JP2553032B2

JP2553032B2 - 荷電粒子ビ−ム偏向回路

Info

Publication number: JP2553032B2
Application number: JP60055289A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　　裕
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1985-03-19
Filing date: 1985-03-19
Publication date: 1996-11-13
Anticipated expiration: 2011-11-13
Also published as: JPS61214342A

Description

【発明の詳細な説明】（発明の技術分野）本発明は，電子ビーム露光装置等に用いられる荷電粒
子ビーム偏向系に関するものである。

（発明の背景）電子ビーム露光装置等に用いられる荷電粒子ビーム偏
向系に，要求される条件は（１）高分解能でかつ高安定
である事。（２）ダイナミツクレンジが大きい事。
（３）高速である事。の３つであるが，これらの要求
を,1つの偏向系で同時に満足するのが，困難な為，主偏
向及び副偏向系の２つの偏向系を用い描画領域（メイン
フイールド）を100〜10,000程度の小領域（サブフイー
ルド）に分割し描画する方法が従来よく採用されて来
た。この方式は前記条件の（１）と（２）の要求を満足
する主偏向系で，描画するサブフイールドの中心に荷電
粒子ビーム（以下単にビームと称す）を偏向し，このサ
ブフイールド内に含まれているパターンを前記条件の
（３）を満足する副偏向系で高速にビーム駆動して描画
する事により前記（１）〜（３）の３つの条件を，同時
に満足する事が出来るすぐれた方法である。すなわち，
主偏向系のダイナミツクレンジが大きく高分解能の駆動
系はセトリング（目標値に到達する迄の時間）に時間
が，かかるのでサブフイールドの移動の時にのみ使用
し，サブフイールド内のパターン描画は，ダイナミツク
レンジも小さく，分解能も低いので，高速駆動が可能な
副偏向系を使用して描画速度を上げる方法であつて，ト
ータルの描画時間を１つの偏向系で描画する場合に比べ
大幅に短縮する事が出来る方法である。

しかし，このような方法でも，主偏向系が，描画し終
わった，サブフイールドから，次に描画するサブフイー
ルドの中心の位置に，ビームをセトリングするのに，か
かる時間のロスは無視出来ず，特に，サブフイールド数
が多い場合の描画時間を，さらに短縮する為のネツクに
なつている。

（発明の目的）本発明は、これらの欠点を解決し、主駆動アンプのセ
トリングに要する時間を実質的に短くすることにより、
トータルの描画時間の飛躍的短縮をはかる事を目的とす
る。

（発明の概要）本発明の発明者は第１に，従来主偏向系の位置決めに
は,16〜18bitのDACが使用されていたがサブフイールド
に分割して描画する方式に於いて，ビーム偏向及び位置
決めに関する諸々の補正をすべて，副偏向系で行なうよ
うにすれば，主偏向系駆動回路は，各サブフイールドの
中央位置に対応する信号を発生するだけでよく，その場
合精度及び安定度さえ良ければ４〜7bit程度の高速のDA
Cを使用する事が出来る事。第２に主偏向系を駆動する
アンプは，ダイナミツクレンジが大きい為高電圧あるい
は大電流となり高速化には限界があるが，主偏向の位置
決め情報と主偏向アンプの出力信号間の誤差を検出して
副偏向系に帰還する事により，主偏向駆動アンプのセト
リングタイムを実質的に極めて短かくする事が出来る事
の２つの事項に着目し本発明を成すに至つた。

本発明はビーム偏向及び位置決めに関する補正を副偏
向系で行なう様構成し，さらに主偏向の位置決め情報
（目標データ）と主偏向用アンプの出力信号との誤差を
副偏向系に帰還し，該帰還誤差データに従つて副偏向系
を主偏向系と同時に動作することを技術的要点としてい
る。

（実施例）第１図は，本発明を用いた電子ビーム露光機の一実施
例を示す概略図であり,11は電子銃,12は第１コンデンサ
レンズ,13はブランキング偏向器,14は第２コンデンサレ
ンズ,3は主偏向器,7は副偏向器,15は対物レンズ,16はXY
ステージ,10は主偏向駆動回路,20は副偏向駆動回路であ
る。また第１図の各ブロツクの他にもいくつかの補正用
の電子光学系が設置されるのが普通であるが，本発明に
直接関係がないので省略する。

第２図は，本発明の実施例を示す回路であつて点線で
囲んだブロツク10が主偏向系駆動回路20が副偏向系駆動
回路30が偏向電子光学系である。実際の使用に当たつて
は電子ビームをX,Yの直交座標系の情報で偏向しなけれ
ばならないので，第１図の偏向系をもうひと組必要とす
る訳であるが，両軸ともまつたく同じ偏向系になるので
ここでは，簡略の為一軸の偏向系についてのみ説明す
る。

１は主偏向系のサブフイールドの中心位置情報（デジ
タル信号）をアナログ信号に変換する主偏向D/Aコンバ
ータ（以下D/AコンバータをDACと称す）であり，たとえ
ばメインフイールドを100×100個のサブフイールドに分
割描画する場合は最低7bitのDACが必要となるが位置精
度を上げる為10〜12bitの高速DACを使用するのが適当と
思われる。

２は，主偏向器３の駆動用の主偏向器駆動アンプであ
る。主偏向器３が静電偏向ならば数百ボルトの高電圧，
電磁偏向ならば数アンペアの大電流出力が要求される
為，必要な精度にセトリングするのに数μsec〜数100μ
secの時間がかかる。従つて主偏向DAC1として高速のも
のが使用できるようになつても，この主偏向器駆動アン
プ２のセトリングを短縮できなければ全体の描画時間を
短かくする事はできない。

４は，主偏向器駆動アンプの誤差検出器であり主偏向
駆動アンプ２がセトリングするまでの間その入出力間の
誤差を出力する。

５は，副偏向系を駆動してパターンを描画する為のパ
ターンの位置情報デジタル信号を逐次アナログ信号に変
換する副偏向DACであり高速変換機能が要求され,10〜12
bitの高速DACが使用される。

６は副偏向器７の駆動用の副偏向器駆動アンプであ
る。本発明に於いてはこのアンプのダイナミツクレンジ
は２サブフイールド分の偏向電圧出力が必要となるが，
それにしても主偏向器駆動アンプ２の数10分の１のダイ
ナミツクレンジでよくそのセトリング時間は，主偏向器
駆動アンプ２のそれに比べ，はるかに短かくおよそ数百
nsecくらいである。

７は副偏向器で，高速応答が要求される為，ほとんど
の場合静電偏向器が用いられる。

８は補正用DACである。これまでの説明では省略した
が，実際にワークピース上に電子ビームでパターンを描
画する場合，ワークピースをXYステージ上に固定し，描
画するメインフイールドの中心が電子光学系の真下に来
るようにステージを移動する作業が必要となる。この時
ステージは確ずしも目標の位置には，止まらないので通
常は停止位置誤差検出器（不図示）の出力を電子ビーム
の偏向系にフイードバツクして，等価的に位置補正を行
なつている。主としてこの補正量をアナログ信号に変換
するのが，補正用DAC8である。また該補正用DAC8は外部
磁場の影響や偏向系の歪等を，補正する為にも用いられ
る。

第３図に，主偏向DAC1の出力（ａ）主偏向器駆動アン
プ２の出力（ｂ）誤差検出器４の出力（ｃ）のセトリン
グの様子を示す。主偏向器駆動アンプ２のセトリング時
間T_Aが一番長く数μsec〜数百μsecかかる事はすでに記
述した通りである。従来の描画システムでは，サブフイ
ールドから次のサブフイールドへ電子ビームを移動する
時は，常にT_Aだけ待ち時間を作って，この時間描画を休
止していた。本発明では，高速の作動アンプを使用して
誤差検出器４を組み主偏向器駆動アンプ２の入出力間の
誤差（同図Ｃに示す。）を副偏向器駆動アンプ６の入力
に帰還し，主偏向系駆動回路10のセトリング時間内の誤
差を副偏向系で補正する。副偏向器駆動アンプ６はパタ
ーンを高速描画する為，高速のアンプが使われており，
数10〜数100μsecオーダーでゆつくり変化する誤差検出
器４の出力Ｃには充分追従し，主偏向器駆動アンプ２の
セトリング前の誤差を完全に補正でき，しかも主偏向器
駆動アンプ２の誤差を補正しながら副偏向DAC5から入力
されるパターン情報もアンプの入力点で加算しているの
で，同時にパターンを描画する事が出来る。第３図
（ｄ）に副偏向DAC5の出力信号，同図（ｅ）に該副偏向
DAC5の出力信号ｄとセトリング誤差信号ｃとを重畳した
副偏向器駆動アンプ６の出力の様子をそれぞれ示す。図
からわかるように，副偏向器駆動アンプ６は，セトリン
グ誤差を重畳するため，実際に描画するエリアの倍，す
なわち２サブフイールド分偏向できるダイナミツクレン
ジが必要になる為コストが上昇するというデメリツトが
あるが，描画の休止（待ち時間）時間を短縮できるメリ
ツトの方がはるかに大きく，サブフイールド移動時の休
止時間を従来の1/10〜1/100程度に短縮し，トータルの
スループツトを大幅に改善する事ができる。

尚，本発明において主偏向系に用いるDACは精度と安
定度さえよければ，各サブフイールドに対応した出力だ
けで良いので高速で低分解能のものを使う事ができ，こ
のようなDACを製作する事は可能である。しかし市販の
高速低分解能（10〜12bit程度）DACを使用する場合その
精度は，ほとんどのものが±1/2LSB位であり，主偏向系
で必要な位置精度を満足しない。そこで市販DACを使用
する時は，各サブフイールド中心位置に対応する目標出
力と主偏向DAC2の出力間の誤差量をあらかじめ測定し
て，メモリーに保存しておき，各サブフイールドに電子
ビームを振る際，そのサブフイールドに対する誤差量を
メモリーから読み出し，補正用DAC8に減算して入力し，
補正する事により，高精度DACとして使用する事が出来
る。このような使い方をすると1,5,8,のDACは，すべて
同じものを使用する事ができ設計，メンテナンスの上で
も大変有利になる。

（発明の効果）以上の様に本発明によれば、主偏向駆動系の主駆動ア
ンプのセトリングタイム内に主駆動アンプの入力と出力
との誤差量を求め、これに基づき副偏向駆動系を同時に
動作させるようにしたので、主駆動アンプのセトリング
タイムを実質的に短くすることができ、全フィールドの
描画時間を飛躍的に短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略図，第２図は本発明の一実施例を示す回路系のブロツク図，第３図は第２図の回路系に於ける各所の信号波形図であ
る。（主要部分の符号の説明）１……主偏向DAC ５……副偏向DAC ８……補正用DAC ２……主偏向器駆動アンプ４……誤差検出器６……副偏向器駆動アンプ３……主偏向器７……副偏向器 10……主偏向系駆動回路 20……副偏向系駆動回路 30……偏向電子光学系

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】メインフィールドを分割してなるサブフィ
ールドそれぞれの所定位置に荷電粒子ビームを偏向する
主偏向系と、セトリング時間の長い主駆動アンプを有し
前記主偏向系を駆動する主偏向駆動系と、前記サブフィ
ールド内にパターンを形成すべく荷電粒子ビームを偏向
する副偏向系と、セトリング時間が前記主駆動アンプよ
りも短い副駆動アンプを有し、前記副偏向系を駆動する
副偏向駆動系と、を具備する荷電粒子ビーム偏向装置に
おいて、前記主駆動アンプのセトリング中に前記主駆動アンプの
入力値と出力値との誤差量を検出し、該誤差量を前記副
偏向駆動系に出力する誤差量検出手段をさらに設け、前記主駆動アンプのセトリング中に、前記パターンの位
置情報に前記誤差量検出手段からの出力を重畳して前記
副駆動アンプに入力し前記副偏向系による前記パターン
の形成を可能としたことを特徴とする荷電粒子ビーム偏
向装置。