(57)【要約】【課題】ステージの加減速運転中も露光を可能とした荷電粒子線露光装置及び方法を提供する。【解決手段】露光装置の照明光学系中は、照明ビームをレチクルの各サブフィールドに向けて偏向する主偏向器と、照明ビームをレチクルに当てないようにブランキングするブランキング偏向器と、を有する。ステージの加減速運転中のステージ移動速度Ｖｒｓが遅い時、ブランキング偏向器を制御してブランキング時間を変えて、主偏向器を各サブフィールドの１つに向けた偏向状態としておく時間（偏向滞在時間）Ｔｓｆを長くしてサブフィールド毎の露光時間を一定にする。この方法によりウェハステージとレチクルステージの加減速中にも露光を行うことができるため、装置のスループットを向上できる。【選択図】      図１
2005032888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感応基板上に転写すべきデバイスパターンが複数のサブフィールドに分割して形成されているレチクルを載置するレチクルステージと、
前記レチクルの各サブフィールドに順次荷電粒子線（照明ビーム）を当てる照明光学系と、
前記感応基板を載置する感応基板ステージと、
前記レチクルの各サブフィールドを通過した荷電粒子線（パターンビーム）を前記感応基板上のしかるべき位置に順次投影する投影光学系と、
を具備し、
前記レチクル上には、前記サブフィールドが、Ｘ方向及びＹ方向に格子状に並べて配置されており、
前記Ｘ方向には、前記照明光学系中で照明ビームを偏向してビーム走査し、
前記Ｙ方向には、主に前記両ステージを機械的に連続移動させてメカ走査し、
前記投影光学系においても、前記感応基板上におけるパターン転写位置調整のために前記パターンビームを偏向させながら露光し、
前記感応基板上では、前記レチクルの各サブフィールドのパターンの像を繋ぎ合わせることにより前記デバイスパターン全体を転写する荷電粒子線露光装置であって、
前記両ステージのメカ走査における加減速中にも露光を行うことを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項２】
前記照明光学系中に、
前記照明ビームを前記レチクルの各サブフィールドに向けて偏向する主偏向器と、
前記照明ビームを前記レチクルに当てないようにブランキングするブランキング偏向器と、
を有し、
前記主偏向器を各サブフィールドの１つに向けた偏向状態としておく時間である各サブフィールド毎の偏向滞在時間Ｔｓｆを可変とし、
前記ステージの移動速度Ｖｒｓから前記Ｔｓｆを決定することを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項３】
各サブフィールドの露光時間を一定とし、各サブフィールドの偏向滞在時間から該露光時間を引いた時間をブランキング時間とすることを特徴とする請求項２記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項４】
感応基板上に転写すべきデバイスパターンを、レチクル上に、Ｘ方向及びＹ方向に格子状に並べで配置した複数のサブフィールドに分割して形成し、
前記レチクルの各サブフィールドに順次荷電粒子線（照明ビーム）を当て、
前記レチクルの各サブフィールドを通過した荷電粒子線（パターンビーム）を前記感応基板上のしかるべき位置に順次投影し、
前記Ｘ方向には、前記照明光学系中で照明ビームを偏向してビーム走査し、
前記Ｙ方向には、主に前記両ステージを機械的に連続移動させてメカ走査し、
前記感応基板上におけるパターン転写位置調整のために前記パターンビームを偏向させながら露光し、
前記感応基板上で前記レチクルの各サブフィールドのパターンの像を繋ぎ合わせることにより前記デバイスパターン全体を転写する荷電粒子線露光方法であって、
前記両ステージのメカ走査における加減速中にも露光を行うことを特徴とする荷電粒子線露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路等のリソグラフィーに用いられる荷電粒子線露光装置及び荷電粒子線露光方法に関する。特には、スループットを上げることができるよう改良した荷電粒子線露光装置及び方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
露光の高解像と高スループットの両方を兼ね備えた電子ビームの露光方式として、分割転写方式の電子ビーム露光装置の開発が進められている。この方式においては、格子状に配列された多数のサブフィールドを有するレチクルを用いる。そして、レチクルステージ及び感応基板ステージを連続移動させるとともに、配列されたサブフィールド群を電子ビームを周期的に偏向しながら露光する。
【０００３】
この分割転写方式の電子線投影露光技術の概要を図面を参照しつつ説明する。
図３は、分割転写方式の電子線投影露光装置の光学系全体における結像関係及び制御系の概要を示す図である。
光学系の最上流に配置されている電子銃１は、下方に向けて電子線を放射する。電子銃１の下方には２段のコンデンサレンズ２、３が備えられており、電子線は、これらのコンデンサレンズ２、３によって収束されブランキング開口７にクロスオーバーＣ．Ｏ．を結像する。
【０００４】
二段目のコンデンサレンズ３の下には、矩形開口４が備えられている。この矩形開口（照明ビーム成形開口）４は、レチクル（マスク）１０の一つのサブフィールド（露光の１単位となるパターン小領域）を照明する照明ビームのみを通過させる。この開口４の像は、レンズ９によってレチクル１０に結像される。
【０００５】
ビーム成形開口４の下方には、ブランキング偏向器５が配置されている。同偏向器５は、必要時に照明ビームを偏向させてブランキング開口７の非開口部に当て、ビームがレチクル１０に当たらないようにする。
ブランキング開口７の下には、照明ビーム偏向器（主偏向器）８が配置されている。この偏向器８は、主に照明ビームを図３の横方向（Ｘ方向）に順次走査して、照明光学系の視野内にあるレチクル１０の各サブフィールドの照明を行う。偏向器８の下方には、照明レンズ９が配置されている。照明レンズ９は、レチクル１０上にビーム成形開口４を結像させる。
【０００６】
レチクル１０は、実際には（図４を参照しつつ後述）光軸垂直面内（Ｘ−Ｙ面）に広がっており、多数のサブフィールドを有する。レチクル１０上には、全体として一個の半導体デバイスチップをなすパターン（チップパターン）が形成されている。もちろん、複数のレチクルに１個の半導体デバイスチップをなすパターンを分割して配置しても良い。
【０００７】
レチクル１０は移動可能なレチクルステージ１１上に載置されており、レチクル１０を光軸垂直方向（ＸＹ方向）に動かすことにより、照明光学系の視野よりも広い範囲に広がるレチクル上の各サブフィールドを照明することができる。
レチクルステージ１１には、レーザ干渉計を用いた位置検出器１２が付設されており、レチクルステージ１１の位置をリアルタイムで正確に把握することができる。
【０００８】
レチクル１０の下方には投影レンズ１５及び１９並びに偏向器１６が設けられている。レチクル１０の１つのサブフィールドを通過した電子線は、投影レンズ１５、１９、偏向器１６によってウェハ２３上の所定の位置に結像される。ウェハ２３上には、適当なレジストが塗布されており、レジストに電子線のドーズが与えられ、レチクル上のパターンが縮小されてウェハ２３上に転写される。
【０００９】
レチクル１０とウェハ２３の間を縮小率比で内分する点にクロスオーバーＣ．Ｏ．が形成され、同クロスオーバー位置にはコントラスト開口１８が設けられている。同開口１８は、レチクル１０の非パターン部で散乱された電子線がウェハ２３に到達しないよう遮断する。
【００１０】
ウェハ２３の直上には反射電子検出器２２が配置されている。この反射電子検出器２２は、ウェハ２３の被露光面やステージ上のマークで反射される電子の量を検出する。例えばレチクル１０上のマークパターンを通過したビームでウェハ２３上のマークを走査し、その際のマークからの反射電子を検出することにより、レチクル１０とウェハ２３の相対的位置関係を知ることができる。
【００１１】
ウェハ２３は、静電チャック（図示されず）を介して、ＸＹ方向に移動可能なウェハステージ２４上に載置されている。上記レチクルステージ１１とウェハステージ２４とを、互いに逆の方向に同期走査することにより、投影光学系の視野を越えて広がるチップパターン内の各部を順次露光することができる。なお、ウェハステージ２４にも、上述のレチクルステージ１１と同様の位置検出器２５が装備されている。
【００１２】
上記各レンズ２、３、９、１５、１９及び各偏向器５、８、１６は、各々のコイル電源制御部２ａ、３ａ、９ａ、１５ａ、１９ａ及び５ａ、８ａ、１６ａを介してコントローラ３１によりコントロールされる。また、レチクルステージ１１及びウェハステージ２４も、ステージ制御部１１ａ、２４ａを介して、コントローラ３１により制御される。ステージ位置検出器１２、２５は、アンプやＡ／Ｄ変換器等を含むインターフェース１２ａ、２５ａを介してコントローラ３１に信号を送る。また、反射電子検出器２２も同様のインターフェース２２ａを介してコントローラ３１に信号を送る。
【００１３】
コントローラ３１は、ステージ位置の制御誤差やパターンビームの位置誤差を把握し、その誤差を像位置調整偏向器１６で補正する。これにより、レチクル１０上のサブフィールドの縮小像がウェハ２３上の目標位置に正確に転写される。そして、ウェハ２３上で各サブフィールド像が繋ぎ合わされて、レチクル上のチップパターン全体がウェハ上に転写される。
【００１４】
次に、分割転写方式の電子線投影露光に用いられるレチクルの詳細例について、図４を参照しつつ説明する。
図４は、電子線投影露光用のレチクルの構成例を模式的に示す図である。図４（Ａ）は全体の平面図であり、図４（Ｂ）は一部の斜視図であり、図４（Ｃ）は一つの小メンブレン領域の平面図である。このようなレチクルは、例えばシリコンウェハに電子線描画・エッチングを行うことにより製作できる。
【００１５】
図４（Ａ）には、レチクル１０における全体のパターン分割配置状態が示されている。同図中に多数の正方形４１で示されている領域が、一つのサブフィールドに対応したパターン領域を含む小メンブレン領域（厚さ０．１μｍ〜数μｍ）である。図４（Ｃ）に示すように、小メンブレン領域４１は、中央部のパターン領域（サブフィールド）４２と、その周囲の額縁状の非パターン領域（スカート４３）とからなる。サブフィールド４２は転写すべきパターンの形成された部分である。スカート４３はパターンの形成されてない部分であり、照明ビームの縁の部分が当たる。パターン形成の形態としては、メンブレンに孔開き部を設けるステンシルタイプと、電子線の高散乱体からなるパターン層をメンブレン上に形成する散乱メンブレンタイプとがある。
【００１６】
一つのサブフィールド４２は、現在検討されているところでは、レチクル上で１ｍｍ角程度の大きさを有する。投影の縮小率は１／４であり、サブフィールドがウェハ上に縮小投影された投影像の大きさは、０．２５ｍｍ角である。小メンブレン領域４１の周囲の直交する格子状のグリレージと呼ばれる部分４５は、レチクルの機械強度を保つための、例えば厚さ０．５〜１ｍｍ程度の梁である。グリレージ４５の幅は、例えば０．１ｍｍ程度である。なお、スカート４３の幅は、例えば０．０５ｍｍ程度である。
【００１７】
図４（Ａ）に示すように、図の横方向（Ｘ方向）に多数の小メンブレン領域４１が並んで一つのグループ（エレクトリカルストライプ４４）をなし、そのようなエレクトリカルストライプ４４が図の縦方向（Ｙ方向）に多数並んで１つのメカニカルストライプ４９を形成している。エレクトリカルストライプ４４の長さ（メカニカルストライプ４９の幅）は照明光学系の偏向可能視野の大きさによって制限される。
【００１８】
メカニカルストライプ４９は、Ｘ方向に並列に複数存在する。
隣り合うメカニカルストライプ４９の間にストラット４７として示されている幅の太い梁は、レチクル全体のたわみを小さく保つためのものである。ストラット４７はグリレージ４５と一体である。
【００１９】
現在有力と考えられている方式によれば、１つのメカニカルストライプ４９内のＸ方向のサブフィールド４２の列（エレクトリカルストライプ４４）は電子線偏向により順次露光される。一方、ストライプ４９内のＹ方向の列は、連続ステージ走査により順次露光される。
【００２０】
図５は、レチクルからウェハへのパターン転写の様子を模式的に示す斜視図である。図の上部にレチクル１０上の１つのメカニカルストライプ４９が示されている。メカニカルストライプ４９には上述のように多数のサブフィールド４２（スカートについては図示省略）及びグリレージ４５が形成されている。図の下部には、レチクル１０と対向するウェハ２３が示されている。
【００２１】
この図では、レチクル上のメカニカルストライプ４９の一番手前のエレクトリカルストライプ４４の左隅のサブフィールド４２−１が上方からの照明ビームＩＢにより照明されている。そして、サブフィールド４２−１を通過したパターンビームＰＢが、２段の投影レンズと像位置調整偏向器（図３の符号１６）の作用によりウェハ２３上の所定の領域５２−１に縮小投影されている。
パターンビームＰＢは、レチクル１０とウェハ２３の間で、２段の投影レンズの作用により、光軸ＯＡと平行な方向から光軸と交差する方向へ、そして再び光軸ＯＡと平行になるように計２回偏向される。
【００２２】
ウェハ２３上におけるサブフィールド像の転写位置は、レチクル１０とウェハ２３との間の光路中に設けられた上記像位置調整偏向器により、各パターン小領域４２に対応する被転写小領域５２が互いに接するように調整される。すなわち、レチクル上のパターン小領域４２を通過したパターンビームＰＢを第１投影レンズ及び第２投影レンズでウェハ２３上に収束させるだけでは、レチクル１０のパターン小領域４２のみならずグリレージ４５及びスカートの像までも所定の縮小率で転写することとなり、グリレージ４５等の非パターン領域に相当する無露光領域が各被転写小領域５２の間に生じる。このようにならないよう、非パターン領域の幅に相当する分だけ像の転写位置をずらしている。
【００２３】
次に、ステージを連続移動させながら光学系を偏向させる場合のビーム走査経路の例について説明する。
図６（Ａ）は、ウェハ上におけるビーム走査形態の一例を説明する図であり、図６（Ｂ）はレチクル上におけるビーム走査形態の一例を説明する図である。
この例では、各図に示すように、サブフィールド５２、４２は、Ｘ方向に１１列配列されている。
【００２４】
まず、図６（Ｂ）を参照して、レチクル１０上における照明ビームの走査形態を説明する。
レチクル上のメカニカルストライプ４９を露光する際は、レチクルステージを＋Ｙ方向に移動（メカ走査）させながら、照明ビームを、例えば、同ストライプ４９内の最も端部のエレクトリカルストライプ４４の右端のサブフィールド４２−１−１から左端のサブフィールド４２−１−１１に向かって−Ｘ方向に偏向走査する。このとき、レチクルステージは＋Ｙ方向（図の上方向）に機械的に連続して送られているので、それに合わせて照明ビームも＋Ｙ方向に偏向させる必要がある。そのため、実際のビームの偏向は、図６（Ｂ）の下の図に示すように、経路は斜めになる。
【００２５】
一つのエレクトリカルストライプ４４の露光が終了すると、次に、−Ｙ方向に照明ビームを偏向して、図の一つ下のエレクトリカルストライプの左端のサブフィールド４２−２−１１に露光を進める。そして、照明ビームを主に＋Ｘ方向に偏向走査することにより、二本目のエレクトリカルストライプの右端のサブフィールド４２−２−１まで露光する。このときも、上述の場合と同様に、図６（Ｂ）の下の図に示すように、実際のビーム偏向経路は斜めになる。
以下同様にして、ビームをＸＹ方向に偏向しつつ、一つのメカニカルストライプ内の全てのサブフィールドの露光を行う。
【００２６】
次に、図６（Ａ）を参照して、ウェハ２３上におけるパターンビームの走査形態を説明する。なお、パターンビームの電気的偏向は、前述の照明ビームの偏向に伴って起こるものと、投影光学系中の像位置調整偏向器（図３の符号１６）を用いて意図的に行うものの合成されたものである。
ウェハ上のメカニカルストライプ５９を露光する際は、ウェハステージを−Ｙ方向に移動（メカ走査）させながら、パターンビームを、同ストライプ５９内の最も端部のエレクトリカルストライプ５４の左端のサブフィールド５２−１−１から右端のサブフィールド５２−１−１１に向かって＋Ｘ方向に偏向走査する。このとき、ウェハステージは−Ｙ方向（図の下方向）に機械的に連続して送られているので、それに合わせてパターンビームも−Ｙ方向に偏向させる必要がある。そのため、実際のパターンビームの偏向は、図６（Ａ）の下の図に示すように経路は斜めになる。
【００２７】
一つのエレクトリカルストライプ５４の露光が終了すると、次に、＋Ｙ方向にパターンビームを走査して、図の一つ上のエレクトリカルストライプの右端のサブフィールド５２−２−１１に露光を進める。そして、パターンビームを主に−Ｘ方向に偏向走査することにより、二本目のエレクトリカルストライプの左端のサブフィールド５２−２−１まで露光する。このときも、上述の場合と同様に、図６（Ａ）の下の図に示すように、実際のビーム偏向経路は斜めになる。
以下同様にして、ビームをＸＹ方向に偏向しつつ、一つのメカニカルストライプ内の全てのサブフィールドの露光を行う。
【００２８】
一つのメカニカルストライプ５４、４４を露光する際、両ステージは上述のように機械的に移動しているため、ステージ移動時には速度変化が生じる。
図７は、ステージのメカ走査形態及び速度変化の一例を説明する図であり、図７（Ａ）は、レチクルステージ及びウェハステージのメカ走査経路を示し、図７（Ｂ）は、レチクルステージの速度変化を示すグラフである。グラフの縦軸はステージの移動速度、横軸は時間を示す。
レチクルステージ及びウェハステージは、各メカニカルストライプの幅方向中心に沿ってメカ走査され、図７（Ａ）の矢印で示すような軌跡をとる。そして、この走査中に、ビームをＸ方向に偏向走査しながらエレクトリカルストライプを照明する。
【００２９】
図７（Ａ）の左の図に示す例においては、レチクルステージは、レチクルの最も左のメカニカルストライプ４９−１の下端からやや下方に離れたスタート位置Ｓａ１から、同メカニカルストライプ４９−１の上端からやや上方に離れた位置（停止位置Ｓｏ１）まで、＋Ｙ方向に移動して停止する。そして、次のメカニカルストライプ４９−２を露光するために、メカニカルストライプ４９−２の方向（＋Ｘ方向）にメカ走査される。次に、メカニカルストライプ４９−２の上端からやや上方に離れたスタート位置Ｓａ２から、同メカニカルストライプ４９−２の下端からやや下方に離れた位置（停止位置Ｓｏ２）まで、−Ｙ方向に移動して停止する。この走査を繰り返して全てのメカニカルストライプ４９を照明ビームで露光する。
【００３０】
そして、ウェハステージは、図７（Ａ）の右の図に示すように、ウェハの最も右のメカニカルストライプ５９−１の上端からやや上方に離れたスタート位置Ｓａ１から、同メカニカルストライプ５９−１の下端からやや下方に離れた位置（停止位置Ｓｏ１）まで、−Ｙ方向に移動して停止する。そして、次のメカニカルストライプ５９−２を露光するために、メカニカルストライプ５９−２の方向（−Ｘ方向）にメカ走査される。次に、メカニカルストライプ５９−２の上端からやや上方に離れたスタート位置Ｓａ２から、同メカニカルストライプ５９−２の下端からやや下方に離れた位置（停止位置Ｓｏ２）まで、＋Ｙ方向に移動して停止する。この走査を繰り返して全てのメカニカルストライプ５９をパターンビームで露光する。
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、メカニカルストライプを露光する際に、各ステージはＹ方向に直線上をメカ走査される。このようなメカ走査は、図７（Ｂ）に示すように、運転開始後の加速運転及び運転停止前の減速運転を伴う。すなわち、各ステージは、運転開始後加速運転されて一定速度となり、一定速度中に露光を行い、露光終了後は減速運転されて停止する。一例で、ステージの一回の移動時間は全体で１００ｍｓｅｃ程度であり、加減速運転時間はその内の半分程度である。１個のサブフィールドの露光時間を一定にするため、露光はステージの等速運転中のみ行われている。つまり、各ステージは運転開始後の加速運転時のために、メカニカルストライプ外の部分（スタート位置Ｓａからメカニカルストライプ端部までの部分Ｌ１、及び、メカニカルストライプの端部から停止位置Ｓｏまでの部分Ｌ２）が設けられており、この部分の走査中には実際の露光は行われていない。
【００３２】
つまり、ステージ運転時間の半分程度の時間であるステージの加減速運転中は露光を行っていないため、スループット上不利となる問題点があった。
【００３３】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであって、ステージの加減速運転中も露光を可能とした荷電粒子線露光装置及び方法を提供することを目的とする。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するため、本発明の荷電粒子線露光装置は、  感応基板上に転写すべきデバイスパターンが複数のサブフィールドに分割して形成されているレチクルを載置するレチクルステージと、  前記レチクルの各サブフィールドに順次荷電粒子線（照明ビーム）を当てる照明光学系と、  前記感応基板を載置する感応基板ステージと、  前記レチクルの各サブフィールドを通過した荷電粒子線（パターンビーム）を前記感応基板上のしかるべき位置に順次投影する投影光学系と、を具備し、  前記レチクル上には、前記サブフィールドが、Ｘ方向及びＹ方向に格子状に並べて配置されており、  前記Ｘ方向には、前記照明光学系中で照明ビームを偏向してビーム走査し、  前記Ｙ方向には、主に前記両ステージを機械的に連続移動させてメカ走査し、  前記投影光学系においても、前記感応基板上におけるパターン転写位置調整のために前記パターンビームを偏向させながら露光し、  前記感応基板上では、前記レチクルの各サブフィールドのパターンの像を繋ぎ合わせることにより前記デバイスパターン全体を転写する荷電粒子線露光装置であって、  前記両ステージのメカ走査における加減速中にも露光を行うことを特徴とする。
両ステージのメカ走査における加減速中にも露光を行うことができるため、装置のスループットを向上できる。
【００３５】
本発明においては、  前記照明光学系中に、  前記照明ビームを前記レチクルの各サブフィールドに向けて偏向する主偏向器と、  前記照明ビームを前記レチクルに当てないようにブランキングするブランキング偏向器と、を有し、  前記主偏向器を各サブフィールドの１つに向けた偏向状態としておく時間である各サブフィールド毎の偏向滞在時間Ｔｓｆを可変とし、  前記ステージの移動速度Ｖｒｓから前記Ｔｓｆを決定することが好ましい。この場合、  各サブフィールドの露光時間を一定とし、各サブフィールドの偏向滞在時間から該露光時間を引いた時間をブランキング時間とすることとできる。
【００３６】
偏向滞在時間Ｔｓｆは、ステージ移動速度Ｖｒｓやサブフィールド数、ステージ移動方向のサブフィールド間ピッチを用いた式によって決定される。この式において、ステージ移動速度Ｖｒｓと偏向滞在時間Ｔｓｆは反比例の関係をもち、加減速運転時などにステージ移動速度Ｖｒｓが変わると、偏向滞在時間Ｔｓｆも変わる。ステージの移動速度Ｖｒｓは予測して求めることができ、このステージ移動速度Ｖｒｓから偏向滞在時間Ｔｓｆを式を用いて求める。そして、ステージ移動速度Ｖｒｓが変化すると、ブランキング偏向器を制御してブランキング時間を変えて偏向滞在時間Ｔｓｆを変化させることにより、サブフィールド毎の露光時間を一定にできる。
【００３７】
本発明の荷電粒子線露光方法は、  感応基板上に転写すべきデバイスパターンを、レチクル上に、Ｘ方向及びＹ方向に格子状に並べて配置した複数のサブフィールドに分割して形成し、  前記レチクルの各サブフィールドに順次荷電粒子線（照明ビーム）を当て、  前記レチクルの各サブフィールドを通過した荷電粒子線（パターンビーム）を前記感応基板上のしかるべき位置に順次投影し、  前記Ｘ方向には、前記照明光学系中で照明ビームを偏向してビーム走査し、  前記Ｙ方向には、主に前記両ステージを機械的に連続移動させてメカ走査し、  前記感応基板上におけるパターン転写位置調整のために前記パターンビームを偏向させながら露光し、前記感応基板上で前記レチクルの各サブフィールドのパターンの像を繋ぎ合わせることにより前記デバイスパターン全体を転写する荷電粒子線露光方法であって、  前記両ステージのメカ走査における加減速中にも露光を行うことを特徴とする。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る荷電粒子線露光方法を説明するための図である。図１の上の図は、ステージ速度と時間の関係を示すグラフであり、図１の下の図は、サブフィールド偏向滞在時間Ｔｓｆと時間の関係を示すグラフである。
本発明においては、ビーム偏向動作時に、偏向位置は従来の位置と同一で、偏向周期（サブフィールド毎の偏向滞在時間）を可変とすることにより、図に示すように、ステージの加速運転時及び減速運転時にも露光可能としている。なお、以下の説明においてはレチクルステージについて述べるが、ウェハステージにおいても同様のことがいえる。
【００３９】
以下、詳細に説明する。
レチクルステージの速度Ｖｒｓは、電子ビームの偏向とステージ移動を整合させるために、数１で決定される。
【数１】
2005032888.tif 000003
ここで、Ｔｓｆは、主偏向器を１つのサブフィールド位置に向けた偏向状態としておく時間（偏向滞在時間）である。ＰｓｆｙはＹ方向（ステージ移動方向）のサブフィード配列ピッチ、ＮｓｆはＸ方向のサブフィールド数である。Ｐｓｆｙ、Ｎｓｆは一定である。
【００４０】
数１より、ステージ速度Ｖｒｓと偏向滞在時間Ｔｓｆは反比例の関係となる。上述のように、ステージは機械的に移動するため、ステージ運転開始時と停止時には加減速運転を行う。このような加減速運転中、すなわち、ステージ速度Ｖｒｓが変化すると、偏向滞在時間Ｔｓｆも変化する。例えば、加減速運転時のステージ速度Ｖｒｓが遅い場合は、偏向滞在時間Ｔｓｆは長くなる。
【００４１】
偏向滞在時間Ｔｓｆは、主偏向器を１つのサブフィールドに向けた状態とする時間であり、同サブフィールドを露光する時間と、ブランキング時間とを含む。露光時間は感応基板上でのビーム電流密度とレジスト感度で決定され、基本的には、サブフィールド毎に一定の時間である。ブランキング時間は、ブランキング偏向器（図３の符号５）を作動させて照明ビームを偏向させてブランキング開口（図３の符号７）の非開口部に当て、ビームがレチクル（図３の符号１０）に当たらないようにする時間である。ステージ速度Ｖｒｓが小さく（遅く）なって、偏向滞在時間Ｔｓｆを長くする場合には、偏向滞在時間Ｔｓｆから露光時間を引いた時間にブランキング時間を設定する。
【００４２】
簡略化のために、ステージは加速度ａの等加速で加速すると仮定すると、偏向滞在時間Ｔｓｆと時間ｔの関係は数２で示される。
【数２】
2005032888.tif 000004
【００４３】
図２は、偏向滞在時間Ｔｓｆ、ステージ速度Ｖｒｆと時間ｔの関係の一例を示すグラフである。縦軸は偏向滞在時間Ｔｓｆ、ステージ速度Ｖｒｆを示し、横軸は時間ｔを示す。
このグラフは、数２において、加速度ａ＝２Ｇ、サブフィールド配列ピッチＰｓｆｙ＝１．３ｍｍ、サブフィールド数Ｎｓｆ＝２０とした場合の偏向滞在時間Ｔｓｆ及びステージ速度Ｖｒｆと時間ｔの関係を示す。グラフより、加速運転初期のステージ速度が低速な時には偏向滞在時間Ｔｓｆが長く、ステージ速度が高速になるにしたがって偏向滞在時間Ｔｓｆが短くなっている。
【００４４】
したがって、加速運転時や減速運転時のステージ速度が遅い場合に露光を行うには、偏向滞在時間Ｔｓｆを長くする必要がある。偏向滞在時間Ｔｓｆを長くするためには、上述のようにブランキング時間を長くすればよい。
【００４５】
実際のステージ運転時には、次のサブフィールドを通過する間のステージ移動速度を予測し、この移動速度からこのサブフィールドの偏向滞在時間Ｔｓｆを数１を用いて計算する。そして、この時間になるようにブランキング時間を調整することにより露光時間は一定のまま偏向滞在時間Ｔｓｆを変えることができる。
【００４６】
再び図１を参照して説明する。
下のグラフから分かるように、ステージ運転初期の加速運転時や、ステージ運転終期の減速運転時のステージ速度が低いときには、偏向滞在時間Ｔｓｆを長くしている。この偏向滞在時間Ｔｓｆは、次のサブフィールドを通過する間のステージ移動速度を予測して、数１や数２を用いて計算する。そして、露光時間を一定のままとして、この偏向滞在時間Ｔｓｆとなるようにブランキング時間を加える。
【００４７】
このように、偏向滞在時間Ｔｓｆをステージ速度Ｖｒｓに応じて変化させることにより、加速運転時間及び減速運転時間も露光可能時間とすることができる。このため、一つのメカニカルストライプを露光する際にステージをメカ走査する場合に、従来のように、必要な露光時間の分だけ等速運転期間を長くとる必要がなく、ステージの移動時間のほぼ全部を露光に活用できる。
【００４８】
ただし、ステージの加速開始直後や停止直前のステージ速度がかなり遅い場合は、露光を行わないことが好ましい。上述のように、偏向滞在時間Ｔｓｆは、ブランキング偏向器で制御されるブランキング時間の調整により変更することができる。ここで、ブランキング時間に差があると、すなわち、ビームをブランキング位置に偏向させておく時間が変わると、偏向器の特性が変わることがある。例えば、偏向時間が長くなると、偏向器のコイルの温度が上昇して偏向特性が変わってしまい、偏向制御系の較正が煩雑になってしまう。このため、偏向器の偏向特性が変化しない範囲内でブランキング時間を変更できるように、図に示すように、ステージ速度がかなり遅い場合は露光を行わず、ステージ速度がある程度に達した時点で露光を開始している。
また、露光終了時間は、ステージのＸ方向移動タイミングとの関係も考慮して決定される。
【００４９】
また、メカニカルストライプが短くステージの移動距離が短い場合は、加速運転後に等速運動を行う必要はない。
【００５０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ステージの加減速運転中も露光を行うことができるため、装置のスループットを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る荷電粒子線露光方法を説明するための図である。
【図２】偏向滞在時間Ｔｓｆ、ステージ速度Ｖｒｆと時間ｔの関係の一例を示すグラフである。
【図３】分割転写方式の電子線投影露光装置の光学系全体における結像関係及び制御系の概要を示す図である。
【図４】電子線投影露光用のレチクルの構成例を模式的に示す図である。図４（Ａ）は全体の平面図であり、図４（Ｂ）は一部の斜視図であり、図４（Ｃ）は一つの小メンブレン領域の平面図である。
【図５】レチクルからウェハへのパターン転写の様子を模式的に示す斜視図である。
【図６】図６（Ａ）は、ウェハ上におけるビーム走査形態の一例を説明する図であり、図６（Ｂ）はレチクル上におけるビーム走査形態の一例を説明する図である。
【図７】ステージのメカ走査の形態及び速度変化の一例を説明する図であり、図７（Ａ）は、レチクルステージ及びウェハステージのメカ走査経路、図７（Ｂ）は、レチクルステージの速度変化を示すグラフである。
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【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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