JP2001015428A

JP2001015428A - 電子ビーム露光装置

Info

Publication number: JP2001015428A
Application number: JP2000127669A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Hamaguchi; 新一濱口; Takamasa Sato; 高雅佐藤; Mitsuhiro Nakano; 光浩中野; Tomohiko Abe; 智彦阿部; Takeshi Haraguchi; 岳士原口; Hiroshi Yasuda; 洋安田; Kenichi Miyazawa; 憲一宮沢; Shigeru Maruyama; 繁丸山
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1999-04-28
Filing date: 2000-04-24
Publication date: 2001-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】リード時間を必要とせず、実効的に高いスル
ープットが得られる電子ビーム露光装置の実現。【解決手段】電子ビームを発生するビーム源１と、電
子ビームを整形する整形手段と、電子ビームの試料15上
の照射位置を変化させる偏向手段12,13,36と、整形され
た電子ビームを試料上に結像する投影手段10-8,10-9 と
を備える電子ビーム露光装置において、整形手段は、電
子ビームを分割して複数の子ビームを発生する分割手段
3 と、複数の子ビームをそれぞれ所望の矩形形状に整形
する矩形整形手段4,5,6 と、複数の子ビームの照射位置
をそれぞれ変位させる子ビーム偏向手段9 とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビーム露光装
置に関し、特に電子ビーム露光装置においてスループッ
トを向上させる技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年半導体技術は益々発達し、半導体集
積回路（ＩＣ）の集積度と機能が向上してコンピュー
タ、通信機械制御など広く産業全般に渡る技術進歩の核
技術としてその役割が期待されている。ＩＣは、２年か
ら３年で４倍の高集積化を達成しており、例えば、ダイ
ナミック・ランダムアクセス・メモリ（ＤＲＡＭ:Dynam
icRandom Access Memory）においては、その記憶容量
が、１Ｍ、４Ｍ、１６Ｍ、２５６Ｍ、そして１Ｇと増大
している。このようなＩＣの高集積化は、半導体製造技
術における微細加工技術の進歩に依存するところが大き
い。

【０００３】現状で微細加工技術の限界を規定している
のはパターン露光技術（リソグラフィ技術）である。パ
ターンを露光する技術として、現在はステッパと呼ばれ
る光学的露光（光リソグラフィ）装置が使用されてい
る。光リソグラフィ装置では、回折現象のために形成で
きるパターンの最小幅が露光用光源の波長で規定され
る。現在光源としては紫外線を出力するものが使用され
ているが、これ以上短波長の光の使用は難しくなってき
ており、より微細な加工を行うために、光リソグラフィ
以外の新しい露光方式が各種検討されている。その中で
も電子ビーム露光は、光リソグラフィよりはるかに微細
な加工が可能であり、実用機が実際に提供されていると
いう点において他の方式より開発が進んでおり、光リソ
グラフィに代わる技術として大いに注目されている。し
かしながら、従来この電子ビーム露光は、ステッパに比
べてスループットが低くてＬＳＩの量産には使用できな
いであろうと考えられてきた。そのような考えは、例え
ば、単一の電子ビームを連続的に走査して露光を行う一
筆書き方式の電子ビーム露光についての議論の基づくも
のであり、スループットを上げるための物理的／技術的
なネックに視点をあてて原因を解明し、真剣に検討した
結果によるものではなかった。すなわち、電子ビーム露
光は、スループットが低くてＬＳＩの量産には使用でき
ないというのは、従来の単一ビームによる電子ビーム露
光の生産性に鑑みて判断されているに過ぎない。

【０００４】近年、電子ビーム露光のスループットを向
上させるための各種の方式が提案されてきた。単一ビー
ムによる電子ビーム露光は、パターン部分を繰り返し走
査して描画する塗り潰しを行う。パターンのコーナーを
微細に描画するにはビームを小さくする必要があり、そ
の分塗り潰し処理に要する時間が長くなる。そこで、配
列された複数の開口を有するブランキングアパーチャー
アレイ（ＢＡＡ）と呼ばれる素子で独立にオン・オフ制
御可能な複数本の電子ビームを生成し、複数本のビーム
で同時に走査するＢＡＡ方式が提案されている。ＢＡＡ
方式は、単一ビームと同様に、光リソグラフィで必要と
するマスクを必要としない。実際には複数本の電子ビー
ムは２次元的に配列され、パターンのエッジなどにおけ
る電子ビーム全体の電流量の変化率を低減すると共に、
露光量を増加させている。ＢＡＡ方式の塗り潰し処理の
効率は、走査に垂直な方向の幅が大きなパターンでは単
一ビームに比べて大幅に向上するが、走査方向に平行な
細いパターンが１本あるような場合にはあまり向上しな
い。いずれにしろＢＡＡ方式では露光範囲をすべて走査
する必要があり、露光するパターンが小さい場合などに
はかえって露光に要する時間が長くなり、現状では十分
なスループットが得られない。また、ＢＡＡには多数の
開口が設けられており、しかも、それらはパターンルー
ルの７０％〜５０％以下の微細さが必要である。

【０００５】スループットを向上させる別の方式として
可変矩形方式が提案されている。この可変矩形方式で
は、矩形形状の開口を有する２枚の基板を開口が対応す
るように配置し、一方の基板の開口を通過して矩形形状
に整形されたビームを偏向して他方の基板の開口に照射
し、通過したビームを元の方向に戻すように偏向する。
他方の基板の開口を通過したビームの形状は、他方の基
板に照射されたビームとその開口の重なり具合、すなわ
ち偏向量で決定され、偏向量を制御することにより任意
の矩形形状に整形することができる。露光パターンを矩
形形状に分割し、ビームを各矩形形状に整形した上で照
射位置に偏向して露光する。従って、可変矩形方式も光
リソグラフィで必要とするマスクを必要としない。可変
矩形方式では、大きな矩形形状を１ショットで露光する
ことが可能であり、大きな矩形形状に分割できるパター
ンを露光する場合には露光効率は大幅に向上するが、離
散した小さな矩形形状を露光する場合には十分なスルー
プットを得ることができない。

【０００６】以上説明した、単一ビーム方式、ＢＡＡ方
式及び可変矩形方式は、光リソグラフィで必要とするマ
スクを必要としないが、電子ビーム露光でもマスクを使
用するブロック露光方式が提案されている。半導体装
置、特にメモリなどでは同じパターンが繰り返される部
分が大きな領域を占める。そこで、この繰り返しパター
ンに対応する開口パターンを有するブロックマスクを用
意しておけば、繰り返しパターンを１ショットで露光す
ることができる。実際の半導体装置では、各種の繰り返
しパターンがあるので、それらに対応する複数の開口パ
ターンを設けて選択可能にすれば、半導体装置のほとん
どのパターンをブロックマスクのパターンを利用して露
光できる。ブロックマスクにないパターンについては、
上記の可変矩形方式などを併用して露光する。ブロック
露光方式は、複雑なパターンであってもブロックマスク
にあれば１ショットで露光できるので、スループットは
大幅に向上する。しかし、ロジック用などのランダムパ
ターンを有する半導体装置（マイクロプロセッサなど）
では、ブロック露光方式の適用できる範囲が限られてお
り、十分にスループットを向上させることができない。
また、ブロック露光方式では光リソグラフィと同様にマ
スクを使用するが、マスクの製作を別途行う必要がある
ので実際に露光を行えるまでのリード時間が長いという
問題がある。更に、マスクにごみが付着すると露光パタ
ーンに欠陥が生じるのでマスクを厳重に管理する必要が
ある。そのため、マスクの管理に要する時間が光リソグ
ラフィと同様に装置のオーバーヘッド時間になり、実際
のスループットはそれほどは向上しないという問題があ
る。また、マスクの製作や管理に要する費用が生産物の
コストを増加させるという問題を生じる。

【０００７】以上、これまで提案されている電子ビーム
露光のスループットを向上させる方式について説明し
た。スループットを向上させるには、１ショットで露光
できる面積を広くすると共に、１ショットに要する時間
を短くすることが必要である。１ショットに要する時間
を短くするには、露光パターンの整形や偏向などビーム
を露光できる状態に設定するまでの整定時間を短くする
か、ビームの単位面積当りの電流密度を高くして１ショ
ットの露光時間を短くするかのいずれかである。整定時
間については、各方式で異なり、その方式全体で考える
必要がある。ビームの電流密度を高くすると、クーロン
相互作用によりビームにぼけが生じて解像度が低下す
る。クーロン相互作用の影響はビームの大きさにも関係
し、ビームの電流密度は同じでビームを大きくするとク
ーロン相互作用により解像度が低下するという問題が生
じる。

【０００８】このような問題を解決するため、T.R.Grov
esとR.A.Kendall は、J.Vac.Sci.Technol.B 16(6), Nov
/Dec 1998, pp3168-3173で、可変矩形方式のビーム照射
系（コラム）を複数設けた電子ビーム露光装置を提案し
ている。この装置では、各コラムは、独立した電子ビー
ム源と可変矩形整形手段と偏向範囲が小さな静電偏向手
段とを有する。また、本出願人も、特願平１０−１２８
７９５号などで、複数のコラムを有する電子ビーム露光
装置を提案している。このような独立したコラムを複数
設ける装置では、上記のクーロン相互作用の問題は低減
される。しかし、コラムの軸間距離をあまり短くするこ
とはできず、１つの装置で配列することのできるコラム
の個数を大きくすることはできず、スループットを十分
に向上させることはできない。更に、コラムの軸間距離
が大きいため、温度変化又は温度分布の変化などによる
コラムの軸間距離の変化が露光するパターンの最小幅に
比べて相対的に大きく、パターンのつなぎ合わせにおけ
るずれの原因となるという問題がある。また、現状で
は、電子ビーム露光は、クーロン相互作用による影響が
あっても光リソグラフィに比べて解像度は十分に良好で
あり、実際の装置ではスループットの向上の方が重要で
ある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
電子ビーム露光におけるスループットを向上させるため
の各種の方式が提案されているが、それぞれに問題があ
る。現状では、スループットはブロック露光方式がもっ
とも高いが、上記のようにブロックマスクを用意するの
にリード時間を要する点と、その管理が難しいでオーバ
ーヘッド時間が長く実効的なスループットはあまり向上
しない点である。ＢＡＡ方式や可変矩形方式は、マスク
を用意するリード時間がないが、スループットはブロッ
ク露光方式に比べて低い。また、ＢＡＡ方式にはＢＡＡ
の管理のためのオーバーヘッド時間が長いという問題が
ある。また、複数コラムを設ける方式は、それだけでは
十分にスループットを向上させるのが難しく、パターン
のつなぎ合わせ部でのパターン精度の低下という問題が
ある。

【００１０】本発明は、リード時間を必要とせず、実効
的に高いスループットが得られる電子ビーム露光装置を
実現することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を実現するた
め、本発明の電子ビーム露光装置は、１つの電子ビーム
源からの電子ビームを複数の子ビームに分割した上で、
各子ビームをそれぞれ可変矩形整形し、更に小さな範囲
ではあるが各子ビームをそれぞれ偏向できるようにする
整形手段を設け、これまでと同様の収束手段と偏向手段
で、複数の子ビーム全体の結像と大きな範囲の偏向を行
う。

【００１２】すなわち、本発明の電子ビーム露光装置
は、電子ビームを発生するビーム源と、電子ビームを整
形する整形手段と、電子ビームの試料上の照射位置を変
化させる偏向手段と、整形された電子ビームを試料上に
結像する投影手段とを備える電子ビーム露光装置におい
て、整形手段は、電子ビームを分割して複数の子ビーム
を発生する分割手段と、複数の子ビームをそれぞれ所望
の矩形形状に整形する矩形整形手段と、複数の子ビーム
の照射位置をそれぞれ変位させる子ビーム偏向手段とを
備えることを特徴とする。

【００１３】本発明の電子ビーム露光装置は、１つの電
子ビーム源で発生された電子ビームを複数の子ビームに
分割して、それぞれの子ビームに対して可変矩形方式に
よる整形を行い、更に整形された子ビームをそれぞれ偏
向する。子ビームの軸間距離が小さければ、温度変化な
どによる子ビーム間のずれの影響も小さく、つなぎ合わ
せにおけるずれの問題も生じない上に、すべての子ビー
ムを従来の偏向手段で従来と同様に大きな範囲に偏向で
きる。従って、多数の子ビームに分割でき、スループッ
トは大幅に向上する。なお、電子ビーム源を複数設け、
各電子ビーム源について上記の構成、すなわち各電子ビ
ーム源で発生された電子ビームを複数の子ビームに分割
して、それぞれの子ビームに対して可変矩形方式による
整形を行い、更に整形された子ビームをそれぞれ偏向す
る系を複数設けてもよい。なお、各子ビームを独立して
整形し、独立して偏向することが望ましいが、１つの電
子ビーム源より分割したとはいえ、若干の電流分布があ
る場合などには試料上の同じ部分を複数の子ビームで分
割して照射する冗長性が必要になることが考えられる。
その場合には、同じパターンを露光する各組み内の子ビ
ームに対して同一のビーム制御信号を所望の遅延時間を
加えた上で与えてもよい。なお、この場合はその分割数
の分だけ子ビームの１本当りのドーズ量を減らしておく
必要がある。

【００１４】すべての子ビームを試料上に照射するかし
ないかの制御を共通に同時に行うようブランカ手段を設
けても、子ビームをそれぞれ独立して試料上に照射する
かしないかを制御する子ビームブランカ手段を設けて
も、又はその両方を設けて併用してもよい。子ビームブ
ランカ手段を設ければ、各子ビームを独立して照射する
ことが可能である。併用する場合には、例えば、偏向手
段を構成する主偏向器や副偏向器などの偏向範囲の大き
な偏向器の偏向量を変化する時には共通のブランカ手段
を使用し、それ以外の時には子ビームブランカ手段を使
用する。

【００１５】近接した子ビームに分割する分割手段は、
所定のピッチで配列された所定の矩形形状を有する複数
の第１整形開口を有する基板で実現される。これによ
り、所定のピッチで配列された所定の矩形形状を有する
複数の子ビームが生成される。矩形整形手段は、複数の
子ビームをそれぞれ偏向する第１整形偏向手段と、所定
のピッチに対応して配列された矩形形状の複数の第２整
形開口を有する整形アパーチャアレイと、複数の第２整
形開口を通過した複数の子ビームの方向を振り戻す第２
整形偏向手段とを備え、第１整形偏向手段で複数の子ビ
ームを整形アパーチャアレイの対応する複数の第２整形
開口にそれぞれ照射することで、第２整形開口に照射さ
れた子ビームと開口の重なった部分の形状に整形され
る。第１及び第２整形偏向手段は、それぞれ、複数の子
ビームの配列に対応して配列された複数の開口と、各開
口の両側に設けられた静電界を形成する偏向電極の組
と、複数の開口の周囲の前記偏向電極の組が設けられた
以外の部分に設けられたシールド電極とを有する整形偏
向基板を２枚備え、２枚の整形偏向基板の偏向電極の組
により形成される電界の方向は９０°異なり、２枚の整
形偏向基板が近接して配置されている。

【００１６】子ビーム偏向手段は、複数の子ビームの配
列に対応して配列された複数の開口と、各開口の両側に
設けられた静電界を形成する偏向電極の組と、複数の開
口の周囲の偏向電極の組が設けられた以外の部分に設け
られたシールド電極とを有する偏向基板を２枚備え、２
枚の偏向基板の偏向電極の組により形成される電界の方
向は９０°異なり、２枚の偏向基板が近接して配置され
ている。

【００１７】本発明では、近接して配置された複数の子
ビームをそれぞれ独立して整形した後に正確に偏向でき
ることが必要であり、そのための矩形整形手段及び子ビ
ーム偏向手段を上記のように一つの基板に集積して実現
できたことが、本発明で実効的にスループットを向上で
きる要因と言える。子ビームブランカ手段は、複数の子
ビームの配列に対応して配列された複数の開口と、各開
口の両側に設けられた静電界を形成する偏向電極の組
と、複数の開口の周囲の偏向電極の組が設けられた以外
の部分に設けられたシールド電極とを有するブランカ偏
向基板と、偏向電極の組により偏向された前記複数の子
ビームを遮蔽するシールド板とを備える。

【００１８】分割手段の基板は、複数の第１整形開口の
複数の組を有し、複数の組のいずれかを選択的に電子ビ
ームの経路中に移動可能であることが望ましい。分割手
段の基板には、単に複数の第１整形開口を設けるだけ
で、配線などは必要ないので、複数の第１整形開口を複
数組設けることが可能である。分割手段の基板は、電子
ビームを照射することによりダメージを受けるので、複
数組設けて選択的に使用できるようにすることで、メン
テナンス性が向上する。

【００１９】偏向器は、一般に偏向範囲の大きいほど整
定時間が長い。そこで、従来の装置では、主偏向器、副
偏向器、更には必要に応じて副・副偏向器を組み合わせ
て、広い範囲で実質的に高速の偏向が行えるようにして
いる。本発明の装置でも、同様に、偏向範囲と整定時間
の異なる偏向器を組み合わせることが望ましい。しか
し、本発明では各子ビームをそれぞれ偏向でき、上記の
主偏向器、副偏向器、及び副・副偏向器などは、すべて
の子ビームを共通に同一量だけ偏向するので、子ビーム
による偏向範囲に応じて偏向方法が異なる。

【００２０】まず、子ビームによる偏向範囲が、隣接す
る子ビームの偏向範囲と隣接するかオーバーラップして
いる場合である。この場合には、配列された全子ビーム
の偏向範囲を最下位の偏向手段による偏向範囲として、
従来と同様により偏向範囲の大きな高位の偏向手段と組
み合わせて偏向を行う。各子ビームによる偏向範囲のパ
ターンがすべて終了した後、偏向手段の偏向位置を隣接
する偏向位置に変化させながら、同じ処理を繰り返す。

【００２１】子ビームによる偏向範囲が、隣接する子ビ
ームの偏向範囲と隣接していない場合には、偏向手段を
構成する他の偏向器（最下位の偏向器）の偏向位置を、
子ビームの偏向範囲の幅だけ変化させて子ビームが配列
される範囲をすべて露光する。後は、従来と同じであ
る。例えば、子ビームの偏向範囲の中心が、子ビームの
偏向範囲の幅の４倍離れている場合には、４回中心位置
をずらすことにより隣接する子ビームの偏向範囲との間
をすべて露光できる。もし、Ｘ軸方向とＹ軸方向にそれ
ぞれ子ビームの偏向範囲の中心が、子ビームの偏向範囲
の幅の４倍離れている場合には、合計１６回中心位置を
ずらして露光を行えばよい。なお、偏向手段は通常主偏
向器と副偏向器を組み合わせているが、この隣接する子
ビームの偏向範囲の間を露光するための偏向を、副偏向
器で行ってもよいが、偏向範囲は副偏向器より小さいが
偏向の整定時間は短い副・副偏向器を設けて、この偏向
を行うようにすることが望ましい。

【００２２】なお、子ビームによる偏向範囲を、その最
大偏向範囲より小さく設定し、分割した偏向範囲の境界
をまたぐパターンについては、１ショットで露光するこ
とが、つなぎ合わせによるずれを防止する上で好まし
い。また、子ビームによる偏向範囲がオーバーラップし
ている場合には、ある子ビームによるその偏向範囲内の
パターンの露光が終了し、まだ隣接する子ビームによる
露光が終了していない時には、隣接する子ビームの露光
範囲内のパターンについても、露光が終了した子ビーム
により露光することにより、スループットが向上する。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施例の電子ビ
ーム露光装置の概略構成を示す図であり、図２は電子光
学系の電子ビームの経路を説明する図であり、図３は中
心部の１つの子ビームの経路を説明する図である。図１
において、参照番号１は電子銃であり、３は第１整形ア
パーチャアレイであり、４は第１整形偏向器アレイであ
り、５は第２整形偏向器アレイであり、６は第２整形ア
パーチャアレイであり、７は子ビームブランカであり、
８は絞りであり、９は子ビーム偏向器アレイであり、１
０−１から１０−９は磁界レンズであり、１１は共通ブ
ランカであり、１２は主偏向器であり、１３は副偏向器
であり、１４は収差・クーロンぼけ補正器であり、１５
はウエハであり、１６はウエハ１５を吸着して搬送する
ステージ機構であり、１７はステージ機構の制御部であ
り、１８はフォーカス状態や基準マークの位置を検出す
るために使用する反射電子検出器であり、１９は検出信
号処理回路であり、２０は主偏向器制御部であり、２１
は副偏向器制御部であり、２２は収差・クーロンぼけ補
正器制御部であり、２３は子ビーム偏向器アレイ制御部
であり、２４は共通ブランカ制御部であり、２５は子ビ
ームブランカ制御部であり、２６は第２整形偏向器アレ
イ制御部であり、２７は第１整形偏向器アレイ制御部で
あり、２８は電子光学系制御部であり、２９は制御用コ
ンピュータであり、３０は大規模記憶装置であり、３１
は制御用コンピュータと装置の各部のインターフェース
部であり、３２はホストコンピュータとのネットワーク
アダプタであり、３３はコンピュータバスであり、３４
は制御用バスであり、３５はファラデーカップであり、
３６は副・副偏向器である。なお、図において電子銃１
からウエハ１５に至るまでの実線と破線は、電子銃の両
端から出射された電子ビームの最外部の経路と光軸を示
す。

【００２４】なお、本実施例の電子ビーム露光装置は、
基本構成は従来のものと同じであり、図示していない細
部については従来の装置と同じである。例えば、電子ビ
ームの経路、ウエハ１５、ステージ機構１６、及び各種
偏向器と補正器は、すべて円筒状の真空チャンバ内に収
容されている。以下、本発明の特徴部分についてのみ説
明する。

【００２５】実施例の電子光学系の電子ビームの経路に
ついて、図２及び図３を参照して説明する。参照番号２
−１から２−８は、磁界レンズ１０−１から１０−８に
対応する磁界の軸を表す。電子銃１から出射された電子
ビームは、磁界２−１により一旦収束された後第１整形
アパーチャアレイ３に照射される。第１整形アパーチャ
アレイ３は、後述するように多数の矩形形状の開口が配
列されており、開口を通過した多数の子ビームに分割さ
れる。図３に示すように、中心部の開口４２を通過した
電子ビームも子ビームになる。子ビーム群は、磁界２−
２により収束され、収束の途中で第１整形偏向器アレイ
４に入射する。第１整形偏向器アレイ４は、電子ビーム
の拡大率が第１整形アパーチャアレイ３と同じになる位
置に配置されている。これは他の第２整形偏向器アレイ
５、第２整形アパーチャアレイ６、子ビームブランカ
７、及び子ビーム偏向器アレイ９についても同じであ
る。第１整形偏向器アレイ４には、第１整形アパーチャ
アレイ３と同じように開口が配列されており、その開口
の両側に偏向電極が形成されており、光軸（Ｚ軸）に垂
直なＸ軸方向とＹ軸方向に任意の量だけ偏向できる。図
３の（１）は、その子ビームに対応する第１整形偏向器
４−１で偏向しない場合を示しており、（２）は第１整
形偏向器４−１で偏向した場合を示している。子ビーム
群は、一旦収束された後、磁界２−３を通過し、第２整
形偏向器アレイ５に入射する。第２整形偏向器アレイ５
の各子ビームに対応する各偏向器では、第１整形偏向器
アレイ４の対応する偏向器とは逆の偏向が行われ、経路
が元に戻る。第２整形偏向器アレイ５の直後に第２整形
アパーチャアレイ６が設けられており、第１整形偏向器
アレイ４の各偏向器での偏向量に応じて対応する開口と
の重なり（オーバーラップ）具合が異なる。図３の
（１）に示すように、第１整形偏向器４−１で偏向しな
い場合には、子ビームの半分が開口を通過する。第１整
形偏向器４−１で図３の（２）に示すように偏向した場
合には、子ビームのほとんどの部分が開口を通過する。
参照番号５−２は、第２整形偏向器アレイ５−１の偏向
を示し、第１整形偏向器４−１による偏向と逆方向の偏
向であることが分かる。なお、図３の（２）と偏向の方
向を逆にすれば通過するビームの幅は小さくなる。この
ような偏向がＸ方向とＹ方向に行われ、各種の矩形形状
に整形される。

【００２６】更に、子ビーム群は磁界２−４により収束
され、子ビームブランカ７に入射する。図３の（１）に
示すように、子ビームブランカ７の対応する偏向器で偏
向すると、その子ビームは絞り８で遮断される。しか
し、子ビームブランカ７の偏向器で偏向しないと、
（２）に示すように絞り８を通過する。すなわち、各子
ビームを独立にウエハ１５に照射するかしないかのオン
・オフ制御ができる。子ビーム群は磁界２−５を通過し
た後、子ビーム偏向器アレイ９に入射する。図３に示す
ように、子ビーム偏向器アレイ９の対応する偏向器で偏
向を行う場合と行わない場合で、ウエハ１５上の照射位
置が変化する。子ビーム群は、更に磁界２−６、２−７
及び２−８によりウエハ１５上に収束される。

【００２７】図４は、第１及び第２整形アパーチャアレ
イ３、６の構成例を示す図である。図４の（１）に示す
ように、整形アパーチャアレイは、シリコンウエハなど
の薄い板で形成され、開口列を形成するアパーチャ部４
１はエッチングなどで板厚を更に薄くされ、アパーチャ
ー部４１に更にエッチングにより矩形形状の開口４２を
形成する。開口４２は、例えば本実施例では、１辺が１
５μｍの正方形で、６０μｍピッチで、２０×２０の合
計４００個形成される。ウエハ１５上にはこの整形アパ
ーチャアレイの部分の像が６０分の１に縮小して照射さ
れるので、そのままの形であれば、ウエハ１５上では
０．２５μｍ角の子ビームが、１．０μｍピッチで配列
されることになる。

【００２８】アパーチャ部４１は、図示のように５×５
の合計２５箇所設けられる。整形アパーチャアレイの基
板には、単に開口４２を設けるだけで、配線などは必要
ないので、複数のアパーチャ部４１を設けることが可能
である。整形アパーチャアレイの基板、特に第１整形ア
パーチャアレイ３には全面に電子ビームが入射されるの
で、長時間使用すると発熱などにより開口が変形するこ
とがあり、使用に応じて交換などの作業が必要である。
複数のアパーチャ部４１を設け、図示していない移動機
構によりいずれかのアパーチャ部４１を電子ビームの経
路内に選択的に配置できるようにすれば、交換のサイク
ルを長くでき、メンテナンスが容易になる。

【００２９】図４の（２）は、整形アパーチャアレイの
断面構造を示す図であり、ここではアパーチャ部４１が
１箇所の場合を示している。参照番号４３はシリコン
（Ｓｉ）基板であり、４４は絶縁性のボロン拡散層であ
り、４６はシリコンであり、４７は保護用金属膜であ
る。アパーチャー部４１の厚さをエッチングにより更に
薄くした上で開口４２を形成する。

【００３０】図５は、第１整形偏向器アレイ４、第２整
形偏向器アレイ５、子ビームブランカ７、及び子ビーム
偏向器アレイ９を構成する偏向器アレイ基板５０を示す
図である。この基板５０もシリコンウエハなどの薄い板
で形成され、偏向器アレイ部５１の部分は、整形アパー
チャアレイのアパーチャ部４１と同様に薄く加工され
る。参照番号５２は、偏向器アレイ部５１に形成される
偏向電極に印加する信号を供給するための信号電極パッ
ドであり、５３はＧＮＤ電極パッドである。

【００３１】図６は、偏向器アレイ部５１の上面図であ
る。図示のように、整形アパーチャアレイの開口４２の
配列に対応して正方形の開口５６が配列される。各開口
５６の対向する２辺には正電極５３と負電極５４が配置
され、他の２辺にはシールド用アース電極５５が配置さ
れる。従って、本実施例では、６０μｍピッチで、２０
×２０の合計４００個の正方形の開口５６が形成され
る。開口５６の１辺は整形アパーチャアレイの開口４２
より少し大きな２５μｍ程度である。

【００３２】図７は、１個の開口単位５７における開口
と電極の形状及び電極により形成される電界を示す図で
ある。図示のように、正電極５３と負電極５４は対称
で、中央部分は平行電極であるが、両端部は若干曲がっ
た形状を有する。シールド用アース電極５５は隣接する
開口単位のものと一体である。このような電極形状によ
り、中央の部分の等電位線は平行で同じ間隔であり、一
様な電界が形成されることが分かる。偏向器アレイ基板
５０の偏向量が正確でないと、整形された形状が所望の
形状でなくなったり、露光位置にずれが生じることにな
るので、偏向器アレイ基板５０の偏向量は非常に高精度
であることが要求される。そこで、開口５６は一様な電
界が得られる正方形とする。整形アパーチャアレイの開
口４２は参照番号５８で示すような形状であり、開口４
２の形状の子ビームであれば開口５６を余裕を持って通
過し、一様な電界により正確に偏向される。

【００３３】図５に戻って、中心の偏向器アレイ部５１
の部分と周囲の信号電極パッド５２及びＧＮＤ電極パッ
ド５３の間の部分には、信号電極パッド５２及びＧＮＤ
電極パッド５３と偏向器アレイ部５１の正電極５３及び
負電極５４を接続する多数の配線が多層で形成される。
子ビームブランカ７は、１方向に偏向するだけなので、
図５から図７に示した偏向アレイ基板５０を１枚使用す
ればよいが、第１整形偏向器アレイ４、第２整形偏向器
アレイ５、及び子ビーム偏向器アレイ９は、電子光学系
の軸の垂直な２方向に偏向する必要があるので、偏向ア
レイ基板５０を２枚使用する。

【００３４】図８は、第１整形偏向器アレイ４、第２整
形偏向器アレイ５、及び子ビーム偏向器アレイ９の構成
を示す図である。図８に示すように、２枚の偏向アレイ
基板５０を近接して配置する。一方の基板５０の偏向器
アレイ部５１では、基板に開口５６が形成され、更に基
板の一方の面上に正電極５３と負電極５４とシールド用
アース電極５５が形成される。信号電極パッド５２及び
ＧＮＤ電極パッドも、同様に基板の一方の面上に形成さ
れる。他方の基板５０’の偏向器アレイ部５１’では、
基板に開口５６’が形成され、更に基板の他方の面上に
正電極５３’と負電極５４’とシールド用アース電極５
５’が形成され、信号電極パッド５２’及びＧＮＤ電極
パッドも、同様に基板の一方の面上に形成される。２枚
の基板５０、５０’は、図示のように、電極を形成して
いない側が向き合うように開口５６、５６’の位置を合
わせて配置される。向き合う面には電極などが形成され
ていないので、２枚の基板は非常に近接して配置するこ
とができる。

【００３５】正電極５３と負電極５４の方向は、正電極
５３’と負電極５４’の方向と９０°異なっている。従
って、正電極５３と負電極５４の間と、正電極５３’と
負電極５４’の間に電圧を印加することにより、参照番
号６１と６１’で示すような方向に電界が形成され、対
応する開口５６、５６’を通過する子ビームを９０°異
なる方向に偏向することができる。すなわち、光軸に垂
直なＸ軸方向とＹ軸方向の２方向に子ビームを独立して
偏向可能な偏向器が実現される。

【００３６】本実施例では、開口５６、５６’の配列の
Ｘ、Ｙ方向の個数とピッチは同一である。そこで、２枚
の偏向アレイ基板５０を同じ製造工程で製作し、裏表を
逆にした後９０°方向を変えて配置することにより各偏
向器を製作している。前述のように、本実施例では、第
１整形偏向器アレイ４、第２整形偏向器アレイ５、及び
子ビーム偏向器アレイ９、更に子ビームブランカ７も電
子ビームの拡大率が第１整形アパーチャアレイ３と同じ
になる位置に配置される。そのため、これらの偏向器を
構成する基板の開口の配置は同一にできる。そこで、第
１整形偏向器アレイ４、第２整形偏向器アレイ５、及び
子ビーム偏向器アレイ９は、同じ製造工程で製作した偏
向アレイ基板５０を２枚使用して構成し、子ビームブラ
ンカ７も同じ基板を使用している。これにより、製造工
程における誤差の影響を低減できる。

【００３７】図１に戻って、第１整形偏向器アレイ制御
部２７、第２整形偏向器アレイ制御部２６、子ビーム偏
向器アレイ制御部２３及び子ビームブランカ制御部２５
が、第１整形偏向器アレイ４、第２整形偏向器アレイ
５、子ビームブランカ７、及び子ビーム偏向器アレイ９
の各信号電極に印加する駆動信号を発生する。本実施例
の装置は、電磁偏向器である主偏向器１２と、静電偏向
器である副偏向器１３と、電磁偏向器である副・副偏向
器３６で共通偏向手段を構成している。偏向範囲の大き
さは、主偏向器１２、副偏向器１３、副・副偏向器３６
の順であるが、偏向速度（偏向の整定時間の短さ）は、
副・副偏向器３６、副偏向器１３、主偏向器１２の順で
ある。なお、ここでは副偏向器１３の外側に副・副偏向
器３６を設けたが、副偏向器１３の上側に設けることも
可能であり、その場合には副・副偏向器３６を静電偏向
器とすることも可能である。

【００３８】以上、本実施例の電子ビーム露光装置の構
成について説明したが、他の部分は基本的に従来と同じ
である。次に、本実施例における偏向範囲の分割につい
て、図９及び図１０を参照して説明する。前述のよう
に、従来の電子ビーム露光装置では、異なる特性の偏向
器を組み合わせて、広い偏向範囲を実質的に高速で偏向
できるようにしている。実際にはステージを移動させな
がら、その移動量副偏向器などで補正しながら連続的に
露光を行うことにより更にスループットを向上させてい
る。本実施例にも、これと同様の方法を適用する。しか
し、本実施例では各子ビームを独立に偏向でき、上記の
主偏向器、副偏向器、及び副・副偏向器などは、すべて
の子ビームを共通に同一量だけ偏向するので、子ビーム
による偏向範囲に応じて偏向方法が異なる。更に、子ビ
ームによる偏向範囲が、隣接する子ビームの偏向範囲と
隣接するかオーバーラップしている場合と、離れている
場合で偏向方法が異なる。本実施例では、図１０に示す
ように、子ビームによる偏向範囲７９が隣接していない
として説明する。

【００３９】図９の（１）は、ウエハ１５上に形成され
るチップ（ダイ）７０の配列を示している。１個のチッ
プ７０は、電子ビーム露光装置の偏向範囲より大きいの
で、１個のチップ７０を露光するには、ステージを移動
させる必要がある。この場合、ステージを移動させて停
止させた上で、偏向範囲内のパターンを露光し、終了す
ると再びステージを移動させて停止し、隣接範囲を露光
するステップ＆リピートと呼ばれる方式と、ステージを
移動させながら、偏向範囲内に入ってくる部分のパター
ンを、ステージの移動量を副偏向器などで補正しながら
露光する連続移動方式がある。本発明にはいずれの方式
も適用できるが、ここでは説明の都合上ステップ＆リピ
ート方式を例として説明する。

【００４０】図９の（１）に示すように、電子ビーム露
光装置の主偏向範囲に対応した第１偏向範囲（最大偏向
範囲内で適当に設定する。）の幅で、ステージの一方の
移動量のみ変化させて（Ｘ方向は固定で、Ｙ方向のみを
段階的に変化させる。）同じ列のチップを順次露光露光
する。この時に露光される上記の幅の領域をフレーム７
１と呼ぶ。図９の（２）に示すように、１つのフレーム
７１の露光が終了すると、隣のフレームをステージを逆
方向に移動して露光する。参照番号７２は、ステージの
移動方向を示す。ここでは、電子ビーム露光装置の第１
偏向範囲７３は、正方形のチップの１辺の長さの１／３
であり、１個のチップは９回のステップ＆リピート動作
で露光でき、１フレーム内では１個のチップを３回に分
けて露光する。

【００４１】図９の（３）に示すように、第１偏向範囲
７３は、副偏向範囲に対応した第２偏向範囲７５に分割
される（ここでは３６個）。主偏向器１２の偏向位置を
各第２偏向範囲７５の中心に固定した上で、副偏向器１
３、副・副偏向器３６及び子ビーム偏向器アレイ９の偏
向量を変化させて各第２偏向範囲７５内のパターンの露
光を行う。１つの第２偏向範囲７５内のパターンの露光
が終了すると、主偏向器１２の偏向位置を次の第２偏向
範囲７５の中心に変化させて固定し、同じような処理を
繰り返す。この処理を、第１偏向範囲７３内のすべての
第２偏向範囲７５について終了すると、第１偏向範囲７
３の露光が終了し、図９の（２）の次の第１偏向範囲７
３の露光を同様に行う。参照番号７４は、主偏向位置の
変化の軌跡を示す。

【００４２】図９の（４）に示すように、第２偏向範囲
７５は、第３偏向範囲７７に分割される（ここでは１６
個）。副偏向器１３の偏向位置を各第３偏向範囲７７の
中心に固定した上で、副・副偏向器３６及び子ビーム偏
向器アレイ９の偏向量を変化させて各第３偏向範囲７７
内のパターンの露光を行う。１つの第３偏向範囲７７内
のパターンの露光が終了すると、副偏向器１３の偏向位
置を次の第３偏向範囲７７の中心に変化させて固定し、
同じような処理を繰り返す。この処理を、第２偏向範囲
７５内のすべての第３偏向範囲７７について終了する
と、第２偏向範囲７５の露光が終了し、図９の（３）の
次の第２偏向範囲７５の露光を同様に行う。参照番号７
６は、副偏向位置の変化の軌跡を示す。

【００４３】図１０は、第３偏向範囲７７内の露光の様
子を示す図である。参照番号７９は、子ビーム偏向器ア
レイ９による、各子ビーム偏向範囲を示す。前述のよう
に、子ビームは２０×２０の合計４００個あり、各子ビ
ームの偏向範囲はウエハ上で０．２５μｍ角の正方形で
あり、１．０μｍ離れている。第３偏向範囲７７は、４
００個の第４偏向範囲８２に分割され、更に第４偏向範
囲８２は各子ビーム偏向範囲に対応する１６個の第５偏
向範囲８３に分割される。副・副偏向器３６の偏向量
を、（２）に示すように第５偏向範囲８３の中心になる
ように変化させた上で、子ビーム偏向器アレイ９により
４００個の第５偏向範囲８３内を露光する。露光が終了
すると、（２）の軌跡７８に従って、副・副偏向器３６
の偏向量を隣接する第５偏向範囲８３の中心になるよう
に変化させた上で同様の処理を行う。このようにして、
各子ビームについて１６個の第５偏向範囲８３の露光を
終了すると、すべての第４偏向範囲８２の露光、すなわ
ち第３偏向範囲７７の露光が終了する。

【００４４】なお、この例においては、副・副偏向器３
６の偏向範囲は第５偏向範囲８３の４×４個分以上あれ
ばよく、副偏向器１３の偏向範囲（第２偏向範囲７５に
相当）の１／８０でよい。各子ビーム偏向範囲７９で
は、第１整形偏向器アレイ４と第２整形偏向器アレイ５
により、各子ビームがそれぞれ独立に矩形形状８１に整
形され、子ビーム偏向器アレイ９により露光位置に応じ
て参照番号８０で示すように偏向された後露光される。
各子ビーム偏向範囲７９内で矩形形状を複数回露光する
場合には、その回数分同様の処理を繰り返す。例えば、
左側の例では矩形形状が１回露光され、中央では矩形形
状が２回露光され、右側では矩形形状が４回露光され
る。図示のように、矩形形状の左下の角が基準位置にな
っており、整形によっても矩形形状の左下の角の位置は
一定に保持され、その上で矩形形状の左下の角が所望の
位置になるように偏向される。

【００４５】以上説明したように、本実施例では、ステ
ージを第１偏向範囲７３の中心が光軸になるように移動
し、主偏向器１２の偏向位置を第２偏向範囲７５の中心
になるように設定し、副偏向器１３の偏向位置を第３偏
向範囲７７の中心になるように設定し、副・副偏向器３
６の偏向位置を、各子ビーム偏向範囲が第３偏向範囲７
７を構成する第４偏向範囲８２を更に分割した第５偏向
範囲８３の１つになるように設定した上で、第１整形偏
向器アレイ４と第２整形偏向器アレイ５により整形され
た矩形形状の子ビームを、子ビーム偏向器アレイ９で偏
向して露光する。各子ビーム偏向範囲の露光が終了する
と、副・副偏向器３６の偏向位置を次の第５偏向範囲８
３に変化させて同じ処理を繰り返す。この処理を１６回
繰り返して第３偏向範囲７７の露光が終了する。次に、
副偏向器１３の偏向位置を、次の第３偏向範囲７７の中
心に変化させた上で同じ処理を繰り返す。この処理を１
６回繰り返して第２偏向範囲７５の露光が終了する。更
に、主偏向器１２の偏向位置を、次の第２偏向範囲７５
の中心に変化させた上で同じ処理を繰り返す。この処理
を３６回繰り返して第１偏向範囲７３の露光が終了す
る。更に、ステージをＹ方向に移動して同様に次の第１
偏向範囲７３の露光を行い、１つのフレームの露光が終
了するまで繰り返す。更に、ステージをＸ方向に移動し
て次のフレームについて同様の処理を行う。このように
して、ウエハ１５上のすべてのパターンが露光される。

【００４６】次に、本実施例の電子ビーム露光装置にお
ける露光処理について説明する。まず、各ユニットの調
整を行う。この調整では、各ユニットを最適な状態に設
定すると共に、子ビームに関係するユニットの各子ビー
ム間の差に関するデータを収集する。電子銃１、磁界レ
ンズ１０−１〜１０−９は電子光学子系制御部２８によ
り調整される。また、主偏向器１２、副偏向器１３、副
・副偏向器３６が調整され、そのの偏向量に関するデー
タが収集される。この調整は従来と同じである。第１整
形アパーチャアレイ３及び第２整形アパーチャアレイ６
は、前述のように、複数のアパーチャ部４１が設けられ
ており、いずれかが選択される。第１整形アパーチャア
レイ３、第２整形アパーチャアレイ６、第１整形偏向器
アレイ４、第２整形偏向器アレイ５、子ビームブランカ
７、子ビーム偏向器アレイ９、及び絞り８は、位置合わ
せ用治具などを使用して、重ね合わせが調整される。こ
の時、子ビームを偏向する個別の偏向器の特性に関する
データも収集され、記憶される。更に、収差・クーロン
ぼけ補正器１４などの調整とデータが収集される。以上
の調整及びデータの収集には、反射電子検出器１８及び
ファラデーカップ３６などが使用される。

【００４７】以上のようにして収集したデータに基づい
て、主偏向器制御部２０、副偏向器制御部２１、収差・
クーロンぼけ補正器制御部２２、子ビーム偏向器アレイ
制御部２３、共通ブランカ制御部２４、子ビームブラン
カ制御部２５、第２整形偏向器アレイ制御部２６、第１
整形偏向器アレイ制御部２７、電子光学系制御部２８な
どに補正データが設定される。

【００４８】制御用コンピュータ２９は、大規模記憶装
置３０に記憶された「ＬＳＩチップの描画データ」及び
「ウエハ上のレイアウト・露光条件情報」から描画フレ
ーム内の露光情報を作成する。この時、図９及び図１０
で説明したように、分割した露光範囲に応じて露光情報
が生成される。露光を行う場合には、共通ブランカ１１
によりビーム全体を遮断した上で子ビームブランカも遮
断状態にし、ウエハ１５をステージ１６に固定し、図９
及び図１０で説明したように、ステージ１６を移動し、
主偏向器１２、副偏向器１３の偏向位置を設定する。こ
の状態で、共通ブランカ１１による遮断は停止する。次
に、副・副偏向器３６の偏向位置を設定し、露光を開始
する。

【００４９】各子ビームは独立に形状及び偏向位置が制
御可能であり、それぞれの範囲のパターンを順次露光す
るが、前述のようにクーロン相互作用によりビームのぼ
けが生じる。このぼけは収差・クーロンぼけ補正器１４
により補正されるが、子ビーム全体で同時に大きな電流
量になったり、変化が大きくなるのは好ましくない。子
ビームの描画範囲には、パターン数の大きな場合やパタ
ーン数の少ない又はパターンのない場合がある。また、
大きなパターンがある場合や、小さなパターンしかない
場合もある。基本的にその範囲のパターン数に応じてシ
ョット回数が決定され、ショット回数の多い範囲や少な
い範囲が存在する。そこで、ショット回数の少ない範囲
では、ショットの順番を調整して１ショット当りの最大
電流量ができるだけ小さく、且つショット間の電流量の
変化を小さくする。

【００５０】例えば、図１０の（１）の左側の範囲
（３，１）では１ショットの大きなパターンであり、中
央の範囲（５，１）では２ショットの若干小さなパター
ンであり、右側の範囲（ｍ，１）では４ショットの小さ
なパターンである。この例であれば、１番目のショット
では、（ｍ，１）の１パターンのみを、２番目のショッ
トでは（５，１）の１パターンと（ｍ，１）の１パター
ンを、３番目のショットでは（５，１）の残りの１パタ
ーンと（ｍ，１）の１パターンを、４番目のショットで
は（３，１）の１パターンと（ｍ，１）の残りの１パタ
ーンを露光するという具合に分散して露光する。実際に
は、このような分散を４００個の子ビームによる露光範
囲について行う。これにより、１ショット当りの最大電
流量が小さくなり、ショット間の電流量の変化も小さく
なる。

【００５１】以上のようにして露光することにより、４
００個の第５偏向範囲８３のパターンの露光が終了す
る。以下、副・副偏向器３６、副偏向器１３及び主偏向
器１２の偏向位置、及びステージの位置を変化させなが
ら同様の処理を繰り返してウエハ１５のすべてのパター
ンを露光する。以上、本発明の実施例の電子ビーム露光
装置について説明したが、各種の変形例が考えられる。

【００５２】例えば、実施例の偏向器アレイ基板５０の
正電極５３と負電極５４は、図７に示すような形状であ
ったが、図１１に示すような平行な電極とすることも可
能である。ただし、この変形例では、一様な電界の形成
される範囲が相対的に小さくなるので、同じ大きさの子
ビームを使用するのであれば、開口単位５７の大きさ、
すなわち子ビームの配列ピッチを大きくする必要があ
る。図７であれば、開口のピッチはビームサイズの１／
４であり、子ビームの使用効率は１／１６であるが、図
１１では開口のピッチはビームサイズの１／６であり、
子ビームの使用効率は１／３６である。このように、子
ビームの使用効率は約半分に低下するが、十分に実用に
なる。

【００５３】また、実施例では、主偏向器１２、副偏向
器１３に加えて副・副偏向器３６を設け、離散した子ビ
ームによる偏向範囲７９を移動させたが、副・副偏向器
３６を設けずに副偏向器１３によってこの偏向を行うよ
うにしてもよい。更に、実施例では子ビームによる偏向
範囲７９は図１０に示すように相互に離れていたが、子
ビーム偏向器アレイ９の各偏向器の組の偏向量を大きく
することにより、子ビームによる偏向範囲７９を相互に
隣接するようにしてもよい。この場合は、図１０の
（２）に示すような副・副偏向器による位置変化を行う
必要がなく、第３偏向範囲７７を各子ビームの偏向位置
のみを変化させて露光する。

【００５４】なお、子ビームによる偏向範囲７９を、そ
の最大偏向範囲より小さく設定し、分割した偏向範囲の
境界をまたぐパターンについては、１ショットで露光す
るようにしてもよい。これにより、つなぎ合わせによる
ずれが低減できる。また、子ビームによる偏向範囲がオ
ーバーラップしている場合には、ある子ビームによるそ
の偏向範囲内のパターンの露光が終了し、まだ隣接する
子ビームによる露光が終了していない時には、隣接する
子ビームの露光範囲内のパターンを、露光が終了した子
ビームにより露光するようにしてもよい。ことにより、
スループットが向上する。

【００５５】更に、子ビームによるショットを分散させ
る場合、あらかじめ全子ビームの総電流量の上限を設定
しておき、たとえ分散してもこの上限を越える場合に
は、ショット数を子ビーム偏向範囲の最大パターン数よ
り大きく設定してもよい。この場合には、ショット数が
増加するため、露光に要する時間が長くなるが、このよ
うなことは頻繁には発生しないので、実効的なスループ
ットの低下は小さい。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
非常に多数の可変矩形方式による露光が並行して行われ
るので、スループットが大幅に向上し、ブロック露光方
式と同程度又はそれ以上のスループットが得られる。し
かも、ブロック露光方式のようにブロックマスクを用意
するリード時間が必要ない上、その管理もないのでオー
バーヘッド時間が少なく、実質的なスループットは更に
高くなる。

【００５７】これにより、ＬＳＩの量産工程にも使用で
きる電子ビーム露光装置が実現でき、高集積のＬＳＩを
低コストで量産することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の電子ビーム露光装置の全体構
成を示す図である。

【図２】実施例の電子ビーム露光装置の電子光学系にお
ける電子ビームの経路を示す図である。

【図３】実施例の電子ビーム露光装置の電子光学系にお
ける子ビーム１個の経路を示す図である。

【図４】実施例の電子ビーム露光装置の第１及び第２整
形アパーチャアレイの構成例を示す図である。

【図５】実施例の電子ビーム露光装置の偏向器アレイ基
板を示す図である。

【図６】偏向器アレイ基板の上面図である。

【図７】偏向器アレイ基板の開口単位における開口と電
極の形状及び電極により形成される電界を示す図であ
る。

【図８】第１整形偏向器アレイ４、第２整形偏向器アレ
イ５、及び子ビーム偏向器アレイ９の側面図と拡大断面
図である。

【図９】実施例における偏向範囲の分割を説明する図で
ある。

【図１０】実施例における偏向範囲の分割を説明する図
である。

【図１１】変形例における偏向器アレイ基板の開口単位
における開口と電極の形状及び電極により形成される電
界を示す図である。

【符号の説明】

１…電子銃３…第１アパーチャアレイ４…第１整形偏向器アレイ５…第２整形偏向器アレイ６…第２アパーチャアレイ７…子ビームブランカ８…絞り９…ビーム偏向器アレイ１０−１〜１０−８…磁界レンズ１１…共通ブランカ１２…主偏向器１３…副偏向器１４…収差・クーロンぼけ補正器１５…ウエハ１６…ステージ機構

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｊ 37/305 Ｈ０１Ｊ 37/305 ＢＨ０１Ｌ 21/30 ５４１Ｍ (72)発明者中野光浩東京都練馬区旭町１丁目32番１号株式会社アドバンテスト内 (72)発明者阿部智彦東京都練馬区旭町１丁目32番１号株式会社アドバンテスト内 (72)発明者原口岳士東京都練馬区旭町１丁目32番１号株式会社アドバンテスト内 (72)発明者安田洋東京都練馬区旭町１丁目32番１号株式会社アドバンテスト内 (72)発明者宮沢憲一東京都練馬区旭町１丁目32番１号株式会社アドバンテスト内 (72)発明者丸山繁東京都練馬区旭町１丁目32番１号株式会社アドバンテスト内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子ビームを発生するビーム源と、前記電子ビームを整形する整形手段と、前記電子ビームの試料上の照射位置を変化させる偏向手
段と、整形された前記電子ビームを前記試料上に結像する投影
手段とを備える電子ビーム露光装置において、前記整形手段は、前記電子ビームを分割して複数の子ビームを発生する分
割手段と、前記複数の子ビームをそれぞれ所望の矩形形状に整形す
る矩形整形手段と、前記複数の子ビームの照射位置をそれぞれ変位させる子
ビーム偏向手段とを備えることを特徴とする電子ビーム
露光装置。
【請求項２】請求項１に記載の電子ビーム露光装置で
あって、前記矩形整形手段は、前記複数の子ビームの少なくとも
複数個を独立して所望の矩形形状に整形し、前記子ビーム偏向手段は、前記複数の子ビームの少なく
とも複数個の照射位置を独立して変位させる電子ビーム
露光装置。
【請求項３】請求項１又は２に記載の電子ビーム露光
装置であって、前記電子ビームを前記試料上に照射するかしないかを制
御するブランカ手段を備える電子ビーム露光装置。
【請求項４】請求項１から３のいずれか１項に記載の
電子ビーム露光装置であって、前記複数の子ビームをそれぞれ独立して前記試料上に照
射するかしないかを制御する子ビームブランカ手段を備
える電子ビーム露光装置。
【請求項５】請求項１から４のいずれか１項に記載の
電子ビーム露光装置であって、前記分割手段は、所定のピッチで配列された所定の矩形
形状を有する複数の第１整形開口を有する基板であり、前記複数の子ビームは、前記所定のピッチで配列された
所定の矩形形状を有する複数のビームであり、前記矩形整形手段は、前記複数の子ビームをそれぞれ偏向する第１整形偏向手
段と、前記所定のピッチに対応して配列された矩形形状の複数
の第２整形開口を有し、前記第１整形偏向手段で偏向さ
れた前記複数の子ビームが対応する前記複数の第２整形
開口に照射される整形アパーチャアレイと、前記複数の第２整形開口を通過して整形された前記複数
の子ビームの方向を振り戻す第２整形偏向手段とを備え
る電子ビーム露光装置。
【請求項６】請求項５に記載の電子ビーム露光装置で
あって、前記第１及び第２整形偏向手段は、それぞれ、前記複数の子ビームの配列に対応して配列された複数の
開口と、各開口の両側に設けられた静電界を形成する偏
向電極の組と、前記複数の開口の周囲の前記偏向電極の
組が設けられた以外の部分に設けられたシールド電極と
を有する整形偏向基板を２枚備え、該２枚の整形偏向基板の前記偏向電極の組により形成さ
れる電界の方向は９０°異なり、前記２枚の整形偏向基
板が近接して配置されている電子ビーム露光装置。
【請求項７】請求項５に記載の電子ビーム露光装置で
あって、前記分割手段の基板は、前記複数の第１整形開口の複数
の組を有し、前記複数の組のいずれかを選択的に前記電子ビームの経
路中に移動可能である電子ビーム露光装置。
【請求項８】請求項１又は２に記載の電子ビーム露光
装置であって、前記子ビーム偏向手段は、前記複数の子ビームの配列に対応して配列された複数の
開口と、各開口の両側に設けられた静電界を形成する偏
向電極の組と、前記複数の開口の周囲の前記偏向電極の
組が設けられた以外の部分に設けられたシールド電極と
を有する偏向基板を２枚備え、該２枚の偏向基板の前記偏向電極の組により形成される
電界の方向は９０°異なり、前記２枚の偏向基板が近接
して配置されている電子ビーム露光装置。
【請求項９】請求項４に記載の電子ビーム露光装置で
あって、前記子ビームブランカ手段は、前記複数の子ビームの配列に対応して配列された複数の
開口と、各開口の両側に設けられた静電界を形成する偏
向電極の組と、前記複数の開口の周囲の前記偏向電極の
組が設けられた以外の部分に設けられたシールド電極と
を有するブランカ偏向基板と、前記偏向電極の組により偏向された前記複数の子ビーム
を遮蔽するシールド板とを備える電子ビーム露光装置。
【請求項１０】請求項１又は２に記載の電子ビーム露
光装置であって、前記偏向手段は、主偏向手段と、前記主偏向手段より偏
向範囲の小さな副偏向手段とを備え、前記主偏向手段の偏向可能範囲に対応する主偏向範囲
を、前記副偏向手段の偏向可能範囲に対応する複数の副
偏向範囲に分割し、各副偏向範囲を、前記子ビーム偏向手段の偏向可能範囲
に対応する複数の子ビーム偏向範囲に分割し、前記主偏向手段と前記副偏向手段の偏向位置を固定した
上で、前記子ビーム偏向手段の偏向位置を変化させて前
記子ビーム偏向範囲内の露光処理を行い、前記副偏向手段の偏向位置を変化させて前記子ビーム偏
向範囲内の露光処理を繰り返して前記副偏向範囲内の露
光処理を行い、前記主偏向手段の偏向位置を変化させて前記副偏向範囲
内の露光処理を繰り返して前記主偏向範囲内の露光処理
を行う電子ビーム露光装置。
【請求項１１】請求項１０に記載の電子ビーム露光装
置であって、前記複数の子ビーム偏向範囲は、相互に離れている電子
ビーム露光装置。
【請求項１２】請求項１１に記載の電子ビーム露光装
置であって、前記偏向手段は、前記副偏向手段より偏向範囲が小さ
く、前記複数の子ビーム偏向範囲の配列ピッチより広い
偏向範囲を有する副・副偏向手段を更に備え、各副偏向範囲を、配列された前記複数の子ビーム偏向範
囲の外側の範囲に対応する複数のトータル子ビーム偏向
範囲に分割し、前記主偏向手段と前記副偏向手段と前記副・副偏向手段
の偏向位置を固定した上で、前記子ビーム偏向手段の偏
向位置を変化させて前記子ビーム偏向範囲内の露光処理
を行い、前記副・副偏向手段の偏向位置を変化させて前記子ビー
ム偏向範囲内の露光処理を繰り返して前記トータル子ビ
ーム偏向範囲内の露光処理を行い、前記副偏向手段の偏向位置を変化させて前記トータル子
ビーム偏向範囲内の露光処理を繰り返して前記副偏向範
囲内の露光処理を行う電子ビーム露光装置。