(57)【要約】【課題】焦点および非点収差調整を自動的に行うことができる電子ビーム近接露光装置の調整方法および調整装置を提供する。【解決手段】本発明の調整装置（１０１、１２１）は、所定形状スリットにより、測長部分を設けて電子ビームを整形する整形手段（１３１）と、測長部分を測長する測長手段（１１７）と、各焦点状態における測長結果とそのときのビーム平行度とを記憶する記憶手段（１１９）と、前記電子ビームの焦点を較正する焦点較正手段（１１３）とを備え、さらに各非点収差状態における測長結果とそのときの非点収差状態とを記憶する記憶手段（１２１）または直交する２方向に関する測長結果を比較する比較手段（１８９、１９１）と、電子ビームの非点収差を補正する非点収差補正手段（１２５、１２７）とを備えて構成した。【選択図】      図１０
2004228430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定形状のスリットにより電子ビームを整形して前記スリットから所定距離を隔てた位置で測長される測長ビームを形成し、少なくとも１つの電子ビーム状態における前記測長ビームの測長結果と該電子ビーム状態を示す情報とを較正情報として対応して記憶しておく記憶ステップと、
前記スリットによる測長ビームを測長する測長ステップと、
前記測長ステップの測長結果と前記較正情報とに基づき前記電子ビームを較正する較正ステップとを備えることを特徴とする電子ビーム近接露光装置の調整方法。
【請求項２】
前記電子ビーム状態は該電子ビームの平行度状態であり、前記較正ステップは、前記電子ビームの焦点を較正することを特徴とする請求項１に記載の調整方法。
【請求項３】
前記電子ビーム状態は非点収差状態であり、前記較正ステップは、前記電子ビームの非点収差を較正することを備えることを特徴とする請求項１に記載の調整方法。
【請求項４】
所定形状のスリットにより電子ビームを整形して前記スリットから所定距離を隔てた位置で測長される測長ビームを形成し、前記電子ビーム断面上の直交する２方向に該測長ビームを測長する測長ステップと、
前記２方向に関する測長結果を比較する比較ステップと、
該比較結果に基づき電子ビームの非点収差を補正する非点収差補正ステップとを備えることを特徴とする電子ビーム近接露光装置の調整方法。
【請求項５】
所定形状のスリットにより電子ビームを整形して該スリットから所定距離を隔てた位置で測長される測長ビームを形成する整形手段と、
前記測長ビームを測長する測長手段と、
少なくとも１つの電子ビーム状態における前記測長手段による測長結果とそのときの電子ビーム状態を示す情報とを、較正情報として対応して記憶しておく記憶手段と、
前記測長手段による測長結果と前記較正情報とに基づき前記電子ビームを較正する較正手段とを備えることを特徴とする電子ビーム近接露光装置の調整装置。
【請求項６】
前記電子ビーム状態は該電子ビームの平行度状態であり、前記較正手段は、前記電子ビームの焦点を較正することを特徴とする請求項５に記載の調整装置。
【請求項７】
前記電子ビーム状態は該電子ビームの非点収差状態であり、電子ビーム較正手段は、前記電子ビームの非点収差を較正することを特徴とする請求項５に記載の調整装置。
【請求項８】
所定形状のスリットにより電子ビームを整形して該スリットから所定距離を隔てた位置で測長される測長ビームを形成する整形手段と、
前記電子ビーム断面上の直交する２方向に前記測長ビームを測長する測長手段と、
前記２方向に関する測長結果を比較する比較手段と、
前記比較結果に基づき前記電子ビームの非点収差を補正する非点収差補正手段とを備えることを特徴とする電子ビーム近接露光装置の調整装置。
【請求項９】
前記測長手段は、ＣＣＤ受光素子を有するイメージセンサを備えることを特徴とする請求項５から８いずれか一項に記載の調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビーム近接露光装置の電子ビームを調整する方法および調整装置に関し、特に電子ビームの焦点、非点収差を調整する方法および調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、特許文献１に開示されているような従来の電子ビーム近接露光装置の概略構成図である。該電子ビーム近接露光装置１は、主として電子ビーム３を発生する電子ビーム源５、電子ビーム３を平行ビームにするレンズ７、Ｙ軸、Ｘ軸非点収差コイル９、１１および整形アパチャ１３を含む電子銃１５と、主偏向器１７、１９および副偏向器２１、２３を含み、電子ビームを水平に走査する走査手段２５と、転写用マスク２７と静電チャック２９と、ＸＹステージ３１とから構成されている。
【０００３】
転写用マスク２７は、静電チャック２９に吸着されたウエハ３３に近接するように配置される。この状態で転写用マスク２７に垂直に電子ビームを照射すると、転写用マスク２７のマスクパターンを通過した電子ビーム３がウエハ３３上のレジスト層３５に照射されてマスクパターンが等倍転写される。
【０００４】
しかし、転写用マスク２７のマスクパターンを通過する電子ビーム３が、平行ビームになっていないと、マスクパターンはレジスト層３５に等倍転写されない。図２（ａ）は、非平行ビーム３’、３’’が転写用マスク２７の通過孔３７を通過してレジスト層３５に照射される様子をビーム側面から見た図であり、図２（ｂ）は、通過孔３７と、レジスト層３５上における通過孔３７通過後の非平行ビーム３’、３’’による照射部分の上面図である。図２（ａ）に示すように、通過孔３７を通過した後、非平行ビーム３’、３’’は広がるまたは狭まるために、図２（ｂ）に示すとおり、通過孔３７よりもそれぞれ大きくまたは小さくレジスト層３５に照射部分を作ることとなる。このような照射部分が生じないようにするために、操作者は常に電子ビームが平行ビームとなるようにレンズ７を調整しなければならない。
【０００５】
また、電子ビーム３に非点収差があると、ビーム転写用マスク２７またはウエハ３３上に電子ビーム３を細く集束することができず、かつ略ビーム方向に沿って変化して楕円形に歪むビーム断面を作る。したがって、このような非点収差があると、転写用マスク２７の通過孔３７通過後の電子ビームは、図３に示す３９のように歪んだ照射部分を作る。
【０００６】
非点収差の補正は、８極子コイル等により通常行われている。図４は、Ｙ軸非点収差補正コイル９をなすコイルＹＣ１１、ＹＣ１２、ＹＣ２１、ＹＣ２２、Ｘ軸非点収差補正コイル１１をなすコイルＸＣ１１、ＸＣ１２、ＸＣ２１、ＸＣ２２を組み合わせて構成された８極子コイルの上面図である。図４に示すようにＸ軸非点収差補正コイル１１は、Ｙ軸非点収差補正コイル９に対して４５°回転された状態で配置され、ＹＣ１１とＹＣ１２、ＹＣ２１とＹＣ２２、ＸＣ１１とＸＣ１２、ＸＣ２１とＸＣ２２は各々対向して配置されている。今、Ｙ軸およびＸ軸についてＹ１、Ｙ２、Ｘ１、Ｘ２方向を図４のように定める。また非点収差補正コイル９、１１は一般的に同一平面上に構成されるが、図１、図１０および図２２においては本発明の説明を容易にするために分離して図示した。しかしながら、これにより本発明の主旨は何ら影響を受けるものではない。
【０００７】
電子ビームの非点収差調整は以下のように行う。例えば電子ビーム３が図４の断面３９を有する場合は、ＹＣ１１とＹＣ１２に流される電流により生じる磁場によって電子ビーム３がＹ１方向に集束するように動作を受けるようにし、同時にＹＣ２１とＹＣ２２には電子ビーム３がＹ２方向に発散するように動作を受けるように電流を流す。ＸＣ１１とＸＣ１２にはＸ１方向に集束し、ＸＣ２１とＸＣ２２にはＸ２方向に発散するように電流を流す。このようにしてＹ軸方向およびＸ軸方向についてそれぞれ非点収差調整を行う。
【０００８】
【特許文献１】
特許第２９５１９４７号公報（全体）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の上記焦点調整および非点収差調整は、装置に熟練した技術を有する者が２次電子検出像等を観測して調整を行うか、あるいは一定の間隔でテストパターンを実際に転写してみて、その転写されたパターンの幅や歪みを計測して、所望のパターンどおり転写されるか否かを検査し、レンズ７、非点収差補正コイル９、１１を調整することにより行っていた。このため上記焦点調整および非点収差調整作業は、時間や労力がかかり、その操作には熟練を要するものであった。これにより、露光装置のスループット、歩留まりの悪化を引き起こすだけでなく、技術者の調整方法等により装置間性能の差異をも引き起こしていた。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するものであって、焦点および非点収差調整を一定の評価方法により自動的に短期間で行うことができる電子ビーム近接露光装置の調整方法および調整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】
上記目的を達成するために、本発明による調整方法では、例えばスリット孔が一定の所定幅を有する長方形孔であるような、所定長部分を含む一定形状のスリットを利用する。そして該スリットに電子ビームを通過させて電子ビーム断面を整形し測長ビームを形成する。測長ビームの断面には、前記所定長部分に対応した測長部分が形成される。そして電子ビームの平行度や非点収差などの電子ビーム状態によって該測長部分の長さが変化するように、前記スリットから所定距離隔てた位置において測長し、その測長結果に基づいて電子ビーム状態の較正（キャリブレーション）を行う。ここで電子ビーム状態としては、例えば電子ビームの平行度や非点収差状態などが考え得る。
【００１２】
図５のフローチャートを参照して本発明による電子ビームの焦点の較正について具体的に説明する。まず、電子ビーム装置の各焦点状態において、前記スリットによる測長ビームの測長部分を前記スリットから所定距離隔てた位置において測長した結果と、そのときのビーム平行度を示す情報とを、較正情報として対応させて予め記憶しておく（Ｓ４１、Ｓ４３）。
【００１３】
較正を行う際には、まず測長ビームの測長部分を前記スリットから所定距離隔てた位置において測長する（Ｓ４５）。そして、Ｓ４５で得た測長結果とＳ４１で得た較正情報とに基づいて焦点較正を行う。すなわち、Ｓ４５で得た測長値が前記較正情報において所望のビーム平行度に対応して記憶された測長値と等しくなるまで（Ｓ４７）焦点調整を行う（Ｓ４９）。以上により電子ビームの焦点調整が行われる。
【００１４】
前記解決手段により、一度較正情報を記憶しておけば（Ｓ４１、Ｓ４３）焦点調整の度に行っていたテストパターンによる転写をする必要がなくなるので、転写に要していた時間や労力を節約することが可能となる。またさらにその調整操作を自動化することが可能となる。
【００１５】
ここで、前記ビーム平行度を示す情報としては、所定幅のパターンにより実際にレジスト層３５に転写により生ずる転写された像のパターン幅を利用するのが好適である。また、所望のビーム平行度とは最適ドーズ量下において、原パターン幅と前記転写されたパターン幅が等しい場合をいう。かかる状態のときに等倍転写されているからである。
【００１６】
図６のフローチャートを参照して本発明による電子ビームの焦点の較正について具体的に説明する。まず、電子ビーム装置の各非点収差状態において、前記スリットによる測長ビームの測長部分を前記スリットから所定距離隔てた位置において測長した結果と、そのときのビーム非点収差状態を示す情報とを、較正情報として対応させて予め記憶しておく（Ｓ５１、Ｓ５３）。このとき非点収差状態を示す情報は、図４で定めたＹ軸方向、Ｘ軸方向それぞれについて記憶し、それぞれＹ軸方向についてはＹ１またはＹ２方向に、またＸ軸についてはＸ１またはＸ２方向に、前記測長部分を設けた測長値と対応させて記憶する。
【００１７】
続くステップＳ５５〜５９ではＹ軸非点収差の調整を行う。まず測長ビームの測長部分を前記スリットから所定距離隔てた位置において測長する（Ｓ５５）。このとき測長部分は、Ｙ１またはＹ２のうち、Ｓ５１で記憶した較正情報において、非点収差状態を示す情報と対応させて記憶した測長値と同じ方向に設ける。そしてＳ５５で得た測長結果とＳ５１で得た較正情報とに基づいて焦点較正を行う。すなわち、Ｓ５５で得た測長値が前記較正情報において所望のＹ軸非点収差状態に対応して記憶された測長値と等しくなるまで（Ｓ５７）焦点調整を行う（Ｓ５９）。
【００１８】
その後、電子ビームのＹ軸非点収差調整ステップ（Ｓ５５〜５９）と同様のステップＳ６１〜Ｓ６５によってＸ軸非点収差調整が行われる。
【００１９】
また本発明では、上記の較正情報を用いないより簡易な非点収差調整方法を提供する。図７を用いて、本発明による非点収差調整方法を説明する。ここでは例としてＹ方向の非点収差調整方法を説明する。まず本発明による非点収差調整方法では、前記の焦点／非点収差較正方法と同様に所定長部分を含む一定形状のスリットを利用する。そして該スリットに電子ビームを通過させて電子ビーム断面を整形し測長ビームを形成する。測長ビームの断面には、前記所定長部分に対応した測長部分が形成される。測長部分の形成は、前記電子ビーム断面上の直交する２方向に関して測長可能に形成する。そして非点収差によって測長部分の長さが直交する２方向に変化するように、前記スリットから所定距離隔てた位置で各々測長し（Ｓ７１、Ｓ７３）（第１方向の測長値をＹ１、第２方向の測長値をＹ２とする）、その２方向の測長値を比較し（Ｓ７５）、比較結果に基づきＹ軸非点収差補正を行う（Ｓ７７）こととした。Ｘ軸の非点収差補正をするときは、前記スリットをＸ方向に測長可能にしてＳ７１〜Ｓ７７と同様のステップを繰り返せばよい。以上により電子ビームの非点収差調整が行われる。
【００２０】
本発明による非点収差調整方法に使用するスリットおよび整形手段は、好適には図８に示すように種々の形状を有する整形手段を使用しうる。図８（ａ）は、１方向に所定幅を有するスリット８１、８３、８５、８７を順次直交する方向に設けた整形手段である。所定長部分として使用するスリットの８９部分によりＹ１方向に、９１部分によりＹ２方向の測長部分を設けてビーム断面３を整形する。図８（ｂ）は、直交する２方向に所定幅を有するスリット９３を設けた整形手段である。所定長部分として使用するスリットの９５部分によりＹ１方向に、９７部分によりＹ２方向の測長部分を設けてビーム断面３を整形する。これらの整形手段においては、前記直交する２方向のスリット孔の幅８９と９１、９５と９７をそれぞれ同一にしておき、各測長値Ｙ１、Ｙ２が等しくなるよう調整することとしてよい。図８（ｃ）は、１方向に所定幅を有するスリット９９を設けて図８（ｄ）のように回転させ、直交する２方向についてそれぞれ測長部分１０１、１０３を測長するための整形手段である。
【００２１】
図９を参照する。本発明および本発明による以下に開示する実施例で使用する、測長ビームの測長方法では、整形手段であるスリットの中心１０５は必ずしも電子ビーム３の中心１０７に固定されて使用されるのではなく、ビーム径によって最適な測長を行うことを可能とするために、図９（ａ）に示すように、ビーム径に対応してスリット中心１０５を移動（Δ１）できることとする。またスリットを一定の所定幅に設けることにより、測長位置９１”もビーム径に対応して移動（Δ２）できることとする（図９（ｂ））。
【００２２】
また、図９（ｃ）に示すように、スリット（例えばスリット８１）の異なる２箇所スリット幅１０９と、１１１とが異なる幅を有することが考えられる。したがって、較正情報を記憶する際に各電子ビーム状態として対応させて記憶される各測長値と、較正の際に測長される測長値とは、必ずスリットの同じ位置で測長されることが好適であり、本発明および本発明による以下に開示する実施例で使用する、測長ビームの測長方法では、記憶される測長値と較正の際に測長される測長値の測長箇所を一定に保つことで、電子ビーム状態の測定信頼性が向上させる。さらに較正情報が、それに含まれる測長値をスリット中のどこで測長したかを示す情報も併せて記憶することとすることが好適である。
【００２３】
また、図９（ｃ）に示すように、スリット（例えばスリット８１）の異なる２箇所スリット幅１０９と、１１１とが異なる幅を有する場合でも測長精度を高めるために、本発明および本発明による以下に開示する実施例で使用する、測長ビームの測長方法では、図９（ｄ）に示すように複数位置１１３での測長結果の平均値を測長値として使用することも可能である。
【００２４】
前記解決手段により、テストパターンによる転写をする必要がなくなるため時間や労力を節約しうる。またその調整操作を自動化することが可能となる。また、前記スリットの所定長部分としてはスリット孔の幅等が好適に利用されうるが、電子ビームを通過させる部分のみならず電子ビームを遮るマスク部分を所定長とすることによっても本発明は実現しうることにも留意されたい。
【００２５】
また本発明の焦点および非点収差調整方法では、測長手段としてＣＣＤ受光素子を有するイメージセンサを備えることとした。これにより同時に複数の測長部分の測長を行うことが可能となり、複数測長部分の測長によって焦点調整の精度を高める際に簡単な機構で実現することが可能となる。また非点収差調整において直交する２方向の測長を行う際にも簡単な機構で実現することが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１０は、本発明による電子ビーム近接露光装置の焦点／非点収差調整装置１０１、および調整装置１０１を設けた図１と同様の電子ビーム近接露光装置１の概略構成図である。図１で説明したように、電子ビーム近接露光装置１は、主として電子ビーム３を発生する電子ビーム源５、レンズ７、Ｙ軸、Ｘ軸非点収差コイル９、１１および整形アパチャ１３を含む電子銃１５と、主偏向器１７、１９および副偏向器２１、２３を含み、電子ビームを水平に走査する走査手段２５と、転写用マスク２７と静電チャック２９と、ＸＹステージ３１とから構成されている。
【００２７】
調整装置１０１は、ＸＹステージ３１に載置される検知部１１５を備える測長手段１１７、測長手段１１７による測長結果と電子ビームの平行度とを対応して記憶する焦点較正情報記憶手段１１９、測長手段１１７による測長結果とＹ軸、Ｘ軸方向の非点収差状態とをそれぞれ対応して記憶する非点収差較正情報記憶手段１２１、測長手段１１７の測長値と焦点較正情報記憶手段１１９に記憶される焦点較正情報とに基づきレンズ７を制御して焦点の較正を行う焦点較正手段１２３、測長手段１１７の測長値と非点収差較正情報記憶手段１２１に記憶される非点収差較正情報に基づきＹ軸非点収差コイル９を制御してＹ軸非点収差補正を行うＹ軸非点収差補正手段１２５、および測長手段１１７の測長値と非点収差較正情報記憶手段１２１に記憶される非点収差較正情報に基づきＸ軸非点収差コイル１１を制御してＸ軸非点収差補正を行うＸ軸非点収差補正手段１２７を備える。
【００２８】
図１１（ａ）は、ＸＹステージ３１に載置された検知部１１５の外観図を示し、図１１（ｂ）は検知部１１５の概略構成図を示す。検知部１１５は、所定長部分を有するスリット１２９を備えた電子ビーム整形手段１３１を上面に有し、内部にはスリット１２９を通過して整形された測長ビームの衝突により発光する発光面１３３、発光面１３３に生じた像を検知するイメージセンサ１３５、および発光面１３３に生じた像をイメージセンサ１３５上に結像するレンズ１３７からなる光学系を備える。発光面１３３は、平行ビームでない電子ビームがスリット１２９を通過した際に、発光面１３３に形成される測長ビーム像の測長部分の長さが変化するように、スリット１２９と所定の距離Ｄを隔てて設けられている。イメージセンサ１３５には、ＣＣＤ受光素子が好適に使用される。
【００２９】
整形手段１３１によるビーム断面３の整形、および検知部１１５を備える測長手段１１７による整形された測長ビームの測長部分の測長方法を図１２を用いて説明する。図１２（ａ）は検知部上面に設けられた整形手段１３１の上面図である。整形手段１３１に設けられたスリット１２９は一定の所定幅を有する長方形孔として設けられており、その切片Ａ−Ａ’部分を所定の幅を有する所定長部分として使用する。整形手段１３１に照射された電子ビーム３は、スリット１２９により整形されて、図１２（ｂ）に示す測長ビーム像１３９を発光面１３３上に形成する。この像１３９には、スリットの所定長部分（Ａ−Ａ’部分）に対応して測長部分（切片Ｂ−Ｂ’部分）が形成される。そしてイメージセンサ１３５を使用して、Ｂ−Ｂ’部分前後の１次元照度プロファイルを図１２（ｃ）のように作成して、測長手段１１７により最大照度Ｓｍａｘの半値Ｓｍａｘ／２となる半値幅を演算する。以上により測長値が取得される。
【００３０】
図１３は、焦点較正情報記憶手段１１９に記憶される焦点較正情報の例である。図１３の焦点較正情報は、ビーム平行度を示す情報として所定幅（例として４０μｍ）のパターンにより、各焦点状態Ａ〜Ｅにおいて実際にレジスト層３５に転写された像のパターン幅をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）などで測長した値を使用する。また図１３の焦点較正情報は、前記各焦点状態において測長手段１１７により測長された測長値（例として、スリット１２９の所定長部分を２０μｍとする）を、転写された像のパターン幅と対応させて記憶している。焦点較正情報は、レンズ７の調整範囲の全域（またはその一部）に渡って最小調整ステップ毎にデータを設けるのが好適である。
【００３１】
図１４および図１３を参照して、本発明による焦点調整方法を説明する。図１４は本発明による焦点調整方法を説明するフローチャートである。
【００３２】
予め焦点調整に先立ち、レンズ７の調整範囲の全域（またはその一部）にわたって焦点状態を変化させて、それぞれ焦点状態においてレジスト層３５に転写された像のパターン幅と、そのときに測長手段１１７により測長された測長値を対応付けて記憶しておく（Ｓ１４１、Ｓ１４３）。
【００３３】
焦点調整の際には、まず測長手段１１７により整形された測長ビーム断面の測長部分を測長する（例えば測長値は２０．８μｍであるとする）（Ｓ１４５）。そして焦点較正手段１２３は、該測長値（２０．８μｍ）が所望のパターン幅（４０．０μｍ）に対応して焦点較正情報記憶手段１１９に記憶された測長値（２１．０μｍ）であるか否かを判断して（Ｓ１４７）、所望のパターン幅に係る測長値（２１．０μｍ）に至るまでレンズ７を制御して焦点調整を行う。以上により電子ビームの焦点調整が行われる。
【００３４】
ここで図１３（ａ）に示すように、所望のパターン幅（４０．０μｍ）を形成する焦点状態（状態Ｃ）において、測長値がスリット１２９の所定長（２０μｍ）とならなくても焦点調整を正確に達成しうることに留意されたい。実際上、図１３（ｂ）に示すように整形手段１３１と発光面１３３とは、平行ビームでない電子ビームがスリット１２９を通過した際に、発光面１３３に形成される像の測長部分の長さが変化するように、距離Ｄを隔てて設けられているため、電子ビームのクーロン効果によって整形された測長ビームが広がる。このため発光面１３３に形成される像の測長値は、平行ビーム状態であってもスリット１２９の所定長と同一とはならないことがある。本発明では、そのような測長値と所望のパターン幅を対応させて記憶し較正することで焦点調整を正確に達成している。同様に、発光面１３３に形成される像とイメージセンサ１３５に結像される像の大きさに差があっても、正確に焦点調整しうることにも留意されたい。
【００３５】
図１３（ｂ）の焦点較正情報は、ある所定の調整ステップ幅毎に焦点状態を変えて記憶したものであるが、図に示すように所望の焦点状態Ｅ（パターン幅＝４０．０μｍ）と、そうでない状態Ｆ（パターン幅＝４０．１μｍ）とが同じ測長値（２１．０μｍ）に係っている。このような場合焦点較正手段１２３は以下のように処理を行う。
【００３６】
Ｓ１４９による調整の結果、前記測長値（２１．０μｍ）となった場合には、焦点較正手段１２３は、それまでの調整方向を考慮して所望の焦点状態に至ったかどうかの判断を行う。すなわち、図１３（ｂ）の例では、前回の調整が測長値を増大させる方向であった場合や前回の測長値が今回の測長値より小さい場合は、所望の焦点状態Ｅに至ったと判断する。逆に前回の調整が測長値を減少させる方向であった場合や前回の測長値が今回の測長値より大きい場合は、他の焦点状態（例えば状態Ｆ）に至ったと判断する。
【００３７】
最初の測長値が前記測長値（２１．０μｍ）となりそれまでの調整方向を参考にできない場合は、焦点較正手段１２３は、いずれかの調整方向にレンズ７を制御し測長値を変化させる。すなわち図１３（ｂ）の例では、測長値が減少する方向に測長値が減少（２０．９５μｍ）するまでレンズ７を制御する。これにより焦点較正手段１２３は、どの状態にあるか（状態Ｄ）知ることができ、その後は上述の方法で焦点較正を行うことができる。
【００３８】
また、電子ビーム３が平行ビームでない場合や非点収差がある場合は、その電子の進行方向の傾きはビーム中心より周辺部分の方が大きいため、図１５に示すように整形ビーム断面１３９の測長部分として、できるだけ電子ビーム３の周辺部分の整形ビーム断面幅を使用することが好適である。
【００３９】
また前記検知部１１５として、イメージセンサ１３５を備えた前記態様の代替として、図１６（ａ）に示す矩形整形手段１５１およびナイフエッジ・ファラデーカップ１５３からなる検知部を使用することとしてもよい。整形手段１５１により電子ビームは、図１６（ａ）中斜線で示された領域１５５に整形される。ナイフエッジ・ファラデーカップ１５３は図示しない移動手段により図中矢印の方向に移動可能とし、図１６（ｂ）に示すように矩形の電子受入口１５７を有するアパチャ１５９および電子検出器１６１を備える。
【００４０】
前記代替検知部による測長方法を、図１７を参照して説明する。図１７（ａ）に示すように、整形された測長ビームとして矩形整形手段１５１による矩形電子ビーム１５５を使用する。矩形電子ビーム１５５は、位置１５３’付近で電子受入口１５７に入射し始め、位置１５３”付近で完全に入射するものとする。そこで位置１５３’付近から位置１５３”付近までファラデーカップを移動して、電子受入口１５７に入射する電子量（電流量）を検出する。すると検出される入射電子量とファラデーカップ１５３の位置との関係は、図１７（ｂ）に示すグラフになる。これを微分して得られる図１２（ｃ）と同様のプロファイルの最大値の半値幅を取れば、測長ビームの幅の測長を行うことができる。
【００４１】
次に本発明による非点収差較正方法を説明する。図１８は、非点収差較正情報記憶手段１２１に記憶される非点収差較正情報の例である。図１８の非点収差較正情報は、非点収差状態を示す情報として所定幅（例として４０μｍ）をＹ１、Ｙ２、Ｘ１およびＸ２方向に有するパターンにより、各非点収差状態Ａ〜Ｅにおいて実際にレジスト層３５に転写された各像のパターン幅を使用する。また図１８の非点収差較正情報は、前記各非点収差状態において測長手段１１７により測長されたＹ１（またはＹ２）およびＸ１（またはＸ２）方向の測長値（例として、スリット１２９の所定長部分を２０μｍとする）を、転写された像のパターン幅と対応させて記憶している。非点収差較正情報は、非点収差補正コイル９，１１の調整範囲の全域（またはその一部）に渡って最小調整ステップ毎にデータを設けるのが好適である。
【００４２】
図１９は本発明による非点収差較正方法を説明するフローチャートである。予め非点収差調整に先立ち、非点収差補正コイル９、１１の調整範囲の全域（またはその一部）にわたって非点収差状態を変化させて、それぞれ焦点状態においてレジスト層３５に転写された像Ｙ１、Ｙ２、Ｘ１およびＸ２方向のパターン幅と、そのときに測長手段１１７により測長されたＹ１（またはＹ２）およびＸ１（またはＸ２）方向の測長値を対応付けて記憶しておく（Ｓ１６３、Ｓ１６５）。
【００４３】
Ｙ軸方向の非点収差較正の際には、まず、図２０（ａ）に示すように、検知部１１５（または整形手段のみ）を調整してスリット１２９をＹ軸非点収差コイル９の方向に合わせる。そしてスリット１２９により整形された結果、Ｙ１方向の測長部分をもつに至った測長ビーム断面の測長部分１８１を測長手段１１７により測長する（Ｓ１６７）。測長は前記の焦点調整方法における検知部１１５を備えた測長手段１１７による測長方法と同様に行う。その結果が例えば測長値は２０．８５μｍであるとする（状態Ａ）。そしてＹ軸非点収差較正手段１２５は、該測長値（２０．８５μｍ）が所望転写結果、すなわちＹ１方向転写幅とＹ２方向転写幅とが等しく（４０．０μｍ）なる（状態Ｃ）に対応して焦点較正情報記憶手段１２１に記憶された測長値（２０．９５μｍ）であるか否かを判断して（Ｓ１６９）、所望のパターン幅に係る測長値（２０．９５μｍ）に至るまでＹ軸非点収差補正コイル９を制御してＹ軸非点収差調整を行う（Ｓ１７１）。
【００４４】
Ｘ軸方向の非点収差較正の際には、図２１（ａ）に示すように、検知部１１５（または整形手段のみ）を４５°回転させてスリット１２９をＸ軸非点収差コイル１１の方向に合わせる（Ｓ１７３）。Ｘ１方向の測長部分１８５を測長して、上記Ｓ１６７〜１７１に示したＹ軸方向の非点収差較正と同様にＸ軸非点収差調整を行う（Ｓ１７５〜１７９）。以上のステップＳ１６３〜１７９により非点収差較正が行われる。図２１（ａ）のように検知部１１５を回転させる代わりに、図２１（ｃ）に示すようなスリット１２９を備えた検知部を使用してもよい。図２１（ｃ）の検知部１１５は、Ｙ軸非点収差コイル９、Ｘ軸非点収差コイル１１の方向に合わされた８個のスリット１２９を備える。
【００４５】
図２２は、本発明によるより簡易な電子ビーム近接露光装置の焦点／非点収差調整装置２０１、および調整装置２０１を設けた図１と同様の電子ビーム近接露光装置１の概略構成図である。調整装置２０１は、図１０に示した調整装置１０１の非点収差方法を簡易にすべく非点収差情報記憶手段１２１の代わりに、測長ビーム断面にＹ１、Ｙ２方向に設けられた測長部分の測長値を相互に比較するＹ軸測長結果比較手段１８９、測長ビーム断面にＸ１、Ｘ２方向に設けられた測長部分の測長値を相互に比較するＸ軸測長結果比較手段１９１を備え、Ｙ軸非点収差補正手段１２５’は、Ｙ軸測長結果比較手段１８９による比較結果に基づきＹ軸非点収差コイル９を制御し、およびＸ軸非点収差補正手段１２７’は、Ｘ軸測長結果比較手段１９１による比較結果に基づきＸ軸非点収差コイル１１を制御することとした。
【００４６】
次に図２３を参照して、本発明による非点収差調整方法を説明する。図２３は本発明による非点収差調整方法を説明するフローチャートである。まず図２０（ａ）に示すように、検知部１１５のスリット１２９をＹ軸非点収差コイル９の方向に合わせる。スリットは図１２（ａ）に示したものと同様の１方向に一定の所定幅を有する長方形孔である４つのスリットを順次直交する方向に設けた整形手段を使用する。ここで、簡単のために各スリットの幅は同一であるとする。
【００４７】
そして、まず図２０（ｂ）に示すように、検知部１１５内の発光面１３３に生じる測長ビーム像１３９の直交するＹ１方向、Ｙ２方向それぞれの測長部分１８１、１８３を測長する（Ｓ２１１、Ｓ２１３）。測長は前記の焦点調整方法における検知部１１５を備えた測長手段１１７による測長方法と同様に行う。
【００４８】
その後Ｙ軸測長結果比較手段１８９は、Ｙ１、Ｙ２方向の測長値が等しいかどうかを判定し（Ｓ２１５）、Ｙ軸非点収差補正手段１２５’はその比較結果が等しくなるまでＹ軸非点収差コイル９を制御してＹ軸非点収差を調整する（Ｓ２１７）。例えばＹ１、Ｙ２方向の測長値が図２４（ａ）の表に示されるように測長されたならば、Ｙ軸測長結果比較手段１８９およびＹ軸非点収差補正手段１２５’は、Ｙ１、Ｙ２方向の測長値が各々２０．９５μｍとなるまで非点収差補正を行う。
【００４９】
その後、図２１（ａ）に示すように、検知部１１５（または整形手段のみ）を４５°回転させてスリット１２９をＸ軸非点収差コイル１１の方向に合わせる（Ｓ２１９）。そして、図２１（ｂ）に示すように、検知部１１５内の発光面１３３に生じる測長ビーム像１３９の直交するＸ１方向、Ｘ２方向それぞれの測長部分１８５、１８７を測長する（Ｓ２２１、Ｓ２２３）。そしてＸ軸測長結果比較手段１９１およびＸ軸非点収差補正手段１２７’は、その測長値が相互に等しくなるまで（図２４（ｂ）の例では、それぞれ２０．９０μｍとなるまで）Ｘ軸非点収差コイル１１を制御してＸ軸非点収差を調整する（Ｓ２２５、Ｓ２２７）。以上により電子ビームの非点収差の調整が行われる。図２１（ａ）のように検知部１１５を回転させる代わりに、図２１（ｃ）に示すようなスリット１２９を備えた検知部１１５を使用することとしてもよい。
【００５０】
図２３の非点収差調整方法においても、図１０の焦点／非点収差調整装置１０１のように非点収差較正情報を使用することにより、より精度の高い非点収差調整が可能となる。図２５は、図２２の焦点／非点収差調整装置２０１に非点収差較正情報記憶手段３０２を加えた焦点／非点収差調整装置３０１および電子近接露光装置１の概略構成図である。非点収差較正情報記憶手段３０２には、測長手段１１７により各非点収差状態において、Ｙ軸非点収差コイル９、Ｘ軸非点収差コイル１１の方向であるＹ１方向、Ｙ２方向、Ｘ１方向、Ｘ２方向に測長した値と、そのときの各方向に所定幅のパターンによりレジスト層３５に転写された像のパターン幅とが対応して非点収差較正情報として記憶されている。図２６に非点収差較正情報を例示する。
【００５１】
図２７は、図２５の焦点／非点収差調整装置３０１を用いた非点収差調整方法を示すフローチャートである。図２３の非点収差調整方法と比較すると、図２３のＳ２１５、Ｓ２２５において、測長手段１１７による測長値Ｙ１とＹ２、およびＸ１とＸ２を直接比較するのではなく、測長値Ｙ１、Ｙ２、Ｘ１、Ｘ２と対応して記憶された転写パターン幅Ｙ１’とＹ２’、Ｘ１’とＸ２’を導出して（Ｓ３０１、Ｓ３０３）、それぞれを比較する（Ｓ２１５’、Ｓ２２５’）。このように図２７の非点収差調整方法では、実際に転写されたパターン幅を比較して非点収差調整を行うため、図２３の非点収差調整方法と比べてより高精度の調整が可能となる。
【００５２】
また、図２６に例示するように対比される転写パターン幅Ｙ１’とＹ２’、Ｘ１’とＸ２’が同一であれば、これに対応して記憶される測長値Ｙ１とＹ２、Ｘ１とＸ２は同一である必要はないため、測長に使用するスリット１２９の各スリット幅は必ずしも同一でなくてもよい。また、図２１（ａ）のように検知部１１５を回転させる代わりに、図２１（ｃ）に示すようなスリット１２９を備えた検知部を使用してもよい。
【００５３】
【発明の効果】
本発明により、電子ビーム近接露光装置の焦点および非点収差調整を自動的に行うことができる調整方法および調整装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の電子ビーム近接露光装置の概略構成図である。
【図２】（ａ）は非平行電子ビームの側面図であり、（ｂ）は非平行電子ビームにより生ずる照射部分の上面図である。
【図３】非点収差を有する電子ビームにより生ずる照射部分の上面図である。
【図４】非点収差補正コイルの上面図である。
【図５】本発明による焦点調整方法のフローチャートである。
【図６】本発明による非点収差調整方法のフローチャートである。
【図７】本発明による非点収差調整方法のフローチャートである。
【図８】本発明による調整方法に使用するスリットおよび整形手段の上面図である。
【図９】本発明による調整方法のスリットの使用方法を説明する図である。
【図１０】本発明による焦点／非点収差調整装置の第１の実施態様および図１に示す電子ビーム近接露光装置の概略構成図である。
【図１１】（ａ）は、図１０に示すＸＹステージに載置された検知部の外観図であり、（ｂ）該検知部の概略構成図である。
【図１２】（ａ）は、図１１に示す検知部上面に設けられた整形手段の上面図であり、（ｂ）は図１１に示す発光面に形成された測長ビームの像の上面図であり、（ｃ）は、該像の測長部分における照度のプロファイルである。
【図１３】焦点較正情報の例を示す表である。
【図１４】図１０に示した調整装置の焦点調整方法のフローチャートである。
【図１５】発光面に形成された測長ビームの測長部分の好適例を説明する図である。
【図１６】図１０に示す検知部の代替例を説明する図である。
【図１７】図１６の検知部による測長方法を説明する図である。
【図１８】非点収差較正情報の例を示す表である。
【図１９】図１０に示した調整装置の非点収差調整方法のフローチャートである。
【図２０】図１９に示した調整方法におけるＹ軸非点収差調整の際の整形手段、測長部分の方向を説明する図である。
【図２１】図１９に示した調整方法におけるＸ軸非点収差調整の際の整形手段、測長部分の方向を説明する図である。
【図２２】本発明による焦点／非点収差調整装置の第２の実施態様および図１に示す電子ビーム近接露光装置の概略構成図である。
【図２３】図２２に示した調整装置の非点収差調整方法のフローチャートである。
【図２４】図２３に示した調整方法におけるＹ軸およびＸ軸の測長結果の例を示す表である。
【図２５】本発明による焦点／非点収差調整装置の第３の実施態様および図１に示す電子ビーム近接露光装置の概略構成図である。
【図２６】図２５の焦点／非点収差調整装置における非点収差較正情報の例を示す表である。
【図２７】図２５に示した調整装置の非点収差調整方法のフローチャートである。
【符号の説明】
１…電子ビーム近接露光装置
３…電子ビーム
５…電子ビーム源
７…レンズ
９…Ｙ軸非点収差補正コイル
１１…Ｘ軸非点収差補正コイル
１０１、２０１…焦点／非点収差調整装置
１１５…検知部
１１７…測長手段
１１９…焦点較正情報記憶手段
１２１…非点収差較正情報記憶手段
１２３…焦点較正手段
１２５、１２５’…Ｙ軸非点収差補正手段
１２７、１２７’…Ｘ軸非点収差補正手段
１３１…整形手段
１８９…Ｙ軸測長結果比較手段
１９１…Ｘ軸測長結果比較手段
【図１】
2004228430.tif 000003
【図２】
2004228430.tif 000004
【図３】
2004228430.tif 000005
【図４】
2004228430.tif 000006
【図５】
2004228430.tif 000007
【図６】
2004228430.tif 000008
【図７】
2004228430.tif 000009
【図８】
2004228430.tif 000010
【図９】
2004228430.tif 000011
【図１０】
2004228430.tif 000012
【図１１】
2004228430.tif 000013
【図１２】
2004228430.tif 000014
【図１３】
2004228430.tif 000015
【図１４】
2004228430.tif 000016
【図１５】
2004228430.tif 000017
【図１６】
2004228430.tif 000018
【図１７】
2004228430.tif 000019
【図１８】
2004228430.tif 000020
【図１９】
2004228430.tif 000021
【図２０】
2004228430.tif 000022
【図２１】
2004228430.tif 000023
【図２２】
2004228430.tif 000024
【図２３】
2004228430.tif 000025
【図２４】
2004228430.tif 000026
【図２５】
2004228430.tif 000027
【図２６】
2004228430.tif 000028
【図２７】
2004228430.tif 000029