JPS62249417A - Electron beam lithography equipment - Google Patents

Electron beam lithography equipment

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Publication number
JPS62249417A
JPS62249417A JP9217486A JP9217486A JPS62249417A JP S62249417 A JPS62249417 A JP S62249417A JP 9217486 A JP9217486 A JP 9217486A JP 9217486 A JP9217486 A JP 9217486A JP S62249417 A JPS62249417 A JP S62249417A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electron beam
pattern
dimensions
electron
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9217486A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Aono
剛 青野
Fumio Mizuno
文夫 水野
Hajime Hayakawa
早川 肇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi ULSI Engineering Corp, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi ULSI Engineering Corp
Priority to JP9217486A priority Critical patent/JPS62249417A/en
Publication of JPS62249417A publication Critical patent/JPS62249417A/en
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  • Electron Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To render pattern dimensions more accurate by equipping an electron beam lithography equipment with a pattern data controlling circuit and making the circuit operate in accordance with a variation of dimensions of the electron beam, thereby composing the equipment so that an effective focal distance for the electron beam is variable and controllable. CONSTITUTION:A pattern data controlling circuit 2 controls a beam dimension controlling circuit 4 according to pattern information delivered by a CPU 1 and then sets electron beams injected by an electron gun 11 to have optimum beam dimensions by controlling beam formation diaphragms 12 and 13. At the same time, the CPU 1 calculates fluctuation of the focal position and controls a focal correction/control circuit 5. Thus, the circuit 5 performs a corrective control of the focal point of an objective lens 14 and permits the electron beam to carry out an image formation always at an overfocused position irrespective of variation of dimensions of the electron beam. After that, deflecting electrodes 15 and 16 scan the electron beam in directions of a plane X Y to draw a required pattern. Thus an effective focal length of the electron beam is kept constant, making it possible to perform the lithography under a condition of the highest accuracy of pattern dimensions.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はパターンの微細加工に用いられる電子線描画装
置に関し、特にパターン精度の向上を図った電子線描画
装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an electron beam lithography system used for microfabrication of patterns, and particularly to an electron beam lithography system designed to improve pattern accuracy.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体装置の製造工程では、レジストを用いたりソゲラ
フイエ程が比較的に多く利用されているが、近年にお−
ける素子パターンの微細化に伴って、レジストのバター
ニングに電子線を利用した描画装置が使用されてきてい
る。この電子描画装置は所要のビーム寸法(面積)に設
定した電子ビームをレジストに結像させ、これを所要パ
ターンに倣って照射することによりパターン露光を行う
ようになっている。
In the manufacturing process of semiconductor devices, resists and Sogerafuie processes are used relatively often, but in recent years -
With the miniaturization of device patterns, lithography systems that use electron beams are being used to pattern resists. This electron drawing apparatus performs pattern exposure by forming an image of an electron beam set to a required beam size (area) on a resist, and irradiating the resist with the electron beam following a required pattern.

従来、この種の電子線描画装置は、特願昭59−199
553号に記載のように電子ビーム照射点においてビー
ム状態がオーバフォーカスとなるように対物レンズを設
定している。即ち、通常の電子線描画装置では、第3図
のようなパターン寸法精度と実効的焦点距離変化との関
係が存在するために、ビームをジャストフォーカス点よ
りも若干オーバフォーカスとすることにより高いパター
ン寸法精度を得ることができる。
Conventionally, this type of electron beam lithography equipment was developed in Japanese Patent Application No. 59-199
As described in No. 553, the objective lens is set so that the beam state is overfocused at the electron beam irradiation point. In other words, in a normal electron beam lithography system, since there is a relationship between pattern dimensional accuracy and effective focal length change as shown in Figure 3, it is possible to create a high pattern by slightly overfocusing the beam from the just focus point. Dimensional accuracy can be obtained.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

この種の装置において、本発明者が種々の検討を行った
ところ次のことが判明した、即ち、第4図に示すように
、電子ビームのビーム寸法(面積)が変化すると、これ
に伴ってビーム中の電子数が増減されるため、電子ビー
ム中の電子相互の反発力(クーロン斥力)が電子数の変
化に伴って変化され、これにより実効的焦点距離も変化
される。
As a result of various studies conducted by the present inventor regarding this type of device, the following was found: As shown in FIG. 4, when the beam size (area) of the electron beam changes, Since the number of electrons in the beam is increased or decreased, the mutual repulsion force (Coulomb repulsion) between electrons in the electron beam changes as the number of electrons changes, and the effective focal length also changes accordingly.

したがって、電子ビーム露光時にパターン寸法に合わせ
てビーム寸法を変化させた場合には、これによって実効
的焦点距離が変化されることになり、露光するパターン
の寸法精度を高く安定に保持することが困難になり、リ
ソグラフィ工程の信頼性の低下を招くことになる。
Therefore, if the beam dimensions are changed according to the pattern dimensions during electron beam exposure, the effective focal length will change accordingly, making it difficult to maintain high and stable dimensional accuracy of the exposed pattern. This results in a decrease in the reliability of the lithography process.

本発明の目的は、電子ビーム面積の相違に関わらず電子
ビームを常に所定の焦点位置に結像させ、これにより高
いパターン寸法精度の露光を可能にした電子線描画装置
を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an electron beam lithography apparatus that always focuses an electron beam on a predetermined focal position regardless of differences in electron beam area, thereby making it possible to perform exposure with high pattern dimensional accuracy.

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。
The above and other objects and novel features of the present invention include:
It will become clear from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、電子ビーム描画装置にパターンデータ制御回
路を設け、この制御回路を電子ビームの面積変化に対応
して動作させて電子ビームに対する実効焦点距離を変化
制御し得るように構成している。
That is, the electron beam drawing apparatus is provided with a pattern data control circuit, and this control circuit is configured to operate in response to changes in the area of the electron beam to control changes in the effective focal length of the electron beam.

〔作用〕[Effect]

上記した手段によれば、電子ビームの面積変化に応じて
電子ビームに対するレンズの実質的な焦点距離を変化さ
せ、これにより電子ビームを常に所定位置に結像させて
高いパターン寸法精度を確保することができる。
According to the above-mentioned means, the effective focal length of the lens for the electron beam is changed in accordance with the change in the area of the electron beam, and thereby the electron beam is always focused on a predetermined position to ensure high pattern dimensional accuracy. Can be done.

〔実施例1〕 第1図は本発明の一実施例の構成図であり、10は電子
線描画装置の鏡筒部であり、ここには電子銃11.ビー
ム成形絞り12,13.対物レンズ14及び偏向電極1
5.16を備えている。そして、電子銃11から射出さ
れた電子線をビーム成形絞り12.13によって所定の
ビーム面積に設定した上で、これを対物レンズ14によ
って対象物に結像照射する。また、図外の走査制御回路
に接続した偏向電極15.16によって電子線を平面X
Y方向に走査して所要のパターンに露光する。
[Embodiment 1] FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, in which 10 is a lens barrel section of an electron beam lithography apparatus, and an electron gun 11. Beam shaping aperture 12, 13. Objective lens 14 and deflection electrode 1
5.16. Then, the electron beam emitted from the electron gun 11 is set to a predetermined beam area by the beam shaping aperture 12.13, and then the object is imaged and irradiated with the electron beam by the objective lens 14. In addition, the electron beam is directed to the plane X by deflection electrodes 15 and 16 connected to a scanning control circuit (not shown)
Scan in the Y direction to expose a desired pattern.

前記鏡筒部10に対しては、CPUIを設け、これには
描画するパターンに対応したビーム寸法やその他の条件
を出力するパターンデータ制御回路2を接続している。
The lens barrel section 10 is provided with a CPUI, to which is connected a pattern data control circuit 2 that outputs beam dimensions and other conditions corresponding to the pattern to be drawn.

そして、これには電子銃制御回路3を接続してパターン
データ制御回路2によって前記電子銃11における電子
線の射出を制御し、またビーム寸法制御回路4を接続し
アンプ4a、4bを介して接続した前記ビーム成形絞り
12.13を制御する。
An electron gun control circuit 3 is connected to this, and the pattern data control circuit 2 controls the emission of the electron beam in the electron gun 11. A beam size control circuit 4 is also connected to this via amplifiers 4a and 4b. The beam shaping apertures 12 and 13 are controlled.

また、前記cputには焦点補正・制御回路5を接続し
、アンプ5aを介して前記対物レンズ14に接続してそ
の焦点を変化制御する。
A focus correction/control circuit 5 is connected to the cput, which is connected to the objective lens 14 via an amplifier 5a to change and control its focus.

この構成によれば、パターンデータ制御回路2は、CP
UIから出力されるパターン情I! (ショット寸法情
報)によってビーム寸法制御回路4を制御し、更にビー
ム成形絞り12.13を制御することにより、電子銃1
1から射出される電子線をそのパターンの描画に最適な
ビーム面積に設定する。
According to this configuration, the pattern data control circuit 2 has CP
Pattern information output from the UI! (shot size information) to control the beam size control circuit 4 and further control the beam shaping aperture 12.
The electron beam emitted from 1 is set to the optimal beam area for drawing the pattern.

これと同時に、CPUIはビーム面積に伴う焦点位置変
動を算出し、これに基づいて焦点補正・制御回路5を制
御する。これにより、焦点補正・制御回路5は対物レン
ズ14の焦点を補正制御し、電子線のビーム寸法の変化
に関わらず電子線を常に所定の位置、ここではオーバフ
ォーカス位置に結像させる。その後、偏向電極15.1
6によって電子線を平面XY方向に走査することにより
、所要のパターンを描画する。これにより、電子線の実
効焦点距離を一定に保ち、パターン寸法精度の最も高い
状態での描画を行うことができる。
At the same time, the CPUI calculates the focal position fluctuation due to the beam area, and controls the focal point correction/control circuit 5 based on this. As a result, the focus correction/control circuit 5 corrects and controls the focus of the objective lens 14 to always image the electron beam at a predetermined position, here an overfocus position, regardless of changes in the beam size of the electron beam. Then the deflection electrode 15.1
6, a desired pattern is drawn by scanning the electron beam in the XY direction of the plane. This makes it possible to keep the effective focal length of the electron beam constant and perform drawing with the highest pattern dimensional accuracy.

〔実施例2〕 第2図は本発明の他の実施例を示す図であり、第1図と
同一部分には同一符号を付して説明は省略する。この実
施例では、パターンデータ制御回路2と電子銃制御回路
3との間にショット電流演算回路6を介挿し、電子銃1
1における電子ビーム電流密度をパターンに応じて変化
制御できるように構成している。
[Embodiment 2] FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the present invention, and the same parts as in FIG. In this embodiment, a shot current calculation circuit 6 is inserted between the pattern data control circuit 2 and the electron gun control circuit 3, and the electron gun 1
The structure is such that the electron beam current density in No. 1 can be varied and controlled according to the pattern.

この構成によれば、電子ビームの電流密度を変化するこ
とにより、電子ビームにおけるクーロン斥力を変化させ
、対物レンズ14の焦点を制御する代わりに対物レンズ
14における電子ビームの実効焦点距離を変化させるこ
とができる。したがって、ショット電流演算回路6にお
いて電子銃11からの電子ビーム電流密度を制御して、
各電子ビーム面積に対応して実効焦点距離を一定に保持
し、パターン寸法精度を高いものにできる。
According to this configuration, by changing the current density of the electron beam, the Coulomb repulsion in the electron beam is changed, and instead of controlling the focus of the objective lens 14, the effective focal length of the electron beam in the objective lens 14 is changed. Can be done. Therefore, by controlling the electron beam current density from the electron gun 11 in the shot current calculation circuit 6,
The effective focal length can be kept constant corresponding to each electron beam area, and pattern dimensional accuracy can be made high.

上記した実施例によれば次の効果を得ることができる。According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.

(1)電子ビームの面積に応じて対物レンズの実質的な
焦点距離を変化制御しているので、クーロン斥力が原因
とされる結像位置の変化を防止して電子ビームを常に一
定位置に結像させ、パターン寸法精度の高い電子描画を
行うことができる。
(1) Since the effective focal length of the objective lens is controlled to change according to the area of the electron beam, changes in the imaging position caused by Coulomb repulsion are prevented and the electron beam is always focused at a constant position. It is possible to perform electronic drawing with high pattern dimensional accuracy.

(2)電子ビームのパターンデータに応じて対物レンズ
の焦点距離を制御しているので、電子ビーム面積に応じ
て自動的に焦点を最適に設定できる。
(2) Since the focal length of the objective lens is controlled according to the pattern data of the electron beam, the focus can be automatically set optimally according to the area of the electron beam.

(3)電子ビーム電流を制御することにより実質的な焦
点距離の制御を行うことができ、対物レンズにおける補
正・制御回路を複雑化することなく焦点距離の制御を行
うことができる。
(3) By controlling the electron beam current, the focal length can be substantially controlled, and the focal length can be controlled without complicating the correction/control circuit in the objective lens.

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that the present invention is not limited to the above Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor.

例えば、対物レンズに補正レンズを付設し、この補正レ
ンズに電界を利用した静電レンズを用い、電界の強さで
電子ビームの焦点距離を補正してもよい。同様に、補正
レンズに磁界を利用した電磁レンズを用い、磁界の強さ
で電子ビームの焦点距離を補正してもよい。
For example, a correction lens may be attached to the objective lens, an electrostatic lens using an electric field may be used as the correction lens, and the focal length of the electron beam may be corrected based on the strength of the electric field. Similarly, an electromagnetic lens that utilizes a magnetic field may be used as the correction lens, and the focal length of the electron beam may be corrected based on the strength of the magnetic field.

また、焦点の制御に際しては、電子ビーム面積。In addition, when controlling the focus, the electron beam area.

ビーム電流密度を複数の範囲に分割し、その分割単位毎
に焦点補正を行うようにしてもよい。更に、この場合に
はショット毎に焦点補正を行うようにしてもよい。
The beam current density may be divided into a plurality of ranges, and the focus correction may be performed for each division unit. Furthermore, in this case, focus correction may be performed for each shot.

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体装置における
素子パターンの描画装置に適用した場合について説明し
たが、それに限定されるものではなく、半導体装置以外
におけるパターンの描画用の装置に適用できる。
In the above explanation, the invention made by the present inventor has been mainly applied to a drawing device for element patterns in a semiconductor device, which is the background field of application. It can be applied to a device for drawing patterns in

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。
A brief explanation of the effects obtained by typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、電子ビーム描画装置にパターンデータ制御回
路を設け、この制御回路を電子ビームの面積変化に対応
して動作させて電子ビームの実効焦点距離を変化制御し
得るように構成しているので、電子ビームの面積変化に
応じて電子ビームに対するレンズの実質的な焦点距離を
変化させ、これにより電子ビームを常に所定位置に結像
させて高いパターン寸法精度を確保することができ、微
細なパターンの描画及びその形成を達成できる。
In other words, the electron beam lithography system is provided with a pattern data control circuit, and this control circuit is configured to operate in response to changes in the area of the electron beam to control changes in the effective focal length of the electron beam. By changing the effective focal length of the lens for the electron beam according to changes in the beam area, it is possible to always focus the electron beam on a predetermined position and ensure high pattern dimensional accuracy, making it possible to draw fine patterns. and its formation can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例の回路構成図、第2図は本発
明の他の実施例の回路構成図、第3図はパターン寸法精
度と実効焦点距離変化の関係を示す図、 第4図は焦点距離と電子ビーム面積の関係を示す図であ
る。 1・・・CPU、2・・・パターンデータ制御回路、3
・・・電子銃制御回路、4・・・ビーム寸法制御回路、
5・・・焦点補正・制御回路、6・・・ショット電流演
算回路、10・・・鏡筒部、11・・・電子銃、12.
13・・・ビーム成形絞第2図 n 第  3  図 第  4  図 で)C′スめ縛
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram of another embodiment of the invention, and FIG. 3 is a diagram showing the relationship between pattern dimensional accuracy and effective focal length change. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between focal length and electron beam area. 1...CPU, 2...Pattern data control circuit, 3
...electron gun control circuit, 4...beam size control circuit,
5... Focus correction/control circuit, 6... Shot current calculation circuit, 10... Lens barrel section, 11... Electron gun, 12.
13...Beam shaping diaphragm (Figure 2) n (Figure 3) (Figure 4)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、電子ビームを照射して所要パターンの描画を行う装
置において、前記電子ビーム描画装置の鏡筒部を制御す
る回路の一部にパターンデータ制御回路を設け、この制
御回路を電子ビームの面積変化に対応して動作させて電
子ビームの実効焦点距離を変化制御し得るように構成し
たことを特徴とする電子線描画装置。 2、パターンデータ制御回路は、鏡筒部に設けた対物レ
ンズの焦点距離を補正・制御するよう構成してなる特許
請求の範囲第1項記載の電子線描画装置。 3、パターンデータ制御回路は、鏡筒部に設けた電子銃
を制御して電子ビーム電流を制御するよう構成してなる
特許請求の範囲第1項記載の電子線描画装置。
[Scope of Claims] 1. In an apparatus for drawing a desired pattern by irradiating an electron beam, a pattern data control circuit is provided as part of a circuit for controlling a lens barrel section of the electron beam drawing apparatus, and the control circuit 1. An electron beam lithography apparatus characterized in that the electron beam lithography apparatus is configured to be operated in response to changes in the area of the electron beam to control changes in the effective focal length of the electron beam. 2. The electron beam lithography apparatus according to claim 1, wherein the pattern data control circuit is configured to correct and control the focal length of the objective lens provided in the lens barrel. 3. The electron beam drawing apparatus according to claim 1, wherein the pattern data control circuit is configured to control an electron gun provided in the lens barrel to control the electron beam current.
JP9217486A 1986-04-23 1986-04-23 Electron beam lithography equipment Pending JPS62249417A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01117325A (en) * 1987-10-30 1989-05-10 Hitachi Ltd Electron beam lithography device
JPH0350820A (en) * 1989-07-19 1991-03-05 Nec Corp Charged beam exposing method
JP2008091827A (en) * 2006-10-05 2008-04-17 Advantest Corp Electron beam exposure device and electronic beam exposing method

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