(57)【要約】【課題】各ビーム個別のビーム特性の計測及びビーム間の配列間隔の計測の高速化が可能で、かつマルチ荷電粒子ビームの高精度な計測と補正を実現するマルチ荷電粒子ビームの計測方法、露光装置  及びデバイス製造方法を提供する。【解決手段】マルチ荷電粒子ビームを発生する発生装置（電子銃１、コンデンサレンズ群３）と、マルチ荷電粒子ビームの照射により発光する蛍光体材料を有する試料４１と、マルチ荷電粒子ビームが照射される試料４１上の被照射位置の蛍光体材料の発光を導入してマルチ荷電粒子ビームの特性を検出する検出部（画像入力手段４７）とを有し、蛍光体材料の発光の検出に基づいてマルチ荷電粒子ビームの特性（照射位置、強度）を比較演算手段５１、個別偏向手段４５、コンデンサレンズ群３により制御（補正）する。【選択図】    図３
2008041890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチ荷電粒子ビームの計測方法であって、
予め準備された照射データに基づいて前記マルチ荷電粒子ビームを照射し、
ビーム照射により発光する蛍光体材料を含む試料を有し、前記マルチ荷電粒子ビームが照射される前記試料上の被照射部からの発光を検出し、前記マルチ荷電粒子ビームの特性を検出することを特徴とするマルチ荷電粒子ビームの計測方法。
【請求項２】
前記マルチ荷電粒子ビームの特性として、前記被照射部の発光強度から前記荷電粒子ビームのビーム強度を求めることを特徴とする請求項１記載のマルチ荷電粒子ビームの計測方法。
【請求項３】
前記マルチ荷電粒子ビームの特性として、前記被照射部の発光位置から前記荷電粒子ビームのビーム位置を求めることを特徴とする請求項１記載のマルチ荷電粒子ビームの計測方法。
【請求項４】
前記マルチ荷電粒子ビームの特性に基づき、前記荷電粒子ビームの制御を行うことを特徴とする請求項２または３記載のマルチ荷電粒子ビームの計測方法。
【請求項５】
前記マルチ荷電粒子ビームの制御は、前記荷電粒子ビームの照射位置の実際の座標系と、照射位置データに基づく設計上の座標系との相関関係を示すパラメータを算出し、前記パラメータを用いて行うことを特徴とする請求項４記載のマルチ荷電粒子ビームの計測方法。
【請求項６】
前記蛍光体材料は、輝尽性蛍光体であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のマルチ荷電粒子ビーム計測方法。
【請求項７】
前記マルチ荷電粒子ビームを照射するタイミングと、前記蛍光体材料の発光を検出するタイミングが異なることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のマルチ荷電粒子ビーム計測方法。
【請求項８】
マルチ荷電粒子ビームを発生する発生装置と、
ビームの照射により発光する蛍光体材料を含む試料を有し、前記マルチ荷電粒子ビームが照射される前記試料上の被照射部と、
前記被照射部において発光された光が導入されて前記マルチ荷電粒子ビームの特性を検出する検出部と、を有することを特徴とする露光装置。
【請求項９】
前記マルチ荷電粒子ビームの特性として、前記被照射部の発光強度から前記荷電粒子ビームのビーム強度を求めることを特徴とする請求項８記載の露光装置。
【請求項１０】
前記マルチ荷電粒子ビームの特性として、前記被照射部の発光位置から前記荷電粒子ビームのビーム位置を求めることを特徴とする請求項８記載の露光装置。
【請求項１１】
前記マルチ荷電粒子ビームの特性に基づき、前記荷電粒子ビームの制御を行う構成とすることを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１２】
前記マルチ荷電粒子ビームの制御は、前記荷電粒子ビームの照射位置の実際の座標系と、照射位置データに基づく設計上の座標系との相関関係を示すパラメータを算出し、前記パラメータを用いて行う構成とすることを特徴とする請求項１１記載の露光装置。
【請求項１３】
前記蛍光体材料は、輝尽性蛍光体であることを特徴とする請求項８から１２のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１４】
前記マルチ荷電粒子ビームを照射するタイミングと、前記蛍光体材料の発光を検出するタイミングが異なることを特徴とする請求項８から１３のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１５】
請求項８から１４のいずれかに記載の露光装置を用いてウエハを露光する工程と、
前記ウエハを現像する工程とを備えることを特徴とするデバイス製造方法。                                                
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチ荷電粒子ビームのビーム特性を評価するマルチ荷電粒子ビームの計測方法に関し、かつ、そのマルチ荷電粒子ビームの計測方法を用いた露光装置及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩを代表とする半導体集積回路の急速な高密度化、高集積化に伴い、形成すべき回路パターンの微細化も急速に進んでいる。電子ビーム描画は微細パターンを形成するために有効な手段である。
しかしながら、生産現場に適用するためには、更に高いスループットが要求されており、スループットを向上させる方法のひとつに、従来の電子ビーム描画方法であるポイントビームや可変矩形ビームを、同時に複数本用いて一度に描画を行う方式がある。
同時に複数本のビームを用いて一度に描画を行う方式では、電子レンズや偏向器から構成される一つの電子光学系に一つの電子ビームを割り当てる。
このような電子光学系ユニットを複数用いるものをマルチカラム方式、１つの電子光学系に複数本の電子ビームを通すものをマルチビーム方式と定義する。
【０００３】
例えば特開平９−２４５７０８号公報（特許文献１）により１つの電子源からの電子ビームをコンデンサレンズによりほぼ平行なビームとし、アパーチャアレイにより複数の電子ビームに分割するというマルチビームを用いる電子ビーム描画方法が提案されている。
この電子ビーム描画方法の場合、レンズアレイと偏向器アレイによりその電子ビームから中間像を形成し、ブランキングアレイを用いて独立してオン・オフを制御し、その後、偏向器を含む投影光学系により試料上に中間像を投影することにより描画を行う。
この電子ビーム描画方法は、レンズアレイと偏向器アレイにより投影光学系において発生する像面湾曲や歪などをあらかじめ補正することが可能で、投影光学系の設計が容易になり、このため高解像で、かつ、高スループットを実現できる。
【０００４】
しかしながら、前記電子ビーム描画方法では、電子源の放射角分布の不均一、アパーチャアレイやレンズアレイ、投影光学系の機械的製作誤差及びそれに伴う理想的なビーム中心軸に対する斜入射等により、ビームの各々の特性がばらついてしまうことがある。
従って、ビーム照射位置、フォーカシング、スポット径、照射エネルギー等のマルチビームの特性を計測し、補正を行った上で描画を行う必要がある。
しかし、マルチビームの特性の計測は、それぞれのビーム毎に行う必要があり、マルチビームをひとつのファラデーカップで計測すると１本ずつ計測を行うために多大な時間がかかるという問題があった。
【０００５】
一方、特開平８−１９１０４２号公報（特許文献２）により、複数本の鏡筒とこれに対向したマークおよびファラデーカップを並べたシステムが提案されている。
このシステムの場合、各ビーム間の間隔が大きく取れる場合には、反射電子や２次電子をそれぞれに計測可能である。
しかし、マルチビームのビーム間隔が狭くなった高密度配列構成では、複数の検出器を用意しても隣同士のマークから反射してくる反射電子や２次電子を分離して計測することが不可能となってくるという問題があった。
さらに、複数のマーク配列がマルチビーム配列と同じ間隔であると、ビーム走査時にマルチビームが一斉にマーク上に照射されるので各マークから一斉に反射電子や２次電子が発生してくるという欠点がある。
このために、各マークからの信号から各ビーム個別の特性を得ることが困難になり、また、各ビーム間の間隔を測定することが困難になるという問題があった。
【特許文献１】特開平９−２４５７０８号公報
【特許文献２】特開平８−１９１０４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、各ビーム個別のビーム特性の計測及びビーム間の配列間隔の計測の高速化が可能で、かつマルチ荷電粒子ビームの高精度な計測を実現するマルチ荷電粒子ビームの計測方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、そのマルチ荷電粒子ビームの計測方法を用いて高精度の露光を実現する露光装置、及びその露光装置を用いてデバイスの高精度の製造を実現するデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明のマルチ荷電粒子ビームの計測方法は、マルチ荷電粒子ビームの計測方法であって、予め準備された照射データに基づいて前記マルチ荷電粒子ビームを照射し、ビーム照射により発光する蛍光体材料を含む試料を有し、前記マルチ荷電粒子ビームが照射される前記試料上の被照射部からの発光を検出し、前記マルチ荷電粒子ビームの特性を検出することを特徴とする。
また、本発明のマルチ荷電粒子ビームの計測方法は、前記マルチ荷電粒子ビームの特性として、前記被照射部の発光強度から前記荷電粒子ビームのビーム強度を求めることを特徴とする。
また、本発明のマルチ荷電粒子ビームの計測方法は、前記マルチ荷電粒子ビームの特性として、前記被照射部の発光位置から前記荷電粒子ビームのビーム位置を求めることを特徴とする。
また、本発明のマルチ荷電粒子ビームの計測方法は、前記マルチ荷電粒子ビームの特性に基づき、前記荷電粒子ビームの制御を行うことを特徴とする。
また、本発明のマルチ荷電粒子ビームの計測方法は、前記マルチ荷電粒子ビームの制御は、前記荷電粒子ビームの照射位置の実際の座標系と、照射位置データに基づく設計上の座標系との相関関係を示すパラメータを算出し、前記パラメータを用いて行うことを特徴とする。
また、本発明のマルチ荷電粒子ビームの計測方法は、前記蛍光体材料は、輝尽性蛍光体であることを特徴とする。
また、本発明のマルチ荷電粒子ビームの計測方法は、前記マルチ荷電粒子ビームを照射するタイミングと、前記蛍光体材料の発光を検出するタイミングが異なることを特徴とする。
一方、本発明の露光装置は、マルチ荷電粒子ビームを発生する発生装置と、ビームの照射により発光する蛍光体材料を含む試料を有し、前記マルチ荷電粒子ビームが照射される前記試料上の被照射部と、前記被照射部において発光された光が導入されて前記マルチ荷電粒子ビームの特性を検出する検出部と、を有することを特徴とする。
また、本発明の露光装置は、前記マルチ荷電粒子ビームの特性として、前記被照射部の発光強度から前記荷電粒子ビームのビーム強度を求めることを特徴とする。
また、本発明の露光装置は、前記マルチ荷電粒子ビームの特性として、前記被照射部の発光位置から前記荷電粒子ビームのビーム位置を求めることを特徴とする。
また、本発明の露光装置は、前記マルチ荷電粒子ビームの特性に基づき、前記荷電粒子ビームの制御を行う構成とすることを特徴とする。
また、本発明の露光装置は、前記マルチ荷電粒子ビームの制御は、前記荷電粒子ビームの照射位置の実際の座標系と、照射位置データに基づく設計上の座標系との相関関係を示すパラメータを算出し、前記パラメータを用いて行う構成とすることを特徴とする。
また、本発明の露光装置は、前記蛍光体材料は、輝尽性蛍光体であることを特徴とする。
また、本発明の露光装置は、前記マルチ荷電粒子ビームを照射するタイミングと、前記蛍光体材料の発光を検出するタイミングが異なることを特徴とする。
一方、本発明のデバイス製造方法は、前記露光装置を用いてウエハを露光する工程と、前記ウエハを現像する工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のマルチ荷電粒子ビームの計測方法によれば、高密度配列のマルチ荷電粒子ビームの特性の計測を高速で行うことが可能で、かつマルチ荷電粒子ビームの高精度な計測を実現することができる。
また、本発明のマルチ荷電粒子ビームの計測方法によれば、マルチ荷電粒子ビームの特性に基づいて荷電粒子ビームの制御を行うため、各マルチ荷電粒子ビームの補正を行って各マルチ荷電粒子ビームの照射状態の精度を向上させることが可能である。
一方、本発明の露光装置によれば、前記マルチ荷電粒子ビームの計測方法を用いるため、各マルチ荷電粒子ビームの高精度な補正が可能であり、このため高精度の露光を実現することができる。
一方、本発明のデバイス製造方法によれば、前記マルチ荷電粒子ビームの計測方法を用いる露光装置を使用するため、高精度で信頼性の高いデバイスを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を、その実施例に基づいて、図面を参照して説明する。
【実施例】
【００１０】
図１は本発明の実施例のマルチ荷電粒子ビームの計測方法を適用した電子ビーム描画装置である露光装置の概略的な構成を示す概略構成図である。
電子銃１は、描画装置の光源であり荷電粒子ビームを照射する。電子銃１から放射された電子ビーム２はコンデンサレンズ群３によって略平行の電子ビームとなる。
略平行の電子ビーム2は、アパーチャアレイ４、レンズアレイ５、個別偏向器６、ブランキングアレイ７及びブランキング絞り８から成るマルチビームモジュールに入射する。
電子ビーム２は、理想的には一様な強度でアパーチャアレイ４を照射し、ここでマルチ荷電粒子ビーム９に分割される。分割されたマルチ荷電粒子ビーム９は、レンズアレイ５に入射する。
【００１１】
レンズアレイ５は、例えば３枚の電極で構成されており、その両端極は接地され、中間電極にのみ電圧が印加されるユニポテンシャルレンズである。レンズアレイ５によりブランキング絞り８の近傍に電子銃１のクロスオーバの中間像１０を結ぶ。
これらの中間像１０の位置は、レンズアレイ５の個々の強度を変えることにより光軸方向の位置を変えることができる。
個別偏向器６は、マルチ荷電粒子ビーム９の電子銃１のクロスオーバの中間像１０の位置を、光軸とは垂直な方向に個別に調整する静電偏向器である。
また、ブランキングアレイ７は静電偏向器であり、ブランキングアレイ７に電圧を印加することにより中間像１０は光軸と垂直な方向に移動し、ブランキング絞り８によって遮断される。
これによって、個々の分離されたマルチ荷電粒子ビーム９のオン・オフ制御が可能となる。
【００１２】
アパーチャアレイ４、レンズアレイ５、個別偏向器６、ブランキングアレイ７及びブランキング絞り８の開口部の間隔（ピッチ）は同一である。また、レンズアレイ５、個別偏向器６、ブランキングアレイ７は、個別偏向制御回路１１により、個別に駆動される。
これらの中間像１０を第１投影レンズ１２、第２投影レンズ１３からなる投影光学系により試料ステージ１４上の試料１５に投影する。投影光学系は第１投影レンズ１２の後焦点位置と第２投影レンズ１３の前焦点位置を共有するように構成される。
この配置は対称磁気ダブレット構造と呼ばれ、低収差での投影が可能となる。一方、ブランキング絞り８と第１投影レンズ１２の間には、投影レンズ１６を設置する。この投影レンズ１６も、磁気対象ダブレットを用いる。
【００１３】
各中間像１０を構成する複数のマルチ荷電粒子ビーム9は一括して主偏向器１７及び副偏向器１８により偏向され、位置決めされる。
例えば、主偏向器１７は偏向幅を広く、副偏向器１８は偏向幅を狭く用いる。偏向器１７は電磁型で構成され、副偏向器１８は静電型で構成される。
動的焦点補正器１９は、偏向器１７，１８を動作させてマルチ荷電粒子ビーム9を偏向した際に発生する偏向収差による焦点ずれを補正する。
動的非点補正器２０は、マルチ荷電粒子ビーム9の偏向により発生する偏向非点を補正する。動的焦点補正器１９、動的非点補正器２０ともにコイルで構成される。
【００１４】
第１投影レンズ１２、第２投影レンズ１３、投影レンズ１６、主偏向器１７、副偏向器１８、動的焦点補正器１９、動的非点補正器２０は、全体偏向制御回路２１によって駆動される。
マルチ荷電粒子ビーム９による描画は試料ステージ１４に搭載した試料１５を移動させることにより行う。ファラデカップ２２は試料ステージ１４上に搭載され、Ｘ方向及びＹ方向にナイフエッジを有する。
このファラデカップ２２は、レーザ干渉計などの座標測定器（図示せず）を含むステージ制御回路２３と連動して、試料１５上でのマルチ荷電粒子ビーム９の偏向、または、ファラデカップ２２の移動と同期させてマルチ荷電粒子ビーム９の電荷量を測定する。
これにより、各中間像１０からなる試料１５上でのマルチ荷電粒子ビーム９の位置を計測することが可能になる。
【００１５】
また、試料ステージ１４上に位置計測用マーク２４を取りつけ、その上を走査して電子検出器２５の信号を検出する方法でも、マルチ荷電粒子ビーム９の位置を計測することができる。
ＣＰＵ２６に蓄えられたパターンデータに基づいて、ブランキングアレイ７でのマルチ荷電粒子ビームのオン・オフの制御と、主偏向器１７及び副偏向器１８の偏向動作を同期させることにより描画が行われる。
このとき、ステージ制御回路２３を通じて試料ステージ１４は連続移動、またはステップ移動をする。前記一連の動作の全ては、ＣＰＵ２６が制御する。
【００１６】
次に、実施例の露光装置における描画動作を説明する。図２は実施例の露光装置が行う描画動作の一例を説明する説明図である。
マルチ荷電粒子ビームによりパターンが描画されるべき試料３１は、ここではウエハを例示する。ドット３２は、パターン描画の際の最小単位であり、中間像１０の各要素ビームの縮小投影像の一例である。
従ってこのドット３２は、本例の場合、試料３１上にマトリックス状の配列をもって結像している。
ドット３２の配列ピッチを例えば４μｍに設定した場合には、ドット３２を４μm角の領域内（マイクロフィールド３３）で副偏向器１８によってＸＹ方向に偏向走査して領域内に描画すべきパターンを描画する。
【００１７】
ここでは、例えば６４×６４個の各ドットが同時に各マイクロフィールド３３内を描画するように構成されているので、この一連の動作で２５６μm（4μm×６４）角の領域が同時に描画される。
このように構成される領域がサブフィールド３４で、更にサブフィールド３４で前記主偏向器17を用いてＸ方向に偏向走査して主フィールド３５を得る。
主フィールド３５の大きさは前記主偏向器１７の偏向幅によって決定されるが、ここでは主偏向器１７の偏向幅を約４ｍｍとしている。このようにした場合、主フィールド３５はサブフィールド３４が一列に並んだ形状となる。
【００１８】
主フィールド３５を試料ステージ１４によってＹ方向に走査すると、ステージストライプ３６が描画される。
ここで、ステージストライプ３６上のパターン描画に際しては、試料ステージ１４を連続駆動する。
連続駆動に際しては、各主フィールド３５の間のパターン繋ぎ、及び主フィールド３５内のサブフィールド３４間のパターン繋ぎと各サブフィールド３４内のパターン描画歪とを抑える。
このために、主偏向器１７はＹ方向の偏向器を用いてマルチ荷電粒子ビーム９を試料ステージ１４のＹ方向の動きに追従させる。このようにステージストライプ３６を繰り返し描画することで最終的にウエハ３１の描画を終える。
なお主偏向器17は、所謂振り戻しをする２段の偏向器で構成してもよい。
【００１９】
次に図１で説明した露光装置において、マルチ荷電粒子ビーム９の特性を検出する方法および電子ビームの特性を補正する方法について説明する。
図３は電子ビーム特性を検出する方法および電子ビーム特性を補正する方法を説明する説明図である。
試料４１上に所定のパターンを描画するために予め準備された、マルチ荷電粒子ビームの照射位置設計データが、描画データ記憶手段４２に記憶されている。
描画データ記憶手段４２に記憶された照射位置設計データと、レーザ干渉測長器４３により測定された試料ステージ１４の位置データとに基づき、偏向位置計算手段４４が、マルチ荷電粒子ビーム９の偏向量つまり偏向位置データを計算する。
そして、偏向位置データに基づき、個別偏向手段４５および全体偏向手段４６がマルチ荷電粒子ビーム９を偏向させる。
【００２０】
画像入力手段４７は電子ビームの照射により試料１４から発生する電磁波４８を画像として取り込む。
ビーム位置および強度計算手段４９は、画像入力手段４７により取り込まれた画像に基づいて試料４１におけるマルチ荷電粒子ビーム９の照射位置および強度の実測値を求める。
蛍光予測手段５０は、電子ビームの照射位置設計データに基づきマルチ荷電粒子ビーム９の照射により試料４１から発生する電磁波の強度分布を予測する。
比較演算手段５１は照射位置および強度の実測値と電磁波の強度分布予測に基づいて補正量を計算し、その補正量に従って、個別偏向手段４５、全体偏向手段４６、コンデンサーレンズ群３によりマルチ荷電粒子ビーム９の照射位置を補正する。
【００２１】
試料４１は、詳しく図示しないが、マルチ荷電粒子ビーム９が照射されることによって発光するという性質を持つ、例えばＹ2ＳIＯ5：Ｔｂといった蛍光体材料が含有されるか、またはその表面にコーティングされている。
このほかにも、蛍光体材料には、例えばブラウン管の蛍光体材料として用いられているようなＺｎＳ：Ａｇ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｙ2O2Ｓ：Ｅｕをはじめとする種々の蛍光体材料を使用することができる。
また、マルチ荷電粒子ビーム９を照射して励起を行った後、発光波長よりも長波長の光を照射することで減衰していた発光が一時的に強くなる性質をもった、所謂、輝尽性蛍光体材料を用いることもできる。
輝尽性蛍光体材料としては、ＣsＩ：Ｎａ、ＣａＷＯ4、Ｇｄ2O2Ｓ：Ｔｂ、ＢａＦＣｌ：Ｅｕといった材料を用いることができる。以降では、詳しく図示しないが、蛍光体材料を使用するという前提で説明を行う。
【００２２】
蛍光体材料は、試料４１に含有するか、または表面にコーティングされているほかにも、試料４１に塗布したレジストに含有するか、レジスト表面にコーティングされていてもよい。
また、試料４１ではなく、図１に示す描画装置の電子ビーム照射部、例えば試料ステージ１４に含有するか、またはその表面にコーティングされていてもよい。
一方、これらの蛍光体材料は輝尽性蛍光体材料を含めて多くが絶縁材料であるため、マルチ荷電粒子ビームによって帯電することが知られている。
その対策として、試料４１上の蛍光体材料を、例えばアルミニウムのような導電性材料でコーティングを行うと、試料４１上への帯電を効果的に予防して、マルチ荷電粒子ビームの照射位置のドリフト等を少なくすることができる。
【００２３】
検出部である画像入力手段４７は、マルチ荷電粒子ビーム９を試料４１に照射することによって発生する光を検知するためのものでもある。
試料４１上の蛍光体材料表面の発光状態を観察するカメラやＣＣＤ等を用いることができる。
蛍光体材料として輝尽性蛍光体材料を用いた場合には、発光を観察するために輝尽性蛍光体材料の発光波長よりも長波長に光を輝尽性蛍光体材料表面に照射する必要があるため、画像入力手段４７とともに照明装置５２を別途設け、照明５３を行う。
輝尽性蛍光体材料は、照明装置５２からの照明５３を受けた際、その蛍光性の性質により発光を示し、その発光を画像入力手段４７に入力する。
画像入力手段４７は、上記発光がマルチ荷電粒子ビーム９の照射位置に一致する設定の場合、輝尽性蛍光体材料の発光に基づいてマルチ荷電粒子ビーム９の照射位置を検出することが可能である。
【００２４】
個別偏向手段４５は図１を用いて説明した個別偏向制御回路１１により個別に駆動されるレンズアレイ５、個別偏向器６、ブランキングアレイ７に対応している。
全体偏向手段46は図1を用いて説明した全体偏向制御回路２１により駆動される第１投影レンズ１２、第２投影レンズ１３、投影レンズ１６、主偏向器１７、副偏向器１８、動的焦点補正器１９、動的非点補正器２０と対応している。
【００２５】
以下、図３を参照して、試料４１の蛍光体材料から発生する蛍光４８を画像入力手段４７により画像として取り込むと共に、ビーム位置および強度計算手段４９により求めたビーム照射位置をマルチ荷電粒子ビーム９の偏向制御により補正する場合の具体例について説明する。
まず、予め描画データ記憶手段４２に記憶された照射位置設計データとレーザ干渉測長器４３により測定された試料ステージ１４の位置データとに基づき、偏向位置計算手段４４が偏向位置データを計算する。
その偏向位置データに基づき、個別偏向手段４５及び全体偏向手段４６がマルチ荷電粒子ビーム９を偏向させることで、試料４１に描画が行われる。この描画動作は、電子ビーム描画装置の投影系の光軸上で行われる。
【００２６】
描画が終了した後、試料４１を画像入力手段４７の計測軸上に移動させる。この動作は試料ステージ１４の移動５４によって行う。
実施例に示すような軸外での計測系を用いる場合、軸外の計測系の計測軸と前記投影系の光軸との位置関係（ベースライン５５）の変動が問題となり得る。このため、ベースライン５５の計測は適宜行われていて、その影響は補正されているものとする。
試料４１の蛍光体材料の発光４８は画像入力手段４７によって、画像として取り込まれる。これによりマルチ荷電粒子ビーム９の正確な照射位置を認識することが可能となる。
【００２７】
次に、ビーム位置および強度計算手段４９は、画像入力手段４７から出力された画像信号をもとに、試料４１におけるマルチ荷電粒子ビーム９の照射位置の実測値を求める。
また、画像データ記憶手段４２に記憶されたマルチ荷電粒子ビーム９の照射位置設計データに基づき、蛍光予測手段５０が設計上のマルチ荷電粒子ビーム９の照射位置を計算する。
次いで比較演算手段５１が、照射位置実測値と設計上のマルチ荷電粒子ビーム９の照射位置とを比較することにより、試料４１における照射位置実測値の設計上のマルチ荷電粒子ビーム９の照射位置からのズレ量を求める。
その後、偏向位置計算手段４４がズレ量を補正するようにマルチ荷電粒子ビーム９の偏向位置データを計算し、個別偏向手段４５及び全体偏向手段４６によってマルチ荷電粒子ビーム９の照射位置が補正される。
【００２８】
次に、図３を参照して、試料４１の蛍光体材料から発生する蛍光４８を画像入力手段４７により画像として取り込むと共に、ビーム位置および強度計算手段４９により求めたビーム照射強度をコンデンサレンズ群３により補正する場合の具体例について説明する。
まず、予め描画データ記憶手段４２に記憶された照射位置設計データとレーザ干渉測長器４３により測定された試料ステージ１４の位置データとに基づき、偏向位置計算手段４４が偏向位置データを計算する。
その偏向位置データに基づき、個別偏向手段４５及び全体偏向手段４６がマルチ荷電粒子ビームを偏向させることで、試料４１に描画が行われる。この描画動作は、電子ビーム描画装置の投影系の光軸上で行われる。
【００２９】
描画が終了した後、試料４１を画像入力手段４７の計測軸上に移動させる。この動作は試料ステージ１４の移動５４によって行う。
実施例に示すような軸外での計測系を用いる場合、同じく、軸外の計測系の計測軸と前記投影系の光軸との位置関係（ベースライン５５）の変動が問題となり得る。このため、ベースライン５５の計測は適宜行われていて、その影響は補正されているものとする。
試料４１の蛍光体材料の発光４８は画像入力手段４７によって、画像として取り込まれる。これによりマルチ荷電粒子ビーム９の正確な照射位置を認識することが可能となる。
【００３０】
次いでビーム位置および強度計算手段４９は、画像入力手段４７から出力された画像信号をもとに、試料４１におけるマルチ荷電粒子ビーム９の照射強度の実測値を求める。
また、画像データ記憶手段４２に記憶されたマルチ荷電粒子ビーム９の照射位置設計データに基づき、蛍光予測手段５０が設計上のマルチ荷電粒子ビーム９の照射強度を計算する。
次いで比較演算手段５１が、照射強度実測値と設計上のマルチ荷電粒子ビーム９の照射強度とを比較することにより、試料４１における照射強度実測値の設計上のマルチ荷電粒子ビーム９の照射強度とのズレ量を求める。
このずれ量はマルチ荷電粒子ビーム９の照射強度の不均一性を示すものである。従って、ここでコンデンサレンズ群３のズームレンズを使用して、そのずれ量に基づいて、電子ビーム２の照射倍率を変更することによって、マルチ荷電粒子ビーム９の照射強度の不均一性を補正する。
【００３１】
次に、実施例おけるマルチ荷電粒子ビームの補正方法について説明する。マルチビーム方式の電子ビーム描画装置のビーム本数は、図１で示す６４×６４＝４０９６本が好ましい。しかしここでは説明を分かり易くするため４×４＝１６本である場合を例示する。
尚、図２で説明した描画動作のうち、サブフィールド３４の描画中に発生する問題として考えられるものとして、照射位置設計データ上のサブフィールド３４の座標系と、実際に描画されたサブフィールド３４の座標系の間の不一致が挙げられる。
図４は、１６本の電子ビームを用いて、サブフィールド３４を描画する場合の設計データの一例を説明する説明図である。ここでは、予め準備された設計データは十字マーク６０であり、試料４１には十字マーク６０を描画する場合を例示する。
【００３２】
図４中の点線６１は、十字マーク６０の中心を結んだものであり、設計上の座標系である。斜線部分６２は、１本の電子ビームが描画を担当するマイクロフィールド３３を示している。
試料４１に描画して得られる実際の座標系が、点線６１で示す設計上の座標系と重なっていれば、マルチ荷電粒子ビーム９の照射位置は設計通りであるといえるが、重なっていない場合には、マルチ荷電粒子ビーム９の照射位置の補正が必要となる。
【００３３】
図５は、画像入力手段４７で検出した発光の位置データから得られた実際の座標系と、設計上の座標系との差を説明する説明図である。
本例では、設計上の座標系７０と発光から得られる実際の座標系７１とは一致しておらず、実際に描画した十字マーク７２は正規の位置にない。設計上の座標の一点７３に対し実際の座標の一点７４の位置は相違する。
従って設計上の座標系７０と蛍光体材料の発光から得られる実際の座標系７１との間にはズレ量ｄijが存在しており、１６個全ての十字マーク６０の位置で所謂図５中にdijに示すようなズレ量の発生を認識する。
【００３４】
次いで全ての十字マーク位置に対するズレ量dijをパラメータとして記憶しておく。
この後、そのパラメータと、例えば誤差の最小２乗法といった統計的な手法を用いて、ズレ量dijが全体として最も小さくなるような補正量を求め、この補正量に従って、偏向位置計算手段４４がマルチ荷電粒子ビーム９の偏向位置データを計算する。
次いで全体偏向手段４６を用いてマルチ荷電粒子ビーム９の照射位置を補正する。即ちここでは誤差の最小２乗法を用いることにより、発光から得られる実際の座標系７１と設計上の座標系７０とのシフト、回転、倍率といった制御でズレ量の原因を取り除く。
【００３５】
図５を用いて説明した統計的手法を用いて、全体偏向手段４６により電子ビーム照射位置を補正する方法では、全体のマルチ荷電粒子ビーム９の照射位置を補正することは可能であるが、個々のマルチ荷電粒子ビーム９の照射位置の個々の補正は行わなかった。
図６は、図５を用いて説明した統計的手法を用いて全体のマルチ荷電粒子ビーム９の照射位置を補正した後の、画像入力手段４７で検出した発光の位置データから得られた十字マークの座標系と、設計上の座標系との差の一例を説明する説明図である。
図６に示すように、設計上の座標系８０に対し実際に描画した十字マーク８１にはずれが生じているものとする。
即ち図５に示した設計上の座標系７０と発光から得られる実際の座標系71は、図５を用いて説明した補正の結果、設計上の座標８０に一致する。しかし、何点かの十字マーク８１の位置と設計上の座標８０の格子点の位置は異なっている。
【００３６】
しかし、この場合、全ての十字マーク８１の位置に対するこれらのずれ量を例えばＳijという個々のパラメータとして記憶しておく。
これらのパラメータを、個々の電子ビーム照射位置の補正量として、この補正量に従って、偏向位置計算手段４４が個々のマルチ荷電粒子ビーム９の偏向位置データを計算し、個別偏向手段４５を用いて不正確なマルチ荷電粒子ビーム９の照射位置を個々に補正する。
【００３７】
一方、マルチ荷電粒子ビーム９の照射強度を補正する場合、コンデンサレンズ3のズームレンズを使用してマルチ荷電粒子ビーム９照射倍率を変更する方法では、マルチビーム全体のマルチ荷電粒子ビーム９の強度を補正することは可能であるが、個々のマルチ荷電粒子ビーム９の照射強度を個々には補正しなかった。
しかし、画像入力処理手段４７で検出した発光の強度データから得られたマルチ荷電粒子ビーム９の照射強度実測値から、個々のマルチ荷電粒子ビーム９の照射強度の実測値と個々のマルチ荷電粒子ビーム９の照射時間の積が一定になるように、個別偏向器6の制御を行なう。
このような制御を行なうと、試料４１上に照射されるマルチ荷電粒子ビーム９のエネルギー量を一定にすることができる。
【００３８】
以上で、図５及び図６を用いて、サブフィールド内のマルチ荷電粒子ビーム９の照射位置の補正について説明を行った。
図２を用いて説明したように、サブフィールド３４を一つの単位として、サブフィールド３４を複数描画することで、主フィールド３５、及びステージストライプ３６が構成される。
しかし、サブフィールド３４を複数描画する際には、主偏向器１７による偏向量が問題となり得る。
【００３９】
図７はサブフィールドを複数描画する場合を説明する説明図である。図２を用いて説明したように、主偏向器１７を用いてＸ方向に偏向走査することでサブフィールド３４が複数描画され、主フィールド３５が得られた。
図７に示すように、サブフィールド９０（９０ａ，９０ｂ，９０ｃ）には、設計上の十字マークの座標系９１（９１ａ，９１ｂ，９１ｃ）がある。
設計上の十字マークの座標系９１（９１ａ，９１ｂ，９１ｃ）には、16個の十字マークの設計上の重心位置９２があり、実際の座標系として複数の十字マーク９３（９３ａ，９３ｂ，９３ｃ）が描画されている。
また、実際の座標系にも、実際に描画した十字マーク９３のうち、サブフィールド９０の中心の４つの十字マークから求めた実際の重心位置９４が存在する。
【００４０】
サブフィールド９０ａを描画した後、主偏向器１７によってＸ方向に偏向走査され、サブフィールド９０ｂ、続いてサブフィールド９０ｃの描画が行われる。
実際の重心位置９４は画像入力手段４７で検出した蛍光体材料からの発光の位置データから得られたものである。
設計上の重心位置９２と実際の重心位置９４の差異をパラメータとして記憶し、このパラメータを用いて、全体偏向制御回路２１で主偏向器１７の偏向位置を調整する。
即ち実際の重心位置９４が設計上の重心位置９２と同じになるよう、マルチ荷電粒子ビーム９の照射位置の補正を行う。
【００４１】
以上説明したとおり、実施例によれば、マルチ荷電粒子ビーム９の照射位置から発光する発光体材料を用いることによって、マルチ荷電粒子ビーム９の照射状態を光情報として変換し画像入力手段４７でマルチ荷電粒子ビーム９の照射位置や照射強度の情報を得ることができる。
これらの情報を、全体偏向制御回路２１、個別偏向制御回路１１等にフィードバックしてマルチ荷電粒子ビーム９の制御（位置補正や強度補正）を行うことによって、常時、マルチ荷電粒子ビーム９の照射状態を最適状態に設定することができる。
その結果、安定した高精度のマルチ荷電粒子ビーム９の照射位置や強度を得ることができ、例えば露光装置に適用した例では安定した高精度の露光処理を行うことが可能となり、露光処理の信頼性を向上させることができる。
【００４２】
尚、実施例のマルチ荷電粒子ビーム９の計測方法及び補正方法は、描画装置に限定されるものではなく、マルチ荷電粒子ビーム９を用いた他の装置にも適用できる。
また、いずれの例もマルチ荷電粒子ビーム９での場合について述べたが、本発明は、例えばイオンビーム等ほかの荷電粒子ビーム９でも同様の効果が得られる。
また、実施例では予め決めていたパターンとして、十字マークを用いて説明を行ってきたが、使用するマークは、十字マークに限らず、任意の形状のマークを使用することができる。
【００４３】
（デバイス製造方法の実施例）
次に、図８及び図９を参照して、上述の露光装置を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。
図８は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは半導体チップの製造方法を例に説明する。
ステップＳ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップＳ２（マスク製作）では設計した回路パターンに基づいてマスクを製作する。ステップＳ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
ステップＳ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、マスクとウエハを用いて、前記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。
【００４４】
ステップＳ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップＳ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組み立て工程を含む。
ステップＳ６（検査）では、ステップＳ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップＳ７）される。
【００４５】
図９は、図８に示すステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップＳ１１（酸化）では、ウエハの表面を酸化させる。ステップＳ１２（ＣＶＤ）では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。
ステップＳ１４（イオン打ち込み）では、ウエハにイオンを打ち込む。ステップＳ１５（レジスト処理）では、ウエハに感光剤を塗布する。ステップＳ１６（露光）では、露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに露光する。
ステップＳ１７（現像）では、露光したウエハを現像する。ステップＳ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップＳ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。
これらのステップを繰り返し行うことによってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００４６】
デバイス製造方法の実施例では、前記の露光処理に信頼性の高い露光装置を使用するため、高精度で信頼性の高いデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施例のマルチ荷電粒子ビームの計測方法を適用した電子ビーム描画装置を含む露光装置の概略的な構成を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施例の露光装置が行う描画動作の一例を説明する説明図である。
【図３】本発明の実施例の電子ビームの特性を検出する方法および電子ビームの特性を補正する方法を説明する説明図である。
【図４】本発明の実施例の１６本の電子ビームを用いて、サブフィールド３４を描画する場合の設計データの一例を説明する説明図である。
【図５】本発明の実施例の画像入力手段で検出した発光の位置データから得られた実際の座標系と、設計上の座標系との差を説明する説明図である。
【図６】本発明の実施例の全体の電子ビーム照射位置を補正した後の、画像入力手段４７で検出した発光の位置データから得られた十字マークの座標系と、発光から得られる設計上の座標系との差の一例を説明する説明図である。
【図７】本発明の実施例のサブフィールドを複数描画する場合を説明する説明図である。
【図８】本発明の実施例の露光装置を使用したデバイスの製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図９】図８に示すフローチャートのステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
【００４８】
１  電子銃  ２  電子ビーム  ３  コンデンサーレンズ群
４  アパーチャアレイ  ５  レンズアレイ  ６  個別偏向器
７  ブランキングアレイ  ８  ブランキング絞り  
９  マルチ荷電粒子ビーム  １０  中間像  １１  個別偏向制御回路
１２  第1投影レンズ  １３  第2投影レンズ
１４  試料ステージ  １５  試料  １６  投影レンズ
１７  主偏向器  １８  副偏向器  １９  動的焦点補正器
２０  動的非点補正器  ２１  全体偏向制御回路  ２２  ファラデーカップ
２３  ステージ制御回路  ２４  位置計測用マーク  ２５  電子検出器
２６  ＣＰＵ  ２７  検出回路  ３１  試料
３２  ドット  ３３  マイクロフィールド  ３４  サブフィールド
３５  主フィールド  ３６  ステージストライプ  ４１  試料
４２  描画データ記憶手段  ４３  レーザ干渉測長器  ４４  偏向位置計算手段
４５  個別偏向手段  ４６  全体偏向手段  ４７  画像入力手段
４８  電磁波  ４９  ビーム位置および強度計算手段
５０  蛍光予測手段  ５１  比較演算手段  ５２  照明装置
５３  照明  ５４  移動  ５５  ベースライン
６０  十字マーク  ６１  設計上の座標系  ６２  マイクロフィールド
７０  設計上の座標系  ７１  実際の座標系  
７２  実際に描画した十字マーク
７３  設計上の座標の一点  ７４  実際の座標の一点
８０  設計上の座標系  ８１  実際の描画した十字マーク  
９０  サブフィールド  ９１  設計上の座標系  ９２  設計上の重心位置
９３  十字マーク      ９４  実際の重心位置
【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】
2008041890.tif 000008
【図７】
2008041890.tif 000009
【図８】
2008041890.tif 000010
【図９】
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