JP2000150367A

JP2000150367A - 荷電ビ―ム描画装置

Info

Publication number: JP2000150367A
Application number: JP11076056A
Authority: JP
Inventors: Koji Ando; 厚司安藤; Toshiyuki Umagoe; 俊幸馬越; Kazuyoshi Sugihara; 和佳杉原; Yuichiro Yamazaki; 裕一郎山崎; Motosuke Miyoshi; 元介三好; Katsuya Okumura; 勝弥奥村; Seiji Hattori; 清司服部
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-04-27
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2000-05-30
Anticipated expiration: 2019-03-19
Also published as: JP3993334B2; US6495841B1

Abstract

(57)【要約】【課題】偏向領域の増大に伴うビーム解像性の劣化や
パターン歪みの発生等を無くすことができ、スループッ
トの向上と共に描画精度の向上をはかる。【解決手段】電子銃から放射された電子ビームを所望
の大きさ及び明るさに調整するコンデンサレンズ１０２
と、電子ビームを試料面１０７上にフォーカスする対物
レンズ１０５と、電子ビームをブランキングするための
ブランキング偏向器１０３及びブランキングアパーチャ
１０４と、試料面１０７上の電子ビームの位置を制御す
る対物偏向器１０６とを備えた電子ビーム描画装置にお
いて、対物レンズ１０５及び対物偏向器１０６を電子ビ
ームの光軸と直交する平面内で機械的に可動にする対物
駆動機構１１４を設け、且つ対物レンズ１０５及び対物
偏向器１０６よりも電子銃側に、該レンズ及び偏向器と
同期して電子ビームを偏向する光軸シフト用偏向器１１
０を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路、
その他微細な素子パターンを、荷電ビームを用いて半導
体ウェハやパターン転写用のマスク等の基板上に形成す
る荷電ビーム描画装置に係わり、特に対物レンズ及び対
物偏向器を機械的に移動させる機構を備えた荷電ビーム
描画装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程における光リソグラフィ
は、そのプロセス簡易性，低コストなどの利点により広
くデバイス生産に用いられてきた。そして、常に技術革
新が続けられており、近年では短波長化（ＫｒＦエキシ
マレーザ光源）により０．２５μｍ以下の素子の微細化
が達成されつつある。さらに微細化を進めようと、より
短波長のＡｒＦエキシマレーザ光源やレベンソン型の位
相シフトマスクの開発が進められており、０．１５μｍ
ルール対応の量産リソグラフィツールとして期待されて
いる。しかし、これを実現するための課題も多く、その
開発に係わる時間が長期化しており、デバイスの微細化
のスピードに追いつかなくなることが心配されつつあ
る。

【０００３】これに対して、ポスト光リソグラフィの第
一候補である電子ビームリソグラフィは、細く絞ったビ
ームを用いて０．０１μｍまでの加工ができることは実
証済みである。微細化という観点では、当面問題なさそ
うであるが、デバイス量産ツールとしてはスループット
に問題がある。即ち、電子ビームリソグラフィでは、細
かいパターンを一つ一つ順番に描いていくためどうして
も時間がかかってしまう。この描画時間を短縮するため
に、ＵＬＳＩパターンの繰り返し部分を部分的に一括し
て描画するセルプロジェクション方式など、幾つかの装
置が開発されている。しかし、これらの装置を用いても
光リソグラフィのスループットに追いつくまでには至っ
ていない。

【０００４】電子ビームリソグラフィのスループットを
増大させる一つの方法として、電子ビーム描画装置内の
対物偏向器の偏向領域を大きくし、高速で偏向すること
が試みられている。この場合、描画スループットは向上
するが、偏向領域が大きくなるため、レンズ・偏向収差
により、解像性の劣化，パターンの歪み等が現れ、高精
度な描画を行うことができない。また、偏向には高速で
偏向するために静電型の偏向器が用いられているが、偏
向領域と静電偏向器に印加する電圧には相関関係があ
り、大偏向するために静電偏向器への印加電圧が高くな
ると、高速で偏向することが困難になる問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように従来、電子
ビーム描画装置において、スループットを高めるために
対物偏向器の偏向領域を大きくすると、レンズ・偏向収
差により解像性の劣化やパターンの歪み等が生じ、高精
度の描画を行うことはできない。さらに、高速偏向可能
な静電偏向器で大きな偏向領域をカバーすることは困難
であった。また、上記の問題は電子ビーム描画装置に限
らず、イオンビームを用いてパターンを描画するイオン
ビーム描画装置に関しても同様に言えることである。

【０００６】本発明は、上記事情を考慮して成されたも
ので、その目的とするところは、偏向領域の増大に伴う
ビーム解像性の劣化やパターン歪みの発生等を無くすこ
とができ、スループットの向上と共に描画精度の向上を
はかり得る荷電ビーム描画装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】（構成）上記課題を解決
するために本発明は、次のような構成を採用している。

【０００８】即ち本発明は、荷電ビーム源から発生され
た荷電ビームを所望の大きさ及び明るさに調整するコン
デンサレンズと、荷電ビームを試料面上にフォーカスす
る対物レンズと、荷電ビームをブランキングするための
ブランキング偏向器及びブランキングアパーチャと、試
料面上の荷電ビームの位置を制御する対物偏向器とを備
えた荷電ビーム描画装置であって、前記対物レンズ及び
対物偏向器を所定の平面内で（例えば、荷電ビームの光
軸と直交する平面内で）機械的に可動にする駆動機構を
設け、且つ前記対物レンズ及び対物偏向器よりも前記荷
電ビーム源側に、前記駆動機構と同期して荷電ビームを
偏向する光軸シフト用偏向器を設けてなることを特徴と
する。

【０００９】また本発明は、荷電ビーム源から発生され
た荷電ビームを所望の電流密度に調整するコンデンサレ
ンズと、複数種のパターンを有しいずれかのパターンの
選択により荷電ビームを成形するキャラクタアパーチャ
と、荷電ビームをブランキングするためのプランキング
偏向器及びブランキングアパーチャと、キャラクタアパ
ーチャで成形された荷電ビームを試料面上にフォーカス
する対物レンズと、試料面上の荷電ビームの位置を制御
する対物偏向器とを備えた荷電ビーム描画装置であっ
て、前記キャラクタアパーチャ，対物レンズ，及び対物
偏向器を所定の平面内で（例えば、荷電ビームの光軸と
直交する平面内で）可動にする駆動機構を設け、且つ前
記キャラクタアパーチャよりも前記荷電ビーム源側に、
前記駆動機構と同期して荷電ビームを偏向する光軸シフ
ト用偏向器を設けてなることを特徴とする。

【００１０】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものがあげられる。 (1) 駆動機構は、荷電ビームの光軸方向（Ｚ方向）と直
交する少なくとも２軸方向（Ｘ方向及びＹ方向）に機械
的に可動であること。 (2) 駆動機構は、磁気力により駆動制御するアクチュエ
ータからなること。

【００１１】(3) 光軸シフト用偏向器は、静電型偏向器
であること。 (4) 光軸シフト用偏向器は、少なくとも２段の偏向器か
らなり、荷電ビームを振り戻してビーム軸を平行にシフ
トするものであること。 (5) 対物レンズは、静電型レンズであること。 (6) 対物レンズ及び対物偏向器は共に静電型であり、一
体形成されていること。

【００１２】(7) 試料に入射する電子ビームのエネルギ
ーを５ｋＶ以下に設定したこと。 (8) 光軸シフト用偏向器により、駆動機構による対物レ
ンズ及び対物偏向器の光軸のずれを補正すること。 (9) 描画装置は、電子ビーム描画装置であること。

【００１３】(10)駆動機構による駆動周波数は一定であ
ること。 (11)対物偏向器は主副２段の偏向器からなり、主偏向器
で副偏向領域の位置決めを行い、副偏向器で副偏向領域
の描画を行うものであり、試料を載置したステージは一
方向に連続的に移動され、駆動機構による移動方向はス
テージ移動方向と交差する方向であり、ステージ移動方
向と交差する方向に沿った複数の副偏向領域からなる主
偏向列の描画時間が一定となるように、描画条件に応じ
て主偏向列内の副偏向領域数及びショット数を可変にし
たこと。

【００１４】(12)駆動機構により駆動される物体の移動
位置を一定のサンプリング時間間隔で検出する位置セン
サと、この位置センサの検出信号に基づいて物体が移動
することに伴う荷電ビームの位置ずれを補正し、且つサ
ンプリング時間より短い間隔で発生する物体の移動量を
補間して補正する補正回路とを設けたこと。 (13)補正回路は、位置センサの検出信号を基に物体の移
動速度を算出し、算出した移動速度を積分器に入力し、
この積分器の出力を偏向電圧に加算するものであるこ
と。

【００１５】また本発明は、荷電ビーム源から発生され
た荷電ビームを所望の大きさ及び明るさに調整するコン
デンサレンズと、荷電ビームを所望形状に成形するため
の複数の開口パターンを有するキャラクタアパーチャ
と、成形された荷電ビームを試料面上にフォーカスする
対物レンズと、荷電ビームをブランキングするためのブ
ランキング偏向器及びブランキングアパーチャと、試料
面上の荷電ビームの位置を制御する対物偏向器とを備え
た荷電ビーム描画装置であって、前記キャラクタアパー
チャを所定の平面内で機械的に可動にする第１の駆動機
構を設けると共に、前記対物レンズ及び対物偏向器を所
定の平面内で機械的に可動にする第２の駆動機構を設
け、且つ前記対物レンズ及び対物偏向器よりも前記荷電
ビーム源側に、第２の駆動機構と同期して荷電ビームを
偏向する光軸シフト用偏向器を設けてなることを特徴と
する。

【００１６】また本発明は、荷電ビーム源から発生され
た荷電ビームを所望の電流密度に調整するコンデンサレ
ンズと、複数種のパターンを有しいずれかのパターンの
選択により荷電ビームを成形するキャラクタアパーチャ
と、荷電ビームをブランキングするためのプランキング
偏向器及びブランキングアパーチャと、キャラクタアパ
ーチャで成形された荷電ビームを試料面上にフォーカス
する対物レンズと、試料面上の荷電ビームの位置を制御
する対物偏向器とを備えた荷電ビーム描画装置であっ
て、前記キャラクタアパーチャを所定の平面内で機械的
に可動にする第１の駆動機構を設けると共に、前記対物
レンズ及び対物偏向器を所定の平面内で可動にする第２
の駆動機構を設け、且つ前記キャラクタアパーチャより
も前記荷電ビーム源側に、第２の駆動機構と同期して荷
電ビームを偏向する光軸シフト用偏向器を設けてなるこ
とを特徴とする。

【００１７】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものがあげられる。 (1) 各駆動機構は、荷電ビームの光軸方向（Ｚ方向）と
直交する少なくとも２軸方向（Ｘ方向及びＹ方向）に機
械的に可動であること。 (2) 各駆動機構は、磁気力により駆動制御するアクチュ
エータからなること。

【００１８】(3) 光軸シフト用偏向器は、静電型偏向器
であること。 (4) 光軸シフト用偏向器は、少なくとも２段の偏向器か
らなり、荷電ビームを振り戻してビーム軸を平行にシフ
トするものであること。 (5) 対物レンズは、静電型レンズであること。 (6) 対物レンズ及び対物偏向器は共に静電型であり、一
体形成されていること。

【００１９】(7) 試料に入射する電子ビームのエネルギ
ーを５ｋＶ以下に設定したこと。 (8) 光軸シフト用偏向器により、駆動機構による対物レ
ンズ及び対物偏向器の光軸のずれを補正すること。 (9) 描画装置は、電子ビーム描画装置であること。

【００２０】(10)アパーチャ群（複数の開口パターン）
の選択は、試料を載置したステージの移動の折返し時に
行うこと。 (11)アパーチャ群（複数の開口パターン）を構成するア
パーチャは、３つの図形パターンからなること。 (12)３つのアパーチャは、その中心位置間が等しく配置
されていること。

【００２１】(13)駆動機構による駆動周波数は一定であ
ること。 (14)対物偏向器は主副２段の偏向器からなり、主偏向器
で副偏向領域の位置決めを行い、副偏向器で副偏向領域
の描画を行うものであり、試料を載置したステージは一
方向に連続的に移動され、前記駆動機構による移動方向
はステージ移動方向と交差する方向であり、ステージ移
動方向と交差する方向に沿った複数の副偏向領域からな
る主偏向列の描画時間が一定となるように、描画条件に
応じて主偏向列内の副偏向領域数及びショット数を可変
にしたこと。

【００２２】(15)駆動機構により駆動される物体の移動
位置を一定のサンプリング時間間隔で検出する位置セン
サと、この位置センサの検出信号に基づいて物体が移動
することに伴う荷電ビームの位置ずれを補正し、且つサ
ンプリング時間より短い間隔で発生する物体の移動量を
補間して補正する補正回路とを設けたこと。 (16)補正回路は、位置センサの検出信号を基に物体の移
動速度を算出し、算出した移動速度を積分器に入力し、
この積分器の出力を偏向電圧に加算するものであるこ
と。

【００２３】また本発明は、荷電ビーム源から発生され
た荷電ビームを所望の大きさ及び明るさに調整するコン
デンサレンズと、荷電ビームを試料面上にフォーカスす
る対物レンズと、荷電ビームをブランキングするための
ブランキング偏向器及びブランキングアパーチャと、試
料面上の荷電ビームの位置を制御する対物偏向器とを備
えた荷電ビーム描画装置であって、前記対物レンズ及び
対物偏向器を所定の平面内で機械的に往復移動させる駆
動機構を設け、且つ前記対物レンズ及び対物偏向器より
も前記荷電ビーム源側に、前記駆動機構と同期して荷電
ビームを偏向する光軸シフト用偏向器を設けてなり、前
記対物レンズ及び対物偏向器の移動速度が連続的に変化
するように前記駆動機構を制御することを特徴とする。

【００２４】また本発明は、荷電ビーム源から発生され
た荷電ビームを所望の電流密度に調整するコンデンサレ
ンズと、複数種のパターンを有しいずれかのパターンの
選択により荷電ビームを成形するキャラクタアパーチャ
と、荷電ビームをブランキングするためのプランキング
偏向器及びブランキングアパーチャと、キャラクタアパ
ーチャで成形された荷電ビームを試料面上にフォーカス
する対物レンズと、試料面上の荷電ビームの位置を制御
する対物偏向器とを備えた荷電ビーム描画装置であっ
て、前記キャラクタアパーチャ，対物レンズ，及び対物
偏向器を所定の平面内で往復移動させる駆動機構を設
け、且つ前記キャラクタアパーチャよりも前記荷電ビー
ム源側に、前記駆動機構と同期して荷電ビームを偏向す
る光軸シフト用偏向器を設けてなり、前記キャラクタア
パーチャ，対物レンズ，及び対物偏向器の移動速度が連
続的に変化するように前記駆動機構を制御することを特
徴とする。

【００２５】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものがあげられる。 (1) 駆動機構は、荷電ビームの光軸方向（Ｚ方向）と直
交する少なくとも２軸方向（Ｘ方向及びＹ方向）に機械
的に可動であること。 (2) 駆動機構は、磁気力により駆動制御するアクチュエ
ータからなること。

【００２６】(3) 光軸シフト用偏向器は、静電型偏向器
であること。 (4) 光軸シフト用偏向器は、少なくとも２段の偏向器か
らなり、荷電ビームを振り戻してビーム軸を平行にシフ
トするものであること。 (5) 対物レンズは、静電型レンズであること。 (6) 対物レンズ及び対物偏向器は共に静電型であり、一
体形成されていること。

【００２７】(7) 試料に入射する電子ビームのエネルギ
ーを５ｋＶ以下に設定したこと。 (8) 光軸シフト用偏向器により、駆動機構による対物レ
ンズ及び対物偏向器の光軸のずれを補正すること。 (9) 描画装置は、電子ビーム描画装置であること。

【００２８】(10)駆動機構を正弦波によって制御するこ
と。 (11)駆動機構の駆動に同期して、対物偏向器によりビー
ムを電気的に偏向し、一定の基準速度に対する駆動機構
による移動速度の差分を補正すること。

【００２９】(12)駆動機構による駆動周波数は一定であ
ること。 (13)対物偏向器は主副２段の偏向器からなり、主偏向器
で副偏向領域の位置決めを行い、副偏向器で副偏向領域
の描画を行うものであり、前記試料を載置したステージ
は一方向に連続的に移動され、前記駆動機構による移動
方向はステージ移動方向と交差する方向であり、ステー
ジ移動方向と交差する方向に沿った複数の副偏向領域か
らなる主偏向列の描画時間が一定となるように、描画条
件に応じて主偏向列内の副偏向領域数及びショット数を
可変にしたこと。

【００３０】(14)駆動機構により駆動される物体の移動
位置を一定のサンプリング時間間隔で検出する位置セン
サと、この位置センサの検出信号に基づいて物体が移動
することに伴う荷電ビームの位置ずれを補正し、且つサ
ンプリング時間より短い間隔で発生する物体の移動量を
補間して補正する補正回路とを設けたこと。 (15)補正回路は、位置センサの検出信号を基に物体の移
動速度を算出し、算出した移動速度を積分器に入力し、
この積分器の出力を偏向電圧に加算するものであるこ
と。

【００３１】（作用）前述したように、対物偏向器によ
る偏向領域を広げると、これに伴い偏向収差が大きくな
り、さらに対物レンズに対するビーム軌道がレンズ中心
から大きくずれるためにレンズの収差が大きくなる。そ
こで本発明では、対物レンズ及び対物偏向器を光軸と直
交する方向に機械的に動かしている。また、対物レンズ
及び対物偏向器を機械的に動かすことによるこれらの軸
と光軸とのずれは、対物レンズ及び対物偏向器の前段に
設けた光軸シフト用偏向器により補正するようにしてい
る。

【００３２】従って本発明によれば、対物偏向器自体に
よる電気的な偏向領域を大きくすることなく、トータル
の偏向領域を大きくすることができるので、偏向収差を
小さくできる。さらに、対物偏向器自体による偏向領域
が小さいことから、対物レンズによるレンズ収差も小さ
くできる。このため、偏向領域の増大に伴うビーム解像
性の劣化やパターン歪みの発生等を無くすことができ、
スループットの向上と共に描画精度の向上をはかること
が可能となる。本発明は特に低加速電子ビーム描画装置
において、対物レンズを静電レンズ、対物偏向器を静電
偏向器で構成した装置において有効である。

【００３３】また、成形アパーチャやキャラクタアパー
チャを機械的に可動にする駆動機構を設けることによ
り、これらのアパーチャに多数の開口パターン（アパー
チャ群）を配置することができ、これにより描画スルー
プットの一層の向上をはかることが可能となる。

【００３４】また、対物レンズ及び対物偏向器等の移動
速度が連続して変化するように駆動機構を制御すること
により、機械的な移動の制御が簡単になる。さらに、駆
動機構の駆動を正弦波等で行う場合に、この駆動に同期
して対物偏向器によりビームを電気的に偏向し、一定の
基準速度に対する駆動機構による移動速度の差分を補正
することにより、駆動機構の駆動を正弦波駆動にしたこ
とに伴うスループットの低下も抑制することが可能とな
る。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。

【００３６】（第１の実施形態）図１は、本発明の第１
の実施形態に係わる電子ビーム描画装置を示す概略構成
図である。

【００３７】電子銃１０１から放射された電子ビーム１
１８は、コンデンサレンズ１０２で大きさ及び明るさ
（電流密度）が調整され、第１成形アパーチャ１２０を
均一に照明する。この第１成形アパーチャ１２０の像
は、投影レンズ１２４により第２成形アパーチャ１２５
上に結像される。これら２つのアパーチャ１２０，１２
５の光学的な重なりの程度は、成形偏向器１２１により
制御される。この成形偏向器１２１は、成形偏向アンプ
１２７からの偏向電圧によって制御される。

【００３８】第１成形アパーチャ１２０と第２成形アパ
ーチャ１２５の光学的重なりによる成形された電子ビー
ム１１８は、縮小レンズ１２６及び対物レンズ１０６に
より縮小され、試料１０７上に結像される。そして、電
子ビーム１１８の試料面上の位置は、対物偏向器１０５
に電圧を印加する対物偏向アンプ１１３によって制御さ
れる。

【００３９】対物偏向器１０５及び対物レンズ１０６
は、後述するように一体形成されて対物レンズ偏向器を
成し、光軸（Ｚ方向）と直交するＸ，Ｙ方向に移動可能
な対物駆動機構１１４により移動される。そして、対物
レンズ偏向器１０５，１０６の移動位置はレーザ干渉計
１０８により測定されるものとなっている。また、対物
レンズ偏向器１０５，１０６の前段には、後述するプリ
対物レンズ偏向器１１０が配置され、この偏向器１１０
にはプリ対物レンズ偏向アンプ１１２により偏向電圧が
印加される。

【００４０】試料１０７はＸ，Ｙ方向に移動可能なステ
ージ１１７上に載置され、ステージ１１７はステージ駆
動機構１１５により駆動される。そして、ステージ１１
７の位置はレーザ干渉計１０９により測定されるものと
なっている。

【００４１】試料１０７上の電子ビーム１１８の位置を
移動する場合、試料１０７上の不必要な場所が露光され
ないように、ブランキング偏向器１０３で電子ビーム１
１８を偏向し、電子ビーム１１８がブランキングアパー
チャ１０４でカットされ、試料面上に到達しないように
する。ブランキング偏向器１０３への偏向電圧の制御は
ブランキングアンプ１１１で制御される。そして、全て
のアンプ１１１，１１２，１１３，１２７及び駆動機構
１１４，１１５は制御用計算機１１６で制御されるもの
となっている。

【００４２】次に、対物レンズ部分の構成について詳し
く述べる。本実施形態の要点は対物レンズ１０６と対物
偏向器１０５を静電型で形成し、両者を一つの電極で兼
ねた構成物を、対物駆動機構１１４で光軸に対して垂直
方向に駆動可能とした点にある。対物レンズ偏向器１０
５，１０６は、図２（ａ）に示すように、８つの電極か
らなるオクタポールとこれを挟む２枚のグランド電極の
３極構造をしており、オクタポールには制御計算機１１
６によりＶ１からＶ８までの電極電圧が印加される。こ
れらの電圧は対物偏向アンプ１１３を通して対物レンズ
偏向器１０５，１０６に印加され、これにより対物レン
ズ偏向器１０５，１０６は静電レンズと静電偏向器を兼
ねることができる。

【００４３】なお、対物レンズ偏向器の構成は必ずしも
図２（ａ）に限るものではなく、図２（ｂ）に示すよう
に、静電レンズを光軸方向に沿って配置された３つの電
極板から構成し、静電偏向器を８つの電極を有するオク
タポールで構成するようにしても良い。

【００４４】次に、試料面上への電子ビーム１１８の位
置設定方法について詳しく述べる。まず、図３（ａ）に
示すように、第１成形アパーチャ１２０及び第２成形ア
パーチャ１２５により成形された電子ビーム１１８は、
対物レンズ偏向器１０５，１０６により試料面上１０７
上の位置（以下ショット位置）が決定され、成形された
電子ビーム１１８の大きさ（以下ショットサイズ２０
１）を描画する。

【００４５】図３（ｂ）に示すように、これらを繰り返
し、対物レンズ偏向器１０５，１０６の供給電圧を変化
させ、ショット位置を可変し、対物レンズ偏向器１０
５，１０６の偏向領域２０２を順次２次元的に描画す
る。この対物レンズ偏向器１０５，１０６の偏向領域２
０２は、構成される電子光学系の計算上の制約点（収差
・歪み等）により決定されるが、この領域を大きくする
ことにより描画装置のスループットは向上するが、収差
等が増加し、高精度な描画が困難になる。

【００４６】本実施形態では図３（ｃ）に示すように、
対物駆動機構１１４により、例えば磁石の磁気力により
駆動制御するアクチュエータ、ボイスコイル等を用い
て、対物レンズ偏向器１０５，１０６の位置を光軸１１
９に対して垂直方向に移動し、それと同期してプリ対物
レンズ偏向器１１０により、電子ビーム１１８が対物レ
ンズ偏向器１０５の光軸を通るようにしている。そし
て、この状態で対物レンズ偏向器１０５，１０６により
試料面１０７上のショット位置を決定し、描画を行う。
図中の２０３は、対物偏向器１０５により描画される領
域＋対物駆動機構１１４により対物偏向領域を移動して
描画される領域である。

【００４７】なお、プリ対物レンズ偏向器１１０は例え
ば２段の静電偏向器で構成され、１段目の偏向器で偏向
した分を２段目の偏向器で振り戻すようになっている。
これにより、電子ビームは光軸方向と平行にシフトする
ことになる。また、対物レンズ偏向器１０５，１０６を
移動させるのに、磁石に代わりにピエゾ素子を用いても
よい。

【００４８】図４及び図５は、本実施形態における描画
のシーケンスを模式的に示す図である。図４は、ステー
ジ１１７の移動方向と対物駆動機構１１４により駆動さ
れる対物レンズ偏向器１０５，１０６の位置の軌跡を示
したもので、図中の点線の一つのマスが対物レンズ偏向
器１０５，１０６により描画される領域である。初めに
対物駆動機構１１４により対物レンズ偏向器１０５，１
０６を図４の (1)の位置に移動し、マス内を描画し、次
に対物レンズ偏向器１０５，１０６を (2)の位置へ移動
し、同様にマス内を描画する。これらを繰り返し (3)
(4)(5)と描画する。一列描画完了した後に (6)の位置へ
移動し順次繰り返す。

【００４９】図５は、対物駆動機構１１４のＸ方向，Ｙ
方向駆動の位置を模式的に現したものである。この場
合、ステージ１１７は図の右側から左側に移動してい
る。対物駆動機構Ｙ方向はステージ１１７の移動方向に
対して垂直方向、Ｘ方向はステージ１１７の移動方向で
ある。対物駆動機構１１４のＸ方向の移動は、対物駆動
機構１１４をＹ方向に移動しながら描画している時にス
テージ１１７のＸ方向移動による位置補正を行うためで
ある。このとき、ステージ１１７と対物レンズ偏向器１
０５，１０６の位置はレーザ干渉計１０８により計測さ
れ、その位置情報は制御計算機１１６へフィードバック
され、これにより試料面上のビーム位置が補正される。

【００５０】これらの操作を繰り返すことにより、トー
タルでの偏向領域を大きくしてスループットの向上をは
かりながら、対物レンズ偏向器１０５，１０６による電
気的な偏向領域は小さくでき、収差及び描画精度を向上
させることができる。

【００５１】また、本実施形態は試料１０７に入射する
電子ビーム１１８のエネルギーを５ｋＶとした。このよ
うな低加速電子ビームを描画に用いると、いわゆる近接
効果を無視することができ、煩雑な照射量補正の機能を
省くことができる。さらに、レジストを露光する感度も
加速電圧とほぼ反比例して高感度化していく本実施形態
では、５ｋＶのエネルギーを持った電子ビームに対して
適正ドーズ量は０．２μＣ／ｃｍ2 であった。

【００５２】なお、このような低加速電子ビームを用い
た場合、電子同士の反発によるビームのぼけ、いわゆる
クーロン反発が大きくなり、解像性が劣化する。クーロ
ン効果を防ぐためには、電子同士の反発時間を短くす
る、即ちコラムを短くすれば良い。

【００５３】一般的に、コラムを形成するレンズには、
電磁レンズと静電レンズがある。電磁レンズは電子コイ
ル，ヨークが必要となり、その構造上小さく作製するこ
とは困難であり、コラムを短くすることができない。こ
れに対し静電レンズは電極を小さく作製し、その構造上
小型化が可能となりコラムを短くすることが可能とな
る。

【００５４】このような静電型対物レンズ偏向器１０
５，１０６を用いることにより、レンズの構成を小さく
かつ軽量に作製することが可能となる。そして、軽量の
対物レンズ偏向器１０５，１０６を対物駆動機構１１４
で磁気力により駆動制御するアクチュエータ、例えばボ
イスコイル等を用いて駆動することにより、対物レンズ
偏向器１０５，１０６を高速で駆動することが可能とな
る。

【００５５】図６は、上記構成を持った描画装置のスル
ープットを評価した結果を示す図である。

【００５６】本実施形態では、対物偏向領域１．５ｍｍ
（対物駆動±０．５ｍｍ、静電偏向５００μｍ）で、レ
ジスト感度は０．２μＣ／ｃｍ²、電流密度は５Ａ／ｃ
ｍ²の条件である。対物駆動機構が５ｍｍ駆動する場合
のスループットは、１５枚／時間になり、その時のビー
ム収差は２０ｎｍ、偏向歪みは２０ｎｍとなった。

【００５７】また、従来例の対物偏向領域１．５ｍｍ
は、対物レンズ偏向器１０５，１０６を移動させること
なく、１．５ｍｍの偏向領域を全て静電偏向を行ってい
る。この時のレジスト感度は０．２μＣ／ｃｍ²、電流
密度は５Ａ／ｃｍ²の条件である。そして、この時のス
ループットは７．８枚／時間、ビームの収差は１５０ｎ
ｍ、偏向歪みは２００ｎｍとなった。

【００５８】本実施形態の方が従来例よりもビーム収差
及び偏向歪みが小さくなるのは、静電偏向による偏向領
域が１．５ｍｍから５００μｍと小さくなったためであ
る。また、スループットが向上するのは、次のような理
由による。即ち、静電偏向の場合、設定電圧を印加して
から偏向が安定するまでの時間（セットリングタイム）
に比較的長い時間を要し、高い偏向電圧ではセットリン
グタイムがさらに長くなる。従って、偏向電圧を低くで
きる本実施形態ではセットリングタイムが短くなるた
め、スループットが向上する。なお、本実施形態におけ
る対物駆動はステップ移動であり、移動する回数は少な
いため対物駆動による時間の増加は殆ど問題とならな
い。

【００５９】また、従来例の電磁偏向５ｍｍは高加速電
子ビーム描画装置をモデルとした。この時のレジスト感
度は２ｕＣ／ｃｍ²、電流密度は１０Ａ／ｃｍ²の条件
である。この場合のスループットは１１．８枚／時間と
なった。

【００６０】これらから分かるように本実施形態では、
レジスト感度及び電流密度を同じ条件とした従来例に対
し、スループットは約２倍と大きくなり、ビームの収差
及び偏向歪みは約１／１０へ低減することができる。

【００６１】また、本実施形態では対物レンズを静電レ
ンズで説明しているが、図１のコンデンサレンズ１０
２，投影レンズ１２４，及び縮小レンズ１２６等を静電
型レンズで構成してもよい。

【００６２】また、図１に示すような対物駆動機構１１
４に例えば磁石の磁気力により駆動制御するアクチュエ
ータ等を用いて、対物偏向器１０５を含む対物レンズ１
０６位置を光軸１１９に対して垂直方向に移動した場
合、アクチュエータ自身が発生する漏洩磁束が電子ビー
ム１１８へ影響しないように、アクチュエータを囲むよ
うに磁性体のカバーを取り付けるようにして、漏洩磁束
の電子ビーム１１８への影響を無くす。又は、図示して
いないが、アクチュエータが発生する磁界をキャンセル
する磁界を印加し、電子ビーム１１８への影響を無くす
ことも可能である。また、対物駆動機構を制御するため
の信号は、鋸歯状波形でもよいが高速で偏向するため、
サイン波形であっても問題はない。

【００６３】このように本実施形態では、電子ビーム描
画装置の対物レンズの構造に関し、対物偏向器を含む対
物レンズを機械的に光軸に対して垂直方向に移動するこ
とを可能する駆動機構を具備し、大きな偏向を機械的に
移動し、その中の各ショットを静電偏向を用いて描画す
る。このような構造を取ることにより、スループットを
劣化させることなく、描画精度の向上をはかることが可
能となった。

【００６４】（第２の実施形態）図７は、本発明の第２
の実施形態に係わる電子ビーム描画装置を示す概略構成
図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付し
て、その詳しい説明は省略する。

【００６５】本実施形態はキャラクタビーム描画方式の
電子ビーム描画装置に適用した例であり、ビーム寸法固
定方式や可変成形ビーム方式の描画装置と比較して、ス
ループットが高いという特徴がある。

【００６６】この方式の描画方式は、図８に示すように
第１成形アパーチャ１２０を通過した電子ビームがキャ
ラクタアパーチャ６０１上を照射し、キャラクタアパー
チャ６０１により希望の形状に形成され、そのキャラク
タビームが試料面１０７上に結像される。それらキャラ
クタビームを対物偏向器により位置を変えることによ
り、繰り返しパターンを高速に描画できる。この方式で
は、ＤＲＡＭ等の描画するビーム形状が繰り返し同じ場
合に格段に高いスループットを得ることが可能となる。

【００６７】以下に、内容を詳しく述べる。図７に示す
ように、電子銃１０１から放射された電子ビーム１１８
はコンデンサレンズ１０２で電流密度が調整され、第１
成形アパーチャ１２０を均一に照明する。第１成形アパ
ーチャ１２０を通過した電子ビーム１１８がキャラクタ
アパーチャ６０１上に照射される。キャラクタアパーチ
ャ６０１上の電子ビームの位置は成形偏向器１２１によ
り制御される。この成形偏向器１２１は、成形偏向アン
プ１２７及び制御用計算機１１６により制御される。

【００６８】キャラクタアパーチャ６０１により成形さ
れた電子ビーム１１８は、縮小レンズ１２６及び対物レ
ンズ６０３により縮小され、試料１０７上に結像され
る。そして、電子ビーム１１８の試料面上の位置は、対
物偏向アンプ１１３により偏向電圧が印加される対物偏
向器６０２により制御される。

【００６９】また、本実施形態では、対物レンズ６０３
及び対物偏向器６０２のみならず、これらと共にキャラ
クタアパーチャ６０１及び縮小レンズ１２６が、対物駆
動機構１１４により一体的に移動可能となっている。そ
して、キャラクタアパーチャ６０１の電子銃側には、先
の第１の実施形態と同様に電子ビームの軸を光軸と平行
にシフトするためのプリ対物レンズ偏向器１１０が配置
されている。

【００７０】このように構成された本装置においては、
対物駆動機構１１４を用いて、対物偏向器６０２，対物
レンズ６０３，縮小レンズ１２６，及びキャラクタアパ
ーチャ６０１を含む構造体を光軸１１９に対して垂直方
向に移動し、それと同期して第１成形アパーチャ１２０
とキャラクタアパーチャ６０１間に設けられたプリ対物
レンズ偏向器１１０により、電子ビーム１１８を希望と
するキャラクタアパーチャ６０１に照射する。そして、
キャラクタアパーチャ６０１で成形された電子ビーム１
１８を用い、対物偏向器６０２で試料面１０７上のショ
ット位置を決定し、描画を行う。また、対物レンズ６０
３及び対物偏向器６０２、又は試料１０７の乗ったステ
ージ１１７の位置情報は、第１のレーザ干渉計１０８と
第２のレーザ干渉計１０９を用いて測定され、制御用計
算機１１６にフィードバックされる。

【００７１】これらの操作を繰り返すことにより、トー
タルでの偏向領域を大きくしてスループットの向上をは
かりながら、対物偏向器６０２自体による電気的な偏向
領域は小さくでき、収差及び描画精度を向上させること
ができる。さらに、対物駆動機構１１４と連動して、電
子ビーム１１８を偏向するプリ対物レンズ偏向器１１０
がキャラクタアパーチャ６０１より電子銃１０１側にあ
るため、プリ対物レンズ偏向器１１０による偏向収差が
試料面１０７上の電子ビーム１１８へ与える影響が無い
ため、より収差・歪みの少ないキャラクタービームを得
ることが可能となる。

【００７２】また、本実施形態においても先の第１の実
施形態で説明したように、図７のコンデンサレンズ１０
２，投影レンズ１２４，縮小レンズ１２６，対物レンズ
６０３を静電型レンズで構成してもよい。さらに、図１
に示すように、対物レンズ１０５と対物偏向器１０６を
一つの電極で実現した対物レンズ偏向器で対物レンズ部
を構成してもよい。

【００７３】また、図７に示すような対物駆動機構１１
４に例えば磁石の磁気力により駆動制御するアクチュエ
ータ等を用いて、対物偏向器６０２を含む対物レンズ６
０３位置を光軸１１９に対して垂直方向に移動した場
合、アクチュエータ自身が発生する漏洩磁束が電子ビー
ム１１８へ影響しないように、アクチュエータを囲む様
に磁性体のカバーを取り付けるようにして、漏洩磁束の
電子ビーム１１８への影響を無くす。又は、図示してい
ないが、アクチュエータが発生する磁界をキャンセルす
る磁界を印加し、電子ビーム１１８への影響を無くすこ
とも可能である。また、対物駆動機構を制御するための
信号は、鋸歯状波形でもよいが高速で偏向するため、サ
イン波形であっても問題はない。

【００７４】このように本実施形態では、電子ビーム描
画装置の対物レンズの構成に関し、対物偏向器６０２，
対物レンズ６０３，縮小レンズ１２６，キャラクタアパ
ーチャ６０１を含む構造体を光軸１１９に対して垂直方
向に機械的に移動する駆動機構を具備し、それと同期し
て投影レンズ１２４とキャラクターアパチャ６０１間に
設けられたプリ対物レンズ偏向器１１０により、電子ビ
ーム１１８を希望のキャラクタアパーチャ６０１を照射
するようにし、大きな偏向を機械的に移動し、その中の
各ショットを静電偏向を用いて描画をする。このような
構造を取ることにより、スループットを劣化させること
なく、描画精度の向上をはかることが可能となった。

【００７５】（第３の実施形態）図９及び図１０は、本
発明の第３の実施形態に係わる電子ビーム描画装置を示
す概略構成図である。なお、図１及び図７と同一部分に
は同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。

【００７６】本実施形態が先の第１及び第２の実施形態
と異なる点は、第１及び第２の実施形態におけるキャラ
クタアパーチャ６０１を機械的に可動できるようにした
ことにある。即ち図９では、キャラクタアパーチャ６０
１をアパーチャ駆動機構３０１により、ビームの通る軸
と垂直な平面内をＸＹ方向に移動できるようにし、その
移動位置はレーザ干渉計３０２により測定するようにし
ている。図１０では、キャラクタアパーチャ６０１をア
パーチャ駆動機構３０１により、縮小レンズ１２６，対
物偏向器６０２，及び対物レンズ６０３とは独立にＸＹ
方向に移動できるようにし、移動位置はレーザ干渉計３
０２により測定するようにしている。

【００７７】キャラクタアパーチャ６０１は、シリコン
ウェハの中央部をステンシル状に薄くし、開口パターン
を形成したものである。通常の大きさは１０ｍｍ程度
で、その中央に偏向器の偏向領域（通常は１〜２ｍｍ
□）内に開口パターンが配置されている。しかし、アパ
ーチャ６０１の大きさ（偏向器の偏向領域以下）は制限
されるため、デバイスパターン形成に必要とされる図形
数は１つのアパーチャに収まりきらない。このため、上
述した１０ｍｍ□のアパーチャを最小単位として、複数
個並べたアパーチャ群を前述したアパーチャ駆動機構３
０１によってビーム通過軸と直交するＸＹ平面内で機械
的に移動させ、デバイスパターン形成に必要なアパーチ
ャが全て選択できるようにする。

【００７８】対物偏向器１０５，６０２の偏向領域は電
子光学系の設計上の制約（収差・歪み等）により決定さ
れるが、この領域を大きくすることにより描画装置のス
ループットは向上するが、収差等が増加し高精度な描画
が困難になる。これに関しては、第１及び第２の実施形
態と同様に、対物駆動機構１１４により対物偏向器１０
５，６０２の位置を光軸１１９に対して垂直方向に移動
し、それと同期してプリ対物レンズ偏向器１１０によ
り、電子ビームが対物偏向器１０５，６０２の光軸を通
るようにし、対物偏向器１０５，６０２で試料面１０７
上のショット位置を決定して描画を行う。

【００７９】このように本実施形態によれば、キャラク
タアパーチャ６０１におけるアパーチャ数に制限が無く
なるため、デバイスパターンを全てキャラクタ化するこ
とができる。その結果、ビームサイズを可変させながら
パターンを描画することなしに（ＶＳＢ描画を行う必要
が無くなるため）、最大ビームサイズでデバイスパター
ンが描画できるようになるため、従来のＶＳＢ描画を併
用する電子ビーム描画装置に比べてスループットが格段
に向上する。

【００８０】図１１は、上記の電子ビーム描画装置のア
パーチャ駆動機構について、その駆動タイミングを描画
シーケンス内で示した図である。アパーチャを機械的に
駆動する場合、駆動開始から停止まで（アパーチャの位
置安定性が許容範囲内に収まるまで）に数十から数百ｍ
ｓかかる。駆動シーケンスを見て分かるように、ビーム
照射時間以外で吸収できる（スループットを悪化させな
いで）時間は、ステージ１１７の折返し時にしか存在し
ないため、このステージ折返し時にアパーチャ１２５，
６０１を動かすようにする。このようにすることによっ
て、スループットを低下させずにアパーチャ群を選択す
ることができる。

【００８１】図１２は、図９の装置において、駆動され
るアパーチャ群の最小単位をなすアパーチャの図形パタ
ーンの配置に関するものである。（ａ）はアパーチャ６
０１を含む光学系の構成を示し、（ｂ）はアパーチャ６
０１に形成されたアパーチャ群を示し、（ｃ）はアパー
チャ群の各アパーチャ内のパターン配置例を示してい
る。

【００８２】レーザ干渉計３０２は、Ｘ方向（３０２
ａ）及びＹ方向（３０２ｂ）にそれぞれ配置されてい
る。キャラクタアパーチャ６０１を構成するアパーチャ
群の各アパーチャ内には、例えば３つの図形パターンが
配置されている。この際に、３つの図形パターンはどの
パターンの中心間も等距離（Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３）になっ
ている。

【００８３】ここで、アパーチャ群内の最小単位をなす
アパーチャ内の図形パターンの選択は偏向器を用いて行
うが、パターンを選択する際にパターン間距離が異なる
と図形の選択切替時間が異なることになる。従って、図
形パターンを３つにして、どのパターン間距離も同じに
して図形の選択切替時間を最低且つ同じにすることによ
って、スループットを低下させずにアパーチャ群内の図
形パターンを選択することができる。

【００８４】このように本実施形態では、プリ対物レン
ズ偏向器１１０及び対物駆動機構１１４等を設けること
により、先の第１及び第２の実施形態と同様の効果が得
られるのは勿論のこと、キャラクタアパーチャ６０１等
を機械的に移動させるアパーチャ駆動機構３０１を設け
ることにより、描画スループットのより一層の向上をは
かることが可能となる。

【００８５】（第４の実施形態）本実施形態は、対物偏
向器及び対物レンズ等の駆動機構による駆動を正弦波に
より行い、更に偏向器により駆動位置の補正を行うもの
であるが、実施形態を説明する前に、上記駆動機構を用
いた場合の描画方法について説明しておく。

【００８６】前記図１に示す第１の実施形態のような描
画装置を用いて、対物レンズ１０６の位置を光軸１１９
に対して垂直方向に移動することをＭＭＯＬ（Mechanic
al Moving Objective Lens）と記す。図１３は、このＭ
ＭＯＬの描画方法を説明するための図である。

【００８７】第２成形アパーチャ１２５で成形された電
子ビームの１ショット４０１を、比較的低電圧で高速に
偏向する副偏向にて副偏向領域４０２（ここでは５０μ
ｍ□：２５ショット）に描画する。そして、この副偏向
領域４０２を主偏向にて大偏向し、広い領域、この場合
は５００μｍの１主偏向列４０３をウェハ上に描画す
る。ここで、図１に示す描画装置の対物偏向器１０５は
主・副２段の偏向器となっており、上記の主偏向及び副
偏向は対物偏向器１０５で行う。

【００８８】図１４は、ＭＭＯＬの駆動方法を説明する
図で、ウェハ上に描画される領域を示している。まず、
図１４（ａ）に示すように、ビームを第１のポジション
５０３へ設定し１副偏向領域５０２を静電主偏向を用い
て順次描画し、主偏向列５０１を描画すると共に、ＭＭ
ＯＬ移動方向５０９に駆動しつつ、ウェハ上を描画す
る。また、ステージ移動方向５０８はＭＭＯＬの移動方
向５０９に対し垂直方向であり、ステージは一定速度で
移動する。

【００８９】この場合、静電主偏向はステージ移動方向
５０８のみに偏向し、主偏向列５０１の描画を行う。そ
れと共にＭＭＯＬが上方向５０９に移動し、それと同時
に１ＭＭＯＬ列の描画時間で１主偏向列５０１のステー
ジ移動方向５０８の距離と同じだけ移動するように、ス
テージの速度を最適化する。

【００９０】その関係は、以下の式で表される。ショット時間（秒）Ｔexp＝Ｄ／Ｊ …式(1) １副偏向露光時間（秒）Ｔsub＝ｎsub×（Ｔexp＋ｔsub） …式(2) １主偏向列露光時間（秒）Ｔmain＝ｎmain×（Ｔsub×ｔmain）…式(3) ＭＭＯＬ周期（Ｈｚ）Ｔmol＝ｌmmol／ｌsub×Ｔmain×２ …式(4) ステージ速度（ｍ／ｓ）Ｓｓ＝ｌmain／Ｔmain …式(5) 但し、Ｄ：ドーズ量（μＣ／ｃｍ²）、Ｊ：電流密度
（Ａ／ｃｍ²）、tsub：副偏向セトリング時間（ｓｅ
ｃ）、ｔmain ：主偏向セトリング時間（ｓｅｃ）、ｎs
ub：副偏向内ショット数：ｌmmol ：ＭＭＯＬ偏向量、
ｎmain：１主偏向列中主偏向数、ｌsub：副偏向フィー
ルドサイズである。

【００９１】例えば図１３の場合、１ショット時間を１
００ｎｓとし、静電副偏向の待ち時間を１００ｎｓとし
た場合、副偏向領域内の描画は（１００ｎｓ＋１００ｎ
ｓ）×２５＝５μｓとなる。また、ＭＭＯＬ偏向距離を
１．５ｍｍとすると、１ＭＭＯＬ列内には、３００個の
副偏向領域がある。静電主偏向の偏向待ち時間を１０μ
ｓとすると、１ＭＭＯＬ列の描画には（５μｓ＋１０μ
ｓ）×３００＝４．５ｍｓ必要となる。このとき、主偏
向列の大きさを５００μｍとすると、最適ステージ速度
は５００μｍ÷４．５ｍｓ＝１１１ｍｍ／ｓとなる。ま
た、このときのＭＭＯＬの１周期は９ｍｓとすればよ
い。

【００９２】このように、ＭＭＯＬ，静電主偏向，及び
ステージを制御することにより、ＭＭＯＬが第１のポジ
ション５０３から第２のポジション５０４へ移動するこ
とにより、図１４（ｂ）に示すように、１ＭＭＯＬ列５
０５の描画が完了する。

【００９３】第２のポジション５０４まで描画し、１Ｍ
ＭＯＬ列５０５の描画を完了した後に、図１４（ｃ）に
示すように、次列の描画を行うために静電主偏向によ
り、ウェハ上のビームの位置を偏向する。その後、ＭＭ
ＯＬを移動し第３のポジション５０６から第４のポジシ
ョン５０７へ移動することにより、図１４（ｄ）に示す
ように、２ＭＭＯＬ列が描画される。これらを順次進め
ていくことにより、ウェハ上に描画ができる。

【００９４】しかし、このようなＭＭＯＬ駆動方式で
は、図１５（ａ）に示すように、ＭＭＯＬの位置の変化
は鋸歯状になり、図１５（ｂ）に示すように、ＭＭＯＬ
の速度は矩形波となり、ＭＭＯＬ進行方向の切替時にＭ
ＭＯＬの速度変化が大きく、機械的な駆動する上で駆動
周波数のより高い制御が必要となり、制御が極めて困難
となる。具体的には、一定の速度で一方向に移動してい
る物体を瞬時に逆方向に一定速度で移動させる必要があ
り、このような制御は実質的に困難である。

【００９５】ＭＭＯＬを高速に駆動制御する上で、駆動
波形は正弦波であることが理想とされる。ＭＭＯＬの移
動が矩形の場合、ＭＭＯＬの移動の速度は一定となり、
図１６（ａ）に示すように、均一な描画が可能となる。
しかし、ＭＭＯＬ駆動波形を正弦波にすると、ＭＭＯＬ
の中心では移動速度が速くなり、周辺に行くに従い移動
速度が遅くなり、図１６（ｂ）に示すように、均一な描
画は不可能となる。

【００９６】また、矩形波駆動と正弦波駆動とにおける
ＭＭＯＬ偏向位置の変化は図１７（ａ）に示すようにな
り、ＭＭＯＬ駆動速度の変化は図１７（ｂ）に示すよう
になる。そして、図１７に示すように、描画領域は速度
と時間の積分値になるので、正弦波制御７０１は矩形波
制御７０２と比較して６７％の領域にしか描画できず
（図中の７０３が描画減少領域である）、正弦波制御７
０１の描画スループットは２／３へ減少してしまう。

【００９７】そこで本実施形態では、対物偏向器を含む
対物レンズを機械的に移動させるための駆動を正弦波で
行い、このときのスループットの低下がないように電気
的な偏向器で補うことを特徴とする。描画装置には、前
記図１に示すものを用いた。但し、正弦波のＭＭＯＬ駆
動による描画エリアの減少によるスループットの低下を
無くすために、ＭＭＯＬ駆動と静電主偏向をハイブリッ
ドに合成し、正弦波駆動による偏向領域の減少を静電偏
向により補助している。

【００９８】図１８は、ＭＭＯＬ移動方向の正弦波ＭＭ
ＯＬ駆動９０１と静電主偏向９０２、更にこれらを組み
合わせたハイブリッド偏向９０４におけるウェハ上のビ
ーム設定位置を説明するための図である。（ａ）はＭＭ
ＯＬ偏向位置の変化、（ｂ）はＭＭＯＬ駆動速度の変化
を示している。図１７の例では、ＭＭＯＬ移動方向の駆
動はＭＭＯＬのみで行っており、静電偏向器による制御
はステージの進行方向のみの偏向であった。

【００９９】これに対し本実施形態では、静電偏向器に
よる偏向制御をＭＭＯＬ移動方向でも行い、正弦波偏向
駆動９０１による描画領域の減少分を、静電主偏向９０
２を用いて補正している。これにより、図１８中のハイ
ブリッド駆動９０４を得ることができる。ＭＭＯＬの移
動方向に静電偏向することで、ＭＭＯＬ移動方向の描画
領域のウェハ上のビームの移動速度が一定となり、矩形
駆動による描画の時と同等の領域を描画できる。

【０１００】またこの方法は、ＭＭＯＬの駆動速度の最
大値が矩形波の速度を超えないように制御した。以下、
これをアンダーシュートと記す。

【０１０１】図１９は、ＭＭＯＬ移動方向の正弦波ＭＭ
ＯＬ駆動９０１と静電主偏向９０２、更にこれらを組み
合わせたハイブリッド偏向９０４におけるウェハ上のビ
ーム設定位置を説明するための図である。（ａ）はＭＭ
ＯＬ偏向位置の変化、（ｂ）はＭＭＯＬ駆動速度の変化
を示している。ＭＭＯＬ正弦波駆動９０１による描画領
域の減少及び増加を、静電偏向９０２を用いて補正する
ことで、ハイブリッド偏向９０４で矩形波による偏向と
同等の描画領域を得ることができる。

【０１０２】またこの方法は、ＭＭＯＬの正弦駆動幅が
矩形駆動の場合と同じに制御した。以下、これをオーバ
ーシュートと記す。

【０１０３】下記の（表１）は、正弦波駆動と静電主偏
向による補正を組み合わせた本実施形態の結果をまとめ
たものである。

【０１０４】

【表１】

【０１０５】これから、従来４．５ｍｍを静電偏向して
いたときと比較し、オーバーシュートの場合は機械駆動
を４．５ｍｍ、静電偏向領域は１ｍｍ×０．９４ｍｍ、
アンダーシュートの場合は機械駆動を２．８６ｍｍ、静
電偏向領域を１ｍｍ×１．６４ｍｍで、４．５ｍｍの領
域をスループットの低下無く描画することができる。ま
た、静電偏向領域を従来の４．５ｍｍに対して、約１／
３に低減できるので、ビームのぼけ，歪みが大幅に低減
できる。

【０１０６】なお、プリ対物レンズ偏向器１１０では、
対物レンズ偏向器１０５，１０６を機械的に光軸１１９
に対して垂直方向に移動するのと同期して、電子ビーム
１１８を対物レンズ偏向器１０５，１０６の光学的な軸
へビームを偏向する。この場合の偏向は、正弦波又はそ
れに近似したもので制御すればよい。

【０１０７】このように本実施形態では、対物偏向器を
含む対物レンズを機械的に光軸に対して垂直方向に移動
することを可能とした駆動機構を備え、大きな偏向を機
械的な移動で行い、その中の各ショットを静電偏向を用
いて描画する機能を持った電子ビーム描画装置におい
て、対物偏向器を含む対物レンズの機械的な駆動を正弦
波で行い、矩形波制御と正弦波駆動の描画領域の違いを
静電偏向器により補正して描画する。このような制御方
法により、スループットを劣化させることなく、対物偏
向器を含む対物レンズの機械的な移動を正弦波駆動によ
り行うことで制御が簡単になり、また高速で駆動するこ
とができ、ビームの位置精度の向上が可能となった。

【０１０８】また、本実施形態で説明したような補正
は、図１に示した可変成形型の電子ビーム描画装置に限
らず、図７に示したキャラクタ型電子ビーム描画装置で
も同様に行うことができる。

【０１０９】（第５の実施形態）先に説明した第４の実
施形態のように、ＭＭＯＬの移動速度（周期），ステー
ジの移動速度は１主偏向列領域露光時間で変わり、１主
偏向列露光時間は１副偏向露光時間で変わる。レジスト
感度又は電流密度が変化すると１副偏向露光時間は当然
のことながら変わるため、ＭＭＯＬの移動速度も変える
必要がある。しかし、ＭＭＯＬの駆動部の小型化，コラ
ム内の真空度の劣化を減少するためには、ＭＭＯＬは単
純な構造であるのが望ましい。そのために、ＭＭＯＬ制
御を単一周波数で駆動することが望ましい。偏向周波数
をＭＭＯＬの固有周波数近くに設計しておけば、偏向に
必要な動力が最小になり、小型化が可能になる。

【０１１０】そこで本実施形態では、ＭＭＯＬ駆動を単
一周波数で制御でき、且つショット時間の変化に対応し
て描画が可能になる描画方式を説明する。

【０１１１】電子ビーム描画装置の基本構成は前記図１
と同様であり、この装置を用い前記図３（ｃ）に示すよ
うに、対物駆動機構１１４により駆動制御し、対物レン
ズ偏向器１０５の位置を光軸１１９に対して垂直方向に
移動し、それと同期してプリ対物レンズ偏向器１１０に
より、電子ビーム１１８を対物レンズ偏向器１０５の光
軸を通るようにし、その後に対物レンズ偏向器１０５で
試料面１０７上のショット位置を決定して描画を行う。

【０１１２】図２０に示すのは、レジスト感度０．１μ
Ｃ／ｃｍ²、電流密度１Ａ／ｃｍ²、ショットサイズ１
０μｍ、副偏向セトリング時間１００ｎｓ、副偏向サイ
ズ５０μｍ、主偏向待ち時間１０μｓの条件で描画した
場合である。この場合、１副偏向領域４０２内にはショ
ット４０１が５０個、１主偏向列４０３は副偏向領域数
１０個になる。このときに１主偏向列４０３の描画時間
は０．１５ｍｓとなる。この条件でＭＭＯＬを駆動する
ことにより、前記図１４に示すような描画が可能とな
る。

【０１１３】次にレジスト感度が変化した場合について
述べる。図２１はレジスト感度０．６μＣ／ｃｍ²の場
合である。レジスト感度以外の条件は図２０と同様であ
る。この場合、ショット時間は式(1) から６００ｎｓと
なり、副偏向の描画時間は式(2) から１７．５μｓとな
る。このとき、ＭＭＯＬの駆動周波数を一定とするため
に、１主偏向列４０３の描画時間をレジスト感度０．１
μＣ／ｃｍ²と同様になるようにする。即ち、１主偏向
列４０３を描画する時間は０．１５ｍｓとなる。

【０１１４】このような条件下においては、図２１に示
すように１主偏向列４０３中の副偏向領域４０２の数が
変化する。この場合、０．１５ｍｓ内に描画できる副偏
向領域数は、式(3) を変形し、Ｎmain＝０．１５ｍｓ／
（１７．５μｓ＋１０μｓ）で与えられ、５．４５個に
なる。即ち、副偏向領域４０２を５個描画し、余り時間
が生じることになる。副偏向領域５個の描画には、式
(3) から０．１３７５ｍｓの時間がかかる。また、６個
目の副偏向領域を描画するためには主偏向を一度偏向す
るため、主偏向のセトリング待ち時間が一度入る。よっ
て、余り時間で描画を行おうとすると、描画できるショ
ット数は、（０．１５ｍｓ−０．１３７５ｍｓ−１０μ
ｓ）／７００ｎｓ＝３．５ショットとなる。

【０１１５】この場合、副偏向領域内の１辺当りのショ
ット数５個より、小さいので描画を止めて、描画時間が
０．１５ｍｓ経過するまで待つ。従って、０．６μＣ／
ｃｍ ²のレジスト感度の場合は、１主偏向列は副偏向領
域５個となり、ＭＭＯＬのステージ進行方向の幅は２５
０μｍとなる。これを各主偏向列に対して、順次行描画
を続けていく。

【０１１６】即ち、ＭＭＯＬの偏向周波数を一定とする
ために、１主偏向列の描画時間が一定になるように、副
偏向領域数及びショット数を制御することに特徴を持
つ。また、ショット時間が副偏向領域全面を描画するの
に十分でない場合は、副偏向領域内の１辺当りのショッ
ト数の倍数だけ描画し、残りの時間を待ち時間とする。

【０１１７】下記の（表２）は、レジスト感度が０．１
μＣ／ｃｍ²から０．５μＣ／ｃｍ ²まで変化した場合
の具体的な例を示している。

【０１１８】

【表２】

【０１１９】この中で、例えば０．４μＣ／ｃｍ²のレ
ジスト感度の場合は、１主偏向列内の副偏向領域数は６
個で７個目の副偏向領域内を１０ショット、即ち副偏向
領域内の２辺分だけ描画を行う。このようして描画制御
を行うことにより、待ち時間が最小となりスループット
の低下を減少することが可能となる。

【０１２０】ここではレジスト感度が変化した場合につ
いて説明したが、電流密度が変化した場合においても同
様である。

【０１２１】このように本実施形態では、対物偏向器を
含む対物レンズを機械的に光軸に対して垂直方向に移動
することを可能する駆動装置を具備し、大きな偏向を機
械的に移動し、その中の各ショットを静電偏向を用いて
描画をする機能を持った電子ビーム描画装置において、
１主偏向列の描画時間が一定になるように、副偏向領域
数及びショット数を制御することに特徴を持つ。また、
ショット時間が副偏向領域全面を描画するのに十分でな
い場合は、副偏向領域内の１辺当りのショット数の倍数
だけ描画し、残りの時間を待ち時間とすることにより、
レジスト感度，電流密度の変化に対して一定のＭＭＯＬ
駆動周波数で制御することが可能となり、ＭＭＯＬ制御
を単一周波数で制御でき、偏向周波数をＭＭＯＬの固有
周波数近くに設計することが可能となり、偏向に必要な
動力が最小になり、小型化が可能になった。

【０１２２】また、本実施形態の考えは、前記図７に示
すキャラクタプロジェクション方式に適用することもで
きる。

【０１２３】（第６の実施形態）本実施例で用いる電子
ビーム描画装置の基本的な構成は、図１のものと同じな
ので、ここではその説明は省略する。

【０１２４】先に説明した第４の実施形態において、１
ＭＭＯＬ列の描画には４．５ｍｓの時間が必要となる
が、このときの最適ＭＭＯＬ移動速度は，１．５ｍｍ／
４．５ｍｓ＝３３３ｍｍ／Ｓである。

【０１２５】ＭＭＯＬの位置は、レーザ干渉計を用いれ
ば０．６ｎｍという高精度な位置検出が可能である。こ
の位置データは、１００ｎｓ単位のサンプリング周期で
更新され、１００ｎｓ毎のストローブ信号をトリガにし
てデータが読み出せる構成になっている。読み出した位
置情報をプリ対物レンズ偏向器１１０に印加する。偏向
電圧にフィードバックして、電子ビーム１１８が対物レ
ンズ偏向器１０５の光軸を通るように制御する。また、
同じく読み出した位置情報を対物レンズ偏向器１０５に
印加する偏向電圧にフィードバックして、試料面１０７
上のショット位置を決定する。

【０１２６】図２２に、本実施形態のＭＭＯＬ追従制御
回路の構成を示す。この回路は、偏向制御回路６１０と
主偏向アンプ６２０から成る。偏向制御回路６１０は、
主偏向歪み補正回路６１１，ＭＭＯＬ追従回路６１２，
フィードバック遅れ補正回路６１３，減算器６１４，加
算器６１５，及び後述する補正演算回路６１８から成
り、パターンジェネレータ６３０からのパターン位置デ
ータとレーザ測長計１０８からのＭＭＯＬ位置データは
減算器６１４を介して主偏向歪み補正回路６１１に供給
される。また、レーザ測長計１０８からのＭＭＯＬ位置
データは、ＭＭＯＬ追従回路６１２及びフィードバック
遅れ補正回路６１３に供給され、各回路６１２，６１３
の出力は加算器６１５により加算されるようになってい
る。

【０１２７】主偏向アンプ６２０は、アンプ６２１，６
２２，６２３，加算器６２４，及び後述する積分器６２
５から成り、偏向制御回路６１０の主偏向歪み補正回路
６１１からの補正データはＤＡＣ６３１を介してアンプ
６２１に供給され、偏向制御回路６１０の加算器６１５
からの信号はＤＡＣ６３２を介してアンプ６２２に供給
される。そして、アンプ６２１，６２２の各出力が加算
器６２４により加算され、アンプ６２３を介して前記対
物偏向器１０５の主偏向器に供給されるようになってい
る。

【０１２８】ここで、補正演算回路６１８及び積分アン
プ６２５を設けない場合、偏向制御回路６１０では、主
偏向の位置決め開始から副偏向領域内の描画が終了する
までの間に、１００ｎｓ毎に更新される位置データを検
出して、主偏向位置決め直後からの差分をＭＭＯＬ追従
回路６１２で算出し、さらにＭＭＯＬ追従回路６１２の
遅れ時間によって引き起こされるＭＭＯＬ移動速度に依
存した追従エラーをＭＭＯＬフィードバック遅れ補正回
路６１３で算出し、両者を加算したデータをＭＭＯＬ追
従ＤＡＣ６３２へ書き込み、その電圧出力を対物偏向電
圧に加算してビームの位置を補正していた。

【０１２９】この場合、ＭＭＯＬ追従ＤＡＣ６３２へ書
き込まれるデータは、図２３中に破線で示すように階段
状になってしまう。ＭＭＯＬ移動速度が遅い場合は描画
精度を劣化させる要因にはならなかったが、ＭＭＯＬを
速度３３３ｍｍ／ｓで移動させながら描画すると、１０
０ｎｓのサンプリング時間間隔にＭＭＯＬは３３ｎｍも
移動し、この間のビーム位置が制御できなくなって描画
精度が低下することになる。

【０１３０】そこで本実施形態では、上記の構成に補正
演算回路６１８，積分アンプ６２５，ＤＡＣ６３３を追
加することにより、ある一定のサンプリング周期で得ら
れたＭＭＯＬの位置情報から、サンプリング周期内の時
間における各々の位置変化を補間して求め、ビーム位置
をより細かく補正するようにしている。

【０１３１】この場合、ＭＭＯＬの位置はレーザ干渉計
１０８によって０．６ｎｍの分解能で検出され、位置情
報として１００ｎｓ毎にストローブ信号と共に位置デー
タが得られる。先の例と同様に、主偏向の位置決め開始
から副偏向領域内の描画が終了するまでの間に、１００
ｎｓ毎に更新される位置データを検出して、主偏向位置
決め直後からの差分と、ＭＭＯＬ追従回路の遅れ時間に
よって引き起こされるＭＭＯＬ移動速度に依存した追従
エラーを算出し、両者を加算したデータをＭＭＯＬ追従
ＤＡＣ６３２へ書き込む。

【０１３２】これに加え補正演算回路６１８により、主
偏向位置決め直後から主偏向セトリング時間の間の描画
していない時間に検出される複数の位置データからＭＭ
ＯＬ移動速度（＝ＭＭＯＬ移動量／サンプリング時間）
を検出してホールドする。この速度値をＤＡＣ６３３を
介して主偏向アンプ６２０の積分アンプ６２５に入力
し、補間用の電圧（補間位置データ）を発生させる。そ
して、１００ｎｓ毎の位置データ更新時に積分アンプ６
２５をクリアした後、検出されたＭＭＯＬ移動速度を積
分アンプ６２５に入力して、その出力電圧を加算器６２
４により、アンプ６２１，６２２の出力に加算するよう
に制御する。

【０１３３】この結果、ＭＭＯＬ追従制御回路の最終出
力は、図２３に実線で示したように直線状になり、サン
プリング時間内におけるビーム位置が精度良くＭＭＯＬ
の移動を追従できるようになる。

【０１３４】（第７の実施形態）第６の実施形態におけ
るＭＭＯＬ追従用の積分アンプは、次のような構成でも
可能である。即ち、主偏向セトリング中の時間内で、サ
ンプリングしたＭＭＯＬ位置変化量とサンプリング時間
からＭＭＯＬ移動速度を精度良く求めておく。そして、
主偏向セトリング終了直前に、主偏向の位置決め開始か
らのＭＭＯＬ位置変化量をオフセット値としてセット
し、同時に求めたＭＭＯＬ移動速度のデータを積分アン
プに入力する。さらに、副偏向内の描画が終了するまで
両者の加算値でビーム位置を補正する。次の副偏向描画
では、積分アンプをリセットして同じ制御を続ける。

【０１３５】また、積分アンプの精度を向上させるため
に１００ｎｓ毎に更新される従来型の追従ＤＡＣ／アン
プをリファレンス用の電圧として用いる方法がある。こ
の場合、位置データ更新時に積分アンプの出力をサンプ
ルホールドしてリファレンス電圧と比較し、その差分電
圧を積分アンプの入力にフィードバックすることによ
り、精度向上をはかることができる。

【０１３６】また、ＭＭＯＬの移動速度が決まっている
場合、ＭＭＯＬ移動をテーブル化しておき、これを基に
補正することも可能である。

【０１３７】（変形例）なお、本発明は上述した各実施
形態に限定されるものではない。実施形態では、可変成
形型電子ビーム描画装置やキャラクタ型電子ビーム描画
装置等について説明したが、本発明はポイント型電子ビ
ーム描画方式についても同様に適用できる。さらに、電
子ビーム描画装置に限らず、電気的にビームを偏向する
描画装置であれば適用でき、イオンビーム描画装置に適
用することもできる。また、必ずしも描画装置に限るも
のではなく、ＳＥＭ等の測定装置に適用することも可能
である。

【０１３８】また、第３の実施形態において駆動機構に
より移動される成形アパーチャやキャラクタアパーチャ
等に形成する開口パターンの数，配置関係は、仕様に応
じて適宜変更可能である。また、第４の実施形態におい
て対物レンズ等の駆動機構を制御するための波形は正弦
波に限るものではなく、三角関数的に滑らかに駆動でき
るものであればよい。その他、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で、種々変形して実施することができる。

【０１３９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、荷
電ビーム描画装置の対物レンズの構造に関し、対物偏向
器を含む対物レンズを光軸に対して垂直方向に機械的に
駆動する駆動機構を設け、大きな偏向を駆動機構で行
い、その中の各ショットを偏向器を用いて描画する構成
としているので、偏向領域の増大に伴うビーム解像性の
劣化やパターン歪みの発生等を無くすことができ、スル
ープットの向上と共に描画精度の向上をはかることが可
能となる。

【０１４０】また、成形アパーチャやキャラクタアパー
チャを機械的に可動にする駆動機構を設けることによ
り、これらのアパーチャに多数の開口パターンを配置す
ることができ、これにより描画スループットの一層の向
上をはかることが可能となる。

【０１４１】また、対物レンズ及び対物偏向器等の移動
速度が連続して変化するように駆動機構の駆動を正弦波
等で行い、さらにこの駆動に同期して対物偏向器により
ビームを電気的に偏向し、一定の基準速度に対する駆動
機構による移動速度の差分を補正することにより、駆動
機構の駆動を正弦波駆動にしたことに伴うスループット
の低下も抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係わる電子ビーム描画装置を
示す概略構成図。

【図２】第１の実施形態に用いた静電レンズ，静電偏向
器を示す図。

【図３】第１の実施形態における描画領域を説明するた
めの図。

【図４】第１の実施形態における描画シーケンスを説明
するための図。

【図５】第１の実施形態における描画シーケンスを説明
するための図。

【図６】第１の実施形態におけるスループットとビーム
収差との関係を示す図。

【図７】第２の実施形態に係わる電子ビーム描画装置を
示す概略構成図。

【図８】キャラクタプロジェクション描画方式を説明す
るための図。

【図９】第３の実施形態に係わる電子ビーム描画装置を
示す概略構成図。

【図１０】第３の実施形態に係わる電子ビーム描画装置
を示す概略構成図。

【図１１】アパーチャ駆動機構の駆動タイミングを描画
シーケンス内で示す図。

【図１２】アパーチャ群の最小単位をなすアパーチャの
図形パターン配置例を示す図。

【図１３】ＭＭＯＬの描画方法における描画領域を示す
図。

【図１４】ＭＭＯＬの描画方法における描画順序を示す
図。

【図１５】ＭＭＯＬの描画方法の問題点を説明するため
の図。

【図１６】ＭＭＯＬの矩形制御と正弦波制御を説明する
ための図。

【図１７】単純なＭＭＯＬの正弦波駆動を説明するため
の図。

【図１８】第４の実施形態に係わるＭＭＯＬの正弦波駆
動を説明するための図。

【図１９】第４の実施形態に係わるＭＭＯＬの正弦波駆
動を説明するための図。

【図２０】第５の実施形態を説明するためのもので、レ
ジスト感度の変化（０．１μＣ／ｃｍ²）による１主偏
向列内の副偏向数の変化を示す図。

【図２１】第５の実施形態を説明するためのもので、レ
ジスト感度の変化（０．６μＣ／ｃｍ²）による１主偏
向列内の副偏向数の変化を示す図。

【図２２】第６の実施形態におけるＭＭＯＬ追従回路を
示す回路構成図。

【図２３】第６の実施形態におけるＭＭＯＬ追従補正電
圧の変化を示す図。

【符号の説明】

１０１…電子銃１０２…コンデンサレンズ１０３…ブランキング偏向器１０４…ブランキングアパーチャ１０５，６０２…対物偏向器１０６，６０３…対物レンズ１０７…試料１０８，１０９，３０２…レーザ干渉計１１０…プリ対物レンズ偏向器１１１…ブランキングアンプ１１２…プリ対物レンズ偏向アンプ１１３…対物偏向アンプ１１４…対物駆動機構１１５…ステージ駆動機構１１６…制御用計算機１１７…ステージ１１８…電子ビーム１１９…光軸１２０…第１成形アパーチャ１２１…成形偏向器１２３…クロスオーバー１２４…投影レンズ１２５…第２成形アパーチャ１２６…縮小レンズ１２７…成形偏向アンプ２０１…１ショットにより描画される領域２０２…対物偏向により描画される領域２０３…対物偏向により描画される領域＋対物駆動によ
り対物偏向領域を移動し描画される領域３０１…アパーチャ駆動機構６０１…キャラクタアパーチャ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者杉原和佳神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者山崎裕一郎神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者三好元介神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者奥村勝弥神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者服部清司神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内Ｆターム(参考） 5C030 AA08 AA09 AB03 5C033 DD02 DD09 DE03 DE07 GG02 GG03 GG04 5F056 AA06 CB14 CB28 CC02 EA04 EA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】荷電ビーム源から発生された荷電ビームを
所望の大きさ及び明るさに調整するコンデンサレンズ
と、荷電ビームを試料面上にフォーカスする対物レンズ
と、荷電ビームをブランキングするためのブランキング
偏向器及びブランキングアパーチャと、試料面上の荷電
ビームの位置を制御する対物偏向器とを備えた荷電ビー
ム描画装置であって、前記対物レンズ及び対物偏向器を所定の平面内で機械的
に可動にする駆動機構を設け、且つ前記対物レンズ及び
対物偏向器よりも前記荷電ビーム源側に、前記駆動機構
と同期して荷電ビームを偏向する光軸シフト用偏向器を
設けてなることを特徴とする荷電ビーム描画装置。
【請求項２】荷電ビーム源から発生された荷電ビームを
所望の電流密度に調整するコンデンサレンズと、複数種
のパターンを有しいずれかのパターンの選択により荷電
ビームを成形するキャラクタアパーチャと、荷電ビーム
をブランキングするためのプランキング偏向器及びブラ
ンキングアパーチャと、キャラクタアパーチャで成形さ
れた荷電ビームを試料面上にフォーカスする対物レンズ
と、試料面上の荷電ビームの位置を制御する対物偏向器
とを備えた荷電ビーム描画装置であって、前記キャラクタアパーチャ，対物レンズ，及び対物偏向
器を所定の平面内で可動にする駆動機構を設け、且つ前
記キャラクタアパーチャよりも前記荷電ビーム源側に、
前記駆動機構と同期して荷電ビームを偏向する光軸シフ
ト用偏向器を設けてなることを特徴とする荷電ビーム描
画装置。
【請求項３】荷電ビーム源から発生された荷電ビームを
所望の大きさ及び明るさに調整するコンデンサレンズ
と、荷電ビームを所望形状に成形するための複数の開口
パターンを有するキャラクタアパーチャと、成形された
荷電ビームを試料面上にフォーカスする対物レンズと、
荷電ビームをブランキングするためのブランキング偏向
器及びブランキングアパーチャと、試料面上の荷電ビー
ムの位置を制御する対物偏向器とを備えた荷電ビーム描
画装置であって、前記キャラクタアパーチャを所定の平面内で機械的に可
動にする第１の駆動機構を設けると共に、前記対物レン
ズ及び対物偏向器を所定の平面内で機械的に可動にする
第２の駆動機構を設け、且つ前記対物レンズ及び対物偏
向器よりも前記荷電ビーム源側に、第２の駆動機構と同
期して荷電ビームを偏向する光軸シフト用偏向器を設け
てなることを特徴とする荷電ビーム描画装置。
【請求項４】荷電ビーム源から発生された荷電ビームを
所望の電流密度に調整するコンデンサレンズと、複数種
のパターンを有しいずれかのパターンの選択により荷電
ビームを成形するキャラクタアパーチャと、荷電ビーム
をブランキングするためのプランキング偏向器及びブラ
ンキングアパーチャと、キャラクタアパーチャで成形さ
れた荷電ビームを試料面上にフォーカスする対物レンズ
と、試料面上の荷電ビームの位置を制御する対物偏向器
とを備えた荷電ビーム描画装置であって、前記キャラクタアパーチャを所定の平面内で機械的に可
動にする第１の駆動機構を設けると共に、前記対物レン
ズ及び対物偏向器を所定の平面内で機械的に可動にする
第２の駆動機構を設け、且つ前記キャラクタアパーチャ
よりも前記荷電ビーム源側に、第２の駆動機構と同期し
て荷電ビームを偏向する光軸シフト用偏向器を設けてな
ることを特徴とする荷電ビーム描画装置。
【請求項５】荷電ビーム源から発生された荷電ビームを
所望の大きさ及び明るさに調整するコンデンサレンズ
と、荷電ビームを試料面上にフォーカスする対物レンズ
と、荷電ビームをブランキングするためのブランキング
偏向器及びブランキングアパーチャと、試料面上の荷電
ビームの位置を制御する対物偏向器とを備えた荷電ビー
ム描画装置であって、前記対物レンズ及び対物偏向器を所定の平面内で機械的
に往復移動させる駆動機構を設け、且つ前記対物レンズ
及び対物偏向器よりも前記荷電ビーム源側に、前記駆動
機構と同期して荷電ビームを偏向する光軸シフト用偏向
器を設けてなり、前記対物レンズ及び対物偏向器の移動
速度が連続的に変化するように前記駆動機構を制御する
ことを特徴とする荷電ビーム描画装置。
【請求項６】荷電ビーム源から発生された荷電ビームを
所望の電流密度に調整するコンデンサレンズと、複数種
のパターンを有しいずれかのパターンの選択により荷電
ビームを成形するキャラクタアパーチャと、荷電ビーム
をブランキングするためのプランキング偏向器及びブラ
ンキングアパーチャと、キャラクタアパーチャで成形さ
れた荷電ビームを試料面上にフォーカスする対物レンズ
と、試料面上の荷電ビームの位置を制御する対物偏向器
とを備えた荷電ビーム描画装置であって、前記キャラクタアパーチャ，対物レンズ，及び対物偏向
器を所定の平面内で往復移動させる駆動機構を設け、且
つ前記キャラクタアパーチャよりも前記荷電ビーム源側
に、前記駆動機構と同期して荷電ビームを偏向する光軸
シフト用偏向器を設けてなり、前記キャラクタアパーチ
ャ，対物レンズ，及び対物偏向器の移動速度が連続的に
変化するように前記駆動機構を制御することを特徴とす
る荷電ビーム描画装置。
【請求項７】前記駆動機構は、荷電ビームの光軸方向
（Ｚ方向）と直交する少なくとも２軸方向（Ｘ方向及び
Ｙ方向）に機械的に可動であることを特徴とする請求項
１〜６のいずれかに記載の荷電ビーム描画装置。
【請求項８】前記駆動機構は、磁気力により駆動制御す
るアクチュエータからなることを特徴とする請求項７記
載の荷電ビーム描画装置。
【請求項９】前記光軸シフト用偏向器は、静電型偏向器
であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載
の荷電ビーム描画装置。
【請求項１０】前記光軸シフト用偏向器は、少なくとも
２段の偏向器からなり、荷電ビームを振り戻してビーム
軸を平行にシフトするものであることを特徴とする請求
項１〜６のいずれか又は９記載の荷電ビーム描画装置。
【請求項１１】前記対物レンズは、静電型レンズである
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の荷電
ビーム描画装置。
【請求項１２】前記対物レンズ及び対物偏向器は共に静
電型であり、一体形成されていることを特徴とする請求
項１〜６のいずれかに記載の荷電ビーム描画装置。
【請求項１３】前記駆動機構を正弦波によって制御する
ことを特徴とする請求項５又は６記載の荷電ビーム描画
装置。
【請求項１４】前記駆動機構の駆動に同期して、前記対
物偏向器によりビームを電気的に偏向し、一定の基準速
度に対する前記駆動機構による移動速度の差分を補正す
ることを特徴とする請求項５又は６記載の荷電ビーム描
画装置。
【請求項１５】前記駆動機構における機械的駆動周波数
を一定としたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか
に記載の荷電ビーム描画装置。
【請求項１６】前記対物偏向器は主副２段の偏向器から
なり、主偏向器で副偏向領域の位置決めを行い、副偏向
器で副偏向領域の描画を行うものであり、試料を載置し
たステージは一方向に連続的に移動され、前記駆動機構
による移動方向はステージ移動方向と交差する方向であ
り、ステージ移動方向と交差する方向に沿った複数の副偏向
領域からなる主偏向列の描画時間が一定となるように、
描画条件に応じて主偏向列内の副偏向領域数及びショッ
ト数を可変にしたことを特徴とする請求項１５記載の荷
電ビーム描画装置。
【請求項１７】前記駆動機構により駆動される物体の移
動位置を一定のサンプリング時間間隔で検出する位置セ
ンサと、この位置センサにより得られる位置データに基
づいて前記物体が移動することに伴う荷電ビームの位置
ずれを補正し、且つ前記位置センサにより得られる位置
データからの補間により、前記サンプリング時間間隔よ
り短い間隔で補間位置データを求め、この補間位置デー
タに基づいて前記荷電ビームの位置ずれを補正する補正
回路とを設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれ
かに記載の荷電ビーム描画装置。
【請求項１８】前記補正回路は、前記位置センサにより
得られる位置データを基に前記物体の移動速度を算出
し、算出した移動速度を積分器に入力して前記補間位置
データを得るものであることを特徴とする請求項１７記
載の荷電ビーム描画装置。