JPH09320960A - Charged particle beam transcription apparatus - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the aberration and transcript a pattern on a mask onto a substrate with high precision and with a simple construction when the pattern is scanned by a charged particle beam to transcript the pattern onto the substrate which is a transcription object. SOLUTION: An electron beam EB is deflected by electromagnetic deflectors 5 and 6 to scan a mask M in an X-direction, and the reduced image of the pattern of the mask M is transcripted onto a wafer W through a symmetrical doublet type optical system composed of a projection lens 15 and an object lens 19 by the electron beam EB transmitted through the mask M. In that case, a mask stage 9 and a sample table 23 are synchronously driven to scan the mask M and the wafer W mechanically in a Y-direction. The X-direction width of a region to which the electron beam EB is applied is set to be narrower than its Y-direction width to regard the aberration in the electron beam application region approximately constant.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体集積
回路等を製造するためのリソグラフィ工程で、電子線や
イオンビーム等の荷電粒子線の照射によりマスクパター
ンを感光性の基板上に転写するための荷電粒子線転写装
置に関し、特に超高密度の微細パターンを高いスループ
ットで半導体ウエハ上に転写する場合等に使用して好適
なものである。The present invention relates to transferring a mask pattern onto a photosensitive substrate by irradiation with a charged particle beam such as an electron beam or an ion beam in a lithography process for manufacturing a semiconductor integrated circuit or the like. In particular, it is suitable for use in the case of transferring a super-high-density fine pattern onto a semiconductor wafer with high throughput.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、転写パターンの解像度の向上とス
ループット（生産性）の向上との両立を可能とした荷電
粒子線転写装置の検討が進められている。このような転
写装置としては、従来より１ダイ（１枚のウエハに形成
される多数の集積回路の１個分に相当する回路パター
ン。）又は複数ダイ分のパターンをマスクから、荷電粒
子線に感光するレジストが塗布されたウエハ等の基板上
へ一括して転写する一括転写方式の装置が検討されてい
た。ところが、一括転写方式は、転写の原版となるマス
クの製作が困難で、且つ１ダイ分以上の大きな光学フィ
ールド内で荷電粒子光学系（以下、単に「光学系」と呼
ぶ）の収差を所定値以下に収めることが難しい。そこ
で、最近では基板に転写すべきパターンを１ダイに相当
する大きさよりも小さい複数のスリット状の視野に分割
し、各視野毎のパターンを順次荷電粒子線で長手方向に
走査することによって基板上に転写する方式の装置が提
案されている（例えば特公平７−３２１１１号公報参
照）。2. Description of the Related Art In recent years, studies have been made on a charged particle beam transfer apparatus capable of improving both the resolution of a transfer pattern and the throughput (productivity). As such a transfer device, conventionally, one die (a circuit pattern corresponding to one integrated circuit of a large number of integrated circuits formed on one wafer) or a pattern for a plurality of dies is transferred from a mask to a charged particle beam. A batch transfer type apparatus for batch transfer onto a substrate such as a wafer coated with a photosensitive resist has been studied. However, in the batch transfer method, it is difficult to manufacture a mask that serves as an original plate for transfer, and the aberration of the charged particle optical system (hereinafter simply referred to as “optical system”) is set to a predetermined value in a large optical field of one die or more. Difficult to fit below. Therefore, recently, the pattern to be transferred onto the substrate is divided into a plurality of slit-shaped fields of view smaller than the size corresponding to one die, and the pattern for each field of view is sequentially scanned with a charged particle beam in the longitudinal direction. There has been proposed an apparatus of a method of transferring to (see, for example, Japanese Patent Publication No. 7-32111).

【０００３】以下では、荷電粒子線転写装置として、電
子線を用いてマスクパターンをウエハ上に縮小して転写
する電子線縮小転写装置を例に取って説明する。そのよ
うにマスク上の各視野毎のパターンを長手方向に走査し
て転写する方式の電子線縮小転写装置では、先ずマスク
上の転写対象のスリット状の視野に沿って電子線を走査
するために、走査用偏向器が使用される。次に、そのマ
スク上で電子線が照射された領域のパターンをウエハ上
に転写するために、縮小投影光学系が使用される。この
縮小投影光学系は、スリット状の細長い視野のパターン
を高精度にウエハ上に転写する必要があるため、できる
だけ大きな視野で諸収差の小さいことが望まれる。その
ような光学系としては、ＭＯＬ（Moving Objective L
ens)方式、又はＰＲＥＶＡＩＬ（Projection Lithogr
aphy with Variable Axis Immersion Lens）方式等が提
案されていた。これらの方式は偏向器と軸対称のレンズ
とを組み合わせて使用する方式である。即ち、のＭＯ
Ｌ方式は、対物レンズの軸を偏向器による偏向磁場を用
いて動かすことによって、広い視野にしたときの収差を
小さくする方式であり、のＰＲＥＶＡＩＬ方式は、Ｍ
ＯＬ方式と同様の方式であるが、対物レンズとして転写
対象の基板がレンズの内側に収まる所謂インレンズ型の
レンズを使用する方式である。An electron beam reduction transfer device for reducing and transferring a mask pattern onto a wafer using an electron beam will be described below as an example of the charged particle beam transfer device. In the electron beam reduction transfer apparatus of the type that scans and transfers the pattern for each visual field on the mask in the longitudinal direction as described above, first, the electron beam is scanned along the slit-shaped visual field of the transfer target on the mask. , A scanning deflector is used. Next, a reduction projection optical system is used to transfer the pattern of the electron beam irradiated region on the mask onto the wafer. Since this reduction projection optical system needs to transfer a slit-shaped elongated visual field pattern onto the wafer with high accuracy, it is desired that various aberrations be as small as possible in the visual field. As such an optical system, MOL (Moving Objective L
ens) method or PREVAIL (Projection Lithogr
The aphy with Variable Axis Immersion Lens) method was proposed. These methods use a deflector and an axisymmetric lens in combination. That is, the MO
The L method is a method in which the axis of the objective lens is moved using a deflection magnetic field by a deflector to reduce aberrations in a wide field of view, and the PREVAIL method is an M method.
This is a method similar to the OL method, but uses a so-called in-lens type lens in which the substrate to be transferred is housed inside the lens as the objective lens.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
においては、マスク上のスリット状の視野のパターンを
転写するための、できるだけ大きな視野で諸収差の小さ
い縮小投影光学系として、偏向器と軸対称なレンズとを
組み合わせた光学系が有望であるとされていた。しかし
ながら、偏向器は光軸に関して非回転対称であるため、
偏向器を含む光学系を使用すると、ウエハ上に転写され
る投影像に非回転対称な収差が混入し易いという不都合
があった。この場合、例えば電気的にそのような非回転
対称な収差又は非軸対称な収差を補正することは可能で
あるが、補正機構が複雑化して製造コストが高くなる。In the prior art as described above, a deflector is used as a reduction projection optical system for transferring a slit-shaped visual field pattern on a mask with a large visual field and small aberrations. It was said that an optical system that combines an axially symmetric lens is promising. However, since the deflector is non-rotationally symmetrical about the optical axis,
The use of an optical system including a deflector has a disadvantage that a non-rotationally symmetric aberration is likely to be mixed in a projected image transferred onto a wafer. In this case, for example, it is possible to electrically correct such non-rotationally symmetric aberration or non-axially symmetric aberration, but the correction mechanism becomes complicated and the manufacturing cost becomes high.

【０００５】また、従来は、マスク上のスリット状の視
野に沿って電子線を走査するための走査用偏向器に単純
な鋸歯状波の信号を与えていた。しかしながら、この方
式では電子線が光軸から離れるに従って電子線の走査速
度が遅くなって、ウエハ上の光軸から離れた領域での露
光量が多くなり、結果として電子線レジストに対する露
光エネルギー（積算露光量、又はドーズ）の分布が不均
一になるという不都合があった。Further, conventionally, a simple sawtooth wave signal is given to a scanning deflector for scanning an electron beam along a slit-shaped visual field on a mask. However, in this method, the scanning speed of the electron beam becomes slower as the electron beam moves away from the optical axis, and the exposure amount in the region away from the optical axis on the wafer increases, resulting in the exposure energy (cumulative value) for the electron beam resist. There is a disadvantage that the distribution of the exposure amount or dose becomes non-uniform.

【０００６】更に、そのようにマスク上の各視野毎のパ
ターンを長手方向に走査して転写する方式では、隣接す
る視野のパターンをウエハ上で正確に継ぎ合わせて転写
する必要がある。これに関して、最近は転写されるパタ
ーンの集積度が益々向上しているために、従来のつなぎ
精度では十分ではなくなりつつある。また、従来の転写
装置では、ウエハ上での投影像のフォーカス位置（結像
面の位置）を補正するために例えば電磁レンズに供給す
る駆動電流を制御していた。しかしながら、電磁レンズ
は応答速度が遅いため、各視野のパターンを長手方向に
走査して転写を行う場合に、その走査に同期してダイナ
ミックに投影像のフォーカス位置を補正するためにはそ
の走査速度を遅くする必要があった。そのため、転写工
程のスループット（生産性）を高められないという不都
合があった。Further, in such a system in which the pattern for each visual field on the mask is scanned and transferred in the longitudinal direction, it is necessary to accurately stitch and transfer the pattern of the adjacent visual field on the wafer. In this regard, since the degree of integration of transferred patterns is increasing more and more in recent years, the conventional connecting precision is becoming insufficient. Further, in the conventional transfer device, the drive current supplied to, for example, the electromagnetic lens is controlled in order to correct the focus position (position of the image plane) of the projected image on the wafer. However, since the response speed of the electromagnetic lens is slow, when the pattern of each field of view is scanned in the longitudinal direction and transferred, in order to dynamically correct the focus position of the projected image in synchronization with the scanning, the scanning speed is set. Had to slow down. Therefore, there is an inconvenience that the throughput (productivity) of the transfer process cannot be increased.

【０００７】また、そのようにマスク上の各視野毎のパ
ターンを長手方向に走査して転写する方式では、走査と
共にパターン密度等に依って電子線のビーム電流が変化
するため、そのスリット状の視野の全体で縮小投影光学
系における合焦条件が必ずしも満たされていなかった。
そのため、ウエハ上に転写された像の解像度が部分的に
低下するという不都合があった。In the method of scanning and transferring the pattern for each visual field on the mask in the longitudinal direction as described above, since the beam current of the electron beam changes depending on the pattern density and the like during the scanning, the slit-shaped pattern is formed. The focusing condition in the reduction projection optical system was not always satisfied in the entire visual field.
Therefore, there is an inconvenience that the resolution of the image transferred onto the wafer is partially lowered.

【０００８】更に、例えば電子銃を温度制御領域で使用
するような場合には、ビーム整形用のアパーチャ上に照
射される電子線の断面での強度分布が所定の周期（幅）
で周期的に変動し、マスクに照射される電子線の強度分
布も変動することがある。このようにマスクに照射され
る電子線の断面での照射強度分布の一様性があまり良く
ない状態で、マスク上を電子線で走査して露光を行う場
合には、ウエハ上での露光エネルギー（ドーズ）の一様
性が改善されない場合があった。また、電子線の強度分
布は通常対称軸の周りにガウス分布状となっているた
め、電子線の照射領域（視野）を広くてして走査露光を
行う場合には、走査方向に直交する非走査方向で或る程
度のドーズのむらが生ずる恐れがあった。Furthermore, for example, when the electron gun is used in the temperature control region, the intensity distribution in the cross section of the electron beam irradiated on the beam shaping aperture has a predetermined period (width).
And the intensity distribution of the electron beam with which the mask is irradiated may fluctuate periodically. When the exposure is performed by scanning the electron beam on the mask when the uniformity of the irradiation intensity distribution in the cross section of the electron beam with which the mask is irradiated is not so good, the exposure energy on the wafer is increased. In some cases, the uniformity of (dose) was not improved. Also, since the intensity distribution of the electron beam is normally Gaussian around the symmetry axis, when scanning exposure is performed with a wide irradiation area (field of view) of the electron beam, a non-orthogonal pattern is obtained. There is a possibility that some dose unevenness may occur in the scanning direction.

【０００９】本発明は斯かる点に鑑み、マスク上の転写
用のパターンを荷電粒子線で走査することによって、そ
のパターンを転写対象の基板上に転写する際に、簡単な
構成で収差を抑制して高精度にパターンを転写できる荷
電粒子線転写装置を提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、マスク上の転写用のパターンを荷電粒
子線で走査することによって、そのパターンを転写対象
の基板上に転写する際に、その荷電粒子線の走査速度を
均一化してその基板上での露光量分布を一様にできる荷
電粒子線転写装置を提供することを第２の目的とする。In view of the above point, the present invention scans a transfer pattern on a mask with a charged particle beam to suppress aberrations with a simple structure when the pattern is transferred onto a transfer target substrate. It is a first object of the present invention to provide a charged particle beam transfer device capable of transferring a pattern with high accuracy.
Further, according to the present invention, by scanning a transfer pattern on a mask with a charged particle beam, when the pattern is transferred onto a transfer target substrate, the scanning speed of the charged particle beam is made uniform and the substrate is transferred. A second object of the present invention is to provide a charged particle beam transfer apparatus capable of uniforming the above exposure dose distribution.

【００１０】更に、本発明は、マスク上の転写用のパタ
ーンを荷電粒子線で走査することによって、そのパター
ンを転写対象の基板上に転写する際に、所定のパターン
を高いつなぎ精度でその基板上で継ぎ合わせて転写でき
る荷電粒子線転写装置を提供することを第３の目的とす
る。更に、本発明は、マスク上の転写用のパターンを荷
電粒子線で走査することによって、そのパターンを転写
対象の基板上に転写する際に、その基板上での荷電粒子
線による投影像のフォーカス位置を高い応答速度で補正
できる荷電粒子線転写装置を提供することを第４の目的
とする。Further, according to the present invention, when the pattern for transfer on the mask is scanned by the charged particle beam, when the pattern is transferred onto the substrate to be transferred, the predetermined pattern can be connected with high precision. A third object of the present invention is to provide a charged particle beam transfer apparatus capable of splicing and transferring the above. Further, the present invention scans a transfer pattern on a mask with a charged particle beam to focus a projected image on the substrate by the charged particle beam when the pattern is transferred onto the transfer target substrate. A fourth object is to provide a charged particle beam transfer device capable of correcting the position at a high response speed.

【００１１】更に、本発明は、マスク上の転写用のパタ
ーンを荷電粒子線で走査することによって、そのパター
ンを転写対象の基板上に転写する際に、その走査方向に
沿って荷電粒子線のビーム電流が変化した場合でも投影
光学系での合焦条件を常に満足できる荷電粒子線転写装
置を提供することを第５の目的とする。更に、本発明
は、マスク上の転写用のパターンを荷電粒子線で走査す
ることによって、そのパターンを転写対象の基板上に転
写する際に、その荷電粒子線の強度分布にむらがある場
合でも、走査後の試料上での積算露光量のむらが少ない
荷電粒子線転写装置を提供することを第６の目的とす
る。Further, according to the present invention, the pattern for transfer on the mask is scanned by the charged particle beam, so that when the pattern is transferred onto the substrate to be transferred, the charged particle beam is moved along the scanning direction. A fifth object is to provide a charged particle beam transfer apparatus which can always satisfy the focusing condition in the projection optical system even when the beam current changes. Furthermore, the present invention scans a transfer pattern on a mask with a charged particle beam, so that when the pattern is transferred onto a transfer target substrate, even if the intensity distribution of the charged particle beam is uneven. A sixth object of the present invention is to provide a charged particle beam transfer apparatus in which the accumulated exposure amount unevenness on the sample after scanning is small.

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明による第１の荷電
粒子線転写装置は、例えば図１、図２に示すように、転
写用のパターンが形成されたマスク（Ｍ）を荷電粒子線
で所定の走査方向（Ｘ方向）に走査して、そのパターン
を転写対象の基板（Ｗ）上に転写する荷電粒子線転写装
置において、その走査方向の幅（ｄＸ）がその走査方向
に垂直な非走査方向の幅（ｄＹ）に比べて狭い断面形状
（５３）を有する荷電粒子線でマスク（Ｍ）上をその走
査方向に走査する走査手段（５，６）と、マスク（Ｍ）
を透過した荷電粒子線を集束して基板（Ｗ）上にそのパ
ターンの一部の像を形成する軸対称の投影手段（１５，
１９）と、を有するものである。In a first charged particle beam transfer apparatus according to the present invention, a mask (M) on which a transfer pattern is formed is charged with a charged particle beam as shown in FIGS. 1 and 2, for example. In a charged particle beam transfer device that scans in a predetermined scanning direction (X direction) and transfers the pattern onto a transfer target substrate (W), a width (dX) in the scanning direction is a non-perpendicular direction to the scanning direction. Scanning means (5, 6) for scanning the mask (M) in the scanning direction with a charged particle beam having a sectional shape (53) narrower than the width (dY) in the scanning direction, and the mask (M).
Axisymmetric projection means (15, 15) for focusing the charged particle beam transmitted through the substrate to form an image of a part of the pattern on the substrate (W).
19) and.

【００１３】斯かる本発明によれば、例えば対称磁気ダ
ブレット方式のレンズのような軸対称の投影手段（１
５，１９）を用いているため、全ての収差は光軸からの
距離にのみ依存し、回転方向の位置には依存しない。ま
た、マスク（Ｍ）上を走査する荷電粒子線の断面形状
（５３）の走査方向の幅は狭いため、その荷電粒子線の
内部での光軸からの距離差は小さい。従って、その荷電
粒子線の断面形状（５３）の内部ではほぼ同一の収差補
正条件でよいため、残留収差を非常に小さくして、高精
度に転写できる。According to the present invention, an axially symmetric projection means (1) such as a symmetric magnetic doublet type lens is used.
5, 19), all aberrations depend only on the distance from the optical axis and not on the position in the rotational direction. Further, since the cross-sectional shape (53) of the charged particle beam scanning on the mask (M) has a narrow width in the scanning direction, the distance difference from the optical axis inside the charged particle beam is small. Therefore, since the same aberration correction condition may be used inside the cross-sectional shape (53) of the charged particle beam, the residual aberration can be made extremely small and highly accurate transfer can be performed.

【００１４】この場合、その荷電粒子線の断面での強度
分布がほぼ一様とみなせるときには、その荷電粒子線の
断面形状（５３）の走査方向の幅（ｄＸ）は、非走査方
向の幅（ｄＹ）の１／５以下であることが望ましい。こ
れによって、その荷電粒子線が走査方向に光軸から離れ
た位置にあっても、その荷電粒子線内部では同一の収差
補正条件が適用できる。In this case, when the intensity distribution in the cross section of the charged particle beam can be regarded as substantially uniform, the width (dX) in the scanning direction of the sectional shape (53) of the charged particle beam is the width (in the non-scanning direction). It is preferably 1/5 or less of dY). This allows the same aberration correction condition to be applied inside the charged particle beam even if the charged particle beam is located away from the optical axis in the scanning direction.

【００１５】また、その走査手段（５，６）により走査
される荷電粒子線の偏向角をθとしたとき、その走査手
段に対する駆動信号は、変化率がθ／sin θに比例する
ように設定することが望ましい。これに関して、走査手
段（５，６）として電磁偏向器を使用するものとする
と、その偏向角θはその電磁偏向器に流す電流に比例す
るため、その偏向器に流す電流を時間に比例する値とす
ると、偏向角θが０に近い領域ではマスクに対する荷電
粒子線の走査速度が速くなり、周辺では遅くなる。そこ
で、本発明のように偏向器に流す電流の時間変化を（θ
／sin θ）に比例するようにすれば、光軸からの距離に
関係なく荷電粒子線の走査速度が一定となり、基板
（Ｗ）上での露光量（ドーズ）の分布を一様にできる。When the deflection angle of the charged particle beam scanned by the scanning means (5, 6) is θ, the drive signal for the scanning means is set so that the rate of change is proportional to θ / sin θ. It is desirable to do. In this regard, if an electromagnetic deflector is used as the scanning means (5, 6), the deflection angle θ is proportional to the current flowing in the electromagnetic deflector, and therefore the current flowing in the deflector is a value proportional to time. Then, the scanning speed of the charged particle beam with respect to the mask becomes faster in the region where the deflection angle θ is close to 0, and becomes slower in the periphery. Therefore, the time change of the current flowing through the deflector as in the present invention is represented by (θ
/ Sin θ), the scanning speed of the charged particle beam becomes constant regardless of the distance from the optical axis, and the distribution of the exposure amount (dose) on the substrate (W) can be made uniform.

【００１６】また、その軸対称の投影手段を、複数の電
磁レンズ（１５，１９）より構成し、これら複数の電磁
レンズ中の少なくとも１つの電磁レンズ内に配置された
実質的に軸対称の導電性の電極（１６，２０）と、その
走査手段を介して荷電粒子線でマスク（Ｍ）を走査する
際に、電極（１６，２０）に印加する電位を制御するこ
とによってその投影手段の焦点距離を制御する焦点距離
制御手段（７，２２）と、を備えることが望ましい。Further, the axially symmetric projection means is composed of a plurality of electromagnetic lenses (15, 19), and the substantially axially symmetric conductive member disposed in at least one electromagnetic lens among the plurality of electromagnetic lenses. Focus of the projection means by controlling the potential applied to the electrodes (16, 20) when scanning the mask (M) with the charged particle beam through the conductive electrodes (16, 20) and the scanning means. It is preferable to provide a focal length control means (7, 22) for controlling the distance.

【００１７】このとき、電極（１６，２０）に印加する
電位を制御するという静電方式は応答速度が極めて速い
ため、荷電粒子線の走査に同期してダイナミックにフォ
ーカス位置の調整が行われる。更に、マスク（Ｍ）を透
過した荷電粒子線のビーム電流の時間変化に応じて投影
手段（１５，１９）の焦点距離を補正する焦点距離補正
手段（１６，２０）を設けることが望ましい。このと
き、荷電粒子線が走査方向に移動するに従って、その荷
電粒子線内部に含まれるマスク（Ｍ）の原画パターン
（開口パターン）の総面積が変化して、空間電荷効果も
時間的に変動する。即ち、フォーカス位置はビーム電流
が大きい時点では遠くへ移動し、逆にビーム電流が小さ
いときは手前へ移動する。そこで、例えば予めマスク
（Ｍ）の原画パターンに基づいて走査方向の位置の関数
としてビーム電流を求めておき、走査に同期して焦点距
離補正手段（１６，２０）を動作させることによって、
常に合焦条件で転写が行える。At this time, the electrostatic system in which the potential applied to the electrodes (16, 20) is controlled has an extremely high response speed, and therefore the focus position is dynamically adjusted in synchronization with the scanning of the charged particle beam. Further, it is desirable to provide focal length correction means (16, 20) for correcting the focal length of the projection means (15, 19) according to the time change of the beam current of the charged particle beam that has passed through the mask (M). At this time, as the charged particle beam moves in the scanning direction, the total area of the original image pattern (opening pattern) of the mask (M) included in the charged particle beam changes, and the space charge effect also changes with time. . That is, the focus position moves far when the beam current is large, and conversely moves to the front when the beam current is small. Therefore, for example, the beam current is previously obtained as a function of the position in the scanning direction based on the original image pattern of the mask (M), and the focal length correcting means (16, 20) is operated in synchronization with the scanning,
Transfer can always be performed in focus.

【００１８】次に、本発明による第２の荷電粒子線転写
装置は、例えば図７〜図１７に示すように、転写用のパ
ターンが形成されたマスク（Ｍ）を荷電粒子線で所定の
走査方向に走査して、そのパターンを転写対象の基板
（Ｗ）上に転写する荷電粒子線転写装置において、その
荷電粒子線の強度分布のばらつきを走査後に相殺あるい
は低減するような断面形状（５３Ａ；５３Ｂ；５３Ｃ）
を有する荷電粒子線でマスク（Ｍ）上をその走査方向に
走査する走査手段（５，６）と、マスク（Ｍ）を透過し
たその荷電粒子線を集束して基板（Ｗ）上にそのパター
ンの一部の像を形成する投影手段（１５，１９）と、を
有するものである。Next, in the second charged particle beam transfer apparatus according to the present invention, as shown in FIGS. 7 to 17, for example, a mask (M) on which a transfer pattern is formed is scanned with a charged particle beam in a predetermined manner. In a charged particle beam transfer device that scans in a direction and transfers the pattern onto a transfer target substrate (W), a cross-sectional shape (53A;) that cancels or reduces variations in the intensity distribution of the charged particle beam after scanning. 53B; 53C)
Scanning means (5, 6) for scanning the mask (M) in the scanning direction thereof with a charged particle beam having the above, and the charged particle beam that has passed through the mask (M) is focused and its pattern is formed on the substrate (W). And a projection means (15, 19) for forming an image of a part of.

【００１９】斯かる本発明の第２の荷電粒子線転写装置
において、荷電粒子線の断面での強度分布が、例えば図
１５に示すようにガウス分布状である場合、中心での強
度Ｉを１として、強度Ｉが０．９までの幅Ｌの正方形の
断面領域（５３Ｂ）を用いるとすると、ステップアンド
リピート方式で転写するのでは積算露光量（ドーズ）の
一様性の誤差は１０％程度となる。これに対して、その
幅Ｌの正方形の断面の荷電粒子線でマスク上を走査する
と（走査方向をＸ方向とする）、走査方向の露光量むら
は無くなる。また、非走査方向（この場合にはＹ方向）
での積算露光量は、図１６（ｂ）に示すように、中央部
で最大値０．９７に減少し、周辺部は最小値０．９４程
度に増加し、積算露光量の一様性の誤差は３％程度とな
り大幅に改善される。In the second charged particle beam transfer apparatus of the present invention, when the intensity distribution in the cross section of the charged particle beam is a Gaussian distribution as shown in FIG. 15, the intensity I at the center is 1 Assuming that a square cross-sectional area (53B) having a width L with an intensity I up to 0.9 is used, an error in uniformity of integrated exposure dose (dose) is about 10% when transferring by the step-and-repeat method. Becomes On the other hand, when the mask is scanned with a charged particle beam having a square cross section of the width L (the scanning direction is the X direction), the exposure amount unevenness in the scanning direction disappears. In the non-scanning direction (Y direction in this case)
As shown in FIG. 16B, the integrated exposure amount in the area decreases to a maximum value of 0.97 in the central portion and increases to a minimum value of about 0.94 in the peripheral portion. The error is about 3%, which is a great improvement.

【００２０】この非走査方向への積算露光量の一様性を
更に向上するためには、図１７、及び図１８（ａ）に示
すように、その荷電粒子線の断面の非走査方向（Ｙ方
向）の中央部を狭くした断面領域（５３Ｃ）を使用すれ
ばよい。この断面の荷電粒子線でマスク上をＸ方向に走
査することによって、非走査方向の積算露光量は図１６
（ｂ）に対応した図１８（ｂ）に示すように０．９４で
一定となる。従って、走査方向、非走査方向共にほぼ完
全な積算露光量の一様性が得られる。In order to further improve the uniformity of the integrated exposure amount in the non-scanning direction, as shown in FIGS. 17 and 18 (a), the cross section of the charged particle beam in the non-scanning direction (Y A cross-sectional area (53C) having a narrowed central portion in the (direction) may be used. By scanning the mask in the X direction with the charged particle beam of this cross section, the integrated exposure amount in the non-scanning direction is shown in FIG.
As shown in FIG. 18B corresponding to FIG. 18B, it is constant at 0.94. Therefore, almost complete uniformity of the integrated exposure amount can be obtained in both the scanning direction and the non-scanning direction.

【００２１】この場合、この第２の荷電粒子線転写装置
においては、マスク（Ｍ）を透過した荷電粒子線の非点
収差を補正するための非軸対称の非点補正コイル、又は
偏向装置を設け、その荷電粒子線の強度分布がその走査
方向においてリップルを持って変動する場合に、その荷
電粒子線の断面形状は、その走査方向の幅がそのリップ
ルの幅より広いか、あるいは、その荷電粒子線の強度分
布が、中央部で高く周辺部で低い場合に、その荷電粒子
線の断面形状は、その走査方向に垂直な非走査方向の中
央部が狭くなっていることが望ましい。In this case, in this second charged particle beam transfer device, a non-axisymmetric astigmatism correction coil or a deflection device for correcting astigmatism of the charged particle beam transmitted through the mask (M) is used. If the intensity distribution of the charged particle beam fluctuates with a ripple in the scanning direction, the cross-sectional shape of the charged particle beam has a width in the scanning direction wider than the width of the ripple, or When the intensity distribution of the particle beam is high in the central part and low in the peripheral part, it is desirable that the cross-sectional shape of the charged particle beam is narrow in the central part in the non-scanning direction perpendicular to the scanning direction.

【００２２】逆に、上記強度分布が対称軸の周りに中央
部で低く周辺部で高い場合には、上記荷電粒子線の断面
形状の非走査方向の中央部が広くなっていればよい。こ
の場合、その非軸対称の非点補正コイル等によって、荷
電粒子線の非点収差が補正される。また、例えば図１０
に示すように、荷電粒子線の強度分布が走査方向に所定
のリップル幅Ｇで変動する場合には、例えば図９に示す
ように、荷電粒子線の断面の走査方向の幅Ｌをリップル
幅Ｇよりかなり大きく、例えば偶数倍等に設定すること
によって、リップルによって積算露光量にむらが生ずる
ことが防止される。また、荷電粒子線の強度分布がガウ
ス分布の場合には、上記の通りである。On the contrary, when the intensity distribution is low around the axis of symmetry in the central part and high in the peripheral part, the cross-sectional shape of the charged particle beam may be wide in the non-scanning direction. In this case, the astigmatism of the charged particle beam is corrected by the non-axisymmetric astigmatism correction coil or the like. Also, for example, in FIG.
When the intensity distribution of the charged particle beam fluctuates in the scanning direction by a predetermined ripple width G, the width L of the cross section of the charged particle beam in the scanning direction is changed to the ripple width G as shown in FIG. By setting a considerably larger value, for example, an even multiple, it is possible to prevent unevenness in the integrated exposure amount due to ripples. Moreover, when the intensity distribution of the charged particle beam is a Gaussian distribution, it is as described above.

【００２３】これに関して、そのように非走査方向の中
央部の幅が狭くなった断面の荷電粒子線を生成するに
は、例えば図１９に示すように、中央部が狭くなった開
口８０が形成されたビーム成形板（１Ｂ）を使用すれば
よい。この際に、更に２次元的な位置や回転角が補正で
きる補正板（８１）で荷電粒子線を遮断してもよい。荷
電粒子線の分布が経時変化で変化したような場合に、そ
の補正板（８１）の遮断量を制御することで、積算露光
量分布を常に均一にできる。In this regard, in order to generate a charged particle beam having a cross section in which the width of the central portion in the non-scanning direction is narrowed, an opening 80 having a narrowed central portion is formed, for example, as shown in FIG. The shaped beam forming plate (1B) may be used. At this time, the charged particle beam may be blocked by a correction plate (81) capable of further correcting the two-dimensional position and rotation angle. If the distribution of the charged particle beam changes with time, the cumulative exposure dose distribution can be made uniform by controlling the blocking amount of the correction plate (81).

【００２４】この第２の荷電粒子線転写装置において
は、マスク（Ｍ）を透過した荷電粒子線のビーム電流の
時間変化に応じてその投影手段の焦点距離、非点収差、
及び偏向器電流のすべてを補正する結像特性補正手段を
設けることが望ましい。これによって、マスクパターン
の粗密等によってビーム電流が変化しても良好な結像特
性が得られる。In the second charged particle beam transfer device, the focal length of the projection means, astigmatism, and the astigmatism of the charged particle beam passing through the mask (M) are changed with time.
Further, it is desirable to provide an image forming characteristic correcting means for correcting all of the deflector current. As a result, good imaging characteristics can be obtained even if the beam current changes due to the density of the mask pattern.

【００２５】更に、上述の本発明の第１、又は第２の荷
電粒子線転写装置においては、その走査方向に垂直な非
走査方向（Ｙ方向）にマスク（Ｍ）及び基板（Ｗ）を同
期して移動するステージ装置（９，２３）を設け、マス
ク（Ｍ）として、パターン領域がその非走査方向に対し
て、その走査手段により走査される荷電粒子線の長手方
向の幅に対応する幅の複数の視野（５１Ａ，５１Ｂ）に
分割されると共に、各隣接する２つの視野が互いに重複
する部分（３１Ａ，３１Ｂ）を有するマスクが設置され
た際に、そのステージ装置を介してマスク（Ｍ）及び基
板（Ｗ）をその非走査方向に移動しつつ、その走査手段
を介してマスク（Ｍ）上でその荷電粒子線をその走査方
向に走査することによって、マスク（Ｍ）上の各隣接す
る２つの視野の互いに重複する部分（３１Ａ，３１Ｂ）
を基板（Ｗ）上に重ねて転写することが望ましい。Further, in the above described first or second charged particle beam transfer apparatus of the present invention, the mask (M) and the substrate (W) are synchronized with each other in the non-scanning direction (Y direction) perpendicular to the scanning direction. A stage device (9, 23) that moves in a longitudinal direction is provided, and as the mask (M), the pattern region has a width corresponding to the width in the longitudinal direction of the charged particle beam scanned by the scanning means in the non-scanning direction. Of the mask (M, 51B) divided into a plurality of fields of view (51A, 51B) and having a portion (31A, 31B) in which two adjacent fields of view overlap each other, the mask (M ) And the substrate (W) in the non-scanning direction, while scanning the charged particle beam in the scanning direction on the mask (M) via the scanning means, each adjacent on the mask (M). The two fields of view Overlapping part (31A, 31B)
Is preferably transferred onto the substrate (W) in an overlapping manner.

【００２６】この場合、例えば図５に示すように、荷電
粒子線を走査することによって基板（Ｗ）上で従来方式
での境界線（５９）を跨ぐようなパターン（３７Ｗ）を
転写するものとすると、図４に示すようにその原画パタ
ーン（３７）を、マスク（Ｍ）上の隣接する視野（５１
Ａ，５１Ｂ）内の重複して転写される部分（３１Ａ，３
１Ｂ）の一方（３１Ｂ）内に形成しておく。そして、視
野（５１Ａ，５１Ｂ）内の原画パターンを基板（Ｗ）上
で部分的に重なるように対応する転写領域（５８Ａ，５
８Ｂ）に転写すると、原画パターン（３７）の像のパタ
ーン（３７Ｗ）には継ぎ目が無いか、あるいは継ぎ目を
目立たない状態にできるため、実質的につなぎ誤差を大
幅に改善できる。In this case, for example, as shown in FIG. 5, a pattern (37 W) that crosses the boundary line (59) in the conventional method is transferred on the substrate (W) by scanning the charged particle beam. Then, as shown in FIG. 4, the original image pattern (37) is converted into an adjacent visual field (51) on the mask (M).
A, 51B) overlappingly transcribed part (31A, 3B)
1B) is formed in one (31B). Then, the transfer regions (58A, 5) corresponding to the original image patterns in the visual fields (51A, 51B) are partially overlapped on the substrate (W).
8B), the pattern (37W) of the image of the original image pattern (37) has no seam, or the seam can be made inconspicuous, so that the joint error can be substantially improved.

【００２７】更に、マスク上で荷電粒子線によって走査
される一列の視野（５１Ａ）内の最もパターン密度の高
い部分のパターン密度、あるいはマスク（Ｍ）内で最も
パターン密度の高い部分のパターン密度に対応させて、
各走査毎あるいは各マスク毎に荷電粒子線の電流密度を
調整することが望ましい。このとき、コンタクトホール
層のようなパターン密度の小さい層（レイヤー）では、
電流密度を大きくし、配線層のようにパターン密度の大
きい層では電流密度を小さくして、ビーム電流が各層で
あまり差がないようにすれば、空間電荷効果による荷電
粒子線のぼけを小さくできる。更に、同じ層でも視野毎
に電流密度を調整すれば更に効果的である。Further, the pattern density of a portion having the highest pattern density in the field of view (51A) scanned by the charged particle beam on the mask or the pattern density of the portion having the highest pattern density in the mask (M) is set. Corresponding,
It is desirable to adjust the current density of the charged particle beam for each scan or each mask. At this time, in a layer (layer) having a small pattern density such as a contact hole layer,
By increasing the current density and decreasing the current density in a layer with a high pattern density such as a wiring layer so that the beam currents do not differ significantly between layers, the blur of the charged particle beam due to the space charge effect can be reduced. . Further, it is more effective if the current density is adjusted for each field even in the same layer.

【００２８】[0028]

【発明の実施の形態】以下、本発明による荷電粒子線転
写装置の第１の実施の形態につき図１〜図６を参照して
説明する。本例は、マスク上の複数のスリット状の視野
（主視野）のパターンを、順次電子線で走査してウエハ
上に転写する電子線縮小転写装置に本発明を適用したも
のである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A first embodiment of a charged particle beam transfer apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In this example, the present invention is applied to an electron beam reduction transfer apparatus that sequentially scans a plurality of slit-shaped visual fields (main visual fields) on a mask with an electron beam to transfer the patterns onto a wafer.

【００２９】図１は本例の電子線縮小転写装置の概略構
成を示し、この図１において、光学系（電子光学系）の
光軸ＡＸに垂直にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図
１の紙面に平行にＸ軸を、図１の紙面に垂直にＹ軸を取
って説明する。先ず、不図示の電子銃から放出された電
子線は、ビーム成形アパーチャ１上に照射され、ビーム
成形アパーチャ１の長方形の開口で断面形状が成形され
た電子線ＥＢは、第１コンデンサレンズ２Ａを介してク
ロスオーバ４を形成した後、第２コンデンサレンズ２Ｂ
を介して平行ビームとなってマスクＭに向かう。その
後、電子線ＥＢは前段の電磁偏向器５によってＸ方向に
沿って偏向角θだけ偏向され、後段の電磁偏向器６によ
ってＸ方向に沿って−θだけ振り戻されて、マスクＭ上
の１つのＸ方向に長い視野上に垂直に入射する。マスク
Ｍとビーム成形アパーチャ１とは共役であり、マスクＭ
上でビーム成形アパーチャ１の開口の像であるＹ方向に
長い長方形の副視野５３に電子線ＥＢが照射される。FIG. 1 shows a schematic structure of the electron beam reduction transfer apparatus of this embodiment. In FIG. 1, a plane perpendicular to the Z axis is taken along the Z axis perpendicular to the optical axis AX of the optical system (electron optical system). In the following description, the X axis is parallel to the plane of FIG. 1 and the Y axis is perpendicular to the plane of FIG. First, an electron beam emitted from an electron gun (not shown) is irradiated onto the beam shaping aperture 1, and the electron beam EB having a cross-sectional shape shaped by the rectangular opening of the beam shaping aperture 1 passes through the first condenser lens 2A. After forming the crossover 4 via the second condenser lens 2B
It becomes a parallel beam via the and goes to the mask M. After that, the electron beam EB is deflected by the deflection angle θ along the X direction by the electromagnetic deflector 5 at the front stage, and is swung back by −θ along the X direction by the electromagnetic deflector 6 at the rear stage, and the electron beam EB is moved by 1 on the mask M. Vertically incident on a long visual field in two X directions. The mask M and the beam shaping aperture 1 are conjugate, and the mask M
An electron beam EB is applied to a rectangular sub-field of view 53 which is an image of the opening of the beam shaping aperture 1 and is long in the Y direction.

【００３０】電磁偏向器５，６における電子線の偏向量
は、装置全体の動作を統轄制御する主制御系７が偏向フ
ォーカス制御部８を介して設定する。本例では、電磁偏
向器５，６に対する駆動電流は、偏向角θを用いて変化
率がθ／sin θに比例するように設定される。これによ
って、電子線ＥＢはマスクＭ上を垂直に入射する条件を
維持して、Ｘ方向に沿って一定速度で走査するようにな
り、マスクＭ及びウエハＷに対する電子線の露光量（ド
ーズ）の分布が一様になる。The deflection amount of the electron beam in the electromagnetic deflectors 5 and 6 is set by the main control system 7 which controls the operation of the entire apparatus through the deflection focus control section 8. In this example, the drive currents for the electromagnetic deflectors 5 and 6 are set so that the rate of change is proportional to θ / sin θ using the deflection angle θ. As a result, the electron beam EB maintains the condition of being vertically incident on the mask M and scans at a constant speed along the X direction, and the exposure amount (dose) of the electron beam with respect to the mask M and the wafer W is reduced. The distribution becomes uniform.

【００３１】また、電磁レンズよりなるコンデンサレン
ズ２Ａ及び２Ｂの内側にはそれぞれ導電性の円筒状の電
極３Ａ及び３Ｂが設置され、電極３Ａ及び３Ｂには偏向
フォーカス制御部８から可変の電圧が印加されている。
本例では、予めマスクＭ上のパターン密度を調べてお
き、パターン密度の小さい視野内では電子線の電流密度
を大きくし、パターン密度の大きい視野内ではその電流
密度を小さくして、各視野間でマスクＭを通過した後の
ビーム電流にあまり差がないようにして空間電荷効果に
よる電子線ＥＢのぼけを小さくしている。一方、コンデ
ンサレンズ２Ａ，２Ｂにおいても、ビーム電流が大きい
と焦点距離が長くなり、ビーム電流が小さいと焦点距離
が短くなるため、電子線の電流密度に応じて電極３Ａ，
３Ｂに印加する電圧を制御して、コンデンサレンズ２
Ａ，２Ｂの焦点距離を調整している。これによって、常
にビーム成形アパーチャ１とマスクＭとの共役関係を維
持している。Further, conductive cylindrical electrodes 3A and 3B are installed inside the condenser lenses 2A and 2B, which are electromagnetic lenses, and a variable voltage is applied from the deflection focus control unit 8 to the electrodes 3A and 3B. Has been done.
In this example, the pattern density on the mask M is investigated in advance, and the current density of the electron beam is increased in the field of view with a small pattern density, and the current density is decreased in the field of view with a high pattern density so as to reduce the distance between the fields of view. Thus, the blur of the electron beam EB due to the space charge effect is made small so that there is not much difference in the beam current after passing through the mask M. On the other hand, also in the condenser lenses 2A and 2B, when the beam current is large, the focal length becomes long, and when the beam current is small, the focal length becomes short. Therefore, the electrode 3A,
By controlling the voltage applied to 3B, the condenser lens 2
The focal lengths of A and 2B are adjusted. As a result, the conjugate relationship between the beam shaping aperture 1 and the mask M is always maintained.

【００３２】その電子線用のマスクとしては、窒化シリ
コン（ＳｉＮ）等の薄膜にて電子線の透過部を形成し、
その薄膜の表面に設けたタングステン等の薄膜を散乱部
とする所謂散乱マスク、又はシリコン製の散乱基板内に
設けた抜き穴を電子線の透過部とする所謂穴空きステン
シルマスク等が存在するが、本例のマスクＭとしては何
れのマスクでも使用できる。As a mask for the electron beam, a thin film of silicon nitride (SiN) or the like is used to form an electron beam transmitting portion,
There is a so-called scattering mask having a thin film of tungsten or the like provided on the surface of the thin film as a scattering portion, or a so-called perforated stencil mask having a hole provided in a scattering substrate made of silicon as an electron beam transmitting portion. Any mask can be used as the mask M in this example.

【００３３】図１において、マスクＭの副視野５３内の
パターンを通過した電子線ＥＢは、投影レンズ１５によ
り一度光軸ＡＸ上でクロスオーバ１７を形成した後、対
物レンズ１９を介して縮小倍率β（βは例えば１／４）
で反転縮小されて、電子線レジストが塗布されたウエハ
Ｗ上の転写領域に副視野５３内のパターンの像を形成す
る。投影レンズ１５、及び対物レンズ１９は対称磁気ダ
ブレットの条件を満たし、且つそれぞれの内部に円筒状
の導電体よりなる電極１６及び２０が配置され、主制御
系７の制御のもとで偏向フォーカス制御部２２を介し
て、電極１６及び２０に対して可変の同一の電圧が印加
されている。本例では、マスクＭ上のＸ方向での電子線
ＥＢの照射位置に応じて、電極１６及び２０に対する電
圧を同時に変化させることで、投影レンズ１５及び対物
レンズ１９よりなる投影光学系の焦点距離をダイナミッ
クに制御する。実際には、電極１６によってクロスオー
バ１７の位置が一定の位置になるように制御され、電極
２０によって投影像のフォーカス位置（結像面の位置）
が一定の位置になるように制御される。In FIG. 1, the electron beam EB which has passed through the pattern in the sub-field of view 53 of the mask M forms a crossover 17 on the optical axis AX once by the projection lens 15 and then reduces through the objective lens 19. β (β is 1/4, for example)
Then, the image of the pattern in the sub-field of view 53 is formed in the transfer area on the wafer W which has been inverted and reduced and coated with the electron beam resist. The projection lens 15 and the objective lens 19 satisfy the condition of the symmetrical magnetic doublet, and the electrodes 16 and 20 made of a cylindrical conductor are arranged inside each of them, and the deflection focus control is performed under the control of the main control system 7. The same variable voltage is applied to the electrodes 16 and 20 through the portion 22. In this example, the focal length of the projection optical system including the projection lens 15 and the objective lens 19 is changed by simultaneously changing the voltages applied to the electrodes 16 and 20 according to the irradiation position of the electron beam EB in the X direction on the mask M. Control dynamically. In practice, the electrode 16 controls the position of the crossover 17 to be a constant position, and the electrode 20 controls the focus position of the projected image (position of the image plane).
Is controlled so that it is at a fixed position.

【００３４】また、投影レンズ１５とマスクＭとの間
に、それぞれ光軸ＡＸを挟むように配置されたＸ方向に
長い１対の平板状の導電体よりなる静電偏向器１３及び
１４が配置されている。前段の静電偏向器１３は電子線
ＥＢをＹ方向に偏向し、後段の静電偏向器１４はその電
子線ＥＢを振り戻す役割を有し、静電偏向器１３，１４
における電子線の偏向量は、主制御系７が偏向フォーカ
ス制御部２２を介して設定する。Further, between the projection lens 15 and the mask M, there are arranged electrostatic deflectors 13 and 14 made of a pair of flat plate-shaped conductors which are arranged so as to sandwich the optical axis AX and are long in the X direction. Has been done. The electrostatic deflector 13 at the front stage deflects the electron beam EB in the Y direction, and the electrostatic deflector 14 at the rear stage has a role of swinging back the electron beam EB.
The deflection amount of the electron beam at is set by the main control system 7 via the deflection focus control unit 22.

【００３５】更に、図１において、クロスオーバ１７が
形成される位置を囲むように非点収差補正用の８極の電
磁偏向器１８が配置されている。電磁偏向器１８におけ
る補正量は偏向フォーカス制御部２２により設定され
る。また、対物レンズ１９とウエハＷとの間にそれぞれ
８極の２段の静電偏向器２１が配置され、静電偏向器２
１の偏向量も偏向フォーカス制御部２２により設定され
ている。静電偏向器２１によって高速にウエハＷ上での
電子線ＥＢの照射位置をＸ方向、及びＹ方向に変化させ
ることができる。本例では、マスクＭとウエハＷとはＹ
方向に同期して走査されるが、その際のマスクＭとウエ
ハＷとの間の相対振動の補正、及び投影光学系のディス
トーション等の歪の補正を行うためにその静電偏向器２
１が使用される。Further, in FIG. 1, an 8-pole electromagnetic deflector 18 for astigmatism correction is arranged so as to surround the position where the crossover 17 is formed. The correction amount in the electromagnetic deflector 18 is set by the deflection focus control unit 22. Further, two-stage electrostatic deflectors 21 each having 8 poles are arranged between the objective lens 19 and the wafer W, and the electrostatic deflector 2 is provided.
The deflection amount of 1 is also set by the deflection focus control unit 22. The electrostatic deflector 21 can rapidly change the irradiation position of the electron beam EB on the wafer W in the X direction and the Y direction. In this example, the mask M and the wafer W are Y
The scanning is performed in synchronism with the direction, but the electrostatic deflector 2 is used to correct the relative vibration between the mask M and the wafer W at that time and to correct distortion such as distortion of the projection optical system.
1 is used.

【００３６】次に、マスクＭはマスクステージ９内にＸ
Ｙ平面と平行に取り付けられ、マスクステージ９は、マ
スクベース１０に連結されたマスクステージ駆動部１２
によりＹ方向に連続移動し、Ｘ方向にステップ移動でき
るように構成されている。マスクステージ９のＸ方向は
レーザ干渉計１１Ｘで検出されて主制御系７に出力され
る。Next, the mask M is moved into the mask stage 9 by X
The mask stage 9 is mounted parallel to the Y plane, and the mask stage 9 is connected to the mask base 10 by a mask stage drive unit 12.
Is configured so that it can be continuously moved in the Y direction and can be stepwise moved in the X direction. The X direction of the mask stage 9 is detected by the laser interferometer 11X and output to the main control system 7.

【００３７】一方、ウエハＷは、可動ステージ２４に載
置された試料台２３上にＸＹ平面と平行に保持されてい
る。試料台２３は、可動ステージ２４に連結されたウエ
ハステージ駆動部２６によりＹ方向に連続移動できると
共に、Ｘ方向にステップ移動できるように構成されてい
る。試料台２３のＹ方向の位置は、レーザ干渉計２５Ｘ
で検出されて主制御系７に出力される。On the other hand, the wafer W is held on the sample table 23 mounted on the movable stage 24 in parallel with the XY plane. The sample stage 23 is configured to be continuously movable in the Y direction by the wafer stage drive unit 26 connected to the movable stage 24, and to be stepwise movable in the X direction. The position of the sample table 23 in the Y direction is the laser interferometer 25X.
Detected by and output to the main control system 7.

【００３８】図２は図１の転写装置をＸ方向に見た一部
を断面とした側面図を示し、この図２に示すように、マ
スクステージ９のＹ方向の位置及び回転角はレーザ干渉
計１１Ｙ１，１１Ｙ２で検出されて、図１の主制御系７
に出力される。同様に、試料台２３のＹ方向の位置、及
び回転角もレーザ干渉計２５Ｙ１，２５Ｙ２で検出され
て、図１の主制御系７に出力されている。FIG. 2 is a side view of the transfer device of FIG. 1 as seen in the X direction with a partial cross section. As shown in FIG. 2, the position and rotation angle of the mask stage 9 in the Y direction are determined by laser interference. The main control system 7 shown in FIG. 1 is detected by a total of 11Y1 and 11Y2.
Is output to Similarly, the position and rotation angle of the sample table 23 in the Y direction are also detected by the laser interferometers 25Y1 and 25Y2 and output to the main control system 7 in FIG.

【００３９】図１に戻り、不図示の露光データ記憶装置
より、露光対象のマスクＭのパターン構成や、ウエハＷ
上の複数の転写領域の配列の情報等の露光データが主制
御系７に供給される。この露光データに基づいて、主制
御系７は偏向フォーカス制御部８，２２を介してマスク
Ｍ上での電子線の走査速度及び転写像の焦点位置等を制
御すると共に、マスクステージ９及びウエハ側の試料台
２３の位置及び走査速度等を制御することによって、ウ
エハＷ上の各転写領域にそれぞれマスクＭの転写用のパ
ターンの縮小像を転写する。Returning to FIG. 1, the pattern configuration of the mask M to be exposed and the wafer W are read from an exposure data storage device (not shown).
Exposure data such as information on the arrangement of the plurality of transfer areas above is supplied to the main control system 7. Based on this exposure data, the main control system 7 controls the scanning speed of the electron beam on the mask M, the focal position of the transferred image, etc. via the deflection focus control units 8 and 22, and the mask stage 9 and the wafer side. The reduced image of the transfer pattern of the mask M is transferred to each transfer region on the wafer W by controlling the position of the sample table 23, the scanning speed, and the like.

【００４０】図３は、本例の電子線縮小転写装置による
転写方法の説明図であり、この図３において、マスクＭ
の転写用パターンはＹ方向に一種の桟よりなる境界領域
５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，…を挟んで、複数のＸ方向に
細長い長方形の主視野５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，…に分
割されている。これらの主視野５１Ａ，５１Ｂ，…には
それぞれウエハに転写すべきパターン形状に対応する電
子線の透過部が設けられ、境界領域５２Ａ，５２Ｂ，…
は、電子線を遮断しあるいは拡散する非パターン領域で
ある。FIG. 3 is an explanatory view of a transfer method by the electron beam reduction transfer apparatus of this example. In FIG. 3, the mask M is used.
The transfer pattern is divided into a plurality of elongated rectangular main fields of view 51A, 51B, 51C, ... In the X direction, with a boundary area 52A, 52B, 52C ,. These main fields of view 51A, 51B, ... Are respectively provided with electron beam transmitting portions corresponding to the pattern shape to be transferred onto the wafer, and boundary regions 52A, 52B ,.
Are non-patterned areas that block or diffuse electron beams.

【００４１】そして、図１の電磁偏向器５，６等を介し
てマスクＭ上の主視野５１ＡをＹ方向に覆う矩形の副視
野５３に電子線ＥＢが照射され、主視野５１Ａを通過し
た電子線ＥＢは、ウエハＷ上の１つの転写領域５５Ａ内
の矩形の露光領域５６に垂直に入射する。この状態で、
その電磁偏向器５，６を介して、マスクＭ上を電子線Ｅ
Ｂの副視野５３が順次＋Ｘ方向、及び−Ｘ方向に走査さ
れる。この際に、各主視野５１Ａ，５１Ｂ，…のＸ方向
（長手方向）の長さは、転写対象の半導体チップの１チ
ップ分の原版パターンの短辺方向の幅に等しく設定して
ある。但し、その各主視野５１Ａ，５１Ｂ，…のＸ方向
の長さをその原版パターンの短辺方向の幅より広く設定
してもよい。これによって、走査方向にはウエハＷ上で
つなぎ目が発生することがなくなり、高精度に転写が行
われる。Then, the electron beam EB is irradiated to the rectangular sub-field 53 covering the main field 51A on the mask M in the Y direction through the electromagnetic deflectors 5 and 6 shown in FIG. The line EB is vertically incident on the rectangular exposure area 56 in one transfer area 55A on the wafer W. In this state,
An electron beam E is projected on the mask M through the electromagnetic deflectors 5 and 6.
The B sub-field of view 53 is sequentially scanned in the + X direction and the −X direction. At this time, the length of each main visual field 51A, 51B, ... In the X direction (longitudinal direction) is set to be equal to the width in the short side direction of the original pattern for one chip of the semiconductor chip to be transferred. However, the length of each main visual field 51A, 51B, ... In the X direction may be set wider than the width of the original pattern in the short side direction. As a result, no seam is generated on the wafer W in the scanning direction, and the transfer is performed with high accuracy.

【００４２】ところが、このようにマスクＭ上の各主視
野５１Ａ，５１Ｂ，…の走査方向の長さを長くすると、
光軸ＡＸから離れた位置での収差が増加してしまう。そ
こで、本例では先ず、図１に示したように投影レンズ１
５及び対物レンズ１９よりなる対称磁気ダブレット方式
の軸対称の光学系を使用して、投影像の収差を光軸ＡＸ
からの半径のみの関数とする。更に、図３において、マ
スクＭ上の副視野５３のＸ方向（走査方向）の幅ｄＸを
小さく設定する。具体的に、その幅ｄＸを、それと垂直
なＹ方向の幅ｄＹに対して１／５以下となるように設定
する。これによって、副視野５３が光軸ＡＸに対して離
れた位置にあっても、副視野５３内で光軸ＡＸ側の端部
と光軸ＡＸと反対側の端部とで収差の状態は殆ど同一と
みなすことができる。従って、例えば副視野５３の中心
のＸ方向の位置に応じて収差等の補正を行うのみで、ウ
エハＷ上の露光領域５６に対して歪の無い高い解像度の
パターン像を転写できる。However, if the lengths of the main fields of view 51A, 51B, ...
Aberration increases at a position away from the optical axis AX. Therefore, in this example, first, as shown in FIG.
The aberration of the projected image is corrected by using the symmetrical magnetic doublet type axially symmetric optical system including the objective lens 19 and the objective lens 19.
It is a function of only the radius from. Further, in FIG. 3, the width dX of the sub-field of view 53 on the mask M in the X direction (scanning direction) is set to be small. Specifically, the width dX is set to be ⅕ or less of the width dY in the Y direction perpendicular to the width dX. As a result, even if the sub-field of view 53 is located at a position away from the optical axis AX, most of the aberration is present at the end on the optical axis AX side and the end on the side opposite to the optical axis AX within the sub-field of view 53. Can be considered the same. Therefore, for example, a pattern image having a high resolution without distortion can be transferred to the exposure region 56 on the wafer W by only correcting the aberration and the like according to the position of the center of the sub-field of view 53 in the X direction.

【００４３】また、その電子線ＥＢの走査と同期して、
マスクＭが−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に連続的に走査さ
れると共に、ウエハＷが＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に連
続的に走査される。その結果、マスクＭ上を軌跡５４に
沿って順次電子線ＥＢの副視野５３が＋Ｘ方向、及び−
Ｘ方向に交互に走査して、マスクＭ上の主視野５１Ａ，
５１Ｂ，…のパターンが順次、ウエハＷ上の転写領域５
５Ａ内で軌跡５７に沿ってＸ方向に細長い長方形の部分
転写領域５８Ａ，５８Ｂ，…に転写される。マスクＭの
走査方向とウエハＷの走査方向とが逆であるのは、図１
の投影レンズ１５及び対物レンズ１９によりウエハＷ上
に反転像が投影されるからである。その後、ウエハＷ上
の隣接する転写領域５５Ｂにも同様にマスクＭのパター
ンが転写される。Further, in synchronization with the scanning of the electron beam EB,
The mask M is continuously scanned in the −Y direction (or + Y direction), and the wafer W is continuously scanned in the + Y direction (or −Y direction). As a result, the sub-field of view 53 of the electron beam EB is sequentially on the mask M along the locus 54 in the + X direction, and −.
By alternately scanning in the X direction, the main field of view 51A on the mask M,
51B, ... Patterns are sequentially transferred to the transfer area 5 on the wafer W.
5A is transferred along the locus 57 in the X direction to the rectangular partial transfer regions 58A, 58B, ... The scanning direction of the mask M and the scanning direction of the wafer W are opposite to each other in FIG.
This is because the reverse image is projected on the wafer W by the projection lens 15 and the objective lens 19 of. Then, the pattern of the mask M is similarly transferred to the adjacent transfer area 55B on the wafer W.

【００４４】この際に、マスクＭ上の主視野５１Ａ，５
１Ｂ，…に対応するウエハＷ上の部分転写領域５８Ａ，
５８Ｂ，…はＹ方向に部分的に重なるように接続されて
いる（詳細後述）。このようにウエハＷ上で部分転写領
域５８Ａ，５８Ｂ，…をＹ方向に所定幅ずつ重ねて継ぎ
合わせるために、図１の２つの静電偏向器１３，１４が
使用される。ここで、マスクＭ上の主視野５１Ａ，５１
Ｂ，…のＹ方向の幅ｄＹ１（重複して転写される一方の
部分の幅を除いた値とする）、境界領域５２Ａ，５２
Ｂ，…のＹ方向の幅ｄＹ２、及びマスクＭからウエハＷ
への縮小倍率βを使用してマスクＭとウエハＷとの走査
速度の関係を求める。そのため、図２に示すように、マ
スクＭの走査速度をＶＭ、ウエハＷの走査速度をＶＷと
すると、ウエハＷ上ではほぼ境界領域５２Ａ，５２Ｂ，
…の幅分だけパターンが位置ずれされて転写されるた
め、ウエハＷの走査速度ＶＷは、マスクＭの走査速度Ｖ
Ｍに対して次のように設定される。At this time, the main visual fields 51A, 5 on the mask M are
1B, ..., Partial transfer regions 58A on the wafer W,
58B, ... Are connected so as to partially overlap in the Y direction (details will be described later). Thus, in order to overlap the partial transfer areas 58A, 58B, ... On the wafer W by a predetermined width in the Y direction and join them, the two electrostatic deflectors 13 and 14 of FIG. 1 are used. Here, the main fields of view 51A, 51 on the mask M are
B, ... Width in the Y direction dY1 (value excluding the width of one portion that is duplicately transferred), boundary regions 52A, 52
B, ... Width dY2 in the Y direction, and mask M to wafer W
The relationship of the scanning speed between the mask M and the wafer W is obtained by using the reduction ratio β to Therefore, as shown in FIG. 2, assuming that the scanning speed of the mask M is VM and the scanning speed of the wafer W is VW, almost boundary areas 52A, 52B,
Since the pattern is displaced and transferred by the width of ..., The scanning speed VW of the wafer W is the scanning speed V of the mask M.
It is set as follows for M.

【００４５】 ＶＷ＝β｛ｄＹ１／（ｄＹ１＋ｄＹ２）｝ＶＭ （１） これによって、マスクＭ上で転写されるパターンは、ほ
ぼ光軸ＡＸを横切る位置に達した各主視野５１Ａ，５１
Ｂ，…となり、ウエハＷ上の各部分転写領域毎に、投影
されるパターン像の焦点位置や投影像の歪み等の諸収差
を補正しながら転写が行われる。VW = β {dY1 / (dY1 + dY2)} VM (1) As a result, the pattern transferred on the mask M reaches the positions substantially crossing the optical axis AX.
B, ..., For each partial transfer area on the wafer W, transfer is performed while correcting various aberrations such as the focal position of the projected pattern image and distortion of the projected image.

【００４６】次に、本例の転写装置では、Ｘ方向では連
続的な走査によって転写が行われるために、つなぎ誤差
は発生しない。しかしながら、Ｘ方向に垂直なＹ方向に
対しては、つなぎ誤差が発生する恐れがある。そこで、
以下ではＹ方向でのつなぎ誤差を無視できる程度に小さ
くするか、又はそのつなぎ誤差を目立ななくする方法の
一例につき説明する。Next, in the transfer device of this example, since transfer is performed by continuous scanning in the X direction, no connection error occurs. However, a joining error may occur in the Y direction perpendicular to the X direction. Therefore,
Hereinafter, an example of a method of reducing the connection error in the Y direction to a negligible level or making the connection error inconspicuous will be described.

【００４７】ここで、本例で転写対象とするウエハ上の
回路パターンを、図５に示すような回路パターンである
とする。図５はウエハＷ上の回路パターンの拡大図であ
り、この図５において、点線の境界線５９は、従来の転
写方式での境界線、即ち図３の部分転写領域５８Ａ及び
５８ＢをＹ方向に隙間無く転写したときの境界線であ
る。なお、実際には、ウエハＷ上にはマスクＭ上のパタ
ーンの反転像が転写されるが、図５では分かり易くする
ために、正立像が転写されるものとして説明する。図５
において、境界線５９を横切るように形成されている回
路パターン３７Ｗ，３２Ｗ，６０，６１には、従来の転
写方式ではつなぎ誤差が発生する恐れがある。具体的
に、回路パターン３７Ｗは大部分は上側の部分転写領域
（従来方式での部分転写領域）にあるが、下側の部分転
写領域にも少しはみ出している。逆に回路パターン３２
Ｗは大部分は下側の部分転写領域にあるが、上側の部分
転写領域にもはみ出している。そして、回路パターン６
０は境界線５９の両側に長く延びているが、境界線５９
の近傍に折曲がり部６０ａがある。回路パターン６１も
同様に境界線５９の両側に長く延びているが、精度が必
要なのは境界線５９を横切る細い部分６１ａのみである
とする。Here, it is assumed that the circuit pattern on the wafer to be transferred in this example is a circuit pattern as shown in FIG. FIG. 5 is an enlarged view of the circuit pattern on the wafer W. In FIG. 5, the dotted boundary line 59 is the boundary line in the conventional transfer method, that is, the partial transfer areas 58A and 58B of FIG. 3 in the Y direction. It is the boundary line when the transfer is performed without a gap. In reality, an inverted image of the pattern on the mask M is transferred onto the wafer W, but in FIG. 5, an erect image is transferred for the sake of clarity. FIG.
In the circuit pattern 37W, 32W, 60, 61 formed so as to cross the boundary line 59, a connection error may occur in the conventional transfer method. Specifically, most of the circuit pattern 37W is in the upper partial transfer area (partial transfer area in the conventional method), but it is slightly out of the lower partial transfer area. Conversely, the circuit pattern 32
Most of W is in the lower partial transfer region, but it also extends to the upper partial transfer region. And the circuit pattern 6
0 extends long on both sides of the boundary line 59, but the boundary line 59
There is a bent portion 60a in the vicinity of. Similarly, the circuit pattern 61 also extends long on both sides of the boundary line 59, but it is assumed that accuracy is required only in the narrow portion 61a that crosses the boundary line 59.

【００４８】このような回路パターンに対してつなぎ誤
差を目立たなくするため、本例ではマスクＭ上の隣接す
る細長い視野のパターン内に重複して露光される部分を
設ける。図４は、本例のマスクＭ上のパターンの一部の
拡大図であり、この図４において、マスクＭ上の主視野
５１Ａ及び５１Ｂが境界領域５２Ａを挟んで配置されて
いる。このとき、主視野５１Ａ内で境界領域５２Ａに接
する所定幅の重複部３１Ａ、及び主視野５１Ｂ内で境界
部５２Ａに接する同一幅の重複部３１Ｂを設定し、重複
部３１Ａ及び３１Ｂ内のパターンをウエハＷ上で同一の
転写領域に転写するものとする。一例として、主視野５
１Ａ，５１ＢのＹ方向の幅は約２５０μｍであり、重複
領域３１Ａ，３１ＢのＹ方向の幅は約１０μｍである。
同様に、図３において、マスクＭ上の他の主視野５１
Ｂ，５１Ｃ，…においても、隣接する視野間に重複部を
設ける。In order to make the connection error inconspicuous with respect to such a circuit pattern, in this example, a portion to be exposed is provided overlappingly in the pattern of the adjacent elongated visual field on the mask M. FIG. 4 is an enlarged view of a part of the pattern on the mask M of this example. In FIG. 4, the main fields of view 51A and 51B on the mask M are arranged so as to sandwich the boundary region 52A. At this time, an overlapping portion 31A having a predetermined width in contact with the boundary region 52A in the main visual field 51A and an overlapping portion 31B having the same width in contact with the boundary portion 52A in the main visual field 51B are set, and the patterns in the overlapping portions 31A and 31B are set. The transfer is performed on the same transfer area on the wafer W. As an example, the main field of view 5
The widths of 1A and 51B in the Y direction are about 250 μm, and the widths of overlapping regions 31A and 31B in the Y direction are about 10 μm.
Similarly, in FIG. 3, another main field of view 51 on the mask M is
Also in B, 51C, ..., an overlapping part is provided between adjacent visual fields.

【００４９】この場合、図４において、電子線の照射領
域である副視野５３がマスクＭ上の主視野５１Ａを＋Ｘ
方向に走査した後、主視野５１Ｂを−Ｘ方向に走査する
ことによって、図５に示すように、ウエハＷ上では主視
野５１Ａ及び５１Ｂに対応する部分転写領域５８Ａ及び
５８Ｂが部分的に重複しており、この部分的に重複した
領域の中心線が従来の境界線５９に対応している。In this case, in FIG. 4, the sub-field of view 53, which is the electron beam irradiation region, is + X the main field of view 51A on the mask M.
5, the main field of view 51B is scanned in the −X direction, so that the partial transfer areas 58A and 58B corresponding to the main fields of view 51A and 51B partially overlap on the wafer W, as shown in FIG. The center line of this partially overlapping region corresponds to the conventional boundary line 59.

【００５０】また、図４において、マスクＭ上の主視野
５１Ａでは、図５の回路パターン３２Ｗの原画パターン
３２、回路パターン６０の折曲がり部６０ａより下の部
分３３Ｗの原画パターン３３、及び回路パターン６１の
細くなった部分６１ａまでのパターン３４Ｗの原画パタ
ーン３４が形成され、主視野５１Ｂでは、図５の回路パ
ターン６１の細くなった部分６１ａの上のパターン３５
Ｗの原画パターン３５、回路パターン６０の折曲がり部
６０ａより上のパターン３６Ｗの原画パターン３６、及
び回路パターン３７の原画パターン３７が形成されてい
る。更に、原画パターン３２，３４、及び原画パターン
３６，３７はそれぞれ重複部３１Ａ及び３１Ｂに跨って
形成されている。4, in the main field of view 51A on the mask M, the original image pattern 32 of the circuit pattern 32W in FIG. 5, the original image pattern 33 of the portion 33W below the bent portion 60a of the circuit pattern 60, and the circuit pattern. The original image pattern 34 of the pattern 34W is formed up to the narrowed portion 61a of 61, and the pattern 35 on the thinned portion 61a of the circuit pattern 61 of FIG. 5 is formed in the main field of view 51B.
An original image pattern 35 of W, an original image pattern 36 of a pattern 36W above the bent portion 60a of the circuit pattern 60, and an original image pattern 37 of a circuit pattern 37 are formed. Further, the original image patterns 32 and 34 and the original image patterns 36 and 37 are formed across the overlapping portions 31A and 31B, respectively.

【００５１】この状態でマスクＭ上で電子線を走査しな
がら図４の主視野５１Ａ及び５１Ｂの原画パターンを、
図５のウエハＷ上の部分転写領域５８Ａ及び５８Ｂに転
写すると、図５において、回路パターン３７Ｗ，３２Ｗ
はつなぎ部分が無くなる。また、パターン３３Ｗ及び３
６Ｗよりなる回路パターン６０も従来の境界線５９上で
のつなぎ誤差は無くなり、パターン３４Ｗ及び３５Ｗよ
りなる回路パターン６１も細くなった部分６１ａでのつ
なぎ誤差は無くなる。即ち、本例ではマスクＭ上の隣接
する視野内に重複部を設け、高いつなぎ精度が必要なパ
ターンをその重複部内に形成することによって、ウエハ
Ｗ上で高いつなぎ精度が必要な部分でのつなぎ誤差を実
質的に０にすることができる。While scanning the electron beam on the mask M in this state, the original image patterns of the main fields of view 51A and 51B of FIG.
When transferred to the partial transfer areas 58A and 58B on the wafer W in FIG. 5, the circuit patterns 37W and 32W in FIG.
There is no connecting part. Also, patterns 33W and 3
The circuit pattern 60 made of 6W has no connection error on the conventional boundary line 59, and the circuit pattern 61 made of the patterns 34W and 35W also has no connection error on the thinned portion 61a. That is, in this example, an overlapping portion is provided in the adjacent visual field on the mask M, and a pattern requiring a high stitching accuracy is formed in the overlapping portion, so that the stitching at a portion requiring a high stitching accuracy on the wafer W is performed. The error can be substantially zero.

【００５２】更に、例えば図５で境界線５９を横切る折
れ曲がったパターン１０３Ｗを形成したい場合、その原
版パターンを図４の２つのパターン１０１，１０２に分
割する。この場合の図５でのパターン接続部は丸で囲ん
だ部分１０４及び１０５でのみ問題となる。しかしなが
ら、このようにパターンエッジが折れ曲がっている所で
は、少しぐらいつなぎ誤差があっても目立たない。Further, for example, when it is desired to form a bent pattern 103W which crosses the boundary line 59 in FIG. 5, the original pattern is divided into two patterns 101 and 102 in FIG. In this case, the pattern connection portion in FIG. 5 becomes a problem only in the circled portions 104 and 105. However, where the pattern edge is bent in this way, even a slight connection error is not noticeable.

【００５３】最後に、本例の図１に示す投影レンズ１５
及び対物レンズ１９よりなる対称磁気ダブレット方式の
投影光学系の収差特性のシミュレーション結果の一例に
つき説明する。その前提として、図１のマスクＭの各視
野のＸ方向の長さを２０ｍｍ、マスクＭとウエハＷとの
間隔を４４８ｍｍとして、比較のためにマスクＭ上で電
子線が照射される副視野５３が２５０μｍ角である場合
の収差と、副視野５３が２５０μｍ（Ｙ方向の幅）×５
０μｍ（Ｘ方向の幅）である場合の収差とを求めた。Finally, the projection lens 15 shown in FIG. 1 of this example.
An example of the simulation result of the aberration characteristic of the symmetric magnetic doublet type projection optical system including the objective lens 19 will be described. As a premise, the length of each field of view of the mask M in FIG. 1 in the X direction is set to 20 mm, the distance between the mask M and the wafer W is set to 448 mm, and the subfield 53 on which the electron beam is irradiated on the mask M for comparison. Is 250 μm square and the sub-field of view 53 is 250 μm (width in Y direction) × 5
The aberration when 0 μm (width in the X direction) was obtained.

【００５４】図６は本例の投影光学系の収差特性のシミ
ュレーション結果を示し、この図６において、横軸は電
子線の開口半角α（ｍｒａｄ）、縦軸は収差（ｎｍ）を
示す。そして、図６に示すように、右下がりの直線３８
は回折効果による投影像のぼけ、平行な右上がりの直線
４０Ｒ及び４０Ｌは２種類のコマ収差、右上がりの直線
３９は軸上色収差、収差が一定の直線４３は倍率及び回
転の色収差をそれぞれ表している。これらの収差は、副
視野５３の大きさには関係がない。FIG. 6 shows a simulation result of the aberration characteristic of the projection optical system of this example. In FIG. 6, the horizontal axis shows the aperture half angle α (mrad) of the electron beam, and the vertical axis shows the aberration (nm). Then, as shown in FIG.
Is the blur of the projected image due to the diffraction effect, parallel straight lines 40R and 40L are two types of coma, straight line 39 is a longitudinal chromatic aberration, and straight line 43 with a constant aberration is a chromatic aberration of magnification and rotation, respectively. ing. These aberrations are not related to the size of the sub visual field 53.

【００５５】それに対して、図６において、点線の右上
がりの平行な直線４１Ｂ及び４２Ｂはそれぞれ副視野５
３が２５０μｍ角の場合の非点収差及び像面湾曲を示
し、実線の右上がりの平行な直線４１Ａ及び４２Ａはそ
れぞれ副視野５３が２５０μｍ×５０μｍの場合の非点
収差及び像面湾曲を示す。これによって、非点収差及び
像面湾曲に関しては、副視野５３を２５０μｍ×５０μ
ｍにすることによって、２５０μｍ角の場合と比べて約
１／５に改善されることが分かる。On the other hand, in FIG. 6, the straight lines 41B and 42B parallel to the upper right of the dotted line represent the sub-field of view 5 respectively.
3 shows the astigmatism and the field curvature in the case of 250 μm square, and the straight lines 41A and 42A parallel to the solid line show the astigmatism and the field curvature when the sub-field of view 53 is 250 μm × 50 μm. As a result, regarding astigmatism and field curvature, the sub-field of view 53 is set to 250 μm × 50 μm.
It can be seen that by setting m, it is improved to about 1/5 as compared with the case of 250 μm square.

【００５６】また、下に凸の点線の曲線４５Ｂ及び実線
の曲線４５Ａはそれぞれ、副視野５３が２５０μｍ角の
場合、及び２５０μｍ×５０μｍの場合の収差の合計を
表し、上に凸の点線の曲線４４Ｂ及び実線の曲線４４Ａ
はそれぞれ、副視野５３が２５０μｍ角の場合、及び２
５０μｍ×５０μｍの場合に空間電荷効果にどれだけ収
差を配分できるかを示す曲線である。ここで、収差と空
間電荷効果との合計を４５ｎｍとした場合、曲線４４Ａ
及び４４Ｂに対してそれぞれ右下がりで横軸に４５゜で
交差する接線Ａ及びＢを引き、その接点での開口半角α
をαＡ及びαＢとする。このとき、本発明者によって、
開口半角αＡ及びαＢと対応する収差との積に比例した
ビーム電流が流せることが確かめられている（例えばM.
Nakasuji,H.Shimizu,Jpn.J.Appl.Phys.1995 August,to
be published. 参照）。A downwardly convex dotted curve 45B and a solidly curved curve 45A represent the total aberrations when the sub-field of view 53 is 250 μm square and 250 μm × 50 μm, respectively, and the upwardly convex dotted curve is shown. 44B and solid curve 44A
Respectively, when the sub-field of view 53 is 250 μm square, and 2
9 is a curve showing how much aberration can be distributed to the space charge effect in the case of 50 μm × 50 μm. Here, when the total of the aberration and the space charge effect is 45 nm, the curve 44A
Draw the tangents A and B that intersect the horizontal axis at a 45 ° angle to the right and 44B, respectively.
Be αA and αB. At this time, the present inventor
It has been confirmed that a beam current proportional to the product of the aperture half-angles αA and αB and the corresponding aberration can be passed (for example, M.
Nakasuji, H.Shimizu, Jpn.J.Appl.Phys. 1995 August, to
be published.).

【００５７】図６から、副視野５３が２５０μｍ×５０
μｍの場合には、副視野５３が２５０μｍ角の場合に比
べて約４．１倍のビーム電流が得られることが分かる。
即ち、副視野５３のＸ方向の幅をＹ方向の幅の１／５に
したことによって、このように大きいビーム電流を得る
ことができる。更にそのＸ方向の幅ｄｘのＹ方向の幅ｄ
Ｙに対する比率を１／５より小さくすると、直線４２Ａ
の像面湾曲はより小さくなり、少しずつビーム電流は増
える傾向となる。From FIG. 6, the sub-field of view 53 is 250 μm × 50.
It can be seen that in the case of μm, the beam current is about 4.1 times that in the case where the sub-field of view 53 is 250 μm square.
That is, by setting the width of the sub-field of view 53 in the X direction to ⅕ of the width in the Y direction, such a large beam current can be obtained. Further, the width dx in the X direction is the width d in the Y direction.
If the ratio to Y is smaller than 1/5, a straight line 42A
The field curvature of becomes smaller, and the beam current tends to increase little by little.

【００５８】また、その比率（ｄＸ／ｄＹ）を１／５よ
り大きくすると、１ｍｒａｄ付近の実際に使用する開口
半角αで、直線４２Ａの像面湾曲が直線４３の倍率及び
回転の色収差より大きくなり、ビーム電流は急激に小さ
くなる。従って、本例では副視野５３のＸ方向の幅ｄＸ
をＹ方向の幅ｄＹの１／５とした。次に、図１におい
て、マスクＭ上を一定の幅の副視野５３で走査している
とき、副視野５３の内部に含まれるパターンの開口部の
全面積をマスク全面について予め計算しておく。このパ
ターンの開口部の全面積にビーム電流密度を掛けるとビ
ーム電流が得られる。そして、空間電荷効果によるデフ
ォーカスを補正するのに、電極１６，２０に与える電圧
とビーム電流との関係を予め求めておく。この結果、ビ
ーム電流の時間変化から電極１６，２０に与えるべき電
圧が予め分かるため、その電圧を電極１６，２０に与え
ることによって空間電荷効果によるデフォーカスは補正
できる。If the ratio (dX / dY) is made larger than ⅕, the field curvature of the straight line 42A becomes larger than the magnification and rotation chromatic aberration of the straight line 43 at the aperture half angle α around 1 mrad which is actually used. , The beam current decreases rapidly. Therefore, in this example, the width dX of the sub-field of view 53 in the X direction is
Was set to 1/5 of the width dY in the Y direction. Next, in FIG. 1, when the mask M is scanned with the sub-field 53 having a constant width, the total area of the openings of the pattern included in the sub-field 53 is calculated in advance for the entire mask. The beam current is obtained by multiplying the beam current density by the entire area of the opening of this pattern. Then, in order to correct the defocus due to the space charge effect, the relationship between the voltage applied to the electrodes 16 and 20 and the beam current is obtained in advance. As a result, since the voltage to be applied to the electrodes 16 and 20 is known in advance from the time change of the beam current, the defocus due to the space charge effect can be corrected by applying the voltage to the electrodes 16 and 20.

【００５９】次に、本発明による荷電粒子線転写装置の
第２の実施の形態につき図７〜図１９を参照して説明す
る。上記の第１の実施の形態は、電子線の断面での強度
分布の一様性が良好である場合に好適であるが、例えば
電子銃を温度制限領域で使用するような場合には、その
電子線の強度分布が変動したりすることがある。また、
電子線の強度分布は平均としては或る対称軸の周りにガ
ウス分布状であり、よりスループットを高めるために電
子線で照射する領域（視野）を広くすると、中央部と周
辺部との強度差によって積算露光量の一様性の誤差が許
容範囲を超えてしまう恐れがある。そこで、以下の第２
の実施の形態では、電子線の断面での強度分布が一様で
ない場合であっても、走査露光後の積算露光量（ドー
ズ）の一様性を高めることができる例につき説明する。
また、図７〜図１３において、図１〜図６に対応する部
分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。Next, a second embodiment of the charged particle beam transfer apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. The above-mentioned first embodiment is suitable when the uniformity of the intensity distribution in the cross section of the electron beam is good, but when the electron gun is used in the temperature limited region, for example, The intensity distribution of the electron beam may fluctuate. Also,
The intensity distribution of the electron beam has a Gaussian distribution around a certain axis of symmetry as an average, and if the region (field of view) irradiated with the electron beam is widened to increase the throughput, the intensity difference between the central part and the peripheral part Therefore, the error in the uniformity of the integrated exposure amount may exceed the allowable range. Therefore, the following second
In the embodiment, an example will be described in which the uniformity of the integrated exposure dose (dose) after scanning exposure can be enhanced even when the intensity distribution in the cross section of the electron beam is not uniform.
7 to 13, parts corresponding to those in FIGS. 1 to 6 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【００６０】図７は、この第２の実施の形態の電子線縮
小転写装置の概略構成を示し、この図７において、光学
系（電子光学系）の光軸ＡＸに垂直にＺ軸を取り、Ｚ軸
に垂直な平面内で図７の紙面に平行にＸ軸を、図７の紙
面に垂直にＹ軸を取って説明する。先ず、不図示の電子
銃から放出された電子線は、ビーム成形アパーチャ１Ａ
上に照射され、ビーム成形アパーチャ１Ａの正方形の開
口で断面形状が成形された電子線ＥＢは、第１コンデン
サレンズ２Ａを介してクロスオーバ４を形成した後、第
２コンデンサレンズ２Ｂを介して平行ビームとなってマ
スクＭに向かう。その後、電子線ＥＢは前段の電磁偏向
器５によってＸ方向に沿って偏向角θだけ偏向され、後
段の電磁偏向器６によってＸ方向に沿って−θだけ振り
戻されて、マスクＭ上の１つのＸ方向に長い視野上に垂
直に入射する。マスクＭとビーム成形アパーチャ１Ａと
は共役であり、マスクＭ上でビーム成形アパーチャ１Ａ
の開口の像である正方形の副視野５３Ａに電子線ＥＢが
照射される。FIG. 7 shows a schematic structure of the electron beam reduction transfer apparatus according to the second embodiment. In FIG. 7, the Z axis is perpendicular to the optical axis AX of the optical system (electron optical system), In the plane perpendicular to the Z axis, the X axis is parallel to the plane of FIG. 7 and the Y axis is perpendicular to the plane of FIG. First, the electron beam emitted from an electron gun (not shown) is emitted from the beam shaping aperture 1A.
The electron beam EB which is irradiated upward and whose cross-sectional shape is shaped by the square opening of the beam shaping aperture 1A forms a crossover 4 through the first condenser lens 2A, and then is parallel through the second condenser lens 2B. It becomes a beam and heads for the mask M. After that, the electron beam EB is deflected by the deflection angle θ along the X direction by the electromagnetic deflector 5 at the front stage, and is swung back by −θ along the X direction by the electromagnetic deflector 6 at the rear stage, and the electron beam EB is moved by 1 on the mask M. Vertically incident on a long visual field in two X directions. The mask M and the beam shaping aperture 1A are conjugate, and the beam shaping aperture 1A on the mask M
The electron beam EB is applied to the square sub-field of view 53A, which is an image of the aperture of.

【００６１】電磁偏向器５，６における電子線の偏向量
は、装置全体の動作を統轄制御する主制御系７が偏向フ
ォーカス制御部８を介して設定する。本例では、電磁偏
向器５，６に対する駆動電流は、偏向角θを用いて変化
率がθ／sin θに比例するように設定される。これによ
って、電子線ＥＢはマスクＭ上に垂直に入射する条件を
維持して、Ｘ方向に沿って一定速度で走査するようにな
り、マスクＭ及びウエハＷに対する電子線の露光量（ド
ーズ）の分布が一様になる。The deflection amount of the electron beam in the electromagnetic deflectors 5 and 6 is set by the main control system 7 which controls the operation of the entire apparatus through the deflection focus control section 8. In this example, the drive currents for the electromagnetic deflectors 5 and 6 are set so that the rate of change is proportional to θ / sin θ using the deflection angle θ. As a result, the electron beam EB maintains the condition of being vertically incident on the mask M and scans at a constant speed along the X direction, and the exposure amount (dose) of the electron beam with respect to the mask M and the wafer W is reduced. The distribution becomes uniform.

【００６２】また、電磁レンズよりなるコンデンサレン
ズ２Ａ及び２Ｂの内側にはそれぞれ導電性の円筒状の電
極３Ａ及び３Ｂが設置され、電極３Ａ及び３Ｂには偏向
フォーカス制御部８から可変の電圧が印加されている。
本例では、予めマスクＭ上のパターン密度を調べてお
き、パターン密度の小さい視野内では電子線の電流密度
を大きくし、パターン密度の大きい視野内ではその電流
密度を小さくして、各視野間でマスクＭを通過した後の
ビーム電流にあまり差がないようにして空間電荷効果に
よる電子線ＥＢのぼけを小さくしている。一方、コンデ
ンサレンズ２Ａ，２Ｂにおいても、ビーム電流が大きい
と焦点距離が長くなり、ビーム電流が小さいと焦点距離
が短くなるため、電子線の電流密度に応じて電極３Ａ，
３Ｂに印加する電圧を制御して、コンデンサレンズ２
Ａ，２Ｂの焦点距離を調整している。これによって、常
にビーム成形アパーチャ１ＡとマスクＭとの共役関係を
維持している。Further, conductive cylindrical electrodes 3A and 3B are installed inside the condenser lenses 2A and 2B, which are electromagnetic lenses, and a variable voltage is applied from the deflection focus control unit 8 to the electrodes 3A and 3B. Has been done.
In this example, the pattern density on the mask M is investigated in advance, and the current density of the electron beam is increased in the field of view with a small pattern density, and the current density is decreased in the field of view with a high pattern density so as to reduce the distance between the fields of view. Thus, the blur of the electron beam EB due to the space charge effect is made small so that there is not much difference in the beam current after passing through the mask M. On the other hand, also in the condenser lenses 2A and 2B, when the beam current is large, the focal length becomes long, and when the beam current is small, the focal length becomes short. Therefore, the electrode 3A,
By controlling the voltage applied to 3B, the condenser lens 2
The focal lengths of A and 2B are adjusted. As a result, the conjugate relationship between the beam shaping aperture 1A and the mask M is always maintained.

【００６３】図７において、マスクＭの副視野５３Ａ内
のパターンを通過した電子線ＥＢは、投影レンズ１５に
より一度光軸ＡＸ上でクロスオーバ１７を形成した後、
対物レンズ１９を介して縮小倍率β（βは例えば１／
４）で反転縮小されて、電子線レジストが塗布されたウ
エハＷ上の転写領域に副視野５３Ａ内のパターンの像を
形成する。投影レンズ１５、及び対物レンズ１９は対称
磁気ダブレットの条件を満たし、且つ投影レンズ１５の
内部に非軸対称の電磁偏向器７１，７２，７３が配置さ
れ、対物レンズ１９の内部にも非軸対称の電磁偏向器７
４，７５，６６が設置され、主制御系７の制御のもとで
偏向フォーカス制御部２２を介して、電磁偏向器７１〜
７６が励磁される。更に、図７において、クロスオーバ
１７が形成される位置を囲むように非点収差補正用の８
極の電磁コイル１８が配置されている。電磁コイル１８
における補正量は偏向フォーカス制御部２２により設定
される。本例では、マスクＭ上のＸ方向での電子線ＥＢ
の照射位置に応じて、電磁偏向器７１〜７３の励磁電
流、及び電磁偏向器７４〜７６の励磁電流を同時に変化
させることで、投影レンズ１５及び対物レンズ１９より
なる投影光学系の収差をダイナミックに補正する。これ
と同時に、その投影光学系のレンズ電流を変化させるこ
とによってダイナミックにフォーカス位置を調整し、電
磁コイル１８の電流を変えることによりダイナミックに
非点収差の調整を行う。In FIG. 7, the electron beam EB that has passed through the pattern in the sub-field of view 53A of the mask M forms a crossover 17 on the optical axis AX once by the projection lens 15, and
Reduction ratio β (β is, for example, 1 /
In step 4), the image of the pattern in the sub-field of view 53A is formed in the transfer region on the wafer W, which has been inverted and reduced to have the electron beam resist applied. The projection lens 15 and the objective lens 19 satisfy the condition of the symmetrical magnetic doublet, and the non-axisymmetric electromagnetic deflectors 71, 72, 73 are arranged inside the projection lens 15, and the inside of the objective lens 19 is also non-axisymmetric. Electromagnetic deflector 7
4, 75, 66 are installed, and under the control of the main control system 7, the electromagnetic deflectors 71 to 71 are operated via the deflection focus control unit 22.
76 is excited. Further, in FIG. 7, the astigmatism correction 8 is provided so as to surround the position where the crossover 17 is formed.
A pole electromagnetic coil 18 is arranged. Electromagnetic coil 18
The correction amount in is set by the deflection focus control unit 22. In this example, the electron beam EB in the X direction on the mask M
By simultaneously changing the exciting currents of the electromagnetic deflectors 71 to 73 and the exciting currents of the electromagnetic deflectors 74 to 76 according to the irradiation position of, the aberration of the projection optical system including the projection lens 15 and the objective lens 19 is dynamically changed. Correct to. At the same time, the focus position is dynamically adjusted by changing the lens current of the projection optical system, and the astigmatism is dynamically adjusted by changing the current of the electromagnetic coil 18.

【００６４】また、投影レンズ１５とマスクＭとの間
に、それぞれ光軸ＡＸを挟むように配置されたＸ方向に
長い１対の平板状の導電体よりなる静電偏向器１３及び
１４が配置されている。前段の静電偏向器１３は電子線
ＥＢをＹ方向に偏向し、後段の静電偏向器１４はその電
子線ＥＢを振り戻す役割を有し、静電偏向器１３，１４
における電子線の偏向量は、主制御系７が偏向フォーカ
ス制御部２２を介して設定する。Further, between the projection lens 15 and the mask M, electrostatic deflectors 13 and 14 made of a pair of flat plate-shaped conductors which are arranged so as to sandwich the optical axis AX and are long in the X direction are arranged. Has been done. The electrostatic deflector 13 at the front stage deflects the electron beam EB in the Y direction, and the electrostatic deflector 14 at the rear stage has a role of swinging back the electron beam EB.
The deflection amount of the electron beam at is set by the main control system 7 via the deflection focus control unit 22.

【００６５】図８は、図７の転写装置を＋Ｘ方向に見た
一部を断面とした側面図であり、この図８に示すよう
に、静電偏向器１３及び１４はそれぞれＹ方向に所定間
隔で配置された１対の平板状の導電体より構成されてい
る。図７に戻り、また、対物レンズ１９とウエハＷとの
間にそれぞれ８極の２段の静電偏向器２１が配置され、
静電偏向器２１の偏向量も偏向フォーカス制御部２２に
より設定されている。静電偏向器２１によって高速にウ
エハＷ上での電子線ＥＢの照射位置をＸ方向、及びＹ方
向に変化させることができる。本例では、マスクＭとウ
エハＷとはＹ方向に同期して走査されるが、その際のマ
スクＭとウエハＷとの間の相対振動の補正、及び投影光
学系のディストーション等の歪の補正を行うためにその
静電偏向器２１が使用される。FIG. 8 is a side view of a part of the transfer device of FIG. 7 viewed in the + X direction. As shown in FIG. 8, each of the electrostatic deflectors 13 and 14 is arranged in the Y direction. It is composed of a pair of flat conductors arranged at intervals. Returning to FIG. 7, two-stage electrostatic deflectors 21 each having 8 poles are arranged between the objective lens 19 and the wafer W,
The deflection amount of the electrostatic deflector 21 is also set by the deflection focus control unit 22. The electrostatic deflector 21 can rapidly change the irradiation position of the electron beam EB on the wafer W in the X direction and the Y direction. In this example, the mask M and the wafer W are scanned in synchronization with each other in the Y direction, but the relative vibration between the mask M and the wafer W at that time and the distortion such as the distortion of the projection optical system are corrected. The electrostatic deflector 21 is used to perform

【００６６】次に、マスクＭを移動するステージ系及び
ウエハＷを移動するステージ系の構成は、図１及び図２
に示す第１の実施の形態と同様である。即ち、マスクＭ
はマスクステージ９によってＹ方向に連続移動し、Ｘ方
向にステップ移動できるように構成され、ウエハＷは、
試料台２３に載置された状態でＹ方向に連続移動できる
と共に、Ｘ方向にステップ移動できるように構成されて
いる。Next, the configurations of the stage system for moving the mask M and the stage system for moving the wafer W are as shown in FIGS.
It is similar to the first embodiment shown in FIG. That is, the mask M
Is configured to be continuously moved in the Y direction and stepwise moved in the X direction by the mask stage 9, and the wafer W is
It is configured such that it can be continuously moved in the Y direction while being placed on the sample table 23 and can be stepwise moved in the X direction.

【００６７】図７において、不図示の露光データ記憶装
置より、露光対象のマスクＭのパターン構成や、ウエハ
Ｗ上の複数の転写領域の配列の情報等の露光データが主
制御系７に供給される。この露光データに基づいて、主
制御系７は偏向フォーカス制御部８，２２を介してマス
クＭ上での電子線の走査速度及び転写像の焦点位置等を
制御すると共に、マスクステージ９及びウエハ側の試料
台２３の位置及び走査速度等を制御することによって、
ウエハＷ上の各転写領域にそれぞれマスクＭの転写用の
パターンの縮小像を転写する。In FIG. 7, exposure data such as the pattern configuration of the mask M to be exposed and information on the arrangement of a plurality of transfer areas on the wafer W is supplied to the main control system 7 from an exposure data storage device (not shown). It Based on this exposure data, the main control system 7 controls the scanning speed of the electron beam on the mask M, the focal position of the transferred image, etc. via the deflection focus control units 8 and 22, and the mask stage 9 and the wafer side. By controlling the position and scanning speed of the sample table 23 of
A reduced image of the transfer pattern of the mask M is transferred to each transfer area on the wafer W.

【００６８】図９は、本例の電子線縮小転写装置による
転写方法の説明図であり、この図９において、マスクＭ
の転写用パターンはＹ方向に境界領域５２Ａ，５２Ｂ，
５２Ｃ，…を挟んで、複数のＸ方向に細長い長方形の主
視野５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，…に分割されている。こ
れらの主視野５１Ａ，５１Ｂ，…にはそれぞれウエハに
転写すべきパターン形状に対応する電子線の透過部が設
けられ、境界領域５２Ａ，５２Ｂ，…は、電子線を遮断
しあるいは拡散する非パターン領域である。FIG. 9 is an explanatory view of a transfer method by the electron beam reduction transfer apparatus of this example. In FIG. 9, the mask M is used.
Transfer pattern of the boundary regions 52A, 52B,
.. are divided into a plurality of rectangular main fields of view 51A, 51B, 51C ,. The main visual fields 51A, 51B, ... Are respectively provided with electron beam transmitting portions corresponding to the pattern shape to be transferred to the wafer, and the boundary regions 52A, 52B ,. Area.

【００６９】そして、図７の電磁偏向器５，６等を介し
てマスクＭ上の主視野５１ＡをＹ方向に覆う１辺の幅Ｌ
の正方形の副視野５３Ａに電子線ＥＢが照射され、主視
野５１Ａを通過した電子線ＥＢは、ウエハＷ上の１つの
転写領域５５Ａ内の正方形の露光領域５６Ａに垂直に入
射する。この状態で、電磁偏向器５，６を介して、マス
クＭ上を電子線ＥＢの副視野５３Ａが順次＋Ｘ方向、及
び−Ｘ方向に走査される。この際に、各主視野５１Ａ，
５１Ｂ，…のＸ方向（長手方向）の長さは、転写対象の
半導体チップの１チップ分の原版パターンの短辺方向の
幅に等しく設定してある。但し、その各主視野５１Ａ，
５１Ｂ，…のＸ方向の長さをその原版パターンの短辺方
向の幅より広く設定してもよい。これによって、走査方
向にはウエハＷ上でつなぎ目が発生することがなくな
り、高精度に転写が行われる。Then, the width L of one side covering the main visual field 51A on the mask M in the Y direction via the electromagnetic deflectors 5 and 6 of FIG.
The electron beam EB is irradiated on the square sub-field of view 53A of the electron beam EB, and the electron beam EB passing through the main field of view 51A is vertically incident on the square exposure region 56A in one transfer region 55A on the wafer W. In this state, the sub-field 53A of the electron beam EB is sequentially scanned on the mask M in the + X direction and the -X direction via the electromagnetic deflectors 5 and 6. At this time, each main field of view 51A,
The length in the X direction (longitudinal direction) of 51B, ... Is set equal to the width in the short side direction of the original pattern for one chip of the semiconductor chip to be transferred. However, each main field of view 51A,
The length of 51B, ... In the X direction may be set wider than the width of the original pattern in the short side direction. As a result, no seam is generated on the wafer W in the scanning direction, and the transfer is performed with high accuracy.

【００７０】ところが、このようにマスクＭ上の各主視
野５１Ａ，５１Ｂ，…の走査方向の長さを長くすると、
光軸ＡＸから離れた位置での収差が増加してしまう。そ
こで、本例では先ず、図７に示したように投影レンズ１
５及び対物レンズ１９よりなる対称磁気ダブレット方式
の軸対称の光学系に複数の電磁偏向器７１〜７６を設
け、これらの電磁偏向器７１〜７６を動作させて軸外収
差の低減を計っている。更に、図９において、マスクＭ
上の副視野５３のＸ方向（走査方向）の幅とＹ方向の幅
とは実質的に等しく設定されている。これによってビー
ム面積が最大になり、電子−電子の衝突による電子線の
ボケが最小限に抑えられ、高い解像度のパターン像を転
写できる。However, if the length of each main visual field 51A, 51B, ...
Aberration increases at a position away from the optical axis AX. Therefore, in this example, first, as shown in FIG.
A plurality of electromagnetic deflectors 71 to 76 are provided in an axially symmetric optical system of a symmetric magnetic doublet system including the objective lens 19 and the objective lens 19, and these electromagnetic deflectors 71 to 76 are operated to reduce off-axis aberrations. . Further, in FIG.
The width of the upper sub-field of view 53 in the X direction (scanning direction) and the width in the Y direction are set to be substantially equal. As a result, the beam area is maximized, the blurring of the electron beam due to electron-electron collision is minimized, and a high-resolution pattern image can be transferred.

【００７１】また、本例においても第１の実施の形態と
同様に、図９において、副視野５３Ａ（電子線ＥＢ）が
±Ｘ方向に走査されるのと同期して、マスクＭが−Ｙ方
向（又は＋Ｙ方向）に連続的に走査されると共に、ウエ
ハＷが＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に連続的に走査され
る。その結果、マスクＭ上を軌跡５４に沿って順次電子
線ＥＢの副視野５３Ａが＋Ｘ方向、及び−Ｘ方向に交互
に走査して、マスクＭ上の主視野５１Ａ，５１Ｂ，…の
パターンが順次、ウエハＷ上の転写領域５５Ａ内で軌跡
５７に沿ってＸ方向に細長い長方形の部分転写領域５８
Ａ，５８Ｂ，…に転写される。マスクＭの走査方向とウ
エハＷの走査方向とが逆であるのは、図７の投影レンズ
１５及び対物レンズ１９によりウエハＷ上に反転像が投
影されるからである。その後、ウエハＷ上の隣接する転
写領域５５Ｂにも同様にマスクＭのパターンが転写され
る。Also in this example, as in the first embodiment, in FIG. 9, the mask M is -Y in synchronization with the scanning of the sub-field of view 53A (electron beam EB) in the ± X directions. Direction (or + Y direction), the wafer W is continuously scanned in the + Y direction (or -Y direction). As a result, the sub-field of view 53A of the electron beam EB is alternately scanned on the mask M in the + X direction and the −X direction along the trajectory 54, and the patterns of the main fields of view 51A, 51B, ... , A partial transfer area 58 that is a rectangle elongated in the X direction along the locus 57 within the transfer area 55A on the wafer W.
It is transferred to A, 58B, .... The scanning direction of the mask M and the scanning direction of the wafer W are opposite to each other because a reverse image is projected on the wafer W by the projection lens 15 and the objective lens 19 in FIG. Then, the pattern of the mask M is similarly transferred to the adjacent transfer area 55B on the wafer W.

【００７２】この際に、本例においても第１の実施の形
態と同様にＹ方向のつなぎ誤差を低減するために、マス
クＭ上の主視野５１Ａ，５１Ｂ，…に対応するウエハＷ
上の部分転写領域５８Ａ，５８Ｂ，…はＹ方向に部分的
に重なるように接続されている。このようにウエハＷ上
で部分転写領域５８Ａ，５８Ｂ，…をＹ方向に所定幅ず
つ重ねて継ぎ合わせるために、図７の２つの静電偏向器
１３，１４が使用される。ここで、マスクＭ上の主視野
５１Ａ，５１Ｂ，…のＹ方向の幅ｄＹ１（重複して転写
される一方の部分の幅を除いた値とする）、境界領域５
２Ａ，５２Ｂ，…のＹ方向の幅ｄＹ２、及びマスクＭか
らウエハＷへの縮小倍率βを使用して、マスクＭの走査
速度ＶＭとウエハＷの走査速度ＶＷとの関係は（１）式
で表される。これによって、マスクＭ上で転写されるパ
ターンは、ほぼ光軸ＡＸを横切る位置に達した各主視野
５１Ａ，５１Ｂ，…となり、ウエハＷ上の各部分転写領
域毎に、投影されるパターン像の焦点位置や投影像の歪
み等の諸収差を補正しながら転写が行われる。At this time, in the present example as well, in order to reduce the connection error in the Y direction as in the first embodiment, the wafer W corresponding to the main fields of view 51A, 51B, ... On the mask M.
The upper partial transfer areas 58A, 58B, ... Are connected so as to partially overlap each other in the Y direction. Thus, in order to overlap the partial transfer areas 58A, 58B, ... On the wafer W by a predetermined width in the Y direction and join them, the two electrostatic deflectors 13 and 14 of FIG. 7 are used. Here, the width dY1 in the Y direction of the main fields of view 51A, 51B, ... On the mask M (the value is the value excluding the width of one portion that is duplicately transferred), the boundary region 5
The relationship between the scanning speed VM of the mask M and the scanning speed VW of the wafer W is expressed by the equation (1) using the width dY2 of 2A, 52B, ... In the Y direction and the reduction ratio β from the mask M to the wafer W. expressed. As a result, the pattern transferred on the mask M becomes the respective main fields of view 51A, 51B, ... Which have reached the position substantially crossing the optical axis AX, and the pattern image projected on each partial transfer region on the wafer W is Transfer is performed while correcting various aberrations such as the focal position and the distortion of the projected image.

【００７３】ここで、図９における電子線ＥＢの照射領
域である副視野５３Ａの幅Ｌの決定方法の一例につき説
明する。図１０は、図９の副視野５３Ａを含む領域の拡
大図であり、この図１０において、マスクＭ上の主視野
５１ＡのＹ方向の両端に非パターン領域７６Ａ，７７Ａ
が形成され、主視野５１Ａの非パターン領域７７Ａとそ
の上の主視野５１Ｂの非パターン領域７６Ｂとの間の領
域が周辺部より厚い桟７８Ａとなり、非パターン領域７
７Ａ，７６Ｂ及び桟７８Ａが図９の境界領域５２Ａに対
応している。その主視野５１Ａ上を軌跡５４に沿って、
電子線による一辺の幅Ｌの副視野５３ＡがＸ方向に走査
される。Here, an example of a method of determining the width L of the sub-field of view 53A which is the irradiation area of the electron beam EB in FIG. 9 will be described. 10 is an enlarged view of a region including the sub-field of view 53A of FIG. 9, and in FIG. 10, non-patterned regions 76A and 77A are provided at both ends of the main field of view 51A on the mask M in the Y direction.
Is formed, and the area between the non-patterned area 77A of the main visual field 51A and the non-patterned area 76B of the main visual field 51B above it becomes a crosspiece 78A thicker than the peripheral portion.
7A and 76B and the crosspiece 78A correspond to the boundary area 52A in FIG. On the main field of view 51A along the locus 54,
The sub-field of view 53A of one side width L by the electron beam is scanned in the X direction.

【００７４】この場合、本例の電子銃が温度制御領域で
使用されているものとすると、その電子銃からの電子線
のビーム強度Ｉはカソードの仕事関数の不均一性によっ
て細かに変動すると共に、カソードの温度むらによって
比較的大きく変動する。図１１は、そのような電子線の
ビーム強度Ｉの分布の測定結果の一例を示し、図１１の
横軸は図７のビーム成形アパーチャ１Ａ上でのＸ方向の
位置を表し、縦軸はビーム強度Ｉを表している。なお、
その横軸での長さは、ビーム成形アパーチャ１Ａからマ
スクＭへの投影倍率を用いてマスクＭ上でのＸ方向（走
査方向）の長さに換算してある。図１１において、ビー
ム強度Ｉは細かに振動すると共に、最大となる位置と最
小となる位置とのＸ方向の間隔が（これを「リップル
幅」と呼ぶ）Ｇで緩やかに変動している。そのビーム強
度Ｉの分布は、時間と共に変化しているが、通常は最大
となる位置と最小となる位置とのリップル幅Ｇはあまり
大きくは変化しない。In this case, assuming that the electron gun of this example is used in the temperature control region, the beam intensity I of the electron beam from the electron gun fluctuates finely due to the nonuniformity of the work function of the cathode. , Relatively varies depending on the temperature variation of the cathode. FIG. 11 shows an example of the measurement result of the distribution of the beam intensity I of such an electron beam. The horizontal axis of FIG. 11 represents the position in the X direction on the beam shaping aperture 1A of FIG. 7, and the vertical axis represents the beam. It represents the intensity I. In addition,
The length on the horizontal axis is converted to the length in the X direction (scanning direction) on the mask M using the projection magnification from the beam shaping aperture 1A to the mask M. In FIG. 11, the beam intensity I vibrates finely, and the interval in the X direction between the maximum position and the minimum position (which is called the “ripple width”) changes gently in G. The distribution of the beam intensity I changes with time, but normally the ripple width G between the maximum position and the minimum position does not change very much.

【００７５】そこで、本例では図１０の副視野５３Ａの
Ｘ方向の幅Ｌをそのリップル幅Ｇよりも広くしてある。
このためには、図７のビーム成形アパーチャ１Ａの開口
の幅をマスクＭ上に換算してリップル幅Ｇよりも広くす
ればよい。一例として、幅Ｌをリップル幅Ｇの計測値の
平均値の２倍、４倍等の偶数倍に設定してもよい。この
場合、走査方向（Ｘ方向）に対しては狭い範囲内では、
走査による積分効果によって露光量のむらは生じない。
また、ビーム成形アパーチャ１Ａに入射する電子線のビ
ーム強度Ｉが変動しても、そのリップル幅Ｇ以上の幅の
電子線が取り込まれているため、マスクＭ上を副視野５
３Ａが走査する過程で次第に露光量が所定の許容値を超
えて変化することもなく、ウエハＷ上での積算露光量の
分布も一様となる。Therefore, in this example, the width L of the sub visual field 53A in FIG. 10 in the X direction is made wider than its ripple width G.
For this purpose, the width of the opening of the beam shaping aperture 1A shown in FIG. As an example, the width L may be set to an even multiple such as twice or four times the average value of the measured values of the ripple width G. In this case, within a narrow range with respect to the scanning direction (X direction),
The unevenness of the exposure amount does not occur due to the integration effect of the scanning.
Further, even if the beam intensity I of the electron beam incident on the beam shaping aperture 1A varies, the electron beam having a width equal to or larger than the ripple width G thereof is captured, so that the subfield 5 on the mask M is seen.
The exposure amount does not gradually exceed the predetermined allowable value in the process of scanning by 3A, and the distribution of the integrated exposure amount on the wafer W becomes uniform.

【００７６】更に、図１０では、主視野５１Ａとマスク
Ｍの左端のエッジとの間の非パターン領域は広いため、
走査の開始時でも幅Ｌの副視野５３Ａの全体に電子線を
照射することができる。しかしながら、主視野５１Ａと
マスクＭのエッジとの間が狭いような場合には、走査の
開始時に幅Ｌの副視野５３Ａの全体に電子線を照射する
と、不要な電子線がマスク温度を不要に上昇させること
になる。そこで、図７のビーム成形アパーチャ１Ａの底
部に開口のＸ方向の幅を制限する第２のビーム成形アパ
ーチャ（不図示）を配置し、この第２のビーム成形アパ
ーチャを用いて、走査の開始時には副視野５３ＡのＸ方
向の幅を次第に広くするようにして、走査の終了時には
副視野５３ＡのＸ方向の幅を次第に狭くするようにして
もよい。これによって、主視野５１ＡとマスクＭのエッ
ジとの間を狭くすることができ、マスクＭ内により大面
積の回路パターンを配置できる。Further, in FIG. 10, since the non-pattern area between the main field of view 51A and the left edge of the mask M is wide,
Even at the start of scanning, the electron beam can be irradiated to the entire sub-field of view 53A having the width L. However, in the case where the distance between the main field of view 51A and the edge of the mask M is narrow, if the entire secondary field of view 53A of width L is irradiated with an electron beam at the start of scanning, the unnecessary electron beam does not require the mask temperature. Will be raised. Therefore, a second beam shaping aperture (not shown) for limiting the width of the opening in the X direction is arranged at the bottom of the beam shaping aperture 1A of FIG. 7, and the second beam shaping aperture is used to start scanning. The width of the sub visual field 53A in the X direction may be gradually widened, and the width of the sub visual field 53A in the X direction may be gradually narrowed at the end of scanning. As a result, the distance between the main visual field 51A and the edge of the mask M can be narrowed, and a circuit pattern having a larger area can be arranged in the mask M.

【００７７】最後に、図７及び図８に示す本例の投影レ
ンズ１５及び対物レンズ１９よりなる対称磁気ダブレッ
ト方式の投影光学系に、複数個の電磁偏向器７１〜７６
を設けた系の収差特性のシミュレーション結果の一例に
つき説明する。一例として、図７及び図８におけるマス
クＭの各主視野５１Ａ，５１Ｂ，…のＸ方向の長さを１
０ｍｍ、マスクＭとウエハＷとの間隔を５６０ｍｍとし
て、副視野５３Ａが２５０μｍ角である場合、即ち副視
野５３Ａの幅Ｌが２５０μｍである場合について収差を
計算した。Finally, a plurality of electromagnetic deflectors 71 to 76 are provided in the symmetrical magnetic doublet type projection optical system including the projection lens 15 and the objective lens 19 of this embodiment shown in FIGS.
An example of the simulation result of the aberration characteristic of the system provided with will be described. As an example, the length in the X direction of each main visual field 51A, 51B, ... Of the mask M in FIGS.
The aberration was calculated when the sub-field of view 53A was 250 μm square, that is, when the width L of the sub-field of view 53A was 250 μm, with the distance between the mask M and the wafer W being 560 mm.

【００７８】図１２は本例の投影光学系の収差特性のシ
ミュレーション結果を示し、この図１２において、横軸
は電子線の開口半角α（ｍｒａｄ）、縦軸は収差（ｎ
ｍ）を示す。そして、図１２に示すように、右上がりの
直線９８は球面収差による投影像のぼけ、平行な右上が
りの直線９０Ｒ及び９０Ｌは２種類のコマ収差、右上が
りの直線９９は軸上色収差、収差が一定の直線９３は倍
率及び回転の色収差をそれぞれ表している。これらの収
差は、副視野５３Ａの大きさが２５０μｍ角であるとし
て、図７の電磁偏向器７１〜７６を動作させた場合の収
差である。FIG. 12 shows the results of simulation of aberration characteristics of the projection optical system of this example. In FIG. 12, the horizontal axis represents the electron beam half-angle α (mrad) and the vertical axis represents the aberration (n
m). Then, as shown in FIG. 12, the upward-sloping straight line 98 blurs the projected image due to spherical aberration, the upward-sloping straight lines 90R and 90L have two types of coma aberration, and the upward-sloping straight line 99 has an axial chromatic aberration and an aberration. The straight line 93 having a constant value represents the chromatic aberration of magnification and rotation. These aberrations are aberrations when the electromagnetic deflectors 71 to 76 in FIG. 7 are operated assuming that the size of the sub-field of view 53A is 250 μm square.

【００７９】更に、右上がりの平行な直線９１及び９２
はそれぞれ非点収差及び像面湾曲を示し、僅かに下に凸
の曲線９５はこれらの収差の合計を表し、上に凸の曲線
９４は、空間電荷効果（電子−電子相互作用）にどれだ
け収差を配分できるかを示す曲線である。ここで、収差
と空間電荷効果との合計を１００ｎｍとした場合、曲線
９４に対してそれぞれ右下がりで横軸に４５゜で交差す
る接線Ｂを引き、その接点での開口半角αをαＡとす
る。このとき、本発明者によって、開口半角αＡと対応
する収差との積に比例したビーム電流を流すことができ
ることが確かめられている。Furthermore, parallel straight lines 91 and 92 that are rising to the right
Respectively indicate astigmatism and field curvature, the slightly downwardly convex curve 95 represents the sum of these aberrations, and the upwardly convex curve 94 shows how much the space charge effect (electron-electron interaction) is. It is a curve showing whether aberration can be distributed. Here, when the total of the aberration and the space charge effect is 100 nm, a tangent line B that intersects the horizontal axis at 45 ° to the lower right is drawn with respect to the curve 94, and the half aperture angle α at the contact point is defined as αA. . At this time, the inventor has confirmed that a beam current proportional to the product of the aperture half angle αA and the corresponding aberration can be passed.

【００８０】また、点線の直線９６は歪収差（値は３．
７ｎｍ）であり、これによって十分高精度のパターンを
形成できることが分かる。また、この場合の開口半角α
Ａは７．６ｍｒａｄと大きいため、電子−電子相互作用
による電子ビームのぼけも小さい。The dotted straight line 96 is a distortion aberration (value is 3.
7 nm), and it can be seen that a pattern with sufficiently high accuracy can be formed. In addition, the opening half angle α in this case
Since A is as large as 7.6 mrad, the blur of the electron beam due to the electron-electron interaction is also small.

【００８１】次に、本発明の第３の実施の形態につき図
１３〜図１７を参照して説明する。本例でも、図７及び
図８に示す電子線縮小転写装置と基本的に同じ構成の転
写装置を使用して、電子線の照射領域である副視野でマ
スクを走査して露光を行うが、本例の電子線の強度分布
はほぼガウス分布状となっている。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this example as well, the transfer device having basically the same configuration as the electron beam reduction transfer device shown in FIGS. 7 and 8 is used to perform exposure by scanning the mask in the sub-field of view which is the electron beam irradiation region. The intensity distribution of the electron beam in this example is almost Gaussian.

【００８２】図１３は、本例のマスク上で幅Ｌの正方形
の副視野５３Ｂに照射される電子線のＸ方向（走査方
向）、及びＹ方向への強度分布を示し、この図１３に示
すようにこの副視野５３Ｂ内の電子線の強度分布Ｓは、
中心でのビーム強度Ｉを１（任意単位）とすると、その
中心から最も遠い頂点でのビーム強度Ｉが０．９となる
ようなガウス分布状である。従って、この副視野５３Ｂ
を用いてステップアンドリピート方式で転写を行うと、
ウエハ上では最大積算露光量を１とすると最小積算露光
量は０．９となって、約１０％の積算露光量の不均一性
が生じることになる。FIG. 13 shows the intensity distribution in the X direction (scanning direction) and the Y direction of the electron beam with which the square sub-field 53B of width L on the mask of this example is irradiated, and is shown in FIG. As described above, the electron beam intensity distribution S in the sub-field of view 53B is
When the beam intensity I at the center is 1 (arbitrary unit), the beam intensity I is 0.9 at the vertex farthest from the center, which is a Gaussian distribution. Therefore, this sub-field of view 53B
When the transfer is performed by the step-and-repeat method using
On the wafer, if the maximum integrated exposure amount is 1, the minimum integrated exposure amount is 0.9, and the non-uniformity of the integrated exposure amount is about 10%.

【００８３】これに対して、本例では図１４（ａ）に示
すように、マスク上で副視野５３ＢをＸ方向に走査して
露光を行うため、ウエハ上でＸ方向に沿った各点での露
光量むらは生じない。但し、図１３から分かるように、
副視野５３Ｂ内での電子線のＹ方向の強度分布は平均的
に山型に変化しているため、走査露光後のウエハ上での
積算露光量Ｄは、非走査方向（Ｙ方向）に対して図１４
（ｂ）に示すように、幅Ｌの範囲内の中央部での値は
０．９７と小さくなり、最も遠いエッジ部での値は０．
９４に増加して凸の曲線状になる。従って、非走査方向
（Ｙ方向）に対する積算露光量の不均一性は約３％（＝
１００×０．０３／０．９７）に改善される。即ち、本
例のように走査露光を行うことによって、ステップアン
ドリピート方式で転写を行う場合に比べて積算露光量の
一様性の誤差（不均一性）は約１／３程度に改善される
ことになる。On the other hand, in this example, as shown in FIG. 14A, exposure is performed by scanning the sub-field 53B on the mask in the X direction, and therefore, at each point on the wafer along the X direction. Does not cause unevenness in exposure amount. However, as can be seen from FIG.
Since the intensity distribution of the electron beam in the Y direction in the sub-field of view 53B changes in a mountain shape on average, the cumulative exposure amount D on the wafer after scanning exposure is in the non-scanning direction (Y direction). Figure 14
As shown in (b), the value at the central portion within the range of the width L is as small as 0.97, and the value at the farthest edge portion is 0.
It increases to 94 and becomes a convex curved shape. Therefore, the non-uniformity of the integrated exposure amount in the non-scanning direction (Y direction) is about 3% (=
100 × 0.03 / 0.97). That is, by performing the scanning exposure as in this example, the error in the uniformity of the integrated exposure amount (nonuniformity) is improved to about 1/3 of that in the case where the transfer is performed by the step-and-repeat method. It will be.

【００８４】更に、図１４（ｂ）に示すような非走査方
向への積算露光量のむらを無くすためには、副視野５３
Ｂの幅をＹ方向の中央部で狭くすればよい。図１５は、
そのようにＹ方向の幅を中央部で狭くした副視野５３Ｃ
での電子線の強度分布を示し、この図１５において、副
視野５３Ｃは、一辺の幅Ｌの正方形から−Ｘ方向側の辺
の近傍の円弧状の領域７９を削除した形状である。電子
線の強度分布Ｉは、中央部での値を１とすると最も遠い
位置での値は０．９である。Further, in order to eliminate the unevenness of the integrated exposure amount in the non-scanning direction as shown in FIG.
The width of B may be narrowed at the center in the Y direction. FIG.
In this way, the sub-field of view 53C in which the width in the Y direction is narrowed in the central portion
In FIG. 15, the sub-field of view 53C has a shape in which an arcuate region 79 near a side on the −X direction side is deleted from a square having a width L of one side in FIG. In the intensity distribution I of the electron beam, the value at the farthest position is 0.9 when the value at the center is 1.

【００８５】その副視野５３Ｃを用いて、図１６（ａ）
に示すようにマスクをＸ方向に走査すると、Ｙ方向の中
央部での積算露光量は、図１４（ａ）の場合に比べて少
なくなる。従って、走査露光後のウエハ上での積算露光
量Ｄは、非走査方向（Ｙ方向）に対して図１６（ｂ）に
示すように、０．９４で一定となる。但し、この際の積
算露光量の基準は図１４（ｂ）での値である。即ち、本
例のように正方形の一部を除去した形状の副視野５３Ｃ
を用いて走査露光を行うことによって、正方形の副視野
５３Ｂを用いて走査露光を行う場合よりも積算露光量の
一様性を改善できることが分かる。Using the sub-field of view 53C, FIG.
When the mask is scanned in the X direction as shown in FIG. 14, the integrated exposure amount at the central portion in the Y direction becomes smaller than that in the case of FIG. Therefore, the integrated exposure amount D on the wafer after scanning exposure is constant at 0.94 as shown in FIG. 16B in the non-scanning direction (Y direction). However, the reference of the integrated exposure amount at this time is the value in FIG. That is, the sub-field of view 53C having a shape obtained by removing a part of a square as in this example
It can be seen that the uniformity of the integrated exposure amount can be improved by performing the scanning exposure using the, as compared with the case where the scanning exposure is performed by using the square sub-field of view 53B.

【００８６】図１７（ａ）は、そのような非正方形の副
視野５３Ｃを生成するためのビーム成形アパーチャ部の
構成例を示す平面図、図１７（ｂ）はその側面図であ
り、先ず図１７（ａ）に示すように、ビーム成形アパー
チャ１Ｂの中央部に２点鎖線の正方形８０Ａに対して円
弧状の凸部を設けた開口８０が形成されている。また、
図１７（ｂ）に示すように、ビーム成形アパーチャ１Ｂ
の底部に先端が円弧状の電子線遮断板８１が配置され、
この電子線遮断板８１は、回転する回転ステージ８２、
Ｘ方向に移動するＸステージ８３、及びＹ方向に移動す
るＹステージ８４を介してベース８５上に載置されてい
る。即ち、電子線遮断板８１は、ビーム成形アパーチャ
１Ｂの開口８０の底部で、回転方向、Ｘ方向、及びＹ方
向に微動できるように配置されている。FIG. 17A is a plan view showing a structural example of a beam shaping aperture portion for generating such a non-square sub-field of view 53C, and FIG. 17B is a side view thereof. As shown in FIG. 17 (a), an opening 80 is formed in the center of the beam shaping aperture 1B, in which an arcuate convex portion is provided for a two-dot chain line square 80A. Also,
As shown in FIG. 17B, the beam shaping aperture 1B
An electron beam blocking plate 81 having an arcuate tip is arranged at the bottom of
This electron beam blocking plate 81 includes a rotating stage 82 that rotates,
It is mounted on a base 85 via an X stage 83 that moves in the X direction and a Y stage 84 that moves in the Y direction. That is, the electron beam blocking plate 81 is arranged at the bottom of the opening 80 of the beam shaping aperture 1B so that it can be finely moved in the rotation direction, the X direction, and the Y direction.

【００８７】この場合、電子線遮断板８１を開口８０の
底部にかからないようにしておくことで、図１５に示す
ような正方形に対して一部が狭くなった形状の副視野５
３Ｃを生成できる。また、電子銃の経時変化等によっ
て、電子線の強度分布が初期の分布から次第に変化する
こともある。そのような場合には、その強度分布の変化
に対して、走査露光後のウエハ上での積算露光量の分布
が一様になるように、図１７（ａ）に示すように、電子
線遮断板８１で開口８０を通過した電子線の一部を遮断
するようにする。これによって、経時変化等で電子線の
強度分布が変化してもウエハ上での積算露光量の分布を
常に一様に維持できる。In this case, by setting the electron beam blocking plate 81 so as not to cover the bottom of the opening 80, the sub-field of view 5 having a partly narrowed shape with respect to the square as shown in FIG.
3C can be generated. In addition, the intensity distribution of the electron beam may gradually change from the initial distribution due to changes over time of the electron gun. In such a case, as shown in FIG. 17A, the electron beam interception is performed so that the distribution of the integrated exposure amount on the wafer after the scanning exposure becomes uniform with respect to the change of the intensity distribution. A part of the electron beam that has passed through the opening 80 is blocked by the plate 81. As a result, even if the intensity distribution of the electron beam changes due to changes with time or the like, the distribution of the integrated exposure amount on the wafer can always be maintained uniform.

【００８８】なお、電子線の照射領域である副視野５３
Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ等の基本的な形状は必ずしも正方形
にする必要はなく、長方形や円弧状等でもよい。但し、
正方形で有れば、収差が最小の状態で転写が行える。ま
た、本発明は例えばイオンビーム等を用いた荷電粒子線
転写装置にも適用できる。このように、本発明は上述の
実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範
囲で種々の構成を取り得る。Incidentally, the sub-field of view 53 which is an electron beam irradiation region.
The basic shape of A, 53B, 53C, etc. does not necessarily have to be square, but may be rectangular or arcuate. However,
If it is a square, transfer can be performed with a minimum aberration. The present invention can also be applied to a charged particle beam transfer apparatus using, for example, an ion beam. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can take various configurations without departing from the gist of the present invention.

【００８９】[0089]

【発明の効果】本発明の第１の荷電粒子線転写装置によ
れば、例えば対称磁気ダブレット方式のような軸対称の
投影手段を用いているため、発生する収差は光軸からの
距離のみの関数となる。また、マスク上を走査する荷電
粒子線の断面形状は走査方向の幅が非走査方向の幅より
狭くなっているため、マスク上での荷電粒子線の照射領
域内では収差はほぼ一定とみなすことができ、この収差
は簡単な機構で容易に補正できる。従って、マスク上の
転写用のパターンを荷電粒子線で走査することによっ
て、そのパターンを転写対象の基板上に転写する際に、
簡単な構成で収差を抑制して高精度にパターンを転写で
きる利点がある。According to the first charged particle beam transfer apparatus of the present invention, since the axially symmetric projection means such as the symmetrical magnetic doublet system is used, the generated aberration is only the distance from the optical axis. It becomes a function. Since the width of the charged particle beam scanning on the mask in the scanning direction is narrower than the width in the non-scanning direction, the aberration should be considered to be almost constant within the irradiation area of the charged particle beam on the mask. This aberration can be easily corrected with a simple mechanism. Therefore, by scanning the pattern for transfer on the mask with a charged particle beam, when the pattern is transferred onto the substrate to be transferred,
There is an advantage that the aberration can be suppressed and the pattern can be transferred with high accuracy with a simple configuration.

【００９０】この場合、走査手段により走査される荷電
粒子線の偏向角をθとしたとき、その走査手段に対する
駆動信号を、変化率がθ／sin θに比例するように設定
したときには、マスク上での荷電粒子線の走査速度が一
定になる。従って、転写対象の基板上での露光量分布を
一様にできる利点がある。また、軸対称の投影手段が、
複数の電磁レンズより構成され、これら複数の電磁レン
ズ中の少なくとも１つの電磁レンズ内に配置された実質
的に軸対称の導電性の電極と、走査手段を介して荷電粒
子線でそのマスクを走査する際に、その電極に印加する
電位を制御することによってその投影手段の焦点距離を
制御する焦点距離制御手段と、を備えたときには、マス
ク上での荷電粒子線の走査位置に応じて静電方式によっ
て、その基板上での荷電粒子線による投影像のフォーカ
ス位置を高い応答速度で補正できる利点がある。In this case, when the deflection angle of the charged particle beam scanned by the scanning means is θ, the drive signal for the scanning means is set on the mask when the change rate is set to be proportional to θ / sin θ. The scanning speed of the charged particle beam at is constant. Therefore, there is an advantage that the exposure amount distribution on the substrate to be transferred can be made uniform. Also, the axisymmetric projection means
A substantially axially symmetric conductive electrode composed of a plurality of electromagnetic lenses and arranged in at least one electromagnetic lens among the plurality of electromagnetic lenses; and the mask is scanned with a charged particle beam through a scanning means. In this case, when the focal length control means for controlling the focal length of the projection means by controlling the potential applied to the electrode is provided, electrostatic discharge is performed according to the scanning position of the charged particle beam on the mask. Depending on the method, there is an advantage that the focus position of the projected image by the charged particle beam on the substrate can be corrected at a high response speed.

【００９１】更に、そのマスクを透過した荷電粒子線の
ビーム電流の時間変化に応じてその投影手段の焦点距離
を補正する焦点距離補正手段を設けたときには、そのマ
スクのパターン密度等に応じて空間電荷効果によって投
影像のフォーカス位置が変化したときでも、そのフォー
カス位置を補正して投影光学系での合焦条件を常に満足
できる利点がある。Further, when a focal length correction means for correcting the focal length of the projection means according to the time change of the beam current of the charged particle beam which has passed through the mask is provided, the space according to the pattern density etc. of the mask is provided. Even when the focus position of the projected image changes due to the electric charge effect, there is an advantage that the focus position can be corrected and the focusing condition in the projection optical system can always be satisfied.

【００９２】次に、本発明の第２の荷電粒子線転写装置
によれば、荷電粒子線の強度分布のばらつきを走査後に
相殺あるいは低減するような断面形状を有する荷電粒子
線でマスク上を走査しているため、その荷電粒子線の強
度分布にむらがある場合でも、走査後の積算露光量のむ
らが少ない利点がある。この際に、マスクを透過した荷
電粒子線の非点収差を補正するための非軸対称の非点補
正コイル、又は偏向装置を設けた場合には、例えば対称
磁気ダブレット方式のような軸対称の投影手段に対して
非軸対称の非点補正コイル等で軸外収差を低減できるた
め、残存する収差は副視野の半径の関数となる。この変
形が一定の場合には副視野を正方形にしたとき最大の副
視野面積となる。従って、正方形のビームで走査したと
きに最大のビーム電流が得られ、スループットが最大と
なる。Next, according to the second charged particle beam transfer apparatus of the present invention, the charged particle beam having a cross-sectional shape that cancels or reduces the variation in the intensity distribution of the charged particle beam after scanning is scanned on the mask. Therefore, even if the intensity distribution of the charged particle beam is uneven, there is an advantage that the uneven exposure amount after scanning is small. At this time, when a non-axisymmetric astigmatism correction coil for correcting astigmatism of the charged particle beam transmitted through the mask or a deflecting device is provided, for example, an axisymmetric magnetic doublet system is used. Since the off-axis aberration can be reduced by an astigmatism correction coil or the like that is axisymmetric with respect to the projection means, the remaining aberration becomes a function of the radius of the sub-field of view. When this deformation is constant, the sub-field has the largest area when the sub-field is square. Therefore, the maximum beam current is obtained when scanning with a square beam, and the throughput is maximized.

【００９３】また、荷電粒子線の強度分布が前記走査方
向においてリップルを持って変動する場合に、荷電粒子
線の断面形状を、走査方向の幅がそのリップルの幅より
広くなるようにするか、あるいは、荷電粒子線の強度分
布が、中央部で高く周辺部で低い場合に、その荷電粒子
線の断面形状を、走査方向に垂直な非走査方向の中央部
が狭くなるようにしたときには、積算露光量の一様性が
改善される利点がある。When the intensity distribution of the charged particle beam fluctuates with a ripple in the scanning direction, the cross-sectional shape of the charged particle beam is set such that the width in the scanning direction is wider than the width of the ripple. Alternatively, when the intensity distribution of the charged particle beam is high in the central part and low in the peripheral part, when the cross-sectional shape of the charged particle beam is narrowed in the central part in the non-scanning direction perpendicular to the scanning direction, There is an advantage that the uniformity of the exposure dose is improved.

【００９４】また、その走査方向に垂直な非走査方向に
そのマスク及びその基板を同期して移動するステージ装
置を設け、そのマスクとして、パターン領域がその非走
査方向に対して、その走査手段により走査される荷電粒
子線の長手方向の幅に対応する幅の複数の視野に分割さ
れると共に、各隣接する２つの視野が互いに重複する部
分を有するマスクが設置された際に、そのステージ装置
を介してそのマスク及びその基板をその非走査方向に移
動しつつ、その走査手段を介してそのマスク上で荷電粒
子線をその走査方向に走査することによって、そのマス
ク上の各隣接する２つの視野の互いに重複する部分をそ
の基板上に重ねて転写する場合には、その隣接する視野
内で重複する部分に高いつなぎ精度を要するパターンを
形成しておくことによって、そのパターンを高いつなぎ
精度で転写できる利点がある。Further, a stage device is provided which moves the mask and the substrate in synchronization with each other in the non-scanning direction perpendicular to the scanning direction, and the pattern area is used as the mask in the non-scanning direction by the scanning means. When a mask is installed which is divided into a plurality of fields of view having a width corresponding to the width of the charged particle beam to be scanned in the longitudinal direction, and a mask having a portion in which each two adjacent fields of view overlap each other, the stage device is By scanning the mask and the substrate in the non-scanning direction through the scanning means with the charged particle beam in the scanning direction through the scanning means, two adjacent fields of view on the mask are obtained. In case of overlapping and transferring the overlapping parts on the substrate, a pattern that requires a high stitching accuracy should be formed in the overlapping parts in the adjacent visual fields. Accordingly, an advantage of transferring the pattern with high connection accuracy.

【００９５】また、マスクを透過した荷電粒子線のビー
ム電流の時間変化に応じてその投影手段の焦点距離、非
点収差、及び偏向器電流のすべてを補正する結像特性補
正手段を設けた場合には、マスクのパターンの粗密によ
らずに良好な結像特性が得られる。Further, in the case where the image forming characteristic correcting means for correcting all of the focal length, astigmatism, and deflector current of the projection means according to the time change of the beam current of the charged particle beam transmitted through the mask is provided. In addition, good imaging characteristics can be obtained regardless of the density of the mask pattern.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明による荷電粒子線転写装置の第１の実施
の形態の電子線縮小転写装置を示す一部を切り欠いた構
成図である。FIG. 1 is a partially cutaway configuration diagram showing an electron beam reduction transfer device of a first embodiment of a charged particle beam transfer device according to the present invention.

【図２】図１の電子線縮小転写装置をＸ方向に見たとき
の一部を切り欠いた側面図である。FIG. 2 is a partially cutaway side view of the electron beam reduction transfer apparatus of FIG. 1 when viewed in the X direction.

【図３】その第１の実施の形態における転写動作の説明
に供する斜視図である。FIG. 3 is a perspective view provided for explaining a transfer operation in the first embodiment.

【図４】その第１の実施の形態におけるマスクＭ上の隣
接する視野内のパターン配置の一例を示す拡大平面図で
ある。FIG. 4 is an enlarged plan view showing an example of the pattern arrangement in the adjacent visual field on the mask M in the first embodiment.

【図５】図４のマスクＭを使用してウエハＷ上に転写さ
れるパターンを示す拡大平面図である。5 is an enlarged plan view showing a pattern transferred onto a wafer W using the mask M of FIG.

【図６】その第１の実施の形態の対称磁気ダブレット方
式の投影光学系の収差特性の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of aberration characteristics of the projection optical system of the symmetrical magnetic doublet system of the first embodiment.

【図７】本発明の第２の実施の形態の電子線縮小転写装
置を示す一部を切り欠いた構成図である。FIG. 7 is a partially cutaway configuration diagram showing an electron beam reduction transfer apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図８】図７の電子線縮小転写装置をＸ方向に見たとき
の一部を切り欠いた側面図である。8 is a partially cutaway side view of the electron beam reduction transfer apparatus of FIG. 7 when viewed in the X direction.

【図９】その第２の実施の形態における転写動作の説明
に供する斜視図である。FIG. 9 is a perspective view provided for explaining a transfer operation in the second embodiment.

【図１０】図９の副視野５３Ａを含む領域の拡大平面図
である。10 is an enlarged plan view of a region including a sub-field of view 53A of FIG.

【図１１】電子線の強度分布の一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an example of an electron beam intensity distribution.

【図１２】その第２の実施の形態における対称磁気ダブ
レットに電磁偏向器と非点収差補正コイルとを組み合わ
せて軸外収差を低減する方式の投影光学系の収差特性の
一例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an example of aberration characteristics of a projection optical system of a method of reducing an off-axis aberration by combining an electromagnetic deflector and an astigmatism correction coil with a symmetrical magnetic doublet in the second embodiment. .

【図１３】本発明の第３の実施の形態の電子線の照射領
域（副視野５３Ｂ）の強度分布を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an intensity distribution of an electron beam irradiation region (subfield of view 53B) according to the third embodiment of the present invention.

【図１４】（ａ）はその図１３の副視野５３Ｂの走査を
示す図、（ｂ）は走査露光後のＹ方向の積算露光量の分
布を示す図である。14A is a diagram showing scanning of the sub-field of view 53B in FIG. 13, and FIG. 14B is a diagram showing a distribution of integrated exposure amounts in the Y direction after scanning exposure.

【図１５】図１３の例に対してＹ方向の中央部の幅を狭
くした副視野５３Ｃの電子線の強度分布を示す図であ
る。15 is a diagram showing the intensity distribution of an electron beam in a sub-field of view 53C in which the width of the central portion in the Y direction is narrowed compared to the example of FIG.

【図１６】（ａ）はその図１５の副視野５３Ｃの走査を
示す図、（ｂ）は走査露光後のＹ方向の積算露光量の分
布を示す図である。16A is a diagram showing scanning of the sub-field of view 53C in FIG. 15, and FIG. 16B is a diagram showing a distribution of integrated exposure amounts in the Y direction after scanning exposure.

【図１７】（ａ）は図１５の副視野５３Ｃを生成するた
めのビーム成形アパーチャ部の構成例を示す平面図、
（ｂ）は図１７（ａ）の一部を切り欠いた側面図であ
る。17 (a) is a plan view showing a configuration example of a beam shaping aperture unit for generating the sub-field of view 53C of FIG. 15,
17B is a side view in which a part of FIG. 17A is cut away.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Ｍ マスク Ｗ ウエハ １，１Ａ，１Ｂ ビーム成形アパーチャ ２Ａ，２Ｂ コンデンサレンズ ３Ａ，３Ｂ 円筒状の導電性の電極 ５，６ 電磁偏向器 ７ 主制御系 ８，２２ 偏向フォーカス制御部 １０ マスクステージ １３，１４ 静電偏向器 １５ 投影レンズ １６，２０ 円筒状の導電性の電極 １８ 非点収差補正用の８極の電磁偏向器 １９ 対物レンズ ２１ ２段の８極の静電偏向器 ２３ 試料台 ２４ 可動ステージ ５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ 主視野 ５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ 境界領域 ５３，５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ 副視野 ５５Ａ 転写領域 ５８Ａ，５８Ｂ，５８Ｃ 部分転写領域 ７１，７２，７３，７４，７５，７６ 軸外収差を低減
する電磁偏向器M mask W wafer 1, 1A, 1B beam shaping aperture 2A, 2B condenser lens 3A, 3B cylindrical conductive electrode 5,6 electromagnetic deflector 7 main control system 8,22 deflection focus control unit 10 mask stage 13,14 Electrostatic deflector 15 Projection lens 16, 20 Cylindrical conductive electrode 18 Electromagnetic deflector with 8 poles for astigmatism correction 19 Objective lens 21 Two-stage electrostatic deflector with 8 poles 23 Sample stage 24 Movable stage 51A, 51B, 51C Main field of view 52A, 52B, 52C Border area 53, 53A, 53B, 53C Subfield of view 55A Transfer area 58A, 58B, 58C Partial transfer area 71, 72, 73, 74, 75, 76 Reduce off-axis aberrations Electromagnetic deflector

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 転写用のパターンが形成されたマスクを
荷電粒子線で所定の走査方向に走査して、前記パターン
を転写対象の基板上に転写する荷電粒子線転写装置にお
いて、 前記走査方向の幅が前記走査方向に垂直な非走査方向の
幅に比べて狭い断面形状を有する荷電粒子線で前記マス
ク上を前記走査方向に走査する走査手段と、 前記マスクを透過した前記荷電粒子線を集束して前記基
板上に前記パターンの一部の像を形成する軸対称の投影
手段と、を有することを特徴とする荷電粒子線転写装
置。1. A charged particle beam transfer apparatus for scanning a mask on which a transfer pattern is formed with a charged particle beam in a predetermined scanning direction to transfer the pattern onto a transfer target substrate. Scanning means for scanning the mask in the scanning direction with a charged particle beam having a narrower width than the width in the non-scanning direction perpendicular to the scanning direction; and focusing the charged particle beam transmitted through the mask. And an axially symmetric projection unit that forms an image of a part of the pattern on the substrate. 【請求項２】 請求項１記載の荷電粒子線転写装置であ
って、 前記走査手段により走査される荷電粒子線の偏向角をθ
としたとき、前記走査手段に対する駆動信号は、変化率
がθ／sin θに比例するように設定されることを特徴と
する荷電粒子線転写装置。2. The charged particle beam transfer apparatus according to claim 1, wherein the deflection angle of the charged particle beam scanned by the scanning unit is θ.
In this case, the drive signal for the scanning means is set such that the rate of change is proportional to θ / sin θ. 【請求項３】 請求項１、又は２記載の荷電粒子線転写
装置であって、 前記軸対称の投影手段は、複数の電磁レンズより構成さ
れ、 該複数の電磁レンズ中の少なくとも１つの電磁レンズ内
に配置された実質的に軸対称の導電性の電極と、 前記走査手段を介して荷電粒子線で前記マスクを走査す
る際に、前記電極に印加する電位を制御することによっ
て前記投影手段の焦点距離を制御する焦点距離制御手段
と、を備えたことを特徴とする荷電粒子線転写装置。3. The charged particle beam transfer apparatus according to claim 1, wherein the axisymmetric projection means is composed of a plurality of electromagnetic lenses, and at least one electromagnetic lens in the plurality of electromagnetic lenses. A substantially axially symmetric conductive electrode disposed within the projection means of the projection means by controlling a potential applied to the electrode when the mask is scanned with a charged particle beam through the scanning means. A charged particle beam transfer apparatus, comprising: a focal length control unit that controls a focal length. 【請求項４】 請求項１、又は２記載の荷電粒子線転写
装置であって、 前記マスクを透過した荷電粒子線のビーム電流の時間変
化に応じて前記投影手段の焦点距離を補正する焦点距離
補正手段を設けたことを特徴とする荷電粒子線転写装
置。4. The charged particle beam transfer apparatus according to claim 1, wherein the focal length of the projection means is corrected according to a temporal change of the beam current of the charged particle beam that has passed through the mask. A charged particle beam transfer apparatus comprising a correction means. 【請求項５】 転写用のパターンが形成されたマスクを
荷電粒子線で所定の走査方向に走査して、前記パターン
を転写対象の基板上に転写する荷電粒子線転写装置にお
いて、 前記荷電粒子線の強度分布のばらつきを走査後に相殺あ
るいは低減するような断面形状を有する荷電粒子線で前
記マスク上を前記走査方向に走査する走査手段と、 前記マスクを透過した前記荷電粒子線を集束して前記基
板上に前記パターンの一部の像を形成する投影手段と、
を有することを特徴とする荷電粒子線転写装置。5. A charged particle beam transfer apparatus which scans a mask on which a transfer pattern is formed with a charged particle beam in a predetermined scanning direction to transfer the pattern onto a transfer target substrate. Scanning means for scanning the mask in the scanning direction with a charged particle beam having a cross-sectional shape that cancels or reduces the variation of the intensity distribution of the charged particle beam after passing through the mask. Projection means for forming an image of a portion of the pattern on a substrate,
A charged particle beam transfer apparatus comprising: 【請求項６】 請求項５記載の荷電粒子線転写装置であ
って、 前記マスクを透過した荷電粒子線の非点収差を補正する
ための非軸対称の非点補正コイル、又は偏向装置を設
け、 前記荷電粒子線の強度分布が前記走査方向においてリッ
プルを持って変動する場合に、 前記荷電粒子線の断面形状は、前記走査方向の幅が前記
リップルの幅より広いか、あるいは、 前記荷電粒子線の強度分布が、中央部で高く周辺部で低
い場合に、 前記荷電粒子線の断面形状は、前記走査方向に垂直な非
走査方向の中央部が狭くなっていることを特徴とする荷
電粒子線転写装置。6. The charged particle beam transfer apparatus according to claim 5, further comprising a non-axisymmetric astigmatism correction coil or a deflection device for correcting astigmatism of the charged particle beam transmitted through the mask. When the intensity distribution of the charged particle beam fluctuates with a ripple in the scanning direction, the cross-sectional shape of the charged particle beam has a width in the scanning direction wider than the width of the ripple, or the charged particles When the intensity distribution of the line is high in the central part and low in the peripheral part, the cross-sectional shape of the charged particle beam is characterized in that the central part in the non-scanning direction perpendicular to the scanning direction is narrowed. Line transfer device. 【請求項７】 請求項１、２、５、又は６記載の荷電粒
子線転写装置であって、 前記走査方向に垂直な非走査方向に前記マスク及び前記
基板を同期して移動するステージ装置を設け、 前記マスクとして、パターン領域が前記非走査方向に対
して、前記走査手段により走査される荷電粒子線の長手
方向の幅に対応する幅の複数の視野に分割されると共
に、各隣接する２つの視野が互いに重複する部分を有す
るマスクが設置された際に、 前記ステージ装置を介して前記マスク及び前記基板を前
記非走査方向に移動しつつ、前記走査手段を介して前記
マスク上で前記荷電粒子線を前記走査方向に走査するこ
とによって、 前記マスク上の各隣接する２つの視野の互いに重複する
部分を前記基板上に重ねて転写することを特徴とする荷
電粒子線転写装置。7. The charged particle beam transfer apparatus according to claim 1, 2, 5 or 6, further comprising: a stage device that moves the mask and the substrate in a non-scanning direction perpendicular to the scanning direction in synchronization. As the mask, the pattern region is divided into a plurality of fields of view having a width corresponding to the width in the longitudinal direction of the charged particle beam scanned by the scanning means in the non-scanning direction, and each adjacent two When a mask having two fields of view overlapping each other is installed, the mask and the substrate are moved in the non-scanning direction via the stage device, and the charging is performed on the mask via the scanning unit. A charged particle beam transfer apparatus characterized in that by scanning a particle beam in the scanning direction, overlapping portions of two adjacent visual fields on the mask are transferred onto the substrate in an overlapping manner. . 【請求項８】 請求項５、６、又は７記載の荷電粒子線
転写装置であって、 前記マスクを透過した荷電粒子線のビーム電流の時間変
化に応じて前記投影手段の焦点距離、非点収差、及び偏
向器電流のすべてを補正する結像特性補正手段を設けた
ことを特徴とする荷電粒子線転写装置。8. The charged particle beam transfer apparatus according to claim 5, 6 or 7, wherein the focal length and astigmatism of the projection means are changed according to the time change of the beam current of the charged particle beam that has passed through the mask. A charged particle beam transfer apparatus, which is provided with an image formation characteristic correction means for correcting all aberrations and deflector current.