(57)【要約】【課題】  電子線源から発生させた電子ビームを、偏向手段により露光パターンに応じたマスクパターンを有するマスク上で走査するように照射させて、マスクを通過した電子ビームで露光パターンを露光する電子線露光装置であって、この偏向手段の偏向歪み補正を高精度に行い、かつ補正に要する作業を短時間で行うことが可能な電子線露光装置を提供する。【解決手段】  電子線露光装置１を、電子ビーム１５を照射されることにより２次電子を生じる位置検出マーク４６を偏向手段２１、２２の偏向領域内の既知の位置に位置付ける支持手段４３、４４と、この位置検出マーク４６から生じた２次電子を検出したときの偏向指令量を取得する偏向指令量取得部７２と、既知の位置検出マーク位置に電子ビーム１５を偏向するために該位置に対応して予め定められる偏向指令量を取得した偏向指令量に補正する補正部７４とを備えて構成する。【選択図】      図５
2005317810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを発生する電子線源と、露光パターンに応じたマスクパターンを有するマスクと、前記マスク上の各位置に対応してそれぞれ予め定められた各偏向指令量の入力に従い前記電子ビームを該各位置に偏向する偏向手段と、を備え、前記電子ビームを前記マスク上に照射させて前記マスクを通過した前記電子ビームで、試料表面に前記露光パターンを露光する電子線露光装置であって、さらに
前記電子ビームを照射されることにより２次電子を生じる位置検出マークを、前記偏向手段による前記電子ビームの偏向領域内の既知の位置に位置付けて支持する位置検出マーク支持手段と、
前記位置検出マークに前記電子ビームが照射されたときに生じる２次電子を検出する電子検出器と、
前記２次電子の検出時に前記偏向手段に入力された偏向指令量を取得する偏向指令量取得手段と、
前記位置検出マークの位置に対応して予め定められた偏向指令量を、取得された前記偏向指令量に補正する補正手段と、
を備える電子線露光装置。
【請求項２】
前記位置検出マークは複数個設けられ、
前記偏向手段は、各前記位置検出マーク上に前記電子ビームを走査させ、
前記偏向指令量取得手段は、各前記位置検出マークから生じた前記２次電子の検出時の各前記偏向指令量をそれぞれ取得し、
前記補正手段は、前記各位置検出マークの位置に対応してそれぞれ予め定められた各偏向指令量を、取得された前記各偏向指令量にそれぞれ補正する請求項１に記載の電子線露光装置。
【請求項３】
前記位置検出マークの少なくとも一部の縁部は、所定方向に直線形状をなし、
前記偏向手段は、前記位置検出マークの前記縁部上に前記所定方向の垂直方向に前記電子ビームを走査させ、
前記偏向指令量取得手段は、前記電子ビームの走査位置の変化に伴う前記２次電子の検出値の変化に基づき、前記所定方向の垂直方向について前記縁部の位置に対応する前記偏向指令量を取得する請求項１又は２に記載の電子線露光装置。
【請求項４】
前記位置検出マークは、半導体ウエハの表面に形成される重金属又は段差であり、
前記位置検出マーク支持手段は、半導体ウエハ支持手段である請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子線露光装置。
【請求項５】
前記位置検出マークは、マスクの表面に形成される重金属又は段差であり、
前記位置検出マーク支持手段は、マスク支持手段である請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子線露光装置。
【請求項６】
電子線源により生じる電子ビームを、露光パターンに応じたマスクパターンを有するマスク上の各位置に、該各位置に対応してそれぞれ予め定められた各偏向指令量の入力に従い前記電子ビームを該各位置に偏向する偏向手段によって偏向して照射させて、前記マスクを通過した前記電子ビームで、試料表面に前記露光パターンを露光する電子線露光における、前記偏向手段による電子ビームの偏向位置の歪み測定方法であって、
前記電子ビームを照射されることにより２次電子を生じる位置検出マークを、前記偏向手段による前記電子ビームの偏向領域内の既知の位置に位置付けて支持する位置検出マーク支持ステップと、
前記偏向手段に偏向指令量を変化させて入力し、前記電子ビームを前記位置検出マーク上に走査させる電子ビーム走査ステップと、
前記位置検出マークに前記電子ビームが照射されたときに生じる２次電子を検出する電子検出ステップと、
前記２次電子の検出時に前記偏向手段に入力された偏向指令量を取得する偏向指令量取得ステップと、
前記位置検出マークの位置に対応して定められた偏向指令量と、前記偏向指令量取得ステップで取得された前記偏向指令量との差を求める比較ステップと、
を有する電子ビームの偏向位置の歪み測定方法。
【請求項７】
前記電子ビーム走査ステップは、前記電子ビームを、複数個設けられた各前記位置検出マーク上に走査させ、
前記偏向指令量取得ステップは、各前記位置検出マークから生じた前記２次電子の検出時の各前記偏向指令量をそれぞれ取得し、
前記比較ステップは、前記各位置検出マークの位置に対応してそれぞれ予め定められた各偏向指令量と、前記偏向指令量取得ステップでそれぞれ取得された各前記偏向指令量と、のそれぞれの差を求める請求項６に記載の電子ビームの偏向位置の歪み測定方法。
【請求項８】
前記位置検出マークの少なくとも一部の縁部は、所定方向に直線形状をなし、
前記偏向指令量取得ステップは、前記偏向手段が前記位置検出マークの前記縁部上に前記所定方向の垂直方向に前記電子ビームを走査させるとき、これに伴う前記２次電子の検出値の変化に基づき、前記所定方向の垂直方向について前記縁部の位置に対応する前記偏向指令量を取得する請求項６又は７に記載の電子ビームの偏向位置の歪み測定方法。
【請求項９】
前記位置検出マークは、半導体ウエハの表面に形成される重金属又は段差であり、
前記位置検出マーク支持ステップは、前記位置検出マークが形成された半導体ウエハを支持する請求項６〜８のいずれか一項に記載の電子ビームの偏向位置の歪み測定方法。
【請求項１０】
前記位置検出マークは、マスクの表面に形成される重金属又は段差であり、
前記位置検出マーク支持ステップは、前記位置検出マークが形成されたマスクを支持する請求項６〜８のいずれか一項に記載の電子ビームの偏向位置の歪み測定方法。
【請求項１１】
請求項６〜８のいずれか一項に記載の電子ビームの偏向位置の歪み測定方法において、前記位置検出マークとして使用される重金属部分又は段差部分が表面に形成される半導体ウエハ。
【請求項１２】
請求項６〜８のいずれか一項に記載の電子ビームの偏向位置の歪み測定方法において、前記位置検出マークとして使用される重金属部分又は段差部分が表面に形成される露光マスク。
【請求項１３】
電子線源により生じる電子ビームを、露光パターンに応じたマスクパターンを有するマスク上の各位置に、該各位置に対応してそれぞれ予め定められた各偏向指令量の入力に従い前記電子ビームを該各位置に偏向する偏向手段によって偏向して照射させて、前記マスクを通過した前記電子ビームで、試料表面に前記露光パターンを露光する電子線露光における、前記偏向手段による電子ビームの偏向位置補正方法であって、
前記電子ビームを照射されることにより２次電子を生じる位置検出マークを、前記偏向手段による前記電子ビームの偏向領域内の既知の位置に位置付けて支持する位置検出マーク支持ステップと、
前記偏向手段に偏向指令量を変化させて入力し、前記電子ビームを前記位置検出マーク上に走査させる電子ビーム走査ステップと、
前記位置検出マークに前記電子ビームが照射されたときに生じる２次電子を検出する電子検出ステップと、
前記２次電子の検出時に前記偏向手段に入力された偏向指令量を取得する偏向指令量取得ステップと、
前記位置検出マークの位置に対応して予め定められた偏向指令量を、取得された前記偏向指令量に補正する補正ステップと、
を有する電子ビームの偏向位置補正方法。
【請求項１４】
前記電子ビーム走査ステップは、前記電子ビームを、複数個設けられた各前記位置検出マーク上に走査させ、
前記偏向指令量取得ステップは、前記各位置検出マークから生じた２次電子検出時の各前記偏向指令量をそれぞれ取得し、
前記補正ステップは、前記各位置検出マークの位置に対応してそれぞれ予め定められた各偏向指令量を、取得された前記各偏向指令量にそれぞれ補正する請求項１３に記載の電子ビームの偏向位置補正方法。
【請求項１５】
前記位置検出マークの少なくとも一部の縁部は、所定方向に直線形状をなし、
前記偏向指令量取得ステップは、前記偏向手段が前記位置検出マークの前記縁部上に前記所定方向の垂直方向に前記電子ビームを走査させるとき、これに伴う前記２次電子の検出値の変化に基づき、前記所定方向の垂直方向について前記縁部の位置に対応する前記偏向指令量を取得する請求項１３又は１４に記載の電子ビームの偏向位置補正方法。
【請求項１６】
前記位置検出マークは、半導体ウエハの表面に形成される重金属又は段差であり、
前記位置検出マーク支持ステップは、前記位置検出マークが形成された半導体ウエハを支持する請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の電子ビームの偏向位置補正方法。
【請求項１７】
前記位置検出マークは、マスクの表面に形成される重金属又は段差であり、
前記位置検出マーク支持ステップは、前記位置検出マークが形成されたマスクを支持する請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の電子ビームの偏向位置補正方法。
【請求項１８】
請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の電子ビームの偏向位置補正方法において、前記位置検出マークとして使用される重金属部分又は段差部分が表面に形成される半導体ウエハ。
【請求項１９】
請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の電子ビームの偏向位置補正方法において、前記位置検出マークとして使用される重金属部分又は段差部分が表面に形成される露光マスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路などの製造工程で使用され、電子線源により発生させた電子ビームを偏向し、露光パターンに対応するマスクパターンを有するマスク上で走査させて露光パターンを露光する電子線露光装置、その電子ビームの偏向位置の歪み測定方法、その電子ビームの偏向位置補正方法、およびこれら方法に使用される半導体ウエハに関する。
【背景技術】
【０００２】
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線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１は、特許文献１に開示された電子線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、電子線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を発生する電子線源１４と整形アパチャ１８と電子ビーム１５を平行ビームにする照射レンズ１６とを有する電子銃１２、対となる主偏向器２１、２２と、対となる副偏向器５１、５２とを含み、電子ビーム１５を光軸１９に平行に走査する走査手段１３、露光するパターンに対応する開口を有するマスク３０、および静電チャック４３とＸＹステージ４４とから構成される。試料（半導体ウエハ）４０は、表面にレジスト層４２が形成され、静電チャック４３上に保持されている。
【０００５】
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３０に垂直に電子ビーム１５を照射すると、マスク３０の開口を通過した電子ビーム１５が試料４０の表面のレジスト層４２に照射される。
【０００６】
走査手段１３の主偏向器２１、２２が、電子ビーム１５を所定の偏向領域内の各偏向位置へと偏向させる偏向量を指令するための各偏向指令量は、各偏向位置に対応してそれぞれ予め定められている。
そして、主偏向器２１、２２は、この偏向指令量を図示しない信号線を介して外部制御装置から受信して、受信した偏向指令量に応じた電場及び／又は磁場を発生させて電子ビーム１５を偏向することが可能である。電子ビーム１５は、主偏向器２１、２２が発生させた電場及び／又は磁場により、前記偏向指令量に対応して定められた偏向位置へと偏向される。
【０００７】
これにより、主偏向器２１、２２は、図２に示すように、電子ビーム１５がマスク３０上の露光パターンが設けられるメンブレン部分の全面を走査するように、電子ビームを偏向制御する。これによりマスク３０のマスクパターンが試料４０上のレジスト層４２に等倍転写される。
【０００８】
ＸＹステージ４４は、静電チャック４３に吸着された試料４０を水平の直交２軸方向に移動させるもので、マスクパターンの等倍転写が終了するたびに試料４０を所定量移動させ、これにより１枚の試料４０に複数のマスクパターンを転写できるようにしている。
【０００９】
走査手段１３中の副偏向器５１、５２は、マスク歪みを補正するように電子ビーム１５のマスクパターンへの入射角度を制御（傾き制御）する。いま図３に示すように電子ビーム１５の露光用マスク３０への入射角度をα、露光用マスク３０とウエハ４０とのギャップをＧとすると、入射角度αによるマスクパターンの転写位置のずれ量δは、
δ＝Ｇ・ｔａｎα
で表される。図３上ではマスクパターンが正規の位置からずれ量δだけずれた位置に転写される。
【００１０】
したがって、露光用のマスク３０に、例えば図４（Ａ）に示されるようなマスク歪みがある場合には、電子ビーム走査位置におけるマスク歪みに応じて、電子ビームの傾き制御を行うことにより、図４（Ｂ）に示されるようにマスク歪みのない状態でのマスクパターンを転写することが可能となる。
【００１１】
【特許文献１】米国特許第5,831,272号明細書（全体）
【特許文献２】日本特許第2951947号公報（全体）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述の電子線露光装置によって露光が行われ、その後に現像処理が施されたレジスト層４２上に形成されるパターン線幅は、電子ビーム１５の露光量すなわち電子ビーム１５の電流量と露光時間との積により変化する。
したがって、形成されたパターン線幅のムラを防止して解像性劣化を防止するためには、電子ビーム１５の電流値を維持する一方で、電子ビーム１５のマスク上における走査速度を所定の精度で制御及び維持する必要がある。このため、上記走査手段１３（特に主偏向器２１、２２）は、高い精度で電子ビーム１５のマスク上の偏向位置を制御しなければならない。
【００１３】
しかし、実際には上記走査手段１３、特に主偏向器２１、２２、をカラム１０に取り付ける際の機械的な取り付け誤差や各偏向器を構成する電極の特性差等の影響により、主偏向器２１、２２が発生させる電場及び／又は磁場には歪み（偏向歪み）が生じている。この偏向歪みに起因して、所望の偏向位置に対応して予め定められた偏向指令量を入力された主偏向器２１、２２により偏向された電子ビームの実際の偏向位置と、前記所望の偏向位置とが一致しない現象が生じていた。このような、所望の偏向位置と実際の偏向位置とのズレは、電子ビーム１５のマスク上における走査速度の変動を招来し、試料４０への電子ビーム１５の露光量ムラ及び解像性劣化を引き起こしていた。
【００１４】
このような主偏向器２１、２２の偏向歪みを補正するために、従来では、主偏向器２１、２２の偏向領域内各位置に対応して定められた各偏向指令量で電子ビーム１５を偏向し、偏向された電子ビーム１５を、高精度に位置制御可能なテーブル機構上などに載置された電子検出器を照射位置まで移動して検出することにより、電子ビーム１５の実際の各偏向位置を検出して、前記各偏向指令量に対応して定められた各偏向位置と実際に検出された各偏向位置とを比較して、偏向歪み量を測定する偏向歪み測定が従来行われていた。
【００１５】
しかし、かかる方法によると測定位置ごとに電子検出器を移動させるため、補正の精度向上のために測定点数を増加させると、測定作業が増加し露光装置としての稼働時間の低下を招来させる。
【００１６】
上記問題点を鑑みて、本発明は、電子線源から発生させた電子ビームを、偏向手段により露光パターンに応じたマスクパターンを有するマスク上で走査するように照射させて、マスクを通過した電子ビームで露光パターンを露光する電子線露光装置であって、この偏向手段の偏向歪み補正を高精度に行い、かつ補正に要する作業を短時間で行うことが可能な電子線露光装置を提供することを目的とする。
【００１７】
また、本発明は、電子線源から発生させた電子ビームを、偏向手段により露光パターンに応じたマスクパターンを有するマスク上で走査するように照射させて、マスクを通過した電子ビームで露光パターンを露光する電子線露光において、この偏向手段の偏向歪みの測定を高精度に行い、かつ測定に要する作業を短時間で行うことが可能な電子ビームの偏向位置の歪み測定方法を提供することを目的とする。
【００１８】
さらにまた、本発明は、電子線源から発生させた電子ビームを、偏向手段により露光パターンに応じたマスクパターンを有するマスク上で走査するように照射させて、マスクを通過した電子ビームで露光パターンを露光する電子線露光において、この偏向手段の偏向歪み補正を高精度に行い、かつ補正に要する作業を短時間で行うことが可能な電子ビームの偏向位置補正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】
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明では、電子ビームを照射されることにより２次電子を生じる位置検出マークを偏向手段の偏向領域内の既知の位置に位置付け、この位置検出マークから生じた２次電子を検出したときの偏向指令量を取得し、既知の位置検出マーク位置に電子ビームを偏向するために該位置に対応して予め定められる偏向指令量と、前記取得した偏向指令量とを比較して、偏向歪みを取得する。
【００２０】
すなわち、本発明の第１形態に係る電子線露光装置は、電子ビームを発生する電子線源と、露光パターンに応じたマスクパターンを有するマスクと、マスク上の各位置に対応してそれぞれ予め定められた各偏向指令量の入力に従い電子ビームを該各位置に偏向する偏向手段と、を備え、電子ビームをマスク上に照射させてマスクを通過した電子ビームで、試料表面に露光パターンを露光する電子線露光装置であって、さらに電子ビームを照射されることにより２次電子を生じる位置検出マークを、偏向手段による電子ビームの偏向領域内の既知の位置に位置付けて支持する位置検出マーク支持手段と、位置検出マークに電子ビームが照射されたときに生じる２次電子を検出する電子検出器と、２次電子の検出時に偏向手段に入力された偏向指令量を取得する偏向指令量取得手段と、位置検出マークの位置に対応して予め定められた偏向指令量を、取得された偏向指令量に補正する補正手段と、を備える。
【００２１】
また、本発明の第２形態に係る電子ビームの偏向位置の歪み測定方法は、電子線源により生じる電子ビームを、露光パターンに応じたマスクパターンを有するマスク上の各位置に、該各位置に対応してそれぞれ予め定められた各偏向指令量の入力に従い電子ビームを該各位置に偏向する偏向手段によって偏向して照射させて、マスクを通過した電子ビームで、試料表面に露光パターンを露光する電子線露光における、偏向手段による電子ビームの偏向位置の歪み測定方法であって、電子ビームを照射されることにより２次電子を生じる位置検出マークを、偏向手段による電子ビームの偏向領域内の既知の位置に位置付けて支持する位置検出マーク支持ステップと、偏向手段に偏向指令量を変化させて入力し、電子ビームを位置検出マーク上に走査させる電子ビーム走査ステップと、位置検出マークに前記電子ビームが照射されたときに生じる２次電子を検出する電子検出ステップと、２次電子の検出時に偏向手段に入力された偏向指令量を取得する偏向指令量取得ステップと、位置検出マークの位置に対応して定められた偏向指令量と、偏向指令量取得ステップで取得された偏向指令量との差を求める比較ステップと、を有する。
【００２２】
またさらに、本発明の第３形態に係る電子ビームの偏向位置補正方法は、電子線源により生じる電子ビームを、露光パターンに応じたマスクパターンを有するマスク上の各位置に、該各位置に対応してそれぞれ予め定められた各偏向指令量の入力に従い前記電子ビームを該各位置に偏向する偏向手段によって偏向して照射させて、マスクを通過した電子ビームで、試料表面に露光パターンを露光する電子線露光における、偏向手段による電子ビームの偏向位置補正方法であって、電子ビームを照射されることにより２次電子を生じる位置検出マークを、偏向手段による電子ビームの偏向領域内の既知の位置に位置付けて支持する位置検出マーク支持ステップと、偏向手段に偏向指令量を変化させて入力し、電子ビームを位置検出マーク上に走査させる電子ビーム走査ステップと、位置検出マークに前記電子ビームが照射されたときに生じる２次電子を検出する電子検出ステップと、２次電子の検出時に偏向手段に入力された偏向指令量を取得する偏向指令量取得ステップと、位置検出マークの位置に対応して予め定められた偏向指令量を、取得された偏向指令量に補正する補正ステップと、を有する。
【００２３】
位置検出マークは複数個設けられることとしてよく、このとき電子ビームは前記偏向手段によって各前記位置検出マーク上に走査され、前記偏向指令量取得手段によって、各前記位置検出マークから生じた２次電子の検出時の各偏向指令量がそれぞれ取得されることとしてよい。
そして、各位置検出マークの位置に対応してそれぞれ予め定められた各偏向指令量を、前記補正手段によって、それぞれ前記取得された各偏向指令量に補正してよく、または、前記比較手段によって、各位置検出マークの位置に対応してそれぞれ予め定められた各偏向指令量と取得された各偏向指令量とのそれぞれの差を求めて偏向歪み量を測定することとしてよい。
【００２４】
前記の位置検出マークの少なくとも一部の縁部は、所定方向に直線形状をなすことが好適である。このとき前記偏向手段は、位置検出マークの前記縁部上に所定方向の垂直方向に電子ビームを走査し、前記偏向指令量取得手段は、電子ビームの走査位置の変化に伴う２次電子の検出値の変化に基づき、所定方向の垂直方向について縁部の位置に対応する偏向指令量を取得することが好適である。
【００２５】
位置検出マークは、半導体ウエハの表面またはマスクの表面に形成される重金属又は段差として実現することとしてよく、前記位置検出マーク支持手段を半導体ウエハ支持手段として、半導体ウエハ支持手段によって、その表面に位置検出マークが形成された半導体ウエハを支持することとしてよく、前記位置検出マーク支持手段をマスク支持手段として、マスク支持手段によって、その表面に位置検出マークが形成されたマスクを支持することとしてよい。
【００２６】
本発明の第４形態に係る半導体ウエハは、重金属部分又は段差部分である位置検出マークが表面に形成され、上述の本発明の第２形態に係る電子ビームの偏向位置の歪み測定方法及び本発明の第３形態に係る電子ビームの偏向位置補正方法に使用される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、電子ビーム露光装置の偏向手段の偏向歪みを補正または測定するために、この偏向手段による所望の偏向位置と実際の偏向位置とのずれを求めるのに際し、位置が既知の位置検出マークに電子ビームを偏向するだけでよいので、非常に短時間で偏向歪みの補正または測定を行うことが可能となる。
【００２８】
このように、偏向歪みの補正または測定に要する時間を非常に短くすることができるため、偏向位置の測定点を増やすことが容易となり、従来に比してより高精度な偏向歪みの補正または測定を行うことが可能となる。これにより電子線露光装置の電子線の照射量（露光量）の均一性を向上することが可能となり、試料に露光されたパターンの解像性を向上することが可能となる。
また、すでに前工程で下層パターンが形成された試料に露光パターンを重ねて露光する場合には、偏向歪み補正の精度の向上により、試料上にパターンを露光する位置の精度が向上され、下層パターンとの重ね合わせ精度が向上する。
【００２９】
なお、前記偏向歪みは、マスク面上のＸ方向にもＹ方向にも生じる。したがって、位置検出マークの少なくとも一部の縁部を所定方向（例えばＹ方向）に直線形状とし、偏向手段が、位置検出マークのこの縁部上に所定方向の垂直方向（この例ではＸ方向）に電子ビームを走査することにより、たとえ偏向歪みにより電子ビーム偏向位置が所定方向（この例ではＹ方向）に変動しても、この縁部の位置と電子ビームの偏向位置との所定方向の垂直方向（この例ではＸ方向）についての相対位置関係を一定に保つことが可能となる。
これにより、偏向歪みにより電子ビーム偏向位置が所定方向（この例ではＹ方向）に変動しても、この縁部の所定方向の垂直方向位置（この例ではＸ方向位置）に対応する前記偏向指令量を正確に取得することが可能となる。
【００３０】
また、位置検出マークとして、露光装置の試料と同様な半導体ウエハの表面に形成される重金属部分又は段差部分を使用することにより、露光する試料と同じ位置関係で偏向歪みの補正または測定を行うことが可能となり、より正確な補正及び測定を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
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５は、本発明の実施例に係る電子線露光装置の概略構成図である。以下の説明では、電子線露光装置１として近接露光方式の電子線近接露光装置１を例示するが、本発明の電子線露光装置は、電子線近接露光装置だけでなく、露光パターンに応じたマスクパターンを有するマスクに電子ビームを照射して、マスクを通過する電子ビームにより試料に露光パターンを露光する電子線露光装置であれば、他の方式の電子線露光装置にも利用可能である。
【００３２】
なお、以下の図においては、同一の構成の要素が複数設けられている場合には、同一の参照番号にアルファベットを付して表し、各要素の説明においては参照番号のみで表す場合がある。また、電子ビーム近接露光装置の基本構成は、図１に示した構成及び上記の文献１に開示された構成に類似した構成を有している。よって、図１と同一の機能部分には同一の参照番号を付して表し、詳しい説明は省略する。
【００３３】
図５に示すように、電子線近接露光装置１は、カラム１０内に、電子ビーム１５を発生する電子ビーム源１４と電子ビーム１５を平行ビームにする照射レンズ１６とを有する電子銃１２、主偏向器２１、２２と副偏向器５１、５２とを含み電子ビーム１５を光軸１９に平行に走査するように前記電子ビーム１５を偏向する走査手段１３、露光するパターンに対応する開口を有するマスク３０、マスク３０を支持するマスクチャックを有しマスク３０を少なくとも水平の直交２軸方向（ＸＹ方向に）に移動させるマスクステージ３６を備える。ここでマスクステージ３６は、マスク３０を支持するマスク支持手段をなす。
なお以下の説明では、前記マスク３０を装着しない状態で、本発明に従う電子ビームの偏向歪みの測定及び補正を行う。このため図５ではマスク３０を点線にして表示する。
【００３４】
一方、電子線近接露光装置１は、チャンバ内８に、静電チャック４３とＸＹステージ４４とを備える。静電チャック４３は、試料５０である半導体ウエハを支持する半導体ウエハ支持手段である。
マスク３０は、静電チャック４３に吸着された試料４０の表面に近接するように（マスク３０と試料４０とのギャップが、例えば、５０μｍとなるように）配置される。
以下説明する本発明に従う電子ビームの偏向歪み測定及び補正では、静電チャック４３上には、以下詳述する位置検出マークが表面に形成された測定用ウエハ４５が載置される。
【００３５】
電子線近接露光装置１は、電子線近接露光装置１の全体的な動作を司るコンピュータなどの制御装置である計算機９１を備える。
電子線近接露光装置１は、計算機９１が実行するプログラムや各種データを記憶するためのメモリ９３を備える。メモリ９３は計算機９１のバス９２に接続され、これにより計算機９１や、バス９２を供用する他の構成要素と相互にデータのやりとりが可能である。
メモリ９３には、前記測定用ウエハ４５上に形成された位置検出マークの位置データも記憶される。
【００３６】
電子線近接露光装置１は、走査手段１３の主偏向器２１、２２が、電子ビーム１５を所定の偏向領域内の各偏向位置へと偏向させるための偏向指令量を主偏向器２１、２２に供給するための偏向指令量供給部９４を備える。偏向指令量供給部９４は計算機９１のバス９２に接続され、これにより計算機９１や、バス９２を供用する他の構成要素と相互にデータのやりとりが可能である。主偏向器２１、２２の偏向領域内の各偏向位置とこの位置に電子ビームを偏向するために必要な各偏向指令量とは、それぞれ対応させてテーブル又はマップの形式で予め定められており、メモリ９３や偏向指令量供給部９４内蔵の記憶手段（図示せず）に記憶されている。
偏向指令量供給部９４から供給されるディジタル信号である偏向指令量は、ディジタルアナログ変換器（以下ＤＡＣと記す）２３にてアナログ信号に変換された後、増幅器２４で増幅されて主偏向器２１、２２に供給される。
【００３７】
さらに電子線近接露光装置１は、電子ビーム１５が、静電チャック４３に保持される測定用ウエハ４５上に形成された位置検出マークに照射されることにより生じる２次（反射）電子１７を検出する２次電子検出器７１と、この２次電子検出器７１が２次電子の検出した時点で偏向指令量供給部９４からＤＡＣ２３に入力されている偏向指令量を取得する偏向指令量取得部７２とを備える。偏向指令量取得部７２は計算機９１のバス９２に接続され、これにより計算機９１や、バス９２を供用する他の構成要素と相互にデータのやりとりが可能である。偏向指令量取得部７２はこのバスを介して、取得した指令量をメモリ９３に記憶させる。
【００３８】
また、電子線近接露光装置１は、メモリ９３から位置検出マークの位置情報を取得し、かつ、この位置に対応して定められている偏向指令量をメモリ９３又は偏向指令量供給部９４から取得し、これと偏向指令量取得部７２によって取得された偏向指令量との差を求める比較部７３を備える。
さらに、電子線近接露光装置１は、位置検出マークの位置と同じ偏向位置に対応して予め定められ、メモリ９３又は偏向指令量供給部９４に記憶される偏向指令量を、偏向指令量取得部７２によって取得された偏向指令量に補正する補正部７４を備える。
比較部７３及び補正部７４もまた、計算機９１のバス９２に接続され、これにより計算機９１や、バス９２を供用する他の構成要素と相互にデータのやりとりが可能である。
【００３９】
さらに、電子線近接露光装置１は、測定用ウエハ４５上に形成され位置検出マークとの相対位置関係が既知であるアライメントマークを撮像するためのＣＣＤカメラ等の撮像部８３と、撮像部８３による撮像画像及び撮像時のＸＹステージ４４の位置情報とに基づき、位置検出マークを主偏向器２１、２２の所定の偏向領域内の既知の位置に高精度に位置付けるアライメント部８４とを備える。
【００４０】
図６は、本発明に係る電子ビームの偏向位置の歪み測定方法のフローチャートである。以下、Ｘ方向に関する偏向位置の歪み測定について説明する。
ステップＳ１０１において、図７（Ａ）に示す複数の位置検出マーク４６Ａ〜４６Ｐが設けられた測定用ウエハ４５をＸＹステージ４４上の静電チャック４３に載置し、静電チャック４３によって支持する。なお、説明のため測定用ウエハ４５上のＸ座標軸、Ｙ座標軸をそれぞれ図７（Ａ）に示すように定める。
位置検出マーク４６は、半導体ウエハである測定用ウエハ４５の表面（露光面）に段差を設けることにより形成してもよいが、位置検出マーク４６から生じる２次電子のＳ／Ｎ比を高めるために、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル・シリサイド（ＴａＳｉＸＸ）やチタン・シリサイド（ＴｉＳｉＸＸ）などの（重）金属部分を形成して設けてもよい。また、このとき又は予め、各位置検出マーク４６の各位置データが電子線近接露光装置１に与えられメモリ９３に記憶される。
【００４１】
測定用ウエハ４５を静電チャック４３上に置いたのち、ＸＹステージ４４は、測定用ウエハ４５をアライメントマーク撮像位置まで移動させる。アライメントマーク撮像位置では、撮像部８３が測定用ウエハ４５上に形成されたアライメントマーク（図示せず）を撮像する。このアライメントマークと、各位置検出マーク４６との各相対位置関係は、電子線近接露光装置１に予め与えられメモリ９３に記憶されている。
これにより、アライメント部８４は、撮像部８３による撮像画像中のアライメントマークの位置と、撮像時のＸＹステージ４４の位置情報と、アライメントマークと位置検出マーク４６との各相対位置関係とに基づき、主偏向器２１、２２の所定の偏向領域と各位置検出マーク４６との各相対位置関係を計算する。
【００４２】
アライメント部８４は、各位置検出マーク４６が主偏向器２１、２２の偏向領域２５内の各既知の偏向位置に位置付けられるように、ＸＹステージ４４を位置決め制御する（図７（Ａ））。
【００４３】
ステップＳ１０２において、偏向指令量供給部９４は、Ｘ方向走査開始偏向位置２７Ｘに対応して予め定めれ記憶された偏向指令量をメモリ９３又は自己の内蔵メモリから読み出し、この偏向指令量をＤＡＣ２３、増幅器２４を介して主偏向器２１、２２へ入力する。これによりステップＳ１０３において、Ｘ方向走査開始偏向位置２７Ｘ付近に電子ビーム１５が照射される。このとき、電子ビーム１５のウエハ４５上の実際の照射位置は、上述の主偏向器２１、２２の偏向歪みによって、所望のＸ方向走査開始偏向位置２７Ｘからややずれている。以下Ｘ方向に関する偏向位置の歪み測定について説明する。
【００４４】
そしてステップＳ１０４において、偏向指令量取得部７２は、電子ビーム１５が位置検出マーク４６に照射されることにより生じる２次電子１７が電子検出器７１によって検出されたか否かを判断する。２次電子１７が検出されていなければ、処理はステップＳ１０５に移り、偏向指令量供給部９４が偏向指令量をＸ方向に増加させて主偏向器２１、２２へ入力し、電子ビーム１５を軌跡２６Ｘに沿って移動させる。
【００４５】
これらステップＳ１０３〜Ｓ１０５を繰り返した後、電子ビーム１５が位置検出マーク４６に照射されると、位置検出マーク４６から生じた２次電子１７が電子検出器７１によって検出され、処理がステップＳ１０６へ移る。
【００４６】
ステップＳ１０６において、偏向指令量取得部７２は、電子検出器７１が各位置検出マーク４６から生じた前記２次電子の検出した時点において、偏向指令量供給部９４が主偏向器２１、２２へ入力していた偏向指令量を取得する。
そしてステップＳ１０７において、偏向指令量取得部７２は、取得された偏向指令量をメモリ９３に記憶する。
これらステップＳ１０２〜Ｓ１０７は、電子ビーム１５の偏向位置を軌跡２６Ｘに沿って移動させながら、主偏向器２１、２２の偏向領域内に位置付けられた複数の位置検出マーク４６Ａ〜４６Ｐ上を走査するまで繰り返される（Ｓ１０８）。
【００４７】
そしてステップＳ１０９において、比較部７３は、メモリ９３に記憶された各位置検出マーク４６の位置を読み出して、読み出した各位置に対応して予め定められた偏向指令量をメモリ９３又は偏向指令量供給部９４の内部メモリから読み出す。
一方で比較部７３は、ステップＳ１０６で偏向指令量取得部７２により取得されメモリ９３に記憶された各偏向指令量をメモリ９３から読み出す。そして、各位置検出マーク４６の位置に対応して予め定められた各偏向指令量と、これに対応する偏向指令量取得部７２により取得された各偏向指令量とのそれぞれの差を求める。これらの各偏向指令量の差は、各位置検出マーク４６の位置に電子ビーム１５を偏向するために対応して予め定められた各偏向指令量と、実際に電子ビーム１５が各位置検出マーク４６の位置に偏向されたときの各偏向指令量のＸ方向のズレを表すため、これをＸ方向の偏向歪み量として取得する。
【００４８】
ステップＳ１０６における偏向指令量の取得方法の例を、図８（Ａ）及び（Ｂ）を参照して具体的に説明する。図８（Ａ）は、電子ビーム１５をＸ方向に走査したときの電子ビーム照射位置と位置検出マーク４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ及び４６Ｄの位置関係を示す図である。
ここに図８（Ａ）に示すように、各位置検出マーク４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ及び４６Ｄは略長方形をなし、その１つの隅部の座標を、それぞれ（ＸＡ１、ＹＡ１）、（ＸＢ１、ＹＢ１）、（ＸＣ１、ＹＣ１）及び（ＸＤ１、ＹＤ１）と定め、その対角の隅部の座標を、それぞれ（ＸＡ２、ＹＡ２）、（ＸＢ２、ＹＢ２）、（ＸＣ２、ＹＣ２）及び（ＸＤ２、ＹＤ２）と定めることとする。
【００４９】
各位置検出マーク４６の辺に比して小さな径の電子ビーム１５を、軌跡２６Ｘに沿って各位置検出マーク４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ及び４６Ｄ上も走査したとき、電子検出器７１の検出信号の波形図は図８（Ｂ）のとおりとなる。
２次電子検出値は、電子ビーム１５が各位置検出マーク４６のエッジ部（縁部）に照射されたときに大きくなる。したがって、電子ビーム１５を上記位置検出マーク４６上にＸ方向に走査したときの２次電子検出値の信号波形は、電子ビーム１５の照射位置が、各位置検出マーク４６のＹ方向に直線形状を有する辺である、辺Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１及びＤ２上にあるときピーク値をとることになる。
【００５０】
したがって、各位置検出マーク４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ及び４６Ｄの、Ｙ方向に直線形状を有する辺である、辺Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１及びＤ２のそれぞれのＸ座標であるＸＡ１、ＸＡ２、ＸＢ１、ＸＢ２、ＸＣ１、ＸＣ２、ＸＤ１及びＸＤ２を、各位置検出マーク４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ及び４６Ｄの各Ｘ方向位置データとして使用する。
そして、電子ビーム１５が辺Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１及びＤ２に照射されることにより電子検出器７１の検出信号のピーク値を検出した時点において偏向指令量供給部９４が主偏向器２１、２２へ入力していたそれぞれの偏向指令量、ＸＤＡ１、ＸＤＡ２、ＸＤＢ１、ＸＤＢ２、ＸＤＣ１、ＸＤＣ２、ＸＤＤ１及びＸＤＤ２を、各位置検出マーク４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ及び４６Ｄの各Ｘ方向位置データに対応する各偏向指令量として取得する。
【００５１】
図９（Ａ）は、位置検出マーク４６にその辺の長さに比して大きい径を有する電子ビーム１５をＸ方向に走査したときの電子ビーム照射位置と位置検出マーク４６の位置関係を示す図である。図９（Ａ）に示すように、各位置検出マーク４６は略長方形をなし、その１つの隅部の座標を（Ｘ１、Ｙ１）と定め、その対角の隅部の座標を（Ｘ２、Ｙ２）と定めることとする。このときの電子検出器７１の検出信号の波形図を図９（Ｂ）に示し、電子検出器７１の検出信号の１次微分値の波形図を図９（Ｃ）に示す。
【００５２】
図９（Ｃ）に示すとおり、電子ビーム１５を上記位置検出マーク４６上にＸ方向に走査したときの２次電子検出値の１次微分波形は、電子ビーム１５の照射位置が、各位置検出マーク４６のＹ方向に直線形状を有する辺である、辺Ａ１、Ａ２上にあるとき極大値極小値をとることになる。
【００５３】
したがって、位置検出マーク４６にその辺の長さに比して大きい径を有する電子ビーム１５を使用する場合には、位置検出マーク４６のＹ方向に直線形状を有する辺である辺Ａ１、Ａ２のそれぞれのＸ座標であるＸ１及びＸ２を、位置検出マーク４６の各Ｘ方向位置データとして使用する。そして、電子検出器７１の検出信号の１次微分波形が極大値、極小値を検出した時点において偏向指令量供給部９４が主偏向器２１、２２へ入力していたそれぞれの偏向指令量ＸＤ１及びＸＤ２を、位置検出マーク４６のＸ方向位置データに対応する各偏向指令量として取得する。
【００５４】
以上、Ｘ方向に関する偏向位置の歪み測定について説明したが、電子ビーム１５の走査の方向を９０°変えることにより、Ｙ方向に関する偏向位置の歪み測定についても行うことが可能である。図７（Ｂ）は、Ｙ方向に関する偏向位置の歪み測定を行う際に、各位置検出マーク４６Ａ〜４６Ｐと、電子ビーム１５をＹ方向に走査する際の軌跡２６Ｙとを示す図であり、図８（Ｃ）は、軌跡２６Ｙに沿って各位置検出マーク４６Ａ、４６Ｅ、４６Ｉ及び４６Ｍ上を走査したときの、電子検出器７１の検出信号の波形図であり、図８（Ｄ）は、電子ビーム１５をＹ方向に走査したときの電子ビーム照射位置と位置検出マーク４６Ａ、４６Ｅ、４６Ｉ及び４６Ｍの位置関係を示す図である。
【００５５】
Ｙ方向に関する偏向位置の歪み測定は、図６、図７（Ａ）、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）を参照して上記説明したＸ方向に関する偏向位置の歪み測定と同様に行うことが可能であり、重複を避けるために説明を省略する。
【００５６】
各位置検出マーク４６の形状は、電子ビーム１５の偏向位置歪み量の測定または後述の偏向位置補正を行う方向と垂直方向に直線形状の縁部を有することが好適である。この理由を図１０（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。
【００５７】
図１０（Ａ）は、電子ビーム１５の偏向位置歪み量の測定または偏向位置補正を行う方向と垂直方向に直線部分の縁を有する位置検出マーク４６の上面図である。Ｘ方向、Ｙ方向を図示するように定め、Ｘ方向について電子ビーム１５の偏向位置歪み量の測定または後述の偏向位置補正を行う場合を説明する。以下、電子ビーム１５の偏向歪み量の測定または偏向位置補正を行う方向をＸ方向と記し、これと垂直な方向をＹ方向と記す。
【００５８】
位置検出マーク４６のＸ方向位置データとして、位置検出マーク４６のＹ方向に直線形状を有する辺である辺Ａ１のＸ座標ＸＥを使用する。さらに、偏向指令量取得部７２により偏向指令量を取得する方法（ステップＳ１０６参照）として図８を参照して上記説明した方法を使用することとする。
すなわち、主偏向器２１、２２により電子ビーム１５をＸ方向（辺Ａ１の方向とは垂直な方向）に軌跡２６Ｘに沿って走査させたときの、電子ビーム１５が辺Ａ１に照射されることにより電子検出器７１の検出信号のピーク値を検出した時点における偏向指令量供給部９４の主偏向器２１、２２への入力偏向指令量を、位置検出マーク４６のＸ方向位置データに対応する偏向指令量として取得することとする。
【００５９】
ここで、主偏向器２１、２２の偏向歪みは、Ｘ方向、Ｙ方向いずれについても発生する。したがってＹ方向の偏向歪みがある状態では、電子ビーム１５が正確に軌跡２６Ｘに沿って走査されているとは限らず、図１０（Ａ）に示す軌跡２６Ｘ’のように、所望の軌跡２６ＸよりもＹ方向に偏倚している可能性もある。
【００６０】
したがって、位置検出マーク４６に、Ｘ方向と垂直な方向であるＹ方向に直線形状の縁部Ａ１を設け、偏向指令量取得部７２は、この縁部Ａ１に電子ビームが照射されたときの偏向指令量を取得することとすれば、たとえ、電子ビーム１５の軌跡２６が、Ｙ方向に偏倚が生じていても、電子ビーム１５が縁部Ａ１に照射するときの、Ｘ方向についての電子ビーム１５の偏向位置のＸ座標を一定とすることができる。これにより、Ｘ方向について偏向指令量取得部７２が取得する入力偏向指令量に対する、電子ビーム１５のＹ方向についての偏向歪みによる影響を防止することが可能となる。
【００６１】
これに対して、図１０（Ｂ）は、電子ビーム１５の偏向歪み量の測定または偏向位置補正を行う方向と垂直方向に直線部分の縁を有さない位置検出マーク４６の上面図である。図１０（Ｂ）の位置検出マーク４６の場合では、Ｙ方向の偏向歪みにより、電子ビーム１５の軌跡２６Ｘ’が所望の位置２６ＸよりＹ方向に偏倚すると、電子ビーム１５が縁部Ａ１に照射するときのＸ方向についての電子ビーム１５の偏向位置のＸ座標が、ＸＥ１からＸＥ２に変動することとなり、Ｘ方向について偏向指令量取得部７２が取得する入力偏向指令量が影響を受けることとなる。
【００６２】
また、ステップＳ１０６において偏向指令量供給部９４が図９を参照して上記説明した方法を使用して偏向指令量を取得する場合においても、同様の理由により、各位置検出マーク４６が、電子ビーム１５の偏向歪み量位置の測定または後述の偏向位置補正を行う方向と垂直方向に直線形状の縁部を有することが好適である。
また、電子線近接露光装置１が、例えば、図７（Ａ）に示すＸ方向及びＹ方向の偏向位置歪み測定及び偏向位置補正を行う場合には、各位置検出マーク４６は、それぞれＹ方向及びＸ方向の直線形状の縁部を有することが好適である。
【００６３】
ところで、実際に各位置検出マーク４６に電子ビーム１５が照射されることにより生じた２次反射電子を検出したときに偏向指令量取得部７２が取得する各偏向指令量は、主偏向器２１、２２の偏向歪みのため、各位置検出マーク４６の位置に対応して予め定められメモリ９３又は偏向指令量供給部９４の内部メモリに記憶されている偏向指令量とは異なっている。
【００６４】
したがってステップＳ１０９において、比較部７３は、偏向指令量取得部７２により取得された各偏向指令量が、メモリ９３に記憶されている各位置検出マーク４６のどの位置に対応するかを決定する。
主偏向器２１、２２により生じうる偏向歪み量が、各位置検出マーク４６の配置間隔や各位置検出マーク４６の大きさに比べて小さい場合には、比較部７３は、偏向指令量取得部７２により取得されたある偏向指令量が、ある位置検出マーク４６の位置に対応して予め定められる偏向指令量から一定の誤差範囲ΔＷ内にあるとき、この偏向指令量取得部７２により取得された偏向指令量が、この位置検出マーク４６と対応し、この位置検出マーク４６の位置に対応して予め定められる偏向指令量に対応すると決定する。この方法を図１１（Ａ）及び１１（Ｂ）を参照して説明する。
【００６５】
図１１（Ａ）は、偏向指令量取得部７２により取得されたある偏向指令量が、ある位置検出マーク４６の位置に対応して予め定められる偏向指令量から一定の誤差範囲ΔＷ内にある場合の説明図である。偏向指令量の取得は、例えば、図８を参照して上記説明した方法を使用するものとする。
【００６６】
位置検出マーク４６のＸ方向に関する位置情報データとして縁部Ａ１及びＡ２のＸ座標が使用され、このＸ座標に対応して予め定められた偏向指令量はＸ１及びＸ２である。比較部７３は、これら位置検出マーク４６のＸ方向に関する位置に対応して予め定められた偏向指令量Ｘ１及びＸ２を、メモリ９３又は偏向指令量供給部９４の内部メモリから読み出す。
一方で、偏向指令量取得部７２は、図１１（Ａ）の下段に示す電子検出器の検出値波形図から偏向指令量ＸＤ１及びＸＤ２を、位置検出マーク４６検出時における偏向指令量として取得する。
このとき、図１１（Ａ）に示すように、偏向指令量取得部７２が取得した偏向指令量ＸＤ１及びＸＤ２が、位置検出マーク４６に対応して定められた偏向指令量Ｘ１及びＸ２から所定の誤差範囲ΔＷ内にあれば、比較部７３は、位置検出マーク４６の位置に対応して定められた各偏向指令量Ｘ１及びＸ２が、偏向指令量取得部７２により取得された各偏向指令量ＸＤ１及びＸＤ２に、それぞれ対応すると決定する。
【００６７】
しかし図１１（Ｂ）に示すように偏向指令量取得部７２により取得されたある偏向指令量が、一定の誤差範囲ΔＷ内にない場合には、比較部７３は、当該偏向指令量については偏向歪み量を求めることを停止し、その旨をオペレータ等に知らせるための信号を発生させ、計算機９１に送信する。
【００６８】
主偏向器２１、２２により生じうる偏向歪み量が、各位置検出マーク４６の配置間隔や各位置検出マーク４６の大きさに比べて大きい場合には、偏向指令量取得部７２が取得した偏向指令量が、それが取得されたときに電子ビーム１５が照射されていた位置検出マーク４６よりも、これと異なるマーク位置に接近する可能性がある。
【００６９】
したがって、このような主偏向器２１、２２の偏向歪みを測定及び補正する場合には、各位置検出マーク４６について一意な識別部分を、各位置検出マーク４６に設けることが好適である。図１２に、識別部分を有する位置検出マークの実施例を示す。各位置検出マーク４６Ａ〜４６Ｃは、各マークに一意な識別部分である切欠部４７Ａ〜４７Ｃを備えている。
【００７０】
各位置検出マーク４６の識別部分４７Ａ〜４７Ｃの２次反射電子像から、各位置検出マークとを関連付け、特定するために必要な情報は予め与えられメモリ９３に記憶されている。
一方、電子線近接露光装置１は、電子検出器７１の出力信号を偏向指令部供給部９４から出力される偏向指令量に基づいて２次元平面上に配置して位置検出マーク４６の２次反射電子像を生成する画像処理部８１と、画像処理部８１が生成した位置検出マーク４６の２次反射電子像を入力し、その識別部分４７Ａ〜４７Ｃの２次反射電子像から各位置検出マークを特定するために必要な情報をメモリ９３から読み出して、その識別部分４７Ａ〜４７Ｃの２次反射電子像から、撮像された位置検出マークがいずれの位置検出マークであるのかを特定するマーク位置取得部８２とを備える。
さらにマーク位置取得部８２は、偏向指令量取得部７２に取得されてメモリ９３に記憶された各偏向指令量が、前記特定された各位置検出マークのいずれに対応するのかを、２次反射電子像情報が有する偏向指令量情報に基づき決定して、決定した各位置検出マークを特定できる情報を、偏向指令量取得部７２が取得した各偏向指令量に関連付けてメモリ９３に記憶する。
【００７１】
比較部７３及び補正部７４は、マーク位置取得部８２が、偏向指令量取得部７２が取得した各偏向指令量に関連付けてメモリ９３に記憶した各位置検出マーク特定情報を参照して、偏向指令量に対応する位置検出マークを特定し、その位置検出マークの位置と該位置に対応して予め決定された偏向指令量をメモリ９３から読み出す。
【００７２】
図１３は、本発明に係る電子ビームの偏向位置補正測定方法のフローチャートである。以下、Ｘ方向に関する偏向位置測定について説明する。
ステップＳ２０１〜ステップＳ２０８において、図６を参照して説明した本発明に係る電子ビームの偏向位置の歪み測定方法のステップＳ１０１〜Ｓ１０８と同様に、主偏向器２１、２２が電子ビーム１５の偏向位置を軌跡２６Ｘ及び軌跡２６Ｙに沿って移動させる。
そして、このとき偏向指令量取得部７２は、主偏向器２１、２２の偏向領域内に位置付けられた位置検出マーク４６Ａ〜４６Ｐ上を走査し、電子検出器７１が各位置検出マーク４６から生じた前記２次電子の検出した時点において、偏向指令量供給部９４が主偏向器２１、２２へ入力していたＸ方向偏向指令量及びＹ方向偏向指令量を取得する。
【００７３】
なお、ステップＳ２０６において、偏向指令量取得部７２がＸ方向偏向指令量及びＹ方向偏向指令量を取得する方法は、図６を参照して説明した本発明に係る電子ビームの偏向位置の歪み測定方法のステップＳ１０６について、図８、図９を参照して説明した方法と同様であり、重複を避けるためここでは省略する。
【００７４】
図１４は、本発明に係る電子ビームの偏向位置補正方法の説明図である。主偏向器２１、２２の偏向領域内の各位置に設けられた各位置検出マーク４６は、その位置情報（例えば、図８に示す各位置検出マーク４６Ａ〜４６Ｄの隅部の位置）によって理想格子４８を定義する。格子４８に含まれる縦線及び横線の各交差点は、各位置検出マーク４６の位置情報が示す位置を示す。ここでは簡単のため各位置検出マーク４６の位置情報が示す位置として、最上行の点であるＰＩ１〜ＰＩ９だけに参照符号を付す。
【００７５】
上記ステップＳ２０１〜Ｓ２０８により、電子検出器７１が電子ビーム１５が照射された各位置検出マーク４６から発生した２次電子が検出したときに、主偏向器２１、２２に入力された各Ｘ方向偏向指令量及び各Ｙ方向偏向指令量が取得される。これら各Ｘ方向偏向指令量及び各Ｙ方向偏向指令量の範囲は、図１４において格子４８の外側に示される曲線部２８で示される。ここに各偏向指令量ＰＤ１〜ＰＤ９は、各位置検出マーク４６の位置情報ＰＩ１〜ＰＩ９にそれぞれ対応している。
【００７６】
ステップＳ２０９において、補正部７４は、ステップＳ２０６で偏向指令量取得部７２により取得されメモリ９３に記憶された各偏向指令量をメモリ９３から読み出す。
そして、補正部７４は、本発明に係る電子ビームの偏向位置の歪み測定方法において比較部７３が、図１１及び図１２を参照して上記説明した方法で行ったのと同様に、ステップＳ２０６で取得された各偏向指令量に対応する各位置検出マーク４６を決定する。
補正部７４は、各位置検出マーク４６の位置に対応して予め定められ、メモリ９３又は偏向指令量供給部９４により記憶される各偏向指令量を、ステップＳ２０６で取得された各偏向指令量に補正する。
【００７７】
すなわち補正部７４は、図１４に示すように、各位置検出マーク４６の位置情報が示す位置（例えばＰＩ１〜ＰＩ９）に電子ビーム１５を偏向させるために必要な各偏向指令量を、ステップＳ２０６で取得した各偏向指令量ＰＤ１〜ＰＤ９に補正する。
【００７８】
なお上記説明では、測定用ウエハ４５上に形成された各位置検出マーク４６を使用した電子ビーム１５の偏向位置の歪み測定方法及び偏向位置補正方法について説明したが、測定用ウエハ４５上に形成された各位置検出マーク４６に代えて、測定用の露光マスク上に、上記説明した位置検出マーク４６と同様の複数の位置検出マーク（マスク用）を形成し、これを用いて電子ビーム１５の偏向位置の歪みを測定し偏向位置を補正してもよい。位置検出マーク（マスク用）が形成された測定用露光マスクは、マスク支持手段であるマスクステージ３６に支持される。
【００７９】
この場合、メモリ９３上には前記測定用マスク上に形成された各位置検出マーク（マスク用）の位置データ、またこの各位置検出マーク（マスク用）に前記識別部分４７が設けられた場合には、識別部分４７の２次反射電子像から位置検出マークを特定するために必要な情報が記憶される。
また、前記２次電子検出器７１は、測定用ウエハ４５上に形成された位置検出マークに照射されることにより生じる２次電子１７に代えて、マスクステージ３６に支持される測定用露光マスク上に形成される位置検出マーク（マスク用）に照射されることにより生じる２次電子を検出する。
【００８０】
また前記撮像部８３は、測定用ウエハ４５上に形成された位置検出マークとの相対位置が既知であるアライメントマークに代えて、測定用露光マスク上に形成される位置検出マーク（マスク用）との相対位置が既知であるアライメントマークを撮像する。前記アライメント部８４は、撮像部８３による撮像画像及び撮影時のマスクステージ３６の位置情報に基づき、測定用露光マスク上の位置検出マーク（マスク用）を主偏向器２１、２２の所定の偏向領域内の既知の位置に位置付ける。
【００８１】
また前記画像処理部８１は、電子検出器７１の出力信号を偏向指令量供給部９４から出力される偏向指令量に基づいて２次元平面上に配置して、測定用露光マスク上の位置検出マーク（マスク用）の２次反射電子像を生成し、マーク位置取得部８２は、この２次反射電子像を入力して、そこに含まれる位置検出マーク（マスク用）の識別部分の２次反射電子像から対応する位置検出マーク（マスク用）を特定する。
【００８２】
位置検出マークを測定用露光マスクに設けた場合の偏向位置の歪み測定方法、及び偏向位置補正方法は、上述の位置検出マーク４６を測定用ウエハ４５に設けた場合の偏向位置の歪み測定方法、及び偏向位置補正方法と同様であり、上述の説明において、測定用ウエハ４５を測定用露光マスクに、位置検出マーク４６を位置検出マーク（マスク用）に、静電チャック４３をマスクチャックに、ＸＹステージ４４をマスクステージ３６にそれぞれ読み替えることにより容易に理解できることから、説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】電子線近接露光装置の構成図である。
【図２】走査手段の動作説明図である。
【図３】電子ビームの走査方法の説明図である。
【図４】マスク歪み補正の説明図である。
【図５】本発明の実施例に係る電子線露光装置の概略構成図である。
【図６】本発明に係る電子ビームの偏向位置の歪み測定方法のフローチャートである。
【図７】（Ａ）は電子ビームをＸ方向に走査したときの基準用ウエハの上面図であり、（Ｂ）は電子ビームをＹ方向に走査したときの基準用ウエハの上面図である。
【図８】（Ａ）は電子ビームをＸ方向に走査したときの電子ビーム照射位置と位置検出マークの位置関係を示す図であり、（Ｂ）はそのときの電子検出器の出力信号波形図であり、（Ｃ）は電子ビームをＹ方向に走査したときの電子検出器の出力信号波形図であり、（Ｄ）はそのときの電子ビーム軌跡と位置検出マークの位置関係を示す図である。
【図９】（Ａ）は位置検出マークに比べて径の大きい電子ビームを走査したときの電子ビーム照射位置と位置検出マークの位置関係を示す図であり、（Ｂ）はそのときの電子検出器の出力信号波形図であり、（Ｃ）は（Ｂ）の１次微分波形図である。
【図１０】（Ａ）はＹ方向に直線部分の縁を有する位置検出マークの上面図であり、Ｙ方向に直線部分の縁を有さない位置検出マークの上面図である。
【図１１】（Ａ）は電子検出器の検出信号に対応する位置検出マークが特定できる場合の説明図であり、（Ｂ）は電子検出器の検出信号に対応する位置検出マークが特定できない場合の説明図である。
【図１２】識別部分を有する位置検出マークの実施例を例示する図である。
【図１３】本発明に係る電子ビームの偏向位置補正方法のフローチャートである。
【図１４】本発明に係る電子ビームの偏向位置補正方法の説明図である。
【符号の説明】
【００８４】
８…チャンバ
１０…電子線鏡筒（カラム）
１２…電子銃
１３…走査手段
１４…電子線源
１５…電子ビーム
１６…照射レンズ
２１、２２…主偏向器
３０…マスク
４０…試料
４３…静電チャック
４４…ＸＹステージ
４５…偏向歪み測定用ウエハ
４６…位置検出マーク
５１、５２…副偏向器
７２…偏向指令量取得部
７３…比較部
７４…補正部
【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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