JPH07201701A

JPH07201701A - 電子ビーム露光装置および露光方法

Info

Publication number: JPH07201701A
Application number: JP5337223A
Authority: JP
Inventors: Takamasa Sato; 高雅佐藤; Hiroshi Yasuda; 洋安田; Akio Yamada; 章夫山田; Junichi Kai; 潤一甲斐; Yoshihisa Daikyo; 義久大饗; Keiji Yamada; 慶二山田; Toru Oshima; 徹大嶋
Original assignee: Fujitsu VLSI Ltd; Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu VLSI Ltd; Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1995-08-04
Also published as: US5444257A; US5631113A

Abstract

(57)【要約】【目的】電子ビームを主偏向器により基板上で大きく
偏向した場合に生じる電子ビームの変形を補償すること
を目的とし、【構成】副偏向器を構成する一対の対向する電極に印
加する駆動電圧を、主偏向器による偏向量に対応して所
定値だけ増加させ、別の一対の対向する電極に印加する
駆動電圧を、前記所定値だけ減少させ構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に半導体装置の製造
に関わり、特に半導体基板等の物体上に電子ビーム等の
荷電粒子ビームにより半導体パターンを描画する電子ビ
ーム露光装置に関する。電子ビームリソグラフィは集積
密度の大きな先端的な半導体集積回路を製造する上で必
須の技術である。電子ビームリソグラフィを使うことに
より、０．０５μｍ以下の幅を有するパターンを０．０
２μｍ以下のアラインメント誤差で露光することが可能
である。このため、電子ビームリソグラフィは２５６Ｍ
ビットあるいは１Ｇビットを超えるような大きな記憶容
量を有するＤＲＡＭ、あるいは非常に強力な演算機能を
備えた高速マイクロプロセッサを始めとする将来の半導
体装置の製造において中心的な役割を果たすと考えられ
ている。

【０００２】

【従来の技術】図８はブランキングアパーチャアレイを
使った従来の電子ビーム露光装置の一例を示す。図８を
参照するに、電子ビーム露光装置は一般に電子ビームを
形成しこれを集束させる電子光学系１００と、電子光学
系１００を制御する制御系２００とよりなる。電子光学
系１００は電子ビーム源として電子銃１０１を含み、電
子銃１０１は電子ビームを所定の光軸Ｏに沿って発散電
子ビームとして発射する。

【０００３】電子銃１０１で形成された電子ビームはア
パーチャ板１０２に形成されたビーム整形用アパーチャ
１０２ａを通されて整形される。アパーチャ１０２ａは
光軸Ｏに整合して形成されており、入射電子ビームを矩
形断面形状に整形する。整形された電子ビームは電子
レンズ１０３により、ブランキングアパーチャアレイ
（ＢＡＡ）を形成されたＢＡＡマスク１１０上に集束さ
れる。その際、レンズ１０３は前記矩形開口の像をＢＡ
Ａマスク１１０上に投影する。ＢＡＡマスク１１０上に
は半導体基板上に描画される多数の露光ドットに対応し
て多数の微細なアパーチャが形成され、各アパーチャに
は静電偏向器が形成されている。この静電偏向器は駆動
信号Ｅにより制御され、非励起状態では電子ビームをそ
のまま通過させるが、励起状態では通過電子ビームを偏
向させ、その結果通過電子ビームの方向が光軸Ｏから外
れる。その結果、前記半導体基板上には、非励起状態の
アパーチャに対応した露光ドットパターンが形成され
る。

【０００４】ＢＡＡマスク１１０を通った電子ビームは
縮小光学系を形成する電子レンズ１０４および１０５を
通った後光軸Ｏ上の焦点ｆ1 において集束され、その際
選択された開口部の像が焦点ｆ1 において結像する。こ
うして集束された電子ビームは、ラウンドアパーチャ板
１１３に形成されたラウンドアパーチャ１１３ａを通っ
た後、別の縮小光学系を形成する電子レンズ１０６，１
０７により、移動自在なステージ１１４上に保持された
半導体基板１１５上に集束され前記ＢＡＡマスク１１０
の像が基板１１５上に結像する。ここで、電子レンズ１
０７は対物レンズとして作用し、焦点補正および収差補
正のための補正コイル１０８，１０９や集束電子ビーム
を基板表面上で移動させるための主偏向器１１１および
副偏向器１１２等を含んでいる。

【０００５】レンズ１０４とレンズ１０５の中間には静
電偏向器１１６が形成されており、偏向器１１６を駆動
することにより電子ビームの経路が板１１３のラウンド
アパーチャ１１３ａを通る光軸Ｏから外される。その結
果、半導体基板上において電子ビームを高速でオン／オ
フすることが可能になる。また、先に説明したＢＡＡマ
スク１１０上のアパーチャにおいて静電偏向器の励起に
伴い偏向された電子ビームも前記ラウンドアパーチャ１
１３ａを外れるため、半導体基板上に到達することがな
く、その結果、基板１１５上において前記露光ドットパ
ターンの制御が可能になる。

【０００６】かかる露光動作の制御のために、図８の電
子ビーム露光装置は制御系２００を使用する。制御系２
００には描画したい半導体装置の素子パターンに関する
データを記憶する磁気ディスク装置や磁気テープ装置等
の外部記憶装置２０１が含まれる。記憶装置２０１に記
憶されたデータはＣＰＵ２０２により読み出され、バッ
ファメモリ２０３_a、データ展開部２０３_b，キャンバ
スメモリ２０３_cを含むデータ展開回路２０３によって
データ圧縮を解除されることにより、ＢＡＡマスク１１
０上の個々の開口部を所望の露光パターンに従ってオン
オフする露光ドットデータに変換される。図８の電子ビ
ーム露光装置は露光パターンの微妙な修正を可能にする
ために、基板１１５上の各露光点をＮ回、独立な露光パ
ターンで重複露光するように構成されており、このため
データ展開回路２０３はＮ個の回路２０３₁〜２０３N
より構成され、各々の回路２０３1 〜２０３N はＣＰＵ
２０２から供給される露光データをもとに、前記Ｎ回の
重複露光に使われるＮ個の独立な露光ドットパターンデ
ータを発生させる。得られたドットパターンはマスク１
１０上の各開口部に対応して設けられた駆動回路２０
４，２０５を介してマスク１１０に供給され、マスク１
１０上に各開口部に対応して形成された静電偏向器を駆
動する。その結果、マスク１１０は通過する電子ビーム
を整形し、所望のドットパターンを形成する電子ビーム
束を形成する。

【０００７】このようにして整形された電子ビームは露
光制御装置２０６を介して制御される主偏向器制御回路
２０７および副偏向器制御回路２０８により駆動される
主偏向器１１１および副偏向器１１２により偏向され、
基板１１５上を走査する。主偏向器制御回路２０７は露
光装置２０６より主偏向データを供給され、主偏向器１
１１を駆動する電流信号を形成する。一方、副偏向器制
御回路２０８は装置２０６より副偏向データを供給さ
れ、副偏向器１１２を駆動する電圧信号を形成する。一
方、主偏向器制御回路２０７はさらに歪み補正回路２０
７ａを含み、歪み補正回路２０７ａは非点収差を、ステ
ィグ補正回路２０７ｂを介して補正コイル１０９を駆動
することにより補正する。また、補正回路２０７ａは焦
点補正を、フォーカス補正回路２０７ｃを介してフォー
カス補正コイル１０８を駆動することにより行なう。さ
らに、図８の装置は電子ビームを集束する際に生じるク
ーロン反発力によるビームの広がりを補正するために、
リフォーカス制御回路２０３ｅを設けられ、リフォーカ
ス制御回路２０３ｅは露光ドットパターンに対応して電
子レンズ１０６の強度を適宜調整する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図９は図８の電子ビー
ム露光装置における主偏向器１１１および副偏向器１１
２の作用を示す図である。ただし図９中、対物レンズ１
０７よりも上流側の電子光学系は図示を省略した。図９
を参照するに、対物レンズ１０７に入射した電子ビーム
は主偏向器１１１および１１２の作用によって偏向さ
れ、基板１１５上を動く。このうち主偏向器１１１は電
磁偏向器よりなり、５ｍｍ×５ｍｍ程度の広い主偏向領
域Ａをカバーする。一方、副偏向器１１２は静電偏向器
よりなり、１００μｍ×１００μｍ程度の限られた大き
さの副偏向領域をカバーする。実際の露光では、まず電
磁偏向器を駆動して電子ビームを基板１１５上で偏向
し、主偏向領域中に含まれる所望の副偏向領域を選択す
る。ついで副偏向器１１２を駆動して電子ビームを選択
された副偏向領域中において高速に偏向し、露光パター
ンを形成する。電磁偏向器は大きなインダクタンスを有
するため動作が遅いが、静電偏向器は非常に高速に動作
する。図９に示した主偏向器および副偏向器の構成およ
び動作は他の一般的な電子ビーム露光装置においても共
通である。

【０００９】図１０（Ａ），１０（Ｂ）は図８の副偏向
器１１２を駆動する従来の駆動回路の構成を示す。ただ
し、図１０（Ａ）の回路は図８の電子ビーム露光装置の
副偏向器制御回路２０８に対応する。図１０（Ａ）を参
照するに、副偏向器１１２は電子ビームをＸ軸方向に偏
向するＸ偏向系と、電子ビームをＹ軸方向に偏向するＹ
偏向系より構成され、Ｘ偏向系は電子ビームのＸ軸方向
への偏向量をあらわす副偏向データＤＸを供給されこれ
をアナログ信号Ｉx に変換するＤ／Ａ変換器２０８Ｘ₁
と、ステージの震動や渦電流によるビームのずれ、ある
いはＥＣＣ補正の効果をあらわす副偏向補正データＤΔ
Ｘを供給されこれをアナログ信号ΔＩx に変換するＤ／
Ａ変換器２０８Ｘ2 と、アナログ信号Ｉx およびΔＩx
を供給され和信号Ｖx ＋ΔＶx を出力する増幅器２０８
Ｘ₃と、前記和信号をゲインＧで増幅して偏向器の一方
の電極板に印加される駆動電圧信号Ｇ( Ｖx ＋ΔＶx ）
を形成する出力増幅器２０８Ｘ₄と、前記和信号をゲイ
ン−Ｇで増幅して偏向器の他方の電極板に印加される駆
動電圧信号−Ｇ（Ｖx ＋ΔＶx ）を形成する出力増幅器
２０８Ｘ₅とを含み、前記電圧信号Ｇ( Ｖx ＋ΔＶx ）
および−Ｇ( Ｖx ＋ΔＶx ）はＸ方向に対向する一対の
電極板に印加される。また、Ｙ軸方向にも同様な構成が
設けられる。また、図１０（Ｂ）は増幅器２０８Ｘ₄，
２０８Ｘ₅あるいは２０８Ｙ₄，２０８Ｘ₅の具体的な
構成を示す。図１０（Ｂ）に示すように、増幅器はフィ
ードバックループを有する演算増幅器より構成され、抵
抗Ｒｓ，Ｒｆにより決定される安定したゲインを有す
る。

【００１０】ところで、図９の電子光学系で電子ビーム
を主偏向器により偏向すると、電子ビームは光軸Ｏから
外れるため非点収差が生じ、電子ビームスポットは基板
１１５上において歪んでしまう。また、かかる歪みに伴
って、電子ビームの大きさが変化してしまうこともあ
る。かかる非点収差は図９に示した補正コイル１０９に
より補正することが出来るが、主偏向器１１１により偏
向された電子ビームを副偏向器１１２によりさらに偏向
した場合には、静電偏向器内部における電場の不均一に
起因する電子ビームの歪みが生じてしまう。これは、主
偏向器１１１で大きく偏向された電子ビームが副偏向器
１１２を構成する静電偏向器の電極板近傍を通過するた
めである。

【００１１】図１１（Ａ），１１（Ｂ）はかかる静電偏
向器により生じる副偏向領域１１５Ａ中における電子ビ
ームの歪みを説明する図である。ただし、図１１（Ａ）
は主偏向器１１１により選択された副偏向領域が、光軸
０上あるいはその近傍に位置している場合をあらわし、
一方図１１（Ｂ）は選択された副偏向領域が、主偏向領
域の端に位置する場合を示す。

【００１２】図１１（Ａ）を参照するに、副偏向領域の
中心は電子ビームの光軸Ｏに一致しており、電子ビーム
が光軸上を通過する場合には電子ビームの歪みは生じな
い。また、図１１（Ａ）の副偏向領域内においては主偏
向器による電子ビームの偏向量が小さいため、電子ビー
ムの歪みは一般に小さいが、しかし領域の端部ではビー
ムスポットが細長く変形しているのがわかる。一方、図
１１（Ｂ）では電子ビームは主偏向器により大きく偏向
されており、このような場合、副偏向領域の中心では電
子ビームの収差は収差補正コイル１０９等により補正さ
れているため歪みは生じていないが、領域の端部では大
きな歪みが生じていることがわかる。

【００１３】図１２はかかる副偏向領域における電位の
分布を示す。図１２よりわかるように、本来均一な間隔
で一様に分布するはずの電位が、特に静電偏向器の端部
付近で大きく歪んでいるのがわかる。かかる電位分布の
歪みは静電偏向器を構成する電極板が電子ビームに対し
て無限遠点ではなく有限の距離に位置していることと、
静電偏向器を構成する電極板が有限の個数しかないこと
に起因すると考えられる。電子ビームは、光軸Ｏから離
れるにつれ静電偏向器の電極板近傍を通過するようにな
り、かかる電場の歪みの影響を大きく受けると考えられ
る。

【００１４】図１１（Ａ），１１（Ｂ）に示した電子ビ
ームの歪みは、電子ビームの偏向位置に応じて非点収差
補正コイル１０９を駆動することにより、原理的には解
消出来る。しかし、補正コイル１０９によりかかる歪み
の解消を行おうとすると、コイル１０９を駆動する駆動
電流を副偏向領域１１５Ａ中の各々の位置に応じて変化
させる必要があるが、先にも説明したように、コイルは
インダクタンスを有するため応答が遅く、静電偏向器に
よる高速な電子ビームの偏向に追従することが出来な
い。さらに、補正コイル１０９をこのような副偏向領域
内における電子ビームの歪みの解消に使おうとすると、
駆動電流データを主偏向領域内における各副偏向領域に
対してのみならず、副偏向領域内の各露光点についてマ
ッピングする必要があるが、かかるマッピングは膨大な
メモリが必要になる。

【００１５】そこで、本発明は上記の課題を解決した新
規で有用な電子ビーム露光装置を提供することを概括的
目的とする。本発明のより具体的な目的は、静電偏向器
による電子ビームの形状あるいは大きさの歪みを、各々
の偏向点について最小化した電子ビーム露光装置を提供
することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を、
被露光物体を保持する保持手段と；電子ビームを形成
し、これを光軸に沿って前記被露光物体に向かって出射
する電子ビーム源と；前記電子ビームを前記被露光物体
上に縮小して集束する電子光学系と；前記電子ビームを
偏向させ、前記被露光物体上で動かす偏向手段とよりな
り、前記被露光物体上に前記電子ビームによりパターン
を描画する電子ビーム露光装置において：前記偏向手段
は前記電子ビームを前記被露光物体上の主偏向領域にお
いて偏向させる主偏向器と、前記電子ビームの前記主偏
向領域上における位置を示す主偏向データを供給されて
前記主偏向器を駆動する第１の駆動回路と、前記電子ビ
ームを前記主偏向領域に含まれ前記主偏向領域よりも小
さい副偏向領域において偏向させる、静電偏向器よりな
る副偏向器と、前記電子ビームの前記副偏向領域におけ
る位置を示す副偏向データを供給されて前記副偏向器を
駆動する第２の駆動回路とよりなり；前記第２の駆動回
路は前記主偏向データに応じて決まる非点収差補正デー
タを供給されて、前記静電偏向器を構成する相互に対向
した一対の電極板に印加される第１の電圧信号を前記主
偏向データに応じて決まる第１の補正量だけ増加させ、
前記静電偏向器を構成する相互に対向した別の一対の電
極板に印加される第２の電圧信号を前記第１の補正量に
等しい第２の補正量だけ減少させる非点収差補正手段を
有することを特徴とする電子ビーム露光装置により、ま
たは被露光物体上に電子ビームを偏向させてパターンを
描画する電子ビーム露光方法において：前記被露光物体
の表面を複数の領域に分割し、各々の領域について電子
ビームの大きさを求める工程と；求められた電子ビーム
の大きさを表すデータを、各々の前記領域毎に、記憶装
置中にマップとして格納する工程と；前記格納されたデ
ータを読出し、電子ビームの大きさを前記読み出された
データに従って補正する工程と；補正された電子ビーム
をつかって前記被露光物体上に露光を行う工程とよりな
ることを特徴とする電子ビーム露光方法により解決す
る。

【００１７】

【作用】本発明によれば、静電偏向器に印加される駆動
電圧を、主偏向データに応じて変化させることにより、
電子ビーム露光装置において電子ビームが主偏向器によ
る偏向の結果光軸から大きく外れた場合に生じる電子ビ
ームの変形、すなわち非点収差を、電子ビームの偏向量
に応じて補正することができる。その際、前記第１の補
正量と前記第２の補正量は大きさが同じで符号だけが反
転しているため、補正の結果電子ビームの位置が被露光
物体上でずれてしまうことはない。かかる補正は、偏向
器に印加される駆動電圧を発生する出力増幅器のゲイン
を、主偏向データに応じて変化させることで達成でき
る。このため、各々の副偏向領域中の各々の偏向点に対
応した補正データを用意する必要はなく、メモリの使用
量が少なくてすむ。

【００１８】図１は、本発明による電子ビーム形状の補
正を示す図である。図１を参照するに、第１象限では、
電子ビームは対角線方向に圧縮され対角線に直交する方
向に伸長される。一方、第３象限では、電子ビームは対
角線方向に伸長され対角線に直交する方向に圧縮され
る。図２はかかる電子ビームの形状の補正のために本発
明において使われる補正場を概略的に示す図である。た
だし、図２は電子ビームを矢印の方向に偏向した場合に
ついてのものである。図２中ＸおよびＹ軸は通常の光軸
Ｏに直交する座標軸を、またＺ軸は補正場の強さをあら
わす。

【００１９】図２を参照するに、補正場は鞍状の形状を
有し、電子ビームはビーム偏向方向に圧縮されビーム偏
向方向に直交する方向に伸長される。すなわち、図２は
図１の第１象限におけるビームの補正に対応する。一
方、図１の第３象限の補正を行うには、図２の補正場の
符号を反転させればよい。

【００２０】

【実施例】図３（Ａ），３（Ｂ）はそれぞれ本発明の第
１実施例による静電偏向器のＸ偏向系およびＹ偏向系の
駆動回路を示す。図３（Ａ），３（Ｂ）の回路は図１０
（Ａ），１０（Ｂ）の回路と同様、図７の電子ビーム露
光装置の副偏向器１１２を駆動する副偏向器制御回路２
０８に使われる。図３（Ａ），３（Ｂ）中、図１０
（Ａ），１０（Ｂ）で説明した部分には共通の参照符号
を付し、その説明を省略する。図３（Ａ）を参照する
に、Ｘ偏向系駆動回路は図１０（Ａ）の演算増幅器２０
８Ｘ₄、２０８Ｘ₅のかわりに演算増幅器２０８Ｘ₆，
２０８Ｘ₈を含み、演算増幅器２０８Ｘ₆および２０８
Ｘ₈には、主偏向データＸの関数として決まる非点収差
補正データＡＳＴを供給されてフィードバック量を制御
するフィードバック制御回路２０８Ｘ₇および２０８Ｘ
₉が、それぞれ設けられる。同様な構成は、図３（Ｂ）
のＹ偏向系にも設けられる。Ｘ偏向系では、フィードバ
ック制御回路２０８Ｘ₇は増幅器２０８Ｘ₆と共働して
そのゲインを変化させ、演算増幅器２０８Ｘ₆は出力電
圧信号Ｇ（Ｖ_x＋ΔＶ_x）・（１±α）を出力する。た
だし、項（１±α）が前記制御回路２０８Ｘ₇によるゲ
インの変化の効果をあらわす。同様に、Ｙ偏向系では、
図３（Ｂ）に示すようにフィードバック制御回路２０８
Ｙ₇が増幅器２０８Ｙ₆と共働してそのゲインを変化さ
せ、演算増幅器２０８Ｙ₆は出力電圧信号Ｇ（Ｖ_y＋Δ
Ｖ_y）・（１−／＋α）を出力する。ただし、項（１−
／＋α）が前記制御回路２０８Ｘ₇によるゲインの変化
の効果をあらわす。すなわち、Ｘ偏向系において前記制
御回路２０８Ｘ₇が一方の電極に印加される電圧信号を
正方向に増加させる場合（Ｇ（Ｖ_x＋ΔＶ_x）・（１＋
α））、対向する他方の電極に印加される電圧信号も正
方向に同じ量だけ増加される（Ｇ（Ｖ_x＋ΔＶ_x）・
（−１＋α））。一方、Ｘ偏向系と直交するＹ偏向系に
おいては、制御回路２０８Ｙ₇は一方の電極に印加され
る電圧信号を負方向に増加させ（Ｇ（Ｖ_x＋ΔＶ_x）・
（１−α））、対向する他方の電極に印加される電圧信
号も負方向に同じ量だけ増加させる（Ｇ（Ｖ_x−Δ
Ｖ_x）・（−１＋α））。このように、静電偏向器を
構成する電極に印加される駆動電圧を変化させることに
より、補正コイル１０９により補正がなされている副偏
向領域中心部の電場を変化させることなく、図２に概略
的に示した補正場を副偏向器内に形成することができ、
電子ビームが副偏向領域の周辺部に偏向された場合の電
子ビームの歪みを補正することが可能になる。以上の補
正において、補正係数αの値は、主偏向データＸに応じ
て決まる非点収差補正データＡＳＴ（Ｘ）により決定さ
れ、従って主偏向データＸの関数となる。以上はＸ偏向
系の駆動電圧を増加させ、Ｙ偏向系の駆動電圧を減少さ
せる場合についてのものであるが、同様な補正は、Ｘ偏
向系の駆動電圧を減少させＹ偏向系の駆動電圧を増加さ
せる場合についてもなされる。かかる場合は上記の説明
から明らかであり、説明を省略する。

【００２１】図４は図３（Ａ）のフィードバック制御回
路２０８Ｘ₇あるいは２０８Ｘ₉およびこれと共働する
演算増幅器２０８Ｘ₆あるいは２０８Ｘ₈の構成を示
す。図４を参照するに、演算増幅器２０８Ｘ₆は帰還抵
抗Ｒ_fおよび主入力抵抗Ｒ_s’を含むフィードバックル
ープを有し、制御回路は２０８Ｘ₇は、かかるフィード
バックループ中に挿入されデータＡＳＴ（Ｘ）により制
御されて抵抗値を値Ｒ _vの回りで±ΔＲ_vの範囲で変化
させる可変抵抗より構成される。かかる構成の演算増幅
器は、入力電圧Ｖ_inに対して出力電圧Ｖ_outを、式 −｛Ｒ_s’＋（Ｒ_v±ΔＲ_v）｝Ｒ_f・Ｖ_in／Ｒ_s’
（Ｒ_v±ΔＲ_v）に従って出力する。ここで、ΔＲ_vが
前記係数αに対応する。

【００２２】図４の構成において最適な係数αおよび対
応する抵抗値ΔＲを決定するには、各々の非点収差デー
タＡＳＴ（Ｘ）について図１０（Ａ）あるいは１０
（Ｂ）に示すように電子ビームを偏向し、歪みが最小に
なる、すなわちビームシャープネスが均一で最大となる
ΔＲ_vの値を求めればよい。かかるΔＲ_vの値は、原理
的には電子ビームを副偏向領域中の任意の一点に偏向
し、その点においてビームの歪みが最小になる値を探索
することで求めることが出来る。しかし、実際には、電
子ビームを副偏向領域上においてその中心部および四隅
の合計５点あるいはそれ以上の偏向点に偏向することに
より、より正確な補正量を求めることが好ましい。かか
る測定は、電子ビームにより基板エッジを走査して反射
電子をもとめることにより実効される。

【００２３】図５は図６に示すような４対の対向電極対
（１）から（８）を有する静電偏向器に対して本発明を
適用した本発明の第２実施例を示す。まず図６を参照す
るに、電極（１）は電極（２）と対向して対を形成し、
電極（３）は電極（４）と対向して対を形成する。同様
に電極（５）は電極（６）と対向して対を形成し、さら
に電極（７）は電極（８）と対向して対を形成する。こ
こで、電極対（１），（２）と電極対（７），（８）と
は相互に直交し、電極対（３），（４）と電極対
（５），（６）とが相互に直交する。一方、電極対
（１），（２）と電極対（３），（４）とは相互に４５
度の角度をなす。図５の回路図を参照するに、偏向デ
ータＸおよびＹは図示を省略したＤ／Ａ変換器を通って
アナログ信号Ｉ_xおよびＩ_yに変換された後、それぞれ
図４（Ａ），４（Ｂ）の増幅器２０８Ｘ₃および２０８
Ｙ₃に供給され、さらに増幅器２０８₁〜２０８₄に供
給される。より具体的には、増幅器２０８Ｘ₃の出力信
号Ｖx は増幅器２０８₁〜増幅器２０８₃に供給され、
一方増幅器２０８Ｙ₃の出力信号Ｖ_yは増幅器２０８₂
〜２０８₄に供給される。増幅器２０８₁は帰還制御回
路２０８₅と共働する演算増幅器よりなり、出力信号Ｇ
₁Ｖ_x（１±ａ）を増幅器２０８₁₁を介して電極（１）
に供給するとともに、出力信号Ｇ₁Ｖ_x（１−／＋ａ）
を、増幅器２０８₁₂で符号を反転させた後電極（２）に
供給する。ただし、Ｇ₁は演算増幅器２０８₁のゲイン
を、ａは帰還制御回路２０８₅による、非点収差補正の
ためのゲインの変化をあらわす。同様に、増幅器２０８
₇は帰還制御回路２０８₄と共働するゲインがＧ₄の演
算増幅器よりなり、出力信号Ｇ₄Ｖ_y（１−／＋ａ）を
増幅器２０８₁₃を介して電極（７）に供給するととも
に、出力信号Ｇ₄Ｖ_y（１±ａ）を、符号を増幅器２０
８₁₄で反転させた後電極（８）に供給する。ここでａは
帰還制御回路２０８₁₀による、非点収差補正のためのゲ
インの変化をあらわす。

【００２４】さらに、増幅器２０８₂〜増幅器２０８₃
は供給された信号Ｖx およびＶy を混合する。より具体
的には、増幅器２０８₂は帰還制御回路２０８₆および
２０８₇と共働し、入力電圧Ｖ_xおよびＶ_yに応じて出
力信号Ｇ₂Ｖ_x（１±ｂ）＋Ｇ₃Ｖ_y（１±ｃ）を増幅
器２０８₁₃を介して電極（３）に供給するとともに、出
力信号Ｇ₂Ｖ_x（１−／＋ｂ）＋Ｇ₃Ｖ_y（１−／＋
ｃ）を、増幅器２０８₁₄で符号を反転させた後電極
（４）に供給する。ここで、Ｇ2 およびＧ3 はそれぞれ
演算増幅器２０８₂の信号Ｖ_xおよびＶ_yに対するゲイ
ンを、またｂおよびｃはそれぞれ帰還制御回路２０８₆
および２０８₇による演算増幅器２０８₂の、非点収差
補正のためのゲインの変化をあらわす。同様に、増幅器
２０８₃は帰還制御回路２０８₈および２０８₉と共働
し、入力電圧Ｖ_xおよびＶ_yに応じて出力信号Ｇ₂Ｖ_x
（１±ｂ）＋Ｇ₃Ｖ_y（１±ｃ）を増幅器２０８₁₅を介
して電極（３）に供給するとともに、出力信号Ｇ₂Ｖ_x
（１−／＋ｂ）＋Ｇ₃Ｖ_y（１−／＋ｃ）を、増幅器２
０８₁₆ で符号を反転させた後電極（４）に供給する。
ここで、Ｇ2 およびＧ3 はそれぞれ演算増幅器２０８₃
の信号Ｖ_xおよびＶ_yに対するゲインを、またｂおよび
ｃはそれぞれ帰還制御回路２０８₈および２０８₉によ
る、非点収差補正のための演算増幅器２０８₃のゲイン
の変化をあらわす。帰還制御回路２０８₅〜２０８₁₀は
主偏向データＸ，Ｙの関数である非点収差補正データＡ
ＳＴ（Ｘ，Ｙ）を供給されて帰還量ａ〜ｃを変化させ
る。図５，６の構成においても、先の実施例と同様に、
対向する電極対、例えば電極（１）および（２）に印加
される電圧には、帰還制御回路２０８₅の作用により例
えば正方向のオフセットが加わる。これに対し、前記電
極対（１），（２）と直交する電極対（７）および
（８）に印加される電圧には、帰還制御回路２０８₁₀の
作用により負方向のオフセットが加わる。この例では、
増幅器２０８₁₁は増幅器２０８ ₁の第１の出力信号Ｇ₁
Ｖ_x（１±ａ）に正係数αを乗算するのに対し、増幅器
２０８₁₂は増幅器２０８₁の第２の出力信号Ｇ₁Ｖ
_x（１−／＋ａ）に負の係数−αを乗算するため、対向
電極（１）および（２）には同符号のオフセット±Ｇ ₁
Ｖ_xａが生じる。同様に、増幅器２０８₁₇は増幅器２０
８₄の第１の出力信号Ｇ₄Ｖ_y（１−／＋ａ）に正の係
数αを乗算するのに対し、増幅器２０８₁₈は増幅器２０
８₄の第２の出力信号Ｇ₄Ｖ_y（１±ａ）に負の係数−
αを乗算するため、対向電極（７）および（８）には前
記オフセットと逆符号のオフセット−／＋Ｇ₄Ｖ_yａが
生じる。

【００２５】また、かかる構成では、電極対（１），
（２）あるいは電極対（７），（８）に対して４５度の
角度をなす別の電極対（３），（４）あるいは（５），
（６）が形成されており、このため例えば互いに４５度
の角度をなす電極（６）と（７）の間には逆位相の電圧
オフセットが生じる。かかる構成により、４極を超える
多極構成の静電偏向器においても本発明の構成は有効に
使用される。

【００２６】以上、本発明を、図７に示したＢＡＡ露光
装置を例に説明してきたが、本発明はかかる特定の電子
ビーム露光装置に限定されるものではなく、他の一般の
電子ビーム露光装置、例えばいわゆるブロック露光装置
等にも適用出来る。また、図５に示した第２実施例の
説明では、非点収差補正を、偏向データＸ，Ｙをアナロ
グデータに変換した後で増幅器の利得を変化させること
により行っていたが、かかる補正を偏向データＸ，Ｙに
対して直接に行い、かかる補正がなされたデータをアナ
ログ信号に変換した後図５に示す増幅器２０８₁₁から２
０８₁₈を通すことにより極性を各電極に応じて設定して
もよい。

【００２７】次に、特に主偏向位置に伴う電子ビームの
大きさの変動を補償する本発明の第３実施例を図７を参
照しながら説明する。図７を参照するに、本実施例では
基板１１５上の主偏向領域Ａを１００μｍ×１００μｍ
程度の複数の領域に分割し、各々の領域について電子ビ
ームの大きさを測定する。例えば基板の１００μｍ×１
００μｍの大きさの領域毎に電子ビームの反射率の異な
るパターンを形成しておき、電子ビームを走査しながら
反射電子を検出することで電子ビームの大きさと形状を
同時に測定することができる。かかる領域としては、同
程度の大きさを有する副偏向領域を使うのが特に便利で
あり好ましい。このようにして測定された電子ビームの
大きさを表すデータを、各副偏向領域毎に記憶装置中に
マップの形で格納し、露光時には格納されたデータを読
み出して、前記電子ビームの大きさを、例えば第１ある
いは第２実施例で説明した副偏向器駆動回路の増幅率を
変化させることにより、電子ビームの大きさの変動を補
償することが可能になる。このような補正の際にも、副
偏向器を構成する対向電極に印加される電圧を一様に正
方向に増加させ、別の対向電極に印加される電圧を一様
に負方向に増加させることにより、電子ビームが所定の
位置からオフセットすることを回避できる。

【００２８】以上、アナログ回路にて非点収差補正の構
成を達成可能であるが、同様の補正演算をデジタル回路
で行い、その出力をアナログ信号に変換して静電偏向器
に印加しても同様の効果を得ることができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、電子ビームを主偏向器
により大きく偏向させた場合でも、静電偏向器により生
じる電子ビームの非点収差を、ビーム位置を狂わせるこ
となく最小化することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電子ビームの補正を示す図であ
る。

【図２】図１７の補正を達成するために形成される補正
場を示す概略図である。

【図３】（Ａ），（Ｂ）は本発明の第１実施例の構成を
示す図である。

【図４】図３の構成の一部を示す図である。

【図５】本発明の第２実施例の構成を示す図である。

【図６】図４の構成で使われる静電偏向器を示す図であ
る。

【図７】本発明の第３実施例を説明する図である。

【図８】従来の電子ビーム露光装置の構成を示す図であ
る。

【図９】従来の電子ビーム露光装置における副偏向器の
動作を説明する図である。

【図１０】（Ａ），（Ｂ）従来の電子ビーム露光装置の
構成の一部を示す図である。

【図１１】（Ａ），（Ｂ）は従来の電子ビーム露光装置
の問題点を説明する図である。

【図１２】従来の電子ビーム露光装置で使われている静
電偏向器において生じる電界の歪みを説明する図であ
る。

【符号の説明】

１０１電子ビーム源１０２ビーム整形板１０３〜１０７電子レンズ１０９非点収差補正コイル１１１主偏向器１１２副偏向器１１５基板２０８副偏向器制御回路２０８Ｘ₁，２０８Ｘ₂ Ｄ／Ａ変換器２０８Ｙ₁，２０８Ｙ₂ Ｄ／Ａ変換器２０８Ｘ₃〜２０８Ｘ₆，２０８Ｘ₈ 増幅器２０８Ｙ₃〜２０８Ｙ₆，２０８Ｙ₈ 増幅器２０８₁〜２０８₄，２０８₁₁〜２０８₁₈ 増幅器２０８₅〜２０８₁₀ 帰還制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田章夫神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者甲斐潤一神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者大饗義久神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者山田慶二愛知県春日井市高蔵寺町二丁目1844番２富士通ヴィエルエスアイ株式会社内 (72)発明者大嶋徹神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被露光物体（１１５）を保持する保持手
段（１１４）と；電子ビームを形成し、これを光軸
（Ｏ）に沿って前記被露光物体に向かって出射する電子
ビーム源（１０１）と；前記電子ビームを前記被露光物
体上に縮小して集束する電子光学系（１０６，１０７）
と；前記電子ビームを偏向させ、前記被露光物体上で動
かす偏向手段（１１１，１１２）とよりなり、前記被露
光物体上に前記電子ビームによりパターンを描画する電
子ビーム露光装置において：前記偏向手段は前記電子ビ
ームを前記被露光物体上の主偏向領域（Ａ）において偏
向させる主偏向器（１１１）と、前記電子ビームの前記
主偏向領域上における位置を示す主偏向データ（Ｘ，
Ｙ）を供給されて前記主偏向器を駆動する第１の駆動回
路（２０７）と、前記電子ビームを前記主偏向領域に含
まれ前記主偏向領域よりも小さい副偏向領域（１１５
Ａ）において偏向させる副偏向器（１１２）と、前記電
子ビームの前記副偏向領域における位置を示す副偏向デ
ータ（ＤＸ，ＤΔＸ，ＤＹ，ＤΔＹ）を供給されて前記
副偏向器を駆動する第２の駆動回路（２０８）とよりな
り；前記第２の駆動回路は前記主偏向データ（Ｘ，Ｙ）
に応じて決まる非点収差補正データ（ＡＳＴ）を供給さ
れて、前記静電偏向器を構成する相互に対向した一対の
電極板に印加される第１の電圧信号（Ｇ（Ｖ_x＋
Δ_x））を前記主偏向データに応じて決まる第１の補正
量（α）だけ増加させ、前記静電偏向器を構成する相互
に対向した別の一対の電極板に印加される第２の電圧信
号（Ｇ（Ｖ_y＋Δ_y））を前記第１の補正量に等しい第
２の補正量だけ減少させる非点収差補正手段（２０８Ｘ
₇，２０８Ｘ₉）を有することを特徴とする電子ビーム
露光装置。
【請求項２】前記非点収差補正手段は、前記副偏向デ
ータ（ＤＸ，ＤΔＸ）を供給されてこれを前記第１の電
圧信号に変換する第１の変換手段（２０８Ｘ ₁〜２０８
Ｘ₃，２０８Ｘ₆，２０８Ｘ₈）と、前記副偏向データ
（ＤＹ，ＤΔＹ）を供給されてこれを前記第２の電圧信
号に変換する第２の変換手段（２０８Ｙ₁〜２０８
Ｙ₃，２０８Ｙ₆，２０８Ｙ₈）と、前記非点収差補正
データを供給されて前記第１の変換手段の利得を第１の
方向に変化させる第１の利得制御手段（２０８Ｘ₇，２
０８Ｘ₉）と、前記非点収差補正データを供給されて前
記第２の変換手段の利得を前記第１の方向と逆の第２の
方向に変化させる第２の利得制御手段（２０８Ｙ₇，２
０８Ｙ₉）とよりなることを特徴とする請求項１記載の
電子ビーム露光装置。
【請求項３】前記第１および第２の利得制御手段は、
いずれも帰還路（Ｒ _f）を有する演算増幅器と、前記帰
還路中に挿入された、前記非点収差補正データ（ＡＳ
Ｔ）を供給されて抵抗値を変化させる可変抵抗手段（２
０８Ｘ₇）よりなることを特徴とする請求項２記載の電
子ビーム露光装置。
【請求項４】前記非点収差補正手段は、前記副偏向デ
ータを供給されてこれを前記第１の電圧信号に変換する
第１の変換手段（２０８₁，２０８Ｘ₂）と、前記副偏
向データを供給されてこれを前記第２の電圧信号に変換
する第２の変換手段（２０８₃，２０８₄）と、前記非
点収差補正データを供給されて前記第１の変換手段の利
得を変化させる第１の利得制御手段（２０８₅〜２０８
₇）と、前記非点収差補正データを供給されて前記第２
の変換手段の利得を前記第１の方向と逆の第２の方向に
変化させる第２の利得制御手段（２０８₈〜２０８₁₀）
と、前記第１の利得制御手段の出力信号の極性を、一対
の対向する電極板対に印加される、極性が相互に反転し
た第１の電圧信号対を形成する電圧信号の値が、第１の
極性に、同じ量だけ変化するように制御する第１の極性
制御手段（２０８ ₁₁〜２０８₁₄）と、前記一対の対向す
る電極板対と直交する別の電極対に印加される、極性が
相互に反転した第２の電圧信号対を形成する電圧信号の
値が、前記第１の極性とは逆の第２の極性に、同じ量だ
け変化するように制御する第２の極性制御手段（２０８
₁₅〜２０８₁₈）とよりなることを特徴とする請求項１記
載の電子ビーム露光装置。
【請求項５】前記非点収差補正手段は、補正演算を実
行するデジタル演算装置と、前記デジタル演算装置より
出力された出力データをアナログ信号に変換するデジタ
ル−アナログ変換器と、前記デジタル−アナログ変換器
の出力信号を増幅する増幅器とよりなることを特徴とす
る請求項１記載の電子ビーム露光装置。
【請求項６】被露光物体上に電子ビームを偏向させて
パターンを描画する電子ビーム露光方法において：前記
被露光物体の表面を複数の領域に分割し、各々の領域に
ついて電子ビームの大きさを求める工程と；求められた
電子ビームの大きさを表すデータを、各々の前記領域毎
に、記憶装置中にマップとして格納する工程と；前記格
納されたデータを読出し、電子ビームの大きさを前記読
み出されたデータに従って補正する工程と；補正された
電子ビームをつかって前記被露光物体上に露光を行う工
程とよりなることを特徴とする電子ビーム露光方法。
【請求項７】前記複数の領域は、約１００μｍ×１０
０μｍの大きさを有することを特徴とする請求項６記載
の電子ビーム露光方法。
【請求項８】前記電子ビームを補正する工程は、前記
複数の副偏向領域毎になされることを特徴をする請求項
６記載の電子ビーム露光方法。