JPH05114376A

JPH05114376A - 電子ビーム露光装置及び電子ビームの制御方法

Info

Publication number: JPH05114376A
Application number: JP3275821A
Authority: JP
Inventors: Isao Nishimura; 勲西村
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-10-23
Filing date: 1991-10-23
Publication date: 1993-05-07

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は電子ビーム露光装置の改善に関し、
段差状マーク走査によって得られる検出レベル差を評価
値とし、その補正前後に変化をする評価値を補正終了条
件に取り入れ、該補正データの信頼性を高め、そのビー
ム偏向収差の補正処理を正確にし、高精度な描画処理を
行うことを目的とする。【構成】被照射対象１８に電子ビーム11Ａを照射する
電子発生源１１と、前記電子ビーム11Ａを偏向する偏向
手段１２と、前記被照射対象１８に設けられた段差状マ
ークＭを検出する検出手段１３と、前記電子ビーム11Ａ
の偏向収差を補正する偏向収差補正手段１４と、前記被
照射対象１８を移動する移動手段１５と、前記電子発生
源１１，偏向手段１２，検出手段１３，偏向収差補正手
段１４及び移動手段１５の入出力を制御する制御手段１
６とを具備し、前記制御手段１６が、少なくとも、補正
前後の段差検出信号Ｓを信号処理した段差検出データＤ
１により、前記電子ビーム11Ａの偏向収差を補正する補
正データＤ２やＤＲを決定することを含み構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】〔目次〕産業上の利用分野従来の技術（図７，８）発明が解決しようとする課題（図９）課題を解決するための手段（図１，２）作用実施例（図３〜６）発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、電子ビーム露光装置及
びその制御方法に関するものであり、更に詳しく言え
ば、電子ビーム直接描画におけるフォーカス精度の向上
に関するものである。

【０００３】近年、半導体集積回路装置（以下単にＩＣ
という）は計算機・通信・機械等の産業全般に渡り技術
進歩の核技術として、その役割が期待されている。ま
た、その高機能，高集積化に伴い微細パターンを高速か
つ高解像度により露光をすることが可能な露光装置の要
求があり、電子ビームやイオンビームを用いた露光装置
が開発されている。

【０００４】これによれば、電子ビーム直接描画におけ
るフォーカス精度の向上を図るため電子ビームの偏向収
差の補正処理が行われる。例えば、補正メモリから読み
出された前回の補正データに基づいて焦点補正処理，
ｘ，ｙ成分のスティグ補正処理が独立に１項目づつ１回
行われる。

【０００５】このため、各項目の補正処理が個々に正確
に行われても３項目すべての補正処理に係る検出レベル
差が補正前の検出レベル差よりも最大となるとは限らな
い。このことで、ビームの焦点ボケや非点収差が互いに
影響しあうことから、正確な電子ビームの偏向収差の補
正処理を行うことができない。

【０００６】また、段差検出に係る検出レベル差が補正
前よりも大きくなったとしても、真の最大ピーク値を見
失うことがある。これにより、補正データ内容が不正確
となることにより、その露光位置によってはビーム焦点
ボケを伴い、高精度の描画処理の妨げとなることとな
る。

【０００７】そこで、焦点補正処理やスティグ補正処理
を前回の補正データに基づいて１回のみ実行することな
く、段差状マーク走査によって得られる検出レベル差を
評価値とし、その補正前後に変化をする評価値を補正終
了条件に取り入れ、該補正データの信頼性を高め、その
ビーム偏向収差の補正処理を正確にし、高精度な描画処
理を行うことができる露光装置及び方法が望まれてい
る。

【０００８】

【従来の技術】図７〜９は、従来例に係る説明図であ
る。また、図７は従来例に係る電子ビーム露光装置の構
成図を示している。

【０００９】図７において、半導体ウエハ２８に露光処
理をする電子ビーム露光装置は、図７において、電子銃
１，電磁偏向器２Ａ，静電偏向器２Ｂ，二次電子検出器
３，ダイナミックフォーカスコイル（以下ＦＣＳコイル
という）４Ａ，ダイナミックスティグコイル（以下ＳＴ
Ｇコイルという）４Ｂ，ステージ５，露光制御装置６及
び補正メモリ７から成る。

【００１０】当該露光装置の機能は、被照射対象１８の
一例となる半導体ウエハ２８の段差状マークＭが二次電
子検出器３により検出され、その後、半導体ウエハ２８
の被露光領域に電磁偏向器２Ａ，静電偏向器２Ｂを介し
てＬＳＩパターン等が露光処理（直接描画）されるもの
である。この際に、電子ビーム１Ａの焦点位置ずれや非
点収差（以下単にビーム焦点ボケという）の原因となる
偏向収差の補正処理が行われる。なお、ビーム焦点ボケ
は被露光領域を大偏向する電磁偏向器２Ａにより発生
し、この補正量は偏向位置や副偏向領域の大きさにより
微妙に異なる。

【００１１】図８（ａ），（ｂ）は、従来例に係る電子
ビームの制御フローチャートを示している。例えば、電
子ビーム１Ａの偏向収差の補正処理をする場合、図８
（ａ）の制御フローチャート（メインルーチン）におい
て、まず、ステップＰ１で電子ビーム偏向可能領域（以
下測定点という）に段差状マークＭを移動する。ここ
で、半導体ウエハ２８に設けられた段差状マークＭがス
テージ５を介して電子ビーム偏向可能領域下に移動され
る。

【００１２】次に、ステップＰ２で電子ビーム１Ａの焦
点（以下ＦＣＳという）補正処理をする。この際のＦＣ
Ｓ補正処理は、図８（ｂ）の制御フローチャート（サブ
ルーチン）において、まず、ステップP2Ａで補正データ
Ｄ２の設定をする。この際に、電子銃１から照射された
電子ビーム１Ａの偏向収差は、前回に記憶された補正デ
ータＤ２に基づいて駆動するＦＣＳコイル４Ａ，ＳＴＧ
コイル４Ｂにより補正される。

【００１３】その後、ステップP2Ｂで、マーク走査によ
り評価値を算出する。ここで、二次電子検出器３により
二次電子又は反射電子１Ｂがモニタされ、その段差検出
信号Ｓが露光制御装置６に出力される。また、該反射電
子１Ｂの強度が最大となるように、露光制御装置６によ
りＦＣＳコイル４Ａが調整される。

【００１４】さらに、ステップP2Ｃで二次関数により近
似することが可能な補正データＤ２の有無を判断する。
この際に、近似可能な補正データＤ２が無い場合（Ｎ
Ｏ）には、ステップP2Ａで補正データＤ２の設定を繰り
返す。また、近似可能な補正データＤ２が有る場合（Ｙ
ES）には、ステップP2Ｄで該近似値に係る補正データＤ
２を決定する。

【００１５】次いで、ステップＰ３で電子ビーム１Ａの
ｘ成分の非点収差（以下ＳTiGxという）補正処理をす
る。この際のＳTiGx補正処理は、図８（ｂ）の制御フロ
ーチャート（サブルーチン）において、同様に、ステッ
プP3Ａで補正データＤ２の設定をする。

【００１６】その後、ステップP3Ｂで、マーク走査によ
り評価値を算出する。ここで、二次電子検出器３により
二次電子又は反射電子１Ｂがモニタされ、該反射電子１
Ｂの強度が最大となるように、露光制御装置６によりＳ
ＴＧコイル４Ｂが調整される。

【００１７】さらに、ステップP3Ｃで二次関数により近
似可能な補正データＤ２の有無を判断する。この際に、
近似可能な補正データＤ２が無い場合（ＮＯ）には、ス
テップP3Ａで補正データＤ２の設定を繰り返す。また、
近似可能な補正データＤ２が有る場合（ＹES）には、ス
テップP3Ｄで該近似値に係る補正データＤ２を決定す
る。

【００１８】次に、ステップＰ４で電子ビーム１Ａのｙ
成分の非点収差（以下ＳTiGyという）補正処理をする。
この際のＳTiGy補正処理は、図８（ｂ）の制御フローチ
ャート（サブルーチン）において、同様に、ステップP4
Ａで補正データＤ２の設定をする。

【００１９】その後、ステップP4Ｂで、マーク走査によ
り評価値を算出する。ここで、二次電子検出器３により
二次電子又は反射電子１Ｂがモニタされ、該反射電子１
Ｂの強度が最大となるように、露光制御装置６によりＳ
ＴＧコイル４Ｂが調整される。

【００２０】さらに、ステップP4Ｃで二次関数により近
似可能な補正データＤ２の有無を判断する。この際に、
近似可能な補正データＤ２が無い場合（ＮＯ）には、ス
テップP4Ａで補正データＤ２の設定を繰り返す。また、
近似可能な補正データＤ２が有る場合（ＹES）には、ス
テップP4Ｄで該近似値により補正データＤ２を決定す
る。

【００２１】次いで、ステップＰ５で補正処理の終了か
否かの判断をする。この際に、補正処理を終了しない場
合（ＮＯ）には、ステップＰ１に戻って、次の段差状マ
ークＭを電子ビーム偏向可能領域下に移動する。

【００２２】また、電子ビーム１Ａの補正データＤ２が
補正メモリ７に格納され、例えば、露光処理の際に、該
補正データＤ２が読み出され、データＤ２に基づいてＦ
ＣＳコイル４ＡやＳＴＧコイル４Ｂに制御電流ＳＣが供
給される。これにより、ＦＣＳコイル４Ａによりビーム
焦点ぼけが補正され、ＳＴＧコイル４Ｂにより非点収差
が補正される。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来例の電
子ビーム１Ａの偏向収差の補正処理によれば、補正メモ
リ７から読み出された前回の補正データＤ２に基づいて
ステップＰ３〜５で１項目づつＦＣＳ補正処理，ＳTiGx
補正処理及びＳTiGy補正処理を独立に行っている。

【００２４】このため、次のような問題がある。ＦＣＳ補正データ，ＳTiGx補正データ及びＳTiGy補
正データ等の３項目の補正データＤ２のうち、２項目が
常に固定された状態で、その他の１項目の補正処理が１
回づつ実行される。これにより、各項目の補正処理が個
々に正確に行われても，換言すれば、段差検出信号Ｓの
微分処理に係る最大ピーク／最小ピーク値との差（以下
単に検出レベル差という）が個々に最大となっても、３
項目すべての補正処理の結果、該段差検出信号Ｓの検出
レベル差が補正前の検出レベル差よりも最大となるとは
限らない。

【００２５】このことで、ビームの焦点ボケや非点収差
が互いに影響しあうことから、１回の補正処理に係る独
立した補正量では、正確な電子ビーム１Ａの偏向収差の
補正処理を行うことができない。

【００２６】仮に、段差検出信号Ｓの検出レベル差
が補正前よりも大きくなったとしても、真の最大ピーク
値を見失うことがある。例えば、図９の補正特性図に示
すように、ノイズ発生位置やローカルなピーク値を最大
ピーク値と誤判断する場合である。これは、検出レベル
差のピーク値が複数存在するようなビーム焦点ボケ特性
が不均一である場合や一時的なノイズの発生位置を最大
ピーク値として識別されるためである。

【００２７】これにより、補正メモリ７のデータ内容が
不正確となることによって、該補正データＤ２に基づい
て描画されたＬＳＩパターンでは、その露光位置によっ
て、ビーム焦点ボケを伴い、高精度の描画処理の妨げと
なるという問題がある。

【００２８】本発明は、かかる従来例の問題点に鑑み創
作されたものであり、焦点補正処理やスティグ補正処理
を前回の補正データに基づいて１回のみ実行することな
く、段差状マーク走査によって得られる信号検出レベル
差を評価値とし、その補正前後に変化をする評価値を補
正終了条件に取り入れ、該補正データの信頼性を高め、
そのビーム偏向収差の補正処理を正確にし、高精度な描
画処理を行うことが可能となる電子ビーム露光装置及び
その制御方法の提供を目的とする。

【００２９】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明に係る電
子ビーム露光装置の原理図であり、図２（ａ）〜（ｃ）
は、本発明に係る電子ビームの制御方法の原理図をそれ
ぞれ示している。

【００３０】本発明の電子ビーム露光装置は、図１に示
すように被照射対象１８に電子ビーム11Ａを照射する電
子発生源１１と、前記電子ビーム11Ａを偏向する偏向手
段１２と、前記被照射対象１８に設けられた段差状マー
クＭを検出する検出手段１３と、前記電子ビーム11Ａの
偏向収差を補正する偏向収差補正手段１４と、前記被照
射対象１８を移動する移動手段１５と、前記電子発生源
１１，偏向手段１２，検出手段１３，偏向収差補正手段
１４及び移動手段１５の入出力を制御する制御手段１６
とを具備し、前記制御手段１６が、少なくとも、補正前
後の段差検出信号Ｓを信号処理した段差検出データＤ１
により、前記電子ビーム11Ａの偏向収差を補正する補正
データＤ２やＤＲを決定することを特徴とする。

【００３１】なお、前記電子ビーム露光装置において、
前記段差状マークＭに係る段差検出データＤ1i，ｉ＝
１，２…ｉや前記電子ビーム11Ａの偏向収差を補正する
補正データＤ2i，ｉ＝１，２…ｉ，ＤＲを記憶する記憶
手段１７が設けられることを特徴とする。

【００３２】また、本発明に係る電子ビームの制御方法
は、図２（ａ）のフローチャートに示すように、まず、
ステップＰ１で被照射対象１８に設けられた段差状マー
クＭに電子ビーム11Ａの照射／偏向処理をし、次に、ス
テップＰ２で前記照射／偏向処理に基づいて補正前後の
段差状マークＭの検出処理をし、その後、ステップＰ３
で前記検出処理に基づいて被照射対象１８に照射された
電子ビーム11Ａの補正前後の補正データＤ2iの判定処理
をすることを特徴とする（図２（ｂ）参照）。

【００３３】なお、前記電子ビームの制御方法におい
て、図２（ｃ）に示すように、前記段差状マークＭが被
照射対象１８に複数設けられ、前記複数の段差状マーク
Ｍｎ，ｎ＝１，２…ｎの各点における段差検出データＤ
1i，ｉ＝１，２…ｉに基づいて前記電子ビーム11Ａの偏
向収差の補正処理をすることを特徴とする。

【００３４】また、前記電子ビームの制御方法におい
て、前記補正前後の段差状マークＭの検出処理は、図２
（ａ）のフローチャートに示すように、まず、ステップ
P2Ａで補正前の段差状マークＭに係る段差検出信号Ｓ１
の微分処理をし、次に、ステップP2Ｂで前記微分処理に
基づく段差検出データＤ11を評価する第１の評価処理を
し、次いで、ステップP2Ｃで前記第１の評価処理に基づ
いて電子ビーム11Ａの偏向収差に係る補正データＤ21の
決定処理をし、さらに、ステップP2Ｄで前記決定処理に
基づいて補正後の段差状マークＭに係る段差検出信号Ｓ
２の微分処理をし、その後、ステップP2Ｅで前記微分処
理に基づく段差検出データＤ12を評価する第２の評価処
理をすることを特徴とする。

【００３５】さらに、前記電子ビームの制御方法におい
て、前記補正前後の補正データＤ2iの判定処理は、前記
第１の評価処理と第２の評価処理との比較処理に基づい
て電子ビーム11Ａの偏向収差に係る補正データＤ2iの再
決定処理と、前記再決定処理に基づく補正後の段差状マ
ークＭに係る段差検出データＤ1iを評価する第２の評価
処理とを繰り返すことを特徴とする。

【００３６】なお、前記電子ビームの制御方法におい
て、前記第１の評価処理に係る段差検出データＤ11と第
２の評価処理に係る段差検出データＤ12との変化率α
や、前記変化率αが零又は限り無く零に収束する際の補
正基準データＤＲと前記第２の評価処理に係る段差検出
データＤ1iとの比率βに基づく補正終了条件が満足する
まで、前記比較処理を継続することを特徴とする。

【００３７】また、前記電子ビームの制御方法におい
て、図２（ａ）のフローチャートに示すように、ステッ
プＰ４で前記補正終了条件を満足した補正基準データＤ
Ｒの記憶処理や、前記補正基準データＤＲを経時的に更
新するデータ更新処理を含むことを特徴とし、上記目的
を達成する。

【００３８】

【作用】本発明の電子ビーム露光装置によれば、図１
に示すように電子発生源１１，偏向手段１２，検出手段
１３，偏向収差補正手段１４，移動手段１５及び制御手
段１６が具備され、該制御手段１６が、少なくとも、補
正前後の段差検出信号Ｓを信号処理した段差検出データ
Ｄ１により、電子ビーム11Ａの偏向収差を補正する補正
データＤ２や補正基準データＤＲを決定している。

【００３９】例えば、電子発生源１１から被照射対象１
８の方向に制御手段１６を介して電子ビーム11Ａが照射
されると、該電子ビーム11Ａが偏向手段１２により偏向
される。また、電子ビーム偏向可能領域下に被照射対象
１８が移動手段１５により移動され、被照射対象１８に
設けられた段差状マークＭが検出手段１３により検出さ
れる。

【００４０】この際に、電子ビーム11Ａの偏向収差が偏
向収差補正手段１４により補正され、補正前後の段差検
出信号Ｓを信号処理した段差検出データＤ１により、制
御手段１６を介して電子ビーム11Ａの偏向収差を補正す
る補正データＤ２や補正基準データＤＲが決定される。

【００４１】なお、段差状マークＭに係る段差検出デー
タＤ1i〔ｉ＝１，２…ｉ〕や電子ビーム11Ａの偏向収差
を補正する補正データＤ2i〔ｉ＝１，２…ｉ〕や補正基
準データＤＲが記憶手段１７に記憶される。

【００４２】このため、従来例のように焦点補正処理，
ｘ，ｙ成分のスティグ補正処理が独立に行われても、３
項目すべての補正処理に係る段差検出信号Ｓの検出レベ
ル差が補正前の検出レベル差よりも最大となる補正デー
タＤ２を決定することが可能となる。このことで、電子
ビーム11Ａの偏向収差を正確に補正することができ、電
子ビーム偏向可能領域下のどの位置においても、ビーム
焦点ボケや非点収差を極力抑制することが可能となる。

【００４３】これにより、従来例のように焦点補正処理
やスティグ補正処理を前回の補正データに基づいて１回
のみ実行することなく、段差状マーク走査によって得ら
れる信号検出レベル差を評価値とし、その補正前後に変
化をする評価値を補正終了条件に取り入れ、該補正デー
タの信頼性を高めること、及び、そのビーム偏向収差の
補正処理を確実にし、高精度な描画処理を行うことが可
能となる。

【００４４】また、本発明に係る電子ビームの制御方法
によれば、図２（ａ）のフローチャートに示すように、
ステップＰ１で，例えば、図２（ｃ）に示すように被照
射対象１８に複数設けられた段差状マークＭ１〜Ｍｎに
順を追って電子ビーム11Ａが照射／偏向処理され、ステ
ップＰ２で該照射／偏向処理に基づく補正前後の段差状
マークＭが検出処理される。

【００４５】この際に、図２（ａ）のフローチャートに
示すように、ステップP2Ａで補正前の段差検出信号Ｓ１
が微分され、次に、ステップP2Ｂで段差検出データＤ11
が評価（第１の評価処理）され、次いで、ステップP2Ｃ
で電子ビーム11Ａの偏向収差に係る補正データＤ21が決
定され、さらに、ステップP2Ｄで補正後の段差検出信号
Ｓ２が微分され、その後、ステップP2Ｅで段差検出デー
タＤ12が評価（第２の評価処理）される。

【００４６】また、ステップＰ３で検出処理に基づいて
被照射対象１８に照射された電子ビーム11Ａの補正前後
の補正データＤ2iが判定処理される。例えば、第１の評
価処理と第２の評価処理との比較処理に基づいて補正デ
ータＤ2iが再決定処理され、その補正後の段差検出デー
タＤ1iを評価する第２の評価処理が繰り返される。

【００４７】なお、段差検出データＤ11と段差検出デー
タＤ12との変化率αや、補正基準データＤＲと段差検出
データＤ1iとの比率βに基づく補正終了条件を満足する
まで該比較処理が継続される。

【００４８】このため、従来例のように焦点補正処理や
スティグ補正処理を前回の補正データに基づいて１回の
み実行することなく、順を追って検出された複数の段差
状マークＭｎ，ｎ＝１，２…ｎの各点における段差検出
データＤ1i，ｉ＝１，２…ｉに基づいて電子ビーム11Ａ
の偏向収差を正確に補正処理することが可能となる。ま
た、段差検出信号Ｓの検出レベル差が補正前よりも大き
くなったとしても、真の最大ピーク値を見失うことが無
くなる。

【００４９】これにより、補正データ内容の信頼性が向
上することにより、電子ビーム11Ａの偏向位置に左右さ
れることなく、複数のビーム焦点ボケを補正することが
できる。このことで、ビーム焦点ボケが極力抑制される
ことから、高精度の描画処理を行うことが可能となる。

【００５０】なお、ビーム焦点ボケを補正する能力が小
さい露光装置においては、当該制御方法を採用すること
により、ビーム偏向収差の補正機能の向上が図られる。
また、図２（ａ）のフローチャートに示すように、ステ
ップＰ４で補正終了条件を満足した補正基準データＤＲ
の記憶処理や、補正基準データＤＲを経時的に更新する
データ更新処理が含まれる。

【００５１】これにより、段差検出信号Ｓの検出レベル
差を求めたビーム位置における補正基準データＤＲの分
布から、二次電子検出器等の検出手段１３の状態や電磁
偏向器や静電偏向器等の偏向手段１２の特性を把握する
ことができ、保守・管理面における付帯機能が向上す
る。

【００５２】

【実施例】次に図を参照しながら本発明の実施例につい
て説明をする。図３〜６は、本発明の実施例に係る電子
ビーム露光装置及びその制御方法を説明する図である。
図３は、本発明の実施例に係る電子ビーム露光装置の構
成図を示している。

【００５３】例えば、半導体ウエハ２８に露光処理をす
る電子ビーム露光装置は、図３において、電子銃２１，
電磁偏向器22Ａ，静電偏向器22Ｂ，偏向駆動回路22Ｃ，
二次電子検出器23Ａ，アンプ（以下ＡＭＰという）23
Ｂ，デジタルメモリ23Ｃ，フォーカスコイル（以下ＦＣ
Ｓコイルという）24Ａ，スティグコイル（以下ＳＴＧコ
イルという）24Ｂ，Ｄ／Ａ変換器24Ｃ，ステージ25Ａ，
ステージ制御回路25Ｂ，制御装置２６，補正メモリ27Ａ
及びパターンデータメモリ27Ｂから成る。

【００５４】すなわち、電子銃２１は電子発生源１１の
一実施例であり、電子ビーム21Ａを被照射対象１８の一
例となる半導体ウエハ２８方向に照射するものである。
電磁偏向器22Ａ，静電偏向器22Ｂ及び偏向駆動回路22Ｃ
は偏向手段１２の一実施例を構成するものであり、電磁
偏向器（メインデフレクタ）22Ａは偏向信号Ｓｄに基づ
いて電子ビーム21Ａを大（主）偏向するものである。ま
た、静電偏向器（サブデフレクタ）22Ｂはそれを小
（副）偏向するものである。なお、偏向駆動回路22Ｃは
制御装置２６から出力される偏向制御データＤ５に基づ
いて両偏向器22Ａ，22Ｂの入出力を制御するものであ
る。

【００５５】二次電子検出器23Ａ，ＡＭＰ23Ｂ及びデジ
タルメモリ23Ｃは検出手段１３の一実施例を構成するも
のであり、二次電子検出器23Ａは半導体ウエハ２８に複
数設けられた段差状マークＭを検出するものである。そ
の機能は、段差状マークＭに電子ビーム21Ａを照射した
際に、そこから反射をする二次電子や反射電子21Ｂを検
出し、その段差検出信号Ｓｉ（ｉ＝１，２…ｉ）をＡＭ
Ｐ23Ｂに出力するものである。

【００５６】ＡＭＰ23Ｂは、段差検出信号Ｓｉを微分し
て、その段差検出データＤ1i（ｉ＝１，２…ｉ）をデジ
タルメモリ23Ｃに出力するものである。デジタルメモリ
23Ｃは、記憶手段１７の一部を構成するメモリであり、
段差検出データＤ1iを記憶するものである。

【００５７】ＦＣＳコイル24Ａ，ＳＴＧコイル24Ｂ及び
Ｄ／Ａ変換器24Ｂは偏向収差補正手段１４の一実施例を
構成するものであり、電子ビーム21Ａの偏向収差を補正
するものである。例えば、ＦＣＳコイル24Ａはフォーカ
ス信号Ｓｆに基づいて電子収束レンズを形成する。な
お、フォーカスコイル24Ａは電子ビームの光軸に設けら
れ、その焦点距離はフォーカス信号Ｓｆに基づく磁界の
強弱により変化をする。

【００５８】ＳＴＧコイル24Ｂは、電子ビーム21Ａの回
転を調整するものである。例えば、ｘ方向のＳＴＧコイ
ル24Ｂは、ｘ成分のスティグ調整信号Ｓｘに基づいて電
子ビーム11Ａを回転する。また、ｙ方向のＳＴＧコイル
24Ｂは、ｙ成分のスティグ調整信号Ｓｙに基づいて電子
ビーム11Ａを回転する。

【００５９】また、Ｄ／Ａ変換器24Ｃは焦点制御データ
Ｄ３をＤ／Ａ変換して、そのフォーカス信号Ｓｆや両成
分のスティグ調整信号Ｓｘ，ＳｙをＦＣＳコイル24Ａや
両方向のＳＴＧコイル24Ｂに出力するものである。

【００６０】ステージ25Ａ及びステージ制御回路25Ｂは
移動手段１５の一実施例を構成するものであり、ステー
ジ25Ａは半導体ウエハ２８を載置してＸ，Ｙ方向に移動
するものである。また、ステージ制御回路25Ｂは移動制
御データＤ４に基づく駆動信号Ｓａをステージ25Ａに出
力するものである。

【００６１】制御装置２６は制御手段１６の一実施例で
あり、パターン発生制御部26Ａ，インターフェース部26
Ｂ，ＣＰＵ（中央演算処理露光装置）26Ｃ及びその他の
処理部26Ｄから成る。パターン発生制御部26Ａは露光デ
ータに基づいて露光パターンデータを発生するものであ
り、インターフェース部26ＢはＣＰＵ26Ｃとパターン発
生制御部26Ａとの間のデータ入出力をするものである。

【００６２】また、ＣＰＵ26Ｃは電子銃２１，偏向駆動
回路22Ｃ，デジタルメモリ23Ｃ，Ｄ／Ａ変換器24Ｃ，ス
テージ制御回路25Ｂ，補正メモリ27Ａ及びパターンデー
タメモリ27Ｂ等の入出力を制御するものである。

【００６３】例えば、ＣＰＵ26Ｃは半導体ウエハ２８の
各チップに複数設けられたられた段差状マークＭｉ（ｉ
＝１，２…ｉ）に係る補正前後の段差検出信号Ｓｉを信
号処理した段差検出データＤｉにより、電子ビーム11Ａ
の偏向収差を補正する補正データＤ２や補正基準データ
ＤＲを決定し、該電子ビーム21Ａの偏向収差の補正制御
をする。

【００６４】その他の処理部26Ｄは、電子銃２１，偏向
駆動回路22Ｃ，デジタルメモリ23Ｃ，Ｄ／Ａ変換器24
Ｃ，ステージ制御回路25Ｂ，補正メモリ27Ａ及びパター
ンデータメモリ27Ｂ等の入出力を補助するものである。

【００６５】補正メモリ27Ａ及びパターンデータメモリ
27Ｂは記憶手段１７の一実施例であり、電子ビーム21Ａ
の偏向収差を補正する補正データＤ2i（ｉ＝１，２…
ｉ）やその補正基準データＤＲを記憶するものである。

【００６６】図４（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施例に
係る電子ビーム露光装置の補足説明図であり、図４
（ａ）はＦＣＳコイル及びＳＴＧコイルの周辺部に係る
構成図を示している。

【００６７】図４（ａ）において、ＦＣＳコイル24Ａは
メインデフレクタ22Ａの内側に設けられ、ＳＴＧコイル
24Ｂはメインデフレクタ22Ｂと電子レンズ201 との間に
それぞれ設けられている。なお、電子銃２１から出射さ
れた電子ビーム11Ａはその他の偏向器206 を通過して、
ブランカー205 に到達するまでに、例えば、図４（ｂ）
に示すように矩形状に整形される。

【００６８】また、矩形状の電子ビーム11Ａは、電子レ
ンズ204 ，ランドアパーチャ203 ，電子レンズ202 によ
り調整され、それが電子レンズ201 により収束される。
なお、該電子ビーム11Ａは、メインデフレクタ203 によ
り大偏向され、さらに、それがサブデフレクタ201 によ
り小偏向される。

【００６９】図４（ｂ）は段差状マークＭに電子ビーム
11Ａを走査している状態図を示している。図４（ｂ）に
おいて、電子ビーム11Ａは段差状マークＭの溝部に対し
て垂直方向に横切るように走査するものとする。また、
段差状マークＭは半導体ウエハ２８の被露光領域に４か
所程度設ける。

【００７０】図４（ｃ）は段差検出信号Ｓｉの原波形図
を示している。図４（ｃ）において、段差検出信号Ｓｉ
は、電子ビーム11Ａを段差状マークＭの溝部に走査する
ことにより、二次電子検出器23Ａで検出される。なお、
原波形は電子ビーム11Ａの焦点が位置合わせが正確（ボ
ケていない）であれば、その凹部に係る立ち上がり／立
ち下がりが鋭くなる。

【００７１】図４（ｄ）は段差検出信号Ｓｉの微分波形
図を示している。図４（ｄ）において、段差検出信号Ｓ
ｉの微分波形は、ＡＭＰ23Ｂの微分回路を通すことによ
り得られる。また、Ｐ１は最小ピーク値であり、段差検
出信号Ｓｉの立ち下がりに係る尖頭部分である。Ｐ２は
最大ピーク値であり、段差検出信号Ｓｉの立ち上がりに
係る尖頭部分である。

【００７２】なお、両ピーク値Ｐ１，Ｐ２は、例えば、
電子ビーム11Ａが段差状マークＭのエッジ部分を通過し
た際の二次電子や反射電子の検出量を該ビーム走査時間
により微分したものに相当する。

【００７３】さらに、Ｐは検出レベル差であり、最小ピ
ーク値Ｐ１及び最大ピーク値Ｐ２間のレベル差である。
なお、検出レベル差Ｐが大きいほど、電子ビーム11Ａの
偏向収差が少ない状態である。この検出レベル差Ｐをア
ナログ／デジタル変換をした値を段差検出データ（評価
値）Ｄ1iとする。

【００７４】また、検出レベル差ＰはＸ，Ｙ方向の総合
評価をするため相乗平均を採る。例えば、Ｘ，Ｙ方向の
検出レベル差Ｐ〔ｘ，ｙ〕をそれぞれ｜Ｐ１−Ｐ２｜と
した場合、総合評価に係る検出レベル差Ｐは、次式によ
り演算し近似する。

【００７５】

【数１】

【００７６】但し、Ｐ〔ｘ〕はＸ成分の検出レベル差，
Ｐ〔ｙ〕はＹ成分の検出レベル差である。

【００７７】このようにして、本発明の実施例に係る電
子ビーム露光装置によれば、図３に示すように電子銃２
１，電磁偏向器22Ａ，静電偏向器22Ｂ，偏向駆動回路22
Ｃ，二次電子検出器23Ａ，ＡＭＰ23Ｂ，デジタルメモリ
23Ｃ，ＦＣＳコイル24Ａ，ＳＴＧコイル24Ｂ，Ｄ／Ａ変
換器24Ｃ，ステージ25Ａ，ステージ制御回路25Ｂ，制御
装置２６，補正メモリ27Ａ及びパターンデータメモリ27
Ｂが具備され、該制御装置２６が、少なくとも、補正前
後の段差検出信号Ｓｉを信号処理した段差検出データＤ
1iにより、電子ビーム11Ａの偏向収差を補正する補正デ
ータＤ2iや補正基準データＤＲを決定する。

【００７８】例えば、電子銃２１から半導体ウエハ２８
の方向に制御装置２６を介して電子ビーム11Ａが照射さ
れると、該電子ビーム11Ａが電磁偏向器22Ａ，静電偏向
器22Ｂにより偏向される。また、電子ビーム偏向可能領
域下に半導体ウエハ２８がステージ25Ａ，ステージ制御
回路25Ｂにより移動され、該ウエハ２８に設けられた段
差状マークＭが二次電子検出器23Ａにより検出される。

【００７９】この際に、電子ビーム11Ａの偏向収差がＦ
ＣＳコイル24Ａ，ＳＴＧコイル24Ｂにより補正され、補
正前後の段差検出信号ＳｉがＡＭＰ23Ｂ，デジタルメモ
リ23Ｃにより信号処理され、その段差検出データＤ１に
基づいて制御装置２６を介し、電子ビーム11Ａの偏向収
差を補正する補正データＤ２や補正基準データＤＲが決
定される。

【００８０】なお、複数の段差状マークＭに係る段差検
出データＤ1i〔ｉ＝１，２…ｉ〕がデジタルメモリ21Ｃ
に記憶され、電子ビーム11Ａの偏向収差を補正する補正
データＤ2i〔ｉ＝１，２…ｉ〕や補正基準データＤＲが
補正メモリ27Ａに記憶される。

【００８１】このため、従来例のようにＦＣＳ補正処
理，ｘ，ｙ方向のＳＴＧ補正処理が独立に行われても、
３項目すべての補正処理に係る段差検出信号Ｓｉの検出
レベル差Ｐが補正前の検出レベル差Ｐよりも最大となる
補正データＤ２を決定することが可能となる。このこと
で、電子ビーム11Ａの偏向収差を正確に補正することが
でき、電子ビーム偏向可能領域下のどの位置において
も、ビーム焦点ボケや非点収差を極力抑制することが可
能となる。

【００８２】これにより、従来例のようにＦＣＳ補正処
理やＳＴＧ補正処理を前回の補正データに基づいて１回
のみ実行することなく、段差状マーク走査によって得ら
れる検出レベル差Ｐを評価値とし、その補正前後に変化
をする評価値を補正終了条件に取り入れ、該補正データ
の信頼性を高めること、及び、そのビーム偏向収差の補
正処理を確実にし、高精度な描画処理を行うことが可能
となる。

【００８３】次に、本発明の実施例に係る電子ビームの
制御方法について当該露光装置の動作を補足しながら説
明をする。図５（ａ），（ｂ）は本発明の実施例に係る
電子ビームの制御フローチャートであり、図５（ａ）
は、そのメインルーチン処理フローチャート，図５
（ｂ）は、そのサブルーチン処理フローチャートをそれ
ぞれ示している。また、図６（ａ）〜（ｄ）は本発明の
実施例に係る電子ビームの制御フローチャートの補足説
明図である。

【００８４】例えば、被露光領域にＬＳＩパターン等を
露光処理する際に先立ち、図４（ｂ）に示したような段
差状マークＭの検出に基づいてビーム偏向収差の補正す
る補正データＤ２を取得する場合に、図５（ａ）におい
て、まず、ステップＰ１で電子ビーム偏向可能領域（以
下測定点という）に段差状マークＭを移動する。ここ
で、図２（ｃ）に示すような半導体ウエハ２８の４隅に
設けられた段差状マークＭ１〜Ｍｎがステージ25Ａ，ス
テージ制御回路25Ｂを介して電子ビーム偏向可能領域下
に順次移動される。

【００８５】次に、ステップＰ２で、マーク走査により
評価値（検出レベル差Ｐ）を算出する。これは、補正前
の段差状マークＭの検出処理と第１の評価処理に相当す
る。この際に、電子銃２１から半導体ウエハ２８方向に
電子ビーム21Ａが照射され、偏向制御データＤ５が偏向
駆動回路22Ｃに入力されると、偏向信号Ｓｄに基づいて
メインデフレクタ22Ａにより、電子ビーム21Ａが大
（主）偏向され、また、サブデフレクタ22Ｂにより、そ
れが小（副）偏向される。

【００８６】また、段差状マークＭが二次電子検出器23
Ａにより検出される。すなわち、段差状マークＭに電子
ビーム21Ａが照射されると、そこから反射をする二次電
子や反射電子21Ｂが二次電子検出器23Ａにより検出さ
れ、その段差検出信号Ｓｉ（ｉ＝１，２…ｉ）がＡＭＰ
23Ｂに出力される。

【００８７】さらに、段差検出信号ＳｉがＡＭＰ23Ｂに
より微分され、その最小検出レベル差Ｐ１，最大ピーク
値Ｐ２の検出レベル差Ｐを内容とする段差検出データＤ
1i（ｉ＝１，２…ｉ）がデジタルメモリ23Ｃに出力さ
れ、該データＤ1iが格納される。

【００８８】ここで、電子ビームと段差検出信号の微分
波形との関係を示した図６（ａ）において、該電子ビー
ムが正常な矩形状を有している場合には、検出レベル差
Ｐは最も大きくなる。また、図６（ｂ）〜（ｄ）に示す
ようにフォーカスズレ，スティグｘズレ及びスティグｙ
ズレを生じている場合には、検出レベル差Ｐは正常時に
比べて少なく取得される。

【００８９】さらに、ステップＰ３で電子ビーム11Ａの
焦点（以下ＦＣＳという）補正処理をする。この際のＦ
ＣＳ補正処理は、図５（ｂ）の電子ビームの制御フロー
チャート（サブルーチン）において、まず、ステップP3
Ａで補正データＤ２の設定をする。ここで、補正データ
Ｄ２を基準にして発生された焦点制御データＤ３がＤ／
Ａ変換器24ＣによりＤ／Ａ変換され、そのフォーカス信
号ＳｆがＦＣＳコイル24Ａに出力される。

【００９０】その後、ステップP3Ｂで、マーク走査によ
り評価値を算出する（第２の評価処理）。この際に、偏
向制御データＤ５が偏向駆動回路22Ｃに入力されると、
偏向信号Ｓｄに基づいてサブデフレクタ22Ｂにより、そ
れが小（副）偏向される。また、段差状マークＭが二次
電子検出器23Ａにより検出される。

【００９１】すなわち、段差状マークＭに電子ビーム21
Ａが照射されると、そこから反射をする二次電子や反射
電子21Ｂが二次電子検出器23Ａにより検出され、その段
差検出信号Ｓｉ（ｉ＝１，２…ｉ）がＡＭＰ23Ｂに出力
される。さらに、段差検出信号ＳｉがＡＭＰ23Ｂにより
微分され、その検出レベル差Ｐを内容とする段差検出デ
ータＤ1i（ｉ＝１，２…ｉ）がデジタルメモリ23Ｃに出
力され、該データＤ1iが格納される。

【００９２】ここで、ステップＰ２と同様に図６（ａ）
において、該電子ビームが正常な矩形状を有している場
合には、検出レベル差Ｐは最も大きくなる。また、図６
（ｂ）に示すようにフォーカスズレを生じている場合に
は、検出レベル差Ｐは正常時に比べて少なく取得され
る。

【００９３】さらに、ステップP3Ｃで二次関数により近
似可能な補正データＤ２の有無を判断する。この際に、
近似可能な補正データＤ２が無い場合（ＮＯ）には、ス
テップP3Ａで補正データＤ２の設定を繰り返す（補正デ
ータＤ2iの再決定処理）。

【００９４】また、近似可能な補正データＤ２が有る場
合（ＹES）には、ステップP3Ｄで近似値により補正デー
タＤ２を決定する。次いで、ステップＰ４で電子ビーム
11Ａのｘ成分の非点収差（以下ＳTiGxという）補正処理
をする。この際のＳTiGx補正処理は、図５（ｂ）の電子
ビームの制御フローチャート（サブルーチン）におい
て、同様に、ステップP4Ａで補正データＤ２の設定をす
る。ここで、補正データＤ２を基準にして発生した焦点
制御データＤ３がＤ／Ａ変換器24ＣによりＤ／Ａ変換さ
れ、そのｘ成分のスティグ調整信号Ｓｘがｘ方向のＳＴ
Ｇコイル24Ｂに出力される。

【００９５】例えば、ｘ成分のスティグ調整信号Ｓｘに
基づいてｘ方向のＳＴＧコイル24Ｂにより電子ビーム11
Ａの回転が補正される。その後、ステップP4Ｂで、マー
ク走査により評価値を算出する（第２の評価処理）。こ
こで、偏向制御データＤ５が偏向駆動回路22Ｃに入力さ
れると、偏向信号Ｓｄに基づいてサブデフレクタ22Ｂに
より、それが小（副）偏向される。また、段差状マーク
Ｍが二次電子検出器23Ａにより検出される。

【００９６】すなわち、段差状マークＭに電子ビーム21
Ａが照射されると、そこから反射をする二次電子や反射
電子21Ｂが二次電子検出器23Ａにより検出され、その段
差検出信号Ｓｉ（ｉ＝１，２…ｉ）がＡＭＰ23Ｂに出力
される。さらに、段差検出信号ＳｉがＡＭＰ23Ｂにより
微分され、その検出レベル差Ｐを内容とする段差検出デ
ータＤ1i（ｉ＝１，２…ｉ）がデジタルメモリ23Ｃに出
力され、該データＤ1iが格納される。

【００９７】ここで、ステップＰ２と同様に図６（ａ）
において、該電子ビームが正常な矩形状を有している場
合には、検出レベル差Ｐは最も大きくなる。また、図６
（ｃ）に示すようにスティグｘズレを生じている場合に
は、検出レベル差Ｐは正常時に比べて少なく取得され
る。

【００９８】さらに、ステップP4Ｃで二次関数により近
似可能な補正データＤ２の有無を判断する。この際に、
近似可能な補正データＤ２が無い場合（ＮＯ）には、ス
テップP4Ａで補正データＤ２の設定を繰り返す（補正デ
ータＤ2iの再決定処理）。また、近似可能な補正データ
Ｄ２が有る場合（ＹES）には、ステップP4Ｄで近似値に
より補正データＤ２を決定する。

【００９９】次に、ステップＰ５で電子ビーム11Ａのｙ
成分の非点収差（以下ＳTiGyという）補正処理をする。
この際のＳTiGy補正処理は、図５（ｂ）の電子ビームの
制御フローチャート（サブルーチン）において、同様
に、ステップP4Ａで補正データＤ２の設定をする。ここ
で、補正データＤ２を基準にして発生した焦点制御デー
タＤ３がＤ／Ａ変換器24ＣによりＤ／Ａ変換され、その
ｙ成分のスティグ調整信号Ｓｙがｙ方向のＳＴＧコイル
24Ｂに出力される。

【０１００】例えば、ｙ成分のスティグ調整信号Ｓｙに
基づいてｙ方向のＳＴＧコイル24Ｂにより電子ビーム11
Ａの回転が補正される。その後、ステップP5Ｂで、マー
ク走査により評価値を算出する（第２の評価処理）。こ
こで、偏向制御データＤ５が偏向駆動回路22Ｃに入力さ
れると、偏向信号Ｓｄに基づいてサブデフレクタ22Ｂに
より、それが小（副）偏向される。また、段差状マーク
Ｍが二次電子検出器23Ａにより検出される。

【０１０１】すなわち、段差状マークＭに電子ビーム21
Ａが照射されると、そこから反射をする二次電子や反射
電子21Ｂが二次電子検出器23Ａにより検出され、その段
差検出信号Ｓｉ（ｉ＝１，２…ｉ）がＡＭＰ23Ｂに出力
される。さらに、段差検出信号ＳｉがＡＭＰ23Ｂにより
微分され、その検出レベル差Ｐを内容とする段差検出デ
ータＤ1i（ｉ＝１，２…ｉ）がデジタルメモリ23Ｃに出
力され、該データＤ1iが格納される。

【０１０２】ここで、ステップＰ２と同様に図６（ａ）
において、該電子ビームが正常な矩形状を有している場
合には、検出レベル差Ｐは最も大きくなる。また、図６
（ｄ）に示すようにスティグｙズレを生じている場合に
は、検出レベル差Ｐは正常時に比べて少なく取得され
る。

【０１０３】さらに、ステップP5Ｃで二次関数により近
似可能な補正データＤ２の有無を判断する。この際に、
近似可能な補正データＤ２が無い場合（ＮＯ）には、ス
テップP5Ａで補正データＤ２の設定を繰り返す（補正デ
ータＤ2iの再決定処理）。また、近似可能な補正データ
Ｄ２が有る場合（ＹES）には、ステップP5Ｄで近似値に
より補正データＤ２を決定する。

【０１０４】次に、ステップＰ６で、マーク走査により
評価値を算出する（第２の評価処理）。この際に、偏向
制御データＤ５が偏向駆動回路22Ｃに入力されると、偏
向信号Ｓｄに基づいてサブデフレクタ22Ｂにより、それ
が小（副）偏向される。また、段差状マークＭが二次電
子検出器23Ａにより検出される。

【０１０５】すなわち、段差状マークＭに電子ビーム21
Ａが照射されると、そこから反射をする二次電子や反射
電子21Ｂが二次電子検出器23Ａにより検出され、その段
差検出信号Ｓｉ（ｉ＝１，２…ｉ）がＡＭＰ23Ｂに出力
される。さらに、段差検出信号ＳｉがＡＭＰ23Ｂにより
微分され、その検出レベル差Ｐを内容とする段差検出デ
ータＤ1i（ｉ＝１，２…ｉ）がデジタルメモリ23Ｃに出
力され、該データＤ1iが格納される。

【０１０６】ここで、ステップＰ２と同様に図６（ａ）
において、該電子ビームが正常な矩形状を有している場
合には、検出レベル差Ｐは最も大きくなる。また、図６
（ｂ）〜（ｄ）に示すようにフォーカスズレ，スティグ
ｘズレ及びスティグｙズレを生じている場合には、検出
レベル差Ｐは正常時に比べて少なく取得される。

【０１０７】その後、ステップＰ７で評価値が終了条件
を満足しているか否かの判断をする。この際に、評価値
が終了条件を満足していない場合（ＮＯ）には、ステッ
プＰ３に戻って、ステップＰ３〜Ｐ６の継続処理をす
る。また、それが終了条件を満足している場合（ＹES）
には、ステップＰ８に移行する。

【０１０８】なお、評価値の終了条件は、第１の評価処
理に係る段差検出データＤ11と第２の評価処理に係る段
差検出データＤ12との変化率αが許容値Ｇに達した場合
とする。又は、その終了条件は、変化率αが零又は限り
無く零に収束する際の補正基準データＤＲと第２の評価
処理に係る段差検出データＤ1iとの比率βに達した場合
とする。

【０１０９】従って、補正終了条件が満足するまでステ
ップＰ７の判断処理を継続する。次いで、ステップＰ８
で補正処理の終了か否かの判断をする。この際に、補正
処理を終了しない場合（ＮＯ）には、ステップＰ１に戻
って、次の段差状マークＭを電子ビーム偏向可能領域下
に移動する。また、それを終了する場合（ＹES）には、
ステップＰ９に移行する。

【０１１０】ステップＰ９では補正終了条件を満足した
補正基準データＤＲの記憶処理や、補正基準データＤＲ
を経時的に更新するデータ更新処理をする。これによ
り、電子ビーム11Ａの補正データＤ２が補正メモリ27Ａ
に格納され、該補正データＤ２に基づいてＦＣＳコイル
24ＡやＳＴＧコイル24Ｂに制御電流が供給される。

【０１１１】なお、ＬＳＩパターン露光をする場合に
は、露光データに基づいてパターン発生制御部26Ａによ
りＣＰＵ26Ｃやインターフェース部26Ｂを介して露光パ
ターンデータが発生され、該露光パターンデータに基づ
いてサブデフレクタ22Ｂにより、それが小（副）偏向さ
れる。この際にビーム焦点ぼけについては、ＦＣＳコイ
ル24Ａにより補正され、非点収差については、ＳＴＧコ
イル24Ｂにより補正される。

【０１１２】このようにして、本発明の実施例に係る電
子ビームの制御方法によれば、図５（ａ），（ｂ）のフ
ローチャートに示すように、ステップＰ１で，例えば、
図４（ｂ）に示すような半導体ウエハ２８に設けられた
段差状マークＭに電子ビーム11Ａが照射／偏向処理さ
れ、ステップＰ２で該照射／偏向処理に基づく補正前の
段差状マークＭが検出処理（第１の評価処理）され、ス
テップP3Ｂ，P4Ｂ，P5Ｂ，Ｐ６でその補正後の段差状マ
ークＭが検出処理（第２の評価処理）されている。

【０１１３】例えば、図５（ｂ）のフローチャートに示
すように、ステップP3Ｂで補正前の段差検出信号Ｓ１が
微分され、その段差検出データＤ11が評価（第１の評価
処理）され、次いで、ステップP3Ｄで電子ビーム11Ａの
偏向収差に係る補正データＤ21が決定され、さらに、ス
テップ６で補正後の段差検出信号Ｓ２が微分され、その
段差検出データＤ12が評価（第２の評価処理）される。

【０１１４】また、ステップＰ７で先の検出処理に基づ
いて半導体ウエハ２８に照射された電子ビーム11Ａの補
正前後の補正データＤ2iが判定処理される。例えば、第
１の評価処理と第２の評価処理との比較処理に基づいて
補正データＤ2iが再決定処理され、その補正後の段差検
出データＤ1iを評価するステップＰ６の第２の評価処理
が変化率αや比率βに基づく補正終了条件を満足するま
で繰り返される。

【０１１５】このため、従来例のように焦点補正処理や
スティグ補正処理を前回の補正データに基づいて１回の
み実行することなく、複数の段差状マークＭｎ，ｎ＝
１，２…ｎの各点における段差検出データＤ1i，ｉ＝
１，２…ｉに基づいて電子ビーム11Ａの偏向収差を正確
に補正処理することが可能となる。また、段差検出信号
Ｓの検出レベル差Ｐが補正前よりも大きくなったとして
も、真の最大ピーク値を見失うことが無くなる。

【０１１６】これにより、補正データ内容の信頼性が向
上することにより、電子ビーム11Ａの偏向位置に左右さ
れることなく、複数のビーム焦点ボケを補正することが
できる。このことで、ビーム焦点ボケが極力抑制される
ことから、描画パターンの解像度の限界が 0.3μｍ程度
とされている光リソグラフィーに対して、0.05μｍ以下
の位置合わせ精度において0.1 μｍ以下の微細加工を実
現することが可能となる。

【０１１７】これにより、１〜４〔Ｇbit 〕メモリや１
〔Ｍ〕ゲートのＬＳＩパターンを露光する高解像度の電
子ビーム露光装置の製造が可能となる。なお、ビーム焦
点ボケを補正する能力が小さい露光装置においては、当
該制御方法を採用することにより、ビーム偏向収差の補
正機能の向上が図られる。

【０１１８】また、図５（ａ）のフローチャートに示す
ように、ステップＰ９で補正終了条件を満足した補正基
準データＤＲの記憶処理や、補正基準データＤＲを経時
的に更新するデータ更新処理が含まれる。

【０１１９】これにより、段差検出信号Ｓの検出レベル
差を求めたビーム位置における補正基準データＤＲの分
布から、二次電子検出器23Ａの状態や電磁偏向器22Ａや
静電偏向器22Ｂの特性を把握することができ、保守・管
理面における付帯機能が向上する。

【０１２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子ビー
ム露光装置によれば電子発生源，偏向手段，検出手段，
偏向収差補正手段，移動手段及び制御手段が具備され、
該制御手段が、少なくとも、補正前後の段差検出データ
に基づいて電子ビームの偏向収差を補正する補正データ
や補正基準データを決定している。

【０１２１】このため、従来例のように焦点補正処理，
ｘ，ｙ成分のスティグ補正処理が独立に行われても、３
項目すべての補正処理に係る検出レベル差が補正前の検
出レベル差よりも最大となる補正データを決定すること
が可能となる。このことで、偏向収差補正手段により電
子ビームの偏向収差を正確に補正することができ、電子
ビーム偏向可能領域下のどの位置においても、ビーム焦
点ボケや非点収差を極力抑制することが可能となる。

【０１２２】また、本発明に係る電子ビームの制御方法
によれば、被照射対象に複数設けられた段差状マークに
電子ビームが照射／偏向処理され、該照射／偏向処理に
基づく補正前後の段差状マークが検出処理される。

【０１２３】このため、従来例のように焦点補正処理や
スティグ補正処理を前回の補正データに基づいて１回の
み実行することなく、複数の段差状マークの各点におけ
る段差検出データに基づいて電子ビームの偏向収差を正
確に補正処理することが可能となる。このことで、補正
データ内容の信頼性が向上することにより、電子ビーム
の偏向位置に左右されることなく、均一な露光処理をす
ることが可能となる。

【０１２４】これにより、試料の段差状マークを確認し
ながら高精度な描画処理を行う高速電子ビーム露光装置
の提供に寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子ビーム露光装置の原理図であ
る。

【図２】本発明に係る電子ビームの制御方法の原理図で
ある。

【図３】本発明の実施例に係る電子ビーム露光装置の構
成図である。

【図４】本発明の実施例に係る電子ビーム露光装置の補
足説明図である。

【図５】本発明の実施例に係る電子ビームの制御フロー
チャートである。

【図６】本発明の実施例に係る制御フローチャートの補
足説明図である。

【図７】従来例に係る電子ビーム露光装置の構成図であ
る。

【図８】従来例に係る電子ビームの制御フローチャート
である。

【図９】従来例に係る問題点を説明する補正特性図であ
る。

【符号の説明】

１１…電子発生源、１２…偏向手段、１３…検出手段、１４…偏向収差補正手段、１５…移動手段、１６…制御手段、１７…記憶手段、Ｍ，Ｍｎ〔ｎ＝１，２…ｎ〕…段差状マーク、 11Ａ…電子ビーム、 11Ｂ…二次電子又は反射電子、Ｄ１，Ｄ1i〔ｉ＝１，２…ｉ〕…段差検出データ、Ｄ２，Ｄ2i〔ｉ＝１，２…ｉ〕…補正データ、ＤＲ…補正基準データ。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ２１Ｋ 5/04 Ｃ 8707−2ＧＭ 8707−2ＧＨ０１Ｊ 37/305 9172−5ＥＨ０１Ｌ 21/027 8831−4ＭＨ０１Ｌ 21/30 ３４１Ｋ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被照射対象（１８）に電子ビーム（11
Ａ）を照射する電子発生源（１１）と、前記電子ビーム
（11Ａ）を偏向する偏向手段（１２）と、前記被照射対
象（１８）に設けられた段差状マーク（Ｍ）を検出する
検出手段（１３）と、前記電子ビーム（11Ａ）の偏向収
差を補正する偏向収差補正手段（１４）と、前記被照射
対象（１８）を移動する移動手段（１５）と、前記電子
発生源（１１），偏向手段（１２），検出手段（１
３），偏向収差補正手段（１４）及び移動手段（１５）
の入出力を制御する制御手段（１６）とを具備し、前記
制御手段（１６）が、少なくとも、補正前後の段差検出
信号（Ｓ）を信号処理した段差検出データ（Ｄ１）によ
り、前記電子ビーム（11Ａ）の偏向収差を補正する補正
データ（Ｄ２やＤＲ）を決定することを特徴とする電子
ビーム露光装置。
【請求項２】請求項１記載の電子ビーム露光装置にお
いて、前記段差状マーク（Ｍ）に係る段差検出データ
（Ｄ1i，ｉ＝１，２…ｉ）や前記電子ビーム（11Ａ）の
偏向収差を補正する補正データ（Ｄ2i，ｉ＝１，２…
ｉ，ＤＲ）を記憶する記憶手段（１７）が設けられるこ
とを特徴とする電子ビーム露光装置。
【請求項３】被照射対象（１８）に設けられた段差状
マーク（Ｍ）に電子ビーム（11Ａ）の照射／偏向処理を
し、前記照射／偏向処理に基づいて補正前後の段差状マ
ーク（Ｍ）の検出処理をし、前記検出処理に基づいて被
照射対象（１８）に照射された電子ビーム（11Ａ）の補
正前後の補正データ（Ｄ2i）の判定処理をすることを特
徴とする電子ビームの制御方法。
【請求項４】請求項３記載の電子ビームの制御方法に
おいて、前記段差状マーク（Ｍ）が被照射対象（１８）
に複数設けられ、前記複数の段差状マーク（Ｍｎ，ｎ＝
１，２…ｎ）の各点における段差検出データ（Ｄ1i，ｉ
＝１，２…ｉ）に基づいて前記電子ビーム（11Ａ）の偏
向収差の補正処理をすることを特徴とする電子ビームの
制御方法。
【請求項５】請求項３記載の電子ビームの制御方法に
おいて、前記補正前後の段差状マーク（Ｍ）の検出処理
は、補正前の段差状マーク（Ｍ）に係る段差検出信号
（Ｓ１）の微分処理をし、前記微分処理に基づく段差検
出データ（Ｄ11）を評価する第１の評価処理をし、前記
第１の評価処理に基づいて電子ビーム（11Ａ）の偏向収
差に係る補正データ（Ｄ21）の決定処理をし、前記決定
処理に基づいて補正後の段差状マーク（Ｍ）に係る段差
検出信号（Ｓ２）の微分処理をし、前記微分処理に基づ
く段差検出データ（Ｄ12）を評価する第２の評価処理を
することを特徴とする電子ビームの制御方法。
【請求項６】請求項３記載の電子ビームの制御方法に
おいて、前記補正前後の補正データ（Ｄ2i）の判定処理
は、前記第１の評価処理と第２の評価処理との比較処理
に基づいて電子ビーム（11Ａ）の偏向収差に係る補正デ
ータ（Ｄ2i）の再決定処理と、前記再決定処理に基づく
補正後の段差状マーク（Ｍ）に係る段差検出データ（Ｄ
1i）を評価する第２の評価処理とを繰り返すことを特徴
とする電子ビームの制御方法。
【請求項７】請求項６記載の電子ビームの制御方法に
おいて、前記第１の評価処理に係る段差検出データ（Ｄ
11）と第２の評価処理に係る段差検出データ（Ｄ12）と
の変化率（α）や、前記変化率（α）が零又は限り無く
零に収束する際の補正基準データ（ＤＲ）と前記第２の
評価処理に係る段差検出データ（Ｄ1i）との比率（β）
に基づく補正終了条件が満足するまで、前記比較処理を
継続することを特徴とする電子ビームの制御方法。
【請求項８】請求項６記載の電子ビームの制御方法に
おいて、前記補正終了条件を満足した補正基準データ
（ＤＲ）の記憶処理や、前記補正基準データ（ＤＲ）を
経時的に更新するデータ更新処理を含むことを特徴とす
る電子ビームの制御方法。