JPS6341025A - 電子線描画装置の描画方法 - Google Patents

電子線描画装置の描画方法

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JPS6341025A
JPS6341025A JP18496786A JP18496786A JPS6341025A JP S6341025 A JPS6341025 A JP S6341025A JP 18496786 A JP18496786 A JP 18496786A JP 18496786 A JP18496786 A JP 18496786A JP S6341025 A JPS6341025 A JP S6341025A
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molding
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Teruaki Okino
輝昭 沖野
Ichiro Kawamura
一郎 河村
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Jeol Ltd
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Jeol Ltd
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は電子線描画装置の描画方法に関し、更に詳しく
はターゲット上に正確にビーム描画を行うことができる
ようにした電子線描画装置の描画方法に関する。
(従来の技術) 電子線描画装置は電子銃から発生した電子ビーム(電子
線)を偏向手段によりX方向及びY方向に2次元的に偏
向させ、描画材料(以下ターゲットという)上にビーム
描画を行う装置である。第6図は可変成形型の電子線描
画装置の従来の構成例を承り図である。電子銃1より出
射した電子ビームBiは照明レンズ2により第1成形ア
パーチャ3上に照射される。
第1成形アパーチャ3の開口像は、成形レンズ4により
第2成形アパーチャ6上に結像されるが、その結像の位
置は成形偏向器5により変えることができる。第2成形
アパーチャ6により成形された像は、縮小レンズ7、対
物レンズ8を経てターゲット10上に照射される。ター
ゲット10への照射位置は位置決め(1向3つにより変
えることができる。
この種の電子線描画装置に用いる第1及び第2成形アバ
ーチ173.6の開口は通常矩形をしており、矩形像の
大きさは第7図に示すように第1成形アパーチャ3の矩
形像Iが、第2成形アパーチャ6の間口nと重なった領
域(図の斜線領域)Pを可変することで調節することが
できる。つまり、この重なった領域Pの電子ビームがタ
ーゲット10を照射することになるので、ターゲット1
o上に照射されるビームの幅を拡げたい時には成形偏向
器5を操作して第7図に示1重なり領域Pを増やし、ビ
ームの幅を細くしたい時には成形偏向器5を操作して手
なり領域Pを少なくするのである。
このようにして、可変成形された電子ビームによる矩形
像をターゲット10上に照射して、これら短形像を位置
決め偏向器9でつないで、目的とするパターンを作って
いる。
この場合において、成形偏向器5の駆動は以下のように
行われる。成形偏向器5は第8図に示すようにX方向及
びY方向に偏向電極5X、5X’ 。
5Y、5Y’ を配置してこれら電極間に電子ビームの
移動機に対応した電圧を印加するようになっている。こ
のような電極配置により例えばX方向のみ偏向させるた
めに、電極5X、5X’間に電圧を印加した場合、電子
ビームは理想状態ではX方向にのみ移動する。ところが
電極5X、5X’が第9図に示すようにある角θだけ傾
いていると電子ビームに加わる力FはX方向成分F×と
Y方向成分Fyに分解され、Y方向にも偏向してしまう
。そこで、このような干渉を補償するためY方向電極5
Y、5Y’ にもFyを打消すだけの電圧を印加してや
る必要がある。この間の事情はY方向に偏向させる場合
についても同様であり、更に像には印加電圧ゼロの状態
におけるオフセットもある。
このため、成形偏向器5のX方向電極及びY方向電極に
印加する電圧信号X’ 、Y’ はそれぞれ以下のよう
な式で表わされる。
X’ −A+BX+CY        ・・・(1)
Y’  −0+EX+FY            ・
・・ 〈 2)ここで、X、Yは第1成形アバーチ17
像が第2成形アパーチャと重なりあってできる描画の矩
形の寸法、A、B、C,D、E、Fは補正係数である。
A、Dはオフセット補正係数、B、Fはそれぞれ本来の
ゲイン補正係数、C,Eは干渉による補正係数である。
尚、補正係数A−Fは3組のデータ(Xt 、 Yl)
、(X2.Y2)、(Xs、Ys)を順次成形偏向器5
に入力してやり、その時の実際のビーム寸法を測定して
(1)、(2)式に代入して6個の連立方程式を作り、
これら連立方程式を解くことにより得られる。
(発明が解決しようとする問題点) 前記したような方法でビーム寸法を測定する場合、もし
成形アパーチャ3,6に回転設定誤差が存在していれば
ビーム寸法測定値には成形アパーチャ3.6の回転設定
誤差に起因する誤差が含まれてしまう。従って、その測
定値から求めた補正係数A〜Fにも誤差が含まれ高精度
のビーム描画が不可能になってしまう。
今、この誤差の生ずる理由をIA純化した場合について
考えてみる。即ち、ここでは成形偏向器5にX、Yの干
渉がないものとする。この状態で、2つの描画データの
組(Xr 、Y+ )、(X2 。
Yz)を入力する。このとき、Yl−Yzとすると第1
成形アパーチャ8Amは第10図に示すように実線で示
す位置から破線で示す位置まで移動する。nは第2成形
アパーチャである。この場合、成形アパーチャ3.6に
回転設定誤差がないものとすれば、第1の位置(実検位
置)におけるY方向描画データ測定値Y1と、移動後の
第2の位置(破線位置)におけるY方向1liIi画デ
ータ測定値Y2は等しくなり測定誤差は生じない。
しかしながら、第11図に示すように成形アパーチャ3
.6に回転設定誤差があるものとすれば、2つの描画デ
ータの組(X+ 、Yt >、(X2 。
Y2)を入力すると第1成形アパーチャ象mは第1の位
置(図の実線で示す位置)において第2成形アパーチャ
nと斜めに交わっている。この像■は図のTJl線で示
す第2の位置まで移動する(尚、図中の5は成形偏向器
である)。第1の位置ではY辺のイ立1mの座標を図示
の通りに定めると、Y辺の位置はその中点Y、Cをとる
ものとすると、次式で与えられる。
YIC= (”y’+ 8 +、Y1b )/’2  
− (3)次に、第2位置におけるY辺の位置の座標を
図示のように定めると、Y辺の位WYz cは次式で与
えられる。
Y2 c −(Y2 a +Y2 b )/2   ・
・・(4)(3)、(4)式より明らかなようにYIC
とY2Oとは等しくならない。このように、X、Yの干
渉はもともと補正す′る必要がない筈であるが補正を行
ってしまうという不具合が生じる。
更に、成形アパーチャに回転設定誤差があると、描画さ
れたパターンのエツジがなめらかでなくなってしまう。
例えば第12図に示すような長方形のパターンを3シヨ
ツトつなげて描画する場合、成形アパーチャに回転設定
誤差がなければ〈イ)に示すようにエツジがなめらかな
パターンが得られる。しかしながら、成形アパーチャに
回転設定誤差があると(ロ)に示ずようにエツジがギザ
ギザのパターンになってしまう。
従来、この成形アパーチャの回転設定誤差を修正するた
めには、ファラデーカップ等を用いたナイフェツジ検出
法や十字状マークによる反射電子検出法を用い、それか
ら得られる矩形ビームプロファイルの辺の微分波形を観
察し、この波高値が最大値をとるべく回転補正を行って
いる。このことをもう少し詳しく説明する。第13図(
イ)に示すようにウェハ11の近傍にマーク12をつけ
ておく。ここで、マーク12は(ロ)に示1ように例え
ばSiのベース21上にAl1のパターン(ここでは十
字形)22を形成したものである。
成形アパーチャに回転設定誤差がない場合には、電子ビ
ームは第14図(イ)に示すようにAujDパターンと
直角に交わり、反射電子検出器で検出したイ3@(ビー
ムプロファイル叩ら生信号を1同機分した信号)は第1
5図(イ)に示すように急峻なパルス状となる。これに
対して成形アパーチャに回転設定誤差がある場合には、
電子ビームは第14図(ロ)に示すように電子ビームは
AuvAパターン22と斜めに交わる。この結果、ビー
ムプロファイル)は第15図(ロ)に示すよう′に立上
がり、立下りがなまった波形になる。
第15図(イ)に示すビームプロファイルを微分すると
、その微分波形は〈イ)に示すように急峻なものとなり
その波高値は最大となる。これに対し、第15図(ロ)
に示すビームプロファイルを微分すると、その微分波形
は(ロ)に示ずようになまったものとなり波高値も低く
なる。以上の説明より明らかなようにマーク通過時のビ
ームプロファイルの微分波形の波高値が最大となるよう
に成形アパーチャの回転補正を行えばよいことになる。
しかしながらこの方法では、もともとビームプロファイ
ルの辺にボケがあるため、微分波高値の変化が十分に読
み取れなかったり、又、マークの辺が正規の座標軸と平
行でないこと(この場合、矩形ビームの辺はマークの辺
に対して平行になるような合わせ動作となるため、マー
クの辺と正規座標軸との平行度誤差はそのままマークの
辺の合わせ誤差に含まれてしまう)等により、成形アパ
ーチャの回転設定開度が不十分であり、最終的には描画
したパターンのショットのつなぎを観察して補正を加え
る必要があった。従って、成形アパーチャの回転設定に
は多大の時間と労力を必要とするという不具合があった
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであって、
その目的は、第1に成形偏向器に印加する駆動信号の補
正係数に成形アパーチャの回転誤差に起因する誤差が含
まれないようにして高精度のビーム描画が行える電子線
描画装置の描画方法を実現することにあり、第2に成形
アパーチャの回転誤差を確実に補正して高精度のビーム
描画が行える電子線描画装置の描画方法を実現すること
にある。
(問題点を解決するための手段) 前記した問題点を解決する第1の発明は、第1及び第2
の成形アパーチャとこれらアパーチャの間に配置された
成形偏向器により所望断面形状のビームを得、このビー
ムをターゲット上に照射して所定パターンを描画するよ
うにした電子線描画装置の描画方法であって、第1成形
アパーチャの像が第2成形アパーチャにさえぎられず完
全に第2成形アパーチャ内に納まった状態で成形偏向器
をX方向及びY方向に駆動してターゲット上の像の位U
の変化から成形偏向器に加える駆動信号の補正量を求め
、この補正量により成形偏向器の駆動信号を補正してビ
ーム描画を行うようにしたことを特徴とするものであり
、第2の発明は、第1及び第2の成形アパーチャとこれ
らアパーチャの間に配置された成形偏向器により所望断
面形状のビームを得、このビームをターゲット上に照射
して所定パターンを描画するようにした電子線描画装置
の描画方法であって、第1成形アパーチャの像が第2成
形アパーチャにさえぎられず完全に第2成形アパーチャ
内に納まった状態で成形偏向器をX方向及びY方向に駆
動してターゲット上の像の位置の変化から成形偏向器に
加える駆動信号の補正量を求め、この補正口により成形
偏向器の駆動信号を補正して、成形偏向器による描画誤
差が生じないように予め成形偏向器を設定しておき、次
に第1成形アパーチャの像が第2成形アパーチャと重な
り合うように投影した状態で成形偏向器により第17パ
ーチヤ像を移動させ、ターゲット上の像の位置の変化か
ら第1成形アパーチャ及び第2成形アパーチャの回@設
定を行った後、ビーム描画を行うようにしたことを特徴
とするものである。
(作用) 第1の発明においては、第1成形アパーチャ像が第2成
形アパーチャ内に完全に納まった状態で成形偏向器の駆
動信号の補正量を求め、第2の発明は第1の発明方法を
適用した後に矩形像を移動させ、移動の前後におけるX
、Y各方向の位置の変化がないように成形アパーチャの
回転誤差補正を行う。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
第1図は第1の発明の一実施例を示すフローチャートで
ある。以下このフローチャートに沿って本発明方法を説
明する。
ステップ■ 第1成形アパーチャ像が第2成形アパーチャにさえぎら
れず完全に第2成形アパーチャ内に納まった状態で成形
偏向器をX方向に駆動する。
第1成形アパーチャ像が第2成形アパーチャに、第7図
に示すようにさえぎられた状態で重なり合ってしまうと
成形アパーチャの回転の影響が顕著に現われる。このよ
うな回転の影響を排除するため、第1成形アパーチャ像
がスツボリ第2成形アパーチャ内に納まるように、即ち
、全ての電子ビームを通過できるようにするのである。
この状態で成形偏向器に描画データ(X+ 、Yl>、
(X2、Yl)を与える。つまりX偏向を行う。
第2図は本発明を説明°するための図である。図におい
て、mは第1成形アパーチャ像、nは第2成形アパーチ
ャである。実線で示す第1成形アパ−チャBImは第1
位置を、破線で示す第1成形アパーチャ像IはX偏向後
の第2位置を示す。何れの場合も、第1成形アパーチw
@rnは第2成形アパーチャnにさえぎられず、第2成
形アパーチャ内に完全に納まるようになっている。
ステップ■ 移動の前後におけるターゲット上の像の位置の変化から
補正係aB、Eを求める。
第2図において、移動の前後における1−A辺と2−A
辺のX座標を前述したマーク検出法により測定する。第
1位置におけるX座標測定値を×1′、第2位置におけ
るX座標測定値をx2′とすると、これらは次式で与え
られる。
Xt’−A4−BX+          ・・・(5
)X?’−A+BXz         ・・・(6)
(5)、(6)式により補正係数Bは次式で与えられる
B−(Xt ’  Xz ’  )/ (XI  X2
 )・・・(7) 次に1−B辺と2−B辺のY座標をマーク検出法により
測定する。第1位置におけるY座標測定値をY1′、第
2位置におけるY座標測定値をY2′ とすると、これ
らは次式で与えられる。
Y1’ =D+EX+         −(8)Yz
 ’ ””D + E Xz         ・・・
(9)(8)、(9)式により補正係数Eは次式で与え
られる。
E= (Yl ’ −Y2 ’  )/ (Xt −X
2 )・・・〈10) ステップ■ 第1成形アパーヂヤ像が第2成形アパーチャにさえぎら
れず完全に第2成形アパーチャ内に納まった状態で成形
偏向器をY方向に駆動する。
ステップ■で説明したと同様の要領で成形偏向器に描画
データ(Xl、Yl )、(Xt 、Y2 )を与える
。つまりY偏向を行う。この場合には第1成形アパーチ
ャ像mは第2図に示すようにX方向に移動するのではな
くY方向に移動する。
ステップ■ 移動の前後におけるターゲット上の像の位置の変化から
補正係数C,Fを求める。
ステップ■で説明したと同様の要領で補正係数を求める
。補正係数C,Fはそれぞれ次式で与えられる。
C= (Xt ’ −X2 ’  )/ (Yt −Y
2 )・・・(11) f−= (Yt ’ −Y2 ’ )/ (Yl −Y
2 )・・・(12) 但し、X、/ 、Xzl は1−A辺と2−A辺のX座
標測定値、Yl−Y2は1−B辺と2−B辺のYffi
標測定値である。
ステップ■ 成形偏向器に描画データを与えない状態で第1成形アパ
ーチャ像を第2成形アパーチャに重ねてオフセット時の
補正係数A、Dを求める。
成形偏向器に描画データを与えない状態においても×座
標値、Y座標値は0にならずオフセットが存在する。こ
の場合、第1成形アパーチャ像を第2成形アパーチャに
重ねた状態で、マーク検出法によりX座標及びY座標を
測定して補正係数A。
Dを求めることになる。従って、補正係数A、Dには回
転誤差に起因する誤差が含まれるが、この後成形アパー
チャの回転補正を行った後、再度補正係数A、Dのみを
求めればよい。尚、補正係数B、C,E、Fを求めた後
に、オフセット補正係数A、Dを求めるようにしてもよ
い。
ステップ■ これら補正係数に基づいた駆動信号を成形偏向器に与え
てビーム描画を行う。
このようにして(1)、<2>式に示す補正係数が全て
求まった後はこれら式に描画データを与えてやれば成形
偏向器に与える駆動信号はオフセット及びX、Yの干渉
が補正されたものとなる。
しかも成形アパーチャの回転誤差が含まれないので正確
なビーム描画を行うことができる。
第3図は第2の発明の一実施例を示すフローチャートで
ある。第2の発明は成形アパーチャの回転誤差を補正す
る方法に関するものである。以下、このフローチャート
に沿って本発明方法を説明する。
ステップ■ 第1の発明を用いて予め成形偏向器の補正を行っておく
第1の発明はX、Yの干渉補正、オフセット補正を成形
アバーチせの回転誤差を排除した状態で行い、成形偏向
器の駆動信号を補正するものであった。詳細説明は前述
したので省略する。
ステップ■ 第1成形アパーチャ像が第2成形アパーチャと重なり合
うように投影した状態で、成形偏向により第1成形アパ
ーチャ像を移動させる。
成形アパーチャの回転による誤差は、第1成形アパーチ
ャ像を第2成形アパーチャと重ね合わせることによって
把握することができる。第4図は本発明の説明図で、成
形偏向器に2個のIFJ画データ(Xl、Yt )、(
X2 、Yt )を与えて、第1成形アパーチャ像mを
実線で示す第1位置から破線で示す第2位置に移動させ
る。
ステップ■ 移動の前後におけるターゲット上の像の位置の変化から
第1成形アパーチトの回転設定を行う。
ステップ■の移動の前19による第1位置及び第2位置
における第1成形アパーチャ9Bnと第2成形アパーチ
ャnとの重なり領域P、P’ に呑口する。第1の重な
り領域Pの矩形像を図に示すように検出マーク上に結像
する。この状態でa −1辺の位置を測定する。次に第
2の重なり領域P′の矩形像を図に示すように検出マー
ク上に結像する。
この状態でb−1辺の位置を測定する。そして、a−1
とb−1の位置が一致するように第1成形アパーチャの
回転設定を行う。以上により、第1成形アパーチャの回
転誤差の補正がなされl、:ことになる。第1成形アパ
ーチャの回転設定は、具体的には例えばパルスモータ駆
動により第1成形アパーチャを回転させる機構を用い、
印加パルス故を制御する方法や、成形アパーチャの下に
32けられた回転レンズを用いレンズの励磁を制御する
方法が採られる。
ステップ■ 同様にして、第2成形アパーチャの回転設定を行う。
第4図において、移動の前後における重なり領域P、P
’の下辺a−2とb−2の位置をマーク検出法により一
測定し、それぞれの位置が一致するように第2成形アパ
ーチャの回転設定を行う。以上により、第2成形アパー
チャの回転誤差の補正がなされたことになる。
尚、検出のためのマークが正規の座標軸に対して平行度
が十分でない場合、第5図に示すように重なり領域P′
の矩形像を図の矢印×方向に移動し、P′の矩形像とP
の矩形像のX座標位置が変化しないように位置決め偏向
器(第6図の9参照)で矩形像の位置を決めておく。こ
の状態でY方向に走査する。これにより検出マーク上の
同じ位置を走査することができく第5図のマークエツジ
のX方向位置が同じになる)、マークの平行度誤差が測
定誤差に含まれないようにすることができる。
マーク検出の精度は走査用偏向の1インクリメント程度
(通常0.01〜0.03μm )が期待でき、検出用
マークの非平行度によらない高精度の回転設定が可能で
ある。
ステップ■ 駆動信号を成形偏向器に与えてビーム描画を行う。ステ
ップ■までの工程で成形偏向器及び成形アパーチャの補
正が完了しているので、補正後の駆動信号を成形偏向器
に与えてビーム描画を行えば極めて正確な描画が行える
ことになる。
尚、第4図に示すように第1成形アパーチャの幅よりも
大きな成形偏向を行うことは、通常の描画モードではな
い。従って、成形偏向器に印加するDAC出力も補正モ
ード時はど大きくなることはない。高速のDACにおい
ては出り電圧を大きくすることは大きな負担であるから
である。しかしながら、上述の回転誤差補正モード時に
は高速性は必要ないので、高速DACとは別に簡易形の
高出力DACを用意し、この出力で成形偏向器を駆動す
るようにすればよい。
(発明の効果) 以上詳細に説明したように、第1の発明によれば、X(
IW向及びYi向の前後において、第1成形アパーチャ
像が第2成形アパーチャ内にスツボリ納まる状態で、成
形偏向器に偏向電圧印加時の補正係数を求めることによ
り、成形アパーチャの回転誤差の影響が補正係数に含ま
れないようにすることができる。又、第2の発明によれ
ば、第1の発明を用いて成形偏向器の補正を行った後、
第1成形アバーチ1−像が第2成形アパーチャに重なり
合う形で第1成形アパーチャ像を移動させ、移動の前後
における矩形像の対応する辺同志の測定位置が一致する
ように第1成形アパーチャ及び第2成形アパーチャの回
転設定を行うことにより、成形アパーチャの回転誤差を
確実に補正することができる。
このようにして、本発明によれば常にターゲット上に正
確な電子ビームによる描画パターンを形成することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1の発明の一実施例を示すフローチャート、
第2図は第1の発明の説明図、第3図は第2の発明の一
実施例を示すフローチャート、第4図は第2の発明の説
明図、第5図は検出マークの平行度補正の説明図、第6
図は電子線描画装置の構成例を示す図、第7図は第1成
形アパーチV像と第2成形アパーチャの重なり状態を示
す図、第8図は成形偏向器の配置を示す図、第9図は成
形偏向器におけるx、Y干渉の説明図、第10図は正常
状態における第1成形アパーチャ像と第2成形アパーチ
ャの重なり状態を示す図、第11図は成形アパーチャに
回転誤差がある時の第1成形アパーチャ像と第2成形ア
パーチャの重なり状態を示す図、第12図はパターン形
成を示す図、第13図乃至第15図はビームプロファイ
ルによるマーク検出法の説明図である。 1・・・電子銃      2・・・照明レンズ3・・
・第1成形アパーチャ 4・・・成形レンズ    5・・・成形偏向器6・・
・第2成形アパーチャ ア・・・縮小レンズ    8・・・対物レンズ゛5:
9・・・位置決め偏向器  1o・・・ターゲット3i
・・・電子ビーム 箒1 図 蛸2 図 m、第1成形アバ−チー僧 n、第2成形アバーチャ 第3図 第6図 第4図 第5 図 角等73K m 第8図 y Y mill!l安形アノマーチャ像 ni第2成形アパーチャ p;*なつ部域 第9図 らX′ 第10図 第11図 ni第2輔アバーラ 5、引(内器 m、第1fR形アパーチャ債 n、第2成形アパーチャ 第12図 (イ)     (ロ) 2↑

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1及び第2の成形アパーチャとこれらアパーチ
    ャの間に配置された成形偏向器により所望断面形状のビ
    ームを得、このビームをターゲット上に照射して所定パ
    ターンを描画するようにした電子線描画装置の描画方法
    であって、第1成形アパーチャの像が第2成形アパーチ
    ャにさえぎられず完全に第2成形アパーチャ内に納まっ
    た状態で成形偏向器をX方向及びY方向に駆動してター
    ゲット上の像の位置の変化から成形偏向器に加える駆動
    信号の補正量を求め、この補正量により成形偏向器の駆
    動信号を補正してビーム描画を行うようにしたことを特
    徴とする電子線描画装置の描画方法。
  2. (2)第1及び第2の成形アパーチャとこれらアパーチ
    ャの間に配置された成形偏向器により所望断面形状のビ
    ームを得、このビームをターゲット上に照射して所定パ
    ターンを描画するようにした電子線描画装置の描画方法
    であって、第1成形アパーチャの像が第2成形アパーチ
    ャにさえぎられず完全に第2成形アパーチャ内に納まっ
    た状態で成形偏向器をX方向及びY方向に駆動してター
    ゲット上の像の位置の変化から成形偏向器に加える駆動
    信号の補正量を求め、この補正量により成形偏向器の駆
    動信号を補正して、成形偏向器による描画誤差が生じな
    いように予め成形偏向器を設定しておき、次に第1成形
    アパーチャの像が第2成形アパーチャと重なり合うよう
    に投影した状態で成形偏向器により第1アパーチャ像を
    移動させ、ターゲット上の像の位置の変化から第1成形
    アパーチャ及び第2成形アパーチャの回転設定を行った
    後、ビーム描画を行うようにしたことを特徴とする電子
    線描画装置の描画方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6394626A (ja) * 1986-10-08 1988-04-25 Hitachi Ltd 電子線描画方法
JPH0222617A (ja) * 1988-04-25 1990-01-25 Electro Scient Ind Inc 光ビーム位置誤差補正方法と装置

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