で
は、半導体ウエハ11に対する描画前に求めたオフセッ
ト値を固定値とし、このオフセット値を1枚の半導体ウ
エハ1に対する描画が終了するまで使用している。
【0021】このため、描画中に成形偏向器ドリフトに
よってオフセット値がずれてしまい、このオフセット値
ずれ量が何ら補正されずに描画されてしまう。この結
果、オフセット値ずれ量がそのまま描画位置及びショッ
トサイズのずれとなってしまう。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】以上のように描画前に
求めたオフセット値を固定値として用いているので、描
画中の成形偏向器ドリフトによってオフセット値がずれ
ると、このオフセット値ずれ量がそのまま描画位置及び
ショットサイズのずれとなってしまう。
【0023】そこで本発明は、描画中に成形偏向器ドリ
フトを補正できるオフセット調整方法を提供することを
目的とする。又、本発明は、描画中に成形偏向器ドリフ
トを補正して描画位置及びショットサイズのずれのない
描画ができる荷電ビーム描画装置を提供することを目的
とする。
【0024】
【課題を解決するための手段】請求項1によれば、電子
ビームのショットサイズを可変成形するとともに成形偏
向器により偏向して電子ビームを試料上に照射して描画
するときの成形偏向器のオフセット調整方法において、
描画中に、試料からの反射電子量を測定し、この反射電
子量と予め測定したショットサイズに対する反射電子量
の関係とから電子ビームのドリフト量を求め、このドリ
フト量に従って成形偏向器による電子ビームの偏向を調
整するようにして上記目的を達成しようとするオフセッ
ト調整方法である。
【0025】請求項2によれば、描画中における特定サ
イクル毎に電子ビームのドリフト量の算出を行うオフセ
ット調整方法である。請求項3によれば、電子ビームの
ショット毎に成形偏向器に対する偏向調整を行うオフセ
ット調整方法である。
【0026】請求項4によれば、電子ビームのショット
サイズを可変成形するとともに成形偏向器により偏向し
て電子ビームを試料上に照射して描画する荷電ビーム描
画装置において、試料からの反射電子量を測定する反射
電子検出器と、この反射電子検出器により測定された反
射電子量と予め測定したショットサイズに対する反射電
子量の関係とから電子ビームのドリフト量を求めるドリ
フト量算出手段と、このドリフト量算出手段により求め
られたドリフト量により電子ビームのショットサイズを
補正する補正手段と、この補正手段により補正された電
子ビームのショットサイズに従って成形偏向器を偏向調
整する調整手段とを備えて上記目的を達成しようとする
荷電ビーム描画装置である。
【0027】請求項5によれば、描画中における特定サ
イクル毎に電子ビームのドリフト量の算出を行う荷電ビ
ーム描画装置である。請求項6によれば、電子ビームの
ショット毎に成形偏向器に対する偏向調整を行う荷電ビ
ーム描画装置である。
【0028】上記請求項1によれば、試料に電子ビーム
が照射されたときの試料からの反射電子量を測定し、こ
の反射電子量と予め測定したショットサイズに対する反
射電子量の関係とから電子ビームのドリフト量を求め、
このドリフト量に従って成形偏向器による電子ビームの
偏向を調整する。これにより、電子ビームを試料上に照
射する描画中に、成形偏向器ドリフトを補正できる。
【0029】上記請求項2によれば、描画中における特
定サイクル毎に電子ビームのドリフト量を算出し、この
ドリフト量に従って成形偏向器による電子ビームの偏向
を調整する。
【0030】上記請求項3によれば、電子ビームのショ
ットのショット毎に、求められたドリフト量に従って成
形偏向器に対する偏向調整を行う。上記請求項4によれ
ば、電子ビームを試料上に照射する描画中に、試料から
の反射電子量を反射電子検出器により測定し、この測定
された反射電子量と予め測定したショットサイズに対す
る反射電子量の関係とからドリフト量算出手段により電
子ビームのドリフト量を求め、この求められたドリフト
量により電子ビームのショットサイズを補正手段により
補正し、この補正された電子ビームのショットサイズに
従って成形偏向器を調整手段により偏向調整する。これ
により、描画中に成形偏向器ドリフトを補正でき、描画
位置及びショットサイズのずれのない描画ができる。
【0031】上記請求項5によれば、ドリフト量算出手
段は、描画中における特定サイクル毎に電子ビームのド
リフト量の算出を行う。上記請求項6によれば、調整手
段は、電子ビームのショット毎に成形偏向器に対する偏
向調整を行う。
【0032】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。なお、図5と同一部分に
は同一符号を付してその詳しい説明は省略する。本発明
は、荷電ビーム描画装置電子の描画中に、試料からの反
射電子量を測定し、この反射電子量と予め測定したショ
ットサイズに対する反射電子量の関係とから電子ビーム
のドリフト量を求め、このドリフト量に従って成形偏向
器による電子ビームの偏向を調整する成形偏向器のオフ
セット調整方法である。
【0033】図1はかかる成形偏向器のオフセット調整
方法を適用した荷電ビーム描画装置の構成図である。試
料11の斜め上方には、反射電子量検出器20が配置さ
れている。この反射電子量検出器20は、試料11から
の反射電子量を測定してその反射電子量に応じた電圧信
号Ro を出力する機能を有している。
【0034】この反射電子量検出器20の出力端子に
は、AMP21が接続され、このAMP21の出力側に
信号処理回路22を介して主制御計算器23が接続され
るとともにドリフト量算出回路24が接続されている。
【0035】この主制御計算器23は、描画前に、図2
に示すような反射電子量検出器20からの電圧信号Ro
を入力して電子ビームのショットサイズSに対する反射
電子量の関係を求め、この関係から反射電子量に応じた
電圧RとショットサイズSとの関係式、 Ro =K・S …(1) を予め求める機能を有している。
【0036】又、この主制御計算器23は、パターンデ
ータ発生回路16に対して描画のパターンデータ発生の
指令を発し、かつドリフト量算出回路24において反射
電子量と照射ビーム面積との関係式を得るときの定数
K、すなわちショット試料11の種類、例えば半導体ウ
エハの下地の種類によって異なる定数Kをドリフト量算
出回路24に送出する機能を有している。
【0037】ドリフト量算出回路24は、反射電子検出
器20からの電圧信号Ro 、パターンデータ発生回路1
6からのパターンデータ(x,y)、及び主制御計算器
23からの定数Kを入力し、反射電子量の電圧信号Ro
と予め測定したショットサイズSに対する反射電子量の
関係式(1) とから電子ビームのドリフト量(x´,y
´)を求める機能を有している。
【0038】このドリフト量算出回路24は、描画中に
おける特定サイクル毎、例えば1分毎、5分毎に電子ビ
ームのドリフト量(x´,y´)の算出を行う機能を有
している。
【0039】各補正回路25a、25bは、それぞれパ
ターンデータ発生回路16からのパターンデータ(x,
y)を入力するとともにドリフト量算出回路24からの
ドリフト量(x´,y´)を入力し、パターンデータ
(x,y)をドリフト量(x´,y´)により補正した
パターンデータ(xs ,ys ) xs =x−x´ …(3) ys =y−y´ …(4) を求めて調整手段としての成形偏向DAC値演算回路1
7にセットする機能を有している。
【0040】なお、この成形偏向DAC値演算回路17
は、電子ビームのショット毎に成形偏向器6に対する偏
向調整を行う機能を有している。次に上記の如く構成さ
れた装置の作用について説明する。 (a) 先ず、描画動作する前に、描画する試料11、例え
ば半導体ウエハと同一の半導体ウエハ(レジスト塗布
等)が描画位置に配置される。
【0041】電子銃1から電子ビームが出射されると、
この電子ビームは、照明レンズ2及び円形アパーチャ7
を通過し、さらに第1の成形アパーチャ8、第2の成形
アパーチャ9、成形偏向器6、円形アパーチャ10を通
り、対物レンズ4により半導体ウエハ11上に照射され
る。
【0042】このとき、例えば第1の成形アパーチャ8
及び第2の成形アパーチャ9により半導体ウエハ11に
対する電子ビームのショット面積Sが可変される。反射
電子量検出器20は、半導体ウエハ11からの反射電子
量を測定してその反射電子量に応じた電圧信号Ro を出
力する。
【0043】主制御計算器23は、反射電子量検出器2
0からの反射電子量に応じた電圧信号Ro を入力し、図
2に示すショット面積Sに対する反射電子量の検出電圧
Roの関係を求め、この関係から反射電子量に応じた電
圧RとショットサイズSとの上記関係式(1) を求める。
【0044】これにより、半導体ウエハ11の下地の種
類により定数Kが異なるので、各種下地に応じた定数K
(K1 、K2 、K3 、…)が求められる。 (b) 次に、描画中において、成形偏向器6に対するオフ
セット調整が行われる。
【0045】電子銃1から出射された電子ビームは、照
明レンズ2及び円形アパーチャ7を通過し、さらに第1
の成形アパーチャ8、第2の成形アパーチャ9、成形偏
向器6、円形アパーチャ10を通り、対物レンズ4によ
り半導体ウエハ11上に照射され、半導体ウエハ11上
に描画が行われる。
【0046】この描画中、2つのショット形状が第1の
成形アパーチャ8及び第2の成形アパーチャ9により形
成される。すなわち、主制御計算器23は、2つのショ
ットサイズ、例えば図3に示す第1のショットサイズ
(a,b)、第2のショットサイズ(b,a)の各描画
データをパターンデータ発生回路16に発する。
【0047】なお、第1のショットサイズ(a,b)と
第2のショットサイズ(b,a)とは、互いにX軸、Y
軸を反対にした形状となっている。このように電子ビー
ムのショットサイズが、これら第1のショットサイズ
(a,b)、第2のショットサイズ(b,a)にそれぞ
れ形成されたとき、反射電子量検出器20は、これらシ
ョットサイズ別に、半導体ウエハ11からの各反射電子
量を検出し、これら反射電子量に応じた各電圧信号Ro
、つまりRx、Ryを出力する。
【0048】ドリフト量算出回路24は、反射電子検出
器20からの各電圧信号Rx、Ry、を入力するととも
にパターンデータ発生回路16からのパターンデータ
(x,y)を入力し、さらに主制御計算器23からの定
数Kを入力し、電子ビームのドリフト量(x´,y´)
を求める。
【0049】すなわち、第1のショットサイズ(a,
b)、第2のショットサイズ(b,a)にそれぞれドリ
フト量(x´,y´)を加算すると、これら電子ビーム
サイズは、図4に示すように 第1のショットサイズ(a+x´,b+y´) 第2のショットサイズ(b+x´,a+y´) に変化する。
【0050】従って、反射電子量に応じた各電圧信号R
x、Ryは、 Rx=(a+x´)(b+y´)・K …(5) Ry=(b+x´)(a+y´)・K …(6) により表される。
【0051】従って、ドリフト量(x´,y´)は、こ
れら式(5) 及び(6) から x´={1/(b−a)}×{(1/K)(Rx−Ry)−(a−b)y} …(7) y´={−A+(A2 −4B)1/2 }/2 …(8) となる。
【0052】ここで、 A=a+b+(Rx−Ry)/K(b−a) …(9) B=ab+a(Rx−Ry)/K(b−a)−Ry/K …(10) である。
【0053】しかるに、ドリフト量算出回路24は、描
画中における特定サイクル毎、例えば1分毎、5分毎に
上記式(7) 及び(8) からドリフト量(x´,y´)を求
める。
【0054】実例として、例えばショットサイズa=1
μm、b=0.5μm、反射電子量に応じた各電圧信号
Rx=12V、Ry=8V、定数K=20とすると、ド
リフト量x´=0.19μm、y´=0.59μmとな
る。
【0055】これらドリフト量(x´,y´)は、それ
ぞれ各補正回路25a、25bに送られ、これら補正回
路25a、25bは、それぞれパターンデータ発生回路
16からのパターンデータ(x,y)を入力するととも
にドリフト量算出回路24からのドリフト量(x´,y
´)を入力し、パターンデータ(x,y)をドリフト量
(x´,y´)により補正したパターンデータ(xs ,
ys )を求めて成形偏向DAC値演算回路17にセット
する。
【0056】この結果、半導体ウエハ11に対する描画
中に、成形偏向器ドリフトに対する補正が行われ、描画
位置及びショットサイズのずれのない描画が行われる。
このように上記一実施の形態においては、描画中に、半
導体ウエハ11からの反射電子量を測定し、この測定さ
れた反射電子量と予め測定したショットサイズSに対す
る反射電子量の関係とからドリフト量(x´,y´)を
求め、このドリフト量により電子ビームのショットサイ
ズSを補正し、このショットサイズSに従って成形偏向
器6を偏向調整するようにしたので、描画中に成形偏向
器ドリフトが発生しても、このドリフト量を描画中に補
正できる。
【0057】従って、描画中にドリフト量を補正できれ
ば、半導体ウエハ11に所定のパターンを描画するにあ
たり、その描画位置及びショットサイズSのずれのない
高精度な描画ができる。
【0058】又、成形偏向器ドリフトの補正は、描画中
における特定サイクル毎に電子ビームのドリフト量を算
出し、かつショット毎に成形偏向器6に対する偏向調整
を行うので、随時ドリフト補正が行われることになり、
時間経過とともにドリフト量が変化してもそのドリフト
量に応じた補正ができる。
【0059】なお、本発明は、上記一実施の形態に限定
されるものでなく次の通り変形してもよい。例えば、ド
リフト量の算出は、1分毎、5分毎等に行うのでなく、
各ショット毎に求めるようにしてもよい。
【0060】又、反射電子量に応じた各電圧信号Rx、
Ryは、ショットサイズに応じて例えば、 Rx=(a+x´)(b+y´)・K …(11) Ry=(c+x´)(d+y´)・K …(12) により表してもよい。
【0061】
【発明の効果】本発明によれば、描画中に成形偏向器ド
リフトを補正できるオフセット調整方法を提供できる。
又、本発明によれば、描画中に成形偏向器ドリフトを補
正して描画位置及びショットサイズのずれのない高精度
な描画ができる荷電ビーム描画装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるオフセット調整方法を適用した
荷電ビーム描画装置の一実施の形態を示す構成図。
【図2】ショット面積に対する反射電子量検出電圧の関
係を示す図。
【図3】ショットサイズを示す模式図。
【図4】ドリフト発生時のショットサイズを示す模式
図。
【図5】従来の荷電ビーム描画装置の構成図。
【図6】各アパーチャの構成図。
【図7】第1及び第2のアパーチャの組み合わせによる
ビーム形状の成形を示す図。
【図8】ビーム形状の各タイプ及び各サイズの成形を示
す図。
【図9】直線近似する各タイプのオフセット調整を示す
図。
【図10】2次曲線近似する各タイプのオフセット調整
を示す図。
【符号の説明】
1…電子銃、 3…投影レンズ、 4…対物レンズ、 6…静電型成形偏向器、 8…第1成形アパーチャ、 9…第2の成形アパーチャ、 11…試料、 20…反射電子量検出器、 23…主制御計算器、 24…ドリフト量算出回路、 25a,25b…補正回路。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子ビームのショットサイズを可変成形
    するとともに成形偏向器により偏向して前記電子ビーム
    を試料上に照射して描画するときの前記成形偏向器のオ
    フセット調整方法において、 前記描画中に、前記試料からの反射電子量を測定し、こ
    の反射電子量と予め測定した前記ショットサイズに対す
    る反射電子量の関係とから前記電子ビームのドリフト量
    を求め、このドリフト量に従って前記成形偏向器による
    前記電子ビームの偏向を調整する、ことを特徴とするオ
    フセット調整方法。
  2. 【請求項2】 描画中における特定サイクル毎に電子ビ
    ームのドリフト量の算出を行うことを特徴とする請求項
    1記載のオフセット調整方法。
  3. 【請求項3】 電子ビームのショット毎に成形偏向器に
    対する偏向調整を行うことを特徴とする請求項1記載の
    オフセット調整方法。
  4. 【請求項4】 電子ビームのショットサイズを可変成形
    するとともに成形偏向器により偏向して前記電子ビーム
    を試料上に照射して描画する荷電ビーム描画装置におい
    て、 前記試料からの反射電子量を測定する反射電子検出器
    と、 この反射電子検出器により測定された反射電子量と予め
    測定した前記ショットサイズに対する反射電子量の関係
    とから前記電子ビームのドリフト量を求めるドリフト量
    算出手段と、 このドリフト量算出手段により求められたドリフト量に
    より前記電子ビームのショットサイズを補正する補正手
    段と、 この補正手段により補正された前記電子ビームのショッ
    トサイズに従って前記成形偏向器を偏向調整する調整手
    段と、を具備したことを特徴とする荷電ビーム描画装
    置。
  5. 【請求項5】 描画中における特定サイクル毎に電子ビ
    ームのドリフト量の算出を行うことを特徴とする請求項
    4記載の荷電ビーム描画装置。
  6. 【請求項6】 電子ビームのショット毎に成形偏向器に
    対する偏向調整を行うことを特徴とする請求項4記載の
    荷電ビーム描画装置。
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