JP3349504B1 - 電子線描画装置および電子顕微鏡 - Google Patents
電子線描画装置および電子顕微鏡Info
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Abstract
て高精度かつ正確に偏向補正のゲインを調節し、高い補
正精度を得ることで、描画精度を向上する。 【解決手段】像観察中にステージ1を連続的に低周波で
振動させ、振動変位を検知して偏向補正を加えつつ、振
動中に偏向ゲインを変化させ、観察像の振動を少なくす
るよう調整する。
Description
求される電子線描画装置、測長SEM等の電子顕微鏡等
の電子線観察装置全般に関係する。
上するために、描画する点の位置を調節する電子線の偏
向量と、ステージの移動量の比を、ちょうど一対一にな
るように、2つの縮尺を正確に合わせるという調整を行
う。ここで取り上げるのは、この調整方法に関する技術
である。
度を高精度化するために、特開昭53−67365号公
報記載のように、ステージをステッピング移動し、ステ
ージ静止中に観察されるマークまたはバーニア(スケー
ル)の位置(変位)を検出し、この情報と、ステージの
移動量を検出する手段(レーザ測長・レーザスケール
等)を用いて測定したステージの実際の変位量の情報を
元に、ステージの位置を数点へ移動し、各々静止した状
態でマーク・パターンの位置を検出し、これら数点のス
テージ変位とマークの検出位置を測定した情報を元に、
電子線の偏向誤差を算出して偏向ゲインを調節してい
た。この手法は、基本的には近年でもほぼ同様に用いら
れており、例えば特開平11−260687号公報にて
も、ステージ移動と静止像観察によるマーク検出によっ
て、偏向誤差補正を行っている。
パニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジクス
・36巻(1997年)7741頁から7545頁に記
載のように、次に示す(1)式および(2)式の形で表
され、偏向誤差は、変位量に比例したゲイン誤差と、ス
テージ変位方向と偏向器の方向がずれることによる回転
成分の誤差を補正する回転補正ゲインと、楕円的または
双曲線的な誤差を生ずる楕円偏向補正ゲインとを調節す
ることによって、補正される。
キューム・サイエンス・アンド・テクノロジーズ・B1
7巻(1999年)2907頁から2911頁に記載の
ように、次の(3)式および(4)式で示される三次の
多項式で補正する方法がある。この場合、偏向誤差は、
上記の比例・回転・楕円成分の誤差の補正以外に、2次
・3次の補正項成分の補正が加えられる。
の補正方法では、十数点〜数十点におよぶ測定点におい
て、ステージを静止して像観察を繰返さねばならず、測
定に時間がかかるという課題を有した。このように、全
ての点の測定を終えるまでの時間が長いと、電子線のド
リフトや、ステージ機械系のドリフトによって、時間と
共に検出位置のズレが生じるため、正確な偏向ゲインが
設定できずに、描画時の位置誤差となっていた。
に正確な偏向ゲイン調整を可能にして高精度な電子線描
画装置や測長SEM等の電子顕微鏡を提供することにあ
る。
に、本発明は、ドリフトの影響によるゲイン設定誤差を
取り除くために、ステージを連続的に往復運動(振動)
させながら、その往復運動(振動)と同時に偏向補正を
行って、観察画像が揺れないようにゲインを調節する手
法を特徴とする。
に、観察画面のスキャニング信号と同時に、ステージの
位置誤差に対応する偏向補正信号を上乗せできるよう構
成された観察系・偏向補正系を構成することにある。
て二次元的に変位可能なステージと、電子線源、該電子
線源から出射された電子線を集束させるフォーカスレン
ズ、および前記電子線を偏向させる偏向器を有する電子
光学系とを備え、描画パターンに基いて前記ステージを
移動させながら前記フォーカスレンズにより集束された
電子線を前記偏向器により偏向させて前記基板に照射し
て描画するように構成した電子線描画装置であって、前
記ステージを、0.5〜5Hz程度の低周波で連続的に
振動させるステージ制御手段と、該ステージ制御手段に
より前記ステージを振動させている状態で前記偏向器で
電子線を偏向させる偏向ゲインを可変に調節する偏向ゲ
イン調節手段とを備えたことを特徴とする。
って、前記ステージを、0.5〜5Hz程度の低周波で
連続的に振動させるステージ制御手段と、前記ステージ
上(ステージ上に設置された基板上または試料上)に前
記電子線を照射して得られる二次電子または反射電子を
検出して観察像を得る観察手段と、前記ステージ制御手
段により前記ステージを振動させている状態で前記観察
手段で得られる観察像を基に前記偏向器で電子線を偏向
させる偏向ゲインを可変に調節する偏向ゲイン調節手段
とを備えたことを特徴とする。
って、前記ステージを、0.5〜5Hz程度の低周波で
連続的に振動させるステージ制御手段と、前記ステージ
上に設置された基板上または試料上のマークに電子線を
照射して得られる二次電子または反射電子を検出して観
察像を得る観察手段と、該観察手段で得られた観察像に
おける揺れ量を検知する検知手段と、前記ステージ制御
手段により前記ステージを振動させている状態で前記検
知手段で検知される観察像の揺れ量を基いて前記偏向器
で電子線を偏向させる偏向ゲインを可変に調節する偏向
ゲイン調節手段とを備えたことを特徴とする。
テージ制御手段において、ステージの振動範囲を一定範
囲内で任意に調節可能に構成することを特徴とする。
テージ制御手段において、偏向ゲインの調節時に、前記
ステージを、直交する二方向に同時に振動させるように
構成することを特徴とする。
いて、前記偏向ゲイン調節手段によって偏向ゲインを可
変に調節する偏向器としては、静電偏向型で構成するこ
とを特徴とする。
向ゲイン調整手段において、可変に調節する偏向ゲイン
として、比例成分の補正ゲインと回転成分の補正ゲイン
とを含むことを特徴とする。
向ゲイン調整手段において、可変に調節する偏向ゲイン
として、比例成分の補正ゲインと回転成分の補正ゲイン
と双曲線成分の補正ゲイン(楕円偏向補正ゲイン)とを
含むことを特徴とする。
テージ制御手段において、偏向ゲインの調節時に、前記
ステージを、直交する二方向について同期して振動さ
せ、その位相を0度または180度付近に選択可能に構
成したことを特徴とする。
テージ制御手段において、偏向ゲインの調節時に、前記
ステージを、直交する二方向について異なる周波数で同
時に振動させるように構成することを特徴とする。
に変位可能なステージと、電子線源、該電子線源から出
射された電子線を集束させるフォーカスレンズ、および
前記電子線を偏向させる偏向器を有する電子光学系と、
該電子光学系で電子線を前記試料に照射して得られる二
次電子または反射電子を検出して観察像を得る観察手段
とを備えた電子顕微鏡であって、前記ステージを、0.
5〜5Hz程度の低周波で連続的に振動させるステージ
制御手段と、該ステージ制御手段により前記ステージを
振動させている状態で前記偏向器で電子線を偏向させる
偏向ゲインを可変に調節する偏向ゲイン調節手段とを備
えたことを特徴とする。
置や測長電子顕微鏡の実施の形態について、図1〜図8
を用いて説明する。なお、以下においては、往復運動と
振動は、ほぼ同義であるが、特にステージを故意に駆動
して生じる低周波(0.5〜5Hz)の往復運動につい
ては、振動とも記述する。
の全体の機械的構成例を示す図である。偏向機能を有す
る電子線描画装置は、電子銃3からの電子線4を、真空
中に設置したXYステージ1上のウエハ(基板)2に対
して落射し、偏向とブランキングによって微細なパター
ンを描画する構成となっている。まず、その全体構成を
説明する。
3と、該電子銃3から発生した電子線4を加速する加速
電極32と、電子線4の照射のON/OFFを制御する
ブランキング電極15と、電子線4を偏向させる主偏向
器14および静電偏向電極7と、基板(ウエハ)2から発
生する二次電子または反射電子を収集して検出する散乱
電子収集電極18とを備えて構成される。当然電子光学
系には、電子銃3から発生した電子線を絞る主フォーカ
スコイル41が設けられている。更に、高速焦点調節の
ための高速フォーカスコイル40が設けられている。
れ、該真空チャンバ6の内部には二次元(平面)的に可
動なXYステージ1が設置される。更に、真空チャンバ
6には、真空排気系と搬入室10とが備えられ、ロータ
リーポンプ11とターボ分子ポンプ12の二つの真空ポ
ンプによって、真空チャンバ内を10のマイナス7乗ミ
リバールまで排気できるように構成される。更に、高精
度な描画のために、振動を生じないようにイオンポンプ
13が併設される。このようにイオンポンプ13を併設
することにより、ロータリポンプ11とターボ分子ポン
プ12を停止しても、高真空を維持できるよう構成され
る。描画対象であるウエハ2は、二つのゲートに挟まれ
た搬入室10を介して、大気中から真空内部へ導入され
て、XYステージ1上へ載置される。
センサ16を含めて、電子線の筆先となる焦点の位置を
調節するオートフォーカスの機能が備えられている。ま
た、ステージ1上には、ウエハの横に、十字マーク17
のパターンが描画された十字マーク試料37が搭載され
る。そして、散乱電子収集電極18は、電子線を十字マ
ーク(基準マーク)17に照射した際、十字マーク17
からの電子線の二次電子または反射電子を検出すること
によって、レーザ測長計25で測長されるXYステージ
1の座標系(十字マーク17の座標系)に対する電子線
の光軸の基準出しが可能となる。
用意された試料である必要はなく、ウエハ上にあらかじ
め描画された任意のパターン(マーク)であってもよ
い。以後わかりやすくするため、これらを代表して十字
マークとして記す。
銃3から発生した電子線4は、加速電極32に印加され
た高電圧により加速され、前記XYステージ1上に据付
けられたウエハ(基板)2上に落射される。このとき、
電子線4の位置が主偏向器14、および静電偏向電極7
の両方の制御によって変化し、さらに電子線の照射のO
N/OFFがブランキング電極15に印加される電圧に
応じて制御される。
向電極7が設けられ、この電極間に電圧を印加すること
によって、図3及び図4に示す如く、電子線4の軌跡を
曲げることができ、ウエハ2上への電子線の照射位置を
走査することができる。静電偏向電極7は、レーザ測長
計25で測長されるXYステージ1の変位に基いてXY
ステージ1を駆動して往復運動も含めて移動させる走査
制御系8につながっており、走査制御系8もしくは該走
査制御系8を制御する描画制御器19からウエハ上に描
画するパターンに応じた偏向電圧が印加される。
系の構成について図2を用いて説明する。制御系は、大
きく分けて、カラムと呼ばれる電子光学系(含む電子
銃)の制御部と、XYステージ1の駆動制御系・位置検
出系と、真空排気系と、パターンの描画を司る描画制御
器19から成る。電子光学系の制御部は、走査電子顕微
鏡と同様に、電子銃3を加熱する電子銃電源36と、加
速電極32に加速電圧を印加する加速電圧電源20と、
描画制御器19からの制御指令に基いてブランキング電
極15に印加するブランキング信号を発生するブランキ
ングアンプ39と、走査信号発生器34から得られる走
査信号に基いて主偏向器14を制御する主偏向信号を発
生する走査偏向器用アンプ21と、基板高さセンサ16
で検知されて基板高さセンサ回路24から得られる基板
の高さに応じた信号を基に電子線を基板上に焦点調節す
るように高速フォーカスコイル40に電圧を印加する高
速フォーカスコイル用アンプ23と、電子線を十ナノま
たはそれ以下に絞る電圧を主フォーカスコイル41に印
加する主フォーカスコイル用アンプ22と、描画制御器
19からの制御指令およびレーザ測長計25で測定され
るXYステージ1の変位に基いて制御される偏向補正量
調整器26からの偏向補正量信号を基に静電偏向電極7
を制御する高速偏向器用アンプ27とで構成される。な
お、散乱電子ディテクタ用アンプ35は、散乱電子収集
電極18で検出された二次電子や反射電子の信号を増幅
してA/D変換して画像表示器30に入力する。画像表
示器30には、走査信号発生器34からの走査信号も入
力されることになる。
およびY軸用が設けられ、レーザ測長計25で測長され
たXYステージ1の変位信号と、描画制御器19からの
(XYステージ1の)移動制御信号とが入力され、それ
ぞれXYステージ1を駆動するモータドライバ29に駆
動信号を出力する。
プ11、ターボ分子ポンプ12、およびイオンポンプ1
3を制御する。
では、散乱電子収集電極18によって検出した二次電子
または反射電子の強度を、走査信号発生器34から得ら
れる偏向位置と同期させて画像表示器30の画面に表示
することにより、電子顕微鏡と同様の観察像を得ること
ができるようになっている。これら電子光学系の制御に
ついては、走査電子顕微鏡と同様である。
加熱して、電子銃3にて発生した電子線を、加速電圧電
源20の印加電圧にて加速し、走査偏向器用アンプ21
の電圧に従って位置を走査させ、主フォーカスコイル用
アンプ22・高速フォーカスコイル用アンプ23の電圧
に従ってその焦点を調節する。基板高さセンサ回路24
の出力を高速フォーカスコイル用アンプ23にフィード
・フォワードすることによって、焦点位置を自動調節す
る。
り、XYステージ1の位置は、レーザ測長計25にて測
定される。そして、偏向補正量調整器26は、描画制御
器19から得られるXYステージ1の目標位置とレーザ
測長計25で測長されるXYステージ1の変位(位置)
との間の制御誤差を検知する。この制御誤差は、高速偏
向器用アンプ27を介して、静電偏向電極7にフィード
フォワードすることで補償する。
帯を有するPID制御(誤差比例成分(P)・時間積分
成分(I)・時間微分成分(D)の各成分に応じて駆動
力を調節する制御方式)の機能を有するフィードバック
PID回路28を介して、モータドライバ29により制
御される。なお、比例帯幅およびPID係数は、描画制
御器19より設定変更できるようになっている。
偏向補正量調整器26の動作例について説明する。偏向
補正ゲインの調節系は、3つの偏向補正ゲインの調節機
能を備えており、(1)比例ゲイン、(2)回転補正ゲ
イン、(3)楕円偏向補正ゲインの調整機能を持つ。上
記(1)式および(2)式に示されるように、(1)比
例ゲイン(a,d)は、上記XYステージ1のずれ方向
と同方向の静電偏向電極7に印加するの比例係数を調節
する。(2)回転補正ゲイン(b,e)は、上記静電偏
向電極7によって走査されるXY軸と、XYステージ1
のXY軸の方向の回転角成分のずれを補正する。(3)
楕円偏向ゲイン(c,f)は、X方向とY方向の静電偏
向補正電圧が同時に加わった際に、印加電圧と電子線の
補正偏向量の関係が、わずかに直線関係からずれること
を補正する。これは、X偏向量とY偏向量の乗算成分
(xy)を各軸に対して印加することで補正される。
の調節方法に特徴がある。
整方法の原理を、図3および図4を用いて説明する。電
子線描画機の構成のうち、本調整に関わる部分を抜粋し
たものが図3である。例えば、偏向補正量調整器26
は、描画制御器19によって与えられるXYステージ1
の目標位置50と、レーザ測長計25によって測定され
るXYステージ1の変位51との間の位置誤差を算出
し、該算出される誤差量を増幅器27で増幅し、その電
圧を静電偏向電極7に印加して、電子線4を偏向して、
丁度誤差量と同じ値だけ位置シフトするように制御す
る。これと同時に、走査信号発生器34にてノコギリ波
状の高周波走査電圧を発生させて主偏向器14に印加す
る。
電極18にて検知される電子電流を散乱電子ディテクタ
用アンプ35を介して増幅し、輝度に変換して画像表示
器30上に表示させることで、観察画像31が観察され
る。
マーク試料37をXYステージ1上に搭載し、このパタ
ーンを観察することで、観察画像31上で十字マーク像
が表示される。この状態で、XYステージ1の振動を開
始する。この時、偏向ゲインが完全に調整できていない
と、図3に示すように、XYステージ1の左右への揺動
に対して、偏向補正が正しく追従できず、観察画像31
では、十字マーク像が左右に揺れる様子が観察される。
偏向ゲインが十分に正しく調整されると、ステージの誤
差量と電子線の偏向量が一致して、図4に示すように、
観察像の中心を偏向された電子線が追いかける形とな
り、観察画像31上では、十字マーク17が絶えず同じ
位置に観測できるようになる。この観察画像上の十字マ
ーク像の動きが、絶えず止まって見えるように、偏向ゲ
インを調整することで、描画時も、XYステージ1の誤
差を補正して、高精度の描画が可能となる。より細かく
偏向ゲインを調節したい場合は、観察像31の拡大率を
上げることで、さらに視認性良く、より高精度に調整で
きる。
る上記PID係数は、描画時には、XYステージ1の制
御誤差が少なく安定になるように設定されるが、本発明
によるゲインの調整時には、0.5〜5Hzで、静電偏
向電極7による偏向範囲内で、範囲の半分以上と、大き
な振幅で振動するように設定する。
時的にゼロとし、比例帯幅を静電偏向電極7による偏向
範囲程度に大きく設定することで比較的簡易に実現され
る。XYステージ1の振動の変位は、レーザ測長計25
にて測定の上、静電偏向電極7に印加するフィードフォ
ワードの機能を有効にしておく。なお、振動の形は、必
ずしも正弦波振動である必要はなく、三角波駆動でも、
ステップ移動による往復運動(台形駆動・方波形駆動)
でも良く、上記の振動周波数にて往復運動を行えばよ
い。また、この段階では、各偏向補正ゲインは正しく調
節されている必要はない。
Hzを選択した理由は、次のようである。
電子光学系や真空チャンバ6等の機械的な振動による変
位の影響による誤差を、最小限に抑え、しかも機械的共
振を誘発しないためには、5Hz以下程度とする必要が
ある。
めには、2秒に1往復程度の周期(0.5Hz)で、往
復を繰返す必要がある。この往復が遅すぎると、調整に
時間がかかり、本手法の特徴であるドリフト誤差を低減
しきれない。
動(振動)の周波数は0.5〜5Hz程度が適してい
る。
・回転補正ゲインの調整の実施例について説明する。
振動させ、実時間的に電子線走査で電子顕微鏡像を得る
と、ステージの揺れに従って、図3の31で示すよう
に、観察される顕微鏡像が振動して見える。この振動を
止めるように静電偏向電極7に対する(1)比例ゲイン
(a)と(2)回転補正ゲイン(e)を調節する。XY
ステージ1のX軸方向と、静電偏向電極7のX方向が機
械的にほぼ一致している場合、(1)の比例ゲインの調
節がほとんどで、(2)の回転補正ゲインは、(1)の
動きと垂直な微動成分を止めるのみで済む。
ステージのみを振動させる。同様に、観察される顕微鏡
像の振動を止めるように静電偏向電極7に対する(1)
比例ゲイン(d)と(2)回転補正ゲイン(b)を調節
する。
d)と回転補正ゲイン(b,e)を決定することができ
る。なお、振動を止めている方のステージの位置誤差
は、偏向補正範囲に比較して、十分に小さい誤差に留め
ておくことで、次の楕円偏向補正ゲイン(c,f)も正
確に調節することができる。
正ゲインの調整の実施例について説明する。
させて、楕円偏向補正ゲインを調整する。上述したよう
に、比例ゲインと回転補正ゲインが十分調節されていれ
ば、ほとんど顕微鏡像上の振動は見えない程度までに調
整されるが、それでも、フィードバックPID回路28
の各々で駆動するX軸とY軸の振動の位相が0度または
180度に近くなると、わずかな顕微鏡像上の残振動
が、図5に示すように観察される。図5は、フィードバ
ックPID回路28の各々でXステージとYステージが
同位相(=0度)で振動させる場合の観察像の揺れ方で
あり、45度斜めの方向に振動しているように観察され
る。この残振動を止めるよう、同様に(3)楕円偏向補
正ゲイン(双曲線補正ゲイン)(c、f)を調節する。
この際、X軸とY軸の振動の位相が、0度または180
度で常に一致または反一致していると、誤差が絶えず大
きく現れる状態となるため、顕微鏡像の振動が分かりや
すく、調節しやすい。または、X軸とY軸の振動周期
(振動周波数)がずれていて、時間と共に位相が変化す
る状態でも調節は可能である。X・Yステージが、どの
ような位相関係で同時に振動しても、電子線走査で観察
される電子顕微鏡像が静止して見れるように調節できれ
ば、良好に調節が出来ている。
8の各々で異なる周期で振動させる方法では、振動の周
期を非整数倍の関係に設定することによって、XYステ
ージの振動振幅内の平面上を多様な軌跡で運動するの
で、補正式として上記(3)式および(4)式で示すよ
うに、3次以上の多項式を用いた場合でも、各補正項の
係数を定めることができる。これによって、上記にて示
した補正式以外の補正方法に対しても、ステージを振動
させて調節を行う本手法が適用できる。
体的実施例を図6に示す。
ージ1のサーボ制御をOFFにする。次に、ステップS
62において、各フィードバックPID回路28に対し
て振動条件(0.5〜5Hzの範囲内)を設定する。さ
らに、偏向補正量調整器26は、XYステージ1の目標
位置と、XYステージ1の変位との間の位置誤差に基く
静電偏向電極7に対する偏向補正をONにする。
ジの振動をONにした状態で、ステップS64およびS
65において、顕微鏡像31の振動を止めるように静電
偏向電極7に対するX方向比例係数(a)とY方向回転
補正係数(e)を調節する。次に、ステップS66にお
いてXステージの振動をOFFにし、ステップS67に
おいて、こんどはYステージの振動をONにした状態
で、ステップS68およびS69において、静電偏向電
極7に対するY方向比例係数(d)とX方向回転補正係
数(b)を調節する。次に、ステップS70においてX
およびYステージの両方の振動をONにした状態で、ス
テップS71およびS72において、静電偏向電極7に
対するX方向楕円補正係数(c)とY方向楕円補正係数
(f)を調節する。次に、ステップS73において、X
およびYステージの振動をOFFして終了となる。この
ように、ステージの振動のさせ方によって、各偏向ゲイ
ンを順に調整の上設定していくことができる。
ンの調整方法においては、ステージを連続的に振動させ
た状態で、偏向ゲインを調整することが出来る。これ
は、電子線源の電子光学系にドリフト等が生じて、時間
が経つごとに顕微鏡像が平行移動し、流れて観察される
ような状況においても、振動の有無のみを頼りに調節が
行えるため、ドリフトの影響を受けずに正確に偏向ゲイ
ンが調節できるという利点を有している。この点は、特
に電子線描画機や電子顕微鏡において重要であり、荷電
粒子による電荷蓄積によって顕微鏡像が歪むチャージア
ップ現象を避けることができる。
では、ステージを移動して静止し静止画像を測定するこ
との繰返し(ステップ・アンド・リピート)による十数
点〜数十点におよぶ測定点での像観察を行う間の時間が
長いために、ドリフトの影響を大きく受けていたのに対
し、本発明の手法では、振動振幅の大きさのみを検知す
ることで、ゆっくり連続的に変化するドリフトの影響を
排除することができる。また、静電偏向方式において
は、電子の加速電圧によって、偏向量が変化するため、
加速電圧の変更に応じて偏向ゲインを調節する必要があ
り、そのような調節の際に、以前の偏向ゲインを参考に
して、初期値とすることができるため、調整を素早く行
うことができるという利点がある。また、各補正項に相
当する偏向ゲインの計算の処理が不要であり、観察像の
振動を止めるという比較的簡易な手法でパラメータの最
適化が行えるため、プログラムによる自動化を行いやす
い。
えば、描画制御器19によって、XYステージ1のPI
D制御に振動条件を設定し、その状態で偏向補正量調整
器26のa〜fのパラメータを変化させ、より観察像の
振動の少ないパラメータを探すという方法で自動調節が
行える。振動量の検知は、図8に示すように、例えば、
描画制御器19において、画像表示器30から得られる
振動中の観察画像を、画像表示器30から得られる静止
状態または時間差をおいた観察画像と、輝度の差分をと
り、その差分量を積算するという画像処理を行うことで
判定することができる。このように、例えば,描画制御
器19において、積算された差分量の大きさで、画像の
揺れ量を求めることができるため、比較的に簡易に算出
することができる。当然、画像処理装置を画像表示器3
0に接続して新たに設けてもよい。
調節の各部において、図7に示す挟打ち法による係数調
整の手順を繰り返す。即ち、例えば、描画制御器19
は、ステップS71において、現在の係数(Csrc)よ
り、調整範囲最大値(Cmax=Csrc×(1+Δtune))
/最小値(Cmin=Csrc×(1−Δtune))を設定す
る。次に、ステップS72において、係数を最大値(C
max)に設定し、ステップS73においてそのときの観
察像の振動量(Amax)を画像処理によって検出する。
次に、ステップS74において、係数を最小値(Cmi
n)に設定し、ステップS75においてそのときの観察
像の振動量(Amin)を画像処理によって検出する。
大値と最小値の中間値(Cmid=(Cmax+Cmin)/
2)に設定し、ステップS77においてそのときの観察
像の振動量(Amid)を画像処理によって検出する。次
に、ステップS78において、AmidがAmaxとAminと
の間にない場合は終了とする。AmidがAmaxとAminと
の間にある場合は、ステップS79において、係数を最
小値と中間値の間(Csmaller=(Cmin+Cmid)/
2)に設定し、ステップS80においてそのときの観察
像の振動量(Asmaller)を画像処理によって検出す
る。更に、ステップS81において、係数を最大値と中
間値の間(Clarger=(Cmax+Cmid)/2)に設定
し、ステップS82においてそのときの観察像の振動量
(Alarger)を画像処理によって検出する。
rがAminとAmidとの間にある場合はCsmallerの値をC
minにセットし、Asmallerの値をAminにセットする。
次に進み、ステップS85において、AlargerがAmid
とAmaxとの間にある場合はClargerの値をCmaxにセッ
トし、Alargerの値をAmaxにセットする。この様にし
て調整範囲を更新した後、ふたたびステップS76に戻
り、上記手順が繰り返されて、振動の無い観察像が得ら
れる最適な係数(偏向ゲイン)が挟打ちされて狭められ
て設定されていくことになる。
正ゲイン、楕円偏向ゲインの順で、調整を行うことで、
効率良くこれらの偏向ゲインを調節することができる。
これらによって、比較的シンプルに各偏向ゲインの自動
調節が実現できる。
トの影響を受けずに正確な偏向ゲイン調整が行える。像
観察による素早い調節が行え、調節の自動化も比較的簡
易な手順にて確実に行えるという利点を有する。これに
よって高精度な電子線描画機や、高精度な測長電子顕微
鏡を構成することができる。
機能を持つ電子線描画装置では、高精度の調整が可能な
だけでなく、調整機構や自動調整の仕組みが比較的簡単
に構成できることで、操作性や信頼性も向上するという
効果がある。
な観察装置の構成をそのまま利用できるという利点を有
する。
置の、全体的な機械構成の実施の形態を示す図である。
の、信号系の構成を示す図である。
向量・観察画像の関係を示す図である。
ジ変位と偏向量・観察画像の関係を示す図である。
の、ステージの振動させ方の実施例を示す図である。
順の実施例を示す図である。
整を行う手順の流れの実施例を示す図である。
動量の算出方法を説明する図である。
4…電子線、5…除振台、6…真空チャンバ、7…静電
偏向電極、8…走査制御系、10…搬入室、11…ロー
タリーポンプ、12…ターボ分子ポンプ、13…イオン
ポンプ、14…主偏向器、15…ブランキング電極、1
6…基板高さセンサ、17…十字マーク、18…散乱電
子収集電極、19…描画制御器、20…加速電圧電源、
21…走査偏向器用アンプ、22…主フォーカスコイル
用アンプ、23…高速フォーカスコイル、24…基板高
さセンサ回路、25…レーザ測長計、26…偏向補正量
調整器、27…高速偏向器用アンプ、28…フィードバ
ックPID回路、29…モータドライバ、30…画像表
示器、31…観察画像、32…加速電極、33…反射
鏡、34…走査信号発生器、35…散乱電子ディテクタ
用アンプ、36…電子銃電源、37…十字マーク試料、
38…真空排気系制御器、39…ブランキングアンプ。
Claims (6)
- 【請求項1】基板を載置して二次元的に変位可能なステ
ージと、 電子線源、該電子線源から出射された電子線を集束させ
るフォーカスレンズ、および前記電子線を偏向させる偏
向器を有する電子光学系とを備え、描画パターンに基い
て前記ステージを移動させながら前記フォーカスレンズ
により集束された電子線を前記偏向器により偏向させて
前記基板に照射して描画するように構成された電子線描
画装置であって、 前記ステージを、0.5〜5Hz程度の低周波数で連続
的に振動させるステージ制御手段と、前記ステージ上に設置された基板上または試料上のマー
クに電子線を照射して得られる二次電子または反射電子
を検出して観察像を得る観察手段と、 該観察手段で得られる観察像における揺れ量を検知する
検知手段と、 前記 ステージ制御手段により前記ステージを振動させて
いる状態で前記検知手段で検知される観察像の揺れ量に
基いて前記偏向器で電子線を偏向させる偏向ゲインを可
変に調節する偏向ゲイン調節手段とを備えたことを特徴
とする電子線描画装置。 - 【請求項2】前記偏向ゲイン調節手段において、可変に
調節する偏向ゲインとして、比例成分の補正ゲインと回
転成分の補正ゲインとを含むことを特徴とする請求項1
記載の電子線描画装置。 - 【請求項3】前記偏向ゲイン調節手段として、可変に調
節する偏向ゲインとして、比例成分の補正ゲインと回転
成分の補正ゲインと双曲線成分の補正ゲイン(楕円偏向
補正ゲイン)とを含むことを特徴とする請求項1記載の
電子線描画装置。 - 【請求項4】前記ステージ制御手段において、偏向ゲイ
ン調節時に、前記ステージを、直交する二方向について
同期して振動させ、その位相を0度または180度付近
に選択可能に構成したことを特徴とする請求項1記載の
電子線描画装置。 - 【請求項5】前記ステージ制御手段において、偏向ゲイ
ンの調節時に、前記ステージを、直交する二方向につい
て異なる周波数で同時に振動させるように構成したこと
を特徴とする請求項1記載の電子線描画装置。 - 【請求項6】試料を載置して二次元的に変位可能なステ
ージと、 電子線源、該電子線源から出射された電子線を集束させ
るフォーカスレンズ、および前記電子線を偏向させる偏
向器を有する電子光学系と、 該電子光学系で電子線を前記試料に照射して得られる二
次電子または反射電子を検出して観察像を得る観察手段
とを備えた電子線顕微鏡であって、 前記ステージを、0.5〜5Hz程度の低周波数で連続
的に振動させるステージ制御手段と、前記観察手段で得られる前記ステージ上に設置された試
料上のマークの観察像における揺れ量を検知する検知手
段と、 前記 ステージ制御手段により前記ステージを振動させて
いる状態で前記検知手段で検知される観察像の揺れ量に
基いて前記偏向器で電子線を偏向させる偏向ゲインを可
変に調節する偏向ゲイン調節手段とを備えたことを特徴
とする電子線顕微鏡。
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