JP2003077813A - 荷電粒子線露光装置の結像性能の評価方法、荷電粒子線露光装置の調整方法、ビームぼけ計測装置及び荷電粒子線露光装置 - Google Patents
荷電粒子線露光装置の結像性能の評価方法、荷電粒子線露光装置の調整方法、ビームぼけ計測装置及び荷電粒子線露光装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 サブフィールド内のビームぼけの分布を瞬時
に計測できる荷電粒子線露光装置の結像性能の評価方法
等を提供する。 【解決手段】 ナイフエッジ板２上には、レチクルの９
つの矩形開口を通過した矩形ビームＥＢａ〜ＥＢｉが示
されている。矩形ビームＥＢａ〜ＥＢｉは、ナイフエッ
ジ板２上で均等に配置されている。ナイフエッジ板２に
は、３列×３行に配置されたナイフエッジ状基準マーク
１ａ〜１ｉが形成されている。矩形ビームＥＢａ〜ＥＢ
ｉと各マーク１ａ〜１ｉとの距離は、マーク１ａから順
にＸ方向に長くなるように配置されている。このマーク
１ａ〜１ｉに順次矩形ビームＥＢａ〜ＥＢｉを照射し、
スキャンすることにより、順次９つのビーム電流波形を
得ることができる。そして、得られた９個の波形を微分
処理しそれぞれの立ち上がりを計測することにより、９
点でのビームぼけをほぼ同時に計測することが可能であ
る。
に計測できる荷電粒子線露光装置の結像性能の評価方法
等を提供する。 【解決手段】 ナイフエッジ板２上には、レチクルの９
つの矩形開口を通過した矩形ビームＥＢａ〜ＥＢｉが示
されている。矩形ビームＥＢａ〜ＥＢｉは、ナイフエッ
ジ板２上で均等に配置されている。ナイフエッジ板２に
は、３列×３行に配置されたナイフエッジ状基準マーク
１ａ〜１ｉが形成されている。矩形ビームＥＢａ〜ＥＢ
ｉと各マーク１ａ〜１ｉとの距離は、マーク１ａから順
にＸ方向に長くなるように配置されている。このマーク
１ａ〜１ｉに順次矩形ビームＥＢａ〜ＥＢｉを照射し、
スキャンすることにより、順次９つのビーム電流波形を
得ることができる。そして、得られた９個の波形を微分
処理しそれぞれの立ち上がりを計測することにより、９
点でのビームぼけをほぼ同時に計測することが可能であ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路等
のリソグラフィに用いる荷電粒子線露光装置における結
像性能の評価方法等に関する。特には、サブフィールド
内のビームぼけの分布を短時間で計測できる荷電粒子線
露光装置の結像性能の評価方法等に関する。
のリソグラフィに用いる荷電粒子線露光装置における結
像性能の評価方法等に関する。特には、サブフィールド
内のビームぼけの分布を短時間で計測できる荷電粒子線
露光装置の結像性能の評価方法等に関する。
【０００２】
【関連技術】電子線描画装置は、スループット（処理速
度）の向上に限界があることが知られている。この電子
線描画装置の高スループット化を目的として、大面積の
パターンを一括して転写露光するタイプの電子線投影露
光装置（ＥＢステッパー等）の開発が進められている。
このような一括転写型の露光装置においては、１つのサ
ブフィールドが非常に大きい（例えば２５０μｍ角）た
め、サブフィールド内におけるビームぼけ分布が不均一
になることがシミュレーションにより分かっている。ま
たスループット向上のために露光に寄与する荷電粒子の
電流を大きくすると、空間電荷効果に起因するサブフィ
ールド内のぼけ分布が不均一となることもシミュレーシ
ョンにより分かってきている。そのため、このような投
影露光装置においては、サブフィールド内の各部分にお
ける電子ビームのぼけ（Blur）を計測し、その結果に基
づいてビーム調整（焦点、非点、倍率、回転等の各種補
正値のキャリブレーション）を行う必要がある。
度）の向上に限界があることが知られている。この電子
線描画装置の高スループット化を目的として、大面積の
パターンを一括して転写露光するタイプの電子線投影露
光装置（ＥＢステッパー等）の開発が進められている。
このような一括転写型の露光装置においては、１つのサ
ブフィールドが非常に大きい（例えば２５０μｍ角）た
め、サブフィールド内におけるビームぼけ分布が不均一
になることがシミュレーションにより分かっている。ま
たスループット向上のために露光に寄与する荷電粒子の
電流を大きくすると、空間電荷効果に起因するサブフィ
ールド内のぼけ分布が不均一となることもシミュレーシ
ョンにより分かってきている。そのため、このような投
影露光装置においては、サブフィールド内の各部分にお
ける電子ビームのぼけ（Blur）を計測し、その結果に基
づいてビーム調整（焦点、非点、倍率、回転等の各種補
正値のキャリブレーション）を行う必要がある。
【０００３】以下、ビームぼけ計測系の例について説明
する。図１０は、荷電粒子線露光装置のビームぼけ計測
に用いるナイフエッジ板と計測用ビームの一例を示す平
面図である。図１０には、ビームぼけ計測に用いるナイ
フエッジ板１０２が示されている。このナイフエッジ板
１０２は、レチクルの矩形開口を通過した矩形ビームＥ
Ｂの像面位置であるウェハステージ上に配置されてい
る。ナイフエッジ板１０２の中央部には、Ｘ方向及びＹ
方向のビームぼけ計測用のナイフエッジ状基準マーク
（矩形開口）１０１ａ、１０１ｂが設けられている。ナ
イフエッジ板１０２上には、図示せぬレチクルの矩形開
口の投影像である矩形ビームＥＢが示されている。この
例では、一つのサブフィールド内の周辺部及び中央部の
９箇所にＸ方向及びＹ方向のビームぼけ計測用の矩形開
口が設けられている。
する。図１０は、荷電粒子線露光装置のビームぼけ計測
に用いるナイフエッジ板と計測用ビームの一例を示す平
面図である。図１０には、ビームぼけ計測に用いるナイ
フエッジ板１０２が示されている。このナイフエッジ板
１０２は、レチクルの矩形開口を通過した矩形ビームＥ
Ｂの像面位置であるウェハステージ上に配置されてい
る。ナイフエッジ板１０２の中央部には、Ｘ方向及びＹ
方向のビームぼけ計測用のナイフエッジ状基準マーク
（矩形開口）１０１ａ、１０１ｂが設けられている。ナ
イフエッジ板１０２上には、図示せぬレチクルの矩形開
口の投影像である矩形ビームＥＢが示されている。この
例では、一つのサブフィールド内の周辺部及び中央部の
９箇所にＸ方向及びＹ方向のビームぼけ計測用の矩形開
口が設けられている。
【０００４】図１１は、電子線露光装置のビームぼけ計
測系の一例を模式的に示す斜視図である。図１２は、同
ビームぼけ計測系を模式的に示す側面断面図及びブロッ
ク図である。図１１及び図１２に示すように、ナイフエ
ッジ状基準マーク１０１ａの下にはビーム制限開口１０
５が配置されている。ビーム制限開口１０５の開口板１
０５ｂは、充分に厚い導電性の金属板であり、この開口
板１０５ｂに当った電子線は吸収される。ビーム制限開
口５の下方には、荷電粒子検出器（センサ）１０６が設
置されている。荷電粒子検出器１０６には、プリアンプ
１０７、微分回路１０８及びオシロスコープ１０９が順
に接続されている。
測系の一例を模式的に示す斜視図である。図１２は、同
ビームぼけ計測系を模式的に示す側面断面図及びブロッ
ク図である。図１１及び図１２に示すように、ナイフエ
ッジ状基準マーク１０１ａの下にはビーム制限開口１０
５が配置されている。ビーム制限開口１０５の開口板１
０５ｂは、充分に厚い導電性の金属板であり、この開口
板１０５ｂに当った電子線は吸収される。ビーム制限開
口５の下方には、荷電粒子検出器（センサ）１０６が設
置されている。荷電粒子検出器１０６には、プリアンプ
１０７、微分回路１０８及びオシロスコープ１０９が順
に接続されている。
【０００５】この電子線露光装置では、矩形ビームＥＢ
をナイフエッジ状基準マーク１０１ａ上でスキャンする
と、中央の矩形ビームＥＢのナイフエッジ開口部１０３
を通過した無散乱電子ｅ１、及び、矩形ビームＥＢのナ
イフエッジ板１０２を散乱透過した前方散乱電子ｅ２
は、ビーム制限開口１０５に至る。そして、無散乱電子
ｅ１は同開口１０５を通過し、前方散乱電子ｅ２のほと
んどは同開口１０５で遮られる。したがって、ビーム制
限開口１０５の下の荷電粒子検出器１０６では、ほとん
ど無散乱電子ｅ１のみが検出される。上述のビームぼけ
計測を上記の９箇所の矩形ビームＥＢについて順次行う
ことにより、レチクル上のサブフィールドのビームぼけ
分布を計測することができる。
をナイフエッジ状基準マーク１０１ａ上でスキャンする
と、中央の矩形ビームＥＢのナイフエッジ開口部１０３
を通過した無散乱電子ｅ１、及び、矩形ビームＥＢのナ
イフエッジ板１０２を散乱透過した前方散乱電子ｅ２
は、ビーム制限開口１０５に至る。そして、無散乱電子
ｅ１は同開口１０５を通過し、前方散乱電子ｅ２のほと
んどは同開口１０５で遮られる。したがって、ビーム制
限開口１０５の下の荷電粒子検出器１０６では、ほとん
ど無散乱電子ｅ１のみが検出される。上述のビームぼけ
計測を上記の９箇所の矩形ビームＥＢについて順次行う
ことにより、レチクル上のサブフィールドのビームぼけ
分布を計測することができる。
【０００６】次に、ビームぼけ計測系の他の例について
説明する。図１３は、荷電粒子線露光装置のビームぼけ
計測に用いるマークプレートとその上に照射された計測
用ビームを示す平面図である。図１３には、ビームぼけ
計測に用いるマークプレート１０２′が示されている。
マークプレート１０２′の中央部には、Ｘ方向及びＹ方
向のビームぼけ計測用の反射型基準マーク（矩形開口）
１０１ａ′、１０１ｂ′が設けられている。このマーク
１０１ａ′、１０１ｂ′は、重金属（Ｔａ、Ｗ等）の薄
膜で形成されている。マークプレート１０２′上には、
図示せぬレチクルの矩形開口を通過した９箇所×２＝１
８個の矩形ビームＥＢが示されている。
説明する。図１３は、荷電粒子線露光装置のビームぼけ
計測に用いるマークプレートとその上に照射された計測
用ビームを示す平面図である。図１３には、ビームぼけ
計測に用いるマークプレート１０２′が示されている。
マークプレート１０２′の中央部には、Ｘ方向及びＹ方
向のビームぼけ計測用の反射型基準マーク（矩形開口）
１０１ａ′、１０１ｂ′が設けられている。このマーク
１０１ａ′、１０１ｂ′は、重金属（Ｔａ、Ｗ等）の薄
膜で形成されている。マークプレート１０２′上には、
図示せぬレチクルの矩形開口を通過した９箇所×２＝１
８個の矩形ビームＥＢが示されている。
【０００７】図１４は、同電子線露光装置のビームぼけ
計測系を模式的に示す斜視図である。図１４に示すよう
に、マークプレート１０２′のマーク１０１ａ′、１０
１ｂ′上には、反射電子検出器１１６が配置されてい
る。マーク１０１ａ′、１０１ｂ′上で矩形ビームＥＢ
を照射・スキャンし、その反射電子を反射電子検出器１
１６で検出することにより、ビームぼけを計測すること
が可能である。このビームぼけ計測をレチクルの矩形開
口を通過した１８個の矩形ビームＥＢについて順次行う
ことにより、レチクル上のサブフィールドのビームぼけ
分布を計測することができる。
計測系を模式的に示す斜視図である。図１４に示すよう
に、マークプレート１０２′のマーク１０１ａ′、１０
１ｂ′上には、反射電子検出器１１６が配置されてい
る。マーク１０１ａ′、１０１ｂ′上で矩形ビームＥＢ
を照射・スキャンし、その反射電子を反射電子検出器１
１６で検出することにより、ビームぼけを計測すること
が可能である。このビームぼけ計測をレチクルの矩形開
口を通過した１８個の矩形ビームＥＢについて順次行う
ことにより、レチクル上のサブフィールドのビームぼけ
分布を計測することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のビーム
ぼけ計測方式では、レチクルのサブフィールド内に分散
配置された多数の矩形開口を通過した多数の矩形ビーム
ＥＢを、１個ずつ別々に計測している。そのため、ビー
ムぼけの計測に長時間を要する。
ぼけ計測方式では、レチクルのサブフィールド内に分散
配置された多数の矩形開口を通過した多数の矩形ビーム
ＥＢを、１個ずつ別々に計測している。そのため、ビー
ムぼけの計測に長時間を要する。
【０００９】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、サブフィールド内のビームぼけの分布
を短時間に計測できる荷電粒子線露光装置の結像性能の
評価方法等を提供することを目的とする。
たものであって、サブフィールド内のビームぼけの分布
を短時間に計測できる荷電粒子線露光装置の結像性能の
評価方法等を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の荷電粒子線露光装置の結像性能の評価方法
は、 感応基板上に転写すべき原版パターンを有するレ
チクルを荷電粒子線照明し、該レチクルを通過した荷電
粒子線を前記感応基板上に投影結像させて転写パターン
を形成する荷電粒子線露光装置における結像性能の評価
方法であって、前記原板パターンの位置（物面位置）
に、計測用パターンを形成したレチクルを配置し、 前
記転写パターンの位置（像面位置）に、計測用のマーク
を配置し、 前記計測用パターンを通過した計測用荷電
粒子ビームで前記マークを走査し、 前記マークを通過
又は反射した荷電粒子線をセンサで検出して処理するこ
とにより前記ビームのぼけを計測し、 ここで、前記計
測用パターンを、前記レチクル上の単位露光領域（レチ
クル上サブフィールド）内に分散させて複数形成してお
くとともに、 前記マークを、前記複数の計測用パター
ンにより形成される計測ビームに対応させて複数形成し
ておき、 該複数のマークの各々を該計測ビームの各々
で走査することにより、前記サブフィールド内に分散配
置された前記複数の計測ビームのぼけをほぼ同時に計測
することを特徴とする。
め、本発明の荷電粒子線露光装置の結像性能の評価方法
は、 感応基板上に転写すべき原版パターンを有するレ
チクルを荷電粒子線照明し、該レチクルを通過した荷電
粒子線を前記感応基板上に投影結像させて転写パターン
を形成する荷電粒子線露光装置における結像性能の評価
方法であって、前記原板パターンの位置（物面位置）
に、計測用パターンを形成したレチクルを配置し、 前
記転写パターンの位置（像面位置）に、計測用のマーク
を配置し、 前記計測用パターンを通過した計測用荷電
粒子ビームで前記マークを走査し、 前記マークを通過
又は反射した荷電粒子線をセンサで検出して処理するこ
とにより前記ビームのぼけを計測し、 ここで、前記計
測用パターンを、前記レチクル上の単位露光領域（レチ
クル上サブフィールド）内に分散させて複数形成してお
くとともに、 前記マークを、前記複数の計測用パター
ンにより形成される計測ビームに対応させて複数形成し
ておき、 該複数のマークの各々を該計測ビームの各々
で走査することにより、前記サブフィールド内に分散配
置された前記複数の計測ビームのぼけをほぼ同時に計測
することを特徴とする。
【００１１】サブフィールド内の複数位置におけるビー
ムぼけをほぼ同時に計測することができるので、ビーム
ぼけ計測の時間を短縮できる。
ムぼけをほぼ同時に計測することができるので、ビーム
ぼけ計測の時間を短縮できる。
【００１２】本発明においては、 前記複数のマーク
と、該マークの各々に対応する前記計測ビームとの位置
関係が少しずつずれるように該マーク及び前記計測用パ
ターンを配置し、 前記複数の計測ビームを順次１つの
センサで検出することが好ましい。複数のマークと、こ
のマークの各々に対応する計測用ビームとの位置関係が
少しずつずれるようにマーク及び計測用パターンを配置
してあるので、各ビームが各マークと重なった時にセン
サに入力される信号が、複数のビーム・マークの各々に
ついて時間分割されて分離される。そのため、１つのセ
ンサで多数のビームのぼけを計測することができる。
と、該マークの各々に対応する前記計測ビームとの位置
関係が少しずつずれるように該マーク及び前記計測用パ
ターンを配置し、 前記複数の計測ビームを順次１つの
センサで検出することが好ましい。複数のマークと、こ
のマークの各々に対応する計測用ビームとの位置関係が
少しずつずれるようにマーク及び計測用パターンを配置
してあるので、各ビームが各マークと重なった時にセン
サに入力される信号が、複数のビーム・マークの各々に
ついて時間分割されて分離される。そのため、１つのセ
ンサで多数のビームのぼけを計測することができる。
【００１３】本発明においては、 前記マークがナイフ
エッジ開口からなり、 前記センサが該ナイフエッジ開
口を通過した荷電粒子線を検出するものであり、 前記
マークの非開口部（ナイフエッジ板）と前記センサとの
間にビーム制限開口を配して、該ナイフエッジ板を透過
する荷電粒子線の少なくとも相当の部分を遮ることが好
ましい。
エッジ開口からなり、 前記センサが該ナイフエッジ開
口を通過した荷電粒子線を検出するものであり、 前記
マークの非開口部（ナイフエッジ板）と前記センサとの
間にビーム制限開口を配して、該ナイフエッジ板を透過
する荷電粒子線の少なくとも相当の部分を遮ることが好
ましい。
【００１４】ビーム制限開口でナイフエッジ板を透過す
る荷電粒子線の少なくとも相当の部分を遮るので、実質
的に、マーク（ナイフエッジ開口）を通過した荷電粒子
線のみをセンサに入射させてビームボケを求めることが
可能となる。そのため、計測のコントラストが悪化せ
ず、高精度なビームボケの計測ができる。特に、ビーム
制限開口によって、計測対象外の荷電粒子や、空間電荷
効果を変えるためのダミービームをほぼ完全に遮ること
ができるので、理想に近いコントラストにて、良好なセ
ンサ検出波形を得ることができる。
る荷電粒子線の少なくとも相当の部分を遮るので、実質
的に、マーク（ナイフエッジ開口）を通過した荷電粒子
線のみをセンサに入射させてビームボケを求めることが
可能となる。そのため、計測のコントラストが悪化せ
ず、高精度なビームボケの計測ができる。特に、ビーム
制限開口によって、計測対象外の荷電粒子や、空間電荷
効果を変えるためのダミービームをほぼ完全に遮ること
ができるので、理想に近いコントラストにて、良好なセ
ンサ検出波形を得ることができる。
【００１５】本発明においては、 前記ビーム制限開口
と前記センサとの間に第２のビーム制限開口を配置し、
前記ナイフエッジ板で散乱した荷電粒子線を遮ることと
すれば、計測のコントラストをさらに向上することがで
きる。
と前記センサとの間に第２のビーム制限開口を配置し、
前記ナイフエッジ板で散乱した荷電粒子線を遮ることと
すれば、計測のコントラストをさらに向上することがで
きる。
【００１６】さらに本発明においては、 前記マークが
重金属膜からなり、 前記センサが前記マークで反射さ
れた荷電粒子線を検出するものであることとしてもよ
い。
重金属膜からなり、 前記センサが前記マークで反射さ
れた荷電粒子線を検出するものであることとしてもよ
い。
【００１７】本発明の荷電粒子線露光装置の調整方法
は、 感応基板上に転写すべき原版パターンを有するレ
チクルを荷電粒子線照明し、該レチクルを通過した荷電
粒子線を前記感応基板上に投影結像させて転写パターン
を形成する荷電粒子線露光装置の調整方法であって、
前記原板パターンの位置（物面位置）に、計測用パター
ンを形成したレチクルを配置し、 前記転写パターンの
位置（像面位置）に、計測用のマークを配置し、 前記
計測用パターンを通過した計測用荷電粒子ビームで前記
マークを走査し、 前記マークを通過又は反射した荷電
粒子線をセンサで検出して処理することにより前記ビー
ムのぼけを計測し、 ここで、前記計測用パターンを、
前記レチクル上の単位露光領域（レチクル上サブフィー
ルド）内に分散させて複数形成しておくとともに、 前
記マークを、前記像面位置に、前記複数の計測用パター
ンにより形成される計測ビームに対応させて複数形成し
ておき、 該複数のマークの各々を該計測ビームの各々
で走査することにより、前記サブフィールド内に分散配
置された前記複数の計測ビームのぼけをほぼ同時に計測
し、 計測して得られた情報を元に、前記サブフィール
ド内のぼけが所望の状態となるように前記露光装置の光
学系を調整することを特徴とする。
は、 感応基板上に転写すべき原版パターンを有するレ
チクルを荷電粒子線照明し、該レチクルを通過した荷電
粒子線を前記感応基板上に投影結像させて転写パターン
を形成する荷電粒子線露光装置の調整方法であって、
前記原板パターンの位置（物面位置）に、計測用パター
ンを形成したレチクルを配置し、 前記転写パターンの
位置（像面位置）に、計測用のマークを配置し、 前記
計測用パターンを通過した計測用荷電粒子ビームで前記
マークを走査し、 前記マークを通過又は反射した荷電
粒子線をセンサで検出して処理することにより前記ビー
ムのぼけを計測し、 ここで、前記計測用パターンを、
前記レチクル上の単位露光領域（レチクル上サブフィー
ルド）内に分散させて複数形成しておくとともに、 前
記マークを、前記像面位置に、前記複数の計測用パター
ンにより形成される計測ビームに対応させて複数形成し
ておき、 該複数のマークの各々を該計測ビームの各々
で走査することにより、前記サブフィールド内に分散配
置された前記複数の計測ビームのぼけをほぼ同時に計測
し、 計測して得られた情報を元に、前記サブフィール
ド内のぼけが所望の状態となるように前記露光装置の光
学系を調整することを特徴とする。
【００１８】サブフィールド内の複数位置におけるビー
ムぼけをほぼ同時に計測して結像性能の評価を行い、こ
の結果に基づいて荷電粒子線光学系の調整を行うので、
装置を短時間にかつ容易に適正状態に調整できる。ま
た、光学系の各コンポーネントの補正値のキャリブレー
ションも容易である。
ムぼけをほぼ同時に計測して結像性能の評価を行い、こ
の結果に基づいて荷電粒子線光学系の調整を行うので、
装置を短時間にかつ容易に適正状態に調整できる。ま
た、光学系の各コンポーネントの補正値のキャリブレー
ションも容易である。
【００１９】本発明においては、 前記サブフィールド
内のボケの最大値が最小になるように前記光学系を調整
することとしてもよい。または、 前記サブフィールド
内のボケの分布（ΔＢｌｕｒ）が最小になるように前記
光学系を調整することとしてもよい。
内のボケの最大値が最小になるように前記光学系を調整
することとしてもよい。または、 前記サブフィールド
内のボケの分布（ΔＢｌｕｒ）が最小になるように前記
光学系を調整することとしてもよい。
【００２０】本発明のビームボケ計測方法は、 感応基
板上に転写すべき原版パターンを有するレチクルを荷電
粒子線照明し、該レチクルを通過した荷電粒子線を前記
感応基板上に投影結像させて転写パターンを形成する荷
電粒子線露光装置におけるビームぼけ計測装置であっ
て、 前記感応基板上の転写パターンの位置（像面位
置）に配置された、複数のナイフエッジ開口からなる計
測用のマークと、 該マークの下方に配置された、該マ
ークを通過した荷電粒子線を検出するセンサと、前記マ
ークの非開口部（ナイフエッジ板）と前記センサとの間
に配置された、該ナイフエッジ板を透過する荷電粒子線
の少なくとも相当の部分を遮るビーム制限開口と、 前
記センサの検出結果に基づきビームのボケを計測するビ
ームボケ計測手段と、 を備えることを特徴とする。
板上に転写すべき原版パターンを有するレチクルを荷電
粒子線照明し、該レチクルを通過した荷電粒子線を前記
感応基板上に投影結像させて転写パターンを形成する荷
電粒子線露光装置におけるビームぼけ計測装置であっ
て、 前記感応基板上の転写パターンの位置（像面位
置）に配置された、複数のナイフエッジ開口からなる計
測用のマークと、 該マークの下方に配置された、該マ
ークを通過した荷電粒子線を検出するセンサと、前記マ
ークの非開口部（ナイフエッジ板）と前記センサとの間
に配置された、該ナイフエッジ板を透過する荷電粒子線
の少なくとも相当の部分を遮るビーム制限開口と、 前
記センサの検出結果に基づきビームのボケを計測するビ
ームボケ計測手段と、 を備えることを特徴とする。
【００２１】本発明の荷電粒子線露光装置は、 感応基
板上に転写すべき原版パターンを有するレチクルを荷電
粒子線照明し、該レチクルを通過した荷電粒子線を前記
感応基板上に投影結像させて転写パターンを形成する荷
電粒子線露光装置であって、前記感応基板上の転写パタ
ーンの位置（像面位置）に配置された、複数の計測用の
マークと、 該マークを通過又は反射した荷電粒子線を
検出するセンサと、前記センサの検出結果に基づきビー
ムのボケを計測するビームボケ計測手段と、を備え、
前記複数のマークを用いて複数の位置での計測ビームの
ぼけをほぼ同時に計測することを特徴とする。
板上に転写すべき原版パターンを有するレチクルを荷電
粒子線照明し、該レチクルを通過した荷電粒子線を前記
感応基板上に投影結像させて転写パターンを形成する荷
電粒子線露光装置であって、前記感応基板上の転写パタ
ーンの位置（像面位置）に配置された、複数の計測用の
マークと、 該マークを通過又は反射した荷電粒子線を
検出するセンサと、前記センサの検出結果に基づきビー
ムのボケを計測するビームボケ計測手段と、を備え、
前記複数のマークを用いて複数の位置での計測ビームの
ぼけをほぼ同時に計測することを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。図５は、本発明の実施の形態に係る電子線露光装置
の光学系主要部の構成及びウェハステージ周りの構成を
模式的に示す図である。図５に示す電子線露光装置の光
学系主要部の上部には、照明ビーム１２及びレチクル１
１が示されている。照明ビーム１２は、図示せぬ電子銃
から発せられ照明光学系で成形される。レチクル１１は
計測用のレチクル（マスク）であり、矩形開口（計測用
パターン）１３が形成されている。図には、矩形開口１
３が１つだけ示されているが、実際には、レチクル１１
には９個の矩形開口１３が形成されている（図６参
照）。
る。図５は、本発明の実施の形態に係る電子線露光装置
の光学系主要部の構成及びウェハステージ周りの構成を
模式的に示す図である。図５に示す電子線露光装置の光
学系主要部の上部には、照明ビーム１２及びレチクル１
１が示されている。照明ビーム１２は、図示せぬ電子銃
から発せられ照明光学系で成形される。レチクル１１は
計測用のレチクル（マスク）であり、矩形開口（計測用
パターン）１３が形成されている。図には、矩形開口１
３が１つだけ示されているが、実際には、レチクル１１
には９個の矩形開口１３が形成されている（図６参
照）。
【００２３】照明ビーム１２は、レチクル１１の矩形開
口１３を通過し、直線状のエッジをもつ矩形ビームＥＢ
となる。なお、通常の転写露光時には、転写したいデバ
イスパターンが形成されているレチクルを用いる。
口１３を通過し、直線状のエッジをもつ矩形ビームＥＢ
となる。なお、通常の転写露光時には、転写したいデバ
イスパターンが形成されているレチクルを用いる。
【００２４】レチクル１１の下方には、２段の投影レン
ズ１４、１５が配置されている。これら投影レンズ１
４、１５の間には、コントラスト開口１７が配置されて
いる。レチクル１１の矩形開口１３で成形された計測用
矩形ビームＥＢは、上段の投影レンズ１４によって収束
され、コントラスト開口１７にクロスオーバーを形成す
る。コントラスト開口１７は、レチクル１１を散乱を受
けつつ透過した電子線をカットする。
ズ１４、１５が配置されている。これら投影レンズ１
４、１５の間には、コントラスト開口１７が配置されて
いる。レチクル１１の矩形開口１３で成形された計測用
矩形ビームＥＢは、上段の投影レンズ１４によって収束
され、コントラスト開口１７にクロスオーバーを形成す
る。コントラスト開口１７は、レチクル１１を散乱を受
けつつ透過した電子線をカットする。
【００２５】下段の投影レンズ１５の下方には、ウェハ
（感応基板）ステージ１６が配置されている。このステ
ージ１６上には、厚さ約２μｍｎのＳｉ薄膜（一例）で
形成されるナイフエッジ板２が配置されている。ナイフ
エッジ板２には、９つのナイフエッジ状基準マーク（図
１参照）が配置されている。なお、ウェハステージ１６
には、通常の転写露光時にウェハを載置するチャック
（図示されず）も配置されている。ウェハステージ１６
の下方には、荷電粒子検出器（センサ）等を含むビーム
ぼけ計測系（図２参照）が設けられている。
（感応基板）ステージ１６が配置されている。このステ
ージ１６上には、厚さ約２μｍｎのＳｉ薄膜（一例）で
形成されるナイフエッジ板２が配置されている。ナイフ
エッジ板２には、９つのナイフエッジ状基準マーク（図
１参照）が配置されている。なお、ウェハステージ１６
には、通常の転写露光時にウェハを載置するチャック
（図示されず）も配置されている。ウェハステージ１６
の下方には、荷電粒子検出器（センサ）等を含むビーム
ぼけ計測系（図２参照）が設けられている。
【００２６】図６は、ビームぼけ計測に用いるレチクル
のサブフィールドのパターンを示す平面図である。図６
には、Ｘ方向のビームぼけ計測用のパターンを有するサ
ブフィールド（一括転写小領域、例えば１ｍｍ角）が示
されている。図６に示すように、サブフィールド１１ａ
には、３列×３行に均等に配置された矩形開口１３ａ〜
１３ｉが形成されている。各矩形開口１３ａ〜ｉは、Ｙ
方向に伸びた長方形をしている。
のサブフィールドのパターンを示す平面図である。図６
には、Ｘ方向のビームぼけ計測用のパターンを有するサ
ブフィールド（一括転写小領域、例えば１ｍｍ角）が示
されている。図６に示すように、サブフィールド１１ａ
には、３列×３行に均等に配置された矩形開口１３ａ〜
１３ｉが形成されている。各矩形開口１３ａ〜ｉは、Ｙ
方向に伸びた長方形をしている。
【００２７】なお、上述のレチクル１１上には、このＸ
方向のビームぼけ計測用の計測用パターン（矩形開口１
３ａ〜１３ｉ）と共に、Ｙ方向のビームぼけ計測用パタ
ーンを配置することもできる。
方向のビームぼけ計測用の計測用パターン（矩形開口１
３ａ〜１３ｉ）と共に、Ｙ方向のビームぼけ計測用パタ
ーンを配置することもできる。
【００２８】図１は、ビームぼけ計測に用いるナイフエ
ッジ板の開口配置と、同ナイフエッジ板上のビームを示
す平面図である。図１には、Ｘ方向のビームぼけ計測に
用いるナイフエッジ板２が示されている。このナイフエ
ッジ板２は、レチクル１１の矩形開口１３（図５参照）
を通過した矩形ビームＥＢの像面位置に配置されてい
る。また、その大きさは、レチクル１１のサブフィール
ド１１ａの転写像と等しい大きさ（例えば、２５０μｍ
角）である。ナイフエッジ板２上には、レチクル１１上
の９つの矩形開口１３ｉ〜１３ａ（図６参照）の各々を
通過した矩形ビームＥＢａ〜ＥＢｉが示されている。矩
形ビームＥＢａ〜ＥＢｉは、ＸＹ方向に均等な距離を隔
てた行列状の位置をとる。
ッジ板の開口配置と、同ナイフエッジ板上のビームを示
す平面図である。図１には、Ｘ方向のビームぼけ計測に
用いるナイフエッジ板２が示されている。このナイフエ
ッジ板２は、レチクル１１の矩形開口１３（図５参照）
を通過した矩形ビームＥＢの像面位置に配置されてい
る。また、その大きさは、レチクル１１のサブフィール
ド１１ａの転写像と等しい大きさ（例えば、２５０μｍ
角）である。ナイフエッジ板２上には、レチクル１１上
の９つの矩形開口１３ｉ〜１３ａ（図６参照）の各々を
通過した矩形ビームＥＢａ〜ＥＢｉが示されている。矩
形ビームＥＢａ〜ＥＢｉは、ＸＹ方向に均等な距離を隔
てた行列状の位置をとる。
【００２９】ナイフエッジ板２には、３列×３行に配置
されたナイフエッジ状基準マーク１ａ〜１ｉが形成され
ている。各マーク１ａ〜１ｉは、矩形ビームＥＢよりも
僅かにＹ方向に長く伸びた長方形をしている。なお、各
マーク１ａ〜ｉの位置は、徐々にプラスＸ方向にズレて
いる。その結果、矩形ビームＥＢａ〜ＥＢｉと各マーク
１ａ〜１ｉとの位置関係は徐々にズレており、マーク１
ａとビームＥＢａとがラップし始めている図の瞬間にお
いて、他のマーク１とビームＥとの間は、それぞれの距
離だけ隔てられている。そして、その距離は徐々に長く
なっている。
されたナイフエッジ状基準マーク１ａ〜１ｉが形成され
ている。各マーク１ａ〜１ｉは、矩形ビームＥＢよりも
僅かにＹ方向に長く伸びた長方形をしている。なお、各
マーク１ａ〜ｉの位置は、徐々にプラスＸ方向にズレて
いる。その結果、矩形ビームＥＢａ〜ＥＢｉと各マーク
１ａ〜１ｉとの位置関係は徐々にズレており、マーク１
ａとビームＥＢａとがラップし始めている図の瞬間にお
いて、他のマーク１とビームＥとの間は、それぞれの距
離だけ隔てられている。そして、その距離は徐々に長く
なっている。
【００３０】なお、ナイフエッジ板２には、Ｘ方向に伸
びた長方形をしたＹ方向のビームぼけ計測用のマークも
配置されている。
びた長方形をしたＹ方向のビームぼけ計測用のマークも
配置されている。
【００３１】図２は、本発明の実施の形態に係る電子線
露光装置のビームぼけ計測系を模式的に示す側面断面図
及びブロック図である。図２の上部には、計測ビームＥ
Ｂａ〜ｃ及びナイフエッジ板２の断面が示されている。
ここでは、ナイフエッジ板２のマーク１ａ〜１ｃ（図１
参照）のみが示されている。ナイフエッジ板２上には、
レチクルの矩形開口１３ａ〜１３ｃ（図６参照）を通過
した矩形ビームＥＢａ〜ＥＢｃ（図１参照）が照射され
ている。ここでは、矩形ビームＥＢａの一部が、マーク
１ａの開口部を通過して下方に進んでいる。
露光装置のビームぼけ計測系を模式的に示す側面断面図
及びブロック図である。図２の上部には、計測ビームＥ
Ｂａ〜ｃ及びナイフエッジ板２の断面が示されている。
ここでは、ナイフエッジ板２のマーク１ａ〜１ｃ（図１
参照）のみが示されている。ナイフエッジ板２上には、
レチクルの矩形開口１３ａ〜１３ｃ（図６参照）を通過
した矩形ビームＥＢａ〜ＥＢｃ（図１参照）が照射され
ている。ここでは、矩形ビームＥＢａの一部が、マーク
１ａの開口部を通過して下方に進んでいる。
【００３２】ナイフエッジ板２の直下には、マーク１ａ
〜１ｉに対応する位置に９個の開口４ａ〜４ｉ（開口４
ａ〜４ｃのみ図示）を有する第１のビーム制限用開ロプ
レート４が配置されている。第１のビーム制限用開ロプ
レート４は、充分に厚い（例えば１ｍｍ）導電性の金属
板であり、このプレート４に当った電子線は吸収され
る。
〜１ｉに対応する位置に９個の開口４ａ〜４ｉ（開口４
ａ〜４ｃのみ図示）を有する第１のビーム制限用開ロプ
レート４が配置されている。第１のビーム制限用開ロプ
レート４は、充分に厚い（例えば１ｍｍ）導電性の金属
板であり、このプレート４に当った電子線は吸収され
る。
【００３３】開口４ａ〜４ｉの寸法は、１０μm程度で
あることが望ましい。ナイフエッジ板２と第１のビーム
制限開ロプレート４のギャップは、ナイフエッジ状基準
マーク１ａ〜１ｉからビーム制限用開口４ａ〜４ｉを見
込む角θがビームの収束角αよりもわずかに大きくなる
ような距離にする。例えば、ビームの収束角αを５mrad
とすると、ナイフエッジ板２と第１のビーム制限開ロプ
レート４のギャップは1mm程度である。
あることが望ましい。ナイフエッジ板２と第１のビーム
制限開ロプレート４のギャップは、ナイフエッジ状基準
マーク１ａ〜１ｉからビーム制限用開口４ａ〜４ｉを見
込む角θがビームの収束角αよりもわずかに大きくなる
ような距離にする。例えば、ビームの収束角αを５mrad
とすると、ナイフエッジ板２と第１のビーム制限開ロプ
レート４のギャップは1mm程度である。
【００３４】このようなセンサの構成にてナイフエッジ
状基準マーク１ａ〜１ｉ上でレチクルにて成形された矩
形の転写ビームＥＢをスキャンすれば、ナイフエッジ状
基準マーク１ａ〜１ｉを通過した荷電粒子ｅ１はすべて
ビーム制限開口４ａ〜４ｉを通過する。一方、ナイフエ
ッジ板２の膜部にて前方散乱された荷電粒子ｅ２及び空
間電荷効果調整用ダミービーム（図７参照）のほとんど
全ては第１のビーム制限用開ロプレート４で遮られるた
め、コントラストはほぼ１００％となる。
状基準マーク１ａ〜１ｉ上でレチクルにて成形された矩
形の転写ビームＥＢをスキャンすれば、ナイフエッジ状
基準マーク１ａ〜１ｉを通過した荷電粒子ｅ１はすべて
ビーム制限開口４ａ〜４ｉを通過する。一方、ナイフエ
ッジ板２の膜部にて前方散乱された荷電粒子ｅ２及び空
間電荷効果調整用ダミービーム（図７参照）のほとんど
全ては第１のビーム制限用開ロプレート４で遮られるた
め、コントラストはほぼ１００％となる。
【００３５】第１のビーム制限用開ロプレート４の下方
10ｍｍ〜20mm程度の位置には、第２のビーム制限用開ロ
プレート５が配置されている。第２のビーム制限用開ロ
プレート５は、充分に厚い（例えば１ｍｍ）導電性の金
属板であり、このプレート５に当った電子線は吸収され
る。
10ｍｍ〜20mm程度の位置には、第２のビーム制限用開ロ
プレート５が配置されている。第２のビーム制限用開ロ
プレート５は、充分に厚い（例えば１ｍｍ）導電性の金
属板であり、このプレート５に当った電子線は吸収され
る。
【００３６】第２のビーム制限用開ロプレート５の中央
部には、φ200μm〜500μm程度の開口５ａが設けられて
いる。この第２のビーム制限用開ロプレート５を設置す
ることにより、多重散乱されて荷電粒子検出器６に向か
う荷電粒子を遮蔽することができる。これによりほぼ10
0%のコントラストをもって信号を検出することが可能で
ある。
部には、φ200μm〜500μm程度の開口５ａが設けられて
いる。この第２のビーム制限用開ロプレート５を設置す
ることにより、多重散乱されて荷電粒子検出器６に向か
う荷電粒子を遮蔽することができる。これによりほぼ10
0%のコントラストをもって信号を検出することが可能で
ある。
【００３７】ビーム制限開口５の下方には、荷電粒子検
出器（センサ）６が設置されている。この荷電粒子検出
器６は、ファラデーカップ、半導体検出器、又は、シン
チレータとフォトマルチプライヤーとを組み合わせたも
の等から構成されている。荷電粒子検出器６には、プリ
アンプ７、微分回路８及びオシロスコープ９が順に接続
されている。
出器（センサ）６が設置されている。この荷電粒子検出
器６は、ファラデーカップ、半導体検出器、又は、シン
チレータとフォトマルチプライヤーとを組み合わせたも
の等から構成されている。荷電粒子検出器６には、プリ
アンプ７、微分回路８及びオシロスコープ９が順に接続
されている。
【００３８】次に、上述の荷電粒子線露光装置の結像性
能の評価方法について説明する。図３は、上述の電子線
露光装置の結像性能の評価方法を説明するための図であ
る。図３（Ａ）はナイフエッジ板に形成された１つのマ
ークを示す平面図であり、図３（Ｂ）は荷電粒子検出器
６で検出されるビーム電流波形を示す図であり、図３
（Ｃ）は検出信号の微分波形を示す図であり、図３
（Ｄ）はビームぼけの求め方を示す図である。
能の評価方法について説明する。図３は、上述の電子線
露光装置の結像性能の評価方法を説明するための図であ
る。図３（Ａ）はナイフエッジ板に形成された１つのマ
ークを示す平面図であり、図３（Ｂ）は荷電粒子検出器
６で検出されるビーム電流波形を示す図であり、図３
（Ｃ）は検出信号の微分波形を示す図であり、図３
（Ｄ）はビームぼけの求め方を示す図である。
【００３９】図３（Ａ）に示すように、矩形ビームＥＢ
をナイフエッジ状基準マーク１上で矢印方向（右側）に
スキャンすると、最初は時間とともにマーク１を通過す
る矩形ビームＥＢの幅（電子の量）が広くなって、荷電
粒子検出器６（図２参照）で検出するビーム電流が増加
する。そして、マーク１の中央部分からさらにスキャン
を続けると、今度は通過ビームの幅が徐々に狭くなって
荷電粒子検出器６で検出するビーム電流は減少する。こ
のため、検出電流波形は、図３（Ｂ）のように山型とな
る。このビーム電流は、図２のプリアンプ７で増幅され
た後、微分回路８で時間に対する変化率に換算される。
をナイフエッジ状基準マーク１上で矢印方向（右側）に
スキャンすると、最初は時間とともにマーク１を通過す
る矩形ビームＥＢの幅（電子の量）が広くなって、荷電
粒子検出器６（図２参照）で検出するビーム電流が増加
する。そして、マーク１の中央部分からさらにスキャン
を続けると、今度は通過ビームの幅が徐々に狭くなって
荷電粒子検出器６で検出するビーム電流は減少する。こ
のため、検出電流波形は、図３（Ｂ）のように山型とな
る。このビーム電流は、図２のプリアンプ７で増幅され
た後、微分回路８で時間に対する変化率に換算される。
【００４０】微分回路８から出力された微分波形を図３
（Ｃ）に示す。微分波形は、計測用矩形ビームＥＢがビ
ームぼけのない理想的なビームの場合は矩形波Ｗ１とな
る。しかし、実際はビームぼけのためになまった波形Ｗ
２となる。ここで、図３（Ｄ）に分かり易く示すよう
に、微分波形の強度の１２％〜８８％の範囲で、波形Ｗ
２の立ち上がりの距離ｔを求める。この距離ｔをビーム
ぼけとしている。
（Ｃ）に示す。微分波形は、計測用矩形ビームＥＢがビ
ームぼけのない理想的なビームの場合は矩形波Ｗ１とな
る。しかし、実際はビームぼけのためになまった波形Ｗ
２となる。ここで、図３（Ｄ）に分かり易く示すよう
に、微分波形の強度の１２％〜８８％の範囲で、波形Ｗ
２の立ち上がりの距離ｔを求める。この距離ｔをビーム
ぼけとしている。
【００４１】本発明の荷電粒子線露光装置においては、
図１に示すように、ナイフエッジ板２に９つのマーク１
ａ〜１ｉが、徐々にズラして設けられている。そのた
め、計測ビーム群ＥＢａ〜ｉを走査すると、マーク１ａ
〜１ｉを次々と矩形ビームＥＢａ〜ＥＢｉが照射し、適
当に分割されながらも連続した９つのビーム電流波形を
得ることができる。そして、得られた９個の波形を微分
処理しそれぞれの立ち上がりを計測することにより、９
点でのビームぼけをほぼ同時に計測することが可能であ
る。
図１に示すように、ナイフエッジ板２に９つのマーク１
ａ〜１ｉが、徐々にズラして設けられている。そのた
め、計測ビーム群ＥＢａ〜ｉを走査すると、マーク１ａ
〜１ｉを次々と矩形ビームＥＢａ〜ＥＢｉが照射し、適
当に分割されながらも連続した９つのビーム電流波形を
得ることができる。そして、得られた９個の波形を微分
処理しそれぞれの立ち上がりを計測することにより、９
点でのビームぼけをほぼ同時に計測することが可能であ
る。
【００４２】図４は、９個のマークスキャンにより得ら
れる波形が示されている。図４（Ａ）は荷電粒子検出器
６で検出される電流波形を示す図であり、図４（Ｂ）は
検出信号の微分波形を示す図である。図４（Ａ）には、
マーク１ａ〜１ｉに矩形ビームＥＢａ〜ＥＢｉを照射
し、スキャンした際に得られるビーム電流波形が示され
ている。この図には、各マーク１ａ〜１ｉに対応した９
つの山型の波形が示されている。このビーム電流を図２
のプリアンプ７で増幅して微分回路８で時間に対する変
化率に換算することにより、図４（Ｂ）に示す微分波形
を得ることができる。この微分回路８の出力波形は、図
２のオシロスコープ９で表示される。
れる波形が示されている。図４（Ａ）は荷電粒子検出器
６で検出される電流波形を示す図であり、図４（Ｂ）は
検出信号の微分波形を示す図である。図４（Ａ）には、
マーク１ａ〜１ｉに矩形ビームＥＢａ〜ＥＢｉを照射
し、スキャンした際に得られるビーム電流波形が示され
ている。この図には、各マーク１ａ〜１ｉに対応した９
つの山型の波形が示されている。このビーム電流を図２
のプリアンプ７で増幅して微分回路８で時間に対する変
化率に換算することにより、図４（Ｂ）に示す微分波形
を得ることができる。この微分回路８の出力波形は、図
２のオシロスコープ９で表示される。
【００４３】オシロスコープ９で表示された波形に基づ
き、サブフィールド内の９つの位置（図６参照）におけ
るビームぼけを計測する。そして、その計測情報を基に
ビームぼけの最大値を最小にするように、又は、サブフ
ィールド内のビームぼけの分布(ΔＢｌｕｒ)が最小にな
るように、ビーム調整（焦点、非点、倍率、回転等の各
種補正値のキャリブレーション）や結像性能の評価を行
う。
き、サブフィールド内の９つの位置（図６参照）におけ
るビームぼけを計測する。そして、その計測情報を基に
ビームぼけの最大値を最小にするように、又は、サブフ
ィールド内のビームぼけの分布(ΔＢｌｕｒ)が最小にな
るように、ビーム調整（焦点、非点、倍率、回転等の各
種補正値のキャリブレーション）や結像性能の評価を行
う。
【００４４】上述のように、本発明の結像性能の評価方
法によれば、サブフィールド内の複数の位置におけるビ
ームぼけをほぼ同時に計測できる。それにより、荷電粒
子線露光装置の光学系を短時間に容易に良好な状態に調
整でき、補正値のキャリブレーションも容易である。
法によれば、サブフィールド内の複数の位置におけるビ
ームぼけをほぼ同時に計測できる。それにより、荷電粒
子線露光装置の光学系を短時間に容易に良好な状態に調
整でき、補正値のキャリブレーションも容易である。
【００４５】次に、本発明の第２の実施の形態に係る荷
電粒子線露光装置の結像性能の評価方法について説明す
る。この例は、クーロン効果を発生させるためのダミー
ビームを計測ビームの横に随伴させ、その状態でクーロ
ン効果を含んだサブフィールド内のビームぼけ分布をほ
ぼ同時に計測する例である。
電粒子線露光装置の結像性能の評価方法について説明す
る。この例は、クーロン効果を発生させるためのダミー
ビームを計測ビームの横に随伴させ、その状態でクーロ
ン効果を含んだサブフィールド内のビームぼけ分布をほ
ぼ同時に計測する例である。
【００４６】図７は、本発明の第２の実施の形態に係る
荷電粒子線露光装置に用いるレチクルのサブフィールド
のパターンを示す平面図である。図７には、Ｘ方向のビ
ームぼけ計測用のレチクル２１のサブフィールド（一括
転写小領域）のパターンが示されている。図６に示すよ
うに、レチクル２１のサブフィールドは、正方形枠状の
外周部２１ａと、外周部２１ａ内側の正方形状の中心部
２１ｂと、これら外周部２１ａと中心部２１ｂを繋ぐ図
の上下左右に３本ずつ配置された連結部２１ｃとを有す
る。外周部２１ａと中心部２１ｂ間は、通過部（大開
口）２１ｄとなっている。外周部２１ａの８箇所及び中
心部２１ｂの１箇所の計９箇所には、矩形開口２３ａ〜
２３ｉが形成されている。各矩形開口１３ａ〜１３ｉ
は、Ｙ方向に伸びた長方形をしている。
荷電粒子線露光装置に用いるレチクルのサブフィールド
のパターンを示す平面図である。図７には、Ｘ方向のビ
ームぼけ計測用のレチクル２１のサブフィールド（一括
転写小領域）のパターンが示されている。図６に示すよ
うに、レチクル２１のサブフィールドは、正方形枠状の
外周部２１ａと、外周部２１ａ内側の正方形状の中心部
２１ｂと、これら外周部２１ａと中心部２１ｂを繋ぐ図
の上下左右に３本ずつ配置された連結部２１ｃとを有す
る。外周部２１ａと中心部２１ｂ間は、通過部（大開
口）２１ｄとなっている。外周部２１ａの８箇所及び中
心部２１ｂの１箇所の計９箇所には、矩形開口２３ａ〜
２３ｉが形成されている。各矩形開口１３ａ〜１３ｉ
は、Ｙ方向に伸びた長方形をしている。
【００４７】図８は、図７のパターンの転写ビームを示
す平面図である。図８には、図１に示したナイフエッジ
板２と、該ナイフエッジ板２上に転写された矩形ビーム
ＥＢａ〜ＥＢｉが示されている。図８に示すように、レ
チクル２１の各矩形開口２３ｉ〜２３ａを通過した照明
ビームは、直線状のエッジをもつ計測用矩形ビームＥＢ
ａ〜ＥＢｉとなる。一方、レチクル２１の通過部２１ｄ
を通過した照明ビームは、空間電荷効果の計測のために
ビーム電流を調整するダミービームＥＢ２となる。この
ダミービームＥＢ２は、計測用矩形ビームＥＢａ〜ＥＢ
ｉにクーロン効果を及ぼす。したがって、このダミービ
ームＥＢ２を図２に示したようなビームぼけ計測系で計
測することにより、実際の露光時におけるクーロン効果
を想定したビームぼけの計測を行うことができる。
す平面図である。図８には、図１に示したナイフエッジ
板２と、該ナイフエッジ板２上に転写された矩形ビーム
ＥＢａ〜ＥＢｉが示されている。図８に示すように、レ
チクル２１の各矩形開口２３ｉ〜２３ａを通過した照明
ビームは、直線状のエッジをもつ計測用矩形ビームＥＢ
ａ〜ＥＢｉとなる。一方、レチクル２１の通過部２１ｄ
を通過した照明ビームは、空間電荷効果の計測のために
ビーム電流を調整するダミービームＥＢ２となる。この
ダミービームＥＢ２は、計測用矩形ビームＥＢａ〜ＥＢ
ｉにクーロン効果を及ぼす。したがって、このダミービ
ームＥＢ２を図２に示したようなビームぼけ計測系で計
測することにより、実際の露光時におけるクーロン効果
を想定したビームぼけの計測を行うことができる。
【００４８】次に、本発明の第３の実施の形態に係る荷
電粒子線露光装置の結像性能の評価方法について説明す
る。この例は、重金属のナイフエッジ状基準マークをナ
イフエッジ板のＳｉ基板上に配置し、レチクルの転写ビ
ームを該重金属マーク上でスキャンし、その反射電子信
号を検出することによりサブフィールド内のビームぼけ
の分布を同時に計測する例である。
電粒子線露光装置の結像性能の評価方法について説明す
る。この例は、重金属のナイフエッジ状基準マークをナ
イフエッジ板のＳｉ基板上に配置し、レチクルの転写ビ
ームを該重金属マーク上でスキャンし、その反射電子信
号を検出することによりサブフィールド内のビームぼけ
の分布を同時に計測する例である。
【００４９】図９は、本発明の第３の実施の形態に係る
荷電粒子線露光装置に用いるナイフエッジ板のパターン
を示す平面図である。図９には、Ｘ方向のビームぼけ計
測に用いるナイフエッジ板３２が示されている。ナイフ
エッジ板３２上には、レチクル１１の９つの矩形開口１
３ｉ〜１３ａ（図６参照）の各々を通過した矩形ビーム
ＥＢａ〜ＥＢｉが示されている。矩形ビームＥＢａ〜Ｅ
Ｂｉは、ナイフエッジ板３２上で均等に配置されてい
る。
荷電粒子線露光装置に用いるナイフエッジ板のパターン
を示す平面図である。図９には、Ｘ方向のビームぼけ計
測に用いるナイフエッジ板３２が示されている。ナイフ
エッジ板３２上には、レチクル１１の９つの矩形開口１
３ｉ〜１３ａ（図６参照）の各々を通過した矩形ビーム
ＥＢａ〜ＥＢｉが示されている。矩形ビームＥＢａ〜Ｅ
Ｂｉは、ナイフエッジ板３２上で均等に配置されてい
る。
【００５０】ナイフエッジ板３２には、３列×３行に配
置されたナイフエッジ状基準マーク３１ａ〜３１ｉが形
成されている。各マーク３１ａ〜３１ｉは、重金属（Ｔ
ａ、Ｗ等）の薄膜で形成されており、矩形ビームＥＢよ
りも僅かにＹ方向に長く伸びた長方形をしている。矩形
ビームＥＢａ〜ＥＢｉと各マーク１ａ〜１ｉとの距離
は、マーク１ａから順にＸ方向に長くなるように配置さ
れている。
置されたナイフエッジ状基準マーク３１ａ〜３１ｉが形
成されている。各マーク３１ａ〜３１ｉは、重金属（Ｔ
ａ、Ｗ等）の薄膜で形成されており、矩形ビームＥＢよ
りも僅かにＹ方向に長く伸びた長方形をしている。矩形
ビームＥＢａ〜ＥＢｉと各マーク１ａ〜１ｉとの距離
は、マーク１ａから順にＸ方向に長くなるように配置さ
れている。
【００５１】なお、上述のナイフエッジ板３２には、こ
のＸ方向のビームぼけ計測用のマークと共に、Ｘ方向に
伸びた長方形をした９つのマークを配置し、Ｙ方向のビ
ームぼけ計測を行う。ただし、１つのナイフエッジ板３
２にＸ方向のビームぼけ計測用のマークとＹ方向のビー
ムぼけ計測用のマークを並べて配置することもできる。
のＸ方向のビームぼけ計測用のマークと共に、Ｘ方向に
伸びた長方形をした９つのマークを配置し、Ｙ方向のビ
ームぼけ計測を行う。ただし、１つのナイフエッジ板３
２にＸ方向のビームぼけ計測用のマークとＹ方向のビー
ムぼけ計測用のマークを並べて配置することもできる。
【００５２】このマーク１ａ〜１ｉに順次矩形ビームＥ
Ｂａ〜ＥＢｉを照射・スキャンし、その反射電子を反射
電子検出器（図１４参照）で検出することにより、９点
でのビームぼけをほぼ同時に計測することが可能であ
る。
Ｂａ〜ＥＢｉを照射・スキャンし、その反射電子を反射
電子検出器（図１４参照）で検出することにより、９点
でのビームぼけをほぼ同時に計測することが可能であ
る。
【００５３】以上図１〜図１４を参照しつつ、本発明の
実施の形態に係る荷電粒子線露光装置等について説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、様々な
変更を加えることができる。
実施の形態に係る荷電粒子線露光装置等について説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、様々な
変更を加えることができる。
【００５４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、サブフィールド内のビームぼけの分布を短時
間に計測できる。さらに、空間電荷効果まで含めたサブ
フィールド内のビームぼけの分布を計測して結像性能の
評価を行い、この結果に基づいて荷電粒子線光学系の調
整を行うので、装置を常に適正の状態に調整でき、光学
系の各コンポーネントの補正値のキャリブレーションも
容易である。
によれば、サブフィールド内のビームぼけの分布を短時
間に計測できる。さらに、空間電荷効果まで含めたサブ
フィールド内のビームぼけの分布を計測して結像性能の
評価を行い、この結果に基づいて荷電粒子線光学系の調
整を行うので、装置を常に適正の状態に調整でき、光学
系の各コンポーネントの補正値のキャリブレーションも
容易である。
【図１】ビームぼけ計測に用いるナイフエッジ板の開口
配置と、同ナイフエッジ板上のビームを示す平面図であ
る。
配置と、同ナイフエッジ板上のビームを示す平面図であ
る。
【図２】本発明の実施の形態に係る電子線露光装置のビ
ームぼけ計測系を模式的に示す側面断面図及びブロック
図である。
ームぼけ計測系を模式的に示す側面断面図及びブロック
図である。
【図３】上述の電子線露光装置の結像性能の評価方法を
説明するための図である。図３（Ａ）はナイフエッジ板
に形成された１つのマークを示す平面図であり、図３
（Ｂ）は荷電粒子検出器６で検出されるビーム電流波形
を示す図であり、図３（Ｃ）は検出信号の微分波形を示
す図であり、図３（Ｄ）はビームぼけの求め方を示す図
である。
説明するための図である。図３（Ａ）はナイフエッジ板
に形成された１つのマークを示す平面図であり、図３
（Ｂ）は荷電粒子検出器６で検出されるビーム電流波形
を示す図であり、図３（Ｃ）は検出信号の微分波形を示
す図であり、図３（Ｄ）はビームぼけの求め方を示す図
である。
【図４】９個のマークスキャンにより得られる波形が示
されている。図４（Ａ）は荷電粒子検出器６で検出され
るビーム電流波形を示す図であり、図４（Ｂ）は検出信
号の微分波形を示す図である。
されている。図４（Ａ）は荷電粒子検出器６で検出され
るビーム電流波形を示す図であり、図４（Ｂ）は検出信
号の微分波形を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る電子線露光装置の光
学系主要部の構成及びウェハステージ周りの構成を模式
的に示す図である。
学系主要部の構成及びウェハステージ周りの構成を模式
的に示す図である。
【図６】ビームぼけ計測に用いるレチクルのサブフィー
ルドのパターンを示す平面図である。
ルドのパターンを示す平面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る荷電粒子線露
光装置に用いるレチクルのサブフィールドのパターンを
示す平面図である。
光装置に用いるレチクルのサブフィールドのパターンを
示す平面図である。
【図８】図７のパターンの転写ビームを示す平面図であ
る。
る。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る荷電粒子線露
光装置に用いるナイフエッジ板のパターンを示す平面図
である。
光装置に用いるナイフエッジ板のパターンを示す平面図
である。
【図１０】荷電粒子線露光装置のビームぼけ計測に用い
るナイフエッジ板と計測用ビームの一例を示す平面図で
ある。
るナイフエッジ板と計測用ビームの一例を示す平面図で
ある。
【図１１】電子線露光装置のビームぼけ計測系の一例を
模式的に示す斜視図である。
模式的に示す斜視図である。
【図１２】同ビームぼけ計測系を模式的に示す側面断面
図及びブロック図である。
図及びブロック図である。
【図１３】荷電粒子線露光装置のビームぼけ計測に用い
るマークプレートとその上に照射された計測用ビームを
示す平面図である。
るマークプレートとその上に照射された計測用ビームを
示す平面図である。
【図１４】同電子線露光装置のビームぼけ計測系を模式
的に示す斜視図である。
的に示す斜視図である。
ＥＢ 矩形ビーム
１ ナイフエッジ状基準マーク
２ ナイフエッジ板
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2H095 BA08 BE05 BE08 BE09
2H097 BA03 BB01 CA16 GB01 JA02
LA10
5C030 AA04 AB03
5C034 BB05
5F056 AA22 BA05 BB09 FA03 FA05
Claims (10)
- 【請求項１】 感応基板上に転写すべき原版パターンを
有するレチクルを荷電粒子線照明し、該レチクルを通過
した荷電粒子線を前記感応基板上に投影結像させて転写
パターンを形成する荷電粒子線露光装置における結像性
能の評価方法であって、 前記原板パターンの位置（物面位置）に、計測用パター
ンを形成したレチクルを配置し、 前記転写パターンの位置（像面位置）に、計測用のマー
クを配置し、 前記計測用パターンを通過した計測用荷電粒子ビームで
前記マークを走査し、 前記マークを通過又は反射した荷電粒子線をセンサで検
出して処理することにより前記ビームのぼけを計測し、 ここで、前記計測用パターンを、前記レチクル上の単位
露光領域（レチクル上サブフィールド）内に分散させて
複数形成しておくとともに、 前記マークを、前記複数の計測用パターンにより形成さ
れる計測ビームに対応させて複数形成しておき、 該複数のマークの各々を該計測ビームの各々で走査する
ことにより、前記サブフィールド内に分散配置された前
記複数の計測ビームのぼけをほぼ同時に計測することを
特徴とする荷電粒子線露光装置の結像性能の評価方法。 - 【請求項２】 前記複数のマークと、該マークの各々に
対応する前記計測ビームとの位置関係が少しずつずれる
ように該マーク及び前記計測用パターンを配置し、 前記複数の計測ビームを順次１つのセンサで検出するこ
とを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線露光装置の結
像性能の評価方法。 - 【請求項３】 前記マークがナイフエッジ開口からな
り、前記センサが該ナイフエッジ開口を通過した荷電粒
子線を検出するものであり、 前記マークの非開口部（ナイフエッジ板）と前記センサ
との間にビーム制限開口を配して、該ナイフエッジ板を
透過する荷電粒子線の少なくとも相当の部分を遮ること
を特徴とする請求項１又は２記載の荷電粒子線露光装置
の結像性能の評価方法。 - 【請求項４】 前記ビーム制限開口と前記センサとの間
に第２のビーム制限開口を配置し、前記ナイフエッジ板
で散乱した荷電粒子線を遮ることを特徴とする請求項３
記載の荷電粒子線露光装置の結像性能の評価方法。 - 【請求項５】 前記マークが重金属膜からなり、 前記センサが前記マークで反射された荷電粒子線を検出
するものであることを特徴とする請求項１又は２記載の
荷電粒子線露光装置の結像性能の評価方法。 - 【請求項６】 感応基板上に転写すべき原版パターンを
有するレチクルを荷電粒子線照明し、該レチクルを通過
した荷電粒子線を前記感応基板上に投影結像させて転写
パターンを形成する荷電粒子線露光装置の調整方法であ
って、 前記原板パターンの位置（物面位置）に、計測用パター
ンを形成したレチクルを配置し、 前記転写パターンの位置（像面位置）に、計測用のマー
クを配置し、 前記計測用パターンを通過した計測用荷電粒子ビームで
前記マークを走査し、 前記マークを通過又は反射した荷電粒子線をセンサで検
出して処理することにより前記ビームのぼけを計測し、 ここで、前記計測用パターンを、前記レチクル上の単位
露光領域（レチクル上サブフィールド）内に分散させて
複数形成しておくとともに、 前記マークを、前記像面位置に、前記複数の計測用パタ
ーンにより形成される計測ビームに対応させて複数形成
しておき、 該複数のマークの各々を該計測ビームの各々で走査する
ことにより、前記サブフィールド内に分散配置された前
記複数の計測ビームのぼけをほぼ同時に計測し、 計測して得られた情報を元に、前記サブフィールド内の
ぼけが所望の状態となるように前記露光装置の光学系を
調整することを特徴とする荷電粒子線露光装置の調整方
法。 - 【請求項７】 前記サブフィールド内のぼけの最大値が
最小になるように前記光学系を調整することを特徴とす
る請求項６記載の荷電粒子線露光装置の結像性能の評価
方法。 - 【請求項８】 前記サブフィールド内のぼけの分布（Δ
Ｂｌｕｒ）が最小になるように前記光学系を調整するこ
とを特徴とする請求項６記載の荷電粒子線露光装置の結
像性能の評価方法。 - 【請求項９】 感応基板上に転写すべき原版パターンを
有するレチクルを荷電粒子線照明し、該レチクルを通過
した荷電粒子線を前記感応基板上に投影結像させて転写
パターンを形成する荷電粒子線露光装置におけるビーム
ぼけ計測装置であって、 前記感応基板上の転写パターンの位置（像面位置）に配
置された、複数のナイフエッジ開口からなる計測用のマ
ークと、 該マークの下方に配置された、該マークを通過した荷電
粒子線を検出するセンサと、 前記マークの非開口部（ナイフエッジ板）と前記センサ
との間に配置された、該ナイフエッジ板を透過する荷電
粒子線の少なくとも相当の部分を遮るビーム制限開口
と、 前記センサの検出結果に基づきビームのボケを計測する
ビームボケ計測手段と、 を備えることを特徴とするビームぼけ計測装置。 - 【請求項１０】 感応基板上に転写すべき原版パターン
を有するレチクルを荷電粒子線照明し、該レチクルを通
過した荷電粒子線を前記感応基板上に投影結像させて転
写パターンを形成する荷電粒子線露光装置であって、 前記感応基板上の転写パターンの位置（像面位置）に配
置された、複数の計測用のマークと、 該マークを通過又は反射した荷電粒子線を検出するセン
サと、 前記センサの検出結果に基づきビームのボケを計測する
ビームボケ計測手段と、 を備え、 前記複数のマークを用いて複数の位置での計測ビームの
ぼけをほぼ同時に計測することを特徴とする荷電粒子線
露光装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001268320A JP2003077813A (ja) | 2001-09-05 | 2001-09-05 | 荷電粒子線露光装置の結像性能の評価方法、荷電粒子線露光装置の調整方法、ビームぼけ計測装置及び荷電粒子線露光装置 |
| US10/236,318 US20030075690A1 (en) | 2001-09-05 | 2002-09-05 | Methods and devices for evaluating beam blur in subfields projection-exposed by a charged-particle-beam microlithography apparatus |
| US11/023,823 US7019313B2 (en) | 2001-09-05 | 2004-12-27 | Methods and devices for evaluating beam blur in subfields projection-exposed by a charged-particle-beam microlithography apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001268320A JP2003077813A (ja) | 2001-09-05 | 2001-09-05 | 荷電粒子線露光装置の結像性能の評価方法、荷電粒子線露光装置の調整方法、ビームぼけ計測装置及び荷電粒子線露光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003077813A true JP2003077813A (ja) | 2003-03-14 |
Family
ID=19094320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001268320A Pending JP2003077813A (ja) | 2001-09-05 | 2001-09-05 | 荷電粒子線露光装置の結像性能の評価方法、荷電粒子線露光装置の調整方法、ビームぼけ計測装置及び荷電粒子線露光装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US20030075690A1 (ja) |
| JP (1) | JP2003077813A (ja) |
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| WO2005001529A1 (ja) * | 2003-06-25 | 2005-01-06 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | 導光体およびライン照明装置 |
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