JP3254906B2 - 荷電粒子ビーム露光装置及び露光方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、集積回路の製造工程等
において使用される荷電粒子ビーム露光装置及び露光方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、荷電粒子ビーム露光装置、例え
ば、電子ビーム露光装置として、種々の透過パターンを
形成してなるマスク板により電子ビームの断面形状を所
望の形状に整形して行う露光、いわゆる、ブロック露光
を行うことができるようにされたものが知られている。

【０００３】かかる電子ビーム露光装置において、ブロ
ック露光が行われる場合には、電子銃から発生された電
子ビームは、矩形アパーチャにより断面形状を矩形に整
形された後、マスク板の上流に配置されたマスク偏向器
により、マスク板上の所望の透過パターンに偏向され
る。

【０００４】そして、所望の透過パターンにより断面形
状を整形された電子ビームは、マスク板の下流に配置さ
れたマスク偏向器によって光軸上に戻され、縮小・回転
レンズにより縮小・回転され、主偏向器及び副偏向器に
よって試料上の所望の位置に露光される。

【０００５】このようにして、ブロック露光が行われる
場合、電子ビームはマスク板上の所望の透過パターンに
偏向され、光軸から離れた部分を通過することになるた
め、電子銃のクロスオーバ像に非点収差や、像面湾曲が
発生してしまう。

【０００６】そこで、ブロック露光を行うことができる
ようにされた電子ビーム露光装置においては、非点収差
補正コイル及び像面湾曲補正コイルを設け、電子銃のク
ロスオーバ像の非点収差補正及び像面湾曲補正を行うと
している。

【０００７】この場合、試料電流値が極大となるよう
に、マスク偏向器の駆動値、非点収差補正コイルの駆動
値及び像面湾曲補正コイルの駆動値を求め、これら駆動
値を電子銃のクロスオーバ像の非点収差補正及び像面湾
曲補正を行うためのデータとして、正規の露光を行うと
いう露光方法が採用されていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、試料電流値が
極大となるようなマスク偏向器の駆動値、非点収差補正
コイルの駆動値及び像面湾曲補正コイルの駆動値を求
め、これらに基づいて正規の露光を行う場合、試料電流
密度分布は、必ずしも、均一とはならず、選択された透
過パターンによっては、透過パターン像に露光むらが発
生してしまう場合があるという問題点があった。

【０００９】本発明は、かかる点に鑑み、透過パターン
像に露光むらが発生しないように荷電粒子ビーム発生源
のクロスオーバ像の非点収差補正及び像面湾曲補正を行
い、精度の高い露光を行うことができるようにした荷電
粒子ビーム露光装置及び露光方法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】本発明による荷電粒子ビ
ーム露光装置は、荷電粒子ビーム発生源と、この荷電粒
子ビーム発生源から発生された荷電粒子ビームの断面形
状を矩形に整形する矩形アパーチャを有してなる矩形ア
パーチャ板と、この矩形アパーチャ板の下流に配置さ
れ、荷電粒子ビームの偏向が可能とされた広さの、か
つ、移動により選択可能とされた複数の荷電粒子ビーム
偏向可能領域を有すると共に、これら複数の荷電粒子ビ
ーム偏向可能領域のそれぞれ対応する位置に荷電粒子ビ
ームの偏向により選択可能とされた透過パターンが形成
されてなる複数の矩形の透過パターン形成領域を有する
マスク板と、矩形アパーチャ板により矩形に整形された
荷電粒子ビームをマスク板の移動により選択された荷電
粒子ビーム偏向可能領域の所望の透過パターンに偏向す
る第１の偏向手段と、マスク板の移動により選択された
荷電粒子ビーム偏向可能領域の所望の透過パターンを通
過した荷電粒子ビームを光軸に振り戻す第２の偏向手段
と、マスク板の下流に配置され、荷電粒子ビーム発生源
のクロスオーバ像が結像される円形アパーチャを有して
なる円形アパーチャ板と、この円形アパーチャ板の上流
に配置され、荷電粒子ビーム発生源の円形アパーチャ面
におけるクロスオーバ像の非点収差を補正する非点収差
補正手段と、円形アパーチャ板の上流に配置され、荷電
粒子ビーム発生源の円形アパーチャ面におけるクロスオ
ーバ像の像面湾曲を補正する像面湾曲補正手段とを有し
てなる荷電粒子ビーム露光装置を改良するものであっ
て、マスク板の複数の荷電粒子ビーム偏向可能領域のう
ちの１個の荷電粒子ビーム偏向可能領域の一部又は全部
の透過パターン形成領域には、少なくとも、透過パター
ン形成領域の対向する辺に沿って、同一の形状、同一の
大きさの複数の透過孔を線対称に配列してなる試料電流
密度分布測定用の透過パターンが形成されているという
ものである。

【００１１】本発明による第１の荷電粒子ビーム露光方
法は、本発明による荷電粒子ビーム露光装置を使用する
ものであり、試料電流密度分布測定用の透過パターンの
各透過パターンごとに、荷電粒子ビームの試料電流密度
分布が一様ないし略一様、かつ、試料電流値が極大とな
るような第１、第２の偏向手段の駆動値、非点収差補正
手段の駆動値及び像面湾曲補正手段の駆動値を探索する
工程を有し、試料電流密度分布測定用の透過パターン以
外の透過パターンを使用した露光を行う場合、試料電流
密度分布測定用の透過パターンのうち、対応する試料電
流密度分布測定用の透過パターンについて探索された第
１、第２の偏向手段の駆動値、非点収差補正手段の駆動
値及び像面湾曲補正手段の駆動値を使用し、第１、第２
の偏向手段、非点収差補正手段及び像面湾曲補正手段を
駆動するというものである。

【００１２】本発明による第２の荷電粒子ビーム露光方
法も、本発明による荷電粒子ビーム露光装置を使用する
ものであり、試料電流密度分布測定用の透過パターンの
各透過パターンごとに、荷電粒子ビームの試料電流密度
分布が一様ないし略一様、かつ、試料電流値が極大とな
るような第１、第２の偏向手段の駆動値、非点収差補正
手段の駆動値及び像面湾曲補正手段の駆動値を探索する
と共に、荷電粒子ビームの試料面上の照射位置を算出す
る第１の工程と、試料電流密度分布測定用の透過パター
ンについて、荷電粒子ビームの試料面上の照射位置が一
致ないし略一致するような第２の偏向手段の駆動値を算
出する第２の工程とを有し、試料電流密度分布測定用の
透過パターン以外の透過パターンを使用した露光を行う
場合、試料電流密度分布測定用の透過パターンのうち、
対応する試料電流密度分布測定用の透過パターンについ
て得られた第１の偏向手段の駆動値、非点収差補正手段
の駆動値、像面湾曲補正手段の駆動値及び第２の工程に
より得られた第２の偏向手段の駆動値を使用し、第１、
第２の偏向手段、非点収差補正手段及び像面湾曲補正手
段を駆動するというものである。

【００１３】

【作用】本発明による荷電粒子ビーム露光装置は、本発
明による第１、第２の荷電粒子ビーム露光方法のように
使用することができるが、本発明による第１の荷電粒子
ビーム露光方法のように使用する場合には、試料電流密
度分布測定用の透過パターンの各透過パターンごとに、
荷電粒子ビームの試料電流密度分布が一様ないし略一
様、かつ、試料電流値が極大となるような第１、第２の
偏向手段の駆動値、非点収差補正手段の駆動値及び像面
湾曲補正手段の駆動値を探索し、これらの駆動値に基づ
いて試料電流密度分布測定用の透過パターン以外の透過
パターンを使用した露光、即ち、正規の露光が行われる
ので、透過パターン像に露光むらが発生しないように、
荷電粒子ビーム発生源のクロスオーバ像の非点収差補正
及び像面湾曲補正を行い、精度の高い露光を行うことが
できる。

【００１４】また、本発明による第２の荷電粒子ビーム
露光方法のように使用する場合には、試料電流密度分布
測定用の透過パターンの各透過パターンごとに、荷電粒
子ビームの試料電流密度分布が一様ないし略一様、か
つ、試料電流値が極大となるような第１、第２の偏向手
段の駆動値、非点収差補正手段の駆動値及び像面湾曲補
正手段の駆動値を探索すると共に、荷電粒子ビームの試
料面上の照射位置を算出し、試料電流密度分布測定用の
透過パターンについて、荷電粒子ビームの試料面上の照
射位置が一致ないし略一致するような第２の偏向手段の
駆動値を算出し、第２の偏向手段の駆動値については、
この駆動値を使用して正規の露光が行われるので、透過
パターン像に露光むらが発生しないように、荷電粒子ビ
ーム発生源のクロスオーバ像の非点収差補正及び像面湾
曲補正を行い、精度の高い露光を行うことができると共
に、荷電粒子ビームの試料面上の照射位置のずれを最小
にすることができる。

【００１５】

【実施例】以下、図１〜図２７を参照して、本発明の荷
電粒子ビーム露光装置及び露光方法の一実施例について
説明する。

【００１６】図１は本発明の荷電粒子ビーム露光装置の
一実施例である電子ビーム露光装置の要部を概略的に示
す図であり、１は電子ビーム発生源をなす電子銃、２は
電子銃１から発生された電子ビーム、３は光軸、４〜１
０は電磁レンズである。

【００１７】また、１１は電子ビーム２の断面形状を矩
形に整形する矩形アパーチャ１１Ａが形成されてなる矩
形アパーチャ板、１２は矩形アパーチャ１１Ａを通過し
た電子ビーム２を可変矩形整形する場合などに使用する
スリット偏向器である。

【００１８】また、１３は複数の透過パターン（以下、
ブロックパターンという）が形成されてなるマスク板
（以下、ブロックマスクという）、１４はブロックマス
ク１３を固定するマスクステージであり、ブロックマス
ク１３は、例えば、図２に示すように構成されている。

【００１９】図２Ａ中、１６は、例えば、５０ｍｍ×５
０ｍｍの大きさを有するシリコン基板、１７₁〜１７₁₂
は、例えば、５ｍｍ×５ｍｍの大きさを有するデフレク
タ・エリアと称される領域である。

【００２０】これらデフレクタ・エリア１７₁〜１７₁₂
のそれぞれは、ブロックマスク１３を水平に移動するこ
とにより選択可能とされ、後述するマスク偏向器による
電子ビーム２の偏向が可能とされる領域である。

【００２１】なお、デフレクタ・エリア１７₁〜１７₁₁
はパターン形成のための正規の露光を行う場合に使用さ
れる領域であり、デフレクタ・エリア１７₁₂は非点収差
補正及び像面湾曲補正を行うのに必要なデータを得る場
合に使用される領域である。

【００２２】これらデフレクタ・エリア１７₁〜１７₁₂
は、電子ビーム２の偏向上、同一の座標系とされてお
り、同一の座標位置にキャリブレーション用の透過パタ
ーン及びブロックパターンが形成されている。

【００２３】ここに、図２Ｂはデフレクタ・エリア１７
₁₁の部分を拡大して概略的に示しており、１８₁〜１８₄
はキャリブレーション用の矩形の透過孔、１９₁、１９₂
・・・１９₄₈は、例えば、４６０μｍ×４６０μｍの大
きさを有するブロックと称される領域である。

【００２４】なお、ブロック１９₁、１９₂、１９₅、１
９₁₆、１９₂₉、１９₃₃、１９₄₄、１９₄₈以外のブロック
を示すべき１９₃、１９₄、１９₆〜１９₁₅、１９₁₇〜１
９₂₈、１９₃₀〜１９₃₂、１９₃₄〜１９₄₃、１９₄₅〜１９
₄₇は、図２における記載を省略している。

【００２５】これらブロック１９₁、１９₂・・・１９₄₈
には、矩形アパーチャ１１Ａにより断面形状を矩形に整
形された電子ビーム２の断面形状を所望の形状に整形す
るための種々の形状のブロックパターンが形成されてい
る。

【００２６】図２Ｃはブロック１９₂₉の部分を拡大して
示しており、２０₁〜２０₁₆はコンタクトホールを形成
するための矩形の透過孔であり、この例では、これら１
６個の透過孔２０₁〜２０₁₆が１個のブロックパターン
とされている。

【００２７】デフレクタ・エリア１７₁〜１７₁₀におい
ても、デフレクタ・エリア１７₁₁の場合と同様に、キャ
リブレーション用の矩形の透過孔が形成されると共に、
種々のブロックパターンが形成されている。

【００２８】また、図２Ｄはデフレクタ・エリア１７₁₂
の部分を拡大して概略的に示しており、２１₁〜２１₄は
キャリブレーション用の矩形の透過孔、２２₁、２２₂・
・・２２₄₈はブロックである。

【００２９】なお、ブロック２２₁、２２₂、２２₅、２
２₁₆、２２₂₈〜２２₃₀、２２₃₃、２２₄₄、２２₄₈以外の
ブロックを示すべき２２₃、２２₄、２２₆〜１９₁₅、２
２₁₇〜２２₂₇、２２₃₁、２２₃₂、２２₃₄〜２２₄₃、２２
₄₅〜２２₄₇は、図２における記載を省略している。

【００３０】これらブロック２２₁、２２₂・・・２２₄₈
には、非点収差補正及び像面湾曲補正を行うのに必要な
データを得る場合に使用する同一の形状、同一の大きさ
の試料電流密度分布測定用のブロックパターンが形成さ
れている。

【００３１】図２Ｅはブロック２２₂₉の部分を拡大して
示しており、２３₁〜２３₉は行列状に形成された同一の
大きさの矩形の透過孔であり、ブロック２２₁〜２
２₂₈、２２₃₀〜２２₄₈にも、同様の透過孔からなる試料
電流密度分布測定用のブロックパターンが形成されてい
る。

【００３２】なお、２４、２５はブロック２２₂₉のＸ軸
方向において対向する辺、２６、２７はブロック２２₂₉
のＹ軸方向において対向する辺であり、透過孔２３₅は
設けないようにしても良い。

【００３３】また、図１において、２９〜３２はマスク
偏向器であり、マスク偏向器２９、３０は電子ビーム２
を光軸３から外してブロックマスク１３上、所望のブロ
ックパターンの位置に偏向するための偏向器である。

【００３４】また、マスク偏向器３１、３２は、マスク
偏向器２９、３０により光軸３外に偏向させられた電子
ビーム２を光軸３上に振り戻すための偏向器である。

【００３５】また、３３は電子ビーム２がマスク偏向器
２９、３０によって光軸３外に偏向されることにより発
生する電子銃１のクロスオーバ像の非点収差を補正する
ための非点収差補正コイル（マスク・スティグ・コイ
ル）である。

【００３６】また、３４は電子ビーム２がマスク偏向器
２９、３０によって光軸３外に偏向されることにより発
生する電子銃１のクロスオーバ像の像面湾曲を補正する
ための像面湾曲補正コイル（マスク・フォーカス・コイ
ル）である。

【００３７】図３は非点収差補正コイル３３及び像面湾
曲補正コイル３４の部分を拡大して概略的に示す斜視図
である。

【００３８】図３中、３６〜４３は非点収差補正コイル
３３を構成する単一のコイル、４４はコイル３６〜３９
に駆動電流ｉxを供給する駆動電流供給回路、４５はコ
イル４０〜４３に駆動電流ｉyを供給する駆動電流供給
回路である。

【００３９】また、４６は像面湾曲補正コイル３４に駆
動電流ｉfを供給する駆動電流供給回路、４７〜５４は
マスク偏向器３１を構成する電極である。

【００４０】ここに、図４はコイル３６〜３９に正の電
流ｉ_xを供給し、コイル４０〜４３に電流ｉ_yを供給しな
い場合に発生する磁界を示しており、図５は、この場合
に電子ビーム２に加わる電磁力の方向を示している。

【００４１】また、図６はコイル４０〜４３に正の電流
ｉ_yを供給し、コイル３６〜３９に電流ｉ_xを供給しない
場合に発生する磁界を示しており、図７は、この場合に
電子ビーム２に加わる電磁力の方向を示している。

【００４２】また、図８はコイル３６〜３９に正の電流
ｉ_xを供給すると共に、コイル４０〜４３に正の電流ｉ_y
を供給した場合に発生する磁界を示しており、図９は、
この場合に電子ビーム２に加わる電磁力の方向を示して
いる。

【００４３】また、図１０は像面湾曲補正コイル３４の
作用を説明するための図であり、像面湾曲補正コイル３
４は、例えば、電磁レンズ８の実効的な焦点距離を増大
させ、電子銃１の像が後述する円形アパーチャ上に正確
に結像するように作用する。

【００４４】また、図１において、５６は電子ビーム２
の通過を制御するブランキング偏向器、５７は円形アパ
ーチャ５７Ａが形成されてなる円形アパーチャ板であ
る。

【００４５】この円形アパーチャ板５７は、電子ビーム
２の電流密度の等しい部分のみを利用するための絞りと
して機能すると共に、ブランキング偏向器５６により偏
向させられた電子ビーム２の通過を遮断する遮断板とし
ても機能する。

【００４６】また、５８は電子ビーム２を比較的大きな
範囲で偏向する電磁偏向器からなる主偏向器、５９は電
子ビーム２を比較的小さな範囲で偏向する静電偏向器か
らなる副偏向器、６０は露光対象であるウエハ、６１は
ウエハ６０を保持するためのウエハ・ホルダ、６２はウ
エハ・ステージである。

【００４７】ここに、ウエハ・ホルダ６１のマーク形成
領域には、図１１に平面図、図１２に図１１のＡ−Ａ線
に沿った断面図を示すようなＹ軸に平行なライン状のマ
ーク（以下、ラインマークという）６４が形成されると
共に、図１３に平面図、図１４に図１３のＢ−Ｂ線に沿
った断面図を示すようなＸ軸に平行なラインマーク６５
が形成されている。

【００４８】なお、図１１、図１３において、６６は図
２Ｅに示すブロックパターンの像を示しており、矩形像
６７₁〜６７₉は図２Ｅに示す透過孔２３₁〜２３₉に対応
している。

【００４９】ここに、ラインマーク６４、６５はシリコ
ン基板６８上にタンタルＴaで形成されており、その長
さＬ_Aは、ブロックパターン像６６の１辺の長さＬ_Bより
も十分に長く、その幅Ｗ_Aをブロックパターン像６６の
矩形像６７₁〜６７₉の１辺の長さＷ_Bよりも十分に小と
されている。

【００５０】このように構成された本実施例の電子ビー
ム露光装置において、ブロック露光が行われる場合に
は、電子銃１から発生された電子ビーム２は、矩形アパ
ーチャ板１１により断面形状を矩形に整形された後、マ
スク偏向器２９、３０によってブロックマスク１３上の
所望のブロックパターン部分に偏向される。

【００５１】そして、所望のブロックパターンにより断
面形状を整形された電子ビーム２は、マスク偏向器３
１、３２により光軸３上に振り戻され、電磁レンズ（縮
小・回転レンズ）８によって縮小・回転され、主偏向器
５８及び副偏向器５９によってウエハ６０上の所望の位
置に露光される。

【００５２】このようにしてブロック露光が行われる場
合、電子ビーム２はブロックマスク１３上の所望のブロ
ックパターンに偏向され、光軸から離れた部分を通過す
ることになるため、電子銃１のクロスオーバ像に非点収
差や、像面湾曲が発生してしまうが、本実施例において
は、これら電子銃１のクロスオーバ像の非点収差や、像
面湾曲を補正するためのデータは、次のようにして求め
られる。

【００５３】まず、図１５に示すように、矩形アパーチ
ャ板１１で断面形状を矩形に整形された電子ビーム２を
図２Ｅに示すブロックパターンで整形して、ウエハ・ホ
ルダ６１のラインマーク形成領域に図２Ｅに示すブロッ
クパターンの像６６を照射し、これを矢印７０に示すよ
うにＸ軸に平行に走査して、ラインマーク６４による反
射電子波形を得るようにする。

【００５４】この場合、ブロックパターン像６６内の電
流密度分布が均一である場合には、図１６に示すような
反射電子波形が得られる。

【００５５】なお、図１６において、７２は矩形像６７
₁、６７₄、６７₇の部分の反射電子波形、７３は矩形像
６７₂、６７₅、６７₈の部分の反射電子波形、７４は矩
形像６７₃、６７₆、６７₉の部分の反射電子波形であ
る。

【００５６】この場合、反射電子波形７２、７４の部分
の反射電子波形強度の平均値ρl、ρrは、図１７に示す
ように、ρl＝ρrとなる。

【００５７】これに対して、図１８に示すように、ブロ
ックパターン像６６の図上、右側にかげり７５がある
と、図１９に示すような反射電子波形が得られ、反射電
子波形７２、７４の部分の反射電子波形強度の平均値ρ
l、ρrは、図２０に示すように、ρl＞ρrとなる。

【００５８】次に、図２１に示すように、ウエハ・ホル
ダ６１に照射している図２Ｅに示すブロックパターンの
像６６を矢印７７に示すようにＹ軸に平行に走査して、
ラインマーク６５による反射電子波形を得るようにす
る。

【００５９】この場合、ブロックパターン像６６内の電
流密度分布が均一である場合には、図２２に示すような
反射電子波形が得られる。

【００６０】なお、図２２において、７９は矩形像６７
₁、６７₂、６７₃の部分の反射電子波形、８０は矩形像
６７₄、６７₅、６７₆の部分の反射電子波形、８１は矩
形像６７₇、６７₈、６７₉の部分の反射電子波形であ
る。

【００６１】この場合、反射電子波形７９、８１の部分
の反射電子波形強度の平均値ρl、ρrは、図２３に示す
ように、ρu＝ρdとなる。

【００６２】これに対して、図２４に示すように、ブロ
ックパターン像６６の図上、下側にかげり８３がある
と、図２５に示すような反射電子波形が得られ、反射電
子波形７９、８１の部分の反射電子波形強度の平均値ρ
u、ρdは、図２６に示すように、ρu＞ρdとなる。

【００６３】ここに、ρl、ρr、ρu、ρdは、図２７に
示すように、それぞれ、ブロックパターン像６６におけ
る周辺部８５（矩形像６７₁、６７₄、６７₇の部分）、
周辺部８６（矩形像６７₃、６７₆、６７₉の部分）、周
辺部８７（矩形像６７₁、６７ ₂、６７₃の部分）、周辺
部８８（矩形像６７₇、６７₈、６７₉の部分）の試料電
流密度の平均値分布を示すことになる。

【００６４】そこで、次に、評価値ＶＡＬを数１に示す
ように定義し、この評価値ＶＡＬを求める。なお、Ｃ
１、Ｃ２は実験で求まる定数である。

【００６５】

【数１】

【００６６】ここに、この評価値ＶＡＬは、ρl、ρr、
ρu、ρdのばらつきが大きい程、小さくなり、ρl、ρ
r、ρu、ρdの個々が大きい程、大きくなるように定義
されている。

【００６７】したがって、この評価値ＶＡＬの極大値
は、ρl、ρr、ρu、ρdのばらつきが最小であり、か
つ、ρl、ρr、ρu、ρdの個々が最大、即ち、ブロック
パターン像６６における周辺部８５、８６、８７、８８
の試料電流密度分布のバラツキが最小、かつ、試料電流
値が最大となることを意味している。

【００６８】そこで、この評価値ＶＡＬが極大値を取る
ようなマスク偏向器２９〜３２の駆動値、非点収差補正
コイル３３の駆動値、像面湾曲補正コイル３４の駆動値
を電子銃１のクロスオーバ像の非点収差及び像面湾曲を
補正するためのデータとして得るようにする。

【００６９】以上の手順をデフレクタ・エリア１７₁₂に
形成されている全ての試料電流密度分布測定用のブロッ
クパターン２２₁〜２２₄₈について行い、これら試料電
流密度分布測定用のブロックパターン２２₁〜２２₄₈の
個々ごとに、評価値ＶＡＬが極大値を取るようなマスク
偏向器２９〜３２の駆動値、非点収差補正コイル３３の
駆動値、像面湾曲補正コイル３４の駆動値を電子銃１の
クロスオーバ像の非点収差及び像面湾曲を補正するため
のデータとして保存する。

【００７０】そして、正規の露光を行う場合、即ち、デ
フレクタ・エリア１７₁〜１７₁₁に形成されているブロ
ックパターンを使用した露光を行う場合には、対応する
デフレクタ・エリア１７₁₂の試料電流密度分布測定用の
ブロックパターン２２₁〜２２₄₈について保存されてい
るマスク偏向器２９〜３２の駆動値、非点収差補正コイ
ル３３の駆動値、像面湾曲補正コイル３４の駆動値を使
用し、マスク偏向器２９〜３２、非点収差補正コイル３
３及び像面湾曲補正コイル３４を駆動するようにする。

【００７１】ここに、デフレクタ・エリア１７₁₂の試料
電流密度分布測定用のブロックパターン２２₁〜２２₄₈
について保存されているマスク偏向器２９〜３２の駆動
値、非点収差補正コイル３３の駆動値、像面湾曲補正コ
イル３４の駆動値は、試料電流密度分布測定用のブロッ
クパターン２２₁〜２２₄₈の像の試料電流密度分布のバ
ラツキが最小、かつ、試料電流値が最大となる駆動値で
あることから、このようにする場合には、正規のブロッ
クパターン像に露光むらが発生しないように、電子銃１
のクロスオーバ像の非点収差補正及び像面湾曲補正を行
い、精度の高い露光を行うことができる。

【００７２】なお、以上のように、デフレクタ・エリア
１７₁₂のブロックパターンの像における周辺部の試料電
流密度分布のバラツキが最小、かつ、試料電流が最大と
なるようなマスク偏向器２９〜３２の駆動値、非点収差
補正コイル３３の駆動値、像面湾曲補正コイル３４の駆
動値を得ると共に、デフレクタ・エリア１７₁₂のブロッ
クパターンの像について、電子ビーム２のウエハ６０面
上の照射位置が略一致するようなマスク偏向器３１、３
２の駆動値を算出し、マスク偏向器３１、３２について
は、時に、この駆動値を使用する場合には、正規のブロ
ックパターン像に露光むらが発生しないように電子銃１
のクロスオーバ像の非点収差補正及び像面湾曲補正を行
い、精度の高い露光を行うことができると共に、電子ビ
ーム２のウエハ６０面上の照射位置のずれを最小にする
ことができる。

【００７３】

【発明の効果】本発明による荷電粒子ビーム露光装置
は、本発明による第１、第２の荷電粒子ビーム露光方法
のように使用することができるが、本発明による第１の
荷電粒子ビーム露光方法のように使用する場合には、ブ
ロックパターン像に露光むらが発生しないように、荷電
粒子ビーム発生源のクロスオーバ像の非点収差補正及び
像面湾曲補正を行い、精度の高い露光を行うことができ
る。

【００７４】また、本発明による第２の荷電粒子ビーム
露光方法のように使用する場合には、ブロックパターン
像に露光むらが発生しないように、荷電粒子ビーム発生
源のクロスオーバ像の非点収差補正及び像面湾曲補正を
行い、精度の高い露光を行うことができると共に、荷電
粒子ビームの試料面上の照射位置のずれを最小にするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の荷電粒子ビーム露光装置の一実施例で
ある電子ビーム露光装置の要部を概略的に示す図であ
る。

【図２】本発明の荷電粒子ビーム露光装置の一実施例で
ある電子ビーム露光装置が備えるブロックマスクを示す
図である。

【図３】本発明の荷電粒子ビーム露光装置の一実施例で
ある電子ビーム露光装置が備える非点収差補正コイル及
び像面湾曲補正コイルの部分を示す斜視図である。

【図４】本発明の荷電粒子ビーム露光装置の一実施例で
ある電子ビーム露光装置が備える非点収差補正コイルの
作用を説明するための図である。

【図５】本発明の荷電粒子ビーム露光装置の一実施例で
ある電子ビーム露光装置が備える非点収差補正コイルの
作用を説明するための図である。

【図６】本発明の荷電粒子ビーム露光装置の一実施例で
ある電子ビーム露光装置が備える非点収差補正コイルの
作用を説明するための図である。

【図７】本発明の荷電粒子ビーム露光装置の一実施例で
ある電子ビーム露光装置が備える非点収差補正コイルの
作用を説明するための図である。

【図８】本発明の荷電粒子ビーム露光装置の一実施例で
ある電子ビーム露光装置が備える非点収差補正コイルの
作用を説明するための図である。

【図９】本発明の荷電粒子ビーム露光装置の一実施例で
ある電子ビーム露光装置が備える非点収差補正コイルの
作用を説明するための図である。

【図１０】本発明の荷電粒子ビーム露光装置の一実施例
である電子ビーム露光装置が備える像面湾曲補正コイル
の作用を説明するための図である。

【図１１】本発明の荷電粒子ビーム露光装置の一実施例
である電子ビーム露光装置が備えるウエハ・ホルダに形
成されているＹ軸方向に平行なラインマークを示す平面
図である。

【図１２】図１１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

【図１３】本発明の荷電粒子ビーム露光装置の一実施例
である電子ビーム露光装置が備えるウエハ・ホルダに形
成されているＸ軸方向に平行なラインマークを示す平面
図である。

【図１４】図１３のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

【図１５】電子銃のクロスオーバ像の非点収差補正及び
像面湾曲補正に必要なデータを得る手順を説明するため
の図である。

【図１６】図１５に示す場合に得られる試料電流密度分
布測定用ブロックパターン像の反射電子波形を示す図で
ある。

【図１７】図１６の場合における試料電流密度分布測定
用ブロックパターン像における周辺部の反射電子波形強
度の平均値を示す図である。

【図１８】電子銃のクロスオーバ像の非点収差補正及び
像面湾曲補正に必要なデータを得る手順を説明するため
の図である。

【図１９】図１８に示す場合に得られる試料電流密度分
布測定用ブロックパターン像の反射電子波形を示す図で
ある。

【図２０】図１９の場合における試料電流密度分布測定
用ブロックパターン像における周辺部の反射電子波形強
度の平均値を示す図である。

【図２１】電子銃のクロスオーバ像の非点収差補正及び
像面湾曲補正に必要なデータを得る手順を説明するため
の図である。

【図２２】図２１に示す場合に得られる試料電流密度分
布測定用ブロックパターン像の反射電子波形を示す図で
ある。

【図２３】図２２の場合における試料電流密度分布測定
用ブロックパターン像における周辺部の反射電子波形強
度の平均値を示す図である。

【図２４】電子銃のクロスオーバ像の非点収差補正及び
像面湾曲補正に必要なデータを得る手順を説明するため
の図である。

【図２５】図２４に示す場合に得られる試料電流密度分
布測定用ブロックパターン像の反射電子波形を示す図で
ある。

【図２６】図２５の場合における試料電流密度分布測定
用ブロックパターン像における周辺部の反射電子波形強
度の平均値を示す図である。

【図２７】試料電流密度分布測定用ブロックパターン像
における周辺部の反射電子波形強度の平均値ρl、ρr、
ρu、ρdの意味を説明するための図である。

【符号の説明】

（図１） ３３ 非点収差補正コイル ３４ 像面湾曲補正コイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安田 洋 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−140310（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−299328（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−66637（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−211113（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】荷電粒子ビーム発生源と、この荷電粒子ビ
   ーム発生源から発生された荷電粒子ビームの断面形状を
   矩形に整形する矩形アパーチャを有してなる矩形アパー
   チャ板と、この矩形アパーチャ板の下流に配置され、荷
   電粒子ビームの偏向が可能とされた広さの、かつ、移動
   により選択可能とされた複数の荷電粒子ビーム偏向可能
   領域を有すると共に、これら複数の荷電粒子ビーム偏向
   可能領域のそれぞれ対応する位置に荷電粒子ビームの偏
   向により選択可能とされた透過パターンが形成されてな
   る複数の矩形の透過パターン形成領域を有するマスク板
   と、前記矩形アパーチャ板により矩形に整形された荷電
   粒子ビームを前記マスク板の移動により選択された荷電
   粒子ビーム偏向可能領域の所望の透過パターンに偏向す
   る第１の偏向手段と、前記マスク板の移動により選択さ
   れた荷電粒子ビーム偏向可能領域の所望の透過パターン
   を通過した荷電粒子ビームを光軸に振り戻す第２の偏向
   手段と、前記マスク板の下流に配置され、前記荷電粒子
   ビーム発生源のクロスオーバ像が結像される円形アパー
   チャを有してなる円形アパーチャ板と、この円形アパー
   チャ板の上流に配置され、前記荷電粒子ビーム発生源の
   前記円形アパーチャ面におけるクロスオーバ像の非点収
   差を補正する非点収差補正手段と、前記円形アパーチャ
   板の上流に配置され、前記荷電粒子ビーム発生源の前記
   円形アパーチャ面におけるクロスオーバ像の像面湾曲を
   補正する像面湾曲補正手段とを有してなる荷電粒子ビー
   ム露光装置において、 前記複数の荷電粒子ビーム偏向可能領域のうちの１個の
   荷電粒子ビーム偏向可能領域の一部又は全部の透過パタ
   ーン形成領域には、少なくとも、透過パターン形成領域
   の対向する辺に沿って、同一の形状、同一の大きさの複
   数の透過孔を線対称に配列してなる試料電流密度分布測
   定用の透過パターンが形成されていることを特徴とする
   荷電粒子ビーム露光装置。
2. 【請求項２】荷電粒子ビーム発生源と、この荷電粒子ビ
   ーム発生源から発生された荷電粒子ビームの断面形状を
   矩形に整形する矩形アパーチャを有してなる矩形アパー
   チャ板と、この矩形アパーチャ板の下流に配置され、荷
   電粒子ビームの偏向が可能とされた広さの、かつ、移動
   により選択可能とされた複数の荷電粒子ビーム偏向可能
   領域を有すると共に、これら複数の荷電粒子ビーム偏向
   可能領域のそれぞれ対応する位置に荷電粒子ビームの偏
   向により選択可能とされた透過パターンが形成されてな
   る複数の矩形の透過パターン形成領域を有し、前記複数
   の荷電粒子ビーム照射可能領域のうちの１個の荷電粒子
   ビーム照射可能領域の一部又は全部の透過パターン形成
   領域に、少なくとも、透過パターン形成領域の対向する
   辺に沿って、同一の形状、同一の大きさの複数の矩形の
   透過孔を線対称に配列してなる試料電流密度分布測定用
   の透過パターンが形成されているマスク板と、前記矩形
   アパーチャ板により矩形に整形された荷電粒子ビームを
   前記マスク板の移動により選択された荷電粒子ビーム偏
   向可能領域の所望の透過パターンに偏向する第１の偏向
   手段と、前記マスク板の移動により選択された荷電粒子
   ビーム偏向可能領域の所望の透過パターンを通過した荷
   電粒子ビームを光軸に振り戻す第２の偏向手段と、前記
   マスク板の下流に配置され、前記荷電粒子ビーム発生源
   のクロスオーバ像が結像される円形アパーチャを有して
   なる円形アパーチャ板と、この円形アパーチャ板の上流
   に配置され、前記荷電粒子ビーム発生源の前記円形アパ
   ーチャ面におけるクロスオーバ像の非点収差を補正する
   非点収差補正手段と、前記円形アパーチャ板の上流に配
   置され、前記荷電粒子ビーム発生源の前記円形アパーチ
   ャ面におけるクロスオーバ像の像面湾曲を補正する像面
   湾曲補正手段とを有してなる荷電粒子ビーム露光装置を
   使用して露光を行う荷電粒子ビーム露光方法であって、 前記試料電流密度分布測定用の透過パターンの各透過パ
   ターンごとに、荷電粒子ビームの試料電流密度分布が一
   様ないし略一様、かつ、試料電流値が極大となるような
   前記第１、第２の偏向手段の駆動値、前記非点収差補正
   手段の駆動値及び前記像面湾曲補正手段の駆動値を探索
   する工程を有し、 前記試料電流密度分布測定用の透過パターン以外の透過
   パターンを使用した露光を行う場合、前記試料電流密度
   分布測定用の透過パターンのうち、対応する試料電流密
   度分布測定用の透過パターンについて探索された前記第
   １、第２の偏向手段の駆動値、前記非点収差補正手段の
   駆動値及び前記像面湾曲補正手段の駆動値を使用し、前
   記第１、第２の偏向手段、前記非点収差補正手段及び前
   記像面湾曲補正手段を駆動することを特徴とする荷電粒
   子ビーム露光方法。
3. 【請求項３】荷電粒子ビーム発生源と、この荷電粒子ビ
   ーム発生源から発生された荷電粒子ビームの断面形状を
   矩形に整形する矩形アパーチャを有してなる矩形アパー
   チャ板と、この矩形アパーチャ板の下流に配置され、荷
   電粒子ビームの偏向が可能とされた広さの、かつ、移動
   により選択可能とされた複数の荷電粒子ビーム偏向可能
   領域を有すると共に、これら複数の荷電粒子ビーム偏向
   可能領域のそれぞれ対応する位置に荷電粒子ビームの偏
   向により選択可能とされた透過パターンが形成されてな
   る複数の矩形の透過パターン形成領域を有し、前記複数
   の荷電粒子ビーム照射可能領域のうちの１個の荷電粒子
   ビーム照射可能領域の一部又は全部の透過パターン形成
   領域に、少なくとも、透過パターン形成領域の対向する
   辺に沿って、同一の形状、同一の大きさの複数の矩形の
   透過孔を線対称に配列してなる試料電流密度分布測定用
   の透過パターンが形成されているマスク板と、前記矩形
   アパーチャ板により矩形に整形された荷電粒子ビームを
   前記マスク板の移動により選択された荷電粒子ビーム偏
   向可能領域の所望の透過パターンに偏向する第１の偏向
   手段と、前記マスク板の移動により選択された荷電粒子
   ビーム偏向可能領域の所望の透過パターンを通過した荷
   電粒子ビームを光軸に振り戻す第２の偏向手段と、前記
   マスク板の下流に配置され、前記荷電粒子ビーム発生源
   のクロスオーバ像が結像される円形アパーチャを有して
   なる円形アパーチャ板と、この円形アパーチャ板の上流
   に配置され、前記荷電粒子ビーム発生源の前記円形アパ
   ーチャ面におけるクロスオーバ像の非点収差を補正する
   非点収差補正手段と、前記円形アパーチャ板の上流に配
   置され、前記荷電粒子ビーム発生源の前記円形アパーチ
   ャ面におけるクロスオーバ像の像面湾曲を補正する像面
   湾曲補正手段とを有してなる荷電粒子ビーム露光装置を
   使用して露光を行う荷電粒子ビーム露光方法であって、 前記試料電流密度分布測定用の透過パターンの各透過パ
   ターンごとに、荷電粒子ビームの試料電流密度分布が一
   様ないし略一様、かつ、試料電流値が極大となるような
   前記第１、第２の偏向手段の駆動値、前記非点収差補正
   手段の駆動値及び前記像面湾曲補正手段の駆動値を探索
   すると共に、荷電粒子ビームの試料面上の照射位置を算
   出する第１の工程と、 前記試料電流密度分布測定用の透過パターンについて、
   荷電粒子ビームの試料面上の照射位置が一致ないし略一
   致するような第２の偏向手段の駆動値を算出する第２の
   工程とを有し、 前記試料電流密度分布測定用の透過パターン以外の透過
   パターンを使用した露光を行う場合、前記試料電流密度
   分布測定用の透過パターンのうち、対応する試料電流密
   度分布測定用の透過パターンについて得られた前記第１
   の偏向手段の駆動値、前記非点収差補正手段の駆動値、
   前記像面湾曲補正手段の駆動値及び前記第２の工程によ
   り得られた第２の偏向手段の駆動値を使用し、前記第
   １、第２の偏向手段、前記非点収差補正手段及び前記像
   面湾曲補正手段を駆動することを特徴とする荷電粒子ビ
   ーム露光方法。