(57)【要約】【課題】電子ビーム近接露光装置の製造工程において、チャンバ側機器によらずにカラム側機器の調整を行い、カラム側機器とチャンバ側機器とで同時並行で調整を行うことを可能とする。また、クーロン効果による電子ビームの広がりをイン・サイチュー（ｉｎ−ｓｉｔｕ）に観測可能な電子ビーム測定装置、電子ビーム露光装置を提供する。【解決手段】電子ビーム露光装置用の電子ビーム測定装置１０１を、電子ビーム１５の強度分布を測定する電子ビーム強度分布測定手段９０と、電子ビーム強度分布測定手段９０を電子ビーム１５の光軸方向に昇降させる昇降手段８０と、電子ビーム強度分布測定手段９０を電子ビーム１５の光軸に垂直な平面内で移動させる平面移動手段７０を備えて構成した。【選択図】      図１
2004356211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームの強度分布を測定する電子ビーム強度分布測定手段と、
前記電子ビーム強度分布測定手段を前記電子ビームの光軸方向に昇降させる昇降手段とを備え、
前記昇降手段により、前記光軸方向の所望の測定位置において前記電子ビームの強度分布を測定することを特徴とする電子ビーム測定装置。
【請求項２】
さらに、前記電子ビーム強度分布測定手段を前記電子ビームの光軸に垂直な平面内で移動させる平面移動手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム測定装置。
【請求項３】
前記電子ビーム強度分布測定手段は、
電子ビーム受入口を有し該電子ビーム受入口を通過する電子ビームを電気量に変換する電子ビーム検出器を備え、
該電子ビーム検出器を前記平面移動手段により移動させて、前記電子ビームの強度分布を測定することを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム測定装置。
【請求項４】
前記平面移動手段は、前記電子ビーム強度分布測定手段を載置して、前記電子ビームの光軸に垂直な平面内で移動するステージであり、
前記昇降手段は、前記ステージを載置して、前記電子ビームの光軸方向に昇降するエレベータであることを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム測定装置。
【請求項５】
前記昇降手段は、前記電子ビーム強度分布測定手段を載置して、前記電子ビームの光軸方向に昇降するエレベータであり、
前記平面移動手段は、前記エレベータを載置して、前記電子ビームの光軸に垂直な平面内で移動するステージであることを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム測定装置。
【請求項６】
前記平面移動手段は、前記電子ビームの光軸に垂直な平面内で移動する第１のステージと第２のステージとを備え、
第１のステージは、前記電子ビーム強度分布測定手段を載置し、
前記昇降手段は、第１のステージを載置して、前記電子ビームの光軸方向に昇降するエレベータであり、
第２のステージは、前記エレベータを載置することを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム測定装置。
【請求項７】
前記昇降手段は、前記電子ビームの光軸方向に昇降する第１のエレベータと第２のエレベータとを備え、
第１のエレベータは、前記電子ビーム強度分布測定手段を載置し、
前記平面移動手段は、第１のエレベータを載置して、前記電子ビームの光軸に垂直な平面内で移動するステージであり、
第２のエレベータは、前記ステージを載置することを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム測定装置。
【請求項８】
前記平面移動手段は、前記電子ビームの光軸に垂直な平面内で移動する第１のステージと第２のステージとを備え、
前記昇降手段は、前記電子ビームの光軸方向に昇降する第１のエレベータと第２のエレベータとを備え、
第１のエレベータは、前記電子ビーム強度分布測定手段を載置し、
第１のステージは、第１のエレベータを載置し、
第２のエレベータは、第１のステージを載置し、
第２のステージは、第２のエレベータを載置することを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム測定装置。
【請求項９】
前記平面移動手段は、前記電子ビームの光軸に垂直な平面内で移動する第１のステージと第２のステージとを備え、
前記昇降手段は、前記電子ビームの光軸方向に昇降する第１のエレベータと第２のエレベータとを備え、
第１のステージは、前記電子ビーム強度分布測定手段を載置し、
第１のエレベータは、第１のステージを載置し、
第２のステージは、第１のエレベータを載置し、
第２のエレベータは、第２のステージを載置することを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム測定装置。
【請求項１０】
前記平面移動手段は、前記電子ビームの光軸に垂直な平面内で移動する第１のステージと第２のステージと第３のステージとを備え、
前記昇降手段は、前記電子ビームの光軸方向に昇降する第１のエレベータと第２のエレベータとを備え、
第１のステージは、前記電子ビーム強度分布測定手段を載置し、
第１のエレベータは、第１のステージを載置し、
第２のステージは、第１のエレベータを載置し、
第２のエレベータは、第２のステージを載置し、
第３のステージは、第２のエレベータを載置することを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム測定装置。
【請求項１１】
前記昇降手段により、前記電子ビームの光軸方向に位置を変えて電子ビームの強度分布を測定し、クーロン効果による前記電子ビームの広がりを測定する電子ビーム拡散状態測定手段を備えることを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載の電子ビーム測定装置。
【請求項１２】
電子ビームを発生する電子ビーム源と、前記電子ビームを平行ビームにする照射レンズとを備える電子ビーム装置の前記電子ビームを調整する電子ビーム調整装置であって、
請求項１〜１０の何れか一項に記載の電子ビーム測定装置と、
前記電子ビーム強度分布測定手段により測定した前記電子ビームの強度分布に基づき、ビーム径を決定する電子ビーム径決定手段と、
前記昇降手段により前記電子ビームの光軸方向に測定位置を変えて測定した前記電子ビームの各ビーム径に基づき、前記照射レンズを制御して前記電子ビームの平行度を調整する電子ビーム焦点調整手段とを備えることを特徴とする電子ビーム調整装置。
【請求項１３】
電子ビームを発生する電子ビーム源と、前記電子ビームの非点収差を修正する非点収差補正コイルとを備える電子ビーム装置の前記電子ビームを調整する電子ビーム調整装置であって、
請求項１〜１０の何れか一項に記載の電子ビーム測定装置と、
前記電子ビーム強度分布測定手段により測定した前記電子ビームの強度分布に基づき、前記電子ビームの断面形状を決定する電子ビーム断面形状決定手段と、
決定した前記電子ビームの断面形状に基づき、前記非点収差補正コイルを制御して前記電子ビームの非点収差を調整する電子ビーム非点収差調整手段とを備えることを特徴とする電子ビーム調整装置。
【請求項１４】
電子ビームを発生する電子ビーム源と、前記電子ビームを偏向する偏向手段とを備える電子ビーム装置の前記電子ビームを調整する電子ビーム調整装置であって、
請求項２〜１０の何れか一項に記載の電子ビーム測定装置と、
前記電子ビーム強度分布測定手段により測定した前記電子ビームの強度分布に基づき、前記電子ビームの光軸中心位置を決定する電子ビーム光軸中心位置決定手段と、
決定した前記電子ビームの光軸中心位置に基づき、前記偏向手段による前記電子ビームの偏向量を調整する電子ビーム偏向量調整手段とを備えることを特徴とする電子ビーム調整装置。
【請求項１５】
前記電子ビーム偏向量調整手段は、前記昇降手段により前記電子ビームの光軸方向に測定位置を変えて測定した前記電子ビームの各光軸中心位置に基づき、前記偏向手段による前記電子ビームの偏向量を調整すること特徴とする請求項１４に記載の電子ビーム調整装置。
【請求項１６】
前記電子ビーム装置は、前記電子ビームの経路中に配置されるマスクと、前記偏向手段として前記電子ビームが前記マスク上を走査するように前記電子ビームを偏向制御する主偏向器とを備え、前記マスクを通過した前記電子ビームで、試料の表面に前記マスクのマスクパターンを露光する電子ビーム露光装置であって、
前記電子ビーム偏向量調整手段は、前記主偏向器により偏向された前記電子ビームの各々が互いに平行となるように、前記主偏向器の偏向量を調整する主偏向器調整部を備えることを特徴とする請求項１５に記載の電子ビーム調整装置。
【請求項１７】
前記電子ビーム装置は、前記電子ビームの経路中に配置されるマスクと、前記電子ビームを傾斜させる副偏向器とを備え、前記マスクを通過した前記電子ビームで、試料の表面に前記マスクのマスクパターンを露光する電子ビーム露光装置であって、
前記電子ビーム偏向量調整手段は、前記副偏向器により傾斜させた前記電子ビームの前記マスク上の照射位置が、傾斜させない前記電子ビームと同じ照射位置となるように、前記副偏向器の偏向量を調整する副偏向器調整部を備えることを特徴とする請求項１４に記載の電子ビーム調整装置。
【請求項１８】
前記電子ビーム装置は、前記電子ビームの経路中に配置されるマスクと、前記電子ビームを傾斜させる副偏向器とを備え、前記マスクを通過した前記電子ビームで、試料の表面に前記マスクのマスクパターンを露光する電子ビーム露光装置であって、
前記電子ビーム偏向量調整手段は、前記電子ビームが所望の傾斜角となるように、前記副偏向器の偏向量を調整する副偏向器調整部を備えることを特徴とする請求項１５に記載の電子ビーム調整装置。
【請求項１９】
電子ビームを発生する電子ビーム源と、前記電子ビームを平行ビームにする照射レンズと、前記電子ビームの経路中に配置されるマスクとを備え、前記マスクを通過した前記電子ビームで、試料の表面に前記マスクのマスクパターンを露光する電子ビーム露光装置であって、
請求項１〜１０の何れか一項に記載の電子ビーム測定装置と、
前記電子ビーム強度分布測定手段により測定した前記電子ビームの強度分布に基づき、ビーム径を決定する電子ビーム径決定手段と、
前記昇降手段により前記電子ビームの光軸方向に測定位置を変えて測定した前記電子ビームの各ビーム径に基づき、前記照射レンズを制御して前記電子ビームの平行度を調整する電子ビーム焦点調整手段とを備えることを特徴とする電子ビーム露光装置。
【請求項２０】
電子ビームを発生する電子ビーム源と、前記電子ビームの非点収差を修正する非点収差補正コイルと、前記電子ビームの経路中に配置されるマスクとを備え、前記マスクを通過した前記電子ビームで、試料の表面に前記マスクのマスクパターンを露光する電子ビーム露光装置であって、
請求項１〜１０の何れか一項に記載の電子ビーム測定装置と、
前記電子ビーム強度分布測定手段により測定した前記電子ビームの強度分布に基づき、前記電子ビームの断面形状を決定する電子ビーム断面形状決定手段と、
決定した前記電子ビームの断面形状に基づき、前記非点収差補正コイルを制御して前記電子ビームの非点収差を調整する電子ビーム非点収差調整手段とを備えることを特徴とする電子ビーム露光装置。
【請求項２１】
電子ビームを発生する電子ビーム源と、前記電子ビームを偏向する偏向手段と、前記電子ビームの経路中に配置されるマスクとを備え、前記マスクを通過した前記電子ビームで、試料の表面に前記マスクのマスクパターンを露光する電子ビーム露光装置であって、
請求項２〜１０の何れか一項に記載の電子ビーム測定装置と、
前記電子ビーム強度分布測定手段により測定した前記電子ビームの強度分布に基づき、前記電子ビームの光軸中心位置を決定する電子ビーム光軸中心位置決定手段と、
決定した前記電子ビームの光軸中心位置に基づき、前記偏向手段による前記電子ビームの偏向量を調整する電子ビーム偏向量調整手段とを備えることを特徴とする電子ビーム露光装置。
【請求項２２】
前記電子ビーム偏向量調整手段は、前記昇降手段により前記電子ビームの光軸方向に測定位置を変えて測定した前記電子ビームの各光軸中心位置に基づき、前記偏向手段による前記電子ビームの偏向量を調整すること特徴とする請求項２１に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項２３】
前記偏向手段は、前記電子ビームが前記マスク上を走査するように前記電子ビームを偏向制御する主偏向器であり、
前記電子ビーム偏向量調整手段は、前記主偏向器により偏向された前記電子ビームの各々が互いに平行となるように、前記主偏向器の偏向量を調整する主偏向器調整部を備えることを特徴とする請求項２２に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項２４】
前記偏向手段は、前記電子ビームを傾斜させる副偏向器であり、
前記電子ビーム偏向量調整手段は、前記副偏向器により傾斜させた前記電子ビームの前記マスク上の照射位置が、傾斜させない前記電子ビームと同じ照射位置となるように、前記副偏向器の偏向量を調整する副偏向器調整部を備えることを特徴とする請求項２１に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項２５】
前記偏向手段は、前記電子ビームを傾斜させる副偏向器であり、
前記電子ビーム偏向量調整手段は、前記電子ビームが所望の傾斜角となるように、前記副偏向器の偏向量を調整する副偏向器調整部を備えることを特徴とする請求項２２に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項２６】
電子ビームを発生する電子ビーム源と、前記電子ビームの経路中に配置されるマスクとを備え、前記マスクを通過した前記電子ビームで、試料の表面に前記マスクのマスクパターンを露光する電子ビーム露光装置であって、
請求項１〜１０の何れか一項に記載の電子ビーム測定装置と、
前記昇降手段により、前記電子ビームの光軸方向に位置を変えて電子ビームの強度分布を測定し、クーロン効果による前記電子ビームの広がりを測定する電子ビーム拡散状態測定手段を備えることを特徴とする電子ビーム露光装置。
【請求項２７】
電子ビーム源から発生する電子ビームを、露光するパターンに対応するマスクパターンを有するマスクに照射し、前記マスクを通過する前記電子ビームで、試料表面に前記マスクパターンに対応するパターンを露光する電子ビーム露光方法の電子ビーム調整方法であって、
前記電子ビームの強度分布測定手段を前記電子ビームの光軸方向に昇降させ、測定位置を定める垂直位置決定ステップと、
前記測定位置において電子ビームの強度分布を測定する電子ビーム強度分布測定ステップとを備えることを特徴とする電子ビーム調整方法。
【請求項２８】
さらに、前記電子ビーム強度分布の測定手段を、前記電子ビームの光軸に垂直な平面内で移動させて、測定位置を定める水平位置決定ステップとを備えることを特徴とする請求項２７に記載の電子ビーム調整方法。
【請求項２９】
前記測定位置を前記電子ビームの光軸方向に変化させる測定位置昇降ステップと、
各測定位置において測定した前記電子ビームの各強度分布に基づき各ビーム径を決定する電子ビーム径決定ステップと、
決定した前記各ビーム径を互いに比較するビーム径比較ステップと、
前記ビーム径比較ステップの比較結果に基づき前記電子ビームの平行度を調整する電子ビーム平行度調整ステップとを備えることを特徴とする請求項２７に記載の電子ビーム調整方法。
【請求項３０】
測定した前記電子ビームの強度分布に基づき前記電子ビームの断面形状を決定する電子ビーム断面形状決定ステップと、
決定した断面形状に基づき前記電子ビームの非点収差を調整する電子ビーム非点収差調整ステップとを備えることを特徴とする請求項２７に記載の電子ビーム調整方法。
【請求項３１】
前記電子ビーム露光方法は、偏向手段により前記電子ビームを偏向することを備え、
前記電子ビーム測定装置により測定した前記電子ビームの強度分布に基づき、前記電子ビームの光軸中心位置を決定する光軸中心位置決定ステップと、
決定した前記電子ビームの光軸中心位置に基づき、前記偏向手段による前記電子ビームの偏向量を調整する偏向量調整ステップとを備えることを特徴とする請求項２８に記載の電子ビーム調整方法。
【請求項３２】
前記測定位置を前記電子ビームの光軸方向に変化させる測定位置昇降ステップと、
前記偏向量調整ステップは、各測定位置において測定した前記電子ビームの各光軸中心位置に基づき、前記偏向手段による前記電子ビームの偏向量を調整すること特徴とする請求項３１に記載の電子ビーム調整装置。
【請求項３３】
前記偏向手段は、前記電子ビームが前記マスク上を走査するように前記電子ビームを偏向制御する主偏向器であり、
前記偏向量調整ステップは、前記主偏向器により偏向された前記電子ビームの各々が互いに平行となるように、前記主偏向器の偏向量を調整することを特徴とする請求項３２に記載の電子ビーム調整方法。
【請求項３４】
前記偏向手段は、前記電子ビームを傾斜させる副偏向器であり、
前記偏向量調整ステップは、前記電子ビームが所望の傾斜角となるように、前記副偏向器の偏向量を調整することを特徴とする請求項３２に記載の電子ビーム調整方法。
【請求項３５】
前記偏向手段は、前記電子ビームを傾斜させる副偏向器であり、
前記偏向量調整ステップは、前記副偏向器により傾斜させた前記電子ビームの前記マスク上の照射位置が、傾斜させない前記電子ビームと同じ照射位置となるように、前記副偏向器の偏向量を調整することを特徴とする請求項３１に記載の電子ビーム調整方法。
【請求項３６】
電子ビーム源から発生する電子ビームを、露光するパターンに対応するマスクパターンを有するマスクに照射し、前記マスクを通過する前記電子ビームで、試料表面に前記マスクパターンに対応するパターンを露光する電子ビーム露光方法の電子ビーム測定方法であって、
前記電子ビームの強度分布の測定位置を前記電子ビームの光軸方向に昇降させて変化させる測定位置昇降ステップと、
前記測定位置において電子ビームの強度分布を測定する電子ビーム強度分布測定ステップと、
各測定位置で測定された前記強度分布から、クーロン効果による前記電子ビームの広がりを測定する電子ビーム拡散状態測定ステップとを備えることを特徴とする電子ビーム測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路などの製造工程で使用される微細パターンを露光する露光装置に関し、特に露光パターンを有するマスクを半導体ウエハなどの試料の表面に近接して配置し、マスクを通過した電子ビームで露光を行う電子ビーム近接露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の高集積化のニーズに伴い、回路パターンの一層の微細化が要望されている。現在、微細化の限界を規定しているのは主として露光装置であり、電子ビーム直接描画装置やＸ線露光装置などの新しい方式の露光装置が開発されている。
【０００３】
最近では新しい方式の露光装置として、量産レベルで超微細加工用に使用可能な電子ビーム近接露光装置が開示されている（例えば特許文献１、およびこれに対応する日本国特許出願の特許文献２）。
【０００４】
図２１は、従来の電子ビーム近接露光装置の基本構成を示す図である。この図を参照して、従来の電子ビーム近接露光装置について簡単に説明する。
図示するように、電子光学鏡筒（カラム）１０内には、電子ビーム１５を発生する電子ビーム源１４と整形アパチャ１６と電子ビーム１５を平行ビームにする照射レンズ１８とを有する電子銃１２と、電子ビーム１５の非点収差を補正する非点収差補正コイル６１、６２と、対となる主偏向器２１、２２と、対となる副偏向器５１、５２とを含む。
また、試料室（チャンバ）１０内には、露光するパターンに対応する開口を有するマスク３０、および表面にレジスト層４２が形成された試料（半導体ウエハ）４０が設けられている。試料４０はウエハチャック４６により保持されて、少なくともＸＹ軸に移動可能なウエハステージ４４によって移動される。マスク３０は、厚い外縁部３４内の中央に開口の形成された薄膜部３２を有しており、試料４０は表面がマスク３０に近接するように配置される。この状態で、マスクに垂直に電子ビームを照射すると、マスクの開口を通過した電子ビームが試料４０の表面のレジスト層４２に照射される。
【０００５】
電子ビーム１５は、主偏向器２１および２２、ならびに副偏向器５１および５２とからなる走査手段により偏向される。そして、図２２（ａ）に示すようにマスク３０の薄膜部３２上を走査して全面にわたって走査すると、マスク３０の全ての開口パターンが等倍露光されることになる。ここに主偏向器２１および２２は、図２１に示すように、その光軸をマスク３０に垂直に保ったまま、電子ビーム１５がマスク３０全面に走査するために設けられている。また、副偏向器５１、５２は、図２２（ｂ）に示すように、電子ビーム１５のマスク３０上の照射位置を保ちつつ電子ビーム１５を僅かに傾斜させるために設けられており、マスク３０と試料４０との位置合わせと、マスクの歪みと試料の歪みによる露光位置のずれを修正するために使用される。
【０００６】
電子ビーム１５を走査して、マスク３０上のパターンを試料４０上に正確に等倍露光するために、電子銃１２、非点収差補正コイル６１および６２、主偏向器２１および２２、ならびに副偏向器５１、５２からなるカラム１０側機器は、電子ビーム１５の平行度調整、電子ビーム１５の非点収差調整、主偏向器２１および２２の調整、ならびに副偏向器５１および５２の調整を行う。
【０００７】
電子ビーム１５が完全に平行にならない場合には、図２３（ａ）に示すようにマスク３０の開口３１を通過した電子ビーム１５は、その径が広がりながら試料４０に照射される。ここで、図２３（ｂ）に図示する矢印４３に沿って、試料４０に露光されるビーム像４１のエネルギー分布を測定すると、平行な電子ビーム１５’による電子ビーム像４１のエネルギー分布と比べて（図２３（ｃ）参照）、非平行な電子ビーム１５による電子ビーム像４１のエネルギー分布では、図２３（ｄ）に示すようにマスク３０による非露光部分と露光部分の境界における照射エネルギーの変化が緩やかになる。この結果、試料４０上のレジストに露光されたパターンの垂直性が悪くなり（エッジだれ）、露光パターンの解像性が悪化する。したがって、照射レンズ１８によって電子ビーム１５を平行ビームにし、また照射レンズ１８は、電子ビーム１５が完全に平行になるように露光装置の使用開始前に調整される。
【０００８】
次に電子ビーム１５に非点収差が存在する場合には、電子ビーム１５の径の方向によって焦点距離が変化する。例えば、図２３（ａ）に示すようにマスク３０上では、電子ビーム１５が真円の形状になっていても、試料４０の位置では楕円に歪む。この結果、電子ビーム１５の径の方向によって前記の露光パターンの解像性の差（垂直性差、エッジのダレ具合の差）が生じる。例えば、図２３（ａ）に図示する矢印ｂおよび矢印ｃに沿って試料４０に露光されるビーム像４１のエネルギー分布を測定したとする。ここで、電子ビーム１５は、ｂ方向には非平行成分を含まないが、ｃ方向には非点収差により電子ビームが拡散している。するとｂ方向に沿った電子ビーム像４１のエネルギー分布と比べて（図２３（ｂ）参照）、ｃ方向に沿った電子ビーム像４１のエネルギー分布では、図２３（ｃ）に示すようにマスク３０による非露光部分と露光部分の境界における照射エネルギーの変化が緩やかになる。このように電子ビーム１５に非点収差が存在すると、径方向によって露光パターンの解像性に差が生じ、方向による露光パターンの解像性の悪化を招く。
したがって、非点収差補正コイル６１および６２は、照射レンズ１８を通過した電子ビーム１５の非点収差を補正し、また非点収差補正コイル６１および６２は、電子ビーム１５の非点収差が無くなるように露光装置の使用開始前に調整される。
なお、非点収差の補正は、８極子コイル等により行われる。図２４（ｃ）は、Ｘ軸非点収差補正コイル６１をなすコイルＸＣ１１、ＸＣ１２、ＸＣ２１、ＸＣ２２、Ｙ軸非点収差補正コイル６２をなすコイルＹＣ１１、ＹＣ１２、ＹＣ２１、ＹＣ２２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。
Ｙ軸非点収差補正コイル６２は、Ｘ軸非点収差補正コイル６１に対して４５°回転された状態で配置され、ＸＣ１１とＸＣ１２、ＸＣ２１とＸＣ２２、ＹＣ１１とＹＣ１２、ＹＣ２１とＹＣ２２は各々対向して配置されている。非点収差補正コイル６１、６２は一般的に同一平面上に構成されるが、図２１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。
【０００９】
また、主偏向器２１、２２が、電子ビーム１５をマスク３０面に垂直に戻さずに偏向したために、図２５（ａ）に示すように電子ビーム１５がマスク３０に傾斜を持って照射されると、マスク３０のマスクパターンに対応する試料４０面上の電子ビーム像は、マスク３０に垂直に入射した電子ビーム１５’による電子ビームと比較して、図２５（ｂ）に示すように移動あるいは拡大縮小され、マスクパターンが正規の露光位置にあるいは正規のサイズで露光されないことになる。したがって、主偏向器２１、２２は、電子ビーム１５の光軸をマスク３０に垂直に保ったまま、マスク３０を走査できるように露光装置の使用開始前に調整される。
【００１０】
さらに、副偏向器５１、５２が、マスク３０面上の照射位置を保たないで電子ビーム１５を偏向したために、電子ビーム１５が図２５（ｃ）に示すようにマスク３０上の異なる位置に照射されると、マスク３０のマスクパターンに対応する試料４０面上の電子ビーム像は、マスク３０の所望の照射位置に入射した電子ビーム１５’による電子ビームと比較して、図２５（ｄ）に示すように移動あるいは拡大縮小され、マスクパターンが正規の露光位置にあるいは正規のサイズで露光されないことになる。したがって、副偏向器５１、５２は、電子ビーム１５のマスク３０上の照射位置を保ったまま、その傾きを変更できるように露光装置の使用開始前に、調整される。
【００１１】
【特許文献１】
米国特許第５，８３１，２７２号公報（全体）
【特許文献２】
日本特許第２９５１９４７号公報（全体）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述の電子ビーム近接露光装置の製造工程においては、電子銃１２、非点収差補正コイル６１および６２、主偏向器２１および２２、ならびに副偏向器５１、５２を備えるカラム１０と、ウエハステージ４４、マスク３０およびマスク３０を把持／移動するマスクステージ等を備えるチャンバ８とが、別々に組み立てられ、その後カラム１０とチャンバ８とを組み合わせて電子ビーム近接露光装置を構成する。
【００１３】
そして、上述のカラム側機器の従来の調整方法では、精度の高い調整を実現するために、カラム１０とチャンバ８とを組み合わせた後に、チャンバ側機器であるマスクステージやウエハステージ４４等の調整を行い、しかる後に調整されたマスクステージとウエハステージ４４とを使用して、テストウエハを用いた試験露光を繰り返す等により行っていた。
しかし、この調整方法によると、カラム１０の組立とチャンバ８の組立とを別々に組み立てているのにも関わらず、カラム側機器とチャンバ側機器とで同時並行で調整を行うことができないため、電子ビーム近接露光装置の調整工程において、カラム側機器の調整時間とチャンバ側機器の調整時間とをそれぞれ要し、調整に時間がかかるという問題があった。
【００１４】
また、電子ビーム１５中の電子は、それぞれマイナス電荷を有しているために反発しあい、このために電子ビーム１５は、図２６に示すように飛程中に拡散する性質を有する（クーロン効果）。かかるクーロン効果については、様々な研究者が導出式やシミュレータを開示しているものの、これらの理論値データと実験データの比較が困難であり、電子ビーム装置内のクーロン効果による電子ビームの広がり方を把握することは困難であった。
【００１５】
上述の事情に鑑み、本発明では、チャンバ側機器によらずにカラム側機器の調整を行うことにより、電子ビーム近接露光装置の製造工程を短縮することができる電子ビーム露光装置の調整手段を提供することを目的とする。
また、本発明では、クーロン効果による電子ビームの広がりをイン・サイチュー（ｉｎ−ｓｉｔｕ）に観測可能な電子ビーム露光装置における電子ビーム測定手段を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明では、電子ビームの強度分布を測定する電子ビーム強度分布測定手段と、電子ビーム強度分布測定手段を電子ビームの光軸方向に昇降させる昇降手段と、電子ビーム強度分布測定手段を電子ビームの光軸に垂直な平面内で移動させる平面移動手段を有する電子ビーム露光装置用の電子ビーム測定装置を設けることとする。
【００１７】
この電子ビーム測定装置により、カラム内の任意の鉛直方向位置と水平位置にて電子ビームの強度分布を測定し、その測定結果から電子ビームの平行度および非点収差、ならびに主偏向器および副偏向器の調整を行うことが可能となり、カラムとチャンバとでそれぞれの機器を同時並行で調整を行うことが可能となる。
【００１８】
図１に、本発明の第１形態に係る電子ビーム測定装置の斜視図を示す。電子ビーム測定装置１０１は、電子ビーム強度分布測定手段９０と、昇降手段８０と、平面移動手段７０とを備えている。
昇降手段８０は、支持部材８１、８２、８３が互いに嵌挿されて伸縮するエレベータ構造を有しており、電子ビーム強度分布測定手段９０を鉛直方向である電子ビームの光軸方向に昇降させる。平面移動手段７０は、少なくとも水平面である電子ビームの光軸垂直面内において電子ビーム強度分布測定手段９０を移動可能なＸＹステージである。
【００１９】
図１に示すように、電子ビーム測定装置１０１は、コラム調整用の仮チャンバ９内に設けられ、仮チャンバ９に載置されて内部を高真空状態に減圧されたカラム１０について、電子ビームの平行度および非点収差、ならびに主偏向器および副偏向器の調整を行う。なお、カラム１０の構成は、図２１に示した構成に類似した構成を有するので、同一の機能部分に同一の参照番号を付して表し説明を省略する。また、本発明に係る電子ビーム測定装置１０１は、昇降手段により、前記電子ビームの光軸方向に位置を変えて電子ビームの強度分布を測定し、クーロン効果による前記電子ビームの広がりを測定する電子ビーム拡散状態測定手段を備えることとしてもよい。
【００２０】
また、本発明に係る電子ビーム調整装置は、上述の電子ビーム測定装置を備え、その電子ビーム強度分布測定手段により測定した電子ビームの強度分布に基づき、電子ビームの平行度および非点収差、ならびに調整対象である電子ビーム装置の主偏向器および副偏向器を調整する、電子ビーム焦点調整手段および電子ビーム非点収差調整手段、ならびに電子ビーム偏向量調整手段をそれぞれ備えることとする。
【００２１】
同様に、本発明に係る電子ビーム露光装置は、上述の電子ビーム測定装置を備え、その電子ビーム強度分布測定手段により測定した電子ビームの強度分布に基づき、電子ビームの平行度および非点収差、ならびに主偏向器および副偏向器を調整する、電子ビーム焦点調整手段および電子ビーム非点収差調整手段、電子ビーム偏向量調整手段、ならびにクーロン効果による電子ビームの広がりを測定する電子ビーム拡散状態測定手段とをそれぞれ備えることとする。
【００２２】
さらに、本発明に係る電子ビーム調整方法は、電子ビーム強度分布の測定手段を電子ビームの光軸方向に昇降させる垂直位置決定ステップと、電子ビーム強度分布の測定手段を電子ビームの光軸に垂直な平面内で移動させる水平位置決定ステップと、電子ビームの強度分布を測定する電子ビーム強度分布測定ステップとを備え、さらに測定した電子ビームの強度分布に基づき、電子ビームの平行度および非点収差、ならびに調整対象である電子ビーム装置の主偏向器および副偏向器の調整を行う、電子ビーム焦点調整ステップおよび電子ビーム非点収差調整ステップ、偏向量調整ステップ、ならびにクーロン効果による電子ビームの広がりを測定する電子ビーム拡散状態測定ステップとをそれぞれ備えることとする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、添付する図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図２は、本発明の第１実施例に係る電子ビーム調整装置の基本構成図である。電子ビーム調整装置２０１は、上述の電子ビーム測定装置１０１、カラム１０調整用の仮チャンバ９を備える。電子ビーム調整装置２０１の制御は計算機（コンピュータ）２１１により行われる。本発明に係る電子ビーム調整装置２０１は、電子ビーム近接露光装置のチャンバ上にコラム１０を搭載する前に調整するために使用される。
このように電子ビーム測定装置１０１を電子ビーム近接露光装置内部に設けずに、別途電子ビーム調整装置２０１に設けることにより、コラム１０をビーム近接露光装置へ搭載せずに調整を行うことができ、調整工程の短縮を図ることが可能となる。さらに、電子ビーム近接露光装置毎に電子ビーム測定装置１０１を設ける必要が無くなることにより電子ビーム近接露光装置のコスト上昇を防ぐ。なお、カラム１０の構成は、図２１に示した構成に類似した構成を有するので、同一の機能部分に同一の参照番号を付して表し説明を省略する。
【００２４】
電子ビーム測定装置１０１は、電子ビーム１５の強度分布を測定する電子ビーム強度分布測定手段９０、水平面である電子ビーム１５の光軸垂直平面内で電子ビーム強度分布測定手段９０を移動させることが可能な平面移動手段であるステージ７０と、互いに嵌挿されて伸縮する支持部材８１、８２、８３からなる昇降手段であるエレベータ８０を備える。また、電子ビーム測定装置１０１は、電子ビーム１５のクーロン効果による拡散状態を測定する電子ビーム拡散状態測定手段９６を備える。ここに電子ビーム１５の強度分布の測定データは、電子ビーム調整装置２０１の計算機２１１によって、そのデータバスから電子ビーム拡散状態測定手段９６に供給され、測定された電子ビーム拡散状態に関するデータは前記データバスへ送られる。
【００２５】
電子ビーム調整装置２０１は、強度分布測定手段制御部２４１、ステージ制御部２４２、およびエレベータ制御部２４３を備える。強度分布測定手段制御部２４１は、計算機２１１の命令に基づき電子ビーム強度分布測定手段９０を制御して、測定した電子ビーム１５の強度分布を示す電気信号をディジタル信号に変換して計算機２１１に送信する。
ステージ制御部２４２は、計算機２１１の命令に基づきステージ７０を制御して、電子ビーム強度分布測定手段９０を少なくとも水平面内で移動する。また、エレベータ制御部２４３は、計算機２１１の命令に基づきエレベータ８０を昇降制御して、電子ビーム強度分布測定手段９０を鉛直方向に移動する。
【００２６】
また、電子ビーム調整装置２０１は、電子ビーム強度分布測定手段９０により測定された電子ビーム１５の強度分布から、電子ビーム１５のビーム径を決定する電子ビーム径決定手段２３１、電子ビーム１５の断面形状を決定する電子ビーム断面形状決定手段２３２および電子ビーム１５の光軸中心位置を決定する電子ビーム光軸中心位置決定手段２３３を備える。
電子ビーム１５の強度分布の測定データは、計算機２１１によってそのデータバスから各決定手段２３１〜２３３へ供給され、決定されたビーム径、断面形状および光軸中心位置に関するデータは、各決定手段２３１〜２３３により計算機２１１のデータバスに送られる。
【００２７】
さらに、電子ビーム調整装置２０１は、照射レンズ１８を制御して電子ビーム１５の焦点を調整する電子ビーム焦点調整手段２２２、上述の対となる非点収差補正コイル６１および６２からなる非点収差補正コイル６０を制御して電子ビーム１５の非点収差を調整する電子ビーム非点収差調整手段２２３、ならびに主偏向器２１、２２および副偏向器５１、５２をそれぞれ制御して電子ビーム１５の偏向量を調整する主偏向器調整部２２４および副偏向器調整部２２５からなる電子ビーム偏向量調整手段２２１を備える。これら各調整手段２２２〜２２４は、計算機２１１により制御される。
【００２８】
図３（ａ）に、電子ビーム強度分布測定手段９０とステージ７０の実現例を示す。ステージ７０は、θ方向に回転可能なテーブル７５、テーブル７５に載置されるテーブル７３と、テーブル７３を図示するｘ方向に移動可能なｘ方向駆動部７４、テーブル７３に載置されるテーブル７１と、テーブル７１を図示するｙ方向に移動可能なｘ方向駆動部７２により構成され、これによりテーブル７１をｘｙ軸方向に移動し、このｘｙ軸をθ方向に回転することが可能である。
【００２９】
電子ビーム強度分布測定手段９０は、例えば、電子ビーム検出器９１と電子ビーム強度分布測定手段９０自身の平面移動手段である前記ステージ７０により実現できる。図３（ｂ）および（ｃ）にそれぞれ電子ビーム検出器９１の上面図および断面図を示す。
図示するように電子ビーム検出器９１は、非常に小さい（直径約２０μｍ）電子受入口９２を有するアパチャ板９３を上面に備える。アパチャ板９３の下には、電子受入口９２を通過した電子を検出するファラデーカップのような電子検出器９４を設ける。このような構成によって、電子ビーム検出器９１は電子ビーム受入口９２を通過する電子ビームを電気量に変換して出力することが可能となる。
そして、ステージ７０によって図３（ａ）に示すｘｙ方向に走査しながら電子ビーム１５を走査して電子ビーム１５断面の各位置における電子ビーム強度を測定することにより、図４に示すような電子ビーム強度分布を取得することができる。
【００３０】
以下、カラム１０に係る電子ビーム１５の平行度および非点収差、ならびに主偏向器および副偏向器の調整方法を説明する。
【００３１】
図５および図６を参照して電子ビーム１５の平行度の調整方法を説明する。
まず、計算機１１１は、エレベータ８０を制御して、電子ビーム強度分布測定手段９０を図５（ａ）に示す第１の測定位置に移動する（Ｓ４０１）。そして必要に応じて、ステージ７０を制御して電子ビーム強度分布測定手段９０を電子ビーム１５の直下に移動して、水平位置合わせを行う（Ｓ４０２）。次に電子ビーム強度分布測定手段９０によって第１の測定位置における電子ビーム１５の電子ビーム強度分布を測定する（Ｓ４０３）。
上述の電子ビーム強度分布測定手段９０の場合には、ステージ７０によって電子ビーム検出器９１で図示する矢印のように電子ビーム１５を走査することによって電子ビーム強度分布を測定することができる。
【００３２】
次に、エレベータ８０を制御して、電子ビーム強度分布測定手段９０を図５（ｂ）に示す第２の測定位置に移動する（Ｓ４０４）。そして必要に応じて、ステージ７０を制御して電子ビーム強度分布測定手段９０を電子ビーム１５の直下に移動する（Ｓ４０５）。次に電子ビーム強度分布測定手段９０によって第２の測定位置における電子ビーム１５の電子ビーム強度分布を測定する（Ｓ４０６）。
そして電子ビーム径決定手段２３１により、測定した電子ビーム強度分布に基づき各測定位置における電子ビーム１５のビーム径ｗａ、ｗｂを決定する（Ｓ４０７）。ビーム径は、例えば図５（ｃ）に示すように、測定した電子ビーム強度分布においてしきい値強度Ｅｔｈとなる分布幅や半値幅などにより決定する。
【００３３】
電子ビーム１５が平行ビームでない場合、第１測定位置および第２測定位置において測定したビーム径ｗａ、ｗｂは、図５（ｄ）に示すように異なるので、ｗａ＝ｗｂとなるまで電子ビーム焦点調整装置２２２により照射レンズ１８を制御して焦点を調整し（Ｓ４０８、Ｓ４０９）、計算機２１１は、調整後の設定値を記憶する（Ｓ４１０）。
【００３４】
また、電子ビーム１５のビーム径は以下のように測定してもよい。図７（ａ）に示すように電子ビーム検出器９１を電子ビーム１５を横切って直線的に移動させ、電子ビーム検出器９１の電子受入口９２を通過した電子による電流値を測定する。取得した電流値分布（図７（ｂ）参照）においてしきい値電流Ｉｔｈを定めて、Ｉｔｈより大きい幅を電子ビーム１５のビーム径Ｗａとして測定する。
【００３５】
図５、図８〜図１０を参照しつつ電子ビーム１５の非点収差の調整方法を説明する。
まず、計算機１１１は、エレベータ８０を制御して、電子ビーム強度分布測定手段９０を図５（ａ）に示す第１の測定位置に移動する（Ｓ４２１）。そして必要に応じて、ステージ７０を制御して電子ビーム強度分布測定手段９０を電子ビーム１５の直下に移動する（Ｓ４２２）。次に電子ビーム強度分布測定手段９０によって第１の測定位置における電子ビーム１５の電子ビーム強度分布を測定する（Ｓ４２３）。
【００３６】
そして電子ビーム断面形状決定手段２３２により、測定した電子ビーム強度分布に基づき図８（ａ）、（ｂ）に示すように、電子ビーム１５のＸ１、Ｘ２、Ｙ１およびＹ２方向のビーム径ｗｘ１、ｗｘ２、ｗｙ１およびｗｙ２を決定する（Ｓ４２４）。断面形状は、例えば測定した電子ビーム強度分布においてしきい値強度Ｅｔｈとなる分布幅や半値幅などにより決定する。
電子ビーム１５が非点収差を含む場合、ｗｘ１とｗｘ２、ならびにｗｙ１とｗｙ２とはそれぞれ異なるので、ｗｘ１＝ｗｘ２およびｗｙ１＝ｗｙ２となるまで電子ビーム非点収差調整手段２２３により非点収差コイル６０を制御して非点収差を補正し（Ｓ４２５、Ｓ４２６）、計算機２１１は、補正後の設定値を記憶する（Ｓ４２７）。
【００３７】
非点収差は、１カ所の測定ビーム径に基づいて補正しても、その測定位置における測定ビーム径が補正されるだけで、非点収差自体は残る場合があるので、図１０に示すフローチャートのように少なくとも２カ所の電子ビーム強度分布測定結果に基づき補正することが望ましい。
すなわち、第１の測定位置における電子ビーム強度分布を測定した後（Ｓ４２１〜Ｓ４２３）、エレベータ８０を制御して、電子ビーム強度分布測定手段９０を図５（ｂ）に示す第２の測定位置に移動する（Ｓ４３１）。そして必要に応じて、ステージ７０を制御して電子ビーム強度分布測定手段９０を電子ビーム１５の直下に移動する（Ｓ４３２）。次に電子ビーム強度分布測定手段９０によって第２の測定位置における電子ビーム１５の電子ビーム強度分布を測定する（Ｓ４３３）。
【００３８】
そして図８（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の測定位置にて測定した電子ビーム強度分布に基づき電子ビーム１５のＸ１、Ｘ２、Ｙ１およびＹ２方向のビーム径ｗｘ１、ｗｘ２、ｗｙ１およびｗｙ２を決定し（Ｓ４２４）、また、図８（ｃ）、（ｄ）に示すように第２の測定位置にて測定した電子ビーム強度分布に基づき電子ビーム１５のＸ１、Ｘ２、Ｙ１およびＹ２方向のビーム径ｗｘ１’、ｗｘ２’、ｗｙ１’およびｗｙ２’決定する（Ｓ４３４）。そして、ｗｘ１＝ｗｘ２、ｗｙ１＝ｗｙ２、ｗｘ１’＝ｗｘ２’、ｗｙ１’＝ｗｙ２’となるまで、電子ビーム非点収差調整手段２２３により非点収差コイル６０を制御して非点収差を補正し（Ｓ４３５、Ｓ４３６）、計算機２１１は、補正後の設定値を記憶する（Ｓ４２７）。
なお、第１の測定位置と第２の測定位置は、それぞれマスク設置位置とウエハ設置位置であることが好適である。
【００３９】
図１１および図１２を参照しつつ主偏向器２１、２２の調整方法を説明する。
まず、計算機１１１は、エレベータ８０を制御して、電子ビーム強度分布測定手段９０を図１１（ａ）に示す第１の測定位置に移動する（Ｓ４４１）。そして必要に応じて、ステージ７０を制御して電子ビーム強度分布測定手段９０を電子ビーム１５の直下に移動する（Ｓ４４２）。次に電子ビーム強度分布測定手段９０によって第１の測定位置における電子ビーム１５の電子ビーム強度分布を測定する（Ｓ４４３）。
【００４０】
次に、エレベータ８０を制御して、電子ビーム強度分布測定手段９０を図１１（ｂ）に示す第２の測定位置に移動する（Ｓ４４４）。そして必要に応じて、ステージ７０を制御して電子ビーム強度分布測定手段９０を電子ビーム１５の直下に移動する（Ｓ４４５）。次に電子ビーム強度分布測定手段９０によって第２の測定位置における電子ビーム１５の電子ビーム強度分布を測定する（Ｓ４４６）。
【００４１】
そして電子ビーム光軸中心位置決定手段２３３により、測定した電子ビーム強度分布に基づき各測定位置における電子ビーム１５の光軸中心位置ｐａ、ｐｂを決定する（Ｓ４４７）。光軸中心位置は、測定した電子ビーム強度分布において、ピーク値となる位置や、しきい値強度Ｅｔｈとなる分布幅や半値幅の断面形状の重心位置などにより決定する。
【００４２】
主偏向器２１、２２によって各位置に偏向された電子ビームが、偏向される前の電子ビームとそれぞれ平行でない場合には、図１１（ｃ）に示すように、第１測定位置および第２測定位置において測定した光軸中心位置ｐａ、ｐｂが異なる位置となるので、ｐａ＝ｐｂとなるまで、すなわち各位置に偏向された電子ビーム１５が、偏向される前の電子ビーム１５とそれぞれ平行となるまで、主偏向器調整部２２４により主偏向器２１、２２を調整し（Ｓ４４８、Ｓ４４９）、調整後の設定値を記憶する（Ｓ４５０）。
【００４３】
図１３および図１４を参照しつつ副偏向器５１、５２の調整方法を説明する。
まず、計算機１１１は、エレベータ８０を制御して、図１３に示すように、電子ビーム強度分布測定手段９０をマスク３０の設置位置に移動する（Ｓ４６１）。そして必要に応じて、ステージ７０を制御して電子ビーム強度分布測定手段９０を電子ビーム１５の直下に移動する（Ｓ４６２）。次に副偏向器５１、５２による偏向制御を行う前後の電子ビーム１５の電子ビーム強度分布を電子ビーム強度分布測定手段９０によって測定する（Ｓ４６３）。
【００４４】
そして電子ビーム光軸中心位置決定手段２３３により、測定した電子ビーム強度分布に基づき偏向制御を行う前後の電子ビーム１５の光軸中心位置ｐ１、ｐ２を決定する（Ｓ４６４）。副偏向器５１、５２が、マスク３０面への照射位置を保たないで電子ビーム１５を偏向している場合には、光軸中心位置ｐ１、ｐ２は異なる位置となるので、ｐ１＝ｐ２となるまで、すなわち副偏向器５１、５２によって傾斜させた電子ビーム１５の、マスク３０の設置位置上の照射位置と、傾斜させない電子ビーム１５の、マスク３０の設置位置上の照射位置とが等しくなるまで副偏向器調整部２２５により副偏向器５１、５２を調整し（Ｓ４６５、Ｓ４６６）、調整後の設定値を記憶する（Ｓ４６７）。
【００４５】
副偏向器５１、５２の調整は、図１５および図１６を参照して以下に説明する方法によって行ってもよい。
まず、計算機１１１は、エレベータ８０を制御して、電子ビーム強度分布測定手段９０を図１５（ａ）に示す第１の測定位置に移動する（Ｓ４７１）。そして必要に応じて、ステージ７０を制御して電子ビーム強度分布測定手段９０を電子ビーム１５の直下に移動する（Ｓ４７２）。次に電子ビーム強度分布測定手段９０によって第１の測定位置における電子ビーム１５の電子ビーム強度分布を測定する（Ｓ４７３）。
【００４６】
次に、エレベータ８０を制御して、電子ビーム強度分布測定手段９０を図１５（ｂ）に示す第２の測定位置に移動する（Ｓ４７４）。そして必要に応じて、ステージ７０を制御して電子ビーム強度分布測定手段９０を電子ビーム１５の直下に移動する（Ｓ４７５）。次に電子ビーム強度分布測定手段９０によって第２の測定位置における電子ビーム１５の電子ビーム強度分布を測定する（Ｓ４７６）。
そして電子ビーム光軸中心位置決定手段２３３により、測定した電子ビーム強度分布に基づき各測定位置における電子ビーム１５の光軸中心位置ｐａ、ｐｂを決定する（Ｓ４７７）。
【００４７】
前記光軸中心位置の変位量Δｐ（＝ｐｂ−ｐａ）と、エレベータ８０の昇降量Δｈとから、マスク設置位置上における電子ビーム１５の照射位置および傾斜角を決定する（Ｓ４７８）。そして、所望の照射位置および傾斜角となるように、電子ビームが副偏向器５１と５２の偏向量をそれぞれ調整し（Ｓ４７９、Ｓ４８０）、調整後の設定値を記憶する（Ｓ４８１）。
【００４８】
電子ビーム測定装置１０１は、以下の方法により図１７（ａ）に示すカラム１０内の各位置ａ〜ｆにおける電子ビーム１５のエネルギー分布を測定することにより、電子ビーム１５のクーロン効果による広がり状態を測定することが可能である。
まず、エレベータ８０を制御して電子ビーム強度分布測定手段９０を第１の測定位置（ａ）に移動する（Ｓ４９１）。そして、その位置（ａ）で電子ビーム強度分布を測定し（Ｓ４９２）、以下必要な測定位置による測定が終了するまで（Ｓ４９３）、エレベータ８０により電子ビーム強度分布測定手段９０を次の測定位置（ｂ〜ｆ）に移動する（Ｓ４９４）。
【００４９】
電子ビーム測定装置１０１の昇降手段８０と平面移動手段７０の組合せは、図１および図２に示す形態のほか様々な形態が考えられる。その形態の例を図１８に示す。
図１８（ａ）の例では、昇降手段７０は電子ビーム強度分布測定手段９０を載置して電子ビーム１５の光軸方向に昇降するエレベータ８６であり、平面移動手段７０はエレベータ８６を載置して電子ビーム１５の光軸に垂直な平面内で移動するステージ７６である。
【００５０】
図１８（ｂ）の例では、平面移動手段７０は、電子ビーム１５の光軸に垂直な平面内で移動するステージ７６とステージ７７とを備え、ステージ７６は電子ビーム強度分布測定手段９０を載置し、昇降手段７０はステージ７６を載置して電子ビーム１５の光軸方向に昇降するエレベータ８６であり、ステージ７７はエレベータ８６を載置する。
【００５１】
図１８（ｃ）の例では、昇降手段８０は、電子ビーム１５の光軸方向に昇降するエレベータ８６およびエレベータ８７とを備え、エレベータ８６は電子ビーム強度分布測定手段９０を載置し、平面移動手段７０はエレベータ８６を載置して電子ビーム１５の光軸に垂直な平面内で移動するステージ７６であり、エレベータ８７はステージ７６を載置する。
【００５２】
図１８（ｄ）の例では、平面移動手段７０は、電子ビーム１５の光軸に垂直な平面内で移動するステージ７６とステージ７７とを備え、昇降手段８０は、電子ビーム１５の光軸方向に昇降するエレベータ８６とエレベータ８７とを備え、エレベータ８６は、電子ビーム強度分布測定手段９０を載置し、ステージ７６はエレベータ８６を載置し、エレベータ８７はステージ７６を載置し、ステージ７７はエレベータ８７を載置する。
【００５３】
図１８（ｅ）の例では、平面移動手段７０は、電子ビーム１５の光軸に垂直な平面内で移動するステージ７６とステージ７７とを備え、昇降手段８０は、電子ビーム１５の光軸方向に昇降するエレベータ８６とエレベータ８７とを備え、ステージ７６は電子ビーム強度分布測定手段９０を載置し、エレベータ８６はステージ７６を載置し、ステージ７７はエレベータ８６を載置し、エレベータ８７はステージ７７を載置する。
【００５４】
図１８（ｆ）の例では、平面移動手段７０は、電子ビーム１５の光軸に垂直な平面内で移動するステージ７６とステージ７７とステージ７８とを備え、昇降手段８０は、電子ビーム１５の光軸方向に昇降するエレベータ８６とエレベータ８７とを備え、ステージ７６は電子ビーム強度分布測定手段９０を載置し、エレベータ８６はステージ７６を載置し、ステージ７７はエレベータ８６を載置し、エレベータ８７はステージ７７を載置し、ステージ７８はエレベータ８７を載置する。
これら電子ビーム測定装置１０１の各形態は、調整対象であるカラム１０の内部機器のレイアウトや、その内部の空き空間に基づく平面移動手段７０と昇降手段８０の動き自由度に応じて適宜使い分けられる。
【００５５】
図１９は、本発明の第２実施例に係る電子ビーム近接露光装置の基本構成図である。電子ビーム露光装置３０１は、図２１に示す従来の電子ビーム近接露光装置に加え、上述した本発明に係る電子ビーム調整装置を備える。本発明に係る電子ビーム近接露光装置２０１は、コラム１０が電子ビーム近接露光装置上に搭載された後に調整するために使用される。
このように電子ビーム測定装置１０１を電子ビーム近接露光装置毎に設けることにより、電子ビーム近接露光装置のコスト上昇を招く反面、上述の電子ビーム調整装置２０１のように、コラム１０調整後の電子ビーム近接露光装置のチャンバへの取り付けの際に発生する取り付け誤差を考慮する必要がなくなり、また電子ビーム近接露光装置の稼働開始後に、適宜電子ビームの調整を行うことが可能となる。なお、カラム１０およびチャンバ８の構成は、図２１に示した構成に類似した構成を有するので、同一の機能部分に同一の参照番号を付して表すこととし、同一構成要素の説明は省略する。また、電子ビーム調整装置の構成は図２に示した構成に類似した構成を有するので、同一の機能部分に同一の参照番号を付して表すこととし各部の説明は省略する。
【００５６】
電子ビーム近接露光装置３０１は、上述の電子ビーム測定装置１０１をウエハステージ４４上に備える。この場合ウエハステージ４４を平面移動手段７０として使用してよい。そしてカラム１０内の各機器の調整を行う際には、マスクをマスクステージ等のマスク把持手段３５から外して、チャンバ８からカラム１０へ電子ビーム測定装置１０１を挿入する。
本構成により電子ビーム近接露光装置３０１は、適切な時期にカラム１０内各機器の調整を行うことができる。また従来、調整の際に行っていたテストウエハを用いる試験露光の必要が無くなるために、調整時間の短縮とオートメーション化を図ることができる。さらに、電子ビーム近接露光装置３０１は、電子ビーム拡散状態測定手段９６を備える電子ビーム測定装置１０１により、イン・サイチュー（ｉｎ−ｓｉｔｕ）に電子ビーム１５のクーロン効果による広がりを観測することができる。なお、電子ビーム測定装置１０１の設置場所はウエハステージ４４上に限らず、その他の適切な場所に設けることとしてもよい。例えば、図２０に示すようにカラム１０設置箇所直下の、チャンバ８内部の床部に、縦坑を設けて電子ビーム強度分布測定手段９０を昇降させるスペースを作り、その内部に電子ビーム強度分布測定手段９０を収納し、平面移動手段（ステージ）７０および昇降手段（エレベータ）８０によって移動させ、電子ビーム１５の強度分布を測定することとしてもよい。このような構造により、主偏向器２１，２２または副偏向器５１、５２と、電子ビーム強度分布測定手段９０までの距離を長くとることが可能となり、測定精度を向上する。このような構造は、上述の電子ビーム調整装置２０１に採用することも可能である。
【００５７】
【発明の効果】
本発明により、電子ビーム近接露光装置の製造工程において、カラムとチャンバとでそれぞれの機器を同時並行で調整を行うことが可能となることにより、機器の調整行程を大幅に短縮することができる。また、本発明により、電子ビーム露光装置において、クーロン効果による電子ビームの広がりをイン・サイチュー（ｉｎ−ｓｉｔｕ）に観測することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子ビーム測定装置の斜視図である。
【図２】本発明に係る電子ビーム調整装置の基本構成図である。
【図３】（ａ）は、電子ビーム強度分布測定手段とステージの斜視図であり、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ電子ビーム検出器の上面図および断面図である。
【図４】電子ビーム強度分布測定手段により測定される電子ビーム強度分布図である。
【図５】本発明による電子ビーム平行度の調整方法を説明する図である。
【図６】本発明による電子ビーム調整方法のフローチャート（その１）である。
【図７】電子ビームのビーム径の測定方法を説明する図である。
【図８】本発明による電子ビームの非点収差の調整方法を説明する図である。
【図９】本発明による電子ビーム調整方法のフローチャート（その２）である。
【図１０】本発明による電子ビーム調整方法のフローチャート（その３）である。
【図１１】本発明による電子ビーム露光装置の主偏向器調整方法を説明する図である。
【図１２】本発明による電子ビーム調整方法のフローチャート（その４）である。
【図１３】本発明による電子ビーム露光装置の副偏向器調整方法を説明する図（その１）である。
【図１４】本発明による電子ビーム調整方法のフローチャート（その５）である。
【図１５】本発明による電子ビーム露光装置の副偏向器調整方法を説明する図（その２）である。
【図１６】本発明による電子ビーム調整方法のフローチャート（その６）である。
【図１７】本発明による電子ビームの拡散状態の測定方法を説明する図である。
【図１８】本発明に係る電子ビーム測定装置の様々な形態例である。
【図１９】本発明に係る電子ビーム近接露光装置の基本構成図である。
【図２０】本発明に係る電子ビーム近接露光装置における電子ビーム強度測定手段の他の設置例を示す図である。
【図２１】従来の電子ビーム近接露光装置の基本構成図である。
【図２２】従来の電子ビーム近接露光装置の露光方法を説明する図である。
【図２３】電子ビームの平行度の調整を説明する図である。
【図２４】電子ビームの非点収差の調整を説明する図である。
【図２５】主偏向器、副偏向器の調整を説明する図である。
【図２６】クーロン効果による電子ビームの広がりを説明する図である。
【符号の説明】
８…試料室（チャンバ）
１０…電子光学鏡筒（カラム）
１４…電子ビーム源
１５…電子ビーム
１６…アパチャ
１８…照射レンズ
２１、２２…主偏向器
３０…マスク
３５…マスク把持手段（マスクステージ）
４０…試料（半導体ウエハ）
４４…ウエハステージ
５１、５２…副偏向器
６０、６１、６２…非点収差補正コイル
７０…平面移動手段（ステージ）
８０…昇降手段（エレベータ）
９０…電子ビーム強度分布測定手段
９１…電子ビーム検出器
９６…電子ビーム拡散状態測定手段
１０１…電子ビーム測定装置
２０１…電子ビーム調整装置
２２１…電子ビーム偏向量調整手段
２２２…電子ビーム焦点調整手段
２２３…電子ビーム非点収差調整手段
２２４…主偏向器調整部
２２５…副偏向器調整部
２３１…電子ビーム径決定手段
２３２…電子ビーム断面形状決定手段
２３３…電子ビーム光軸中心位置決定手段
３０１…電子ビーム近接露光装置
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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