JP2003249445A - 位置調整方法、ホローアパーチャ光学系、荷電粒子線露光装置 - Google Patents

位置調整方法、ホローアパーチャ光学系、荷電粒子線露光装置

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JP2003249445A
JP2003249445A JP2003009378A JP2003009378A JP2003249445A JP 2003249445 A JP2003249445 A JP 2003249445A JP 2003009378 A JP2003009378 A JP 2003009378A JP 2003009378 A JP2003009378 A JP 2003009378A JP 2003249445 A JP2003249445 A JP 2003249445A
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aperture
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Shinichi Kojima
真一 小島
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ホローアパーチャ部材に入射する荷電粒子線の
位置決めが難しかった。 【解決手段】ホローアパーチャ部材に荷電粒子線を入射
させ、前記ホローアパーチャ部材に入射する前記荷電粒
子線の位置を変化させ、前記ホローアパーチャ部材に遮
蔽される荷電粒子線の量を測定し、前記測定された荷電
粒子線量から前記ホローアパーチャ部材に対する荷電粒
子線の位置を調整する方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子線等の荷電粒
子線を用いた露光装置等に用いられるホローアパーチャ
部材の光軸調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】荷電粒
子線光学系を用いる上での課題として空間電荷効果があ
る。この効果を低減させるための荷電粒子線光学系とし
ては、円環状のホロー（中空）ビームを用いた照明法が
ある。ホロービームを用いると空間電荷効果を劇的に低
減させることが可能である。空間電荷効果を低減させる
と荷電粒子線露光装置のスループットを向上させること
ができる。何故ならば、高電流にしても良い解像を得る
ことができるからである。
【０００３】米国特許第5,821,542において、『電子線
露光装置におけるスループットは光を用いた露光装置に
比べて著しく低い。従って一般的な製造に対しては電子
線装置は高コストである』と述べられている。また、同
特許では、『高スループットの電子線露光装置は電流を
高くすることにより実現することが可能であるが、解像
が受け入れられないものとなる。解像の劣化は電子ビー
ム内における電子間の相互作用が原因であると思われ
る。同じ極性の電荷を有することによる電子間の自然な
反発は多くの有害な効果を生じさせ、ウエハ上での解像
を制限する。』と述べられている。上述した課題を解決
するために、同特許では荷電粒子線露光装置に環状の開
口を用いている。この開口は、荷電粒子線に対して実質
的に不透明な中央円形領域と、それを囲む実質的に荷電
粒子線に対して透明な第１のリング形状領域と、それを
囲む実質的に荷電粒子線に対して不透明な第２のリング
形状領域とで形成される。
【０００４】米国特許第5,834,783と米国特許第5,973,3
32ではホロービームを用いた電子線露光装置を開示して
おり、同特許では、『ホロービームによる空間電荷効果
の影響はガウシアンビーム等の非ホロービームによるも
のに比べて少ないので、電子線はウエハ上にボケのない
光源像を形成する・・・中央部分に比べて周囲の電子密
度は高くなる。』と開示している。
【０００５】以下により詳細に記述するが、ホロービー
ムを採用する優位性はあるものの、ホロービームを所望
の形状とする必要があり、それには荷電粒子線と開口と
のアライメントが問題となる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、ホローアパーチャ部材に荷電粒子線を入射させ、前
記ホローアパーチャ部材に入射する前記荷電粒子線の位
置を変化させ、前記ホローアパーチャ部材に遮蔽される
荷電粒子線の量を測定し、前記測定された荷電粒子線量
から前記ホローアパーチャ部材に対する荷電粒子線の位
置を調整する方法を提供する。
【０００７】前記荷電粒子線量はホローアパーチャ部材
に流れる電流量を検出することによって求めてもよい。
【０００８】前記ホローアパーチャ部材は、前記荷電粒
子線の外径を制限する第１アパーチャ部材と、前記荷電
粒子線の内径を制限する第２アパーチャ部材とで構成し
ても良い。
【０００９】前記第１アパーチャ部材に入射する荷電粒
子線の位置を変化させる工程と、前記第２アパーチャ部
材に入射する荷電粒子線の位置を変化させる工程と、に
より前記ホローアパーチャ部材に入射する荷電粒子線の
位置を変化させるようにしてもよい。
【００１０】前記第２アパーチャ部材は、シリンダー、
ポール及び当該シリンダーとポールとを固定するストラ
ットとを有することは好ましい。
【００１１】前記シリンダーの開口径は前記第１アパー
チャ部材の開口径よりも大きくしてもよい。
【００１２】前記アパーチャ部材における荷電粒子線の
位置と、前記遮蔽される荷電粒子線量との関係を記憶
し、前記荷電粒子線量の最大値又は最小値に基づいて前
記アパーチャ部材に対する荷電粒子線の位置を決めるよ
うにしてもよい。
【００１３】また、前記課題を解決するために、荷電粒
子線の外径を制限する第１アパーチャ部材と、前記第１
アパーチャ部材に入射する荷電粒子線の位置を調整する
第１アライナーと、荷電粒子線の内径を制限する第２ア
パーチャ部材と、前記第２アパーチャ部材に入射する荷
電粒子線の位置を調整する第２アライナーと、を有し、
前記第１アパーチャ部材と、前記第２アパーチャ部材と
によってホロービームが形成されるように、各アパーチ
ャ部材を配置したことを特徴とするホローアパーチャ光
学系を提供する。
【００１４】前記第１アパーチャ部材に流れる電流を検
出する第１の電流検出器と、前記第２アパーチャ部材に
流れる電流を検出する第２の電流検出器と、を更に設け
ても良い。
【００１５】前記ホローアパーチャ光学系をレチクルを
照明するための照明光学系に用いても良い。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例に
ついて図を用いて説明する。図１、２は複合ホローアパ
ーチャ部材１０を示す図であり、これは電子線２４をホ
ロービーム９６，９７に成形する。ホロービーム９６，
９７はレチクルとして示された図４に示す試料６０を照
明する。
【００１７】図１（ａ）は円筒形状の電気的に導電性金
属からなる複合ホローアパーチャ部材１０を示す上面図
であり、電気的な出力線５０を介して電気回路に接続さ
れている。
【００１８】図１（ｂ）は図１（ａ）の１Ｂ−１Ｂ’線
に沿って切った断面図である。
【００１９】図２は図1(b)の斜視図であり、上部14にほ
ぼ垂直に平行ビーム24が照射されている。平行ビーム２
４は不図示の電子源から射出された電子線が第１のクロ
スオーバー８６を通り、第１のレンズＬ１（図４参照）
によって平行ビームとされたものである。
【００２０】複合ホローアパーチャ部材１０は平行ビー
ム２４の周辺部と中央部とを遮蔽するように作用し、こ
れによって平行ビーム２４からホロービーム９６を形成
する。平行なホロービーム９６は第２のレンズＬ２によ
って集光され電子線９７となり、図４に示す試料（レチ
クル）６０にスポット５８を形成する。
【００２１】複合ホローアパーチャ部材１０は円環状の
ホロービーム９６の外径を制限するための導電性のシェ
ル１１とホロービーム９６の内径を制限するための導電
性のポール１６とを有する。シェル１１は中空状の導電
性シリンダー12と、上側部材14とを有する。シリンダー
１２と上側部材14は金属で一体的に形成され、上側部材
14がフランジ状に光軸側にのびている。上側部材１４に
は円形の開口14'が形成されている。ポール１６の光軸
に垂直な断面も円形であり、この断面の円と開口14'の
円の中心が合致するように作られている。ポール16は開
口14'までのびており、また、ストラット18によってシ
リンダー12に固定されている。ストラット18は本例では
２本であるが、ポール16に要求される位置変動の許容度
等に応じて厚さ、幅、本数を決めれば良い。本例ではシ
ェル１１とポール１６とは別体であり、ストラット18に
よって接合されているが、全てを一体的に形成すること
も可能である。また、シェル１１、ポール１６，ストラ
ット１８は全て金属で形成されており、電気的に接続さ
れている。
【００２２】ポール１６の外径と開口14'の径によって
ホロービームの形状が決められる。形成されたホロービ
ーム96はシリンダー１２の内壁、上側部材１４及びスト
ラット１８で囲まれる上側空間１３を通過する。
【００２３】ストラット１８の間は開口17となってお
り、上側空間13を通過したホロービーム96は開口１７を
通過して、下側空間１９へ向かう。
【００２４】下側空間１９からシリンダ１２の外へ向か
った平行ホロービーム９６はレンズＬ２によって集光さ
れ、集光ホロービーム97となり、レチクル60上に小さな
スポット58を形成する。
【００２５】上述したように、シリンダー12の内側に
は、複数の金属ストラット18が形成されており、ストラ
ット１８は電気的にも機械的にも強固にシリンダー12に
接続されている。ストラット１８はポール１６を支持し
ており、ポール16に入った電子を電気的な出力線50に向
かわせる。図２に示すように、ストラット１８の間には
開口１７があるので（本例では半円状の２つの開口）、
ホロービーム96が通過可能である。
【００２６】要約すると、複合ホローアパーチャ部材１
０はポール１６と開口14'の内側の壁との間にホロービ
ームを形成するための開口１５を有する。平行ビーム２
４の周辺部のビーム８９はシェル１１の上側部材１４に
衝突し、遮蔽される。上側部材１４に衝突した電子は電
流となり出力線５０を通して出力される。平行ビーム２
４の中央部のビーム８８はポール１６に衝突し遮蔽され
る。ポール１６に衝突した電子も同様に電流となり出力
線５０を通して出力される。つまり、出力線５０には周
辺ビーム８９と中央ビーム８８に含まれる電子の和に応
じた電流が流れる。
【００２７】図４は図２に示した複合ホローアパーチャ
10を斜視図として示した電子線露光装置の照明光学系９
を示す。尚、説明の便宜上、電子銃や各種電子光学部材
の説明は省略するが、適宜従来用いられているものを使
用すればよい。クロスオーバー８６から発散する電子ビ
ーム２１はレンズＬ１に向かい、レンズＬ１によって平
行ビーム２４となる。平行ビーム２４は複合ホローアパ
ーチャ部材１０の上側部材１４の表面へ向かう。複合ホ
ローアパーチャ10によって形成されたホロービーム96は
レチクル６０の点５８へ集光される。理想的には、平行
ビーム24の中心は開口14'及びポール１６の中心と一致
させることが好ましい。平行ビーム24の強度分布は図4
(b)に示すようにガウシアン形状に似た形状を有するこ
とが多いため、中心がずれると強度分布が一様とならな
いからである。本例における照明光学系ではホロービー
ムによってレチクルに入射する電子線の開き角をある角
度からある角度までに制限しているが、この角度内の強
度分布が非等方になるという不具合が生じる。サブミク
ロンのデバイスを製造する装置ではこのずれに対する許
容度は非常に厳しいものとなり、重要である。
【００２８】更なる問題として、ポール１６と開口14'
との中心のずれが問題となりうる。このずれは複合ホロ
ーアパーチャ部材１０を製造する上での誤差と組み立て
誤差が要因として考えられる。
【００２９】図3(a)、(b)は図1(a),(b)に示した複合ホ
ローアパーチャ部材１０のポール１６がずれた場合の例
を示す。尚、同様な部材には同じ符号を付して説明は省
略する。波線で示したポール１６’の位置が理想的なポ
ール１６の位置に比べて紙面左側にずれている。図３
(a)はポール１６’の位置を示した図1(a)と同様な上面
図であり、図3(b)は図１(b)と同様な断面図である。
尚、図3(a),(b)ではポール16'を含む複合ホローアパー
チャ部材10'を波線で示してあるが、理想的な位置を実
線で示してあるため、ポール16'以外の波線については
図面では実線と重なっており見えない。また、図３では
断面を示すハッチングは省略してある。図3(a),(b)から
分かるように、理想的な位置にある上側部材１４の開口
14'に対してポール16'の位置が左側にずれているため、
開口１５の幅が紙面の左右で異なっている。従って、レ
チクル上に照射される電子ビームの強度分布に非対称性
が生じ、問題となる。このような非対称性は前述したよ
うに角度における強度分布の非一様性をもたらし、理想
的な状態に比べて空間電荷効果による収差を大きくする
可能性がある。また、複合ホローアパーチャ部材１０に
対する電子ビームの照射位置安定性も高くする必要があ
る。もし、安定性が悪いとビーム電流が変化するためド
ーズ不良を生じる可能性がある。
【００３０】（電流検出器）図４を参照すると、上述の
問題を解決するために電流検出器52を新たに配置してい
る。シェル１１とポール１６に衝突する電子ビームの量
を出力線５０を介して電流としてモニターする事が可能
である。図１１に電流検出器５２の詳細を示す。出力線
５０を通った電流は増幅器５５によって増幅され、Ａ／
Ｄ変換器56によってアナログ信号からデジタル信号に変
換されて、コンピュータシステム260（図12参照）のCPU
61に向かって出力信号線５３を介して出力される。尚、
後述する実施例における電流検出器130,152,230,252の
構成も同様である。
【００３１】（位置調整）複合ホローアパーチャ部材10
に関して、図４に示すように上側アライメントコイル
（偏向器）22（以下、アライナーとも呼ぶ）が配置され
ており、偏向器２２は複合ホローアパーチャ部材10に対
する電子ビーム２４の位置を光軸方向に垂直な方向で２
次元的に調整可能である。つまり、電子ビーム２４の中
心を位置あわせすることが可能である。
【００３２】図１５に示すアルゴリズムに従って、図４
に示すアライナー２２に配線73を介して入力される信号
を調整することにより、位置合わせは行われる。尚、図
１５に示すアルゴリズムは図６，８に示す例における上
側アパーチャ部材１２０，２１０に対する電子ビーム１
８７，２８７の位置合わせに対しても用いられる。図６
の場合はアライナー162に接続されている配線74に入力
する信号を変え、図７の場合はアライナー243に接続さ
れている配線74'に入力する信号を変える。また、図
６、７の場合は下側アパーチャ部材110、220が配置され
ているが、これらのアパーチャ部材に対する入射電子ビ
ームの位置調整もほぼ同様であり、アライナー143,262
に各々接続されている配線74',74に入力する信号を図１
６に示すアルゴリズムに従って制御すればよい。アライ
ナーとしては電磁偏向器と静電偏向器を用いることが可
能であるが、本例では電磁偏向器を用いており、電流を
制御することになる。
【００３３】尚、本発明では基本的に全ての偏向器に関
して電磁偏向器を用いて説明するが、静電偏向器に置き
換えることが可能である。この場合は電圧を制御するこ
とになる。各アパーチャ部材10,110,120,210,220に流れ
る電流は電流検出器52,152,130,252,230で検出され、配
線53、153,131,253,231を介してCPU61へ入力される。CP
U61からは図15,16のアルゴリズムに従って、出力信号が
配線68を介してD/A変換器70へ出力され、D/A変換器70に
よってデジタル信号からアナログ信号に変換された信号
は配線71を介して増幅器72に出力される。増幅器72によ
って増幅された信号は配線73,74,74'を介して図４、
６，７に示す各アライナーに入力される。尚、説明の便
宜上図4,6,7に示す３つの例に用いた電流検出器の出力
が図１２ではコンピュータ装置260に全て入力されるよ
うに示してあるが、当然の事ながら各々の例は別であ
り、同様なシステムを用いることができるという意味を
示すものである。増幅器72から出力される信号も同様で
ある。
【００３４】図１２を参照すると、CPU61はモニター6
2、キーボード63,プリンター７８，ランダムアクセスメ
モリー（RAM）６５，ディスクドライブである直接アク
セス記憶装置（DASD）64に接続されている。
【００３５】図１５に示すフローチャートは電流検出器
の出力に応じたアライナーの調整に関する。以下では図
４のアライナー２２の調整を例にあげるが図６，７のア
ライナー162,243の場合も同様である。
【００３６】ステップ４００はスタート、ステップ４０
１ではアライナーに入力される信号（電流）を少しだけ
増加させる。
【００３７】ステップ４０２では、電子ビーム２４の位
置を固定させた状態の電流検出器５２の電流量を検出す
る。
【００３８】ステップ４０３では、検出された電流量か
ら電子ビーム２４の中心が開口14'の中心に一致したか
どうかをＣＰＵが判断する。
【００３９】もし、この判断がＮＯ（一致していないと
いう判断）ならばステップ４０１に戻り、この判断がＹ
ＥＳ（一致したという判断）ならばステップ４０５にす
すみ終了する。
【００４０】以上が図１５に示すフローチャートの流れ
であるが、図６，７に示す下側アパーチャ部材110,220
に対するビーム194,294の位置調整も同様な流れであ
り、図１６を参照して以下に説明する。
【００４１】ステップ４０６はスタートである。
【００４２】ステップ４０７ではアライナー143,262に
入力する信号を微少量だけ増加させる。
【００４３】ステップ４０８では、下側アパーチャ部材
110,220に対するビーム194,294の位置を固定させた状態
で電流検出器152,230で下側アパーチャ部材110,220に流
れる電流量を検出する。
【００４４】ステップ４０９では検出された電流量から
電子ビーム194,294の中心がポール116、開口２２６の中
心に一致したかどうかをＣＰＵが判断する。
【００４５】もし、この判断がＮＯ（一致していないと
いう判断）ならばステップ４０６に戻り、この判断がＹ
ＥＳ（一致したという判断）ならばステップ４１１にす
すみ終了する。
【００４６】図５は図４に示す複合ホローアパーチャ部
材１０に対して電子ビーム２４をＸ軸方向に沿ってスキ
ャンさせた場合に検出される電流量を示す。矢印で示し
た部分がビーム２４の中心とアパーチャ部材１０の中心
とが合致した位置である。つまり、ＣＰＵは電流量を検
出していき最大となった場合に電子ビーム２４がアパー
チャ部材１０の中心と合致したと判断できるわけであ
る。なお、図１５，１６のフローチャートでは徐々にス
キャンしながら中心があったかどうかの判断を行ってい
るが、最初に電子ビームをアパーチャ部材上でスキャン
し、そのビーム位置に対する電流量を検出して記憶して
おき、記憶しておいたデータのうち電流量が最大となる
位置を中心と判断させるようにしても良い。後述するよ
うに、アパーチャ部材１２０や２２０と電子ビームの中
心とを一致させる場合は電流量が最小となる位置とす
る。ところで、図５に示したグラフでは矢印で示した部
分の電流量と他の部分の電流量とを比較すると、差異は
あるものの大きくはない。このことはピークを探す上で
時に十分ではなく、誤差を含む可能性がある。
【００４７】より正確な位置調整を行うためには、精度
良くピークを探す必要がある。以下にこのような問題を
解決するための例を示す。
【００４８】尚、以上の説明では一次元方向の調整に関
してのみ説明したが、２次元的に位置調整をすることは
言うまでもなく、以下の例でも同様である。 （２つのアパーチャ部材を用いた実施例）図６は２つの
アパーチャ部材を備えた電子線露光装置の照明光学系90
を示し、上側アパーチャ部材120とポール116を備えた下
側アパーチャ部材110とを組み合わせてホロービームを
形成する例である。尚、基本的な照明光学系の構成は図
４の例と同様である。図４の例と図６の例とを比べる
と、複合ホローアパーチャ部材１０におけるシェル１１
とポール１６との機能を２つのアパーチャ部材に分離し
て間にアライナー143を新たに追加したような構成とな
っている。
【００４９】上側アパーチャ部材120はホロービームの
外径を決めるアパーチャであり、外径制限アパーチャ部
材とも呼ぶ。また、下側アパーチャ部材110はホロービ
ームの内径を決めるアパーチャであり、内径制限アパー
チャ部材とも呼ぶ。上側アパーチャ部材120は全体が導
電性の金属からなり、シリンダー122と上側部材124とか
らなるシェル121からなる。シェル121には配線128が接
続されており、上側アパーチャ部材120を流れる電流を
電流検出器130によって検出する。電流検出器130によっ
て検出された電流信号は配線131を介してCPU61へ入力さ
れる。下側アパーチャ部材110は同様に全体が導電性の
金属で形成されており、シリンダー112及び上側部材114
からなるシェル111、ポール116及びポール116とシリン
ダー112とを接続させるためのストラット118とからな
る。なお、符号、113,117,118,119の作用は前述の例で
示した13,17,18,19の構成とほぼ同様であるため説明を
省略する。前述したように上側アパーチャ部材120でホ
ロービームの外径を制限し、下側アパーチャ部材110で
ホロービームの内径を制限するため、下側アパーチャ部
材110ではホロービームの外径に影響を及ぼすことは避
けなければならない。そのため、下側アパーチャ部材11
0の上側部材114に形成される開口115の径は十分に大き
くする必要があり、平行ビーム194の外径よりも十分大
きく作られている。また上側部材114はシェル111の鍔部
となっているが、シェル111の強度等が要求される仕様
を満たすのであれば特に設けなくても良い。
【００５０】クロスオーバー186から発散した電子ビー
ムはレンズＬ１（矢印部分に配置される）によって平行
な電子ビーム１８７となり上側アパーチャ部材120に向
かう。電子ビーム187の強度分布は図8(a)の187'に示す
ようにガウシアン形状となっている。なお、電子ビーム
187の強度分布はガウシアンである必要は必ずしもない
が一般的には中央部分の強度が高くなり、周辺にいくに
従って強度が低くなる。電子ビーム187のうち周辺の電
子ビーム188は上側部材124に衝突し遮蔽される。衝突し
た電子は上述したように配線128を介して電流検出器130
によって検出される。上側部材124の開口126を通過した
平行ビーム190の強度は図8(b)の190'で示すような強度
となる。平行ビーム190はレンズL2によって集光ビーム1
91となり、クロスオーバー192を形成し、クロスオーバ
ー192から発散した電子ビーム193はレンズＬ３によって
平行ビーム194となる。平行ビーム194のうち中央部分の
ビーム195はポール116に衝突し、遮蔽される。ポール11
6に衝突した電子は同様にシリンダー112に接続された配
線150を介して電流検出器152によって検出され、その信
号が配線153を介してCPU61へ出力される。ポール116に
よって円環状のホロービーム196が形成される。ホロー
ビーム196の強度分布は図8(c)の196'で示される。図８
(a)-(c)はいずれも横軸が光軸に対する位置で縦軸は強
度となる。平行なホロービーム196はレンズＬ４によっ
て集光ホロービーム197となり、レチクル160上の点198
に集光される。
【００５１】上側アパーチャ部材120に対する電子ビー
ム187の位置をスキャンさせた場合に電流検出器130によ
って検出される電流強度は図９に示すとおりである。こ
のスキャンは上述したようにアライナー162に入力する
電流を変化させることにより行う。図９の矢印で示した
部分が電流量が最小な部分であり、円形の開口126の中
心と電子ビーム187の中心とが一致する位置を示す。ま
た、下側アパーチャ部材110に入射する平行電子ビーム1
94の位置をスキャンさせた場合に電流検出器152によっ
て検出される電流強度は図１０に示すとおりである。図
１０の矢印で示した部分が電流量が最大となる部分であ
り、円形の断面を持つポール１１６の中心と電子ビーム
195の中心とが一致する位置を示す。図９，図１０共に
横軸はアパーチャ部材に対するビームの位置を示し、縦
軸は電流強度を示す。また、図９，１０の電流強度と図
５の電流強度を比べると明らかにピーク位置における強
度と他の部分の強度との差が大きくなっている。このこ
とによってピーク位置をより正確に求めることができる
ので、図４の例に比べてより精度良くビームの中心とア
パーチャ部材との位置合わせを行うことができる。更
に、図４の例では開口14'に対してポール１６の位置を
調整するには機械的な機構を設けて調整する必要があっ
たが、これは困難である。これに対して、本例では開口
126の中心とポール116の中心とが厳密に一致している必
要はなく、アライナー143によって電子ビーム194の位置
を調整すればよいため、所望のホロービームを精度良く
形成することが可能となる。
【００５２】尚、図６の上側アパーチャ部材120と下側
アパーチャ部材110の配置は逆にしても良い。図７にそ
の例を示す。図７では図６に示す下側アパーチャ部材11
0及び上側アパーチャ部材120が上側アパーチャ部材210
及び下側アパーチャ部材220として配置されている。な
お、図６の要素111-119は図７の要素211-219と同一であ
り、また、要素121,122,124-126は要素221,222,224-226
と同一である。そのため説明は省略する。図７の例では
上側アパーチャ部材210がホロービームの内径を制限
し、下側アパーチャ部材220がホロービームの外径を制
限している。
【００５３】クロスオーバー286から発散した電子ビー
ムはレンズＬ１によって平行ビーム287とされる。平行
ビーム287の強度分布は図17(a)の287'に示すとおりであ
る。平行ビーム287のうち中央の電子ビーム288はポール
216に衝突し遮蔽される。ポール216に衝突した電子は配
線250を介して電流検出器252によって検出される。電流
検出器252によって検出された電流信号は配線253を介し
てCPU61へ出力される。ポール216によって中央部が遮蔽
され、周辺の電子ビーム289が下側へ通過し、平行なホ
ロービーム290となる。ホロービーム290の強度分布は図
17の290'で示すとおりである。平行なホロービーム290
はレンズL2によって集光されたホロービーム291となり
クロスオーバー292を形成する。クロスオーバー292から
発散したホロービーム293はレンズＬ３によって平行な
ホロービーム294となり、下側アパーチャ部材220へ向か
う。ホロービーム294の周辺の電子ビーム295は上側部材
224に衝突し、遮蔽される。上側部材224に衝突した電子
は配線228を介して電流検出器230によって電流として検
出される。この電流信号は配線231を介してCPU61へ出力
される。開口226を通過した平行なホロービーム296の強
度分布は図17(c)の296'で示すとおりである。平行なホ
ロービーム296はレンズＬ４によって集光されたホロー
ビーム297となり、レチクル360にスポット298を形成す
る。
【００５４】アライナー243によってポール216に対する
電子ビーム287の入射位置を変更した場合の電流強度は
ほぼ図１０に示した例と同様になる。また、アライナー
262によって下側アパーチャ部材に対するホロービーム2
94の入射位置をスキャンした場合の電流強度もほぼ図９
に示した例と同様になる。従って、図７に示した例にお
いてもピーク位置を決めることは容易となる。
【００５５】以上の例においてはアパーチャ部材に流れ
る電流を検出することによってビームとアパーチャ部材
の位置合わせを行ったが、これに限らずにアパーチャ部
材で反射若しくは散乱された電子強度を検出することに
よってもビームの中心とアパーチャ部材の中心とを一致
させることは可能である。
【００５６】次に本発明の露光装置の使用形態を説明す
る。 図１３は本発明を適用する半導体デバイス製造方
法を示すフローチャートである。製造工程は、ウェハを
製造するウェハ製造工程、（またはウェハを準備するウ
ェハ準備工程）、次工程で使用するマスクを製作するマ
スク製造工程（又はマスクを準備するマスク準備工
程）、ウェハに必要な加工処理を行うウェハプロセッシ
ング工程、ウェハ上に形成されたチップを１個づつ切り
出し、動作可能にならしめるチップ組立工程、出来たチ
ップを検査する、チップ検査工程を主工程とし、それぞ
れの工程は更に幾つかのサブ工程からなっている。この
主工程の中で半導体のデバイスの性能に決定的な影響を
有する主工程がウェハプロセッシング工程である。この
工程では、設計された回路パターンをウェハ上に順次積
層し、メモリーやＭＰＵとして動作するデバイスチップ
を多数形成することである。このために、ウェハプロセ
ッシング工程では、絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、
電極部を形成する金属薄膜等を形成する薄膜形成工程
（ＣＶＤやスパッタリング等を用いる）、この薄膜層や
ウェハ基板を酸化する酸化工程、薄膜層やウェハ基板等
を選択的に加工するためにマスク（レチクル）を用いて
レジストのパターンを形成するリソグラフィ工程、レジ
ストパターンに従って薄膜層や基板を加工するエッチン
グ工程（例えばドライエッチング技術を用いる）やイオ
ン・不純物注入拡散工程、レジスト剥離工程、更に加工
されたウェハを検査する検査工程を有している。
【００５７】尚、ウェハプロセッシング工程は必要な層
数だけ繰り返し行われ、設計通り動作する半導体デバイ
スが製造される。図１４はこのウェハプロセッシング工
程の中核をなすリソグラフィ工程を示すフローチャート
である。前段の工程で回路パターンが形成されたウェハ
上にレジストをコートするレジスト塗布工程、レジスト
を露光する露光工程、露光されたレジストを現像してレ
ジストのパターンを得る現像工程、現像されたレジスト
パターンを安定化させるためのアニール工程を有してい
る。露光工程（リソグラフィ工程）に本発明の方法によ
り調整されたホロービームアパーチャを備えた露光装置
を用いるとリソグラフィ工程のスループット、コスト、
精度が大幅に改善される。特に、必要な最小線幅、及び
それに見合った重ね合わせ精度を実現することに係わる
工程はリソグラフィ工程、その中でも位置合わせ制御を
含めた露光工程であり、本発明の適用により、今まで不
可能であった半導体デバイスの製造が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による複合ホローアパーチ
ャ部材を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態による複合ホローアパーチ
ャ部材を示す図である。
【図３】ポール16と開口14'との位置合わせずれを説明
する図である。
【図４】本発明の実施形態による複合ホローアパーチャ
部材を電子線露光装置の照明光学系に適用した例であ
る。
【図５】アパーチャ部材におけるビームの位置に対する
電流量を示す図である。
【図６】本発明の実施形態による別例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態による別例を示す図である。
【図８】電子線のビーム電流強度分布を説明する図であ
る。
【図９】アパーチャ部材におけるビームの位置に対する
電流量を示す図である。
【図１０】アパーチャ部材におけるビームの位置に対す
る電流量を示す図である。
【図１１】電流検出器の一例を示すずである。
【図１２】コンピュータシステムの一例を示す図であ
る。
【図１３】半導体デバイス製造方法を示すフローチャー
トである。
【図１４】リソグラフィー工程を示すフローチャートで
ある。
【図１５】アライナーによるビームとアパーチャ部材と
の位置合わせ手順を示すフローチャートである。
【図１６】アライナーによるビームとアパーチャ部材と
の位置合わせ手順を示すフローチャートである。
【図１７】アパーチャ部材におけるビームの位置に対す
る電流量を示す図である。
【符号の説明】
９、９０、３９０・・・照明光学系 １０・・・複合ホローアパーチャ部材 １２０，２１０・・・上側アパーチャ部材 １１０，２２０・・・下側アパーチャ部材
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０１Ｊ 37/305 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５４１Ｈ ５４１Ｂ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ホローアパーチャ部材に荷電粒子線を入射
    させ、前記ホローアパーチャ部材に入射する前記荷電粒
    子線の位置を変化させ、前記ホローアパーチャ部材に遮
    蔽される荷電粒子線の量を測定し、前記測定された荷電
    粒子線量から前記ホローアパーチャ部材に対する荷電粒
    子線の位置を調整する方法。
  2. 【請求項２】前記荷電粒子線量はホローアパーチャ部材
    に流れる電流量を検出することによって求める事を特徴
    とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】前記ホローアパーチャ部材は、前記荷電粒
    子線の外径を制限する第１アパーチャ部材と、前記荷電
    粒子線の内径を制限する第２アパーチャ部材とからなる
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
  4. 【請求項４】前記第１アパーチャ部材に入射する荷電粒
    子線の位置を変化させる工程と、前記第２アパーチャ部
    材に入射する荷電粒子線の位置を変化させる工程と、に
    より前記ホローアパーチャ部材に入射する荷電粒子線の
    位置を変化させることを特徴とする請求項１−３のいず
    れか１項に記載の方法。
  5. 【請求項５】前記第２アパーチャ部材は、シリンダー、
    ポール及び当該シリンダーとポールとを固定するストラ
    ットとを有することを特徴とする請求項３または４に記
    載の方法。
  6. 【請求項６】前記シリンダーの開口径は前記第１アパー
    チャ部材の開口径よりも大きいことを特徴とする請求項
    ５に記載の方法。
  7. 【請求項７】前記アパーチャ部材における荷電粒子線の
    位置と、前記遮蔽される荷電粒子線量との関係を記憶
    し、前記荷電粒子線量の最大値又は最小値に基づいて前
    記アパーチャ部材に対する荷電粒子線の位置を決めるこ
    とを特徴とする請求項１―６のいずれか１項に記載の方
    法。
  8. 【請求項８】荷電粒子線の外径を制限する第１アパーチ
    ャ部材と、 前記第１アパーチャ部材に入射する荷電粒子線の位置を
    調整する第１アライナーと、 荷電粒子線の内径を制限する第２アパーチャ部材と、 前記第２アパーチャ部材に入射する荷電粒子線の位置を
    調整する第２アライナーと、を有し、 前記第１アパーチャ部材と、前記第２アパーチャ部材と
    によってホロービームが形成されるように、各アパーチ
    ャ部材を配置したことを特徴とするホローアパーチャ光
    学系。
  9. 【請求項９】前記第１アパーチャ部材に流れる電流を検
    出する第１の電流検出器と、前記第２アパーチャ部材に
    流れる電流を検出する第２の電流検出器と、を更に有す
    ることを特徴とする請求項８に記載のホローアパーチャ
    光学系。
  10. 【請求項１０】請求項８−９のいずれか１項に記載のホ
    ローアパーチャ光学系をレチクルを照明するための照明
    光学系に用いた事を特徴とする荷電粒子線露光装置。
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