JP3453009B2

JP3453009B2 - 電子ビーム露光装置及びこの装置に於けるマーク位置検出方法

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Publication number: JP3453009B2
Application number: JP18423295A
Authority: JP
Inventors: 達朗大川; 研一川上; 義久大饗; 徹池田; 和司石田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1995-07-20
Filing date: 1995-07-20
Publication date: 2003-10-06
Anticipated expiration: 2015-07-20
Also published as: US5708276A; JPH0936019A

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、特に電子ビーム露光装置に於ける位置合わせ
を行うためのマーク位置検出技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の高集積化が進むにつれ
て、より微細な加工を行える微細加工技術が要求され
る。電子ビーム露光法は、現在ＬＳＩの生産に広く用い
られている光露光法に比べ、解像性や焦点深度の点で遙
に優れた特性を有する。解像度を比較すると、、光リソ
グラフィーによる加工の限界は０．３μｍ程度である
が、電子ビーム露光に於ては０．１μｍ以下の微細加工
が可能である。

【０００３】しかしながら、電子ビーム露光法は、露光
位置精度、重ね合わせ精度、フィールドの接続精度など
が光露光法に比べて劣るため、量産現場ではあまり用い
られていない。電子ビーム露光装置は、ステッパー等の
光露光装置に比べて一度に露光できる領域（以下偏向フ
ィールド）が小さい。従って、ＬＳＩを１チップ露光す
るためには、ステージ移動を行って、偏向フィールドを
ＬＳＩチップ上で順次移動させる必要性がある。この
際、偏向フィールド間の境界に於ける偏向フィールドの
接続精度が低いと、断線やショートの原因となり歩留り
を著しく低下させる。

【０００４】従って、歩留りを改善するためには、フィ
ールド境界に於ける接続精度を高くする必要があり、そ
のためには電子ビームの偏向精度を高くする必要があ
る。電子ビーム露光装置に於ては、通常、コイルが発生
する磁場で電子ビームを偏向する。コイルはｘ偏向用と
ｙ偏向用の２系統を含み、各コイルに独立に電流を流す
ことによってビームをｘ方向及びｙ方向に偏向する。し
かしながらビーム偏向量は、偏向用コイルを流れる電流
に正比例せずに、電流の複雑な関数になるのが普通であ
る。

【０００５】従って電子ビームを精度良く偏向するため
には、偏向器への入力電流を補正してやる必要がある。
補正には２つの種類があり、ひとつは入力値と偏向量を
比例関係にするための歪み補正であり、もうひとつは比
例係数を補正する偏向効率補正である。歪み補正はフィ
ールド内各点でのデータ測定を必要とするため時間がか
かるが、歪みの経時変化は少ないので一度データを測定
しておけばよい。これに対し偏向効率補正に於ては短時
間で補正係数を取得できるが、偏向器の熱分布の変化等
による偏向効率変化の為に、偏向効率補正係数の取得は
比較的頻繁に行われる。

【０００６】偏向フィールドを校正するためには、通
常、レーザー干渉光学系によって距離及び直交性が保証
されたステージ座標系に偏向器の座標系を合わせ込むこ
とが行われる。偏向器の座標系を測定するためには、試
料上のマーク位置を電子ビームで検出して、電子ビーム
の実際の照射位置を測定しなければならない。

【０００７】図１５（Ａ）乃至（Ｂ）は、電子ビーム走
査によるマーク位置検出方法を説明する図である。図１
５（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、試料上のマーク
を含む範囲に対して偏向器により電子ビームを走査す
る。電子光学系の中心軸に対し対称的に配置された反射
電子検出器２００、２０１、２０２、及び２０３によっ
て反射電子信号を検出し、各検出器の出力を加算器２０
４で加算する。加算後の信号をビデオアンプ２０５によ
り増幅して得られる波形を、偏向器の走査と同期させて
測定する。図１５（Ａ）に示されるような位置検出マー
クを用いて上記処理を行った場合、図１５（Ｃ）に示さ
れるような反射電子波形が得られる。このようにして得
られた反射電子波形を解析して、マーク中心位置を検出
する。

【０００８】ここで２つの反射電子検出器２００及び２
０１からの出力を加算するのは、図１５（Ｃ）に示され
るように、反射電子検出器２００及び２０１からの各々
の出力は非対称なものとなるからである。この非対称性
は、図１５（Ａ）に示されるような段差マークを用いた
場合に観測されるものであり、非対称性を生じるメカニ
ズムは以下のように説明される。

【０００９】図１６（Ａ）に示されるように、段差マー
クの左エッジ上を電子ビームが走査しているときは、マ
ーク側壁で反射または散乱された電子ビームが検出さ
れ、検出器２０１の検出出力は高くなる。このとき、検
出器２００には側壁に遮られて電子が到達しないため
に、検出器２００の出力は小さいものとなる。この直後
電子ビームが図中右に走査されビーム全体が段差マーク
の底に照射されると、殆どの電子は左側の側壁に遮られ
て検出器２００の出力は極小値をとる。ビームが更に走
査されマーク中央に近づくにつれて、検出器２００の出
力は徐々に大きくなる。電子ビームが右側のエッジを走
査するときには、左側のエッジに対するのと同一な現象
が左右対称な形で起きる。この結果、検出器２００及び
２０１で観測される反射電子信号波形は図１６（Ｂ）の
ようになる。

【００１０】このような非対称な波形から、信号処理に
よりマークエッジ部分を検出することは困難である。そ
こで、図１６（Ｃ）に示されるように、左右２つ（実際
には４つ）の反射電子検出器の出力を加算して対称な反
射電子波形を求め、この対称な波形に基づいてマーク位
置を検出する。

【００１１】以上説明されたマーク位置検出を、試料上
のマークをステージによって移動して平面上の様々な位
置において行う。これによって、偏向器の歪みマップや
偏向効率補正係数を取得することができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述のマ
ーク位置検出方法に於ては、検出されたマーク位置が誤
差を含んでしまうという問題がある。平面上の様々な位
置においてマーク位置検出を行う際、マークの検出器に
対する位置に依存して、マークから見た４つの検出器の
立体角や試料からの出射角が異なることになる。図１７
（Ａ）に示すような検出器配置に於ては、偏向フィール
ドの中心から±１ｍｍの位置にマークを位置させた場
合、図１７（Ｂ）に示されるように左右のマークから見
た検出器の立体角には２０〜４０％程度の違いがある。

【００１３】検出器の検出効率は上記立体角に依存する
ので、立体角に違いがある場合には各検出器からの出力
強度が異なることになる。従って、各検出器からの出力
波形を加算しても、非対称性が加算波形に現われてしま
う。加算波形に於て非対称性が生じる他の原因として、
反射電子検出器の感度が互いに異なる、或いは反射電子
検出器の取り付け位置がズレている、等が上げられる。

【００１４】以上説明された加算波形における非対称性
が、マーク位置検出における誤差の原因となる。実験的
に、立体角変化の代わりに一方の検出器の増幅率を変化
させたところ、２０〜４０％の増幅率変化（２０〜４０
％の立体角変化に等価）に対して、検出位置は０．０１
〜０．０２μｍずれることが示された。マークの形状が
一定であるならば、マーク位置検出に於て生じる誤差の
マップを作成して誤差を補正することが可能である。し
かしながらマーク位置検出は、電子ビーム偏向効率の補
正データを測定するためだけではなく、実際の半導体プ
ロセスに於けるパターン描画の際の位置合わせのために
も行われる。半導体プロセスで用いられるマークの材料
及び形状の多様性を考えた場合、誤差のマップを用いる
補正方法は有効ではない。

【００１５】従って、本発明の目的は、電子ビーム露光
装置に於ける位置合わせを行うためのマーク位置検出に
於て、高精度にマーク位置を検出する方法及び電子ビー
ム露光装置を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に於て
は、電子ビームを偏向する少なくとも一つの偏向器を有
し位置検出用マークの位置を該電子ビームで検出する電
子ビーム露光装置は、複数の反射電子検出器と、該反射
電子検出器の各々の出力を増幅するアンプと、該位置検
出用マークの位置を検出する際に該電子ビームの照射位
置に関わらず該アンプの出力強度が一定となるように該
アンプの増幅率を設定する設定手段を含む。

【００１７】これによって、位置検出用マークの位置を
検出するための各反射電子検出器の信号波形が同一の出
力強度となり、位置検出誤差を取り除くことが出来る。
請求項２の発明に於ては、請求項１記載の発明に於て、
前記複数の反射電子検出器は、前記電子ビーム光学系の
中心に対し軸対称の位置に配置された４個以上の反射電
子検出器である。

【００１８】これによって、４個以上の反射電子検出器
に対する信号波形を同一の出力強度に保ち、位置検出誤
差を取り除くことが出来る。請求項３の発明に於ては、
請求項２記載の発明に於て、前記複数の反射電子検出器
のうちで前記電子ビーム光学系の前記中心を挟んで対向
する対の反射電子検出器に対して、前記アンプの出力同
士を加算する。

【００１９】これによって、４個以上の反射電子検出器
に対する信号波形を同一の出力強度に保つことができ、
加算後の波形における非対称性と共に位置検出誤差を取
り除くことが出来る。請求項４の発明に於ては、請求項
１乃至３いずれか一項の発明に於ける前記設定手段は、
前記アンプに接続され前記増幅率を格納する複数のレジ
スタと、該複数のレジスタに増幅率を設定する制御部を
含む。

【００２０】これによって、複数のレジスタに設定され
た増幅率を用いて、同一の出力強度の信号波形を得るこ
とが出来る。請求項５の発明に於ては、請求項１乃至３
いずれか一項の発明に於ける前記設定手段は、前記照射
位置をアドレスとして受け取り該アドレスに格納された
前記増幅率を前記アンプの各々に出力するメモリと、予
め該照射位置に対する該増幅率を該メモリに格納する制
御部を含む。

【００２１】これによって、メモリに格納された照射位
置と増幅率に関するマップを用いて、同一の出力強度の
信号波形を得ることが出来る請求項６の発明に於ては、
請求項５記載の発明は、前記照射位置が前記アドレス間
にある場合に該照射位置に対する前記増幅率を線形補間
により求める手段を更に含む。

【００２２】これによって、メモリに格納されたマップ
は、可能な全ての照射位置に対する増幅率を格納する必
要がなくなる。請求項７の発明に於ては、請求項１乃至
３いずれか一項の発明に於ける前記設定手段は、前記照
射位置を入力（ｘ，ｙ）として受け取り前記増幅率をΣ
Ａ_ijｘ ⁱｙ^jとして前記アンプの各々に出力する演算回
路と、予め該増幅率を計算する係数Ａ_ijを該メモリに格
納する制御部を含む。

【００２３】これによって、演算回路によって計算され
た増幅率を用いて、同一の出力強度の信号波形を得るこ
とが出来る請求項８の発明に於ては、請求項１乃至６い
ずれか一項の発明に於て、前記複数の検出器のうちの一
つの検出器と前記位置検出用マークの位置を検出する際
の前記電子ビームの前記照射位置との距離をｒとして、
該一つの検出器に対する前記増幅率をｒ²に比例する量
とする。

【００２４】これによって、照射位置と反射電子検出器
との距離の関数として増幅率を計算することが出来る。
請求項９の発明に於ては、請求項８記載の発明に於て、
前記電子ビームが電子ビーム光学系の中心に偏向された
ときの前記一つの検出器の基準増幅率をαとし、該一つ
の検出器と該中心にある照射位置との距離をｒ₀とし
て、該一つの検出器に対する前記増幅率をαｒ²／ｒ₀ ²
とする。

【００２５】これによって、照射位置と反射電子検出器
との距離の関数として増幅率を計算することが出来る。
請求項１０の発明に於ては、請求項１乃至６いずれか一
項の発明に於て、前記複数の検出器のうちの一つの検出
器を前記位置検出用マークの位置から見込んだ立体角を
Ωとし、該一つの検出器に対する前記増幅率を１／Ωに
比例する量とする。

【００２６】これによって、照射位置から見込んだ反射
電子検出器の立体角の関数として増幅率を計算すること
が出来る。請求項１１の発明に於ては、請求項１０記載
の発明に於て、前記電子ビームが電子ビーム光学系の中
心に偏向されたときの前記一つの検出器の基準増幅率を
αとし、該中心にある照射位置から該一つの検出器を見
込んだ立体角をΩ₀として、該一つの検出器に対する前
記増幅率をαΩ₀／Ωとする。

【００２７】これによって、照射位置から見込んだ反射
電子検出器の立体角の関数として増幅率を計算すること
が出来る。請求項１２の発明に於ては、請求項１乃至７
いずれか一項の発明に於て、一定のビームサイズで一定
の電流密度の前記電子ビームを平坦な試料表面上の複数
点Ｘ_j（ｊ＝１，２，・・・，ｎ）に照射した場合の前
記複数の検出器のうちの一つの検出器の出力をＶ
（Ｘ_j）とし、該Ｖ（Ｘ_j）を補間した任意の照射位置
Ｘに対する該出力をＶ（Ｘ）とし、該一つの検出器に対
する前記増幅率を１／Ｖ（Ｘ）に比例する量とする。

【００２８】これによって、様々な要因によって変化す
る検出器の検出効率を補正する増幅率を求めることが出
来る。請求項１３の発明に於ては、請求項１２の発明に
於て、前記電子ビームが電子ビーム光学系の中心に偏向
されたときの前記一つの検出器の出力をＶ₀として、該
一つの検出器に対する前記増幅率をＶ₀／Ｖ（Ｘ）とす
る。

【００２９】これによって、様々な要因によって変化す
る検出器の検出効率を補正する増幅率を求めることが出
来る。請求項１４の発明に於ては、電子ビームで照射さ
れた位置検出用マークからの反射電子を検出する複数の
反射電子検出器と該電子ビームを偏向する少なくとも一
つの偏向器とを有する電子ビーム露光装置に於て該位置
検出用マークの位置を検出する方法は、ａ）該複数の反
射電子検出器で該反射電子を検出し、ｂ）該複数の反射
電子検出器の各々の信号出力を所定の増幅率で増幅する
ことにより該電子ビームの照射位置に依存しない一定強
度の信号出力を求め、ｃ）該一定強度の信号出力を互い
に加算し、ｄ）加算後の信号波形を解析する各段階を含
む。

【００３０】これによって、位置検出用マークの位置を
検出するための各反射電子検出器の信号波形が同一の出
力強度となり、加算呉の信号波形における非対称性と共
に位置検出誤差を取り除くことが出来る。請求項１５の
発明に於ては、請求項１４の発明に於ける前記段階ｂ）
は、前記複数の検出器のうちの一つの検出器と前記電子
ビームの前記照射位置との距離をｒとしてｒ²の所定倍
の値を計算し、該一つの検出器の信号出力を該ｒ²の所
定倍の値で増幅する各段階を含む。

【００３１】これによって、照射位置と反射電子検出器
との距離の関数として増幅率を計算することが出来る。
請求項１６の発明に於ては、請求項１５の発明に於て、
前記電子ビームが電子ビーム光学系の中心に偏向された
ときの前記一つの検出器の基準増幅率をαとし、該一つ
の検出器と該中心にある照射位置との距離をｒ₀とし
て、前記ｒ²の所定倍はαｒ²／ｒ₀ ²である。

【００３２】これによって、照射位置と反射電子検出器
との距離の関数として増幅率を計算することが出来る。
請求項１７の発明に於ては、請求項１４の発明に於ける
前記段階ｂ）は、前記複数の検出器のうちの一つの検出
器を前記位置検出用マークの位置から見込んだ立体角Ω
を計算し、該一つの検出器の信号出力を１／Ωに比例す
る量で増幅する各段階を含む。

【００３３】これによって、照射位置から見込んだ反射
電子検出器の立体角の関数として増幅率を計算すること
が出来る。請求項１８の発明に於ては、請求項１７の発
明に於て、前記電子ビームが電子ビーム光学系の中心に
偏向されたときの前記一つの検出器の基準増幅率をαと
し、該中心にある照射位置から該一つの検出器を見込ん
だ立体角をΩ₀として、前記１／Ωに比例する量はαΩ
₀／Ωである。

【００３４】これによって、照射位置から見込んだ反射
電子検出器の立体角の関数として増幅率を計算すること
が出来る。請求項１９の発明に於ては、請求項１４の発
明に於て、一定のビームサイズで一定の電流密度の前記
電子ビームを平坦な試料表面上の複数点Ｘ_j（ｊ＝１，
２，・・・，ｎ）に照射し、前記複数の検出器のうちの
一つの検出器の出力Ｖ（Ｘ _j）を測定し、該Ｖ（Ｘ_j）
を補間して任意の照射位置Ｘに対する出力Ｖ（Ｘ）を求
め、該一つの検出器に対する前記増幅率を１／Ｖ（Ｘ）
に比例する量とする各段階を更に含む。

【００３５】これによって、様々な要因によって変化す
る検出器の検出効率を補正する増幅率を求めることが出
来る。請求項２０の発明に於ては、請求項１９の発明に
於て、前記電子ビームが電子ビーム光学系の中心に偏向
されたときの前記一つの検出器の出力をＶ₀として、該
一つの検出器に対する前記増幅率をＶ₀／Ｖ（Ｘ）とす
る。

【００３６】これによって、様々な要因によって変化す
る検出器の検出効率を補正する増幅率を求めることが出
来る。請求項２１の発明に於ては、電子ビームを偏向す
る少なくとも一つの偏向器を有し、位置検出用マークの
位置を該電子ビームで検出する電子ビーム露光装置は、
該位置検出用マークを該電子ビームで照射した際の反射
電子を検出する複数の反射電子検出器と、該複数の反射
電子検出器からの各々の出力信号波形に於て該位置検出
用マークの位置に依存する特徴量を抽出することにより
該位置検出用マークの該位置を検出する位置検出手段を
含む。

【００３７】これによって、位置検出用マークの位置を
検出する際の誤差を取り除くことが出来る。請求項２２
の発明に於ては、請求項２１の発明に於て、前記位置検
出用マークは参照用チップ上に形成された溝よりなる段
差マークである。

【００３８】これによって、溝よりなる段差マークの位
置を検出する際の誤差を取り除くことが出来る。請求項
２３の発明に於ては、請求項２２の発明に於て、前記特
徴量は、前記段差マークの一方のエッジを検出する場合
には、該エッジの段差側壁からの反射電子の影響が不在
である該複数の反射電子検出器のうちの少なくとも一つ
の反射電子検出器に於ける該エッジに対応するエッジ波
形である。

【００３９】これによって、溝よりなる段差マークの位
置を検出する際の誤差を取り除くことが出来る。請求項
２４の発明に於ては、請求項２２の発明に於て、前記特
徴量は、前記段差マークの一方のエッジを検出する場合
には、該エッジの段差側壁からの反射電子の影響が不在
である該複数の反射電子検出器のうちの複数の反射電子
検出器の出力を加算した加算後の波形に於ける該エッジ
に対応するエッジ波形である。

【００４０】これによって、溝よりなる段差マークの位
置を検出する際の誤差を取り除き、高精度で段差マーク
位置を測定することが出来る。請求項２５の発明に於て
は、請求項２３の発明に於て、前記段差マークは略Ｘ方
向に所定の長さで延在する第１の段差と略Ｙ方向に所定
の長さで延在する第２の段差とを含む段差マークであ
り、前記複数の反射電子検出器は該段差マークに対して
＋Ｘ方向、−Ｘ方向、＋Ｙ方向、及び−Ｙ方向に各々配
置された４つの反射信号検出器であり、前記位置検出手
段は、前記電子ビームをＸ方向に走査する場合に＋Ｘ方
向及び−Ｘ方向に各々配置された該反射信号検出器の出
力を解析して該第２の段差のエッジ位置を検出する手段
と、前記電子ビームをＹ方向に走査する場合に＋Ｙ方向
及び−Ｙ方向に各々配置された該反射信号検出器の出力
を解析して該第１の段差のエッジ位置を検出する手段を
含む。

【００４１】これによって、段差よりなる段差マークの
位置を検出する際の誤差を取り除くことが出来る。請求
項２６の発明に於ては、請求項２４の発明に於て、前記
段差マークは略Ｘ方向に所定の長さで延在する第１の段
差と略Ｙ方向に所定の長さで延在する第２の段差とを含
む段差マークであり、前記複数の反射電子検出器は該段
差マークに対して＋Ｘかつ＋Ｙ方向に配置された第１の
反射電子検出器と、＋Ｘかつ−Ｙ方向に配置された第２
の反射電子検出器と、−Ｘかつ＋Ｙ方向に配置された第
３の反射電子検出器と、−Ｘかつ−Ｙ方向に配置された
第４の反射信号検出器を含み、前記位置検出手段は、該
第１の反射電子検出器の出力と該第２の反射電子検出器
の出力とを加算する第１の加算手段と、該第３の反射電
子検出器の出力と該第４の反射電子検出器の出力とを加
算する第２の加算手段と、該第１の反射電子検出器の出
力と該第３の反射電子検出器の出力とを加算する第３の
加算手段と、該第２の反射電子検出器の出力と該第４の
反射電子検出器の出力とを加算する第４の加算手段と、
前記電子ビームをＸ方向に走査する場合に該第１の加算
手段の出力と該第２の加算手段の出力とを解析して該第
２の段差のエッジ位置を検出する手段と、前記電子ビー
ムをＹ方向に走査する場合に該第３の加算手段の出力と
該第４の加算手段の出力とを解析して該第１の段差のエ
ッジ位置を検出する手段を含む。

【００４２】これによって、段差よりなる段差マークの
位置を検出する際の誤差を取り除き、高精度で段差マー
ク位置を測定することが出来る。請求項２７の発明に於
ては、電子ビームで照射された位置検出用マークからの
反射電子を検出する反射電子検出器と該電子ビームを偏
向する少なくとも一つの偏向器とを有する電子ビーム露
光装置に於て、参照用チップ上の溝よりなる該位置検出
用マークの位置を検出する方法は、該電子ビームを所定
方向に走査して該位置検出用マークを該電子ビームで照
射し、該位置検出用マークの一方のエッジの段差側壁か
らの反射電子の影響が不在である該反射電子検出器の出
力を測定し、該出力に於ける該エッジに対応するエッジ
波形を解析する。

【００４３】これによって、溝よりなる段差マークの位
置を検出する際の誤差を取り除くことが出来る。請求項
２８の発明に於ては、電子ビームで照射された位置検出
用マークからの反射電子を検出する複数の反射電子検出
器と該電子ビームを偏向する少なくとも一つの偏向器と
を有する電子ビーム露光装置に於て、参照用チップ上の
溝よりなる該位置検出用マークの位置を検出する方法
は、該電子ビームを所定方向に走査して該位置検出用マ
ークを該電子ビームで照射し、該複数の反射電子検出器
の内で、該位置検出用マークの一方のエッジの段差側壁
からの反射電子の影響が不在である反射電子検出器の出
力を測定し、該出力を互いに加算し、加算後の信号波形
に於ける該エッジに対応するエッジ波形を解析すること
により該エッジの位置を検出する各段階を含む。

【００４４】これによって、溝よりなる段差マークの位
置を検出する際の誤差を取り除き、高精度で段差マーク
位置を測定することが出来る。請求項２９の発明に於て
は、電子ビームを偏向フィールド内で偏向する少なくと
も一つの偏向器を有し、位置検出用マークの位置を該電
子ビームで検出する電子ビーム露光装置は、該電子ビー
ムの位置と該偏向フィールドを構成するための位置検出
用マークを上面に有し、底面を有する参照用チップと、
該参照用チップの該底面に固定されて該参照用チップを
保持し、該底面より低い位置にステップ形状部分を有す
るチップホルダーと、該チップホルダーを格納する第１
の空洞と上面とを有する試料ホルダーであって該第１の
空洞は底面と該上面に通じる開口と該開口周囲で該上面
の下に位置した突き当て面とを有する試料ホルダーと、
該第１の空洞の該底面と該チップホルダーの底面との間
に配置されて該チップホルダーの該ステップ形状部分を
該突き当て面に付勢するバネを含み、該参照用チップの
該上面と該試料ホルダーの該上面とが同一平面上にあ
る。

【００４５】これによって、参照用チップ上の位置検出
マークからの反射電子を遮るような構造物を用いること
なく、参照用チップを試料ホルダーに装着することが出
来る。請求項３０の発明に於ては、電子ビームを偏向フ
ィールド内で偏向する少なくとも一つの偏向器を有し、
位置検出用マークの位置を該電子ビームで検出する電子
ビーム露光装置は、該電子ビームの位置と該偏向フィー
ルドを構成するための位置検出用マークを上面に有し、
底面を有する参照用チップと、該参照用チップの該底面
に固定されて該参照用チップを保持するチップホルダー
と、該チップホルダーを格納する第１の空洞と上面とを
有する試料ホルダーであって、該第１の空洞は底面と該
上面に通じる開口とを有する試料ホルダーと、該第１の
空洞の該底面に該チップホルダーの底面を固定するネジ
を含み、該参照用チップの該上面と該試料ホルダーの該
上面とが同一平面上にある。

【００４６】これによって、参照用チップ上の位置検出
用マークからの反射電子を遮るような構造物を用いるこ
となく、参照用チップを試料ホルダーに装着することが
出来る。請求項３１の発明に於ては、請求項２９又は３
０の発明は、前記電子ビームによってパターンを描画す
る試料であって該電子ビームと該試料との位置合わせの
ための位置検出用マークを上面に有する試料を更に含
み、前記試料ホルダーは該試料を格納する第２の空洞を
更に有し、該上面と該試料ホルダーの該上面とが同一平
面にある。

【００４７】これによって、参照用チップを用いて校正
した電子ビームを用いて、試料に対する描画を行うこと
が出来る。請求項３２の発明に於ては、請求項３１の発
明は、試料ホルダー上面に固定される複数の突き当て部
材を更に含み、該試料の該上面は該複数の突き当て部材
に付勢される。

【００４８】これによって、参照用チップを用いて校正
した電子ビームを用いて、試料に対する描画を行うこと
が出来る。請求項３３の発明に於ては、請求項３２の発
明は、前記参照用チップの前記上面及び前記試料の前記
上面のいずれか一方からの反射電子を検出する複数の反
射電子検出器を更に含み、該試料の該上面にある前記位
置検出マークからの該反射電子を該複数の反射電子検出
器に対して遮らないような位置に前記複数の突き当て部
材を配置する。

【００４９】これによって、試料上の位置検出用マーク
からの反射電子を遮ることなく、試料を試料ホルダーに
装着することが出来る。請求項３４の発明に於ては、電
子ビームを偏向フィールド内で偏向する少なくとも一つ
の偏向器を有し、該電子ビームが照射された位置検出用
マークからの反射電子を反射電子検出器で検出する電子
ビーム露光装置に於て、試料上に所定のパターンを露光
する方法は、該電子ビームの位置と該偏向フィールドを
構成するための第１の位置検出用マークを上面に有する
参照用チップをチップホルダーと一体的に作成し、該参
照用チップの該上面が試料ホルダーの上面と同一平面上
に位置されるように該チップホルダーを該試料ホルダー
内の第１の空洞に装着し、該電子ビームを走査して該第
１の位置検出用マークからの反射電子を検出することに
よって該第１の位置検出マークの位置を測定し、該第１
の位置検出マークの測定された位置に基づいて該偏向フ
ィールドの補正を行い、該反射電子を遮らないような配
置で該試料ホルダーの該上面に固定された突き当て部材
に試料の上面を付勢することによって該試料の該上面が
該試料ホルダーの該上面と同一平面上に位置されるよう
に該試料を該試料ホルダー内の第２の空洞に装着し、該
電子ビームを走査して該試料の該上面に設けられた第２
の位置検出用マークからの反射電子を検出することによ
って該第２の位置検出マークの位置を測定し、該第２の
位置検出マークの測定された位置に基づいて該電子ビー
ムと該試料との位置合わせを行い、該試料の該上面上に
該電子ビームにより該所定のパターンを描画する各段階
を含む。

【００５０】これによって、参照用チップ上の位置検出
用マークからの反射電子を遮るような構造物を用いるこ
となく参照用チップを試料ホルダーに装着し、参照用チ
ップを用いて電子ビームを校正し、試料上の位置検出用
マークからの反射電子を遮ることなく試料を試料ホルダ
ーに装着し、電子ビームと試料との位置合わせを行っ
て、試料上にパターンを描画することが出来る。

【００５１】

【発明を実施する形態】本発明の第１の原理を以下に説
明する。本発明の第１の原理は、一つの検出器で得られ
る反射電子信号の大きさが変化しないように、偏向フィ
ールド内の電子ビームの偏向位置に応じて各検出器のビ
デオアンプの増幅率を独立に変化させる。このように、
各々の反射電子検出器からの信号出力の大きさを一定に
保てば、マークの位置に依存して発生する反射電子の加
算波形に於ける非対称性を防ぐことが出来る。

【００５２】検出器の出力信号を一定に保つような増幅
率は、以下のようにして計算することが出来る。照射位
置から見た検出器の立体角変化に起因した、信号出力強
度Ｉの変化を補償する。信号出力強度Ｉは立体角Ωに比
例するので、Ｉ＝Ω／Ω₀・Ｉ₀ （１）である。ここで、Ｉ₀は基準となる信号の大きさ、Ω₀
は基準位置での立体角である。ビデオアンプの基準位置
での増幅率をＧ₀とした場合、検出器の増幅率Ｇを、Ｇ＝Ω₀／Ω・Ｇ₀ （２）とすることで、偏向フィールド内での各検出器の出力を
一定にする事が出来る。

【００５３】上記立体角において角度変化を考えないな
らば、立体角Ωは１／ｒ²に比例する。この場合、Ｇ＝（ｒ²）／（ｒ₀ ²）・Ｇ₀ （３）とより簡単に扱うことも可能である。

【００５４】立体角の正確な計算は煩雑な演算を必要と
する場合が多く、また実際の検出器の出力は、立体角以
外の様々な要因によっても変化する場合がある。そのよ
うな場合、様々な要因によって変化する反射電子検出器
各々の出力の偏向フィールド内での依存性を捉える必要
性もある。

【００５５】上記偏向フィールド内依存性を定量的に測
定するために、一定の形状のビームを位置Ｘに偏向し
て、マーク等のない平坦なウエハを照射する。ｉ番目の
反射電子検出器で反射電子を検出し、一定の基準増幅率
に設定された増幅器で増幅した信号出力Ｖ_i（Ｘ）
（Ｘ：２次元平面上の位置を表すベクトル）を測定す
る。このとき、増幅器の基準増幅率をｇ_i0、また様々な
要因で変化する検出効率をＥ_i（Ｘ）として、Ｖ_i（Ｘ）＝ｇ_i0・Ｅ_i（Ｘ）・（実際の反射電子量）（４）である。ここで、実際に放射される反射電子量は、平坦
なウエハに対しては偏向位置Ｘによらず一定であると考
えることが出来る。式（４）から、様々な要因で変化す
る検出効率Ｅ_i（Ｘ）は、Ｅ_i（Ｘ）＝Ｖ_i（Ｘ）／（ｇ_i0・（実際の反射電子量））（５）となる。従って、様々な位置Ｘに於て予めＶ_i（Ｘ）を
測定しておけば、様々な位置における検出効率Ｅ
_i（Ｘ）が得られることになる。

【００５６】実際に位置測定を行う場合の可変増幅率ｇ
_i（Ｘ）は、この検出効率Ｅ_i（Ｘ）の逆数、ｇ_i（Ｘ）＝１／Ｅ_i（Ｘ）＝ｇ_i0・（実際の反射電子量）／Ｖ_i（Ｘ）（６）に設定すれば、様々な要因によって変化する検出効率を
相殺することが出来る。即ち、増幅率ｇ_i（Ｘ）を用い
れば、位置Ｘに依存しない信号出力を得ることが出来
る。また各検出器の出力を足し合わせた波形も変化しな
い。

【００５７】式（６）において、実際の反射電子量は検
出器に関わらず一定であるから、全ての検出器に対して
同一の適当な定数で置き換えればよい。また式（６）に
於ては、基準増幅率に設定された増幅器の増幅率も考慮
されているので、増幅器間の増幅率の差異も吸収するこ
とが出来る。なお、増幅器間の増幅率の差異を考慮する
必要がなければ、ｇ_i0は増幅器に依存しない適当な定数
で置き換えてもよいし、或いは測定するＶ_i（Ｘ）は増
幅器出力でなく検出器出力としてもよい。Ｖ_i（Ｘ）を
検出器出力とした場合、基準出力をＶ_i0として、ｇ_i（Ｘ）＝Ｖ_i0／Ｖ_i（Ｘ）（７）となる。

【００５８】また、偏向位置に関わらず増幅器の出力が
一定となるように増幅率を設定するという第１の原理
は、上述のような偏向座標に基づく増幅率計算を行わな
くとも実現することが出来る。まず、マークを検出する
試料上の位置の近傍にビームを偏向して、電子反射率が
なるべく高い平坦な試料面上にビームを照射する。この
状態で、増幅器の出力がある基準電圧に等しくなるよう
に増幅率を設定する。このように増幅率を設定すること
によって、マーク位置近傍における各増幅器の出力を互
いに等しくすることが出来る。

【００５９】以上に述べた本発明の第１の原理によれ
ば、増幅器の信号出力はマーク位置に依存しない。従っ
て、各々の反射電子検出器からの信号出力の大きさを一
定に保つことができ、マークの位置に依存して発生する
反射電子の加算波形に於ける非対称性を防ぐことが出来
る。

【００６０】以下に本発明の第１の原理による第１実施
例について説明する。なお第１実施例に於ては、式
（２）、式（３）、式（６）、或いは式（７）の増幅率
計算を用いることが出来る。図１は、本発明の第１の原
理による第１実施例の回路構成図である。図１に於て、
電子ビーム露光装置１は、ビーム発生器１１、ビーム制
御部１２、補正回路１３、ＡＭＰ／ＤＡＣ１４、偏向器
１５を含む。ビーム発生器１１は電子ビームを発生す
る。ビーム制御部は、電子ビームを偏向するための偏向
座標データを補正回路１３に送出する。補正回路１３
は、偏向座標データに対して歪み補正及び偏向効率補正
を行い、偏向座標信号を生成する。ＡＭＰ／ＤＡＣ１４
は、偏向座標信号を増幅し、偏向器１５に対する印加電
流を生成する。印加電流を供給された偏向器１５は電子
ビームを偏向し、電子ビームをビーム制御部１２が指定
した位置に照射する。

【００６１】電子ビーム露光装置１は、更に、反射電子
検出器１６、増幅器１７、加算器１８、ディジタルメモ
リ１９、ＣＰＵ２０、及びレジスター２１を含む。反射
電子検出器１６は、電子ビームの光軸を中心として対称
に配置されており、反射電子を検出する。反射電子検出
器１６の検出信号は、増幅器１７に供給される。

【００６２】ＣＰＵ２０は、ビーム制御部１２から偏向
座標データを受け取り、それを基に式（２）、式
（３）、式（６）、或いは式（７）を用いて増幅器１７
各々の増幅率ｇ₁、ｇ₂、ｇ₃、及びｇ₄を計算する。
ＣＰＵ２０は、計算された増幅率ｇ ₁、ｇ₂、ｇ₃、及
びｇ₄を、各々のレジスタ２１に格納する。レジスタに
格納された増幅率ｇ₁、ｇ₂、ｇ₃、及びｇ₄に従っ
て、反射電子検出器１６の検出信号が、増幅器１７によ
って増幅される。

【００６３】なお式（６）或いは式（７）を用いる場合
には、予めマークのない平坦な試料を用いてＶ_i（Ｘ）
を測定しておく必要がある。ここで、全ての点について
Ｖ_i（Ｘ）を測定することは極めて困難であるので、後
述するような補間関数を用いてもよい。

【００６４】増幅された信号は加算器１８によって加算
され、対称加算波形となり、ディジタルメモリ１９に格
納される。ディジタルメモリ１９に格納された波形デー
タは、マーク位置を検出するためにＣＰＵ２０によって
解析される。第１実施例においては、各増幅器１７の出
力が一定となるように、ＣＰＵ２０が増幅器１７の増幅
率を計算して、レジスタ２１に格納する。このレジスタ
２１に格納された増幅率を用いて、反射電子検出器１６
からの検出信号を増幅して加算するので、加算後の波形
には非対称性が存在しない。従って、ＣＰＵ２０がマー
クの位置検出をする際に、波形の非対称性によって生じ
る誤差を防ぐことが出来る。

【００６５】以下に本発明の第１の原理による第２実施
例について説明する。なお第２実施例に於ては、式
（２）、式（３）、式（６）、或いは式（７）の増幅率
計算を用いることが出来る。図２は、本発明の第１の原
理による第２実施例の回路構成図である。図２の第２実
施例は、図１の第１実施例とは、マップ２２及びＣＰＵ
２０Ａのみが異なる。図２に於ける構成要素のうちで図
１の構成要素と同一のものは同一の参照番号で記され、
その説明は省略される。

【００６６】第１実施例と同様に、反射電子検出器１６
は、電子ビームの光軸を中心として対称に配置されてお
り、反射電子を検出する。反射電子検出器１６の検出信
号は増幅器１７に供給される。ＣＰＵ２０Ａは、偏向座
標に対する各増幅器１７の増幅率を予め計算して、メモ
リから構成されるマップ２２に格納しておく。マップ２
２は、ビーム制御部１２から偏向座標データを受け取
り、偏向座標データに対応するアドレスに格納された各
々の増幅率ｇ₁、ｇ₂、ｇ₃、及びｇ₄を出力する。出
力された増幅率ｇ ₁、ｇ₂、ｇ₃、及びｇ₄に従って、
反射電子検出器１６の検出信号が、増幅器１７によって
増幅される。

【００６７】なお式（６）或いは式（７）を用いる場合
には、予めマークのない平坦な試料を用いてＶ_i（Ｘ）
を測定しておく必要がある。ここで、全ての点について
Ｖ_i（Ｘ）を測定することは極めて困難であるので、後
述するような補間関数を用いてもよい。

【００６８】またマップ２２のアドレスを全ての偏向座
標データに対して用意せずに、偏向座標の代表点に対し
てアドレスを用意して増幅率を格納しておくようにして
もよい。この場合、マップ２２に入力された偏向座標デ
ータに対するアドレスが存在しないときは、近傍のアド
レスに対応する増幅率を取り出して、それらの増幅率を
線形補間することによって、入力偏向座標データに対す
る増幅率を得ることが出来る。

【００６９】増幅された信号は加算器１８によって加算
され、対称加算波形となり、ディジタルメモリ１９に格
納される。ディジタルメモリ１９に格納された波形デー
タは、マーク位置を検出するためにＣＰＵ２０によって
解析される。第２実施例においては、各増幅器１７の出
力が一定となるように、ＣＰＵ２０Ａが増幅器１７の増
幅率を計算して、マップ２２に格納する。このマップ２
２は、偏向座標データに対応するアドレスに格納された
増幅率を増幅器１７に供給する。従って、増幅器１７か
らの出力は一定となり、増幅後加算された波形には非対
称性が存在しない。従って、ＣＰＵ２０Ａがマークの位
置検出をする際に、波形の非対称性により生じる誤差を
防ぐことが出来る。

【００７０】以下に本発明の第１の原理による第３実施
例について説明する。なお第３実施例は、式（６）或い
は式（７）の増幅率計算を用いる場合に関するものであ
る図３は、本発明の第１の原理による第３実施例の回路
構成図である。図３の第３実施例は、図１の第１実施例
とは、増幅率補正演算回路２３及びＣＰＵ２０Ｂのみが
異なる。図３に於ける構成要素のうちで図１の構成要素
と同一のものは同一の参照番号で記され、その説明は省
略される。

【００７１】まず後述されるように、マーク等の構造物
のない一様かつ平坦な試料上の位置Ｘ_j（ｊ＝１、２、
・・・、ｎ）に、一定ビームサイズ及び一定電子量の電
子ビームを照射し、ｉ番目の反射電子検出器１６の信号
出力Ｖ_i（Ｘ_j）を測定する。なおここでは簡単のた
め、各増幅器の基準増幅率は等しいとしている。そし
て、補間関数Ｆ_i（ｘ，ｙ）、によって式（７）の増幅率ｇ_i（Ｘ）を補間表現する。
つまり式（８）の値が、位置Ｘ_jに於て、測定された信
号出力Ｖ_i（Ｘ_j）から求めた増幅率ｇ_i（Ｘ_j）に等
しくなるように、補間係数Ａ_iklを求める。このように
して、式（８）のｉ番目の反射電子検出器１６に対する
補間係数Ａ_iklを、全ての反射電子検出器１６に対して
求める。ＣＰＵ２０Ｂは、全ての反射電子検出器１６に
対して、補間係数Ａ_iklを増幅率補正演算回路２３に設
定する。

【００７２】第１実施例及び第２実施例と同様に、反射
電子検出器１６は、電子ビームの光軸を中心として対称
に配置されており、反射電子を検出する。反射電子検出
器１６の検出信号は、増幅器１７に供給される。増幅率
補正演算回路２３は、偏向座標データを受け取り、偏向
座標データ及び格納されている補間係数Ａ_iklを用い
て、式（８）を計算して増幅器１７の増幅率ｇ_i（Ｘ）
を出力する。出力された増幅率ｇ_i（Ｘ）に従って、反
射電子検出器１６の検出信号が、増幅器１７によって増
幅される。

【００７３】増幅された信号は加算器１８によって加算
され、対称加算波形となり、ディジタルメモリ１９に格
納される。ディジタルメモリ１９に格納された波形デー
タは、マーク位置を検出するためにＣＰＵ２０によって
解析される。第３実施例においては、ＣＰＵ２０Ｂが、
増幅率ｇ_i（Ｘ）に対する補間関数の補間係数Ａ_iklを
計算し、増幅率補正演算回路２３に格納する。増幅率補
正演算回路２３は、偏向座標データに対応する増幅率ｇ
_i（Ｘ）を計算して、増幅器１７に供給する。従って、
増幅器１７の出力は一定となり、増幅後加算された波形
には非対称性が存在しない。従って、ＣＰＵ２０Ｂがマ
ークの位置検出をする際に、波形の非対称性により生じ
る誤差を防ぐことが出来る。

【００７４】図４は、補間係数Ａ_iklを求めるためのデ
ータ測定点の例を示した図である。図に示されるよう
に、４つの反射電子検出器１６に囲まれた偏向フィール
ドがあり、この偏向フィールド内で電子ビームを変動す
ることが出来る。まず偏向フィールド内に、一様かつ平
坦な試料を配置して、一定形状かつ一定電流の電子ビー
ムを試料に照射する。電子ビームを照射する位置、即ち
偏向位置は、例えば、図において格子状に配置された点
の位置である。格子点の各点に電子ビームを照射し、各
々の反射電子検出器１６で反射電子を検出し、反射電子
検出器１６の出力の大きさＶ_i（Ｘ_j）を測定する。

【００７５】反射電子検出器１６の出力は、反射電子検
出器からの距離が遠くなるほど小さくなる。従って、反
射電子検出器１６の出力を一定にするための増幅率ｇ_i
（Ｘ）は反射電子検出器からの距離が遠くなるほど大き
くなる。このような増幅率ｇ _i（Ｘ）を、図４に等高線
表示されたような補間関数で表現する。この補間関数
は、図４の左の反射電子検出器１６に対する補間関数を
示した例である。この場合、図に示された格子点に於け
る補間関数の値が、測定されたＶ_i（Ｘ_j）から求めた
ｇ_i（Ｘ_j）に等しくなるように、補間関数の補間係数
を求める。

【００７６】以上のようにして、各反射電子検出器１６
からの出力が等しくなるような増幅率ｇ_i（Ｘ）を表現
する補間関数を求めることが出来る。この補間関数から
求めた増幅率を、第１乃至第３実施例で用いることは上
述したとおりである。なお上述の説明においては、補間
関数を座標ｘ及びｙの２次元多項式としたが、この補間
関数は任意のものでよいことは明らかである。

【００７７】以上の第１乃至第３実施例においては、基
本的には偏向座標に基づいて増幅率を計算していた。し
かし、偏向位置に関わらず増幅器の出力が一定となるよ
うに増幅率を設定するという第１の原理は、このような
計算を用いなくとも実現することが出来る。以下にその
ような実施例について説明する。

【００７８】図５は、本発明の第１の原理による第４実
施例のブロック図であり、電子ビーム露光装置の一つの
反射電子検出器に関する信号検出部分を示す。図５の第
４実施例は、反射電子検出器１６、増幅器１７、ＣＰＵ
２０Ｃ、比較器２４、コントローラ２５、及びレジスタ
２６を含む。

【００７９】第４実施例に於ては、まず、マークを検出
する試料上の位置の近傍にビームを偏向して照射する。
このとき、電子反射率がなるべく高い平坦な試料面上に
ビームが照射されていることが必要である。この状態
で、ＣＰＵ２０Ｃは、コントローラ２５の動作をオンに
する。比較器２４は、増幅器１７の出力と所定の基準電
圧とを受け取り、両者を比較して、比較結果をコントロ
ーラ２５に出力する。コントローラ２５は、比較結果に
基づいて、基準電圧が増幅器出力より大きいときにはレ
ジスタ２６内の増幅率を増加させ、基準電圧が増幅器出
力より小さいときにはレジスタ２６内の増幅率を減少さ
せるように動作する。基準電圧と増幅器出力電圧が等し
いことが比較結果によって示されるか或いは所定時間経
過するまで、コントローラ２５はレジスタ２６内の増幅
率を減少或いは増加させる。その後、ＣＰＵ２０Ｃはコ
ントローラ２５の動作をオフにする。

【００８０】以上の増幅率設定処理を、全ての増幅器１
７に対して実行する。これによって、マークを検出する
試料上の位置の近傍に於いては、全ての増幅器１７の出
力が基準電圧に等しくなるように、増幅率が設定され
る。従って、増幅器１７の出力は互いに等しく、増幅器
１７の出力を加算した後の波形には非対称性が存在しな
い。

【００８１】図６は、本発明の第１の原理による第５実
施例のブロック図であり、電子ビーム露光装置の反射電
子検出器に関する信号検出部分を示す。図６の第５実施
例は、反射電子検出器１６、増幅器１７、ＣＰＵ２０
Ｃ、比較器２４、コントローラ２５、及びレジスタ２６
を含む。

【００８２】第５実施例に於ては、第４実施例の一つの
反射電子検出器１６に対する基準電圧として、他の反射
電子検出器１６の増幅器１７の出力電圧を用いる。図６
の例に於ては、対向して配置された反射電子検出器１６
同士で、一方の増幅器１７の出力電圧を他方の比較器２
４への基準電圧としている。なお第５実施例の増幅率の
設定方法は、第４実施例のものと同一であるので説明を
省略する。

【００８３】第５実施例に於ては、対向する反射電子検
出器１６同士で、互いを基準として増幅率を決定する。
従って、対向する反射電子検出器１６の増幅器１７の出
力は、互いに等しいものとなり、加算後の波形には非対
称性が存在しない。図７は、本発明の第１の原理による
第６実施例のブロック図であり、電子ビーム露光装置の
反射電子検出器に関する信号検出部分を示す。図７の第
６実施例は、反射電子検出器１６、増幅器１７、ＣＰＵ
２０Ｃ、比較器２４、コントローラ２５、レジスタ２
６、及び平均化回路２７を含む。

【００８４】第６実施例に於ては、第４実施例の一つの
反射電子検出器１６に対する基準電圧として、全ての反
射電子検出器１６の増幅器１７の出力電圧の平均電圧を
用いる。図７の例に於ては、全ての増幅器１７の出力が
平均化回路２７に入力される。平均化回路１７は、入力
電圧の平均を生成して、各比較器２４に供給する。なお
第６実施例の増幅率の設定方法は、第４実施例のものと
同一であるので説明を省略する。

【００８５】第６実施例に於ては、全ての増幅器１７の
出力電圧の平均を基準電圧として増幅率を決定する。従
って、全ての反射電子検出器１６の増幅器１７の出力
は、互いに等しいものとなり、加算後の波形には非対称
性が存在しない。第１の原理による第４乃至第６実施例
に於ては、偏向座標に基づいて増幅率を計算する必要が
ない。従って、電子ビーム露光装置の増幅率決定部分の
システムを簡略化することが出来る。

【００８６】本発明の第１の原理によれば、従来の方法
と比較して、偏向フィールド境界での接続誤差を大幅に
低減することが出来る。従来の方法によって偏向フィー
ルドの補正を行っていた場合には、露光パターンの偏向
フィールド間での接続誤差は約０．０５μm にまで至る
ことが実験的に確認されている。本発明により検出効率
の非対称性を補正することで、偏向フィールド間の接続
誤差を約０．０２μm以下にまで低減することが可能で
ある。

【００８７】本発明の第２の原理を、以下に説明する。
加算後の波形の非対称性を解消するのが第１の原理であ
ったが、本発明の第２の原理は、加算前の各反射電子検
出器からの信号波形に於て、位置検出誤差を含まないよ
うな特徴を直接解析すること、或いは加算後の波形に於
て位置検出誤差を含まないような特徴を解析することよ
りなる。

【００８８】加算波形からマークのエッジ位置を検出す
るためには、加算波形の微分波形を計算してそのピーク
位置をエッジの位置とすることが行われている。しかし
ながら、マークに近い側の検出器では信号強度が強く、
マークから遠い側の検出器では信号強度が弱いため、各
検出器の出力を加算した後の信号波形は非対称を有して
しまう。従って、この信号波形からマーク位置を検出し
た場合には、検出位置に誤差が生じることは前に述べた
通りである。

【００８９】本発明による第２の原理に於ては、各々の
検出器からの信号波形を加算せずに、位置検出誤差を含
まないような特徴を直接解析することによって、位置検
出に於ける誤差をなくすことができる。あるマークエッ
ジ位置の検出に於ける位置検出誤差を含まない特徴とし
ては、このマークエッジの側壁からの反射電子を検出し
ない位置にある検出器からのエッジ波形が挙げられる。

【００９０】一般に、マークエッジの側壁で散乱された
電子が作る波形のピークは、マークの材料、形状、及び
検出器の立体角等に依存する。従って、マークエッジの
側壁で散乱された電子を検出してマークエッジ位置を測
定したのでは、マークの材料、形状等の様々な要因に起
因する誤差を含んでしまう。それに対し、マークエッジ
の側壁を見込まない側の検出器によるエッジ波形は、電
子ビームが段差に落ち込み検出器へ反射電子が到達しな
いことによって形成されるので、マークエッジの段差位
置のみに依存した波形となる。

【００９１】また、複数の検出器からの波形が、位置検
出誤差を含まない同一の特徴を含んでいる場合には、そ
れらの検出器からの波形を加算した後に、その特徴を基
にして位置検出してもよい。これによって、一般的な信
号雑音の位置検出に対する影響を軽減することが出来
る。

【００９２】第２の原理によれば、マーク段差側壁を見
込むことのできない側に配置された検出器の信号波形、
または、マーク段差側壁を見込むことのできない側に配
置された複数の検出器の信号波形の加算値を解析してマ
ークエッジを算出する。従って、マークの材質や３次元
形状による誤差を含まないマーク位置検出が可能であ
る。

【００９３】なお、マーク段差側壁からの反射電子波形
は上述のような位置ずれを含むために、第１の原理によ
り各検出波形間の出力の大きさを同一に保とうとして
も、この位置ずれによる位置検出誤差を解消できない場
合がある。このような場合においても、第２の原理によ
ってマーク位置検出を行えば、誤差を含まないマーク位
置検出が可能となる。

【００９４】以下に、本発明の第２の原理による第７実
施例について説明する。図８（Ａ）及び（Ｂ）は、本発
明の第２の原理による第７実施例を説明する図である。
図８（Ａ）は、第７実施例による電子ビーム露光装置に
おける反射電子検出器の配置を示し、図８（Ｂ）は、第
７実施例の反射信号波形解析を模式的に示す。

【００９５】図８（Ａ）に於て、波形記憶メモリ３０を
各々が有する反射電子検出器ＸＭ、ＸＰ、ＹＭ、及びＹ
Ｐが、凹型の十字段差マーク３１の周囲でＸ方向及びＹ
方向に配置されている。各波形記憶メモリ３０は、ＣＰ
Ｕ３２に接続されており、このＣＰＵ３２で波形解析を
行う。

【００９６】図８（Ａ）に示されるような反射電子検出
器ＸＭ、ＸＰ、ＹＭ、及びＹＰの配置に於て、凹型の十
字段差マーク３１に対してビームを走査する。反射電子
検出器ＸＭ、ＸＰ、ＹＭ、及びＹＰから得られる反射信
号波形は、Ｘ方向走査及びＹ方向走査に対してそれぞれ
図８（Ｂ）に示すようになる。このとき図８（Ｂ）に示
されるように、検出器ＸＭから得られた信号波形を解析
してＸ方向マイナス側のエッジ位置Ｘ_Mを算出し、検出
器ＸＰから得られた信号波形を解析してＸ方向プラス側
のエッジ位置Ｘ_Pを算出し、検出器ＹＭから得られた信
号波形を解析してＹ方向マイナス側のエッジ位置Ｙ_Mを
算出し、更に検出器ＹＭから得られた信号波形を解析し
てＹ方向マイナス側のエッジ位置Ｙ_Pを算出する。そし
て、マーク中心位置座標（Ｘ_C、Ｙ_C）を、Ｘ_C＝（Ｘ_M＋Ｘ_P）／２（９）Ｙ_C＝（Ｙ_M＋Ｙ_P）／２（１０）として検出する。

【００９７】なお、この検出方法を実現するためには、
必ずしも反射電子信号検出器と同数の波形記憶メモリ３
０が必要なわけではない。ビーム走査位置によって反射
電子信号検出器からの信号波形をオン・オフする機能が
あれば、波形記憶用メモリ３０は１つであってもかまわ
ない。

【００９８】第２の原理による第７実施例に於ては、マ
ーク段差側壁を見込むことのできない側に配置された反
射電子検出器の信号波形を解析してマークエッジを算出
する。従って、マークの材質や３次元形状による誤差を
含まないマーク位置検出が可能である。

【００９９】図９は、本発明の第２の原理による第８実
施例を説明する図であり、第８実施例による電子ビーム
露光装置における反射電子検出器の配置を示す。図９に
示されるように、凹型の十字段差マーク３１の周囲に配
置された反射電子検出器４０、４１、４２、及び４３
が、加算器５０、５１、５２、及び５３に接続される。
加算器５０、５１、５２、及び５３は、各々、波形記憶
メモリ６０、６１、６２、及び６３に接続される。各波
形メモリ６０、６１、６２、及び６３は、ＣＰＵ３２に
接続されておりＣＰＵ３２で波形解析を行う。

【０１００】図９に示されるような反射電子検出器４
０、４１、４２、及び４３の配置に於て、凹型の十字段
差マーク３１に対してビームを走査する。この十字段差
マーク３１を検出する際、Ｘ方向のマイナス側エッジを
含む領域を走査するときは検出器４０及び４２の出力加
算値を波形記憶メモリ６１に格納し、Ｘ方向のプラス側
エッジを含む領域を走査するときは検出器４１及び４３
の出力加算値を波形記憶メモリ６２に格納し、Ｙ方向の
マイナス側エッジを含む領域を走査するときは検出器４
２及び４３の出力加算値を波形記憶メモリ６３に格納
し、更に、Ｙ方向のプラス側エッジを含む領域を走査す
るときは検出器４０及び４１の出力加算値を波形記憶メ
モリ６０に格納する。

【０１０１】波形記憶メモリ６０に記憶された反射電子
波形からＹ方向プラス側のエッジ位置Ｙ_pを算出し、波
形記憶メモリ６１に記憶された反射電子波形からＸ方向
マイナス側のエッジ位置Ｘ_Mを算出し、波形記憶メモリ
６２に記憶された反射電子波形からＸ方向プラス側のエ
ッジ位置Ｘ_pを算出し、更に、波形記憶メモリ６３に記
憶された反射電子波形からＹ方向マイナス側のエッジ位
置Ｙ_Mを算出する。そして、第７実施例と同様の式、式
（９）及び式（１０）、によってマーク中心位置を算出
する。

【０１０２】第２の原理による第８実施例に於ては、マ
ーク段差側壁を見込むことのできない側に配置された反
射電子検出器の信号波形を解析してマークエッジを算出
する。従って、マークの材質や３次元形状による誤差を
含まないマーク位置検出が可能である。

【０１０３】本発明の第３の原理について以下に説明す
る。第３の原理は、マーク位置検出の際の誤差を少なく
マークの取付け方法及び装置に関するものである。まず
第３の原理の意義を明確にするために、関連技術のマー
ク取付け方法及び装置について説明する。一般に、ビー
ム位置検出用のマークは、実際に露光する試料面と高さ
が同じであり、マーク交換時に容易に取り付け可能であ
り、更に、マーク交換時にもとの位置、高さに再現良く
取り付けできるものである必要がある。これらの条件を
満たすため、一般に、マークは図１０のように構成され
たステージ上に配置されていた。図１０（Ａ）はＸＹス
テージの構成を示し、図１０（Ｂ）は（Ａ）の一部を拡
大して示す。

【０１０４】図１０（Ａ）に示されるように、ＸＹステ
ージ７０は、Ｘステージ７１とＹステージ７２、Ｘステ
ージ７１内の試料ホルダー７３を含む。Ｘステージ７１
及びＹステージ７２は、車輪８９で各々Ｘ方向及びＹ方
向に移動する。試料ホルダー７３は、Ｘステージ７１内
に格納され、バネ８８で上向きに付勢されて固定され
る。

【０１０５】試料ホルダー７３はへこみ７４及び７５を
含み、へこみ７４及び７５は、各々、参照用チップ７６
及び試料７７を保持する。図１０（Ｂ）に示されるよう
に、マーク７８が形成された参照用チップ７６は、下方
からバネ７９によって押し上げられるチップ台８０に取
付けられ、窓枠８１に付勢されて固定される。窓枠８１
はネジ８２及び８３によって試料ホルダー７３上面に固
定される。一方、図１０（Ａ）に示されるように、試料
７７は、試料ホルダー７３上面にネジ８４ａによって取
り付けられたツメ８４のつきあて面８５に押しつけられ
る。従って、試料ホルダ−７３の上面が精度良く作成さ
れていれば、実際に露光する試料７７の上面と参照用チ
ップ７６の上面とは高さが同じであることが保証され
る。

【０１０６】しかしながら図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示
される方式に於ては、反射電子検出器から参照用チップ
７６を見込んだとき、窓枠８１によってマーク７８が隠
されるという問題点があった。

【０１０７】図１１は、反射電子検出器２０１と参照用
チップ７６の上面との関係を示す。一般的に、反射電子
検出器２０１の大きさは十ｍｍ角であり、反射電子検出
器２０１と電子ビーム光軸との距離は１０ｍｍである。
参照用チップ７６の窓枠８１は、その平面度や強度を保
証するために１ｍｍの厚さを必要とする。参照用チップ
７６の大きさは１０ｍｍ角である。参照用チップ７６の
中心にあるマーク７８を検出する場合には問題はない。
しかしマーク位置が参照用チップ７６の周辺部になる
と、マーク７８からの反射電子の一部は、窓枠８１によ
って遮られて反射電子検出器２０１に到達しない。その
結果、マーク位置検出に際して誤差が生じる。

【０１０８】実験によると、マーク７８が窓枠８１に接
近するに従って、最大0.02μｍの位置検出誤差が発生す
る。この誤差は偏向フィールド端での誤差であるので、
偏向フィールド間の接続誤差として、２倍の０．０５μ
ｍのずれが生じることになる。また試料７７との位置合
わせを行う際に、試料７７を押さえるツメ８４によって
反射電子が遮られることも、同様に試料上の位置検出誤
差の基になる。

【０１０９】上記問題点を解決するために、本発明によ
る第３の原理に於ては、参照用チップをチップホルダー
と接着することにより一体化して、チップホルダから参
照用チップ上面までの寸法を高い精度で仕上げる。そし
て参照用チップ上面ではなくて、チップホルダーを試料
ホルダーに高さ合わせする。

【０１１０】本発明による第３の原理に於ては、チップ
ホルダーを試料ホルダーに高さ合わせするので、参照用
チップを窓枠により押さえつける必要がない。従って、
マークからの反射電子が窓枠によって遮られることがな
く、位置検出の際に誤差が発生しない。

【０１１１】図１２は、第３の原理による第９実施例を
示す図である。図に於て第９実施例は、大略、試料ホル
ダー９０、バネ９１、チップホルダー９２、参照用チッ
プ９３、及びネジ９４を含む。試料ホルダー９０は、へ
こみ９５及び９６を含み、へこみ９５及び９６は、各
々、チップホルダー９２及び試料９８を保持する。図に
示されるように、参照用チップ９３は、チップホルダー
９２に接着剤等によって取付けられて一体化されてい
る。チップホルダー９２は、下方からバネ９１によって
押し上げられ、チップホルダー９２のステップ形状部分
９９がへこみ９５の突出部１００に付勢されて固定され
る。一方、図に示されるように、試料９８は、試料ホル
ダー９０上面に取り付けられたツメ１０１のつきあて面
１０２に押しつけられる。

【０１１２】参照用チップ９３の厚みを精度よく作成し
て、電子ビーム露光装置において要求される高さ精度を
達成することは困難である。それに対して図１２に示さ
れるように参照用チップ９３をチップホルダー９２と一
体化してしまえば、チップホルダーのステップ形状部分
９９から参照用チップ９３の上面９７までの距離を要求
される精度で形成することは困難ではない。

【０１１３】従って第９実施例に於ては、図１２に示さ
れる構成とすることによって、参照用チップ９３の上面
９７を試料ホルダー９０の上面と同一の高さに設定する
ことが出来る。なお、参照用チップ９３の上面９７の高
さを微調整するために、ネジ９４が突出部１００内に設
けられている。

【０１１４】図１３は、本発明の第３の原理による第１
０実施例を示す図であり、参照用チップと一体化された
チップホルダー周辺のみを示す。図１３の第１０実施例
に於て、試料ホルダー９０Ａはチップホルダー９２Ａを
格納するためのへこみ９５Ａを含む。チップホルダー９
２Ａの底面１０３から参照用チップ９３の上面９７まで
の距離が、要求される精度で形成されている。チップホ
ルダー９２Ａは、ネジ１０４及び１０５によってへこみ
９５Ａに固定的に装着される。

【０１１５】従って第１０実施例に於ては、図１３に示
される構成とすることによって、参照用チップ９３の上
面９７を試料ホルダー９０Ａの上面と同一の高さに設定
することが出来る。最後に図１４は、図１２に於いて、
試料９８を押さえ付けるツメ１０１の配置に関する第１
１実施例を示す。第１１実施例に於ては図１４に示され
るように、ツメ１０１は反射電子検出器１０６の配置方
向と４５゜の角度に配置される。

【０１１６】第１１実施例に於ては、ツメ１０１による
反射電子の遮蔽が発生する試料上の範囲を最小化でき
る。従って、グローバルアライメント時や、ミラー補正
データの測定時に位置測定誤差が発生しない。また、反
射電子検出器１０６の配置方向をマーク検出時のビーム
走査方向と一致させれば、マークのエッジ位置検出の際
の誤差を最小におさえることができる。

【０１１７】

【発明の効果】請求項１の発明に於ては、位置検出用マ
ークの位置を検出するための各反射電子検出器の信号波
形が同一の出力強度となり、位置検出誤差を取り除くこ
とが出来る。

【０１１８】請求項２の発明に於ては、４個以上の反射
電子検出器に対する信号波形を同一の出力強度に保ち、
位置検出誤差を取り除くことが出来る。請求項３の発明
に於ては、４個以上の反射電子検出器に対する信号波形
を同一の出力強度に保つことができ、加算後の波形にお
ける非対称性と共に位置検出誤差を取り除くことが出来
る。

【０１１９】請求項４の発明に於ては、複数のレジスタ
に設定された増幅率を用いて、同一の出力強度の信号波
形を得ることが出来る。請求項５の発明に於ては、メモ
リに格納された照射位置と増幅率に関するマップを用い
て、同一の出力強度の信号波形を得ることが出来る請求
項６の発明に於ては、メモリに格納されたマップは、可
能な全ての照射位置に対する増幅率を格納する必要がな
くなる。

【０１２０】請求項７の発明に於ては、演算回路によっ
て計算された増幅率を用いて、同一の出力強度の信号波
形を得ることが出来る請求項８の発明に於ては、照射位
置と反射電子検出器との距離の関数として増幅率を計算
することが出来る。

【０１２１】請求項９の発明に於ては、照射位置と反射
電子検出器との距離の関数として増幅率を計算すること
が出来る。請求項１０の発明に於ては、照射位置から見
込んだ反射電子検出器の立体角の関数として増幅率を計
算することが出来る。

【０１２２】請求項１１の発明に於ては、照射位置から
見込んだ反射電子検出器の立体角の関数として増幅率を
計算することが出来る。請求項１２の発明に於ては、様
々な要因によって変化する検出器の検出効率を補正する
増幅率を求めることが出来る。

【０１２３】請求項１３の発明に於ては、様々な要因に
よって変化する検出器の検出効率を補正する増幅率を求
めることが出来る。請求項１４の発明に於ては、位置検
出用マークの位置を検出するための各反射電子検出器の
信号波形が同一の出力強度となり、加算呉の信号波形に
おける非対称性と共に位置検出誤差を取り除くことが出
来る。

【０１２４】請求項１５の発明に於ては、照射位置と反
射電子検出器との距離の関数として増幅率を計算するこ
とが出来る。請求項１６の発明に於ては、照射位置と反
射電子検出器との距離の関数として増幅率を計算するこ
とが出来る。

【０１２５】請求項１７の発明に於ては、照射位置から
見込んだ反射電子検出器の立体角の関数として増幅率を
計算することが出来る。請求項１８の発明に於ては、照
射位置から見込んだ反射電子検出器の立体角の関数とし
て増幅率を計算することが出来る。

【０１２６】請求項１９の発明に於ては、様々な要因に
よって変化する検出器の検出効率を補正する増幅率を求
めることが出来る。請求項２０の発明に於ては、様々な
要因によって変化する検出器の検出効率を補正する増幅
率を求めることが出来る。

【０１２７】請求項２１の発明に於ては、位置検出用マ
ークの位置を検出する際の誤差を取り除くことが出来
る。請求項２２の発明に於ては、溝よりなる段差マーク
の位置を検出する際の誤差を取り除くことが出来る。

【０１２８】請求項２３の発明に於ては、溝よりなる段
差マークの位置を検出する際の誤差を取り除くことが出
来る。請求項２４の発明に於ては、溝よりなる段差マー
クの位置を検出する際の誤差を取り除き、高精度で段差
マーク位置を測定することが出来る。

【０１２９】請求項２５の発明に於ては、段差よりなる
段差マークの位置を検出する際の誤差を取り除くことが
出来る。請求項２６の発明に於ては、段差よりなる段差
マークの位置を検出する際の誤差を取り除き、高精度で
段差マーク位置を測定することが出来る。

【０１３０】請求項２７の発明に於ては、溝よりなる段
差マークの位置を検出する際の誤差を取り除くことが出
来る。請求項２８の発明に於ては、溝よりなる段差マー
クの位置を検出する際の誤差を取り除き、高精度で段差
マーク位置を測定することが出来る。

【０１３１】請求項２９の発明に於ては、参照用チップ
上の位置検出マークからの反射電子を遮るような構造物
を用いることなく、参照用チップを試料ホルダーに装着
することが出来る。請求項３０の発明に於ては、参照用
チップ上の位置検出用マークからの反射電子を遮るよう
な構造物を用いることなく、参照用チップを試料ホルダ
ーに装着することが出来る。

【０１３２】請求項３１の発明に於ては、参照用チップ
を用いて校正した電子ビームを用いて、試料に対する描
画を行うことが出来る。請求項３２の発明に於ては、参
照用チップを用いて校正した電子ビームを用いて、試料
に対する描画を行うことが出来る。

【０１３３】請求項３３の発明に於ては、試料上の位置
検出用マークからの反射電子を遮ることなく、試料を試
料ホルダーに装着することが出来る。請求項３４の発明
に於ては、参照用チップ上の位置検出用マークからの反
射電子を遮るような構造物を用いることなく参照用チッ
プを試料ホルダーに装着し、参照用チップを用いて電子
ビームを校正し、試料上の位置検出用マークからの反射
電子を遮ることなく試料を試料ホルダーに装着し、電子
ビームと試料との位置合わせを行って、試料上にパター
ンを描画することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の原理による電子ビーム露光装置
の第１実施例の構成図である。

【図２】本発明の第１の原理による電子ビーム露光装置
の第２実施例の構成図である。

【図３】本発明の第１の原理による電子ビーム露光装置
の第３実施例の構成図である。

【図４】本発明の第１の原理による電子ビーム露光装置
に於て用いられる補間関数を示す図である。

【図５】本発明の第１の原理による電子ビーム露光装置
の第４実施例の構成図である。

【図６】本発明の第１の原理による電子ビーム露光装置
の第５実施例の構成図である。

【図７】本発明の第１の原理による電子ビーム露光装置
の第６実施例の構成図である。

【図８】（Ａ）は、本発明の第２の原理による電子ビー
ム露光装置の第７実施例の構成図であり、（Ｂ）は、第
７実施例におけるマーク位置検出を説明するための説明
図である。

【図９】本発明の第２の原理による電子ビーム露光装置
の第８実施例の構成図である。

【図１０】（Ａ）は、関連技術の電子ビーム露光装置に
於けるＸＹステージの断面側面図であり、（Ｂ）は、
（Ａ）の部分拡大図である。

【図１１】図１０のＸＹステージに於ける反射電子の遮
蔽を説明するための説明図である。

【図１２】本発明の第３の原理による電子ビーム露光装
置の第９実施例に於ける試料ホルダーの断面側面図であ
る。

【図１３】本発明の第３の原理による電子ビーム露光装
置の第１０実施例に於ける試料ホルダーの部分断面側面
図である。

【図１４】本発明の第３の原理による電子ビーム露光装
置の第１１実施例に於ける試料ホルダーの平面図であ
る。

【図１５】（Ａ）は従来の電子ビーム露光装置のマーク
位置検出に関連する部分の構成図であり、（Ｂ）は
（Ａ）の電子ビーム露光装置の反射電子検出器の配置図
であり、（Ｃ）は（Ａ）の電子ビーム露光装置に於ける
マーク位置検出を説明する説明図である。

【図１６】（Ａ）は従来の電子ビーム露光装置に於ける
マークに対する電子ビーム走査を説明する説明図であ
り、（Ｂ）は（Ａ）の電子ビーム走査により検出された
波形を示す図であり、（Ｃ）は（Ｂ）の２つの波形の加
算波形を示す図である。

【図１７】（Ａ）は、従来の電子ビーム露光装置に於け
るマークと反射電子検出器との位置関係を示す図であ
り、（Ｂ）は、マーク位置に依存して反射電子検出器を
見込む立体角が変化することを示す図である。

【符号の説明】

１、１Ａ、１Ｂ電子ビーム露光装置１１ビーム発生器１２ビーム制御部１３補正回路１４ＡＭＰ／ＤＡＣ１５偏向器１６反射電子検出器１７アンプ１８加算器１９ディジタルメモリ２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０ＣＣＰＵ２１レジスタ２２マップメモリ２３増幅率補正演算回路２４比較器２５コントローラ２６レジスタ２７平均化回路３０波形メモリ３１マーク３２ＣＰＵ４０検出器４１検出器４２検出器４３検出器５０加算器５１加算器５２加算器５３加算器６０波形メモリ６１波形メモリ６２波形メモリ６３波形メモリ７０ＸＹステージ７１Ｘステージ７２Ｙステージ７３試料ホルダー７４へこみ７５へこみ７６参照用チップ７７試料７８マーク７９バネ８０チップ台８１窓枠８２ネジ８３ネジ８４ツメ８４ａネジ８５突き当て面８６静電チャンク８７バネ８８バネ８９車輪９０試料ホルダー９１バネ９２チップホルダー９２Ａチップホルダー９３参照用チップ９４ネジ９５へこみ９５Ａへこみ９６へこみ９７参照用チップ上面９８試料９９ステップ形状部１００突出部１０１ツメ１０２突き当て面１０３チップホルダー底面１０４ネジ１０５ネジ２００反射電子検出器２０１反射電子検出器２０２反射電子検出器２０３反射電子検出器２０４加算器２０５ビデオアンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者池田徹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 (72)発明者石田和司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４−105312（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−29136（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−67027（ＪＰ，Ａ) 特開平１−268122（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G01B 15/00 G03F 7/20 H01J 37/305

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電子ビームを偏向する少なくとも一つの
偏向器を有し、位置検出用マークの位置を該電子ビーム
で検出する電子ビーム露光装置であって、複数の反射電子検出器と、該反射電子検出器の各々の出力を増幅するアンプと、該位置検出用マークの位置を検出する際に該電子ビーム
の照射位置に関わらず該アンプの出力強度が一定となる
ように該照射位置の変化に応じて該アンプの増幅率を調
整して設定する設定手段を含む電子ビーム露光装置。
【請求項２】前記複数の反射電子検出器は、前記電子
ビーム光学系の中心に対し軸対称の位置に配置された４
個以上の反射電子検出器であることを特徴とする請求項
１記載の電子ビーム露光装置。
【請求項３】前記複数の反射電子検出器のうちで前記
電子ビーム光学系の前記中心を挟んで対向する対の反射
電子検出器に対して、前記アンプの出力同士を加算する
ことを特徴とする請求項２記載の電子ビーム露光装置。
【請求項４】前記設定手段は、前記アンプに接続され
前記増幅率を格納する複数のレジスタと、該複数のレジ
スタに増幅率を設定する制御部を含むことを特徴とする
請求項１乃至３いずれか一項記載の電子ビーム露光装
置。
【請求項５】前記設定手段は、前記照射位置をアドレ
スとして受け取り該アドレスに格納された前記増幅率を
前記アンプの各々に出力するメモリと、予め該照射位置
に対する該増幅率を該メモリに格納する制御部を含むこ
とを特徴とする請求項１乃至３いずれか一項記載の電子
ビーム露光装置。
【請求項６】前記照射位置が前記アドレス間にある場
合に該照射位置に対する前記増幅率を線形補間により求
める手段を更に含むことを特徴とする請求項５記載の電
子ビーム露光装置。
【請求項７】前記設定手段は、前記照射位置を入力
（ｘ，ｙ）として受け取り前記増幅率をΣＡ_ijｘⁱｙ^j
として前記アンプの各々に出力する演算回路と、予め該
増幅率を計算する係数Ａ_ijを該メモリに格納する制御部
を含むことを特徴とする請求項１乃至３いずれか一項記
載の電子ビーム露光装置。
【請求項８】前記複数の検出器のうちの一つの検出器
と前記位置検出用マークの位置を検出する際の前記電子
ビームの前記照射位置との距離をｒとして、該一つの検
出器に対する前記増幅率をｒ²に比例する量とすること
を特徴とする請求項１乃至６いずれか一項記載の電子ビ
ーム露光装置。
【請求項９】前記電子ビームが電子ビーム光学系の中
心に偏向されたときの前記一つの検出器の基準増幅率を
αとし、該一つの検出器と該中心にある照射位置との距
離をｒ₀として、該一つの検出器に対する前記増幅率を
αｒ²／ｒ₀ ²とすることを特徴とする請求項８記載の電
子ビーム露光装置。
【請求項１０】前記複数の検出器のうちの一つの検出
器を前記位置検出用マークの位置から見込んだ立体角を
Ωとし、該一つの検出器に対する前記増幅率を１／Ωに
比例する量とすることを特徴とする請求項１乃至６いず
れか一項記載の電子ビーム露光装置。
【請求項１１】前記電子ビームが電子ビーム光学系の
中心に偏向されたときの前記一つの検出器の基準増幅率
をαとし、該中心にある照射位置から該一つの検出器を
見込んだ立体角をΩ₀として、該一つの検出器に対する
前記増幅率をαΩ₀／Ωとすることを特徴とする請求項
１０記載の電子ビーム露光装置。
【請求項１２】一定のビームサイズで一定の電流密度
の前記電子ビームを平坦な試料表面上の複数点Ｘ_j（ｊ
＝１，２，・・・，ｎ）に照射した場合の前記複数の検
出器のうちの一つの検出器の出力をＶ（Ｘ_j）とし、該
Ｖ（Ｘ_j）を補間した任意の照射位置Ｘに対する該出力
をＶ（Ｘ）とし、該一つの検出器に対する前記増幅率を
１／Ｖ（Ｘ）に比例する量とすることを特徴とする請求
項１乃至７いずれか一項記載の電子ビーム露光装置。
【請求項１３】前記電子ビームが電子ビーム光学系の
中心に偏向されたときの前記一つの検出器の出力をＶ₀
として、該一つの検出器に対する前記増幅率をＶ₀／Ｖ
（Ｘ）とすることを特徴とする請求項１２記載の電子ビ
ーム露光装置。
【請求項１４】電子ビームで照射された位置検出用マ
ークからの反射電子を検出する複数の反射電子検出器と
該電子ビームを偏向する少なくとも一つの偏向器とを有
する電子ビーム露光装置に於て該位置検出用マークの位
置を検出する方法であって、ａ）該複数の反射電子検出器で該反射電子を検出し、ｂ）該複数の反射電子検出器の各々の信号出力を、該電
子ビームの照射位置の変化に応じて調整した増幅率で増
幅することにより該電子ビームの該照射位置に依存しな
い一定強度の信号出力を求め、ｃ）該一定強度の信号出力を互いに加算し、ｄ）加算後の信号波形を解析する各段階を含む方法。
【請求項１５】前記段階ｂ）は、前記複数の検出器の
うちの一つの検出器と前記電子ビームの前記照射位置と
の距離をｒとして、ｒ²の所定倍の値を計算し、該一つ
の検出器の信号出力を該ｒ²の所定倍の値で増幅する各
段階を含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】前記電子ビームが電子ビーム光学系の
中心に偏向されたときの前記一つの検出器の基準増幅率
をαとし、該一つの検出器と該中心にある照射位置との
距離をｒ₀として、前記ｒ²の所定倍はαｒ²／ｒ₀ ²で
あることを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】前記段階ｂ）は、前記複数の検出器の
うちの一つの検出器を前記位置検出用マークの位置から
見込んだ立体角Ωを計算し、該一つの検出器の信号出力
を１／Ωに比例する量で増幅する各段階を含むことを特
徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１８】前記電子ビームが電子ビーム光学系の
中心に偏向されたときの前記一つの検出器の基準増幅率
をαとし、該中心にある照射位置から該一つの検出器を
見込んだ立体角をΩ₀として、前記１／Ωに比例する量
はαΩ₀／Ωであることを特徴とする請求項１７記載の
方法。
【請求項１９】一定のビームサイズで一定の電流密度
の前記電子ビームを平坦な試料表面上の複数点Ｘ_j（ｊ
＝１，２，・・・，ｎ）に照射し、前記複数の検出器の
うちの一つの検出器の出力Ｖ（Ｘ_j）を測定し、該Ｖ
（Ｘ_j）を補間して任意の照射位置Ｘに対する出力Ｖ
（Ｘ）を求め、該一つの検出器に対する前記増幅率を１
／Ｖ（Ｘ）に比例する量とする各段階を更に含むことを
特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項２０】前記電子ビームが電子ビーム光学系の
中心に偏向されたときの前記一つの検出器の出力をＶ₀
として、該一つの検出器に対する前記増幅率をＶ₀／Ｖ
（Ｘ）とすることを特徴とする請求項１９記載の方法。