JP2000232053A

JP2000232053A - マスクパターン転写方法、該マスクパターン転写方法を用いたマスクパターン転写装置及びデバイス製造方法

Info

Publication number: JP2000232053A
Application number: JP11031532A
Authority: JP
Inventors: Haruto Ono; 治人小野; Masato Muraki; 真人村木; Takasumi Yui; 敬清由井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-02-09
Filing date: 1999-02-09
Publication date: 2000-08-22
Also published as: US6559463B2; US20030034460A1

Abstract

(57)【要約】【課題】マスク上の分割パターンをウエハ上で高精度
に繋ぐ。【解決手段】マスクステージ速さ｜Ｖｍ｜、ウエハス
テージ速さ｜Ｖｗ｜及びビーム偏向量の絶対値｜ΔＳ｜
を決定しておく(ステップ１０１)。次に、ストライプ番
号が偶数であるか奇数かを判別し(ステップ１０８)、こ
の判別結果を基にマスクステージ、ウエハステージ、ウ
エハ偏向器の偏向方向を設定する(ステップ１０９、１
１０)。次に、ウエハステージ及びマスクステージが連
続移動を開始し(ステップ１１３)、分割パターンの露光
が行われる(ステップ１１５〜１１９)。全ての分割パタ
ーンの露光がなされたかどうかを判別し（ステップ１２
０）、全ての分割パターンの露光がなされていないな
ら、マスク上の梁幅に相当するウエハ上の偏向量を加え
て（ステップ１２１）、次の分割パターンを露光する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス製
造のリソグラフィにおける荷電ビーム露光技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体メモリデバイス製造の量産段階に
おいては、高い生産性をもつ光ステッパが用いられてき
たが、線幅が０．２μｍ以下の１Ｇ、４ＧＤＲＡＭ以降
のメモリデバイスの生産においては、光露光方式に代わ
る露光技術の１つに、解像度が高く、生産性の優れた電
子ビーム露光法が期待されている。

【０００３】従来の電子ビーム露光法は、単一ビームの
ガウシャン方式と可変成形方式が中心であるが、生産性
が低いことから、マスク描画や超ＬＳＩの研究開発、少
量生産のＡＳＩＣデバイスの露光等の電子ビームの優れ
た解像性能の特徴を活かした用途に用いられてきた。

【０００４】このように、電子ビーム露光法の量産化へ
の適用には、生産性を如何に向上させるかが大きな課題
であった。ところが、従来の電子ビーム露光装置では１
ショットで露光できる電子光学系の露光領域が、光露光
装置の投影光学系の露光領域に比較して極端に小さい。
このため、ウエハ全体を露光するには電子的な走査及び
機械的な走査の距離が光露光装置に比べて長くなるので
非常に多くの時間を要し、スループットが極端に悪かっ
た。スループットを向上させる方法としては、電子的な
走査及び機械的な走査をより高速にするか、１ショット
の露光領域を広げるか少なくともどちらか一方を大幅に
改善する必要があった。

【０００５】このスループット向上問題を、必要な解像
度を維持しつつ解決する方法の一つとして、シリコンウ
エハ上に露光したい回路パターンをマスクとして持ち、
これに露光領域を広げた電子ビームを照射してマスクパ
ターンをウエハ上に転写する方法が検討されている。電
子ビーム露光装置に用いられる電子ビーム用マスクは、
電子ビーム露光装置の投影系倍率に依存して、通常シリ
コンウエハ上回路パターンの２〜５倍の大きさの回路パ
ターンを持つ。例えば、４Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ１チップ
の回路パターンは、２０ｍｍ×３５ｍｍ程度の面積が必
要と言われている。この回路パターンを露光するための
マスク上の回路パターン面積は、投影系倍率が１／４の
場合には８０ｍｍ×１４０ｍｍとなる。充分な強度と精
度とをもって図２６（ａ）に示すように、梁部６０１に
囲まれた上記の大きさのチップパターン（薄膜部）６０
０をマスク６０２上の１つの薄膜窓内に形成するのは困
難なため、図２６（ｂ）に模式的に示すようにチップパ
ターン６００を複数部分に分割し、各分割パターン間に
は補強梁６０３を配する構造としている。

【０００６】このような電子ビーム用マスクの一例の斜
視図を図２７（ａ）に、また断面図を図２７（ｂ）に示
す。

【０００７】マスクフレーム５０６上に固定されたマス
ク基板５０２に複数のマスクパターン領域５０１が形成
されており、各マスクパターン領域５０１の間は補強梁
５０５により補強されている。

【０００８】マスクパターン領域５０１は、例えば２ｍ
ｍ厚のシリコンウエハのマスク基板５０２上に成膜され
た０．１５μｍ厚のＳｉＮからなるメンブレンである電
子ビーム透過膜（低散乱体）５０３に０．０２μｍのＷ
が電子ビーム散乱体（高散乱体）５０４としてパターニ
ングされているものである。このシリコンウエハ単独で
はハンドリング等取り扱いが難しいので、Ｘ線露光に用
いられているようなマスクフレーム５０６に固定されて
いる。

【０００９】図２８に、分割パターンマスクを転写する
従来の転写装置の一例を示す。

【００１０】電子源５０１から射出された電子ビーム５
１０は、第１のコンデンサレンズ５１１で集束されて、
成型アパーチャ５０２により矩形ビームに整形される。
整形された電子ビーム５１０は、第２のコンデンサレン
ズ５１２により略平行なビームとなりマスク５０５に照
射される。マスク５０５はマスクステージ５０６上に載
置され、マスクステージ５０６とともに連続移動する
（この移動方向を、ｘ方向とする）。マスク５０５を透
過した電子ビーム５１０は、第１の投影レンズ５１３及
び第２の投影レンズ５１４により、マスクステージ５０
６と逆向きに連続移動するウエハステージ５０９上に載
置されたウエハ５０８に縮小転写される。

【００１１】図２９は、マスク５０５上の分割チップパ
ターンがウエハ５０８上にどう転写されるかを示してい
る。

【００１２】露光中に静止している電子ビーム５１０に
対し、マスクステージ５０６は図２９中右上側に示す矢
印Ｅのように移動する。マスクステージ５０６のＸ方向
への１回の移動により電子ビーム５１０が照射されるマ
スク５０５上の分割されたチップパターンの一群を、ス
トライプ上の分割チップパターンという。例えば分割チ
ップパターンＭ１１、Ｍ１２・・・Ｍ１６は、同一スト
ライプ上に存在する、という。

【００１３】また、マスクステージ５０６とウエハステ
ージ５０９は同期して移動する。ウエハステージ５０９
は図２９中右下側の矢印Ｆのように移動がなされる。ま
た、ストライプ間パターンは、各ストライプの最初のパ
ターンまでマスクステージ５０６とウエハステージ５０
９とを移動させることにより、マスク５０５上のストラ
イプ間の梁がウエハ５０８上の縮小パターンに現われな
いように繋がれる。マスク５０５上のパターンＭ１１、
Ｍ１２・・・は、ウエハ５０８上では縮小されてｗ１
１、ｗ１２・・・として転写されていく。

【００１４】次に、図３０（ａ）〜図３０（ｅ）に、図
２９における梁幅ｓ５６を有するマスク５０５上の、分
割パターンＭ２６と分割パターンＭ２５との転写の状況
を示す。

【００１５】同図において、Ｂはビームを、ＢＡはビー
ム光軸を、矢印Ｍはマスクの移動向きを、矢印Ｗはウエ
ハの移動向きを示しており、矢印Ｍと矢印Ｗとは逆向き
である。

【００１６】ウエハ５０８上への分割パターンＭ２６の
露光が開始され（図３０（ａ））、マスク５０５および
ウエハ５０８の相対移動に伴い、分割パターンＭ２６が
ウエハ５０８上に被転写分割パターンＷ２６として露光
されていき（図３０（ｂ））、分割パターンＭ２６の全
てがウエハ５０８上に被転写分割パターンＷ２６として
露光された時点で分割パターンＭ２６の露光が終了する
（図３０（ｃ））。これに続いて、次の分割パターンＭ
２５がウエハ５０８上の被転写分割パターンＷ２５とし
て露光が開始され（図３０（ｄ））、分割パターンＭ２
６の露光と同様に、次の分割パターンＭ２５の露光が行
われる（図３０（ｅ））。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような転
写方法では、次のような問題点があった。

【００１８】すなわち、図２９のウエハ５０８上のチッ
プ３の図、及び図３０（ａ）〜図３０（ｅ）に関する既
述の説明から明らかなように、図２９のｓ１２、ｓ２
３、ｓ３４、ｓ４５、ｓ５６で示されている、マスク５
０５上の同一ストライプ上の分割パターン間に存在する
梁は、ウエハ５０８上ではｓｗ１２、ｓｗ２３、ｓｗ３
４、ｓｗ４５、ｓｗ５６で示される間隙となってウエハ
上に残ってしまい、各分割パターンがすべて繋がれてチ
ップパターン回路が正常に動作するために必要な、図３
１に示すような転写パターンを実現できないという問題
点があった。

【００１９】この問題点を解決するための一つの方法と
して、マスクステージは連続移動させるが、ウエハステ
ージの制御に関しては、マスク上のビーム位置によって
停止及び移動を繰り返すという方法が考えられる。すな
わち、同一ストライプ上のマスク上で、ビームが分割パ
ターン上にある時にはウエハステージを移動させ、ビー
ムが分割パターン間の梁部分にある時にはウエハステー
ジを停止させて、ウエハ上の間隙ｓ１２、ｓ２３、ｓ３
４、ｓ４５、ｓ５６を除くという方法である。このよう
な方法によっても図３１に示すような、ウエハ上におけ
る各分割パターンの繋ぎの実現可能性はあるが、このよ
うな機械的繋ぎ制御ではステージの加減速時に発生する
振動問題や機械的制御応答性の悪さに起因するパターン
繋ぎ精度の低下などにより、実用上は非常に困難であっ
た。

【００２０】そこで本発明は、マスク上の分割パターン
をウエハ上で高精度に繋ぐマスクパターン転写方法、該
マスクパターン転写方法を用いたマスクパターン転写装
置及びデバイス製造方法を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のマスクパターン転写方法は、転写すべき所望の
パターンを複数に分割した分割パターンが梁を挟んで配
列された転写マスクを用い、前記転写マスクを介して被
転写物に荷電ビームを照射しつつ、前記転写マスクと前
記被転写物とを前記パターンの配列方向に相対移動させ
て前記荷電ビームを前記被転写物に露光することによっ
て、前記被転写物に前記所望のパターンを転写するマス
クパターン転写方法において、前記各分割パターンのう
ち、任意の分割パターンを第１の分割パターンとし、該
第１の分割パターンと隣接する分割パターンを第２の分
割パターンとしたとき、露光時に、前記被転写物と前記
転写マスクとを一定速度で連続して前記分割パターンの
配列方向に相対移動する工程と、前記相対移動中に、前
記第１の分割パターンが露光される前記被転写物の領域
である第１の露光領域と、前記第２の分割パターンが露
光される前記被転写物上の領域である第２の露光領域と
が繋がるように前記荷電ビームを偏向する透過荷電ビー
ム偏向工程とを含む。

【００２２】上記の通りの本発明のマスクパターン転写
方法は、転写マスクおよび被転写物が連続的に相対移動
するため、転写マスクおよび被転写物の加減速により生
じる振動問題あるいは機械的制御応答性の低さが除去さ
れるため、パターンの繋ぎ精度が低下しない。

【００２３】また、さらに分割パターンを透過した荷電
ビームの偏向の設定がなされるため、梁を挟んで配列さ
れた転写マスク上の分割パターンを被転写物上で繋ぎあ
わせるような偏向を設定することで、分割パターンを被
転写物上で繋ぎあわせて所望のパターンが得られる。

【００２４】本発明のマスクパターン転写方法で、分割
パターンを透過した荷電ビームの偏向量は蓄積されない
ものであってもよく、この場合、順次露光がなされてい
く際に、位置等に関する誤差の発生を抑制できるため、
分割数の多いパターンを露光する際には好適である。

【００２５】本発明のマスクパターン転写装置は、転写
すべき所望のパターンを複数に分割した分割パターンが
梁を挟んで配列された転写マスクを用い、前記転写マス
クを介して被転写物に荷電ビームを照射しつつ、前記転
写マスクと前記被転写物とを前記パターンの配列方向に
相対移動させて前記荷電ビームを前記被転写物に露光す
ることによって、前記被転写物に前記所望のパターンを
転写するマスクパターン転写方法において、前記転写マ
スクに前記荷電ビームを照射する照射手段と、前記転写
マスクが載置される、移動可能な転写マスク用ステージ
と、前記被転写物が載置される、移動可能な被転写物用
ステージと、前記分割パターンを透過した荷電ビームを
連続して偏向させる第１の偏向手段と、前記第１の露光
領域の露光開始から前記第２の露光領域の露光終了ま
で、前記転写マスク用ステージと前記被転写物用ステー
ジとを連続的に移動させ、かつ、前記第１の露光領域を
露光後、前記第１の偏向手段に、前記分割パターンを透
過した荷電ビームを前記被転写物の連続移動方向に偏向
させることを設定する制御手段とを有する。

【００２６】本発明のデバイス製造方法は、本発明のマ
スクパターン転写方法を含む工程によってデバイスを製
造する。

【００２７】本発明のデバイス製造方法は、本発明のマ
スクパターン転写装置を用いることによってデバイスを
製造する。

【００２８】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図面を参照して説明する。

【００２９】（第１の実施形態）図１に、本発明の第１
の実施形態のマスクパターン転写装置の概略構成図を示
す。

【００３０】本発明のマスクパターン転写装置は、電子
源１から放射された電子ビーム１０が、第１のコンデン
サレンズ１１、成型アパーチャ２、ブランカ３、ブラン
キングアパーチャ４、及び第２のコンデンサレンズ１２
を経て、マスクステージ６上の分割パターンを有するマ
スク５を照射し、さらに第１の投影レンズ１３、散乱電
子制限アパーチャ７、第２の投影レンズ１４及びウエハ
偏向器１５を経てウエハステージ９上のウエハ８に照射
されることでマスク５の分割パターンを繋ぎ合わせてウ
エハ８に転写するものである。

【００３１】電子源１から射出された電子ビーム１０
は、第１のコンデンサレンズ１１で集束されて、成型ア
パーチャ２により矩形ビームに成型される。成型された
電子ビーム１０は、第２のコンデンサレンズ１２により
略平行なビームとされ、マスク５に照射される。この
際、ブランカ３への信号により、電子ビーム１０をブラ
ンキングアパーチャ４を通過してマスク５に到達させる
（ビームＯＮ状態）か、それともブランキングアパーチ
ャ４を通過できずにマスクに到達させない（ビームＯＦ
Ｆ状態）かを制御することが可能である。すなわち、電
子源１、成型アパーチャ２、ブランカ３、ブランキング
アパーチャ４、第１コンデンサレンズ１１及び第２のコ
ンデンサレンズ１２により、マスク５に対して荷電ビー
ムである電子ビーム１０を照射させる照射手段を形成し
ており、このマスク５への電子ビーム１０の照射手段
は、電子ビームをＯＮ／ＯＦＦすることが可能である。

【００３２】マスク５は連続移動されるマスクステージ
６上に保持される。なお、この移動は、Ｘ軸（後述の図
３参照）に沿って行われるとする。マスク５に照射され
た電子ビーム１０は、第１の投影レンズ１３及び第２の
投影レンズ１４により、矢印Ａで示すマスクステージ６
に対して逆向きの矢印Ｂで示す方向に連続移動するウエ
ハステージ９上のウエハ８に縮小転写されるが、その際
第１の偏向手段であるウエハ偏向器１５によりウエハス
テージ９の連続移動方向に、マスク５上の分割パターン
と分割パターンとの間隔である梁幅に相当する量の偏向
がなされる。

【００３３】次に、図２に示す本実施形態の制御ブロッ
ク図を用いつつ、図１に示したマスクパターン転写装置
の制御ブロックに関して説明する。

【００３４】制御系２１は、ブランカ３を制御するブラ
ンカ制御回路２２、マスクステージ６の駆動に関して制
御するマスクステージ駆動制御回路２３、マスクステー
ジ６の位置検出を行うマスクステージ用レーザ干渉計２
４、ウエハステージ９の駆動に関して制御するウエハス
テージ駆動制御回路２５、ウエハステージ９の位置検出
を行うウエハステージ用レーザ干渉計２６、電子ビーム
１０の偏向に関する制御を行う偏向制御回路２７、偏向
位置補正回路２８、及びレンズ等の光学系の制御を行う
光学特性制御・補正回路２９で構成される。

【００３５】ブランカ制御回路２２は、ブランカ３への
信号を制御し、荷電ビームのＯＮ／ＯＦＦを実行する。
ＯＦＦの時には、電子ビーム１０はブランキングアパー
チャ４で遮られてマスク５及びウエハ８へは到達できな
い。

【００３６】マスクステージ駆動制御回路２３は、マス
クステージ用レーザ干渉２４からのマスクステージ情報
を基にマスクステージ６の駆動制御を行う。

【００３７】ウエハステージ駆動制御回路２５は、ウエ
ハステージ用レーザ干渉計２６からのウエハステージ情
報を基にウエハステージ９の駆動制御を行う。

【００３８】偏向制御回路２７は、ステージの位置誤差
等によるビーム位置を修正する偏向位置補正回路２８と
共にウエハ８上でのビーム偏向を行うウエハ偏向器１５
を制御する。

【００３９】光学特性制御・補正回路２９は、電子源
１、第１のコンデンサレンズ１１、第２のコンデンサレ
ンズ１２、第１の投影レンズ１３、及び第２の投影レン
ズ１４で示した各種レンズのほか、図１には示されてい
ない各種補正レンズを制御し、システムの光学特性の制
御及び補正を行う。

【００４０】この制御系２１はインターフェース３０を
介してＣＰＵ３１と情報のやりとりを行なったり、各制
御回路や補正回路間でも情報をやりとりする。ＣＰＵ３
１と制御系２１の間にはメモリ３２があり、メモリ３２
中の情報をＣＰＵ３１及び制御系２１で共有することが
可能である。また、ＣＰＵ３１は、インターフェース３
０を介して装置外部のネットワークと情報を授受でき
る。

【００４１】図３にマスク５上の分割パターンの配列状
況、及び電子ビーム１０によるウエハ８への該分割パタ
ーンの転写状況の一例を示す。

【００４２】マスク５上には、分割パターンＭ１１〜Ｍ
６６が６×６のマトリックス状に配列されている。縦方
向に配列された分割パターンＭ１１〜Ｍ６１、Ｍ１２〜
Ｍ６２、Ｍ１３〜Ｍ６３、Ｍ１４〜Ｍ６４、Ｍ１５〜Ｍ
６５、Ｍ１６〜Ｍ６６はそれぞれＸ方向の長さがＬ１、
Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６であり、Ｘ軸方向の各分
割パターン間の梁幅はそれぞれｓ１２、ｓ２３、ｓ３
４、ｓ４５、ｓ５６である。また、Ｘ軸方向に配列され
た分割パターンＭ１１〜Ｍ１６はストライプ１、分割パ
ターンＭ２１〜Ｍ２６はストライプ２、分割パターンＭ
３１〜Ｍ３６はストライプ３、分割パターンＭ４１〜Ｍ
４６はストライプ４、分割パターンＭ５１〜Ｍ５６はス
トライプ５、及び分割パターンＭ６１〜Ｍ６６はストラ
イプ６を構成している。

【００４３】次に、ウエハ８への、マスク５上の分割パ
ターンＭ１１〜Ｍ６６の転写の概略を説明する。

【００４４】露光中に静止している電子ビーム１０に対
し、マスクステージ６をマスク５の右側に示した矢印Ａ
１のように、またウエハステージ９をウエハ８の右側に
示した矢印Ｂ１のようにマスクステージ６の移動に同期
して移動させる。

【００４５】同一ストライプ上の分割パターン間の梁
は、図１中のウエハ偏向器１５により電子ビーム１０を
ウエハステージ９の連続移動方向と同じ方向に偏向させ
ることにより、ウエハ８上の縮小パターンには現われな
いようにして、ウエハ８上で分割パターンが繋がれてい
く。また、異なるストライプ上の分割パターンは、各ス
トライプの最初の分割パターンまで、すなわちＹ方向に
マスクステージ６とウエハステージ９とを移動させるこ
とにより、マスク５上のストライプ間の梁がウエハ８上
の縮小パターンに現われないようにして繋がれる。マス
ク５上の分割パターンＭ１１、Ｍ１２、・・・、Ｍ６６
は、ウエハ８上では縮小されてチップ３のｗ１１、ｗ１
２・・・ｗ６６として繋がれていく。同様にしてウエハ
８上のチップ１、２も転写されたものである。

【００４６】なお、本実施形態では、マスクステージ６
及びウエハステージ９の移動は、Ｘ軸に沿って行われ、
紙面に対して右方向をＸ軸の正方向とし、（＋）で表わ
し、紙面の左方向をＸ軸の負方向とし（−）で表わす。

【００４７】次に、図４（ａ）〜図４（ｅ）に、図３に
示した梁幅ｓ５６を有するマスク５上の第１の分割パタ
ーンである分割パターンＭ２６と第２の分割パターンで
ある分割パターンＭ２５とが、ウエハ８上で繋がれる様
子を示す。

【００４８】図４（ａ）〜図４（ｅ）において、電子ビ
ーム１０の軌道を矢印Ｂ、ビーム光軸はＢＡ、マスク５
の移動方向は矢印Ｍ、及びウエハ８の移動方向は矢印Ｗ
でそれぞれ表されており、矢印Ｍと矢印Ｗとは逆向きで
ある。

【００４９】ウエハ８上への分割パターンＭ２６の露光
が開始され（図４（ａ））、マスク５およびウエハ８の
相対移動に伴い、分割パターンＭ２６がウエハ８上に被
転写分割パターンＷ２６として露光されていき（図４
（ｂ））、分割パターンＭ２６の全てがウエハ８上に被
転写分割パターンＷ２６として露光された時点で分割パ
ターンＭ２６の露光が終了する（図４（ｃ））。

【００５０】これに続き、次の分割パターンＭ２５がウ
エハ８上の被転写分割パターンＷ２５として露光が開始
され（図４（ｄ））、被転写分割パターンＷ２６にマス
ク８上の分割パターンＭ２５が被転写分割パターンＷ２
５として繋がれて露光される（図４（ｅ））。

【００５１】ここで、図４（ｄ）は、マスク５上の分割
パターンＭ２６がウエハ８上で被転写分割パターンＷ２
６として既に露光された後に、マスク８上の分割パター
ンＭ２５がマスク上の梁幅ｓ５６を飛ばして、いかにし
て次の第２の露光領域である被転写分割パターンＷ２５
として繋がれていくかを示している。すなわち、図４
（ｄ）において電子ビーム１０は、ウエハ８側でマスク
５上の梁幅ｓ５６に相当する、ある固定された距離ｓｗ
５６だけ偏向されている。この偏向によりマスク５上の
梁ｓ５６は、図４（ｅ）に示すように、ウエハ８上には
露光されずに被転写分割パターンＷ２６と被転写分割パ
ターンＷ２５とは繋がれていく。

【００５２】この時のビーム偏向量は、図１中のウエハ
偏向器１５が例えば電磁偏向器であれば、コイルを励磁
する電流に比例する。

【００５３】図５は、ウエハ偏向器１５によるビーム偏
向量とビーム光軸のマスク５上の位置との関係を示す。

【００５４】横軸は、ビーム光軸のマスク５上の位置を
表わすが、これは、時間軸と見てもよい。

【００５５】図３のｓ１２、ｓ２３、ｓ３４、ｓ４５、
ｓ５６で示される同一ストライプ内の梁幅に相当するウ
エハ８上の距離分だけ、ウエハ偏向器１５によるビーム
の偏向量をステップ状に蓄積して増加させることによ
り、同一ストライプ上の各分割パターンをウエハ８上で
繋いでいくことが可能となる。

【００５６】図６に本実施形態のウエハ露光のフローチ
ャートを、また、図７（ａ）にマスク５上のチップパタ
ーンを形成する分割パターン配列を、及び図７（ｂ）に
マスク５上の分割パターンが露光によりウエハ８上に転
写配列された状況をそれぞれ示す。これら図７（ａ）お
よび図７（ｂ）を参照しながら、以下に、図６に示すフ
ローに関して説明する。

【００５７】図７（ａ）に示されるマスク５上でストラ
イプ番号ＳＮ上にある分割パターン番号ＢＮの分割パタ
ーンは、図７（ｂ）に示されるウエハ８上で、ストライ
プ番号ＳＮ上の分割番号ＢＮで示される露光パターンと
して転写される。例えば、図７（ａ）のマスク５上のＳ
ｔ_ｍ（１）は図７（ｂ）のウエハ８上のＳｔ_ｗ（１）
に、Ｓｔ_ｍ（２）はＳｔ_ｗ（２）に、というようにＳ
ｔ_ｍ（ＳＮ）はＳｔ_ｗ（ＳＮ）へと転写されていく。

【００５８】また、ストライプの数をｎ、一つのストラ
イプ上の分割パターン数をｍとしており、図７（ａ）中
のＳｔ_ｍ（ＳＮ）は、ストライプ番号ＳＮのストライ
プの露光を開始する際のマスクステージ６の初期位置を
示しており、図４中のＢＡで示されたビーム光軸がこの
位置になるようにマスクステージ６を移動させる。

【００５９】同様に図７（ｂ）中のＳｔ_ｗ（ＳＮ）
は、ストライプ番号ＳＮのストライプ上の分割パターン
をウエハ８上に転写される際のウエハステージ９の初期
位置を示しており、新しいストライプ上のパターンの露
光開始時には、図４中のＢＡで示されたビーム光軸がこ
の位置になるようにウエハステージ９が移動される。

【００６０】次に図６に用いられている記号に関して説
明する。

【００６１】ΔＳｗはマスク５上の分割パターン間の梁
幅に相当するウエハ８の上方でのビーム偏向量を、Ｓｗ
はウエハ８の上方でのビーム偏向量を、ｓｉｇｎ（Ｓ
ｗ）はウエハ８の上方でのビーム偏向量の向きを（ただ
し、図７（ａ）及び図７（ｂ）のステージ移動向きと同
様、正方向（＋）への偏向を正（＞０）、負方向（−）
への偏向を負（＜０）とする）、Ｖｍはマスクステージ
速度を、ｓｉｇｎ（Ｖｍ）はマスクステージの移動方向
を（ただし、正負の取り決めは、ｓｉｇｎ（Ｓｗ）と同
じ）、Ｖｗはウエハステージ速度を、ｓｉｇｎ（Ｖｗ）
はウエハステージの移動方向を（ただし、正負の取り決
めは、ｓｉｇｎ（Ｓｗ）と同じ）表わす。なお、Ｖｍ、
Ｖｗ、Ｓｗは向きを含んでおり、正の場合にはＸ軸の正
方向への、負の場合には負方向への動きを示す。

【００６２】以下に、図６のフローチャートの各工程に
ついて説明する。

【００６３】マスクステージ速さ｜Ｖｍ｜、ウエハステ
ージ速さ｜Ｖｗ｜、マスク５上の分割パターン間の梁幅
に相当するウエハ８の上方でのビーム偏向量の絶対値｜
ΔＳ｜を決定する（ステップ１０１）。

【００６４】今、ウエハ８の上方での電子ビームの電流
値をＩ、ウエハ８上の電子ビーム１０の長さをＬｂｙ、
使用するレジストの感度をＳ、光学倍率を１／Ｍとする
時、｜Ｖｗ｜＝Ｉ／（Ｌｂｙ・Ｓ）・・・（１）Ｍ・｜Ｖｓ｜＝｜Ｖｍ｜・・・（２）が成立し、マスクステージ速さ｜Ｖｍ｜とウエハステー
ジ速さ｜Ｖｗ｜とは、（１）式、（２）式より決定され
る。また、例えばマスク５上の梁幅をｓ５６とすればウ
エハ８上でこれに相当する距離ｓｗ５６は、ｓｗ５６＝
ｓ５６／Ｍで与えられ、この場合には｜ΔＳ｜＝ｓ５６
／Ｍで与えられる。これらの値の決定は、装置外のコン
ピュータで計算した結果をネットワークを経由して装置
内のメモリに保存してもよいし、装置コンピュータで計
算してもよい。

【００６５】｜Ｖｍ｜、｜Ｖｗ｜、｜ΔＳ｜が決定され
たら、ステップ１０１で得られた計算値を基に露光を開
始する。

【００６６】まず、ストライプ番号ＳＮ＝０の場合は、
電子ビーム１０はＯＦＦの状態であり（ステップ１０
２）、次に、ウエハ８内の露光すべきチップがすべて露
光終了したか否かを判断し（ステップ１０３）、もし全
て終了していればそのウエハ８の露光は終了（ステップ
１０３ａ）となり、そうでなければ次のチップの露光に
移るべく次の工程へと進む。

【００６７】ウエハステージ９をウエハ８上でチップパ
ターンが露光されるべき位置に移動する（ステップ１０
４）。この位置は例えば、露光チップパターンの中心位
置がビーム光軸と一致する位置である。

【００６８】次に、マスクステージ６をチップ開始初期
位置に移動する（ステップ１０５）。この位置は例え
ば、図７（ａ）のＳｔ−ｍ（１）の近傍がビーム光軸と
なる位置である。

【００６９】ループＬ１はウエハ８上のある一つのチッ
プパターンの露光を実行するループを示す。

【００７０】まず、チップパターンを形成するのに必要
な全てのストライプパターンが露光されたかどうかを判
別する（ステップ１０６、１０７）。

【００７１】次に、ストライプ番号が偶数であるか奇数
であるかを判断する（ステップ１０８）。

【００７２】ストライプ番号が奇数の場合には、マスク
ステージ６の移動方向をＸ軸の負方向とし、ウエハステ
ージ９の移動方向をＸ軸の正方向とし、ウエハ偏向器１
５の偏向量を零にリセットし、ウエハ偏向器１５の偏向
方向をＸ軸の正方向とするための設定をそれぞれ行う
（ステップ１０９）。

【００７３】ストライプ番号が偶数の場合にはステップ
１０９の設定と逆に設定する（ステップ１１０）。

【００７４】次に、マスクステージ６をビーム光軸がマ
スク５上のＳｔ_ｍ（ＳＮ）の位置に来るように、また
ウエハステージ９をビーム光軸がウエハ８上のＳｔ_ｗ
（ＳＮ）の位置に来るように移動する（ステップ１１
１）。これにより、１ストライプ分の露光開始位置にマ
スク５及びウエハ８が位置する事になる。

【００７５】次に、ストライプ上の分割パターン番号Ｂ
Ｎが零にリセットされる（ステップ１１２）。

【００７６】次に、ステップ１０９またはステップ１１
０で設定された方向に、マスクステージ６及びウエハス
テージ８をそれぞれ｜Ｖｍ｜及び｜Ｖｗ｜の速さで連続
移動させる（ステップ１１３）。

【００７７】次に、図５の（３０）で示されるように初
めは零であるウエハ偏向器出力がＯＮされる（ステップ
１１４）。このウエハ偏向器出力は、以降に説明するよ
うに、各分割パターン毎にステップ１２１により、図５
の（３０）〜（３５）に示されている如く、ステップ状
に蓄積されていき、１ストライプ分の露光が終了した時
点でステップ１２３により、図５の（４０）に示されて
いる如く、零にリセットされる。

【００７８】ループＬ２はストライプ上に存在するｍ個
全ての分割パターンの露光を実行し、１ストライプ分の
露光を完了させるためのループを示す。

【００７９】まず、分割パターンを露光するために電子
ビーム１０をＯＮすべき位置かどうかの判断がなされ
（ステップ１１５）、分割パターンが移動してきた後に
電子ビーム１０をＯＮする（ステップ１１６）。この位
置は分割パターン露光の開始位置よりもマスク５の移動
方向に対してやや前方に位置しており、電子ビーム１０
の整定時間経過後に分割パターン露光の開始位置がビー
ム光軸上に到達するように設定する。これは図５の（１
０）〜（１５）で示した位置がこの位置に相当する。

【００８０】次に、分割パターンの他端である分割パタ
ーン露光終了位置にマスクが到達したか否かを判断し
（ステップ１１７）、到達しているなら電子ビーム１０
をＯＦＦして（ステップ１１８）、分割パターン番号Ｂ
Ｎを１だけ増加させる（ステップ１１９）。この位置
は、図５の（２０）〜（２５）で示した位置である。

【００８１】次に、１ストライプ上のｍ個の分割パター
ン全てが露光されたか否かを判断し（ステップ１２
０）、もし、全て露光されていなければ、マスク５上の
梁幅に相当するウエハ８上の偏向量（図５中に示すｓｗ
１２、ｓｗ１２＋ｓｗ２３等）をウエハ偏向器１５に加
えて（ステップ１２１）、ステップ１１５へと戻る。も
し、全て露光されたらなら、マスクステージ６及びウエ
ハステージ９の連続移動を終了後（ステップ１２２）、
ウエハ偏向器１５のビーム偏向量Ｓｗを零にリセットす
ると共にウエハ偏向器出力をＯＦＦして（ステップ１２
３）、ステップ１０６に戻り、次のストライプの露光を
繰り返す。

【００８２】なお、本実施形態ではビームの形状は矩形
として記述したが、矩形以外の形状でもよい。

【００８３】図８は、露光装置のスループット向上のた
め、ビーム形状を円弧型とすることにより、像面湾曲収
差を減少させて露光領域の拡大を図った電子ビーム露光
装置の一例の構成図である。

【００８４】電子銃５１より放射された電子ビーム５２
はコンデンサレンズ５３を経て、アパーチャ５４に形成
されたアパーチャの開口７１により円弧形状に成形され
た後、マスク５５にマスク上での電子ビーム照射域７２
として照射される。その後、収差補正光学系５７、電子
レンズ５８、及び散乱電子制御アパーチャ７５を経て、
ウエハ６４上にマスク５５の分割パターンがウエハ上の
デバイスパターン６３として転写される。ウエハ走査に
て電子ビームが照射される領域７４は円弧形状であり、
このように円弧型にすることで一度に露光可能なストラ
イプ幅を増加できるため、スループット向上には特に有
利である。この装置の場合、電子光学系の軸５１ａと円
弧ビームの位置とはずれるが、偏向しない時の円弧ビー
ムの位置を図４のＢＡに相当する位置と考えれば、本実
施形態での説明は、円弧ビームを使用した露光装置の場
合にも適用できる。

【００８５】なお、本実施形態ではストライプ毎にマス
クステージ６及びウエハステージ９の移動方向を変更し
たが、必ずしもこうする必要はなく常に同一移動方向と
してもよいが、ステージの無駄な動きを減少させスルー
プットを向上させるには、本実施形態のようにストライ
プ毎に、ステージの移動方向を変更する方が効果があ
る。

【００８６】また、本実施形態ではマスク５の梁上に電
子ビーム１０が位置する時には、電子ビーム１０が遮断
されウエハ８に到達しないため、各分割パターン毎の電
子ビーム１０のＯＮ／ＯＦＦは必ずしも必要ではない
が、マスク５の不必要な加熱を防止し熱歪を極力抑える
ためや、何らかの原因による異常露光を防止する観点か
らは、電子ビーム１０のＯＮ／ＯＦＦを実行した方が好
ましい。

【００８７】以上のように、高速応答性が良く、また高
位置精度が得られるウエハ偏向器１５を用いて、ウエハ
８の上方での電子ビーム１０の偏向量を適切に制御する
ことにより、機械的繋ぎ制御においてステージの加減速
時に発生する振動問題や機械的制御応答性の悪さに起因
するパターン繋ぎ精度の低下を防止すると共に、より容
易に、かつ、精度良く同一ストライプ内の分割パターン
をウエハ８上で繋ぐことが可能となった。

【００８８】（第２の実施形態）本実施形態では、第１
の実施形態の同一ストライプ内の分割パターンよりもパ
ターン数が多い場合に適した荷電ビーム粒子転写装置及
びマスクパターン転写方法に関して説明する。

【００８９】すなわち、第１の実施形態では、マスク上
の梁幅分に相当するビーム偏向量を蓄積させながら分割
パターンをウエハ上で繋ぐ転写装置及び転写方法を説明
したが、本実施形態ではビーム偏向量を蓄積しない転写
装置及び転写方法に関して説明する。

【００９０】図９に、本発明の第２の実施形態のマスク
パターン転写装置の概略構成図を示す。

【００９１】マスク１５５の上方で電子ビーム１６０を
偏向させるマスク偏向器１６６及びマスク偏向器１６７
が新たに存在することを除けば、図１の構成と同じであ
る。したがって、図１と同様に、電子源１５１、成型ア
パーチャ１５２、ブランカ１５３、ブランキングアパー
チャ１５４、第１のコンデンサレンズ１６１、及び第２
のコンデンサレンズ１６２により、マスク１５５に荷電
ビームである電子ビーム１６０を照射する照射手段が形
成されており、このマスク１５０への電子ビーム１６０
の照射手段は、電子ビーム１６０をＯＮ／ＯＦＦするこ
とが可能である。

【００９２】電子源１５１から放射される電子ビーム１
６０は、まず、マスク１５５の上方でマスク偏向器１６
６により矢印Ｃで示されるマスクステージ１５６の連続
移動方向と逆方向に偏向され、その後、マスク１５５を
透過した電子ビーム１６０の光軸はマスク偏向器１６７
により元の電子源１５１の光軸へと戻される。

【００９３】その後、さらに、マスク１５５の各分割パ
ターンは、矢印Ｄで示されるマスクステージ１５６と逆
向きに連続移動するウエハステージ１５９上のウエハ１
５８に、第１の投影レンズ１６３及び第２の投影レンズ
１６４により縮小転写されるが、その際、電子ビーム１
６０はウエハ偏向器１６５により各分割パターンの露光
の度にウエハステージ１５９の連続移動方向と逆方向に
連続偏向される。

【００９４】図１０に第２の実施形態の制御ブロック図
を示す。

【００９５】基本構成は第１の実施形態の図２に示した
制御ブロックと同じであるが、マスク偏向器１６６及び
マスク偏向器１６７の電子ビーム１６０の偏向量を制御
するマスク用偏向制御回路１７０、及びマスクステージ
１５６の位置誤差等による電子ビーム１６０の位置を修
正するマスク用偏向位置補正回路１７１がさらに設けら
れている。

【００９６】次に、図１１（ａ）〜図１１（ｅ）に、マ
スク１５５上に形成された、梁幅ｓ５６を有する分割パ
ターンＭ２６と分割パターンＭ２５とがウエハ１５８上
で繋がれる様子を示す。

【００９７】なお、図１１（ａ）〜図１１（ｅ）中の記
号は第１の実施形態の図４で示したものと同じであるた
め、説明は省略する。

【００９８】ウエハ１５８上への分割パターンＭ２６の
露光が開始され（図１１（ａ））、マスク１５５および
ウエハ１５８の相対移動に伴い、分割パターンＭ２６が
ウエハ１５８上に被転写分割パターンＷ２６として露光
されていく（図１１（ｂ））。この際、マスク１５５の
上方及びウエハ１５８の上方でのビーム偏向量は同一分
割パターンＭ２６の露光開始から終了まで、時間と共に
増加していく。本実施形態では、図９に示したように、
マスク１５５の上方ではマスク偏向器１６６によりマス
ク１５５の連続移動方向と逆方向に電子ビーム１６０を
偏向し、ウエハ１５８の上方ではウエハ偏向器１６５に
よりウエハ１５８の連続移動方向と逆方向に電子ビーム
１６０を偏向する。

【００９９】分割パターンＭ２６の全てがウエハ１５８
上に被転写分割パターンＷ２６として露光された時点で
分割パターンＭ２６の露光が終了し（図１１（ｃ））、
その直後に、マスク１５５の上方及びウエハ１５８の上
方のビーム偏向量は供に零にリセットされ、次の分割パ
ターンＭ２５の露光開始を待つ。すなわち、図１１
（ｃ）の状態で、電子ビーム１６０がウエハステージ１
５９の移動方向と逆方向にｓｗだけ偏向されているの
で、ウエハ１５８上の露光された被転写分割パターンＷ
２６の幅が次の分割パターンの露光開始位置である図１
１（ｄ）の位置に移動するまでの間に、ビームブランキ
ング、マスク偏向器１６６、マスク偏向器１６７、及び
ウエハ偏向器１６５への出力のリセットが実行される。

【０１００】続いて、次の分割パターンＭ２５がウエハ
１５８上でパターン被転写分割パターンＷ２５として既
に露光されている被転写分割パターンＷ２６に繋がれて
露光される（図１１（ｅ））。

【０１０１】以上では、説明の簡単化のため、ビーム幅
については省略してきたが、次に、ビーム幅まで考慮し
た系での制御の一例について、分割パターンＭ２６がウ
エハ１５８上に被転写分割パターンＷ２６として露光さ
れている状態を示す図１２（ａ）〜図１２（ｄ）、図１
２（ｃ）の詳細図である図１３を参照しながら説明す
る。

【０１０２】なお、図１２（ａ）〜図１２（ｄ）で、マ
スクステージ１５６及びウエハステージ１５９はＸ軸に
沿って移動し、（＋）はＸ軸の正の移動方向を、（−）
はＸ軸の負の移動方向をそれぞれ示す。

【０１０３】ウエハ１５８上への分割パターンＭ２６の
露光が開始され（図１２（ａ））、マスク１５５および
ウエハ１５８の相対移動に伴い、分割パターンＭ２６が
ウエハ１５８上に被分割パターンである被転写分割パタ
ーンＷ２６として露光されていく（図１２（ｂ））。

【０１０４】露光が終了すると（図１２（ｃ））、その
直後に電子ビーム１６０はブランキングされ、ビーム偏
向量は零に戻される。この時ウエハ１５８上では、被転
写分割パターンＷ２６の最終端は図１２（ｃ）のｓｗで
示される距離だけウエハ１５８の移動方向と逆向きに位
置しているため、被転写分割パターンＷ２６の露光最終
端が、次の被転写分割パターンＷ２５の露光開始端の位
置に移動するまで、つまり図１２（ｄ）の位置関係にな
るまで余裕時間ができる。この余裕時間を、マスク１５
５上において、分割パターンＭ２６の転写が終了した図
１２（ｃ）から、分割パターンＭ２５の転写が開始する
図１２（ｄ）の位置関係になるまでの時間、つまり同一
ストライプ上の分割パターン間の梁幅（より正しくは、
梁幅−ビーム幅）をマスク１５５が移動するのに必要な
時間と等しくなるように制御する。なお、この制御の詳
細に関しては後述することとする。

【０１０５】続いて、次の分割パターンの露光が開始さ
れ（図１２（ｄ））、次の分割パターンであるＭ２５以
降に対して、上述の図１２（ａ）〜図１２（ｃ）で実施
したことと同じことを繰り返すことで、電子ビーム１６
０の偏向量を蓄積せずにウエハ１５８上で分割パターン
を繋いでいくことができる。

【０１０６】図１３は、図１２（ｃ）の位置における寸
法の詳細を示したものである。

【０１０７】ただし、マスク速度をＶｍ、マスク１５５
上のビーム偏向速度をＶｍｓ、ウエハ速度をＶｗ、ウエ
ハ１５８上のビーム偏向速度をＶｗｓ、マスク１５５上
のビーム幅をＷｂｍ、ウエハ１５８上のビーム幅をＷｂ
ｗ、光学倍率を１／Ｍ、マスク１５５上及びウエハ１５
８上で電子ビーム１６０が偏向される時間をｔｓ、マス
ク１５５上の分割パターンの長さをＬｐ、マスク１５５
上における分割パターン間の梁幅をＬｓ、レジスト感度
をＳ、ウエハ１５８上のビーム電流値をＩ、ウエハ１５
８上のビームの長さをＬｂｙとし、Ｖｍ、Ｖｍｓ、Ｖ
ｗ、Ｖｗｓの符号は、Ｘの正の向きの時を正、負の向き
の時を負としている。

【０１０８】この時、例えば次式が成立するようにシス
テムを制御すればよい。

【０１０９】 (−Vms＋Vm)・ts=Lp＋Wbm …（３） (Lp＋Wbm)/M＝(−Vw＋Vws)・ts …（４） (Ls−Wbm−Vms・ts)/Vm＝(ts・Vws−Wbw)/(−Vw) …（５） −Vw＋Vws＝I/(Lby・S) …（６） Wbm＝M・Wbw …（７）（ただし、Ｌｓ＞Ｗｂｍ）

【０１１０】（３）式は、マスク１５５上において時間
ｔｓの間に、分割パターンの長さとマスク１５５上のビ
ーム幅との和に等しい距離だけ、電子ビーム１６０をマ
スク１５５に対して相対的に動かすことを表わす。
（３）式は、図１３のの値が分割パターンの長さＬｐ
に等しいということと等価である。

【０１１１】（４）式は、（３）式より(−Vms＋Vm)/M
＝−Vw＋Vwsと等価であり、これは、ウエハ１５８上
で、電子ビーム１６０がウエハ１５８に対して相対的に
移動する単位時間当たりの距離が、マスク１５５上で、
電子ビーム１６０がマスク１５５に対して相対的に移動
する単位時間当たりの距離の光学倍率倍に等しいことを
表わす。（４）式は、図１３のの値の光学倍率倍が図
１３のの値に等しいという事と等価である。

【０１１２】（５）式は、マスク１５５上における、あ
る分割パターン（仮にＭ２６とする）の転写終了から、
次の分割パターン（仮にＭ２５とする）の転写開始まで
の機械的マスク移動時間が、ウエハ１５８上における対
応するパターン（被転写分割パターンＷ２６）の転写終
了から、次の対応するパターン（被転写分割パターンＷ
２５）の転写開始迄の機械的ウエハ移動時間に等しいと
いうことを表わす。（５）式は、図１３のの距離だけ
マスクが機械的に移動するのに要する時間と、図１３の
の距離だけウエハが機械的に移動するのに要する時間
とが等しいということと等価である。

【０１１３】（６）式は、使用するレジストの感度に相
当するドーズ量をウエハ１５８上で得るための関係式で
ある。

【０１１４】（７）式は、システムの電子光学系からき
まる関係式である。

【０１１５】これら（３）式〜（７）式を満たすパラメ
ータで、システム制御することが可能であり、各パラメ
ータの決定手順例を次に示す。

【０１１６】（３）〜（７）式中の変数の内、Ｗｂｍ、
Ｍ、Ｗｂｗ、Ｉ、Ｌｂｙの５つは、パターン解像度及び
精度が許容値以下となる条件下で、最大のスループット
が得られるように設計された電子光学系から決定され
る。また、Ｓは使用するレジストから決まる値である。
更にＬｐ、Ｌｓは主としてパターン解像度及び精度から
要求されるマスクの機械的強度、熱的歪等から決定され
る。

【０１１７】以上の観点からＷｍｂ、Ｍ、Ｗｂｗ、Ｉ、
Ｌｂｙ、Ｓ、Ｌｐ、Ｌｓの８つの変数の値が与えられた
場合の５つの未知数Ｖｍ、Ｖｍｓ、Ｖｗ、Ｖｗｓ、ｔｓ
を（３）式〜（６）式の４つの式から決める、制御変数
の決定の典型的な例といえる。

【０１１８】ウエハ１５８上において分割パターンを繋
ぐためには、Ｖｗｓ＞０となる条件、つまり（６）式よ
りＶｗ＋Ｉ／（Ｌｂｙ・Ｓ）＞０なる条件が必要である
ので、この条件を満たす範囲で任意のＶｗを仮のＶｗ候
補とすることができる。この仮のＶｗ候補値を使って、
（３）式〜（６）式の４つの式からＶｍ、Ｖｍｓ、Ｖｗ
ｓ、ｔｓの４つの変数を一意的に決定できる。最終的に
は、仮のＶｗ候補とそれを基に決定したＶｍ、Ｖｍｓ、
Ｖｗｓ、ｔｓの計５つの変数値の組の内、露光システム
の制御に適した組の変数値を使用すればよい。

【０１１９】このようにして求められた本実施形態の数
値例を表１に示す。

【０１２０】表１中、偏向距離は偏向スピード（Ｖｗｓ
またはＶｍｓ）と偏向時間ｔｓとの積を示す。

【０１２１】

【表１】

【０１２２】ただし、Ｍ＝４、Ｗｂｗ＝０．１［ｍ
ｍ］、Ｌｂｙ＝３［ｍｍ］、Ｌｐ＝１０［ｍｍ］、Ｌｓ
＝３［ｍｍ］、Ｓ＝３［ｕＣ／ｃｍ²］である。

【０１２３】次に、図１４に、本実施形態におけるウエ
ハ偏向器１６５によるビーム偏向量とビーム光軸のマス
ク１５５上の位置との関係を示す。

【０１２４】縦軸は、マスク偏向器１６６、マスク偏向
器１６７、及びウエハ偏向器１６５によるビーム偏向量
を表わしている。

【０１２５】各分割パターン露光中は、マスク偏向器１
６６、マスク偏向器１６７、及びウエハ偏向器１６５に
よるビーム偏向量は時間とともに増加するが、分割パタ
ーンの露光が終了すると各ビーム偏向量は零に戻り偏向
量は蓄積されない。

【０１２６】図１５に本実施形態におけるウエハ露光の
フローチャートを示す。

【０１２７】なお、図１５中の記号は第１の実施形態の
場合と同じであるので、ここでは図６及び図７には出て
こなかった、本実施形態で新たに用いられる記号のみ説
明する。

【０１２８】Ｓｍはマスク偏向器１６６によるマスク１
５５上のビーム偏向量、ｓｉｇｎ（Ｓｍ）はマスク偏向
器１６６によるマスク上ビーム偏向量の方向、Ｖｍｓは
マスク偏向器１６６によるマスク１５５上のビーム偏向
速度（よって経過時間をｔとすればＳｍ＝∫Ｖｍｓｄ
ｔ）、Ｖｗｓはウエハ偏向器１６５によるウエハ１５８
上のビーム偏向速度（よって経過時間をｔとすればＳ
ｗ＝∫Ｖｗｓｄｔ）である。

【０１２９】以下に、本実施形態のウエハの露光工程を
図７及び図１５を用いて説明する。

【０１３０】マスクステージ速さ｜Ｖｍ｜、ウエハステ
ージ速さ｜Ｖｗ｜、マスク偏向器によるマスク上でのビ
ーム偏向速さ｜Ｖｍｓ｜、及びウエハ偏向器によるウエ
ハ上でのビーム偏向速さ｜Ｖｗｓ｜を決定する（ステッ
プ２０１）。これらの値の決定は、（３）式〜（７）式
を満たすように、装置外のコンピュータで計算した結果
をネットワークを経由して装置内のメモリに保存しても
よいし、装置コンピュータで計算してもよい。

【０１３１】ステップ２０１で得られた計算値を基に露
光を開始する。

【０１３２】ステップ２０２〜ステップ２０８は、第１
の実施形態の図６のステップ１０２〜ステップ１０８に
対応する工程である。

【０１３３】すなわち、ストライプ番号ＳＮ＝０の場合
は、電子ビーム１６０はＯＦＦの状態であり（ステップ
２０２）、次に、ウエハ１５８内の露光すべきチップが
すべて露光終了したか否かを判断し（ステップ２０
３）、もし全て終了していればそのウエハ１５８の露光
は終了（ステップ２０３ａ）となり、そうでなければ次
のチップの露光に移るべく次の工程へと進む。

【０１３４】ウエハステージ１５９をウエハ１５８上で
チップパターンが露光されるべき位置に移動する（ステ
ップ２０４）。この位置は例えば、露光チップパターン
の中心位置がビーム光軸と一致する位置である。

【０１３５】次に、マスクステージ１５６をチップ開始
初期位置に移動する（ステップ２０５）。この位置は例
えば、図７（ａ）におけるＳｔ−ｍ（１）の位置の近傍
がビーム光軸となる位置である。

【０１３６】次に、ステップ２０８で判断したストライ
プ番号が奇数の場合には、マスクステージ１５６の移動
方向をＸ軸の負方向に、ウエハステージ１５９の移動方
向をＸ軸の正方向に、マスク偏向器１６６及びウエハ偏
向器１６５の偏向量を零にリセットし、ウエハ偏向器１
６７の偏向方向をＸ軸の負方向に、マスク偏向器１６６
の偏向方向をＸ軸の正方向にと、それぞれ設定する（ス
テップ２０９）。

【０１３７】ストライプ番号が偶数の場合には逆方向に
設定する（ステップ２１０）。

【０１３８】ステップ２１１〜ステップ２１３は、第１
の実施形態の図６のステップ１１１〜ステップ１１３に
対応する工程である。

【０１３９】すなわち、マスクステージ１５６をビーム
光軸がマスク１５５上のＳｔ_ｍ（ＳＮ）の位置に来る
ように、またウエハステージ１５９をビーム光軸がウエ
ハ上のＳｔ_ｗ（ＳＮ）の位置に来るように移動させる
（ステップ１１１）。これにより、１ストライプ分の露
光開始位置にマスク１５５及びウエハ１５８が位置する
ことになる。

【０１４０】次に、ストライプ上の分割パターン番号Ｂ
Ｎが零にリセットされる（ステップ２１２）。

【０１４１】次に、ステップ２０９またはステップ２１
０で設定された方向に、マスクステージ１５６及びウエ
ハステージ１５９をそれぞれ｜Ｖｍ｜及び｜Ｖｗ｜の速
さで連続移動を開始させる（ステップ２１３）。

【０１４２】ループＬ２２は或るストライプ上に存在す
るｍ個全ての分割パターンの露光を実行し、１ストライ
プ分の露光を完了させるためのループを示す。

【０１４３】なお、ステップ２１４〜ステップ２１６は
第１の実施形態の図６のステップ１１５〜ステップ１１
７に対応する工程である。

【０１４４】まず、分割パターンを露光するために電子
ビーム１６０をＯＮすべき位置かどうかを判断し（ステ
ップ２１４）、分割パターンが移動してきた後に電子ビ
ーム１６０をＯＮする（ステップ２１５）。この位置は
分割パターン露光の開始位置よりもマスク１５５の移動
方向に対してやや前方に位置しており、電子ビーム１６
０の整定時間経過後に分割パターン露光の開始位置がビ
ーム光軸上に到達するように設定する。これは図１４の
（１０）〜（１５）で示した位置がこの位置に相当す
る。

【０１４５】次に分割パターンの露光開始端である分割
パターン露光開始位置にマスクが到達したか否かを判断
し（ステップ２１６）、到達したらマスク偏向器１６６
でマスク１５５の上方でのビーム偏向を偏向速度Ｖｍｓ
で開始する（ステップ２１７）と同時にウエハ偏向器１
６５でウエハ１５８の上方でのビーム偏向を偏向速度Ｖ
ｗｓで開始する（ステップ２１８）。これは図１４の
（７０）〜（７５）で示した位置がこの位置に相当す
る。今、偏向速度Ｖｗｓ、Ｖｍｓが一定値の場合には、
各ビーム偏向量は図１４の（３０）〜（３５）で示した
ように直線的に変化する。

【０１４６】次に、分割パターンの他端である分割パタ
ーン露光終了位置にマスクが到達したか否かを判断し
（ステップ２１９）、到達したらビームをＯＦＦして
（ステップ２２０）、マスク偏向器１６６及びウエハ偏
向器１６５の偏向量を零にリセットし（ステップ２２
１）、分割パターン番号ＢＮを１だけ増加させる（ステ
ップ２２２）。これは図１４の（２０）〜（２５）で示
した位置であり、これによりマスク偏向器１６６及びウ
エハ偏向器１６５による各偏向量は図１４中の（８０）
〜（８５）に示したように各分割パターンの露光終了時
に零に戻る。このため、図１４に示すように、マスク偏
向器１６６及びウエハ偏向器１６５による各偏向量は、
偏向速度が一定値の場合には蓄積されずに鋸歯状とな
る。

【０１４７】１ストライプ上のｍ個の分割パターン全て
が露光されたか否かを判断し（ステップ２２３）、も
し、全て露光されていなければ、ステップ２１４にて次
の分割パターン用のビームＯＮ位置にマスク１５５が移
動してくるのを待つ。もし全て露光されたらマスクステ
ージ１５６及びウエハステージ１５９の連続移動を終了
（ステップ２２４）後、ステップ２０６に戻り、次のス
トライプの露光を繰り返す。

【０１４８】本実施形態では、図１１（ｃ）で示したよ
うに露光が終了した直後にマスク偏向器出力が零となる
ため、ビームをＯＦＦしなければ、ビームが分割パター
ンＭ２６を横切る事態が発生することとなり、正しい転
写が行えない。従って、ビームブランキングは必須であ
る。

【０１４９】本実施形態のように、マスク１５５上で、
マスクステージ１５６の移動向きと逆向きに電子ビーム
１６０を偏向させた場合、同じ向きに偏向させた場合に
比して、マスクステージ１５６の速度を低くすることが
できるため、振動に起因する精度悪化を減少する効果が
あり、特に精度を重視したい場合に有効である。

【０１５０】ステージの連続移動やビームの連続偏向
は、それらの速度変化を含んでいる。例えば、分割パタ
ーンのパターン密度変化に従ってビーム電流を変化させ
てクーロン効果によるビームボケを抑制する場合、上記
（６）式から明らかなように、ウエハ１５８上における
露光量を一定にするためには、ウエハ速度Ｖｗとウエハ
１５８上におけるビーム偏向速度Ｖｗｓとを変更しなけ
ればならない事態も生ずる。これは、（３）式及び
（５）式よりマスク速度Ｖｍとマスク１５５の上方での
ビーム偏向速度Ｖｍｓの変更をも意味する。このよう
に、マスクステージ１５６及びウエハステージ１５９の
連続移動や、マスク１５５の上方及びウエハ１５８の上
方での電子ビーム１６０の連続偏向は、その速度は必ず
しも一定では無く、徐々に変化する場合を包含する。し
かし、例えばマスクステージ１５６やウエハステージ１
５９の速度を変化させたり、マスク偏向器１６６やウエ
ハ偏向器１６５の偏向速度を変化させる制御よりも、一
定速度における制御の方が精度よく容易であるため、可
能な限り一定速度で行う方が好ましい。

【０１５１】なお、本実施形態では、ビーム形状を矩形
として記述したが、第１の実施形態と同様にスループッ
ト向上を図った円弧型ビームの場合にも適用可能であ
る。

【０１５２】以上の通り、同一ストライプ内の分割パタ
ーン数が多い場合に本実施形態は特に有効であり、第１
の実施形態と同様にパターン繋ぎ精度を低下させること
なく、所望のパターンを得ることができる。

【０１５３】（第３の実施形態）図１６に本発明の第３
の実施形態の荷電ビーム粒子転写装置の概略構成を示
す。

【０１５４】本実施形態の荷電ビーム粒子転写装置の構
成は、マスク偏向器２６６及びマスク偏向器２６７によ
る電子ビーム２６０の偏向方向が、第２の実施形態と反
対、すなわち、マスク偏向器２６６による偏向方向がマ
スクステージ２５６の移動方向と同じである点が異なる
以外は、基本的に第２の実施形態の図９に示したものと
同様である。よって、詳細の説明は省略する。

【０１５５】また、本実施形態の制御ブロックは第２の
実施形態の図１０と同様である。

【０１５６】次に、図１７（ａ）〜図１７（ｅ）に、梁
幅ｓ５６を有する分割パターンＭ２６と分割パターンＭ
２５とがウエハ１５８上で繋がれる様子を示す。

【０１５７】図１７（ａ）〜図１７（ｅ）に示す状況も
マスク２５５上のビーム偏向方向がマスク２５５の移動
方向を示す矢印Ｍと同一方向である点が異なる点以外は
基本的に第２の実施形態の図１１（ａ）〜図１１（ｅ）
に示した状況と同じであるため、詳細の説明は省略す
る。

【０１５８】次に、図１８に、本実施形態におけるウエ
ハ偏向器２６５によるビーム偏向量とビーム光軸のマス
ク２５５上の位置との関係を示す。

【０１５９】この関係もマスク２５５上のビーム偏向方
向が図１４に示した方向と反対である以外は同様であ
り、ビーム偏向量の蓄積はない。

【０１６０】次に、図１９に本実施形態のウエハの露光
工程のフローチャートを図１９に示す。

【０１６１】ステップ３０９及びステップ３１０のｓｉ
ｇｎ（Ｓｍ）の符号が、第２の実施形態の図１５に示し
たフローチャートのステップ２０９及びステップ２１０
と逆になる以外は図１５と同じであるため詳細の説明は
省略する。

【０１６２】次に本実施形態の露光に関する数値例を表
２に示す。

【０１６３】

【表２】

【０１６４】ただし、Ｍ＝４、Ｗｂｗ＝０．１［ｍ
ｍ］、Ｌｂｙ＝３［ｍｍ］、Ｌｐ＝１０［ｍｍ］、Ｌｓ
＝３［ｍｍ］、Ｓ＝３［ｕＣ／ｃｍ²］である。

【０１６５】本実施形態では、第２の実施形態のように
露光終了直後にビーム偏向量が零にリセットされること
で分割パターンＭ２６を横切ることがないため、各分割
パターン毎のビームのＯＮ／ＯＦＦは必ずしも必要では
ないが、マスク２５５の不必要な加熱を防止し、熱歪を
極力抑える観点からは、実行した方が好ましい。

【０１６６】また、本実施形態でも、電子ビーム２６０
の形状は、矩形以外に第１の実施形態と同様にスループ
ット向上を図った円弧型ビームの場合にも適用可能であ
る。

【０１６７】以上の通り、本実施形態の場合、マスクス
テージ２５６とウエハステージ２５９とのステージスピ
ードを速く設定することができ、よってスループットを
向上させることができる。このため、ビーム偏向量を蓄
積させず、かつ、スループットを重視する場合には有効
であり、本実施形態も第１及び第２の実施形態と同様に
パターン繋ぎ精度を低下させることなく、所望のパター
ンを得ることができた。

【０１６８】（第４の実施形態）図２０に本発明の第４
の実施形態の荷電ビーム粒子転写装置の概略構成を示
す。

【０１６９】本実施形態の荷電ビーム粒子転写装置は、
ウエハ偏向器３６５による電子ビーム３６０の偏向方向
がウエハステージ３５９と同方向に偏向させる点以外
は、装置の構成においては第１の実施形態に示した装置
と同様であるため、詳細の説明は省略する。

【０１７０】また、本実施形態の制御ブロック図も第１
の実施形態の図２と同様である。

【０１７１】次に、図２１（ａ）〜図２１（ｅ）に、梁
幅ｓ５６を有する分割パターンＭ２６と分割パターンＭ
２５とがウエハ１５８上で繋がれる様子を示す。

【０１７２】なお、図２１中の記号は第１の実施形態の
図４で示したものと同じであるため、説明は省略する。

【０１７３】図２１（ａ）は、分割パターンＭ２６がウ
エハ１５８上へと露光される、露光開始の瞬間を示す。

【０１７４】図２１（ｂ）は、分割パターンＭ２６がウ
エハ３５５上に被転写分割パターンＷ２６として露光さ
れている状態を示し、ウエハ３５８の上方でのビーム偏
向量は同一分割パターンＭ２６の露光開始から終了ま
で、時間と共に増加していく。本実施形態では、図２０
に示したように、ウエハ３５８の上方でウエハ偏向器３
６５によりウエハ３５８の連続移動方向と逆方向に電子
ビーム３６０が偏向される。

【０１７５】図２１（ｃ）は分割パターンＭ２６の露光
終了の瞬間を示す。分割パターンＭ２６の露光が終了し
た図２１（ｃ）の直後に、マスク３５５上及びウエハ３
５８上のビーム偏向量は供に零に戻され、次の分割パタ
ーンＭ２５の露光開始を待つ。

【０１７６】図２１（ｄ）は、次の分割パターンの露光
が開始された瞬間を示す。図２１（ｃ）で、ビームがス
テージの向きと逆方向にｓｗだけ偏向されているので、
ウエハ３５８上の露光されたパターン被転写分割パター
ンＷ２６の幅が次の分割パターンの露光開始位置である
図２１（ｄ）の位置に移動するまでの間に、ビームブラ
ンキング及びウエハ偏向器３６５への出力のリセットを
実行する。

【０１７７】図２１（ｅ）は、次の分割パターンＭ２５
がウエハ上でパターン被転写分割パターンＷ２５として
既に露光されているパターン被転写分割パターンＷ２６
に繋がれている状態を示す。

【０１７８】この時のマスク偏向器及びウエハ偏向器３
６５によるビーム偏向量のタイミングを図２２に示す。
本実施形態も第２及び第３の実施形態と同様に分割パタ
ーン毎にビーム偏向量が零にリセットされるのでビーム
偏向量の蓄積は無い。

【０１７９】図２３に第４の実施形態におけるウエハ露
光のフローチャートを示す。

【０１８０】本実施形態のウエハ露光のフローチャート
は、基本的に第１の実施形態の図６に示したフローチャ
ートとほぼ同様であるが、以下の点が異なる。

【０１８１】まず、図６のステップ１０１に対応する工
程では、ビーム偏向量の絶対値｜ΔＳ｜の代わりにウエ
ハ偏向器３６５によるウエハ３５８の上方でのビーム偏
向速さ｜Ｖｗｓ｜の決定がなされる（ステップ４０１）
点が異なる。

【０１８２】また、第１の実施形態ではステップ１０８
でストライプ番号が偶数であるか奇数であるかの判断が
なされた後、奇数であった場合、ステップ１０９でウエ
ハ偏向器１５の偏向方向をＸ軸の正方向に設定され、偶
数の場合は、ステップ１１０で負に設定されるのに対
し、本実施形態では、ストライプ番号が偶数であるか奇
数であるかの判断（ステップ４０８）がなされた後、奇
数の場合、ウエハ偏向器３６５の偏向方向が負方向に設
定され（ステップ４０９）、また偶数の場合は正方向に
設定され（ステップ４１０）、第１の実施形態の場合と
は逆方向に偏向される。

【０１８３】さらに、第１の実施形態ではウエハ偏向器
１５のビーム偏向量Ｓｗを零にリセットするステップ１
２３が、ステップ１２０で１ストライプ上のｍ個の分割
パターン全てが露光されたと判断され、ループＬ２から
抜け出た、マスクステージ６及びウエハステージ９の連
続移動の終了後（ステップ１２２）になされるのに対し
て、本実施形態では、あるストライプ上に存在するｍ個
全ての分割パターンの露光を実行し、１ストライプ分の
露光を完了させるためのループを示すループＬ４２内
で、ウエハ偏向器３６５のビーム偏向量Ｓｗのリセット
が行われている（ステップ４２０）。このように分割パ
ターンの露光終了毎にビーム偏向量のリセットを行うた
め、図２２に示すように偏向速度が一定値の場合には鋸
歯状となり、ビーム偏向量は蓄積されない。

【０１８４】本実施形態では、第２の実施形態で説明し
た変数の内、Ｖｍｓが０であるため、Ｗｍｂ、Ｍ、Ｗｂ
ｗ、Ｉ、Ｌｂｙ、Ｓ、Ｌｐ、Ｌｓの８つの変数値が与え
られた場合の４つの未知数Ｖｍ、Ｖｗ、Ｖｗｓ、ｔｓ
を、Ｖｍｓ＝０とおいた（３）式〜（６）式の４つの式
から決める、制御変数の決定の典型的な例といえる。こ
の場合には第２の実施形態の場合と異なり、Ｖｍ、Ｖ
ｗ、Ｖｗｓ、ｔｓの４つの変数は一意的に決定される。

【０１８５】このようにして求められた本実施形態の数
値例を表３に示す。

【０１８６】

【表３】

【０１８７】ただし、Ｍ＝４、Ｗｂｗ＝０．１［ｍ
ｍ］、Ｌｂｙ＝３［ｍｍ］、Ｌｐ＝１０［ｍｍ］、Ｌｓ
＝３［ｍｍ］、Ｓ＝３［ｕＣ／ｃｍ²］である。

【０１８８】本実施形態の場合、マスク偏向がないため
システムが単純となりシステム制御が容易となる。

【０１８９】なお、本実施形態では各分割パターン事の
ビームのＯＮ／ＯＦＦは必ずしも必要ではないが、マス
クの不必要な加熱を防止し、熱歪を極力抑える観点から
は、実行した方が好ましい。

【０１９０】また、ビーム形状を矩形として記述した
が、第１の実施形態と同様にスループット向上を図った
円弧型ビームの場合にも適用可能である。

【０１９１】以上の通り、本実施形態の場合、マスク３
５５に照射される電子ビーム３６０に対する偏向がなさ
れない分、シンプルな構成で、第１ないし第３の実施形
態と同様にパターン繋ぎ精度を低下させることなく、所
望のパターンを得ることができる。

【０１９２】次に上記説明した露光装置を利用した半導
体デバイスの製造方法の実施形態を説明する。図２４は
半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、ある
いは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造フローを示す。ステ
ップ５０１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計
をおこなう。ステップ５０２（マスク製作）では設計し
た回路パターンを形成したマスクを製作する。

【０１９３】一方、ステップ５０３（ウエハ製造）では
シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ
５０４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意
したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によっ
てウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５０
５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ５０４によ
って作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程
であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディン
グ）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含
む。

【０１９４】ステップ５０６（検査）ではステップ５０
５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久
性テスト等の検査をおこなう。こうした工程を経て半導
体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ５０７）さ
れる。

【０１９５】図２５は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ５１１（酸化）ではウエハの表面を
酸化させる。ステップ５１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面
に絶縁膜を形成する。

【０１９６】ステップ５１３（電極形成）ではウエハ上
に電極を蒸着によって形成する。ステップ５１４（イオ
ン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ５
１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。
ステップ５１６（露光）では上記説明した露光装置によ
ってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。

【０１９７】ステップ５１７（現像）では露光したウエ
ハを現像する。ステップ５１８（エッチング）では現像
したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ５１９
（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となった
レジストを取り除く。これらのステップを繰り返しおこ
なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形
成される。

【０１９８】本実施形態の製造方法を用いれば、従来は
製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを容易に製
造することができる。

【０１９９】

【発明の効果】以上説明した通り本発明のマスクパター
ン転写方法によれば、転写マスク及び被転写物が連続的
に相対移動するため、転写マスク及び被転写物の加減速
により生じる振動問題あるいは機械的制御応答性の低さ
を除去できる。また、分割パターンを透過した荷電ビー
ムの偏向の設定がなされるため、梁を挟んで配列された
転写マスク上の分割パターンを被転写物上で繋ぎあわせ
る偏向を設定することで、分割パターンを被転写物上で
繋ぎあわせて所望のパターンを得ることができる。

【０２００】さらに、偏向方向を転写マスクの移動方向
と同方向に設定することで転写マスクの移動速度を遅く
することができ、これは振動に起因する精度悪化を減少
する効果があるため、特に精度を重視したい場合に有効
となる。

【０２０１】また、さらに、偏向方向を転写マスクの移
動方向と逆方向に設定することで転写マスクの移動速度
を速くすることができ、これはスループットを向上させ
る効果があるため、スループットを重視する場合には有
効である。

【０２０２】以上により、パターンの繋ぎ精度を低下さ
せることなく、スループットの向上が図ることができ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態のマスクパターン転写
装置の概略構成図である。

【図２】図１に示した本発明の第１の実施形態のマスク
パターン転写装置の制御ブロック図である。

【図３】マスク上の分割パターンの配列状況及び電子ビ
ームによるウエハへの分割パターンの転写状況の一例を
示す図である。

【図４】本発明の第１の実施形態のマスク上の分割パタ
ーンがウエハ上で繋がれる様子を示す図である。

【図５】本発明の第１の実施形態のウエハ偏向器による
ビーム偏向量とビーム光軸のマスク上の位置との関係を
示す図である。

【図６】本発明の第１の実施形態のウエハ露光に関する
フローチャートである。

【図７】マスク上の分割パターン配列及びマスク上の分
割パターンが露光によりウエハ上に転写配列された状況
を示す図である。

【図８】本発明の第１の実施形態に適用可能な円弧型ビ
ーム転写装置の一例の模式図である。

【図９】本発明の第２の実施形態のマスクパターン転写
装置の概略構成図である。

【図１０】図９に示した本発明の第１の実施形態のマス
クパターン転写装置の制御ブロック図である。

【図１１】本発明の第２の実施形態におけるマスク上の
分割パターンがウエハ上で繋がれる様子を示す図であ
る。

【図１２】本発明の第２の実施形態におけるビーム幅を
考慮した場合のマスク上の分割パターンがウエハ上で繋
がれる様子を示す図である。

【図１３】図１２（ｃ）の拡大詳細図である。

【図１４】本発明の第２の実施形態のマスク偏向器及び
ウエハ偏向器によるビーム偏向量とビーム光軸のマスク
上の位置との関係を示す図である。

【図１５】本発明の第２の実施形態のウエハ露光に関す
るフローチャートである。

【図１６】本発明の第３の実施形態のマスクパターン転
写装置の概略構成図である。

【図１７】本発明の第３の実施形態のマスク上の分割パ
ターンがウエハ上で繋がれる様子を示す図である。

【図１８】本発明の第２の実施形態のマスク偏向器とウ
エハ偏向器とによるビーム偏向量とビーム光軸のマスク
上の位置との関係を示す図である。

【図１９】本発明の第３の実施形態のウエハ露光に関す
るフローチャートである。

【図２０】本発明の第４の実施形態のマスクパターン転
写装置の概略構成図である。

【図２１】本発明の第４の実施形態のマスク上の分割パ
ターンがウエハ上で繋がれる様子を示す図である。

【図２２】本発明の第４の実施形態のウエハ偏向器によ
るビーム偏向量とビーム光軸のマスク上の位置との関係
を示す図である。

【図２３】本発明の第４の実施形態のウエハ露光に関す
るフローチャートである。

【図２４】デバイスの製造工程を示すフローチャートで
ある。

【図２５】図２４に示したウエハプロセスの詳細な工程
を示すフローチャートである。

【図２６】従来の分割パターンを有するマスクに関する
説明図である。

【図２７】従来の電子ビーム用マスクの一例を示す図で
ある。

【図２８】従来のマスクパターン転写装置の概略構成図
である。

【図２９】従来の、マスク上の分割パターンの配列状況
及び電子ビームによるウエハへの分割パターンの転写状
況の一例を示す図である。

【図３０】従来の、マスク上の分割パターンがウエハ上
で繋がれる様子を示す図である。

【図３１】実現すべきウエハ上での各分割パターンの繋
ぎを説明する図である。

【符号の説明】

１、１５１電子源２、１５２成形アパーチャ３、１５３ブランカ４、１５４ブランキングアパーチャ５、５５、１５５、３５５マスク６、１５６、２５６、３５６マスクステージ７、７５散乱電子制限アパーチャ８、６４、１５８、３５８ウエハ９、１５９、２５９、３５９ウエハステージ１０、５１、１６０、２６０、３６０電子ビーム１１、１６１第１のコンデンサレンズ１２、１６２第２のコンデンサレンズ１３、１６３第１の投影レンズ１４、１６４第２の投影レンズ１５、１６５、３６５ウエハ偏向器２２ブランカ制御回路２３マスクステージ駆動制御回路２４マスクステージ用レーザ干渉計２５ウエハステージ駆動制御回路２６ウエハステージ用レーザ干渉計２７偏向制御回路２８偏向位置補正回路２９光学特性制御・補正回路３０インターフェイス３１ＣＰＵ３２メモリ５１電子銃５１ａ電子光学系の軸５３コンデンサレンズ５４アパーチャ５７収差補正光学系５８電子レンズ６３ウエハ上のデバイスパターン６５マスクステージの走査方向６６ウエハステージの走査方向７１アパーチャの開口７２マスク上での電子ビーム照射域７４ウエハ走査にて電子ビームが照射される領域１６６、１６７、２６６、２６７マスク偏向器１７０マスク用偏向制御回路１７１マスク用偏向位置補正回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者由井敬清東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2H097 BB03 CA16 GA43 LA10 5C034 BB04 BB05 BB06 BB07 5F056 AA12 AA20 AA22 CA05 CA11 CB05 CB12 CB14 CB23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転写すべき所望のパターンを複数に分割
した分割パターンが配列された転写マスクを用い、前記
転写マスクを介して被転写物に荷電ビームを照射しつ
つ、前記転写マスクと前記被転写物とを前記パターンの
配列方向に相対移動させて前記荷電ビームを前記被転写
物に露光することによって、前記被転写物に前記所望の
パターンを転写するマスクパターン転写方法において、前記各分割パターンのうち、任意の分割パターンを第１
の分割パターンとし、該第１の分割パターンと隣接する
分割パターンを第２の分割パターンとしたとき、露光時に、前記被転写物と前記転写マスクとを一定速度
で連続して前記分割パターンの配列方向に相対移動する
工程と、前記相対移動中に、前記第１の分割パターンが露光され
る前記被転写物の領域である第１の露光領域と、前記第
２の分割パターンが露光される前記被転写物上の領域で
ある第２の露光領域とが繋がるように前記荷電ビームを
偏向する透過荷電ビーム偏向工程とを含むマスクパター
ン転写方法。
【請求項２】前記第１の露光領域の露光中の前記分割
パターンを透過した荷電ビームを、前記被転写物が相対
移動する方向と同方向に偏向させる工程を有する請求項
１に記載のマスクパターン転写方法。
【請求項３】前記第１の露光領域の露光中の前記分割
パターンを透過した荷電ビームを、前記被転写物が相対
移動する方向と逆方向に偏向させる工程を有する請求項
１に記載のマスクパターン転写方法。
【請求項４】透過荷電ビーム偏向工程での、前記分割
パターンを透過した荷電ビームの偏向量は、前記被転写
物上で、前記転写マスク上の分割パターン間の梁幅に相
当する量である請求項１または２のマスクパターン転写
方法。
【請求項５】前記第１の露光領域の露光中の前記転写
マスクに照射される荷電ビームを、前記転写マスクが相
対移動する方向と逆方向に偏向させる工程を含む請求項
１または３に記載のマスクパターン転写方法。
【請求項６】前記第１の露光領域の露光中に前記転写
マスクに照射される荷電ビームを、前記転写マスクが相
対移動する方向と同方向に偏向させる工程を含む請求項
１または３に記載のマスクパターン転写方法。
【請求項７】前記分割パターンを透過した荷電ビーム
の偏向量は、相対移動する方向と同方向に配列された前
記分割パターンが順次露光される際、ステップ状に蓄積
されていく請求項１または２に記載のマスクパターン転
写方法。
【請求項８】前記転写マスクに照射される荷電ビーム
の連続した偏向と、前記分割パターンを透過した荷電ビ
ームの連続した偏向とは、前記分割パターン毎に実質的
に同時に開始され、かつ、前記分割パターン毎に実質的
に同時に終了される請求項１、５または６のいずれか１
項に記載のマスクパターン転写方法。
【請求項９】前記転写マスクに照射される荷電ビーム
の偏向量と、前記分割パターンを透過した荷電ビームの
偏向量とは、相対移動する方向と同方向に配列された前
記分割パターンを露光する際、蓄積されない請求項１、
５、６または８のいずれか１項に記載のマスクパターン
転写方法。
【請求項１０】前記転写マスクが連続して相対移動す
る方向への移動速度と、前記被転写物が連続して相対移
動する方向への移動速度と、前記転写マスクに照射され
る荷電ビームの連続した偏向の偏向速度と、前記分割パ
ターンを透過した荷電ビームの連続した偏向の偏向速度
とは、予め決定された値でシステム制御される請求項
１、５、６、８または９のいずれか１項に記載のマスク
パターン転写方法。
【請求項１１】前記転写マスクの移動速度と、前記被
転写物の移動速度と、前記転写マスクに照射される荷電
ビームの偏向速度と、前記分割パターンを透過した荷電
ビームの偏向速度とは、 (−Vms＋Vm)・ts=Lp＋Wbm …（１） (Lp＋Wbm)/M＝(−Vw＋Vws)・ts …（２） (Ls−Wbm−Vms・ts)/Vm＝(ts・Vws−Wbw)/(−Vw) …（３） −Vw＋Vws＝I/(Lby・S) …（４） Wbm＝M・Wbw …（５）Ｖｍ：転写マスクが相対移動する方向への移動速度Ｖｍｓ：転写マスクに照射される荷電ビームの偏向速度Ｖｗ：被転写物が相対移動する方向への移動速度Ｖｗｓ：分割パターンを透過した荷電ビームの偏向速度Ｗｂｍ：転写マスク上のビーム幅１／Ｍ：光学倍率ｔｓ：荷電ビームが偏向される時間Ｌｐ：転写マスク上の分割パターンの長さＬｓ：転写マスク上の分割パターン間の梁幅Ｓ：使用するレジストの感度Ｉ：分割パターンを透過した荷電ビームの電流値Ｌｂｙ：被転写物上の荷電ビームの長さで表される（１）ないし（５）式を満たす値である請求
項１０に記載のマスクパターン転写方法。
【請求項１２】前記分割パターンを透過した荷電ビー
ムの偏向量は蓄積されない請求項１または３に記載のマ
スクパターン転写方法。
【請求項１３】前記転写マスクが連続して相対移動す
る方向への移動速度と、前記被転写物が連続して相対移
動する方向への移動速度と、前記分割パターンを透過し
た荷電ビームの連続した偏向の偏向速度とは、予め決定
された値でシステム制御される請求項１、３または１１
のいずれか１項に記載のマスクパターン転写方法。
【請求項１４】前記転写マスクの移動速度と、前記被
転写物の移動速度と、前記分割パターンを透過した荷電
ビームの偏向速度とは、 Vm・ts=Lp＋Wbm …（６） (Lp＋Wbm)/M＝(−Vw＋Vws)・ts …（７） (Ls−Wbm)/Vm＝(ts・Vws−Wbw)/(−Vw) …（８） −Vw＋Vws＝I/(Lby・S) …（９） Wbm＝M・Wbw …（１０）Ｖｍ：転写マスクが相対移動する方向への移動速度Ｖｗ：被転写物が相対移動する方向への移動速度Ｖｗｓ：分割パターンを透過した荷電ビームの偏向速度Ｗｂｍ：転写マスク上のビーム幅１／Ｍ：光学倍率ｔｓ：荷電ビームが偏向される時間Ｌｐ：転写マスク上の分割パターンの長さＬｓ：転写マスク上の分割パターン間の梁幅Ｓ：使用するレジストの感度Ｉ：分割パターンを透過した荷電ビームの電流値Ｌｂｙ：被転写物上の荷電ビームの長さで表される（６）ないし（１０）式を満たす値である請
求項１３に記載のマスクパターン転写方法。
【請求項１５】前記荷電ビームの偏向は一定速度で行
われる請求項１、３、５、８ないし１１、１３または１
４のいずれか１項に記載のマスクパターン転写方法。
【請求項１６】相対移動する方向と同方向に配列され
た前記分割パターンの露光における前記転写マスクと前
記被転写物との各相対移動の方向は、直前に露光がなさ
れた相対移動する方向と同方向に配列された前記分割パ
ターンと逆方向である請求項１ないし１５のいずれか１
項に記載のマスクパターン転写方法。
【請求項１７】前記荷電ビームは、前記各分割パター
ンの露光開始時毎にオンされ、前記各分割パターンの露
光終了時毎にオフされる請求項１ないし１６のいずれか
１項に記載のマスクパターン転写方法。
【請求項１８】転写すべき所望のパターンを複数に分
割した分割パターンが配列された転写マスクを用い、前
記転写マスクを介して被転写物に荷電ビームを照射しつ
つ、前記転写マスクと前記被転写物とを前記パターンの
配列方向に相対移動させて前記荷電ビームを前記被転写
物に露光することによって、前記被転写物に前記所望の
パターンを転写するマスクパターン転写装置において、前記転写マスクに前記荷電ビームを照射する照射手段
と、前記転写マスクが載置される、移動可能な転写マスク用
ステージと、前記被転写物が載置される、移動可能な被転写物用ステ
ージと、前記分割パターンを透過した荷電ビームを連続して偏向
させる第１の偏向手段と、前記第１の露光領域の露光開始から前記第２の露光領域
の露光終了まで、前記転写マスク用ステージと前記被転
写物用ステージとを連続的に移動させ、かつ、前記第１
の露光領域を露光後、前記第１の偏向手段に、前記分割
パターンを透過した荷電ビームを前記被転写物の連続移
動方向に偏向させることを設定する制御手段と、を有す
ることを特徴とするマスクパターン転写装置。
【請求項１９】前記制御手段は、前記第１の露光領域
の露光中、前記第１の偏向手段によって、前記転写マス
クを透過した荷電ビームを偏向させる請求項１８に記載
のマスクパターン転写装置。
【請求項２０】前記制御手段は、前記第１の露光領域
の露光中、前記第１の偏向手段によって、前記転写マス
クを透過した荷電ビームを前記被転写物が相対移動する
方向と逆方向に連続して偏向させる請求項１８に記載の
マスクパターン転写装置。
【請求項２１】照射手段からの荷電ビームを連続して
偏向させる第２の偏向手段を有し、前記制御手段は、前
記第１の露光領域の露光中、前記第２の偏向手段によっ
て、前記照射手段からの荷電ビームを前記転写マスクが
相対移動する方向と逆方向に連続して偏向させる請求項
１８または２０に記載のマスクパターン転写装置。
【請求項２２】照射手段からの荷電ビームを連続して
偏向させる第２の偏向手段を有し、前記制御手段は、前
記第１の露光領域の露光中、前記第２の偏向手段によっ
て、前記照射手段からの荷電ビームを前記転写マスクが
相対移動する方向と同方向に連続して偏向させる請求項
１８または２０に記載のマスクパターン転写装置。
【請求項２３】前記制御手段は、前記第１の偏向手段
への偏向量を前記被転写物上で前記転写マスク上の分割
パターン間の梁幅に相当する量とさせる請求項１８また
は１９に記載のマスクパターン転写装置。
【請求項２４】前記分割パターンを透過した荷電ビー
ムの偏向量は、同一の前記ストライプで前記分割パター
ンが順次露光される際、ステップ状に蓄積されていく請
求項２３に記載のマスクパターン転写装置。
【請求項２５】前記第２の偏向手段による、前記転写
マスクに照射される荷電ビームの連続した偏向と、前記
第１の偏向手段による、前記分割パターンを透過した荷
電ビームの連続した偏向とが、前記分割パターン毎に実
質的に同時に開始され、かつ、終了される請求項１８、
２１または２２のいずれか１項に記載のマスクパターン
転写装置。
【請求項２６】前記第２の偏向手段による、前記転写
マスクに照射される荷電ビームの偏向量と、前記第１の
偏向手段による、前記分割パターンを透過した荷電ビー
ムの偏向量とは、相対移動する方向と同方向に配列され
た前記分割パターンを露光する際、蓄積されない請求項
１８、２１、２２または２５のいずれか１項に記載のマ
スクパターン転写装置。
【請求項２７】前記転写マスク用ステージが連続して
相対移動する方向への移動速度と、被転写物用ステージ
が連続して相対移動する方向への移動速度と、前記第２
の偏向手段による、転写マスクに照射される荷電ビーム
の連続した偏向の偏向速度と、前記第１の偏向手段によ
る、前記分割パターンを透過した荷電ビームの連続した
偏向の偏向速度とは、予め決定された値でシステム制御
される請求項１８、２１、２２、２５または２６のいず
れか１項に記載のマスクパターン転写装置。
【請求項２８】前記転写マスクの移動速度と、前記被
転写物の移動速度と、前記転写マスクに照射される荷電
ビームの偏向速度と、前記分割パターンを透過した荷電
ビームの偏向速度とは、 (−Vms＋Vm)・ts=Lp＋Wbm …（１１） (Lp＋Wbm)/M＝(−Vw＋Vws)・ts …（１２） (Ls−Wbm−Vms・ts)/Vm＝(ts・Vws−Wbw)/(−Vw) …（１３） −Vw＋Vws＝I/(Lby・S) …（１４） Wbm＝M・Wbw …（１５）Ｖｍ：転写マスクが相対移動する方向への移動速度Ｖｍｓ：転写マスクに照射される荷電ビームの偏向速度Ｖｗ：被転写物が相対移動する方向への移動速度Ｖｗｓ：分割パターンを透過した荷電ビームの偏向速度Ｗｂｍ：転写マスク上のビーム幅１／Ｍ：光学倍率ｔｓ：荷電ビームが偏向される時間Ｌｐ：転写マスク上の分割パターンの長さＬｓ：転写マスク上の分割パターン間の梁幅Ｓ：使用するレジストの感度Ｉ：分割パターンを透過した荷電ビームの電流値Ｌｂｙ：被転写物上の荷電ビームの長さで表される（１１）ないし（１５）式を満たす値である
請求項２７に記載のマスクパターン転写装置。
【請求項２９】前記分割パターンを透過した荷電ビー
ムの偏向量は蓄積されない請求項１８または２０に記載
のマスクパターン転写装置。
【請求項３０】前記転写マスク用ステージが連続して
相対移動する方向への移動速度と、被転写物用ステージ
が連続して相対移動する方向への移動速度と、前記第２
の偏向手段による、転写マスクに照射される荷電ビーム
の連続した偏向の偏向速度と、前記第１の偏向手段によ
る、前記分割パターンを透過した荷電ビームの連続した
偏向の偏向速度とは、予め決定された値でシステム制御
される請求項１８、２０または２８のいずれか１項に記
載のマスクパターン転写装置。
【請求項３１】前記転写マスクの移動速度と、前記被
転写物の移動速度と、前記分割パターンを透過した荷電
ビームの偏向速度とは、 Vm・ts=Lp＋Wbm …（１６） (Lp＋Wbm)/M＝(−Vw＋Vws)・ts …（１７） (Ls−Wbm)/Vm＝(ts・Vws−Wbw)/(−Vw) …（１８） −Vw＋Vws＝I/(Lby・S) …（１９） Wbm＝M・Wbw …（２０）Ｖｍ：転写マスクが相対移動する方向への移動速度Ｖｗ：被転写物が相対移動する方向への移動速度Ｖｗｓ：分割パターンを透過した荷電ビームの偏向速度Ｗｂｍ：転写マスク上のビーム幅１／Ｍ：光学倍率ｔｓ：荷電ビームが偏向される時間Ｌｐ：転写マスク上の分割パターンの長さＬｓ：転写マスク上の分割パターン間の梁幅Ｓ：使用するレジストの感Ｉ：分割パターンを透過した荷電ビームの電流値Ｌｂｙ：被転写物上の荷電ビームの長さで表される（１６）ないし（２０）式を満たす値である
請求項３０に記載のマスクパターン転写装置。
【請求項３２】前記荷電ビームの偏向は一定速度で行
われる請求項１８、２０、２１、２２、２５ないし２
８、３０または３１のいずれか１項に記載のマスクパタ
ーン転写装置。
【請求項３３】相対移動する方向と同方向に配列され
た前記分割パターンの露光における前記転写マスク用ス
テージと前記被転写物用ステージとの各相対移動の方向
は、直前に露光がなされたストライプと逆方向である請
求項１８ないし３２のいずれか１項に記載のマスクパタ
ーン転写装置。
【請求項３４】前記荷電ビームは、前記各分割パタ
ーンの露光開始時毎にオンされ、前記各分割パターンの
露光終了時毎にオフされる請求項１８ないし３３のいず
れか１項に記載のマスクパターン転写装置。
【請求項３５】請求項１ないし１７のいずれか１項に
記載のマスクパターン転写方法を含む工程によってデバ
イスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項３６】請求項１８ないし３４のいずれか１項
に記載のマスクパターン転写装置を用いることによって
デバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方
法。