(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームを放射する荷電粒子銃と、
該荷電粒子ビームが通される第１開口が形成された第１絞りと、
該第１開口を通った荷電粒子ビームの断面を成形する透過孔が形成されたマスクと、
該透過孔を通った荷電粒子ビームが通される第２開口が形成された第２絞りと、
該荷電粒子ビームを該第２開口の位置でクロスオーバさせ、該透過孔で成形された該荷電粒子ビームの断面形状を露光対象物上に縮小投影させるための電磁レンズ系と、
該荷電粒子銃と該マスクの間に配置され、該荷電粒子ビームを偏向させる第１静電偏向器と、
該第１静電偏向器と該マスクとの間に配置され、該荷電粒子ビームを偏向させる第２静電偏向器と、
を有する荷電粒子ビーム露光装置を用いた荷電粒子ビーム露光方法であって、
露光中において、該マスク上に該荷電粒子ビームを照射すべき領域内又は該第１開口で該荷電粒子ビームの電流密度の時間平均値を均一化するために該第１静電偏向器に電圧を供給して該荷電粒子ビームを該マスク上で走査させ、該第１静電偏向器で偏向された該荷電粒子ビームが該第２開口を通るようにするために該第１静電偏向器に供給する電圧に比例した電圧を該第２静電偏向器に供給する、
ことを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項２】
上記荷電粒子ビーム露光装置はさらに、上記荷電粒子銃と上記第２絞りとの間に配置され上記荷電粒子ビームを偏向させる第３静電偏向器を有し、
上記第２開口での該荷電粒子ビームの位置ずれを補正するために、該第１静電偏向器に供給する電圧に比例した電圧を該第３静電偏向器に供給する、
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
上記マスクは、透過孔パターンのブロックが複数形成されたステンシルマスクであり、
１ショットの露光期間中に、上記荷電粒子ビームを該ブロック上で略整数回走査させる、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
上記マスクは、アパーチャアレイの各アパーチャに１対のブランキング用電極が形成されたブランキングアパーチャアレイマスクであり、
該ブランキングアパーチャアレイマスクの電極群に供給する電圧パターンの１周期中に、上記荷電粒子ビームを該ブランキングアパーチャアレイマスク上で略整数回走査させる、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項５】
第１アンプを介して上記第１静電偏向器に電圧を供給し、
露光前において、基板上に該基板よりも２次電子放出率が高いパターンが形成された対象物に対し、上記第２開口を通った荷電粒子ビームを照射させ、該パターンを横切るように該荷電粒子ビームを振らせながら、該対象物からの２次電子の量Ｓを測定し、
Ｓ又はその微分値に含まれる振動波形の振幅が小さくなるように該第１アンプのゲインを調整する、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
第２アンプを介して上記第３静電偏向器に電圧を供給し、
露光前において、上記第２開口を通る荷電粒子ビームの電流が最大になるように該第２アンプのゲインを調整する、
ことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項７】
荷電粒子ビームを放射する荷電粒子銃と、
該荷電粒子ビームが通される第１開口が形成された第１絞りと、
該第１開口を通った荷電粒子ビームの断面を成形する透過孔が形成されたマスクと、
該透過孔を通った荷電粒子ビームが通される第２開口が形成された第２絞りと、
該荷電粒子ビームを該第２開口の位置でクロスオーバさせ、該透過孔で成形された該荷電粒子ビームの断面形状を露光対象物上に縮小投影させるための電磁レンズ系と、
を有する荷電粒子ビーム露光装置において、
該荷電粒子銃と該マスクの間に配置され、該荷電粒子ビームを偏向させる第１静電偏向器と、
該第１静電偏向器と該マスクとの間に配置され、該荷電粒子ビームを偏向させる第２静電偏向器と、
露光中において、該マスク上に該荷電粒子ビームを照射すべき領域内又は該第１開口で該荷電粒子ビームの電流密度の時間平均値を均一化するために該第１静電偏向器に電圧を供給して該荷電粒子ビームを該マスク上で走査させ、該第１静電偏向器で偏向された該荷電粒子ビームが該第２開口を通るようにするために該第１静電偏向器に供給する電圧に比例した電圧を該第２静電偏向器に供給する静電偏向器駆動回路と、
を有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。
【請求項８】
上記荷電粒子銃と上記第２絞りとの間に配置され上記荷電粒子ビームを偏向させる第３静電偏向器を有し、
上記静電偏向器駆動回路は、上記第２開口での該荷電粒子ビームの位置ずれを補正するために、該第１静電偏向器に供給する電圧に比例した電圧を該第３静電偏向器に供給する、
ことを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項９】
上記第１〜３静電偏向器は上記第１絞り側に配置され、該第１静電偏向器と上記第２静電偏向器との間に上記第３静電偏向器が配置され、
上記静電偏向器駆動回路は、
周期的な信号を生成する信号生成回路と、
該信号を増幅して該第１静電偏向器に電圧を供給し、該第２静電偏向器に該電圧と逆相の電圧を供給する第１アンプと、
該信号を増幅して該第３静電偏向器に電圧を供給する第２アンプと、
を有することを特徴とする請求項８記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷電粒子ビーム露光方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、従来の荷電粒子ビーム露光装置の概略構成を示す。
荷電粒子銃１０から放射された荷電粒子ビーム、例えば電子ビームは、その横断面が、ステンシルマスク１２上の選択されたブロックの透過孔パターンにより成形され、半導体ウェーハ１１上に縮小照射される。これにより、荷電粒子ビームの１ショットで、半導体ウェーハ１１上のレジスト膜に微細パターンが露光される。
【０００３】
図９中、ＡＸは光軸であり、１３は荷電粒子ビームの軌跡を折線近似で表したものであり、１３Ａは荷電粒子ビームの電磁レンズによる屈折が分かるように軌跡１３を光軸ＡＸに垂直な方向へ拡大したものである。２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ及び２３〜２５は電磁レンズであり、３０及び３１は絞りである。電磁レンズ２３は、絞り３１の開口位置に荷電粒子ビームのクロスオーバを形成するためのもの、かつ、縮小用であり、電磁レンズ２４は縮小用であり、電磁レンズ２５は対物レンズである。絞り３１は、荷電粒子ビームの入射角を制限するための絞りであり、その開口は円形である。３２及び３３はそれぞれ、荷電粒子ビームを半導体ウェーハ１１上で走査するための主偏向器及び副偏向器であり、３４は、露光しない期間において絞り３１で荷電粒子ビームを遮るためのブランキング用偏向器である。図９では簡単化のために、ステンシルマスク１２上のブロック選択用偏向器及びブロックを通過した荷電粒子ビームを光軸上に戻すための偏向器等を図示省略している。
【０００４】
ステンシルマスク１２上のブロックは矩形であり、これに対応して絞り３０の開口も矩形である。荷電粒子銃１０から放射された荷電粒子ビームの横断面の電流密度は、図９中に示すように略ガウス分布であり、絞り３０によりガウス分布の裾部がカットされ、カット前より電流密度が均一化される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、電流密度の均一度が充分でないので、半導体ウェーハ１１上において、例えば、１ショットのブロックが５μｍ×５μｍでブロック内に形成すべきパターンの幅が０．１μｍのとき、ブロックの内中央部と周部とのパターン幅の誤差が０．０３μｍ程度になり、パターンの微細化が制限される。この誤差を低減するために、絞り３０の開口及びステンシルマスク１２上のブロックの一辺の長さを例えば１／１．４にすると、ショット数が約２倍になり、露光のスループットが大幅に低下し、また、絞り３０でカットされる電流が多くなるので、絞り３０が高温になって一部が蒸発し、その寿命が短くなる。このような問題は、ステンシルマスクの替わりに矩形マスクやブランキングアパーチャアレイマスクを用いた場合にも同様に生ずる。
【０００６】
本発明の目的は、このような問題点に鑑み、露光のスループットを低下させることなく、より微細なパターンを描画することが可能な荷電粒子ビーム露光方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及びその作用効果】
第１発明では、
荷電粒子ビームを放射する荷電粒子銃と、
該荷電粒子ビームが通される第１開口が形成された第１絞りと、
該第１開口を通った荷電粒子ビームの断面を成形する透過孔が形成されたマスクと、
該透過孔を通った荷電粒子ビームが通される第２開口が形成された第２絞りと、
該荷電粒子ビームを該第２開口の位置でクロスオーバさせ、該透過孔で成形された該荷電粒子ビームの断面形状を露光対象物上に縮小投影させるための電磁レンズ系と、
該荷電粒子銃と該マスクの間に配置され、該荷電粒子ビームを偏向させる第１静電偏向器と、
該第１静電偏向器と該マスクとの間に配置され、該荷電粒子ビームを偏向させる第２静電偏向器と、
を有する荷電粒子ビーム露光装置を用いた荷電粒子ビーム露光方法であって、露光中において、該マスク上に該荷電粒子ビームを照射すべき領域内又は該第１開口で該荷電粒子ビームの電流密度の時間平均値を均一化するために該第１静電偏向器に電圧を供給して該荷電粒子ビームを該マスク上で走査させ、該第１静電偏向器で偏向された該荷電粒子ビームが該第２開口を通るようにするために該第１静電偏向器に供給する電圧に比例した電圧を該第２静電偏向器に供給する。
【０００８】
この第１発明によれば、マスク上に荷電粒子ビームを照射すべき領域のサイズを小さくすることなく荷電粒子ビームの該領域上での電流密度分布の時間平均を均一化することができるので、露光のスループットを低下させることなく、より微細なパターンを描画することが可能となるという効果を奏する。また、該領域のサイズを大きくして露光のスループットを向上させることもできるという効果を奏する。
【０００９】
第１発明の第１態様では、上記荷電粒子ビーム露光装置はさらに、上記荷電粒子銃と上記第２絞りとの間に配置され上記荷電粒子ビームを偏向させる第３静電偏向器を有し、
上記第２開口での該荷電粒子ビームの位置ずれを補正するために、該第１静電偏向器に供給する電圧に比例した電圧を該第３静電偏向器に供給する。
【００１０】
この第１態様によれば、第３静電偏向器に供給すべき電圧が第１静電偏向器に供給する電圧よりも充分小さくなるので、第３静電偏向器によるずれの補正精度が高くなるという効果を奏する。
第１発明の第２態様では、上記マスクは、透過孔パターンのブロックが複数形成されたステンシルマスクであり、
１ショットの露光期間中に、上記荷電粒子ビームを該ブロック上で略整数回走査させる。
【００１１】
第１発明の第３態様では、上記マスクは、アパーチャアレイの各アパーチャに１対のブランキング用電極が形成されたブランキングアパーチャアレイマスクであり、
該ブランキングアパーチャアレイマスクの電極群に供給する電圧パターンの１周期中に、上記荷電粒子ビームを該ブランキングアパーチャアレイマスク上で略整数回走査させる。
【００１２】
第１発明の第４態様では、第１アンプを介して上記第１静電偏向器に電圧を供給し、
露光前において、基板上に該基板よりも２次電子放出率が高いパターンが形成された対象物に対し、上記第２開口を通った荷電粒子ビームを照射させ、該パターンを横切るように該荷電粒子ビームを振らせながら、該対象物からの２次電子の量Ｓを測定し、
Ｓ又はその微分値に含まれる振動波形の振幅が小さくなるように該第１アンプのゲインを調整する。
【００１３】
この第４態様によれば、上記領域上での電流密度分布の時間平均の均一化を容易に最適化することができるという効果を奏する。
第１発明の第５態様では、第２アンプを介して上記第３静電偏向器に電圧を供給し、
露光前において、上記第２開口を通る荷電粒子ビームの電流が最大になるように該第２アンプのゲインを調整する。
【００１４】
この第５態様によれば、第３静電偏向器によるずれ補正の最適化を容易に行うことができるという効果を奏する。
第２発明では、
荷電粒子ビームを放射する荷電粒子銃と、
該荷電粒子ビームが通される第１開口が形成された第１絞りと、
該第１開口を通った荷電粒子ビームの断面を成形する透過孔が形成されたマスクと、
該透過孔を通った荷電粒子ビームが通される第２開口が形成された第２絞りと、
該荷電粒子ビームを該第２開口の位置でクロスオーバさせ、該透過孔で成形された該荷電粒子ビームの断面形状を露光対象物上に縮小投影させるための電磁レンズ系と、
を有する荷電粒子ビーム露光装置において、
該荷電粒子銃と該マスクの間に配置され、該荷電粒子ビームを偏向させる第１静電偏向器と、
該第１静電偏向器と該マスクとの間に配置され、該荷電粒子ビームを偏向させる第２静電偏向器と、
露光中において、該マスク上に該荷電粒子ビームを照射すべき領域内又は該第１開口で該荷電粒子ビームの電流密度の時間平均値を均一化するために該第１静電偏向器に電圧を供給して該荷電粒子ビームを該マスク上で走査させ、該第１静電偏向器で偏向された該荷電粒子ビームが該第２開口を通るようにするために該第１静電偏向器に供給する電圧に比例した電圧を該第２静電偏向器に供給する静電偏向器駆動回路と、
を有する。
【００１５】
第２発明の第１態様では、上記荷電粒子銃と上記第２絞りとの間に配置され上記荷電粒子ビームを偏向させる第３静電偏向器を有し、
上記静電偏向器駆動回路は、上記第２開口での該荷電粒子ビームの位置ずれを補正するために、該第１静電偏向器に供給する電圧に比例した電圧を該第３静電偏向器に供給する。
【００１６】
第２発明の第２態様では、上記第１〜３静電偏向器は上記第１絞り側に配置され、該第１静電偏向器と上記第２静電偏向器との間に上記第２静電偏向器が配置され、
上記静電偏向器駆動回路は、
周期的な信号を生成する信号生成回路と、
該信号を増幅して該第１静電偏向器に電圧を供給し、該第２静電偏向器に該電圧と逆相の電圧を供給する第１アンプと、
該信号を増幅して該第３静電偏向器に電圧を供給する第２アンプと、
を有する。
【００１７】
この第２態様によれば、第１静電偏向器が第１絞り側に配置されているので、偏向電圧に対するマスク上での偏向距離（偏向能率）が大きく、第１静電偏向器に印加する電圧を小さくすることができ、かつ、マスク上での荷電粒子ビームの走査の高速化が可能になるという効果を奏する。また、第１〜３静電偏向器が第１絞り側に配置され、第１静電偏向器と第２静電偏向器との間に第３静電偏向器が配置されているので、第１〜３静電偏向器全体をコンパクトにすることができるという効果を奏する。さらに、第１アンプの出力を第１静電偏向器と第２静電偏向器とで共通に用いているので、構成が簡単になり、かつ、共通に用いない場合のアンプの特性差の調整が不要になるという効果を奏する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態の荷電粒子ビーム露光装置の要部を示す。図９と同一構成要素には、同一符号を付してその説明を省略する。
【００１９】
絞り３０と電磁レンズ２２Ａとの間の絞り３０側には、静電偏向器４０及び５０が光軸ＡＸに沿って配置され、静電偏向器４０と静電偏向器５０との間に静電偏向器６０が配置されている。図２に示す如く、静電偏向器４０、５０及び６０はいずれも、光軸ＡＸの回りに配置された４極構造であり、光軸ＡＸに垂直なＸ軸方向に対向する一対の電極板と、光軸ＡＸ及びＸ軸に垂直なＹ軸方向に対向する一対の電極板とからなる。
【００２０】
露光はクロックφに同期して行われ、このクロックφに同期してサイン波生成回路７０によりサイン波が生成される。このサイン波は、一方ではアンプ７１及び７５で増幅され、他方では遅延素子８２を通って位相が９０°遅らされる。遅延素子８２の出力は、一方ではアンプ７２及び７６で増幅され、他方では遅延素子８３を通って位相が９０°遅らされる。遅延素子８３の出力は、一方ではアンプ７３及び７７で増幅され、他方では遅延素子８４を通って位相が９０°遅らされる。遅延素子８４の出力は、アンプ７４及び７８で増幅される。
【００２１】
アンプ７１〜７８の出力電圧をそれぞれＶ１〜Ｖ８で表す。電圧Ｖ１〜Ｖ４は、振幅が互いに等しく、図３に示すような波形となる。電圧Ｖ５〜Ｖ８は、振幅が互いに等しく、それぞれ電圧Ｖ１〜Ｖ４に比例した値になっている。電圧Ｖ１〜Ｖ４はそれぞれ、一方では静電偏向器４０の偏向板４１〜４４に供給され、他方では静電偏向器５０の偏向板５３、５４、偏向板５１及び５２に供給される。すなわち、静電偏向器５０には静電偏向器４０と逆相の電圧が供給される。電圧Ｖ５〜Ｖ８はそれぞれ、静電偏向器６０の偏向板６１〜６４に供給される。
【００２２】
図１中の軌跡１３は、図９と同じ条件下のものであり、また、軌跡１３１は、光軸ＡＸを通って静電偏向器４０に入射した荷電粒子ビームが静電偏向器４０及び５０で偏向された場合の軌跡を折線近似で表したものである。静電偏向器４０で形成された電界の向きと静電偏向器５０で形成された電界の向きが逆であるので、静電偏向器４０で振られた荷電粒子ビームは、静電偏向器５０で振り戻す方向へ曲げられる。理想的な場合には図示のように、偏向前と偏向後とで荷電粒子ビームのクロスオーバが一致する。
【００２３】
静電偏向器５０を静電偏向器４０から離間させているのは、静電偏向器４０で偏向された荷電粒子ビームの光軸ＡＸからのずれが所定量になるのを待って荷電粒子ビームを振り戻す方向へ曲げるためである。
ステンシルマスク１２上での荷電粒子ビームの走査を図４（Ａ）に示す。
ブロックＢ０〜Ｂ７はいずれも透過孔パターンのブロックであり、ワンショットで１ブロックのパターンが半導体ウェーハ１１上に縮小投影される。このブロックは、当業者に周知のように、図１の静電偏向器５０と電磁レンズ２２Ａとの間に配置された不図示の偏向器で荷電粒子ビームが振られて選択され、電磁レンズ２２Ｂと電磁レンズ２３との間に配置された不図示の偏向器により光軸ＡＸ上に振り戻される。以下、荷電粒子が電子であり、かつ、ブロックＢ０が選択された場合を考える。
【００２４】
荷電粒子ビームの中心は、図４（Ａ）に一点鎖線で示す円形のビーム走査線ＳＬ１上を一定速度で走査し、図３中の時刻ｔ１〜ｔ５ではそれぞれ位置Ｐ１〜Ｐ４、Ｐ１となる。Ｃ１〜Ｃ４はそれぞれ、中心が位置Ｐ１〜Ｐ４に在るときの荷電粒子ビームの横断面形状である。Ｃ４及びＣ２のＡ−Ａ線に沿った電流密度分布はそれぞれ、図４（Ｂ）中のＩ４及びＩ２のように、略ガウス分布となっている。時刻ｔ１からｔ５までの１周期での時間平均的な電流密度は、Ｉ４及びＩ２の外にビーム中心が円周上の位置Ｐ４及び位置Ｐ２以外に在るときのＡ−Ａ線上へ寄与があるので、図４（Ｂ）中の実線で示すようなＩｍとなり、均一化されたものとなる。点線で示すＩ０は、静電偏向器４０、５０及び６０を用いずに、荷電粒子銃１０の放射強度を大きくし、かつ、絞り３０の開口を広くした場合を示している。電流密度分布Ｉｍと電流密度分布Ｉ０との比較から、本発明によるビーム電流密度の均一性が優れていることが明かである。
【００２５】
図３において、時刻ｔ１の前及び時刻ｔ５の後では、図１のブランキング偏向器３４により荷電粒子ビームが振られて絞り３１で遮られ、この間において、半導体ウェーハ１１上の露光位置を変えるために主偏向器３２又は副偏向器３３の駆動量が変更され、あるいはステンシルマスク１２上のブロックの選択が変更される。図３では、サイン波の一周期がワンショットの露光時間Ｔに等しい場合を示しているが、一般には、サイン波の一周期をＴ／ｎに略等しくなるようにすればよい。ここにｎは自然数である。
【００２６】
静電偏向器４０及び５０による偏向量は小さいので、例えば、１ショットの露光時間が５０ｎｓｅｃでサイン波の周波数が１００ＭＨｚ（１周期１０ｎｓｅｃ）と高速であっても、実現可能である。
図１において、静電偏向器５０は、静電偏向器４０で振られた荷電粒子ビームを振り戻す方向に折り曲げて、ビーム中心が絞り３１のアパーチャ中心を通るようにするためのものである。静電偏向器５０の光軸方向の長さ及び取り付け位置は、図２のように静電偏向器４０及び５０にアンプ７１〜７４の出力電圧を共通に供給した場合に、軌跡１３１が絞り３１のアパーチャ中心を通るように設計段階で定められる。しかし、実際には、軌跡１３１が絞り３１のアパーチャ中心からずれる。このずれは、静電偏向器４０の電界の強さに比例し、かつ、僅かな量である。このずれが０になるように、アンプ７５〜７８のゲインが調整される。この調整は、露光前において、図１中の２次電子検出器３５１と３５２とで検出された２次電子検出量Ｓ１とＳ２との和Ｓが最大になるようにすればよい。
【００２７】
アンプ７５〜７８のゲインは、アンプ７１〜７４のゲインよりも充分小さい。アンプの出力精度はゲインが小さいほど高いので、静電偏向器６０によるずれの補正精度は高くなる。補正量が図２の場合と逆相になる場合には、電圧Ｖ５〜Ｖ８をそれぞれ偏向板６３、６４、偏向板６１、６２に供給するように接続を変えればよい。
【００２８】
静電偏向器６０を静電偏向器４０と静電偏向器５０との間に配置しているのは、空き領域を有効利用して、関連する静電偏向器４０、５０及び６０の全体をコンパクトにするためである。
次に、図４中のビーム走査線ＳＬ１の直径の調整、すなわち、図２中のアンプ７１〜７４のゲインの調整について説明する。
【００２９】
図５（Ａ）に示すように、シリコンよりも（２次電子数）／（入射電子数）が大きい物質で直線パターン１１ａが形成されたシリコンウェーハ１１Ａを用いる。直線パターン１１ａの長手方向をＹ軸方向とし、上記のように静電偏向器４０、５０及び６０に上記のような周期的な駆動電圧を印加し、ブランキング偏向器３４の印加電圧を０にした状態で、偏向器３３により荷電粒子ビームＥＢを、この周期的駆動よりも充分遅い速度でＸ軸方向に振る。図５（Ａ）は、シリコンウェーハ１１Ａ上での、時間平均化された荷電粒子ビームＥＢの直径が、直線パターン１１ａの幅より小さい場合を示しており、図５（Ｄ）はその逆の場合を示している。このように荷電粒子ビームを振ったときの、図１中の２次電子検出器３５１と３５２とで検出された２次電子検出量Ｓ１とＳ２との和をＳとする。
【００３０】
２次電子検出量Ｓは、図５（Ａ）の場合には図５（Ｂ）のようになり、図５（Ｄ）の場合には図５（Ｅ）のようになる。図５（Ｂ）の２次電子検出量ＳをＸ又は時間で微分すると図５（Ｃ）に示す如くなり、図５（Ｅ）の２次電子検出量ＳをＸ又は時間で微分すると図５（Ｆ）に示す如くなる。図５（Ｃ）、（Ｅ）又は（Ｆ）の微小変動部分は、電流密度分布の時間平均の不均一度を示している。したがって、この微小変動の振幅が小さくなるように、アンプ７１〜７４のゲインを調整する。この調整には、図５（Ｃ）、（Ｅ）及び（Ｆ）のうち微分していない図５（Ｅ）が最も好ましい。
【００３１】
本第１実施形態によれば、ステンシルマスク１２上のブロックサイズを小さくすることなく荷電粒子ビームのブロック上での電流密度分布の時間平均を均一化することができるので、露光のスループットを低下させることなく、より微細なパターンを描画することが可能となる。また、ブロックサイズを大きくして露光のスループットを向上させることもできる。
【００３２】
［第１実施形態の変形例１］
図６は、上記構成の変形例を示す。図４のビーム走査線ＳＬ１に対し、図６ではブロックＢ０の外形を縮小したビーム走査線ＳＬ２となっている。Ｃ５〜Ｃ８はそれぞれ、ビーム走査線ＳＬ２上の位置Ｐ５〜Ｐ８に荷電粒子ビームの中心が在るときのビーム断面形状である。
【００３３】
ビーム走査線ＳＬ２上の走査速度は一定でなくてもよい。例えば、図２において、偏向板４１及び４２に同一パルスを供給してビーム中心を位置Ｐ６にさせ、遅延素子８２でこのパルスを遅延させて次に偏向板４２及び４３にパルスを供給し、ビーム中心を位置Ｐ７に移動させる。以下同様にする。ビーム走査線ＳＬ２の一周中のパルス数は、４個より多くてもよい。パルス波形を用いた方が、サイン波形を用いるよりも回路構成が簡単になるという利点を有する。
【００３４】
［第１実施形態の変形例２］
図７は、図１のステンシルマスク１２の替わりに、公知のブランキングアパーチャアレイマスク１２Ａを用いた場合の、ブランキングアパーチャアレイマスク１２Ａ上での荷電粒子ビームの走査を示している。
ブランキングアパーチャアレイマスク１２Ａには、小さなアパーチャ１２１が格子状に形成され、各アパーチャ１２１の縁部に一対のブランキング用電極１２２及び１２３が形成されている。アパーチャ１２１を通ったビームは、ブランキング用電極１２２と１２３の間の電圧を０にすると絞り３１のアパーチャを通過し、この電圧を所定値にすると絞り３１で遮られる。したがって、これらの電極に印加する電圧のパターンにより任意の微細パターンが半導体ウェーハ１１上に露光される。
【００３５】
ブランキングアパーチャアレイマスク１２Ａを使用する場合には高速化のために連続露光が行われ、上記電圧パターンを供給する同期Ｔが、ステンシルマスクを用いたブロック露光の１ショットに相当する。ブランキングアパーチャアレイマスク１２Ａ上での荷電粒子ビームの走査の周期は、Ｔ／ｎに略等しくなるようにすればよい。ここにｎは自然数である。
【００３６】
この変形例の場合も、ブランキングアパーチャアレイマスク１２Ａのサイズを小さくすることなく荷電粒子ビームのブロック上での電流密度分布の時間平均を均一化することができるので、露光のスループットを低下させることなく、より微細なパターンを描画することが可能となる。また、ブランキングアパーチャアレイマスク１２Ａのサイズを大きくすることにより、露光のスループットを向上させることができる。さらに、縮小投影の縮小率を大きくしブランキングアパーチャアレイマスク１２Ａのサイズを大きくすることにより、ブランキングアパーチャアレイマスク１２Ａの寿命を長くすることができる。
【００３７】
［第１実施形態の変形例３］
図７（Ｂ）は図７（Ａ）の変形例であり、この場合のビーム走査線ＳＬ４は楕円形となっている。
［第２実施形態］
図８は、本発明の第２実施形態の荷電粒子ビーム露光装置の要部を示す。
【００３８】
この装置では、静電偏向器４０、５０及び６０が、荷電粒子銃１０と絞り３０との間に配置され、絞り３０のアパーチャの位置で荷電粒子ビームを図４（Ａ）と同様に走査して、この位置での時間平均電流密度を図４（Ｂ）のＩｍのようにしている。軌跡１３２は、軌跡１３１と同様に、光軸ＡＸを通って静電偏向器４０に入射した荷電粒子ビームが静電偏向器４０及び５０で偏向された場合の軌跡を折線近似で表したものである。
【００３９】
このようにすれば、走査範囲が必要以上に広がっても絞り３０で制限され、マスクに照射される不要な荷電粒子ビームが低減される。また、ステンシルマスク１２の替わりに、１つの成形用矩形開口が形成されたマスクを用いて可変矩形ビームを形成することもできる。従来では荷電粒子ビームのガウス分布に制限されてできなかったが、本発明によれば絞り３０の開口サイズをマスクに応じて大きくすることができる。
【００４０】
なお、本発明には外にも種々の変形例が含まれる。
例えば、静電偏向器４０は、荷電粒子銃１０とステンシルマスク１２との間に配置されていればよい。静電偏向器４０、５０及び６０による偏向量が小さくて、印加電圧と偏向量とが線形の関係にあるので、静電偏向器６０の位置は、荷電粒子銃１０と絞り３１との間であればよく、また、静電偏向器５０の位置は、静電偏向器４０と絞り３１との間であればよい。
【００４１】
また、ビーム電流密度均一化用偏向器に印加する波形は、ビーム電流密度を従来よりも均一化できるものであればよく、リサージュ波形等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の荷電粒子ビーム露光装置の要部を示す図である。
【図２】図１中のビーム電流密度均一化用偏向器に対する駆動回路を示す図である。
【図３】ビーム電流密度均一化用偏向器印加電圧波形図である。
【図４】（Ａ）はステンシルマスク上での荷電粒子ビームの走査を示す平面図であり、（Ｂ）はＡ中のＡ−Ａ線に沿ったビーム電流密度分布図である。
【図５】図２中のアンプのゲイン調整方法を説明する図である。
【図６】第１変形例における、ステンシルマスク上での荷電粒子ビームの走査を示す平面図である。
【図７】（Ａ）は、第２変形例における、ブランキングアパーチャ上での荷電粒子ビームの走査を示す平面図であり、（Ｂ）は、第３変形例における、ブランキングアパーチャ上での荷電粒子ビームの走査を示す平面図である。
【図８】本発明の第２実施形態の荷電粒子ビーム露光装置の要部を示す図である。
【図９】従来の荷電粒子ビーム露光装置の要部を示す図である。
【符号の説明】
１０  荷電粒子銃
１１、１１Ａ  半導体ウェーハ
１２  ステンシルマスク
１２Ａ  ブランキングアパーチャアレイマスク
１２１  アパーチャ
１２２、１２３  ブランキング用電極
２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ、２３〜２５  電磁レンズ
３０、３１  絞り
３２  主偏向器
３３  副偏向器
３４  ブランキング偏向器
３５１、３５２  ２次電子検出器
４０、５０、６０  静電偏向器
４１〜４４、５１〜５４、６１〜６４  偏向板
７１〜７８  アンプ
７０  サイン波生成回路
８２〜８４  遅延素子
【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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