JP4409044B2 - 電子ビーム露光装置、及び電子ビーム偏向校正方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビームによりウェハにパターンを露光する電子ビーム露光装置、電子ビームの偏向を校正する電子ビーム偏向校正方法、及び電子ビームの偏向を校正するための基準基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子ビームによりウェハにパターンを露光する電子ビーム露光装置が知られている。この電子ビーム露光装置では、電子ビームをウェハの所定の領域に照射するために電子ビームを偏向器により偏向させる。偏向器により電子ビームをウェハの所定の領域に適切に偏向させるために、偏向器による電子ビームの偏向を校正する必要がある。
【０００３】
そこで、従来の電子ビーム露光装置においては、予めウェハステージ上にマークが形成された基準基板を備えておき、当該ウェハステージを動かして当該基準基板のマークを複数の位置に動かし、偏向器により電子ビームを偏向させることにより走査させて当該マークを検出し、当該マークが示す位置を検出した際の偏向器に対する偏向制御量を当該マークの位置に電子ビームを偏向するための偏向制御量として検出する。そして、複数の位置での偏向器に対する偏向制御量に基づいて、所定の位置に電子ビームを偏向するための偏向器に対する偏向制御量を校正する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来の電子ビーム露光装置においては、ウェハステージにより基準マークを所定の位置に動かして偏向器の偏向を校正している。このため、ウェハステージを移動させる際にずれが発生すると適切に偏向器の校正を行えないという問題が生じる。また、露光の際にウェハの所定の位置に電子ビームを適切に偏向できないといった場合においては、原因として、ウェハステージを移動させる際のずれによって適切に校正ができていないこと、又は偏向器による偏向量がずれていることが考えられるが、いずれが原因なのかを容易に判断できないという問題が生じる。また、偏向器の偏向を校正する際に、校正に時間がかかるという問題が生じている。
そこで、本発明は、上記の課題を解決することのできる電子ビーム露光装置、電子ビーム偏向校正方法、及び基準基板を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の形態に係る電子ビーム露光装置は、 電子ビームによりウェハにパターンを露光する電子ビーム露光装置であって、ウェハと、複数の位置のそれぞれを示すマーク部を有する基準基板とを載置可能であり、且つウェハ及び基準基板を所定の座標系に従って移動可能であるウェハステージと、電子ビームを発生する電子銃と、所定の偏向制御量に基づいて電子ビームを偏向する偏向部と、電子ビームを基準基板に照射した際における反射電子を検出する反射電子検出部と、基準基板を所定の位置に維持させた状態で電子ビームを走査させ、反射電子検出部により検出される反射電子に基づいて、複数のマーク部を検出するマーク検出部と、検出された複数のマーク部が示す位置に偏向部により電子ビームを偏向するための偏向制御量と、マーク部が示す位置とに基づいて、所定の位置に電子ビームを偏向させる偏向部に対する偏向制御量を調整する偏向調整部と、調整された偏向制御量に基づいて、偏向部により電子ビームをウェハの所定の位置に偏向させてウェハにパターンを露光する露光制御部と
を有することを特徴とする。
【０００６】
マーク部の少なくとも２つは、ウェハにパターンを露光する際に電子ビームを偏向させるべきフィールドと同一の大きさの領域における境界部分の位置を示すようにしてもよい。マーク部の１つは、領域の中心の位置を示すようにしてもよい。基準基板は、１つの基板であってもよい。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の第２の形態に係る電子ビーム露光装置は、電子ビームによりウェハにパターンを露光する電子ビーム露光装置であって、ウェハと、複数の位置のそれぞれを示すマーク部を有する基準基板とを載置可能であり、且つウェハ及び基準基板を所定の座標系に従って移動可能であるウェハステージと、電子ビームを発生する電子銃と、所定の偏向制御量に基づいて電子ビームを偏向する偏向部と、電子ビームを基準基板に照射した際における反射電子を検出する反射電子検出部と、偏向部により電子ビームを偏向させてウェハの所定の位置に照射してウェハのパターンを露光する露光制御部と、基準基板を所定の位置に維持させた状態で電子ビームを走査させ、反射電子検出部により検出される反射電子に基づいて、複数のマーク部を検出する第１マーク検出部と、検出された複数のマーク部が示す位置間における偏向部に対する偏向制御量に基づいて、偏向部の偏向制御量の調整を行う必要があるか否かを検出する調整要不要検出部と、調整要不要検出部により、偏向器に対する偏向制御量の調整を行う必要があると検出された場合に、所定の位置に電子ビームを偏向させるための偏向器に対する偏向制御量を調整する偏向調整部とを有することを特徴とする。
【０００８】
偏向調整部は、ウェハステージにより基準基板の１のマーク部が示す位置を複数の位置に移動させ、移動させた複数の位置のそれぞれにおいて、電子ビームを走査させ、反射電子検出部により検出される反射電子に基づいて、移動させた複数の位置におけるマーク部を検出する第２マーク検出部と、検出された複数の位置のそれぞれにおけるマーク部が示す位置に偏向部により電子ビームを照射するための偏向制御量と、マーク部が示す位置を移動させた位置とに基づいて、所定の位置に電子ビームを偏向させるための偏向部に対する偏向制御量を調整する偏向調整部とを有するようにしてもよい。
【０００９】
第１マーク検出部は、所定の時間を隔てて、基準基板を所定の位置に維持させた状態で電子ビームを走査させ、反射電子検出部により検出される反射電子に基づいて、複数のマーク部を更に検出し、調整要不要検出部は、所定の時間を隔てて検出された複数のマーク部が示す位置間についての偏向制御量のずれ量に基づいて、偏向部に対する偏向制御量の調整を行う必要があるか否かを検出するようにしてもよい。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の第３の形態に係る電子ビーム偏向校正方法は、電子ビーム露光装置における偏向部による電子ビームの偏向を基準基板を用いて調整する電子ビーム偏向校正方法であって、基準基板は、複数の位置のそれぞれを示すマーク部を有し、基準基板を所定の位置に維持させた状態で電子ビームを走査させ、基準基板により反射される反射電子に基づいて、複数のマーク部を検出するマーク検出ステップと、検出された複数のマーク部に偏向部により電子ビームを照射するための偏向制御量と、マーク部が示す位置とに基づいて、所定の位置に電子ビームを偏向させる偏向部に対する偏向制御量を調整する偏向調整ステップとを有することを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の第４の形態に係る電子ビーム偏向校正方法は、電子ビーム露光装置における偏向部による電子ビームの偏向を基準基板を用いて調整する電子ビーム偏向校正方法であって、基準基板は、複数の位置のそれぞれを示すマーク部を有し、基準基板を所定の位置に維持させた状態で電子ビームを走査させ、反射電子検出部により検出される反射電子に基づいて、複数のマーク部を検出するマーク検出ステップと、検出された複数のマーク部が示す位置間の偏向部に対する偏向制御量に基づいて、偏向部に対する偏向制御量の調整を行う必要があるか否かを検出する調整要不要検出ステップと、調整要不要検出ステップで、偏向部に対する偏向制御量の調整を行う必要があると検出された場合に、所定の位置に電子ビームを偏向させる偏向部に対する偏向制御量を調整する偏向調整ステップとを有することを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の第５の形態に係る基準基板は、電子ビーム露光装置における偏向部による電子ビームの偏向を校正するための基準基板であって、複数の位置のそれぞれを示すマーク部を有することを特徴とする。マーク部の少なくとも２つは、ウェハにパターンを露光する際に電子ビームを偏向させるべきフィールドと同一の大きさの領域における境界部分を示すようにしてもよい。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１４】
図１は、本発明の１実施形態に係る電子ビーム露光装置１００の構成図である。電子ビーム露光装置１００は、電子ビームによりウェハ６４に所定の露光処理を施すための露光部１５０と、露光部１５０の各構成の動作を制御する制御系１４０を備える。
【００１５】
露光部１５０は、筐体１０内部に、所定の電子ビームを照射する電子ビーム照射系１１０と、電子ビーム照射系１１０から照射された電子ビームを偏向するとともに、電子ビームのマスク３０近傍における結像位置を調整するマスク用投影系１１２と、電子ビームのクロスオーバー像のフォーカスを調整する調整レンズ系１１４と、マスク３０を通過した電子ビームをウェハステージ６２に載置されたウェハ６４の所定の領域に偏向するとともに、ウェハ６４に転写されるパターンの像の向き及びサイズを調整するウェハ用投影系１１６を含む電子光学系を備える。
【００１６】
また、露光部１５０は、ウェハ６４に露光すべきパターンをそれぞれ形成された複数のブロックを有するマスク３０を載置するマスクステージ７２と、マスクステージ７２を駆動するマスクステージ駆動部６８と、パターンを露光すべきウェハ６４を載置するウェハステージ６２と、ウェハステージ６２を駆動するウェハステージ駆動部７０とを含むステージ系を備える。ウェハステージ６２は、電子ビームの焦点、偏向量又はビーム形状の少なくとも一つを調整するために用いられる基準基板１６０を有する。本実施形態では、基準基板１６０は、ウェハステージ６２上における、ウェハ６４を載置する領域以外の場所に設けられている。さらに、露光部１５０は、電子光学系の調整のために、ウェハステージ６２側から飛散する電子を検出して、飛散した電子量に相当する電気信号に変換する反射電子検出部の一例としての電子検出器６０を有する。
【００１７】
電子ビーム照射系１１０は、電子ビームを発生させる電子銃１２による、電子ビームの焦点位置を定める第１電子レンズ１４と、電子ビームを通過させる矩形形状の開口（スリット）が形成されたスリット部１６とを有する。電子銃１２は、安定した電子ビームを発生するのに所定の時間がかかるので、電子銃１２は、露光処理期間において常に電子ビームを発生してもよい。図１において、電子ビーム照射系１１０から照射された電子ビームが、電子光学系により偏向されない場合の電子ビームの光軸を、一点鎖線Ａで示す。
【００１８】
マスク用投影系１１２は、電子ビームを偏向するマスク用偏向系としての第１偏向器１８、第２偏向器２２及び第３偏向器２６と、電子ビームの焦点を調整するマスク用焦点系としての第２電子レンズ２０、さらに、第１ブランキング電極２４を有する。第１偏向器１８及び第２偏向器２２は、電子ビームをマスク３０上の所定の領域に照射する偏向を行う。所定の領域は、例えば、ウェハ６４に転写するパターンを有するブロックであってもよい。電子ビームがブロックを通過することにより、電子ビームの断面形状は、パターンと同一の形状になる。ここで、所定のパターンが形成されたブロックを通過した電子ビームの像をパターン像と定義する。第３偏向器２６は、第１偏向器１８及び第２偏向器２２を通過した電子ビームの軌道を光軸Ａに略平行に偏向する。第２電子レンズ２０は、焦点位置を調整することにより、マスクステージ７２に載置されるマスク３０上における電子ビームによるスリット部１６の開口の像を調整する機能を有する。
【００１９】
調整レンズ系１１４は、第３電子レンズ２８と、第４電子レンズ３２とを有する。第３電子レンズ２８及び第４電子レンズ３２は、電子ビームのウェハ６４に対する焦点を合わせる。ウェハ用投影系１１６は、第５電子レンズ４０と、第６電子レンズ４６と、第７電子レンズ５０と、第８電子レンズ５２と、第９電子レンズ６６と、第４偏向器３４と、第５偏向器３８と、第６偏向器４２と、偏向部の一例としての主偏向器５６及び副偏向器５８と、第２ブランキング電極３６と、ラウンドアパーチャ部４８とを有する。
【００２０】
レンズ強度の設定値に依存してパターン像は回転する。第５電子レンズ４０は、マスク３０の所定のブロックを通過した電子ビームのパターン像の回転量を調整する。第６電子レンズ４６及び第７電子レンズ５０は、マスク３０に形成されたパターンに対する、ウェハ６４に転写されるパターン像の縮小率を調整する。第８電子レンズ５２及び第９電子レンズ６６は、対物レンズとして機能する。第４偏向器３４及び第６偏向器４２は、電子ビームの進行方向に対するマスク３０の下流において、電子ビームを光軸Ａの方向に偏向する。第５偏向器３８は、電子ビームを光軸Ａに略平行になるように偏向する。主偏向器５６及び副偏向器５８は、ウェハ６４上の所定の領域に電子ビームが照射されるように、電子ビームを偏向する。本実施形態では、主偏向器５６は、１ショットの電子ビームで照射可能な領域（ショット領域）を複数含むサブフィールド間で電子ビームを偏向するために用いられ、副偏向器５８は、サブフィールドにおけるショット領域間の偏向のために用いられる。
【００２１】
図２は、本発明の１実施形態に係る偏向器による電子ビームの偏向を説明する図である。ウェハステージ６２を移動させずに主偏向器５６及び副偏向器５８を用いて電子ビームを照射可能なメインフィールド６４Ａは、主偏向器５６により所定の偏向を行った状態で、副偏向器５８のみの偏向を変えることにより電子ビームを照射可能な複数のサブフィールド６４Ｂにより構成される。また、サブフィールド６４Ｂは、１ショットの電子ビームで照射可能な複数のショット領域６４Ｃで構成される。ここで、図中×印は、各ショットにおける電子ビームの中心位置を示す。主偏向器５６は、電子ビームの中心をフィールド６４Ｅ内において偏向する。また、副偏向器５８は、電子ビームの中心をフィールド６４Ｆ内において偏向する。したがって、主偏向器５６及び副偏向器５８は、電子ビームの中心をフィールド６４Ｄ内において偏向する。
【００２２】
図１に戻り、ラウンドアパーチャ部４８は、円形の開口（ラウンドアパーチャ）を有する。第１ブランキング電極２４および第２ブランキング電極３６は、電子ビームを高速に同期してオン及びオフすることができ、具体的には、電子ビームをラウンドアパーチャの外側に当たるように偏向する機能を有する。すなわち、第１ブランキング電極２４および第２ブランキング電極３６は、ウェハ６４上に結像されるパターン像に変位をもたらすことなく、ウェハ６４上に到達する電子ビームの量を制御することができる。従って、第１ブランキング電極２４および第２ブランキング電極３６は、電子ビームの進行方向に対してラウンドアパーチャ部４８から下流に電子ビームが進行することを防ぐことができる。電子銃１２は、露光処理期間において常に電子ビームを照射するので、第１ブランキング電極２４および第２ブランキング電極３６は、ウェハ６４に転写するパターンを変更するとき、更には、パターンを露光するウェハ６４の領域を変更するときに、ラウンドアパーチャ部４８から下流に電子ビームが進行しないように電子ビームを偏向することが望ましい。
【００２３】
制御系１４０は、マーク検出部及び偏向調整部の一例としての統括制御部１３０と、個別制御部１２０と、記憶部１２２とを備える。個別制御部１２０は、マスクステージ制御部８４と、ショット制御部８６と、露光制御部の一例としての偏向制御部８２と、電子レンズ制御部８８と、反射電子処理部９０と、ウェハステージ制御部９２とを有する。統括制御部１３０は、例えばワークステーションであって、個別制御部１２０に含まれる各制御部を統括制御する。偏向制御部８２は、第１偏向器１８、第２偏向器２２、第３偏向器２６、第４偏向器３４、第５偏向器３８、第６偏向器４２、主偏向器５６、及び副偏向器５８を制御する。マスクステージ制御部８４は、マスクステージ駆動部６８を制御して、マスクステージ７２を移動させる。
【００２４】
ショット制御部８６は、第１ブランキング電極２４及び第２ブランキング電極３６を制御する。本実施形態では、ショット制御部３６は、第１ブランキング電極２４及び第２ブランキング電極３６を、露光時には、電子ビームをウェハ６４に照射させるように制御し、露光時以外には、電子ビームをウェハ６４に到達させないように制御する。電子レンズ制御部８８は、第１電子レンズ１４、第２電子レンズ２０、第３電子レンズ２８、第４電子レンズ３２、第５電子レンズ４０、第６電子レンズ４６、第７電子レンズ５０、第８電子レンズ５２および第９電子レンズ６６に供給する電流を制御する。反射電子処理部９０は、電子検出部６０により検出された電気信号に基づいて電子量を示すデジタルデータを検出する。
【００２５】
ウェハステージ制御部９２は、ウェハステージ駆動部７０によりウェハステージ６２を所定の位置に移動させる。記憶部１２２は、露光すべきウェハ６４のショット領域を特定するショット領域特定情報と、当該ショット領域に露光するパターンが形成されたブロックを特定する情報とを記憶する。また、記憶部１２２は、各偏向器に対する偏向制御量を規定する偏向制御情報を記憶する。記憶部１２２は、基準基板１６０における各マーク部が示す位置を特定する位置情報を記憶する。また、記憶部１２２は、基準基板１６０のウェハステージ６２の座標系における位置を特定する位置情報を記憶する。
【００２６】
図３は、本発明の１実施形態に係る基準基板の構成を示す図である。図３に示す基準基板１６０は、主偏向器５６及び副偏向器５８の偏向を校正するための基準基板１６０である。基準基板１６０は、基準基板１６０における所定の位置を示すマーク部１６０Ａを複数有する。マーク部１６０Ａは、例えば、凸状又は凹状のマーク（パターン）であってもよく、電子ビームを走査させることによりマークを検出できればよい。本実施形態では、各マーク部１６０Ａは、矩形であり、マーク部１６０Ａの中心が所定の位置を示しており、マーク部１６０Ａの形状を検出することにより中心の位置を特定することができる。マーク部１６０Ａは複数のマーク部１６０Ａは、主偏向器５６及び副偏向器５８により電子ビームの中心を偏向させる図２に示すフィールド６４Ｄと同一の大きさの領域１６０Ｂにおける境界部分の位置を示すように配置されている。また、１のマーク部１６０Ａは、領域１６０Ｂの中心の位置を示すように配置されている。本実施形態では、主偏向器５６及び副偏向器５８による電子ビームの偏向の校正を高精度に行うためには、基準基板１６０上において各マーク部１６０を所定の位置に高精度に配置することが好ましい。
【００２７】
本実施形態に係る電子ビーム露光装置１００の動作について説明する。電子ビーム露光装置１００は、露光処理を行う前に、電子光学系などの構成を予め調整する調整処理を行う。以下において、まず、露光処理前の電子光学系の調整処理について説明する。
【００２８】
まず、電子ビームの焦点合わせの処理を説明する。まず、ウェハステージ制御部９２が、ウェハステージ駆動部７０によりウェハステージ６２に設けられた焦点調整用の基準基板１６０を光軸Ａ近傍に移動させる。次いで、各レンズの焦点位置を所定の位置に調整し、偏向器により電子ビームを基準基板１６０のマーク上を走査させるとともに、電子検出器６０が、基準基板１６０に電子ビームが照射されることにより発生する反射電子に応じた電気信号を出力し、反射電子処理部９０が反射電子量を検出し、統括制御部１３０に通知する。統括制御部１３０は、検出された電子量に基づいて、レンズ系の焦点が合っているか否かを判断する。すなわち、統括制御部１３０は、反射電子の検出波形の微分値が最大となるように、各電子レンズに供給する電流を制御し、当該電流値を焦点が合っている場合の電流値として、各電子レンズと対応付けて記憶部１２２に格納する。
【００２９】
ここで、高精度に露光処理を行うためには、電子ビーム露光装置１００の基準となる基準座標系と主偏向器５６及び副偏向器５８による電子ビームの偏向の基準となる偏向座標系とを構成する必要がある。例えば、電子ビーム露光装置１００の基準座標系として、直交座標系であるステージの座標系（ステージ座標系）を用いる場合には、電子ビームの偏向座標系とステージ座標系とが厳密に校正されていることが必要である。そこで、電子ビームの焦点調整を行った後、主偏向器５６及び副偏向器５８の偏向量を調整（校正）する処理を行う。まず、ウェハステージ制御部９２が、ウェハステージ駆動部７０によりウェハステージ６２に設けられた偏向量調整用の基準基板１６０を光軸Ａ近傍に移動させる。本実施形態では、ウェハステージ制御部９２が、ウェハステージ駆動部７０により基準基板１６０の領域１６０Ｂの中心を示すマーク部１６０Ａを光軸近傍に移動させる。
【００３０】
次いで、偏向制御部８２が主偏向器５６及び副偏向器５８により電子ビームを基準基板１６０のマーク部１６０Ａが存在する可能性のある範囲において走査させ、電子検出器６０が基準基板１６０から反射した反射電子の変化を検出し、統括制御部１３０に通知する。本実施形態では、偏向制御部８２は主偏向器５６及び副偏向器５８により電子ビームを略直交する２方向に対して電子ビームを走査させる。また、これとともに、偏向制御部８２が主偏向器５６及び副偏向器５８に対する偏向制御量を統括制御部１３０に通知する。統括制御部１３０が、反射電子の検出波形に基づいて、マーク部１６０Ａのエッジを検出し、マーク部１６０Ａが示す位置、すなわち、マーク部１６０Ａの中心位置を求める。これとともに統括制御部１３０が通知された偏向制御量に基づいて、マーク部１６０Ａが示す位置に電子ビームを照射する場合における主偏向器５６及び副偏向器５８に対する偏向制御量を検出する。
【００３１】
次いで、基準基板１６０を当該位置に維持させた状態で、上記同様な処理を基準基板１６０の他の複数のマーク部１６０Ａに対しても行う。その後、統括制御部１３０が、検出された複数のマーク部１６０Ａが示す各位置及び当該各位置に照射する場合における各偏向制御量に基づいて、ステージ座標系の所定の位置に電子ビームを照射する場合における偏向制御量を検出する。これによって、偏向座標系とステージ座標系との校正を行うことができ、ウェハの所定の領域に副偏向器５８及び主偏向器５６により電子ビームを高精度に偏向して照射させることができる。また、従来のようにウェハステージ６２の移動を伴わないために、主偏向器５６及び副偏向器５８による電子ビームの偏向の校正に対するウェハステージ６２の移動等によって発生する誤差の影響を防ぐことができるとともに、迅速に偏向の校正を行うことができる。
【００３２】
次に、電子ビーム露光装置１００による露光処理を説明する。マスクステージ７２上には、マスク３０が載置され、所定の位置に固定されている。また、ウェハステージ６２上には、露光処理が施されるウェハ６４が載置されている。ウェハステージ制御部９２は、ウェハステージ駆動部７０によりウェハステージ６２を移動させて、ウェハ６４の露光されるべき領域が光軸Ａ近傍に位置するようにする。また、電子銃１２は、露光処理期間において常に電子ビームを照射するので、露光の開始前において、スリット部１６の開口を通過した電子ビームがウェハ６４に照射されないように、ショット制御部８６が第１ブランキング電極２４及び第２ブランキング電極３６を制御する。また、偏向制御部８２及び電子レンズ制御部８８により、電子レンズ２０及び偏向器（１８、２２、２６）が、ウェハ６４に転写するパターンを形成されたブロックに電子ビームを照射できるように調整される。調整レンズ系１１４において、電子レンズ（２８、３２）は、電子ビームのウェハ６４上でのビーム電流が極大化されるような光学照明系が成り立つように調整される。また、ウェハ用投影系１１６において、電子レンズ（４０、４６、５０、５２、６６）及び偏向器（３４、３８、４２、５６、５８）は、ウェハ６４の所定の領域にパターン像を転写できるように調整される。
【００３３】
マスク投影系１１２、調整レンズ系１１４及びウェハ用投影系１１６が調整された後、ショット制御部８６が、第１ブランキング電極２４及び第２ブランキング電極３６による電子ビームの偏向を停止する。これにより、以下に示すように、電子ビームはマスク３０を介してウェハ６４に照射される。すなわち、電子銃１２が電子ビームを生成し、第１電子レンズ１４が電子ビームの焦点位置を調整して、スリット部１６に照射させる。スリット部１６の開口を通過した電子ビームは、矩形の断面形状を有している。そして、偏向制御部８２が記憶部１２２から次に転写すべきパターンを有するブロックを特定する情報を取り出し、第１偏向器１８及び第２偏向器２２により、スリット部１６の開口を通過した電子ビームを当該情報により特定されるブロックに照射するように偏向する。第１偏向器１８及び第２偏向器２２により偏向された電子ビームは、第３偏向器２６により光軸Ａと略平行になるように偏向される。
【００３４】
そして、マスク３０を通過した電子ビームは、第４偏向器３４及び第６偏向器４２により光軸Ａに近づく方向に偏向され、第５偏向器３８により、光軸Ａと略平行になるように偏向される。また、電子ビームは、第３電子レンズ２８及び第４電子レンズ３２により、マスク３０に形成されたパターンの像がウェハ６４の表面に焦点が合うように調整され、第５電子レンズ４０によりパターン像の回転量が調整され、第６電子レンズ４６及び第７電子レンズ５０により、パターン像の縮小率が調整される。それから、電子ビームは、主偏向器５６及び副偏向器５８により、ウェハ６４上の所定のショット領域にパターン像が照射されるように偏向される。この際、主偏向器５６及び副偏向器５８は、偏向制御部８２から入力される偏向制御量に基づいて電子ビームを偏向する。
【００３５】
本実施形態では、主偏向器５６が、ショット領域を複数含むサブフィールド間で電子ビームを偏向し、副偏向器５８が、サブフィールドにおけるショット領域間で電子ビームを偏向する。所定のショット領域にパターン像が照射されるように偏向された電子ビームは、電子レンズ５２及び電子レンズ６６によって調整されて、ウェハ６４に照射される。これによって、ウェハ６４上の所定のショット領域には、マスク３０に形成されたパターン像が転写される。
【００３６】
所定の露光時間が経過した後、ショット制御部８６が、電子ビームがウェハ６４を照射しないように、第１ブランキング電極２４及び第２ブランキング電極３６を制御して、電子ビームを偏向させる。以上のプロセスにより、ウェハ６４上の所定のショット領域に、マスク３０に形成されたパターンが露光される。
【００３７】
次のショット領域にマスク３０に形成されたパターンを露光するために、偏向制御部８２及び電子レンズ制御部８８により、上記同様に第２電子レンズ２０及び偏向器（１８、２２、２６）が、ウェハ６４に転写するパターンを有するブロックに電子ビームを照射できるように調整される。調整レンズ系１１４において、電子レンズ（２８、３２）は、電子ビームのウェハ６４上でのビーム電流が極大化されるような光学照明系が成り立つように調整される。また、ウェハ用投影系１１６において、電子レンズ（４０、４６、５０、５２、６６）及び偏向器（３４、３８、４２、５６、５８）は、ウェハ６４の所定の領域にパターン像を転写できるように調整される。
【００３８】
具体的には、副偏向器５８は、マスク用投影系１１２により生成されたパターン像が、次のショット領域に露光されるように電界を調整する。この後、上記同様に当該ショット領域にパターンを露光させる。サブフィールド内の露光すべきショット領域のすべてにパターンを露光した後に、主偏向器５６は、次のサブフィールドにパターンを露光できるように磁界を調整する。電子ビーム露光装置１００は、この露光処理を、繰り返し実行することによって、所望の回路パターンを、ウェハ６４に露光することができる。
【００３９】
次に、本発明の第２実施形態に係る電子ビーム露光装置を説明する。本実施形態に係る電子ビーム露光装置は、図１に示す電子ビーム露光装置における統括制御部１３０の制御の一部、及び記憶部１２２の記憶する情報の一部が異なる。なお、本実施形態では、図１に示す電子ビーム露光装置の統括制御部１３０に対応する要素を統括制御部１３０とし、図１に示す電子ビーム露光装置の記憶部１２２に対応する要素を記憶部１２２とし、その他の構成と同一の機能要素については同一の符号を付す。ここで、特許請求の範囲にいう第１マーク検出部、第２マーク検出部、及び、調整要不要検出部は、主に統括制御部１３０によって構成される。
【００４０】
図４は、本発明の第２実施形態に係る電子ビーム偏向校正方法を含む露光処理を説明するフローチャートである。まず、本電子ビーム露光装置１００は、上記した第１実施形態と同様な電子ビームの焦点合わせの処理を行う。
【００４１】
次いで、電子ビームの焦点合わせの処理調整を行った後、主偏向器５６、及び副偏向器５８の偏向量を調整（校正）する処理（偏向調整ステップ）を行う。まず、ウェハステージ制御部９２が、ウェハステージ駆動部７０によりウェハステージ６２に設けられた偏向量調整用の基準基板１６０を光軸Ａ近傍に移動させる。本実施形態では、ウェハステージ制御部９２が、ウェハステージ駆動部７０により基準基板１６０の１つのマーク部１６０Ａ、例えば、領域１６０Ｂの中心を示すマーク部１６０Ａを光軸近傍に移動させる。
【００４２】
次いで、主偏向器５６及び副偏向器５８が電子ビームを当該マーク部１６０Ａが存在する可能性がある範囲において走査させ、電子検出器６０が基準基板１６０から反射した反射電子の変化を検出し、統括制御部１３０に通知する。また、これとともに、偏向制御部８２が主偏向器５６及び副偏向器５８に対する偏向制御量を統括制御部１３０に通知する。統括制御部１３０が、反射電子の検出波形に基づいて、当該マーク部１６０Ａのエッジを検出し、当該マーク部１６０Ａが示す位置、すなわち、当該マーク部１６０Ａの中心位置を求める。更に、統括制御部１３０が、通知された偏向制御量に基づいて、当該マーク部１６０Ａが示す位置に電子ビームを照射する場合における主偏向器５６及び副偏向器５８に対する偏向制御量を検出する。
【００４３】
次いで、ウェハステージ制御部９２がウェハステージ駆動部７０によりウェハステージ６２を移動させて、当該マーク部１６０Ａをステージ座標系の複数の位置にくるようにする。そして、各位置に当該マーク部１６０Ａを位置させた状態で、統括制御部１３０が当該マーク部１６０Ａが示す位置を求め、通知された偏向制御量に基づいて、当該マーク部１６０Ａが示す位置に電子ビームを照射する場合における主偏向器５６及び副偏向器５８に対する偏向制御量を検出する。
その後、統括制御部１３０が、検出された複数のマーク部１６０Ａが位置したステージ座標系の各位置及び当該各位置に電子ビームを照射する場合における各偏向制御量に基づいて、ステージ座標系の所定の位置に電子ビームを照射する場合における偏向制御量を検出する（ステップＳ１００）。
【００４４】
次いで、ウェハステージ制御部９２が、ウェハステージ駆動部７０によりウェハステージ６２に設けられた偏向量調整用の基準基板１６０を光軸Ａ近傍に移動させる。本実施形態では、ウェハステージ制御部９２が、ウェハステージ駆動部７０により基準基板１６０の領域１６０Ｂの中心を示すマーク部１６０Ａを光軸近傍に移動させる。
【００４５】
次いで、主偏向器５６及び副偏向器５８が電子ビームを基準基板１６０のマーク部１６０Ａが存在する可能性がある範囲において走査させ、電子検出器６０が基準基板１６０から反射した反射電子の変化を検出し、統括制御部１３０に通知する。また、これとともに、偏向制御部８２が主偏向器５６及び副偏向器５８に対する偏向制御量を統括制御部１３０に通知する。統括制御部１３０が、反射電子の検出波形に基づいて、マーク部１６０Ａのエッジを検出し、マーク部１６０Ａが示す位置、すなわち、マーク部１６０Ａの中心位置を求める（ステップＳ１０２）。これとともに統括制御部１３０が通知された偏向制御量に基づいて、マーク部１６０Ａが示す位置に電子ビームを照射する場合における主偏向器５６及び副偏向器５８に対する偏向制御量を検出する。次いで、基準基板１６０を当該位置に維持させた状態で、上記同様な処理を基準基板１６０の他の複数のマーク部１６０Ａに対しても行う（ステップＳ１０２）。その後、統括制御部１３０が、検出された複数のマーク部１６０Ａが示す各位置間において電子ビームを偏向するために必要な偏向制御量を検出し（ステップＳ１０４）、各偏向制御量を基準となる基準偏向制御量として記憶部１２２に記憶する。
【００４６】
その後、第１実施形態と同様な露光処理（露光ステップ）を行う（ステップＳ１０６）。そして、露光処理において所定の時間、例えば、１時間、１日等を経過したか否かを検出し（ステップＳ１０８）、所定時間を経過した場合には、ウェハステージ制御部９２が、ウェハステージ駆動部７０によりウェハステージ６２に設けられた偏向量調整用の基準基板１６０を光軸Ａ近傍に移動させる。本実施形態では、ウェハステージ制御部９２が、ウェハステージ駆動部７０により基準基板１６０の領域１６０Ｂの中心を示すマーク部１６０Ａを光軸近傍に移動させる。
【００４７】
次いで、主偏向器５６及び副偏向器５８が電子ビームを基準基板１６０のマーク部１６０Ａが存在する可能性がある範囲において走査させ、電子検出器６０が基準基板１６０から反射した反射電子の変化を検出し、統括制御部１３０に通知する。また、これとともに、偏向制御部８２が主偏向器５６及び副偏向器５８に対する偏向制御量を統括制御部１３０に通知する。統括制御部１３０が、反射電子の検出波形に基づいて、マーク部１６０Ａのエッジを検出し、マーク部１６０Ａが示す位置、すなわち、マーク部１６０Ａの中心位置を求める（ステップＳ１１０）。これとともに統括制御部１３０が通知された偏向制御量に基づいて、マーク部１６０Ａが示す位置に電子ビームを照射する場合における主偏向器５６及び副偏向器５８に対する偏向制御量を検出する。次いで、基準基板１６０を当該位置に維持させた状態で、上記同様な処理を基準基板１６０の他の複数のマーク部１６０Ａに対しても行う（ステップＳ１１０）。その後、統括制御部１３０が、検出された複数の偏向制御量に基づいて、複数のマーク部１６０Ａが示す各位置間において電子ビームを偏向するために必要な偏向制御量を検出する。
【００４８】
次いで、統括制御部１３０が、検出された複数の偏向制御量と、記憶部１２２に記憶された対応する基準偏向制御量とのずれ量を複数検出し、複数のずれ量に基づいて主偏向器５６及び副偏向器５８の調整が必要か否かを検出する（ステップＳ１１４）。ここで、ずれ量の少なくとも１つが所定の値を超えた場合に、主偏向器５６及び副偏向器５８の調整が必要であると検出するようにしてもよく、複数のずれ量が所定の値を超えた場合に主偏向器５６及び副偏向器５８の調整が必要であると検出するようにしてもよい。これによって、主偏向器５６及び副偏向器５８の調整が必要か否かを適切に検出することができる。
【００４９】
この結果、主偏向器５６及び副偏向器５８の調整が必要であると検出した場合には、統括制御部１３０は、ステップＳ１００と同様な偏向調整ステップを行う（ステップＳ１１６）。そして、露光処理において所定の時間を経過していないと検出された場合、主偏向器５６及び副偏向器５８の調整が必要でないと検出された場合、及び、主偏向器５６及び副偏向器５８の調整が必要であると検出されて偏向調整ステップを行った場合には、処理を終了するか否かを検出し（ステップＳ１１８）、処理を終了しない場合には、露光ステップ（ステップＳ１０６）以下の処理を引き続き行う。
【００５０】
本実施形態に係る電子ビーム露光装置によると、主偏向器５６及び副偏向器５８の調整が必要であるか否かを適切に検出することができる。また、本実施形態に係る電子ビーム露光装置によると、主偏向器５６及び副偏向器５８の調整が必要であるか否かを、ウェハステージ６４を複数回移動させることなく迅速に検出することができる。また、本実施形態に係る電子ビーム露光装置においては、基準基板１６０上の複数のマーク部１６０Ａを主偏向器５６及び副偏向器５８による電子ビームの偏向の調整に用いていないので、基準基板１６０上において複数のマーク部１６０Ａを偏向の調整を行う場合に比して高精度に構成しておかずともよい。
【００５１】
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記の第１実施形態では、主偏向器５６及び副偏向器５８により電子ビームの中心を偏向するフィールドと同一の大きさの領域における境界部分の位置を示す複数のマークを基準基板１６０に備えるようにしていたが、本発明はこれに限られず、例えば、主偏向器５６の偏向を調整する場合には、主偏向器５６により電子ビームの中心を偏向するフィールドと同一の大きさの領域の境界部分の位置を示す複数のマークを基準基板１６０に備えるようにしてもよく、また、副偏向器５８の偏向を調整する場合には、副偏向器５８により電子ビームの中心を偏向するフィールドと同一の大きさの領域における境界部分の位置を示す複数のマークを基準基板１６０に備えるようにしてもよく、要は、単数又は複数の偏向器により電子ビームの中心を偏向するフィールドと同一の大きさの領域の境界部分の位置を示す複数のマークを基準基板１６０に備えるようにしてもよい。
【００５２】
また、上記した第２実施形態では、露光処理において所定の時間経過した場合に、主偏向器５６及び副偏向器５８による電子ビームの偏向を校正が必要か否かを検出するようにしていたが、本発明はこれに限られず、例えば、電子ビームを所定の回数以上ショットした場合に、主偏向器５６及び副偏向器５８による電子ビームの偏向を校正が必要か否かを検出するようにしてもよい。
また、上記した実施形態においては、マーク部１６０Ａは、単一の矩形のパターンを用いていたが、本発明はこれに限られず、マーク部１６０Ａは、例えば、十字上のマークであってもよく、また、マーク部１６０Ａは、少なくとも異なる２軸についての各軸における位置を示す複数のラインパターンであってもよい。
【００５３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることができることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００５４】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば電子ビームの偏向の校正を適切に行うことができる。また、本発明によれば、電子ビームの偏向の校正を行う必要があるか否かを適切に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係る電子ビーム露光装置の構成図である。
【図２】 本発明の第１実施形態に係る偏向器による電子ビームの偏向を説明する図である。
【図３】 本発明の第１実施形態に係る基準基板の構成を示す図である。
【図４】 本発明の第２実施形態に係る校正方法を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 筐体 １２ 電子銃
１４ 第１電子レンズ １６ スリット部
１８ 第１偏向器 ２０ 第２電子レンズ
２２ 第２偏向器 ２４ 第１ブランキング偏向器
２６ 第３偏向器 ２８ 第３電子レンズ
３０ マスク ３２ 第４電子レンズ
３４ 第４偏向器 ３６ 第２ブランキング偏向器
３８ 第５偏向器 ４０ 第５電子レンズ
４２ 第６偏向器 ４６ 第６電子レンズ
４８ ラウンドアパーチャ ５０ 第７電子レンズ
５２ 第８電子レンズ ５６ 主偏向器
５８ 副偏向器 ６０ 電子検出器
６２ ウェハステージ ６４ ウェハ
６６ 第９電子レンズ ６８ マスクステージ駆動部
７０ ウェハステージ駆動部 ７２ マスクステージ
８２ 偏向制御部 ８４ マスクステージ制御部
８６ ブランキング電極制御部 ８８ 電子レンズ制御部
９０ 反射電子処理部 ９２ ウェハステージ制御部
１００ 電子ビーム露光装置 １１０ 電子ビーム照射系
１１２ マスク用投影系 １１４ 焦点調整レンズ系
１１６ ウェハ用投影系 １２０ 個別制御部
１２２ 記憶部 １３０ 統括制御部
１４０ 制御系 １５０ 露光部
１６０ 基準基板

Claims (9)

1. 電子ビームによりウェハにパターンを露光する電子ビーム露光装置であって、
   前記ウェハと、複数の位置のそれぞれを示す複数のマーク部を有する基準基板とを載置可能であり、且つ前記ウェハ及び前記基準基板を所定のステージ座標系に従って移動可能であるウェハステージと、
   所定の偏向制御量に基づいて前記電子ビームを偏向する偏向部と、
   前記ウェハステージを駆動して、前記複数のマーク部のうちのいずれか１つのマーク部を、前記ステージ座標系における複数の位置に順次移動させ、前記複数の位置のそれぞれについて前記電子ビームを走査させ、前記複数の位置において当該マーク部を検出し、前記複数の位置のそれぞれにおいて前記マーク部を検出したときの、前記偏向部における前記電子ビームの前記偏向制御量に基づいて、所定の位置に電子ビームを偏向させるための前記偏向部に対する前記偏向制御量を調整する偏向調整部と、
   前記偏向調整部により前記偏向制御量が調整された後に、前記基準基板を所定の位置に維持させた状態で前記電子ビームを走査させ、前記複数のマーク部をそれぞれ検出し、前記複数のマーク部を検出したときの、前記偏向部における前記電子ビームのそれぞれの前記偏向制御量を、基準偏向制御量として記憶部に記憶する基準検出部と、
   前記記憶部が前記基準偏向制御量を記憶してから所定の期間経過後に、前記基準基板を所定の位置に維持させた状態で前記電子ビームを走査させ、前記複数のマーク部をそれぞれ検出し、前記複数のマーク部を検出したときの、前記偏向部における前記電子ビームのそれぞれの前記偏向制御量と、前記基準偏向制御量とを比較して、前記偏向制御量の調整が必要か否かを検出する調整要不要検出部と
   を備え、
   前記偏向調整部は、前記調整要不要検出部が、前記偏向制御量の調整が必要と判定した場合に、前記ウェハステージを駆動して、前記複数のマーク部のうちのいずれか１つのマーク部を、前記ステージ座標系における複数の位置に順次移動させ、前記複数の位置のそれぞれについて前記電子ビームを走査させ、前記複数の位置において当該マーク部を検出し、前記複数の位置のそれぞれにおいて前記マーク部を検出したときの、前記偏向部における前記電子ビームの前記偏向制御量に基づいて、所定の位置に電子ビームを偏向させるための前記偏向部に対する前記偏向制御量を再調整する電子ビーム露光装置。
2. 前記マーク部の少なくとも２つは、前記ウェハに前記パターンを露光する際に前記電子ビームを偏向させるべきフィールドと同一の大きさの領域における境界部分の位置を示す
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム露光装置。
3. 前記マーク部の１つは、前記領域の中心の位置を示す
   ことを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム露光装置。
4. 前記基準基板は、１つの基板である
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電子ビーム露光装置。
5. 前記偏向部は、
   複数のサブフィールドを含む主偏向フィールド内において、いずれかのサブフィールドに電子ビームを偏向させる主偏向器と、
   前記サブフィールド内で電子ビームを偏向させる副偏向器と
   を有し、
   前記基準基板は、前記主偏向フィールドと同一の大きさの領域の境界部分の位置を示す複数の前記マーク部を有する
   請求項１から４のいずれか１項に記載の電子ビーム露光装置。
6. 前記偏向部は、
   複数のサブフィールドを含む主偏向フィールド内において、いずれかのサブフィールドに電子ビームを偏向させる主偏向器と、
   前記サブフィールド内で電子ビームを偏向させる副偏向器と
   を有し、
   前記基準基板は、前記サブフィールドと同一の大きさの領域の境界部分の位置を示す複数の前記マーク部を有する
   請求項１から４のいずれか１項に記載の電子ビーム露光装置。
7. 調整要不要検出部は、前記記憶部が前記基準偏向制御量を記憶してから、電子ビームのショット回数が所定回数以上となった場合に、前記偏向制御量の調整が必要か否かを検出する
   請求項１から６のいずれかに記載の電子ビーム露光装置。
8. 電子ビームによりウェハにパターンを露光する電子ビーム露光装置における前記電子ビームの偏向を調整する電子ビーム偏向校正方法であって、
   前記電子ビーム露光装置は、
   前記ウェハと、複数の位置のそれぞれを示す複数のマーク部を有する基準基板とを載置可能であり、且つ前記ウェハ及び前記基準基板を所定のステージ座標系に従って移動可能であるウェハステージと、
   所定の偏向制御量に基づいて前記電子ビームを偏向する偏向部と
   を備え、
   前記電子ビーム偏向校正方法は、
   前記ウェハステージを駆動して、前記複数のマーク部のうちのいずれか１つのマーク部を、前記ステージ座標系における複数の位置に順次移動させ、前記複数の位置のそれぞれについて前記電子ビームを走査させ、前記複数の位置において当該マーク部を検出し、前記複数の位置のそれぞれにおいて前記マーク部を検出したときの、前記偏向部における前記電子ビームの前記偏向制御量に基づいて、所定の位置に電子ビームを偏向させるための前記偏向部に対する前記偏向制御量を調整する偏向調整段階と、
   前記偏向調整段階により前記偏向制御量を調整した後に、前記基準基板を所定の位置に維持させた状態で前記電子ビームを走査させ、前記複数のマーク部をそれぞれ検出し、前記複数のマーク部を検出したときの、前記偏向部における前記電子ビームのそれぞれの前記偏向制御量を、基準偏向制御量として記憶部に記憶する基準検出段階と、
   前記記憶部が前記基準偏向制御量を記憶してから所定の期間経過後に、前記基準基板を所定の位置に維持させた状態で前記電子ビームを走査させ、前記複数のマーク部をそれぞれ検出し、前記複数のマーク部を検出したときの、前記偏向部における前記電子ビームのそれぞれの前記偏向制御量と、前記基準偏向制御量とを比較して、前記偏向制御量の調整が必要か否かを検出する調整要不要検出段階と、
   前記調整要不要検出段階において、前記偏向制御量の調整が必要と判定した場合に、前記ウェハステージを駆動して、前記複数のマーク部のうちのいずれか１つのマーク部を、前記ステージ座標系における複数の位置に順次移動させ、前記複数の位置のそれぞれについて前記電子ビームを走査させ、前記複数の位置において当該マーク部を検出し、前記複数の位置のそれぞれにおいて前記マーク部を検出したときの、前記偏向部における前記電子ビームの前記偏向制御量に基づいて、所定の位置に電子ビームを偏向させるための前記偏向部に対する前記偏向制御量を再調整する段階と
   を備える電子ビーム偏向校正方法。
9. 前記調整要不要検出段階では、前記記憶部が前記基準偏向制御量を記憶してから、電子ビームのショット回数が所定回数以上となった場合に、前記偏向制御量の調整が必要か否かを検出する
   請求項８に記載の電子ビーム偏向校正方法。

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