(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのスリットを互いに直交させて重ね合わせ又は２枚の開口板を重ね合わせて第１矩形アパーチャが形成された成形絞りと、
第２矩形アパーチャが形成されたマスクと、
該第１矩形アパーチャを該マスク上に結像させるための電子レンズと、
該矩形アパーチャと該マスクとの間に配置された第１偏向器と
該マスクに形成されたアパーチャを露光対象物上に縮小投影させ、対物レンズ及び補助フォーカスコイルを含む電子光学系と、
該露光対象物上で荷電粒子ビームを走査させる第２偏向器と、
該露光対象物上からの荷電粒子を検出する検出器と、
該検出器の出力波形の傾斜度極大値を検出する信号処理回路と、
調整装置とを有し、該調整装置は、
該マスク上での該第１矩形アパーチャの像が該第２矩形アパーチャと部分的に重なり合うように該第１偏向器で荷電粒子ビームを偏向させ、この状態で該第２偏向器で該第１矩形アパーチャの第１辺に略平行な第１方向へ該荷電粒子ビームを走査させ、この走査時に検出された該傾斜度極大値を第１傾斜度極大値として読み取り、
該マスク上での該第１矩形アパーチャの像が該第２矩形アパーチャと部分的に重なり合うように該第１偏向器で荷電粒子ビームを偏向させ、この状態で該第２偏向器で該第１矩形アパーチャの該第１辺と隣合う第２辺に略平行な第２方向へ該荷電粒子ビームを走査させ、この走査時に検出された該傾斜度極大値を第２傾斜度極大値として読み取り、
該第１傾斜度極大値が略最大になり且つ該第２傾斜度極大値が略最大になるように該電子レンズの強度、及び、該対物レンズの強度又は該補助フォーカスコイルの磁界強度を調整する、
ことを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。
【請求項２】
上記調整装置は、上記電子レンズに供給する信号を所定値にした状態で、上記第１傾斜度極大値が略最大になるときの上記対物レンズ又は上記補助フォーカスコイルに供給する信号の値を第１値として探索し、かつ、上記第２傾斜度極大値が略極大になるときの該対物レンズ又は該補助フォーカスコイルに供給する信号の値を第２値として探索し、
該第１値と該第２値との差が略０又は略極小値になるように該所定値を変更する、
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３】
上記調整装置は、上記電子レンズに供給する信号を所定値にした状態で、上記第１傾斜度極大値が略最大になるときの上記対物レンズ又は上記補助フォーカスコイルに供給する信号の値を第１値として探索し、
該第１値とこのときの上記第２傾斜度極大値との差が略０又は略極小値になるように該所定値を変更する、
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】
上記調整装置は、
上記荷電粒子ビームを上記第１方向へ走査させる場合には、該第１方向への第１偏向量の絶対値が上記第２方向への第２偏向量の絶対値よりも大きくなるように上記第１偏向器で該荷電粒子ビームを偏向させ、
該荷電粒子ビームを該第２方向へ走査させる場合には、該第２方向への偏向量の絶対値が該第１偏向量の絶対値に略等しくなるようにし、該第１方向への偏向量の絶対値が該第２偏向量の絶対値に略等しくなるようにして、該第１偏向器で該荷電粒子ビームを偏向させる、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム露光装置。
【請求項５】
上記信号処理回路は、
上記検出器の出力が供給される微分回路と、
該微分回路の出力が供給されるピークホールド回路とを有し、
上記傾斜度極大値は該ピークホールド回路の出力であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム露光装置。
【請求項６】
２つのスリットを互いに直交させて重ね合わせ又は２枚の開口板を重ね合わせて第１矩形アパーチャが形成された成形絞りと、
第２矩形アパーチャが形成されたマスクと、
該第１矩形アパーチャを該マスク上に結像させるための電子レンズと、
該矩形アパーチャと該マスクとの間に配置された第１偏向器と
該マスクに形成されたアパーチャを露光対象物上に縮小投影させ、対物レンズ及び補助フォーカスコイルを含む電子光学系と、
該露光対象物上で荷電粒子ビームを走査させる第２偏向器と、
該露光対象物上からの荷電粒子を検出する検出器と、
該検出器の出力波形の傾斜度極大値を検出する信号処理回路と、
を有する荷電粒子ビーム露光装置を用い、
該マスク上での該第１矩形アパーチャの像が該第２矩形アパーチャと部分的に重なり合うように該第１偏向器で荷電粒子ビームを偏向させ、この状態で該第２偏向器で該第１矩形アパーチャの第１辺に略平行な第１方向へ該荷電粒子ビームを走査させ、この走査時に検出された該傾斜度極大値を第１傾斜度極大値として読み取る第１工程と、
該マスク上での該第１矩形アパーチャの像が該第２矩形アパーチャと部分的に重なり合うように該第１偏向器で荷電粒子ビームを偏向させ、この状態で該第２偏向器で該第１矩形アパーチャの該第１辺と隣合う第２辺に略平行な第２方向へ該荷電粒子ビームを走査させ、この走査時に検出された該傾斜度極大値を第２傾斜度極大値として読み取る第２工程と、
該対物レンズの強度又は該補助フォーカスコイルの磁界強度を変更する毎に該第１工程と該第２工程とを実行して、該第１傾斜度極大値が略最大になり且つ該第２傾斜度極大値が略最大になるように該電子レンズの強度、及び、該対物レンズの強度又は該補助フォーカスコイルの磁界強度を調整する第３工程と、
を有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置のレンズ調整方法。
【請求項７】
上記第３工程では、
上記電子レンズに供給する信号を所定値にした状態で、上記第１傾斜度極大値が略最大になるときの上記対物レンズ又は上記補助フォーカスコイルに供給する信号の値を第１値として探索し、
上記第２傾斜度極大値が略極大になるときの該対物レンズ又は該補助フォーカスコイルに供給する信号の値を第２値として探索し、
該第１値と該第２値との差が略０又は略極小値になるように該所定値を変更する、
ことを特徴とする請求項６記載の荷電粒子ビーム露光装置のレンズ調整方法。
【請求項８】
上記第３工程では、
上記電子レンズに供給する信号を所定値にした状態で、上記第１傾斜度極大値が略最大になるときの上記対物レンズ又は上記補助フォーカスコイルに供給する信号の値を第１値として探索し、
該第１値とこのときの上記第２傾斜度極大値との差が略０又は略極小値になるように該所定値を変更する、
ことを特徴とする請求項６記載の荷電粒子ビーム露光装置のレンズ調整方法。
【請求項９】
上記第１工程では、上記第１方向への第１偏向量の絶対値が上記第２方向への第２偏向量の絶対値よりも大きくなるように上記第１偏向器で該荷電粒子ビームを偏向させ、
上記第２工程では、該第２方向への偏向量の絶対値が該第１偏向量の絶対値に略等しくなるようにし、該第１方向への偏向量の絶対値が該第２偏向量の絶対値に略等しくなるようにして、該第１偏向器で該荷電粒子ビームを偏向させる、
ことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム露光装置のレンズ調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷電粒子ビーム露光装置及びそのレンズ調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
荷電粒子ビーム露光装置では、荷電粒子銃から射出された荷電粒子ビーム、例えば電子ビームの断面が成形絞りの矩形アパーチャで矩形に成形され、さらにマスクのアパーチャで所望の形状にされる。
ここで、幅０．１μｍ程度の細いパターンをシャープに転写するためには、５０ＫＶ程度の高エネルギー電子ビームを用いる必要があり、この場合、成形絞りの材料として高融点で比較的加工性のよい重金属、例えばＭｏが用いられる。Ｍｏに矩形アパーチャを形成すると、その角に曲率半径１０〜２０μｍ程度の無視できないアールが生ずる。そこで、２枚の開口板を重ね合わせ又は２つのスリットを互いに直交させて重ね合わせて矩形アパーチャを形成した成形絞りが提案されている（特開昭５９−１１１３２６号公報、特願平７−２５６３９７号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、成形絞りの２つの開口又はスリットが上下２段になっているために、対物レンズを調整してウェーハ上の投影像の一方向の縁をシャープにしてもこの方向に直角な他方向の縁がぼけ、対物レンズを調整して該他方向の縁をシャープにすると該一方向の縁がぼけるという問題が生ずる。このような像の方向依存性ぼけのために、露光パターン精度が低下する。
【０００４】
本発明の目的は、このような問題点に鑑み、投影像の方向依存性ぼけを低減して露光パターン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そのレンズ調整方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段及びその作用効果】
請求項１の荷電粒子ビーム露光装置では、
２つのスリットを互いに直交させて重ね合わせ又は２枚の開口板を重ね合わせて第１矩形アパーチャが形成された成形絞りと、
第２矩形アパーチャが形成されたマスクと、
該第１矩形アパーチャを該マスク上に結像させるための電子レンズと、
該矩形アパーチャと該マスクとの間に配置された第１偏向器と
該マスクに形成されたアパーチャを露光対象物上に縮小投影させ、対物レンズ及び補助フォーカスコイルを含む電子光学系と、
該露光対象物上で荷電粒子ビームを走査させる第２偏向器と、
該露光対象物上からの荷電粒子を検出する検出器と、
該検出器の出力波形の傾斜度極大値を検出する信号処理回路と、
調整装置とを有し、該調整装置は、
該マスク上での該第１矩形アパーチャの像が該第２矩形アパーチャと部分的に重なり合うように該第１偏向器で荷電粒子ビームを偏向させ、この状態で該第２偏向器で該第１矩形アパーチャの第１辺に略平行な第１方向へ該荷電粒子ビームを走査させ、この走査時に検出された該傾斜度極大値を第１傾斜度極大値として読み取り、
該マスク上での該第１矩形アパーチャの像が該第２矩形アパーチャと部分的に重なり合うように該第１偏向器で荷電粒子ビームを偏向させ、この状態で該第２偏向器で該第１矩形アパーチャの該第１辺と隣合う第２辺に略平行な第２方向へ該荷電粒子ビームを走査させ、この走査時に検出された該傾斜度極大値を第２傾斜度極大値として読み取り、
該第１傾斜度極大値が略最大になり且つ該第２傾斜度極大値が略最大になるように該電子レンズの強度、及び、該対物レンズの強度又は該補助フォーカスコイルの磁界強度を調整する。
【０００６】
この荷電粒子ビーム露光装置によれば、第１傾斜度極大値が略最大になり同時に第２傾斜度極大値が略最大になるように電子レンズの強度、及び、対物レンズの強度又は補助フォーカスコイルの磁界強度が調整されるので、２段構成の成形絞りを用いたことにより生じた投影像の方向依存性ぼけが低減する方向へ電子レンズの強度、及び、対物レンズの強度又は補助フォーカスコイルの磁界強度が微調整されるという効果を奏し、露光パターンの精度向上及び半導体集積回路パターンのより微細化に寄与するところが大きい。
【０００７】
請求項２の荷電粒子ビーム露光装置では、請求項１において、
上記調整装置は、上記電子レンズに供給する信号を所定値にした状態で、上記第１傾斜度極大値が略最大になるときの上記対物レンズ又は上記補助フォーカスコイルに供給する信号の値を第１値として探索し、かつ、上記第２傾斜度極大値が略極大になるときの該対物レンズ又は該補助フォーカスコイルに供給する信号の値を第２値として探索し、
該第１値と該第２値との差が略０又は略極小値になるように該所定値を変更する。
【０００８】
この荷電粒子ビーム露光装置によれば、短時間かつ請求項３の場合よりも正確に上記微調整を行うことができるという効果を奏する。
請求項３の荷電粒子ビーム露光装置では、請求項１において、
上記調整装置は、上記電子レンズに供給する信号を所定値にした状態で、上記第１傾斜度極大値が略最大になるときの上記対物レンズ又は上記補助フォーカスコイルに供給する信号の値を第１値として探索し、
該第１値とこのときの上記第２傾斜度極大値との差が略０又は略極小値になるように該所定値を変更する。
【０００９】
この荷電粒子ビーム露光装置によれば、請求項２の場合よりも短時間で上記微調整を行うことができるという効果を奏する。
請求項４の荷電粒子ビーム露光装置では、請求項１乃至３のいずれか１つにおいて、
上記調整装置は、
上記荷電粒子ビームを上記第１方向へ走査させる場合には、該第１方向への第１偏向量の絶対値が上記第２方向への第２偏向量の絶対値よりも大きくなるように上記第１偏向器で該荷電粒子ビームを偏向させ、
該荷電粒子ビームを該第２方向へ走査させる場合には、該第２方向への偏向量の絶対値が該第１偏向量の絶対値に略等しくなるようにし、該第１方向への偏向量の絶対値が該第２偏向量の絶対値に略等しくなるようにして、該第１偏向器で該荷電粒子ビームを偏向させる。
【００１０】
この荷電粒子ビーム露光装置によれば、投影像が走査方向と直角な方向へ延びているので、検出器の検出感度が向上して、上記微調整がより正確になるという効果を奏する。
請求項５の荷電粒子ビーム露光装置では、請求項１乃至４のいずれか１つにおいて、
上記信号処理回路は、
上記検出器の出力が供給される微分回路と、
該微分回路の出力が供給されるピークホールド回路とを有し、
上記傾斜度極大値は該ピークホールド回路の出力である。
【００１１】
請求項６の荷電粒子ビーム露光装置のレンズ調整方法では、
２つのスリットを互いに直交させて重ね合わせ又は２枚の開口板を重ね合わせて第１矩形アパーチャが形成された成形絞りと、
第２矩形アパーチャが形成されたマスクと、
該第１矩形アパーチャを該マスク上に結像させるための電子レンズと、
該矩形アパーチャと該マスクとの間に配置された第１偏向器と
該マスクに形成されたアパーチャを露光対象物上に縮小投影させ、対物レンズ及び補助フォーカスコイルを含む電子光学系と、
該露光対象物上で荷電粒子ビームを走査させる第２偏向器と、
該露光対象物上からの荷電粒子を検出する検出器と、
該検出器の出力波形の傾斜度極大値を検出する信号処理回路と、
を有する荷電粒子ビーム露光装置を用い、
該マスク上での該第１矩形アパーチャの像が該第２矩形アパーチャと部分的に重なり合うように該第１偏向器で荷電粒子ビームを偏向させ、この状態で該第２偏向器で該第１矩形アパーチャの第１辺に略平行な第１方向へ該荷電粒子ビームを走査させ、この走査時に検出された該傾斜度極大値を第１傾斜度極大値として読み取る第１工程と、
該マスク上での該第１矩形アパーチャの像が該第２矩形アパーチャと部分的に重なり合うように該第１偏向器で荷電粒子ビームを偏向させ、この状態で該第２偏向器で該第１矩形アパーチャの該第１辺と隣合う第２辺に略平行な第２方向へ該荷電粒子ビームを走査させ、この走査時に検出された該傾斜度極大値を第２傾斜度極大値として読み取る第２工程と、
該対物レンズの強度又は該補助フォーカスコイルの磁界強度を変更する毎に該第１工程と該第２工程とを実行して、該第１傾斜度極大値が略最大になり且つ該第２傾斜度極大値が略最大になるように該電子レンズの強度、及び、該対物レンズの強度又は該補助フォーカスコイルの磁界強度を調整する第３工程とを有する。
【００１２】
請求項７の荷電粒子ビーム露光装置のレンズ調整方法では、請求項６において、
上記第３工程では、
上記電子レンズに供給する信号を所定値にした状態で、上記第１傾斜度極大値が略最大になるときの上記対物レンズ又は上記補助フォーカスコイルに供給する信号の値を第１値として探索し、
上記第２傾斜度極大値が略極大になるときの該対物レンズ又は該補助フォーカスコイルに供給する信号の値を第２値として探索し、
該第１値と該第２値との差が略０又は略極小値になるように該所定値を変更する。
【００１３】
請求項８の荷電粒子ビーム露光装置のレンズ調整方法では、請求項６において、
上記第３工程では、
上記電子レンズに供給する信号を所定値にした状態で、上記第１傾斜度極大値が略最大になるときの上記対物レンズ又は上記補助フォーカスコイルに供給する信号の値を第１値として探索し、
該第１値とこのときの上記第２傾斜度極大値との差が略０又は略極小値になるように該所定値を変更する。
【００１４】
請求項９の荷電粒子ビーム露光装置のレンズ調整方法では、請求項６乃至８のいずれか１つにおいて、
上記第１工程では、上記第１方向への第１偏向量の絶対値が上記第２方向への第２偏向量の絶対値よりも大きくなるように上記第１偏向器で該荷電粒子ビームを偏向させ、
上記第２工程では、該第２方向への偏向量の絶対値が該第１偏向量の絶対値に略等しくなるようにし、該第１方向への偏向量の絶対値が該第２偏向量の絶対値に略等しくなるようにして、該第１偏向器で該荷電粒子ビームを偏向させる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１は、荷電粒子ビーム露光装置の概略構成を示す。
荷電粒子銃１０と露光対象物としての半導体ウェーハ１１との間には、光軸に沿って成形絞り１２、マスク１３及び角度絞り１４が配置されている。マスク１３は、例えば可変矩形用マスク又はステンシルマスクであり、マスク１３には矩形アパーチャが形成されている。
【００１６】
荷電粒子銃１０の一点から放射された荷電粒子ビーム、例えば電子ビーム（以下、荷電粒子ビームは電子ビームであるとする。）の縦断面を光軸と直角な方向に拡大したものが２点鎖線１５のようになるように、電磁レンズ２１〜２５が配置されている。電磁レンズ２１は、成形絞り１２を上下に挟むように配置された電磁レンズ２１Ａと電磁レンズ２１Ｂとからなり、電磁レンズ２２は、マスク１３を上下に挟むように配置された電磁レンズ２２Ａと電磁レンズ２２Ｂとからなる。
【００１７】
角度絞り１４と対物レンズ２５との間には、補助フォーカスコイル２６が光軸ＡＸと同心に配置されており、対物レンズ２５によるビーム収束点のウェーハ１１上からのずれが、ビーム偏向量に応じて補助フォーカスコイル２６によりダイナミックに補正される。
成形絞り１２とマスク１３との間には第１偏向器としての偏向器３０が配置され、対物レンズ２５内には主偏向器３１及び副偏向器３２が配置されている。
【００１８】
荷電粒子銃１０から射出された電子ビームは、成形絞り１２の矩形アパーチャ１２ａを通ってその断面が矩形に成形され、マスク１３上に結像される。偏向器３０で電子ビームを偏向させることにより、図４（Ａ）に示す如く、矩形アパーチャ１３ａに対して像Ｑ１の位置がずれ、電子ビームが矩形アパーチャ１３ａを通ることによりその断面がこのずれに応じた可変矩形にされる。電子ビームは、さらに角度絞り１４の円形アパーチャ１４ａを通ってその角度が制限され、次いで主偏向器３１及び副偏向器３２で偏向されて、前記可変矩形の像がウェーハ１１上の所望の位置に縮小投影される。
【００１９】
成形絞り１２は、図２に示す如く、絞り片１２１と絞り片１２２との間に形成されたスリットと、絞り片１２３と絞り片１２４との間に形成されたスリットとが互いに直角になるように、絞り片１２１及び１２２と絞り片１２３及び１２４とが互いに重ね合わされて、中央部に矩形アパーチャ１２ａが形成されている。絞り片１２１〜１２４は不図示の枠にビスで固定されている。絞り片１２１〜１２４に形成された傾斜面１２１ａ〜１２４ａは、強度を確保するのに充分な厚みの絞り片１２１〜１２４を用いて幅の狭いエッジ１２１ｂ〜１２４ｂをそれぞれ絞り片１２１〜１２４に形成するためのものである。
【００２０】
図示のようなＸ−Ｙ−Ｚ直交座標系を考える。Ｚ軸は光軸上にあり、Ｘ軸は絞り片１２３及び１２４に平行になっており、Ｙ軸は絞り片１２１及び１２２に平行になっている。図中の３Ａ−３Ａ線に沿った一部省略拡大断面図及び３Ｂ−３Ｂ線に沿った一部省略拡大断面図をそれぞれ図３（Ａ）及び（Ｂ）に示す。
理想的な場合には、マスク１３上に形成される矩形アパーチャ１２ａの像は、図３（Ｄ）に示す像Ｑ２のように４辺の縁がシャープな矩形になる。この場合、像Ｑ２に対応した物面は絞り片重ね合わせ面Ｐ２となる。図１の電磁レンズ２１Ｂ又は電磁レンズ２２Ａの強度がこの理想的な場合よりも弱い場合には、マスク１３上の像面に対応した物面は、Ｐ２の上方へずれて例えばＰ１となる。物面Ｐ１は、Ｙ軸に平行なエッジ１２１ｂとエッジ１２２ｂとの間に存在するが、Ｘ軸に平行なエッジ１２３ｂとエッジ１２４ｂとの間に存在しない。このため、マスク１３上の像は、図３（Ｃ）に示す像Ｑ１のように、Ｙ軸に平行な辺の縁がシャープになり、Ｘ軸に平行な辺の縁がぼける。図中の点線はぼけを示している。逆に、図１の電磁レンズ２１Ｂ又は電磁レンズ２２Ａの強度が理想的な場合よりも強い場合には、マスク１３上の像面に対応した物面はＰ２の下方へずれて例えばＰ３となる。物面Ｐ３は、Ｘ軸に平行なエッジ１２３ｂとエッジ１２４ｂとの間に存在するが、Ｙ軸に平行なエッジ１２１ｂとエッジ１２２ｂとの間に存在しない。このため、マスク１３上の像は、図３（Ｅ）に示す像Ｑ３のように、Ｘ軸に平行な辺の縁がシャープになり、Ｙ軸に平行な辺の縁がぼける。
【００２１】
マスク１３上に形成された像にこのような方向依存性ぼけがあると、この像がウェーハ１１上に縮小投影された像にもぼけが生ずる。
ここで、ウェーハ１１上には、図５（Ａ）に示す如く、電子反射率がシリコンよりも小さいタンタル（Ｔａ）１１ａが被着され、その一部が剥離されてシリコンの十字マーク１１ｂが露出している。
【００２２】
図１に示す如く、ウェーハ１１上で反射された電子は、検出器４０１及び４０２で検出され、これらの信号Ｓ１及びＳ２が加算回路４１で加算される。光軸ＡＸの回りに信号Ｓ１及びＳ２を９０°回転させた位置にも不図示の一対の検出器が配置されており、これらの出力も加算回路４１で加算される。加算回路４１の出力は、反射電子検出電流Ｓとして微分回路４２に供給される。微分回路４２から出力された電流微分ＤＳは、ピークホールド回路４３に供給され、電流微分ＤＳの正、負又は絶対値のピーク値がＤＳＰとして検出されてコンピュータ４４に供給される。簡単化のために、ＤＳＰは正ピーク値であるとする。
【００２３】
図５（Ａ）に示す如く、電子ビームをＸ方向に走査させて十字マーク１１ｂを横切らせる場合には、Ｙ方向に延びた像ＦＸをウェーハ１１上に形成するために、矩形アパーチャ１３ａに対し像Ｑ１が図４（Ｂ）に示すようになるように、偏向器３０に電圧Ｖ１を印加する。電子ビームをＹ方向に走査させて十字マーク１１ｂを横切らせる場合には、Ｘ方向に延びた像ＦＹをウェーハ１１上に形成するために、矩形アパーチャ１３ａに対し像Ｑ１が図４（Ｃ）に示すようになるように、偏向器３０に電圧Ｖ１を印加する。
【００２４】
図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の像ＦＸをＸ方向に走査したときの電流Ｓを示しており、図５（Ｃ）は電流Ｓの微分ＤＳを示している。この電流微分ＤＳのピーク値ＤＳＰをＤＳＰＸで表す。図５（Ｄ）は、図５（Ａ）の像ＦＹをＸ方向に走査したときの電流Ｓを示しており、図５（Ｅ）はこの電流Ｓの微分ＤＳを示している。この電流微分ＤＳのピーク値をＤＳＰＹで表す。
【００２５】
像ＦＸ及びＦＹが上記のように延びていることにより、ピーク値ＤＳＰＸ及びＤＳＰＹの検出感度が向上する。
像Ｑ１のようにＸ軸に平行な辺の縁がぼけＹ軸に平行な辺の縁がシャープである場合には、ＤＳＰＸ＞ＤＳＰＹとなる。電流微分ピーク値ＤＳＰＸ及びＤＳＰＹの値は、対物レンズ２５の強度、すなわち対物レンズ２５への電流Ｉ３により異なるが、関係ＤＳＰＸ＞ＤＳＰＹは、像ＦＸのＹ方向の辺の縁がシャープになるようにしたとき、すなわち電流微分ピーク値ＤＳＰＸが最大になるように電流Ｉ３を調整したときに成立する。このときの電流微分ピーク値ＤＳＰＸを電流微分ピーク最大値ＤＳＰＸmaxとする。図６は、例えば図３（Ｃ）の場合の、電流Ｉ３と電流微分ピーク値ＤＳＰＸとの関係及び電流Ｉ３と電流微分ピーク値ＤＳＰＹとの関係を示しており、Ｉ３＝Ｉ３ＸでＤＳＰＸmax＞ＤＳＰＹが成立している。電流微分ピーク値ＤＳＰＹは、電流Ｉ３をＩ３Ｘから増加させると増加し、Ｉ３＝Ｉ３Ｙで最大値ＤＳＰＹmaxとなる。すなわち、電流値Ｉ３Ｙと電流値Ｉ３Ｘとの差Δが生ずる。
【００２６】
図３（Ｅ）の像Ｑ３のようにＸ軸に平行な辺の縁がシャープでＹ軸に平行な辺の縁がぼけている場合にも上記同様に差Δが生ずる。
したがって、理想的には、Δ＝０となるように電磁レンズ２１Ｂ又は電磁レンズ２２Ａの強度を調整すればよい。実際には｜Δ｜が略極小値になるように電磁レンズ２１Ｂ又は電磁レンズ２２Ａの強度を調整すればよい。好ましくは、電磁レンズ２２Ａと電磁レンズ２２Ｂとの間で電子ビーム進行方向が光軸に平行になるように電磁レンズ２１Ｂと電磁レンズ２２Ａとを所定の関係で同時に調整する。この関係は、例えば電流Ｉ１の値と電流Ｉ２の値との組がテーブル化されてコンピュータ４４内の記憶装置に格納されている。
【００２７】
図１において、光学系制御回路４５は、コンピュータ４４からのＸ走査指令に基づいて、図４（Ｂ）のようになるように偏向器３０に電圧Ｖ１を印加し、副偏向器３２で電子ビームをＸ方向に走査させ、コンピュータ４４はこのときのピークホールド回路４３からの電流微分ピーク値ＤＳＰをＤＳＰＸとして読み込む。光学系制御回路４５は、コンピュータ４４からのＹ走査指令に基づいて、図４（Ｃ）のようになるように偏向器３０に電圧Ｖ１を印加し、副偏向器３２で電子ビームをＹ方向に走査させ、コンピュータ４４はこのときのピークホールド回路４３からの電流微分ピーク値ＤＳＰをＤＳＰＹとして読み込む。コンピュータ４４は、｜Δ｜が極小値になる電流Ｉ１、Ｉ２及びＩ３を探索するために電流Ｉ１、Ｉ２及びＩ３の設定値を光学系制御回路４５に供給し、光学系制御回路４５は電磁レンズ２１Ｂ、２２Ａ及び対物レンズ２５に供給する電流Ｉ１、Ｉ２及びＩ３をこれら設定値にする。
【００２８】
図７は、図１中のレンズの調整手順を示す概略フローチャートである。以下、括弧内は図中のステップ識別符号を示す。
（５０）上記のような投影像の方向依存性ぼけを除き、図１中の各レンズの強度を調整しておく。
（５１）電流Ｉ３を変えて電流微分ピーク最大値ＤＳＰＸmaxとなる電流Ｉ３の値Ｉ３Ｘ及び電流微分ピーク最大値ＤＳＰＹmaxとなる電流Ｉ３の値Ｉ３Ｙを見つけ出し、Δ＝Ｉ３Ｙ−Ｉ３Ｘを求める。
【００２９】
（５２）｜Δ｜が略極小値となれば処理を終し、そうでなければステップ５３へ進む。
（５３）電流Ｉ１及びＩ２を、両者間の上記関係に従って変更し、ステップ５１へ戻る。
電流Ｉ１の変更の仕方には種々のものがあり、例えば、Δが０に近付く方向へ電流Ｉ１を微小量δＩ１だけ増加又は減少させる。あるいは、Δを電流Ｉ１の関数と考え、この関数値が０となる電流Ｉ１を、１／２探索法又はニュートンラプトン法等を用いて求めることができるように、電流Ｉ１を変更する。
【００３０】
次に、図８を参照して上記ステップ５１の詳細を説明する。
（６０）電流Ｉ３を初期値にする。
（６１）図４（Ｂ）のようになるように偏向器３０で電子ビームを偏向させた状態で、副偏向器３２により電子ビームをＸ方向へ走査させて電流微分ピーク値ＤＳＰＸを検出する。
【００３１】
（６２）電流微分ピーク値ＤＳＰＸが略極大値であればステップ６４へ進み、そうでなければステップ６３へ進む。
（６３）電流Ｉ３を変更し、ステップ６１へ戻る。
電流Ｉ３の変更の仕方には種々のものがあり、例えば、電流微分ピーク最大値ＤＳＰＸmaxが増加する方向へ電流Ｉ３を微小量δＩ３だけ増加又は減少させる。あるいは、電流微分ピーク最大値ＤＳＰＸmaxの微分を電流Ｉ３の関数と考え、この関数値が０となる電流Ｉ３を、１／２探索法又はニュートンラプトン法等を用いて求めることができるように、電流Ｉ３を変更する。
【００３２】
（６４）電流Ｉ３をＩ３Ｘに代入する。
（７０〜７３）ステップ７０〜７３の処理は、電子ビームをＹ方向へ走査させる場合であり、ぞれぞれステップ６０〜６３に対応している。
（７４）電流Ｉ３をＩ３Ｙとし、Δ＝Ｉ３Ｙ−Ｉ３Ｘを求める。
以上のような処理により、ウェーハ１１上への投影像の方向依存性ぼけが低減する方向へ電磁レンズ２１Ｂ、２２Ａ及び対物レンズ２５の強さが微調整されて、露光パターンの精度が向上し、半導体集積回路パターンのより微細化が可能となる。
【００３３】
なお、本発明には外にも種々の変形例が含まれる。
例えば、成形絞り１２は、開口が形成された２枚の板を重ね合わせて矩形アパーチャを構成したものであってもよい。
図７のステップ５１で電流Ｉ３を変更する替わりに、補助フォーカスコイル２６への電流を変更し又は両電流を変更してもよい。
【００３４】
図７のステップ５３で電流Ｉ１及びＩ２を変更する替わりに、成形絞り１２とマスク１３との間に配置された任意の１つ以上のレンズへの電流を変更してもよい。
また、Δの替わりに、図６のＩ３＝Ｉ３Ｘでの差ＤＳＰＹ−ＤＳＰＸmax又はＩ３＝Ｉ３Ｙでの差ＤＳＰＹmax−ＤＳＰＸを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の荷電粒子ビーム露光装置の概略構成図である。
【図２】図１中の成形絞りの斜視図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ図２中の３Ａ−３Ａ線及び３Ｂ−３Ｂ線に沿った一部省略拡大断面図であり、（Ｃ）〜（Ｅ）はそれぞれアパーチャの物面がＰ１〜Ｐ３のときのマスク上の像を示す図である。
【図４】マスクの矩形アパーチャによるビーム断面成形を示す図である。
【図５】（Ａ）は図４（Ｂ）及び（Ｃ）で成形されたビームのウェーハ上十字マーク横断走査説明図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれビームをＸ方向へ走査した時の反射電子検出電流波形及びその微分波形を示す線図であり、（Ｄ）及び（Ｅ）はそれぞれビームをＹ方向へ走査した時の反射電子検出電流波形及びその微分波形を示す線図である。
【図６】図５（Ａ）のようにビームをＸ方向及びＹ方向へ走査させたときの、対物レンズへの電流Ｉ３と反射電子検出電流微分ピーク値との関係を示す線図である。
【図７】図１中のレンズの調整手順を示す概略フローチャートである。
【図８】図６中のステップ５１の詳細を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  荷電粒子銃
１１  ウェーハ
１１ｂ  十字マーク
１２  成形絞り
１２１〜１２４  絞り片
１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａ  傾斜面
１２１ｂ、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４ｂ  エッジ
１２ａ、１３ａ  矩形アパーチャ
１３  マスク
１４  角度絞り
２１〜２４  電磁レンズ
２５  対物レンズ
２６  補助フォーカスコイル
３０  偏向器
３１  主偏向器
３２  副偏向器
４０１、４０２  検出器
４１  加算回路
４２  微分回路
４３  ピークホールド回路
４４  コンピュータ
４５  光学系制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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