JPH1027744A

JPH1027744A - 荷電粒子線転写装置

Info

Publication number: JPH1027744A
Application number: JP8182049A
Authority: JP
Inventors: Teruaki Okino; 輝昭沖野
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-07-11
Filing date: 1996-07-11
Publication date: 1998-01-27

Abstract

(57)【要約】【課題】マスク上の複数の小領域のパターンを順次感
光基板上に転写する際に、各小領域を通過した荷電粒子
線により結像系内で形成されるクロスオーバ像の結像特
性を、各小領域の光軸からの偏向量に依らずに一定にす
る。【解決手段】電子銃１０からの電子線ＥＢは、コンデ
ンサレンズ１１Ａ〜１１Ｃ及び視野選択偏向器１２Ａ，
１２Ｂを介してマスク１の１つの小領域上の照射領域３
３に入射する。その小領域を通過した電子線ＥＢは、偏
向器１３Ａ、投影レンズ１４を経てクロスオーバ像ＣＯ
を形成した後、対物レンズ１５、偏向器１３Ｂを介して
ウエハ５上の対応する位置にその小領域の縮小像を形成
する。投影レンズ１４の上部付近に配置された結像特性
補正系６０によって、クロスオーバ像ＣＯの焦点位置の
ずれ、非点収差、及び位置のずれを補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体集積
回路等を製造するためのリソグラフィ工程等で使用され
る荷電粒子線転写装置に関し、特に電子線やイオンビー
ム等の荷電粒子線の照射によりマスク上のパターンを分
割転写方式で感光基板上に転写する荷電粒子線転写装置
に使用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、転写パターンの解像度の向上とス
ループット（生産性）の向上との両立を可能とした荷電
粒子線転写装置の検討が進められている。このような転
写装置としては、１ダイ（１枚の感光基板に形成される
多数の集積回路の１個分に相当するパターン。）又は複
数ダイ分のパターンをマスクから感光基板へ一括して転
写する一括転写方式の装置が従来より検討されていた。
ところが、一括転写方式は、転写の原版となるマスクの
製作が困難で、且つ１ダイ分以上の大きな光学フィール
ド内で荷電粒子結像光学系（以下、単に「結像系」とい
う）の収差を所定値以下に収めることが難しい。そこ
で、最近では感光基板に転写すべきパターンをマスク上
で１ダイ分に相当する大きさよりも小さい複数の小領域
に分割し、各小領域毎に分割したパターンをそれぞれ感
光基板上に転写する分割転写方式の装置が検討されてい
る。

【０００３】この分割転写方式では、その小領域毎に焦
点位置のずれや転写像のディストーション等の収差等を
補正しながら転写を行うことができる。これにより、一
括転写方式に比べて光学的に広い領域に亘って解像度、
及び位置精度の良好な露光を行うことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の分割
転写方式の結像系中では、荷電粒子線として例えば電子
線が使用されるものとすると、マスク上の小領域を通過
した電子線によって電子線源の像であるクロスオーバ像
が形成される。その結像系に収差の無い状態では、その
クロスオーバ像の形状は円形であり、且つそのクロスオ
ーバ像の中心は光軸上に位置している。

【０００５】図８（ａ）は理想的なクロスオーバ像の状
態を示し、この図８（ａ）において、開口絞り７１の開
口７１ａ内にクロスオーバ像７２が形成され、図８
（ｂ）に示すようにクロスオーバ像７２の形状は円形で
ある。なお、開口絞り７１が使用されるのは、マスクと
して主に、窒化シリコン（ＳｉＮ）等の薄膜にて電子線
の透過部を形成し、その表面に適宜タングステン製の散
乱部を設けた所謂散乱マスクが使用される場合であり、
開口絞り７１によってその散乱マスクからの不要な散乱
ビームが阻止される。

【０００６】しかしながら、分割転写方式でマスク上の
一列の小領域（サブフィールド）内で光軸から離れた位
置にある小領域のパターンを感光基板上に転写する場
合、照明系では電子線を光軸から大きく偏向して当該小
領域に照射することになる。このように光軸から大きく
偏向された電子線を結像系で集束すると、ほぼ光軸上の
小領域からの電子線を集束する場合に比べて、電子線の
軌道が変化するため、そのクロスオーバ像を光軸上に結
像するようにしても、そのクロスオーバ像に焦点位置の
ずれ（デフォーカス）や非点収差等の収差が発生する。

【０００７】一例として、図９（ａ）は焦点位置のずれ
たクロスオーバ像７３を示し、開口絞り７１の開口７１
ａ上での電子線の分布領域７３Ｂは、図９（ｂ）に示す
ように輪郭がぼけたものとなる。また、図１０（ａ）は
非点収差が生じたクロスオーバ像７４を示し、図１０
（ｂ）に示すように開口７１ａ上へのクロスオーバ像７
４の射影は楕円状となる。また、設計上ではそのクロス
オーバ像を光軸上に結像するようにしても、マスク上の
小領域の偏向量が大きいときには、図１１のクロスオー
バ像７５で示すように、クロスオーバ像の中心が光軸
（開口７１ａの中心）から僅かに外れることもある。

【０００８】このように開口絞り７１が配置されている
場合に、マスク上の小領域の光軸からの偏向量に応じて
クロスオーバ像の形状や位置が変化すると、そのクロス
オーバ像内で開口絞り７１の開口７１ａ内にある部分、
即ち開口７１ａを通過する電子線の量が変化するため、
感光基板上での像の明るさやコントラストが一定に保た
れないという不都合がある。このように像の明るさやコ
ントラストが変化すると、感光基板を現像して得られる
パターンの寸法精度や解像度が低下して、形成されたパ
ターンの質が劣化する。

【０００９】また、そのような開口絞りが設けられてい
ない場合であっても、通常、結像系内、又はその近傍に
は感光基板の表面（被露光面）上での像の焦点位置を微
妙に調整するため複数の焦点合わせ用レンズが設置さ
れ、合焦を行う際にはこれらのレンズでの励磁を調整し
ている。そして、クロスオーバ像は、それら複数の焦点
合わせ用レンズの光軸方向の中心に位置するように設定
されている。こうしないと、これらのレンズで動的又は
静的に焦点位置を調整したときに、被露光面上での像の
大きさやビーム強度が変わってしまうからである。しか
しながら、この場合に、マスク上の小領域の光軸からの
偏向量に応じてクロスオーバ像の位置が変化すると、上
記の条件が満たされなくなって、被露光面上での像の大
きさやビーム強度が変わるという不都合がある。

【００１０】更に、専用の焦点合わせ用レンズを持たな
い場合には、結像系そのものの励磁を調整して合焦を行
っているが、この場合にもクロスオーバ像の位置が変化
すると、被露光面上での像の大きさやビーム強度が変わ
るという不都合がある。本発明は斯かる点に鑑み、転写
すべきパターンをマスク上の複数の小領域に分割して、
各小領域のパターンを順次感光基板上に転写する際に、
そのマスク上の各小領域を通過した荷電粒子線により結
像系内で形成されるクロスオーバ像の結像特性を、各小
領域の光軸からの偏向量に依らずに一定にできる荷電粒
子線転写装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の荷電
粒子線転写装置は、例えば図１に示すように、転写すべ
きパターンが互いに離間する複数の小領域（２Ａ，２
Ｂ，２Ｃ，…）内に分割して形成されたマスク（１）に
対して、視野選択用の偏向照明系（１０，１１Ａ，１１
Ｂ，１１Ｃ，１２Ａ，１２Ｂ，３１）を介してそれら小
領域を単位として順次荷電粒子線を照射し、それら小領
域内のパターンの結像系（１４，１５）による像を転写
対象の基板（５）上で互いに実質的に接するように転写
することによって、基板（５）上に所定のパターンの像
を転写する荷電粒子線転写装置において、マスク（１）
上のそれら小領域に照射されるその荷電粒子線の仮想的
光源像であるクロスオーバ像（ＣＯ）の結像特性の、そ
の荷電粒子線の光軸（ＡＸ）からの偏向量に応じた変動
を補正するための結像特性補正手段（６０）を設けたも
のである。

【００１２】斯かる本発明によれば、結像特性補正手段
（６０）はクロスオーバ像（ＣＯ）に対して光源側に設
けられる。そして、結像特性補正手段（６０）を介し
て、マスク（１）上の転写対象の小領域の光軸（ＡＸ）
からの偏向量に応じて、静的及び動的にその荷電粒子線
のクロスオーバ像（ＣＯ）の結像特性の変動を補正する
ことによって、クロスオーバ像（ＣＯ）の結像特性が一
定に維持される。

【００１３】この場合、クロスオーバ像（ＣＯ）の形成
面の近傍にその荷電粒子線を通過させる開口絞り（３
２）を設けることが望ましい。特にマスク（１）として
散乱マスクが使用されている場合、不要な散乱ビームが
開口絞り（３２）によって阻止される。また、結像特性
補正手段（６０）によってクロスオーバ像（ＣＯ）の形
状等が一定にされるため、開口絞り（３２）を通過する
荷電粒子線の量が一定となって露光像の明るさやコント
ラストが一定となる。

【００１４】但し、クロスオーバ像（ＣＯ）の形成面の
近傍に開口絞りが設置されていない場合であっても、設
計上のクロスオーバ像の形成位置を中心として設置され
た焦点合わせ装置を使用する場合には、本発明によって
クロスオーバ像の位置がその設計上の位置から光軸方向
にずれることがなくなるので、静的及び動的に合焦を行
ったときでも被露光面上の像の大きさやビーム強度が一
定になる。

【００１５】また、そのクロスオーバ像の結像特性の、
その荷電粒子線の光軸（ＡＸ）からの偏向量に応じた変
動の一例は、そのクロスオーバ像の光軸方向の焦点位置
のずれ、非点収差、及び位置のずれの内の少なくとも１
つである。また、結像特性補正手段（６０）としては、
電磁補正器又は静電補正器が使用できる。一例として、
焦点位置のずれは、電磁レンズ又は静電レンズにより補
正され、非点収差は、電磁式又は静電式の非点収差補正
器で補正され、位置ずれは電磁式又は静電式の偏向器に
より補正される。

【００１６】次に、本発明による第２の荷電粒子線転写
装置は、上述の第１の荷電粒子線転写装置において、例
えば図７に示すように、その視野選択用の偏向照明系
を、所定形状のアパーチャ（３１）を通過した荷電粒子
線を集束及び偏向することによって、マスク（１）上の
それら小領域上に順次アパーチャ（３１）の像（３３）
を形成する結像方式の照明系として、アパーチャ（３
１）の像（３３）の結像特性のその荷電粒子線の光軸
（ＡＸ）からの偏向量に応じた変動を補正するための照
明特性補正手段（３０）を更に設けたものである。

【００１７】斯かる本発明によれば、照明特性補正手段
（３０）によってマスク（１）上の各小領域上のアパー
チャ（３１）の像、即ち荷電粒子線の照射領域（３３）
の形状等を光軸（ＡＸ）からの偏向量に拘らず一定にで
きる。従って、例えば光軸（ＡＸ）から離れた小領域内
のパターンであっても、完全に転写することができる。
また、各小領域内には通常パターン形成領域を囲むよう
に、非パターン領域であるスカート領域が形成され、そ
の照射領域（３３）の輪郭がそのスカート領域に収まる
ようになっている。本発明によれば、その照射領域（３
３）の形状等が一定となるため、そのスカート領域を狭
くでき、結果としてマスク（１）を小型化できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明による荷電粒子線転
写装置の第１の実施の形態につき図１〜図５を参照して
説明する。本例は対称磁気ダブレット方式の結像系を使
用して、分割転写方式でマスクパターンの転写を行う電
子線縮小転写装置に本発明を適用したものである。

【００１９】図１は本例で使用する電子線縮小転写装置
の概略構成を示し、この図１において、電子光学系の光
軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図１
の紙面に垂直にＸ軸を、図１の紙面に平行にＹ軸を取っ
て説明する。先ず、本例の偏向照明系において、電子銃
１０から放出された電子線ＥＢは、第１コンデンサレン
ズ１１Ａで一度集束された後、第２コンデンサレンズ１
１Ｂで再び集束される。第２コンデンサレンズ１１Ｂの
近傍にアパーチャ板３１が配置され、アパーチャ板３１
の開口を通過した電子線ＥＢは、第１の視野選択偏向器
１２Ａによって主にＹ方向に偏向され第３コンデンサレ
ンズ１１Ｃで平行ビームにされた後、第２の視野選択偏
向器１２Ｂによって振り戻されてマスク１の１つの小領
域上の照射領域３３に導かれる。視野選択偏向器１２
Ａ，１２Ｂは電磁偏向器であり、視野選択偏向器１２
Ａ，１２Ｂにおける偏向量は、装置全体の動作を統轄制
御する主制御装置１９が、偏向量設定器２５を介して設
定する。なお、図１において、電子線ＥＢの実線で示す
軌跡はクロスオーバ像の共役関係を示し、点線で示す軌
跡はマスクパターン像の共役関係を示している。

【００２０】本例ではアパーチャ板３１の配置面は、マ
スク１の配置面と共役であり、アパーチャ板３１の開口
の投影像がマスク１上の電子線の照射領域３３となって
いる。マスク１を通過した電子線ＥＢは２段の電磁偏向
器よりなる偏向器１３Ａにより所定量偏向された上で投
影レンズ１４により一度クロスオーバ像ＣＯを結んだ
後、対物レンズ１５を介して電子線レジストが塗布され
たウエハ５上に集束され、ウエハ５上の所定位置にマス
ク１の１つの小領域内のパターンを所定の縮小率β（例
えば１／４）で縮小した像が転写される。本例の投影レ
ンズ１４及び対物レンズ１５は、対称磁気ダブレット
（ＳＭＤ：Symmetric Magnetic Doublet）方式の結像系
を構成しており、クロスオーバ像ＣＯが形成される位置
に開口絞り３２が配置されている。また、対物レンズ１
５の近傍とウエハ５との間にも２段の電磁偏向器よりな
る偏向器１３Ｂが配置され、偏向器１３Ａ，１３Ｂにお
ける偏向量は、主制御装置１９が偏向補正量設定器２６
を介して設定する。分割転写方式では、マスク１上の各
小領域はストラットを挟んで配置されているのに対し
て、対応するウエハ５上の各小転写領域は密着して配置
されているため、偏向器１３Ａ，１３Ｂはそのストラッ
トの分だけ電子線を横ずれさせるため、及びマスク１と
ウエハ５との同期誤差を補正するため等に使用される。

【００２１】更に、本例のクロスオーバ像ＣＯより前の
結像系中には、そのクロスオーバ像ＣＯの焦点位置のず
れ、非点収差、及び位置ずれ等の結像特性を補正するた
めの結像特性補正系６０が配置されている。結像特性補
正系６０は、焦点補正コイル６０ａ、非点補正コイル６
０ｂ、及びアライメントコイル６０ｃより構成されてい
る。それらの内で、焦点補正コイル６０ａは、例えば空
芯コイルよりなり、焦点補正コイル６０ａによってクロ
スオーバ像ＣＯ、即ち電子線源の像の焦点位置（Ｚ方向
の位置）を補正できる。なお、焦点補正コイル６０ａの
ような電磁レンズの代わりに、静電レンズを用いて焦点
位置を補正してもよい。

【００２２】また、非点補正コイル６０ｂは、例えば図
３（ａ）に示すように、８極のサドル型のコイル５０Ａ
〜５０Ｈを光軸の周りに等角度間隔で配置し、対向する
各対のコイル間に互いに反発する磁場を発生させたもの
である。図３（ａ）において、対向するコイル５０Ａ，
５０Ｅの間には矢印５１Ａ及び５１Ｅで示すように反発
する磁場が発生し、他の対向するコイル間にも反発する
磁場が発生している。その非点補正コイル６０ｂによっ
て、クロスオーバ像ＣＯの非点収差を補正できる。な
お、非点補正コイル６０ｂのような電磁式の非点収差補
正器の代わりに、静電式の非点収差補正器を使用しても
よい。

【００２３】そして、アライメントコイル６０ｃは、例
えば図３（ｂ）に示すように、４極のサドル型のコイル
５２Ａ〜５２Ｄを光軸の周りに等角度間隔で配置し、対
向する各対のコイル間に同じ方向の磁場を発生させたも
のである。図３（ｂ）において、対向するコイル５２
Ａ，５２Ｃの間には矢印５３で示すように同じ方向の磁
場が発生し、他の対向するコイル間にも同じ方向の磁場
が生じている。このアライメントコイル６０ｃによっ
て、クロスオーバ像ＣＯのＸ方向、及びＹ方向の位置を
補正できる。アライメントコイル６０ｃのような電磁偏
向器の代わりに静電偏向器を使用してもよい。そして、
焦点補正コイル６０ａ、非点補正コイル６０ｂ、及びア
ライメントコイル６０ｃにおける補正量は、主制御装置
１９が偏向補正量設定器２６を介してマスク１上の各小
領域毎に設定できるように構成されている。

【００２４】更に、対物レンズ１５の底面近傍に開口絞
り３２の配置面側からの電子を検出するための反射電子
検出器２９が配置され、反射電子検出器２９からの反射
電子信号ＲＥは主制御装置１９に供給されている。な
お、反射電子検出器２９は、開口絞り３２の上側に設け
てもよい。そして、マスク１はマスクステージ１６にＸ
Ｙ平面と平行に取り付けられる。マスクステージ１６
は、駆動装置１７によりＸ方向に連続移動し、Ｙ方向に
ステップ移動する。マスクステージ１６のＸＹ平面内で
の位置はレーザ干渉計１８で検出されて主制御装置１９
に出力される。

【００２５】一方、ウエハ５は、試料台２０上の可動ス
テージ２１上にＸＹ平面と平行に保持されている。可動
ステージ２１は、駆動装置２２によりマスクステージ１
６のＸ軸に沿った連続移動方向とは逆方向へ連続移動可
能で、且つＹ方向へステップ移動可能である。Ｘ方向に
逆方向としたのは、レンズ１４，１５によりマスクパタ
ーン像が反転するためである。可動ステージ２１のＸＹ
平面内での位置はレーザ干渉計２３で検出されて主制御
装置１９に出力される。

【００２６】主制御装置１９は、入力装置２４から入力
される露光データと、レーザ干渉計１８，２３が検出す
るマスクステージ１６及び可動ステージ２１の位置情報
とに基づいて、視野選択偏向器１２Ａ，１２Ｂ、及び偏
向器１３Ａ，１３Ｂによる電子線ＥＢの偏向量を演算す
ると共に、マスクステージ１６及び可動ステージ２１の
動作を制御するために必要な情報（例えば位置及び移動
速度）を演算する。偏向量の演算結果は偏向量設定器２
５、及び偏向補正量設定器２６に出力され、これらの設
定器によりそれぞれ、視野選択偏向器１２Ａ，１２Ｂ及
び偏向器１３Ａ，１３Ｂによる偏向量が設定される。ま
た、視野選択偏向器１２Ａ，１２Ｂによる電子線ＥＢの
光軸ＡＸからの偏向量に応じて、偏向補正量設定器２６
を介して結像特性補正系６０を駆動することによってク
ロスオーバ像ＣＯの焦点位置のずれ、非点収差、及び位
置ずれが所定の許容値を超えないように制御される。

【００２７】マスクステージ１６、及び可動ステージ２
１の動作に関する演算結果はドライバ２７，２８にそれ
ぞれ出力される。ドライバ２７，２８は演算結果に従っ
てステージ１６，２１が動作するように駆動装置１７，
２２の動作を制御する。なお、入力装置２４としては、
露光データの作成装置で作成した磁気記録情報を読み取
る装置、マスク１やウエハ５に登録された露光データを
これらの搬入の際に読み取る装置等適宜選択してよい。

【００２８】次に、図２を参照して本例のマスク１のパ
ターン配置及び対応するウエハ５上の転写像の配置等に
つき説明する。図２は、本例のマスク１とウエハ５との
対応関係を示す斜視図であり、この図２において、マス
ク１は境界領域としてのストラット３によってＸ方向、
及びＹ方向に所定ピッチで矩形の多数の小領域２Ａ，２
Ｂ，２Ｃ，…に分割され、転写対象の小領域（図２では
小領域２Ａ）内の照射領域３３に電子線ＥＢが照射され
る。各小領域内には転写すべきパターンに対応する電子
線の透過部が設けられ、ストラット３は、電子線を遮断
又は拡散する領域である。なお、電子線転写用のマスク
１としては、窒化シリコン（ＳｉＮ）等の薄膜にて電子
線の透過部を形成し、その表面に適宜タングステン製の
散乱部を設けた所謂散乱マスクと、シリコン（Ｓｉ）製
の散乱部に設けた抜き穴を電子線の透過部とする所謂穴
空きステンシルマスク等が存在するが、本例では何れで
も構わない。但し、本例では結像系中に開口絞り３２が
配置されているため、マスク１として特に散乱マスクが
使用される場合でも、不要な散乱ビームが開口絞り３２
で遮断されて、良好な結像特性が得られる。

【００２９】マスク１上の小領域２Ａを通過した電子線
ＥＢは、図１の投影レンズ１４及び対物レンズ１５を介
して、ウエハ５上の１つの小転写領域７Ａに集束され、
その小領域２Ａ内のパターンの縮小像が、その小転写領
域７Ａに投影される。転写時には、小領域２Ａ，２Ｂ，
２Ｃ，…を単位として電子線ＥＢの照射が繰り返され、
各小領域内のパターンの縮小像がウエハ５上の異なる小
転写領域７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，…に順次転写される。この
際に、図１の偏向器１３Ａ，１３Ｂを駆動して、各小領
域を区切るストラット３の幅分だけ電子線ＥＢを横ずれ
させることによって、ウエハ５上の小転写領域７Ａ，７
Ｂ，７Ｃ，…は互いに隙間無く配置される。

【００３０】次に、本例でマスク１のパターンの転写を
行う場合の全体の動作につき説明する。先ず、本例で
は、主制御装置１９の制御のもとでマスクステージ１６
及び可動ステージ２１を介して、図２に示すように、マ
スク１を−Ｘ方向に所定速度ＶＭで連続移動（機械走
査）するのに同期して、ウエハ５を＋Ｘ方向に速度ＶＷ
で連続移動する。図１の投影レンズ１４及び対物レンズ
１５のマスクからウエハへの縮小率βを用いて、マスク
１上での各小領域内のパターン形成領域のＸ方向の幅を
Ｌ１、パターン形成領域のＸ方向の間隔をＬ２とする
と、ウエハ５の速度ＶＷは次式で表される。

【００３１】ＶＷ＝β・｛Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）｝・ＶＭ（１）そして、マスク１上の多数の小領域中で、ほぼ光軸ＡＸ
を横切る位置に達したＹ方向に一列に配列された複数の
小領域（図２では小領域２Ａ，２Ｂ，…）に対して、図
１の視野選択偏向器１２Ａ，１２Ｂを介して順次電子線
ＥＢが照射され、各小領域内のパターンが順次ウエハ５
の１ダイ分の転写領域６Ａ内に隙間無く転写される。そ
して、マスク１及びウエハ５がＸ方向に移動するのに伴
って、光軸ＡＸを横切る位置に達した一列の複数の小領
域内のパターンが順次ウエハ５上に転写される動作が繰
り返されて、マスク１上の全部の小領域内のパターンが
ウエハ上に転写されると、ウエハ５上の転写領域６Ａへ
のパターンの転写が終了する。その後ウエハ５上の隣接
する別の１ダイ分の転写領域６Ｂにも同様にマスク１の
パターンの転写が行われる。

【００３２】この際に本例では、結像特性補正系６０に
よってクロスオーバ像ＣＯの形状等が一定に維持されて
いるため、マスク１上の転写対象の小領域の光軸ＡＸか
らの偏向量が変化しても、開口絞り３２を通過する電子
線の量は一定であり、ウエハ５上での像の明るさやコン
トラストが一定に維持される利点がある。また、開口絞
り３２が配置されていない場合であっても、例えば投影
レンズ１４及び対物レンズ１５での励磁を調整して静的
に、及びマスク１上の小領域の光軸ＡＸからの偏向量に
応じて動的に投影像の焦点位置の調整を行うような場合
には、クロスオーバ像ＣＯの焦点位置が変化しないた
め、ウエハ５上での投影像の大きさや、ビーム強度が変
化しない利点がある。

【００３３】なお、上述のように結像特性補正系６０を
介してクロスオーバ像ＣＯの焦点位置のずれ等を補正す
るためには、マスク１上の小領域の光軸ＡＸからの距離
に応じてそのクロスオーバ像の形状等を計測する必要が
ある。そこで、クロスオーバ像ＣＯの形状等の計測方法
の一例につき説明する。ここでは、図１の開口絞り３２
の配置面上で直接そのクロスオーバ像ＣＯの形状を計測
するものとする。

【００３４】そのため、所定のシリコン基板を使用し
て、図４に示すように、シリコン基板５５上に電子線を
反射するタンタル（Ｔａ）の矩形の薄膜よりなる基準パ
ターン５４を形成しておく。そして、図１において、例
えば開口絞り３２を取り外した状態で、開口絞り３２の
配置面（クロスオーバ像ＣＯの設計上のベストフォーカ
ス面）にそのシリコン基板５５の表面を配置し、可動ス
テージ２１によって所定範囲でシリコン基板５５をＸ方
向、Ｙ方向に移動できるようにする。その後、マスク１
を取り外した状態で、視野選択偏向器１２Ａ，１２Ｂを
介して光軸ＡＸから所定量だけ離れた位置に電子線の照
射領域３３を設定する。

【００３５】その後、図４の矢印で示すように、図１の
可動ステージ２１を駆動して基準パターン５４を＋Ｙ方
向に移動させて、基準パターン５４の＋Ｙ方向のエッジ
５４ａでクロスオーバ像ＣＯを走査し、この走査に同期
して図１の反射電子検出器２９からの反射電子信号ＲＥ
を主制御装置１９で取り込む。また、予めエッジ５４ａ
が光軸ＡＸ上にあるときの可動ステージ２１のＹ座標Ｙ
₀を求めておき、その座標Ｙ₀を原点とするＹ軸上での
基準パターン５４の変位ｙの関数として、反射電子信号
ＲＥを記憶する。

【００３６】図５（ａ）はそのように変位ｙの関数とし
て記憶された反射電子信号ＲＥを示し、この反射電子信
号ＲＥを変位ｙで微分することによって、図５（ｂ）に
示すように、クロスオーバ像ＣＯの外周部で大きく変化
する微分信号ｄＲＥ／ｄｙが得られる。そこで、この微
分信号ｄＲＥ／ｄｙが所定の閾値を超える領域の幅Ｄ
Ｙ、及びその領域の中心の変位ΔＹを求めると、幅ＤＹ
はクロスオーバ像ＣＯのＹ方向の幅であり、変位ΔＹ
は、そのクロスオーバ像ＣＯの中心の光軸ＡＸからのＹ
方向への位置ずれ量である。同様に、基準パターン５４
のＸ方向のエッジを用いることによって、クロスオーバ
像ＣＯのＸ方向の幅、及び位置ずれ量も計測できる。そ
して、これらの計測結果より、クロスオーバ像ＣＯの形
状、及び位置を求めることができる。このようにして求
めたクロスオーバ像ＣＯの形状等は、数箇月間は安定し
ているとみなすことができる。

【００３７】また、例えば図１の結像特性補正系６０中
の焦点補正コイル６０ａを動作させてクロスオーバ像Ｃ
Ｏの焦点位置をずらしながら、図４及び図５に示すよう
なクロスオーバ像ＣＯの幅ＤＹの計測を行うと、そのク
ロスオーバ像ＣＯがベストフォーカス位置にあるときに
幅ＤＹが最も狭くなることから、その焦点補正コイル６
０ａでの補正量を決定できる。

【００３８】次に、本発明の第２の実施の形態につき図
６を参照して説明する。本例は分割転写方式で、結像系
として磁気対称ダブレット方式とは異なる方式の系を使
用する電子線縮小転写装置に本発明を適用したものであ
る。図６は、本例の電子線縮小転写装置を示し、この図
６において、電子銃１０から放出された電子線ＥＢは、
アパーチャ板６１で整形された後、レンズ６２Ａで一度
集束されてクロスオーバ像６３Ａが形成される。クロス
オーバ像６３Ａの前後で電子線ＥＢは、第１の視野選択
偏向器１２Ａによって偏向され第２の視野選択偏向器１
２Ｂによって振り戻された後、レンズ６２Ｂで再び集束
されてマスク１の１つの小領域上の照射領域に導かれ
る。本例のマスク１はレンズ６２Ｂ内に配置され、レン
ズ６２Ｂは結像系の一部としても機能する。

【００３９】マスク１を通過した電子線ＥＢは、不図示
の偏向器（図１の偏向器１３Ａと同様の偏向器）により
所定量偏向された上で再びクロスオーバ像６３Ｂを形成
する。このクロスオーバ像６３Ｂの設計上の形成面上に
散乱ビームフィルタとしての開口絞り６４が配置され、
クロスオーバ像６３Ｂからの電子線ＥＢは、レンズ６５
によってマスク像１Ｐを形成した後、対物レンズ６６を
介して再びクロスオーバ像６３Ｃを形成した後、ウエハ
５上にマスク像１Ｐの像、即ちマスク１上の１つの小領
域内のパターンの縮小像を形成する。本例では、レンズ
６２Ｂ及び６５によって一度マスク１の反転縮小像が形
成され、対物レンズ６６で更に反転像が形成されている
ため、大きな縮小比でマスク１の正立像をウエハ５上に
転写できる。

【００４０】また、本例でも、マスク１とクロスオーバ
像６３Ｂとの間の結像系中には、そのクロスオーバ像６
３Ｂの焦点位置の結像特性を補正するための結像特性補
正系６０が配置されている。結像特性補正系６０は、焦
点補正コイル６０ａ、非点補正コイル６０ｂ、及びアラ
イメントコイル６０ｃより構成されており、結像特性補
正系６０によってクロスオーバ像６３Ｂの焦点位置のず
れ、非点収差、及び位置ずれが補正される。その他の構
成は図１と同様である。本例においても、マスク１上の
転写対象の小領域の光軸からの偏向量に応じて結像特性
補正系６０を介してクロスオーバ像６３Ｂの結像特性を
補正することによって、その小領域の位置に拘らず、ク
ロスオーバ像６３Ｂの焦点位置のずれ、非点収差、及び
位置ずれを許容範囲内に維持できる。これによって、ウ
エハ５上での投影像の明るさやコントラストを一定に維
持できる。

【００４１】次に、本発明の第３の実施の形態につき図
７を参照して説明する。本例は、図１の電子線縮小転写
装置の偏向照明系中に、マスク上の小領域に対する電子
線の照射領域の形状等を補正するための照明特性補正系
を設けたものであり、図７において、図１に対応する部
分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。図７
は、本例の電子線縮小転写装置を示し、この図７におい
て、偏向照明系中の第３コンデンサレンズ１１Ｃの内部
付近には、マスク１上の電子線の照射領域３３の形状、
位置、及び電流密度等の照明特性を補正するための照明
特性補正系３０が配置されている。照明特性補正系３０
は、照射領域３３の焦点位置のずれを補正するための焦
点補正コイル３０ａ、その非点収差を補正するための非
点補正コイル３０ｂ、その位置ずれを補正するための偏
向補正コイル３０ｃ、及びその回転角の誤差を補正する
ための回転補正コイル３０ｄより構成されている。

【００４２】それらの内で、焦点補正コイル３０ａは、
焦点補正コイル６０ａと同様の電磁レンズであり、非点
補正コイル３０ｂは非点補正コイル６０ｂと同様の電磁
式の非点収差補正器であり、偏向補正コイル３０ｃは、
アライメントコイル６０ｃと同様の電磁偏向器である。
更に、回転補正コイル３０ｄは、例えば光軸方向に長い
空芯コイルよりなり、この回転補正コイル３０ｄによっ
て照射領域３３の回転角を補正できる。そして、焦点補
正コイル３０ａ、非点補正コイル３０ｂ、偏向補正コイ
ル３０ｃ、及び回転補正コイル３０ｄにおける補正量
は、主制御装置１９が偏向量設定器２５を介してマスク
１上の各小領域毎に設定できるように構成されている。
その他の構成は図１と同様である。

【００４３】本例では、照明特性補正系３０を介してマ
スク１上の転写対象の小領域の光軸からの偏向量に拘ら
ず、照射領域３３の照明特性が一定になるようにする。
即ち、照射領域３３の焦点位置のマスク１からのずれ
量、非点収差、位置ずれ量、及び回転角のずれがそれぞ
れ所定の許容範囲内にあるようにする。これによって、
マスク１上の小領域の光軸ＡＸからの偏向量に拘らず電
子線の照射領域３３の形状が一定となる。通常、マスク
１上の各小領域は、パターン形成領域の周囲にスカート
領域が形成され、このスカート領域に電子線の照射領域
３３の輪郭が位置する。本例では、本来は無駄な領域で
あるスカート領域３５を小さくでき、ひいてはマスク１
を小型化できる。従って、図１のマスクステージ１６も
小型化でき、装置全体の製造コストも低減できる利点が
ある。更に照射領域３３の形状が一定であれば、電流密
度も一定になるため、ウエハ５上での露光量むらもなく
なる。

【００４４】なお、本発明は分割転写方式のみならず、
所謂セル・プロジェクション方式の転写装置にも適用す
ることができる。更に、本発明は電子線転写装置のみな
らず、イオンビーム等を使用した転写装置にも同様に適
用できることは明らかである。このように本発明は上述
の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で種々の構成を取り得る。

【００４５】

【発明の効果】本発明の第１の荷電粒子線転写装置によ
れば、クロスオーバ像の結像特性の、荷電粒子線の光軸
からの偏向量に応じた変動を補正するための結像特性補
正手段を設けたため、転写すべきパターンをマスク上の
複数の小領域に分割して、各小領域のパターンを順次転
写対象の基板上に転写する際に、結像系内で形成される
そのクロスオーバ像の結像特性を、各小領域の光軸から
の偏向量に依らずに一定にできる利点がある。このた
め、例えばマスク上の小領域の位置に応じてその結像系
において動的に焦点位置の補正を行ったような場合で
も、投影像の倍率やビーム強度を一定に維持できる。

【００４６】また、そのクロスオーバ像の形成面の近傍
に光軸を中心とする所定範囲内でその荷電粒子線を通過
させる開口絞りを設けた場合には、そのマスク上の転写
対象の小領域の位置が変化してもそのクロスオーバ像の
位置等が変化しないため、常に一定の像の明るさやコン
トラストを得ることができる。更に、そのクロスオーバ
像の結像特性の、その荷電粒子線の光軸からの偏向量に
応じた変動が、そのクロスオーバ像の焦点位置のずれ、
非点収差、及び位置のずれの内の少なくとも１つである
場合には、これらの結像特性を個別に例えば電磁式や静
電式の補正器で補正できる利点がある。

【００４７】また、その結像特性補正手段が、電磁補正
器又は静電補正器である場合には、簡単な構成でそのク
ロスオーバ像の結像特性を補正できる利点がある。次
に、本発明の第２の荷電粒子線転写装置によれば、マス
ク上の荷電粒子線の照射領域、即ちアパーチャの像の結
像特性のその荷電粒子線の光軸からの偏向量に応じた変
動を補正するための照明特性補正手段を更に設けたた
め、そのマスク上の転写対象の小領域の位置が変化して
もその照射領域の形状や位置等が変化しないため、その
マスク上の各小領域内のスカート領域のような無駄な領
域を狭くして、そのマスクを小型化できる利点がある。
更に、その荷電粒子線の電流密度が一定となり、転写対
象の基板上での露光量むらが小さくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による荷電粒子線転写装置の第１の実施
の形態としての電子線縮小転写装置を示す概略構成図で
ある。

【図２】図１のマスク１上の小領域の配置、及び対応す
るウエハ５上の小転写領域の配置を示す斜視図である。

【図３】（ａ）は結像特性補正系６０中の非点補正コイ
ル６０ｂの一例を示す斜視図、（ｂ）はアライメントコ
イル６０ｃの一例を示す斜視図である。

【図４】結像系中のクロスオーバ像の形状の計測方法の
説明図である。

【図５】（ａ）は基準パターンをクロスオーバ像に対し
て走査したときに得られる反射電子信号ＲＥを示す図、
（ｂ）は反射電子信号ＲＥの微分信号を示す図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態の電子線縮小転写装
置を示す概略構成図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態の電子線縮小転写装
置を示す概略構成図である。

【図８】（ａ）は開口絞り上の収差の無いクロスオーバ
像を示す斜視図、（ｂ）はそのクロスオーバ像を示す平
面図である。

【図９】焦点位置のずれたクロスオーバ像を示す図であ
る。

【図１０】非点収差の発生したクロスオーバ像を示す図
である。

【図１１】位置ずれの生じたクロスオーバ像を示す図で
ある。

【符号の説明】

１マスク２Ａ，２Ｂ，２Ｃ小領域３ストラット５ウエハ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ小転写領域１２Ａ，１２Ｂ視野選択偏向器１３Ａ，１３Ｂ偏向器１４投影レンズ１５対物レンズ１６マスクステージ１９主制御装置２１可動ステージ２５偏向量設定器２６偏向補正量設定器３３電子線の照射領域３０照明特性補正系６０結像特性補正系

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転写すべきパターンが互いに離間する複
数の小領域内に分割して形成されたマスクに対して、視
野選択用の偏向照明系を介して前記小領域を単位として
順次荷電粒子線を照射し、前記小領域内のパターンの結
像系による像を転写対象の基板上で互いに実質的に接す
るように転写することによって、前記基板上に所定のパ
ターンの像を転写する荷電粒子線転写装置において、前記マスク上の前記小領域に照射される前記荷電粒子線
の仮想的光源像であるクロスオーバ像の結像特性の、前
記荷電粒子線の光軸からの偏向量に応じた変動を補正す
るための結像特性補正手段を設けたことを特徴とする荷
電粒子線転写装置。
【請求項２】請求項１記載の荷電粒子線転写装置であ
って、前記クロスオーバ像の形成面の近傍に前記荷電粒子線を
通過させる開口絞りを設けたことを特徴とする荷電粒子
線転写装置。
【請求項３】請求項１、又は２記載の荷電粒子線転写
装置であって、前記クロスオーバ像の結像特性の、前記荷電粒子線の光
軸からの偏向量に応じた変動とは、前記クロスオーバ像
の光軸方向の焦点位置のずれ、非点収差、及び位置のず
れの内の少なくとも１つであることを特徴とする荷電粒
子線転写装置。
【請求項４】請求項１、２、又は３記載の荷電粒子線
転写装置であって、前記結像特性補正手段は、電磁補正器又は静電補正器で
あることを特徴とする荷電粒子線転写装置。
【請求項５】請求項１〜４の何れか一項記載の荷電粒
子線転写装置であって、前記視野選択用の偏向照明系は、所定形状のアパーチャ
を通過した前記荷電粒子線を集束及び偏向することによ
って、前記マスク上の前記小領域上に順次前記アパーチ
ャの像を形成する結像方式の照明系であり、前記アパーチャの像の結像特性の前記荷電粒子線の前記
光軸からの偏向量に応じた変動を補正するための照明特
性補正手段を更に設けたことを特徴とする荷電粒子線転
写装置。