JP3866782B2 - 電子ビーム露光装置及び露光方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
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。
【従来の技術】
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
図２０（Ａ）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２０（Ａ）に示されるように、試料上に段差として形成されたマー３０６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３００及び３０１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３０２によって加算する。加算後の信号波形を解析対象の反射電子波形として、偏向器の走査と同期させて測定する。図２０（Ａ）に示されるような位置検出マーク３０６を用いて上記処理を行った場合、図２０（Ｂ）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装置３０３で解析して、マーク中心位置を検出する。マークとしては一般に、試料（シリコン）上に段差を形成したものが使われる。
【０００９】
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、比例係数を補正するための偏向効率補正係数や、歪み補正を行うための偏向器の歪みマップを取得することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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。これは、様々な位置に於てマーク位置検出を行う場合、マークと反射電子検出器との相対的な位置関係が変化することに起因する。
【００１２】
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、マークの段差側壁から検出器方向への反射電子の出射角が異なることになる。例えば、図２１（Ａ）に示すような反射電子検出器とマークとの位置関係で反射電子波形を測定すると、図２１（Ｂ）に示すような信号波形が得られる。この図に示されるように、２つの反射電子検出器の中心位置にあるマークに対しては，対称で歪みのない反射信号波形が得られる。しかしながら、中心からずれた位置にあるマークを測定した場合には、左右の反射電子検出器に対するマークからの反射電子の出射角が異なるために、非対称に歪んだ波形が得られてしまう。
【００１３】
更に、上述のマーク位置検出誤差の問題点に加えて、従来の電子ビーム露光装置に於ては電子ビームのフォーカス合わせに関する問題点が存在する。まず、従来の電子ビーム露光装置に於けるフォーカス合わせ方法を図２２に示す。図２２に示されるように、ウエハと電子レンズとの間には、レジストが感光しない波長の光を用いる光学系３１０が設けられる。光学系３１０は、光源３１１と光検出器３１２を含む。ウエハに対する電子ビーム露光時に、光源３１１は光をウエハに照射し、光検出器３１２はウエハからの反射光を測定して露光面の高さを測定する。測定された露光面高さに基づいて、電子レンズの焦点距離を変化させる。
【００１４】
このような従来の電子ビーム露光装置に於ては、ａ）投影レンズの焦点距離を変更する際に電子ビームの偏向軌道に影響を与え、ウエハー面上のビーム照射位置にずれが生じる；
ｂ）デバイスの微細化により露光下地表面の構造が複雑化したことで、露光面に光を照射したときの下地表面からの散乱光の影響が増加し、高さの測定値が多くの誤差を含む；
という問題点が存在する。
【００１５】
上記ａ）の問題に関して、以下に説明する。電子ビーム露光装置に於ては、ウエハ上の光学系の中心軸を原点とした電子ビームの偏向量Ｘ＝（Ｘ，Ｙ）を補正回路に入力し、
Ｘ’＝Ｇｘ・Ｘ＋Ｒｘ・Ｙ＋Ｄｘ（Ｘ，Ｙ） （１）
Ｙ’＝Ｒｙ・Ｘ＋Ｇｙ・Ｙ＋Ｄｙ（Ｘ，Ｙ） （２）
として補正された偏向量Ｘ’を得る。ここでＧ＝（Ｇｘ，Ｇｙ）はゲインに関する補正係数、Ｒ＝（Ｒｘ，Ｒｙ）は回転に関する補正係数、そしてＤ＝（Ｄｘ、Ｄｙ）はゲインと回転以外の高次の偏向歪み量である。電子ビーム露光装置に於ては、補正された偏向量Ｘ’に比例する電流を偏向器に加え、ウエハ上の所望の位置Ｘにビームを偏向する。
【００１６】
ここで、上述のように投影レンズの焦点距離を変えた場合には、所望の位置Ｘにビームを偏向することが出来ない。従って、Ｇ、Ｒ、及び歪み量Ｄ（Ｘ）を焦点距離に応じて変化させる必要がある。任意の焦点距離（高さ）ｆにあるウエハ面の任意の位置Ｘに電子ビームを偏向するためには、ある高さにある基準マークを用いて、高さｆ、その高さに於ける補正係数Ｇ、補正係数Ｒ、及び歪み量Ｄ（Ｘ）を測定し、同一の測定を様々な高さに対して行わなければならない。こうして、高さを変数として持つ補正係数Ｇ（ｆ）、補正係数Ｒ（ｆ）、及び歪み量Ｄ（Ｘ，ｆ）が求められる。しかしながらこのような測定を行うことは、ビーム偏向調整に要する時間の増大と補正回路の複雑化とに帰結する。
【００１７】
上記ｂ）の問題に関して、以下に説明する。上述のような光学系を用いて、露光時にリアルタイムに露光面の高さを測定する代わりに、露光するウエハのチップ毎に設けられた基準マークを用いて高さ測定することが出来る。即ち、チップ４隅にある基準マークを用いてチップ毎に高さを測定し、フォーカス合わせと補正とを行うことが出来る。基準マークはチップに関わらず同一かつ既知の構造であるので、この基準マークを用いれば、容易に高さの測定を行うことが出来る。しかしながら、この方法に於ては、露光時毎に４隅にある各基準マークを検出して高さ測定をする必要があり、処理時間の増大につながる。また、リアルタイムに高さを測定する方法と同様に、測定値のばらつきがそのまま焦点ぼけとなる。更には、何らかの原因であるチップ（露光領域）の基準マークの高さを測定できない場合、チップ表面に対して焦点を合わせることが出来ない。
【００１８】
更に、上述のマーク位置検出誤差及び焦点合わせの問題点に加えて、従来の電子ビーム露光装置に於ては、露光パターンの精度に関する問題点が存在する。この問題点を明確にするために、まず、被露光ウェハへの露光方法を図２３に示す。ウェハは２０ｍｍ程度のエリアに分けられ、またウェハ上に露光するＩＣチップパターン等は通常５〜２０ｍｍ程度の大きさである。ＩＣチップが小さい場合は４〜９個のチップをまとめて１エリアとし、大きい場合は１チップを１エリアとする。露光の際は、ウェハ上のゲイン、回転、及び歪み量補正を、このエリア単位で行う。露光データは一般的に、このエリア単位で設定される。
【００１９】
電子ビーム露光装置は、一般に、大面積内で電子ビームを偏向可能な主偏向器と、小面積内で高速に電子ビームを偏向可能な副偏向器を有する。この主偏向器でまず電子ビームを所定の位置に偏向し、次に副偏向器で偏向可能な領域内を描画する。図２３に於てエリアは、この主偏向器で偏向可能な領域であるセルに分割されている。セル領域（以下に於てはセルフィールドと呼ぶ）は、その中心をビーム光学系の中心に合わせたとき、主偏向器で偏向出来る範囲であり通常１〜２ｍｍ程度の大きさである。従ってエリアは、１００程度のセルフィールドで構成される。更に、セルフィールドは、１００μｍ程度の大きさのサブフィールドに分割され、サブフィールド内は副偏向器によってビーム偏向される。
【００２０】
露光前に行う偏向器の補正用データの測定は、このセルフィールド内で行われる。この補正用データに基づいて、ステージ移動座標系に対する主偏向器の座標の補正係数の決定や、副偏向器の座標の補正係数及び歪み量の決定が行われる。通常、主偏向器の補正係数はエリア毎に設定され、副偏向器の補正係数はセル毎に設定される。
【００２１】
露光を行う際は、セルフィールドを列上にならべた領域であるフレームという概念が用いられる。フレームの幅はセルフィールドの幅と同一であるので、フレーム幅の範囲内は主偏向器によって電子ビームを偏向できる。フレーム長さ方向への露光を行うために、ウェハはステージによってフレーム長さ方向に連続移動される。つまり、フレームの幅方向には、主偏向器で偏向して電子ビームを位置決めし副偏向器で露光をする。フレームの長さ方向に露光をするためにウェハがステージによって連続移動され、一つのフレームへの露光終了後、ステージ移動はＵターンして逆方向へウェハを移動させる。
【００２２】
一般に、露光パターンの精度は、露光パターンの１０％以内である必要がある。例えば、０．１５μｍパターン露光時は、０．０１５μｍ以下の精度が要求される。この精度を達成するためには、上記のビーム補正を厳密に実施する必要がある。また、ウェハ露光中に於ける偏向器の熱的ドリフトの影響があるので、露光開始前に取得した主・副偏向器の補正係数を露光途中に変更することが必要になる。
【００２３】
従って、高い精度を達成するためには、補正係数の変更はセル単位やそれ以下の単位で行うことが望ましい。補正演算回路に設定された補正係数の書換えは、セルとセルの間やサブフィールド間など、露光が中断されている間に行われる。しかしながら、書き換えには時間を必要とするので、頻繁に書換えをおこなうと非露光時間が多くなりスループットが低下してしまう。
【００２４】
この問題解決のために、ウェハ露光開始前の補正データ取得から露光開始までの時間で、全ての補正係数を演算して補正演算回路に転送することが考えられる。しかしながら、例えばセル単位で４０係数を求めるとすると、６インチウェハの場合で約４０００点の位置について４０係数を求めることになり、１〜５秒程度の時間を必要とする。またデータ転送も同等程度の時間を必要とする。更には、補正係数を設定するための大容量の記憶手段が、補正演算回路に於て必要になる。また、露光途中で補正係数を書き換える場合には、補正データの再収集後に使用する全ての補正係数を書き換える必要がある。
【００２５】
以上に述べたように、従来の電子ビーム露光装置に於ては、マーク位置検出誤差と、焦点合わせと、露光パターン精度向上のための補正係数設定とに関する問題点が存在する。これらの問題点が複合されて、生成された露光パターンに於ける欠陥につながる、或いは露光パターンに於ける欠陥を避けるためには、調整及び露光に要する時間の増大や装置の複雑化を招くことになる。
【００２６】
従って、本発明の一般的な目的は、電子ビーム露光装置に於て、正確な露光パターンを高い生産性で生成できる方法及び電子ビーム露光装置を提供することである。
【００２７】
本発明の別の目的は、電子ビーム露光装置に於けるビーム補正及び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。本発明の更なる目的は、電子ビーム露光装置に於ける電子ビームの焦点合わせに於て、短時間のビーム偏向調整によって、高精度の電子ビーム焦点合わせと高精度の電子ビーム照射位置設定を可能と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。
【００２８】
本発明のまた更なる目的は、電子ビーム露光装置に於ける露光パターン精度向上のための補正係数設定に於て、露光処理時間を犠牲にすることなく、細かい範囲で設定された補正係数を用いる方法及び電子ビーム露光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
請求項１の発明に於ては、偏向器で電子ビームを偏向して該電子ビームを試料に照射し露光する電子ビーム露光装置に於ける露光方法は、ａ）高さの異なる複数の第１のマークを配置し、ｂ）該偏向器の上段に設けられたフォーカスコイルを用いて該第１のマークの各々に該電子ビームの焦点を合わせ、ｃ）該第１のマークの各々に対する焦点距離を求め、ｄ）該第１のマークの各々に対して偏向効率補正係数を求め、ｅ）該偏向効率補正係数を該焦点距離の一次関数として近似して任意の焦点距離に対する該偏向効率補正係数を求め、ｆ）第２のマークを前記電子ビームの光学系の中心に配置し、ｇ）前記フォーカスコイルを用いて該第２のマークに該電子ビームの焦点を合わせることによって該第２のマークの第１の位置及び該第２のマークに対する第１の焦点距離を求め、ｈ）該焦点距離とは異なった少なくとも一つの第２の焦点距離に該フォーカスコイルを設定して、該第２のマークの少なくとも一つの第２の位置を求め、ｉ）該第１の位置、該第２の位置、該第１の 焦点距離、及び該第２の焦点距離に基づいて、該電子ビームのオフセットずれ量を焦点距離の一次関数として近似して任意の焦点距離に対する該オフセットずれ量を求め、ｊ）前記フォーカスコイルを用いて前記試料上に設けられた複数の基準マークに前記電子ビームの焦点を合わせることによって該基準マークに対する基準焦点距離を求め、ｋ）該基準マークの座標値の関数として該基準焦点距離を最小２乗近似することによって任意の試料上の位置に対する露光焦点距離を求め、ｌ）該露光焦点距離、該露光焦点距離に対する前記偏向効率補正係数、該露光焦点距離に対する前記オフセットずれ量を用いることにより、該試料の位置合わせ及び該試料の露光を行う各段階を含む。
【００３０】
上記発明によれば、測定された偏向効率補正係数を焦点距離の一次関数として近似するので、偏向効率補正係数を焦点距離の関数として容易に求めることが出来る。
【００３１】
上記発明によれば、測定されたオフセットずれ量を焦点距離の一次関数として近似するので、オフセットずれ量を焦点距離の関数として容易に求めることが出来る。
【００３２】
上記発明によれば、試料表面の高さを位置座標の関数として近似して焦点距離を求め、焦点距離に対して補正された偏向補正係数及びオフセットずれ量を用いて試料の位置合わせ及び露光を行う。従って、校正のための測定に多くの手間と時間をかけることなく、正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００３３】
請求項２の発明に於ては、請求項１記載の発明に於て、前記段階ｊ）は、ｊ１）前記試料上に設けられた複数の基準マークの高さを光学的方法によって求め、ｊ２）該基準マークに対する前記フォーカスコイルの焦点距離である前記基準焦点距離を該基準マークの該高さに基づいて求める各段階を含む。
【００３４】
上記発明によれば、焦点合わせをすることが出来ない基準マークに対しても、光学的測定法によって試料表面の高さを測定することが出来る。従って、任意の基準マークを有する試料に対して、正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００３５】
請求項３の発明に於ては、請求項２記載の発明に於て、前記段階ｊ２）は、前記フォーカスコイルを用いて前記基準マークの少なくとも一つに前記電子ビームの焦点を合わせることによって該基準マークの該少なくとも一つに対する焦点距離を求め、該基準マークの該少なくとも一つに対する該焦点距離と、該基準マークの該少なくとも一つに対して前記光学的方法によって求められた前記高さとの差分を求め、該基準マークの該高さと該差分とに基づいて前記基準焦点距離を求める各段階を含む。
【００３６】
上記発明によれば、焦点合わせをすることが出来ない基準マークに対しても、光学的測定法によって試料表面の高さを測定することが出来る。従って、任意の基準マークを有する試料に対して、正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００３７】
請求項４の発明に於ては、偏向器で電子ビームを偏向して該電子ビームを試料に照射し露光する電子ビーム露光装置は、該偏向器の上段に設けられたフォーカスコイルと、高さの異なる複数の第１のマークを配置する手段と、該偏向器の上段に設けられたフォーカスコイルを用いて該第１のマークの各々に該電子ビームの焦点を合わせる手段と、該第１のマークの各々に対する焦点距離を求める手段と、該第１のマークの各々に対して偏向効率補正係数を求める手段と、該偏向効率補正係数を該焦点距離の一次関数として近似して任意の焦点距離に対する該偏向効率補正係数を求める手段と、第２のマークを前記電子ビームの光学系の中心に配置する手段と、前記フォーカスコイルを用いて該第２のマークに該電子ビームの焦点を合わせることによって該第２のマークの第１の位置及び該第２のマークに対する第１の焦点距離を求める手段と、該焦点距離とは異なった少なくとも一つの第 ２の焦点距離に該フォーカスコイルを設定して、該第２のマークの少なくとも一つの第２の位置を求める手段と、該第１の位置、該第２の位置、該第１の焦点距離、及び該第２の焦点距離に基づいて、該電子ビームのオフセットずれ量を焦点距離の一次関数として近似して任意の焦点距離に対する該オフセットずれ量を求める手段と、前記フォーカスコイルを用いて前記試料上に設けられた複数の基準マークに前記電子ビームの焦点を合わせることによって該基準マークに対する基準焦点距離を求める基準焦点距離獲得手段と該基準マークの座標値の関数として該基準焦点距離を最小２乗近似することによって任意の試料上の位置に対する露光焦点距離を求める手段と、該露光焦点距離、該露光焦点距離に対する前記偏向効率補正係数、該露光焦点距離に対する前記オフセットずれ量を用いることにより、該試料の位置合わせ及び該試料の露光を行う手段を含む。
【００３８】
上記発明によれば、測定された偏向効率補正係数を焦点距離の一次関数として近似するので、偏向効率補正係数を焦点距離の関数として容易に求めることが出来る。
【００３９】
上記発明によれば、測定されたオフセットずれ量を焦点距離の一次関数として近似するので、オフセットずれ量を焦点距離の関数として容易に求めることが出来る。
【００４０】
上記発明によれば、試料表面の高さを位置座標の関数として近似して焦点距離を求め、焦点距離に対して補正された偏向補正係数及びオフセットずれ量を用いて試料の位置合わせ及び露光を行う。従って、校正のための測定に多くの手間と時間をかけることなく、正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００４１】
請求項５の発明に於ては、請求項４記載の発明に於て、前記基準焦点距離獲得手段は、前記試料上に設けられた複数の基準マークの高さを光学的方法によって求める手段と、該基準マークに対する前記フォーカスコイルの焦点距離である前記基準焦点距離を該基準マークの該高さに基づいて求める高さ変換手段を含む。
【００４２】
上記発明によれば、焦点合わせをすることが出来ない基準マークに対しても、光学的測定法によって試料表面の高さを測定することが出来る。従って、任意の基準マークを有する試料に対して、正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００４３】
請求項６の発明に於ては、請求項５記載の発明に於て、前記高さ変換手段は、前記フォーカスコイルを用いて前記基準マークの少なくとも一つに前記電子ビームの焦点を合わせることによって該基準マークの該少なくとも一つに対する焦点距離を求める手段と、該基準マークの該少なくとも一つに対する該焦点距離と、該基準マークの該少なくとも一つに対して前記光学的方法によって求められた前記高さとの差分を求める手段と、該基準マークの該高さと該差分とに基づいて前記基準焦点距離を求める手段を含む。
【００４４】
上記発明によれば、焦点合わせをすることが出来ない基準マークに対しても、光学的測定法によって試料表面の高さを測定することが出来る。従って、任意の基準マークを有する試料に対して、正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００４５】
請求項７の発明に於ては、請求項１記載の発明に於て、前記第１のマークは、前記電子ビームを反射する反射電子量が異なる２つの異なった物質より形成される。上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。
【００４６】
請求項８の発明に於ては、請求項７記載の発明に於て、前記第１のマークは、電子反射率の低い基盤上に重金属の薄膜をパターニングして形成される。上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。
【００４７】
請求項９の発明に於ては、請求項８記載の発明に於て、前記第１のマークは、金、タンタル、及びタングステンのいずれか一つの薄膜をシリコン基盤上にパターニングして形成される。上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。
【００４８】
請求項１０の発明に於ては、請求項７記載の発明に於て、前記第１のマークは、電子反射率の低い基盤に重金属を埋め込んで該基盤及び該重金属が同一の平坦な表面を有する構造である。上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。
【００４９】
請求項１１の発明に於ては、請求項１０記載の発明に於て、前記第１のマークは、金、タンタル、及びタングステンのいずれか一つの重金属をシリコン基盤に埋め込んで該シリコン基盤及び該重金属が同一の平坦な表面を有する構造である。
【００５０】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項１２の発明に於ては、請求項１０又は１１記載の発明に於て、前記第１のマークは、電子反射率の低い基盤に重金属を埋め込んで該基盤と該重金属の表面をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing ）法により平坦化することによって形成される。
【００５１】
上記発明によれば、高精度の表面平坦度を有したコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項１３の発明に於ては、請求項４記載の発明に於て、前記第１のマークは、前記電子ビームを反射する反射電子量が異なる２つの異なった物質より形成された構造であることを特徴とする。
【００５２】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項１４の発明に於ては、請求項１３記載の発明に於て、前記第１のマークは、電子反射率の低い基盤上に重金属の薄膜をパターニングした構造である。
【００５３】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項１５の発明に於ては、請求項１４記載の発明に於て、前記第１のマークは、金、タンタル、及びタングステンのいずれか一つの薄膜をシリコン基盤上にパターニングした構造である。
【００５４】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項１６の発明に於ては、請求項１３記載の発明に於て、前記第１のマークは、電子反射率の低い基盤に重金属を埋め込んで該基盤及び該重金属が同一の平坦な表面を有する構造である。
【００５５】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項１７の発明に於ては、請求項１６記載の発明に於て、前記第１のマークは、金、タンタル、及びタングステンのいずれか一つの重金属をシリコン基盤に埋め込んで該シリコン基盤及び該重金属が同一の平坦な表面を有する構造である。
【００５６】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項１８の発明に於ては、請求項１６又は１７記載の発明に於て、前記第１のマークは、電子反射率の低い基盤に重金属を埋め込んで該基盤と該重金属の表面をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing ）法により平坦化することによって形成される。
【００５７】
上記発明によれば、高精度の表面平坦度を有したコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項１９の発明に於ては、偏向器で電子ビームを偏向して該電子ビームを試料に照射し露光する電子ビーム露光装置に於ける露光方法は、ａ）電子反射率の低い基盤に重金属を埋め込んで該基盤及び該重金属が同一の平坦な表面を有する位置検出マークを所定位置に配置し、ｂ）該電子ビームで該位置検出マークの位置を検出し、ｃ）前記位置検出マークの検出された前記位置に基づいて、前記偏向器の歪み補正を行うための偏向歪みマップ及び該偏向器の比例係数補正を行うための偏向効率補正係数を取得して、前記電子ビームの偏向量を校正する段階を含む。
【００５８】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。
【００５９】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、誤差のない変更歪みマップ及び偏向効率補正係数を獲得することが出来る。請求項２０の発明に於ては、請求項１９記載の発明に於て、前記試料をステージ移動して該試料上に形成された少なくとも一つの位置合わせマークを所定の位置に配置し、前記電子ビームで該位置合わせマークの位置を検出し、該位置合わせマークの検出された該位置を参照して校正された該電子ビームで該試料を露光する各段階を更に含む。
【００６０】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いて電子ビームを校正した後に試料を露光するので、正確な露光パターンを生成できる。請求項２１の発明に於ては、請求項１９記載の発明に於て、前記位置検出マークの検出された前記位置に基づいて、前記偏向器の歪み補正を行うための偏向歪みマップを取得して前記電子ビームの偏向量を校正する段階を含む。
【００６１】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、誤差のない変更歪みマップを獲得することが出来る。請求項２２の発明に於ては、請求項２１記載の発明に於て、前記試料をステージ移動して該試料上に形成された少なくとも一つの位置合わせマークを所定の位置に配置し、前記電子ビームで該位置合わせマークの位置を検出し、該位置合わせマークを用いて前記偏向器の比例係数補正を行うための偏向効率補正係数を取得し、該偏向効率補正係数に所定の測定ずれ量を加算して真の偏向効率補正係数を取得して該電子ビームの偏向量を校正し、該位置合わせマークの検出された該位置を参照して校正された該電子ビームで該試料を露光する各段階を更に含む。
【００６２】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いて電子ビームの歪み量を校正し、更に試料上の位置合わせマークから求めた偏向効率補正係数から測定誤差を取り除いて電子ビームの偏向効率を補正する。従って、試料上に正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００６３】
請求項２３の発明に於ては、請求項２１記載の発明に於て、前記試料をステージ移動して該試料上に形成された少なくとも一つの位置合わせマークを所定の位置に配置し、前記電子ビームで該位置合わせマークの位置を検出し、該試料上に形成されたビーム調整用マークを用いて前記偏向器の比例係数補正を行うための偏向効率補正係数を取得し、該偏向効率補正係数に所定の測定ずれ量を加算して真の偏向効率補正係数を取得して該電子ビームの偏向量を校正し、該位置合わせマークの検出された該位置を参照して校正された該電子ビームで該試料を露光する各段階を更に含む。
【００６４】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いて電子ビームの歪み量を校正し、更に試料上のビーム調整用マークから求めた偏向効率補正係数から測定誤差を取り除いて電子ビームの偏向効率を補正する。従って、試料上に正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００６５】
請求項２４の発明に於ては、請求項１９記載の発明に於て、前記位置検出マークは、金、タンタル、及びタングステンのいずれか一つの重金属をシリコン基盤に埋め込んで該シリコン基盤及び該重金属が同一の平坦な表面を有する構造である。
【００６６】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項２５の発明に於ては、請求項１９又は２４記載の発明に於て、前記位置検出マークは、電子反射率の低い基盤に重金属を埋め込んで該基盤と該重金属の表面をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing ）法により平坦化することによって形成される。
【００６７】
上記発明によれば、高精度の表面平坦度を有したコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項２６の発明に於ては、請求項２０、２２、２３いずれか一項記載の発明に於て、前記位置合わせマークが配置された前記所定の位置は、電子ビーム光学系の中心軸上である。
【００６８】
上記発明によれば、電子ビーム光学系の中心軸上で位置合わせマークを検出するので、位置合わせマークの検出位置に誤差が含まれない。請求項２７の発明に於ては、偏向器で電子ビームを偏向して該電子ビームを試料に照射し露光する電子ビーム露光装置は、該試料を搭載して移動するための試料ステージと、電子反射率の低い基盤に重金属が埋め込まれ該基盤及び該重金属が同一の平坦な表面を有した構造であって該試料ステージ上に設けられた位置検出マークと、前記試料ステージを移動して前記位置検出マークを所定位置に配置する第１の手段と、前記電子ビームで該位置検出マークの位置を検出する第２の手段と、該位置検出マークの検出された該位置に基づいて、前記偏向器の歪み補正を行うための偏向歪みマップ及び該偏向器の比例係数補正を行うための偏向効率補正係数を取得して、該電子ビームの偏向量を校正する第３の手段を含む。
【００６９】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。
【００７０】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、誤差のない変更歪みマップ及び偏向効率補正係数を獲得することが出来る。請求項２８の発明に於ては、請求項２７記載の発明に於て、前記試料を前記試料ステージにより移動して該試料上に形成された少なくとも一つの位置合わせマークを所定の位置に配置する手段と、前記電子ビームで該位置合わせマークの位置を検出する手段と、該位置合わせマークの検出された該位置を参照して校正された該電子ビームで該試料を露光する手段を更に含む。
【００７１】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いて電子ビームを校正した後に試料を露光するので、正確な露光パターンを生成できる。請求項２９の発明に於ては、請求項２７記載の発明に於て、前記試料ステージを移動して前記位置検出マークを所定位置に配置する第１の手段と、前記電子ビームで該位置検出マークの位置を検出する第２の手段と、該位置検出マークの検出された該位置に基づいて、前記偏向器の歪み補正を行うための偏向歪みマップを取得して該電子ビームの偏向量を校正する第３の手段を更に含む。
【００７２】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、誤差のない変更歪みマップを獲得することが出来る。請求項３０の発明に於ては、請求項２９記載の発明に於て、前記試料を前記試料ステージにより移動して該試料上に形成された少なくとも一つの位置合わせマークを所定の位置に配置する手段と、前記電子ビームで該位置合わせマークの位置を検出する手段と、該位置合わせマークを用いて前記偏向器の比例係数補正を行うための偏向効率補正係数を取得する手段と、該偏向効率補正係数に所定の測定ずれ量を加算して真の偏向効率補正係数を取得して該電子ビームの偏向量を校正する手段と、該位置合わせマークの検出された該位置を参照して校正された該電子ビームで該試料を露光する手段を更に含む。
【００７３】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いて電子ビームの歪み量を校正し、更に試料上の位置合わせマークから求めた偏向効率補正係数から測定誤差を取り除いて電子ビームの偏向効率を補正する。従って、試料上に正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００７４】
請求項３１の発明に於ては、請求項２９記載の発明に於て、前記試料を前記試料ステージにより移動して該試料上に形成された少なくとも一つの位置合わせマークを所定の位置に配置する手段と、前記電子ビームで該位置合わせマークの位置を検出する手段と、該試料上に形成されたビーム調整用マークを用いて前記偏向器の比例係数補正を行うための偏向効率補正係数を取得する手段と、該偏向効率補正係数に所定の測定ずれ量を加算して真の偏向効率補正係数を取得して該電子ビームの偏向量を校正する手段と、該位置合わせマークの検出された該位置を参照して校正された該電子ビームで該試料を露光する手段を更に含む。
【００７５】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いて電子ビームの歪み量を校正し、更に試料上のビーム調整用マークから求めた偏向効率補正係数から測定誤差を取り除いて電子ビームの偏向効率を補正する。従って、試料上に正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００７６】
請求項３２の発明に於ては、請求項２７記載の発明に於て、前記位置検出マークは、金、タンタル、及びタングステンのいずれか一つの重金属がシリコン基盤に埋め込まれ該シリコン基盤及び該重金属が同一の平坦な表面を有した構造である。
【００７７】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項３３の発明に於ては、請求項２７又は３２記載の発明に於て、前記位置検出マークは、電子反射率の低い基盤に重金属が埋め込まれ該基盤と該重金属の表面がＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing ）法により平坦化された構造である。
【００７８】
上記発明によれば、高精度の表面平坦度を有したコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項３４の発明に於ては、請求項２８、３０、３１いずれか一項記載の発明に於て、前記位置合わせマークが配置された前記所定の位置は、電子ビーム光学系の中心軸上である。
【００７９】
上記発明によれば、電子ビーム光学系の中心軸上で位置合わせマークを検出するので、位置合わせマークの検出位置に誤差が含まれない。請求項３５の発明に於ては、偏向器により電子ビームを偏向して試料を露光する際に、ステージにより該試料を連続的に移動させることによって該試料上に定義された複数のフレームの各々を順次露光する電子ビーム露光装置は、該試料に正確に該電子ビームを露光するための該偏向器の補正に関する情報を露光開始前に取得する取得手段と、該情報を格納するデータ記憶手段と、該データ記憶手段に格納された該情報に基づいて該複数のフレームの第１番目のフレームに対する該補正に関する補正係数を露光開始前に計算し、該複数のフレームの一つのフレームを露光している間に次のフレームに対する該補正係数を該データ記憶手段に格納された該情報に基づいて計算する係数演算手段と、該補正係数を格納する係数記憶手段と、該複数のフレームの一つのフレームを露光する際に、該一つのフレームの直前のフレームを露光中に該係数記憶手段に格納された該補正係数を用いて該補正を行う補正演算手段とを含み、前記係数記憶手段は、前記複数のフレームの２フレーム分の前記補正係数を格納することを特徴とする。
【００８０】
上記発明によれば、Ｎ番目のフレームを露光している間に、Ｎ＋１番目のフレームに対する補正係数を計算する。従って、露光処理と補正係数演算処理を平行して行うことが可能となり、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００８１】
上記発明によれば、補正係数は２フレーム分だけ記憶すればよいので、記憶容量の増大を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００８２】
請求項３６の発明に於ては、請求項３５記載の発明に於て、前記係数記憶手段に対して１フレーム分に相当する前記補正係数を読み出す間は次の１フレーム分に相当する該補正係数を書き込む手段を更に含む。上記発明によれば、補正係数の書き込み読み出しを平行に円滑に行うことが出来るので、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００８３】
請求項３７の発明に於ては、請求項３６記載の発明に於て、前記係数記憶手段は、バッファメモリ、ＦＩＦＯメモリ、デュアルポートメモリ、及びこれらの組み合わせのいずれか一つを含む。上記発明によれば、補正係数の書き込み読み出しを平行に円滑に行うことが出来るので、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００８４】
請求項３８の発明に於ては、請求項３６記載の発明に於て、前記係数記憶手段はデュアルポートメモリを含み、該デュアルポートメモリのアドレスの最上位ビットは前記複数のフレーム毎に反転するフレーム制御フラグに設定され、該デュアルポートメモリの記憶領域の半分は該複数のフレームの一つのフレームに対する前記補正係数を記憶する領域であり、他方の半分は該一つのフレームの次のフレームに対する該補正係数を記憶する領域である。
【００８５】
上記発明によれば、補正係数の書き込み読み出しを平行に円滑に行うことが出来るので、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。請求項３９の発明に於ては、請求項３５乃至３８いずれか一項記載の発明に於て、露光処理を制御しながら該複数のフレーム内の露光位置を監視して、該露光位置に基づいたタイミング情報を前記補正演算手段に供給する露光制御手段を更に含み、該補正演算手段は該露光処理中に変更が必要な前記補正係数のみを該タイミング情報に基づいて前記係数記憶手段から読みだす。
【００８６】
上記発明によれば、あるフレームを露光中に変更する必要のない補正係数は変更しないことにより、効率的な偏向器の補正が可能となる。従って、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００８７】
請求項４０の発明に於ては、請求項３９記載の発明に於て、前記試料の露光に際して使用する前記補正係数の設定パターンを記憶し、前記露光制御手段からの前記タイミング信号に基づいて該設定パターンを前記補正演算手段に供給する係数設定パターン記憶手段を更に含み、該補正演算手段は該露光処理中に変更が必要な前記補正係数のみを該設定パターンに基づいて前記係数記憶手段から読みだす。
【００８８】
上記発明によれば、あるフレームを露光中に変更する必要のない補正係数は変更しないことにより、効率的な偏向器の補正が可能となる。従って、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００８９】
請求項４１の発明に於ては、請求項４０記載の発明に於て、前記係数設定パターン記憶手段は、バッファメモリ、ＦＩＦＯメモリ、デュアルポートメモリ、及びこれらの組み合わせのいずれか一つを含む。上記発明によれば、あるフレームを露光中に変更する必要のない補正係数は変更しないことにより、効率的な偏向器の補正が可能となる。従って、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００９０】
請求項４２の発明に於ては、請求項３９記載の発明に於て、前記係数記憶手段に格納された前記補正係数のうちで更新の必要のない補正係数に関する情報を格納する係数更新パターン記憶手段を更に含み、前記補正演算手段は前記露光処理中に変更が必要な該補正係数のみを該係数更新パターン記憶手段に格納された該情報に基づいて該係数記憶手段から読みだす。
【００９１】
上記発明によれば、あるフレームを露光中に変更する必要のない補正係数は変更しないことにより、効率的な偏向器の補正が可能となる。従って、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００９２】
請求項４３の発明に於ては、請求項３５乃至４２いずれか一項記載の発明に於て、前記偏向器は前記電子ビームを大面積の領域内で偏向する主偏向器と小面積の領域内で偏向する副偏向器とを含み、前記係数演算手段は該主偏向器に対する第１の係数演算手段と該副偏向器に対する第２の係数演算手段とを含み、前記係数記憶手段は該主偏向器に対する第１の係数記憶手段と該副偏向器に対する第２の係数記憶手段とを含み、前記補正演算手段は該主偏向器に対する第１の補正演算手段と該副偏向器に対する第２の補正演算手段とを含む。
【００９３】
上記発明によれば、主偏向器と副偏向器とに対して、露光時間の増大を招くことなく精密な補正を行うことが出来る。請求項４４の発明に於ては、電子ビームを大面積の領域内で偏向する主偏向器と小面積の領域内で偏向する副偏向器とを有する電子ビーム露光装置において、該副偏向器の偏向領域に対応するサブフィールドと、１個以上の該サブフィールドからなり該主偏向器の偏向領域に対応するセルフィールドと、１個以上の該セルフィールドからなるエリアに試料上の露光領域を分類し、各々が連続した該セルフィールドの列である複数のフレームをステージにより該試料を連続的に移動させることによって順次露光する露光方法は、ａ）該試料に正確に該電子ビームを露光するための該主偏向器及び該副偏向器の補正に関する情報を露光開始前に取得し、ｂ）該情報に基づいて該複数のフレームの第１番目のフレームに対する該補正に関する補正係数を露光開始前に計算し、ｃ）該複数のフレームの一つのフレームを露光している間に次のフレームに対する該補正係数を該情報に基づいて計算し、ｄ）該複数のフレームの一つのフレームを露光する際に、該一つのフレームの直前のフレームを露光中に計算された該補正係数を用いて該補正を行う各段階を含み、前記段階ｄ）は、ｅ）前記複数のフレームの一つのフレームを露光する間に、前記セルフィールド或いは前記エリアの境界で前記補正係数を変更する段階を更に含む。
【００９４】
上記発明によれば、Ｎ番目のフレームを露光している間に、Ｎ＋１番目のフレームに対する補正係数を計算する。従って、露光処理と補正係数演算処理を平行して行うことが可能となり、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００９５】
上記発明によれば、あるフレームを露光している間に補正係数を変更することが出来るので、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００９６】
請求項４５の発明に於ては、請求項４４記載の発明に於て、前記段階ｅ）は、ｅ１）前記複数のフレームの一つのフレームを露光する際に、該一つのフレーム内の新しいセルフィールド或いは新しいエリアに露光位置が移動するタイミングを管理し、ｅ２）変更する必要のある前記補正係数のみを該タイミングに基づいて変更する各段階を含む。
【００９７】
上記発明によれば、あるフレームを露光中に変更する必要のない補正係数は変更しないことにより、効率的な偏向器の補正が可能となる。従って、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００９８】
請求項４６の発明に於ては、請求項４５記載の発明に於て、前記段階ｅ２）は、前記補正係数のうちで前記タイミングで変更する必要のある補正係数に関する補正係数変更情報を記憶し、変更する必要のある該補正係数のみを該補正係数変更情報に基づいて変更する各段階を更に含む。
【００９９】
上記発明によれば、あるフレームを露光中に変更する必要のない補正係数は変更しないことにより、効率的な偏向器の補正が可能となる。従って、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０１００】
請求項４７の発明に於ては、請求項４４記載の発明に於て、前記主偏向器及び前記副偏向器の補正に関する前記情報を前記試料の露光中に新たに取得し、新たに計算する前記補正係数に対して新たに取得された該情報を用いる。上記発明によれば、露光中に新たな補正用データが必要になっても、メモリに格納された補正係数を書き換える必要がない。従って、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【発明の実施の形態】
【０１０１】
本発明の第１の原理について以下に説明する。第１の原理は、電子ビーム露光装置に於けるビーム補正及び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に関する。
【０１０２】
本発明の第１の原理は、段差型のマークではなく、重金属のパターンを埋め込み構造にしたマークを用いる。マーク検出の原理として、段差マークを用いた場合には、段差によって一方向に強く反射された反射電子を検出する。従って、段差マークに対する検出器の位置（角度）によって、検出器は非常に強い反射電子に曝される場合もあれば、比較的弱い反射電子強度に曝される場合もある。これによって、マークに対して検出器の配置された角度が異なると、検出器の出力強度だけではなく、波形のプロファイルも異なってしまう。その結果、段差型のマークを用いた場合には、マークに対して反射電子検出器が対称に配置されていないと、検出された反射電子波形が非対称に歪んでしまうことになる。
【０１０３】
本発明の第１の原理による重金属のパターンを埋め込み構造にしたマークに於ては、マーク検出の原理が段差マーク（以降エッジ検出型マークと呼ぶ）のものとは根本的に異なる。第１の原理のマークに於ては、重金属部分の反射電子強度と下地（シリコン）部分の反射電子強度との違いが検出される。つまり第１の原理のマークにおいては、反射電子強度のコントラストを検出しているのである。ここでは、このように反射電子強度の違いを利用したマークのことをコントラスト検出型マークと呼ぶ。
【０１０４】
本発明の第１の原理によれば、コントラスト検出型マークを用いることによって、マーク位置検出に於ける誤差を解消することが出来る。図１は本発明の第１の原理による電子ビーム露光装置の第１実施例を示す図である。
【０１０５】
図１は、コントラスト検出型マークを用いた電子ビーム露光装置１０を示す図である。電子ビーム露光装置１０は、電子ビーム発生器１１、偏向器１２、反射電子検出器１３及び１４、加算器１５、信号解析部１６、ＸＹステージ１７、及び試料ホルダー１８を含む。試料ホルダー１８は、参照用チップ１９及び試料２０を含み、参照用チップ１９及び試料２０は各々、コントラスト検出型マーク２１及び位置合わせマーク２２を含む。
【０１０６】
図２（Ａ）及び（Ｂ）は、参照用チップ１９上に形成されたコントラスト検出型マーク２１の別の例を示す。図２（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、シリコン等の基盤２３上にＡｕ、Ｔａ、及びＷ等の重金属２４をパターニングして埋め込み構造にすることよって、コントラスト検出型マーク２１が形成される。このような構造を有する参照用チップ１９Ａの表面は、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing ）等の方法を用いて約０．１μｍの範囲内で精度高く平坦化することが出来る。ＣＭＰは、化学研磨材を用いて機械研磨を行うものであり、この技術分野では公知の技術であるので説明を省略する。
【０１０７】
図１に示されるように、電子ビーム発生器１１から発射された電子ビームを偏向器１２で偏向し、参照用チップ１９或いは試料２０上に照射する。歪みマップ及び偏向補正係数の取得の際は、参照用チップ１９上のコントラスト検出型マーク２１を含む範囲に対して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１３及び１４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１５によって加算する。加算後の信号波形を解析対象の反射電子波形として、偏向器の走査と同期させて測定する。このようにして得られた反射電子波形を信号解析装置１６で解析して、マーク中心位置を検出する。この際、コントラスト検出型マーク２１は、ＸＹステージ１７によって所定の位置に配置されている。従って、ＸＹステージ１７の座標系を基にして、偏向器１２による電子ビームの位置決め誤差を知ることが出来る。
【０１０８】
以上説明されたマーク位置検出を、コントラスト型マーク２１をＸＹステージ１７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１２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。ＬＳＩプロセスでは、パターニングすべき膜を成膜した直後が露光工程であるため、試料２０上の位置合わせマーク２２の殆どはエッジ検出型マークである。従って、試料の位置合わせに関しては、エッジ検出型の位置合わせマーク２２を電子ビーム光学系の中心に位置させて、マーク位置検出を行う。電子ビーム光学系の中心ではエッジ検出型マークを用いても位置検出誤差は生じないので、これによって試料２０上の下地パターンの位置や回転を正確に知ることが出来る。
【０１０９】
図３は、電子ビーム露光装置１０によって試料２０の露光を行う処理のフローチャートである。ステップＳ１に於て、参照用チップ上のコントラスト検出型マークを用いて偏向歪みマップを取得し、電子ビームを校正する。
【０１１０】
ステップＳ２に於て、試料上のマークをスキャンして、試料上に電子ビームの焦点を結ぶ。ステップＳ３に於て、ＸＹステージにより試料上複数個の位置合わせマークを順次フィールド中央に移動し、マーク位置検出を行う。これによって試料上の下地パターンの位置や回転等を正確に知ることができる。
【０１１１】
ステップＳ４に於て、コントラスト検出型マークを用いて、偏向効率補正係数を取得する。ステップＳ５に於て、試料上へのパターンの露光を行う。以上で処理を終了する。
【０１１２】
なお、長時間露光を行う場合には、ステップＳ４の偏向効率補正係数取得を一定時間毎に行って、偏向効率補正係数を更新してもよい。以上の処理によれば、コントラスト検出型マークで歪みマップ及び偏向効率補正係数を取得するので、電子ビーム偏向器の正確な校正が出来る。更に、フィールド中央、即ち電子ビーム光学系の中心に於て位置合わせマークの位置を検出するので、下地パターンの位置や回転を正確に知ることが出来る。従って、フィールド境界が精度よくつながった露光パターンを生成することが出来る。
【０１１３】
図４は、電子ビーム露光装置１０によって試料２０の露光を行う処理の第２実施例のフローチャートである。第２実施例の処理においては、試料上のエッジ検出型の位置合わせマークを用いて偏向効率補正係数を取得する。エッジ検出型マークによる補正係数のずれ量は、マーク構造が同一であれば同一の装置では再現性がある。従って、予め測定しておいたずれ量を取得された補正係数に加算することによって、正しい補正係数を得ることが出来る。
【０１１４】
ステップＳ１１に於て、参照チップ上のコントラスト検出型マークを用いて偏向歪みマップを取得し、電子ビームを校正する。ステップＳ１２に於て、試料上のマークをスキャンして、試料上に電子ビームの焦点を結ぶ。
【０１１５】
ステップＳ１３に於て、ＸＹステージにより試料上複数個の位置合わせマークを順次フィールド中央に移動し、マーク位置検出を行う。これによって試料上の下地パターンの位置や回転等を正確に知ることができる。ステップＳ１４に於て、試料上の位置合わせマークを用いて偏向効率補正係数を取得する。更に、取得された偏向効率補正係数に、予め測定しておいた補正係数のずれ量を加算して正しい補正係数を得る。
【０１１６】
ステップＳ１５に於て、試料上へのパターンの露光を行う。以上で処理を終了する。なお、長時間露光を行う場合には、ステップＳ１４の偏向効率補正係数取得を一定時間毎に行って、偏向効率補正係数を更新してもよい。
【０１１７】
以上の処理によれば、コントラスト検出型マークを用いることで正確な歪みマップを取得することが出来る。また、試料上の位置合わせマークを用いて偏向効率補正係数を取得して、これに予め測定しておいた補正係数のずれ量を加算することで、正しい補正係数を得ることが出来る。更に、フィールド中央、即ち電子ビーム光学系の中心に於て位置合わせマークの位置を検出するので、下地パターンの位置や回転を正確に知ることが出来る。従って、フィールド境界が精度よくつながった露光パターンを生成することが出来る。
【０１１８】
本発明の第１の原理による第１実施例及び第２実施例によれば、半導体集積回路のパターニングの際に用いるようなエッジ検出型の位置合わせマークを有する下地パターンに対しても、フィールド境界が精度よくつながった露光パターンを生成することが出来る。
【０１１９】
本発明の第２の原理について以下に説明する。第２の原理は、電子ビーム露光装置に於ける電子ビームの焦点合わせに於て、短時間のビーム偏向調整によって、高精度の電子ビーム焦点合わせと高精度の電子ビーム照射位置設定を可能とする方法及び電子ビーム露光装置に関する。
【０１２０】
本発明の第２の原理は、偏向器上段に設置された電子レンズ（フォーカスコイル）で焦点を合わせ、焦点距離に応じて焦点距離に比例する偏向補正係数を用いる。高さの異なるウエハ面に対して偏向軌道を大きく変えずに焦点を合わせるためには、投影レンズではなく、主偏向器及び副偏向器より上段の電子レンズ（フォーカスコイル）で焦点を合わせる必要性がある。このようにして焦点を合わせた場合には、偏向軌道自体は焦点合わせによって変化を受けないが、偏向された電子ビームはウエハ面に対して垂直に入射しない。従って、試料面の高さが異なる場合には同一の偏向軌道でもビームの照射位置が変化することになる。
【０１２１】
この場合、位置ずれ量は高さ変化量と偏向量に比例するので、係数Ｇ及びＲのみを高さｆに比例して変化させればよい。つまり、
Ｇ（ｆ）＝ｇ0 ＋ｇ1 ・ｆ （３）
Ｒ（ｆ）＝ｒ0 ＋ｒ1 ・ｆ （４）
である。なおここで歪み量Ｄ（Ｘ）はｆには依存しない。
【０１２２】
フォーカスコイルの中心軸と電子ビームの軸がずれている場合には、フォーカスコイルの励磁によって電子ビームが偏向を受け、ウエハ面上の偏向フィールドが全体的にずれる。しかしながら、軸ずれが小さい場合には、電子ビームがフォーカスコイルで偏向を受ける角度はフォーカス値に比例する。従って、オフセットずれ量δはフォーカス値に比例していると考えることができ、
δ（ｆ）＝δ0 ＋δ1 ・ｆ （５）
となる。
【０１２３】
本発明の第２の原理によれば、高さに応じた偏向の高次歪み量の測定が不要となり、調整時間などを含めたシステム全体の調整時間が短縮出来る。また露光時の焦点合わせの失敗や焦点ずれによるパターンのボケを大幅に低減できる。図５は本発明の第２の原理による電子ビーム露光装置の第１実施例を示す図である。
【０１２４】
図５の電子ビーム露光装置３０は、電子ビーム発生器１１、偏向器１２、反射電子検出器１３及び１４、加算器１５、信号解析部１６、投影レンズ３１、及びフォーカスコイル３２を含む。図５の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参照され、説明は省略される。電子ビーム発生器１１から発射された電子ビームは、試料３３（ウエハ）上に所定のパターンを露光する。試料３３上には、基準マーク３４が設けられている。
【０１２５】
焦点合わせは、最下段にある投影レンズ３１によってではなく、フォーカスコイル３２によって行われる。フォーカスコイル３２は、図５に示されるように、偏向器１２の電子ビーム偏向場と分離して設けられる。フォーカスコイル３２の励磁電流値を変化させることで、電子ビームの偏向軌道を変えることなく、焦点を試料上に合わせることができる。
【０１２６】
図６は、偏向効率補正係数Ｇ（ｆ）及びＲ（ｆ）並びにオフセットずれ量δ（ｆ）を求めるための処理を示すフローチャートである。ステップＳ２１に於て、高さｆi （ｉ＝１，２，３）にある３点の基準マークＭi （ｉ＝１，２，３）を用いて、フォーカス値（ジャストフォーカス値）ｆi及び補正係数Ｇ（ｆi ）とＲ（ｆi ）を測定する。ここで基準マークＭi としては、図７（Ａ）に示されるように、試料ホルダー３５内に保持される傾斜したチップ３６上に設けられたマーク３７を用いることが出来る。またフォーカス値ｆi を求める際の焦点合わせの方法については後述する。
【０１２７】
またここで用いられる基準マークとしては、段差型マークを用いてもよいが、本発明の第１の原理による重金属が埋め込み構造になったコントラスト検出型マーク、或いは図７（Ｂ）及び７（Ｃ）に示されるようなコントラスト検出型マークを用いてもよい。図７（Ｂ）及び（Ｃ）に於て、シリコン等の基盤２３Ａ上にＡｕ、Ｔａ、及びＷ等の重金属の薄膜２４Ａをパターニングすることよって、コントラスト検出型マーク２１Ａが形成される。コントラスト検出型マーク２１Ａを形成するための薄膜２４Ａは、厚さ約０．２μｍである。
【０１２８】
ステップＳ２２に於て、上で求めた３点のＧ（ｆi ）（ｉ＝１，２，３）に対してＧ（ｆ）＝ｇ0 ＋ｇ1 ・ｆを最小２乗近似法でフィットさせ、係数ｇ0 及びｇ1 を求める。更に、３点のＲ（ｆi ）（ｉ＝１，２，３）に対してＲ（ｆ）＝ｒ0 ＋ｒ1 ・ｆを最小２乗近似法でフィットさせ、係数ｒ0 及びｒ1 を求める。
【０１２９】
ステップＳ２３に於て、基準マークＭを偏向フィールドの中心位置に移動する。ステップＳ２４に於て、ジャストフォーカス値ｆ、フォーカス値ｆ＋Δｆ、及びフォーカス値ｆ−Δｆで基準マークＭの位置検出を行うことにより、フォーカス値に依存する偏向フィールド全体のオフセットずれ量δ（ｆ）、δ（ｆ＋Δｆ）、及びδ（ｆ−Δｆ）を測定する。
【０１３０】
ステップＳ２５に於て、上で求めた３点のδ（ｆ）、δ（ｆ＋Δｆ）、及びδ（ｆ−Δｆ）に対してδ（ｆ）＝δ0 ＋δ1 ・ｆを最小２乗近似法でフィットさせ、係数δ0 及びδ1 を求める。以上で処理を終了する。以上の処理によって、異なる焦点距離ｆに対する偏向補正係数Ｇ（ｆ）及びＲ（ｆ）、並びにオフセットずれ量δ（ｆ）を、短時間で容易に求めることが出来る。更にこれらの値を用いて露光を行うことによって、正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０１３１】
図８は、試料３３上に露光を行う処理のフローチャートを示す。ステップＳ３１に於て、試料３３上のチップ配置情報に基づき、フォーカスを合わせるチップを複数個（ｍ個）選択する。ステップＳ３２に於て、試料３３上の一点のマーク（中心付近に配置されたビーム調整用マーク）に移動を行い、フォーカス値ｆ0 を測定する。
【０１３２】
ステップＳ３３に於て、選択したｍ個のチップの座標（Ｘi ，Ｙi ）に位置された基準マーク３４へ移動してフォーカス値ｆ（Ｘi ，Ｙi ）を測定する。ステップＳ３４に於て、補間関数Ｆ（Ｘ，Ｙ）
を、上で測定されたフォーカス値ｆ（Ｘi ，Ｙi ）に対して最小２乗近似によってフィットさせ、係数Ａklを求める。なおここで、補間関数の最大次数ｎは、試料３３の平坦度やそり具合により予め決定しておく。
【０１３３】
ステップＳ３５に於て、補間関数から求めた焦点距離及び焦点距離から求めた偏向効率補正係数を用いて、試料３３上で位置合わせ及び露光を行う。即ち、位置合わせ或いは露光を行う試料３３上の座標（Ｘ，Ｙ）を用いて、フォーカス値Ｆ（Ｘ，Ｙ）を計算する。更に、フォーカスコイル３２のフォーカス値をｆ＝Ｆ（Ｘ，Ｙ）に設定し、偏向器１２の偏向効率補正係数Ｒ（ｆ）及びＧ（ｆ）を各々式（３）及び式（４）によって設定する。更に、式（５）で計算されるオフセットずれ量を相殺する分の偏向データを偏向器１２に加える。
【０１３４】
図９（Ａ）及び（Ｂ）は、電子ビームのジャストフォーカス値の測定方法を概念的に示す図である。図９（Ａ）に示されるような、レジスト４１で覆われたチップ４２上の段差マーク４３に対して、電子ビームを走査して反射電子を検出する。検出された反射電子波形は、図９（Ｂ）に示されるようになる。ジャストフォーカス値を求めるためには、まず、電子ビームのフォーカスを様々に変化させて、図９（Ｂ）の反射電子波形を測定する。様々なフォーカスに対する反射電子波形において、図９（Ｂ）の矢印で示されたエッジ部分に於ける変化率が最大となるようなフォーカスが、ジャストフォーカス値となる。またコントラスト検出型マークに対するジャストフォーカス値も、同一の方法によって求めることが出来る。
【０１３５】
図１０は、本発明の第２の原理による電子ビーム露光装置の第２実施例を示す図である。図１０において図５と同一の構成要素は同一の参照番号によって参照され、その説明は省略される。図１０において、電子ビーム露光装置５０は、光センサ５１と高さ検出器５２とを含む。光センサ５１は、試料３３が感光しない波長の光を試料３３上に照射して反射光を検出し、出力を高さ検出器５２に供給する。高さ検出器５２は、光センサ５１からの出力に基づいて試料３３表面の高さを測定する。従って、試料３３上の基準マーク３４の構造が、電子ビーム走査で高さ測定を行うことが出来ないものであるときには、高さ検出器５２によりウエハ上のマークの高さを光学的に測定する。光学的に測定した高さｆo は、電子ビーム走査での測定値ｆe （＝ｆo −Δｆ）に換算し、焦点合わせ及び電子ビーム補正を行う。
【０１３６】
本発明の第２の原理による第１実施例及び第２実施例によれば、補間関数Ｆ（Ｘ，Ｙ）を用いて、試料上の任意の位置（Ｘ，Ｙ）でのフォーカス値Ｆ（Ｘ，Ｙ）を短時間で得る事が出来る。そして求められたフォーカス値を用いて、フォーカス値に依存した偏向効率補正係数及びオフセットずれ量を、容易にかつ短時間で求めることが出来る。ある基準マークに対して焦点合わせが出来ない場合や測定されたフォーカス値が誤差を含む場合でも、補間関数によってフォーカス値が平滑化されるために、高い精度の焦点合わせを実現することが出来る。また、試料上の基準マークの構造が、電子ビ−ムでは焦点合わせ不可能な構造である場合がある。その場合は、光学的な高さ検出器によりマークの高さを測定し、フォーカスコイルのフォーカス値を決定することが出来る。
【０１３７】
また、フォーカス値測定を露光と同時に或いは露光チップ毎に行う代わりに、光ステッパーの位置合わせ方法で用いられているグローバルアライメントの方式を、フォーカス合わせに使用することが出来る。この場合は、測定値のばらつきや焦点ぼけを解消することが出来る。
【０１３８】
本発明の第３の原理を以下に説明する。第３の原理は、電子ビーム露光装置に於ける露光パターン精度向上のための補正係数設定に於て、露光処理時間を犠牲にすることなく、細かい範囲で設定された補正係数を用いる方法及び電子ビーム露光装置に関する。
【０１３９】
本発明の第３の原理に於ては、露光開始前に補正係数を求めるためのデータを測定して記憶領域に格納し、最初のフレームの露光開始前に最初のフレームで使用する補正係数を前記データより計算して記憶し、それ以降は第Ｎ番目のフレームを露光している間に、第Ｎ＋１番目のフレームで使用する補正係数を前記データより計算して記憶する。
【０１４０】
補正係数を記憶する手段は、十分な容量を有していれば普通のメモリでよい。しかしながら、２列のフレームに対する全ての補正係数を記憶する領域を有し、１列分の補正係数を読み出している間は、他方１列分の補正係数を書き込めるように構成された記憶手段を用いてもよい。この場合は、補正係数の読み出し書き込みを円滑に実現することが出来る。このような記憶手段は、バッファメモリ、ＦＩＦＯメモリ，デュアルポートメモリの内の一種、又はこれらの組み合わせを含む。
【０１４１】
本発明の第３の原理に於ては、露光精度向上のために複雑かつ細かな補正係数を設定する際に、補正係数の演算及び設定を、露光に必要な他の処理と並行に処理する。従って、膨大な量の演算や補正係数設定を露光処理時間の増大なく実行することができ、従来と同一の高速な処理を維持出来る。更に、膨大な容量のメモリも不要であり、フレーム２列分の補正係数を保持するだけであるので、露光中のセル補正係数の変更等を容易かつ高速に行うことが出来る。
【０１４２】
図１１は、本発明の第３の原理に従って露光処理を行うための一般的な電子ビーム露光装置の一例を示す。図１１において、電子ビーム露光装置１００は、大略、露光コラム部１１０と制御部１５０とを含む。露光コラム部１１０は、カソード電極１１１、グリッド電極１１２およびアノード１１３を有する電子ビーム発生源１１４を含む。露光コラム部１１０は更に、電子ビームを例えば矩形状に整形する第１のスリット１１５と、整形されたビームを収束させる第１電子レンズ１１６と、偏向信号Ｓ1に応じて整形されたビームを透過マスク１２０上に照射する位置を偏向する為のスリットデフレクタ１１７を含む。露光コラム部１１０は更に、対向して設けられた第２及び第３のレンズ１１８及び１１９と、この第２レンズと第３レンズの間に水平方向に移動可能に装着された透過マスク１２０と、透過マスク１２０の上下方向に配置されて各々位置情報Ｐ１〜Ｐ４に応じて第２レンズ及び第３レンズの間でビームを偏向し、透過マスク１２０上の複数の透過孔の１つを選択する第１〜第４の偏向器１２１、１２２、１２３、及び１２４を含む。露光コラム部１１０は更に、ブランキング信号に応じてビームを遮断或いは通過させるブランキング１２５と、ビームを縮小させる為の第４のレンズ１２６と、アパーチャ１２７と、リフォーカスコイル１２８と、第５のレンズ１２９を含む。露光コラム部１１０は更に、ダイナミックフォーカスコイル１３０と、ダイナミックスティグコイル１３１と、ビームを試料上に投影する為の第６の対物レンズ１３２と、露光位置決定信号Ｓ２及びＳ３の各々に応じてウェハ上のビーム位置決めをする主偏向器（主偏向コイル）１３３及び副偏向器１３４を含む。露光コラム部１１０は更に、ウェハを搭載してＸ−Ｙ方向に移動可能なステージ１３５と、第1 〜第４のアライメントコイルを含む。
【０１４３】
制御部１５０は、集積回路装置の設計データを記憶するディスクやＭＴレコーダからなる記憶媒体１５１と、荷電粒子ビーム全体を制御するＣＰＵ１５２を含む。制御部１５０は更に、ＣＰＵ１５２のデータバス（たとえば、ＶＭＥなど）を介して接続されたデータ管理部１５３、露光管理部１５９、マスクステージ制御部１６０、主偏向器用偏向量設定部１６１、ステージ制御部１６２を含む。露光するデータは、主に主偏向データと副偏向データからなり、露光開始前に予めデータ管理部１５３を介してバッファメモリ１５４に記憶される。このバッファメモリ１５４は、記憶媒体１５１からのデータ読み出しが比較的低速であるので、露光データを高速に読み出すためのバッファとして用いられる。
【０１４４】
主偏向データは、露光管理部１５９を介して主偏向器用偏向量設定部１６１にセットされる。偏向量が補正演算された後に偏向量Ｓ２が出力され、その値がＤＡＣ／ＡＭＰ１７０を介して主偏向器１３３へ出力される。次に、設定されたフィールドを露光するための副偏向データがバッファメモリ１５３から読み出され、パターン発生部１５６でショットデータに分解され、パターン補正部１５７で補正演算が実行される。これらの回路は、クロック設定部１５８で作成されるクロックでパイプライン処理される。
【０１４５】
このパターン補正部１５７での演算の結果、スリットサイズを設定するＳ１信号と、第１スリット１１５を通過してＳ１信号で偏向されたビームを透過マスク１２０上のどの位置に偏向するかを定めるマスク偏向信号Ｐ１〜Ｐ4 と、透過マスク１２０によって成形されたビームを試料上のどの位置に露光するかを定めるＳ３信号と、ビームの歪みやボケを補正する為のＳ４信号が出力される。またクロック設定部１５８は、ブランキング制御用のＢ信号を、ブランキング制御部１６５に供給する。
【０１４６】
ウェハの露光位置はステージ制御部１６２によって制御される。この際、レーザー干渉計１６３によって検出された座標位置がステージ制御部１６２に入力される。ステージ制御部１６２は、検出された座標位置を参照しながら、モーター１６４を駆動してステージ１３５を移動させる。
【０１４７】
このように制御部１５０が露光コラム１１０を制御して、電子銃より放出された電子ビームは、第１スリットで矩形形状に整形され、レンズ１１６及び１１８で収束され、マスク偏向器１２１及び１２２によって偏向されて透過マスク１２０上に照射される。透過マスク１２０を通過した電子ビームは、ブランキング１２５を通過し、第４レンズ１２６で縮小され、主偏向器１３３により１００μｍ程度のサブフィールド領域中心に偏向され、更に副偏向器１３４によってこのサブフィールド領域内で偏向される。
【０１４８】
なお、電子ビーム補正や露光試料の位置合わせに必要な反射電子検出及び反射電子波形解析に関する部分は、例えば図１に示されたものと同一であるので、図１１に於ては省略されている。図１２は、本発明の第３の原理による補正係数演算設定部の第１実施例を示す。この補正係数演算設定部は、図１１の電子ビーム露光装置１００に於て実現される図１２において、補正係数演算設定部２００は、位置合わせ情報測定部２０１、高さ変動情報測定部２０２、データ記憶部２０３、第１の係数演算部２０４、第２の係数演算部２０５、第１の係数記憶部２０６、第２の係数記憶部２０７、第１の補正演算部２０８、及び第２の補正演算部２０９を含む。
【０１４９】
位置合わせ情報測定部２０１は、被露光試料の位置合わせのためのデータを取得する。このデータは、実際に偏向しようとした位置に対するマークのズレ量や、これらの縮率情報を含む。高さ変動情報測定部２０２は、非露光試料の高さ変動に関するデータを取得する。位置合わせ情報測定部２０１及び高さ変動情報測定部２０２が測定したデータは、データ記憶部２０３に格納される。これらのデータ測定やデータ格納は、露光が開始される前までに実行される。なお、位置合わせ情報測定部２０１及び高さ変動情報測定部２０２は、例えば図１の反射電子検出器１３及び１４、加算器１５、及び信号解析部１６によって実現される。また、データ記憶部２０３は、図１１の記憶媒体１５１及びバッファメモリ１５４によって実現される。
【０１５０】
露光が開始される直前にはビーム調整が行われる。その後、ビーム調整を実行した位置から露光を開始する位置、即ち、最初のフレームの書き始め位置までステージ移動により露光試料を移動する。このステージ移動の制御は、ステージ制御部１６２で行う。
【０１５１】
第１の係数演算部２０４及び第２の係数演算部２０５は、フレームの位置に関する情報をステージ制御部１６２を制御するＣＰＵ１５２から受け取る。この情報に基づいて、第１の係数演算部２０４及び第２の係数演算部２０５は、第１のフレーム露光を行う際にその中にあるセルフィールドで必要となる補正係数の演算を行い、各々、第１の係数記憶部２０６及び第２の係数記憶部２０７に補正係数を設定する。露光開始直前のビーム調整及び、その後のステージ移動には、最低でも２秒かかる。上述の補正係数演算はこの時間内に十分に達成することが出来る。
【０１５２】
第１の係数演算部２０４、第１の係数記憶２０６、及び第１の補正演算部２０８は、図１１の主偏向器用偏向量設定部１６１によって実現され、第２の係数演算部２０５、第２の係数記憶２０７、及び第２の補正演算部２０９は、図１１の副偏向器用偏向量設定部１５５によって実現される。
【０１５３】
第１のフレーム露光の開始後、第１の係数演算部２０４及び第２の係数演算部２０５は、直ちに第２のフレーム露光に必要な補正演算を行い、補正係数を第１及び第２の係数記憶部２０６及び２０７に設定する。同様に、Ｎ番目のフレームを露光している間に、Ｎ＋１番目のフレームで使用する複数個の補正係数を計算する。第Ｎ番目のフレーム露光が終わる前に第Ｎ＋１番目のフレーム露光の補正係数演算及び設定が終了しても、その次のフレーム演算（Ｎ＋２番目）で用いる補正係数を求める演算は行わない。
【０１５４】
第１の係数記憶部２０６及び第２の係数記憶部２０７には、２列のフレーム内の各セルフィールドに対応したアドレスが必要である。直径８インチのウェハを想定してセルフィールドを１mm×１mmとした場合、１フレーム分に必要なアドレス数は約２００である。２列分に対しても４００アドレスあれば十分であり、少ないメモリ容量で済む。ここで、各補正係数ともデータ容量は３２ビット必要である。
【０１５５】
露光途中に書き替えの必要がある補正係数は、例えば、エリア領域内を補正するための補正係数（Ｇ、Ｒ、Ｄ、及びオフセットずれ量）がＸとＹに対して全部で８係数、ステージ移動方向に対する主偏向器の座標変換のためのセル補正係数が８係数，連続的にステージを移動させる時にステージ移動方向をウェハ座標に合わせるためのステージ補正係数が８係数、その他に、各セルに於ける電子ビームフォーカス値を定める係数などがある。エリア補正係数については、ステージ移動最中に電子ビームがエリア境界を横切る瞬間にだけ変更すればよいが、それ以外の補正係数については、セル単位での書換えが必要となる。以降、セル単位での書換えが必要な補正係数をセル補正係数と呼ぶ。
【０１５６】
第１及び第２の補正演算部２０８及び２０９は、各々、第１及び第２の係数記憶部２０６及び２０７に格納された補正係数を読み出す。読み出された補正係数は、主偏向器及び副偏向器に格納される。図１３は本発明の第３の原理による第２実施例を示す。第２実施例に於ては、１列分の補正係数が読み出される間はもう１列分の補正係数が書き込まれるように、第１実施例の第１及び第２の係数記憶部２０６及び２０７が制御される。
【０１５７】
図１２の第１及び第２の係数記憶部２０６及び２０７は、例えば、２列のフレーム内のセルフィールドで設定する全ての補正係数を記憶する。ここで、１列分の補正係数が読み出される間は別の１列分の補正係数が書き込まれるように制御されることが、補正係数の読み出し書き込みを円滑に実現するために必要である。
【０１５８】
図１３において、第１の係数記憶部２０６或いは第２の係数記憶部２０７は、インバータ２１０と、列分係数記憶部２１１及び２１２を含む。モード選択信号は、１或いは０の値により、書き込みモードか読み出しモードかのいずれかを選択するものである。列分係数記憶部２１１は、モード選択信号をそのまま受け取り、列分係数記憶部２１２は、インバータ２１０によって反転されたモード選択信号を受け取る。従って、モード選択信号が書き込みを指示している場合、列分係数記憶部２１１には補正係数が書き込まれ、列分係数記憶部２１２からは補正係数が読み出される。逆に、モード選択信号が読み出しを指示している場合、列分係数記憶部２１１からは補正係数が読み出され、列分係数記憶部２１２へは補正係数が書き込まれる。
【０１５９】
ここでモード選択信号は、あるフレームから次のフレームに露光処理が移るときに反転するような信号であればよい。以降、このモード選択信号のことをフレーム制御フラグと呼ぶ。このフレーム制御フラグを、例えば、図１１のＣＰＵ１５２から供給することで、１列分の補正係数が読み出される間は別の１列分の補正係数が書き込まれるような制御を実現することが出来る。
【０１６０】
図１３の列分係数記憶部２１１及び２１２としては、バッファメモリ、ＦＩＦＯメモリ、デュアルポートメモリの内の一種、又はこれらの組み合わせを用いることが望ましい。バッファメモリの場合には、読み出しアドレスと書き込みアドレスとの制御が必要である。ＦＩＦＯメモリは、書き込み順に補正係数を読み出すことが出来るので、バッファメモリのようなアドレス制御を必要としないが、補正係数を繰り返し使用すること等は出来ない。
【０１６１】
図１３の列分係数記憶部２１１及び２１２として、デュアルポートメモリを使用した場合の例を図１４に示す。。図１４のようにデュアルポートメモリ２２０を使用した場合、メモリのＭＳＢ（最上位ビット）をフレーム制御フラグとする。フレーム制御フラグはデータ書き込み側とデータ読み出し側とでは、インバータ２２３によって反転されている。そしてフレームが変わるタイミング（ステージ移動方法の変更時に一致する）で、このフレーム制御フラグを反転する。ＭＳＢを除いたアドレスを、係数演算部２２１（２０４或いは２０５）は補正係数格納のためのアドレスとして使用する。同様に、ＭＳＢを除いたアドレスを、補正演算部２２２（２０８或いは２０９）は補正係数読み出しのためのアドレスとして使用する。従ってフレーム位置において、メモリ空間の下半分或いは上半分の一方に補正係数が書き込まれている間に、残りの半分からは補正係数が読み出される。
【０１６２】
図１４のようにデュアルポートメモリ２２０を使用することによって、補正係数書換えのタイミングや読み取りのタイミングを気にする事なく、補正係数の演算処理と補正係数の設定処理を独立して平行に処理することが出来る。また、ウェハ座標位置に対しての補正係数アドレスを読み取り時と書き込み時においても一致させる事が出来るメリットがある。
【０１６３】
図１５は、あるエリア内でのフレーム露光終了部分及び／露光開始部分を示している。ここで、ｌ−１、ｌ−２、ｍ−１、ｍ−２、ｎ−１、及びｎ−２はセルである。各々のセルに対するセル補正係数は、当然セル毎に異なった値であるが、各々のエリアに対するエリア補正係数は、図中の全てのセルに対して同一の値となる。ｍ列を露光中にｎ列の補正係数を演算し、その補正係数を係数記憶部に書き込むが、ｍ列とｎ列のエリア係数は同一値であるので、この同一のエリア係数の書換えは不要に出来る。
【０１６４】
図１６は、本発明の第３の原理による第３実施例を示し、セル補正係数の書き換え及びエリア補正係数の書き換えを制御するための構成図である。本発明の第３の原理による第３実施例においては、セル補正係数の書き換え及びエリア補正係数の書き換えを露光制御部によって制御する。この露光制御部は図１１の露光管理部１５９内に設ければよい。
【０１６５】
図１６に於て、露光制御部２３０が、補正演算部２３１に対して、セルからセルへの移動のタイミング及びエリアからエリアへの移動のタイミングを供給する。補正演算部２３１は、これらのタイミングに基づいて、係数記憶部２３２から必要な補正係数を読みだす。即ち、セルからセルへの移動のタイミングにおいては、補正演算部２３１は係数記憶部２３２からセル補正係数のみを読みだし、セエリア間の移動のタイミングにおいては、補正演算部２３１は係数記憶部２３２からセル補正係数及びエリア補正係数を読み出す。
【０１６６】
セル間の移動のタイミングやエリア間の移動のタイミングを供給するためには、露光制御部２３０は、現在露光している位置を監視しておく必要がある。これは、カウンター等を用いてセル数及びエリア数をカウントすることにより実現できる。
【０１６７】
図１７は、第３実施例の変形例を示す。この変形例においては、設定された係数パターンを記憶する。この係数パターン情報が、タイミング信号に基づいて補正演算部２３１に供給される。図１７に於て、露光制御部２３０Ａが、補正演算部２３１Ａ及び係数設定パターン記憶部２３３にタイミング信号を供給する。係数設定パターン記憶部２３３は、設定された補正係数のパターンを予め記憶しており、タイミング信号に基づいて、エリア間の移動であるか或いはセル間の移動であるかを含んだ情報を補正演算部２３１Ａに供給する。このような構成とすることによって、メモリ（２３３）の出力を用いるだけで、補正係数書換えを制御できる。この場合の補正係数のパターンは、例えば、図１８に示されるようなものである。図１８に於て、最初のデータ（００、ＡＲＥＡ）の「００」は次に露光するセルが第１番目のセルであることを示し、「ＡＲＥＡ」はそのセルが新しいエリアに属することを示す。２番目のデータ（０１、ＣＥＬＬ）の「０１」は、次に露光するセルが２番目のセルであることを示し、「ＣＥＬＬ」はエリア変化がないことを示す。図１８の例においては、第５番目のデータ（０４、ＡＲＥＡ）によって、第５番目のセルは新しいエリアに属することが示される。即ち、図１８において、第１のエリアは４つのセルを含んでいることになる。
【０１６８】
図１７の係数設定パターン記憶部２３３は、バッファメモリ、ＦＩＦＯメモリ、デュアルポートメモリの内のいずれかで構成されることが望ましい。これらのメモリの内では、ＦＩＦＯメモリが最適である。係数パターン情報は露光配置情報によって定まるものであるので、露光開始時には露光終了までの係数パターン情報が全て求まる。従って、連続して値を書き込み、かつ、読み出せる構造の記憶媒体、即ちＦＩＦＯメモリ、を用いたほうが、取り扱いの利便性の上で好ましい。
【０１６９】
図１９（Ａ）は、図１７の構成で制御されるデュアルポートメモリの一例を示す。図１９（Ａ）においては、デュアルポートメモリのアドレスラインに対して、フレーム制御フラグをＭＳＢに割付け、ＭＳＢ以外のビットには図１８に示されるＦＩＦＯの出力のうちの左側部分、００、０１、０２、・・・が入力される。なおここで補正演算部２３１ＡとしてＤＳＰ（Digital Signal Processor）が用いられている。
【０１７０】
図１９（Ａ）においては２つのデュアルポートメモリ２５１及び２５２が用いられる。書き込み側から供給されるアドレス信号の最下位ビットは、デュアルポートメモリ２５１のチップ選択端子ＣＳに入力される。また、最下位ビットをインバータ２５３で反転した信号が、デュアルポートメモリ２５２のチップ選択端子ＣＳに入力される。これによって、書き込み側から供給されるデータは、アドレスの一つおきにデュアルポートメモリ２５１及び２５２に振り分けられる。このように２つのデュアルポートメモリ２５１及び２５２が設けられているのは、メモリ容量を拡大して数多くの補正係数を格納するためである。また、図１９（Ａ）に於ては、書き込み側のアドレス入力のうちのビット１１からビット４には、アドレスバス上のアドレスデータではなくデータバス上のデータを入力している。これは高速化のためであり、データバス上のデータをデコーダ２５４でデコードしてアドレスを決定するようにしている。
【０１７１】
図１９（Ｂ）には、例えば、デュアルポートメモリ２５１に格納されるデータを示す。図１９（Ｂ）に示されるように、アドレスの下位４ビット（ビット３からビット０）は各補正係数に対応し、その上の８ビット（ビット１１からビット４）は、セル番号に対応する。従って、下位４ビットが１６進数３には補正係数Ｒacが格納されているとすると、００３番地には１番目のセルに対するＲac、ＦＦ３番地には２５６番目のセルに対するＲacが格納されることになる。
【０１７２】
図１８に示されるようにＦＩＦＯからデータが出力されたとする。第１番目のデータ（００、ＡＲＥＡ）によって、デュアルポートメモリ２５１或いはデュアルポートメモリ２５２の上位アドレスが指定される。例えば、デュアルポートメモリ２５１が補正演算部２３１Ａによってチップ選択されているとする。このとき補正演算部２３１Ａは「ＡＲＥＡ」と言う情報から、デュアルポートメモリ２５１の０番地から９番地の全てのデータを読みだして電子ビーム補正に使用する。次に１番目のセルの露光が終了すると、ＦＩＦＯから２番目のデータ（０１、ＣＥＬＬ）が供給され、デュアルポートメモリ２５１の上位アドレスが指定される。一方、補正演算部２３１Ａは「ＣＥＬＬ」と言う情報から、０番地から５番地のデータを読みだして電子ビーム補正に使用する。
【０１７３】
図１９（Ａ）のデュアルポートメモリ２５１及び２５２には、係数更新パターンレジスタ２５５が並列に接続されている。この係数更新パターンレジスタ２５５は、エリア補正係数及びセル補正係数のレベルではなくて更に細かいレベルで、エリア補正係数のうちのある補正係数については更新しないというような場合に用いられる。この係数更新パターンレジスタ２５５の情報を用いることにより、補正演算部２３１Ａは、更新すべき補正係数を知り必要のない補正係数の読み取りを防ぐことが出来る。例えば、露光を行う際に、全ての補正係数を常に変更する必要がない場合もある。露光パターンに対する精度要求がそれほど厳しくない場合等には、細かな範囲で補正係数を変更しなくても所望の精度を満たすことが出来る。このような場合に、予めどの補正係数を更新しなくともよいのかに関する情報を、係数更新パターンレジスタ２５５に格納しておく。そして露光開始前に、ＤＳＰ（補正演算部）２３１Ａのデータ入力ポートから、この情報をＤＳＰ２３１Ａに入力しておく。この情報を基にして、ＤＳＰ２３１Ａは、実際の露光時に、必要な補正係数だけをデュアルポートメモリ２５１及び２５２から読み出して更新することが可能となる。
【０１７４】
本発明の第３の原理に於ては、露光精度向上のために複雑かつ細かな補正係数を設定する際に、補正係数の演算及び設定を、露光に必要な他の処理と並行に処理する。従って、膨大な量の演算や補正係数設定を露光処理時間の増大なく実行することができ、従来と同一の高速な処理を維持出来る。更に、膨大な容量のメモリも不要であり、フレーム２列分の補正係数を保持するだけであるので、露光中のセル補正係数の変更等を容易かつ高速に行うことが出来る。この結果、要求される精度を維持しながら従来と同等の処理時間で露光パターンを生成することが可能となり、微細パターンを持つＵＬＳＩの製造技術に大きく貢献することが出来る。
【発明の効果】
【０１７５】
請求項１の発明に於ては、測定された偏向効率補正係数を焦点距離の一次関数として近似するので、偏向効率補正係数を焦点距離の関数として容易に求めることが出来る。
【０１７６】
また、測定されたオフセットずれ量を焦点距離の一次関数として近似するので、オフセットずれ量を焦点距離の関数として容易に求めることが出来る。また、試料表面の高さを位置座標の関数として近似して焦点距離を求め、焦点距離に対して補正された偏向補正係数及びオフセットずれ量を用いて試料の位置合わせ及び露光を行う。従って、校正のための測定に多くの手間と時間をかけることなく、正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０１７７】
請求項２の発明に於ては、焦点合わせをすることが出来ない基準マークに対しても、光学的測定法によって試料表面の高さを測定することが出来る。従って、任意の基準マークを有する試料に対して、正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０１７８】
請求項３の発明に於ては、焦点合わせをすることが出来ない基準マークに対しても、光学的測定法によって試料表面の高さを測定することが出来る。従って、任意の基準マークを有する試料に対して、正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０１７９】
請求項４の発明に於ては、測定された偏向効率補正係数を焦点距離の一次関数として近似するので、偏向効率補正係数を焦点距離の関数として容易に求めることが出来る。また、測定されたオフセットずれ量を焦点距離の一次関数として近似するので、オフセットずれ量を焦点距離の関数として容易に求めることが出来る。
【０１８０】
また、試料表面の高さを位置座標の関数として近似して焦点距離を求め、焦点距離に対して補正された偏向補正係数及びオフセットずれ量を用いて試料の位置合わせ及び露光を行う。従って、校正のための測定に多くの手間と時間をかけることなく、正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０１８１】
請求項５の発明に於ては、焦点合わせをすることが出来ない基準マークに対しても、光学的測定法によって試料表面の高さを測定することが出来る。従って、任意の基準マークを有する試料に対して、正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０１８２】
請求項６の発明に於ては、焦点合わせをすることが出来ない基準マークに対しても、光学的測定法によって試料表面の高さを測定することが出来る。従って、任意の基準マークを有する試料に対して、正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０１８３】
請求項７の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項８の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。
【０１８４】
請求項９の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項１０の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。
【０１８５】
請求項１１の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項１２の発明に於ては、高精度の表面平坦度を有したコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。
【０１８６】
請求項１３の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項１４の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。
【０１８７】
請求項１５の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項１６の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。
【０１８８】
請求項１７の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項１８の発明に於ては、高精度の表面平坦度を有したコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。
【０１８９】
請求項１９の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。また、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、誤差のない変更歪みマップ及び偏向効率補正係数を獲得することが出来る。
【０１９０】
請求項２０の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いて電子ビームを校正した後に試料を露光するので、正確な露光パターンを生成できる。請求項２１の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、誤差のない変更歪みマップを獲得することが出来る。
【０１９１】
請求項２２の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いて電子ビームの歪み量を校正し、更に試料上の位置合わせマークから求めた偏向効率補正係数から測定誤差を取り除いて電子ビームの偏向効率を補正する。従って、試料上に正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０１９２】
請求項２３の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いて電子ビームの歪み量を校正し、更に試料上のビーム調整用マークから求めた偏向効率補正係数から測定誤差を取り除いて電子ビームの偏向効率を補正する。従って、試料上に正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０１９３】
請求項２４の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項２５の発明に於ては、高精度の表面平坦度を有したコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。
【０１９４】
請求項２６の発明に於ては、電子ビーム光学系の中心軸上で位置合わせマークを検出するので、位置合わせマークの検出位置に誤差が含まれない。
【０１９５】
請求項２７の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。
【０１９６】
また、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、誤差のない変更歪みマップ及び偏向効率補正係数を獲得することが出来る。請求項２８の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いて電子ビームを校正した後に試料を露光するので、正確な露光パターンを生成できる。
【０１９７】
請求項２９の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、誤差のない変更歪みマップを獲得することが出来る。請求項３０の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いて電子ビームの歪み量を校正し、更に試料上の位置合わせマークから求めた偏向効率補正係数から測定誤差を取り除いて電子ビームの偏向効率を補正する。従って、試料上に正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０１９８】
請求項３１の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いて電子ビームの歪み量を校正し、更に試料上のビーム調整用マークから求めた偏向効率補正係数から測定誤差を取り除いて電子ビームの偏向効率を補正する。従って、試料上に正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０１９９】
請求項３２の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項３３の発明に於ては、高精度の表面平坦度を有したコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。
【０２００】
請求項３４の発明に於ては、電子ビーム光学系の中心軸上で位置合わせマークを検出するので、位置合わせマークの検出位置に誤差が含まれない。請求項３５の発明に於ては、Ｎ番目のフレームを露光している間に、Ｎ＋１番目のフレームに対する補正係数を計算する。従って、露光処理と補正係数演算処理を平行して行うことが可能となり、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０２０１】
また、補正係数は２フレーム分だけ記憶すればよいので、記憶容量の増大を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。請求項３６の発明に於ては、補正係数の書き込み読み出しを平行に円滑に行うことが出来るので、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０２０２】
請求項３７の発明に於ては、補正係数の書き込み読み出しを平行に円滑に行うことが出来るので、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。請求項３８の発明に於ては、補正係数の書き込み読み出しを平行に円滑に行うことが出来るので、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０２０３】
請求項３９の発明に於ては、あるフレームを露光中に変更する必要のない補正係数は変更しないことにより、効率的な偏向器の補正が可能となる。従って、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０２０４】
請求項４０の発明に於ては、あるフレームを露光中に変更する必要のない補正係数は変更しないことにより、効率的な偏向器の補正が可能となる。従って、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０２０５】
請求項４１の発明に於ては、あるフレームを露光中に変更する必要のない補正係数は変更しないことにより、効率的な偏向器の補正が可能となる。従って、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０２０６】
請求項４２の発明に於ては、あるフレームを露光中に変更する必要のない補正係数は変更しないことにより、効率的な偏向器の補正が可能となる。従って、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０２０７】
請求項４３の発明に於ては、主偏向器と副偏向器とに対して、露光時間の増大を招くことなく精密な補正を行うことが出来る。請求項４４の発明に於ては、Ｎ番目のフレームを露光している間に、Ｎ＋１番目のフレームに対する補正係数を計算する。従って、露光処理と補正係数演算処理を平行して行うことが可能となり、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０２０８】
また、あるフレームを露光している間に補正係数を変更することが出来るので、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。請求項４５の発明に於ては、あるフレームを露光中に変更する必要のない補正係数は変更しないことにより、効率的な偏向器の補正が可能となる。従って、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０２０９】
請求項４６の発明に於ては、あるフレームを露光中に変更する必要のない補正係数は変更しないことにより、効率的な偏向器の補正が可能となる。従って、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０２１０】
請求項４７の発明に於ては、露光中に新たな補正用データが必要になっても、メモリに格納された補正係数を書き換える必要がない。従って、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の原理による第１実施例である電子ビーム露光装置の構成図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、図１のコントラスト検出型マークの例の側面断面図である。
【図３】図１の電子ビーム露光装置による電子ビーム露光方法のフローチャートである。
【図４】本発明の第１原理による第２実施例である電子ビーム露光方法のフローチャートである。
【図５】本発明の第２の原理による第１実施例である電子ビーム露光装置の構成図である。
【図６】図５の電子ビーム露光装置による偏向効率補正係数及びオフセットずれ量の獲得方法を示すフローチャートである。
【図７】（Ａ）は図６の処理に於て偏向効率補正係数測定のために用いられるチップを示す図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は偏向効率補正係数測定に用いられる基準マークの一例を示す図である。
【図８】図５の電子ビーム露光装置による試料位置合わせ処理及び試料露光処理を示すフローチャートである。
【図９】（Ａ）及び（Ｂ）は、図５の電子ビーム露光装置に於ける電子ビームの焦点合わせを説明するための説明図である。
【図１０】本発明の第２の原理による第２実施例である電子ビーム露光装置の構成図である。
【図１１】本発明の第３の原理に従って露光処理を行うための一般的な電子ビーム露光装置の構成図である。
【図１２】本発明の第３の原理による第１実施例の構成図である。
【図１３】本発明の第３の原理による第２実施例であり、図１２の係数記憶部の構成図である。
【図１４】図１２の係数記憶部をデュアルポートメモリで実現した例の構成図である。
【図１５】本発明の第３の原理における補正係数の書き換えを説明するための説明図である。
【図１６】本発明の第３の原理による第３実施例の構成図である。
【図１７】本発明の第３の原理による第３実施例の変形例の構成図である。
【図１８】図１７の係数設定パターン記憶部に記憶される情報の一例を示す図である。
【図１９】（Ａ）は図１７の変形例をデュアルポートメモリで実現した例の構成図であり、（Ｂ）は（Ａ）のデュアルポートメモリに格納された補正係数の例を示す図である。
【図２０】（Ａ）は、従来の電子ビーム露光装置に於ける位置検出マーク検出部分の構成図であり、（Ｂ）は位置検出マークから反射された反射電子波形の例を示す図である。
【図２１】従来の電子ビーム露光装置に於ける位置検出マークの位置と反射電子波形の歪みとの関連を示す説明図である。
【図２２】従来の電子ビーム露光装置に於いて、ウエハに焦点合わせを行う際に用いられる光学系の構成図である。
【図２３】従来の電子ビーム露光装置でパターンを露光する際のウエハ上のエリア、セル、サブフィールド、及びフレームの関係を示す図である。
【符号の説明】
１０ 電子ビーム露光装置
１１ 電子ビーム発生器
１２ 偏向器
１３ 反射電子検出器
１４ 反射電子検出器
１５ 加算器
１６ 信号解析部
１７ ＸＹステージ
１８ 試料ホルダー
１９ 参照用チップ
１９Ａ 参照用チップ
２０ 試料
２１ コントラスト検出型マーク
２１Ａ コントラスト検出型マーク
２２ 位置合わせマーク
２３ 基盤
２３Ａ 基盤
２４ 重金属
２４Ａ 重金属薄膜
３０ 電子ビーム露光装置
３１ 投影レンズ
３２ フォーカスコイル
３３ 試料
３４ 基準マーク
３５ 試料ホルダー
３６ チップ
３７ マーク
４１ レジスト
４２ チップ
４３ 段差マーク
５１ 光センサ
５２ 高さ検出器
１１０ 露光コラム部
１１１ カソード電極
１１２ グリッド電極
１１３ アノード
１１４ 電子ビーム発生原
１１５ 第１のスリット
１１６ 第１電子レンズ
１１７ スリットデフレクタ
１１８ 第２のレンズ
１１９ 第３のレンズ
１２０ 透過マスク
１２１ 第１の偏向器
１２２ 第２の偏向器
１２３ 第３の偏向器
１２４ 第４の偏向器
１２５ ブランキング
１２６ 第４のレンズ
１２７ アパーチャ
１２８ リフォーカスコイル
１２９ 第５のレンズ
１３０ ダイナミックフォーカスコイル
１３１ ダイナミックスティグコイル
１３２ 第６の対物レンズ
１３３ 主偏向器
１３４ 復偏向器
１３５ ステージ
１５０ 制御部
１５１ 記憶媒体
１５２ ＣＰＵ
１５３ データ管理部
１５４ バッファメモリ
１５５ 副偏向器用偏向量設定部
１５６ パターン制御部
１５７ パターン補正部
１５８ クロック設定部
１５９ 露光管理部
１６０ マスクステージ制御部
１６１ 主偏向器用偏向量設定部
１６２ ステージ制御部
１６３ レーザー干渉計
１６４ モータ
１６５ ブランキング制御部
１６６ ＤＡＣ／ＡＭＰ
１６７ ＤＡＣ／ＡＭＰ
１６８ ＡＭＰ
１６９ ＤＡＣ／ＡＭＰ
１７０ ＤＡＣ／ＡＭＰ
１７１ ＤＡＣ／ＡＭＰ
２０１ 位置合わせ情報測定部
２０２ 高さ情報測定部
２０３ データ記憶部
２０４ 第１の係数演算部
２０５ 第２の係数演算部
２０６ 第１の係数記憶部
２０７ 第２の係数記憶部
２０８ 第１の補正演算部
２０９ 第２の補正演算部
２１０ インバータ
２１１ 列分係数記憶部
２１２ 列分係数記憶部
２２０ デュアルポートメモリ
２２１ 係数演算部
２２２ 補正演算部
２２３ インバータ
２３０ 露光制御部
２３０Ａ 露光制御部
２３１ 補正演算部
２３１Ａ 補正演算部
２３２ 係数記憶部
２３３ 係数設定パターン記憶部
２５１ デュアルポートメモリ
２５２ デュアルポートメモリ
２５３ インバータ
２５４ デコーダ
２５５ 係数更新パターンレジスタ
２５６ デコーダ
２５７ インバータ
２５８ インバータ
３００ 反射電子検出器
３０１ 反射電子検出器
３０２ 加算器
３０３ 信号解析装置
３０４ 制御用計算機
３０５ 参照用チップ
３０６ 位置検出マーク
３１０ 光学系
３１１ 光源
３１２ 光検出器
【発明の属する技術分野】
【０００２】
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。
【従来の技術】
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
図２０（Ａ）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２０（Ａ）に示されるように、試料上に段差として形成されたマー３０６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３００及び３０１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３０２によって加算する。加算後の信号波形を解析対象の反射電子波形として、偏向器の走査と同期させて測定する。図２０（Ａ）に示されるような位置検出マーク３０６を用いて上記処理を行った場合、図２０（Ｂ）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装置３０３で解析して、マーク中心位置を検出する。マークとしては一般に、試料（シリコン）上に段差を形成したものが使われる。
【０００９】
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、比例係数を補正するための偏向効率補正係数や、歪み補正を行うための偏向器の歪みマップを取得することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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。これは、様々な位置に於てマーク位置検出を行う場合、マークと反射電子検出器との相対的な位置関係が変化することに起因する。
【００１２】
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、マークの段差側壁から検出器方向への反射電子の出射角が異なることになる。例えば、図２１（Ａ）に示すような反射電子検出器とマークとの位置関係で反射電子波形を測定すると、図２１（Ｂ）に示すような信号波形が得られる。この図に示されるように、２つの反射電子検出器の中心位置にあるマークに対しては，対称で歪みのない反射信号波形が得られる。しかしながら、中心からずれた位置にあるマークを測定した場合には、左右の反射電子検出器に対するマークからの反射電子の出射角が異なるために、非対称に歪んだ波形が得られてしまう。
【００１３】
更に、上述のマーク位置検出誤差の問題点に加えて、従来の電子ビーム露光装置に於ては電子ビームのフォーカス合わせに関する問題点が存在する。まず、従来の電子ビーム露光装置に於けるフォーカス合わせ方法を図２２に示す。図２２に示されるように、ウエハと電子レンズとの間には、レジストが感光しない波長の光を用いる光学系３１０が設けられる。光学系３１０は、光源３１１と光検出器３１２を含む。ウエハに対する電子ビーム露光時に、光源３１１は光をウエハに照射し、光検出器３１２はウエハからの反射光を測定して露光面の高さを測定する。測定された露光面高さに基づいて、電子レンズの焦点距離を変化させる。
【００１４】
このような従来の電子ビーム露光装置に於ては、ａ）投影レンズの焦点距離を変更する際に電子ビームの偏向軌道に影響を与え、ウエハー面上のビーム照射位置にずれが生じる；
ｂ）デバイスの微細化により露光下地表面の構造が複雑化したことで、露光面に光を照射したときの下地表面からの散乱光の影響が増加し、高さの測定値が多くの誤差を含む；
という問題点が存在する。
【００１５】
上記ａ）の問題に関して、以下に説明する。電子ビーム露光装置に於ては、ウエハ上の光学系の中心軸を原点とした電子ビームの偏向量Ｘ＝（Ｘ，Ｙ）を補正回路に入力し、
Ｘ’＝Ｇｘ・Ｘ＋Ｒｘ・Ｙ＋Ｄｘ（Ｘ，Ｙ） （１）
Ｙ’＝Ｒｙ・Ｘ＋Ｇｙ・Ｙ＋Ｄｙ（Ｘ，Ｙ） （２）
として補正された偏向量Ｘ’を得る。ここでＧ＝（Ｇｘ，Ｇｙ）はゲインに関する補正係数、Ｒ＝（Ｒｘ，Ｒｙ）は回転に関する補正係数、そしてＤ＝（Ｄｘ、Ｄｙ）はゲインと回転以外の高次の偏向歪み量である。電子ビーム露光装置に於ては、補正された偏向量Ｘ’に比例する電流を偏向器に加え、ウエハ上の所望の位置Ｘにビームを偏向する。
【００１６】
ここで、上述のように投影レンズの焦点距離を変えた場合には、所望の位置Ｘにビームを偏向することが出来ない。従って、Ｇ、Ｒ、及び歪み量Ｄ（Ｘ）を焦点距離に応じて変化させる必要がある。任意の焦点距離（高さ）ｆにあるウエハ面の任意の位置Ｘに電子ビームを偏向するためには、ある高さにある基準マークを用いて、高さｆ、その高さに於ける補正係数Ｇ、補正係数Ｒ、及び歪み量Ｄ（Ｘ）を測定し、同一の測定を様々な高さに対して行わなければならない。こうして、高さを変数として持つ補正係数Ｇ（ｆ）、補正係数Ｒ（ｆ）、及び歪み量Ｄ（Ｘ，ｆ）が求められる。しかしながらこのような測定を行うことは、ビーム偏向調整に要する時間の増大と補正回路の複雑化とに帰結する。
【００１７】
上記ｂ）の問題に関して、以下に説明する。上述のような光学系を用いて、露光時にリアルタイムに露光面の高さを測定する代わりに、露光するウエハのチップ毎に設けられた基準マークを用いて高さ測定することが出来る。即ち、チップ４隅にある基準マークを用いてチップ毎に高さを測定し、フォーカス合わせと補正とを行うことが出来る。基準マークはチップに関わらず同一かつ既知の構造であるので、この基準マークを用いれば、容易に高さの測定を行うことが出来る。しかしながら、この方法に於ては、露光時毎に４隅にある各基準マークを検出して高さ測定をする必要があり、処理時間の増大につながる。また、リアルタイムに高さを測定する方法と同様に、測定値のばらつきがそのまま焦点ぼけとなる。更には、何らかの原因であるチップ（露光領域）の基準マークの高さを測定できない場合、チップ表面に対して焦点を合わせることが出来ない。
【００１８】
更に、上述のマーク位置検出誤差及び焦点合わせの問題点に加えて、従来の電子ビーム露光装置に於ては、露光パターンの精度に関する問題点が存在する。この問題点を明確にするために、まず、被露光ウェハへの露光方法を図２３に示す。ウェハは２０ｍｍ程度のエリアに分けられ、またウェハ上に露光するＩＣチップパターン等は通常５〜２０ｍｍ程度の大きさである。ＩＣチップが小さい場合は４〜９個のチップをまとめて１エリアとし、大きい場合は１チップを１エリアとする。露光の際は、ウェハ上のゲイン、回転、及び歪み量補正を、このエリア単位で行う。露光データは一般的に、このエリア単位で設定される。
【００１９】
電子ビーム露光装置は、一般に、大面積内で電子ビームを偏向可能な主偏向器と、小面積内で高速に電子ビームを偏向可能な副偏向器を有する。この主偏向器でまず電子ビームを所定の位置に偏向し、次に副偏向器で偏向可能な領域内を描画する。図２３に於てエリアは、この主偏向器で偏向可能な領域であるセルに分割されている。セル領域（以下に於てはセルフィールドと呼ぶ）は、その中心をビーム光学系の中心に合わせたとき、主偏向器で偏向出来る範囲であり通常１〜２ｍｍ程度の大きさである。従ってエリアは、１００程度のセルフィールドで構成される。更に、セルフィールドは、１００μｍ程度の大きさのサブフィールドに分割され、サブフィールド内は副偏向器によってビーム偏向される。
【００２０】
露光前に行う偏向器の補正用データの測定は、このセルフィールド内で行われる。この補正用データに基づいて、ステージ移動座標系に対する主偏向器の座標の補正係数の決定や、副偏向器の座標の補正係数及び歪み量の決定が行われる。通常、主偏向器の補正係数はエリア毎に設定され、副偏向器の補正係数はセル毎に設定される。
【００２１】
露光を行う際は、セルフィールドを列上にならべた領域であるフレームという概念が用いられる。フレームの幅はセルフィールドの幅と同一であるので、フレーム幅の範囲内は主偏向器によって電子ビームを偏向できる。フレーム長さ方向への露光を行うために、ウェハはステージによってフレーム長さ方向に連続移動される。つまり、フレームの幅方向には、主偏向器で偏向して電子ビームを位置決めし副偏向器で露光をする。フレームの長さ方向に露光をするためにウェハがステージによって連続移動され、一つのフレームへの露光終了後、ステージ移動はＵターンして逆方向へウェハを移動させる。
【００２２】
一般に、露光パターンの精度は、露光パターンの１０％以内である必要がある。例えば、０．１５μｍパターン露光時は、０．０１５μｍ以下の精度が要求される。この精度を達成するためには、上記のビーム補正を厳密に実施する必要がある。また、ウェハ露光中に於ける偏向器の熱的ドリフトの影響があるので、露光開始前に取得した主・副偏向器の補正係数を露光途中に変更することが必要になる。
【００２３】
従って、高い精度を達成するためには、補正係数の変更はセル単位やそれ以下の単位で行うことが望ましい。補正演算回路に設定された補正係数の書換えは、セルとセルの間やサブフィールド間など、露光が中断されている間に行われる。しかしながら、書き換えには時間を必要とするので、頻繁に書換えをおこなうと非露光時間が多くなりスループットが低下してしまう。
【００２４】
この問題解決のために、ウェハ露光開始前の補正データ取得から露光開始までの時間で、全ての補正係数を演算して補正演算回路に転送することが考えられる。しかしながら、例えばセル単位で４０係数を求めるとすると、６インチウェハの場合で約４０００点の位置について４０係数を求めることになり、１〜５秒程度の時間を必要とする。またデータ転送も同等程度の時間を必要とする。更には、補正係数を設定するための大容量の記憶手段が、補正演算回路に於て必要になる。また、露光途中で補正係数を書き換える場合には、補正データの再収集後に使用する全ての補正係数を書き換える必要がある。
【００２５】
以上に述べたように、従来の電子ビーム露光装置に於ては、マーク位置検出誤差と、焦点合わせと、露光パターン精度向上のための補正係数設定とに関する問題点が存在する。これらの問題点が複合されて、生成された露光パターンに於ける欠陥につながる、或いは露光パターンに於ける欠陥を避けるためには、調整及び露光に要する時間の増大や装置の複雑化を招くことになる。
【００２６】
従って、本発明の一般的な目的は、電子ビーム露光装置に於て、正確な露光パターンを高い生産性で生成できる方法及び電子ビーム露光装置を提供することである。
【００２７】
本発明の別の目的は、電子ビーム露光装置に於けるビーム補正及び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。本発明の更なる目的は、電子ビーム露光装置に於ける電子ビームの焦点合わせに於て、短時間のビーム偏向調整によって、高精度の電子ビーム焦点合わせと高精度の電子ビーム照射位置設定を可能と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。
【００２８】
本発明のまた更なる目的は、電子ビーム露光装置に於ける露光パターン精度向上のための補正係数設定に於て、露光処理時間を犠牲にすることなく、細かい範囲で設定された補正係数を用いる方法及び電子ビーム露光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
請求項１の発明に於ては、偏向器で電子ビームを偏向して該電子ビームを試料に照射し露光する電子ビーム露光装置に於ける露光方法は、ａ）高さの異なる複数の第１のマークを配置し、ｂ）該偏向器の上段に設けられたフォーカスコイルを用いて該第１のマークの各々に該電子ビームの焦点を合わせ、ｃ）該第１のマークの各々に対する焦点距離を求め、ｄ）該第１のマークの各々に対して偏向効率補正係数を求め、ｅ）該偏向効率補正係数を該焦点距離の一次関数として近似して任意の焦点距離に対する該偏向効率補正係数を求め、ｆ）第２のマークを前記電子ビームの光学系の中心に配置し、ｇ）前記フォーカスコイルを用いて該第２のマークに該電子ビームの焦点を合わせることによって該第２のマークの第１の位置及び該第２のマークに対する第１の焦点距離を求め、ｈ）該焦点距離とは異なった少なくとも一つの第２の焦点距離に該フォーカスコイルを設定して、該第２のマークの少なくとも一つの第２の位置を求め、ｉ）該第１の位置、該第２の位置、該第１の 焦点距離、及び該第２の焦点距離に基づいて、該電子ビームのオフセットずれ量を焦点距離の一次関数として近似して任意の焦点距離に対する該オフセットずれ量を求め、ｊ）前記フォーカスコイルを用いて前記試料上に設けられた複数の基準マークに前記電子ビームの焦点を合わせることによって該基準マークに対する基準焦点距離を求め、ｋ）該基準マークの座標値の関数として該基準焦点距離を最小２乗近似することによって任意の試料上の位置に対する露光焦点距離を求め、ｌ）該露光焦点距離、該露光焦点距離に対する前記偏向効率補正係数、該露光焦点距離に対する前記オフセットずれ量を用いることにより、該試料の位置合わせ及び該試料の露光を行う各段階を含む。
【００３０】
上記発明によれば、測定された偏向効率補正係数を焦点距離の一次関数として近似するので、偏向効率補正係数を焦点距離の関数として容易に求めることが出来る。
【００３１】
上記発明によれば、測定されたオフセットずれ量を焦点距離の一次関数として近似するので、オフセットずれ量を焦点距離の関数として容易に求めることが出来る。
【００３２】
上記発明によれば、試料表面の高さを位置座標の関数として近似して焦点距離を求め、焦点距離に対して補正された偏向補正係数及びオフセットずれ量を用いて試料の位置合わせ及び露光を行う。従って、校正のための測定に多くの手間と時間をかけることなく、正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００３３】
請求項２の発明に於ては、請求項１記載の発明に於て、前記段階ｊ）は、ｊ１）前記試料上に設けられた複数の基準マークの高さを光学的方法によって求め、ｊ２）該基準マークに対する前記フォーカスコイルの焦点距離である前記基準焦点距離を該基準マークの該高さに基づいて求める各段階を含む。
【００３４】
上記発明によれば、焦点合わせをすることが出来ない基準マークに対しても、光学的測定法によって試料表面の高さを測定することが出来る。従って、任意の基準マークを有する試料に対して、正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００３５】
請求項３の発明に於ては、請求項２記載の発明に於て、前記段階ｊ２）は、前記フォーカスコイルを用いて前記基準マークの少なくとも一つに前記電子ビームの焦点を合わせることによって該基準マークの該少なくとも一つに対する焦点距離を求め、該基準マークの該少なくとも一つに対する該焦点距離と、該基準マークの該少なくとも一つに対して前記光学的方法によって求められた前記高さとの差分を求め、該基準マークの該高さと該差分とに基づいて前記基準焦点距離を求める各段階を含む。
【００３６】
上記発明によれば、焦点合わせをすることが出来ない基準マークに対しても、光学的測定法によって試料表面の高さを測定することが出来る。従って、任意の基準マークを有する試料に対して、正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００３７】
請求項４の発明に於ては、偏向器で電子ビームを偏向して該電子ビームを試料に照射し露光する電子ビーム露光装置は、該偏向器の上段に設けられたフォーカスコイルと、高さの異なる複数の第１のマークを配置する手段と、該偏向器の上段に設けられたフォーカスコイルを用いて該第１のマークの各々に該電子ビームの焦点を合わせる手段と、該第１のマークの各々に対する焦点距離を求める手段と、該第１のマークの各々に対して偏向効率補正係数を求める手段と、該偏向効率補正係数を該焦点距離の一次関数として近似して任意の焦点距離に対する該偏向効率補正係数を求める手段と、第２のマークを前記電子ビームの光学系の中心に配置する手段と、前記フォーカスコイルを用いて該第２のマークに該電子ビームの焦点を合わせることによって該第２のマークの第１の位置及び該第２のマークに対する第１の焦点距離を求める手段と、該焦点距離とは異なった少なくとも一つの第 ２の焦点距離に該フォーカスコイルを設定して、該第２のマークの少なくとも一つの第２の位置を求める手段と、該第１の位置、該第２の位置、該第１の焦点距離、及び該第２の焦点距離に基づいて、該電子ビームのオフセットずれ量を焦点距離の一次関数として近似して任意の焦点距離に対する該オフセットずれ量を求める手段と、前記フォーカスコイルを用いて前記試料上に設けられた複数の基準マークに前記電子ビームの焦点を合わせることによって該基準マークに対する基準焦点距離を求める基準焦点距離獲得手段と該基準マークの座標値の関数として該基準焦点距離を最小２乗近似することによって任意の試料上の位置に対する露光焦点距離を求める手段と、該露光焦点距離、該露光焦点距離に対する前記偏向効率補正係数、該露光焦点距離に対する前記オフセットずれ量を用いることにより、該試料の位置合わせ及び該試料の露光を行う手段を含む。
【００３８】
上記発明によれば、測定された偏向効率補正係数を焦点距離の一次関数として近似するので、偏向効率補正係数を焦点距離の関数として容易に求めることが出来る。
【００３９】
上記発明によれば、測定されたオフセットずれ量を焦点距離の一次関数として近似するので、オフセットずれ量を焦点距離の関数として容易に求めることが出来る。
【００４０】
上記発明によれば、試料表面の高さを位置座標の関数として近似して焦点距離を求め、焦点距離に対して補正された偏向補正係数及びオフセットずれ量を用いて試料の位置合わせ及び露光を行う。従って、校正のための測定に多くの手間と時間をかけることなく、正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００４１】
請求項５の発明に於ては、請求項４記載の発明に於て、前記基準焦点距離獲得手段は、前記試料上に設けられた複数の基準マークの高さを光学的方法によって求める手段と、該基準マークに対する前記フォーカスコイルの焦点距離である前記基準焦点距離を該基準マークの該高さに基づいて求める高さ変換手段を含む。
【００４２】
上記発明によれば、焦点合わせをすることが出来ない基準マークに対しても、光学的測定法によって試料表面の高さを測定することが出来る。従って、任意の基準マークを有する試料に対して、正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００４３】
請求項６の発明に於ては、請求項５記載の発明に於て、前記高さ変換手段は、前記フォーカスコイルを用いて前記基準マークの少なくとも一つに前記電子ビームの焦点を合わせることによって該基準マークの該少なくとも一つに対する焦点距離を求める手段と、該基準マークの該少なくとも一つに対する該焦点距離と、該基準マークの該少なくとも一つに対して前記光学的方法によって求められた前記高さとの差分を求める手段と、該基準マークの該高さと該差分とに基づいて前記基準焦点距離を求める手段を含む。
【００４４】
上記発明によれば、焦点合わせをすることが出来ない基準マークに対しても、光学的測定法によって試料表面の高さを測定することが出来る。従って、任意の基準マークを有する試料に対して、正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００４５】
請求項７の発明に於ては、請求項１記載の発明に於て、前記第１のマークは、前記電子ビームを反射する反射電子量が異なる２つの異なった物質より形成される。上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。
【００４６】
請求項８の発明に於ては、請求項７記載の発明に於て、前記第１のマークは、電子反射率の低い基盤上に重金属の薄膜をパターニングして形成される。上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。
【００４７】
請求項９の発明に於ては、請求項８記載の発明に於て、前記第１のマークは、金、タンタル、及びタングステンのいずれか一つの薄膜をシリコン基盤上にパターニングして形成される。上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。
【００４８】
請求項１０の発明に於ては、請求項７記載の発明に於て、前記第１のマークは、電子反射率の低い基盤に重金属を埋め込んで該基盤及び該重金属が同一の平坦な表面を有する構造である。上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。
【００４９】
請求項１１の発明に於ては、請求項１０記載の発明に於て、前記第１のマークは、金、タンタル、及びタングステンのいずれか一つの重金属をシリコン基盤に埋め込んで該シリコン基盤及び該重金属が同一の平坦な表面を有する構造である。
【００５０】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項１２の発明に於ては、請求項１０又は１１記載の発明に於て、前記第１のマークは、電子反射率の低い基盤に重金属を埋め込んで該基盤と該重金属の表面をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing ）法により平坦化することによって形成される。
【００５１】
上記発明によれば、高精度の表面平坦度を有したコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項１３の発明に於ては、請求項４記載の発明に於て、前記第１のマークは、前記電子ビームを反射する反射電子量が異なる２つの異なった物質より形成された構造であることを特徴とする。
【００５２】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項１４の発明に於ては、請求項１３記載の発明に於て、前記第１のマークは、電子反射率の低い基盤上に重金属の薄膜をパターニングした構造である。
【００５３】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項１５の発明に於ては、請求項１４記載の発明に於て、前記第１のマークは、金、タンタル、及びタングステンのいずれか一つの薄膜をシリコン基盤上にパターニングした構造である。
【００５４】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項１６の発明に於ては、請求項１３記載の発明に於て、前記第１のマークは、電子反射率の低い基盤に重金属を埋め込んで該基盤及び該重金属が同一の平坦な表面を有する構造である。
【００５５】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項１７の発明に於ては、請求項１６記載の発明に於て、前記第１のマークは、金、タンタル、及びタングステンのいずれか一つの重金属をシリコン基盤に埋め込んで該シリコン基盤及び該重金属が同一の平坦な表面を有する構造である。
【００５６】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項１８の発明に於ては、請求項１６又は１７記載の発明に於て、前記第１のマークは、電子反射率の低い基盤に重金属を埋め込んで該基盤と該重金属の表面をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing ）法により平坦化することによって形成される。
【００５７】
上記発明によれば、高精度の表面平坦度を有したコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項１９の発明に於ては、偏向器で電子ビームを偏向して該電子ビームを試料に照射し露光する電子ビーム露光装置に於ける露光方法は、ａ）電子反射率の低い基盤に重金属を埋め込んで該基盤及び該重金属が同一の平坦な表面を有する位置検出マークを所定位置に配置し、ｂ）該電子ビームで該位置検出マークの位置を検出し、ｃ）前記位置検出マークの検出された前記位置に基づいて、前記偏向器の歪み補正を行うための偏向歪みマップ及び該偏向器の比例係数補正を行うための偏向効率補正係数を取得して、前記電子ビームの偏向量を校正する段階を含む。
【００５８】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。
【００５９】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、誤差のない変更歪みマップ及び偏向効率補正係数を獲得することが出来る。請求項２０の発明に於ては、請求項１９記載の発明に於て、前記試料をステージ移動して該試料上に形成された少なくとも一つの位置合わせマークを所定の位置に配置し、前記電子ビームで該位置合わせマークの位置を検出し、該位置合わせマークの検出された該位置を参照して校正された該電子ビームで該試料を露光する各段階を更に含む。
【００６０】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いて電子ビームを校正した後に試料を露光するので、正確な露光パターンを生成できる。請求項２１の発明に於ては、請求項１９記載の発明に於て、前記位置検出マークの検出された前記位置に基づいて、前記偏向器の歪み補正を行うための偏向歪みマップを取得して前記電子ビームの偏向量を校正する段階を含む。
【００６１】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、誤差のない変更歪みマップを獲得することが出来る。請求項２２の発明に於ては、請求項２１記載の発明に於て、前記試料をステージ移動して該試料上に形成された少なくとも一つの位置合わせマークを所定の位置に配置し、前記電子ビームで該位置合わせマークの位置を検出し、該位置合わせマークを用いて前記偏向器の比例係数補正を行うための偏向効率補正係数を取得し、該偏向効率補正係数に所定の測定ずれ量を加算して真の偏向効率補正係数を取得して該電子ビームの偏向量を校正し、該位置合わせマークの検出された該位置を参照して校正された該電子ビームで該試料を露光する各段階を更に含む。
【００６２】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いて電子ビームの歪み量を校正し、更に試料上の位置合わせマークから求めた偏向効率補正係数から測定誤差を取り除いて電子ビームの偏向効率を補正する。従って、試料上に正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００６３】
請求項２３の発明に於ては、請求項２１記載の発明に於て、前記試料をステージ移動して該試料上に形成された少なくとも一つの位置合わせマークを所定の位置に配置し、前記電子ビームで該位置合わせマークの位置を検出し、該試料上に形成されたビーム調整用マークを用いて前記偏向器の比例係数補正を行うための偏向効率補正係数を取得し、該偏向効率補正係数に所定の測定ずれ量を加算して真の偏向効率補正係数を取得して該電子ビームの偏向量を校正し、該位置合わせマークの検出された該位置を参照して校正された該電子ビームで該試料を露光する各段階を更に含む。
【００６４】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いて電子ビームの歪み量を校正し、更に試料上のビーム調整用マークから求めた偏向効率補正係数から測定誤差を取り除いて電子ビームの偏向効率を補正する。従って、試料上に正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００６５】
請求項２４の発明に於ては、請求項１９記載の発明に於て、前記位置検出マークは、金、タンタル、及びタングステンのいずれか一つの重金属をシリコン基盤に埋め込んで該シリコン基盤及び該重金属が同一の平坦な表面を有する構造である。
【００６６】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項２５の発明に於ては、請求項１９又は２４記載の発明に於て、前記位置検出マークは、電子反射率の低い基盤に重金属を埋め込んで該基盤と該重金属の表面をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing ）法により平坦化することによって形成される。
【００６７】
上記発明によれば、高精度の表面平坦度を有したコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項２６の発明に於ては、請求項２０、２２、２３いずれか一項記載の発明に於て、前記位置合わせマークが配置された前記所定の位置は、電子ビーム光学系の中心軸上である。
【００６８】
上記発明によれば、電子ビーム光学系の中心軸上で位置合わせマークを検出するので、位置合わせマークの検出位置に誤差が含まれない。請求項２７の発明に於ては、偏向器で電子ビームを偏向して該電子ビームを試料に照射し露光する電子ビーム露光装置は、該試料を搭載して移動するための試料ステージと、電子反射率の低い基盤に重金属が埋め込まれ該基盤及び該重金属が同一の平坦な表面を有した構造であって該試料ステージ上に設けられた位置検出マークと、前記試料ステージを移動して前記位置検出マークを所定位置に配置する第１の手段と、前記電子ビームで該位置検出マークの位置を検出する第２の手段と、該位置検出マークの検出された該位置に基づいて、前記偏向器の歪み補正を行うための偏向歪みマップ及び該偏向器の比例係数補正を行うための偏向効率補正係数を取得して、該電子ビームの偏向量を校正する第３の手段を含む。
【００６９】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。
【００７０】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、誤差のない変更歪みマップ及び偏向効率補正係数を獲得することが出来る。請求項２８の発明に於ては、請求項２７記載の発明に於て、前記試料を前記試料ステージにより移動して該試料上に形成された少なくとも一つの位置合わせマークを所定の位置に配置する手段と、前記電子ビームで該位置合わせマークの位置を検出する手段と、該位置合わせマークの検出された該位置を参照して校正された該電子ビームで該試料を露光する手段を更に含む。
【００７１】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いて電子ビームを校正した後に試料を露光するので、正確な露光パターンを生成できる。請求項２９の発明に於ては、請求項２７記載の発明に於て、前記試料ステージを移動して前記位置検出マークを所定位置に配置する第１の手段と、前記電子ビームで該位置検出マークの位置を検出する第２の手段と、該位置検出マークの検出された該位置に基づいて、前記偏向器の歪み補正を行うための偏向歪みマップを取得して該電子ビームの偏向量を校正する第３の手段を更に含む。
【００７２】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、誤差のない変更歪みマップを獲得することが出来る。請求項３０の発明に於ては、請求項２９記載の発明に於て、前記試料を前記試料ステージにより移動して該試料上に形成された少なくとも一つの位置合わせマークを所定の位置に配置する手段と、前記電子ビームで該位置合わせマークの位置を検出する手段と、該位置合わせマークを用いて前記偏向器の比例係数補正を行うための偏向効率補正係数を取得する手段と、該偏向効率補正係数に所定の測定ずれ量を加算して真の偏向効率補正係数を取得して該電子ビームの偏向量を校正する手段と、該位置合わせマークの検出された該位置を参照して校正された該電子ビームで該試料を露光する手段を更に含む。
【００７３】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いて電子ビームの歪み量を校正し、更に試料上の位置合わせマークから求めた偏向効率補正係数から測定誤差を取り除いて電子ビームの偏向効率を補正する。従って、試料上に正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００７４】
請求項３１の発明に於ては、請求項２９記載の発明に於て、前記試料を前記試料ステージにより移動して該試料上に形成された少なくとも一つの位置合わせマークを所定の位置に配置する手段と、前記電子ビームで該位置合わせマークの位置を検出する手段と、該試料上に形成されたビーム調整用マークを用いて前記偏向器の比例係数補正を行うための偏向効率補正係数を取得する手段と、該偏向効率補正係数に所定の測定ずれ量を加算して真の偏向効率補正係数を取得して該電子ビームの偏向量を校正する手段と、該位置合わせマークの検出された該位置を参照して校正された該電子ビームで該試料を露光する手段を更に含む。
【００７５】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いて電子ビームの歪み量を校正し、更に試料上のビーム調整用マークから求めた偏向効率補正係数から測定誤差を取り除いて電子ビームの偏向効率を補正する。従って、試料上に正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００７６】
請求項３２の発明に於ては、請求項２７記載の発明に於て、前記位置検出マークは、金、タンタル、及びタングステンのいずれか一つの重金属がシリコン基盤に埋め込まれ該シリコン基盤及び該重金属が同一の平坦な表面を有した構造である。
【００７７】
上記発明によれば、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項３３の発明に於ては、請求項２７又は３２記載の発明に於て、前記位置検出マークは、電子反射率の低い基盤に重金属が埋め込まれ該基盤と該重金属の表面がＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing ）法により平坦化された構造である。
【００７８】
上記発明によれば、高精度の表面平坦度を有したコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項３４の発明に於ては、請求項２８、３０、３１いずれか一項記載の発明に於て、前記位置合わせマークが配置された前記所定の位置は、電子ビーム光学系の中心軸上である。
【００７９】
上記発明によれば、電子ビーム光学系の中心軸上で位置合わせマークを検出するので、位置合わせマークの検出位置に誤差が含まれない。請求項３５の発明に於ては、偏向器により電子ビームを偏向して試料を露光する際に、ステージにより該試料を連続的に移動させることによって該試料上に定義された複数のフレームの各々を順次露光する電子ビーム露光装置は、該試料に正確に該電子ビームを露光するための該偏向器の補正に関する情報を露光開始前に取得する取得手段と、該情報を格納するデータ記憶手段と、該データ記憶手段に格納された該情報に基づいて該複数のフレームの第１番目のフレームに対する該補正に関する補正係数を露光開始前に計算し、該複数のフレームの一つのフレームを露光している間に次のフレームに対する該補正係数を該データ記憶手段に格納された該情報に基づいて計算する係数演算手段と、該補正係数を格納する係数記憶手段と、該複数のフレームの一つのフレームを露光する際に、該一つのフレームの直前のフレームを露光中に該係数記憶手段に格納された該補正係数を用いて該補正を行う補正演算手段とを含み、前記係数記憶手段は、前記複数のフレームの２フレーム分の前記補正係数を格納することを特徴とする。
【００８０】
上記発明によれば、Ｎ番目のフレームを露光している間に、Ｎ＋１番目のフレームに対する補正係数を計算する。従って、露光処理と補正係数演算処理を平行して行うことが可能となり、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００８１】
上記発明によれば、補正係数は２フレーム分だけ記憶すればよいので、記憶容量の増大を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００８２】
請求項３６の発明に於ては、請求項３５記載の発明に於て、前記係数記憶手段に対して１フレーム分に相当する前記補正係数を読み出す間は次の１フレーム分に相当する該補正係数を書き込む手段を更に含む。上記発明によれば、補正係数の書き込み読み出しを平行に円滑に行うことが出来るので、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００８３】
請求項３７の発明に於ては、請求項３６記載の発明に於て、前記係数記憶手段は、バッファメモリ、ＦＩＦＯメモリ、デュアルポートメモリ、及びこれらの組み合わせのいずれか一つを含む。上記発明によれば、補正係数の書き込み読み出しを平行に円滑に行うことが出来るので、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００８４】
請求項３８の発明に於ては、請求項３６記載の発明に於て、前記係数記憶手段はデュアルポートメモリを含み、該デュアルポートメモリのアドレスの最上位ビットは前記複数のフレーム毎に反転するフレーム制御フラグに設定され、該デュアルポートメモリの記憶領域の半分は該複数のフレームの一つのフレームに対する前記補正係数を記憶する領域であり、他方の半分は該一つのフレームの次のフレームに対する該補正係数を記憶する領域である。
【００８５】
上記発明によれば、補正係数の書き込み読み出しを平行に円滑に行うことが出来るので、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。請求項３９の発明に於ては、請求項３５乃至３８いずれか一項記載の発明に於て、露光処理を制御しながら該複数のフレーム内の露光位置を監視して、該露光位置に基づいたタイミング情報を前記補正演算手段に供給する露光制御手段を更に含み、該補正演算手段は該露光処理中に変更が必要な前記補正係数のみを該タイミング情報に基づいて前記係数記憶手段から読みだす。
【００８６】
上記発明によれば、あるフレームを露光中に変更する必要のない補正係数は変更しないことにより、効率的な偏向器の補正が可能となる。従って、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００８７】
請求項４０の発明に於ては、請求項３９記載の発明に於て、前記試料の露光に際して使用する前記補正係数の設定パターンを記憶し、前記露光制御手段からの前記タイミング信号に基づいて該設定パターンを前記補正演算手段に供給する係数設定パターン記憶手段を更に含み、該補正演算手段は該露光処理中に変更が必要な前記補正係数のみを該設定パターンに基づいて前記係数記憶手段から読みだす。
【００８８】
上記発明によれば、あるフレームを露光中に変更する必要のない補正係数は変更しないことにより、効率的な偏向器の補正が可能となる。従って、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００８９】
請求項４１の発明に於ては、請求項４０記載の発明に於て、前記係数設定パターン記憶手段は、バッファメモリ、ＦＩＦＯメモリ、デュアルポートメモリ、及びこれらの組み合わせのいずれか一つを含む。上記発明によれば、あるフレームを露光中に変更する必要のない補正係数は変更しないことにより、効率的な偏向器の補正が可能となる。従って、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００９０】
請求項４２の発明に於ては、請求項３９記載の発明に於て、前記係数記憶手段に格納された前記補正係数のうちで更新の必要のない補正係数に関する情報を格納する係数更新パターン記憶手段を更に含み、前記補正演算手段は前記露光処理中に変更が必要な該補正係数のみを該係数更新パターン記憶手段に格納された該情報に基づいて該係数記憶手段から読みだす。
【００９１】
上記発明によれば、あるフレームを露光中に変更する必要のない補正係数は変更しないことにより、効率的な偏向器の補正が可能となる。従って、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００９２】
請求項４３の発明に於ては、請求項３５乃至４２いずれか一項記載の発明に於て、前記偏向器は前記電子ビームを大面積の領域内で偏向する主偏向器と小面積の領域内で偏向する副偏向器とを含み、前記係数演算手段は該主偏向器に対する第１の係数演算手段と該副偏向器に対する第２の係数演算手段とを含み、前記係数記憶手段は該主偏向器に対する第１の係数記憶手段と該副偏向器に対する第２の係数記憶手段とを含み、前記補正演算手段は該主偏向器に対する第１の補正演算手段と該副偏向器に対する第２の補正演算手段とを含む。
【００９３】
上記発明によれば、主偏向器と副偏向器とに対して、露光時間の増大を招くことなく精密な補正を行うことが出来る。請求項４４の発明に於ては、電子ビームを大面積の領域内で偏向する主偏向器と小面積の領域内で偏向する副偏向器とを有する電子ビーム露光装置において、該副偏向器の偏向領域に対応するサブフィールドと、１個以上の該サブフィールドからなり該主偏向器の偏向領域に対応するセルフィールドと、１個以上の該セルフィールドからなるエリアに試料上の露光領域を分類し、各々が連続した該セルフィールドの列である複数のフレームをステージにより該試料を連続的に移動させることによって順次露光する露光方法は、ａ）該試料に正確に該電子ビームを露光するための該主偏向器及び該副偏向器の補正に関する情報を露光開始前に取得し、ｂ）該情報に基づいて該複数のフレームの第１番目のフレームに対する該補正に関する補正係数を露光開始前に計算し、ｃ）該複数のフレームの一つのフレームを露光している間に次のフレームに対する該補正係数を該情報に基づいて計算し、ｄ）該複数のフレームの一つのフレームを露光する際に、該一つのフレームの直前のフレームを露光中に計算された該補正係数を用いて該補正を行う各段階を含み、前記段階ｄ）は、ｅ）前記複数のフレームの一つのフレームを露光する間に、前記セルフィールド或いは前記エリアの境界で前記補正係数を変更する段階を更に含む。
【００９４】
上記発明によれば、Ｎ番目のフレームを露光している間に、Ｎ＋１番目のフレームに対する補正係数を計算する。従って、露光処理と補正係数演算処理を平行して行うことが可能となり、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００９５】
上記発明によれば、あるフレームを露光している間に補正係数を変更することが出来るので、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００９６】
請求項４５の発明に於ては、請求項４４記載の発明に於て、前記段階ｅ）は、ｅ１）前記複数のフレームの一つのフレームを露光する際に、該一つのフレーム内の新しいセルフィールド或いは新しいエリアに露光位置が移動するタイミングを管理し、ｅ２）変更する必要のある前記補正係数のみを該タイミングに基づいて変更する各段階を含む。
【００９７】
上記発明によれば、あるフレームを露光中に変更する必要のない補正係数は変更しないことにより、効率的な偏向器の補正が可能となる。従って、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【００９８】
請求項４６の発明に於ては、請求項４５記載の発明に於て、前記段階ｅ２）は、前記補正係数のうちで前記タイミングで変更する必要のある補正係数に関する補正係数変更情報を記憶し、変更する必要のある該補正係数のみを該補正係数変更情報に基づいて変更する各段階を更に含む。
【００９９】
上記発明によれば、あるフレームを露光中に変更する必要のない補正係数は変更しないことにより、効率的な偏向器の補正が可能となる。従って、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０１００】
請求項４７の発明に於ては、請求項４４記載の発明に於て、前記主偏向器及び前記副偏向器の補正に関する前記情報を前記試料の露光中に新たに取得し、新たに計算する前記補正係数に対して新たに取得された該情報を用いる。上記発明によれば、露光中に新たな補正用データが必要になっても、メモリに格納された補正係数を書き換える必要がない。従って、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【発明の実施の形態】
【０１０１】
本発明の第１の原理について以下に説明する。第１の原理は、電子ビーム露光装置に於けるビーム補正及び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に関する。
【０１０２】
本発明の第１の原理は、段差型のマークではなく、重金属のパターンを埋め込み構造にしたマークを用いる。マーク検出の原理として、段差マークを用いた場合には、段差によって一方向に強く反射された反射電子を検出する。従って、段差マークに対する検出器の位置（角度）によって、検出器は非常に強い反射電子に曝される場合もあれば、比較的弱い反射電子強度に曝される場合もある。これによって、マークに対して検出器の配置された角度が異なると、検出器の出力強度だけではなく、波形のプロファイルも異なってしまう。その結果、段差型のマークを用いた場合には、マークに対して反射電子検出器が対称に配置されていないと、検出された反射電子波形が非対称に歪んでしまうことになる。
【０１０３】
本発明の第１の原理による重金属のパターンを埋め込み構造にしたマークに於ては、マーク検出の原理が段差マーク（以降エッジ検出型マークと呼ぶ）のものとは根本的に異なる。第１の原理のマークに於ては、重金属部分の反射電子強度と下地（シリコン）部分の反射電子強度との違いが検出される。つまり第１の原理のマークにおいては、反射電子強度のコントラストを検出しているのである。ここでは、このように反射電子強度の違いを利用したマークのことをコントラスト検出型マークと呼ぶ。
【０１０４】
本発明の第１の原理によれば、コントラスト検出型マークを用いることによって、マーク位置検出に於ける誤差を解消することが出来る。図１は本発明の第１の原理による電子ビーム露光装置の第１実施例を示す図である。
【０１０５】
図１は、コントラスト検出型マークを用いた電子ビーム露光装置１０を示す図である。電子ビーム露光装置１０は、電子ビーム発生器１１、偏向器１２、反射電子検出器１３及び１４、加算器１５、信号解析部１６、ＸＹステージ１７、及び試料ホルダー１８を含む。試料ホルダー１８は、参照用チップ１９及び試料２０を含み、参照用チップ１９及び試料２０は各々、コントラスト検出型マーク２１及び位置合わせマーク２２を含む。
【０１０６】
図２（Ａ）及び（Ｂ）は、参照用チップ１９上に形成されたコントラスト検出型マーク２１の別の例を示す。図２（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、シリコン等の基盤２３上にＡｕ、Ｔａ、及びＷ等の重金属２４をパターニングして埋め込み構造にすることよって、コントラスト検出型マーク２１が形成される。このような構造を有する参照用チップ１９Ａの表面は、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing ）等の方法を用いて約０．１μｍの範囲内で精度高く平坦化することが出来る。ＣＭＰは、化学研磨材を用いて機械研磨を行うものであり、この技術分野では公知の技術であるので説明を省略する。
【０１０７】
図１に示されるように、電子ビーム発生器１１から発射された電子ビームを偏向器１２で偏向し、参照用チップ１９或いは試料２０上に照射する。歪みマップ及び偏向補正係数の取得の際は、参照用チップ１９上のコントラスト検出型マーク２１を含む範囲に対して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１３及び１４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１５によって加算する。加算後の信号波形を解析対象の反射電子波形として、偏向器の走査と同期させて測定する。このようにして得られた反射電子波形を信号解析装置１６で解析して、マーク中心位置を検出する。この際、コントラスト検出型マーク２１は、ＸＹステージ１７によって所定の位置に配置されている。従って、ＸＹステージ１７の座標系を基にして、偏向器１２による電子ビームの位置決め誤差を知ることが出来る。
【０１０８】
以上説明されたマーク位置検出を、コントラスト型マーク２１をＸＹステージ１７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１２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。ＬＳＩプロセスでは、パターニングすべき膜を成膜した直後が露光工程であるため、試料２０上の位置合わせマーク２２の殆どはエッジ検出型マークである。従って、試料の位置合わせに関しては、エッジ検出型の位置合わせマーク２２を電子ビーム光学系の中心に位置させて、マーク位置検出を行う。電子ビーム光学系の中心ではエッジ検出型マークを用いても位置検出誤差は生じないので、これによって試料２０上の下地パターンの位置や回転を正確に知ることが出来る。
【０１０９】
図３は、電子ビーム露光装置１０によって試料２０の露光を行う処理のフローチャートである。ステップＳ１に於て、参照用チップ上のコントラスト検出型マークを用いて偏向歪みマップを取得し、電子ビームを校正する。
【０１１０】
ステップＳ２に於て、試料上のマークをスキャンして、試料上に電子ビームの焦点を結ぶ。ステップＳ３に於て、ＸＹステージにより試料上複数個の位置合わせマークを順次フィールド中央に移動し、マーク位置検出を行う。これによって試料上の下地パターンの位置や回転等を正確に知ることができる。
【０１１１】
ステップＳ４に於て、コントラスト検出型マークを用いて、偏向効率補正係数を取得する。ステップＳ５に於て、試料上へのパターンの露光を行う。以上で処理を終了する。
【０１１２】
なお、長時間露光を行う場合には、ステップＳ４の偏向効率補正係数取得を一定時間毎に行って、偏向効率補正係数を更新してもよい。以上の処理によれば、コントラスト検出型マークで歪みマップ及び偏向効率補正係数を取得するので、電子ビーム偏向器の正確な校正が出来る。更に、フィールド中央、即ち電子ビーム光学系の中心に於て位置合わせマークの位置を検出するので、下地パターンの位置や回転を正確に知ることが出来る。従って、フィールド境界が精度よくつながった露光パターンを生成することが出来る。
【０１１３】
図４は、電子ビーム露光装置１０によって試料２０の露光を行う処理の第２実施例のフローチャートである。第２実施例の処理においては、試料上のエッジ検出型の位置合わせマークを用いて偏向効率補正係数を取得する。エッジ検出型マークによる補正係数のずれ量は、マーク構造が同一であれば同一の装置では再現性がある。従って、予め測定しておいたずれ量を取得された補正係数に加算することによって、正しい補正係数を得ることが出来る。
【０１１４】
ステップＳ１１に於て、参照チップ上のコントラスト検出型マークを用いて偏向歪みマップを取得し、電子ビームを校正する。ステップＳ１２に於て、試料上のマークをスキャンして、試料上に電子ビームの焦点を結ぶ。
【０１１５】
ステップＳ１３に於て、ＸＹステージにより試料上複数個の位置合わせマークを順次フィールド中央に移動し、マーク位置検出を行う。これによって試料上の下地パターンの位置や回転等を正確に知ることができる。ステップＳ１４に於て、試料上の位置合わせマークを用いて偏向効率補正係数を取得する。更に、取得された偏向効率補正係数に、予め測定しておいた補正係数のずれ量を加算して正しい補正係数を得る。
【０１１６】
ステップＳ１５に於て、試料上へのパターンの露光を行う。以上で処理を終了する。なお、長時間露光を行う場合には、ステップＳ１４の偏向効率補正係数取得を一定時間毎に行って、偏向効率補正係数を更新してもよい。
【０１１７】
以上の処理によれば、コントラスト検出型マークを用いることで正確な歪みマップを取得することが出来る。また、試料上の位置合わせマークを用いて偏向効率補正係数を取得して、これに予め測定しておいた補正係数のずれ量を加算することで、正しい補正係数を得ることが出来る。更に、フィールド中央、即ち電子ビーム光学系の中心に於て位置合わせマークの位置を検出するので、下地パターンの位置や回転を正確に知ることが出来る。従って、フィールド境界が精度よくつながった露光パターンを生成することが出来る。
【０１１８】
本発明の第１の原理による第１実施例及び第２実施例によれば、半導体集積回路のパターニングの際に用いるようなエッジ検出型の位置合わせマークを有する下地パターンに対しても、フィールド境界が精度よくつながった露光パターンを生成することが出来る。
【０１１９】
本発明の第２の原理について以下に説明する。第２の原理は、電子ビーム露光装置に於ける電子ビームの焦点合わせに於て、短時間のビーム偏向調整によって、高精度の電子ビーム焦点合わせと高精度の電子ビーム照射位置設定を可能とする方法及び電子ビーム露光装置に関する。
【０１２０】
本発明の第２の原理は、偏向器上段に設置された電子レンズ（フォーカスコイル）で焦点を合わせ、焦点距離に応じて焦点距離に比例する偏向補正係数を用いる。高さの異なるウエハ面に対して偏向軌道を大きく変えずに焦点を合わせるためには、投影レンズではなく、主偏向器及び副偏向器より上段の電子レンズ（フォーカスコイル）で焦点を合わせる必要性がある。このようにして焦点を合わせた場合には、偏向軌道自体は焦点合わせによって変化を受けないが、偏向された電子ビームはウエハ面に対して垂直に入射しない。従って、試料面の高さが異なる場合には同一の偏向軌道でもビームの照射位置が変化することになる。
【０１２１】
この場合、位置ずれ量は高さ変化量と偏向量に比例するので、係数Ｇ及びＲのみを高さｆに比例して変化させればよい。つまり、
Ｇ（ｆ）＝ｇ0 ＋ｇ1 ・ｆ （３）
Ｒ（ｆ）＝ｒ0 ＋ｒ1 ・ｆ （４）
である。なおここで歪み量Ｄ（Ｘ）はｆには依存しない。
【０１２２】
フォーカスコイルの中心軸と電子ビームの軸がずれている場合には、フォーカスコイルの励磁によって電子ビームが偏向を受け、ウエハ面上の偏向フィールドが全体的にずれる。しかしながら、軸ずれが小さい場合には、電子ビームがフォーカスコイルで偏向を受ける角度はフォーカス値に比例する。従って、オフセットずれ量δはフォーカス値に比例していると考えることができ、
δ（ｆ）＝δ0 ＋δ1 ・ｆ （５）
となる。
【０１２３】
本発明の第２の原理によれば、高さに応じた偏向の高次歪み量の測定が不要となり、調整時間などを含めたシステム全体の調整時間が短縮出来る。また露光時の焦点合わせの失敗や焦点ずれによるパターンのボケを大幅に低減できる。図５は本発明の第２の原理による電子ビーム露光装置の第１実施例を示す図である。
【０１２４】
図５の電子ビーム露光装置３０は、電子ビーム発生器１１、偏向器１２、反射電子検出器１３及び１４、加算器１５、信号解析部１６、投影レンズ３１、及びフォーカスコイル３２を含む。図５の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参照され、説明は省略される。電子ビーム発生器１１から発射された電子ビームは、試料３３（ウエハ）上に所定のパターンを露光する。試料３３上には、基準マーク３４が設けられている。
【０１２５】
焦点合わせは、最下段にある投影レンズ３１によってではなく、フォーカスコイル３２によって行われる。フォーカスコイル３２は、図５に示されるように、偏向器１２の電子ビーム偏向場と分離して設けられる。フォーカスコイル３２の励磁電流値を変化させることで、電子ビームの偏向軌道を変えることなく、焦点を試料上に合わせることができる。
【０１２６】
図６は、偏向効率補正係数Ｇ（ｆ）及びＲ（ｆ）並びにオフセットずれ量δ（ｆ）を求めるための処理を示すフローチャートである。ステップＳ２１に於て、高さｆi （ｉ＝１，２，３）にある３点の基準マークＭi （ｉ＝１，２，３）を用いて、フォーカス値（ジャストフォーカス値）ｆi及び補正係数Ｇ（ｆi ）とＲ（ｆi ）を測定する。ここで基準マークＭi としては、図７（Ａ）に示されるように、試料ホルダー３５内に保持される傾斜したチップ３６上に設けられたマーク３７を用いることが出来る。またフォーカス値ｆi を求める際の焦点合わせの方法については後述する。
【０１２７】
またここで用いられる基準マークとしては、段差型マークを用いてもよいが、本発明の第１の原理による重金属が埋め込み構造になったコントラスト検出型マーク、或いは図７（Ｂ）及び７（Ｃ）に示されるようなコントラスト検出型マークを用いてもよい。図７（Ｂ）及び（Ｃ）に於て、シリコン等の基盤２３Ａ上にＡｕ、Ｔａ、及びＷ等の重金属の薄膜２４Ａをパターニングすることよって、コントラスト検出型マーク２１Ａが形成される。コントラスト検出型マーク２１Ａを形成するための薄膜２４Ａは、厚さ約０．２μｍである。
【０１２８】
ステップＳ２２に於て、上で求めた３点のＧ（ｆi ）（ｉ＝１，２，３）に対してＧ（ｆ）＝ｇ0 ＋ｇ1 ・ｆを最小２乗近似法でフィットさせ、係数ｇ0 及びｇ1 を求める。更に、３点のＲ（ｆi ）（ｉ＝１，２，３）に対してＲ（ｆ）＝ｒ0 ＋ｒ1 ・ｆを最小２乗近似法でフィットさせ、係数ｒ0 及びｒ1 を求める。
【０１２９】
ステップＳ２３に於て、基準マークＭを偏向フィールドの中心位置に移動する。ステップＳ２４に於て、ジャストフォーカス値ｆ、フォーカス値ｆ＋Δｆ、及びフォーカス値ｆ−Δｆで基準マークＭの位置検出を行うことにより、フォーカス値に依存する偏向フィールド全体のオフセットずれ量δ（ｆ）、δ（ｆ＋Δｆ）、及びδ（ｆ−Δｆ）を測定する。
【０１３０】
ステップＳ２５に於て、上で求めた３点のδ（ｆ）、δ（ｆ＋Δｆ）、及びδ（ｆ−Δｆ）に対してδ（ｆ）＝δ0 ＋δ1 ・ｆを最小２乗近似法でフィットさせ、係数δ0 及びδ1 を求める。以上で処理を終了する。以上の処理によって、異なる焦点距離ｆに対する偏向補正係数Ｇ（ｆ）及びＲ（ｆ）、並びにオフセットずれ量δ（ｆ）を、短時間で容易に求めることが出来る。更にこれらの値を用いて露光を行うことによって、正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０１３１】
図８は、試料３３上に露光を行う処理のフローチャートを示す。ステップＳ３１に於て、試料３３上のチップ配置情報に基づき、フォーカスを合わせるチップを複数個（ｍ個）選択する。ステップＳ３２に於て、試料３３上の一点のマーク（中心付近に配置されたビーム調整用マーク）に移動を行い、フォーカス値ｆ0 を測定する。
【０１３２】
ステップＳ３３に於て、選択したｍ個のチップの座標（Ｘi ，Ｙi ）に位置された基準マーク３４へ移動してフォーカス値ｆ（Ｘi ，Ｙi ）を測定する。ステップＳ３４に於て、補間関数Ｆ（Ｘ，Ｙ）
【０１３３】
ステップＳ３５に於て、補間関数から求めた焦点距離及び焦点距離から求めた偏向効率補正係数を用いて、試料３３上で位置合わせ及び露光を行う。即ち、位置合わせ或いは露光を行う試料３３上の座標（Ｘ，Ｙ）を用いて、フォーカス値Ｆ（Ｘ，Ｙ）を計算する。更に、フォーカスコイル３２のフォーカス値をｆ＝Ｆ（Ｘ，Ｙ）に設定し、偏向器１２の偏向効率補正係数Ｒ（ｆ）及びＧ（ｆ）を各々式（３）及び式（４）によって設定する。更に、式（５）で計算されるオフセットずれ量を相殺する分の偏向データを偏向器１２に加える。
【０１３４】
図９（Ａ）及び（Ｂ）は、電子ビームのジャストフォーカス値の測定方法を概念的に示す図である。図９（Ａ）に示されるような、レジスト４１で覆われたチップ４２上の段差マーク４３に対して、電子ビームを走査して反射電子を検出する。検出された反射電子波形は、図９（Ｂ）に示されるようになる。ジャストフォーカス値を求めるためには、まず、電子ビームのフォーカスを様々に変化させて、図９（Ｂ）の反射電子波形を測定する。様々なフォーカスに対する反射電子波形において、図９（Ｂ）の矢印で示されたエッジ部分に於ける変化率が最大となるようなフォーカスが、ジャストフォーカス値となる。またコントラスト検出型マークに対するジャストフォーカス値も、同一の方法によって求めることが出来る。
【０１３５】
図１０は、本発明の第２の原理による電子ビーム露光装置の第２実施例を示す図である。図１０において図５と同一の構成要素は同一の参照番号によって参照され、その説明は省略される。図１０において、電子ビーム露光装置５０は、光センサ５１と高さ検出器５２とを含む。光センサ５１は、試料３３が感光しない波長の光を試料３３上に照射して反射光を検出し、出力を高さ検出器５２に供給する。高さ検出器５２は、光センサ５１からの出力に基づいて試料３３表面の高さを測定する。従って、試料３３上の基準マーク３４の構造が、電子ビーム走査で高さ測定を行うことが出来ないものであるときには、高さ検出器５２によりウエハ上のマークの高さを光学的に測定する。光学的に測定した高さｆo は、電子ビーム走査での測定値ｆe （＝ｆo −Δｆ）に換算し、焦点合わせ及び電子ビーム補正を行う。
【０１３６】
本発明の第２の原理による第１実施例及び第２実施例によれば、補間関数Ｆ（Ｘ，Ｙ）を用いて、試料上の任意の位置（Ｘ，Ｙ）でのフォーカス値Ｆ（Ｘ，Ｙ）を短時間で得る事が出来る。そして求められたフォーカス値を用いて、フォーカス値に依存した偏向効率補正係数及びオフセットずれ量を、容易にかつ短時間で求めることが出来る。ある基準マークに対して焦点合わせが出来ない場合や測定されたフォーカス値が誤差を含む場合でも、補間関数によってフォーカス値が平滑化されるために、高い精度の焦点合わせを実現することが出来る。また、試料上の基準マークの構造が、電子ビ−ムでは焦点合わせ不可能な構造である場合がある。その場合は、光学的な高さ検出器によりマークの高さを測定し、フォーカスコイルのフォーカス値を決定することが出来る。
【０１３７】
また、フォーカス値測定を露光と同時に或いは露光チップ毎に行う代わりに、光ステッパーの位置合わせ方法で用いられているグローバルアライメントの方式を、フォーカス合わせに使用することが出来る。この場合は、測定値のばらつきや焦点ぼけを解消することが出来る。
【０１３８】
本発明の第３の原理を以下に説明する。第３の原理は、電子ビーム露光装置に於ける露光パターン精度向上のための補正係数設定に於て、露光処理時間を犠牲にすることなく、細かい範囲で設定された補正係数を用いる方法及び電子ビーム露光装置に関する。
【０１３９】
本発明の第３の原理に於ては、露光開始前に補正係数を求めるためのデータを測定して記憶領域に格納し、最初のフレームの露光開始前に最初のフレームで使用する補正係数を前記データより計算して記憶し、それ以降は第Ｎ番目のフレームを露光している間に、第Ｎ＋１番目のフレームで使用する補正係数を前記データより計算して記憶する。
【０１４０】
補正係数を記憶する手段は、十分な容量を有していれば普通のメモリでよい。しかしながら、２列のフレームに対する全ての補正係数を記憶する領域を有し、１列分の補正係数を読み出している間は、他方１列分の補正係数を書き込めるように構成された記憶手段を用いてもよい。この場合は、補正係数の読み出し書き込みを円滑に実現することが出来る。このような記憶手段は、バッファメモリ、ＦＩＦＯメモリ，デュアルポートメモリの内の一種、又はこれらの組み合わせを含む。
【０１４１】
本発明の第３の原理に於ては、露光精度向上のために複雑かつ細かな補正係数を設定する際に、補正係数の演算及び設定を、露光に必要な他の処理と並行に処理する。従って、膨大な量の演算や補正係数設定を露光処理時間の増大なく実行することができ、従来と同一の高速な処理を維持出来る。更に、膨大な容量のメモリも不要であり、フレーム２列分の補正係数を保持するだけであるので、露光中のセル補正係数の変更等を容易かつ高速に行うことが出来る。
【０１４２】
図１１は、本発明の第３の原理に従って露光処理を行うための一般的な電子ビーム露光装置の一例を示す。図１１において、電子ビーム露光装置１００は、大略、露光コラム部１１０と制御部１５０とを含む。露光コラム部１１０は、カソード電極１１１、グリッド電極１１２およびアノード１１３を有する電子ビーム発生源１１４を含む。露光コラム部１１０は更に、電子ビームを例えば矩形状に整形する第１のスリット１１５と、整形されたビームを収束させる第１電子レンズ１１６と、偏向信号Ｓ1に応じて整形されたビームを透過マスク１２０上に照射する位置を偏向する為のスリットデフレクタ１１７を含む。露光コラム部１１０は更に、対向して設けられた第２及び第３のレンズ１１８及び１１９と、この第２レンズと第３レンズの間に水平方向に移動可能に装着された透過マスク１２０と、透過マスク１２０の上下方向に配置されて各々位置情報Ｐ１〜Ｐ４に応じて第２レンズ及び第３レンズの間でビームを偏向し、透過マスク１２０上の複数の透過孔の１つを選択する第１〜第４の偏向器１２１、１２２、１２３、及び１２４を含む。露光コラム部１１０は更に、ブランキング信号に応じてビームを遮断或いは通過させるブランキング１２５と、ビームを縮小させる為の第４のレンズ１２６と、アパーチャ１２７と、リフォーカスコイル１２８と、第５のレンズ１２９を含む。露光コラム部１１０は更に、ダイナミックフォーカスコイル１３０と、ダイナミックスティグコイル１３１と、ビームを試料上に投影する為の第６の対物レンズ１３２と、露光位置決定信号Ｓ２及びＳ３の各々に応じてウェハ上のビーム位置決めをする主偏向器（主偏向コイル）１３３及び副偏向器１３４を含む。露光コラム部１１０は更に、ウェハを搭載してＸ−Ｙ方向に移動可能なステージ１３５と、第1 〜第４のアライメントコイルを含む。
【０１４３】
制御部１５０は、集積回路装置の設計データを記憶するディスクやＭＴレコーダからなる記憶媒体１５１と、荷電粒子ビーム全体を制御するＣＰＵ１５２を含む。制御部１５０は更に、ＣＰＵ１５２のデータバス（たとえば、ＶＭＥなど）を介して接続されたデータ管理部１５３、露光管理部１５９、マスクステージ制御部１６０、主偏向器用偏向量設定部１６１、ステージ制御部１６２を含む。露光するデータは、主に主偏向データと副偏向データからなり、露光開始前に予めデータ管理部１５３を介してバッファメモリ１５４に記憶される。このバッファメモリ１５４は、記憶媒体１５１からのデータ読み出しが比較的低速であるので、露光データを高速に読み出すためのバッファとして用いられる。
【０１４４】
主偏向データは、露光管理部１５９を介して主偏向器用偏向量設定部１６１にセットされる。偏向量が補正演算された後に偏向量Ｓ２が出力され、その値がＤＡＣ／ＡＭＰ１７０を介して主偏向器１３３へ出力される。次に、設定されたフィールドを露光するための副偏向データがバッファメモリ１５３から読み出され、パターン発生部１５６でショットデータに分解され、パターン補正部１５７で補正演算が実行される。これらの回路は、クロック設定部１５８で作成されるクロックでパイプライン処理される。
【０１４５】
このパターン補正部１５７での演算の結果、スリットサイズを設定するＳ１信号と、第１スリット１１５を通過してＳ１信号で偏向されたビームを透過マスク１２０上のどの位置に偏向するかを定めるマスク偏向信号Ｐ１〜Ｐ4 と、透過マスク１２０によって成形されたビームを試料上のどの位置に露光するかを定めるＳ３信号と、ビームの歪みやボケを補正する為のＳ４信号が出力される。またクロック設定部１５８は、ブランキング制御用のＢ信号を、ブランキング制御部１６５に供給する。
【０１４６】
ウェハの露光位置はステージ制御部１６２によって制御される。この際、レーザー干渉計１６３によって検出された座標位置がステージ制御部１６２に入力される。ステージ制御部１６２は、検出された座標位置を参照しながら、モーター１６４を駆動してステージ１３５を移動させる。
【０１４７】
このように制御部１５０が露光コラム１１０を制御して、電子銃より放出された電子ビームは、第１スリットで矩形形状に整形され、レンズ１１６及び１１８で収束され、マスク偏向器１２１及び１２２によって偏向されて透過マスク１２０上に照射される。透過マスク１２０を通過した電子ビームは、ブランキング１２５を通過し、第４レンズ１２６で縮小され、主偏向器１３３により１００μｍ程度のサブフィールド領域中心に偏向され、更に副偏向器１３４によってこのサブフィールド領域内で偏向される。
【０１４８】
なお、電子ビーム補正や露光試料の位置合わせに必要な反射電子検出及び反射電子波形解析に関する部分は、例えば図１に示されたものと同一であるので、図１１に於ては省略されている。図１２は、本発明の第３の原理による補正係数演算設定部の第１実施例を示す。この補正係数演算設定部は、図１１の電子ビーム露光装置１００に於て実現される図１２において、補正係数演算設定部２００は、位置合わせ情報測定部２０１、高さ変動情報測定部２０２、データ記憶部２０３、第１の係数演算部２０４、第２の係数演算部２０５、第１の係数記憶部２０６、第２の係数記憶部２０７、第１の補正演算部２０８、及び第２の補正演算部２０９を含む。
【０１４９】
位置合わせ情報測定部２０１は、被露光試料の位置合わせのためのデータを取得する。このデータは、実際に偏向しようとした位置に対するマークのズレ量や、これらの縮率情報を含む。高さ変動情報測定部２０２は、非露光試料の高さ変動に関するデータを取得する。位置合わせ情報測定部２０１及び高さ変動情報測定部２０２が測定したデータは、データ記憶部２０３に格納される。これらのデータ測定やデータ格納は、露光が開始される前までに実行される。なお、位置合わせ情報測定部２０１及び高さ変動情報測定部２０２は、例えば図１の反射電子検出器１３及び１４、加算器１５、及び信号解析部１６によって実現される。また、データ記憶部２０３は、図１１の記憶媒体１５１及びバッファメモリ１５４によって実現される。
【０１５０】
露光が開始される直前にはビーム調整が行われる。その後、ビーム調整を実行した位置から露光を開始する位置、即ち、最初のフレームの書き始め位置までステージ移動により露光試料を移動する。このステージ移動の制御は、ステージ制御部１６２で行う。
【０１５１】
第１の係数演算部２０４及び第２の係数演算部２０５は、フレームの位置に関する情報をステージ制御部１６２を制御するＣＰＵ１５２から受け取る。この情報に基づいて、第１の係数演算部２０４及び第２の係数演算部２０５は、第１のフレーム露光を行う際にその中にあるセルフィールドで必要となる補正係数の演算を行い、各々、第１の係数記憶部２０６及び第２の係数記憶部２０７に補正係数を設定する。露光開始直前のビーム調整及び、その後のステージ移動には、最低でも２秒かかる。上述の補正係数演算はこの時間内に十分に達成することが出来る。
【０１５２】
第１の係数演算部２０４、第１の係数記憶２０６、及び第１の補正演算部２０８は、図１１の主偏向器用偏向量設定部１６１によって実現され、第２の係数演算部２０５、第２の係数記憶２０７、及び第２の補正演算部２０９は、図１１の副偏向器用偏向量設定部１５５によって実現される。
【０１５３】
第１のフレーム露光の開始後、第１の係数演算部２０４及び第２の係数演算部２０５は、直ちに第２のフレーム露光に必要な補正演算を行い、補正係数を第１及び第２の係数記憶部２０６及び２０７に設定する。同様に、Ｎ番目のフレームを露光している間に、Ｎ＋１番目のフレームで使用する複数個の補正係数を計算する。第Ｎ番目のフレーム露光が終わる前に第Ｎ＋１番目のフレーム露光の補正係数演算及び設定が終了しても、その次のフレーム演算（Ｎ＋２番目）で用いる補正係数を求める演算は行わない。
【０１５４】
第１の係数記憶部２０６及び第２の係数記憶部２０７には、２列のフレーム内の各セルフィールドに対応したアドレスが必要である。直径８インチのウェハを想定してセルフィールドを１mm×１mmとした場合、１フレーム分に必要なアドレス数は約２００である。２列分に対しても４００アドレスあれば十分であり、少ないメモリ容量で済む。ここで、各補正係数ともデータ容量は３２ビット必要である。
【０１５５】
露光途中に書き替えの必要がある補正係数は、例えば、エリア領域内を補正するための補正係数（Ｇ、Ｒ、Ｄ、及びオフセットずれ量）がＸとＹに対して全部で８係数、ステージ移動方向に対する主偏向器の座標変換のためのセル補正係数が８係数，連続的にステージを移動させる時にステージ移動方向をウェハ座標に合わせるためのステージ補正係数が８係数、その他に、各セルに於ける電子ビームフォーカス値を定める係数などがある。エリア補正係数については、ステージ移動最中に電子ビームがエリア境界を横切る瞬間にだけ変更すればよいが、それ以外の補正係数については、セル単位での書換えが必要となる。以降、セル単位での書換えが必要な補正係数をセル補正係数と呼ぶ。
【０１５６】
第１及び第２の補正演算部２０８及び２０９は、各々、第１及び第２の係数記憶部２０６及び２０７に格納された補正係数を読み出す。読み出された補正係数は、主偏向器及び副偏向器に格納される。図１３は本発明の第３の原理による第２実施例を示す。第２実施例に於ては、１列分の補正係数が読み出される間はもう１列分の補正係数が書き込まれるように、第１実施例の第１及び第２の係数記憶部２０６及び２０７が制御される。
【０１５７】
図１２の第１及び第２の係数記憶部２０６及び２０７は、例えば、２列のフレーム内のセルフィールドで設定する全ての補正係数を記憶する。ここで、１列分の補正係数が読み出される間は別の１列分の補正係数が書き込まれるように制御されることが、補正係数の読み出し書き込みを円滑に実現するために必要である。
【０１５８】
図１３において、第１の係数記憶部２０６或いは第２の係数記憶部２０７は、インバータ２１０と、列分係数記憶部２１１及び２１２を含む。モード選択信号は、１或いは０の値により、書き込みモードか読み出しモードかのいずれかを選択するものである。列分係数記憶部２１１は、モード選択信号をそのまま受け取り、列分係数記憶部２１２は、インバータ２１０によって反転されたモード選択信号を受け取る。従って、モード選択信号が書き込みを指示している場合、列分係数記憶部２１１には補正係数が書き込まれ、列分係数記憶部２１２からは補正係数が読み出される。逆に、モード選択信号が読み出しを指示している場合、列分係数記憶部２１１からは補正係数が読み出され、列分係数記憶部２１２へは補正係数が書き込まれる。
【０１５９】
ここでモード選択信号は、あるフレームから次のフレームに露光処理が移るときに反転するような信号であればよい。以降、このモード選択信号のことをフレーム制御フラグと呼ぶ。このフレーム制御フラグを、例えば、図１１のＣＰＵ１５２から供給することで、１列分の補正係数が読み出される間は別の１列分の補正係数が書き込まれるような制御を実現することが出来る。
【０１６０】
図１３の列分係数記憶部２１１及び２１２としては、バッファメモリ、ＦＩＦＯメモリ、デュアルポートメモリの内の一種、又はこれらの組み合わせを用いることが望ましい。バッファメモリの場合には、読み出しアドレスと書き込みアドレスとの制御が必要である。ＦＩＦＯメモリは、書き込み順に補正係数を読み出すことが出来るので、バッファメモリのようなアドレス制御を必要としないが、補正係数を繰り返し使用すること等は出来ない。
【０１６１】
図１３の列分係数記憶部２１１及び２１２として、デュアルポートメモリを使用した場合の例を図１４に示す。。図１４のようにデュアルポートメモリ２２０を使用した場合、メモリのＭＳＢ（最上位ビット）をフレーム制御フラグとする。フレーム制御フラグはデータ書き込み側とデータ読み出し側とでは、インバータ２２３によって反転されている。そしてフレームが変わるタイミング（ステージ移動方法の変更時に一致する）で、このフレーム制御フラグを反転する。ＭＳＢを除いたアドレスを、係数演算部２２１（２０４或いは２０５）は補正係数格納のためのアドレスとして使用する。同様に、ＭＳＢを除いたアドレスを、補正演算部２２２（２０８或いは２０９）は補正係数読み出しのためのアドレスとして使用する。従ってフレーム位置において、メモリ空間の下半分或いは上半分の一方に補正係数が書き込まれている間に、残りの半分からは補正係数が読み出される。
【０１６２】
図１４のようにデュアルポートメモリ２２０を使用することによって、補正係数書換えのタイミングや読み取りのタイミングを気にする事なく、補正係数の演算処理と補正係数の設定処理を独立して平行に処理することが出来る。また、ウェハ座標位置に対しての補正係数アドレスを読み取り時と書き込み時においても一致させる事が出来るメリットがある。
【０１６３】
図１５は、あるエリア内でのフレーム露光終了部分及び／露光開始部分を示している。ここで、ｌ−１、ｌ−２、ｍ−１、ｍ−２、ｎ−１、及びｎ−２はセルである。各々のセルに対するセル補正係数は、当然セル毎に異なった値であるが、各々のエリアに対するエリア補正係数は、図中の全てのセルに対して同一の値となる。ｍ列を露光中にｎ列の補正係数を演算し、その補正係数を係数記憶部に書き込むが、ｍ列とｎ列のエリア係数は同一値であるので、この同一のエリア係数の書換えは不要に出来る。
【０１６４】
図１６は、本発明の第３の原理による第３実施例を示し、セル補正係数の書き換え及びエリア補正係数の書き換えを制御するための構成図である。本発明の第３の原理による第３実施例においては、セル補正係数の書き換え及びエリア補正係数の書き換えを露光制御部によって制御する。この露光制御部は図１１の露光管理部１５９内に設ければよい。
【０１６５】
図１６に於て、露光制御部２３０が、補正演算部２３１に対して、セルからセルへの移動のタイミング及びエリアからエリアへの移動のタイミングを供給する。補正演算部２３１は、これらのタイミングに基づいて、係数記憶部２３２から必要な補正係数を読みだす。即ち、セルからセルへの移動のタイミングにおいては、補正演算部２３１は係数記憶部２３２からセル補正係数のみを読みだし、セエリア間の移動のタイミングにおいては、補正演算部２３１は係数記憶部２３２からセル補正係数及びエリア補正係数を読み出す。
【０１６６】
セル間の移動のタイミングやエリア間の移動のタイミングを供給するためには、露光制御部２３０は、現在露光している位置を監視しておく必要がある。これは、カウンター等を用いてセル数及びエリア数をカウントすることにより実現できる。
【０１６７】
図１７は、第３実施例の変形例を示す。この変形例においては、設定された係数パターンを記憶する。この係数パターン情報が、タイミング信号に基づいて補正演算部２３１に供給される。図１７に於て、露光制御部２３０Ａが、補正演算部２３１Ａ及び係数設定パターン記憶部２３３にタイミング信号を供給する。係数設定パターン記憶部２３３は、設定された補正係数のパターンを予め記憶しており、タイミング信号に基づいて、エリア間の移動であるか或いはセル間の移動であるかを含んだ情報を補正演算部２３１Ａに供給する。このような構成とすることによって、メモリ（２３３）の出力を用いるだけで、補正係数書換えを制御できる。この場合の補正係数のパターンは、例えば、図１８に示されるようなものである。図１８に於て、最初のデータ（００、ＡＲＥＡ）の「００」は次に露光するセルが第１番目のセルであることを示し、「ＡＲＥＡ」はそのセルが新しいエリアに属することを示す。２番目のデータ（０１、ＣＥＬＬ）の「０１」は、次に露光するセルが２番目のセルであることを示し、「ＣＥＬＬ」はエリア変化がないことを示す。図１８の例においては、第５番目のデータ（０４、ＡＲＥＡ）によって、第５番目のセルは新しいエリアに属することが示される。即ち、図１８において、第１のエリアは４つのセルを含んでいることになる。
【０１６８】
図１７の係数設定パターン記憶部２３３は、バッファメモリ、ＦＩＦＯメモリ、デュアルポートメモリの内のいずれかで構成されることが望ましい。これらのメモリの内では、ＦＩＦＯメモリが最適である。係数パターン情報は露光配置情報によって定まるものであるので、露光開始時には露光終了までの係数パターン情報が全て求まる。従って、連続して値を書き込み、かつ、読み出せる構造の記憶媒体、即ちＦＩＦＯメモリ、を用いたほうが、取り扱いの利便性の上で好ましい。
【０１６９】
図１９（Ａ）は、図１７の構成で制御されるデュアルポートメモリの一例を示す。図１９（Ａ）においては、デュアルポートメモリのアドレスラインに対して、フレーム制御フラグをＭＳＢに割付け、ＭＳＢ以外のビットには図１８に示されるＦＩＦＯの出力のうちの左側部分、００、０１、０２、・・・が入力される。なおここで補正演算部２３１ＡとしてＤＳＰ（Digital Signal Processor）が用いられている。
【０１７０】
図１９（Ａ）においては２つのデュアルポートメモリ２５１及び２５２が用いられる。書き込み側から供給されるアドレス信号の最下位ビットは、デュアルポートメモリ２５１のチップ選択端子ＣＳに入力される。また、最下位ビットをインバータ２５３で反転した信号が、デュアルポートメモリ２５２のチップ選択端子ＣＳに入力される。これによって、書き込み側から供給されるデータは、アドレスの一つおきにデュアルポートメモリ２５１及び２５２に振り分けられる。このように２つのデュアルポートメモリ２５１及び２５２が設けられているのは、メモリ容量を拡大して数多くの補正係数を格納するためである。また、図１９（Ａ）に於ては、書き込み側のアドレス入力のうちのビット１１からビット４には、アドレスバス上のアドレスデータではなくデータバス上のデータを入力している。これは高速化のためであり、データバス上のデータをデコーダ２５４でデコードしてアドレスを決定するようにしている。
【０１７１】
図１９（Ｂ）には、例えば、デュアルポートメモリ２５１に格納されるデータを示す。図１９（Ｂ）に示されるように、アドレスの下位４ビット（ビット３からビット０）は各補正係数に対応し、その上の８ビット（ビット１１からビット４）は、セル番号に対応する。従って、下位４ビットが１６進数３には補正係数Ｒacが格納されているとすると、００３番地には１番目のセルに対するＲac、ＦＦ３番地には２５６番目のセルに対するＲacが格納されることになる。
【０１７２】
図１８に示されるようにＦＩＦＯからデータが出力されたとする。第１番目のデータ（００、ＡＲＥＡ）によって、デュアルポートメモリ２５１或いはデュアルポートメモリ２５２の上位アドレスが指定される。例えば、デュアルポートメモリ２５１が補正演算部２３１Ａによってチップ選択されているとする。このとき補正演算部２３１Ａは「ＡＲＥＡ」と言う情報から、デュアルポートメモリ２５１の０番地から９番地の全てのデータを読みだして電子ビーム補正に使用する。次に１番目のセルの露光が終了すると、ＦＩＦＯから２番目のデータ（０１、ＣＥＬＬ）が供給され、デュアルポートメモリ２５１の上位アドレスが指定される。一方、補正演算部２３１Ａは「ＣＥＬＬ」と言う情報から、０番地から５番地のデータを読みだして電子ビーム補正に使用する。
【０１７３】
図１９（Ａ）のデュアルポートメモリ２５１及び２５２には、係数更新パターンレジスタ２５５が並列に接続されている。この係数更新パターンレジスタ２５５は、エリア補正係数及びセル補正係数のレベルではなくて更に細かいレベルで、エリア補正係数のうちのある補正係数については更新しないというような場合に用いられる。この係数更新パターンレジスタ２５５の情報を用いることにより、補正演算部２３１Ａは、更新すべき補正係数を知り必要のない補正係数の読み取りを防ぐことが出来る。例えば、露光を行う際に、全ての補正係数を常に変更する必要がない場合もある。露光パターンに対する精度要求がそれほど厳しくない場合等には、細かな範囲で補正係数を変更しなくても所望の精度を満たすことが出来る。このような場合に、予めどの補正係数を更新しなくともよいのかに関する情報を、係数更新パターンレジスタ２５５に格納しておく。そして露光開始前に、ＤＳＰ（補正演算部）２３１Ａのデータ入力ポートから、この情報をＤＳＰ２３１Ａに入力しておく。この情報を基にして、ＤＳＰ２３１Ａは、実際の露光時に、必要な補正係数だけをデュアルポートメモリ２５１及び２５２から読み出して更新することが可能となる。
【０１７４】
本発明の第３の原理に於ては、露光精度向上のために複雑かつ細かな補正係数を設定する際に、補正係数の演算及び設定を、露光に必要な他の処理と並行に処理する。従って、膨大な量の演算や補正係数設定を露光処理時間の増大なく実行することができ、従来と同一の高速な処理を維持出来る。更に、膨大な容量のメモリも不要であり、フレーム２列分の補正係数を保持するだけであるので、露光中のセル補正係数の変更等を容易かつ高速に行うことが出来る。この結果、要求される精度を維持しながら従来と同等の処理時間で露光パターンを生成することが可能となり、微細パターンを持つＵＬＳＩの製造技術に大きく貢献することが出来る。
【発明の効果】
【０１７５】
請求項１の発明に於ては、測定された偏向効率補正係数を焦点距離の一次関数として近似するので、偏向効率補正係数を焦点距離の関数として容易に求めることが出来る。
【０１７６】
また、測定されたオフセットずれ量を焦点距離の一次関数として近似するので、オフセットずれ量を焦点距離の関数として容易に求めることが出来る。また、試料表面の高さを位置座標の関数として近似して焦点距離を求め、焦点距離に対して補正された偏向補正係数及びオフセットずれ量を用いて試料の位置合わせ及び露光を行う。従って、校正のための測定に多くの手間と時間をかけることなく、正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０１７７】
請求項２の発明に於ては、焦点合わせをすることが出来ない基準マークに対しても、光学的測定法によって試料表面の高さを測定することが出来る。従って、任意の基準マークを有する試料に対して、正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０１７８】
請求項３の発明に於ては、焦点合わせをすることが出来ない基準マークに対しても、光学的測定法によって試料表面の高さを測定することが出来る。従って、任意の基準マークを有する試料に対して、正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０１７９】
請求項４の発明に於ては、測定された偏向効率補正係数を焦点距離の一次関数として近似するので、偏向効率補正係数を焦点距離の関数として容易に求めることが出来る。また、測定されたオフセットずれ量を焦点距離の一次関数として近似するので、オフセットずれ量を焦点距離の関数として容易に求めることが出来る。
【０１８０】
また、試料表面の高さを位置座標の関数として近似して焦点距離を求め、焦点距離に対して補正された偏向補正係数及びオフセットずれ量を用いて試料の位置合わせ及び露光を行う。従って、校正のための測定に多くの手間と時間をかけることなく、正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０１８１】
請求項５の発明に於ては、焦点合わせをすることが出来ない基準マークに対しても、光学的測定法によって試料表面の高さを測定することが出来る。従って、任意の基準マークを有する試料に対して、正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０１８２】
請求項６の発明に於ては、焦点合わせをすることが出来ない基準マークに対しても、光学的測定法によって試料表面の高さを測定することが出来る。従って、任意の基準マークを有する試料に対して、正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０１８３】
請求項７の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項８の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。
【０１８４】
請求項９の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項１０の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。
【０１８５】
請求項１１の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項１２の発明に於ては、高精度の表面平坦度を有したコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。
【０１８６】
請求項１３の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項１４の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。
【０１８７】
請求項１５の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項１６の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。
【０１８８】
請求項１７の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項１８の発明に於ては、高精度の表面平坦度を有したコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。
【０１８９】
請求項１９の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。また、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、誤差のない変更歪みマップ及び偏向効率補正係数を獲得することが出来る。
【０１９０】
請求項２０の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いて電子ビームを校正した後に試料を露光するので、正確な露光パターンを生成できる。請求項２１の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、誤差のない変更歪みマップを獲得することが出来る。
【０１９１】
請求項２２の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いて電子ビームの歪み量を校正し、更に試料上の位置合わせマークから求めた偏向効率補正係数から測定誤差を取り除いて電子ビームの偏向効率を補正する。従って、試料上に正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０１９２】
請求項２３の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いて電子ビームの歪み量を校正し、更に試料上のビーム調整用マークから求めた偏向効率補正係数から測定誤差を取り除いて電子ビームの偏向効率を補正する。従って、試料上に正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０１９３】
請求項２４の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項２５の発明に於ては、高精度の表面平坦度を有したコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。
【０１９４】
請求項２６の発明に於ては、電子ビーム光学系の中心軸上で位置合わせマークを検出するので、位置合わせマークの検出位置に誤差が含まれない。
【０１９５】
請求項２７の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。
【０１９６】
また、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、誤差のない変更歪みマップ及び偏向効率補正係数を獲得することが出来る。請求項２８の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いて電子ビームを校正した後に試料を露光するので、正確な露光パターンを生成できる。
【０１９７】
請求項２９の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、誤差のない変更歪みマップを獲得することが出来る。請求項３０の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いて電子ビームの歪み量を校正し、更に試料上の位置合わせマークから求めた偏向効率補正係数から測定誤差を取り除いて電子ビームの偏向効率を補正する。従って、試料上に正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０１９８】
請求項３１の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いて電子ビームの歪み量を校正し、更に試料上のビーム調整用マークから求めた偏向効率補正係数から測定誤差を取り除いて電子ビームの偏向効率を補正する。従って、試料上に正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０１９９】
請求項３２の発明に於ては、反射電子強度の違いにより位置を検出するコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。請求項３３の発明に於ては、高精度の表面平坦度を有したコントラスト検出型の位置検出マークを用いるので、マーク位置検出の際の誤差を除去することが出来る。
【０２００】
請求項３４の発明に於ては、電子ビーム光学系の中心軸上で位置合わせマークを検出するので、位置合わせマークの検出位置に誤差が含まれない。請求項３５の発明に於ては、Ｎ番目のフレームを露光している間に、Ｎ＋１番目のフレームに対する補正係数を計算する。従って、露光処理と補正係数演算処理を平行して行うことが可能となり、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０２０１】
また、補正係数は２フレーム分だけ記憶すればよいので、記憶容量の増大を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。請求項３６の発明に於ては、補正係数の書き込み読み出しを平行に円滑に行うことが出来るので、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０２０２】
請求項３７の発明に於ては、補正係数の書き込み読み出しを平行に円滑に行うことが出来るので、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。請求項３８の発明に於ては、補正係数の書き込み読み出しを平行に円滑に行うことが出来るので、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０２０３】
請求項３９の発明に於ては、あるフレームを露光中に変更する必要のない補正係数は変更しないことにより、効率的な偏向器の補正が可能となる。従って、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０２０４】
請求項４０の発明に於ては、あるフレームを露光中に変更する必要のない補正係数は変更しないことにより、効率的な偏向器の補正が可能となる。従って、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０２０５】
請求項４１の発明に於ては、あるフレームを露光中に変更する必要のない補正係数は変更しないことにより、効率的な偏向器の補正が可能となる。従って、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０２０６】
請求項４２の発明に於ては、あるフレームを露光中に変更する必要のない補正係数は変更しないことにより、効率的な偏向器の補正が可能となる。従って、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０２０７】
請求項４３の発明に於ては、主偏向器と副偏向器とに対して、露光時間の増大を招くことなく精密な補正を行うことが出来る。請求項４４の発明に於ては、Ｎ番目のフレームを露光している間に、Ｎ＋１番目のフレームに対する補正係数を計算する。従って、露光処理と補正係数演算処理を平行して行うことが可能となり、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０２０８】
また、あるフレームを露光している間に補正係数を変更することが出来るので、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。請求項４５の発明に於ては、あるフレームを露光中に変更する必要のない補正係数は変更しないことにより、効率的な偏向器の補正が可能となる。従って、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０２０９】
請求項４６の発明に於ては、あるフレームを露光中に変更する必要のない補正係数は変更しないことにより、効率的な偏向器の補正が可能となる。従って、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【０２１０】
請求項４７の発明に於ては、露光中に新たな補正用データが必要になっても、メモリに格納された補正係数を書き換える必要がない。従って、露光処理時間の増加を招くことなく、緻密な補正係数を用いて正確な露光パターンを生成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の原理による第１実施例である電子ビーム露光装置の構成図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、図１のコントラスト検出型マークの例の側面断面図である。
【図３】図１の電子ビーム露光装置による電子ビーム露光方法のフローチャートである。
【図４】本発明の第１原理による第２実施例である電子ビーム露光方法のフローチャートである。
【図５】本発明の第２の原理による第１実施例である電子ビーム露光装置の構成図である。
【図６】図５の電子ビーム露光装置による偏向効率補正係数及びオフセットずれ量の獲得方法を示すフローチャートである。
【図７】（Ａ）は図６の処理に於て偏向効率補正係数測定のために用いられるチップを示す図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は偏向効率補正係数測定に用いられる基準マークの一例を示す図である。
【図８】図５の電子ビーム露光装置による試料位置合わせ処理及び試料露光処理を示すフローチャートである。
【図９】（Ａ）及び（Ｂ）は、図５の電子ビーム露光装置に於ける電子ビームの焦点合わせを説明するための説明図である。
【図１０】本発明の第２の原理による第２実施例である電子ビーム露光装置の構成図である。
【図１１】本発明の第３の原理に従って露光処理を行うための一般的な電子ビーム露光装置の構成図である。
【図１２】本発明の第３の原理による第１実施例の構成図である。
【図１３】本発明の第３の原理による第２実施例であり、図１２の係数記憶部の構成図である。
【図１４】図１２の係数記憶部をデュアルポートメモリで実現した例の構成図である。
【図１５】本発明の第３の原理における補正係数の書き換えを説明するための説明図である。
【図１６】本発明の第３の原理による第３実施例の構成図である。
【図１７】本発明の第３の原理による第３実施例の変形例の構成図である。
【図１８】図１７の係数設定パターン記憶部に記憶される情報の一例を示す図である。
【図１９】（Ａ）は図１７の変形例をデュアルポートメモリで実現した例の構成図であり、（Ｂ）は（Ａ）のデュアルポートメモリに格納された補正係数の例を示す図である。
【図２０】（Ａ）は、従来の電子ビーム露光装置に於ける位置検出マーク検出部分の構成図であり、（Ｂ）は位置検出マークから反射された反射電子波形の例を示す図である。
【図２１】従来の電子ビーム露光装置に於ける位置検出マークの位置と反射電子波形の歪みとの関連を示す説明図である。
【図２２】従来の電子ビーム露光装置に於いて、ウエハに焦点合わせを行う際に用いられる光学系の構成図である。
【図２３】従来の電子ビーム露光装置でパターンを露光する際のウエハ上のエリア、セル、サブフィールド、及びフレームの関係を示す図である。
【符号の説明】
１０ 電子ビーム露光装置
１１ 電子ビーム発生器
１２ 偏向器
１３ 反射電子検出器
１４ 反射電子検出器
１５ 加算器
１６ 信号解析部
１７ ＸＹステージ
１８ 試料ホルダー
１９ 参照用チップ
１９Ａ 参照用チップ
２０ 試料
２１ コントラスト検出型マーク
２１Ａ コントラスト検出型マーク
２２ 位置合わせマーク
２３ 基盤
２３Ａ 基盤
２４ 重金属
２４Ａ 重金属薄膜
３０ 電子ビーム露光装置
３１ 投影レンズ
３２ フォーカスコイル
３３ 試料
３４ 基準マーク
３５ 試料ホルダー
３６ チップ
３７ マーク
４１ レジスト
４２ チップ
４３ 段差マーク
５１ 光センサ
５２ 高さ検出器
１１０ 露光コラム部
１１１ カソード電極
１１２ グリッド電極
１１３ アノード
１１４ 電子ビーム発生原
１１５ 第１のスリット
１１６ 第１電子レンズ
１１７ スリットデフレクタ
１１８ 第２のレンズ
１１９ 第３のレンズ
１２０ 透過マスク
１２１ 第１の偏向器
１２２ 第２の偏向器
１２３ 第３の偏向器
１２４ 第４の偏向器
１２５ ブランキング
１２６ 第４のレンズ
１２７ アパーチャ
１２８ リフォーカスコイル
１２９ 第５のレンズ
１３０ ダイナミックフォーカスコイル
１３１ ダイナミックスティグコイル
１３２ 第６の対物レンズ
１３３ 主偏向器
１３４ 復偏向器
１３５ ステージ
１５０ 制御部
１５１ 記憶媒体
１５２ ＣＰＵ
１５３ データ管理部
１５４ バッファメモリ
１５５ 副偏向器用偏向量設定部
１５６ パターン制御部
１５７ パターン補正部
１５８ クロック設定部
１５９ 露光管理部
１６０ マスクステージ制御部
１６１ 主偏向器用偏向量設定部
１６２ ステージ制御部
１６３ レーザー干渉計
１６４ モータ
１６５ ブランキング制御部
１６６ ＤＡＣ／ＡＭＰ
１６７ ＤＡＣ／ＡＭＰ
１６８ ＡＭＰ
１６９ ＤＡＣ／ＡＭＰ
１７０ ＤＡＣ／ＡＭＰ
１７１ ＤＡＣ／ＡＭＰ
２０１ 位置合わせ情報測定部
２０２ 高さ情報測定部
２０３ データ記憶部
２０４ 第１の係数演算部
２０５ 第２の係数演算部
２０６ 第１の係数記憶部
２０７ 第２の係数記憶部
２０８ 第１の補正演算部
２０９ 第２の補正演算部
２１０ インバータ
２１１ 列分係数記憶部
２１２ 列分係数記憶部
２２０ デュアルポートメモリ
２２１ 係数演算部
２２２ 補正演算部
２２３ インバータ
２３０ 露光制御部
２３０Ａ 露光制御部
２３１ 補正演算部
２３１Ａ 補正演算部
２３２ 係数記憶部
２３３ 係数設定パターン記憶部
２５１ デュアルポートメモリ
２５２ デュアルポートメモリ
２５３ インバータ
２５４ デコーダ
２５５ 係数更新パターンレジスタ
２５６ デコーダ
２５７ インバータ
２５８ インバータ
３００ 反射電子検出器
３０１ 反射電子検出器
３０２ 加算器
３０３ 信号解析装置
３０４ 制御用計算機
３０５ 参照用チップ
３０６ 位置検出マーク
３１０ 光学系
３１１ 光源
３１２ 光検出器
Claims (47)
- 偏向器で電子ビームを偏向して該電子ビームを試料に照射し露光する電子ビーム露光装置に於ける露光方法であって、ａ）高さの異なる複数の第１のマークを配置し、ｂ）該偏向器の上段に設けられたフォーカスコイルを用いて該第１のマークの各々に該電子ビームの焦点を合わせ、ｃ）該第１のマークの各々に対する焦点距離を求め、ｄ）該第１のマークの各々に対して偏向効率補正係数を求め、ｅ）該偏向効率補正係数を該焦点距離の一次関数として近似して任意の焦点距離に対する該偏向効率補正係数を求め、ｆ）第２のマークを前記電子ビームの光学系の中心に配置し、ｇ）前記フォーカスコイルを用いて該第２のマークに該電子ビームの焦点を合わせることによって該第２のマークの第１の位置及び該第２のマークに対する第１の焦点距離を求め、ｈ）該焦点距離とは異なった少なくとも一つの第２の焦点距離に該フォーカスコイルを設定して、該第２のマークの少なくとも一つの第２の位置を求め、ｉ）該第１の位置、該第２の位置、該第１の焦点距離、及び該第２の焦点距離に基づいて、該電子ビームのオフセットずれ量を焦点距離の一次関数として近似して任意の焦点距離に対する該オフセットずれ量を求め、ｊ）前記フォーカスコイルを用いて前記試料上に設けられた複数の基準マークに前記電子ビームの焦点を合わせることによって該基準マークに対する基準焦点距離を求め、ｋ）該基準マークの座標値の関数として該基準焦点距離を最小２乗近似することによって任意の試料上の位置に対する露光焦点距離を求め、ｌ）該露光焦点距離、該露光焦点距離に対する前記偏向効率補正係数、該露光焦点距離に対する前記オフセットずれ量を用いることにより、該試料の位置合わせ及び該試料の露光を行う各段階を含むことを特徴とする露光方法。
- 前記段階ｊ）は、ｊ１）前記試料上に設けられた複数の基準マークの高さを光学的方法によって求め、ｊ２）該基準マークに対する前記フォーカスコイルの焦点距離である前記基準焦点距離を該基準マークの該高さに基づいて求める各段階を含むことを特徴とする請求項１記載の露光方法。
- 前記段階ｊ２）は、前記フォーカスコイルを用いて前記基準マークの少なくとも一つに前記電子ビームの焦点を合わせることによって該基準マークの該少なくとも一つに対する焦点距離を求め、該基準マークの該少なくとも一つに対する該焦点距離と、該基準マークの該少なくとも一つに対して前記光学的方法によって求められた前記高さとの差分を求め、該基準マークの該高さと該差分とに基づいて前記基準焦点距離を求める各段階を含むことを特徴とする請求項２記載の露光方法。
- 偏向器で電子ビームを偏向して該電子ビームを試料に照射し露光する電子ビーム露光装置であって、該偏向器の上段に設けられたフォーカスコイルと、高さの異なる複数の第１のマークを配置する手段と、該偏向器の上段に設けられたフォーカスコイルを用いて該第１のマークの各々に該電子ビームの焦点を合わせる手段と、該第１のマークの各々に対する焦点距離を求める手段と、該第１のマークの各々に対して偏向効率補正係数を求める手段と、該偏向効率補正係数を該焦点距離の一次関数として近似して任意の焦点距離に対する該偏向効率補正係数を求める手段と、第２のマークを前記電子ビームの光学系の中心に配置する手段と、前記フォーカスコイルを用いて該第２のマークに該電子ビームの焦点を合わせることによって該第２のマークの第１の位置及び該第２のマークに対する第１の焦点距離を求める手段と、該焦点距離とは異なった少なくとも一つの第２の焦点距離に該フォーカスコイルを設定して、該第２のマークの少なくとも一つの第２の位置を求める手段と、該第１の位置、該第２の位置、該第１の焦点距離、及び該第２の焦点距離に基づいて、該電子ビームのオフセットずれ量を焦点距離の一次関数として近似して任意の焦点距離に対する該オフセットずれ量を求める手段と、前記フォーカスコイルを用いて前記試料上に設けられた複数の基準マークに前記電子ビームの焦点を合わせることによって該基準マークに対する基準焦点距離を求める基準焦点距離獲得手段と、該基準マークの座標値の関数として該基準焦点距離を最小２乗近似することによって任意の試料上の位置に対する露光焦点距離を求める手段と、該露光焦点距離、該露光焦点距離に対する前記偏向効率補正係数、該露光焦点距離に対する前記オフセットずれ量を用いることにより、該試料の位置合わせ及び該試料の露光を行う手段を含むことを特徴とする電子ビーム露光 装置。
- 前記基準焦点距離獲得手段は、前記試料上に設けられた複数の基準マークの高さを光学的方法によって求める手段と、該基準マークに対する前記フォーカスコイルの焦点距離である前記基準焦点距離を該基準マークの該高さに基づいて求める高さ変換手段を含むことを特徴とする請求項４記載の電子ビーム露光装置。
- 前記高さ変換手段は、前記フォーカスコイルを用いて前記基準マークの少なくとも一つに前記電子ビームの焦点を合わせることによって該基準マークの該少なくとも一つに対する焦点距離を求める手段と、該基準マークの該少なくとも一つに対する該焦点距離と、該基準マークの該少なくとも一つに対して前記光学的方法によって求められた前記高さとの差分を求める手段と、該基準マークの該高さと該差分とに基づいて前記基準焦点距離を求める手段を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。
- 前記第１のマークは、前記電子ビームを反射する反射電子量が異なる２つの異なった物質より形成されることを特徴とする請求項１記載の露光方法。
- 前記第１のマークは、電子反射率の低い基盤上に重金属の薄膜をパターニングして形成されることを特徴とする請求項７記載の露光方法。
- 前記第１のマークは、金、タンタル、及びタングステンのいずれか一つの薄膜をシリコン基盤上にパターニングして形成されることを特徴とする請求項８記載の露光方法。
- 前記第１のマークは、電子反射率の低い基盤に重金属を埋め込んで該基盤及び該重金属が同一の平坦な表面を有する構造であることを特徴とする請求項７記載の露光方法。
- 前記第１のマークは、金、タンタル、及びタングステンのいずれか一つの重金属をシリコン基盤に埋め込んで該シリコン基盤及び該重金属が同一の平坦な表面を有する構造であることを特徴とする請求項１０記載の露光方法。
- 前記第１のマークは、電子反射率の低い基盤に重金属を埋め込んで該基盤と該重金属の表面をＣＭＰ（ Chemical Mechanical Polishing ）法により平坦化することによって形成されることを特徴とする請求項１０又は１１記載の露光方法。
- 前記第１のマークは、前記電子ビームを反射する反射電子量が異なる２つの異なった物質より形成された構造であることを特徴とする請求項４記載の電子ビーム露光装置。
- 前記第１のマークは、電子反射率の低い基盤上に重金属の薄膜をパターニングした構造であることを特徴とする請求項１３記載の電子ビーム露光装置。
- 前記第１のマークは、金、タンタル、及びタングステンのいずれか一つの薄膜をシリコン基盤上にパターニングした構造であることを特徴とする請求項１４記載の電子ビーム露光装置。
- 前記第１のマークは、電子反射率の低い基盤に重金属を埋め込んで該基盤及び該重金属が同一の平坦な表面を有する構造であることを特徴とする請求項１３記載の電子ビーム露光装置。
- 前記第１のマークは、金、タンタル、及びタングステンのいずれか一つの重金属をシリコン基盤に埋め込んで該シリコン基盤及び該重金属が同一の平坦な表面を有する構造であることを特徴とする請求項１６記載の電子ビーム露光装置。
- 前記第１のマークは、電子反射率の低い基盤に重金属を埋め込んで該基盤と該重金属の表面をＣＭＰ（ Chemical Mechanical Polishing ）法により平坦化することによって形成されることを特徴とする請求項１６又は１７記載の電子ビーム露光装置。
- 偏向器で電子ビームを偏向して該電子ビームを試料に照射し露光する電子ビーム露光装置に於ける露光方法であって、ａ）電子反射率の低い基盤に重金属を埋め込んで該基盤及び該重金属が同一の平坦な表面を有する位置検出マークを所定位置に配置し、ｂ）該電子ビームで該位置検出マークの位置を検出し、ｃ）前記位置検出マークの検出された前記位置に基づいて、前記偏向器の歪み補正を行うための偏向歪みマップ及び該偏向器の比例係数補正を行うための偏向効率補正係数を取得して、前記電子ビームの偏向 量を校正する各段階を含むことを特徴とする露光方法。
- 前記試料をステージ移動して該試料上に形成された少なくとも一つの位置合わせマークを所定の位置に配置し、前記電子ビームで該位置合わせマークの位置を検出し、該位置合わせマークの検出された該位置を参照して校正された該電子ビームで該試料を露光する各段階を更に含むことを特徴とする請求項１９記載の露光方法。
- 前記位置検出マークの検出された前記位置に基づいて、前記偏向器の歪み補正を行うための偏向歪みマップを取得して前記電子ビームの偏向量を校正する段階を更に含むことを特徴とする請求項１９記載の露光方法。
- 前記試料をステージ移動して該試料上に形成された少なくとも一つの位置合わせマークを所定の位置に配置し、前記電子ビームで該位置合わせマークの位置を検出し、該位置合わせマークを用いて前記偏向器の比例係数補正を行うための偏向効率補正係数を取得し、該偏向効率補正係数に所定の測定ずれ量を加算して真の偏向効率補正係数を取得して該電子ビームの偏向量を校正し、該位置合わせマークの検出された該位置を参照して校正された該電子ビームで該試料を露光する各段階を更に含むことを特徴とする請求項２１記載の露光方法。
- 前記試料をステージ移動して該試料上に形成された少なくとも一つの位置合わせマークを所定の位置に配置し、前記電子ビームで該位置合わせマークの位置を検出し、該試料上に形成されたビーム調整用マークを用いて前記偏向器の比例係数補正を行うための偏向効率補正係数を取得し、該偏向効率補正係数に所定の測定ずれ量を加算して真の偏向効率補正係数を取得して該電子ビームの偏向量を校正し、該位置合わせマークの検出された該位置を参照して校正された該電子ビームで該試料を露光する各段階を更に含むことを特徴とする請求項２１記載の露光方法。
- 前記位置検出マークは、金、タンタル、及びタングステンのいずれか一つの重金属をシリコン基盤に埋め込んで該シリコン基盤及び該重金属が同一の平坦な表面を有する構造であることを特徴とする請求項１９記載の露光方法。
- 前記位置検出マークは、電子反射率の低い基盤に重金属を埋め込んで該基盤と該重金属の表面をＣＭＰ（ Chemical Mechanical Polishing ）法により平坦化することによって形成されることを特徴とする請求項１９又は２４記載の露光方法。
- 前記位置合わせマークが配置された前記所定の位置は、電子ビーム光学系の中心軸上であることを特徴とする請求項２０、２２、２３いずれか一項記載の露光方法。
- 偏向器で電子ビームを偏向して該電子ビームを試料に照射し露光する電子ビーム露光装置であって、該試料を搭載して移動するための試料ステージと、電子反射率の低い基盤に重金属が埋め込まれ該基盤及び該重金属が同一の平坦な表面を有した構造であって該試料ステージ上に設けられた位置検出マークと、前記試料ステージを移動して前記位置検出マークを所定位置に配置する第１の手段と、前記電子ビームで該位置検出マークの位置を検出する第２の手段と、該位置検出マークの検出された該位置に基づいて、前記偏向器の歪み補正を行うための偏向歪みマップ及び該偏向器の比例係数補正を行うための偏向効率補正係数を取得して、該電子ビームの偏向量を校正する第３の手段を含むことを特徴とする電子ビーム露光装置。
- 前記試料を前記試料ステージにより移動して該試料上に形成された少なくとも一つの位置合わせマークを所定の位置に配置する手段と、前記電子ビームで該位置合わせマークの位置を検出する手段と、該位置合わせマークの検出された該位置を参照して校正された該電子ビームで該試料を露光する手段を更に含むことを特徴とする請求項２７記載の電子ビーム露光装置。
- 前記試料ステージを移動して前記位置検出マークを所定位置に配置する第１の手段と、前記電子ビームで該位置検出マークの位置を検出する第２の手段と、該位置検出マークの検出された該位置に基づいて、前記偏向器の歪み補正を行うための偏向歪みマップを取得して該電子ビームの偏向量を校正する第３の手段を更に含むことを特徴とする請求項２７記載の電子ビーム露光装置。
- 前記試料を前記試料ステージにより移動して該試料上に形成された少なくとも一つの位置合わせマークを所定の位置に配置する手段と、前記電子ビームで該位置合わせマークの位置を検出する手段と、該位置合わせマークを用いて前記偏向器の比例係数補正を行うための偏向効率補正係数を取得する手段と、該偏向効率補正係数に所定の測定ずれ量を加算して真の偏向効率補正係数を取得して該電子ビームの偏向量を校正する手段と、該位置合わせマークの検出された該位置を参照して校正された該電子ビームで該試料を露光する手段を更に含むことを特徴とする請求項２９記載の電子ビーム露光装置。
- 前記試料を前記試料ステージにより移動して該試料上に形成された少なくとも一つの位置合わせマークを所定の位置に配置する手段と、前記電子ビームで該位置合わせマークの位置を検出する手段と、該試料上に形成されたビーム調整用マークを用いて前記偏向器の比例係数補正を行うための偏向効率補正係数を取得する手段と、該偏向効率補正係数に所定の測定ずれ量を加算して真の偏向効率補正係数を取得して該電子ビームの偏向量を校正する手段と、該位置合わせマークの検出された該位置を参照して校正された該電子ビームで該試料を露光する手段を更に含むことを特徴とする請求項２９記載の電子ビーム露光装置。
- 前記位置検出マークは、金、タンタル、及びタングステンのいずれか一つの重金属がシリコン基盤に埋め込まれ該シリコン基盤及び該重金属が同一の平坦な表面を有した構造であることを特徴とする請求項２７記載の電子ビーム露光装置。
- 前記位置検出マークは、電子反射率の低い基盤に重金属が埋め込まれ該基盤と該重金属の表面がＣＭＰ（ Chemical Mechanical Polishing ）法により平坦化された構造であることを特徴とする請求項２７又は３２記載の電子ビーム露光装置。
- 前記位置合わせマークが配置された前記所定の位置は、電子ビーム光学系の中心軸上であることを特徴とする請求項２８、３０、３１いずれか一項記載の電子ビーム露光装置。
- 偏向器により電子ビームを偏向して試料を露光する際に、ステージにより該試料を連続的に移動させることによって該試料上に定義された複数のフレームの各々を順次露光する電子ビーム露光装置であって、該試料に正確に該電子ビームを露光するための該偏向器の補正に関する情報を露光開始前に取得する取得手段と、該情報を格納するデータ記憶手段と、該データ記憶手段に格納された該情報に基づいて該複数のフレームの第１番目のフレームに対する該補正に関する補正係数を露光開始前に計算し、該複数のフレームの一つのフレームを露光している間に次のフレームに対する該補正係数を該データ記憶手段に格納された該情報に基づいて計算する係数演算手段と、該補正係数を格納する係数記憶手段と、該複数のフレームの一つのフレームを露光する際に、該一つのフレームの直前のフレームを露光中に該係数記憶手段に格納された該補正係数を用いて該補正を行う補正演算手段とを含み、前記係数記憶手段は、前記複数のフレームの２フレーム分の前記補正係数を格納することを特徴とする電子ビーム露光装置。
- 前記係数記憶手段に対して１フレーム分に相当する前記補正係数を読み出す間は次の１フレーム分に相当する該補正係数を書き込む手段を更に含むことを特徴とする請求項３５記載の電子ビーム露光装置。
- 前記係数記憶手段は、バッファメモリ、ＦＩＦＯメモリ、デュアルポートメモリ、及びこれらの組み合わせのいずれか一つを含むことを特徴とする請求項３６記載の電子ビーム露光装置。
- 前記係数記憶手段はデュアルポートメモリを含み、該デュアルポートメモリのアドレスの最上位ビットは前記複数のフレーム毎に反転するフレーム制御フラグに設定され、該デュアルポートメモリの記憶領域の半分は該複数のフレームの一つのフレームに対する前記補正係数を記憶する領域であり、他方の半分は該一つのフレームの次のフレームに対する該補正係数を記憶する領域であることを特徴とする請求項３６記載の電子ビーム露光装置。
- 露光処理を制御しながら該複数のフレーム内の露光位置を監視して、該露光位置に基づいたタイミング情報を前記補正演算手段に供給する露光制御手段を更に含 み、該補正演算手段は該露光処理中に変更が必要な前記補正係数のみを該タイミング情報に基づいて前記係数記憶手段から読みだすことを特徴とする請求項３５乃至３８いずれか一項記載の電子ビーム露光装置。
- 前記試料の露光に際して使用する前記補正係数の設定パターンを記憶し、前記露光制御手段からの前記タイミング信号に基づいて該設定パターンを前記補正演算手段に供給する係数設定パターン記憶手段を更に含み、該補正演算手段は該露光処理中に変更が必要な前記補正係数のみを該設定パターンに基づいて前記係数記憶手段から読みだすことを特徴とする請求項３９記載の電子ビーム露光装置。
- 前記係数設定パターン記憶手段は、バッファメモリ、ＦＩＦＯメモリ、デュアルポートメモリ、及びこれらの組み合わせのいずれか一つを含むことを特徴とする請求項４０記載の電子ビーム露光装置。
- 前記係数記憶手段に格納された前記補正係数のうちで更新の必要のない補正係数に関する情報を格納する係数更新パターン記憶手段を更に含み、前記補正演算手段は前記露光処理中に変更が必要な該補正係数のみを該係数更新パターン記憶手段に格納された該情報に基づいて該係数記憶手段から読みだすことを特徴とする請求項３９記載の電子ビーム露光装置。
- 前記偏向器は前記電子ビームを大面積の領域内で偏向する主偏向器と小面積の領域内で偏向する副偏向器とを含み、前記係数演算手段は該主偏向器に対する第１の係数演算手段と該副偏向器に対する第２の係数演算手段とを含み、前記係数記憶手段は該主偏向器に対する第１の係数記憶手段と該副偏向器に対する第２の係数記憶手段とを含み、前記補正演算手段は該主偏向器に対する第１の補正演算手段と該副偏向器に対する第２の補正演算手段とを含むことを特徴とする請求項３５乃至４２いずれか一項記載の電子ビーム露光装置。
- 電子ビームを大面積の領域内で偏向する主偏向器と小面積の領域内で偏向する副偏向器とを有する電子ビーム露光装置において、該副偏向器の偏向領域に対応するサブフィールドと、１個以上の該サブフィールドからなり該主偏向器の偏向領域に対応するセルフィールドと、１個以上の該セルフィールドからなるエリアに試料上の露光領域を分類し、各々が連続した該セルフィールドの列である複数のフレームをステージにより該試料を連続的に移動させることによって順次露光する露光方法において、ａ）該試料に正確に該電子ビームを露光するための該主偏向器及び該副偏向器の補正に関する情報を露光開始前に取得し、ｂ）該情報に基づいて該複数のフレームの第１番目のフレームに対する該補正に関する補正係数を露光開始前に計算し、ｃ）該複数のフレームの一つのフレームを露光している間に次のフレームに対する該補正係数を該情報に基づいて計算し、ｄ）該複数のフレームの一つのフレームを露光する際に、該一つのフレームの直前のフレームを露光中に計算された該補正係数を用いて該補正を行う各段階を含み、前記段階ｄ）は、ｅ）前記複数のフレームの一つのフレームを露光する間に、前記セルフィールド或いは前記エリアの境界で前記補正係数を変更する段階を更に含むことを特徴とする露光方法。
- 前記段階ｅ）は、ｅ１）前記複数のフレームの一つのフレームを露光する際に、該一つのフレーム内の新しいセルフィールド或いは新しいエリアに露光位置が移動するタイミングを管理し、ｅ２）変更する必要のある前記補正係数のみを該タイミングに基づいて変更する各段階を含むことを特徴とする請求項４４記載の露光方法。
- 前記段階ｅ２）は、前記補正係数のうちで前記タイミングで変更する必要のある補正係数に関する補正係数変更情報を記憶し、変更する必要のある該補正係数のみを該補正係数変更情報に基づいて変更する各段階を更に含むことを特徴とする請求項４５記載の露光方法。
- 前記主偏向器及び前記副偏向器の補正に関する前記情報を前記試料の露光中に新たに取得し、新たに計算する前記補正係数に対して新たに取得された該情報を用いることを特徴とする請求項４４記載の露光方法。
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