JPH09320960A

JPH09320960A - 荷電粒子線転写装置

Info

Publication number: JPH09320960A
Application number: JP9071125A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Nakasuji; 護中筋; Teruaki Okino; 輝昭沖野
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-03-25
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 1997-12-12

Abstract

(57)【要約】【課題】マスク上の転写用のパターンを荷電粒子線で
走査することによって、そのパターンを転写対象の基板
上に転写する際に、簡単な構成で収差を抑制して高精度
にパターンを転写する。【解決手段】電磁偏向器５，６を介してマスクＭ上で
電子線ＥＢをＸ方向に走査し、マスクＭを通過した電子
線ＥＢによって投影レンズ１５及び対物レンズ１９より
なる対称磁気ダブレット方式の光学系を介してウエハＷ
上にマスクパターンの縮小像を転写する。その際にマス
クステージ９及び試料台２３を駆動してマスクＭ及びウ
エハＷをＹ方向に同期して機械的に走査し、マスクＭ上
での電子線ＥＢの照射領域のＹ方向の幅に対してＸ方向
の幅を狭く設定することによって、その電子線の照射領
域内での収差がほぼ一定であるとみなせるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体集積
回路等を製造するためのリソグラフィ工程で、電子線や
イオンビーム等の荷電粒子線の照射によりマスクパター
ンを感光性の基板上に転写するための荷電粒子線転写装
置に関し、特に超高密度の微細パターンを高いスループ
ットで半導体ウエハ上に転写する場合等に使用して好適
なものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、転写パターンの解像度の向上とス
ループット（生産性）の向上との両立を可能とした荷電
粒子線転写装置の検討が進められている。このような転
写装置としては、従来より１ダイ（１枚のウエハに形成
される多数の集積回路の１個分に相当する回路パター
ン。）又は複数ダイ分のパターンをマスクから、荷電粒
子線に感光するレジストが塗布されたウエハ等の基板上
へ一括して転写する一括転写方式の装置が検討されてい
た。ところが、一括転写方式は、転写の原版となるマス
クの製作が困難で、且つ１ダイ分以上の大きな光学フィ
ールド内で荷電粒子光学系（以下、単に「光学系」と呼
ぶ）の収差を所定値以下に収めることが難しい。そこ
で、最近では基板に転写すべきパターンを１ダイに相当
する大きさよりも小さい複数のスリット状の視野に分割
し、各視野毎のパターンを順次荷電粒子線で長手方向に
走査することによって基板上に転写する方式の装置が提
案されている（例えば特公平７−３２１１１号公報参
照）。

【０００３】以下では、荷電粒子線転写装置として、電
子線を用いてマスクパターンをウエハ上に縮小して転写
する電子線縮小転写装置を例に取って説明する。そのよ
うにマスク上の各視野毎のパターンを長手方向に走査し
て転写する方式の電子線縮小転写装置では、先ずマスク
上の転写対象のスリット状の視野に沿って電子線を走査
するために、走査用偏向器が使用される。次に、そのマ
スク上で電子線が照射された領域のパターンをウエハ上
に転写するために、縮小投影光学系が使用される。この
縮小投影光学系は、スリット状の細長い視野のパターン
を高精度にウエハ上に転写する必要があるため、できる
だけ大きな視野で諸収差の小さいことが望まれる。その
ような光学系としては、ＭＯＬ（Moving Objective L
ens)方式、又はＰＲＥＶＡＩＬ（Projection Lithogr
aphy with Variable Axis Immersion Lens）方式等が提
案されていた。これらの方式は偏向器と軸対称のレンズ
とを組み合わせて使用する方式である。即ち、のＭＯ
Ｌ方式は、対物レンズの軸を偏向器による偏向磁場を用
いて動かすことによって、広い視野にしたときの収差を
小さくする方式であり、のＰＲＥＶＡＩＬ方式は、Ｍ
ＯＬ方式と同様の方式であるが、対物レンズとして転写
対象の基板がレンズの内側に収まる所謂インレンズ型の
レンズを使用する方式である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
においては、マスク上のスリット状の視野のパターンを
転写するための、できるだけ大きな視野で諸収差の小さ
い縮小投影光学系として、偏向器と軸対称なレンズとを
組み合わせた光学系が有望であるとされていた。しかし
ながら、偏向器は光軸に関して非回転対称であるため、
偏向器を含む光学系を使用すると、ウエハ上に転写され
る投影像に非回転対称な収差が混入し易いという不都合
があった。この場合、例えば電気的にそのような非回転
対称な収差又は非軸対称な収差を補正することは可能で
あるが、補正機構が複雑化して製造コストが高くなる。

【０００５】また、従来は、マスク上のスリット状の視
野に沿って電子線を走査するための走査用偏向器に単純
な鋸歯状波の信号を与えていた。しかしながら、この方
式では電子線が光軸から離れるに従って電子線の走査速
度が遅くなって、ウエハ上の光軸から離れた領域での露
光量が多くなり、結果として電子線レジストに対する露
光エネルギー（積算露光量、又はドーズ）の分布が不均
一になるという不都合があった。

【０００６】更に、そのようにマスク上の各視野毎のパ
ターンを長手方向に走査して転写する方式では、隣接す
る視野のパターンをウエハ上で正確に継ぎ合わせて転写
する必要がある。これに関して、最近は転写されるパタ
ーンの集積度が益々向上しているために、従来のつなぎ
精度では十分ではなくなりつつある。また、従来の転写
装置では、ウエハ上での投影像のフォーカス位置（結像
面の位置）を補正するために例えば電磁レンズに供給す
る駆動電流を制御していた。しかしながら、電磁レンズ
は応答速度が遅いため、各視野のパターンを長手方向に
走査して転写を行う場合に、その走査に同期してダイナ
ミックに投影像のフォーカス位置を補正するためにはそ
の走査速度を遅くする必要があった。そのため、転写工
程のスループット（生産性）を高められないという不都
合があった。

【０００７】また、そのようにマスク上の各視野毎のパ
ターンを長手方向に走査して転写する方式では、走査と
共にパターン密度等に依って電子線のビーム電流が変化
するため、そのスリット状の視野の全体で縮小投影光学
系における合焦条件が必ずしも満たされていなかった。
そのため、ウエハ上に転写された像の解像度が部分的に
低下するという不都合があった。

【０００８】更に、例えば電子銃を温度制御領域で使用
するような場合には、ビーム整形用のアパーチャ上に照
射される電子線の断面での強度分布が所定の周期（幅）
で周期的に変動し、マスクに照射される電子線の強度分
布も変動することがある。このようにマスクに照射され
る電子線の断面での照射強度分布の一様性があまり良く
ない状態で、マスク上を電子線で走査して露光を行う場
合には、ウエハ上での露光エネルギー（ドーズ）の一様
性が改善されない場合があった。また、電子線の強度分
布は通常対称軸の周りにガウス分布状となっているた
め、電子線の照射領域（視野）を広くてして走査露光を
行う場合には、走査方向に直交する非走査方向で或る程
度のドーズのむらが生ずる恐れがあった。

【０００９】本発明は斯かる点に鑑み、マスク上の転写
用のパターンを荷電粒子線で走査することによって、そ
のパターンを転写対象の基板上に転写する際に、簡単な
構成で収差を抑制して高精度にパターンを転写できる荷
電粒子線転写装置を提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、マスク上の転写用のパターンを荷電粒
子線で走査することによって、そのパターンを転写対象
の基板上に転写する際に、その荷電粒子線の走査速度を
均一化してその基板上での露光量分布を一様にできる荷
電粒子線転写装置を提供することを第２の目的とする。

【００１０】更に、本発明は、マスク上の転写用のパタ
ーンを荷電粒子線で走査することによって、そのパター
ンを転写対象の基板上に転写する際に、所定のパターン
を高いつなぎ精度でその基板上で継ぎ合わせて転写でき
る荷電粒子線転写装置を提供することを第３の目的とす
る。更に、本発明は、マスク上の転写用のパターンを荷
電粒子線で走査することによって、そのパターンを転写
対象の基板上に転写する際に、その基板上での荷電粒子
線による投影像のフォーカス位置を高い応答速度で補正
できる荷電粒子線転写装置を提供することを第４の目的
とする。

【００１１】更に、本発明は、マスク上の転写用のパタ
ーンを荷電粒子線で走査することによって、そのパター
ンを転写対象の基板上に転写する際に、その走査方向に
沿って荷電粒子線のビーム電流が変化した場合でも投影
光学系での合焦条件を常に満足できる荷電粒子線転写装
置を提供することを第５の目的とする。更に、本発明
は、マスク上の転写用のパターンを荷電粒子線で走査す
ることによって、そのパターンを転写対象の基板上に転
写する際に、その荷電粒子線の強度分布にむらがある場
合でも、走査後の試料上での積算露光量のむらが少ない
荷電粒子線転写装置を提供することを第６の目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の荷電
粒子線転写装置は、例えば図１、図２に示すように、転
写用のパターンが形成されたマスク（Ｍ）を荷電粒子線
で所定の走査方向（Ｘ方向）に走査して、そのパターン
を転写対象の基板（Ｗ）上に転写する荷電粒子線転写装
置において、その走査方向の幅（ｄＸ）がその走査方向
に垂直な非走査方向の幅（ｄＹ）に比べて狭い断面形状
（５３）を有する荷電粒子線でマスク（Ｍ）上をその走
査方向に走査する走査手段（５，６）と、マスク（Ｍ）
を透過した荷電粒子線を集束して基板（Ｗ）上にそのパ
ターンの一部の像を形成する軸対称の投影手段（１５，
１９）と、を有するものである。

【００１３】斯かる本発明によれば、例えば対称磁気ダ
ブレット方式のレンズのような軸対称の投影手段（１
５，１９）を用いているため、全ての収差は光軸からの
距離にのみ依存し、回転方向の位置には依存しない。ま
た、マスク（Ｍ）上を走査する荷電粒子線の断面形状
（５３）の走査方向の幅は狭いため、その荷電粒子線の
内部での光軸からの距離差は小さい。従って、その荷電
粒子線の断面形状（５３）の内部ではほぼ同一の収差補
正条件でよいため、残留収差を非常に小さくして、高精
度に転写できる。

【００１４】この場合、その荷電粒子線の断面での強度
分布がほぼ一様とみなせるときには、その荷電粒子線の
断面形状（５３）の走査方向の幅（ｄＸ）は、非走査方
向の幅（ｄＹ）の１／５以下であることが望ましい。こ
れによって、その荷電粒子線が走査方向に光軸から離れ
た位置にあっても、その荷電粒子線内部では同一の収差
補正条件が適用できる。

【００１５】また、その走査手段（５，６）により走査
される荷電粒子線の偏向角をθとしたとき、その走査手
段に対する駆動信号は、変化率がθ／sin θに比例する
ように設定することが望ましい。これに関して、走査手
段（５，６）として電磁偏向器を使用するものとする
と、その偏向角θはその電磁偏向器に流す電流に比例す
るため、その偏向器に流す電流を時間に比例する値とす
ると、偏向角θが０に近い領域ではマスクに対する荷電
粒子線の走査速度が速くなり、周辺では遅くなる。そこ
で、本発明のように偏向器に流す電流の時間変化を（θ
／sin θ）に比例するようにすれば、光軸からの距離に
関係なく荷電粒子線の走査速度が一定となり、基板
（Ｗ）上での露光量（ドーズ）の分布を一様にできる。

【００１６】また、その軸対称の投影手段を、複数の電
磁レンズ（１５，１９）より構成し、これら複数の電磁
レンズ中の少なくとも１つの電磁レンズ内に配置された
実質的に軸対称の導電性の電極（１６，２０）と、その
走査手段を介して荷電粒子線でマスク（Ｍ）を走査する
際に、電極（１６，２０）に印加する電位を制御するこ
とによってその投影手段の焦点距離を制御する焦点距離
制御手段（７，２２）と、を備えることが望ましい。

【００１７】このとき、電極（１６，２０）に印加する
電位を制御するという静電方式は応答速度が極めて速い
ため、荷電粒子線の走査に同期してダイナミックにフォ
ーカス位置の調整が行われる。更に、マスク（Ｍ）を透
過した荷電粒子線のビーム電流の時間変化に応じて投影
手段（１５，１９）の焦点距離を補正する焦点距離補正
手段（１６，２０）を設けることが望ましい。このと
き、荷電粒子線が走査方向に移動するに従って、その荷
電粒子線内部に含まれるマスク（Ｍ）の原画パターン
（開口パターン）の総面積が変化して、空間電荷効果も
時間的に変動する。即ち、フォーカス位置はビーム電流
が大きい時点では遠くへ移動し、逆にビーム電流が小さ
いときは手前へ移動する。そこで、例えば予めマスク
（Ｍ）の原画パターンに基づいて走査方向の位置の関数
としてビーム電流を求めておき、走査に同期して焦点距
離補正手段（１６，２０）を動作させることによって、
常に合焦条件で転写が行える。

【００１８】次に、本発明による第２の荷電粒子線転写
装置は、例えば図７〜図１７に示すように、転写用のパ
ターンが形成されたマスク（Ｍ）を荷電粒子線で所定の
走査方向に走査して、そのパターンを転写対象の基板
（Ｗ）上に転写する荷電粒子線転写装置において、その
荷電粒子線の強度分布のばらつきを走査後に相殺あるい
は低減するような断面形状（５３Ａ；５３Ｂ；５３Ｃ）
を有する荷電粒子線でマスク（Ｍ）上をその走査方向に
走査する走査手段（５，６）と、マスク（Ｍ）を透過し
たその荷電粒子線を集束して基板（Ｗ）上にそのパター
ンの一部の像を形成する投影手段（１５，１９）と、を
有するものである。

【００１９】斯かる本発明の第２の荷電粒子線転写装置
において、荷電粒子線の断面での強度分布が、例えば図
１５に示すようにガウス分布状である場合、中心での強
度Ｉを１として、強度Ｉが０．９までの幅Ｌの正方形の
断面領域（５３Ｂ）を用いるとすると、ステップアンド
リピート方式で転写するのでは積算露光量（ドーズ）の
一様性の誤差は１０％程度となる。これに対して、その
幅Ｌの正方形の断面の荷電粒子線でマスク上を走査する
と（走査方向をＸ方向とする）、走査方向の露光量むら
は無くなる。また、非走査方向（この場合にはＹ方向）
での積算露光量は、図１６（ｂ）に示すように、中央部
で最大値０．９７に減少し、周辺部は最小値０．９４程
度に増加し、積算露光量の一様性の誤差は３％程度とな
り大幅に改善される。

【００２０】この非走査方向への積算露光量の一様性を
更に向上するためには、図１７、及び図１８（ａ）に示
すように、その荷電粒子線の断面の非走査方向（Ｙ方
向）の中央部を狭くした断面領域（５３Ｃ）を使用すれ
ばよい。この断面の荷電粒子線でマスク上をＸ方向に走
査することによって、非走査方向の積算露光量は図１６
（ｂ）に対応した図１８（ｂ）に示すように０．９４で
一定となる。従って、走査方向、非走査方向共にほぼ完
全な積算露光量の一様性が得られる。

【００２１】この場合、この第２の荷電粒子線転写装置
においては、マスク（Ｍ）を透過した荷電粒子線の非点
収差を補正するための非軸対称の非点補正コイル、又は
偏向装置を設け、その荷電粒子線の強度分布がその走査
方向においてリップルを持って変動する場合に、その荷
電粒子線の断面形状は、その走査方向の幅がそのリップ
ルの幅より広いか、あるいは、その荷電粒子線の強度分
布が、中央部で高く周辺部で低い場合に、その荷電粒子
線の断面形状は、その走査方向に垂直な非走査方向の中
央部が狭くなっていることが望ましい。

【００２２】逆に、上記強度分布が対称軸の周りに中央
部で低く周辺部で高い場合には、上記荷電粒子線の断面
形状の非走査方向の中央部が広くなっていればよい。こ
の場合、その非軸対称の非点補正コイル等によって、荷
電粒子線の非点収差が補正される。また、例えば図１０
に示すように、荷電粒子線の強度分布が走査方向に所定
のリップル幅Ｇで変動する場合には、例えば図９に示す
ように、荷電粒子線の断面の走査方向の幅Ｌをリップル
幅Ｇよりかなり大きく、例えば偶数倍等に設定すること
によって、リップルによって積算露光量にむらが生ずる
ことが防止される。また、荷電粒子線の強度分布がガウ
ス分布の場合には、上記の通りである。

【００２３】これに関して、そのように非走査方向の中
央部の幅が狭くなった断面の荷電粒子線を生成するに
は、例えば図１９に示すように、中央部が狭くなった開
口８０が形成されたビーム成形板（１Ｂ）を使用すれば
よい。この際に、更に２次元的な位置や回転角が補正で
きる補正板（８１）で荷電粒子線を遮断してもよい。荷
電粒子線の分布が経時変化で変化したような場合に、そ
の補正板（８１）の遮断量を制御することで、積算露光
量分布を常に均一にできる。

【００２４】この第２の荷電粒子線転写装置において
は、マスク（Ｍ）を透過した荷電粒子線のビーム電流の
時間変化に応じてその投影手段の焦点距離、非点収差、
及び偏向器電流のすべてを補正する結像特性補正手段を
設けることが望ましい。これによって、マスクパターン
の粗密等によってビーム電流が変化しても良好な結像特
性が得られる。

【００２５】更に、上述の本発明の第１、又は第２の荷
電粒子線転写装置においては、その走査方向に垂直な非
走査方向（Ｙ方向）にマスク（Ｍ）及び基板（Ｗ）を同
期して移動するステージ装置（９，２３）を設け、マス
ク（Ｍ）として、パターン領域がその非走査方向に対し
て、その走査手段により走査される荷電粒子線の長手方
向の幅に対応する幅の複数の視野（５１Ａ，５１Ｂ）に
分割されると共に、各隣接する２つの視野が互いに重複
する部分（３１Ａ，３１Ｂ）を有するマスクが設置され
た際に、そのステージ装置を介してマスク（Ｍ）及び基
板（Ｗ）をその非走査方向に移動しつつ、その走査手段
を介してマスク（Ｍ）上でその荷電粒子線をその走査方
向に走査することによって、マスク（Ｍ）上の各隣接す
る２つの視野の互いに重複する部分（３１Ａ，３１Ｂ）
を基板（Ｗ）上に重ねて転写することが望ましい。

【００２６】この場合、例えば図５に示すように、荷電
粒子線を走査することによって基板（Ｗ）上で従来方式
での境界線（５９）を跨ぐようなパターン（３７Ｗ）を
転写するものとすると、図４に示すようにその原画パタ
ーン（３７）を、マスク（Ｍ）上の隣接する視野（５１
Ａ，５１Ｂ）内の重複して転写される部分（３１Ａ，３
１Ｂ）の一方（３１Ｂ）内に形成しておく。そして、視
野（５１Ａ，５１Ｂ）内の原画パターンを基板（Ｗ）上
で部分的に重なるように対応する転写領域（５８Ａ，５
８Ｂ）に転写すると、原画パターン（３７）の像のパタ
ーン（３７Ｗ）には継ぎ目が無いか、あるいは継ぎ目を
目立たない状態にできるため、実質的につなぎ誤差を大
幅に改善できる。

【００２７】更に、マスク上で荷電粒子線によって走査
される一列の視野（５１Ａ）内の最もパターン密度の高
い部分のパターン密度、あるいはマスク（Ｍ）内で最も
パターン密度の高い部分のパターン密度に対応させて、
各走査毎あるいは各マスク毎に荷電粒子線の電流密度を
調整することが望ましい。このとき、コンタクトホール
層のようなパターン密度の小さい層（レイヤー）では、
電流密度を大きくし、配線層のようにパターン密度の大
きい層では電流密度を小さくして、ビーム電流が各層で
あまり差がないようにすれば、空間電荷効果による荷電
粒子線のぼけを小さくできる。更に、同じ層でも視野毎
に電流密度を調整すれば更に効果的である。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明による荷電粒子線転
写装置の第１の実施の形態につき図１〜図６を参照して
説明する。本例は、マスク上の複数のスリット状の視野
（主視野）のパターンを、順次電子線で走査してウエハ
上に転写する電子線縮小転写装置に本発明を適用したも
のである。

【００２９】図１は本例の電子線縮小転写装置の概略構
成を示し、この図１において、光学系（電子光学系）の
光軸ＡＸに垂直にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図
１の紙面に平行にＸ軸を、図１の紙面に垂直にＹ軸を取
って説明する。先ず、不図示の電子銃から放出された電
子線は、ビーム成形アパーチャ１上に照射され、ビーム
成形アパーチャ１の長方形の開口で断面形状が成形され
た電子線ＥＢは、第１コンデンサレンズ２Ａを介してク
ロスオーバ４を形成した後、第２コンデンサレンズ２Ｂ
を介して平行ビームとなってマスクＭに向かう。その
後、電子線ＥＢは前段の電磁偏向器５によってＸ方向に
沿って偏向角θだけ偏向され、後段の電磁偏向器６によ
ってＸ方向に沿って−θだけ振り戻されて、マスクＭ上
の１つのＸ方向に長い視野上に垂直に入射する。マスク
Ｍとビーム成形アパーチャ１とは共役であり、マスクＭ
上でビーム成形アパーチャ１の開口の像であるＹ方向に
長い長方形の副視野５３に電子線ＥＢが照射される。

【００３０】電磁偏向器５，６における電子線の偏向量
は、装置全体の動作を統轄制御する主制御系７が偏向フ
ォーカス制御部８を介して設定する。本例では、電磁偏
向器５，６に対する駆動電流は、偏向角θを用いて変化
率がθ／sin θに比例するように設定される。これによ
って、電子線ＥＢはマスクＭ上を垂直に入射する条件を
維持して、Ｘ方向に沿って一定速度で走査するようにな
り、マスクＭ及びウエハＷに対する電子線の露光量（ド
ーズ）の分布が一様になる。

【００３１】また、電磁レンズよりなるコンデンサレン
ズ２Ａ及び２Ｂの内側にはそれぞれ導電性の円筒状の電
極３Ａ及び３Ｂが設置され、電極３Ａ及び３Ｂには偏向
フォーカス制御部８から可変の電圧が印加されている。
本例では、予めマスクＭ上のパターン密度を調べてお
き、パターン密度の小さい視野内では電子線の電流密度
を大きくし、パターン密度の大きい視野内ではその電流
密度を小さくして、各視野間でマスクＭを通過した後の
ビーム電流にあまり差がないようにして空間電荷効果に
よる電子線ＥＢのぼけを小さくしている。一方、コンデ
ンサレンズ２Ａ，２Ｂにおいても、ビーム電流が大きい
と焦点距離が長くなり、ビーム電流が小さいと焦点距離
が短くなるため、電子線の電流密度に応じて電極３Ａ，
３Ｂに印加する電圧を制御して、コンデンサレンズ２
Ａ，２Ｂの焦点距離を調整している。これによって、常
にビーム成形アパーチャ１とマスクＭとの共役関係を維
持している。

【００３２】その電子線用のマスクとしては、窒化シリ
コン（ＳｉＮ）等の薄膜にて電子線の透過部を形成し、
その薄膜の表面に設けたタングステン等の薄膜を散乱部
とする所謂散乱マスク、又はシリコン製の散乱基板内に
設けた抜き穴を電子線の透過部とする所謂穴空きステン
シルマスク等が存在するが、本例のマスクＭとしては何
れのマスクでも使用できる。

【００３３】図１において、マスクＭの副視野５３内の
パターンを通過した電子線ＥＢは、投影レンズ１５によ
り一度光軸ＡＸ上でクロスオーバ１７を形成した後、対
物レンズ１９を介して縮小倍率β（βは例えば１／４）
で反転縮小されて、電子線レジストが塗布されたウエハ
Ｗ上の転写領域に副視野５３内のパターンの像を形成す
る。投影レンズ１５、及び対物レンズ１９は対称磁気ダ
ブレットの条件を満たし、且つそれぞれの内部に円筒状
の導電体よりなる電極１６及び２０が配置され、主制御
系７の制御のもとで偏向フォーカス制御部２２を介し
て、電極１６及び２０に対して可変の同一の電圧が印加
されている。本例では、マスクＭ上のＸ方向での電子線
ＥＢの照射位置に応じて、電極１６及び２０に対する電
圧を同時に変化させることで、投影レンズ１５及び対物
レンズ１９よりなる投影光学系の焦点距離をダイナミッ
クに制御する。実際には、電極１６によってクロスオー
バ１７の位置が一定の位置になるように制御され、電極
２０によって投影像のフォーカス位置（結像面の位置）
が一定の位置になるように制御される。

【００３４】また、投影レンズ１５とマスクＭとの間
に、それぞれ光軸ＡＸを挟むように配置されたＸ方向に
長い１対の平板状の導電体よりなる静電偏向器１３及び
１４が配置されている。前段の静電偏向器１３は電子線
ＥＢをＹ方向に偏向し、後段の静電偏向器１４はその電
子線ＥＢを振り戻す役割を有し、静電偏向器１３，１４
における電子線の偏向量は、主制御系７が偏向フォーカ
ス制御部２２を介して設定する。

【００３５】更に、図１において、クロスオーバ１７が
形成される位置を囲むように非点収差補正用の８極の電
磁偏向器１８が配置されている。電磁偏向器１８におけ
る補正量は偏向フォーカス制御部２２により設定され
る。また、対物レンズ１９とウエハＷとの間にそれぞれ
８極の２段の静電偏向器２１が配置され、静電偏向器２
１の偏向量も偏向フォーカス制御部２２により設定され
ている。静電偏向器２１によって高速にウエハＷ上での
電子線ＥＢの照射位置をＸ方向、及びＹ方向に変化させ
ることができる。本例では、マスクＭとウエハＷとはＹ
方向に同期して走査されるが、その際のマスクＭとウエ
ハＷとの間の相対振動の補正、及び投影光学系のディス
トーション等の歪の補正を行うためにその静電偏向器２
１が使用される。

【００３６】次に、マスクＭはマスクステージ９内にＸ
Ｙ平面と平行に取り付けられ、マスクステージ９は、マ
スクベース１０に連結されたマスクステージ駆動部１２
によりＹ方向に連続移動し、Ｘ方向にステップ移動でき
るように構成されている。マスクステージ９のＸ方向は
レーザ干渉計１１Ｘで検出されて主制御系７に出力され
る。

【００３７】一方、ウエハＷは、可動ステージ２４に載
置された試料台２３上にＸＹ平面と平行に保持されてい
る。試料台２３は、可動ステージ２４に連結されたウエ
ハステージ駆動部２６によりＹ方向に連続移動できると
共に、Ｘ方向にステップ移動できるように構成されてい
る。試料台２３のＹ方向の位置は、レーザ干渉計２５Ｘ
で検出されて主制御系７に出力される。

【００３８】図２は図１の転写装置をＸ方向に見た一部
を断面とした側面図を示し、この図２に示すように、マ
スクステージ９のＹ方向の位置及び回転角はレーザ干渉
計１１Ｙ１，１１Ｙ２で検出されて、図１の主制御系７
に出力される。同様に、試料台２３のＹ方向の位置、及
び回転角もレーザ干渉計２５Ｙ１，２５Ｙ２で検出され
て、図１の主制御系７に出力されている。

【００３９】図１に戻り、不図示の露光データ記憶装置
より、露光対象のマスクＭのパターン構成や、ウエハＷ
上の複数の転写領域の配列の情報等の露光データが主制
御系７に供給される。この露光データに基づいて、主制
御系７は偏向フォーカス制御部８，２２を介してマスク
Ｍ上での電子線の走査速度及び転写像の焦点位置等を制
御すると共に、マスクステージ９及びウエハ側の試料台
２３の位置及び走査速度等を制御することによって、ウ
エハＷ上の各転写領域にそれぞれマスクＭの転写用のパ
ターンの縮小像を転写する。

【００４０】図３は、本例の電子線縮小転写装置による
転写方法の説明図であり、この図３において、マスクＭ
の転写用パターンはＹ方向に一種の桟よりなる境界領域
５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，…を挟んで、複数のＸ方向に
細長い長方形の主視野５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，…に分
割されている。これらの主視野５１Ａ，５１Ｂ，…には
それぞれウエハに転写すべきパターン形状に対応する電
子線の透過部が設けられ、境界領域５２Ａ，５２Ｂ，…
は、電子線を遮断しあるいは拡散する非パターン領域で
ある。

【００４１】そして、図１の電磁偏向器５，６等を介し
てマスクＭ上の主視野５１ＡをＹ方向に覆う矩形の副視
野５３に電子線ＥＢが照射され、主視野５１Ａを通過し
た電子線ＥＢは、ウエハＷ上の１つの転写領域５５Ａ内
の矩形の露光領域５６に垂直に入射する。この状態で、
その電磁偏向器５，６を介して、マスクＭ上を電子線Ｅ
Ｂの副視野５３が順次＋Ｘ方向、及び−Ｘ方向に走査さ
れる。この際に、各主視野５１Ａ，５１Ｂ，…のＸ方向
（長手方向）の長さは、転写対象の半導体チップの１チ
ップ分の原版パターンの短辺方向の幅に等しく設定して
ある。但し、その各主視野５１Ａ，５１Ｂ，…のＸ方向
の長さをその原版パターンの短辺方向の幅より広く設定
してもよい。これによって、走査方向にはウエハＷ上で
つなぎ目が発生することがなくなり、高精度に転写が行
われる。

【００４２】ところが、このようにマスクＭ上の各主視
野５１Ａ，５１Ｂ，…の走査方向の長さを長くすると、
光軸ＡＸから離れた位置での収差が増加してしまう。そ
こで、本例では先ず、図１に示したように投影レンズ１
５及び対物レンズ１９よりなる対称磁気ダブレット方式
の軸対称の光学系を使用して、投影像の収差を光軸ＡＸ
からの半径のみの関数とする。更に、図３において、マ
スクＭ上の副視野５３のＸ方向（走査方向）の幅ｄＸを
小さく設定する。具体的に、その幅ｄＸを、それと垂直
なＹ方向の幅ｄＹに対して１／５以下となるように設定
する。これによって、副視野５３が光軸ＡＸに対して離
れた位置にあっても、副視野５３内で光軸ＡＸ側の端部
と光軸ＡＸと反対側の端部とで収差の状態は殆ど同一と
みなすことができる。従って、例えば副視野５３の中心
のＸ方向の位置に応じて収差等の補正を行うのみで、ウ
エハＷ上の露光領域５６に対して歪の無い高い解像度の
パターン像を転写できる。

【００４３】また、その電子線ＥＢの走査と同期して、
マスクＭが−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に連続的に走査さ
れると共に、ウエハＷが＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に連
続的に走査される。その結果、マスクＭ上を軌跡５４に
沿って順次電子線ＥＢの副視野５３が＋Ｘ方向、及び−
Ｘ方向に交互に走査して、マスクＭ上の主視野５１Ａ，
５１Ｂ，…のパターンが順次、ウエハＷ上の転写領域５
５Ａ内で軌跡５７に沿ってＸ方向に細長い長方形の部分
転写領域５８Ａ，５８Ｂ，…に転写される。マスクＭの
走査方向とウエハＷの走査方向とが逆であるのは、図１
の投影レンズ１５及び対物レンズ１９によりウエハＷ上
に反転像が投影されるからである。その後、ウエハＷ上
の隣接する転写領域５５Ｂにも同様にマスクＭのパター
ンが転写される。

【００４４】この際に、マスクＭ上の主視野５１Ａ，５
１Ｂ，…に対応するウエハＷ上の部分転写領域５８Ａ，
５８Ｂ，…はＹ方向に部分的に重なるように接続されて
いる（詳細後述）。このようにウエハＷ上で部分転写領
域５８Ａ，５８Ｂ，…をＹ方向に所定幅ずつ重ねて継ぎ
合わせるために、図１の２つの静電偏向器１３，１４が
使用される。ここで、マスクＭ上の主視野５１Ａ，５１
Ｂ，…のＹ方向の幅ｄＹ１（重複して転写される一方の
部分の幅を除いた値とする）、境界領域５２Ａ，５２
Ｂ，…のＹ方向の幅ｄＹ２、及びマスクＭからウエハＷ
への縮小倍率βを使用してマスクＭとウエハＷとの走査
速度の関係を求める。そのため、図２に示すように、マ
スクＭの走査速度をＶＭ、ウエハＷの走査速度をＶＷと
すると、ウエハＷ上ではほぼ境界領域５２Ａ，５２Ｂ，
…の幅分だけパターンが位置ずれされて転写されるた
め、ウエハＷの走査速度ＶＷは、マスクＭの走査速度Ｖ
Ｍに対して次のように設定される。

【００４５】ＶＷ＝β｛ｄＹ１／（ｄＹ１＋ｄＹ２）｝ＶＭ（１）これによって、マスクＭ上で転写されるパターンは、ほ
ぼ光軸ＡＸを横切る位置に達した各主視野５１Ａ，５１
Ｂ，…となり、ウエハＷ上の各部分転写領域毎に、投影
されるパターン像の焦点位置や投影像の歪み等の諸収差
を補正しながら転写が行われる。

【００４６】次に、本例の転写装置では、Ｘ方向では連
続的な走査によって転写が行われるために、つなぎ誤差
は発生しない。しかしながら、Ｘ方向に垂直なＹ方向に
対しては、つなぎ誤差が発生する恐れがある。そこで、
以下ではＹ方向でのつなぎ誤差を無視できる程度に小さ
くするか、又はそのつなぎ誤差を目立ななくする方法の
一例につき説明する。

【００４７】ここで、本例で転写対象とするウエハ上の
回路パターンを、図５に示すような回路パターンである
とする。図５はウエハＷ上の回路パターンの拡大図であ
り、この図５において、点線の境界線５９は、従来の転
写方式での境界線、即ち図３の部分転写領域５８Ａ及び
５８ＢをＹ方向に隙間無く転写したときの境界線であ
る。なお、実際には、ウエハＷ上にはマスクＭ上のパタ
ーンの反転像が転写されるが、図５では分かり易くする
ために、正立像が転写されるものとして説明する。図５
において、境界線５９を横切るように形成されている回
路パターン３７Ｗ，３２Ｗ，６０，６１には、従来の転
写方式ではつなぎ誤差が発生する恐れがある。具体的
に、回路パターン３７Ｗは大部分は上側の部分転写領域
（従来方式での部分転写領域）にあるが、下側の部分転
写領域にも少しはみ出している。逆に回路パターン３２
Ｗは大部分は下側の部分転写領域にあるが、上側の部分
転写領域にもはみ出している。そして、回路パターン６
０は境界線５９の両側に長く延びているが、境界線５９
の近傍に折曲がり部６０ａがある。回路パターン６１も
同様に境界線５９の両側に長く延びているが、精度が必
要なのは境界線５９を横切る細い部分６１ａのみである
とする。

【００４８】このような回路パターンに対してつなぎ誤
差を目立たなくするため、本例ではマスクＭ上の隣接す
る細長い視野のパターン内に重複して露光される部分を
設ける。図４は、本例のマスクＭ上のパターンの一部の
拡大図であり、この図４において、マスクＭ上の主視野
５１Ａ及び５１Ｂが境界領域５２Ａを挟んで配置されて
いる。このとき、主視野５１Ａ内で境界領域５２Ａに接
する所定幅の重複部３１Ａ、及び主視野５１Ｂ内で境界
部５２Ａに接する同一幅の重複部３１Ｂを設定し、重複
部３１Ａ及び３１Ｂ内のパターンをウエハＷ上で同一の
転写領域に転写するものとする。一例として、主視野５
１Ａ，５１ＢのＹ方向の幅は約２５０μｍであり、重複
領域３１Ａ，３１ＢのＹ方向の幅は約１０μｍである。
同様に、図３において、マスクＭ上の他の主視野５１
Ｂ，５１Ｃ，…においても、隣接する視野間に重複部を
設ける。

【００４９】この場合、図４において、電子線の照射領
域である副視野５３がマスクＭ上の主視野５１Ａを＋Ｘ
方向に走査した後、主視野５１Ｂを−Ｘ方向に走査する
ことによって、図５に示すように、ウエハＷ上では主視
野５１Ａ及び５１Ｂに対応する部分転写領域５８Ａ及び
５８Ｂが部分的に重複しており、この部分的に重複した
領域の中心線が従来の境界線５９に対応している。

【００５０】また、図４において、マスクＭ上の主視野
５１Ａでは、図５の回路パターン３２Ｗの原画パターン
３２、回路パターン６０の折曲がり部６０ａより下の部
分３３Ｗの原画パターン３３、及び回路パターン６１の
細くなった部分６１ａまでのパターン３４Ｗの原画パタ
ーン３４が形成され、主視野５１Ｂでは、図５の回路パ
ターン６１の細くなった部分６１ａの上のパターン３５
Ｗの原画パターン３５、回路パターン６０の折曲がり部
６０ａより上のパターン３６Ｗの原画パターン３６、及
び回路パターン３７の原画パターン３７が形成されてい
る。更に、原画パターン３２，３４、及び原画パターン
３６，３７はそれぞれ重複部３１Ａ及び３１Ｂに跨って
形成されている。

【００５１】この状態でマスクＭ上で電子線を走査しな
がら図４の主視野５１Ａ及び５１Ｂの原画パターンを、
図５のウエハＷ上の部分転写領域５８Ａ及び５８Ｂに転
写すると、図５において、回路パターン３７Ｗ，３２Ｗ
はつなぎ部分が無くなる。また、パターン３３Ｗ及び３
６Ｗよりなる回路パターン６０も従来の境界線５９上で
のつなぎ誤差は無くなり、パターン３４Ｗ及び３５Ｗよ
りなる回路パターン６１も細くなった部分６１ａでのつ
なぎ誤差は無くなる。即ち、本例ではマスクＭ上の隣接
する視野内に重複部を設け、高いつなぎ精度が必要なパ
ターンをその重複部内に形成することによって、ウエハ
Ｗ上で高いつなぎ精度が必要な部分でのつなぎ誤差を実
質的に０にすることができる。

【００５２】更に、例えば図５で境界線５９を横切る折
れ曲がったパターン１０３Ｗを形成したい場合、その原
版パターンを図４の２つのパターン１０１，１０２に分
割する。この場合の図５でのパターン接続部は丸で囲ん
だ部分１０４及び１０５でのみ問題となる。しかしなが
ら、このようにパターンエッジが折れ曲がっている所で
は、少しぐらいつなぎ誤差があっても目立たない。

【００５３】最後に、本例の図１に示す投影レンズ１５
及び対物レンズ１９よりなる対称磁気ダブレット方式の
投影光学系の収差特性のシミュレーション結果の一例に
つき説明する。その前提として、図１のマスクＭの各視
野のＸ方向の長さを２０ｍｍ、マスクＭとウエハＷとの
間隔を４４８ｍｍとして、比較のためにマスクＭ上で電
子線が照射される副視野５３が２５０μｍ角である場合
の収差と、副視野５３が２５０μｍ（Ｙ方向の幅）×５
０μｍ（Ｘ方向の幅）である場合の収差とを求めた。

【００５４】図６は本例の投影光学系の収差特性のシミ
ュレーション結果を示し、この図６において、横軸は電
子線の開口半角α（ｍｒａｄ）、縦軸は収差（ｎｍ）を
示す。そして、図６に示すように、右下がりの直線３８
は回折効果による投影像のぼけ、平行な右上がりの直線
４０Ｒ及び４０Ｌは２種類のコマ収差、右上がりの直線
３９は軸上色収差、収差が一定の直線４３は倍率及び回
転の色収差をそれぞれ表している。これらの収差は、副
視野５３の大きさには関係がない。

【００５５】それに対して、図６において、点線の右上
がりの平行な直線４１Ｂ及び４２Ｂはそれぞれ副視野５
３が２５０μｍ角の場合の非点収差及び像面湾曲を示
し、実線の右上がりの平行な直線４１Ａ及び４２Ａはそ
れぞれ副視野５３が２５０μｍ×５０μｍの場合の非点
収差及び像面湾曲を示す。これによって、非点収差及び
像面湾曲に関しては、副視野５３を２５０μｍ×５０μ
ｍにすることによって、２５０μｍ角の場合と比べて約
１／５に改善されることが分かる。

【００５６】また、下に凸の点線の曲線４５Ｂ及び実線
の曲線４５Ａはそれぞれ、副視野５３が２５０μｍ角の
場合、及び２５０μｍ×５０μｍの場合の収差の合計を
表し、上に凸の点線の曲線４４Ｂ及び実線の曲線４４Ａ
はそれぞれ、副視野５３が２５０μｍ角の場合、及び２
５０μｍ×５０μｍの場合に空間電荷効果にどれだけ収
差を配分できるかを示す曲線である。ここで、収差と空
間電荷効果との合計を４５ｎｍとした場合、曲線４４Ａ
及び４４Ｂに対してそれぞれ右下がりで横軸に４５゜で
交差する接線Ａ及びＢを引き、その接点での開口半角α
をαＡ及びαＢとする。このとき、本発明者によって、
開口半角αＡ及びαＢと対応する収差との積に比例した
ビーム電流が流せることが確かめられている（例えばM.
Nakasuji,H.Shimizu,Jpn.J.Appl.Phys.1995 August,to
be published. 参照）。

【００５７】図６から、副視野５３が２５０μｍ×５０
μｍの場合には、副視野５３が２５０μｍ角の場合に比
べて約４．１倍のビーム電流が得られることが分かる。
即ち、副視野５３のＸ方向の幅をＹ方向の幅の１／５に
したことによって、このように大きいビーム電流を得る
ことができる。更にそのＸ方向の幅ｄｘのＹ方向の幅ｄ
Ｙに対する比率を１／５より小さくすると、直線４２Ａ
の像面湾曲はより小さくなり、少しずつビーム電流は増
える傾向となる。

【００５８】また、その比率（ｄＸ／ｄＹ）を１／５よ
り大きくすると、１ｍｒａｄ付近の実際に使用する開口
半角αで、直線４２Ａの像面湾曲が直線４３の倍率及び
回転の色収差より大きくなり、ビーム電流は急激に小さ
くなる。従って、本例では副視野５３のＸ方向の幅ｄＸ
をＹ方向の幅ｄＹの１／５とした。次に、図１におい
て、マスクＭ上を一定の幅の副視野５３で走査している
とき、副視野５３の内部に含まれるパターンの開口部の
全面積をマスク全面について予め計算しておく。このパ
ターンの開口部の全面積にビーム電流密度を掛けるとビ
ーム電流が得られる。そして、空間電荷効果によるデフ
ォーカスを補正するのに、電極１６，２０に与える電圧
とビーム電流との関係を予め求めておく。この結果、ビ
ーム電流の時間変化から電極１６，２０に与えるべき電
圧が予め分かるため、その電圧を電極１６，２０に与え
ることによって空間電荷効果によるデフォーカスは補正
できる。

【００５９】次に、本発明による荷電粒子線転写装置の
第２の実施の形態につき図７〜図１９を参照して説明す
る。上記の第１の実施の形態は、電子線の断面での強度
分布の一様性が良好である場合に好適であるが、例えば
電子銃を温度制限領域で使用するような場合には、その
電子線の強度分布が変動したりすることがある。また、
電子線の強度分布は平均としては或る対称軸の周りにガ
ウス分布状であり、よりスループットを高めるために電
子線で照射する領域（視野）を広くすると、中央部と周
辺部との強度差によって積算露光量の一様性の誤差が許
容範囲を超えてしまう恐れがある。そこで、以下の第２
の実施の形態では、電子線の断面での強度分布が一様で
ない場合であっても、走査露光後の積算露光量（ドー
ズ）の一様性を高めることができる例につき説明する。
また、図７〜図１３において、図１〜図６に対応する部
分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。

【００６０】図７は、この第２の実施の形態の電子線縮
小転写装置の概略構成を示し、この図７において、光学
系（電子光学系）の光軸ＡＸに垂直にＺ軸を取り、Ｚ軸
に垂直な平面内で図７の紙面に平行にＸ軸を、図７の紙
面に垂直にＹ軸を取って説明する。先ず、不図示の電子
銃から放出された電子線は、ビーム成形アパーチャ１Ａ
上に照射され、ビーム成形アパーチャ１Ａの正方形の開
口で断面形状が成形された電子線ＥＢは、第１コンデン
サレンズ２Ａを介してクロスオーバ４を形成した後、第
２コンデンサレンズ２Ｂを介して平行ビームとなってマ
スクＭに向かう。その後、電子線ＥＢは前段の電磁偏向
器５によってＸ方向に沿って偏向角θだけ偏向され、後
段の電磁偏向器６によってＸ方向に沿って−θだけ振り
戻されて、マスクＭ上の１つのＸ方向に長い視野上に垂
直に入射する。マスクＭとビーム成形アパーチャ１Ａと
は共役であり、マスクＭ上でビーム成形アパーチャ１Ａ
の開口の像である正方形の副視野５３Ａに電子線ＥＢが
照射される。

【００６１】電磁偏向器５，６における電子線の偏向量
は、装置全体の動作を統轄制御する主制御系７が偏向フ
ォーカス制御部８を介して設定する。本例では、電磁偏
向器５，６に対する駆動電流は、偏向角θを用いて変化
率がθ／sin θに比例するように設定される。これによ
って、電子線ＥＢはマスクＭ上に垂直に入射する条件を
維持して、Ｘ方向に沿って一定速度で走査するようにな
り、マスクＭ及びウエハＷに対する電子線の露光量（ド
ーズ）の分布が一様になる。

【００６２】また、電磁レンズよりなるコンデンサレン
ズ２Ａ及び２Ｂの内側にはそれぞれ導電性の円筒状の電
極３Ａ及び３Ｂが設置され、電極３Ａ及び３Ｂには偏向
フォーカス制御部８から可変の電圧が印加されている。
本例では、予めマスクＭ上のパターン密度を調べてお
き、パターン密度の小さい視野内では電子線の電流密度
を大きくし、パターン密度の大きい視野内ではその電流
密度を小さくして、各視野間でマスクＭを通過した後の
ビーム電流にあまり差がないようにして空間電荷効果に
よる電子線ＥＢのぼけを小さくしている。一方、コンデ
ンサレンズ２Ａ，２Ｂにおいても、ビーム電流が大きい
と焦点距離が長くなり、ビーム電流が小さいと焦点距離
が短くなるため、電子線の電流密度に応じて電極３Ａ，
３Ｂに印加する電圧を制御して、コンデンサレンズ２
Ａ，２Ｂの焦点距離を調整している。これによって、常
にビーム成形アパーチャ１ＡとマスクＭとの共役関係を
維持している。

【００６３】図７において、マスクＭの副視野５３Ａ内
のパターンを通過した電子線ＥＢは、投影レンズ１５に
より一度光軸ＡＸ上でクロスオーバ１７を形成した後、
対物レンズ１９を介して縮小倍率β（βは例えば１／
４）で反転縮小されて、電子線レジストが塗布されたウ
エハＷ上の転写領域に副視野５３Ａ内のパターンの像を
形成する。投影レンズ１５、及び対物レンズ１９は対称
磁気ダブレットの条件を満たし、且つ投影レンズ１５の
内部に非軸対称の電磁偏向器７１，７２，７３が配置さ
れ、対物レンズ１９の内部にも非軸対称の電磁偏向器７
４，７５，６６が設置され、主制御系７の制御のもとで
偏向フォーカス制御部２２を介して、電磁偏向器７１〜
７６が励磁される。更に、図７において、クロスオーバ
１７が形成される位置を囲むように非点収差補正用の８
極の電磁コイル１８が配置されている。電磁コイル１８
における補正量は偏向フォーカス制御部２２により設定
される。本例では、マスクＭ上のＸ方向での電子線ＥＢ
の照射位置に応じて、電磁偏向器７１〜７３の励磁電
流、及び電磁偏向器７４〜７６の励磁電流を同時に変化
させることで、投影レンズ１５及び対物レンズ１９より
なる投影光学系の収差をダイナミックに補正する。これ
と同時に、その投影光学系のレンズ電流を変化させるこ
とによってダイナミックにフォーカス位置を調整し、電
磁コイル１８の電流を変えることによりダイナミックに
非点収差の調整を行う。

【００６４】また、投影レンズ１５とマスクＭとの間
に、それぞれ光軸ＡＸを挟むように配置されたＸ方向に
長い１対の平板状の導電体よりなる静電偏向器１３及び
１４が配置されている。前段の静電偏向器１３は電子線
ＥＢをＹ方向に偏向し、後段の静電偏向器１４はその電
子線ＥＢを振り戻す役割を有し、静電偏向器１３，１４
における電子線の偏向量は、主制御系７が偏向フォーカ
ス制御部２２を介して設定する。

【００６５】図８は、図７の転写装置を＋Ｘ方向に見た
一部を断面とした側面図であり、この図８に示すよう
に、静電偏向器１３及び１４はそれぞれＹ方向に所定間
隔で配置された１対の平板状の導電体より構成されてい
る。図７に戻り、また、対物レンズ１９とウエハＷとの
間にそれぞれ８極の２段の静電偏向器２１が配置され、
静電偏向器２１の偏向量も偏向フォーカス制御部２２に
より設定されている。静電偏向器２１によって高速にウ
エハＷ上での電子線ＥＢの照射位置をＸ方向、及びＹ方
向に変化させることができる。本例では、マスクＭとウ
エハＷとはＹ方向に同期して走査されるが、その際のマ
スクＭとウエハＷとの間の相対振動の補正、及び投影光
学系のディストーション等の歪の補正を行うためにその
静電偏向器２１が使用される。

【００６６】次に、マスクＭを移動するステージ系及び
ウエハＷを移動するステージ系の構成は、図１及び図２
に示す第１の実施の形態と同様である。即ち、マスクＭ
はマスクステージ９によってＹ方向に連続移動し、Ｘ方
向にステップ移動できるように構成され、ウエハＷは、
試料台２３に載置された状態でＹ方向に連続移動できる
と共に、Ｘ方向にステップ移動できるように構成されて
いる。

【００６７】図７において、不図示の露光データ記憶装
置より、露光対象のマスクＭのパターン構成や、ウエハ
Ｗ上の複数の転写領域の配列の情報等の露光データが主
制御系７に供給される。この露光データに基づいて、主
制御系７は偏向フォーカス制御部８，２２を介してマス
クＭ上での電子線の走査速度及び転写像の焦点位置等を
制御すると共に、マスクステージ９及びウエハ側の試料
台２３の位置及び走査速度等を制御することによって、
ウエハＷ上の各転写領域にそれぞれマスクＭの転写用の
パターンの縮小像を転写する。

【００６８】図９は、本例の電子線縮小転写装置による
転写方法の説明図であり、この図９において、マスクＭ
の転写用パターンはＹ方向に境界領域５２Ａ，５２Ｂ，
５２Ｃ，…を挟んで、複数のＸ方向に細長い長方形の主
視野５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，…に分割されている。こ
れらの主視野５１Ａ，５１Ｂ，…にはそれぞれウエハに
転写すべきパターン形状に対応する電子線の透過部が設
けられ、境界領域５２Ａ，５２Ｂ，…は、電子線を遮断
しあるいは拡散する非パターン領域である。

【００６９】そして、図７の電磁偏向器５，６等を介し
てマスクＭ上の主視野５１ＡをＹ方向に覆う１辺の幅Ｌ
の正方形の副視野５３Ａに電子線ＥＢが照射され、主視
野５１Ａを通過した電子線ＥＢは、ウエハＷ上の１つの
転写領域５５Ａ内の正方形の露光領域５６Ａに垂直に入
射する。この状態で、電磁偏向器５，６を介して、マス
クＭ上を電子線ＥＢの副視野５３Ａが順次＋Ｘ方向、及
び−Ｘ方向に走査される。この際に、各主視野５１Ａ，
５１Ｂ，…のＸ方向（長手方向）の長さは、転写対象の
半導体チップの１チップ分の原版パターンの短辺方向の
幅に等しく設定してある。但し、その各主視野５１Ａ，
５１Ｂ，…のＸ方向の長さをその原版パターンの短辺方
向の幅より広く設定してもよい。これによって、走査方
向にはウエハＷ上でつなぎ目が発生することがなくな
り、高精度に転写が行われる。

【００７０】ところが、このようにマスクＭ上の各主視
野５１Ａ，５１Ｂ，…の走査方向の長さを長くすると、
光軸ＡＸから離れた位置での収差が増加してしまう。そ
こで、本例では先ず、図７に示したように投影レンズ１
５及び対物レンズ１９よりなる対称磁気ダブレット方式
の軸対称の光学系に複数の電磁偏向器７１〜７６を設
け、これらの電磁偏向器７１〜７６を動作させて軸外収
差の低減を計っている。更に、図９において、マスクＭ
上の副視野５３のＸ方向（走査方向）の幅とＹ方向の幅
とは実質的に等しく設定されている。これによってビー
ム面積が最大になり、電子−電子の衝突による電子線の
ボケが最小限に抑えられ、高い解像度のパターン像を転
写できる。

【００７１】また、本例においても第１の実施の形態と
同様に、図９において、副視野５３Ａ（電子線ＥＢ）が
±Ｘ方向に走査されるのと同期して、マスクＭが−Ｙ方
向（又は＋Ｙ方向）に連続的に走査されると共に、ウエ
ハＷが＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に連続的に走査され
る。その結果、マスクＭ上を軌跡５４に沿って順次電子
線ＥＢの副視野５３Ａが＋Ｘ方向、及び−Ｘ方向に交互
に走査して、マスクＭ上の主視野５１Ａ，５１Ｂ，…の
パターンが順次、ウエハＷ上の転写領域５５Ａ内で軌跡
５７に沿ってＸ方向に細長い長方形の部分転写領域５８
Ａ，５８Ｂ，…に転写される。マスクＭの走査方向とウ
エハＷの走査方向とが逆であるのは、図７の投影レンズ
１５及び対物レンズ１９によりウエハＷ上に反転像が投
影されるからである。その後、ウエハＷ上の隣接する転
写領域５５Ｂにも同様にマスクＭのパターンが転写され
る。

【００７２】この際に、本例においても第１の実施の形
態と同様にＹ方向のつなぎ誤差を低減するために、マス
クＭ上の主視野５１Ａ，５１Ｂ，…に対応するウエハＷ
上の部分転写領域５８Ａ，５８Ｂ，…はＹ方向に部分的
に重なるように接続されている。このようにウエハＷ上
で部分転写領域５８Ａ，５８Ｂ，…をＹ方向に所定幅ず
つ重ねて継ぎ合わせるために、図７の２つの静電偏向器
１３，１４が使用される。ここで、マスクＭ上の主視野
５１Ａ，５１Ｂ，…のＹ方向の幅ｄＹ１（重複して転写
される一方の部分の幅を除いた値とする）、境界領域５
２Ａ，５２Ｂ，…のＹ方向の幅ｄＹ２、及びマスクＭか
らウエハＷへの縮小倍率βを使用して、マスクＭの走査
速度ＶＭとウエハＷの走査速度ＶＷとの関係は（１）式
で表される。これによって、マスクＭ上で転写されるパ
ターンは、ほぼ光軸ＡＸを横切る位置に達した各主視野
５１Ａ，５１Ｂ，…となり、ウエハＷ上の各部分転写領
域毎に、投影されるパターン像の焦点位置や投影像の歪
み等の諸収差を補正しながら転写が行われる。

【００７３】ここで、図９における電子線ＥＢの照射領
域である副視野５３Ａの幅Ｌの決定方法の一例につき説
明する。図１０は、図９の副視野５３Ａを含む領域の拡
大図であり、この図１０において、マスクＭ上の主視野
５１ＡのＹ方向の両端に非パターン領域７６Ａ，７７Ａ
が形成され、主視野５１Ａの非パターン領域７７Ａとそ
の上の主視野５１Ｂの非パターン領域７６Ｂとの間の領
域が周辺部より厚い桟７８Ａとなり、非パターン領域７
７Ａ，７６Ｂ及び桟７８Ａが図９の境界領域５２Ａに対
応している。その主視野５１Ａ上を軌跡５４に沿って、
電子線による一辺の幅Ｌの副視野５３ＡがＸ方向に走査
される。

【００７４】この場合、本例の電子銃が温度制御領域で
使用されているものとすると、その電子銃からの電子線
のビーム強度Ｉはカソードの仕事関数の不均一性によっ
て細かに変動すると共に、カソードの温度むらによって
比較的大きく変動する。図１１は、そのような電子線の
ビーム強度Ｉの分布の測定結果の一例を示し、図１１の
横軸は図７のビーム成形アパーチャ１Ａ上でのＸ方向の
位置を表し、縦軸はビーム強度Ｉを表している。なお、
その横軸での長さは、ビーム成形アパーチャ１Ａからマ
スクＭへの投影倍率を用いてマスクＭ上でのＸ方向（走
査方向）の長さに換算してある。図１１において、ビー
ム強度Ｉは細かに振動すると共に、最大となる位置と最
小となる位置とのＸ方向の間隔が（これを「リップル
幅」と呼ぶ）Ｇで緩やかに変動している。そのビーム強
度Ｉの分布は、時間と共に変化しているが、通常は最大
となる位置と最小となる位置とのリップル幅Ｇはあまり
大きくは変化しない。

【００７５】そこで、本例では図１０の副視野５３Ａの
Ｘ方向の幅Ｌをそのリップル幅Ｇよりも広くしてある。
このためには、図７のビーム成形アパーチャ１Ａの開口
の幅をマスクＭ上に換算してリップル幅Ｇよりも広くす
ればよい。一例として、幅Ｌをリップル幅Ｇの計測値の
平均値の２倍、４倍等の偶数倍に設定してもよい。この
場合、走査方向（Ｘ方向）に対しては狭い範囲内では、
走査による積分効果によって露光量のむらは生じない。
また、ビーム成形アパーチャ１Ａに入射する電子線のビ
ーム強度Ｉが変動しても、そのリップル幅Ｇ以上の幅の
電子線が取り込まれているため、マスクＭ上を副視野５
３Ａが走査する過程で次第に露光量が所定の許容値を超
えて変化することもなく、ウエハＷ上での積算露光量の
分布も一様となる。

【００７６】更に、図１０では、主視野５１Ａとマスク
Ｍの左端のエッジとの間の非パターン領域は広いため、
走査の開始時でも幅Ｌの副視野５３Ａの全体に電子線を
照射することができる。しかしながら、主視野５１Ａと
マスクＭのエッジとの間が狭いような場合には、走査の
開始時に幅Ｌの副視野５３Ａの全体に電子線を照射する
と、不要な電子線がマスク温度を不要に上昇させること
になる。そこで、図７のビーム成形アパーチャ１Ａの底
部に開口のＸ方向の幅を制限する第２のビーム成形アパ
ーチャ（不図示）を配置し、この第２のビーム成形アパ
ーチャを用いて、走査の開始時には副視野５３ＡのＸ方
向の幅を次第に広くするようにして、走査の終了時には
副視野５３ＡのＸ方向の幅を次第に狭くするようにして
もよい。これによって、主視野５１ＡとマスクＭのエッ
ジとの間を狭くすることができ、マスクＭ内により大面
積の回路パターンを配置できる。

【００７７】最後に、図７及び図８に示す本例の投影レ
ンズ１５及び対物レンズ１９よりなる対称磁気ダブレッ
ト方式の投影光学系に、複数個の電磁偏向器７１〜７６
を設けた系の収差特性のシミュレーション結果の一例に
つき説明する。一例として、図７及び図８におけるマス
クＭの各主視野５１Ａ，５１Ｂ，…のＸ方向の長さを１
０ｍｍ、マスクＭとウエハＷとの間隔を５６０ｍｍとし
て、副視野５３Ａが２５０μｍ角である場合、即ち副視
野５３Ａの幅Ｌが２５０μｍである場合について収差を
計算した。

【００７８】図１２は本例の投影光学系の収差特性のシ
ミュレーション結果を示し、この図１２において、横軸
は電子線の開口半角α（ｍｒａｄ）、縦軸は収差（ｎ
ｍ）を示す。そして、図１２に示すように、右上がりの
直線９８は球面収差による投影像のぼけ、平行な右上が
りの直線９０Ｒ及び９０Ｌは２種類のコマ収差、右上が
りの直線９９は軸上色収差、収差が一定の直線９３は倍
率及び回転の色収差をそれぞれ表している。これらの収
差は、副視野５３Ａの大きさが２５０μｍ角であるとし
て、図７の電磁偏向器７１〜７６を動作させた場合の収
差である。

【００７９】更に、右上がりの平行な直線９１及び９２
はそれぞれ非点収差及び像面湾曲を示し、僅かに下に凸
の曲線９５はこれらの収差の合計を表し、上に凸の曲線
９４は、空間電荷効果（電子−電子相互作用）にどれだ
け収差を配分できるかを示す曲線である。ここで、収差
と空間電荷効果との合計を１００ｎｍとした場合、曲線
９４に対してそれぞれ右下がりで横軸に４５゜で交差す
る接線Ｂを引き、その接点での開口半角αをαＡとす
る。このとき、本発明者によって、開口半角αＡと対応
する収差との積に比例したビーム電流を流すことができ
ることが確かめられている。

【００８０】また、点線の直線９６は歪収差（値は３．
７ｎｍ）であり、これによって十分高精度のパターンを
形成できることが分かる。また、この場合の開口半角α
Ａは７．６ｍｒａｄと大きいため、電子−電子相互作用
による電子ビームのぼけも小さい。

【００８１】次に、本発明の第３の実施の形態につき図
１３〜図１７を参照して説明する。本例でも、図７及び
図８に示す電子線縮小転写装置と基本的に同じ構成の転
写装置を使用して、電子線の照射領域である副視野でマ
スクを走査して露光を行うが、本例の電子線の強度分布
はほぼガウス分布状となっている。

【００８２】図１３は、本例のマスク上で幅Ｌの正方形
の副視野５３Ｂに照射される電子線のＸ方向（走査方
向）、及びＹ方向への強度分布を示し、この図１３に示
すようにこの副視野５３Ｂ内の電子線の強度分布Ｓは、
中心でのビーム強度Ｉを１（任意単位）とすると、その
中心から最も遠い頂点でのビーム強度Ｉが０．９となる
ようなガウス分布状である。従って、この副視野５３Ｂ
を用いてステップアンドリピート方式で転写を行うと、
ウエハ上では最大積算露光量を１とすると最小積算露光
量は０．９となって、約１０％の積算露光量の不均一性
が生じることになる。

【００８３】これに対して、本例では図１４（ａ）に示
すように、マスク上で副視野５３ＢをＸ方向に走査して
露光を行うため、ウエハ上でＸ方向に沿った各点での露
光量むらは生じない。但し、図１３から分かるように、
副視野５３Ｂ内での電子線のＹ方向の強度分布は平均的
に山型に変化しているため、走査露光後のウエハ上での
積算露光量Ｄは、非走査方向（Ｙ方向）に対して図１４
（ｂ）に示すように、幅Ｌの範囲内の中央部での値は
０．９７と小さくなり、最も遠いエッジ部での値は０．
９４に増加して凸の曲線状になる。従って、非走査方向
（Ｙ方向）に対する積算露光量の不均一性は約３％（＝
１００×０．０３／０．９７）に改善される。即ち、本
例のように走査露光を行うことによって、ステップアン
ドリピート方式で転写を行う場合に比べて積算露光量の
一様性の誤差（不均一性）は約１／３程度に改善される
ことになる。

【００８４】更に、図１４（ｂ）に示すような非走査方
向への積算露光量のむらを無くすためには、副視野５３
Ｂの幅をＹ方向の中央部で狭くすればよい。図１５は、
そのようにＹ方向の幅を中央部で狭くした副視野５３Ｃ
での電子線の強度分布を示し、この図１５において、副
視野５３Ｃは、一辺の幅Ｌの正方形から−Ｘ方向側の辺
の近傍の円弧状の領域７９を削除した形状である。電子
線の強度分布Ｉは、中央部での値を１とすると最も遠い
位置での値は０．９である。

【００８５】その副視野５３Ｃを用いて、図１６（ａ）
に示すようにマスクをＸ方向に走査すると、Ｙ方向の中
央部での積算露光量は、図１４（ａ）の場合に比べて少
なくなる。従って、走査露光後のウエハ上での積算露光
量Ｄは、非走査方向（Ｙ方向）に対して図１６（ｂ）に
示すように、０．９４で一定となる。但し、この際の積
算露光量の基準は図１４（ｂ）での値である。即ち、本
例のように正方形の一部を除去した形状の副視野５３Ｃ
を用いて走査露光を行うことによって、正方形の副視野
５３Ｂを用いて走査露光を行う場合よりも積算露光量の
一様性を改善できることが分かる。

【００８６】図１７（ａ）は、そのような非正方形の副
視野５３Ｃを生成するためのビーム成形アパーチャ部の
構成例を示す平面図、図１７（ｂ）はその側面図であ
り、先ず図１７（ａ）に示すように、ビーム成形アパー
チャ１Ｂの中央部に２点鎖線の正方形８０Ａに対して円
弧状の凸部を設けた開口８０が形成されている。また、
図１７（ｂ）に示すように、ビーム成形アパーチャ１Ｂ
の底部に先端が円弧状の電子線遮断板８１が配置され、
この電子線遮断板８１は、回転する回転ステージ８２、
Ｘ方向に移動するＸステージ８３、及びＹ方向に移動す
るＹステージ８４を介してベース８５上に載置されてい
る。即ち、電子線遮断板８１は、ビーム成形アパーチャ
１Ｂの開口８０の底部で、回転方向、Ｘ方向、及びＹ方
向に微動できるように配置されている。

【００８７】この場合、電子線遮断板８１を開口８０の
底部にかからないようにしておくことで、図１５に示す
ような正方形に対して一部が狭くなった形状の副視野５
３Ｃを生成できる。また、電子銃の経時変化等によっ
て、電子線の強度分布が初期の分布から次第に変化する
こともある。そのような場合には、その強度分布の変化
に対して、走査露光後のウエハ上での積算露光量の分布
が一様になるように、図１７（ａ）に示すように、電子
線遮断板８１で開口８０を通過した電子線の一部を遮断
するようにする。これによって、経時変化等で電子線の
強度分布が変化してもウエハ上での積算露光量の分布を
常に一様に維持できる。

【００８８】なお、電子線の照射領域である副視野５３
Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ等の基本的な形状は必ずしも正方形
にする必要はなく、長方形や円弧状等でもよい。但し、
正方形で有れば、収差が最小の状態で転写が行える。ま
た、本発明は例えばイオンビーム等を用いた荷電粒子線
転写装置にも適用できる。このように、本発明は上述の
実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範
囲で種々の構成を取り得る。

【００８９】

【発明の効果】本発明の第１の荷電粒子線転写装置によ
れば、例えば対称磁気ダブレット方式のような軸対称の
投影手段を用いているため、発生する収差は光軸からの
距離のみの関数となる。また、マスク上を走査する荷電
粒子線の断面形状は走査方向の幅が非走査方向の幅より
狭くなっているため、マスク上での荷電粒子線の照射領
域内では収差はほぼ一定とみなすことができ、この収差
は簡単な機構で容易に補正できる。従って、マスク上の
転写用のパターンを荷電粒子線で走査することによっ
て、そのパターンを転写対象の基板上に転写する際に、
簡単な構成で収差を抑制して高精度にパターンを転写で
きる利点がある。

【００９０】この場合、走査手段により走査される荷電
粒子線の偏向角をθとしたとき、その走査手段に対する
駆動信号を、変化率がθ／sin θに比例するように設定
したときには、マスク上での荷電粒子線の走査速度が一
定になる。従って、転写対象の基板上での露光量分布を
一様にできる利点がある。また、軸対称の投影手段が、
複数の電磁レンズより構成され、これら複数の電磁レン
ズ中の少なくとも１つの電磁レンズ内に配置された実質
的に軸対称の導電性の電極と、走査手段を介して荷電粒
子線でそのマスクを走査する際に、その電極に印加する
電位を制御することによってその投影手段の焦点距離を
制御する焦点距離制御手段と、を備えたときには、マス
ク上での荷電粒子線の走査位置に応じて静電方式によっ
て、その基板上での荷電粒子線による投影像のフォーカ
ス位置を高い応答速度で補正できる利点がある。

【００９１】更に、そのマスクを透過した荷電粒子線の
ビーム電流の時間変化に応じてその投影手段の焦点距離
を補正する焦点距離補正手段を設けたときには、そのマ
スクのパターン密度等に応じて空間電荷効果によって投
影像のフォーカス位置が変化したときでも、そのフォー
カス位置を補正して投影光学系での合焦条件を常に満足
できる利点がある。

【００９２】次に、本発明の第２の荷電粒子線転写装置
によれば、荷電粒子線の強度分布のばらつきを走査後に
相殺あるいは低減するような断面形状を有する荷電粒子
線でマスク上を走査しているため、その荷電粒子線の強
度分布にむらがある場合でも、走査後の積算露光量のむ
らが少ない利点がある。この際に、マスクを透過した荷
電粒子線の非点収差を補正するための非軸対称の非点補
正コイル、又は偏向装置を設けた場合には、例えば対称
磁気ダブレット方式のような軸対称の投影手段に対して
非軸対称の非点補正コイル等で軸外収差を低減できるた
め、残存する収差は副視野の半径の関数となる。この変
形が一定の場合には副視野を正方形にしたとき最大の副
視野面積となる。従って、正方形のビームで走査したと
きに最大のビーム電流が得られ、スループットが最大と
なる。

【００９３】また、荷電粒子線の強度分布が前記走査方
向においてリップルを持って変動する場合に、荷電粒子
線の断面形状を、走査方向の幅がそのリップルの幅より
広くなるようにするか、あるいは、荷電粒子線の強度分
布が、中央部で高く周辺部で低い場合に、その荷電粒子
線の断面形状を、走査方向に垂直な非走査方向の中央部
が狭くなるようにしたときには、積算露光量の一様性が
改善される利点がある。

【００９４】また、その走査方向に垂直な非走査方向に
そのマスク及びその基板を同期して移動するステージ装
置を設け、そのマスクとして、パターン領域がその非走
査方向に対して、その走査手段により走査される荷電粒
子線の長手方向の幅に対応する幅の複数の視野に分割さ
れると共に、各隣接する２つの視野が互いに重複する部
分を有するマスクが設置された際に、そのステージ装置
を介してそのマスク及びその基板をその非走査方向に移
動しつつ、その走査手段を介してそのマスク上で荷電粒
子線をその走査方向に走査することによって、そのマス
ク上の各隣接する２つの視野の互いに重複する部分をそ
の基板上に重ねて転写する場合には、その隣接する視野
内で重複する部分に高いつなぎ精度を要するパターンを
形成しておくことによって、そのパターンを高いつなぎ
精度で転写できる利点がある。

【００９５】また、マスクを透過した荷電粒子線のビー
ム電流の時間変化に応じてその投影手段の焦点距離、非
点収差、及び偏向器電流のすべてを補正する結像特性補
正手段を設けた場合には、マスクのパターンの粗密によ
らずに良好な結像特性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による荷電粒子線転写装置の第１の実施
の形態の電子線縮小転写装置を示す一部を切り欠いた構
成図である。

【図２】図１の電子線縮小転写装置をＸ方向に見たとき
の一部を切り欠いた側面図である。

【図３】その第１の実施の形態における転写動作の説明
に供する斜視図である。

【図４】その第１の実施の形態におけるマスクＭ上の隣
接する視野内のパターン配置の一例を示す拡大平面図で
ある。

【図５】図４のマスクＭを使用してウエハＷ上に転写さ
れるパターンを示す拡大平面図である。

【図６】その第１の実施の形態の対称磁気ダブレット方
式の投影光学系の収差特性の一例を示す図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態の電子線縮小転写装
置を示す一部を切り欠いた構成図である。

【図８】図７の電子線縮小転写装置をＸ方向に見たとき
の一部を切り欠いた側面図である。

【図９】その第２の実施の形態における転写動作の説明
に供する斜視図である。

【図１０】図９の副視野５３Ａを含む領域の拡大平面図
である。

【図１１】電子線の強度分布の一例を示す図である。

【図１２】その第２の実施の形態における対称磁気ダブ
レットに電磁偏向器と非点収差補正コイルとを組み合わ
せて軸外収差を低減する方式の投影光学系の収差特性の
一例を示す図である。

【図１３】本発明の第３の実施の形態の電子線の照射領
域（副視野５３Ｂ）の強度分布を示す図である。

【図１４】（ａ）はその図１３の副視野５３Ｂの走査を
示す図、（ｂ）は走査露光後のＹ方向の積算露光量の分
布を示す図である。

【図１５】図１３の例に対してＹ方向の中央部の幅を狭
くした副視野５３Ｃの電子線の強度分布を示す図であ
る。

【図１６】（ａ）はその図１５の副視野５３Ｃの走査を
示す図、（ｂ）は走査露光後のＹ方向の積算露光量の分
布を示す図である。

【図１７】（ａ）は図１５の副視野５３Ｃを生成するた
めのビーム成形アパーチャ部の構成例を示す平面図、
（ｂ）は図１７（ａ）の一部を切り欠いた側面図であ
る。

【符号の説明】

ＭマスクＷウエハ１，１Ａ，１Ｂビーム成形アパーチャ２Ａ，２Ｂコンデンサレンズ３Ａ，３Ｂ円筒状の導電性の電極５，６電磁偏向器７主制御系８，２２偏向フォーカス制御部１０マスクステージ１３，１４静電偏向器１５投影レンズ１６，２０円筒状の導電性の電極１８非点収差補正用の８極の電磁偏向器１９対物レンズ２１２段の８極の静電偏向器２３試料台２４可動ステージ５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ主視野５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ境界領域５３，５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ副視野５５Ａ転写領域５８Ａ，５８Ｂ，５８Ｃ部分転写領域７１，７２，７３，７４，７５，７６軸外収差を低減
する電磁偏向器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転写用のパターンが形成されたマスクを
荷電粒子線で所定の走査方向に走査して、前記パターン
を転写対象の基板上に転写する荷電粒子線転写装置にお
いて、前記走査方向の幅が前記走査方向に垂直な非走査方向の
幅に比べて狭い断面形状を有する荷電粒子線で前記マス
ク上を前記走査方向に走査する走査手段と、前記マスクを透過した前記荷電粒子線を集束して前記基
板上に前記パターンの一部の像を形成する軸対称の投影
手段と、を有することを特徴とする荷電粒子線転写装
置。
【請求項２】請求項１記載の荷電粒子線転写装置であ
って、前記走査手段により走査される荷電粒子線の偏向角をθ
としたとき、前記走査手段に対する駆動信号は、変化率
がθ／sin θに比例するように設定されることを特徴と
する荷電粒子線転写装置。
【請求項３】請求項１、又は２記載の荷電粒子線転写
装置であって、前記軸対称の投影手段は、複数の電磁レンズより構成さ
れ、該複数の電磁レンズ中の少なくとも１つの電磁レンズ内
に配置された実質的に軸対称の導電性の電極と、前記走査手段を介して荷電粒子線で前記マスクを走査す
る際に、前記電極に印加する電位を制御することによっ
て前記投影手段の焦点距離を制御する焦点距離制御手段
と、を備えたことを特徴とする荷電粒子線転写装置。
【請求項４】請求項１、又は２記載の荷電粒子線転写
装置であって、前記マスクを透過した荷電粒子線のビーム電流の時間変
化に応じて前記投影手段の焦点距離を補正する焦点距離
補正手段を設けたことを特徴とする荷電粒子線転写装
置。
【請求項５】転写用のパターンが形成されたマスクを
荷電粒子線で所定の走査方向に走査して、前記パターン
を転写対象の基板上に転写する荷電粒子線転写装置にお
いて、前記荷電粒子線の強度分布のばらつきを走査後に相殺あ
るいは低減するような断面形状を有する荷電粒子線で前
記マスク上を前記走査方向に走査する走査手段と、前記マスクを透過した前記荷電粒子線を集束して前記基
板上に前記パターンの一部の像を形成する投影手段と、
を有することを特徴とする荷電粒子線転写装置。
【請求項６】請求項５記載の荷電粒子線転写装置であ
って、前記マスクを透過した荷電粒子線の非点収差を補正する
ための非軸対称の非点補正コイル、又は偏向装置を設
け、前記荷電粒子線の強度分布が前記走査方向においてリッ
プルを持って変動する場合に、前記荷電粒子線の断面形状は、前記走査方向の幅が前記
リップルの幅より広いか、あるいは、前記荷電粒子線の強度分布が、中央部で高く周辺部で低
い場合に、前記荷電粒子線の断面形状は、前記走査方向に垂直な非
走査方向の中央部が狭くなっていることを特徴とする荷
電粒子線転写装置。
【請求項７】請求項１、２、５、又は６記載の荷電粒
子線転写装置であって、前記走査方向に垂直な非走査方向に前記マスク及び前記
基板を同期して移動するステージ装置を設け、前記マスクとして、パターン領域が前記非走査方向に対
して、前記走査手段により走査される荷電粒子線の長手
方向の幅に対応する幅の複数の視野に分割されると共
に、各隣接する２つの視野が互いに重複する部分を有す
るマスクが設置された際に、前記ステージ装置を介して前記マスク及び前記基板を前
記非走査方向に移動しつつ、前記走査手段を介して前記
マスク上で前記荷電粒子線を前記走査方向に走査するこ
とによって、前記マスク上の各隣接する２つの視野の互いに重複する
部分を前記基板上に重ねて転写することを特徴とする荷
電粒子線転写装置。
【請求項８】請求項５、６、又は７記載の荷電粒子線
転写装置であって、前記マスクを透過した荷電粒子線のビーム電流の時間変
化に応じて前記投影手段の焦点距離、非点収差、及び偏
向器電流のすべてを補正する結像特性補正手段を設けた
ことを特徴とする荷電粒子線転写装置。