JPH09330680A

JPH09330680A - 電子ビーム露光装置及び電子ビーム露光方法

Info

Publication number: JPH09330680A
Application number: JP8150983A
Authority: JP
Inventors: Masato Muraki; 真人村木; Susumu Goto; 進後藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-06-12
Filing date: 1996-06-12
Publication date: 1997-12-22
Anticipated expiration: 2016-06-12
Also published as: JP3919255B2

Abstract

(57)【要約】【課題】精度の高い結像状態補正データを用いて縮小
電子光学系の結像状態を適切に補正して、ウエハ上に所
望のパターンを描画できる電子ビーム露光装置を提供す
る。【解決手段】結像状態設定手段によって、電子ビーム
の結像状態を変更し、それぞれの状態において、前記電
子ビームを第１の格子状マーク上を変位させるとともに
前記電子検出手段によって前記第１の格子状マークから
の反射電子又は２次電子を検出し、変位量と検出結果と
の関係に関する信号に含まれる、前記格子状マークのピ
ッチによって決まる周期信号を求め、複数の前記周期信
号の強度に基づいて、前記電子ビームの結像状態を求め
る制御手段を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子ビーム露光装置
に関し、特に縮小電子光学系の結像状態検出手段を有す
る電子ビーム露光装置及び電子ビーム露光方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子ビーム露光装置では、電子ビームを
偏向し、その偏向領域内にパターンを描画している。こ
の時、電子ビームを偏向すると偏向収差によって電子ビ
ームの結像状態が劣化する為、電子ビームの偏向位置に
応じて結像状態を補正する必要がある。

【０００３】図１６(A)に従来のビームをスポット状に
して使用するポイントビーム型の電子ビーム露光装置を
示す。

【０００４】201は電子ビームを放射し、描画されるパ
ターンに応じて電子ビームの放射をon/offする電子銃、
202は、電子銃からの電子ビームをポイント状にしてウ
エハ203上に縮小投影する縮小電子光学系、204はポイン
ト状の電子ビームをウエハ上で走査させる偏向器、205
はウエハを載置して移動するXYステージ、206は、XYス
テージに固設された基準板２０７上の基準マークを電子
ビームで走査した際発生する反射電子、２次電子を検出
する検出器である。

【０００５】従来は、図１６(B)に示すような線状マー
クである基準マークSM上を電子ビームB0によって走査す
る。その時に基準マークから発生するを反射電子、２次
電子を検出器206で検出して、図１６(C)のようなマーク
信号を検出し、そのマーク信号から結像状態補正データ
を求める。そして電子ビームを偏向してパターンを描画
する際、その偏向位置に対応した結像状態補正データに
よって縮小電子光学系の特性を補正していた。

【０００６】

【発明が解決しようとしている課題】マーク信号は、図
１６(C)に示したように、信号が小さく非常に雑音が乗
っている。しかも微細なパターンを描画する為に電子ビ
ームを絞るとより信号が小さくなる。したがって、この
ようなマーク信号から得た結像状態補正データでは縮小
電子光学系を適切に補正できず、ウエハ上に所望のパタ
ーンを描画できないという問題があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来の
問題点に鑑みてなされたものであり、本願発明の電子ビ
ーム露光装置のある形態は、縮小電子光学系を介して電
子ビームを基板に照射させるとともに偏向器により該基
板上を偏向させることにより該基板を描画する電子ビー
ム露光装置において、前記基板を載置するステージと、
第１の方向に線状パターンが配列された第１の格子状マ
ークが形成され、前記ステージ上に固設された基準板
と、前記基準板上での前記電子ビームの結像状態を設定
する結像状態設定手段と、前記基準板に対して前記電子
ビームを前記光軸と直交する方向に相対的に変位させる
変位手段と、前記電子ビームを前記基準板に照射した際
発生する反射電子又は２次電子を検出する電子検出手段
と、前記結像状態設定手段によって、前記基準板での前
記電子ビームの結像状態を変更し、それぞれの状態にお
いて、前記変位手段によって前記電子ビームを前記第１
の格子状マーク上を変位させるとともに前記電子検出手
段によって前記第１の格子状マークからの反射電子又は
２次電子を検出し、前記変位手段の変位量と前記電子検
出手段の検出結果との関係に関する信号に含まれる、前
記格子状マークのピッチによって決まる周期信号を求
め、複数の前記周期信号の強度に基づいて、前記電子ビ
ームの結像状態を求める制御手段とを有することを特徴
とする。

【０００８】前記電子ビームは、前記第１の方向と直交
する方向に配列された複数の電子ビームを有することを
特徴とする。

【０００９】前記制御手段は、前記偏向器により前記電
子ビームの偏向位置を変更し、それぞれの位置において
前記電子ビームの結像状態を求めることを特徴とする。

【００１０】前記基準板には前記第１の方向と直交する
方向に線状パターンが配列された第２の格子状マークが
形成されており、前記制御手段は、前記第２の格子状マ
ークを用いて前記電子ビームの結像状態を求めることを
特徴とする。

【００１１】前記結像状態設定手段は、前記電子ビーム
の焦点位置を補正する焦点補正手段を有し、前記制御手
段は、前記基板を描画する際、求められた前記電子ビー
ムの結像状態に基づいて、前記焦点補正手段によって前
記電子ビームの焦点位置を補正することを特徴とする。

【００１２】前記結像状態設定手段は、前記電子ビーム
の非点収差を補正する非点補正手段を有し、前記制御手
段は、前記基板を描画する際、求められた前記電子ビー
ムの結像状態に基づいて、前記非点補正手段によって前
記電子ビームの非点収差を補正することを特徴とする。

【００１３】本発明の電子ビーム露光方法のある形態
は、縮小電子光学系を介して電子ビームを基板に照射さ
せるとともに偏向器により該基板上を偏向させることに
より該基板を描画する電子ビーム露光方法において、第
１の方向に線状パターンが配列された第１の格子状マー
クが形成された基準板上での前記電子ビームの結像状態
を設定する結像状態設定段階と、前記基準板に対して前
記電子ビームを前記光軸と直交する方向に相対的に変位
させる変位段階と、前記結像状態設定段階によって、前
記基準板での前記電子ビームの結像状態を変更し、それ
ぞれの状態において、前記変位段階によって前記電子ビ
ームを前記第１の格子状マーク上を変位させるとともに
前記電子ビームを前記基準板に照射した際発生する反射
電子又は２次電子を検出し、前記電子ビームの変位量と
検出された電子量との関係に関する信号に含まれる、前
記格子状マークのピッチによって決まる周期信号を求
め、複数の前記周期信号の強度に基づいて、前記電子ビ
ームの結像状態を求める段階とを有することを特徴とす
る。

【００１４】前記電子ビームは、前記第１の方向と直交
する方向に配列された複数の電子ビームを有することを
特徴とする。

【００１５】前記偏向器により前記電子ビームの偏向位
置を変更し、それぞれの位置において前記電子ビームの
結像状態を求める段階を有することを特徴とする。

【００１６】前記基準板には前記第１の方向と直交する
方向に線状パターンが配列された第２の格子状マークが
形成されており、前記第２の格子状マークを用いて前記
電子ビームの結像状態を求める段階を有することを特徴
とする。

【００１７】前記電子ビームの焦点位置を補正する焦点
補正手段を有し、前記電子ビームを前記偏向器で偏向し
て前記基板を描画する際、前記複数の偏向位置で求めた
前記電子ビームの結像状態に基づいて、前記焦点補正手
段によって前記電子ビームの焦点位置を補正する段階を
有する。

【００１８】前記電子ビームの非点収差を補正する非点
補正手段を有し、前記電子ビームを前記偏向器で偏向し
て前記基板を描画する際、前記複数の偏向位置で求めた
前記電子ビームの結像状態に基づいて、前記非点補正手
段によって前記電子ビームの非点収差を補正する段階を
有することを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】

〔電子ビーム露光装置の構成要素説明〕図１は本発明に
係る電子ビーム露光装置の要部概略図である。

【００２０】図１において、１は、カソード1ａ、グリ
ッド1b、アノード1cよりなる電子銃であって、カソード
1aから放射された電子はグリッド1b、アノード1cの間で
クロスオーバ像を形成する（以下、これらのクロスオー
バ像を光源と記す）。

【００２１】この光源から放射される電子は、その前側
焦点位置が前記光源位置にあるコンデンサーレンズ２に
よって略平行の電子ビームとなる。略平行な電子ビーム
は、要素電子光学系アレイ3に入射する。要素電子光学
系アレイ3は、ブランキング電極と開口と電子レンズで
構成される要素電子光学系が光軸AXに直交する方向に複
数配列されて形成されたものである。要素電子光学系ア
レイ3の詳細については後述する。

【００２２】要素電子光学系アレイ3は、光源の中間像
を複数形成し、各中間像は後述する縮小電子光学系4に
よって縮小投影され、ウエハ5上に光源像を形成する。

【００２３】その際、ウエハ5上の光源像の間隔が光源
像の大きさの整数倍になるように、要素電子光学系アレ
イ3の各要素は設定されている。更に、要素電子光学系
アレイ3は、各中間像の光軸方向の位置を縮小電子光学
系4の像面湾曲に応じて異ならせるとともに、各中間像
が縮小電子光学系4よってウエハ5に縮小投影される際に
発生する収差を予め補正している。

【００２４】縮小電子光学系4は、第１投影レンズ41(4
3)と第２投影レンズ42(44)とからなる対称磁気タブレッ
トで構成される。第１投影レンズ41(43)の焦点距離をf
1、第２投影レンズ42(44)の焦点距離をf2とすると、こ
の２つのレンズ間距離はf1+f2になっている。光軸上AX
の物点は第１投影レンズ41(43)の焦点位置にあり、その
像点は第２投影レンズ42(44)の焦点に結ぶ。この像は-f
2/f1に縮小される。また、２つのレンズ磁界が互いに逆
方向に作用する様に決定されているので、理論上は、球
面収差、等方性非点収差、等方性コマ収差、像面湾曲収
差、軸上色収差の５つの収差を除いて他のザイデル収差
および回転と倍率に関する色収差が打ち消される。

【００２５】6は、要素電子光学系アレイ3からの複数の
電子ビームを偏向させて、複数の光源像をウエハ5上で
X,Y方向に略同一の変位量だけ変位させる偏向器であ
る。偏向器6は、図示はされていないが、偏向幅が広い
場合に用いられる主偏向器と偏向幅が狭い場合に用いら
れる副偏向器で構成されていて、主偏向器は電磁型偏向
器で、副偏向器は静電型偏向器である。

【００２６】7は偏向器6を作動させた際に発生する偏向
収差により光源像のフォーカス位置のずれを補正するダ
イナミックフォーカスコイルであり、8は、ダイナミッ
クフォーカスコイル7と同様に、偏向により発生する偏
向収差の非点収差を補正するダイナミックスティグコイ
ルである。

【００２７】9は、要素電子光学系アレイ3からの電子ビ
ームが、ウエハ5上に形成された位置合わせマークもし
くはステージ基準板13上のマークを照射した際に生じる
反射電子又は２次電子を検出する反射電子検出器であ
る。

【００２８】10は、Ｘ及びＹ方向にのびる２つのシング
ルナイフエッジを有するファラデーカップで要素電子光
学系からの電子ビームが形成する光源像の電荷量を検出
する。

【００２９】11は、ウエハを載置し、光軸AX(Ｚ軸）方
向とＺ軸回りの回転方向に移動可能なθ-Ｚステージで
あって、前述したステージ基準板13とファラデーカップ
10が固設されている。

【００３０】12は、θ-Ｚステージを載置し、光軸AX(Ｚ
軸）と直交するＸＹ方向に移動可能なＸＹステージであ
る。

【００３１】次に、図２を用いて要素電子光学系アレイ
3について説明する。

【００３２】要素電子光学系アレイ3は、複数の要素電
子光学系をグループ（サブアレイ）とし、そのサブアレ
イが複数形成されている。そして、本実施例では７つの
サブアレイA〜Gが形成されている。各サブアレイは、複
数の要素電子光学系が２次元的に配列されている。そし
て、本実施例の各サブアレイではD(1,1)〜D(5,5)のよう
に２５個の要素電子光学系が形成されていて、各要素電
子光学系は縮小電子光学系4を介してウエハ上にはX方向
もY方向もピッチPb（μm)の間隔で配列する光源像を形
成する。

【００３３】各要素電子光学系の断面図を図３に示す。

【００３４】図３において、301は一対の電極で構成さ
れ、偏向機能を有するブランキング電極であり、302
は、透過する電子ビームの形状を規定する開口(AP)を有
する基板で他の要素電子光学系と共通である。その上に
ブランキング電極301と電極をon/offするための配線(W)
が形成されている。303は、３つの開口電極で構成さ
れ、上下の電極を加速電位V0と同じにし、中間の電極を
別の電位V1またはV2に保った収斂機能を有するユニポテ
ンシャルレンズ303a、303bの２つを用いた電子レンズで
ある。

【００３５】ユニポテンシャルレンズ303aの上、中、下
の電極及びユニポテンシャルレンズ303bの上、下の電極
の形状は図４(A)に示すような形状であり、ユニポテン
シャルレンズ303a、303bの上下電極は、後述する焦点・
非点制御回路１によって全ての要素電子光学系において
共通の電位に設定している。

【００３６】ユニポテンシャルレンズ303aの中間電極
は、焦点・非点制御回路１によって要素電子光学系毎に
電位が設定出来る為、ユニポテンシャルレンズ303aの焦
点距離が要素電子光学系毎に設定できる。

【００３７】また、ユニポテンシャルレンズ303bの中間
電極は、図４(B)に示すような４つの電極で構成され、
焦点・非点制御回路によって各電極の電位が個別に設定
でき、要素電子光学系毎にも個別設定出来るため、ユニ
ポテンシャルレンズ303bは直交する断面において焦点距
離が異なるようにでき、かつ要素電子光学系毎にも個別
に設定出来る。

【００３８】その結果、要素電子光学系の中間電極の電
位をそれぞれ制御することによって、要素電子光学系の
電子光学特性（中間像形成位置、非点収差）を制御する
ことができる。

【００３９】コンデンサーレンズ2で略平行にされた電
子ビームは、ブランキング電極301と開口(AP)を介し、
電子レンズ303によって、光源の中間像を形成する。こ
の時、ブランキング電極301の電極間に電界をかけてい
ないと電子ビーム束305の様に偏向されない。一方、ブ
ランキング電極301の電極間に電界をかけると電子ビー
ム束306の様にに偏向される。すると、電子光束305と電
子ビーム束306は、縮小電子光学系4の物体面で互いに異
なる角度分布を有するので、縮小電子光学系4の瞳位置
（図１のP面上)では電子ビーム束305と電子ビーム束306
は互いに異なる領域に入射される。したがって、電子ビ
ーム束305だけを透過させるブランキング開口BAを縮小
電子光学系の瞳位置（図１のP面上)に設けてある。

【００４０】また、各要素電子光学系は、それぞれが形
成する中間像が縮小電子光学系4によって被露光面に縮
小投影される際に発生する像面湾曲・非点収差を補正す
るために、各要素電子光学系の２つの中間電極の電位を
個別に設定して、各要素電子光学系の電子光学特性（中
間像形成位置、非点収差）を異ならしめている。ただ
し、本実施例では、中間電極と焦点・非点制御回路１と
の配線を減らす為に同一サブアレイ内の要素電子光学系
は同一の電子光学特性にしてあり、要素電子光学系の電
子光学特性（中間像形成位置、非点収差）をサブアレイ
毎に制御している。

【００４１】さらに、複数の中間像が縮小電子光学系4
によって被露光面に縮小投影される際に発生する歪曲収
差を補正するために、縮小電子光学系4の歪曲特性を予
め知り、それに基づいて、縮小電子光学系4の光軸と直
交する方向の各要素電子光学系の位置を設定している。

【００４２】次に本実施例のシステム構成図を図５に示
す。

【００４３】ブランキング制御回路14は、要素電子光学
アレイ3の各要素電子光学系のブランキング電極のon/of
fを個別に制御する制御回路、焦点・非点制御回路１（1
5）は、要素電子光学アレイ3の各要素電子光学系の電子
光学特性（中間像形成位置、非点収差）を個別に制御す
る制御回路である。

【００４４】焦点・非点制御回路２（16）は、ダイナミ
ックスティグコイル8及びダイナミックフォーカスコイ
ル7を制御して縮小電子光学系4の焦点位置、非点収差を
制御する制御回路で、偏向制御回路17は偏向器6を制御
する制御回路、倍率調整回路18は、縮小電子光学系4の
倍率を調整する制御回路、光学特性回路19は、縮小電子
光学系4を構成する電磁レンズの励磁電流を変化させ回
転収差や光軸を調整する制御回路である。

【００４５】ステージ駆動制御回路20は、θ-Zステージ
を駆動制御し、かつＸＹステージ12の位置を検出するレ
ーザ干渉計21と共同してＸＹステージ12を駆動制御する
制御回路である。

【００４６】制御系22は、描画パターンに関する情報が
記憶されたメモリ23からのデータに基づく露光及び位置
合わせの為に上記複数の制御回路および反射電子検出器
9・ファラデーカップ10を同期して制御する。制御系22
は、インターフェース24を介して電子ビーム露光装置全
体をコントロールするCPU25によって制御されている。

【００４７】（動作の説明）図５を用いて本実施例の電
子ビーム露光装置の動作について説明する。

【００４８】露光装置のウエハ露光に先立ち、CPU25
は、インターフェース24を介して制御系22に「キャリブ
レーション」を命令すると、制御系22は下記のステップ
を実行する。

【００４９】図６に示すように、ステージ基準板13に
は、偏向器6の主偏向器による偏向領域の中心を(0,0)と
し９個のマトリックスに分割した時の各マトリックスの
位置に対応した位置に、マークMが形成されている。マ
ークMは、線状パターンがＸ方向に配列された格子状マ
ークMXと、線状パターンがＹ方向に配列された格子状マ
ークMYとで構成されている。どちらの格子状マークもそ
のピッチはPm(μm）である。

【００５０】図２に示した要素電子光学系アレイ3の中
心にある要素電子光学系D(3,3)からの電子ビームが偏向
を受けないでウエハに照射する位置をビーム基準位置と
すると、制御系22はステージ駆動制御回路20に命令し
て、ＸＹステージ12を移動させ、ステージ基準板13のマ
ークM(0,0)の中心を、ビーム基準位置に位置づけさせ
る。

【００５１】そして、制御系22はブランキング制御回路
14と偏向制御回路17に命令し、偏向器6の主偏向器によ
って要素電子光学系D(3,3）からの電子ビームB0と、要
素電子光学系D(3,3）に対しＹ方向に配列された要素電
子光学系D(2,3）、D(4,3）からのそれぞれの電子ビーム
BX1,BX2の３本の電子ビームをマークM(1,1)の位置に偏
向する。そして、３本の電子ビームをマークM(1,1)のマ
ークMX上を図６(B)のようにＸ方向に走査させ、各電子
ビームに対応した格子状マークからの反射電子又は２次
電子を合成して同時に反射電子検出器9によって検出さ
せ、制御系22に取り込む。そのマーク信号を図７に示
す。

【００５２】そして制御系22は、偏向量に対応した検出
電子量の信号であるマーク信号（離散的信号列）を記憶
する（この離散的電気信号のサンプリング間隔Ls(μm）
は偏向器6の分解能で定められる）。

【００５３】この時、各電子ビームの起点位置（図中白
丸）は、互いにＸ方向に関し同じ位置を満足している。
その結果、各電子ビームの起点位置とそれに対応する走
査する格子状マークとの位置関係は、全ての電子ビーム
において同じであるため、各電子ビームにおける偏向量
と検出される電子量との関係のマーク信号は略同一とな
留。また、合成された信号も略同一であり、平均化効果
により電子ビーム１本の時より雑音が低減し、信号も大
きい。また、この離散的信号は、後述するようにフーリ
エ変換され、電子ビームのぼけ（結像状態）を検知す
る。その処理を容易にする為に、走査幅2Ldは、2Ld=M×
Pm(Mは正の整数)と2Ld=N×Ls(Nは正の整数,M<N)を満足
するように設定されている。

【００５４】制御系22は、得られた離散的電気信号列S
(x)を離散的フーリエ変換によって空間周波数領域の信
号に変換し、格子状マークのピッチで決まる周波数（1/
Pm)のフーリエ係数を演算する。

【００５５】その手法は公知のもであり、サンプリング
周波数1/2Ldを１に正規化したとき、前述より1/Pm=M/2L
dを満足するので格子状マークのピッチで決まる周期的
信号の空間周波数はMとなり、その空間周波数Mの複素フ
ーリエ係数X(M)は、 X(M)=ΣS(n×Ls)e^{-j2π(M/N)(n×Ls)} （ただし、jは虚数単位）となる。またこの時の周期的
信号の強度E(M)、位相Θ(M)はそれぞれ E(M)=( (Re(X(M))² + (Im(X(M))² ) Θ(M)=tan -1 (Im(X(M))/(Re(X(M))) （ただし、Re(X(M))、Im(X(M))は各々、複素数X(k)の実
部、虚部を表す）と表すことができる。

【００５６】上記の手法で得られた周波数1/Pmの周期信
号の強度E(M)は、電子ビームのぼけが大きい場合はその
値が小さく、電子ビームのぼけが小さい場合はその値は
大きい。制御系22は、電子ビームのぼけを表す強度E(M)
を記憶する。

【００５７】また、制御系22はブランキング制御回路14
と偏向制御回路17に命令し、偏向器6の主偏向器によっ
て、要素電子光学系D(3,3）からの電子ビームB0と、要
素電子光学系D(3,3）に対しＸ方向に配列された要素電
子光学系D(3,2）、D(3,4）からのそれぞれの電子ビーム
BY1,BY2の３本電子ビームをマークM(1,1)の位置に偏向
する。そして、３本の電子ビームをマークM(1,1)のマー
クMY上を図６(C)のようにＹ方向に走査させ、各電子ビ
ームに対応した格子状マークからの反射電子又は２次電
子を合成して同時に反射電子検出器9によって検出さ
せ、制御系22に取り込む。そして偏向量に対応した検出
電子量の信号であるマーク信号（離散的信号列）を記憶
し、記憶された離散的信号列S(x)を離散的フーリエ変換
によって空間周波数領域の信号に変換し、格子状マーク
のピッチで決まる周波数（1/Pm)の強度E(M)を記憶す
る。

【００５８】次に焦点・非点制御回路2（16）に命じ、
ダイナミックスティグコイル8の設定を変え（動的非点
補正データの変更）、再び電子ビームでマークM(1,1)上
を走査し、同様にマークMXを用いた時の強度E(M)とマー
クMYを用いた時の強度E(M)を求め記憶する。この作業を
繰り返して、図８に示すような、ダイナミックスティグ
コイル8の非点設定量とマークMXを用いた時の強度E(M)
との関係と、ダイナミックスティグコイル8の非点設定
量とマークMYを用いた時の強度E(M)との関係とを得る。
そして、マークMXを用いた時の強度E(M)とマークMYを用
いた時の強度E(M)とが一致する時の動的非点補正データ
を求める。これにより、マークM(1,1)に対応する偏向位
置での最適な動的非点補正データが決定する。

【００５９】以上の作業を全てのマークについて行い各
マークに対応する偏向位置での最適な動的非点補正デー
タが決定する。

【００６０】次に、制御系22はブランキング制御回路14
と偏向制御回路17に命令し、偏向器6の主偏向器によっ
て、電子ビームB0と、電子ビームBY1,BY2の３本電子ビ
ームをマークM(1,1)の位置に偏向する。この時、先に求
められた動的非点補正データに基づいてダイナミックス
ティグコイル8は制御されている。

【００６１】そして、３本の電子ビームをマークM(1,1)
のマークMX上を図６(B)のようにＸ方向に走査させ、各
電子ビームに対応した格子状マークからの反射電子又は
２次電子を合成して同時に反射電子検出器9によって検
出させ、制御系22に取り込む。そして偏向量に対応した
検出電子量の信号であるマーク信号（離散的信号列）を
記憶し、記憶された離散的信号列S(x)を離散的フーリエ
変換によって空間周波数領域の信号に変換し、格子状マ
ークのピッチで決まる周波数（1/Pm)の強度E(M)を記憶
する。

【００６２】次に焦点・非点制御回路2（16）に命じ、
ダイナミックフォーカスコイル7の設定を変え（動的焦
点補正データの変更）、再び電子ビームでマークM(1,1)
上を走査し、同様にマークMXを用いた時の強度E(M)とマ
ークMYを用いた時の強度E(M)を求め記憶する。この作業
を繰り返して、図９に示すような、ダイナミックフォー
カスコイル7のの焦点設定量とマークMXを用いた時の強
度E(M)との関係を得る。そして、強度E(M)が最大となる
時の動的非点補正データを求める。これにより、マーク
M(1,1)に対応する偏向位置での最適な動的焦点補正デー
タが決定する。

【００６３】以上の作業を全てのマークについて行い各
マークに対応する偏向位置での最適な動的焦点補正デー
タが決定する。

【００６４】次に、CPU25は、インターフェース24を介
して制御系22に「露光の実行」を命令すると、制御系22
は下記のステップを実行する。

【００６５】（ステップ１）制御系22は、偏向制御回路
17に命じ、偏向器6の副偏向器によって、要素電子光学
系アレイからの複数の電子ビーム偏向させるとともに、
ブランキング制御回路14に命じ各要素電子光学系のブラ
ンキング電極をウエハ5に露光すべきパターンに応じてo
n/offさせる。この時ＸＹステージ12はＸ方向に連続移
動しており、偏向制御回路17は、ＸＹステージ12の移動
量も含めて電子ビームの偏向位置を制御している。

【００６６】その結果、一つの要素電子光学系からの電
子ビームは、図１０に示すようにウエハ5上の露光フィ
ールド（EF)を黒四角を起点として走査し露光する。ま
た、図１１に示すように、サブアレイ内の複数の要素電
子光学系の露光フィールド（EF)は、隣接するように設
定されていて、その結果、ウエハ5上において、複数の
露光領域（EF)で構成されるサブアレイ露光フィールド
(SEF)を露光される。同時に、ウエハ5上において、図１
２に示すようなサブアレイAからGのそれぞれが形成する
サブアレイ露光フィールド(SEF)で構成されるサブフィ
ールドが露光される。

【００６７】（ステップ２）制御系22は、図１３に示す
サブフィールドを露光後、サブフィールドを露光す
る為に、偏向制御回路17に命じ、偏向器6の主偏向器に
よって、要素電子光学系アレイからの複数の電子ビーム
偏向させる。この時、制御系22は、焦点・非点制御回路
2に命じ、先ほど求めた動的焦点補正データに基づいて
ダイナミックフォーカスコイル7を制御して縮小電子光
学系4の焦点位置を補正するとともに、先ほど求めれ動
的非点補正データに基づいてダイナミックスティグコイ
ル8を制御して、縮小電子光学系の非点収差を補正す
る。そして、ステップ１の動作を行い、サブフィールド
を露光する。

【００６８】以上のステップ１、２を繰り返して、図１
３示すようにサブフィールドというようにサブフィ
ールドを順次露光してウエハ全面を露光する。

【００６９】次に上記説明した電子ビーム露光装置及び
露光方法を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明
する。

【００７０】図１４は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の
半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、
マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１
（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。
ステップ２（露光制御データ作成）では設計した回路パ
ターンに基づいて露光装置の露光制御データを作成す
る。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の
材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプ
ロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意した露光制御デー
タが入力された露光装置とウエハを用いて、リソグラフ
ィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次の
ステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４
によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する
工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディ
ング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を
含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された
半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検
査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成
し、これが出荷（ステップ７）される。

【００７１】図１５は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ
上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオ
ン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１
５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ス
テップ１６（露光）では上記説明した露光装置によって
回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７
（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８
（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削
り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチング
が済んで不要となったレジストを取り除く。これらのス
テップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重
に回路パターンが形成される。

【００７２】本実施例の製造方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストに
製造することができる。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、縮
小電子光学系の結像状態を正確に検出することができる
ので、精度の高い結像状態補正データを用いて縮小電子
光学系を適切に補正して、ウエハ上に所望のパターンを
描画できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子ビーム露光装置の要部概略を
示す図。

【図２】要素電子光学系アレイ3について説明する図。

【図３】要素電子光学系を説明する図。

【図４】要素電子光学系の電極を説明する図。

【図５】本発明に係るシステム構成を説明する図。

【図６】ステージ基準マークを説明する図。

【図７】マーク信号を説明する図。

【図８】非点設定量とフーリエ係数の強度を説明する
図。

【図９】焦点設定量とフーリエ係数の強度を説明する
図。

【図１０】要素電子光学系の露光フィールド(EF)を説明
する図。

【図１１】サブアレイ露光フィールド(SEF)を説明する
図。

【図１２】サブフィールドを説明する図。

【図１３】ウエハ全面露光を説明する図。

【図１４】微小デバイスの製造フローを説明する図。

【図１５】ウエハプロセスを説明する図。

【図１６】従来の電子ビーム露光装置を説明する図。

【符号の説明】

１電子銃２コンデンサーレンズ３要素電子光学系アレイ４縮小電子光学系５ウエハ６偏向器７ダイナミックフォーカスコイル８ダイナミックスティグコイル９反射電子検出器１０ファラデーカップ１１ θ−Ｚステージ１２ＸＹステージ１３ステージ基準板１４ブランキング制御回路１５焦点・非点制御回路１１６焦点・非点制御回路２１７偏向制御回路１８倍率調整回路１９光学特性回路２０ステージ駆動制御回路２１レーザ干渉計２２制御系２３メモリ２４インターフェース２５ＣＰＵ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】縮小電子光学系を介して電子ビームを基
板に照射させるとともに偏向器により該基板上を偏向さ
せることにより該基板を描画する電子ビーム露光装置に
おいて、前記基板を載置するステージと、第１の方向に線状パターンが配列された第１の格子状マ
ークが形成され、前記ステージ上に固設された基準板
と、前記基準板上での前記電子ビームの結像状態を設定する
結像状態設定手段と、前記基準板に対して前記電子ビームを前記光軸と直交す
る方向に相対的に変位させる変位手段と、前記電子ビームを前記基準板に照射した際発生する反射
電子又は２次電子を検出する電子検出手段と、前記結像状態設定手段によって、前記基準板での前記電
子ビームの結像状態を変更し、それぞれの状態におい
て、前記変位手段によって前記電子ビームを前記第１の
格子状マーク上を変位させるとともに前記電子検出手段
によって前記第１の格子状マークからの反射電子又は２
次電子を検出し、前記変位手段の変位量と前記電子検出
手段の検出結果との関係に関する信号に含まれる、前記
格子状マークのピッチによって決まる周期信号を求め、
複数の前記周期信号の強度に基づいて、前記電子ビーム
の結像状態を求める制御手段とを有することを特徴とす
る電子ビーム露光装置。
【請求項２】前記電子ビームは、前記第１の方向と直
交する方向に配列された複数の電子ビームを有すること
を特徴とする請求項１の電子ビーム露光装置。
【請求項３】前記制御手段は、前記偏向器により前記
電子ビームの偏向位置を変更し、それぞれの位置におい
て前記電子ビームの結像状態を求めることを特徴とする
請求項１、２の電子ビーム露光装置。
【請求項４】前記基準板には前記第１の方向と直交す
る方向に線状パターンが配列された第２の格子状マーク
が形成されており、前記制御手段は、前記第２の格子状
マークを用いて前記電子ビームの結像状態を求めること
を特徴とする請求項１乃至３の電子ビーム露光装置。
【請求項５】前記結像状態設定手段は、前記電子ビー
ムの焦点位置を補正する焦点補正手段を有し、前記制御
手段は、前記基板を描画する際、求められた前記電子ビ
ームの結像状態に基づいて、前記焦点補正手段によって
前記電子ビームの焦点位置を補正することを特徴とする
請求項１乃至３の電子ビーム露光装置。
【請求項６】前記結像状態設定手段は、前記電子ビー
ムの非点収差を補正する非点補正手段を有し、前記制御
手段は、前記基板を描画する際、求められた前記電子ビ
ームの結像状態に基づいて、前記非点補正手段によって
前記電子ビームの非点収差を補正することを特徴とする
請求項４の電子ビーム露光装置。
【請求項７】請求項１乃至６の電子ビーム露光装置を
用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイス製
造方法。
【請求項８】縮小電子光学系を介して電子ビームを基
板に照射させるとともに偏向器により該基板上を偏向さ
せることにより該基板を描画する電子ビーム露光方法に
おいて、第１の方向に線状パターンが配列された第１の格子状マ
ークが形成された基準板上での前記電子ビームの結像状
態を設定する結像状態設定段階と、前記基準板に対して前記電子ビームを前記光軸と直交す
る方向に相対的に変位させる変位段階と、前記結像状態設定段階によって、前記基準板での前記電
子ビームの結像状態を変更し、それぞれの状態におい
て、前記変位段階によって前記電子ビームを前記第１の
格子状マーク上を変位させるとともに前記電子ビームを
前記基準板に照射した際発生する反射電子又は２次電子
を検出し、前記電子ビームの変位量と検出された電子量
との関係に関する信号に含まれる、前記格子状マークの
ピッチによって決まる周期信号を求め、複数の前記周期
信号の強度に基づいて、前記電子ビームの結像状態を求
める段階とを有することを特徴とする電子ビーム露光方
法。
【請求項９】前記電子ビームは、前記第１の方向と直
交する方向に配列された複数の電子ビームを有すること
を特徴とする請求項８の電子ビーム露光方法。
【請求項１０】前記偏向器により前記電子ビームの偏
向位置を変更し、それぞれの位置において前記電子ビー
ムの結像状態を求める段階を有することを特徴とする請
求項８、９の電子ビーム露光方法。
【請求項１１】前記基準板には前記第１の方向と直交
する方向に線状パターンが配列された第２の格子状マー
クが形成されており、前記第２の格子状マークを用いて
前記電子ビームの結像状態を求める段階を有することを
特徴とする請求項８乃至１０の電子ビーム露光方法。
【請求項１２】前記電子ビームの焦点位置を補正する
焦点補正手段を有し、前記電子ビームを前記偏向器で偏
向して前記基板を描画する際、前記複数の偏向位置で求
めた前記電子ビームの結像状態に基づいて、前記焦点補
正手段によって前記電子ビームの焦点位置を補正する段
階を有することを特徴とする請求項８乃至１０の電子ビ
ーム露光方法。
【請求項１３】前記電子ビームの非点収差を補正する
非点補正手段を有し、前記電子ビームを前記偏向器で偏
向して前記基板を描画する際、前記複数の偏向位置で求
めた前記電子ビームの結像状態に基づいて、前記非点補
正手段によって前記電子ビームの非点収差を補正する段
階を有することを特徴とする請求項１１の電子ビーム露
光装置。
【請求項１４】請求項１乃至６の電子ビーム露光装置
を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイス
製造方法。