JP2005244105A - 電子線鏡筒装置及び電子線露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電子ビームを走査する最大偏向領域の大きさを維持しつつ、電子ビームの飛程を短縮して露光パターンの分解能を向上することが可能な、電子線鏡筒装置を提供する。
【解決手段】 電子線鏡筒装置１０を、電子線源１４から生じた電子ビーム１５をそのビーム光軸１９を平行に保ったまま偏向する１対の主偏向器２１及び２２の間に、電子ビーム１５がマスク３０に所定入射角度で入射するように電子ビーム１５を偏向する副偏向器５１及び５２を配置して構成する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、半導体集積回路などの製造工程で使用される微細パターンを露光する電子線露光装置とその電子線鏡筒装置に関し、特に露光パターンに対応する開口を有するマスクを半導体ウエハなどの試料の表面に近接して配置し、マスクに電子ビームを照射して開口を通過した電子ビームで露光を行う電子線近接露光装置とその電子線鏡筒装置に関する。

近年、半導体集積回路の高集積化のニーズに伴い、回路パターンの一層の微細化が要望されている。現在、微細化の限界を規定しているのは主として露光装置であり、電子ビーム直接描画装置やＸ線露光装置などの新しい方式の露光装置が開発されている。

最近では新しい方式の露光装置として、量産レベルで超微細加工用に使用可能な電子線近接露光装置が開示されている（例えば特許文献１、およびこれに対応する日本国特許出願の特許文献２）。

図１は、特許文献１に開示された電子線近接露光装置の基本構成を示す図である。この図を参照して、電子線近接露光装置について簡単に説明する。図示するように、電子線鏡筒（カラム）１０内には、電子ビーム１５を発生する電子線源１４と整形アパチャ１８と電子ビーム１５を平行ビームにする照射レンズ１６とを有する電子銃１２、対となる主偏向器２１、２２と、対となる副偏向器５１、５２とを含み、電子ビーム１５を光軸１９に平行に走査する走査手段１３、露光するパターンに対応する開口を有するマスク３０、および静電チャック４４とＸＹステージ４６とから構成される。試料（半導体ウエハ）４０は、表面にレジスト層４２が形成され、静電チャック４４上に保持されている。

マスク３０は、厚い外縁部３４の中央部に、開口が形成された薄膜部３２を有しており、試料４０は表面がマスク３０に近接するように配置される。この状態で、マスクに垂直に電子ビーム１５を照射すると、マスクの開口を通過した電子ビーム１５が試料４０の表面のレジスト層４２に照射される。

電子ビーム１５は、１対の偏向器である主偏向器２１及び２２により、マスク３０の薄膜部３２上の全面を走査するように偏向制御される。図２に示すように電子ビーム１５が薄膜部３２上を全面走査することよりマスク３０のマスクパターンが試料４０上のレジスト層４２に等倍転写される。
主偏向器２１及び２２には、露光可能なマスクパターンの最大サイズに応じて電子ビーム１５を走査可能な最大偏向領域３６に応じて設計されている。すなわち、主偏向器２１及び２２には、このような所定の偏向領域３６内において電子ビーム１５を偏向して電子ビーム１５をマスク３０面上に照射することが可能である。

図３は、走査手段１３の動作説明図である。主偏向器２１及び２２は、電子ビーム１５のビーム光軸を平行に保ったまま、電子ビーム１５をマスク３０上の偏向領域３６内の各偏向位置７１Ａ及び７１Ｃに偏向する。
なお、電子ビーム位置７１Ｂは主偏向器２１及び２２により偏向制御されないときの電子ビーム１５の位置を示すこととする。図示するとおり、電子ビーム１５は各偏向位置７１Ａ及び７１Ｃに照射するため、主偏向器２１及び２２によって参照番号１５Ａ’及び１５Ｃ’の点線に示すように偏向される。

すなわち、電子ビーム１５は、偏向位置７１Ａ及び位置７１Ｂとの距離、並びに主偏向器２１及び２２間の距離に応じて、主偏向器２１によって各偏向角βＡで偏向され、偏向位置７１Ｃと位置７１Ｂとのそれぞれの距離、並びに主偏向器２１及び２２間の距離に応じて、主偏向器２１によって各偏向角βＣにそれぞれ偏向される。そして、主偏向器２２によって同じ角度だけそれぞれ戻される。これにより電子ビーム１５は、参照記号１５Ａ’、１５Ｃ’に示すようにそのビーム光軸を電子ビーム１５Ｂ’と平行に保ったまま、偏向領域３６内の各偏向位置に偏向制御される。

また、走査手段１３中の副偏向器５１、５２は、マスク歪みを補正するように電子ビーム１５のマスクパターンへの入射角度を制御（傾き制御）する。このように傾き制御された電子ビーム１５の軌道の様子を参照番号１５Ａ〜１５Ｃの実線に示す。
いま、図３に示すように位置７１Ａ〜７１Ｃに偏向された電子ビーム１５の、露光用マスク３０への入射角度をそれぞれαＡ〜αＣ、露光用マスク３０とウエハ４０（やレジスト層表面４２）とのギャップをＧとすると、入射角度αＡによるマスクパターンの転写位置のずれ量ＤＡ〜ＤＣはそれぞれ、

ＤＡ＝Ｇ・ｔａｎαＡ
ＤＢ＝Ｇ・ｔａｎαＢ
ＤＣ＝Ｇ・ｔａｎαＣ

で表される。図３上ではマスクパターンが正規の位置からずれ量ＤＡ〜ＤＣだけずれた位置に転写される。

したがって、露光用のマスク３０に、例えば図４（Ａ）に示されるようなマスク歪みがある場合には、電子ビーム走査位置におけるマスク歪みに応じて、電子ビームの傾き制御を行うことにより、図４（Ｂ）に示されるようにマスク歪みのない状態でのマスクパターンを転写することが可能となる。

ＸＹステージ４６は、静電チャック４４に吸着された試料４０を水平の直交２軸方向に移動させるもので、マスクパターンの等倍転写が終了するたびに試料４０を所定量移動させ、これにより１枚の試料４０に複数のマスクパターンを転写できるようにしている。

米国特許第5,831,272号明細書（全体） 日本特許第2951947号公報（全体）

しかし、上記の電子線近接露光装置を含む電子線装置では、電子ビーム１５内の電子が互いに反発して拡散するいわゆるクーロン効果が働き、このクーロン効果により露光パターンの分解能に劣化をもたらされる。したがって、電子線装置では電子ビーム１５の飛程が短くなるように設計することが望ましい。

一方で、上述の電子線近接露光装置において、電子ビーム１５の飛程の短縮化のために主偏向器２１及び２２間の距離を短縮すると、電子ビーム１５を走査可能な最大偏向領域である偏向領域３６を確保するために主偏向器２１及び２２による偏向角（βＡ、βＣ）を拡大する必要がある。しかし主偏向器２１及び２２による偏向角を拡大すると電子ビーム１５に生じる偏向収差の増大を招き、この場合も露光パターンの分解能に劣化をもたらす。

上記問題点を鑑みて、本発明は、電子ビームを走査する最大偏向領域の大きさを維持しつつ、電子ビームの飛程を短縮して露光パターンの分解能を向上することが可能な、電子線鏡筒装置を提供することを目的とする。

本発明では、上記目的を達成するために、電子線源から生じた電子ビームをそのビーム光軸を平行に保ったまま偏向する１対の主偏向器の間に、電子ビームがマスクに所定入射角度で入射するように電子ビームを偏向する副偏向器を配置して電子線鏡筒装置を構成する。

すなわち、本発明の第１形態に係る電子線鏡筒装置は、電子ビームを発生する電子ビーム源と、試料表面に露光するパターンに応じたマスクパターンを備えるマスクとを備え、電子ビームをマスク上の所定の偏向領域内の各偏向位置に所定の入射角度で入射させ、マスクを通過した電子ビームで、試料表面にマスクパターンを露光する電子線露光装置に使用される電子線鏡筒装置であって、電子ビームをそのビーム光軸を平行に保ったまま各偏向位置に偏向する、１対の偏向器である第１主偏向器および第２主偏向器を有する主偏向手段と、電子ビームがマスクに所定の入射角度で入射するように電子ビームを偏向する１対の偏向器である第１副偏向器および第２副偏向器を有する副偏向手段と、を備え、副偏向手段を、電子ビームの光軸方向に関して第１主偏向器と第２主偏向器との間に設けて構成される。

前記偏向器は、電子ビーム光軸上に静電場を生じて、静電力により電子ビームに偏向力を加える電極（静電偏向器）により構成してよく、電子ビーム光軸上に磁場を生じて、磁力により電子ビームに偏向力を加えるコイルにより構成してよい。またこれらを組み合わせて構成してもよい。

前記電子線鏡筒装置は、副偏向手段を制御して前記の所定の偏向領域を拡大縮小するよう可変できることとしてよく、主偏向手段を制御して電子ビームのマスクへの入射角度を変化できることとしてよい。

さらに本発明では、電子ビームをそのビーム光軸を平行に保ったまま各偏向位置に偏向する偏向制御と、電子ビームがマスクに所定の入射角度で入射するように電子ビームを偏向する偏向制御とを、１対の偏向手段によって行うこととしてもよい。

すなわち、本発明の第２形態に係る電子線鏡筒装置は、電子ビームを発生する電子ビーム源と、試料表面に露光するパターンに応じたマスクパターンを備えるマスクとを備え、電子ビームをマスク上の所定の偏向領域内の各偏向位置に所定の入射角度で入射させ、マスクを通過した電子ビームで、試料表面に前記マスクパターンを露光する電子線露光装置に使用される電子線鏡筒装置であって、電子ビームを偏向する第１偏向手段および第２偏向手段と、第１偏向手段及び第２偏向手段により前記電子ビームをそのビーム光軸を平行に保ったまま各偏向位置に偏向制御するための主偏向信号を生成する主偏向信号生成手段と、第１偏向手段及び第２偏向手段により前記マスクに所定入射角度で入射するように前記電子ビームを偏向制御するための副偏向信号を生成する副偏向信号生成手段と、を備えて、これら主偏向信号及び副偏向信号を第１偏向手段及び第２偏向手段の各々に供給する。

電子ビームをそのビーム光軸を平行に保ったまま各偏向位置に偏向する偏向制御と、電子ビームがマスクに所定入射角度で入射するように電子ビームを偏向する偏向制御とを、各々行う１対の偏向手段の各偏向手段は、単一の偏向器により実現してよい。
このように偏向手段を構成する場合は、電子線鏡筒装置に、前記主偏向信号と前記副偏向信号とを重畳して、前記１対の偏向手段の各偏向手段に各々供給する信号重畳手段を設ける。

また、電子ビームをそのビーム光軸を平行に保ったまま各偏向位置に偏向する偏向制御と、電子ビームがマスクに所定入射角度で入射するように電子ビームを偏向する偏向制御とを行う１対の偏向手段である第１偏向手段及び第２偏向手段は、専ら電子ビームをそのビーム光軸を平行に保ったまま各偏向位置に偏向するための主偏向用偏向器と、専ら電子ビームがマスクに所定入射角度で入射するように電子ビームを偏向するための副偏向用偏向器と、からなる複数の偏向器により構成される偏向器群の対である、第１及び第２の偏向器群によりそれぞれ実現することとしてよい。

偏向器群により各偏向手段を構成する場合は、各偏向器群において、主偏向用偏向器及び副偏向用偏向器により生じる電場又は磁場を、電子ビーム光軸上の同じ位置で重ね合わせることにより、上述の単一の偏向器により各偏向手段を構成する場合と同様の効果を得ることが可能となる。
したがって、第１偏向器群に設けられる１つ以上の主偏向器と１つ以上の副偏向器は、電子ビームのビーム光軸方向に沿って交互に配置され、第２偏向器群に設けられる１つ以上の主偏向器と１つ以上の副偏向器は、電子ビームのビーム光軸方向に沿って交互に配置されることが好適である。

さらに、本発明の第３形態に係る電子線露光装置は、上記本発明の第１形態及び第２形態に係る電子線光学鏡筒装置を備える。

主偏向手段を構成する各主偏向器の間に副偏向手段を配置することにより、各主偏向器間の距離を短縮することなく、偏向領域の大きさを維持しつつ電子線源からマスクまでの距離を短縮することが可能となる。したがって、主偏向手段による偏向角を大きくすることなく、偏向領域の大きさを維持しつつ電子ビームの飛程を短縮することが可能となり、露光パターンの分解能を向上することが可能となる。

副偏向手段を制御して偏向領域を拡大縮小するよう可変することにより、主偏向手段だけでは所望の偏向領域を実現することが困難な場合に、偏向領域を拡大して所望の偏向領域を実現することが可能となる。

主偏向手段を制御して電子ビームのマスクへの入射角度を変化することにより、副偏向手段だけでは所望の入射角度変化幅を実現することが困難な場合に、主偏向手段を制御して入射角度変化幅を拡大して所望の入射角度変化幅を実現することが可能となる。また、副偏向手段によって調整された入射角度を主偏向手段によってより詳細に調整することも可能となる。

また、電子ビームをそのビーム光軸を平行に保ったまま各偏向位置に偏向する偏向制御と、電子ビームがマスクに所定入射角度で入射するように電子ビームを偏向する偏向制御を、１対の偏向手段により行うことによって、偏向器による偏向角を大きくすることなく、偏向領域の大きさを維持しつつ電子ビームの飛程を短縮することが可能となる。

また、１対の偏向手段の各偏向手段を、主偏向用偏向器及び副偏向用偏向器からなる複数の偏向器からなる偏向器群の対である第１偏向器群及び第２偏向器群で実現する場合に、第１偏向器群に設けられる主偏向器と副偏向器とを電子ビーム光軸方向に沿って交互に配置し、第２偏向器群に設けられる主偏向器と副偏向器とを電子ビーム光軸方向に沿って交互に配置して構成し、各偏向器群内の主偏向用偏向器及び副偏向用偏向器からそれぞれ生じる電場又は磁場を重ね合わされて発生することにより、各偏向器群内において、主偏向用偏向器によって電子ビーム１５に偏向力が加えられる位置と、副偏向用偏向器によって偏向力が加えられる位置との光軸方向の位置ずれを防止することが可能となる。これにより、単一の偏向器によって１対の偏向手段の各偏向手段を構成する場合と同様の効果を奏することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図５は、本発明の第１実施例に係る電子線光学鏡筒装置とこれを備える電子線近接露光装置の構成図である。電子線光学鏡筒装置及び電子線近接露光装置の基本構成は、図１に示した構成及び上記の文献１に開示された構成に類似した構成を有している。よって、図１と同一の機能部分には同一の参照番号を付して表し、詳しい説明は省略する。

電子線鏡筒装置（カラム）１０は、電子ビーム１５を発生する電子ビーム源１４と整形アパチャ１８と電子ビーム１５を平行ビームにする照射レンズ１６とを有する電子銃１２、対となる第１主偏向器２１および第２主偏向器２２からなる主偏向手段と、対となる第１副偏向器５１および第２副偏向器５２からなる副偏向手段とを含み、電子ビーム１５を光軸に平行に走査するように前記電子ビーム１５を偏向する偏向手段走査手段とを備える。
この電子線鏡筒装置１０に加えて、電子線近接露光装置は、露光するパターンに対応する開口を有するマスク３０、静電チャック４４とＸＹステージ４６とから構成される。試料（半導体ウエハ）４０は、表面にレジスト層４２が形成され、静電チャック４４上に保持されている。

そして静電チャック４４に吸着された試料４０の表面に近接するように（マスク３０と試料４０とのギャップが、例えば、５０μｍとなるように）配置される。

電子線鏡筒装置１０は、電子ビーム１５をマスク３０の薄膜部３２上で走査するように偏向制御し、マスク３０のマスクパターンが試料４０上のレジスト層４２に等倍転写する。前段の主偏向器である第１主偏向器２１および後段の主偏向器である第２主偏向器２２は、電子ビーム１５をそのビーム光軸を平行に保ったまま、マスク３０上の前記各偏向位置に偏向する１対の偏向器である。

電子ビーム１５を、第１主偏向器２１及び第２主偏向器２２によってマスク平面上で走査可能な領域（偏向領域）は予め定められており、この偏向領域は露光可能なマスクパターンの最大サイズに応じて設計される。
第１主偏向器２１は、この所定の偏向領域に応じた範囲の偏向角βＭで電子ビーム１５を偏向可能であり、第２主偏向器２２は、第１主偏向器２１によって偏向領域の各偏向位置に偏向された電子ビーム１５のビーム光軸がそれぞれ平行となるように、第１主偏向器２１による偏向角に応じて電子ビーム１５を偏向制御する。

また、電子線鏡筒装置１０は、電子ビーム１５のマスクパターンへの入射角度を制御（傾き制御）してマスク３０の歪みを補正する。前段の副偏向器である第１副偏向器５１および後段の副偏向器である第２副偏向器５２は、マスク３０に所定の入射角度で入射するように電子ビーム１５を偏向する１対の偏向器である。

図示するとおり、電子線鏡筒装置１０では、第１副偏向器５１および第２副偏向器５２からなる副偏向手段が、電子ビーム１５の光軸方向に関して第１主偏向器２１と第２主偏向器２２との間に設けられる。

電子線鏡筒装置１０及び電子線近接露光装置の制御は計算機９１により行われる。計算機９１は、走査中の電子ビームの偏向位置を逐次計算して、計算された偏向位置をデータバス９３を経由して主偏向信号生成部６０に供給する。
主偏向信号生成部６０は、供給される電子ビームの偏向位置情報に基づき、第１主偏向器２１および第２主偏向器２２によって電子ビーム１５をそのビーム光軸を平行に保ったまま前記偏向位置に偏向制御するための主偏向信号を生成して、第１主偏向器２１および第２主偏向器２２に供給する。第１主偏向器２１および第２主偏向器２２は、供給される主偏向信号に基づき電子ビーム１５を偏向制御する。

さらに、計算機９１は、走査中の電子ビームの偏向位置におけるマスク３０のマスク歪みを記憶部９２から抽出し、このマスク歪みを補正するためのマスク３０への電子ビーム１５の入射角度を逐次計算する。そして計算された入射角度をデータバス９３を経由して副偏向信号生成部６１に供給する。

副偏向信号生成部６１は、供給される電子ビームの入射角度情報に基づき、第１副偏向器５１および第２主偏向器５２によって、マスク３０に前記入射角度で入射するように電子ビーム１５を偏向制御するための副偏向信号を生成し、第１副偏向器５１および第２主偏向器５２に供給する。第１副偏向器５１および第２主偏向器２２は、供給される副偏向信号に基づき電子ビーム１５を偏向制御する。

図６は、図５に示す構成の電子線鏡筒装置１０の電子ビーム走査手段の機能説明図である。以下の説明において、電子ビーム１５をそのビーム光軸を平行に保ったまま各偏向位置に偏向制御することを主偏向制御と呼び、マスク３０への入射角度を制御する偏向制御のことを副偏向制御と呼ぶこととする。

いま、マスク３０上の各位置７１Ａ、７１Ｂ及び７１Ｃに、それぞれ入射角αＡ、αＢ及びαＣで電子ビーム１５を照射するように偏向することを考える。ここで位置７１Ｂは、第１主偏向器２１および第２主偏向器２２による主偏向制御が行われていない位置であり、理想的には電子線近接露光装置１０の電子銃１２の中心線軸１９上に位置する。

また、図６において、各位置７１Ａ、７１Ｂ及び７１Ｃに主偏向制御され、それぞれ入射角度αＡ、αＢ及びαＣに副偏向制御された電子ビーム１５を、それぞれ実線１５Ａ、１５Ｂ及び１５Ｃにより示す。
またそれぞれ各位置７１Ａ、７１Ｂ及び７１Ｃに主偏向制御されたが副偏向制御されていない電子ビーム１５を、それぞれ点線１５Ａ’、１５Ｂ’及び１５Ｃ’により示す。

なお、以下の説明では簡単のため、主偏向制御と副偏向制御とがマスク平面上の同一方向線上で行われる場合を例示して説明を行うが、当業者には、主偏向と副偏向とがマスク平面上の異なる方向線上で行われる場合に本説明を敷延して、本発明を実施することは容易であろう。

主偏向信号生成部６０は、計算機９１から電子ビーム１５の位置情報７１Ａ〜７１Ｃを供給され、偏向位置７１Ａ、７１Ｃ及び主偏向制御されないときの電子ビーム１５の位置７１Ｂの間の各距離ｄＡ及びｄＣと、第１主偏向器２１および第２主偏向器２２間の距離とに基づき、偏向角βＡ及びβＣを算出する。
そして、第１主偏向器２１は、主偏向信号生成部６０により算出される偏向角βＡ及びβＣで電子ビーム１５を偏向し、第２主偏向器２２は、偏向角βＡ及びβＣで電子ビーム１５を逆方向に偏向する。これにより電子ビーム１５は、点線１５Ａ’、１５Ｂ’及び１５Ｃ’に示すようにそのビーム光軸を平行に保ったまま各偏向位置７１Ａ及び７１Ｃに偏向制御される。

副偏向信号生成部６１は、計算機９１から供給される、電子ビーム１５の位置情報７１Ａ〜７１Ｃ、並びに各位置における電子ビーム１５の入射角度αＡ、αＢ及びαＣに基づき、第１副偏向器５１による偏向角γＡ、γＢ及びγＣ、並びに第２副偏向器５２による偏向角δＡ、δＢ及びδＣを計算する。

すなわち、副偏向信号生成部６１は、各偏向位置７１Ａ〜７１Ｃ、入射角度αＡ〜αＣ、及び第２主偏向器２２とマスク３０間の距離に基づいて（これらの値は既知である）、第２主偏向器２２に入射した際の、電子銃１２の中心線軸１９に垂直な面上における電子ビーム位置７２Ａ〜７２Ｃを計算する。

さらに、副偏向信号生成部６１は、電子ビーム位置７２Ａ〜７２Ｃ、第２主偏向器２２による偏向角βＡ〜βＣ、及び第２主偏向器２２と第２副偏向器５２との距離に基づいて（これらの値は既知である）、第２副偏向器５２に入射した際の、電子銃１２の中心線軸１９に垂直な面上における電子ビーム位置７３Ａ〜７３Ｃを計算する。

一方、副偏向信号生成部６１は、第１主偏向器２１による偏向角βＡ〜βＣ、及び第１主偏向器２１と第１副偏向器５１との距離に基づいて（これらの値は既知である）、第１副偏向器５１に入射した際の、電子銃１２の中心線軸１９に垂直な面上における電子ビーム位置７４Ａ〜７４Ｃを計算する。

そして、副偏向信号生成部６１は、電子ビーム位置７３Ａ〜７３Ｃ、電子ビーム位置７４Ａ〜７４Ｃ並びに、第１副偏向器５２及び第２副偏向器５２との距離に基づいて（これらの値は既知である）、第１副偏向器５１により電子ビーム１５に与えるべき偏向角γＡ〜γＣを計算する。そして、第１副偏向器５１による偏向角γＡ〜γＣと、偏向角βＡ〜βＣ及び入射角αＡ〜αＣに基づき、第２副偏向器５２による偏向角δＡ〜δＣを算出する。または、電子ビーム位置７２Ａ〜７２Ｃ、７３Ａ〜７３Ｃ、及び７４Ａ〜７４Ｃに基づき、第２副偏向器５２による偏向角δＡ〜δＣを算出する。

以上により、副偏向信号生成部６１は、第２副偏向器５２を制御して、第２主偏向器２２によって偏向される電子ビーム１５がマスク３０に入射角度αＡ〜αＣで入射するように電子ビーム１５を偏向することが可能となる。
また、副偏向信号生成部６１は、第１副偏向器５１を制御して、第２副偏向器５２及び第２主偏向器２２によって偏向される電子ビーム１５がマスク３０の偏向位置７１Ａ〜７１Ｃに入射するように電子ビーム１５を偏向することが可能となる。

上記の各偏向器は、電子ビーム光軸上に静電場を生じて、静電力により電子ビームに偏向力を加える電極（静電偏向器）により構成してよく、電子ビーム光軸上に磁場を生じて、磁力により電子ビームに偏向力を加えるコイルにより構成してよい。またこれらを組み合わせて構成してもよい。

また、電子線鏡筒装置１０の電子ビーム１５の偏向制御の原理は、上記説明した通りであるが、実際の偏向制御では、第１主偏向器２１、第２主偏向器２２、第１副偏向器５１及び第２副偏向器５２に加える偏向角の指令値と、各偏向器による電子ビーム１５の偏向角との間には誤差が生じる。例えば、主偏向制御の偏向角の大きさ（すなわち偏向位置）の変化に応じて、副偏向器５１及び５２に加える指令値と実際に電子ビームに生じる偏向角との関係が変化する。

したがって、電子ビーム１５を照射するマスク３０上の各偏向位置と、この各偏向位置に照射する際の電子ビーム１５のマスクへの各入射角度とについて、各偏向位置および各入射角度毎に、主偏向制御及び副偏向制御を行うのに好適な、第１主偏向器２１、第２主偏向器２２、第１副偏向器５１及び第２副偏向器５２の制御量の各指令値を測定しておき、電子線鏡筒装置１０や電子線近接露光装置の記憶部９２に予め記憶しておくことが好適である。

そして主偏向信号生成部６０は主偏向信号を生成する際に、計算機９１により供給される偏向位置情報及び入射角度情報に対応して、予め記憶部９２に記憶された第１主偏向器２１及び第２主偏向器２２の制御量の各指令値を読み出して、これら各偏向器にそれぞれ供給することが好適である。同様に、副偏向信号生成部６１は副偏向信号を生成する際に、計算機９１により供給される偏向位置情報及び入射角度情報に対応して、予め記憶部９２に記憶された第１副偏向器５１及び第２副偏向器５２の制御量の各指令値を読み出して、これら各偏向器にそれぞれ供給することが好適である。

電子ビームの偏向領域のサイズは、副偏向手段（５１及び５２）を使用することにより、主偏向手段（２１及び２２）のみで実現可能なサイズよりも拡大（又は縮小）することが可能である。電子線鏡筒装置１０は、副偏向手段（５１及び５２）を制御して前記の所定の偏向領域を拡大（又は縮小）するよう可変できることとしてもよい。
すなわち、電子線鏡筒装置１０は、主偏向手段（２１及び２２）による主偏向制御に併せて、第１副偏向器５１及び第２副偏向器５２によっても主偏向制御を補助的に行うことにより、電子ビーム１５の偏向領域を、主偏向手段（２１及び２２）だけで実現する偏向領域に比べて拡大（又は縮小）する。

このために電子線鏡筒装置１０は、第１副偏向器５１及び第２副偏向器５２による主偏向制御のために第１副偏向器５１及び第２副偏向器５２に供給するべき主偏向補助信号を生成する主偏向補助信号生成部６３を備える。

主偏向信号生成部６０は、計算機９１から供給される電子ビーム１５の偏向位置情報に基づき決定される必要な主偏向量を、主偏向手段（２１及び２２）により偏向すべき主偏向量と副偏向手段（５１及び５２）より偏向すべき主偏向量とに分離する。そして主偏向手段（２１及び２２）により偏向すべき主偏向量に対応する偏向制御信号を主偏向信号として主偏向手段（２１及び２２）に供給するとともに、副偏向手段（５１及び５２）により偏向すべき主偏向量を主偏向補助信号生成部６３に供給する。

主偏向補助信号生成部６３は、主偏向信号生成部６０から供給される制御量情報に基づき、副偏向手段より行うべき主偏向制御の偏向量に応じた主偏向補助信号を生成する。
そして、副偏向信号生成部６１による副偏向信号と、主偏向補助信号生成部６３による主偏向補助信号とは、重畳手段６５によって重畳されて第１副偏向器５１及び第２副偏向器５２に供給される。

図７は、主偏向手段の主偏向制御を副偏向手段によって補助する場合の電子ビーム走査手段の機能説明図である。図７において、実線１５Ａ〜１５Ｃは、主偏向手段による主偏向制御並びに副偏向手段よる主偏向制御及び副偏向制御が行われた電子ビーム１５の軌道を示し、点線１５Ａ’〜１５Ｃ’は、主偏向手段による主偏向制御だけが行われた電子ビーム１５の軌道を示し、３点鎖線１５Ａ”〜１５Ｃ”は、主偏向手段による主偏向制御及び副偏向手段よる主偏向制御だけが行われた電子ビーム１５の軌道を示す。

図示するとおり、主偏向手段２１及び２２のみで主偏向制御を行う場合、その偏向領域の幅は、主偏向手段２１及び２２の制御だけが行われた電子ビーム１５Ａ’及び１５Ｃ’のマスク３０上位置である７１Ａ’及び７１Ｃ’の間の距離ＷＤ’となる。
偏向領域幅ＷＤ’は、例えば、主偏向器の後段２２の偏向角度を偏向領域の外側にΔβだけずらす（即ち後段２２の偏向角度βＡをΔβだけ減じる）ことによって拡大することも可能であるが、このように後段２２の偏向角度が前段２１の偏向角度と異なると、電子ビーム１５Ａ”の光軸が１５Ａ’の光軸と平行にならなくなる。

そこで、偏向領域を拡大するときには、電子ビーム１５の軌道１５Ａ”に示すように、主偏向器後段２２の偏向角度を前段２１の偏向角度βＡよりもΔβだけ減じ、第１副偏向器５１による偏向角を偏向領域の外側に向けてΔβに対応して定まるεＡ分だけ増加させることにより、電子ビーム１５の光軸を平行に保ったままマスク３０へ電子ビームを偏向することが可能となる。
これにより、偏向領域幅ＷＤを、主偏向手段（２１及び２２）のみによる偏向領域幅ＷＤ’よりも増加することが可能となる。

なお、第１副偏向器５１による偏向角を偏向領域の外側に向けて増加させ、第２副偏向器５２による偏向角をその反対方向に同じ角度だけ増加することによっても、偏向領域幅を拡大することができる。

同様に、主偏向器後段２２の偏向角度を前段２１の偏向角度βＡよりもΔβだけ増し、第１副偏向器５１による偏向角を偏向領域の内側に向けてΔβに対応して定まるεＡ分だけ増加させることにより、電子ビーム１５の光軸を平行に保ったままマスク３０へ電子ビームを偏向領域を縮小することが可能となる。

第１副偏向器５１による偏向角を偏向領域の内側に向けて増加させ、第２副偏向器５２による偏向角をその反対方向に同じ角度だけ増加させることにより、偏向領域幅を、主偏向手段（２１及び２２）のみによる偏向領域幅よりも減少することができる。

電子線鏡筒装置１０は、主偏向手段（２１及び２２）を制御して、電子ビームのマスクへの入射角度を変化できることとしてよい。すなわち、電子線鏡筒装置１０は、副偏向手段（５１及び５２）による副偏向制御に併せて、第１主偏向器２１及び第２主偏向器２２によっても副偏向制御を行うことにより、電子ビーム１５の入射角度変化幅を、副偏向手段（５１及び５２）だけで実現する入射角度変化幅に比べて拡大（又は縮小）する。

このために電子線鏡筒装置１０は、第１主偏向器２１及び第２主偏向器２２による副偏向制御のために第１主偏向器２１及び第２主偏向器２２に供給するべき副偏向補助信号を生成する副偏向補助信号生成部６２を備える。

副偏向信号生成部６１は、計算機９１から供給される電子ビーム１５の入射角度情報に基づき決定される必要な偏向量を、副偏向手段（５１及び５２）により偏向すべき副偏向量と主偏向手段（２１及び２２）より偏向すべき副偏向量とに分離する。そして副偏向手段（５１及び５２）により偏向すべき副偏向量に対応する偏向制御信号を副偏向信号として副偏向手段（５１及び５２）に供給するとともに、主偏向手段（２１及び２２）により偏向すべき副偏向量を副偏向補助信号生成部６２に供給する。

副偏向補助信号生成部６２は、副偏向信号生成部６１から供給される制御量情報に基づき、主偏向手段（２１及び２２）より行うべき副偏向制御の偏向量に応じた副偏向補助信号を生成する。
そして、主偏向信号生成部６０による主偏向信号と、副偏向補助信号生成部６２による副偏向補助信号とは、重畳手段６４によって重畳されて第１主偏向器２１及び第２副偏向器２２に供給される。

図８は、副偏向手段の副偏向制御を主偏向手段よって補助する場合の電子ビーム走査手段の機能説明図である。図８において、実線１５Ａ〜１５Ｃは、主偏向手段（２１及び２２）による主偏向制御及び副偏向制御並びに副偏向手段（５１及び５２）による副偏向制御が行われた電子ビーム１５の軌道を示し、点線１５Ａ’〜１５Ｃ’は、主偏向手段による主偏向制御だけが行われた電子ビーム１５の軌道を示し、３点鎖線１５Ａ”〜１５Ｃ”は、主偏向手段による主偏向制御及び副偏向手段よる副偏向制御だけが行われた電子ビーム１５の軌道を示す。

電子ビーム１５の軌道１５Ａに示すように、主偏向制御に必要な第１主偏向器２１による偏向角βＡに、副偏向制御の補助のための偏向角ξＡを、第１副偏向器５１による副偏向角γＡと同じ方向に加えて第１主偏向器２１による偏向角とし、主偏向制御に必要な第２主偏向器２２による偏向角βＡに、副偏向制御の補助のための偏向角ηＡを偏向角ξＡの反対方向に加えて第２主偏向器２２による偏向角とすることにより、主偏向手段による副偏向制御が行われない電子ビーム１５の軌道１５Ａ”と比べて、マスク３０への電子ビーム１５の入射角度を増加することが可能となる。

上記の主偏向器２１及び２２による副偏向制御の補助が行われているときには、副偏向手段による（５１、５２）の副偏向制御によって、電子ビーム１５のマスク３０上の入射位置が変動する。
したがって、主偏向器２１及び２２による副偏向制御の補助を行う際には、主偏向信号生成部６０は、副偏向手段による（５１、５２）の副偏向制御による電子ビーム１５のマスク３０上の入射位置の変動を相殺するように、主偏向器２１及び２２の主偏向信号を補正することが望ましい。

同様に、第１主偏向器２１による偏向角を、主偏向制御に必要な第１主偏向器２１による偏向角βＡに、副偏向制御の補助のための偏向角ξＡを、第１副偏向器５１による副偏向角γＡと反対方向に加えて第１主偏向器２１による偏向角とし、主偏向制御に必要な第２主偏向器２２による偏向角βＡに、副偏向制御の補助のための偏向角ηＡを偏向角ξＡの反対方向に加えて第２主偏向器２２による偏向角とすることにより、主偏向手段による副偏向制御が行われない電子ビーム１５の軌道１５Ａ”と比べて、マスク３０への電子ビーム１５の入射角度を減少することが可能となる。

主偏向補助信号、及び副偏向補助信号は、それぞれ主偏向信号生成部６０及び副偏向生成部６１により直接生成されて、それぞれ副偏向手段（５１及び５２）及び主偏向手段（２１及び２２）に供給されることとしてもよい。

また、副偏向手段（５１及び５２）に加えるべき主偏向補助信号、及び主偏向手段（２１及び２２）に加えるべき副偏向補助信号を、電子ビーム１５を照射するマスク３０上の各偏向位置と、この各偏向位置に照射する際の電子ビーム１５のマスクへの各入射角度とについて測定しておき、電子線鏡筒装置１０及び電子線近接露光装置の記憶部９２に予め記憶しておくこととしてもよい。

そして、主偏向補助信号生成部６３及び副偏向補助信号生成部６２は、計算機９１により供給される偏向位置情報及び入射角度情報に応じて、記憶部９２に予め記憶された主偏向補助信号及び副偏向補助信号をそれぞれ読み出して、それぞれ副偏向手段（５１及び５２）及び主偏向手段（２１及び２２）に供給することとしてもよい。
または、主偏向信号生成部６０及び副補助信号生成部６１は、計算機９１により供給される偏向位置情報及び入射角度情報に応じて、記憶部９２に予め記憶された主偏向補助信号及び副偏向補助信号をそれぞれ読み出して、それぞれ副偏向手段（５１及び５２）及び主偏向手段（２１及び２２）に供給することとしてもよい。

なお本実施例における第１主偏向器２１は、本発明に係る電子線鏡筒装置の所定の偏向領域に応じた範囲の偏向角で電子ビームを偏向可能な第１の偏向器に対応しており、本実施例における第２主偏向器２２は、本発明に係る電子線鏡筒装置の各偏向位置においてビーム光軸がそれぞれ平行となるように、第１の偏向器による偏向角に応じて電子ビームを偏向する第２の偏向器に対応しており、本実施例における第２副偏向器５２は、本発明に係る電子線鏡筒装置の第１の偏向器と第２の偏向器との間に配置され第２の偏向器によって偏向される電子ビームがマスクに所定の入射角度で入射するように電子ビームを偏向する第３の偏向器に対応しており、本実施例における第１副偏向器５１は、本発明に係る電子線鏡筒装置の第１の偏向器と第２の偏向器との間に配置され、第２の偏向器によって偏向される電子ビームがマスクの所定の偏向位置に入射するように、電子ビームを偏向する第４の偏向器に対応する。

図９は、本発明の第２実施例に係る電子線鏡筒装置及び電子線近接露光装置の構成図である。電子線近接露光装置の基本構成は、図１及び図５に示した構成及び上記の文献１に開示された構成に類似した構成を有している。よって、図１及び図５と同一の機能部分には同一の参照番号を付して表し、詳しい説明は省略する。

図９に示すように、電子線鏡筒装置１０は、単一の偏向器である前段の第１偏向手段（第１偏向器）８１および単一の偏向器である後段の第２偏向手段（第２偏向器）８２の１対の偏向器からなる偏向手段を電子ビーム走査手段として備える。

計算機９１は、走査中の電子ビームの偏向位置を逐次計算して、計算された偏向位置をデータバス９３を経由して主偏向信号生成部６０に供給する。
主偏向信号生成部６０は、供給される電子ビームの偏向位置情報に基づき、第１偏向器８１および第２偏向器８２によって電子ビーム１５をそのビーム光軸を平行に保ったまま前記偏向位置に偏向制御（主偏向制御）するための主偏向信号を生成して、主偏向第１指示信号生成部６６及び主偏向第２指示信号生成部６８に供給する。

主偏向第１指示信号生成部６６は、主偏向信号生成部６０から供給される主偏向信号に基づいて、第１偏向器８１に出力すべき主偏向第１指示信号を生成し、重畳手段６４に供給する。
同様に、主偏向第２指示信号生成部６８は、主偏向信号生成部６０から供給される主偏向信号に基づいて、第２偏向器８２に出力すべき主偏向第２指示信号を生成し、重畳手段６５に供給する。

さらに、計算機９１は、走査中の電子ビームの偏向位置におけるマスク３０のマスク歪みを記憶部９２から抽出し、このマスク歪みを補正するためのマスク３０への電子ビーム１５の入射角度を逐次計算する。そして計算された入射角度をデータバス９３を経由して副偏向信号生成部６１に供給する。
副偏向信号生成部６１は、供給される電子ビームの入射角度情報に基づき、電子ビーム１５がマスク３０に前記入射角度で入射するように、第１偏向器８１および第２偏向器８２により電子ビーム１５を偏向制御（副偏向制御）するための副偏向信号を生成して、副偏向第１指示信号生成部６７及び副偏向第２指示信号生成部６９に供給する。

副偏向第１指示信号生成部６７は、副偏向信号生成部６１から供給される副偏向信号に基づいて、第１偏向器８１に出力すべき副偏向第１指示信号を生成し、重畳手段６４に供給する。
同様に、副偏向第２指示信号生成部６９は、副偏向信号生成部６１から供給される副偏向信号に基づいて、第２偏向器８２に出力すべき副偏向第２指示信号を生成し、重畳手段６５に供給する。

重畳手段６４は、主偏向第１指示信号生成部６６から供給される主偏向第１指示信号と、副偏向第１指示信号生成部６７から供給される副偏向第１指示信号とを重畳して第１偏向器８１に供給し、重畳手段６５は、主偏向第２指示信号生成部６８から供給される主偏向第２指示信号と、副偏向第２指示信号生成部６９から供給される副偏向第２指示信号とを重畳して第２偏向器８２に供給する。

図１０は、図９に示す構成の電子線鏡筒装置１０の電子ビーム走査手段の機能説明図である。図１０において実線１５Ａ〜１５Ｃは、第１偏向器８１及び第２偏向器８２によって、偏向位置７１Ａ〜７１Ｃへの主偏向制御が行われ、入射角度をαＡ〜αＣとする副偏向制御が行われた場合の電子ビーム１５の軌道を示し、点線１５Ａ’〜１５Ｃ’は、第１偏向器８１及び第２偏向器８２によって、偏向位置７１Ａ〜７１Ｃへの主偏向制御のみが行われた場合の電子ビーム１５の軌道を示す。以下、偏向位置７１Ａへ偏向された軌道１５Ａ及び１５Ａ’の場合について説明する。

主偏向信号生成部６０は、供給される電子ビームの偏向位置情報と、第１偏向器８１及び第２偏向器８２間の距離とに基づき、電子ビーム１５を偏向位置７１Ａに偏向するために必要な第１偏向器８１による偏向角（βＡ）および第２偏向器８２による偏向角（βＡ）を計算し、それぞれの偏向角情報を主偏向信号として主偏向第１指示信号生成部６６及び主偏向第２指示信号生成部６８に供給する。

主偏向第１指示信号生成部６６及び主偏向第２指示信号生成部６８は、主偏向信号生成部６０から供給される各偏向角に基づいて、第１偏向器８１及び第２偏向器８２にそれぞれ加えるべき主偏向第１偏向指示信号及び主偏向第２偏向指示信号を生成し、それぞれ重畳手段６４及び６５に供給する。

一方、副偏向信号生成部６１は、供給される電子ビームの偏向位置情報（７５Ａ）及び入射角度情報（αＡ）、並びに第２偏向器８２とマスク３０との距離（既知）に基づき、第２偏向器８２に入射した際の、電子銃１２の中心線軸１９に垂直な面上における電子ビーム位置７５Ａを計算する。
そして、副偏向信号生成部６１は、電子ビーム位置７５Ａ、第１偏向器８１と第２偏向器間の距離（既知）、及び偏向角βＡに基づいて、電子ビーム１５を位置７５Ａに照射するために必要な第１偏向器８１による偏向角（γＡ）を計算する。

また、副偏向信号生成部６１は、偏向角βＡ及びγＡ並びに入射角度αＡに基づき電子ビーム１５を入射角度αＡに偏向するために必要な第２偏向器８２による偏向角（δＡ）を計算する。なお図１０において、３点鎖線８３は中心線軸１９との平行線を示し、３点鎖線８４は第１偏向器８１に主偏向制御のみされた後の電子ビーム軌道１５Ａ’との平行線を示し、３点鎖線８５は第１偏向器８１に偏向された後の電子ビーム軌道１５Ａの延長線を示す。
そして副偏向信号生成部６１は、それぞれの偏向角情報（γＡ及びδＡ）を副偏向信号として副偏向第１指示信号生成部６７及び副偏向第２指示信号生成部６９に供給する。

副偏向第１指示信号生成部６７及び副偏向第２指示信号生成部６９は、副偏向信号生成部６１から供給される各偏向角に基づいて、第１偏向器８１及び第２偏向器８２にそれぞれ加えるべき副偏向第１偏向指示信号及び副偏向第２偏向指示信号を生成し、それぞれ重畳手段６４及び６５に供給する。

重畳手段６４は、主偏向第１指示信号生成部６６から供給される主偏向第１指示信号と、副偏向第１指示信号生成部６７から供給される副偏向第１指示信号とを重畳して第１偏向器８１に供給する。したがって、第１偏向器８１に供給される偏向指示量は、主偏向制御に対応する偏向角βＡと副偏向制御に対応する偏向角γＡとが合計されて重ね合わされた偏向角分の偏向指示量となる。

一方、重畳手段６５は、主偏向第２指示信号生成部６８から供給される主偏向第２指示信号と、副偏向第２指示信号生成部６９から供給される副偏向第２指示信号とを重畳して第２偏向器８２に供給する。したがって、第２偏向器８２に供給される偏向指示量は、主偏向制御に対応する偏向角βＡと副偏向制御に対応する偏向角δＡとが合計されて重ね合わされた偏向角分の偏向指示量となる。

以上により、図９に示す電子線鏡筒装置１０は、単一の偏向器である第１偏向手段８１および単一の偏向器である第２偏向手段８２の１対の偏向器からなる偏向手段により、電子ビーム１５の主偏向制御と副偏向制御を行うことを可能とする。

図９に示す電子線鏡筒装置１０において単一の偏向器として構成された第１偏向手段８１および第２偏向手段８２の各々は、主偏向制御を行うための１つ以上の主偏向用偏向器及び副偏向制御を行うための１つ以上の副偏向用偏向器からなる複数の偏向器からなる偏向器群で実現することとしてよい。このように構成された電子線鏡筒装置１０を図１１に示す。

図１１は、本発明の第３実施例に係る電子線鏡筒装置及び電子線近接露光装置の構成図である。電子線鏡筒装置及び電子線近接露光装置の基本構成は、図１及び図９に示した構成及び上記の文献１に開示された構成に類似した構成を有している。よって、図１及び図９と同一の機能部分には同一の参照番号を付して表し、詳しい説明は省略する。

図示するように、本実施例に係る電子線鏡筒装置では前段の第１偏向手段８１は、２つの主偏向用偏向器２３及び２４と、副偏向用偏向器５３とから構成されている。これら偏向器は、電子ビーム光軸上に静電場を生じて、静電力により電子ビームに偏向力を加える電極（静電偏向器）により構成してよく、電子ビーム光軸上に磁場を生じて、磁力により電子ビームに偏向力を加えるコイルにより構成してよい。またこれらを組み合わせて構成してもよい。
また、第１偏向手段８１を構成する主偏向用偏向器及び副偏向用偏向器の数は任意に定めてよく、例えば後述の第２の偏向手段８２のように３つの主偏向用偏向器と２つの副偏向用偏向器による５段構成としてよい。

図示するとおり、前段の第１偏向手段８１の主偏向用偏向器２３及び２４と、副偏向用偏向器５３とは、電子ビーム１５のビーム光軸１９に沿って交互に（入れ子状に）配置されている。
また、後段の第２偏向手段８２は、３つの主偏向用偏向器２５、２６及び２７と、２つの副偏向用偏向器５４及び５５とから構成されている。そして、第２偏向手段８２の主偏向用偏向器２５、２６及び２７、並びに副偏向用偏向器５４及び５５も電子ビーム１５のビーム光軸１９に沿って交互に（入れ子状に）配置されている。
第２偏向手段８２を構成する主偏向用偏向器及び副偏向用偏向器の数は任意に定めることとしてよい。

そして、主偏向第１指示信号生成部６６は、図９と同様の主偏向信号生成部６０から供給される主偏向信号に基づいて、主偏向第１指示信号を生成し第１偏向手段８１内の主偏向用偏向器２３及び２４に直接供給する。
同様に、主偏向第２指示信号生成部６８は、主偏向信号生成部６０から供給される主偏向信号に基づいて、主偏向第２指示信号を生成し第２偏向手段８２内の主偏向用偏向器２５、２６及び２７に直接供給する。

また、副偏向第１指示信号生成部６７は、図９と同様の副偏向信号生成部６１から供給される副偏向信号に基づいて、副偏向第１指示信号を生成し第１偏向手段８１内の副偏向用偏向器５３に直接供給する。
同様に、副偏向第２指示信号生成部６９は、副偏向信号生成部６１から供給される副偏向信号に基づいて、副偏向第２指示信号を生成し第２偏向手段８２内の副偏向用偏向器５４及び５５に直接供給する。

図１２は、図１１に示す構成の電子線鏡筒装置１０の電子ビーム走査手段の機能説明図である。図１２において実線１５Ａ〜１５Ｃは、第１偏向手段８１及び第２偏向手段８２によって、偏向位置７１Ａ〜７１Ｃへの主偏向制御が行われ、入射角度をαＡ〜αＣとする副偏向制御が行われた場合の電子ビーム１５の軌道を示し、点線１５Ａ’〜１５Ｃ’は、第１偏向手段８１及び第２偏向手段８２によって、偏向位置７１Ａ〜７１Ｃへの主偏向制御のみが行われた場合の電子ビーム１５の軌道を示す。

また、３点鎖線８３は中心線軸１９との平行線を示し、３点鎖線８４は第１偏向手段８１に主偏向制御のみされた後の電子ビーム軌道１５Ａ’との平行線を示し、３点鎖線８５は第１偏向手段８１に偏向された後の電子ビーム軌道１５Ａの延長線を示す。

図１２に示される第１偏向手段８１による主偏向角βＡ、第１偏向手段８１による副偏向角γＡ、第２偏向手段８２による主偏向角βＡ、及び第２偏向手段８２による副偏向角δＡの計算は、図１０を参照して説明した図９に示す電子線近接露光装置の場合と同様に行うこととし説明を省略する。以下、偏向位置７１Ａへ偏向された軌道１５Ａ及び１５Ａ’の場合について説明する。

電子ビーム１５を主偏向制御するために必要な第１偏向手段８１による偏向角（βＡ）は、第１偏向手段８１内の２つの主偏向用偏向器２３及び２４により生じる合成電場（及び／又は合成磁場）が電子ビーム１５に作用することにより生じる静電力（及び／又は磁力）によって電子ビーム１５に加えられる。

同様に、電子ビーム１５を副偏向制御するために必要な第１偏向手段８１による偏向角（γＡ）は、第１偏向手段８１内の副偏向用偏向器５３により生じる電場（及び／又は磁場）が電子ビーム１５に作用すること加えられる。

また、電子ビーム１５を主偏向制御するために必要な第２偏向手段８２による偏向角（βＡ）は、第２偏向手段８２内の３つの主偏向用偏向器２５、２６及び２７により生じる合成電場（及び／又は合成磁場）が電子ビーム１５に作用することにより加えられる。

さらに電子ビーム１５を副偏向制御するために必要な第２偏向手段８２による偏向角（δＡ）は、第２偏向手段８２内の副偏向用偏向器５４及び５５により生じる合成電場（及び／又は合成磁場）が電子ビーム１５に作用することにより加えられる。

ここで、第１偏向手段８１は、上述の通り主偏向用偏向器２３及び２４と副偏向用偏向器５３とを、電子ビーム１５の光軸１９に沿って交互に配置して備える。
したがって、主偏向用偏向器２３及び２４によって電子ビーム１５に主偏向制御用の偏向力が加えられる位置と、副偏向用偏向器５３によって副偏向制御用の偏向力が加えられる位置とのビーム光軸方向のずれを防止することが可能となる。

同様に、第２偏向手段８２は、主偏向用偏向器２５、２６及び２７と副偏向用偏向器５４及び５５とを、電子ビーム１５の光軸１９に沿って交互に配置して備える。したがって、主偏向用偏向器２５、２６及び２７によって電子ビーム１５に主偏向制御用の偏向力が加えられる位置と、副偏向用偏向器５４及び５５によって副偏向制御用の偏向力が加えられる位置とのビーム光軸方向のずれを防止することが可能となる。

上記構成により、図１１に示す第１偏向手段８１及び第２偏向手段８２は、図９に示す単一の偏向器でそれぞれ構成される第１偏向器８１及び第２偏向器と同様に電子ビーム１５の主偏向制御及び副偏向制御を行うことが可能となる。

また図９及び図１１に示す電子線鏡筒装置及び電子線近接露光装置において、主偏向第１指示信号及び主偏向第２指示信号はそれぞれ主偏向信号生成部６０により直接生成されて、それぞれ第１偏向手段８１及び第２偏向手段８２に供給されることとしてもよく、副偏向第１指示信号及び副偏向第１指示信号はそれぞれ副偏向信号生成部６１により直接生成されて、それぞれ第１偏向手段８１及び第２偏向手段８２に供給されることとしてもよい。

また、図９及び図１１に示す電子線鏡筒装置及び電子線近接露光装置において、第１偏向手段８１に加えるべき主偏向第１指示信号及び副偏向第１指示信号、並びに第２偏向手段８２に加えるべき主偏向第２指示信号及び副偏向第２指示信号を、電子ビーム１５を照射するマスク３０上の各偏向位置と、この各偏向位置に照射する際の電子ビーム１５のマスクへの各入射角度とについて測定しておき、電子線鏡筒装置１０又は電子線近接露光装置の記憶部９２に予め記憶しておくこととしてもよい。

そして、主偏向第１指示信号生成部６６及び副偏向第１指示信号生成部６７は、それぞれ計算機９１により供給される偏向位置情報及び入射角度情報に応じて、記憶部９２に予め記憶された主偏向第１指示信号及び副偏向第１指示信号をそれぞれ読み出して、それぞれ第１偏向手段８１に供給することとしてもよく、主偏向第２指示信号生成部６８及び副偏向第２指示信号生成部６９は、それぞれ計算機９１により供給される偏向位置情報及び入射角度情報に応じて、記憶部９２に予め記憶された主偏向第２指示信号及び副偏向第２指示信号をそれぞれ読み出して、それぞれ第２偏向手段８２に供給することとしてもよい。

または、主偏向信号生成部６０は、それぞれ計算機９１により供給される偏向位置情報及び入射角度情報に応じて、記憶部９２に予め記憶された主偏向第１指示信号及び主偏向第２指示信号をそれぞれ読み出して、それぞれ第１偏向手段８１及び第２偏向手段８２に供給することとしてもよく、副偏向信号生成部６１は、それぞれ計算機９１により供給される偏向位置情報及び入射角度情報に応じて、記憶部９２に予め記憶された副偏向第１指示信号及び副偏向第２指示信号をそれぞれ読み出して、それぞれ第１偏向手段８１及び第２偏向手段８２に供給することとしてもよい。

特に、図１１に示す電子線鏡筒装置及び電子線近接露光装置において、第１偏向手段８１の各主偏向用偏向器２３及び２４に加えるべき各主偏向第１指示信号、第１偏向手段８１の各副偏向用偏向器５３に加えるべき各副偏向第１指示信号、第２偏向手段８２の各主偏向用偏向器２５、２６及び２７に加えるべき各主偏向第２指示信号、並びに第２偏向手段８２の各副偏向用偏向器５４及び５５に加えるべき各副偏向第２指示信号を、電子ビーム１５を照射するマスク３０上の各偏向位置と、この各偏向位置に照射する際の電子ビーム１５のマスクへの各入射角度とについて測定しておき、電子線鏡筒装置１０又は電子線近接露光装置の記憶部９２に予め記憶しておくこととしてもよい。

そして、主偏向第１指示信号生成部６６、副偏向第１指示信号生成部６７、主偏向第２指示信号生成部６８、並びに副偏向第２指示信号生成部６９は、それぞれ計算機９１により供給される偏向位置情報及び入射角度情報に応じて、記憶部９２に予め記憶された前記各主偏向第１指示信号、前記各副偏向第１指示信号、前記各主偏向第２指示信号、並びに前記各副偏向第２指示信号をそれぞれ読み出して、それぞれ第１偏向手段８１の各主偏向用偏向器２３及び２４、第１偏向手段８１の各副偏向用偏向器５３、第２偏向手段８２の各主偏向用偏向器２５、２６及び２７、並びに第２偏向手段８２の各副偏向用偏向器５４及び５５に加えることとしてよい。

または、主偏向信号生成部６０は、それぞれ計算機９１により供給される偏向位置情報及び入射角度情報に応じて、記憶部９２に予め記憶された前記各主偏向第１指示信号、並びに前記各主偏向第２指示信号をそれぞれ読み出して、それぞれ第１偏向手段８１の各主偏向用偏向器２３及び２４、並びに第２偏向手段８２の各主偏向用偏向器２５、２６及び２７に供給することとし、副偏向信号生成部６１は、それぞれ計算機９１により供給される偏向位置情報及び入射角度情報に応じて、記憶部９２に予め記憶された前記各副偏向第１指示信号、並びに前記各主偏向第２指示信号をそれぞれ読み出して、それぞれ第１偏向手段８１の各副偏向用偏向器５３、並びに第２偏向手段８２の各副偏向用偏向器５４及び５５に供給することとしてもよい。

電子線近接露光装置の構成図である。 走査手段の動作説明図である。 電子ビームの走査方法の説明図である。 マスク歪み補正の説明図である。 本発明の第１実施例に係る電子線鏡筒装置及び電子線近接露光装置の構成図である。 図５に示す電子線鏡筒装置の電子ビーム走査手段の機能説明図（その１）である。 図５に示す電子線鏡筒装置の電子ビーム走査手段の機能説明図（その２）である。 図５に示す電子線鏡筒装置の電子ビーム走査手段の機能説明図（その３）である。 本発明の第２実施例に係る電子線鏡筒装置及び電子線近接露光装置の構成図である。 図９に示す電子線鏡筒装置の電子ビーム走査手段の機能説明図である。 本発明の第３実施例に係る電子線鏡筒装置及び電子線近接露光装置の構成図である。 図１１に示す電子線鏡筒装置の電子ビーム走査手段の機能説明図である。

符号の説明

１０…電子線鏡筒装置
１２…電子銃
１４…電子線源
１５…電子ビーム
１６…照射レンズ
２１、２２…主偏向器
３０…マスク
４０…試料
５１、５２…副偏向器

Claims (9)

1. 電子ビームを発生する電子ビーム源と、試料表面に露光するパターンに応じたマスクパターンを備えるマスクとを備え、前記電子ビームを前記マスク上の所定の偏向領域内の各偏向位置に所定の入射角度で入射させ、前記マスクを通過した前記電子ビームで、前記試料表面に前記マスクパターンを露光する電子線露光装置に使用される電子線鏡筒装置であって、
   前記電子ビームをそのビーム光軸を平行に保ったまま前記各偏向位置に偏向する、１対の偏向器である第１主偏向器および第２主偏向器を有する主偏向手段と、
   前記電子ビームが前記マスクに前記入射角度で入射するように前記電子ビームを偏向する、１対の偏向器である第１副偏向器および第２副偏向器を有する副偏向手段と、を備え、
   前記副偏向手段は、前記電子ビームのビーム光軸方向に関して前記第１主偏向器と第２主偏向器との間に設けられることを特徴とする電子線鏡筒装置。
2. 前記副偏向手段を制御して、前記偏向領域を拡大縮小するよう可変することを特徴とする請求項１に記載の電子線鏡筒装置。
3. 前記主偏向手段を制御して、前記入射角度を変化させることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子線鏡筒装置。
4. 電子ビームを発生する電子ビーム源と、試料表面に露光するパターンに応じたマスクパターンを備えるマスクとを備え、前記電子ビームを前記マスク上の所定の偏向領域内の各偏向位置に所定の入射角度で入射させ、前記マスクを通過した前記電子ビームで、前記試料表面に前記マスクパターンを露光する電子線露光装置に使用される電子線鏡筒装置であって、
   前記偏向領域に応じた範囲の偏向角で、前記電子ビームを偏向可能な第１の偏向器と、
   前記各偏向位置においてビーム光軸がそれぞれ平行となるように、前記第１の偏向器による前記偏向角に応じて前記電子ビームを偏向する第２の偏向器と、
   前記第１の偏向器と前記第２の偏向器との間に配置され、前記第２の偏向器によって偏向される前記電子ビームが前記マスクに前記入射角度で入射するように、前記電子ビームを偏向する第３の偏向器と、
   前記第１の偏向器と前記第２の偏向器との間に配置され、前記第２の偏向器によって偏向される前記電子ビームが前記マスクの前記偏向位置に入射するように、前記電子ビームを偏向する第４の偏向器と、
   を備えることを特徴とする電子線鏡筒装置。
5. 前記第４の偏向器を制御して、前記偏向領域を拡大縮小するよう可変することを特徴とする請求項４に記載の電子線鏡筒装置。
6. 前記第１の偏向器を制御して、前記入射角度を変化させることを特徴とする請求項４又は５に記載の電子線鏡筒装置。
7. 電子ビームを発生する電子ビーム源と、試料表面に露光するパターンに応じたマスクパターンを備えるマスクとを備え、前記電子ビームを前記マスク上の所定の偏向領域内の各偏向位置に所定の入射角度で入射させ、前記マスクを通過した前記電子ビームで、前記試料表面に前記マスクパターンを露光する電子線露光装置に使用される電子線鏡筒装置であって、
   前記電子ビームを偏向する第１偏向手段および第２偏向手段と、
   前記第１偏向手段及び前記第２偏向手段により前記電子ビームをそのビーム光軸を平行に保ったまま前記各偏向位置に偏向制御するための主偏向信号を生成して出力する主偏向信号生成手段と、
   前記第１偏向手段及び前記第２偏向手段により前記マスクに前記所定入射角度で入射するように前記電子ビームを偏向制御するための副偏向信号を生成して出力する副偏向信号生成手段と、
   前記主偏向信号生成手段から出力される前記主偏向信号及び前記副偏向信号生成手段から出力される前記副偏向信号を重畳して、前記第１偏向手段及び前記第２偏向手段の各々に供給する信号重畳手段と、
   を備えることを特徴とする電子線鏡筒装置。
8. 電子ビームを発生する電子ビーム源と、試料表面に露光するパターンに応じたマスクパターンを備えるマスクとを備え、前記電子ビームを前記マスク上の所定の偏向領域内の各偏向位置に所定の入射角度で入射させ、前記マスクを通過した前記電子ビームで、前記試料表面に前記マスクパターンを露光する電子線露光装置に使用される電子線鏡筒装置であって、
   前記電子ビームを偏向する第１偏向器群および第２偏向器群を備え、
   前記第１偏向器群および前記第２偏向器群の各々は、前記電子ビームをそのビーム光軸を平行に保ったまま前記各偏向位置に偏向制御するための１個以上の主偏向器、及び前記電子ビームを前記マスクに前記入射角度で入射するように偏向制御するための１個以上の副偏向器を備え、
   前記第１偏向器群に設けられる前記１つ以上の主偏向器と前記１つ以上の副偏向器は、前記電子ビームのビーム光軸方向に沿って交互に配置され、
   前記第２偏向器群に設けられる前記１つ以上の主偏向器と前記１つ以上の副偏向器は、前記電子ビームのビーム光軸方向に沿って交互に配置されることを特徴とする電子線鏡筒装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の電子線鏡筒装置を備えることを特徴とする電子線露光装置。

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