JP2000232061A

JP2000232061A - 露光装置及び方法

Info

Publication number: JP2000232061A
Application number: JP11034076A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Nakagawa; 正弘中川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-02-12
Filing date: 1999-02-12
Publication date: 2000-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】そこで、本発明は、マスクが上下した場合で
あってもマスクの位置ずれを正確に検出することができ
る露光装置を提供することを目的とする。【解決手段】マスクＭの縮小像をウェハＷ上に転写す
る際には、マスクＭを投影系ＰＳの一対の焦点位置に正
確に配置すべく、マスクＭの位置制御が行われる。マス
クＭの下方に設けたＺ位置検出装置６０Ａ、６０Ｂは、
マスクＭ下面に設けたストラットを利用してマスクＭの
ベストフォーカス位置からのずれ量を検出する。主制御
装置ＭＣは、Ｚ位置検出装置６０Ａ、６０Ｂの出力に基
づいて、ドライバ７７にデフォーカスを０にするような
マスクステージＭＳの駆動量を出力し、ドライバ７７
は、この駆動量だけマスクステージＭＳがＺ方向に移動
するように駆動装置７８の動作を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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等で使用される荷
電粒子線転写装置等の露光装置に関し、特に電子線やイ
オンビーム等の荷電粒子線の照射によりマスク上のパタ
ーンを所謂分割転写方式で感光基板上に転写する荷電粒
子線転写装置に使用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】露光装置として、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
のような荷電粒子線転写装置としては、１ダイ以上のパ
ターンをマスクから感光基板へ一括して転写する一括転
写方式のものと、１ダイのパターンを小さい複数の小領
域に分割してこれらを順次感光基板上に転写する分割転
写方式のものとが知られている。

【０００３】分割転写方式の転写装置について、特開平
１０−７００５９号公報では、感光基板やマスクの位置
ずれを斜入射型の位置検出装置を利用して検出するとと
もに、感光基板やマスクの高さが変化したときにその位
置ずれを補正することにより、高いつなぎ精度で像転写
を行いうることを開示している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
転写装置では、必ずしも良好な像転写ができなかった。
すなわち、マスクの位置ずれを上記のような斜入射型の
位置検出装置を利用して検出する場合、マスクにはパタ
ーンが形成されていることから、マスクが上下すると検
査光の入射位置がずれ、パターンの影響を受けてマスク
の位置ずれを正確に検出することができなくなる場合が
あった。

【０００５】そこで、本発明は、マスクが上下した場合
であってもマスクの位置ずれを正確に検出することがで
きる露光装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の露光装置では、所定方向に沿って延びた方
向性パターンを含む露光用パターンを有するマスクに対
して照射線を照射する照明系と、前記露光用パターンの
像を感光性基板上に投影する投影系とを備えた露光装置
であって、前記方向性パターンの面に垂直で前記所定方
向を含む面内で前記方向性パターンに検査光を照射する
とともに、前記方向性パターンからの反射光を検出して
前記方向性パターンの位置をその面に垂直な方向に関し
て検出する位置検出手段と、前記位置検出手段の検出出
力に基づいて前記露光用パターンの結像状態を補正する
補正手段とを備える。

【０００７】上記露光装置によれば、位置検出手段が前
記方向性パターンの面に垂直で前記所定方向を含む面内
で前記方向性パターンに検査光を照射するので、マスク
が多少上下した場合であっても方向性パターン上に検査
光が入射し続けることになり、反射光の変動が少なくな
るので、マスクの位置ずれを正確に検出することができ
る。

【０００８】また、好ましい態様では、前記露光用パタ
ーンが、複数に分割された小露光パターンと、前記所定
方向に沿って延びて前記複数に分割された小露光パター
ンを支える前記方向性パターンとしての支持パターンと
を有し、前記位置検出手段が、前記支持パターンの裏面
から前記検査光を照射する。

【０００９】上記露光装置によれば、前記露光用パター
ンが、前記所定方向に沿って延びて前記複数に分割され
た小露光パターンを支える前記方向性パターンとしての
支持パターンを有するので、前記支持パターンの裏面か
ら前記検査光を照射すれば、反射光の変動をなくしてマ
スクの位置ずれを精密に検出することができる。

【００１０】また、好ましい態様では、前記露光用パタ
ーンが、前記所定方向に沿って分割かつ離間されて配置
された複数の小露光パターンからなる複数の露光パター
ン列を、前記方向性パターンとしての前記所定方向に延
びる支持パターンをそれぞれ間に介して前記所定方向に
垂直な方向に配列した構造を有するとともに、前記照明
系が、前記所定方向に配列された前記小露光パターンを
荷電粒子で順次照明する視野選択型の偏向照明系であ
り、前記投影系が、前記偏向照明系で照明された前記小
露光パターンの像を前記基板上で実質的につなぎ合わせ
るように前記基板上に投影する偏向投影系であり、前記
マスクと前記基板とを前記結像系に対して前記方向性パ
ターンの面に水平で前記所定方向に垂直な方向に相対的
に移動させる移動手段をさらに備える。つまり、この露
光装置は、分割転写方式の荷電粒子線転写装置である。

【００１１】上記露光装置によれば、分割転写に際して
マスクの位置ずれを精密に補正できるので、各小領域を
精密につなぐことができ、全体として高精度の像転写が
可能となる。

【００１２】また、好ましい態様では、前記位置検出手
段が、前記方向性パターン上の複数点に前記検査光を照
射してそれぞれの点で前記方向性パターンの位置を検出
する。

【００１３】上記露光装置によれば、前記位置検出手段
が前記方向性パターン上の複数点に前記検査光を照射し
てそれぞれの点で前記方向性パターンの位置を検出する
ので、マスクの位置検出精度がより高まる。

【００１４】また、本発明の露光方法では、所定方向に
延びた方向性パターンを含む露光用パターンを有するマ
スクに対して照明系からの照射線を照射し、投影系によ
って前記露光用パターンの像を感光性基板に投影する露
光方法であって、前記方向性パターンの面に垂直で前記
所定方向を含む面内で前記方向性パターンに検査光を照
射するとともに前記方向性パターンからの反射光を検出
して前記方向性パターンの位置をその板面に垂直な方向
に関して検出し、検出した前記方向性パターンの位置に
基づいて前記露光用パターンの結像状態を補正する。

【００１５】上記露光方法によれば、前記方向性パター
ンの面に垂直で前記所定方向を含む面内で前記方向性パ
ターンに検査光を照射するので、マスクが多少上下した
場合であっても方向性パターン上に検査光が入射するこ
とになり、反射光の変動が少なくなるので、マスクの位
置ずれを正確に検出することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る露光装置の一
実施形態について図面を参照して説明する。本例の露光
装置は、磁気対称ダブレット方式の結像系からなる縮小
投影系を使用して、分割転写方式でマスクパターンを感
光基板上に転写する電子線縮小転写装置である。

【００１７】図１は、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、電子光学系の光軸ＡＸに平行
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。

【００１８】この電子線縮小転写装置は、露光用パター
ンを有するマスクＭを支持するマスクステージＭＳと、
感光性基板であるウェハＷを支持するウェハステージＷ
Ｓと、マスクＭに対して電子線を走査しながら照射する
偏向照明系ＩＳと、露光用パターンの像をウェハＷ上に
投影する投影系ＰＳと、これらの動作を統括制御する主
制御装置ＭＣとを備える。さらに、この電子線縮小転写
装置は、マスクＭの位置を検出するマスク位置検出系Ｍ
ＰＤと、マスク位置検出系ＭＰＤの出力等に基づいてマ
スクステージＭＳを駆動するマスクステージ駆動系ＭＳ
Ｄと、ウェハＷの位置を検出するウェハ位置検出系ＷＰ
Ｄと、ウェハ位置検出系ＷＰＤの出力等に基づいてウェ
ハステージＷＳを駆動するウェハステージ駆動系ＷＳＤ
とを備える。

【００１９】ここで、マスク位置検出系ＭＰＤは、マス
クステージＭＳのＸＹ面内での位置を検出するレーザ干
渉計１８と、マスクステージＭＳのＺ方向の位置を検出
するＺ位置検出装置６０Ａ、６０Ｂとを備える。後者の
Ｚ位置検出装置６０Ａ、６０Ｂは、マスクＭの露光用パ
ターンに設けた方向性パターンに検査光ＤＬを照射する
とともに方向性パターンからの反射光を検出して、方向
性パターンの位置をその面に垂直な方向に関して検出す
る。また、ウェハ位置検出系ＷＰＤは、ウェハステージ
ＷＳのＸＹ面内での位置を検出するレーザ干渉計２３
と、ウェハステージＷＳのＺ方向の位置を検出するＺ位
置検出装置３０Ａ、３０Ｂとを備える。

【００２０】主制御装置ＭＣは、補正手段として、Ｚ位
置検出装置３０Ａ、３０Ｂ、６０Ａ、６０Ｂの検出出力
に基づいてウェハステージＷＳやマスクステージＭＳを
投影系ＰＳの光軸ＡＸに平行なＺ方向に駆動し、露光用
パターンの結像状態を補正する。また、主制御装置ＭＣ
は、ウェハ位置検出系ＷＰＤの検出出力に基づいてウェ
ハステージＷＳをＸＹ面内で駆動し、ウェハＷのアライ
メントや走査等を可能にする。また、主制御装置ＭＣ
は、マスク位置検出系ＭＰＤの検出出力に基づいてマス
クステージＭＳをＸＹ面内で駆動し、マスクＭのアライ
メントや走査等を可能にする。

【００２１】以下、図１の電子線縮小転写装置の一般的
な動作について説明する。先ず、偏向照明系ＩＳにおい
て、電子銃１０から放出された電子線ＥＢは、第１コン
デンサレンズ１１Ａで一度集束された後、第２コンデン
サレンズ１１Ｂで再び集束される。第２コンデンサレン
ズ１１Ｂの近傍にはアパーチャ板３１が配置され、アパ
ーチャ板３１の開口を通過した電子線ＥＢは、第１の視
野選択用の偏向器１２Ａによって主にＸ方向に偏向され
第３コンデンサレンズ１１Ｃで平行ビームにされた後、
第２の視野選択用の偏向器１２Ｂによって振り戻されて
マスクＭの１つの小領域上の照射領域３６に導かれる。
両偏向器１２Ａ、１２Ｂは、電磁偏向器であり、これら
における偏向量は、主制御装置ＭＣが偏向量設定器２５
を介して設定する。

【００２２】なお、図１において、電子線ＥＢの実線で
示す軌跡は、クロスオーバ像の共役関係を示し、点線で
示す軌跡は、マスクパターン像の共役関係を示してい
る。アパーチャ板３１の配置面は、マスクＭの配置面と
共役であり、アパーチャ板３１の開口の投影像がマスク
Ｍ上の電子線の照射領域３６となっている。

【００２３】マスクＭを通過した電子線ＥＢは、投影系
ＰＳにおいて、２段の電磁偏向器よりなる偏向器１３Ａ
により所定量偏向された上で投影レンズ１４により一度
クロスオーバ像ＣＯを結んだ後、対物レンズ１５を介し
て電子線レジストが塗布されたウェハＷ上に集束され
る。この結果、ウェハＷ上の所定位置にマスクＭの１つ
の小領域内のパターンを所定の縮小率β（例えば１／
４）で縮小した像が転写される。

【００２４】ここで、投影レンズ１４及び対物レンズ１
５は、磁気対称ダブレット（ＳＭＤ）方式の結像系を構
成しており、クロスオーバ像ＣＯが形成される位置に開
口絞り３２が配置されている。また、対物レンズ１５の
近傍とウェハＷとの間には、２段の電磁偏向器よりなる
偏向器１３Ｂが配置されている。この偏向器１３Ａと前
述の偏向器１３Ｂとは、マスクＭ上における電子線ＥＢ
の走査位置と、ウェハＷ上における電子線ＥＢの走査位
置とを調整するためのものであり、これらによる偏向量
は、主制御装置ＭＣが偏向量設定器２６を介して設定す
る。分割転写方式では、マスクＭ上の各小領域が後述の
ようにストラットを挟んで配置されているのに対し、対
応するウェハＷ上の各小転写領域が密着して配置されて
いる。このため、偏向器１３Ａ、１３Ｂは、そのストラ
ットの分だけ電子線を横ずれさせる。また、偏向器１３
Ａ、１３Ｂは、マスクＭとウェハＷとの同期誤差を補正
するため等にも使用される。

【００２５】マスクＭの縮小像をウェハＷ上に転写する
際には、マスクＭとウェハＷとを投影系ＰＳの一対の焦
点位置に正確に配置すべく、マスクＭとウェハＷの位置
制御が行われる。つまり、マスクＭの下方に設けたＺ位
置検出装置６０Ａ、６０Ｂは、マスクＭ下面のベストフ
ォーカス位置からのずれ量（デフォーカス量）を検出す
る。主制御装置ＭＣは、Ｚ位置検出装置６０Ａ、６０Ｂ
の出力に基づいて、ドライバ７７にデフォーカスを０に
するようなマスクステージＭＳの駆動量を出力し、ドラ
イバ７７は、この駆動量だけマスクステージＭＳがＺ方
向に移動するように駆動装置７８の動作を制御する。一
方、ウェハＷの上方に設けたＺ位置検出装置３０Ａ、３
０Ｂは、ウェハＷ上面のデフォーカス量を検出し、主制
御装置ＭＣは、Ｚ位置検出装置３０Ａ、３０Ｂの出力に
基づいて、ドライバ８７にデフォーカスを０にするよう
なウェハステージＷＳの駆動量を出力し、ドライバ８７
は、この駆動量だけウェハステージＷＳがＺ方向に移動
するように駆動装置８８の動作を制御する。

【００２６】なお、Ｚ位置検出装置６０Ａ、６０Ｂは、
光学式で斜入射方式の焦点位置検出系であり、マスクＭ
裏面に検査光ＤＬを照射する投射光学系６０Ａとマスク
Ｍ裏面からの反射光を検出する集光光学系６０Ｂとから
なる。ウェハＷ用のＺ位置検出装置３０Ａ、３０Ｂも、
同様に、投射光学系３０Ａ及び集光光学系３０Ｂよりな
る光学式で斜入射方式の焦点位置検出系である。

【００２７】マスクステージＭＳは、ドライバ２７及び
駆動装置１７により、Ｙ方向に連続移動するとともにＸ
方向にステップ移動する。マスクステージＭＳのＸＹ平
面内での位置は、レーザ干渉計１８で検出されて主制御
装置ＭＣに出力される。一方、ウェハステージＷＳは、
ドライバ２８及び駆動装置２２により、試料台２０上で
−Ｙ方向（マスクステージＭＳの連続移動方向とは逆方
向）へ連続移動可能で、かつ、Ｘ方向へステップ移動可
能である。ウェハステージＷＳのＸＹ平面内での位置は
レーザ干渉計２３で検出されて主制御装置ＭＣに出力さ
れる。なお、ウェハステージＷＳの移動方向を−Ｙ方向
としたのは、レンズ１４、１５によりマスクパターン像
が反転するためである。

【００２８】図２は、マスクＭのパターン配置と、対応
するウェハＷ上の転写像の配置との対応関係を示す斜視
図である。マスクＭは、Ｘ方向及びＹ方向に沿って延び
た方向性を有する支持パターンであるストラット３によ
つてＸ方向及びＹ方向に所定ピッチで矩形の多数の小領
域２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、…に分割され、転写対象の小領域
（図２では小領域２Ａ）内の照射領域３６に電子線ＥＢ
が照射される。各小領域内には、転写すべきパターンに
対応する電子線の透過部が設けられ、ストラット３は、
電子線を遮断又は拡散する領域である。なお、電子線転
写用のマスクＭ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、その表面に適宜タン
グステン製の散乱部を設けた所謂散乱マスクと、シリコ
ン（Ｓｉ）製の散乱部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
例では何れでも構わない。

【００２９】マスクＭ上の小領域２Ａを通過した電子線
ＥＢは、図１の投影系ＰＳを介して、ウェハＷ上の１つ
の小転写領域７Ａに集束され、その小領域２Ａ内のパタ
ーンの縮小像が、その小転写領域７Ａに投影される。転
写時には、小領域２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、…を単位として電
子線ＥＢの照射が繰り返され、各小領域内のパターンの
縮小像がウェハＷ上の異なる小転写領域７Ａ、７Ｂ、７
Ｃ、…に順次転写される。この際に、図１の偏向器１３
Ａ、１３Ｂを制御して、各小領域を区切るストラット３
の幅分だけ電子線ＥＢを横ずれさせることによって、ウ
ェハＷ上の小転写領域７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、…は互いに隙
間無く配置される。

【００３０】マスクＭに設けたストラット３の位置に点
線で示してあるのは、投射光学系６０Ａからの検査光Ｄ
Ｌの入射位置である。ここで、検査光Ｄは、ＸＺ面と平
行な面に沿ってＸ方向に延びたストラット３を照射して
いる。このように、ストラット３下面に検査光ＤＬを入
射させているのは、マスクＭの位置検出精度を確保する
ためである。すなわち、マスクＭ上の小領域２Ａ、２
Ｂ、２Ｃ、…と異なり、ストラット３は一様な反射率を
有しているので、ここに検査光ＤＬを入射させる限り集
光光学系６０Ｂには一定光量の反射光が入射することに
なり、マスクＭのＺ方向の位置ずれを正確に検出するこ
とができるようになる。

【００３１】また、投射光学系６０Ａからの検査光ＤＬ
は、マスクステージＭＳの連続移動方向と直交するＸ方
向から入射する。つまり、投射光学系６０Ａは、小転写
領域７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、…が配置されるＸＹ面に垂直で
ストラット３の延びるＸ方向を含むＸＺ面内においてス
トラット３下面に所定の角度で検査光ＤＬを照射する。
さらに、このＺ位置検出装置６０Ａ、６０Ｂでは、マス
クＭの焦点検出を行うタイミングを投射光学系６０Ａか
らの検査光ＤＬがストラット３下面に入射している場合
に限っている。こうすることで、マスクＭがデフォーカ
ス状態にある場合でも、焦点検出する際に検査光ＤＬが
マスクＭのＸ方向に伸びたストラット３から外れて小領
域２Ａに飛び出すことがなくなり、マスクＭからの反射
光量は安定したものとなり、正確な焦点検出が可能にな
る。

【００３２】さらに、投射光学系６０Ａからの検査光Ｄ
Ｌは、電子線ＥＢが走査される小転写領域７Ａ、７Ｂ、
７Ｃ、…の両側の一対のストラット３にそれぞれ３箇所
投射される。このように、電子線ＥＢが入射する位置の
近傍において多点で位置検出を行うことで、電子線ＥＢ
の走査中における焦点検出がより正確になる。

【００３３】図３（ａ）は、マスクＭの要部の一例を示
す拡大平面図であり、この図３（ａ）において、マスク
Ｍの内部の領域が縦横に格子状に形成された境界領域と
してのストラット３によって多数の矩形の小領域（サブ
フィールド）３３に分割されている。小領域３３は、例
えば１ｍｍ角程度の大きさである。図３（ｂ）は、図３
（ａ）のＡＡ線に沿った断面図であり、この図３（ｂ）
に示すように、ストラット３は、マスクＭの重量を支え
ることができるように厚く形成されている。そして、小
領域３３の内部に矩形のパターン形成領域３４が設定さ
れ、パターン形成領域３４内に電子線ＥＢを部分的に透
過する原版パターンが形成されている。また、小領域３
３内でストラット３とパターン形成領域３４との間のス
カート領域３５は、電子線ＥＢを遮断する領域となって
おり、照明系ＩＳによる電子線の照射領域３６は、パタ
ーン形成領域３４より大きく、かつ、スカート領域３５
を超えないように設定されている。これによって、スカ
ート領域３５の内側のパターン形成領域３４内のパター
ンのみがウェハＷ上に転写される。

【００３４】図３（ｂ）に明らかなように、マスクＭ
は、ストラット３からの突起部が電子銃１０側になるよ
うマスクステージＭＳに設置される。つまり、マスクＭ
用のＺ位置検出装置６０Ａ、６０Ｂは、ストラット３の
下面ＢＳ（ストラット３の突起とは反対側の平坦面）で
位置検出を行う。すなわち、投射光学系６０Ａからの検
査光ＤＬをストラット３の下面ＢＳに照射し、ここから
の反射光を集光光学系６０Ｂで検出する。ストラット３
の下面ＢＳに検査光ＤＬを照射する理由は、ストラット
３の上面側で焦点検出する場合、比較的平坦性が低いス
トラット３の突起上端面に投射光学系６０Ａからの光が
照射されることになり、正確な焦点検出が困難になるか
らである。

【００３５】図４は、Ｚ位置検出装置６０Ａ、６０Ｂの
構成を示す。投射光学系６０Ａにおいて、検査光ＤＬに
よってスリット板４１が照明され、そのスリット板４１
中の６つのスリット４１ａ（図面では３つのみ示す）の
像が対応する６つの対物レンズ４２を介してそれぞれス
リット像４３としてストラット３裏面に投影される。ま
た、集光光学系６０Ｂにおいて、ストラット３裏面から
の反射光により、６つの対物レンズ４４を介して振動ス
リット板４５上にスリット像４１が再結像される。振動
スリット板４５に設けた６つのスリット４５ａを通過し
た光束は、それぞれ光電検出器４６で受光され、これら
の光電検出器４６からの検出信号Ｓが図１の主制御装置
ＭＣに供給される。主制御装置ＭＣでは、例えば検出信
号Ｓを振動スリット板４５の駆動信号で同期整流するこ
とによって、ストラット３裏面の６箇所におけるフォー
カス信号を生成する。

【００３６】図４において、ストラット３裏面の焦点位
置が例えば位置３Ａに変化すると、再結像される像は、
横ずれして、そのフォーカス信号も変化するため、その
フォーカス信号よりストラット３裏面の焦点位置の変化
を検出することができる。つまり、予めクーロン効果に
よるデフォーカスが無い状態で図１の投影系ＰＳによる
物体側の焦点位置（ベストフォーカス位置）がマスクＭ
の裏面と合致しているときに得られるフォーカス信号が
０になるようにキャリブレーションが行われ、転写時に
はそのフォーカス信号よりそのベストフォーカス位置か
らのずれ量が検出される。

【００３７】ウェハＷの上面の焦点位置を検出するため
のＺ位置検出装置３０Ａ、３０Ｂの基本構成は、上述し
たウェハＷの表面のＺ位置検出装置６０Ａ、６０Ｂと同
様のものである。この際、検査光ＤＬは、ウェハＷ上の
電子線レジストに対して非感光性の光とする。

【００３８】なお、分割転写方式では通常、マスクＭ上
で光軸ＡＸを横切る位置にある一列の小領域内のパター
ンが順次ウェハＷ上に転写されるとともに、ウェハＷの
表面の凹凸は緩やかでウェハステージＷＳの上下動も少
ない。そこで、Ｚ位置検出装置３０Ａ、３０Ｂによるウ
ェハＷの表面での焦点位置の計測点は、例えば光軸ＡＸ
を中心とする数ｍｍ角程度の領域内にあればよい。本例
では、予めクーロン効果によるデフォーカスが無い状態
で、光軸ＡＸ上での図１の投影系ＰＳによる結像面の焦
点位置（ベストフォーカス位置）に対して、ウェハＷの
表面が合致しているときに得られるフォーカス信号が０
になるようにキャリブレーションが行われ、転写時には
そのフォーカス信号よりそのベストフォーカス位置から
のずれ量が検出される。

【００３９】以下、図１の電子線縮小転写装置を用いて
分割転写方式でマスクパターンを転写する具体的動作に
つき説明する。主制御装置ＭＣは、入力装置２４から入
力される露光データと、レーザ干渉計１８、２３が検出
するマスクステージＭＳ及びウェハステージＷＳの位置
情報とに基づいて、偏向器１２Ａ、１２Ｂと偏向器１３
Ａ、１３Ｂとによる電子線ＥＢの偏向量を演算するとと
もに、マスクステージＭＳ及びウェハステージＷＳの動
作を制御するために必要な情報（例えば位置及び移動速
度）を演算する。偏向量の演算結果は、偏向量設定器２
５、２６に出力され、これらの設定器によりそれぞれ、
偏向器１２Ａ、１２Ｂ及び偏向器１３Ａ、１３Ｂによる
偏向量が設定される。なお、入力装置２４としては、露
光データの作成装置で作成した磁気記録情報を読み取る
装置、マスクＭやウェハＷに登録された露光データをこ
れらの搬入の際に読み取る装置等を適宜選択してよい。

【００４０】マスクステージＭＳ及びウェハステージＷ
Ｓの動作に関する演算結果は、ドライバ２７、２８にそ
れぞれ出力される。ドライバ２７、２８は演算結果に従
ってステージＭＳ、ＷＳが動作するように駆動装置１
７、２２の動作を制御する。この際、本実施形態の電子
線縮小転写装置では、主制御装置ＭＣが、位置検出装置
３０Ａ、３０Ｂで検出されたウェハＷの焦点位置のずれ
量を補正するようにドライバ８７に補正量を出力し、ド
ライバ８７が、補正量の入力に従って試料台２０が動作
するように駆動装置８８の動作を制御する。

【００４１】実際にマスクＭの各小領域内のパターンの
転写を行う場合、主制御装置ＭＣの制御のもとでマスク
ステージＭＳ及びウェハステージＷＳを介して、図２に
示すように、マスクＭを−Ｙ方向に所定速度ＶMで連続
移動（機械走査）するのに同期して、ウェハＷを＋Ｙ方
向に速度ＶWで連続移動する。この際のウェハＷの速度
ＶWは次式で表される。ＶW＝β・｛Ｌ1／（Ｌ1＋Ｌ2）｝・ＶＭここで、βは、既述のように投影系ＰＳによるマスクＭ
からウェハＷへの縮小率を示し、Ｌ1は、マスクＭ上で
の各小領域３３内のパターン形成領域３４のＹ方向の幅
（図３（ａ）参照）を示し、Ｌ2は、隣接する一対のパ
ターン形成領域３４のＹ方向の間隔を示す。

【００４２】そして、マスクＭ上の多数の小領域中で、
ほぼ光軸ＡＸを横切る位置に達したＹ方向に一列に配列
された複数の小領域（図２では小領域２Ａ、２Ｂ、…）
に対して、図１の視野選択偏向器１２Ａ、１２Ｂを介し
て順次電子線ＥＢが照射され、各小領域内のパターンが
順次ウェハＷの１ダイ分の転写領域６Ａ内にＸ方向に隙
間無く転写される。

【００４３】さらに、マスクＭ及びウェハＷがＹ方向に
移動するのに伴って、投影系ＰＳの光軸ＡＸを横切る位
置に達したＸ方向に延びる一列の複数の小領域３３内の
パターンが順次ウェハＷ上に転写される動作が繰り返さ
れて、マスクＭ上の全部の小領域３３内のパターンがウ
ェハＷ上に転写されると、ウェハＷ上の転写領域６Ａへ
のパターンの転写が終了する。その後ウェハＷ上の隣接
する別の１ダイ分の転写領域６Ｂにも同様にマスクＭの
パターンの転写が行われる。

【００４４】こうして本実施形態では、Ｚ位置検出装置
３０Ａ、３０Ｂ及びＺ位置検出装置６０Ａ、６０Ｂによ
って検出されたウェハＷの表面やマスクＭの下面の焦点
位置のずれが試料台２０やマスクステージＭＳのＺ駆動
機構を介して機械的に補正されるとともに、ウェハＷ上
の小転写領域７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、…にマスクＭのパター
ン形成領域３４を切れ目なくつなぎ合わせた精密な転写
像が形成されることになる。

【００４５】図５は、図４のＺ位置検出装置６０Ａ、６
０Ｂの変形例を示す。投射光学系１６０Ａに設けた光源
１４０ａからの検査光ＤＬは、コンデンサーレンズ１４
０ｂを経て平行にされ、スリット板１４１を照明する。
対物レンズ１４２は、スリット板１４１中の６つのスリ
ット１４１ａ（図面では３つのみ示す）の像をマスクＭ
の裏面に投影する。また、集光光学系１６０Ｂに設けた
対物レンズ１４４は、マスクＭ裏面からの反射光を受け
て、ラインセンサ１４５上にスリット１４１ａの像を再
結像する。この光電検出器４６から出力された画像信号
Ｓは、図１の主制御装置ＭＣに供給される。主制御装置
ＭＣでは、入力された画像信号Ｓから各スリット１４１
ａの結像位置を算出し、マスクＭ裏面の６箇所における
デフォーカス量に相当するフォーカス信号を生成する。
このフォーカス信号を利用すれば、マスクＭの下面の焦
点位置のずれがマスクステージＭＳのＺ駆動機構を介し
て機械的に補正されるので、ウェハＷ上の小転写領域７
Ａ、７Ｂ、７Ｃ、…にマスクＭのパターンの精密な転写
像が形成されることになる。

【００４６】以上、実施形態に即して本発明を説明した
が、本発明は、上記実施形態に限定されるものではな
い。例えば、本発明は、電子線転写装置のみならず、イ
オンビーム等を使用した粒子線転写装置にも同様に適用
できる。さらに、本発明は、マスクが方向性パターンを
有する限り、紫外光等を用いた露光装置にも適用するこ
とができる。さらに、本発明は、分割露光方式のみなら
ず、一括露光方式の露光装置にも適用することができ
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。

【００４７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の露光装置によれば、位置検出手段が前記方向性パター
ンの面に垂直で前記所定方向を含む面内で前記方向性パ
ターンに検査光を照射するので、マスクが多少上下した
場合であっても方向性パターン上に検査光が入射するこ
とになり、反射光の変動が少なくなるので、マスクの位
置ずれを正確に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による荷電粒子線転写装置の実施の形態
の一例としての電子線縮小転写装置を示す概略構成図で
ある。

【図２】図１のマスク上の小領域の配置、及び対応する
ウェハ上の小転写領域の配置を示す斜視図である。

【図３】（ａ）は分割転写方式の電子線縮小転写装置で
使用されるマスクの小領域を示す拡大平面図、（ｂ）は
図３（ａ）のＡＡ線に沿う断面図である。

【図４】図１のＺ位置検出装置の構成を示す構成図であ
る。

【図５】図４のＺ位置検出装置の変形例の構成を示す構
成図である。

【符号の説明】

３ストラット６Ａ,６Ｂ転写領域７Ａ,７Ｂ,７Ｃ小転写領域１２Ａ,１２Ｂ視野選択偏向器１３Ａ,１３Ｂ偏向器２０試料台２５,２６偏向量設定器３０Ａ投射光学系３０Ａ,３０ＢＺ位置検出装置３０Ｂ集光光学系３３小領域３４パターン形成領域３６照射領域４１スリット板４２対物レンズ４３スリット像４４対物レンズ４５振動スリット板４６光電検出器４７像６０Ａ,６０ＢＺ位置検出装置６０Ａ投射光学系６０Ｂ集光光学系７７ドライバ７８駆動装置８７ドライバ８８駆動装置ＤＬ検査光ＩＳ照明系ＭマスクＭＣ主制御装置ＭＤマスク位置検出系ＭＳマスクステージＭＳＤマスクステージ駆動系ＰＳ投影系ＷＤウェハ位置検出系ＷＳウェハステージＷＳＤウェハステージ駆動系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/30 ５４１Ｓ５４１Ｆ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定方向に沿って延びた方向性パターン
を含む露光用パターンを有するマスクに対して照射線を
照射する照明系と、前記露光用パターンの像を感光性基
板上に投影する投影系とを備えた露光装置であって、前記方向性パターンの面に垂直で前記所定方向を含む面
内で前記方向性パターンに検査光を照射するとともに、
前記方向性パターンからの反射光を検出して前記方向性
パターンの位置をその面に垂直な方向に関して検出する
位置検出手段と、前記位置検出手段の検出出力に基づいて前記露光用パタ
ーンの結像状態を補正する補正手段と、を備える露光装
置。
【請求項２】前記露光用パターンは、複数に分割され
た小露光パターンと、前記所定方向に沿って延びて前記
複数に分割された小露光パターンを支える前記方向性パ
ターンとしての支持パターンとを有し、前記位置検出手
段は、前記支持パターンの裏面から前記検査光を照射す
ることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】前記露光用パターンは、前記所定方向に
沿って分割かつ離間されて配置された複数の小露光パタ
ーンからなる複数の露光パターン列を、前記方向性パタ
ーンとしての前記所定方向に延びる支持パターンをそれ
ぞれ間に介して前記所定方向に垂直な方向に配列した構
造を有するとともに、前記照明系は、前記所定方向に配
列された前記小露光パターンを荷電粒子で順次照明する
視野選択型の偏向照明系であり、前記投影系は、前記偏
向照明系で照明された前記小露光パターンの像を前記基
板上で実質的につなぎ合わせるように前記基板上に投影
する偏向投影系であり、前記マスクと前記基板とを前記
結像系に対して前記方向性パターンの面に水平で前記所
定方向に垂直な方向に相対的に移動させる移動手段をさ
らに備えることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項４】前記位置検出手段は、前記方向性パター
ン上の複数点に前記検査光を照射してそれぞれの点で前
記方向性パターンの位置を検出することを特徴とする請
求項１乃至請求項３記載の露光装置。
【請求項５】所定方向に延びた方向性パターンを含む
露光用パターンを有するマスクに対して照明系からの照
射線を照射し、投影系によって前記露光用パターンの像
を感光性基板に投影する露光方法であって、前記方向性パターンの面に垂直で前記所定方向を含む面
内で前記方向性パターンに検査光を照射するとともに前
記方向性パターンからの反射光を検出して前記方向性パ
ターンの位置をその板面に垂直な方向に関して検出し、
検出した前記方向性パターンの位置に基づいて前記露光
用パターンの結像状態を補正することを特徴とする露光
方法。