JPS6010723A - 電子ビ−ム露光方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）　発明の技術分野 本発明は電磁偏向の遅れを補正できるようにした電子ビ
ーム露光方式に関する。

（２）　技術の背景 ＬＳＩなどの超小型電子回路の製造技術の急速な発展に
伴い。電子ビーム露光装置が注目されている。従来はレ
ーザーなどの光ビームを用いて回路パターンを試料の上
に焼きつけていたが、電子回路のより超小型化の要求に
伴い光ビームのかわりに電子ビームを用いる方式が考え
られた。電子ビームは光ビームと比較して波長が短いた
め、より細かいパターンを試料に露光することが可能で
あり、さらに電子ビームは電界または磁界によって容易
に制御することができるため、コンピュータなどの制御
装置を用いて電子ビームを電子的に制御することによっ
てさまざまな回路パターンを試料に露光することが可能
であるという特徴をもつものである。

（３）　従来技術と問題点 このような電子ビーム露光装置における電子ビームの走
査方式としては、電磁偏向と静電偏向の２つの方式を２
段にした方式が用いられている。

静電偏向は２つの電磁板に電圧をかけ、電界を形成させ
、その間に電子ビームを通過させることによって電子ビ
ームを走査させようとするものである。この方式は走査
のスピードは速いが電子ビームを大きく走査させたい場
合には電極板の面積を大きくするか、または高電圧を付
加しなければならないため、走査量は小さくスピードが
速い走査のために用いられる。これに対して大きな走査
を行なう場合には電磁偏向が用いられる。電磁偏向はコ
イルにより磁界を形成させ、その間に電子ビームを通過
させるこによって電子ビームを走査させようとするもの
で、大きく走査させたい場合に°もコイルの巻数を増す
ことによって実現できるため、静電偏向と併用して用い
られる。しかしコイルの巻数が増えると電圧をかけた場
合にコイルの鉄心などの強磁性体内にうず電流が発生し
、これが出力磁界を不安定にするという問題があった。

第１図はその説明図である。まず第１図（ａｌは入力電
圧の時間変化を示した図であり１時刻ｔ１で立ち上がり
時刻ｔ２で定常状態（Ｅｉボルト）になるものとする。

この入力電圧に対する偏向量、すなわち磁界強度の変化
を示したのが同図（ｂ）である。

出力磁界は時刻ｔ１で立ち上がるがうず電流などによる
磁界の影響を受け３時刻ｔ２では定常状態にはならない
。したがって時刻ｔ２では電子ビームが試料上の正しい
位置に走査されないため１時刻ｔ３で出力磁界が定常状
態になるまで電子ビームの走査を待たねばならず走査ス
ピードが遅くなるという問題点があった。

（４）　発明の目的 本発明は前記欠点を除くために電磁偏向方式に関し出力
磁界を検知するコイルを偏向コイルの近傍に配置し、そ
の検知出力で偏向アンプに負帰還をかけることによって
うず電流などによる磁界の影響を除去し、安定な偏向を
行なえるような電子ビーム露光方式を提供することを目
的とする。

（５）　発明の構成 そしてこの目的は本発明によれば電子ビーム露光装置に
おける電磁偏向方式において、偏向コイルの近傍に磁界
変化を検知する検出コイルを配設し、この出力により前
記偏向コイルを駆動する手段を制御することを特徴とす
る電子ビーム露光方式を提供することによって達成され
る。

（６）　発明の実施例 以下本発明の実施例について説明をする。

第２図は本発明による電子ビーム露光装置の構成図であ
る。１が装置の本体であり電子銃（特に図示せず）から
発射された電子ビーム１８はまず静電偏向板２の間で静
電偏向される。静電偏向板２は制御回路４からの信号線
５によって制御される静電偏向回路３によって、信号線
６及び７を介して駆動される。その主な働きは前述した
が゛、この部分は本発明には直接関連はしていないので
詳細な説明は省略する。静電偏向板２の間を通過した電
子ビーム１８は次に電磁偏向コイル８によって電磁偏向
される。電磁偏向コイル８は制御回路４からの信号線１
０によって制御される電磁偏向回路９によって、信号線
１１笈び１２を介して駆動されるとともに、電磁偏向コ
イル８の近傍に配５− 置された検知コイル１３によって磁界変化が検知され信
号線１４及び１５を介して電磁偏向面ｒＩＦｒ９に負帰
還される。また磁界補正のための信号が制御回路４から
信号線１６を介して電磁偏向回路９に与えられる。電磁
偏向コイル８の間を通過した電子ビーム１８は最終的に
試料１７の特定位置に照射される。

次に第３図は電磁偏向回路９（第２図）の部分の詳細な
回路構成図である。この回路は主に演算増幅器によって
構成される偏向アンプである。この図では簡単のため第
２図の偏向コイル８及び検知コイル１３の一方のみの回
路について説明し。

もう一方は同じ回路構成なので省略する。まず制御回路
４　（第２図参照）からの入力電圧ｅＩは演算増幅器１
８逆相入力に入力するとともに、正相入力には出力電圧
ｅ１を電圧帰還率βの電圧負帰還回路２１に通した出力
電圧が入力する。次に演算増幅器１９の逆相入力には検
知コイル１３からの磁界の時間変化に対応した誘導起電
力ｄφ／ｄｔ（φ：磁束強度）が入力し、同じく正相入
力６− には制御回路４からの設定電圧ｅＯが入力する。

演算増幅器１８及び１９の出力電圧ｅ１及びｅ２はそれ
ぞれ演算増幅器２０逆相及び正相入力に入力する。その
出力は偏向コイル８（第２図参照）に入力する。以上の
ような回路において出力電圧ｅｏを計算する。ここで演
算増幅器１８．１９及び２０の電圧増幅率をＡとする。

まず演算増幅器１８の出力電圧ｅ１は。

ｅ＋＝−Ａ−ｅｉ＋Ａ・βｅＯ・・・・・・・・・■と
なり、また演算増幅器１９の出力電圧ｅ２は。

ｅ２＝Ａ−ｄφ／ｄ　ｔ　＋Ａ　−ｅ　Ｇ””・・■と
なる。さらに演算増幅器２０の出力電圧ｅＯはｅｏ＝　
Ａ−６＋＋Ａ−ｅ２・・・・・・Φ・・・・・■となる
ので０式及び０式を０式に代入して整理すると。

となる。ここで演算増幅器の電圧増幅率Ａは一般に非常
に大きな値なのでβ・Ａ’＞＞、１であり。

したがって上式は。

となる。次にこの出力電圧ｅＯの過渡応答を計算する。

まず０式の両辺をｔ　（時間）で微分する。

設定電圧ｅｃ（第３図参照）は一定値と考えてよいので
。

ここで検知コイル１３による誘導起電力ｄφ／ｄｔの時
間変化は偏向コイル８に加えられる電圧６［１の変化に
よる相互誘導と、うず電流などの磁界変化による誘導電
圧の変化の和として表わせるので と表わせる。ただしαは偏向コイル８と検知コイル１３
の巻線比などで決まる定数、八〇はうず電流などによる
誘導電圧である。０式を０式に代入して整理すると となる。以上０式及び０式が出力電圧ｅｏの特性を与え
る近似式である。これらの式を見るとまず０式より入力
電圧ｅｉが変化した場合うず電流などの原因による誘導
電圧の分ｄ（Δｅ）／ｄｔが差し引かれ、うず電流など
による磁界の変化を抑制する方向に出力電圧ｅｏが変化
することがわかる。すなわち０式において検知コイルの
出力電圧ｄφ／ｄｔは偏光アンプ（電磁偏光回路９；第
２図、または第３図）の出力電圧ｅｆｌの負帰還とうず
電流による磁界変化にもとづく誘導起電力の和であるか
ら偏光アンプの出力電圧ｅｏはうず電流による磁界変化
を常に抑制するように出力される。

これにより第１図（ｂｌで説明したような偏光量１．す
なわち磁界強度の不安定な変化が抑制される。また０式
より入力電圧が定常状態になった場合において、何らか
の原因で磁界が変化し検知コイル１３の出力電圧ｄφ／
ｄｔが検知された場合、その変化を抑制する方向に出力
電圧ｅｏが決定され９− 出力磁界は常に一定となる。また同様に０式より制御回
路４（第２図及び第３図）から設定電圧ｅｃを与えるこ
とにより、出力電圧ｅｏを補正することも可能である。

第４１！］は本発明による方式を用いた場合の入力電圧
ｅｉの時間変化に対する偏向コイル８の出力である偏向
量、すなわち磁界強度の時間変化を示した図である。同
図１８）より入力電圧ｅｉは時刻ｔ１で立ち上がり時刻
ｔ２で定常状態になる。これに対して同図１ｂ）より出
力磁界は時刻ｔ１で立ち上がり９時刻ｔ２より少し遅れ
た時刻ｔ１で定常状態になる。このように少し遅れる理
由は０式の検知コイルの出力電圧ｄφ／ｄｔに偏向アン
プ（電磁偏向回路９）の出力電圧ｅｏの一部が負帰還さ
れることにより出力電圧ｅｏの変化が遅れることによる
が、この負帰還率を適当に設定することによって１時刻
ｔ４とｔｌの差は第１図＋ｂ）での時刻ｔ３とｔ２の差
に比べて十分小さくすることができるため１本発明によ
る出力磁界の方が入力電圧の変化に対して従来の場合よ
り速く定常状態１０− になり、電子ビームの走査開始時刻を第１図中）のｔ３
から第４図（ｂｌのｔ４に短縮することができる。

また前記したようにうず電流などによる磁界変化が抑制
されるため、第４図（ｂｌに示すように出力磁界の変化
は安定なものとなり、安定な電子ビームの走査が可能と
なる。

（７）　発明の効果 本発明によれば出力磁界の変化を偏向アンプに帰還させ
ることにより、入力電圧の変化に対する出力磁界の変化
が従来方式に比べて安定かつ速くなり、迅速な電子ビー
ムの走査が可能となる。

また制御回路から設定電圧を偏向アンプに与えることに
より、走査量の補正を容易に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ｔａ＋　（ｂｌは従来の電磁偏向方式の入出力特
性を示した特性図、第２図は本発明による電子ビーム露
光装置−実施の構成図、第３図は本発明による電磁偏向
回路の詳細な構成を示した図、第４図は本発明による電
磁偏向方式の入出力特性を示した特性図である。 １・・・電子ビーム露光装置、　８・・電磁偏向コイル
、　９・・・電磁偏向回路。 １３・・・検知コイル、　１８，１９．２０・・・演算
増幅器 第１図 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　電子ビーム露光装置における電磁偏向方式にお
   いて、偏向コイルの近傍に磁界変化を検知する検出コイ
   ルを配設し、この出力により前記偏向コイルを駆動する
   手段を制御することを特徴とする電子ビーム露光方式。
2. （２）　前記偏向コイルを駆動する手段は偏向アンプを
   含んでなり、検出コイルの出力を負帰還をかけて偏向ア
   ンプに入力することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の電子ビーム露光方式。
3. （３）　前記偏向アンプの入力に検出コイルの出力の他
   に、設定電圧入力値を入力することにより。 偏向アンプの出力電圧値を補正することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の電子ビーム露光方式。