(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブランキング中のターゲットリソグラフィーマスクに到達する電子ビームの動きを最小化しつつ、電子ビームリソグラフィープロセスの間に電子の流れを選択的に妨げる電子ビームブランキング装置であって、
該電子ビーム内を流れる該電子を該ターゲットリソグラフィーマスクの方向に偏向する第１の偏向プレートセットであって、該第１の偏向プレートセットを通過する該電子ビーム内の各電子の偏向の量を改変可能に制御する第１のテーパー状の空隙を含む第１の偏向プレートセットと、
該電子ビーム内を流れる該電子を該ターゲットリソグラフィーマスクの方向に偏向する第２の偏向プレートセットであって、該第２の偏向プレートセットは、第２のテーパー状の空隙を含み、該第２のテーパー状の空隙は、該第２のテーパー状の空隙を通過する電子ビーム内の各電子の偏向の量を更に改変可能に制御する、第２の偏向プレートセットと、
該第１の偏向プレートセットと該第２の偏向プレートセットとを分離するブランキング開口部であって、該第１の偏向プレートセットによって偏向された該電子ビームをブランキングするブランキング開口部と、
該第１の偏向プレートセットおよび該第２の偏向プレートセットと関連する回路であって、時間とともに変化する偏向電位を該第１の偏向プレートセットおよび該第２の偏向プレートセットに提供し、該電子ビームの望ましくない偏向を最小化することにより、該ターゲットリソグラフィーマスクにおけるブランキングの間の電子ビームの動きを最小化する回路と
を含む、電子ビームブランキング装置。
【請求項２】
前記第１の偏向プレートセットが、電子が入口から出口へと長手方向に空隙を通過する際に該偏向プレートセット上に存在する長さ単位あたりおよび偏向電圧あたりの直線的に増加する量だけ、前記第１のテーパー状の空隙を通過する各電子を偏向する該第１のテーパー状の空隙で構成され、そのことにより、一定期間に該偏向プレートセットの前半部分を通過する電子についての偏向の量が同じ期間に該偏向プレートセットの前半部分と同距離の後半部分を通過する電子についての偏向の量よりも小さくなるように偏向を生成する、請求項１に記載の電子ビームブランキング装置。
【請求項３】
前記第２の偏向プレートセットが、電子が入口から出口へと長手方向に空隙を通過する際に該偏向プレートセット上に存在する長さ単位あたりおよび偏向電圧あたりの直線的に減少する量だけ、前記第２のテーパー状の空隙を通過する各電子を偏向する該第２のテーパー状の空隙で構成され、そのことにより、一定期間に該偏向プレートセットの前方部分を通過する電子についての偏向の量が同じ期間に該偏向プレートセットの前半部分と同距離の後半部分を通過する電子についての偏向の量よりも小さくなるように偏向を生成する、請求項１に記載の電子ビームブランキング装置。
【請求項４】
前記第１の偏向プレートセットは、前記ブランキング開口部を通過しないように前記電子ビームを偏向し、該電子ビームからの電子が前記リソグラフィーマスクに到達するのを防ぐ、請求項１に記載の電子ビームブランキング装置。
【請求項５】
前記第２の偏向プレートセットは、前記第１の偏向プレートセットによる前記電子ビームの偏向が変化したときに、前記ブランキング開口部から出射するように見える電子ビーム中の電子線が前記ターゲットリソグラフィーマスクの表面に対して移動しないように、該電子ビームを再調整する、請求項１に記載の電子ビームブランキング装置。
【請求項６】
前記第１の偏向プレートセットおよび前記第２の偏向プレートセットが、前記ブランキング開口部を通過する前記電子ビーム中の全ての電子を該ブランキング開口部内から放出するように見せる、請求項１に記載の電子ビームブランキング装置。
【請求項７】
前記回路が、
前記第１の偏向プレートセットの偏向電圧を制御する第１のハイブリッド回路と、
前記第２の偏向プレートセットの偏向電圧を制御する第２のハイブリッド回路と、
を更に含み、該第１のハイブリッド回路および該第２のハイブリッド回路の各々は、厚膜堆積導電体およびアクティブ半導体装置を含む、請求項１に記載の電子ビームブランキング装置。
【請求項８】
前記第１のテーパー状の空隙が前記第２のテーパー状の空隙とテーパー状の度合いが等しく、これらテーパー状の各々が、前記ブランキング開口部の中心の同じ頂点へと突出する、請求項１に記載の電子ビームブランキング装置。
【請求項９】
前記回路が、
前記第１の偏向プレートセットの偏向電圧を制御する第１のハイブリッド回路と、
前記第２の偏向プレートセットの偏向電圧を制御する第２のハイブリッド回路と、
を更に含み、該第１のハイブリッド回路および該第２のハイブリッド回路の各々は、厚膜堆積導電体およびアクティブ半導体装置を含む、請求項８に記載の電子ビームブランキング装置。
【請求項１０】
前記第１のハイブリッド回路が、前記第１の偏向プレートセットについてのセラミック支持基板の一方の表面上に配置されており、該セラミック支持基板の他方の表面はグラウンド層を担持し、
前記第２のハイブリッド回路が、前記第２の偏向プレートセットについてのセラミック支持基板の一方の表面上に配置されており、該セラミック支持基板の他方の表面はグラウンド層を担持する、請求項７に記載の電子ビームブランキング装置。
【請求項１１】
前記第１のハイブリッド回路および前記第２のハイブリッド回路が、出力偏向電圧の波形を可能な限り同じ形にするようにレーザートリミングされる、請求項７に記載の電子ビームブランキング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハ上の半導体デバイスの製造に用いられる、電子ビームリソグラフィ方法およびシステムに関し、具体的には、上記の電子ビームリソグラフィシステムの動作における電子ビームブランキングのための方法、装置およびシステムに関する。より具体的には、本発明は、高速電子ビームリソグラフィ処理の間に、ブランキング中の電子ビームの好ましくない移動をなくす、または実質的に低減する電子ビームブランキング方法およびシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子ビームリソグラフィはシリコンおよび他の半導体ウェハ上の半導体デバイスの製造に広く用いられている。電子ビームの波長は短いため、電子ビームは、可視光線、または紫外線を用いて作製され得るパターンよりも小さい、適切な電子レジスト内のパターンを露光できる。電子ビームはまた、時間変化する偏向電圧または電流によって、容易に進路が調整されて、パターンを露光できる。
【０００３】
電子ビームは、リソグラフィ用の光と比較して、２つの主な弱点を有する。第１に、電子ビーム形成コンポーネントは、上部における銃、底部における露光表面、およびレンズ、開口部およびそれらの間の他の構成要素を、通常は互いに積層して有しており、その結果「電子ビームカラム（ｃｏｌｕｍｎ）」または単に「カラム」として知られる構成要素全体は、高真空内でビームを動作する必要がある。一方、光は空気中で使用され得る。第２に、電子光学レンズは、光レンズと比較して極めて大きい収差を有する。これによって、電子ビーム投影システムを使用することは従来は非実用的であった。電子ビーム投影システムでは、パターニングされたマスクがビームの経路内に設けられ、従って、このパターンのネガ（ｎｅｇａｔｉｖｅ）が、露光すべきレジスト表面上に投影されるからである。一方、光を用いた投影システムは一般にリソグラフィに用いられる。
【０００４】
そのため、高い処理能力（ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）のリソグラフィでは、電子ビームの長所と光の長所とを結合させることが一般的である。第１に、電子ビームは、マスク表面にコーティングされた電子レジストを露光することによって、パターンとなるマスクまたはレチクル（ｒｅｔｉｃｌｅ）を生成するために用いられる。このことは、微小な集束された電子ビームの連続的な動きによってなされ、ピクセル毎にパターンを露光する。第２に、光ベースのシステムは、光をパターンに通過させることによって、前もって露光し且つ現像したマスクのイメージを、半導体ウェハの表面上にコーティングされたフォトレジストにおいて露光するために用いられる。よって、半導体ウェハ上の所定の層に対するパターンは、１回の光照射で露光され得る。この光照射は、数時間かかる可能性もある元のマスクパターンの同様の露光と比較して、わずか１秒しかかからない。通常は、この処理を改良したものが用いられる。通常、この改良された手順では、ステッパが使用され、完全なウェハパターンの一部を露光し、その後ウェハ全体に亘って、次の部分などにステッピングすることによって、ウェハを露光する。
【０００５】
マスクまたはレチクルパターンは、要求される最終スケールの４倍または他の複数倍、露光されることもある。よって、光照射はまた、ウェハ表面に露光される最終パターンが要求されるサイズとなるように、スケーリングファクタ分だけのマスクパターンの減少または縮小を含む。
【０００６】
フォトレジストとなるウェハ内の露光パターンは、次に、現像され、超小型回路またはチップの製造の最終目的物のための半導体ウェハの処理の１工程（例えば、イオン注入または金属蒸着）において、それ自体がマスクとして使用される。完全なウェハ処理は、通常約２０の上記のような処理工程を必要とする。それらの各工程は、露光され且つ現像された異なるパターンを必要とする。従って、所与のウェハは、処理全体において、典型的には２０のマスクまたはレチクルを必要とする。
【０００７】
マスクまたはレチクルの表面上の電子レジストを露光する際、電子ビームはその表面全体に亘って偏向され、連続的なピクセル毎の露光を生成する。この偏向は、いわゆる「ベクトル偏向」方法または「ラスタスキャン」方法のいずれかによって生成され得る。「ベクトル偏向」方法では、ビームは露光領域へ迅速に移動され、小領域が露光され、およびビームは次の露光領域へ直接移動される。ラスタ露光では、ビームはラスタパターン内の表面全体に亘ってスキャンされ、露光が必要でない位置では、オフにされるかまたは「ブランキング」される。
【０００８】
高処理能力マスク生成に対して最も一般的に用いられる方法は、ラスタスキャン方法である。この方法は、露光される全てのピクセルに対してビームがオンにされ、全ての露光されないピクセルに対してオフにされるため、および露光パターンは予測不可能であるため、ラスタスキャンシステムは、全てのピクセルに対して、ビームをオフからオンへ、またはオンからオフへの切り換えが可能でなければならない。これによって、最新の高処理能力のラスタスキャンシステムに対して、ビームブランカが３２０ＭＨｚ以上の反復レート（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎｒａｔｅ）で動作できることが必要となる。
【０００９】
高いブランキング反復レートのために要求される、上記のような高速ビームブランカは、たいてい偏向ブランキングタイプである。このタイプでは、電子ビームは一対のまたは複数対の偏向プレートの間を通過し、電子ビームを軸はずれに偏向することによってブランキングされる。各偏向プレートは通常はカラムの軸について対称的に配置される。カラムの軸上に配置された中央ホールを有する開口部は、この偏向がホールの半径よりも大きい場合、ビームを阻止する、すなわちブランキングする。
【００１０】
各プレート対は２つの導体からなる。プレート対の各導体は平面形状の内表面、または一回あるいは複数回カーブした内表面、または他の複合（compound）内表面を有する。電位差（以下に電圧としても知られる）が、２つのプレート間に印加され、それによって電場がプレート間の間隙に存在し、この間隙を通過して電子ビームが進む。この電場を通過する電子は、電場によって偏向される。この偏向は、電子をカラムの軸から遠ざけ、偏向が十分に大きい場合には、ビームは開口の外側領域上で停止される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
プレート間の間隙を通過する電子の速度には限度があり、この速度は、電子銃から出射する前に電子を加速させる電圧に依存する。電子が（偏向場が存在する）そのプレート間の間隙を通過するのにかかる時間は、ビームがパターン露光中にブランキングオフ（blanked  off）される時間と同程度か、むしろブランキングオフされる時間と比べて非常に短い。そのため、操作上の問題が生じる。マスク表面において集束された電子ビームは、上記の結果、ブランキング中に移動する。ブランキング中の移動は何れも、ピクセル露光中に露光されるレジスト領域に影響を与え、その結果、露光パターンに欠陥を生じ得る。
【００１２】
この問題は、従来技術において、特に「馬蹄形ブランカ（horseshoe  blanker）」によって、部分的に取り組まれてきた。この設計では、２対の偏向プレートが、構造全体の中心に配置されたブランキング開口とともに使用される。ブランキング開口は、各プレート対から等距離にあり且つビーム軸上にある。後続の（succeeding）電子レンズによって、ブランキング開口の中心は、電子をマスク表面とカラムの軸との交点に光学的に結合させる。また、上部のプレート対および下部のプレート対は何れも、平行な帯状送電線（transmission  line）の部分である。平行な帯状送電線は、カラムの軸を水平方向に横切って進み、その後円弧状に向きを曲げて、水平方向にカラムの軸を後方に横切って、ラインの上部と平行に、言い換えれば馬蹄形に戻りる。ブランキング電圧パルスはその馬蹄形の開始（上）部に印加され、馬蹄形の終点（底）部へと、送電線に沿って進み、従って、カラムの軸を２度横切る。上部のカラムの軸交点から底部のカラムの軸交点への送電線に沿ったブランキング電圧パルスの伝搬時間は、電子が、カラムの軸に近接して、上部のカラムの軸交点から底部のカラムの軸交点へ、もっと直接的なルートによって移動するのにかかる時間と同等になるように設計される。
【００１３】
定常状態では、各プレート対にＤＣ電圧が印加された状態で、上部の対はビームを所定の角度軸から外れるように偏向し、底部の対はビームをさらに同じ方向に同じ角度で偏向する。従って、定常状態では、偏向電圧が印加された状態で、電圧が印加されない状態であるかのように、マスク表面に集束されたビームが同じ位置に維持される。底部の対からのビームの出射角度は、偏向場の全ての値においてブランキング開口の中心から始まる（originate）ように見え、ブランキング開口の中心はマスク表面およびカラムの軸の交点と結合されるからである。
【００１４】
馬蹄形ブランカによって、上記の問題の一部のみは解決されるが、やはり各電子が有限の速度で移動し、２つのプレート対のそれぞれを通過するのに有限の時間がかかる。その結果、ブランキング電圧パルスが開始され且つ停止される際に、電子がプレート対内のどこにあるかに依存して、異なる程度に偏向され得る。これは、第２のプレート対内で受ける偏向が第１のプレート対内で受ける偏向より大きくなる、あるいは小さくなる可能性があることを意味する。このことは、言い換えれば、電子がいつもブランキング開口の中心から出射しないと考えられること、電子の開始（origin）点がマスク表面／カラムの軸に結合されていないこと、および、その結果電子がマスク表面の正しい位置に達しないことを意味する。従って、マスク表面上に集束されたスポットは、ブランキング中に移動し、露光されたパターンが損なわれる。
【００１５】
馬蹄形ブランカのさらなる制限を以下に示す。
【００１６】
３２０ＭＨｚブランキング反復レートにおいて、馬蹄形ブランカの送電線は、もはや寄生容量およびインダクタンス、特に馬蹄形の上部および底部アームの間に生じる寄生容量およびインダクタンスに影響されない（immune）。この寄生により、波形が送電線に沿って移動するにつれて波形の歪みが生じる。底部プレート対における偏向電圧波形が、上部プレート対において印加された電圧波形と異なる場合、このことはまたブランキング中の移動を引き起こす。
【００１７】
３２０ＭＨｚブランキング反復レートにおいて、電子ブランキングドライバと送電線との間の、真空壁面に位置されるプラグおよびソケットでの移行（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓ）における反射および損失によって、上部のプレート対に印加された電圧波形と底部のプレート対に印加された電圧波形との間に歪みおよび差が生じる。
【００１８】
３２０ＭＨｚにおいて、電子およびブランキング電圧パルスの遅延を整合させるために必要な機械的遅延調整は、許容不可能なほどに粗い。
【００１９】
二重プレート対偏向ブランキングシステムの新規な実施形態によって、各プレート対を通過する電子の有限の通過時間が原因の、ブランキング中のマスク表面に集束されたビームの移動をなくす必要がある。
【００２０】
上部のプレート対に印加された電圧波形と底部のプレート対に印加された電圧波形との差を無視し得るものにする必要がある。
【００２１】
３２０ＭＨｚ以上のブランキング偏向反復レートを可能にする、ブランキング遅延微調整手段を提供する必要がある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子ビームブランキング装置は、ブランキング中のターゲットリソグラフィーマスクに到達する電子ビームの動きを最小化しつつ、電子ビームリソグラフィープロセスの間に電子の流れを選択的に妨げる電子ビームブランキング装置であって、次の構成部品内に生成された電場を該次の構成部品内に留まるように抑制する第１の遮蔽開口部と、該電子ビーム内を流れる該電子を該ターゲットリソグラフィーマスクの方向に偏向する第１の偏向プレートセットであって、第１の偏向プレートセットを通過する該電子ビーム内の各電子の累積偏向(cumulative deflection)を改変可能に制御する第１のテーパー状の空隙(tapered gap)を含む第１の偏向プレートセットと、該第１の偏向プレートセット内に生成された電場を該第１の偏向プレートセット内に留まるように抑制する第２の遮蔽開口部と、次の第２の偏向プレートセット内に生成された電場を次の第２の偏向プレートセット内に留まるように抑制する第３の遮蔽開口部と、該電子ビーム内を流れる該電子を該ターゲットリソグラフィーマスクの方向に偏向する第２の偏向プレートセットであって、該第２のテーパー状の空隙を通過する電子ビーム内の各電子の累積偏向を更に改変可能に制御する第２のテーパー状の空隙を含む第２の偏向プレートセットと、該前の第２の偏向プレートセット内に生成された電場を該前の第２の偏向プレートセット内に留まるように抑制する第４の遮蔽開口部と、該第１の偏向プレートセットによって偏向された該電子ビームをブランキングする該第２の遮蔽開口部および該第３の遮蔽開口部を分離する開口部と、該第１の偏向プレートセットおよび該第２の偏向プレートセットと関連する回路であって、時変偏向電位を該第１の偏向プレートセットおよび該第２の偏向プレートセットに提供し、電子ビームの望ましくない偏向を最小化することにより、該ターゲットリソグラフィーマスクにおけるブランキングの間の電子ビームの動きを最小化する回路と、を含む電子ビームブランキング装置であって、これにより上記目的が達成される。
【００２３】
前記第１の偏向プレートセットが、電子が入口から出口へと長手方向に空隙を通過する際に該偏向プレートセット上に存在する長さ単位あたりおよび偏向電圧あたりの直線的に増加する量でテーパー状の空隙を通過する各電子を偏向する前記第１のテーパー状の空隙で構成され、そのことにより、一定期間に偏向プレートセットの前半部分を通過する電子についての累積偏向が同じ期間に偏向プレートセットの前半部分と同距離の後半部分を通過する電子についての累積偏向よりも小さくなるように電子を生成してもよい。
【００２４】
前記第２の偏向プレートセットが、電子が入口から出口へと長手方向に空隙を通過する際に該偏向プレートセット上に存在する長さ単位あたりおよび偏向電圧あたりの直線的に減少する量でテーパー状の空隙を通過する各電子を偏向する前記第２のテーパー状の空隙で構成され、そのことにより、一定期間に偏向プレートセットの前方部分を通過する電子についての累積偏向が同じ期間に偏向プレートセットの前半部分と同距離の後半部分を通過する電子についての累積偏向よりも小さくなるように電子を生成してもよい。
【００２５】
前記第１の偏向プレートセットは、前記開口部を通過しないように前記電子ビームを偏向し、該電子ビームからの電子が前記リソグラフィーマスクに到達するのを防いでもよい。
【００２６】
前記第２の偏向プレートセットが前記電子ビームを再調整し、前記開口部を前記ターゲットリソグラフィーマスクの表面と電子光学的に結合してもよい。
【００２７】
前記第１の偏向プレートセットおよび前記第２の偏向プレートセットが、前記電子ビーム中の実質的に全ての電子を前記開口部内から放出してもよい。
【００２８】
前記回路が、前記第１の偏向プレートセットの偏向電圧を制御する第１のハイブリッド回路と、前記第２の偏向プレートセットの偏向電圧を制御する第２のハイブリッド回路とを更に含んでもよい
【００２９】
前記第１のテーパー状の空隙が前記第２のテーパー状の空隙とテーパー状の度合いがほぼ等しく、これらテーパー状の各々が、ブランキング開口部の中心の同じ頂点へと突出してもよい。
【００３０】
前記回路が、前記第１の偏向プレートセットの偏向電圧を制御する第１のハイブリッド回路と、前記第２の偏向プレートセットの偏向電圧を制御する第２のハイブリッド回路とを更に含んでもよい。
【００３１】
前記第１の回路が、前記第１の偏向プレートセットについてのセラミック支持基板の一方の表面上に配置されたハイブリッド回路であり、該セラミック支持基板の他方の表面はグラウンド層(ground plane)を担持し、前記第２の回路が、前記第２の偏向プレートセットについてのセラミック支持基板の一方の表面上に配置されたハイブリッド回路であり、該セラミック支持基板の他方の表面はグラウンド層を担持してもよい。
【００３２】
前記第１のハイブリッド回路および前記第２のハイブリッド回路が、出力偏向電圧を可能な限り同じ形の波形を形成するようにレーザートリミングしてもよい。
【００３３】
上述の必要性に従って、電子ビームブランキング方法およびシステムは、ブランキングジッタの低減または排除を含む、従来の電子ビームブランキング方法およびシステムの短所および制限を実質的に排除または低減するように提供される。
【００３４】
本発明の一つの局面は、電子ビームがターゲットのリソグラフィーマスクに達する際に、ブランキング中の電子ビームの移動を最小限にしながら、電子ビームリソグラフィープロセス中の電子の流れを選択的に遮る、電子ビームブランキング方法およびシステムである。本発明は、ターゲットのリソグラフィーマスクに向かう電子ビーム中を流れる電子を偏向する第１の偏向プレート対を含む。第１の偏向プレート対は、ブランキング電圧の初期化の前に第１のテーパ状のギャップに入る電子ビームの電子が、次第に増大する電場を受けるように形成された第１のテーパ状のギャップを含む。そのような電場を受けるのは、電子が第１の偏向プレート対を通って進行するにつれ累積偏向を制御するためのプレートを通り抜けるからである。第２の偏向プレート対は、ターゲットのリソグラフィーマスクに向いた電子ビーム中を流れる電子を偏向し、且つ、第２のテーパ状のギャップを通って進行する、電子ビームの累積偏向をさらに可変制御するための第２のテーパ状のギャップを含む。開口は、第１および第２の偏向プレート対を分離する。１つ以上のハイブリッド集積回路は、第１および第２の偏向プレート対に、それぞれの電子ビーム偏向度を変化させるための偏向電力を与える。
【００３５】
本発明の提供する技術上の利点は、近軸近似（paraxial approximation）内で本質的に同じであるビーム中の各電子に対して、偏向プレートの各セットによって印加される角偏向を作っていることである。従って、すべての電子は、ブランキング開口から出射するように見え、且つ、好ましくない移動、および下層基板（underlying substrate）を不適当に露光することなく電子ビームリソグラフィーマスクに電子を適切に集束させる。
【００３６】
本発明のさらなる技術上の利点は、寄生コンダクタンスのために従来技術のブランキングシステムに生じる偏向プレートの上部のセットと偏向プレートの底部のセットとの間の差を排除することである。本発明は、偏向電圧が、馬蹄形ブランカの一つの部品と他の部品との間の、および取り囲む金属部品とは異なる馬蹄形ブランカのすべての部品との間の馬蹄形ブランカおよび寄生コンダクタンスに沿って通ることを必要とする馬蹄形経路（horseshoe path）を回避する。本発明は、従来技術の装置で見受けられ、上部または第１の偏向プレートセットに、その後、底部または第２の偏向プレートセットに対して別々に電圧波形を印加する馬蹄形部分を排除することによってこの結果を達成する。
【００３７】
本発明は、偏向プレートの２つのセットのそれぞれを通過する電子の有限な進行時間による不利な結果を、無視できるようにするか、または、可能な限りゼロにする。
【００３８】
本発明のさらに別の技術上の利点は、偏向場の上部プレートへの印加と下部プレートへの印加との間の遅延を調整する際の容易性および正確性が改善されることである。本発明は、遅延を調整するために機械的な調整方法を使用するのではなく、電子的な調整方法を使用することによってこの結果を達成する。
【００３９】
さらに、本発明は、３２０ＭＨｚまでのブランキング周波数でさえ安定であるという技術上の利点を提供する。ブランキング周波数が上昇するにつれて、他の問題すべてはさらに悪くなる。本発明は、従来技術のシステムに発生する寄生コンダクタンスを排除するため、少なくとも部分的に上述の処置を使用することによって最大のブランキング周波数で安定した性能を得る。
【００４０】
電子ビームリソグラフィープロセスの間に電子の流れを選択的に妨げる電子ビームブランキング方法およびシステムは、ブランキング中のターゲットリソグラフィーマスクに到達する電子ビームの動きを最小化する。第１の偏向プレートの対は、電子ビーム中を流れる電子をターゲットリソグラフィーマスクの方向に偏向する。第１の偏向プレートの対は電子が第１の偏向プレートの対を通過する際に電子が累積偏向を制御する偏向プレートを通過するとき、ブランキング電圧を初期化する前に第１のテーパー状の空隙に入る電子が徐々に大きくなる電場を課されるように形成された、第１の偏向プレートが第１のテーパー状の空隙を含む。第２の偏向プレートの対は、電子ビーム中を流れる電子をターゲットリソグラフィーマスクの方向に更に偏向し、第２のテーパー状の空隙を通過する電子ビームの可換性偏向(commutative deflection)を更に改変可能に制御する第２のテーパー状の空隙を含む。１つ以上のハイブリッド集積回路は、偏向電圧を第１および第２の偏向プレートの対に供給し、電子ビームの偏向度をそれぞれ改変する。
【００４１】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施形態を図に示す。図中、類似の参照符号は、類似の及び対応する部位を示す。
【００４２】
電子ビームリソグラフィカラムのブランカと他の要素との関係を見ることで本発明の総括的な理解への手助けとなる。そのために、図１は本発明の教示を含む電子ビームリソグラフィシステム１０の側断面概略図を表す。電子は熱フィールド放出電子ソース（ｔｈｅｒｍａｌ  ｆｉｅｌｄ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｓｏｕｒｃｅ）１６であるカソードによってカラム内に提供される。熱フィールド放出電子ソースはＣＨＡＲＢＯＮＮＩＥＲらに１９６８年に発行された、ＦＩＥＬＤ  ＥＭＩＳＳＩＯＮ  ＣＡＴＨＯＤＥ  ＨＡＶＩＮＧ  ＴＵＮＧＳＴＥＮ  ＭＩＬＬＥＲ  ＩＮＤＩＣＥＳ  １００  ＰＬＡＩＮ  ＣＯＡＴＥＤ  ＷＩＴＨ  ＺＩＲＣＯＮＩＵＭ，  ＨＡＦＮＩＵＭ  ＯＲ  ＭＡＧＮＥＳＩＵＭ  ＯＮ  ＯＸＹＧＥＮ  ＢＩＮＤＥＲＳと題された米国特許第３、３７４、３８６号に記載された。図１は、カラム断面図の破線１２より左側半分のみを示す。破線１２の右側には、ターゲットのリソグラフィマスク１４までの途中に、電子ビームの分岐路及び収斂路があるが、横方向の寸法は拡大されている。横方向の寸法の尺度が垂直寸法の尺度の数千倍であるとするなら、図１に示される電子ビームはほぼ現実的である。
【００４３】
図１において、電子ビームリソグラフィシステム１０は高信頼性熱フィールド放出先端子（ｔｉｐ）１６を含み、熱フィールド放出先端子は、最終的にリソグラフィマスク１４の方向へ流れる電子ビームを放出する。熱フィールド放出先端子１６から放出された電子ビーム１８は磁性レンズ２０を通過し、磁性レンズ２０はビームを電子ビームリソグラフィシステム１０の中央に集中させ、電子ビーム１８をシステム制限開口部２２へと向かわせる。更に、開口部２２は電子ビーム１８を光学軸に調整し、電子がブランキング装置２９に入る前に、電子ビーム１８に適切な形状を与える。
【００４４】
電子ビーム１８は、システム制限開口部２２を通過後、第１の磁性レンズ２４を通過し、次に第２の磁性レンズ２６を通過し、本発明における電子ビームブランキング装置２９の上部プレート２８に到達するまで進行する。上部偏向プレートセット２８がブランキング開口部３０を介して電子ビーム１８を偏向する。ブランキング開口部３０から電子ビーム１８は本発明の下部偏向プレート３２を通過し、下部偏向プレート３２は、電子ビーム１８がブランキング装置２９から出るときに、電子ビームを再び調整する。
【００４５】
図２はブランキング装置２９が実行する偏向及びビームブランキング機能を概念的に表す。図２では、等価の電圧Ｖ（ｔ）は、まず、上部偏向プレートセット２８の上部偏向プレート３６に、続いて下部偏向プレートセット３２の下部偏向プレート３８に正で印加される。偏向電圧Ｖ（ｔ）は上部偏向プレートセット２８の上部偏向プレート４０及び下部偏向プレートセット３２の下部偏向プレート４２に負で印加される。ブランキング開口部３０は上部偏向プレートセット２８及び下部偏向プレートセット３２の中間部に設置される。これにより開口部３０の点４４から出射するかのように、電子ビーム１８が現れる。点４４は、上部偏向プレートセット２８の中心と下部偏向プレートセット３２の中心を結んだ中央に位置する軸点である。ブランキング開口部３０は、電子ビームの偏向が電子ビームを完全にブランキング開口部の外に落下させるとすぐ、電子ビーム１８をブランキングする。しかし、電子ビーム１８が完全にブランキングされるまでは、全偏向角度で、電子ビームがブランキング開口部３０から出射するかのようにブランキング装置２９から出射するように見える。
【００４６】
図３は、本発明による電子ビームリソグラフィシステム１０からの電子ビーム１８の、リソグラフィマスク上の点４６への磁気集中を表す。図３は、開口部３０の位置をマスク１４の表面と光学的に結合することによりブランキングする間にマスク１４上の点電子４６が静止していることを確実にする、という本発明の目的を表す。他の言い方をすれば、ブランキング開口部での対象物がマスク１４表面にイメージされるということである。したがって、電子光学の近軸近似の制限内では、ブランキング開口部から出射するように見える任意の光線は、下部偏向プレートセット３２からの出射角に無関係に、マスク平面にて同じイメージとして現れる。
【００４７】
図４は、従来のブランキングシステムにおいて生じる偏向プレートを通過する電子の流れに起因するブランキングジッタ制限を説明するための時間に関する図である。図４は、二つの異なる時間ｔ及び（ｔ＋ｄｔ）において、上部偏向プレートセット２８を通過する二つの電子４８及び５０の最初の飛行、並びにそれらの電子が下部偏向プレートセット３２を通過する次の飛行を表す。時間ｄｔは電子が上部偏向プレートセット２８及び下部偏向プレートセット３２の中心間を飛行する時間を表す。電圧±Ｖ（ｔ）及び±Ｖ（ｔ＋ｄｔ）がそれぞれ上昇し始める前に、電子４８が上部偏向プレートセット２８及び下部偏向プレートセット３２の双方に入るとみなす。更に、電子５０はＶ（ｔ）及び−Ｖ（ｔ）が増大し始める時に上部偏向プレートセット２８に入るとみなす。電子４８は±Ｖ（ｔ）が増大し始める前に上部偏向プレートセット２８のウェルに入る。時間増分ｄｔの後、電子５０は±Ｖ（ｔ＋ｄｔ）が増大し始める前に下部偏向プレートセット３２のウェルに入る。それぞれの場合で、±Ｖ（ｔ）が偏向フィールドを与え始める前に、電子４８は偏向プレートを通って距離の約半分を進む。
【００４８】
したがって電子４８は、それぞれの偏向プレートセットで電子５０よりも少量が偏向される。この場合、図２にて表される状態、すなわち馬蹄形ブランカ（ｈｏｒｓｅｓｈｏｅ  ｂｌａｎｋｅｒ）から射出する電子がブランキング開口部から射出するように見える状態は電子５０及び電子４８の双方に対して真実とはなり得ない。電子５０がブランキング開口部３０から射出するように見える場合、電子４８は、より少ないレンズ偏向を被っているので、より低く、且つ異なるカラムの軸上の点から射出するように見えなければならない。この第二の軸点も、マスク１４表面と結合してはならない。よって、電子ビーム１８はブランキングの間に、上部偏向プレートセット２８及び下部偏向プレートセット３２の移行に要する時間で決定され、そのため偏向プレートの長さでも決定される量によって、マスク１４表面に向かって移動するように見える。偏向プレートセットの長さはまた移行ライン線の幅であり、「偏向感度」と移行ラインのインピーダンスを変更することなくその長さを変更することはできない。ここで「偏向感度」とは、偏向電圧の電圧あたりに作られる偏向のラジアン値（ｔｈｅ  ｎｕｍｂｅｒ  ｏｆ  ｒａｄｉａｎｓ  ｏｆ  ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）のことである。
【００４９】
図５は、電子ビームリソグラフィシステム１０の図１とは異なる側の部分断面図で、本発明のある実施形態の配置を詳細に表す。特に、図５は、上部偏向プレート対２８がハイブリッド回路５２に接続され、また、電子ビーム１８が開口部３０を通過するに伴って電子ビーム１８を偏向するための電圧を受けることを示している。次いで、電子ビーム１８は開口部３０から下部偏向プレート対３２に向かって流れ、下部偏向プレート対３２にはハイブリッド回路５４によって電圧が供給される。
【００５０】
ハイブリッド回路５２は２ｍｍ厚のセラミック層を含み、そのセラミック層は偏向電圧Ｖ（ｔ）及び−Ｖ（ｔ）を上部偏向プレート対に与える電気駆動出力回路を下部表面に有し、上部表面にはグランド面を有する。電気駆動回路は他のアクティブ半導体装置とともに厚膜堆積導電体を使用する「ハイブリッド」回路である。偏向ブランキングを使用する多くの電子ビーム機器は一対のブランキングプレートを使用するが、それと比較して本発明は、中間部に開口部３０を有する駆動電子ハイブリッド回路５２及び５４によってそれぞれ駆動される、二対のブランキングプレートを好ましくは使用する。上側対の二つの偏向プレートそれぞれへの接続は、制御不可能な寄生インピーダンスを最小限にするために連結用リード無しに、ハイブリッド回路５２から直接なされる。同様に、下側対の各偏向プレートもハイブリッド回路５４に直接接続される。
【００５１】
それぞれ上部偏向プレートセット２８および下部偏向プレートセット３２に印加される駆動電圧間の遅延は、様々な手段によって設定および調節され得る。一例としては、固定伝送ライン遅延に、可変容量ダイオードを用いた小さなトリミング可能な遅延を追加して使用するものがある。トリミングは、ダイオードのバイアスを変更することによって実行され得る。ハイブリッド回路製造およびトリミング技術は、上部偏向プレートセット２８の駆動電圧の波形、および下部偏向プレートセット３２の駆動電圧の波形が、非常に狭い許容誤差内で同一にされ得るように十分に正確にされ得る。
【００５２】
図６は、本好適な実施形態の重要な構成要素の寸法図であり、本発明の新規の局面をさらに詳しく示している。詳しくは、上述のように、電子ビーム１８が、ハイブリッド回路５２が駆動する上部偏向プレートセット２８を通過する。電子ビーム１８は開口３０を通過すると、さらにハイブリッド回路５４が駆動する下部偏向プレートセット３２に向かって進む。図６では、上部偏向プレート３６は上部プレート４０に対して平行ではなく、これらのプレートはそれぞれ僅かに傾斜している、すなわちテーパ状になっているように示されている。この例では、電子ビーム１８と平行な位置からのテーパ度は２．８である。従って、電子ビーム１８が上部偏向プレートセット２８に入るときは、上部偏向プレート３６と上部偏向プレート４０との間により大きな隔たりが存在する。電子ビーム１８が上部偏向プレートセット２８から出るときは、上部偏向プレート３６と上部偏向プレート４０との間により小さな隔たりが存在する。下部偏向プレートセット３２もまた傾斜している、すなわちテーパ状になっているが、これは、上部偏向プレートセット２８とは反対の方向である。すなわち、電子ビーム１８が下部偏向プレートセット３２に入るときは、下部偏向プレート３８は下部偏向プレート４２により接近している。電子ビーム１８が下部偏向プレートセット３２から出るときは、下部偏向プレート３８は下部偏向プレート４２からより離れている。
【００５３】
図６の寸法はミリメートル単位である。これらの寸法では、各偏向プレートと軸との間の角度は、上部偏向プレートセット２８と下部偏向プレートセット３２の両方に対して２．８度であり、各セットによって画定される全角度は５．６度に等しい。従って、上部プレート間および下部プレート間の角度の大きさは等しく、この角度の符号は互いに反対である。
【００５４】
上部プレート対２８および下部プレート対３２の４つの内表面が横たわる２つの面が互いにおよびブランキング開口の中心のカラム軸と交差することが、本発明のこの実施形態にとって極めて重要である。
【００５５】
本発明のブランキングシステムでは、上部偏向プレートセット２８間のテーパ状ギャップは、Ｖ（ｔ）の開始前に入る電子が、プレート間を通過するときに受ける電場が次第に大きくなるように形成される。上部偏向プレートセット２８の第１半部を通って進む電子の累積（cumulative）偏向は、同じ期間中に上部偏向プレートセット２８の第２半部を通って進む電子の累積偏向より少ない。下部偏向プレートセット３２の第１半部を通って進む電子の累積偏向は、同じ期間中に下部偏向プレートセット３２の第２半部を通って進む電子の累積偏向より多い。
【００５６】
図７は、上部偏向プレートセット２８を駆動するハイブリッド回路５２の上面図である。斜線領域５６は、底表面にハイブリッド回路が形成され、上表面が接地面であるメッキされた支持基板を表す。図６および図７を参照して、１つの実施形態にとって良好に働く寸法としては、偏向プレートセット２８および３２が、約１０ミリメートルの高さおよび約１ミリメートルの幅を有することが挙げられる。テーパ状の上部偏向プレートセット２８と下部偏向プレートセット３２との間の平均幅は２ミリメートルである。本実施形態では、上部偏向プレートセット２８および下部偏向プレートセット３２の軸中心間には、４０ミリメートルの間隔がある。図７は、ハイブリッド回路５２は一方の辺の寸法が約４０ミリメートルであり、これに隣接する辺の寸法が３０ミリメートルであり得ることを示すが、これら２つの寸法は決定的なものではない。上部偏向プレートセット２８を含むハイブリッド回路５２部分は、４０ミリメートルの部分５６を６ミリメートルの部分５８から分離する２ミリメートルのギャップを含み、８ミリメートルであり得る。
【００５７】
テーパ状の偏向プレートセット２８および３２によって用いられる原理が、これらの寸法に対して特定のものではなく、一般的であることに留意することが重要である。広範囲な寸法に対して、ブランキング開口の中央にある交差部に共に突出するテーパ状のギャップ４１および４３は、偏向プレートセット２８および３２に対してそれぞれ見いだされ得る。これによって、ブランキング中のブランキング開口３０への接合点でのビーム移動がゼロになる。本発明のブランキング装置２９は、以下のような解析学的（代数学的）処理によって数学的に説明され得る。
【００５８】
図８を参照しながら、偏向プレートセット２８および３２が、ｙ方向に非常に大きく、かつ最終的な効果を無視できる程度にｚ方向にも充分大きいことについて考えてみる。偏向フィールドは、Ｅ＝ｖ／ｘp（ｚ  で与えられる。ここで、ｘp（ｚ  は、任意の２つのプレートに対するｘ方向への偏向プレートの分離を示す。偏向フィールドは、ｘ方向のみである。電子のｚ方向における速度は一定であり、ｘ方向において最初はゼロである。
【００５９】
上部偏向プレートセット２８がオンになる時間と、下部偏向プレートセット３２がオンになる時間との間の時間遅延は、ｚ速度に正確に較正され、電子はフィールドがオンになる前に両対の内部で同じ距離ｚ0だけ移動する。
【００６０】
相対論的な補正は用いられないので、１０ｅＶで加速される電子の標準的な速さは、０．２ｃであり、補正は約４％である。
ここで、
【００６１】
【数１】
0004267739.tif 000002
【００６２】
ここで、Ｋは、軸からの偏向プレートの傾きの測定値であり、Ｅ0は、偏向プレートセットの中央における（ｚ＝Ｌ／２）電場である。偏向力は、
【００６３】
【数２】
0004267739.tif 000003
【００６４】
である。これは、
【００６５】
【数３】
0004267739.tif 000004
【００６６】
であることを意味する。ｖzが常に一定⇒ｚ（ｔ）＝ｖzｔであることに留意されたい。
【００６７】
電子偏向フィールドがオンにされるときの偏向プレート領域内の電子の挙動について考えてみる。ｚ位置をｚ0とする。ｔ＝０、ｚ＝０において、フィールドは、ｔ0＝ｚ0／ｖz のときオンにされる。
【００６８】
電子のｘ速度は、以下の積分の式：
【００６９】
【数４】
0004267739.tif 000005
【００７０】
によって見いだされ得る。ｔ≦ｔ0では、この式がゼロであることに留意されたい。さらに積分すると、電子ビーム１８内の電子の軌道が見いだされ得る。ｔ≦ｔ0では、ｘ＝０であるとする。
【００７１】
【数５】
0004267739.tif 000006
【００７２】
今、ｔ＝ｔ0、ｘ＝０である。従って、
【００７３】
【数６】
0004267739.tif 000007
【００７４】
上記の式から、本発明のテーパ状の偏向プレートセット２８および３２によって生成される偏向フィールドの領域を通過する電子の脱出速度ｖx（Ｌ／ｖz）および脱出点ｘ（Ｌ／ｖz）を予想することができる。
【００７５】
本発明に関しては、偏向プレートセット２８は、偏向プレートセット３２の傾きと反対の角度の傾きを有するするので、Ｋ1＝−Ｋ2である。上記の式から、偏向プレートセット３２による速度の変化およびｘ位置の変化を予想することができる。
【００７６】
さらに図８を参照し、偏向プレートセット３２からの電子の脱出点を座標（ｘ3、ｚ3）であるとする。ｘ3には、３つの寄与がある。１つの寄与は、偏向プレートセット２８からのものであり、ｘ1によって示される。他の寄与は、偏向プレートセット３２からのものであり、ｘ2によって示される。さらに他の寄与は、電子が、上部偏向プレートセット２８の脱出点と、ｚ＝ｚ3の最終脱出点との間を進行するときの、上部偏向プレートセット２８によって電子に与えられる等速度からのものである。従って、
【００７７】
【数７】
0004267739.tif 000008
【００７８】
となる。ここで、Ｋ＝−Ｋでｘ2＝ｘ（Ｌ／ｖz）、ｖx1＝ｖx（Ｌ／ｖz）、τは第１の脱出点（ｘ1、ｚ1）と、第２の脱出点（ｘ3、ｚ3）との間で進行する時間である。ここで、Ｓzが、上部偏向プレートセット２８と下部偏向プレートセット３２との間のｚ分離であるときに、τ＝Ｓz／ｖzであることに留意せよ。
【００７９】
式（４）は、バックトラックされた光線の（ｘ3、ｚ3）におけるｘ軸との交点を示している。この交点ｚiは、ブランカを出た後の電子ビームの見かけ上のソース点を示している。従って、
【００８０】
【数８】
0004267739.tif 000009
【００８１】
低偏向プレートセット３２から出射するときの電子の最終ｘ速度は、２つの対によって付与される速度の単純な合計、すなわち、ｖx,final＝Ｖx1＋Ｖx2であることに留意せよ。
【００８２】
若干複雑であるが単純な分析により、Ｋおよびｚ0の関数としてのｚ1の単純な形を得ることが可能である。ｘ1を確定することは、ｔ＝Ｌ／Ｖzをｘ（ｔ）の数式に挿入することを含む。
【００８３】
ｒ＝Ｌ／２であるため、ａ＝ｖzｔ0−ｒ＝ｚ0−ｒとすれば、ｖzｔ−Ｌ／２＝Ｌ−Ｌ／２＝ｒとなることに留意せよ。
【００８４】
【数９】
0004267739.tif 000010
【００８５】
であることが示され得る。ここで、
Ｍ  ＝  １  ＋  Ｋｒ            ｕ  ＝  １  −  Ｋｒ
Ｐ  ＝  １  ＋  Ｋａ            ｖ  ＝  １  −  Ｋａ
である。
【００８６】
このかなり単純な式は、ブランカ構成から出る光線の見かけ上のソースを予測している。ＺiがＺ0から独立となるＫの値が、Ｍ＋ＫＳz＝−ｕ（これにより、Ｚ0が関与する全ての項、すなわちＰおよびＶが直ちにキャンセルされることになる）を設定することにより得られる。この場合、ｚi＝Ｌ＋Ｓz＋ｕ／Ｋである。Ｍ＋ＫＳz＝−ｕであるため、Ｋ＝−２／Ｓzであり、
【００８７】
【数１０】
0004267739.tif 000011
【００８８】
である。すなわち、Ｋを適切に設定した場合、ｚ0とは無関係にｚiは常に上記の値になる。さらに、Ｋは、Ｋ＝２ｔａｎ／Ｓzで傾斜角αに関連している。従って、ｚ0に対して独立な状況下において、ｔａｎ＝Ｓx／Ｓzである。
【００８９】
図８の構成の幾何学寸法(geometry)は、この状況が、上側偏向プレートセット２８および下側偏向プレートセット３２の両方がこれらプレートセットの中間点に向いていることに対応することを意味していることに留意されたい。
【００９０】
上記分析は、ブランキングプレート内の電子に対する、電場がオンになることの効果を考慮している。逆の効果、すなわち電場がオフになることの効果もまた重要である。
【００９１】
ｚ3の数式は若干変化して、点（ｘ3，ｚ3）を、第２のプレート対において場(field)がオフに切り替わる点として規定する。即ち、ｚ3＝Ｓz＋ｚ0となる。上記同様に、
【００９２】
【数１１】
0004267739.tif 000012
【００９３】
である。但し、ｘ1等は新たな整数を用いて決定される。従って、上記等式（５）に対応する式、
【００９４】
【数１２】
0004267739.tif 000013
【００９５】
は、場がオフに切り替わる前にブランカプレート内において距離ｚ0だけ移動したある電子についての見かけ上のソース位置(apparent source point)を予測する。最後に、同じ状況について、Κ、（即ち、Ｋ＝−２／Ｓz）についての同じ条件は、ｚ0からのｚiの独立性(independence)を導く。
【００９６】
よって、Ｋ＝−２／ＳZは、
ｉ）ｐ＋ＳZＫ＝−１−２ａ／ＳZ
および
ｉｉ）ｖ＝１＋２ａ／ＳZ
を意味する。ｐ＋ＳzＫ＝−ｖであるので、
【００９７】
【数１３】
0004267739.tif 000014
【００９８】
であることが分かる。これにより、ｚiが第１の分析と同じであり、ｚ0から独立していることが確認される。
【００９９】
図９は、ハイブリッド回路６４のある実施形態を示す。ハイブリッド回路６４は、偏向プレート３６および偏向プレート４０に電圧Ｖを提供する振幅デジタル−アナログコンバータ６６を含む。ターゲット１４を露出させるために電子ビーム１８を「オン」にする場合、ＥＣＬドライバ７０がトランジスタ７２および７４を駆動して両方のプレート３６および４０をグランド電位に設定するので、電流は抵抗器６８を通って流れる。両方のプレート３６および４０がグランド電位にある状態において、ビーム偏向は全く生じない。ビームオフ条件においては、ＥＣＬドライバ回路７０がトランジスタ７２を駆動しないので、偏向プレート３６はＶボルトであり、一方、偏向プレート４０は−Ｖボルトである。これにより、２ｘＶボルトの偏向電圧差が生じる。２ｘＶボルトは、電子ビーム１８の所望の偏向を引き起こすのに十分である。
【０１００】
本発明の重要な局面は、上側偏向プレートセット２８および下側偏向プレートセット３２の両方をデジタル式に制御し、これにより、ハイブリッド回路６４が各セットを独立してシーケンシャルに駆動することを可能にし得ることである。従って、偏向電圧を先ず偏向プレートセット２８に送る時間と、その後偏向セット３２に送る時間との間の時間的遅延を正確に較正し得る。従って、本発明によって可能になるこの較正の柔軟性は、従来技術による馬蹄形ブランカシステムにおける較正の柔軟性を大幅に上回る。従来技術による馬蹄形ブランカは、馬蹄形の上側部分から馬蹄形の下側部分までの電子走行(transit)時間によって物理的に制限される。なぜなら、これらのシステムにおいては、先ず上側偏向プレートセットが、その後下側偏向プレートセットが作動する(energize)からである。しかし、本発明においてはこの制限がない。
【０１０１】
いくつかのシミュレーション結果は、馬蹄形ブランカが、ブランキングの間のビーム移動量を幾分緩和することはできるが排除することはできないことを示す結果に従う。上部プレート対から下部プレート対までのブランキング電圧波形の遅延を、上部プレート対から下部プレート対までの電子移動の遅延と厳密に等しい状態から、変化させることによってこのことが生じる。図１０〜図１９は、馬蹄形ブランカが個々の電子に作用する力をどのように統合する(integrates)かを示すシミュレーション結果を示す。図１０のプロット６０に示すように、ブランキングパルスの開始時にカラム軸に沿う一連の位置において電子ビーム１８を開始することによって、ブランキング開口３０およびマスク１４における電子ビーム１８の走行挙動(transient behavior)を決定することができる。ブランカデバイス２９の中心にぴったりフォーカスしたゼロ立ち上がり時間ブランキングパルスと、偏向プレートセット２８および３２の中心間の走行時間に等しいブランカ遅延とを用いて最初の試行を行った。同じ方法で電子ビームリソグラフィシステム１０について行ったコンピュータシミュレーションは、ブランキングジッタがゼロに低減することを示した。シミュレーション曲線は、軸に沿った直線的なゼロ線を示したが、ここでは再現しない。ブランキングの間、マスク１４表面において電子ビーム１８の偏向は全くなかった。
【０１０２】
図１０は、ビームのオフからオンへの遷移におけるマスクでの公称ブランカシフトを示す。図１１は、開口におけるビームのオフからオンへの遷移を示す。図１２は、ビームのオフからオンへの遷移におけるマスクでの公称ブランカシフトを示す。図１３は、開口におけるビームのオンからオフへの遷移を示す。開口における偏向が約２５ｍｍよりも大きいときに、電子ビームをブランキングする。これらの条件下において、マスクプレートにおいて顕著なビームの移動が見られる。約３００ピコ秒の現実的な立ち上がり時間を用い、且つブランカ遅延時間を最適化すると、図１４〜図１７に示すこれらの結果が得られる。これらの結果は、従来の馬蹄形ブランカを用いて得られる最良の結果である。
【０１０３】
図１４および図１５は、３００ピコ秒ブランキングパルスを用いた、ビームのオンからオフへの遷移を示す。図１６および図１７は、３００ピコ秒ブランキングパルスを用いた、ビームのオフからオンへの遷移を示す。
【０１０４】
遅延が最適化された場合、馬蹄形ブランカ内のビームの移動は大幅に減少し、オンからオフへの遷移についてはブランキング後に起こる。オフからオンへの遷移における移動は、マスクにおいて見られ、約７０ナノ秒である。ビーム移動の原因は、プレートの一部のみを遷移する電子に対する見かけ上の偏向点のシフトである。
【０１０５】
図１８および図１９は、時間に対する、マスクプレートにおける電子ビーム位置を記録したブランカシミュレーション量（ｄｏｓａｇｅ）の研究に関する。先行技術の平行プレート馬蹄形構造は常に何らかのシフトを生成しているが、シフト量はブランカ遅延の調整により最小化され得る。対照的に本発明は、マスクプレートにおいてゼロビームシフトを付与することが示されている。
【０１０６】
本研究は、平行プレートブランカを用いた際の、線に沿った実際の露出量を調べた。ブランカ誘導ビームシフトの方向は、磁気レンズ３４内のレンズの回転を可能にした後に、ブランカアセンブリを書込み走査方向に対して整合させることにより決定した。レンズの回転は公知であり固定されているため、ブランカは、書込み走査方向においてオフ軸露出なしに速度変調を行うように偏向するように配列され得る。これは考慮されるケースである。用いられた書込み走査長さは、ブランカの立ち上がり時間が３００ピコ秒である場合に１ｍｍである。
【０１０７】
図１８および図１９は、電子ビーム１８の位置に対する量変化を示す。量は、クーロンで計算され、１アンペアのビーム電流に対して２．４ナノメータ線形長さである。図１８は、先行技術の平行プレート馬蹄形ブランカの場合の量変化を示す。図１９は、本発明のブランカの量変化を示す。平行プレートブランカは、線端部の１０ナノメータ領域に亘って量を除去することにより、線を短くする傾向がある。その後量のこの部分は、９０ナノメータ領域に亘って表示値の約１０％で広がっている。
【０１０８】
本発明を実施例を参照して詳細に述べてきたが、上記説明は例示のためのみであり、本発明を限定するものではないことが理解される。例えば、ブランキング孔に対するｘ、ｙおよびｚ微調整、並びに偏向プレートの対の位置に対する何らかの調整を提供する実施形態は、ブランカ自体の最適動作の可能性を向上させるが、さらにカラム特性を整合させる可能性も大幅に向上させる。従って、さらに、本発明の実施形態および本発明の追加の実施形態の詳細事項の多くの変更が、上記記載を参照した当業者には明らかであり且つなされ得ることが理解される。このような変更のすべて及び追加の実施形態は、以下の請求の範囲による、本発明の思想および真の範囲内である。
【０１０９】
【発明の効果】
本発明によれば、近軸近似（paraxial approximation）内で本質的に同じであるビーム中の各電子に対して、偏向プレートの各セットによって印加される角偏向を作る。従って、すべての電子は、ブランキング開口から出射するように見え、且つ、好ましくない移動、および下層基板（underlying substrate）を不適当に露光することなく電子ビームリソグラフィーマスクに電子を適切に集束させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の教示を援用する電子ビームリソグラフィシステムの側断面模式図である。
【図２】本発明が実施する偏向機能を概念的に示す図である。
【図３】本発明の偏向システムから電子ビームリソグラフィを目的とするリソグラフィマスクへの電子ビームの磁界集束を示す図である。
【図４】本発明が述べる電子ビームのジッタ制限を説明する時間に関する図である。
【図５】本発明の１つの実施形態の構成をより詳しく示す、図１の電子ビームリソグラフィシステムの別の部分側断面図である。
【図６】本発明の１つの実施形態をより詳しく示す、本発明の重要要素の寸法図である。
【図７】本発明の１つの実施形態の偏向プレートの上部セットの電気起動を提供するハイブリッド回路の上面図である。
【図８】本発明が実施する偏向に付加されるビーム偏向のジオメトリを概念的に示す図である。
【図９】本発明に対して所望のトリミングされた偏向電圧出力を提供するハイブリッド回路のブロック図である。
【図１０】本発明の動作を示すシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１１】本発明の動作を示すシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１２】本発明の動作を示すシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１３】本発明の動作を示すシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１４】本発明の動作を示すシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１５】本発明の動作を示すシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１６】本発明の動作を示すシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１７】本発明の動作を示すシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１８】本発明の動作を示すシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１９】本発明の動作を示すシミュレーション結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１０  電子ビームリソグラフィシステム
１４  リソグラフィマスク
１６  熱フィールド放出先端子
１８  電子ビーム
２０、２４、２６  磁性レンズ
２２  システム制限開口部
２８  上部偏向プレートセット
２９  電子ビームブランク装置
３０  ブランク開口部
３２  下部偏向プレートセット
【図１】
0004267739.tif 000015
【図２】
0004267739.tif 000016
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004267739.tif 000020
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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