(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンの形成された原版と前記パターンを転写する基板とを同期して走査させ、荷電粒子ビームまたは電磁波を、前記原版に照射することにより、試料にパターンを転写する露光方法において、
前記原版及び前記試料を加速して走査を開始する走査開始工程と、
前記原版及び前記試料を加速した状態で、前記原版の照射開始位置に到達した時に、前記荷電粒子ビームまたは電磁波の照射を開始する照射開始工程と、
前記荷電粒子ビームまたは電磁波を照射している状態で、前記原版の所定の位置において、前記原版及び前記試料の減速を開始する減速開始工程と、
前記原版の照射終了位置に到達した時に、前記荷電粒子ビームまたは電磁波の照射を終了する照射終了工程と、
前記原版の走査速度が0になるまで、前記原版及び前記試料の減速を続ける減速工程と、
を備え、
前記荷電粒子ビームまたは前記電磁波の照射中に、前記原版及び試料の位置を検出して、前記原版及び試料の目標位置の誤差を算出し、その結果に応じて、前記原版及び前記試料の走査速度を調節することを特徴とする露光方法。
【請求項２】
前記照射開始工程の後、前記減速開始工程前に、前記荷電粒子ビームまたは電磁波の照射している状態で、前記加速を終了して、前記原版及び前記試料を等速に走査する等速工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
前記荷電粒子ビームとして、電子ビームを用いることを特徴とする請求項１または２に記載の露光方法。
【請求項４】
荷電粒子ビームまたは電磁波を放射することができる放射源と、
パターンの形成された原版を載置して、走査することができる原版載置台と、
試料を載置することができる試料載置台と、
前記原版載置台及び前記試料載置台の位置を検出し、この検出結果から、前記原版及び前記試料の目標位置とのズレを算出し、この算出結果に応じて、前記原版載置台及び／または前記試料載置台の走査速度を制御する制御手段と、
を備え、
前記放射源は、前記原版載置台及び／または前記試料載置台が走査速度の加速及び／または減速中に、
前記原版に対して荷電粒子ビームまたは電磁波を照射し、
前記制御手段は、
前記原版の照射開始位置に到達して前記放射源による照射が開始される前に、前記原版載置台及び前記試料載置台を加速して走査を開始し、
前記荷電粒子ビームまたは電磁波を照射している状態で、前記原版の所定の位置において、前記原版載置台及び前記試料載置台の減速を開始し、
前記原版載置台の走査速度が0になるまで、前記原版及び前記試料載置台の減速を続けるよう、前記原版載置台及び前記試料載置台の速度を制御することを特徴とする露光装置。
【請求項５】
前記荷電粒子ビームまたは電磁波を、前記試料上に結像するための光学系を備えることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記光学系は、投影光学系であることを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項７】
前記荷電粒子ビームは、電子ビームであることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は露光装置及び露光方法に関する。更に具体的には半導体装置の製造工程において、パターンの転写に用いられる露光装置及び露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置のリソグラフィ工程において、マスクに形成されたパターンをウェーハに転写する場合、露光装置が用いられる。従来、０．３５μｍ設計則の半導体装置までは、この露光装置のうち、ステッパー（ステップアンドリピートアライナー）と呼ばれる装置を用いて、パターン転写が行われていた。ステッパーは、マスクを固定して、露光光を照射して、画角ごとに、パターンの転写を行うものである。尚、ここで、画角は、一度に高精度で解像することができる範囲である。
【０００３】
ところで、ステッパーの解像度Ｒは、Ｒ＝ｋ・λ／ＮＡと表すことができる。ここで、ｋは、経験定数、λは、光源の波長、ＮＡは、レンズの開口係数である。従って、より微細なパターンをウェーハに正確に転写するためには、露光光を短波長化すると共に、結像光学系のレンズの開口係数を大きくすることが必要となる。
【０００４】
一方、レンズの口径は、レンズの開口係数ＮＡを用いて、ｔａｎ（ｓｉｎ−１ＮＡ）と表すことができる。従って、レンズの開口係数ＮＡを大きくすれば、レンズの口径数が大きくなり、開口係数ＮＡが１に近づけば、要求されるレンズの口径数は、急速に大きくなる。しかし、全面に渡って低収差の大口径レンズを製造することは困難である。
【０００５】
従って、近年のパターンの微細化に伴い、０．２５μｍ設計則からは、露光装置として、スキャナー（ステップアンドスキャンアライナー）と呼ばれる装置が用いられることが多くなった。スキャナーは、長手方向を最大画角の幅とする細長い領域を露光領域として、この長手方向に垂直な方向にマスクとウェーハとを同期させた状態で、反対方向に走査させ、マスク上のパターン全面を露光するものである。これによって、ステッパーに比して、レンズの大口径化を抑え、レンズの精度を保つことができ、従って、より微細なパターンの転写を高精度で行うことができる。
【０００６】
また、さらなる微細化に対応し、７０ｎｍ設計則からは、より高い解像性能を得られる装置として、露光光源として光を用いる光方式の代わりに、電子ビームを用いる電子ビーム方式のスキャン式露光装置の適用が検討されている。この露光装置は、ＥＰＬ（Electron beam Projection Lithography）露光装置と呼ばれる。ＥＰＬ露光装置においても、マスクとウェーハを同期させた状態で、反対方向に走査させ、マスク上での電子ビームの照射位置を相対的に移動させることにより、マスクに形成されたパターン全面を露光し、ウェーハへのパターンの転写を行うことができる。
【０００７】
図６は、ＥＰＬ露光装置において、電子光学系の中心軸が、マスク２２上を移動する相対的な位置を示すための概略図である。
図６に示すように、マスク２２に形成されたパターンは、細長い４つのストライプ２４、２６、２８、３０に分けられている。
【０００８】
まず、マスク２２は、電子光学系の中心軸が、ストライプ２４の下方の、走査開始位置７２ａに来るようにセットされる。この状態で、加速度＋Ａで、マスクの走査を開始し、電子光学系の中心軸は、矢印７２の方向に移動する。
【０００９】
中心軸が照射開始位置７２ｂに達すると、加速を終了する。そのまま等速でマスクの走査を続けた状態で、電子ビームの照射を開始する。中心軸は、等速でマスク２２上のストライプ２４の上を矢印の方向に移動しながら、電子ビームが照射され、ストライプ２４上のパターンがウェーハに転写される。
【００１０】
中心軸が照射終了位置７２ｃに達すると、電子ビームの照射を終了する。また、同時に、加速度−Ａで、マスクの走査速度の減速を開始する。マスクは、中心軸が、走査終了位置７２ｄに来たところで、速度０となり停止する。
【００１１】
その後、矢印７２に垂直な方向に、マスクステージ２２の走査を開始し、中心軸を、マスク２２上の矢印８０の方向に移動させる。これにより、中心軸は、隣接するストライプ２６の走査開始位置７４ａに来るように移動する。ストライプ２４の転写と同様にして、ストライプ７４のパターンの転写を行う。
【００１２】
同様に、マスクを走査することにより、中心軸を矢印８２、７６、８４、７８の方向に移動し、マスク上に形成されたすべてのストライプ２４、２６、２８、３０を照射してウェーハにパターンを転写する。その後、再びマスク２２は、中心軸が、ストライプ２４の走査開始位置７２ａに来るように戻され、パターンの転写を終了する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のようにＥＰＬ露光装置でパターンの転写を行う場合、電子ビームをマスク２２に照射するのは、加速度が０となっている場合、即ち、等速でマスクを走査している場合のみである。
【００１４】
図７は、従来のＥＰＬ露光装置において、マスク２２の走査速度の加速度と、経過時間との関係を示すグラフである。図７において、縦軸は加速度を示し、横軸は時間を示す。
図７に示すように、マスク２２上を、中心軸が走査開始位置から、照射開始位置に移動するまでのａ〜ｂ間において、マスク２２は、加速度＋Ａで加速される。また、中心軸が照射開始位置から、照射終了位置に移動するまでのｂ〜ｃ間において、加速度を０として、マスクは等速で走査される。また、中心軸が照射終了位置から、加速終了位置に来るまでのｃ〜ｄ間、加速度−Ａで減速され、ｄにおいて、減速を終了すると共に、速度が０となり走査が終了する。
【００１５】
ここで、マスクに形成されたパターンを転写するため、ストライプに電子ビームが照射されているのは、中心軸が照射開始位置から、照射終了位置にあるまでのｂ〜ｃ間、即ち、図７に示す、加速度が０となっている時間Ｔ２の間のみである。尚、このとき、マスクは等速に走査されているが、この速度は、ウェーハに対する露光エネルギーの面密度とレジストの感度とで決められる。
【００１６】
このように、ＥＰＬ露光装置を用いたパターン転写の際の露光時間には、実際にパターンを転写するため、ストライプに電子ビームを照射する時間Ｔ２のほかに、走査速度が等速になるまでのａ〜ｂ間の加速時間や、走査を停止するまでのｃ〜ｄ間の減速時間や、更に、１のストライプから隣接するストライプの走査開始位置に移動するまでの時間等が必要となってしまう。従って、露光処理に多くの時間がかかることとなり、スループットの面において問題である。
【００１７】
図８は、ウェーハ１枚あたりの露光時間と、加速度との関係を示すグラフである。図８において、縦軸は露光時間（秒）を示し、縦軸は加速度（Ｇ）を示す。図８に示すように、各露光時間は、ストライプの長手方向の加減速時間９０、ストライプ間の移動時間９２、電子ビーム照射時間及び偏向待ち時間９４、ウェーハ搬送や、アライメントなどのオーバーヘッド時間９６に分けられる。
【００１８】
図８に示すように、加速度が小さくなると、急激に露光時間が長くなる。また、加速度が小さくなるほど、露光時間全体に対する、加減速時間９０の占める割合が大きくなっている。
【００１９】
上述したように、マスクを等速で走査している間の走査速度は、ウェーハに対する露光エネルギーの面密度とレジストの感度とで決められる。従って、等速走査中に行われる電子ビームの照射に要する時間９４は、加速度に関わらずほぼ一定である。従って、電子ビームの照射が行われない加減速時間を短くすることで、露光時間を短くすることも考えられる。即ち、この場合、加速度を大きくすればよい。
【００２０】
図９は、マスクステージの加速度と、スループットとの関係を示すグラフである。図９において、縦軸は、１時間あたりの処理枚数（枚／時間）であり、横軸は加速度（Ｇ）である。なお、ここで、露光の条件としては、画角のサイズを横２０ｍｍ、縦２５ｍｍとし、ウェーハサイズを３００ｎｍφとし、画角の数を1枚のウェーハにつき１０６個としている。また、電流の密度を０．１６Ａ／ｃｍ２とし、レジストの感度を５μＣ／ｃｍ２としている。
【００２１】
図９に示すように、加速度を大きくすれば、単位時間内のスループットは大きくなり、露光時間の短縮化を図ることができる。
【００２２】
しかし、ＥＰＬ露光装置では、マスクを透過した電子ビームを、1／４に縮小して結像する。図９より、３５枚／時間のスループットを得るためには、マスクは５Ｇ以上の加速度が必要である。しかし、このような高加速度を真空中で実現することは困難である。また、あまりに大きな加速度で、マスクを加速すれば、加速に伴う反力により装置が振動したり、マスクが変形したりするため、正確なパターンの転写が困難になる。
【００２３】
従って、この発明は、以上の問題を解決し、加速度を大きくすることを抑えつつ、露光時間を短縮し、スループットの向上を図ることを目的として、改良された露光装置及び露光方法を提案するものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
この発明における露光方法は、パターンの形成された原版と前記パターンを転写する基板とを同期して走査させ、荷電粒子ビームまたは電磁波を、前記原版に照射することにより、試料にパターンを転写する露光方法において、
前記原版及び前記試料を加速して走査を開始する走査開始工程と、
前記原版及び前記試料を加速した状態で、前記原版の照射開始位置に到達した時に、前記荷電粒子ビームまたは電磁波の照射を開始する照射開始工程と、
前記荷電粒子ビームまたは電磁波を照射している状態で、前記原版の所定の位置において、前記原版及び前記試料の減速を開始する減速開始工程と、
前記原版の照射終了位置に到達した時に、前記荷電粒子ビームまたは電磁波の照射を終了する照射終了工程と、
前記原版の走査速度が0になるまで、前記原版及び前記試料の減速を続ける減速工程と、
を備え、
前記荷電粒子ビームまたは前記電磁波の照射中に、前記原版及び試料の位置を検出して、前記原版及び試料の目標位置の誤差を算出し、その結果に応じて、前記原版及び前記試料の走査速度を調節するものである。
あるいは、この発明における露光方法は、前記照射開始工程の後、前記減速開始工程前に、前記荷電粒子ビームまたは電磁波の照射している状態で、前記加速を終了して、前記原版及び前記試料を等速に走査する等速工程を備えるものである。
【００２５】
また、この発明における露光方法は、前記荷電粒子ビームまたは前記電磁波の照射中に、前記原版の位置を検出して、前記原版の目標位置の誤差を算出し、その結果に応じて、前記原版及び前記試料の走査速度を調節するものである。
【００２７】
また、この発明における露光方法は、前記荷電粒子ビームとして、電子ビームを用いることを特徴とするものである。
【００２８】
次に、この発明における露光装置は、荷電粒子ビームまたは電磁波を放射することができる放射源と、
パターンの形成された原版を載置して、走査することができる原版載置台と、
試料を載置することができる試料載置台と、
前記原版載置台及び前記試料載置台の位置を検出し、この検出結果から、前記原版及び前記試料の目標位置とのズレを算出し、この算出結果に応じて、前記原版載置台及び／または前記試料載置台の走査速度を制御する制御手段と、
を備え、
前記放射源は、前記原版載置台及び／または前記試料載置台が走査速度の加速及び／または減速中に、
前記原版に対して荷電粒子ビームまたは電磁波を照射し、
前記制御手段は、
前記原版載置台及び前記試料載置台を加速して走査を開始し、
前記原版の照射開始位置に到達して前記放射源による照射が開始されるときに、前記原版載置台及び前記試料載置台の加速を開始し、
前記荷電粒子ビームまたは電磁波を照射している状態で、前記原版の所定の位置において、前記原版載置台及び前記試料載置台の減速を開始し、
前記原版載置台の走査速度が0になるまで、前記原版及び前記試料載置台の減速を続けるよう、前記原版載置台及び前記試料載置台の速度を制御することができるものである。
【００２９】
また、この発明における露光装置は、前記荷電粒子ビームまたは電磁波を、前記試料上に結像するための光学系を備えるものである。
【００３０】
また、この発明における露光装置は、前記光学系が、投影光学系であるものである。
【００３１】
また、この発明における露光装置は、前記荷電粒子ビームが、電子ビームであるものである。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
【００３３】
実施の形態．
図１は、この発明の実施の形態における、ＥＰＬ露光装置１００を示す概略図である。
ＥＰＬ（Electron beam Projection Lithography）露光装置１００には、電子銃２が備えられている。電子ビーム４は、電子銃２から放出される。電子銃２から放出された電子ビーム４は、陽極６、成型絞り８を経て、照明光学系１０に入射する。照明光学系１０には、照明偏向器１２が備えられている。電子ビーム４は、照明光学系１０に入射し、照明偏向器１２を経て、マスクステージ１４に至る。マスクステージ１４には、マスク２２が載置されている。電子ビーム４は、マスク２２を照射し、これを透過した電子ビーム４は、結像光学系１６に入射する。結像光学系１６には、対物偏向器１８が備えられている。結像光学系１６に入射した電子ビーム４は、対物偏向器１８を経て、ウェーハステージ２０に至る。ウェーハステージ２０には、ウェーハ３４が載置されている。電子ビーム４は、ウェーハ３４に照射する。
なお、ＥＰＬ露光装置１００において電子光学系の中心軸は、電子銃２を通り垂直な方向の軸である。
【００３４】
また、マスクステージ１４には、マスクステージ稼働手段７０が備えられ、ウェーハステージ２０には、ウェーハステージ稼働手段７２が備えられている。また、マスクステージ稼働手段７０及びウェーハステージ稼働手段７２は、位置制御手段７４に接続されている。
【００３５】
図２は、ＥＰＬ露光装置１００において用いるマスク２２を示す上面概略図である。
図２に示すように、マスク２２は、薄い板状の基板である。マスク２２には、４つのストライプ２４、２６、２８、３０に分割してパターンが形成されている。また、各ストライプ２４〜３０には、それぞれ、約１．３ｍｍピッチで、サブフィールドと呼ばれる約１ｍｍ各の小領域が、横方向に２０個、縦方向に１００個配置されている。従って、各ストライプ２４〜３０の幅は２６ｍｍである。サブフィールドは、シリコンのメンブレンで形成されている。
【００３６】
また、ストライプ２６と、ストライプ２８との間には、メジャーストラット領域３２が形成されている。メジャーストラット３２の幅は１０ｍｍである。メジャーストラットは、バルクシリコンで形成されている。メジャーストラット３２は、サブフィールドがシリコンのメンブレンで形成されているため、マスク２２の強度を保つために設けられたものである。
【００３７】
また、図２において、矢印４２、５０、４４、５２、４６、５４、４８、５６は、マスクステージ１４が走査した結果、ＥＰＬ電子光学系の中心軸が、相対的に、マスク２２上を移動する方向を示す。
【００３８】
以上のように構成されたＥＰＬ露光装置１００の機能について説明する。
電子銃２は、電子ビーム４を放出する。陽極６は、電子ビーム４を引き出して、電子ビーム４を１００ｋＶに加速する。更に、成型絞り８は、加速された電子ビーム４を、正方形に成型する。
【００３９】
照明光学系１０は、成型された電子ビーム４を、約１ｍｍ角の大きさにする。また、照明偏向器１２は、電子ビーム４を矢印３８の方向、即ち、各ストライプにおいて、長手方向に垂直な方向に、各ストライプの長辺の１点から、対向する長辺の1点までを照射するように走査する。電子ビーム４は、照明光学系１０を経て、成型、偏向された後、マスク上に照射する。電子ビーム４は、各ストライプ２４〜３０に形成されたサブフィールドを照射して、これを転写することにより、各ストライプ２４〜３０をウェーハ３４に転写する。
【００４０】
マスクステージ１４は、マスク２２を載置することができる。また、マスクステージ稼働手段７０は、マスク２２が載置された状態のマスクステージ１４を、矢印４０の示す方向に走査することができる。この走査及び照明偏向器１２による電子ビーム４の走査により、マスク２２に形成されたパターン全面に電子ビーム４を照射することができる。
【００４１】
結像光学系１６は、マスク２２を透過した電子ビーム４を受け、これを１／４に縮小する。また、対物偏向器１８は、矢印６２の方向、即ち、ウェーハに転写される各ストライプ像の長手方向に垂直な方向に、各ストライプ像の長辺の1点から、対向する長辺の１点まで照射できるように電子ビーム４を走査する。電子ビーム４は、結像光学系１６を経て、縮小、偏向され、ウェーハ３４上に、照射する。
【００４２】
また、ここで、ウェーハステージ稼働手段７２は、ウェーハステージ２０を、マスクステージ１４と同期して反対の方向に走査させることができる。即ち、マスクステージ１４が、矢印４０の方向に走査した場合には、ウェーハステージ稼働手段７２は、ウェーハステージ２０を、矢印６０の方向に走査する。
【００４３】
ここで、パターン像は、ウェーハ３４上では１／４に縮小される。また、マスク２２上のサブフィールドは１．３ｍｍピッチである。このため、マスクステージ１４の走査速度、あるいは加速度は、ウェーハステージ２０の走査速度あるいは加速度に対して、４×１．３＝５．２倍となる。
【００４４】
ここで、マスクステージ１４とウェーハステージ２０との位置は、レーザー干渉計（図示せず）によって測定され、位置制御手段７４に伝えられる。位置制御手段７４は、目標位置との誤差を算出し、これを、マスクステージ稼働手段７０及びウェーハステージ稼働手段７２にフィードバックすることにより、各ステージの走査速度を制御する。加減速中の露光においては、このフィードバック制御の応答速度を向上させる。さらに、加減速中の露光では、位置制御手段７４は、フィードバック制御に加えて、各ステージ１４、２０の予測位置を計算して、これを、マスクステージ稼働手段７０及びウェーハステージ稼働手段７２に伝えて制御するフィードフォワードの手法をも取り入れている。
【００４５】
図３は、この発明の実施の形態における露光方法について説明するためのフロー図である。
以下、図３に従って、この実施の形態において、ＥＰＬ露光装置１００を用いて露光する方法について説明する。
【００４６】
まず、電子ビーム４の照射に先立って、マスク２２を、照射開始位置４２ａへ移動する（ステップＳ２）。ここでは、図２に示すように、マスクステージ１４を走査することにより、電子光学系の中心軸が、ストライプ２４の照射開始位置４２ａの位置に来るように、マスク２２を移動する。
【００４７】
次に、加速度＋Ａでマスクステージ１４の加速を開始すると共に、マスク２２への電子ビーム４の照射を開始する（ステップＳ４）。ここでは、まず、電子銃２から電子ビーム４が放出され、陽極６により加速された後、成型絞り８を経て成型され、この電子ビーム４が、照射光学系１０に入射する。照明光学系１０に入射した電子ビーム４は、照明光学系１０により、約１ｍｍ角にされて、照明偏向器１２により、矢印４２とは垂直の矢印３８の方向に走査され、マスク２２へ照射される。このマスク２２への電子ビームの照射の開始と同時に、マスクステージ稼働手段７０は、位置制御手段７４からの信号を受けて、マスクステージ１４の走査を開始する。
【００４８】
これによって、電子光学系の中心軸は、図２に示すように、ストライプ２２上を、照射開始位置４２ａから、矢印４０の方向に、徐々に速度をあげながら移動する。また、マスクステージ１４の走査に同期して、ウェーハステージ稼働手段７２は、ウェーハステージ２０を＋Ａの１／５．２倍の加速度で、マスクステージ１４と反対の方向に加速する。マスク２２を透過した電子ビーム４は、結像光学系１６を介して１／４に縮小され、対物偏向器により、矢印６２の方向に走査されながら、ウェーハ３４に照射する。
【００４９】
次に、マスクステージ１４の加速を終了する（ステップＳ６）。ここでは、電子光学系の中心軸が、ストライプ２４上の、加速終了位置４２ｂまで来た時に加速を終了する。また、同時に、ウェーハステージ２０の加速も終了する。
【００５０】
これによって、マスクステージ１４及びウェーハステージ２０は、等速に走査される（ステップＳ８）。従って、電子光学系の中心軸は、ストライプ２４上を矢印４２の方向に等速に移動する。また、この間も、加速中と同様に電子ビームは照射されている。なお、この等速走査の際の速度は、ＥＰＬ露光装置１００における電流密度、照明偏向器１２と対物偏向器１８による偏向待ち時間及びウェーハに塗布されたレジストの感度等で決定される最高速度である。
【００５１】
次に、マスクステージ１４の減速を開始する（ステップＳ１０）。ここでは、ＥＰＬ露光装置１００の中心軸が、減速開始位置４２ｃまで来た時に、加速度−Ａで、マスクステージの減速を開始する。これによって、電子光学系の中心軸は、４２ｃから、徐々に速度を落としながらストライプ２４上を矢印４２の方向に移動する。また、このとき同期して、マスクステージ１４とは反対の方向に、−Ａの１／５．２倍の加速度で、ウェーハステージの減速を行う。また、この間も、加速中と同様に電子ビーム４は照射されている。
【００５２】
次に、マスクステージ１４の減速を終了し、同時に、電子ビーム４の照射を終了する（ステップＳ１２）。ここでは、照射終了位置４２ｄまで来た時に、マスクステージ１４の走査速度が０になり、マスクステージが停止するようになっている。この走査が停止した時点で、マスクステージ１４の減速を終了し、電子ビーム４の照射を終了する。
【００５３】
この状態において、ストライプ２４のパターンの転写は終了し、ウェーハ３４上には、パターン３６が露光されている。
この状態で、マスク２２上の全てのストライプ２４〜３０の転写が終了したかどうかを確認する（ステップＳ１４）。
【００５４】
ここでは、ストライプ２６〜３０のパターンの転写が終了していないため、矢印４２に対して垂直に左の方向に、加速度＋Ａで、マスクステージ１４の加速を開始する（ステップＳ１６）。これにより、電子光学系の中心軸は、マスク２２上を、照射終了位置４２ｄから矢印５０の方向に徐々に速度を上げながら移動する。
【００５５】
次に、マスクステージ１４の減速を開始する（ステップＳ１８）。ここでは、中心軸が、ストライプ２４の照射終了位置４２ｄとストライプ２６の照射開始位置４４ａとの中間地点５０ａまで来た時に、加速度−Ａでの減速を開始する。これにより、電子光学系の中心軸は、矢印５０の方向に、徐々に速度を落としながら移動する。
【００５６】
ストライプ２６の照射開始位置４４ａまで来た時、走査速度が０になるので、ここで、減速を終了する。これによって、ストライプ２６の照射開始位置４４ａにマスク２２が移動される（ステップＳ２）。ストライプ２４、２６の幅はそれぞれ２６ｍｍであるから、ストライプ２４からストライプ２６への移動距離は、２６ｍｍである。
【００５７】
再び、ストライプ２６に対して、ステップＳ４〜Ｓ１２を繰り返す。即ち、ストライプ２６上を、矢印４４の方向に、電子光学系の中心軸が移動するように、マスクステージ１４を走査する。この間、マスクステージ１４は、ストライプ２４のパターン転写の場合と同様に、中心軸が照射開始位置４４ａから加速終了位置４４ｂにある間は、加速度＋Ａで加速され、加速終了位置４４ｂから減速開始位置４４ｃにある間は、加速度を０にして、等速で走査される。また、中心軸が減速開始位置４４ｃに来ると、加速度−Ａでマスクステージ１４の減速を開始し、照射終了位置４４ｄで、走査速度が０となり、減速を終了する。この間、電子ビーム４が常に照射されている。
【００５８】
次に、ステップＳ１６、Ｓ１８を繰り返して、ストライプ２８の照射開始位置４６ａに移動する。
【００５９】
このようにして、マスク２２上に形成された、４つのストライプ２４〜３０の全てについて、ウェーハ３４へのパターンの転写をおこなう。その後、全てのストライプ２４〜３０の転写をしたかどうかの確認を行い（ステップＳ１４）、転写が完了している場合には、パターンの転写を終了する。
【００６０】
なお、メジャーストラットの幅は１０ｍｍであるから、ストライプ２６と、ストライプ２８との移動距離は３６ｍｍである。ストライプ２８とストライプ３０との移動距離は、２６ｍｍである。また、ストライプ３０から、ストライプ２４に戻る移動距離は、８８ｍｍとなる。
【００６１】
図４は、この実施の形態において露光を行う場合の、マスクステージ１４の加速度と、経過時間との関係を示すグラフであり、図４（ａ）は、各ストライプ２４〜３０の長手方向に平行な方向にマスクステージ１４を走査している場合を示し、図４（ｂ）は、各ストライプ２４〜３０の長手方向に対して垂直な方向にマスクステージ１４を走査している場合を示す。なお、図４（ａ）、図４（ｂ）において、縦軸は加速度を示し、横軸は時間を示す。
【００６２】
各ストライプ２４〜３０の照射開始位置４２ａ〜４８ａに中心軸が来るように、マスクステージ１４がセットされた状態において、マスクステージ１４の加速度は０である。この状態から、図４（ａ）において時間ａに示すように、加速度＋Ａで、マスクステージ１４の加速が開始される。時間ｂまで、加速は続けられ、時間ｂで、加速を終了する。この時点で、中心軸は、マスク２２の加速終了位置４２ｂ〜４８ｂにある。このまま加速度を０として、時間ｃまで、等速運動を続ける。時間ｃの時点で、中心軸は、マスク２２の減速開始位置４２ｃ〜４８ｃにある。時間ｃから、加速度−Ａでの減速を開始する。時間ｄまで減速は続けられ、時間ｄで減速を終了する。この時点で、マスクステージ１４の速度は０となっている。また、中心軸はマスク２２の減速終了位置４２ｄ〜４８ｄにある。
この実施の形態においては、加速開始時間ａから、減速終了時間ｄまでの時間Ｔ１の間、電子ビーム４の照射がされている。
【００６３】
図４（ｂ）において時間ｅに示すように、１つのストライプの減速終了位置から、隣のストライプの加速開始位置に移動する場合には、加速度０の状態から、加速度＋Ａで、マスクステージ１４を加速する。加速は、時間ｆまで続けられる。時間ｆにおいて、中心軸は、ストライプの減速終了位置と、次に移動するストライプの加速開始位置との中間点５０ａ〜５６ａにある。時間ｆにおいて、加速度−Ａで減速を開始する。減速は時間ｇまで続けられる。時間ｇにおいて、マスクステージ１４の走査速度は０となっている。また、中心軸は、マスク２２上の加速開始位置４２ａ〜４８ａにある。
【００６４】
以上説明したように、この実施の形態によれば、マスクステージ１４の加速、減速中であっても、電子ビーム４を照射して、パターンの転写を行うことができる。従って、加速、減速のための待ち時間を有効に照射時間に利用することができ、スループットの向上を図ることができる。
【００６５】
図５は、ＥＰＬ露光装置１００を用いてパターンの転写を行った場合と、従来の露光装置を用いてパターン転写を行った場合とにおいて、それぞれ、加速度と、スループットとの関係を示すグラフである。図５において、□を用いたプロットが、ＥＰＬ露光装置１００の場合であり、〇を用いたプロットが従来の露光装置の場合である。なお、図５において、縦軸は、１時間あたりの処理枚数であり、横軸は加速度である。また、ここで、露光の条件としては、画角のサイズを横２０ｍｍ、縦２５ｍｍとし、ウェーハサイズを３００ｎｍφとし、画角の数を1枚のウェーハにつき１０６個としている。また、電流の密度を０．１６Ａ／ｃｍ２とし、レジストの感度を５μＣ／ｃｍ２としている。
【００６６】
図５に示すように、同じ加速度の場合、電子ビーム露光装置１００を用いた場合の方が、スループットが、大きいことがわかる。特に、加速度の小さな場合に、両者を比較すると、ＥＰＬ露光装置１００を用いた場合の方が、スループットが大幅に大きい。
従って、この実施の形態によれば、従来の露光方法に比べ、全体の露光処理時間に対する待ち時間の割合を抑えることができ、スループットの向上を図ることができる。
【００６７】
また、図５に示すように、同じ枚数を処理するために必要な加速度は、電子ビーム露光装置１００を用いた場合の方が小さい。例えば、３５枚／時間を処理するためには、従来の方法の場合、５Ｇの加速度が必要であったのに対して、電子ビーム露光装置１００を用いれば、１Ｇの加速度でよい。
従って、加速度を抑えて露光を行うことができ、急激な加速に伴うマスクの歪みや、装置の振動などを抑えることができる。これによって、微細パターンを正確に転写することができ、また、露光装置に振動対策等の必要がないため装置の簡素化をも図ることができる。
【００６８】
また、加速中、あるいは減速中も電子ビームを照射するため、中心軸がマスクに形成されたパターン上にある状態で、マスクステージ１４の走査の開始も、走査の終了もすることができる。従って、加速中若しくは減速中の走査距離の分、マスクステージ１４を大きくする必要がない。従って、マスクステージ１４を小さくすることにより露光装置の小型化を図ることができ、これにより、露光装置を安価に製造することができる。
【００６９】
また、この実施の形態において、ＥＰＬ露光装置１００は、電子銃２を備え、電子ビームにより、パターンの転写を行う。これにより、回折効果によりマスクパターンの解像度の劣化を抑え、高解像性能を達成することができる。
【００７０】
また、この実施の形態において、ＥＰＬ露光装置１００は、結像光学系１６を用いた。これにより、マスクとウェーハとの距離を大きく取ることができ、装置の設計を容易にすることができる。また、結像光学系１６として、縮小光学系を用いた。従って、マスク上の最大パターン寸法を大きくすることができ、マスクの製造を容易にすることができる。
【００７１】
また、この発明においては、位置制御手段７４は、マスクステージ稼働手段７０及びウェーハステージ稼働手段７２による、各ステージ１４、２０の走査速度をフィードバック及びフィードフォワードの手法により制御する。また、これらの制御信号に対する各ステージ稼働手段７０、７２の応答速度は向上されている。従って、加減速中の露光であっても、高精度の露光を行うことができる。
【００７２】
なお、この実施の形態においては、ＥＰＬ露光装置１００を用いて説明したが、これに限るものではなく、スキャン方式を採用するスキャナーや、他の露光装置であってもよい。例えば、ＥＰＬ露光装置１００は、高解像性能を達成するため電子ビームを用いてパターン転写を行うものであるが、この発明においては、電子ビームを用いる露光装置に限るものではない。また、ＥＰＬ露光装置１００は、光学系として、縮小光学系である結像光学系１６を有する。しかし、このように光学系を有する装置に限るものではない。
【００７３】
また、この実施の形態においては、マスク２２には、４つのストライプ２４〜３０に分けて、パターンが形成されている。しかし、ストライプは４つに限るものではなく、また、このようにストライプ状にパターンが形成されているものでなくてもよい。
【００７４】
また、この実施の形態においては、中心軸をマスクの加速開始位置に来るようにマスクステージを移動した状態から、加速の開始と同時に、電子ビームの開始をおこなった。しかし、これに限るものではなく、加速を開始してマスクステージがある程度の速度になった状態から電子ビームの照射を開始するものであってもよい。
また、減速の終了と同時に電子ビームの照射を終了した。しかし、これに限るものでもなく、ある程度減速した状態で、電子ビームの照射を終了した後、速度を０にするまで減速を続けるものであってもよい。なお、このような場合には、電子ビームを照射しない間に、中心軸がマスク上を移動する走査距離の分、パターンを形成しない部分を設けておく必要がある。
【００７５】
また、ここでは、一定の加速度＋Ａあるいは−Ａで加減速する場合について説明した。しかし、加速度は一定である場合に限らず、時間に応じて加速度が変化するものであってもよい。
【００７６】
さらに、ここでは、マスクステージ稼働手段７０、ウェーハステージ稼働手段７２及び位置制御手段７４を備えるＥＰＬ露光装置１００について説明したが、この発明は、これらの手段を備えるものに限るものではない。
【００７７】
なお、この発明において、原版には、例えば、実施の形態のマスク２２が該当し、試料にはウェーハが該当する。また、原版載置台には、例えば、実施の形態のマスクステージ１４が該当し、試料載置台には、ウェーハステージが該当する。また、この発明において、放射源には、例えば、実施の形態の電子銃２が該当し、投影光学系には、結像光学系１６が該当する。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、原版載置台の加速中あるいは減速中であっても、荷電粒子ビームまたは電磁波を照射して、パターンの転写を行うことができる。従って、原版載置台の加速あるいは減速のための待ち時間を省くことができ、露光処理時間を短くし、スループットの向上を図ることができる。
【００７９】
また、この発明によれば、加速度が小さい場合でもある程度のスループットを出すことができるため、加速度を抑えて露光を行うことができる。従って、急激な加速に伴う原版の歪みや装置の振動などを抑えることができ、より正確なパターンの転写を行うことができる。また、露光装置に振動防止の対策の必要がないため、露光装置を簡素化し、低価格に製造することができる。
【００８０】
また、この発明によれば、加速中あるいは減速中も荷電粒子ビームまたは電磁波を原版に照射する。従って、従来のように、加速、減速中の荷電粒子ビーム等を照射しない間の走査距離の分、マスクステージを大きくする必要がない。従って、露光装置を小さくすることができ、露光装置を低価格に製造することができる。
【００８１】
また、この発明において、荷電粒子または電磁波を試料上に結像するための光学系を有するものにおいては、原版載置台と試料載置台との距離を大きく取ることができ、装置の設計を容易にすることができる。
【００８２】
また、この発明において、光学系を、縮小光学系とするものについては、マスク上のパターンを縮小投影することができる。従って、マスクの最小パターン寸法を大きくすることができ、マスクの製造を容易にすることができる。
【００８３】
また、この発明において、荷電粒子ビームとして、電子ビームを用いるものについては、波長の極めて短い電子ビームを用いることにより、回折効果によるマスクパターン像の解像性の劣化を抑えることができる。従って、高解像性能を達成することができ、微細パターンの正確な転写を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態における、ＥＰＬ露光装置を示す概略図である。
【図２】  この発明の実施の形態における、ＥＰＬ露光装置において用いるマスク２２を示す上面概略図である。
【図３】  この発明の実施の形態における露光方法について説明するためのフロー図である。
【図４】  この発明の実施の形態において、露光を行う場合の、マスクステージの加速度と、経過時間との関係を示すグラフである。
【図５】  この発明の実施の形態におけるＥＰＬ露光装置を用いてパターンの転写を行った場合と、従来の露光装置を用いてパターン転写を行った場合とにおいて、加速度と、スループットとの関係を示すグラフである。
【図６】  従来のＥＰＬ露光装置において、電子光学系の中心軸が、マスク上を移動する相対的な位置を示すための概略図である。
【図７】  従来のＥＰＬ露光装置において、マスクの走査速度の加速度と、経過時間との関係を示すグラフである。
【図８】  従来のＥＰＬ露光装置において、ウェーハ１枚あたりの露光時間と、加速度との関係を示すグラフである。
【図９】  従来のＥＰＬ露光装置において、加速度と、スループットとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１００  電子ビーム露光装置
２  電子銃
４  電子ビーム
６  陽極
８  成型絞り
１０  照明光学系
１２  照明偏向器
１４  マスクステージ
１６  結像光学系
１８  対物偏向器
２０  ウェーハステージ
２２  マスク
２４〜３０  ストライプ
３２  メジャーストラット
３４  ウェーハ
３６  転写パターン
３８  電子ビームの偏向方向
４０  マスクステージの走査方向
４２〜４８、５０〜５６  電子光学系の中心軸の走査方向
４２ａ、４４ａ、４６ａ、４８ａ  ストライプの照射開始位置
４２ｂ、４４ｂ、４６ｂ、４８ｂ  加速終了位置
４２ｃ、４４ｃ、４６ｃ、４８ｃ  減速開始位置
４２ｄ、４４ｄ、４６ｄ、４８ｄ  ストライプの照射終了位置
６０  ウェーハステージの走査方向
６２  電子ビームの走査方向
７０  マスクステージ稼働手段
７２  ウェーハステージ稼働手段
７４  位置制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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