JPH08316128A - 電子ビーム露光装置及びその操作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子ビーム露光装置及びその操作方法に関
し、露光精度を犠牲にせずに、整定待ち時間を短縮して
スループットを向上させる。 【構成】 電子ビーム入射側に設けた２段の偏向手段を
ステンシルマスク１２の電子ビーム入射側に設けた電磁
レンズ１１の第１クロスオーバ６を挟む様に配置した２
つのマスク偏向器５，７で構成してスリット偏向器とし
ても機能するようにし、また、電子ビーム出射側に設け
た２段の偏向手段をステンシルマスク１２の電子ビーム
出射側に設けた電磁レンズ１４の第２クロスオーバ１８
の直前に配置した２つのマスク偏向器１３，１６で構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子ビーム露光装置及び
その操作方法に関するものであり、特に、露光精度が高
く、且つ、スループットの高い電子ビーム露光装置及び
その操作方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路装置の集積度と機
能がますます向上して計算機、通信、或いは、機械制御
等の産業全般に渡る技術進歩の核技術としての役割が期
待されており、この役割を担う半導体集積回路装置の集
積度は２年乃至３年で４倍の速度で向上しており、ＤＲ
ＡＭ（ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ）の
場合には１Ｇビットまで試作されているが、この様な集
積度の向上は微細加工技術の進歩によるものである。

【０００３】微細加工技術として電子ビーム露光を用い
た場合には、０．０５μｍ以下の微細加工が０．０２μ
ｍ以下の位置合わせ精度で実現できるが、この様な微細
パターンの描画工程のスループットは非常に低くてＶＬ
ＳＩ（超大規模集積回路装置）の量産には使用できない
ものと考えられていた。

【０００４】しかし、この様な予測は従来市販されてい
た電子ビーム露光装置を用いた一筆書きの電子ビームに
ついての議論にすぎないものである。従来の電子ビーム
露光装置は、可変矩形ビームを用いて試料上で電子ビー
ムを走査し矩形パターンを繋ぐことによって任意のパタ
ーンを形成していた。

【０００５】この様な装置はソフトであるパターンデー
タから実際のパターンを作りだすパターンジェネレータ
であるが、矩形パターンを繋ぐことにより任意の形状の
パターンを発生させるため、パターンルールが微細にな
ればなるほど単位面積当たりの露光ショット数が増加
し、スループットが低下するという欠点があった。

【０００６】そこで、本発明者等はこの様な限界を越え
るためにブロック露光方式や、マルチビーム方式ブラン
キング・アパーチャ・アレイ（ＢＡＡ）露光方式を提案
しており、この提案により１ｃｍ□／ｓｅｃ程度のスル
ープットが期待できるようになってきており、微細さ、
位置合わせ精度、クイックターンアラウンド、及び、信
頼性のどれをとっても他の方法と比較して優れた方法で
ある。

【０００７】ここで、図９を参照してブロック露光に用
いている従来の電子ビーム露光装置を簡単に説明する。 図９参照 電子銃１から放出された電子ビームは、電子ビームを矩
形状に成形するスリット３を介して設けられた一対の第
1アライメントコイル（ＡＬ１ａ，ＡＬ１ｂ）２３，２
４により電子ビームの光軸合わせを行い、また、スリッ
ト３を介して設けられた一対の電磁レンズ（Ｌ１ａ，Ｌ
１ｂ）２，４によって成形された電子ビームを収束させ
る。なお、点線は電子ビームのクロスオーバ像軌道を表
し、符号６及び１８は夫々第１クロスオーバ及び第２ク
ロスオーバを表す。

【０００８】次いで、スリット偏向器２５及びスリット
偏向振り戻し偏向器２７を設けて、電子ビームがマスク
ステージ（図示せず）に設置したステンシルマスク１２
上に照射する位置を偏向し、ステンシルマスク１２を介
して２個ずつ設けた第１乃至第４マスク偏向器５，７，
１３，１６によってステンシルマスク１２に設けた複数
の透過孔の一つを選択して透過させる。

【０００９】また、ステンシルマスク１２を介して設け
た同一の電流が流れる一対の電磁レンズ（Ｌ２ａ，Ｌ２
ｂ）１１，１４によってステンシルマスク１２上にクロ
スオーバ光学系を平行光とし、マスクスティグ・フォー
カスコイル２８、ブランキング偏向手段２９、電磁レン
ズ（Ｌ３ａ，Ｌ３ｂ）１７，１９を介して電子ビームを
絞りアパーチャ２０に照射し、絞りアパーチャ２０を通
過した電子ビームをリフォーカスコイル３２、２つの電
磁レンズ（Ｌ4 ，Ｌ5 ）２１，２２で電子ビームを収束
させ、収束した電子ビームを副偏向器３３によって偏向
することによって露光を行うものである。なお、第２乃
至第４アライメントコイル（ＡＬ2 乃至ＡＬ4 ）２６，
３０，３１も電子ビームの光軸を調整するために設けて
いる。

【００１０】次に、ブロック露光方式の場合について説
明すると、超微細パターンを必要とするＬＳＩは、例え
ば、６４ＭビットＤＲＡＭ（ダイナミック・ランダム・
アクセス・メモリ）のように微細ではあるが露光するパ
ターンのほとんどの面積はある基本パターンの繰り返し
であることが多い。

【００１１】したがって、繰り返しパターンの単位とな
る基本パターンをそれ自身の複雑さには関係なく１ショ
ットで露光することができれば、パターンの微細さには
依存せず、１ショットの大きさと露光面積の関係でほぼ
決定する時間内で露光することが可能になる。

【００１２】この様な基本パターンを複数個ステンシル
マスク１２上に設け、これを電子ビームで選択すること
により電子ビームを任意の形状に成形し、それを繋ぐこ
とにより繰り返しパターンを露光する方法がブロック露
光方式である。

【００１３】次に、ブランキング・アパーチャ・アレイ
（ＢＡＡ）露光方式の場合を説明すると、光源、即ち、
電子銃からの電子ビームをブランキング制御部によって
制御されたブランキング・アパーチャ・アレイ（ＢＡ
Ａ）を介して任意の形状に成形したのち、主偏向器及び
副偏向器により偏向して、移動ステージ制御部によって
制御される移動ステージ上に載置した露光試料上に照射
する方法である。

【００１４】このブランキング・アパーチャ・アレイ
（ＢＡＡ）は、各々一個ずつ開閉が可能な矩形状の複数
の窓を碁盤の目状に配置したもので、任意に開いた複数
個の窓を通過させて複数の矩形状電子ビームブロックよ
りなる任意の電子ビームパターンを形成し、この電子ビ
ームパターンを試料に照射して露光を行うものである。

【００１５】この様な露光方式においても、主偏向器に
よる偏向時間の短縮化がはかられており、主偏向器の補
正の先読み演算処理や主偏向器のフィードバック偏向器
（ＦＢＣ：フィードバックコイル）と、その制御回路で
あるメインデフセットリングフィードバック回路（ＭＳ
Ｆ）の提案により、従来の主偏向器による１００μｍの
偏向で約５０μｓｅｃかかっていた整定待ち時間が約３
μｓｅｃになり、主偏向器による偏向開始後、約３μｓ
ｅｃで副偏向器による露光開始が可能になってきてい
る。

【００１６】この従来の電子ビーム露光装置の操作方法
を図１０及び図１１を参照して説明する。 図１０参照 電子ビーム露光に際しては、光源、即ち、電子銃からの
電子ビームはブランキング制御部によって制御されたブ
ランキング・アパーチャ・アレイ（ＢＡＡ）を介して任
意の形状に成形されたのち、主偏向器及び副偏向器によ
り偏向されて、移動ステージ制御部によって制御される
移動ステージ上に載置した露光試料上に照射される。

【００１７】この場合の主偏向器の偏向は、主偏向器制
御部からの主偏向データを主偏向器ＤＡＣ（デジタル−
アナログ変換器）によりアナログ量に変換したのち、入
力抵抗Ｒ_in４２、帰還抵抗Ｒ_f ４３、及び、出力抵抗Ｒ
_o ４４を設けた比較増幅器４１を介して主偏向器のコイ
ルに印加する共に、メインデフセットリングフィードバ
ック回路によって実際に主偏向器に印加されている電圧
と主偏向器ＤＡＣの出力との差分を検出して、この出力
を偏向量は小さいが高速に追従できるフィードバック偏
向器に印加し、主偏向器による偏向を副偏向器による露
光可能範囲に持って行くことにより、見かけ上の整定待
ち時間は約３μｓｅｃに短縮される。

【００１８】なお、メインデフセトリングフィードバッ
ク回路において矢印で示すゲイン・ローテーション演算
部４６は、コイルの巻方、コイルの設置位置、或いは、
コイルの特性等による電子ビームに対するズレ分を補正
するために設けている。

【００１９】次いで、主偏向器による偏向が副偏向器に
よる露光可能範囲になると、副偏向器制御部からの副偏
向データを副偏向器ＤＡＣによりアナログ量に変換した
のち、増幅器（ＡＭＰ）を介して副偏向器に印加して露
光を開始し、露光が終了した場合には、副偏向器制御部
から露光終了信号を出力して、主偏向器によって次の露
光領域に電子ビームをふって同じ操作を繰り返す。

【００２０】図１１参照 この場合、各信号のタイミングは主偏向器整定待ち時間
制御部により制御されることになるが、この主偏向器整
定待ち時間制御部は主偏向データから主偏向器の飛び量
を算出する飛び量算出回路、整定待ち時間を決定する待
ち時間演算回路、待ち時間カウンタ回路、待ち時間フラ
グ発生回路によって構成され、待ち時間フラグ発生回路
からの出力、即ち、待ち時間フラグを副偏向器に入力し
て露光を開始する。

【００２１】この様なメインデフセットリングフィード
バック回路を有する電子ビーム露光装置によって露光す
る場合、副偏向器による露光パターンデータが極端に疎
な場合には、主偏向器の整定待ち時間が例えば３μｓｅ
ｃであり、副偏向器による露光サイクルが例えば１０Ｍ
Ｈｚ（１０⁷ Ｈｚ、１０^-7＝１００ｎ）で、露光パター
ンが例えば１０ショットとすると、主偏向器による偏向
開始後露光終了までにかかる時間は、 ３μｓｅｃ＋（１００ｎｓｅｃ×１０ショット）＝４μ
ｓｅｃ となり、スループットの向上が期待できる。

【００２２】第３に、ブロック露光方式或いはマルチビ
ーム方式ブランキング・アパーチャ・アレイ露光方式に
おいて、連続移動露光方式を採用すると共に、主偏向器
の整定時間の短縮化をはかることにより、スループット
を向上させることも提案されている。

【００２３】この提案を図１２を参照して説明する。 図１２参照 まず、主偏向器に副偏向器による露光の開始が可能にな
る位置に電子ビームを大きく偏向するための主偏向デー
タによる電圧を印加して、主偏向器による偏向を開始す
るが、この場合にも、従来と同様に主偏向器を安定化す
るための５０μｓｅｃ程度の大きな整定待ち時間が必要
となる。

【００２４】そして、この大きな整定待ち時間中にも試
料は連続的に移動しているので、最初の主偏向データに
よる偏向だけでは大きな整定待ち時間終了後には試料の
位置は大きく偏向しており、副偏向器による露光が可能
になる位置に電子ビームが偏向していないことになる。

【００２５】そこで、大きな整定待ち時間中に、試料の
移動を定期的に読み取り、その移動量に応じた補正偏向
データを主偏向器に印加して、電子ビームの偏向位置を
補正していくが、この様な補正の際にも最低限の整定待
ち時間、即ち、補正整定待ち時間Ｃが必要となり、例え
ば、３μｓｅｃ程度である。

【００２６】この様な場合の目標として設定する全体の
大きな整定待ち時間ＷＡＩＴ１は、Ｘ方向の偏向前の値
と偏向する値の差分の絶対値ΔＸとＹ方向の偏向前の値
と偏向する値の差分の絶対値ΔＹとを比較して大きな方
の絶対値を飛び量ΔＧとし、さらに、３μｓｅｃ程度の
オフセット分Ｂを設定して、整定待ち時間演算を行うこ
とによって求めている。

【００２７】この演算において、目標として設定する全
体の大きな整定待ち時間ＷＡＩＴ１は、 ＷＡＩＴ１＝ΔＧ×Ａ＋Ｂ の式で表される。なお、Ａ及びＢは予め設定した係数で
あり、試料の露光中には少なくとも変化しないものであ
る。ここで、定期的に試料の移動を読み取りその移動量
に応じた補正偏向データを主偏向器に印加して電子ビー
ムの偏向位置を補正する際に、補正整定待ち時間Ｃが図
に示すＷＡＩＴＣの形で周期的に現れることになる。

【００２８】このように、試料の移動中に主偏向器の偏
向を開始すると共に、移動に伴うズレを定期的補正によ
り補正していくので、露光工程全体に係る時間が短くな
り、スループットが向上する。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図９に示す従
来提案されているブロック露光方式に用いる電子ビーム
露光装置において、高スループットと高露光精度を達成
するためには、第１に高速なマスク偏向器を必要とす
る。これは、露光パターンによっては１ショット毎に異
なるマスクパターンを選ばなければならない場合がある
が、その場合に、マスク偏向器は各ショットの試料上の
露光位置を決める副偏向器の速度に近い偏向速度を有す
る必要があるためである。

【００３０】しかし、従来の電子ビーム露光装置におい
ては、マスク偏向器５，７，１３，１６を電子ビームの
拡がった位置に設けているため、電子ビームを偏向させ
るためには大きな電圧、例えば、２００Ｖの電圧を印加
する必要があり、２００Ｖの電圧を発生するためには応
答速度の遅い大出力のアンプを用いる必要があり、それ
によって偏向速度をあまり速くすることができなかっ
た。

【００３１】第２に、マスクパターンを選択するために
電子ビームをマスク偏向器５，７，１３，１６で偏向す
る場合、非点収差や像面湾曲などの収差が発生し、この
収差をマスク偏向器５，７，１３，１６でマスクパター
ンを選択する速度に合わせて補正する必要があるが、非
点収差補正手段によってクロスオーバー像が絞りアパー
チャ２０を通過するように非点収差補正を行った場合、
その補正によりスリット像が歪み、露光パターン精度が
低下する問題がある。

【００３２】第３に、電子ビームがマスクパターンを通
過して成形される場合、電子ビームがステンシルマスク
２に対して斜めに入射すると露光されるパターンの一部
がかげり、所定の寸法と異なることによりパターン精度
が低下する欠点がある。例えば、従来の電子ビーム露光
装置においては、電磁レンズ（Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ）１１，
１４がステンシルマスク１２近傍に配置されているた
め、電磁レンズ（Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ）１１，１４の磁場が
ステンシルマスク１２上に漏れ出し、この漏れ磁場によ
って電子ビームが回転するので電子ビームの入射角が７
ｍｒａｄと大きく、垂直入射とはかけ離れていた。

【００３３】第４に、電子ビームをブランキング偏向手
段２９により偏向して遮断する場合、絞りアパーチャ２
０によって完全に遮断させるまでの間に電子ビームがわ
ずかに漏れることがあり、この間に試料上のスリット像
が動くと不要な部分に露光されてしまい、高感度レジス
トを使用した場合に問題が生ずる。

【００３４】次に、ブランキング・アパーチャ・アレイ
（ＢＡＡ）露光方式の場合の問題点を図１３及び図１４
を参照して説明する。 図１３（ａ）及び（ｂ）参照 露光試料上の電子ビームの軌跡を見れば、電子ビームは
フィードバック偏向器により時間の経過と共に→の
所定の位置にきており、主偏向器による偏向開始から４
μｓｅｃ後（整定待ち時間：３μｓｅｃ、露光：１００
ｎｓｅｃ×１０ショット＝１μｓｅｃ）には次の主偏向
器による偏向が可能であるように見えるが、主偏向器の
軌跡から明らかなように実際は主偏向器による偏向は所
定の位置まで振り切れていない。

【００３５】そして、露光データが極端に疎な場合、例
えば、１０ショットの露光の場合、露光を開始して１μ
ｓｅｃ後のの時点においては、主偏向器による実際の
ビームの位置は露光開始の位置まで達していないので、
の時点において主偏向器による次の偏向を行う場合、
メインデフセットリングフィードバック回路の比較増幅
器には主偏向器に印加されている所定の値に達していな
い出力が入力され、主偏向器ＤＡＣの出力との差分が正
確な差分とならないため、極端な露光精度の劣化を招く
欠点がある。

【００３６】図１４（ａ）参照 例えば、露光データがある程度密な場合には、図１４
（ａ）に示すように、フィードバック偏向器により所定
の位置まで３μｓｅｃ程度で偏向したのち副偏向器で露
光を開始し、５０μｓｅｃ程度の露光を行ったのち、同
じ操作を繰り返して全領域を露光することになる。

【００３７】図１４（ｂ）参照 しかし、露光データが疎な場合には、露光は早く終了
し、露光終了後直ちに、主偏向器を次の露光領域に偏向
しようとする場合、主偏向器の実際の偏向位置は露光開
始位置とｄだけ差があることになり、このｄの値が大き
い場合、即ち、露光データが極端に疎で露光が非常に早
く終了した場合には、必要とする偏向量ががフィードバ
ック偏向器の偏向範囲を越えてしまい、正確な位置での
露光が不可能となる。

【００３８】この様な露光データが極端に疎の場合の露
光精度の劣化を防止するためには主偏向器の整定待ち時
間を十分な時間だけ取る必要があるが、主偏向器の整定
待ち時間のみの制御では、露光データ量が密なフィール
ドの場合にも、長い整定待ち時間の終了後の副偏向器に
よる露光を開始することになる。

【００３９】この場合、主偏向器の整定待ち時間を例え
ば５０μｓｅｃとし、１００μｍ□のフィールドを副偏
向器による露光サイクルが例えば１０ＭＨｚで４μｍ□
／１ショットとしたとき、主偏向器による偏向開始から
フィールド全体を露光するのに必要な時間は、 ５０μｓｅｃ＋（１００μｍ□÷４μｍ□×１００ｎｓ
ｅｃ）＝１１２．５μｓｅｃ となり、図１４（ａ）に示すように主偏向器の偏向開始
から３μｓｅｃで副偏向器による露光を行った場合の時
間、 ５０μｓｅｃ＋（１００μｍ□÷４μｍ□×１００ｎｓ
ｅｃ）＋（５０μｓｅｃ−３μｓｅｃ）＝６５．５μｓ
ｅｃ と比べ大幅に増加する欠点がある。

【００４０】なお、上記の２番目の式における、第１項
は最低整定待ち時間、即ち、最低滞在時間であり、第２
項は実際の露光時間であり、さらに、第３項は整定待ち
時間の内の露光にかぶる時間であるが、以後の式におい
ては、説明を簡単にするために、 ３μｓｅｃ＋（１００μｍ□÷４μｍ□×１００ｎｓｅ
ｃ）＝６５．５μｓｅｃ の様に表記する。

【００４１】図１２参照 また、第３の提案である連続移動露光方式においても定
期的な読み取り周期は、目標として設定する全体の大き
な整定待ち時間ＷＡＩＴ１に対して任意の周期であるた
め、必ずしもその整数倍である現実の整定待ち時間ＷＡ
ＩＴとＷＡＩＴ１とは一致するものではなく、 ＷＡＩＴ＝ΔＧ×Ａ＋Ｂ＋α で表される。

【００４２】したがって、主偏向器の現実の整定待ち時
間ＷＡＩＴとＷＡＩＴ１と読み取り周期とがたまたま一
致する場合には、 ＷＡＩＴ＝ΔＧ×Ａ＋Ｂ（α＝０） で表され、整定待ち時間の効率に問題はないが、ＷＡＩ
Ｔ１と読み取り周期とずれが最大の場合には、補正整定
待ち時間をＣとすると、 ＷＡＩＴ＝ΔＧ×Ａ＋Ｂ＋Ｃ で表され、一番効率の悪い実際の整定待ち時間となって
しまう欠点がある。

【００４３】したがって、本発明は、これらの課題を解
決するために、まず、第１にブロック露光方式に用いる
電子ビーム露光装置において、露光速度を高速にすると
共に、露光精度を高精度に維持することによってスルー
プットを向上させることを目的とする。

【００４４】また、本発明は、第２にフィードバック偏
向器を用いて主偏向器による偏向を副偏向器の露光可能
範囲に高速に持っていく電子ビーム露光装置において、
露光精度を劣化させることなく偏向及び露光に必要とす
る時間を短くしてスループットを向上させることを目的
とする。

【００４５】さらに、本発明は、第３に大きな整定待ち
時間の終了時点内に最後の補正整定待ち時間の終了時点
が含まれるように、試料の移動量の読み取りを制御する
ことにより、実際の整定時間待ち時間の無駄αをなくし
てスループットを向上させることを目的とする。

【００４６】

【課題を解決するための手段】

（１）本発明は、電子ビームの断面形状を成形する透過
孔パターンが複数個形成されているステンシルマスク
（図１の１２）と、このステンシルマスク（図１の１
２）上の所望の開口パターンを選択して電子ビームを透
過させるために偏向するステンシルマスク（図１の１
２）の電子ビーム入射側に設けた２段の偏向手段及びス
テンシルマスク透過後の電子ビームを再度光軸に振り戻
すために偏向するステンシルマスク（図１の１２）の出
射側に設けた２段の偏向手段を具備する収束偏向系と、
成形された電子ビームを縮小し、光軸上にある絞りアパ
ーチャ（図１の２０）を透過させ試料上に投影するため
の電磁レンズ光学系と、収束偏向系と電磁レンズ光学系
の光軸を合わせるための偏向手段を有する電子ビーム露
光装置において、ステンシルマスク（図１の１２）を挟
んで設けた一対の電磁レンズ（図１の１１，１４）によ
りクロスオーバ光学系を平行光にすると共に、一対の電
磁レンズ（図１の１１，１４）のポールピース（図２の
３５）のステンシルマスク（図１の１２）に近い側の内
径を遠い側の内径より小さくし、さらに、電子ビーム入
射側に設けた２段の偏向手段をステンシルマスク（図１
の１２）の電子ビーム入射側に設けた電磁レンズ（図１
の１１）の第１クロスオーバ位置（図１の６）を挟む様
に配置した２つのマスク偏向器（図１の５，７）で構成
してスリット偏向器としても機能するようにし、また、
電子ビーム出射側に設けた２段の偏向手段をステンシル
マスク（図１の１２）の電子ビーム出射側に設けた電磁
レンズ（図１の１４）の第２クロスオーバ位置（図１の
１８）の直前に配置した２つのマスク偏向器（図１の１
３，１６）で構成したことを特徴とする。

【００４７】（２）また、本発明は、上記（１）におい
て、ステンシルマスク（図１の１２）の電子ビーム出射
側に設けた電磁レンズ（図１の１４）の第２クロスオー
バ位置（図１の１８）におけるクロスオーバ像の非点収
差を補正するための非点収差補正手段（図１の１０）を
ステンシルマスク（図１の１２）の電子ビーム入射側に
設けた電磁レンズ（図１の１１）内に設けると共に、ク
ロスオーバ像の非点収差補正に伴って発生するステンシ
ルマスク（図１の１２）上におけるスリット像の像歪を
補正する像歪補正手段（図１の８）を電子ビーム入射側
に設けた２段の偏向手段（図１の５，７）の直下に設け
たことを特徴とする。

【００４８】（３）また、本発明は、上記（２）におい
て、絞りアパーチャ（図１の２０）において電子ビーム
を遮断するために、少なくとも２段のブランキング偏向
手段（図１の９，１５）をステンシルマスク（図１の１
２）を介して配置すると共に、ステンシルマスク（図１
の１２）の電子ビーム入射側に設けたブランキング偏向
手段（図１の９）を像歪補正手段（図１の８）の直下に
配置したことを特徴とする。

【００４９】（４）また、本発明は、主偏向器の偏向量
をデジタル量からアナログ量に変換するＤ−Ａ変換器の
出力と、実際に主偏向にかかっている電圧との差分を抽
出し、その出力をフィードバック偏向器にかけて電子ビ
ームの位置を副偏向器の露光可能位置の偏向するメイン
デフセトリングフィードバック回路を有する電子ビーム
露光装置において、主偏向器による偏向時に、主偏向器
の整定待ち時間とは別に、副偏向器による露光時間の一
部も含めた最低滞在時間を設置し、この最低滞在時間終
了後で、且つ、副偏向器の露光終了後に、次の主偏向器
による偏向が可能になるように制御する主偏向器整定待
ち時間制御部を設けたことを特徴とする。

【００５０】（５）また、本発明は、上記（４）におい
て、主偏向器による偏向時に、主偏向器の整定待ち時間
終了後直ちに、最低滞在時間のカウントと副偏向器によ
る露光を開始することを特徴とする。

【００５１】（６）また、本発明は、上記（４）におい
て、主偏向器による偏向時に、主偏向器の整定待ち時間
のカウントと最低滞在時間のカウントを同時に開始する
と共に、主偏向器の整定待ち時間終了後に副偏向器によ
る露光を開始することを特徴とする。

【００５２】（７）また、本発明は、上記（４）におい
て、主偏向器による偏向時に、主偏向器の整定待ち時間
のカウントと最低滞在時間のカウントとを同時に開始す
ると共に、主偏向器の整定待ち時間終了後に副偏向器に
よる露光を開始し、露光終了後直ちに、次の主偏向器に
よる偏向を開始し、その整定待ち時間後で、且つ、前の
最低滞在時間終了後に、副偏向器による次の露光を開始
することを特徴とする。

【００５３】（８）また、本発明は、上記（７）におい
て、主偏向器による次の整定待ち時間を、前の主偏向器
による偏向の最低滞在時間の残時間と初期設定整定待ち
時間を比較する手段を設け、両者の内の大きな時間とす
ることを特徴とする。

【００５４】（９）また、本発明は、試料を連続移動し
ながら露光する電子ビーム露光装置の操作方法におい
て、試料の移動量読み取りによる補正偏向に伴う補正整
定待ち時間の終了時が主偏向器による偏向の全体の整定
待ち時間の終了時以前となるように、全体の整定待ち時
間の残量に基づいて試料の読み出しタイミングを決定し
たことを特徴とする。

【００５５】（１０）また、本発明は、上記（９）にお
いて、全体の整定待ち時間を主偏向器の飛び量からデジ
タル数として割り出し、このデジタル数をダウンカウン
タでカウントして整定待ち時間を待つと共に、このダウ
ンカウンタの数値を読み取りタイミング決定用メモリの
アドレスとし、全体の整定待ち時間終了から一定時間手
前のアドレスに読み取り開始のためのデータを格納して
おき、全体の整定待ち時間終了直前の読み取り補正偏向
に伴う補正整定待ち時間の終了時が全体の補正待ち時間
の終了時以前となるようにしたことを特徴とする。

【００５６】（１１）また、本発明は、上記（１０）に
おいて、読み取りタイミング決定用メモリに、全体の整
定待ち時間終了直前の読み取り周期と、それ以外の読み
取り周期とを変更する時間機能を持たせたことを特徴と
する。

【００５７】（１２）また、本発明は、上記（１０）に
おいて、主偏向器による偏向の飛び量のＸ軸及びＹ軸に
対して求めた絶対値をアドレスとして有するメモリを設
け、このメモリに飛び量及び飛び方向に依存する整定待
ち時間マップを格納することを特徴とする。

【００５８】（１３）また、本発明は、上記（１２）に
おいて、主偏向器による偏向の飛び量の絶対値が小さい
時には一定値の整定待ち時間とし、それ以外では飛び量
の絶対値に比例する様な整定待ち時間とする、整定待ち
時間マップを格納することを特徴とする。

【００５９】（１４）また、本発明は、上記（１３）に
おいて、主偏向器による偏向の飛び方向による整定待ち
時間をＸ軸方向とＹ軸方向とで異なるように設定するこ
とを特徴とする。

【００６０】

【作用】電子ビームの断面形状を成形する透過孔パター
ンが複数個形成されているステンシルマスクと、このス
テンシルマスク上の所望の開口パターンを選択して電子
ビームを透過させるために偏向するステンシルマスクの
電子ビーム入射側に設けた２段の偏向手段及びステンシ
ルマスク透過後の電子ビームを再度光軸に振り戻すため
に偏向するステンシルマスクの出射側に設けた２段の偏
向手段を具備する収束偏向系と、成形された電子ビーム
を縮小し、光軸上にある絞りアパーチャを透過させ試料
上に投影するための電磁レンズ光学系と、収束偏向系と
電磁レンズ光学系の光軸を合わせるための偏向手段を有
する電子ビーム露光装置において、ステンシルマスクを
挟んで設けた一対の電磁レンズによりクロスオーバ光学
系を平行光にし、また、一対の電磁レンズのポールピー
スのステンシルマスクに近い側の内径を遠い側の内径よ
り小さくすることによって、電磁レンズの漏れ磁場を低
減することができ、それによって磁場による電子ビーム
の回転（らせん運動）を抑え、回転方向においても半径
方向においてもステンシルマスクに垂直に電子ビームを
入射することができ、影ができることがないので、露光
精度を高精度にすることができる。

【００６１】また、電子ビーム入射側に設けた２段の偏
向手段をステンシルマスクの電子ビーム入射側に設けた
電磁レンズの第１クロスオーバ位置を挟む様に配置した
２つのマスク偏向器で構成し、電子ビーム出射側に設け
た２段の偏向手段をステンシルマスクの電子ビーム出射
側に設けた電磁レンズの第２クロスオーバ位置の直前に
配置した２つのマスク偏向器で構成することによって、
偏向効率を最大にすることができる。

【００６２】また、電子ビーム入射側に設けた２段の偏
向手段がスリット偏向器としても機能するようにするこ
とにより、スリット偏向器を省略して構成を簡素化する
ことができる。

【００６３】また、ステンシルマスクの電子ビーム出射
側に設けた電磁レンズの第２クロスオーバ位置における
クロスオーバ像の非点収差を補正するための非点収差補
正手段をステンシルマスクの電子ビーム入射側に設けた
電磁レンズ内に設けると共に、クロスオーバ像の非点収
差補正に伴って発生するステンシルマスク上におけるス
リット像の像歪を補正する像歪補正手段を電子ビーム入
射側に設けた２段の偏向手段の直下に設けることによ
り、非点収差補正及び像歪補正を効果的に行うことがで
きる。

【００６４】また、絞りアパーチャにおいて電子ビーム
を遮断するために、少なくとも２段のブランキング偏向
手段をステンシルマスクを介して配置すると共に、ステ
ンシルマスクの電子ビーム入射側に設けたブランキング
偏向手段を像歪補正手段の直下に配置することによっ
て、スリット像が試料上を動くことがないのでブランキ
ングを高精度で行うことができ、スリット像のボケを防
止することができる。

【００６５】また、マルチビーム方式ブランキング・ア
パーチャ・アレイ電子ビーム露光装置においては、主偏
向器による偏向時に、主偏向器の整定待ち時間とは別
に、副偏向器による露光時間の一部も含めた最低滞在時
間を設置することによって、露光データが極端に疎な場
合にも、露光終了後、次の主偏向器による偏向を少なく
とも最低滞在時間待ったのちに行うことによって露光精
度の劣化を防止することができる。

【００６６】また、主偏向器による偏向時に、主偏向器
の整定待ち時間終了後直ちに、最低滞在時間のカウント
と副偏向器による露光を開始することにより、露光精度
の劣化を防止することができると共に、全領域の露光に
必要な平均所要時間を短縮することができる。

【００６７】また、主偏向器による偏向時に、主偏向器
の整定待ち時間のカウントと最低滞在時間のカウントを
同時に開始すると共に、主偏向器の整定待ち時間終了後
に副偏向器による露光を開始することにより、露光が疎
な場合の所要時間を露光精度を犠牲にすることなく短縮
することができるので、全領域の露光に必要な平均所要
時間をより短縮することができる。

【００６８】また、主偏向器による偏向時に、主偏向器
の整定待ち時間のカウントと最低滞在時間のカウントを
同時に開始すると共に、主偏向器の整定待ち時間終了後
に副偏向器による露光を開始し、露光終了後直ちに、次
の主偏向器による偏向を開始し、その整定待ち時間後
で、且つ、前の最低滞在時間終了後に、副偏向器による
次の露光を開始することにより、露光データが疎な場合
に、次の主偏向器による偏向の整定待ち時間をより短縮
することができる。

【００６９】また、主偏向器による偏向の次の整定待ち
時間を、前の主偏向器による偏向の最低滞在時間の残時
間と初期設定整定待ち時間を比較する手段を設けること
によって、次の整定待ち時間の制御が容易になる。

【００７０】また、試料の移動量読み取りによる補正偏
向に伴う補正整定待ち時間の終了時が主偏向器による偏
向の全体の整定待ち時間の終了時以前となるように、全
体の整定待ち時間の残量に基づいて試料の読み出しタイ
ミングを決定することにより、全体の整定待ち時間終了
直前における最後の補正整定待ち時間による無駄をなく
すことができる。

【００７１】また、全体の整定待ち時間を主偏向器の飛
び量からデジタル数として割り出し、このデジタル数を
ダウンカウンタでカウントして整定待ち時間を待つと共
に、このダウンカウンタの数値を読み取りタイミング決
定用メモリのアドレスとし、全体の整定待ち時間終了か
ら一定時間手前のアドレスに読み取り開始のためのデー
タを格納しておくことにより、最後の読み取りタイミン
グを無駄のない様に自動的に決定することができる。

【００７２】また、読み取りタイミング決定用メモリ
に、全体の整定待ち時間終了直前の読み取り周期と、そ
れ以外の読み取り周期とを変更する時間機能を持たせた
ことにより、読み取り回数を減らすことができる。

【００７３】また、主偏向器による偏向の飛び量のＸ軸
及びＹ軸に対して求めた絶対値をアドレスとして有する
メモリを設け、このメモリに飛び量及び飛び方向に依存
する整定待ち時間マップを格納することによって、整定
待ち時間マップのデータをカウントすることによって整
定待ち時間終了を自動的に決定することができる。

【００７４】また、主偏向器による偏向の飛び量の絶対
値が小さい時には一定値の整定待ち時間とすることによ
って、飛び量が小さい場合の偏向精度を良好に確保する
ことができる。

【００７５】また、主偏向器による偏向の飛び方向によ
る整定待ち時間をＸ軸方向とＹ軸方向とで異なるように
設定することによって、ステージ移動特性や増幅器の特
性がＸ軸方向とＹ軸方向における異なる場合に、自由に
補正することができる。

【００７６】

【実施例】図１及び図２を参照して、本発明の第１の実
施例であるブロック露光方式に用いる電子ビーム露光装
置を説明する。なお、本発明と従来例との差異をより明
瞭に、且つ、より簡単に説明するために、図９に示した
従来の電子ビーム露光装置と共通の部分の説明は省略す
るものであり、また、収束偏向系と電磁レンズ光学系の
光軸を合わせるためのアライメントコイルの図示も省略
する。

【００７７】図１及び図２参照 まず、本発明の電子ビーム露光装置においては、電磁レ
ンズ（Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ）１１，１４をステンシルマスク
１２から実用上可能な限り離すと共に、図２に示すよう
に電磁レンズ（Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ）１１，１４のポールピ
ース（磁極）３５（３４はコイル）についても、ステン
シルマスク１２に近い側の内径ｄ１を、遠い側の内径ｄ
２に比べて小さくする。

【００７８】このポールピース３５の形状によってステ
ンシルマスク１２上に磁場が漏れにくくなり、また、レ
ンズ強度が同じであれば電磁レンズ（Ｌ２ａ）１１のポ
ールピース３５のギャップ３６の間隔が大きい方が、電
子ビームは緩やかに回転し、回転方向の入射角が垂直に
より近くなるので、電磁レンズ（Ｌ２ａ）１１のポール
ピース３５のギャップ３６を従来の電磁レンズのポール
ピースのギャップの１．５〜２倍にしている。

【００７９】この様な構成を採用することによって、ス
テンシルマスク１２に対する入射角は３ｍｒａｄとな
り、従来の電子ビーム露光装置における７ｍｒａｄに対
して大幅に垂直入射性が向上し、ステンシルマスク１２
の厚さを２０μｍとした場合に、２μｍ□の電子ビーム
は最大でも０．０６μｍ（２０μｍ×３×１０^-3）、即
ち３％かげるに過ぎない。

【００８０】また、本発明の電子ビーム露光装置におい
ては、電子ビームの入射側のマスク偏向器５，７及び電
子ビームの出射側のマスク偏向器１３，１６の位置をス
テンシルマスク１２からできるかぎり離して設置してい
るので、偏向電圧を低くしても十分偏向することができ
る。

【００８１】本発明においては、マスク偏向器の偏向電
圧は±４０Ｖで十分であるので、従来の電子ビーム露光
装置における±２００Ｖの偏向電圧より大幅に低電圧化
され、偏向電圧を供給する増幅器の特性に依存する偏向
速度を大きくすることができる。

【００８２】なお、電磁レンズ光学系全体の距離を伸ば
したのでは、電子間相互の反発により露光パターンが劣
化するので、電磁レンズ光学系全体の距離をそのままに
してマスク偏向器５，７，１３，１６とステンシルマス
ク１２の距離を離すために、電子ビーム入射側に設けた
２つのマスク偏向器５，７をステンシルマスク１２の電
子ビーム入射側に設けた電磁レンズ（Ｌ２ａ）１１の第
１クロスオーバ６を挟む様に配置すると共に、電子ビー
ム出射側に設けた２つのマスク偏向器１３，１６をステ
ンシルマスク１２の電子ビーム出射側に設けた電磁レン
ズ（Ｌ２ｂ）１４の第２クロスオーバ１８の直前に配置
する。

【００８３】この場合、図９に示した従来の電子ビーム
露光装置において設けていたスリット偏向器２５及びス
リット偏向振り戻し偏向器２７の配置スペースがなくな
るのでスリット偏向器２５及びスリット偏向振り戻し偏
向器２７を除去し、スリット偏向量のデータをマスク偏
向器５，７の偏向量データにデジタル的に加算すること
によってスリット偏向器２５及びスリット偏向振り戻し
偏向器２７の役割を兼ねさせる。

【００８４】また、第２クロスオーバ１８において発生
する非点収差は、クロスオーバ軌道が最も拡がっている
部分で補正を行うのが効率的であるので、電磁レンズ
（Ｌ２ａ）１１の内部に非点収差補正手段１０を配置す
る。

【００８５】また、このクロスオーバの非点収差補正に
伴ってステンシルマスク１２上にスリット像の像歪が発
生するが、この像歪補正はスリット像軌道が最も拡がっ
た部分で行うのが効率的であるので、スリット偏向器２
５及びスリット偏向振り戻し偏向器２７の削除とマスク
偏向器５，７の移動により生じた空間のスリット像がよ
り拡がっている位置に像歪補正手段８を設ける。これに
より、像歪を抑えた高精度の露光が可能となる。

【００８６】また、スリット偏向器２５及びスリット偏
向振り戻し偏向器２７の削除とマスク偏向器５，７の移
動により生じた空間の残りの部分に第１ブランキング偏
向手段９を追加して配置して、第３マスク偏向器１３の
下部に配置した第２ブランキング偏向手段１５と共にブ
ランキング偏向を行うようにすることによって、あたか
もステンシルマスク１２部分でブランキング偏向を行っ
たようにすることができる。

【００８７】この様子を図３を参照して説明する。 図３（ａ）及び（ｂ）参照 図３（ａ）の状態にある電子ビームに、図３（ｂ）に示
すようにステンシルマスク部分以外に設けた１段のブラ
ンキング偏向手段のみでブランキング偏向を行った場合
には、ブランキングをかけた瞬間に試料上のスリット像
が移動し、ブランキングが完全にかかるまでにスリット
像のズレが露光され、高感度レジストを使用した場合、
このスリット像のズレが露光パターンとなり露光精度が
悪化する。

【００８８】図３（ｃ）参照 本発明のようにブランキング偏向手段を２段とすること
によって、あたかもステンシルマスク部分で偏向がかか
るようになり、ステンシルマスク上でスリット像は収斂
しているので、どの様に偏向しても電磁レンズの振り戻
し作用によって試料上の同じ位置に収斂することにな
り、ブランキングをかけた瞬間にも試料上のスリット像
が移動することがなく、スリット像のズレによる露光精
度の悪化を防止することができる。

【００８９】次に、図４乃至図６を参照して、スループ
ットを改善する第２の方法に関する実施例（第２乃至６
の実施例）を説明する。 図４参照 なお、図４は、第２乃至第４の実施例に共通する電子ビ
ーム露光装置の制御機構で、特に、主偏向器整定待ち時
間制御部を詳細に説明する図であり、他の制御機構及び
操作機構は図１０で説明した従来のフィードバック偏向
器（ＦＢＣ）を有する電子ビーム露光装置と同等であ
る。

【００９０】図４参照 本発明の電子ビーム露光装置の特徴は、主偏向器整定待
ち時間制御部に整定待ち時間制御のための待ち時間演算
回路、待ち時間カウンタ回路、及び、待ち時間フラグ発
生回路以外に、最低滞在時間を設定するための最低滞在
時間制御回路を設けたところにある。

【００９１】この最低滞在時間制御回路は主偏向器制御
部からのセットトリガ信号及び待ち時間フラグ発生回路
からの出力（待ち時間フラグ）によって最低滞在時間の
カウントが制御されるものであり、例えば、最低滞在時
間としては、主偏向器のみの偏向の場合に必要な整定待
ち時間である５０μｓｅｃを採用する。

【００９２】この場合、主偏向器制御部からのセットト
リガ信号と同時に最低滞在時間のカウントを開始するよ
うに設定すると、主偏向器による偏向時に、主偏向器の
整定待ち時間のカウントと同時に最低滞在時間のカウン
トを開始するようになり、露光データが極端に疎な場合
にも、副偏向器からの露光終了フラグが入力された後
で、且つ、最低滞在時間終了後でなければ、最低滞在時
間フラグが出力されないので、露光精度が劣化すること
がない。

【００９３】また、待ち時間フラグ発生回路からの出力
（待ち時間フラグ）によって最低滞在時間のカウントを
制御する場合には、整定待ち時間（例えば、３μｓｅ
ｃ）終了後に、最低滞在時間のカウントを開始するよう
になり、露光データが極端に疎な場合にも、副偏向器か
らの露光終了フラグが入力された後で、且つ、最低時間
終了後でなければ、最低滞在時間フラグが出力されない
ので、露光精度が劣化することがない。

【００９４】次に、図５を参照して第２乃至第４の実施
例を説明する。 図５（ａ）参照 先ず、第２の実施例においては、主偏向器の整定待ち時
間制御と最低滞在時間制御のためにカウンタを設け、主
偏向器の偏向開始と同時に主偏向器の整定待ち時間のカ
ウントを開始し、整定待ち時間終了後に、最低滞在時間
のカウント及び副偏向器による露光を開始する。そし
て、最低滞在時間の終了後、且つ、露光の終了後に、次
の主偏向器による偏向の操作を繰り返して、全領域の露
光を行う。

【００９５】ここで、露光データが密な場合、即ち、例
えば、副偏向器により露光サイクルが１０ＭＨｚで４μ
ｍ□／１ショットで１００μｍ□のフィールドを塗りつ
ぶす場合の主偏向器による偏向開始から副偏向器による
露光の終了までの所要時間は、最低滞在時間を５０μｓ
ｅｃ（メインデフセトリングフィードバック回路及びフ
ィードバック偏向器による補正を含まない場合の主偏向
器の整定待ち時間）とし、主偏向器の整定待ち時間を３
μｓｅｃとした場合、 ３μｓｅｃ＋（１００μｍ□÷４μｍ□×１００ｎμｓ
ｅｃ）＝６５．５μｓｅｃ となる。

【００９６】また、露光データが極端に疎な場合、例え
ば、４μｍ□で１０ショットである場合の所要時間は、
上と同じ条件で、 ３μｓｅｃ＋５０μｓｅｃ＝５３μｓｅｃ となる。

【００９７】ここで、１セル当たり１ｍｍ□の露光デー
タが疎密疎密の繰り返しデータである場合の露光に必要
な全所要時間、即ち、平均所要時間は、 １ｍｍ□÷１００μｍ□＝１００フィールド であり、例えば、露光データが疎のフィールドが５０フ
ィールド、また、露光データが密のフィールドが５０フ
ィールドであるとすると、 ５０フィールド×（５３μｓｅｃ＋６５．５μｓｅｃ）
＝５．９２５ｍｓｅｃ となる。

【００９８】一方、メインデフセトリングフィードバッ
ク回路及びフィードバック偏向器を用いないで、主偏向
器の整定待ち時間（５０μｓｅｃ）のみで露光を制御し
た場合には、同じ条件で、露光データが密な場合、 ５０μｓｅｃ＋（１００μｍ□÷４μｍ□×１００ｎｓ
ｅｃ）＝１１２．５μｓｅｃ 露光データが疎な場合、 ５０μｓｅｃ＋（１０ショット×１００ｎｓｅｃ）＝５
１μｓｅｃ となり、 ５０フィールド×（５１μｓｅｃ＋１１２．５μｓｅ
ｃ）＝８．１７５ｍｓｅｃ となる。

【００９９】したがって、例えば、露光フィールドが１
００フィールドの時、露光データが疎だけの場合には、
２μｓｅｃ（＝５３μｓｅｃ−５１μｓｅｃ）×１００
（フィールド）＝０．２ｍｓｅｃだけ従来の方がスルー
プットが良いものの、例えば、各々５０フィールドづつ
の疎密がある場合には、本発明の露光方式によってその
平均所要時間は８．１７５ｍｓｅｃ−５．９２５ｍｓｅ
ｃ＝２．２５ｍｓｅｃだけ短くなり、スループットが向
上する。

【０１００】次に、図５（ｂ）を参照して、第３の実施
例を説明する。 図５（ｂ）参照 この第３の実施例においては、主偏向器の整定待ち時間
制御と最低滞在時間制御のためにカウンタを設け、主偏
向器の偏向開始と同時に主偏向器の整定待ち時間及び最
低滞在時間のカウントを開始し、整定待ち時間の終了後
に副偏向器による露光を開始する。そして、最低滞在時
間の終了後、且つ、露光の終了後に、次の主偏向器によ
る偏向の操作を繰り返して、全領域の露光を行う。

【０１０１】ここで、第２の実施例と同条件において、
露光に必要な所要時間は、露光データが密な場合、 ３μｓｅｃ＋（１００μｍ□÷４μｍ□×１００ｎｓｅ
ｃ）＝６５．５μｓｅｃ 露光データが極端に疎な場合、 ５０μｓｅｃ となる。

【０１０２】したがって、平均所要時間は、 ５０フィールド×（５０μｓｅｃ＋６５．５μｓｅｃ）
＝５．７７５ｍｓｅｃ となり、露光データが疎だけの場合には、１μｓｅｃ
（＝５１μｓｅｃ−５０μｓｅｃ）×１００（フィール
ド）＝０．１ｍｓｅｃだけ、また、疎密がある場合に
は、８．１７５ｍｓｅｃ−５．７７５ｍｓｅｃ＝２．４
ｍｓｅｃだけ本発明の露光方式によってその平均所要時
間は短くなり、スループットが向上する。

【０１０３】次に、図５（ｃ）を参照して、第４の実施
例を説明する。 図５（ｃ）参照 この第４の実施例においては、主偏向器の整定待ち時間
制御と最低滞在時間制御のためにカウンタを設け、主偏
向器の偏向開始と同時に主偏向器の整定待ち時間及び最
低滞在時間のカウントを開始し、整定待ち時間の終了後
に副偏向器による露光を開始する。

【０１０４】そして、最低滞在時間が終了していなくと
も、露光の終了後に、次の主偏向器による偏向を開始す
る。ここで、前の最低滞在時間の残時間と整定待ち時間
の初期設定値（３μｓｅｃ）とを比較器により比較し
て、値の大きな方を次の主偏向器の整定待ち時間に設定
する。

【０１０５】ここで、第２の実施例と同条件において、
露光に必要な所要時間は、露光データが密な場合は第２
及び第３の実施例と同様に６５．５μｓｅｃであるが、
極端に疎な露光データが続く場合には次の主偏向器の整
定待ち時間が前の最低滞在時間に含まれるため、５０μ
ｓｅｃ以下、例えば、初期設定値が３μｓｅｃであるな
らば最短で４７μｓｅｃとなる。

【０１０６】したがって、平均所要時間は、露光データ
が疎だけの場合にも、０．４ｍｓｅｃ以上の改善が見ら
れ、また、疎密がある場合にも、２．４ｍｓｅｃ以上の
改善が見られる。

【０１０７】次に、図６を参照してアナログ比較器を用
いて最低滞在時間を制御する第５の実施例を説明する。 図６参照 この図６はメインデフセトリングフィードバック回路の
差分抽出部の出力部にアナログ比較器４７，４８を設け
たもので、主偏向器の整定待ち時間のカウントを開始
し、整定待ち時間終了後に副偏向器による露光を開始す
ると共に、２つのアナログ比較器４７，４８に２つの異
なったしきい値Ａ，Ｂ（Ａ＞Ｂ）を基準値として入力
し、メインデフセトリングフィードバック回路の差分抽
出部からの出力と比較した２つのアナログ比較器４７，
４８の出力をａｎｄ回路４９に入力し、このａｎｄ回路
４９を介した出力を最低滞在時間フラグとする。

【０１０８】この場合は、メインデフセトリングフィー
ドバック回路の差分抽出部の出力がＡ以下、且つ、Ｂ以
上の場合に最低滞在時間フラグが出力されて次の主偏向
器の偏向を可能とするので、時間管理は主偏向器による
偏向の整定待ち時間のみの管理となり、最低滞在時間の
制御はアナログ波形で行うことになるので時間管理が簡
単になる。

【０１０９】次に、図示しないもののアナログ比較器を
用いて整定待ち時間及び最低滞在時間を制御する第６の
実施例を説明する。この第６の実施例は図６と同様のメ
インデフセトリングフィードバック回路の差分抽出部の
出力部に整定待ち時間制御用アナログ比較器及び最低滞
在時間制御用アナログ比較器を設けたもので、副偏向器
による露光可能な値を基準値とする整定待ち時間制御用
アナログ比較器に主偏向器による偏向開始時よりメイン
デフセトリングフィードバック回路の差分抽出部の出力
を入力し、この入力が基準値に達した場合に露光を開始
する。

【０１１０】次いで、露光終了後で、且つ、図６と同様
に２つのアナログ比較器を用い、メインデフセトリング
フィードバック回路の差分抽出部の出力がＡ以下、且
つ、Ｂ以上になった場合に最低滞在時間フラグが出力さ
れて次の主偏向器による偏向を可能とする。したがっ
て、時間管理を行わずに、アナログ波形のみで整定待ち
時間及び最低滞在時間の制御を行うことになるので全体
のシステムが簡素化される。

【０１１１】次に、図７及び図８を参照して、連続移動
露光方式に関する本発明の第７の実施例を説明する。先
ず、主偏向器の偏向前の値と偏向後の値の差分の絶対値
を２進数にしたものの内の上位数ビットをＸ側とＹ側よ
り夫々取り出し、これらをアドレスとして予め求めてお
いた整定待ち時間の理想値を格納したメモリより整定待
ち時間の理想値のデータを呼び出す。

【０１１２】図７（ａ）参照 例えば、主偏向器による偏向範囲が約±１ｍｍであると
すると、上位８ビット（２⁸ ＝２５６）を取り出せば、
約８μｍ（厳密には８．１９２μｍ）のＬＳＢ（最下位
のビット）のメッシュで偏向による飛び量マップを構成
することができ、この８μｍＬＳＢでメッシュ化された
飛び量マップの各アドレスには任意のデータを格納でき
るものである。

【０１１３】飛び量ΔＧが１００μｍ以下の場合には、
整定待ち時間は最低整定待ち時間３μｓｅｃで十分であ
り、飛び量ΔＧが１００μｍ以上の場合には３μｓｅｃ
より長い整定待ち時間が必要になるので、全体の大きな
整定待ち時間ＷＡＩＴ１を、 ＷＡＩＴ１＝３μｓｅｃ ：ΔＧ≦１００μｍ ＷＡＩＴ１＝（ΔＧ−１００）×Ａ＋３μｓｅｃ ：ΔＧ＞１００μｍ の様に設定する。

【０１１４】この場合、飛び量マップにより求められた
整定待ち時間を時間カウンタ（ダウンカウンタ）にプリ
ロードしてカウントダウン値が０になったことによって
整定待ち時間の終了を表す。但し、時間カウンタに与え
られるクロックが１０ＭＨｚ（１０⁷ Ｈｚ）であるとす
ると、マップの整定待ち時間のＬＳＢは１０^-7ｓｅｃ、
即ち、１００ｎｓｅｃとなり、例えば、整定待ち時間が
３μｓｅｃの場合には１００ｎｓｅｃのＬＳＢで３０カ
ウントすることになるので、飛び量ΔＧが１００μｍ以
下のアドレスには３０を格納することになる。

【０１１５】図７（ｂ）参照 図７（ｂ）は、この様なデータを格納したマップの例を
示すものであり、Ｘ−Ｙ座標の中心、即ち、（０，０）
点近傍においては、飛び量ΔＧは小さいので３０、即
ち、３μｓｅｃの整定待ち時間を入力し、（０，０）点
から離れるにしたがって大きな数値を入力する。

【０１１６】次に、試料の移動を読み取るタイミングを
決める読み取りタイミング決定用メモリを設け、ダウン
カウンタの数値を読み取りタイミング決定用メモリのア
ドレスとし、全体の整定待ち時間終了から一定時間手前
のアドレスに試料の移動の読み取りを開始するフラグを
出すためのビットを格納しておく。

【０１１７】図８参照 ダウンカウンタの出力が全体の整定待ち時間終了から一
定時間手前になった時点で、試料の移動の読み取りを開
始するフラグが出力されて全体の整定待ち時間ＷＡＩＴ
終了直前の最後の読み取りが行われるので、この最後の
読み取りによる補正偏向に伴う補正整定待ち時間の終了
時が全体の整定待ち時間の終了時以前とすることがで
き、全体の大きな整定待ち時間ＷＡＩＴの終了に対して
時間効率の良いタイミングで読み取りフラグを発生で
き、最低待ち時間Ｃの無駄がなくなる。

【０１１８】また、読み取りタイミング決定用メモリに
時間制御機能を持たせることにより、読み取りフラグの
発生間隔も任意に変更可能になるので、大きな整定待ち
時間の開始時点付近においては読み取り間隔を大きく
し、整定待ち時間の終了時点付近においては間隔を狭く
設定することができ、整定待ち時間ＷＡＩＴの無駄をな
くし、且つ、読み取り回数を少なくすることができる。

【０１１９】また、整定待ち時間マップに格納するデー
タは、Ｘ軸方向とＹ軸方向で異なるように設定しても良
く、異なるように設定することによってステージ移動特
性或いは増幅器の特性がＸ軸方向とＹ軸方向において異
なる場合に、その特性の相違を自由に補正することがで
きる。

【０１２０】

【発明の効果】本発明によれば、高速のマスク偏向器を
用いることができるのでスループットを向上させること
ができ、また、非点収差補正手段、像歪補正手段、及
び、２段のブランキング偏向手段を設けているので露光
精度を高精度にすることができる。

【０１２１】また、本発明によれば、整定待ち時間制御
機構以外に最低滞在時間制御機構を設けたので、露光精
度を損なわずにメインデフセトリングフィードバック回
路及びフィードバック偏向器を用いた高速偏向が可能に
なり、スループットを向上することができる。

【０１２２】また、本発明によれば、主偏向器による偏
向の大きな整定待ち時間の終了と大きな整定待ち時間の
終了直前の最後の移動読み取りに伴う補正整定待ち時間
の終了を略一致させることができるので、現実の整定待
ち時間における無駄を無くし、スループットを向上する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例であるブロック露光方式
に用いる電子ビーム露光装置の概念的構成図である。

【図２】本発明の第１の実施例の電子ビーム露光装置に
用いるポールピースの概略的構成図である。

【図３】本発明の第１の実施例におけるブランキング偏
向の際のスリット像の移動の説明図である。

【図４】本発明の第２乃至第４の実施例に共通する電子
ビーム露光装置の整定待ち時間制御部の説明図である。

【図５】本発明の第２乃至第４の実施例における整定待
ち時間のカウント、最低滞在時間のカウント、及び、露
光のタイミングの説明図である。

【図６】本発明の第５の実施例であるアナログ比較器を
用いて最低滞在時間を制御する場合の制御機構の説明図
である。

【図７】本発明の第７の実施例における飛び量マップの
説明図である。

【図８】本発明の第７の実施例における試料読み取りタ
イミングの説明図である。

【図９】従来のブロック露光方式に用いている電子ビー
ム露光装置の概念的構成図である。

【図１０】従来のブランキング・アパーチャ・アレイ露
光方式における電子ビーム露光装置の制御機構の説明図
である。

【図１１】従来のブランキング・アパーチャ・アレイ露
光方式における電子ビーム露光装置の整定待ち時間制御
部の説明図である。

【図１２】従来の連続移動露光方式における試料読み取
りタイミングの説明図である。

【図１３】従来のブランキング・アパーチャ・アレイ露
光方式における電子ビームの軌跡の説明図である。

【図１４】従来のブランキング・アパーチャ・アレイ露
光方式における問題点の説明図である。

【符号の説明】

１ 電子銃 ２ 電磁レンズ（Ｌ１ａ） ３ スリット ４ 電磁レンズ（Ｌ１ｂ） ５ 第１マスク偏向器 ６ 第１クロスオーバ ７ 第２マスク偏向器 ８ 像歪補正手段 ９ 第１ブランキング偏向手段 １０ 非点収差補正手段 １１ 電磁レンズ（Ｌ２ａ） １２ ステンシルマスク １３ 第３マスク偏向器 １４ 電磁レンズ（Ｌ２ｂ） １５ 第２ブランキング偏向手段 １６ 第４マスク偏向器 １７ 電磁レンズ（Ｌ３ａ） １８ 第２クロスオーバ １９ 電磁レンズ（Ｌ３ｂ） ２０ 絞りアパーチャ ２１ 電磁レンズ（Ｌ４） ２２ 電磁レンズ（Ｌ５） ２３ 第１アライメントコイル（ＡＬ１ａ） ２４ 第１アライメントコイル（ＡＬ１ｂ） ２５ スリット偏向器 ２６ 第２アライメントコイル（ＡＬ２） ２７ スリット偏向振り戻し偏向器 ２８ マスクスティグ・フォーカスコイル ２９ ブランキング偏向手段 ３０ 第３アライメントコイル（ＡＬ３） ３１ 第４アライメントコイル（ＡＬ４） ３２ リフォーカスコイル ３３ 副偏向器 ３４ コイル ３５ ポールピース ３６ ギャップ ４１ 比較増幅器 ４２ 入力抵抗 ４３ 帰還抵抗 ４４ 出力抵抗 ４５ アナログ比較器 ４６ ゲイン・ローテーション演算部 ４７ アナログ比較器 ４８ アナログ比較器 ４９ ａｎｄ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮沢 憲一 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 瀬戸 勇 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 荒井 総一郎 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 矢原 秀文 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 安田 洋 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子ビームの断面形状を成形する透過孔
   パターンが複数個形成されているステンシルマスクと、
   前記ステンシルマスク上の所望の開口パターンを選択し
   て前記電子ビームを透過させるために偏向する前記ステ
   ンシルマスクの電子ビーム入射側に設けた２段の偏向手
   段及び前記ステンシルマスク透過後の電子ビームを再度
   光軸に振り戻すために偏向する前記ステンシルマスクの
   出射側に設けた２段の偏向手段を具備する収束偏向系
   と、前記成形された電子ビームを縮小し、前記光軸上に
   ある絞りアパーチャを透過させて試料上に投影するため
   の電磁レンズ光学系と、前記収束偏向系と前記電磁レン
   ズ光学系の前記光軸を合わせるための偏向手段を有する
   電子ビーム露光装置において、前記ステンシルマスクを
   挟んで設けた一対の電磁レンズによりクロスオーバ光学
   系を平行光にすると共に、前記一対の電磁レンズのポー
   ルピースの前記ステンシルマスクに近い側の内径を遠い
   側の内径より小さくし、さらに、前記電子ビーム入射側
   に設けた２段の偏向手段を前記ステンシルマスクの電子
   ビーム入射側に設けた電磁レンズの第１クロスオーバ位
   置を挟む様に配置した２つのマスク偏向器で構成してス
   リット偏向器としても機能するようにし、また、前記電
   子ビーム出射側に設けた２段の偏向手段を前記ステンシ
   ルマスクの電子ビーム出射側に設けた電磁レンズの第２
   クロスオーバ位置の直前に配置した２つのマスク偏向器
   で構成したことを特徴とする電子ビーム露光装置。
2. 【請求項２】 上記ステンシルマスクの電子ビーム出射
   側に設けた電磁レンズの第２クロスオーバ位置における
   クロスオーバ像の非点収差を補正するための非点収差補
   正手段を、前記ステンシルマスクの電子ビーム入射側に
   設けた電磁レンズ内に設けると共に、前記クロスオーバ
   像の非点収差補正に伴って発生する前記ステンシルマス
   ク上におけるスリット像の像歪を補正する像歪補正手段
   を、上記電子ビーム入射側に設けた２段の偏向手段の直
   下に設けたことを特徴とする請求項１記載の電子ビーム
   露光装置。
3. 【請求項３】 上記像歪補正手段の直下に、上記ステン
   シルマスクを介して配置した少なくとも２段のブランキ
   ング偏向手段の内の一方を配置したことを特徴とする請
   求項２記載の電子ビーム露光装置。
4. 【請求項４】 主偏向器の偏向量をデジタル量からアナ
   ログ量に変換するＤ−Ａ変換器の出力と、前記主偏向器
   に実際にかかっている電圧との差分を抽出し、抽出した
   出力をフィードバック偏向器にかけて電子ビームの位置
   を副偏向器の露光可能位置に偏向するメインデフセトリ
   ングフィードバック回路を有する電子ビーム露光装置に
   おいて、前記主偏向器による偏向時に、主偏向器の整定
   待ち時間とは別に、前記副偏向器による露光時間の一部
   も含めた最低滞在時間を設置し、前記最低滞在時間終了
   後で、且つ、前記副偏向器の露光終了後に、次の主偏向
   器による偏向が可能になるように制御する主偏向器整定
   待ち時間制御部を設けたことを特徴とする電子ビーム露
   光装置。
5. 【請求項５】 上記主偏向器の整定待ち時間終了後、直
   ちに、上記最低滞在時間のカウントと上記副偏向器によ
   る露光を開始するように上記主偏向器整定待ち時間制御
   部を設定したことを特徴とする請求項４記載の電子ビー
   ム露光装置。
6. 【請求項６】 上記主偏向器の整定待ち時間のカウント
   と、上記最低滞在時間のカウントを同時に開始すると共
   に、前記主偏向器の整定待ち時間終了後に上記副偏向器
   による露光を開始するように上記主偏向器整定待ち時間
   制御部を設定したことを特徴とする請求項４記載の電子
   ビーム露光装置。
7. 【請求項７】 上記主偏向器の整定待ち時間のカウント
   と、上記最低滞在時間のカウントを同時に開始すると共
   に、前記主偏向器の整定待ち時間終了後に上記副偏向器
   による露光を開始し、露光終了後直ちに、次の主偏向器
   による偏向を開始し、次の偏向における整定待ち時間後
   で、且つ、前の最低滞在時間終了後に、副偏向器による
   次の露光を開始するように上記主偏向器整定待ち時間制
   御部を設定したことを特徴とする請求項４記載の電子ビ
   ーム露光装置。
8. 【請求項８】 上記主偏向器による次の整定待ち時間
   を、前の主偏向器による偏向の最低滞在時間の残時間と
   初期設定整定待ち時間を比較し、両者の内の大きな時間
   とすることを特徴とする請求項７記載の電子ビーム露光
   装置。
9. 【請求項９】 試料を連続移動しながら露光する電子ビ
   ーム露光装置の操作方法において、試料の移動量読み取
   りによる主偏向器の補正偏向に伴う補正整定待ち時間の
   終了時が、前記主偏向器による偏向の全体の整定待ち時
   間の終了時以前となるように、前記全体の整定待ち時間
   の残量に基づいて前記試料の読み出しタイミングを決定
   したことを特徴とする電子ビーム露光装置の操作方法。
10. 【請求項１０】 上記全体の整定待ち時間を主偏向器の
    飛び量からデジタル数として割り出し、前記デジタル数
    をダウンカウンタでカウントして前記整定待ち時間を待
    つと共に、前記ダウンカウンタの数値を読み取りタイミ
    ング決定用メモリのアドレスとし、前記全体の整定待ち
    時間終了から一定時間手前のアドレスに読み取り開始の
    ためのデータを格納し、前記全体の整定待ち時間終了直
    前の読み取り補正偏向に伴う補正整定待ち時間の終了時
    が前記全体の補正待ち時間の終了時以前となるようにし
    たことを特徴とする請求項９記載の電子ビーム露光装置
    の操作方法。
11. 【請求項１１】 上記読み取りタイミング決定用メモリ
    に、上記全体の整定待ち時間終了直前の読み取り周期
    と、それ以外の読み取り周期とを変更する時間機能を持
    たせたことを特徴とする請求項１０記載の電子ビーム露
    光装置の操作方法。
12. 【請求項１２】 上記主偏向器による偏向の飛び量のＸ
    軸及びＹ軸に対して求めた絶対値をアドレスとして有す
    るメモリを設け、前記メモリに飛び量及び飛び方向に依
    存する整定待ち時間マップを格納することを特徴とする
    請求項１０又は１１記載の電子ビーム露光装置の操作方
    法。
13. 【請求項１３】 上記整定待ち時間マップには、主偏向
    器による偏向の飛び量の絶対値が小さい時には一定値の
    整定待ち時間を、また、それ以外では飛び量の絶対値に
    比例する様な整定待ち時間を格納したことを特徴とする
    請求項１２記載の電子ビーム露光装置の操作方法。
14. 【請求項１４】 上記主偏向器による偏向の飛び方向に
    よる整定待ち時間をＸ軸方向とＹ軸方向とで異なるよう
    に設定することを特徴とする請求項１３記載の電子ビー
    ム露光装置の操作方法。