JPH07142315A

JPH07142315A - 荷電粒子ビーム露光装置及び露光方法

Info

Publication number: JPH07142315A
Application number: JP5155724A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Takahashi; 靖高橋; Takamasa Sato; 高雅佐藤; Yoshihisa Daikyo; 義久大饗
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-06-25
Filing date: 1993-06-25
Publication date: 1995-06-02

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は荷電粒子ビーム露光装置及び露光方
法に関し、ステージの傾きにより生じるビーム照射位置
のずれを補正して、ビーム照射位置の精度を向上させる
ことを目的とする。【構成】傾き測定手段１０１は、ステージ３５の傾き
を測定する。位置ずれ算出手段１０２は、上記測定され
たステージ３５の傾きから、ステージ３５上の試料Ｗの
照射目標位置からの、荷電粒子ビームの照射位置の位置
ずれを算出する。偏向信号補正手段１０３は、位置ずれ
算出手段１０２で算出した位置ずれに応じて、偏向器３
４に供給される偏向信号を、荷電粒子ビームが試料Ｗの
照射目標位置に照射されるように補正する。偏向器３４
は、上記偏向信号を供給されて、荷電粒子ビームの偏向
を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は荷電粒子ビーム露光装置
及び露光方法に係り、特に、ビームの照射位置を高精度
で位置決めする荷電粒子ビーム露光装置及び露光方法に
関する。

【０００２】近年、ＬＳＩは、その集積度と機能の向上
に伴い計算機、通信、機械制御等、広く産業全般に応用
されている。例えば、ＤＲＡＭでは、１Ｍ，４Ｍ，１６
Ｍ，６４Ｍ，２５６Ｍ，１Ｇとその集積化が進んでい
る。このような高集積化は、ひとえに微細加工技術の進
歩によっている。

【０００３】このような集積回路の高密度化に伴い、微
細パターンの形成方法として、電子線等の荷電粒子ビー
ムを用いた露光装置が開発されている。荷電粒子ビーム
露光では、０．０５μｍ以下の微細加工が０．０２μｍ
以下の位置合わせ精度で実現できる。

【０００４】荷電粒子ビーム露光装置では、ステージの
傾きにより生じるビーム照射位置のずれを補正して、ビ
ーム照射位置の精度をより向上させることが必要とされ
ている。

【０００５】

【従来の技術】図５は、従来の荷電粒子ビーム露光装置
におけるステージ位置測定の説明図を示す。荷電粒子ビ
ーム露光装置では、ＸＹステージ２０１上の試料Ｗに所
望のパターンを描画する。このパターンの描画の際に
は、ビーム偏向可能領域内では、ビーム偏向器２０３に
よって、試料Ｗの所望の位置にビームを照射し、ビーム
偏向可能領域を越える領域については、ステージ２０１
を動かすことによって、隣のビーム偏向可能領域に移動
し、その領域内でビーム偏向器２０３によって描画する
というこを繰り返している。

【０００６】ステージ２０１の位置は、Ｘ方向、Ｙ方向
夫々に設けられたレーザ干渉計を用いて測定される。図
５では、Ｘ方向の位置を測定するレーザ干渉計２０２を
示している。レーザ干渉計２０２は、ステージ２０１に
設けられたミラー２０４に照射したレーザ光ｂｍの反射
光を用いて、ステージ２０１のＸ方向の移動距離を測定
する。具体的には、レーザ干渉計２０２は、ステージ２
０１のＸ方向の移動距離に対応する数のパルスを出力す
る。

【０００７】このため、レーザ干渉計２０２の出力する
パルスをカウントすることで、ステージ２０１のＸ方向
の移動距離を測定することがてきる。Ｙ方向の位置測定
用のレーザ干渉計についても同様である。

【０００８】ステージ２０１を目標位置に移動する際に
は、レーザ干渉計から出力されるパルス数をカウントし
て、カウント値が目標位置までの移動距離に対応する数
になったときにステージ２０１の移動を停止している。

【０００９】このステージ２０１の目標位置への移動で
は、ミラー２０４の反射面の位置が目標位置に合わせら
れ、これにより、試料Ｗの照射目標位置Ｔ₀が、ビーム
の照射位置Ｂ_Rに合わせられる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ステージ２０１を移動
させる際には、ステージ２０１では、Ｘ軸回りの傾き、
Ｙ軸回りの傾きが、極わずかに生じる。このステージ２
０１の傾きは、数ミリラジアン程度である。

【００１１】図５では、点Ｂ０を通るＹ方向の軸に対し
て角度θだけ傾いた状態のステージ２０１を破線で示し
ている。この傾きにより、試料Ｗの上面を含む面とミラ
ー２０４を含む面との交差位置Ｃ₀は、交差位置Ｃ₁に
移動して、傾きが無い状態に対してΔＸだけ位置ずれを
生じる。

【００１２】傾きの角度θが充分小さい場合は、試料Ｗ
の上面部分の移動量は、交差位置Ｃ ₁の移動量ΔＸに等
しいとみなせる。従って、ステージ２０１の上記の傾き
によって、試料Ｗの元の照射目標位置Ｔ₀は、位置Ｔ₁
にΔＸだけ移動する。

【００１３】レーザ干渉計２０２のレーザ光ｂｍの照射
位置を、傾きの軸上の点Ｂ０に設定してある場合は、点
Ｂ０がステージ２０１の目標位置に合わせられる。この
場合、ステージ２０１に傾きが無いときは、試料Ｗの照
射目標位置Ｔ₀に正しくビームが照射される。しかし、
ステージ２０１に傾きが生じている場合は、ビームの照
射位置は、照射目標位置Ｔ₁からΔＸだけずれてしま
う。

【００１４】レーザ干渉計２０２のレーザ光ｂｍの照射
位置を、仮に、試料Ｗの上面のＸ方向の位置Ｘ_W0に設定
できるとした場合は、ステージ２０１に傾きが生じてい
るときに、交差位置Ｃ₁をステージ２０１の目標位置に
合わせることになる。このため、試料Ｗの照射目標位置
Ｔ₁は、正しくビームの照射位置Ｂ_Rに合わせられ、ビ
ームは正しい位置に照射される。従って、レーザ干渉計
２０２のレーザ光ｂｍは、試料Ｗの上面位置Ｚ_W0に設定
することが望ましい。

【００１５】実際の荷電粒子ビーム露光装置では、高解
像度を得るために照射ビームの短焦点化が行われてお
り、偏向器２０３等のステージ２０１に対向する部分が
試料Ｗの上面に近接している。このため、ミラー２０４
を試料Ｗの上面の高さに配置することができない。従っ
て、実際には、レーザ干渉計２０２のレーザ光ｂｍは、
試料Ｗの上面位置Ｚ_W0よりも低い位置に照射している。

【００１６】図５に示すように、レーザ光ｂｍを、試料
Ｗの上面位置Ｚ_W0より低い位置の点Ｂ１に照射する場合
は、ステージ２０１に傾きが生じたときは、レーザ光ｂ
ｍの照射点Ｂ１がステージ２０１の目標位置に合わせら
れる。ステージ２０１の傾きが無いときに対する点Ｂ１
の移動量をδ１とする。このとき、試料Ｗの照射目標位
置Ｔ₁は、ビーム照射位置Ｂ_RからΔＸ−δ１だけずれ
た位置に合わせられ、ビーム照射位置はΔＸ−δ１だけ
ずれてしまう。

【００１７】上記のように、従来の荷電粒子ビーム露光
装置では、ステージの傾きにより、ビームの照射位置が
試料の目標位置からずれるという問題がある。

【００１８】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、ステージの傾きにより生じるビーム照射位置のずれ
を補正して、ビーム照射位置の精度を向上させることが
できる荷電粒子ビーム露光装置及び露光方法を提供する
ことを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理構成
図を示す。本発明では、偏向信号に応じて荷電粒子ビー
ムを偏向する偏向器３４により荷電粒子ビームを偏向さ
せつつ、ステージ３５上の試料Ｗに照射して露光を行う
荷電粒子ビーム露光装置において、上記ステージ３５の
傾きを測定する傾き測定手段１０１と、上記傾き測定手
段１０１により測定されたステージ３５の傾きから、上
記ステージ３５の傾きにより生じる上記荷電粒子ビーム
の照射位置の上記試料Ｗの被露光面上の照射目標位置か
らの位置ずれを算出する位置ずれ算出手段１０２と、上
記位置ずれ算出手段１０２で算出した位置ずれに応じ
て、上記偏向器３４に供給される上記偏向信号を、上記
荷電粒子ビームが上記試料Ｗの照射目標位置に照射され
るように補正する偏向信号補正手段１０３とを有する。

【００２０】

【作用】本発明では、ステージの傾きを測定して、ステ
ージの傾きにより生じた、試料Ｗの照射目標位置からの
荷電粒子ビームの照射位置の位置ずれ量だけ、ビーム偏
向量を補正する。このため、ステージの傾きによる荷電
粒子ビーム照射位置の試料の照射目標位置からのずれを
無くすことを可能とする

【００２１】

【実施例】まず、図２を参照して、本発明の一実施例に
よる荷電粒子ビーム露光装置の構成について説明する。

【００２２】図２に示す露光装置は、露光部１０と正義
部５０とに大きく分けられる。露光部１０は、電子ビー
ムを発生し、スポット状もしくはパターン状に整形し、
露光対象物の所望位置に露光する。制御部５０は、露光
部１０を制御する信号を生成する部分である。なお、露
光部１０の下には、露光対象物（試料）Ｗを載置するス
テージ３５がある。

【００２３】まず、露光部１０について説明する。カソ
ード電極１１から発生した電子は、グリッド電極１２お
よびアノード電極１３によって引き出される。これらの
電極１１，１２，１３が荷電電子ヒータ発生源１４を構
成する。

【００２４】荷電電子ビーム発生源１４から発生した電
子ビームは、例えば矩形状開口を有する第１のスリット
１５によって整形され、電子ビームを集束する第１の電
子レンズ１６を通過し、透過マスク２０上のビーム照射
位置を修正偏向するためのスリットディフレクタ１７に
入射する。スリットディフレクタ１７は、修正偏向信号
Ｓ１によって制御される。

【００２５】電子ビームを所望のパターンに整形するた
めに、矩形開口や所定パターンのブロックパターン開口
等の複数の透過孔を有する透過マスク（ステンシルマス
ク）２０を用いる。スリットディフレクタ１７を通過し
た電子ビームは、電子ビーム整形部を通って所望のパタ
ーンに整形される。この電子ビーム整形部は、対向して
設けられた第２の電子レンズ１８、第３の電子レンズ１
９、これらの電子レンズ間に水平方向に移動可能に装着
されて透過マスク２０、透過マスク２０の上および下に
配置され、それぞれ位置情報Ｐ１−Ｐ４に応じて電子ビ
ームを偏向し、透過マスク２０上の透過孔の１つを選択
する第２ないし第４の偏向器２１−２４を含む。

【００２６】整形された電子ビームは、ブランキング信
号ＳＢが印加されるブランキング電極２５によって遮
断、もしくは通過するように制御される。ブランキング
電極２５を通過した電子ビームは、第４の電子レンズ２
６、アパーチャ２７、リフォーカスコイル２８、第５の
電子レンズ２９によって調整され、フォーカスコイル３
０に入射する。フォーカスコイル３０は、電子ビームを
露光対象面上にフォーカスさせる機能を有する。また、
スティングコイル３１は、非点収差を補正する。

【００２７】電子ビームは、さらに第６の電子レンズ３
２、露光位置決定信号Ｓ２，Ｓ３に応じて露光対象物Ｗ
上の位置決めを行う電磁偏向器であるメインディフレク
タ３３、および静電偏向器であるサブディフレクタ３４
によってその位置が制御され、露光対象物Ｗ上の所望位
置に照射される。

【００２８】なお、露光対象物Ｗは、ＸＹ方向に移動可
能なステージ３５に載置され、移動される。また、露光
部１０には、さらに第１−第４のアラインメントコイル
３６、３７、３８、３９が設けられている。

【００２９】制御部５０はメモリ５１、ＣＰＵ５２を有
する。集積回路装置の設計データはメモリ５１に記憶さ
れ、ＣＰＵ５２によって読み出され、処理される。ＣＰ
Ｕ５２は、その他、荷電電子ビーム露光装置全体を制御
する。

【００３０】インタフェース５３は、ＣＰＵ５２によっ
て取り込まれた描画情報、例えばパターンを描画すべき
ウエハＷ上の描画位置情報、および透過マスク２０のマ
スク情報等の各種情報を、データメモリ５４およびシー
ケンスコントローラ６０に転送する。データメモリ５４
はインタフェース５３から転送された描画パターン情報
およびマスク情報を記憶保持する。

【００３１】パターン制御コントローラ５５は、データ
メモリ５４から描画パターン情報およびマスク情報を受
け、それらに従って透過マスクの透過孔の１つを指定
し、その指定透過孔の透過マスク上での位置を示す位置
信号Ｐ１−Ｐ４を発生する。また、パターン制御コント
ローラ５５は、描画すべきパターン形状と指定透過孔形
状との形状差に応じた補正値Ｈを演算する処理を含む各
種処理を行う指定機能、保持機能、演算機能および出力
機能を有する。

【００３２】アンプ部５６はディジタル・アナログ変換
機能および増幅機能を有し、補正値Ｈを受け、修正偏向
信号Ｓ１を生成する。マスク移動機構５７は、パターン
制御コントローラ５５からの信号に従い、必要に応じて
透過マスク２０を移動させる。

【００３３】ブランキング制御回路５８は、パターン制
御コントローラ５５からの信号に応じて、ディジタル・
アナログ変換機能および増幅機能を有するアンプ部５９
を制御し、ブランキング信号ＳＢを発生する。

【００３４】シーケンスコントローラ６０は、インタフ
ェース部５３から描画位置情報を受け、描画処理シーケ
ンスを制御する。ステージ移動制御部６１は、シーケン
スコントローラ６０からの信号に応じて、必要に応じて
ステージ３５を目標位置に移動させる。

【００３５】このステージ３５の移動は、レーザ干渉計
６２によって検出され、移動量に対応する信号が、ステ
ージ移動制御部６１と偏向制御回路６３に供給される。
偏向制御回路６３は、試料（ウエハ）Ｗ上の露光位置を
演算し、露光位置決定信号Ｓ２、Ｓ３を発生するアンプ
部６４，６５に信号を供給すると共に、シーケンスコン
トローラ６０にも信号を供給する。なお、アンプ部６
４、６５はそれぞれ、ディジタル・アナログ変換機能及
び増幅機能を有する。

【００３６】通常の電子ビーム露光においては、電磁偏
向器であるメインディフレクタ３３によって２−１０ｍ
ｍ□の偏向フィールドをビーム偏向し、静電偏向器であ
るサブティフレクタ３４によって、１００μｍ□程度の
サブフィールドを偏向する。

【００３７】パターンデータは、ＣＰＵ５２によってメ
モリ５１から読み出され、データメモリ５４に転送さ
れ、ここに蓄積される。データメモリ５４から読み出さ
れたパターンデータによって、パターン制御コントロー
ラ５５はパターンを各ショットごとに分解する。各ショ
ットに分解されたパターンデータは、メインディフレク
タ３３用のデータ、サブディフレクタ３４用のデータ、
スリットディフレクタ１７用のデータ、ブランキング信
号ＳＢ等の信号に分離され、電子ビームを偏向制御す
る。

【００３８】次に、本実施例での、ビーム照射位置の補
正について説明する。図３は、本発明の一実施例におけ
るＸ方向のビーム照射位置の補正に関わる部分の構成図
を示す。

【００３９】レース干渉計６２は、ステージ３５のＸ方
向の位置を測定するためのレーザ干渉計１１１、１１２
を含む。偏向制御回路６３は、レーザ干渉計１１１，１
１２の出力信号からステージ３５のＹ軸回りの傾きを算
出する傾き算出部１１４、傾き算出部１１４の出力デー
タからＸ方向のステージ位置ずれを算出するステージ位
置ずれ算出部１１５を有する。

【００４０】偏向制御回路６３は、また、Ｘ方向データ
生成部１１６が出力するＸ偏向データとステージ位置ず
れ算出部１１５が出力するステージ位置ずれデータδＸ
を加算する加算回路１１７を有する。

【００４１】また、アンプ部６５は、Ｘ偏向用のＤ／Ａ
コンバータ１１８とアンプ１１９を含む。加算回路１１
７から供給された偏向データを基にアンプ部６５で生成
されたＸ偏向信号は、サブディフレクタ３４のＸ偏向器
３４ａに供給される。

【００４２】ステージ３５の位置は、Ｘ方向、Ｙ方向夫
々に設けられたレーザ干渉計を用いて測定される。図３
では、Ｘ方向の位置を測定するレーザ干渉計１１１，１
１２を示している。

【００４３】レーザ干渉計１１１のレーザ光ｂ１は、ス
テージ３５に設けたミラー１４１上で、ステージ３５に
傾きが無い状態での試料Ｗの照射面のＺ方向の位置Ｚ_W0
（以下、試料Ｗの照射面位置Ｚ_W0と記す）からＺ_D2だけ
低い位置に照射される。レーザ干渉計１１１は、レーザ
光ｂ１の反射光を用いて、試料Ｗの照射面位置Ｚ_W0から
Ｚ_D2だけ低い位置における、ステージ３５のＸ方向の移
動距離を測定する。具体的には、レーザ干渉計１１１
は、上記高さでのステージ３５のＸ方向の移動距離に対
応する数のパルスを、パルス信号ＰＬ₁として出力す
る。

【００４４】レーザ干渉計１１１の出力するパルス信号
ＰＬ₁は、ステージ移動制御部６１に供給される。ステ
ージ移動制御部６１では、このレーザ干渉計１１１の出
力するパルス信号ＰＬ₁のパルス数をカウントすること
で、試料Ｗの照射面位置Ｚ_W0からＺ_D2だけ低い位置にお
ける、ステージ３５のＸ方向の移動距離を測定すること
ができる。

【００４５】ステージ移動制御部６１は、シーケンスコ
ントローラ６０から供給されるステージ移動データが示
すステージ目標位置にステージ３５を移動する。このス
テージ３５の移動の際には、ステージ移動制御部６１
は、レーザ干渉計１１１から供給されるパルス信号ＰＬ
₁のパルス数をカウントして、カウント値が目標位置ま
での移動距離に対応する数になったときにステージ３５
の移動を停止している。

【００４６】このステージ３５の目標位置への移動で
は、ミラー１４１の反射面上で試料Ｗの照射面位置Ｚ_W0
からＺ_D2だけ低い位置が、Ｘ方向の目標位置に合わせら
れ、これにより、試料Ｗの照射目標位置Ｐ₀が、ビーム
照射位置Ｂ_Rに合わせられる。

【００４７】また、レーザ干渉計１１２のレーザ光ｂ２
は、ステージ３５に設けたミラー１４１上で、試料Ｗの
照射面位置Ｚ_W0からＺ_D2＋Ｚ_D1だけ低い位置に照射され
る。レーザ干渉計１１２は、レーザ光ｂ２の反射光を用
いて、試料Ｗの照射面位置Ｚ _W0からＺ_D2＋Ｚ_D1だけ低い
位置における、ステージ３５のＸ方向の移動距離を測定
する。即ち、レーザ干渉計１１２は、レーザ干渉計１１
１と同様に、上記高さでのステージ３５のＸ方向の移動
距離に対応する数のパルスを、パルス信号ＰＬ ₂として
出力する。

【００４８】次に、ステージ３５の傾きによる、ステー
ジ位置ずれ、即ち、試料Ｗの照射目標位置の位置ずれの
算出について説明する。図３では、点Ｒ１を通るＹ方向
の傾きの軸に対して角度α１だけ傾いた状態のステージ
３５を破線で示している。試料Ｗの被露光面も同じく角
度α１だけ傾く。なお、このステージ３５の傾きの角度
α１は、数ミリラジアン程度で、極わずかである。この
ステージ３５の傾きにより、試料Ｗの被露光面を含む面
とミラー１４１を含む面との交差位置Ｅ₀は、交差位置
Ｅ₁に移動して、傾きが無い状態に対してδＸだけ位置
ずれを生じる。

【００４９】傾きの角度α１が十分小さいため、試料Ｗ
の被露光面部分の移動量は、交差位置Ｅ₁の移動量δＸ
に等しいとみなせる。従って、ステージ３５の上記の傾
きによって、試料Ｗの元の照射目標位置Ｐ₀は、位置Ｐ
₁にδＸだけ移動する。

【００５０】なお、ステージ３５の傾きの角度α１が、
数ミリラジアン程度の場合、ステージ位置ずれδＸは、
１μｍ未満の値となる。

【００５１】レーザ干渉計１１１の照射位置は、ミラー
１４１の面上で、ステージ３５のＹ方向の傾きの軸が通
るＺ方向の位置（高さ位置）に設定している。図３で
は、Ｙ方向の傾きの軸が点Ｒ１を通っており、レーザ光
ｂ１の照射位置は、点Ｒ１と同じ高さ位置に設定してい
る。このレーザ光ｂ１の照射位置は、前記のように、試
料Ｗの照射面位置Ｚ_W0からＺ_D2だけ低い位置である。

【００５２】一方、レーザ干渉計１１２の照射移築は、
レーザ干渉計１１１の照射位置とＺ方向に所定距離Ｚ_D1
だけ離れた位置に設定している。図５では、角度α１の
傾きを生じたステージ３５のミラー１４１上の点Ｒ２に
レーザ光ｂ２が照射されている。上記Ｚ_D1，Ｚ_D2の値
は、例えば、数ｍｍ程度に設定する。

【００５３】前記のように、ステージ３５の移動の際
は、ミラー１４１上のレーザ干渉計１１１の照射位置
（点Ｒ１）が、ステージ目標位置に合わせられる。

【００５４】レーザ干渉計１１１，１１２の出力するパ
ルス信号ＰＬ₁，ＰＬ₂は、傾き算出部１１４に供給さ
れる。傾き算出部１１４では、レーザ干渉計１１１から
供給されるパルス信号ＰＬ₁から、試料Ｗの照射面位置
Ｚ_W0からＺ_D2だけ低い位置におけるステージ３５の移動
距離Ｄ_X1を求める。同様に、レーザ干渉計１１２から供
給されるパルス信号ＰＬ₂から、試料Ｗの照射面位置Ｚ
_W0からＺ_D2＋Ｚ_D1だけ低い位置におけるステージ３５の
移動距離Ｄ_X2を求める。

【００５５】移動距離Ｄ_X1と移動距離Ｄ_X2の差は、レー
ザ干渉計１１１の照射点Ｒ１とレーザ干渉計１１２の照
射点Ｒ２のＸ方向の差に相当する。傾き算出部１１４で
は、上記Ｚ方向の２つの高さにおけるステージの移動距
離Ｄ_X1，Ｄ_X2からステージ３５の傾きを算出する。即
ち、下記式により、ステージ３５の傾きα１としたと
きのｔａｎα１を算出する。この算出されたステージ３
５の傾きは、試料Ｗの被露光面の傾きに等しい。

【００５６】ｔａｎα１＝（Ｄ_X1−Ｄ_X2）／Ｚ_D1 ステージ位置ずれ算出部１１５は、傾き算出部１１４か
ら供給されるｔａｎα１の値を用いて、ステージ位置ず
れを算出する。即ち、下記式により、試料Ｗの照射面
位置Ｚ_W0でのステージ３５の位置ずれδＸを算出する。
この算出されたステージ３５の位置ずれδＸは、試料Ｗ
の照射目標位置の位置ずれに等しい。

【００５７】 δＸ＝Ｚ_D2・ｔａｎα１距離Ｚ_D2は、前記のように、試料Ｗの照射面位置Ｚ_W0と
ステージ目標位置に合わせられるミラー１４１上の位置
（点Ｒ１）との距離である。

【００５８】加算回路１１７は、Ｘ偏向データ生成部１
１６から供給されるＸ方向のビーム偏向量を示すデータ
と、ステージ位置ずれ算出部１１５から供給されるステ
ージ位置ずれのデータδＸを加算して、補正された偏向
データとして出力する。

【００５９】アンプ部６５では、加算回路１１７から供
給される補正された偏向データを基に、ステージ位置ず
れδＸを補正したＸ偏向信号を生成して、Ｘ偏向器３４
ａに供給する。

【００６０】ステージ３５の移動の際には、前記のよう
に、ステージ移動制御部６１により、ミラー１４１面上
のステージの試料Ｗの照射面位置Ｚ_W0からＳ_D2低い位置
（図３の点Ｒ１）が、ステージの目標位置に合わせられ
ている。このため、ビームの偏向量を補正しないと仮定
すると、ビーム照射位置は、試料Ｗの照射目標位置Ｐ ₁
からδＸだけ、ずれた位置になる。実際には、ステージ
位置ずれ算出部１１５で算出されたδＸだけ、ビームの
偏向量が補正される。このため、補正後のビーム照射位
置Ｂ_RAを、正確に、試料Ｗの照射目標位置Ｐ₁に合わせ
ることかできる。

【００６１】なお、上記説明では、ステージ３５の目標
位置に合わせるレーザ干渉計１１１の照射位置を、ステ
ージ３５の傾きの軸と同じ高さ位置に設定する場合で説
明したが、レーザ干渉計１１１の照射位置は、ステージ
３５の傾きの軸と異なる高さ位置に設定してもよい。

【００６２】この場合、目標位置に合わせられるレーザ
干渉計１１１の照射位置は、傾きが無い場合のミラー１
４１の位置から、ステージ３５の傾きに応じて、ずれた
位置となる。一方、ステージ位置ずれ算出部１１５から
出力される補正データは、ステージ位置ずれδＸと、レ
ーザ干渉計１１１の照射位置と傾きが無い場合のミラー
１４１の位置とのＸ方向の距離を加算した値になる。こ
のため、この場合でも、ビーム照射位置は、正しく補正
されて、試料Ｗの照射目標位置に合わせられる。

【００６３】また、上記説明では、ステージ３５の傾き
の軸が図３中、ステージ３５の右端にあるミラー１４１
上にある場合で説明したが、ステージ３５の傾きの軸が
ステージ３５の他の位置にある場合でも、同様にビーム
照射位置を補正することができる。

【００６４】図４は、本発明の一実施例におけるＹ方向
のビーム照射位置の補正に関わる部分の構成図を示す。
図４に示す、Ｙ方向のビーム照射位置の補正に関わる部
分の構成は、図３のＸ方向のビーム照射位置の補正に関
わる部分の構成と、補正の方向が異なる以外は、同様で
あるので、適宜説明を省略する。

【００６５】レーザ干渉計６２は、ステージ３５のＹ方
向の位置を測定するためのレーザ干渉計１２１，１２２
を含む。偏向制御回路６３は、レーザ干渉計１２１，１
２２の出力信号からステージ３５のＸ軸回りの傾きを算
出する傾き算出部１２４、傾き算出部１２４の出力デー
タからＹ方向のステージ位置ずれを算出するステージ位
置ずれ算出部１２５を有する。

【００６６】偏向制御回路６３は、また、Ｙ方向データ
生成部１２６が出力するＹ偏向データとステージ位置ず
れ算出部１２５が出力するステージ位置ずれデータδＹ
を加算する加算回路１２７を有する。

【００６７】また、アンプ部６５は、Ｙ偏向用のＤ／Ａ
コンバータ１２８とアンプ１２９を含む。加算回路１２
７から供給された偏向データを基にアンプ部６５で生成
されたＹ偏向信号は、サブディフレクタ３４のＹ偏向器
３４ｂに供給されるステージ３５のＹ方向の位置は、レ
ーザ干渉計１２１，１２２で測定される。レーザ干渉計
１２１のレーザ光ｂ12は、ステージ３５に設けたミラー
１５１上で、試料Ｗの照射面位置Ｚ_W0からＺ_D12だけ低
い位置に照射される。レーザ干渉計１２１は、試料Ｗの
照射面位置Ｚ_W0からＤ_D12だけ低い位置でのステージ３
５のＹ方向の移動距離に対応する数のパルスを、パルス
信号ＰＬ₁₁として出力する。

【００６８】ステージ移動制御部６１は、シーケンスコ
ントローラ６０から供給されるステージ移動データが示
すステージ目標位置にステージ３５を移動する。このス
テージ３５の移動の際には、ステージ移動制御部６１
は、レーザ干渉計１２１から供給されるパルス信号ＰＬ
₁₁のパルス数をカウントして、カウント値が目標位置ま
での移動距離に対応する数になったときにステージ３５
の移動を停止している。

【００６９】このステージ３５の目標位置への移動で
は、ミラー１５１の反射面上で試料Ｗの照射面位置Ｚ_W0
からＺ_D12だけ低い位置が、Ｙ方向の目標位置に合わせ
られ、これにより、試料Ｗの照射目標位置Ｐ₀が、ビー
ム照射位置Ｂ_Rに合わせられる。

【００７０】また、レーザ干渉計１２２のレーザ光ｂ12
は、ステージ３５に設けたミラー１５１上で、試料Ｗの
照射面位置Ｚ_W0からＺ_D12＋Ｚ_D11だけ低い位置に照射
される。レーザ干渉計１２２は、照射Ｗの照射面位置Ｚ
_W0からＺ_D2＋Ｚ_D1だけ低い位置でのステージ３５のＹ方
向の移動距離に対応する数のパルスを、パルス信号ＰＬ
₁₂として出力する。

【００７１】次に、ステージ３５の傾きによる、ステー
ジ位置ずれ、即ち、試料Ｗの照射目標位置の位置ずれの
算出について説明する。図４では、点Ｒ11を通るＸ方向
の傾きの軸に対して角度α11だけ傾いた状態のステージ
３５を破線で示している。このステージ３５の傾きによ
り、試料Ｗの被露光面を含む面とミラー１５１を含む面
との交差位置Ｅ₁₀は、交差位置Ｅ₁₁に移動して、傾きが
無い状態に対してδＹだけ位置ずれを生じる。また、試
料Ｗの元の照射目標位置Ｐ₀は、位置Ｐ₁₁にδＹだけ移
動する。

【００７２】レーザ干渉計１２１の照射位置は、ミラー
１５１の面上で、ステージ３５のＸ方向の傾きの軸が通
る高さ位置の、点Ｒ11に設定している。

【００７３】一方、レーザ干渉計１２２の照射位置は、
レーザ干渉計１２１の照射位置とＺ方向に所定距離Ｚ
_D11だけ離れた位置に設定している。図４では、角度α
11の傾きを生じたステージ３５のミラー１５１上の点Ｒ
12にレーザ光ｂ12が照射されている。

【００７４】傾き算出部１２４では、レーザ干渉計１２
１から供給されるパルス信号ＰＬ₁₁から、試料Ｗの照射
面位置Ｚ_W0からＺ_D12だけ低い位置におけるステージ３
５の移動距離Ｄ_X11を求める。同様に、レーザ干渉計１
２２から供給されるパルス信号ＰＬ₁₂から、試料Ｗの照
射面位置Ｚ_W0からＺ_D12＋Ｚ_D11だけ低い位置における
ステージ３５の移動距離Ｄ_X12を求める。

【００７５】傾き算出部１２４では、下記式により、
ステージ３５の傾きの角度をα11としたときのｔａｎα
11を算出する。この算出されたステージ３５の傾きは、
試料Ｗの被露光面の傾きに等しい。

【００７６】ｔａｎα11＝（Ｄ_X11−Ｄ_X12）／Ｚ_D11 ステージ位置ずれ算出部１２５は、傾き算出部１２４か
ら供給されるｔａｂα11の値を用いて、下記式によ
り、試料Ｗの照射面位置Ｚ_w0でのステージ３５の位置ず
れδＹを算出する。この算出されたステージ３５の位置
ずれδＹは、試料Ｗの照射目標位置の位置ずれに等し
い。

【００７７】 δＹ＝Ｚ_D12・ｔａｎα11 距離Ｚ_D12は、前記のように、試料Ｗの照射面位置Ｚ_W0
とステージ目標位置に合わせられるミラー１５１上の位
置（点Ｒ11）との距離である。

【００７８】加算回路１２７は、Ｙ偏向データ生成部１
２６から供給されるＹ方向のビーム偏向量を示すデータ
と、ステージ位置ずれ算出部１２５から供給されるステ
ージ位置ずれのデータδＹを加算して、補正された偏向
データとして出力する。

【００７９】アンプ部６５では、加算回路１２７から供
給される補正された偏向データを基に、ステージ位置ず
れδＹを補正したＹ偏向信号を生成して、Ｙ偏向器３４
ｂに供給する。

【００８０】ステージ３５の移動の際には、前記のよう
に、ステージ移動制御部６１により、ミラー１５１面上
のステージの試料Ｗの照射面位置Ｚ_W0からＺ_D12低い位
置（図４の点Ｒ11）が、ステージの目標位置に合わせら
れている。このため、ビームの偏向量を補正しないと仮
定すると、ビーム照射位置は、試料Ｗの照射目標位置Ｐ
₁₁からδＹだけ、ずれた位置になる。実際には、ステー
ジ位置ずれ算出部１２５で算出されたδＹだけ、ビーム
の偏向量が補正される。このため、補正後のビーム照射
位置Ｂ_RBを、正確に、試料Ｗの照射目標位置Ｐ₁₁に合わ
せることができる。

【００８１】上記のように、本実施例では、測定したス
テージ３５の傾きを用いて、試料Ｗの照射目標位置の位
置ずれに等しいステージ位置ずれを算出して、このステ
ージ位置ずれ量だけビーム偏向量を補正している。この
ため、ステージ３５の傾きによるビーム照射位置の試料
Ｗの照射目標位置からのずれを無くすことがての、所望
の位置に高精度なパターンを描画することができる。

【００８２】また、２つの高さ位置で、レーザ光を照射
してステージ３５の位置ずれを算出するため、試料面の
高さ位置に位置測定用のレーザ光を照射できない構造の
場合でも、正しく、ステージ３５の位置ずれを算出し
て、正確にビーム偏向量を補正することができる。

【００８３】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、ステージ
の傾きを測定して、試料の照射目標位置からの荷電粒子
ビームの照射位置の位置ずれ量だけビーム偏向量を補正
するため、ステージの傾きによる荷電粒子ビーム照射位
置の試料の照射目標位置からのずれを無くすことができ
る特長を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】本発明の一実施例の荷電粒子ビームの露光装置
の全体構成を示す図である。

【図３】本発明の一実施例におけるＸ方向の照射位置の
補正に関する部分の構成図である。

【図４】本発明の一実施例におけるＹ方向の照射位置の
補正に関する部分の構成図である。

【図５】従来装置におけるステージ位置測定の説明図で
ある。

【符号の説明】

１０露光部３４サブディフレクタ３４ａＸ偏向器３４ｂＹ偏向器３５ステージ５０制御部６０シーケンスコントローラ６１ステージ移動制御部６２レーザ干渉計６３偏向制御回路６５アンプ部１０１傾き測定手段１０２位置ずれ算出手段１０３偏向信号補正手段１１１，１１２レーザ干渉計１１４傾き算出部１１５ステージ位置ずれ算出部１１６Ｘ偏向データ生成部１１７加算回路１１８Ｄ／Ａコンバータ１１９アンプ１２１，１２２レーザ干渉計１２４傾き算出部１２５ステージ位置ずれ算出部１２６Ｘ偏向データ生成部１２７加算回路１２８Ｄ／Ａコンバータ１２９アンプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】偏向信号に応じて電荷粒子ビームを偏向
する偏向器（３４）により荷電粒子ビームを偏向させつ
つ、ステージ（３５）上の試料（Ｗ）に照射して露光を
行う荷電粒子ビーム露光装置において、上記ステージ（３５）の傾きを測定する傾き測定手段
（１０１）と、上記傾き測定手段（１０１）により測定されたステージ
（３５）の傾きから、上記ステージ（３５）の傾きによ
り生じる上記荷電粒子ビームの照射位置の上記試料
（Ｗ）の被露光面上の照射目標位置からの位置ずれを算
出する位置ずれ算出手段（１０２）と、上記位置ずれ算出手段（１０２）で算出した位置ずれに
応じて、上記偏向器（３４）に供給される上記偏向信号
を、上記荷電粒子ビームが上記試料（Ｗ）の照射目標位
置に照射されるように補正する偏向信号補正手段（１０
３）とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光装
置。
【請求項２】前記傾き測定手段（１０１）は、前記ステージ（３５）の傾きが無い場合の前記試料
（Ｗ）の被露光面と垂直な方向の第１の位置でのステー
ジ（３５）の上記試料（Ｗ）の被露光面と平行な所定方
向の位置を測定する第１の位置測定手段（１１１；１２
１）と、上記試料（Ｗ）の被露光面と垂直な方向の第２の位置で
のステージ（３５）の上記試料（Ｗ）の被露光面と平行
な上記所定方向の位置を測定する第２の位置測定手段
（１１２；１２２）と、上記第１の位置測定手段（１１１；１２１）の測定値と
上記第２の位置測定手段（１１２；１２２）の測定値の
差から、上記ステージ（３５）の傾きを算出する傾き算
出手段（１１４；１２４）とからなることを特徴とする
請求項１記載の荷電粒子ビーム露光装置。
【請求項３】前記ステージ（３５）の傾きが無い場合
の前記試料（Ｗ）の被露光面と平行な第１の所定方向
（Ｙ方向）を軸とする上記ステージ（３５）の傾きを測
定する前記傾き測定手段（１１１，１１２，１１４）
と、上記第１の所定方向（Ｙ方向）を軸とする上記ステージ
（３５）の傾きから、前記ステージ（３５）の傾きが無
い場合の前記試料（Ｗ）の被露光面と平行でかつ上記第
１の所定方向と垂直な第２の所定方向（Ｘ方向）での、
上記試料（Ｗ）の照射目標位置からの前記荷電粒子ビー
ムの照射位置の位置ずれを算出する前記位置ずれ算出手
段（１１５）と、上記第２の所定方向（Ｘ方向）の偏向信号を、上記位置
ずれ算出手段（１１５）で算出された位置ずれ量だけ補
正する前記偏向信号補正手段（１１７，１１８，１１
９）を有し、かつ、上記第２の所定方向（Ｘ方向）を軸とする上記ス
テージ（３５）の傾きを測定する前記傾き測定手段（１
２１，１２２，１２４）と、上記第２の所定方向（Ｘ方向）を軸とする上記ステージ
（３５）の傾きから、上記第１の所定方向（Ｙ方向）で
の、上記試料（Ｗ）の照射目標位置からの上記荷電粒子
ビームの照射位置の位置ずれを算出する前記位置ずれ算
出手段（１２５）と、上記第１の所定方向（Ｙ方向）の偏向信号を、上記位置
ずれ算出手段（１２５）で算出された位置ずれ量だけ補
正する前記偏向信号補正手段（１２７，１２８，１２
９）を有することを特徴とする請求項１記載の荷電粒子
ビーム露光装置。
【請求項４】偏向信号に応じて荷電粒子ビームを偏向
する偏向器（３４）により荷電粒子ビームを偏向させつ
つ、ステージ（３５）上の試料（Ｗ）に照射して露光を
行う荷電粒子ビーム露光方法において、上記ステージ（３５）の傾きを測定し、上記測定されたステージ（３５）の傾きから、上記ステ
ージ（３５）の傾きにより生じる上記荷電粒子ビームの
照射位置の上記試料（Ｗ）の被露光面上の照射目標位置
からの位置ずれを算出し、上記算出した位置ずれに応じて、上記偏向器（３４）に
供給される上記偏向信号を、上記荷電粒子ビームが上記
試料（Ｗ）の照射目標位置に照射されるように補正する
ことを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項５】前記ステージ（３５）の傾きが無い場合
の前記試料（Ｗ）の被露光面と垂直な方向の第１の位置
でのステージ（３５）の上記試料（Ｗ）の被露光面と平
行な所定方向の位置を測定し、かつ、前記試料（Ｗ）の被露光面と垂直な方向の第２の
位置でのステージ（３５）の上記試料（Ｗ）の被露光面
と平行な上記所定方向の位置を測定し、上記第１の位置でのステージ（３５）の位置の測定値と
上記第２の位置でのステージ（３５）の位置の測定値の
差から、上記ステージ（３５）の傾きを算出することを
特徴とする請求項４記載の荷電粒子ビーム露光方法。