(57)【要約】【課題】電子ビーム近接露光装置における電子ビームのマスク上照射位置の走査手段側座標系とマスク座標系とを一致させることにより、前記副偏向器による傾き補正等の、電子ビームの照射位置に関して行う電子ビームの各種補正を正確に行う。【解決手段】電子ビーム光軸位置調整装置１１０を、マスク３０上の所定位置に電子ビーム１５を照射したときの偏向量を決定する偏向量決定手段１１２と、決定された偏向量に基づき、偏向手段２０を制御して、電子ビーム１５の光軸位置を較正する電子ビーム光軸較正手段１１４とを備えて構成する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビーム源から発生する電子ビームを、電子ビーム偏向手段を備える走査手段によって、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上に走査して、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近接露光における電子ビーム光軸位置調整方法であって、
前記マスク上の所定位置に照射するように前記電子ビームを偏向し、そのときの偏向量を決定する偏向量決定ステップと、
決定された前記偏向量に基づき、前記電子ビーム近接露光の際の前記偏向手段による偏向量の修正値を定め、前記電子ビームの光軸位置を較正する電子ビーム光軸較正ステップとを備えることを特徴とする電子ビーム光軸位置調整方法。
【請求項２】
前記電子ビーム近接露光における前記走査手段による走査は、前記電子ビームのマスク上光軸位置を走査手段側座標系上で定め、前記走査手段側座標系上位置に対応して前記電子ビームを偏向することにより行われ、
前記偏向量決定ステップは、前記電子ビームを前記マスク上のマスク座標系上の所定位置に照射したときの前記電子ビームの光軸位置の前記走査手段側座標系上位置を決定し、
前記電子ビーム光軸較正ステップは、決定された前記走査手段側座標系上位置に基づき、前記走査手段側座標系と前記マスク座標系とを合致させることを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム光軸位置調整方法。
【請求項３】
前記偏向量決定ステップは、較正用マスク上の所定位置に設けられた電子ビーム位置測定マークに前記電子ビームが照射されたときの偏向量を決定し、
前記電子ビーム光軸較正ステップは、
前記較正用マスクの位置を測定する較正用マスク位置測定ステップと、
転写用マスクの位置を測定する転写用マスク位置測定ステップとを備え、
前記決定された偏向量と、測定された前記較正用マスクの位置と、測定された前記転写用マスクの位置とに基づき、前記転写用マスク上の前記電子ビームの光軸位置を較正することを特徴とする請求項１または２に記載の電子ビーム光軸位置調整方法。
【請求項４】
前記較正用マスク位置決定ステップは、前記較正用マスク上の所定位置に設けられた較正用マスク位置測定マークの位置を決定し、
前記転写用マスク位置決定ステップは、前記転写用マスク上の所定位置に設けられた転写用マスク位置測定マークの位置を決定することを特徴とする請求項３に記載の電子ビーム光軸位置調整方法。
【請求項５】
電子ビーム源から発生する電子ビームを、電子ビーム偏向手段を備える走査手段によって、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上に走査して、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近接露光における電子ビーム光軸位置調整方法であって、
所定の偏向量で前記電子ビームを偏向して前記マスクに照射したときの、前記マスク上照射位置を決定する照射位置決定ステップと、
前記所定の偏向量に対応する所望の照射位置と決定された前記照射位置とに基づき、前記電子ビームの走査の際の前記偏向手段による偏向量を調整して、前記電子ビームの光軸位置を較正する電子ビーム光軸較正ステップとを備えることを特徴とする電子ビーム光軸位置調整方法。
【請求項６】
前記照射位置決定ステップは、前記電子ビームが照射された較正用マスク上の電子ビーム位置測定マークの位置を決定し、
前記電子ビーム光軸較正ステップは、
前記較正用マスクの位置を測定する較正用マスク位置測定ステップと、
転写用マスクの位置を測定する転写用マスク位置測定ステップとを備え、
前記決定された照射位置と、測定された前記較正用マスクの位置と、測定された前記転写用マスクの位置とに基づき、前記転写用マスク上の前記電子ビームの光軸位置を較正することを特徴とする請求項５に記載の電子ビーム光軸位置調整方法。
【請求項７】
前記較正用マスク位置決定ステップは、前記較正用マスク上の所定位置に設けられた較正用マスク位置測定マークの位置を決定し、
前記転写用マスク位置決定ステップは、前記転写用マスク上の所定位置に設けられた転写用マスク位置測定マークの位置を決定することを特徴とする請求項６に記載の電子ビーム光軸位置調整方法。
【請求項８】
前記照射位置決定ステップは、
前記電子ビームの光軸垂直平面上に前記マスクを移動させ、前記マスクの表面の所定の位置に設けられた電子ビーム位置測定マークを前記電子ビームの照射位置まで移動させるマスク移動ステップを備え、
前記マスクの移動量に基づき、前記電子ビームのマスク上照射位置を決定することを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の電子ビーム光軸位置調整方法。
【請求項９】
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、前記電子ビームを偏向する偏向手段と、該偏向手段により前記電子ビームを前記マスク上で走査する走査手段とを備え、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近接露光装置の電子ビーム光軸位置調整装置であって、
前記マスク上の所定位置に照射するように前記電子ビームを偏向し、そのときの偏向量を決定する偏向量決定手段と、
決定された前記偏向量に基づき、前記電子ビーム近接露光の際の前記偏向手段による偏向量の修正値を定め、前記電子ビームの光軸位置を較正する電子ビーム光軸較正手段とを備えることを特徴とする電子ビーム光軸位置調整装置。
【請求項１０】
前記走査手段は、前記電子ビームのマスク上光軸位置を走査手段側座標系上で定め、前記走査手段側座標系上位置に対応して前記電子ビームを偏向し、
前記偏向量決定手段は、前記電子ビームを前記マスク上のマスク座標系上の所定位置に照射したときの前記電子ビームの光軸位置の前記走査手段側座標系上位置を決定し、
前記電子ビーム光軸較正手段は、決定された前記走査手段側座標系上位置に基づき、前記走査手段側座標系と前記マスク座標系とを合致させることを特徴とする請求項９に記載の電子ビーム光軸位置調整装置。
【請求項１１】
前記偏向量決定手段は、較正用マスク上の所定位置に設けられた電子ビーム位置測定マークに前記電子ビームが照射されたときの偏向量を決定し、
前記電子ビーム光軸較正手段は、
前記較正用マスクの位置を測定する較正用マスク位置測定手段と、
転写用マスクの位置を測定する転写用マスク位置測定手段とを備え、
前記決定された偏向量と、測定された前記較正用マスクの位置と、測定された前記転写用マスクの位置とに基づき、前記転写用マスク上の前記電子ビームの光軸位置を較正することを特徴とする請求項９または１０に記載の電子ビーム光軸位置調整装置。
【請求項１２】
前記較正用マスク位置決定手段は、前記較正用マスク上の所定位置に設けられた較正用マスク位置測定マークの位置を決定し、
前記転写用マスク位置決定手段は、前記転写用マスク上の所定位置に設けられた転写用マスク位置測定マークの位置を決定することを特徴とする請求項１１に記載の電子ビーム光軸位置調整装置。
【請求項１３】
電子ビームを発生する電子ビーム源と、前記電子ビームの経路中に配置されるマスクと、前記電子ビームを偏向する偏向手段と、該偏向手段により前記電子ビームを前記マスク上で走査する走査手段とを備え、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近接露光装置の電子ビーム光軸位置調整装置であって、
所定の偏向量で前記電子ビームを偏向して前記マスクに照射したときの、前記マスク上照射位置を決定する照射位置決定手段と、
前記所定の偏向量に対応する所望の照射位置と決定された前記照射位置とに基づき、前記電子ビームの走査の際の前記偏向手段による偏向量を調整して、前記電子ビームの光軸位置を較正する電子ビーム光軸較正手段とを備えることを特徴とする電子ビーム光軸位置調整装置。
【請求項１４】
前記照射位置決定手段は、前記電子ビームが照射された較正用マスク上の電子ビーム位置測定マークの位置を決定し、
前記電子ビーム光軸較正手段は、
前記較正用マスクの位置を測定する較正用マスク位置測定手段と、
転写用マスクの位置を測定する転写用マスク位置測定手段とを備え、
前記決定された照射位置と、測定された前記較正用マスクの位置と、測定された前記転写用マスクの位置とに基づき、前記転写用マスク上の前記電子ビームの光軸位置を較正することを特徴とする請求項１３に記載の電子ビーム光軸位置調整装置。
【請求項１５】
前記較正用マスク位置決定手段は、前記較正用マスク上の所定位置に設けられた較正用マスク位置測定マークの位置を決定し、
前記転写用マスク位置決定手段は、前記転写用マスク上の所定位置に設けられた転写用マスク位置測定マークの位置を決定することを特徴とする請求項１４に記載の電子ビーム光軸位置調整装置。
【請求項１６】
前記照射位置決定手段は、
前記電子ビームの光軸垂直平面上に前記マスクを移動させ、前記マスクの表面の所定の位置に設けられた電子ビーム位置測定マークを前記電子ビームの照射位置まで移動させるマスク移動手段を備え、
前記マスクの移動量に基づき、前記電子ビームのマスク上照射位置を決定することを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の電子ビーム光軸位置調整装置。
【請求項１７】
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、前記電子ビームを偏向する偏向手段と、該偏向手段により前記電子ビームを前記マスク上で走査する走査手段とを備え、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近接露光装置であって、
請求項９〜１６のいずれか一項に記載の電子ビーム光軸位置調整装置を備えることを特徴とする電子ビーム近接露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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ならびに電子ビーム近接露光装置に使用する電子ビームの光軸位置調整方法および光軸位置調整装置に関する。
【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１５は上記電子ビーム近接露光装置の基本構成を示す図である。この電子ビーム近接露光装置１０は、主として電子ビーム１５を発生する電子ビーム源１４、電子ビーム１５を平行ビームにするレンズ１６、及び整形アパーチャ１８を含む電子銃１２と、主偏向器２１、２２及び副偏向器５１、５２を含み、電子ビームを光軸に平行に走査する走査手段２４と、マスク３０と、静電チャック４４と、ウエハステージ４６とから構成されている。
【０００５】
前記マスク３０は、静電チャック４４に吸着されたウエハ４０に近接するように（マスク３０とウエハ４０との隙間が、例えば５０μｍとなるように）配置される。この状態で、マスク３０に垂直に電子ビームを照射すると、マスク３０のマスクパターンを通過した電子ビームがウエハ４０上のレジスト層４２に照射される。
走査手段２４中の主偏向器２１、２２は、図１６に示すように電子ビーム１５がマスク３０の全面を走査するように電子ビーム１５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ウエハ４０上のレジスト層４２に等倍転写される。
【０００６】
ウエハステージ４６は、静電チャック４４に吸着されたウエハ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ごとにウエハ４０を所定量移動させ、これにより１枚のウエハ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。
【０００７】
このように、電子ビーム近接露光装置では、マスク３０とウエハ４０の近接に配置し、マスク３０の全面を電子ビーム１５が走査することにより、マスクパターンを転写する。したがって、電子ビーム１５の走査をマスク３０の各箇所で一様に行うことができさえすれば、各走査位置におけるマスク上に照射される電子ビーム１５の照射位置を厳密に制御する必要はない。
【０００８】
【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）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、マスク３０は開口に相当する穴の形成および薄膜部の加工の際に歪んで形成される場合があり、上述のようにマスク３０の全面に電子ビーム１５を走査されるだけではこれら歪んだマスクパターンが露光されることになる。このため、走査手段２４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のマスクパターンへの入射角度を制御（傾き補正）する。いま、図１７に示すように電子ビーム１５のマスク３０への入射角度をα、マスク３０とウエハ４０との間隔を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、次式、δ＝Ｇ・ｔａｎ  αで表される。図１７上ではマスクパターンは、ずれ量δだけ正規の位置からずれた位置に転写される。
【００１０】
例えばマスク３０に図１８（ａ）に示すようなマスク歪みがある場合には、マスク３０の各位置におけるマスク歪み量を予め測定してマスク上の位置情報と共に記憶しておき、電子ビーム３０の走査に際して、走査中の電子ビーム１５の位置に応じて記憶されたマスク歪み量を読み出して、このマスク歪み量に応じて電子ビームの傾き制御を行うことにより、図１８（ｂ）に示すようにマスク歪みのない状態でのマスクパターンが転写される。
【００１１】
このような傾き補正を正確に行うためには、走査手段２４側で算出／制御している電子ビーム１５のマスク上照射位置（すなわち、走査手段側座標系における電子ビーム１５の光軸位置）と、実際のマスク上の照射位置（すなわちマスク座標系における電子ビーム１５の光軸位置）とが一致するように、電子ビーム近接露光装置１０が調整されていなければならない。
しかし、電子ビーム源１４内のフィラメントの経時的形状変化によって走査前の電子ビーム１５の光軸位置が変化するなどの理由により、走査手段側座標系とマスク座標系の位置にズレが生ずる。これにより例えば、出荷時には走査手段側座標系における電子ビーム１５の光軸位置と、マスク座標系における電子ビーム１５の光軸位置とを完全に調整しても、その後の使用により両座標系の間に僅かなズレが生じることになる。このズレを補正しないかぎり、前述の電子ビーム１５を適正なマスク上位置で前記傾き補正を行うことができない。
【００１２】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、電子ビーム１５のマスク上照射位置の走査手段側座標系とマスク座標系とを一致させることにより、前記副偏向器による傾き補正等の、電子ビームの照射位置に関して行う電子ビームの各種補正を正確に行うことを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の第１態様に係る電子ビーム光軸位置調整方法は、電子ビームをマスク上の所定位置に照射するように前記電子ビームを偏向させ、そのときの偏向量に基づき前記電子ビームの光軸位置を較正することとする。以下、図１および図２を参照して本発明の第１の態様に係る電子ビーム光軸位置調整方法の原理を説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る電子ビーム光軸位置調整方法の説明図である。電子ビーム１５は、マスク３０上において走査手段側座標系であるｘｙ座標系において原点ｐ０に照射されている。このとき本来電子ビーム１５は、マスク座標系であるＸＹ座標系においても原点Ｐ０に照射されなければならないところ、走査手段側座標系（ｘｙ）とマスク座標系（ＸＹ）とのズレにより、マスク座標上の照射位置は位置ＰＢ（Δｘ，Δｙ）に移動している。
【００１５】
図２に、本発明の第１の態様に係る電子ビーム光軸位置調整方法のフローチャートを示す。ステップＳ２０１において、電子ビーム近接露光装置の主偏向器により、電子ビームがマスク座標系上の所定の位置（例えば原点Ｐ０）を照射するように偏向し、このときの偏向量を求める。
ステップＳ２０３において、この偏向量に基づき、走査手段側座標系の修正値（−Δｘ，−Δｙ）を算出する。ステップＳ２０５において、この修正値（−Δｘ，−Δｙ）により、マスク座標系上の所定の位置（ここでは原点Ｐ０）に対応する走査手段側座標系上の位置（ここでは原点ｐ０）に対応する偏向量を調整し、電子ビーム１５の光軸中心位置を較正する。
以上により、電子ビーム１５のマスク上照射位置の走査手段側座標系とマスク座標系とを一致させることが可能となる。
【００１６】
また、本発明の第２の態様に係る電子ビーム光軸位置調整方法は、所定量偏向させた電子ビームのマスク上照射位置を測定し、この測定位置に基づき電子ビームの光軸位置を較正することとする。以下、図１および図３を参照して本発明の第２の態様に係る電子ビーム光軸位置調整方法の概略を説明する。
【００１７】
図３に、本発明の第２態様に係る電子ビーム光軸位置調整方法のフローチャートを示す。まず、電子ビーム近接露光装置の主偏向器による偏向制御を、所定の偏向量（例えば偏向量＝０）に設定する（Ｓ２１１）。これにより電子ビーム１５は、走査手段側座標系において原点ｐ０に、マスク座標系において位置ＰＢに照射される。
その状態で、マスク３０に照射された電子ビーム１５の光軸中心位置ＰＢを検出する（Ｓ２１３）。そして、マスク座標系原点Ｐ０と電子ビーム光軸中心位置ＰＢとの差から、電子ビーム１５の光軸中心をマスク座標系原点Ｐ０に調整するために必要な較正量（Δｘ，Δｙ）を導出し、この較正量に基づいて主偏向器により電子ビーム１５を偏向して、電子ビーム１５の光軸中心位置を較正する（Ｓ２１５）。
以上により、電子ビーム１５のマスク上照射位置の走査手段側座標系とマスク座標系とを一致させることが可能となる。
【００１８】
また、本発明の第３の態様に係る電子ビーム光軸位置調整装置は、マスク上の所定位置に照射するように前記電子ビームを偏向し、そのときの偏向量を決定する偏向量決定手段と、この偏向量に基づき偏向手段による露光時の偏向量の修正値を定め、電子ビームの光軸位置を較正する電子ビーム光軸較正手段とを備えることとする。
【００１９】
また、本発明の第４の態様に係る電子ビーム光軸位置調整装置は、所定の偏向量における電子ビームのマスク上照射位置を測定し、測定された照射位置に基づき、マスクの座標における電子ビームの照射位置を決定する照射位置決定手段と、決定された照射位置に基づき偏向手段による露光時の偏向量の修正値を定め、電子ビームの光軸位置を較正する電子ビーム光軸較正手段とを備えることとする。
【００２０】
さらに、本発明の第５態様に係る電子ビーム近接露光装置は、前記本発明の第３および第４の態様に係る電子ビーム光軸位置調整装置を備えることとする。
【００２１】
以上により、電子ビームの計算上のマスク上照射位置と実際のマスク上照射位置とを一致させ、前記副偏向器による傾き補正等の電子ビームの照射位置に関して行う電子ビームの各種補正を正確に行うことが可能となる。
【００２２】
【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４は、本発明の第１実施例に係る電子ビーム光軸位置調整装置を備える電子ビーム近接露光装置の基本構成図である。本発明の第１実施例に係る電子ビーム近接露光装置１００の構成は、図１５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。
【００２３】
図示のように、電子光学鏡筒１０には、電子ビーム１５を発生する電子銃１４、電子ビーム１５を平行ビームにする照射レンズ１６、主偏向器２０、及び副偏向器５０が設けられている。なお、主偏向器２０と副偏向器５０は、図４ではそれぞれ１つの偏向器として示してあるが、実際には図１５に示すようにそれぞれ２段構成になっている。
【００２４】
真空試料室８には、マスク３０を保持して移動するマスクステージ３６、ウエハ４０を保持して移動するウエハステージ４６が設けられている。ここに、ウエハステージ４６およびマスクステージ３６は少なくとも電子ビームの光軸と略垂直な２軸方向に移動可能である。また、真空試料室８にはマスク交換手段であるマスクローダ８１が設けられており、マスクローダ８１は、マスク格納室９に格納される転写用マスク３０／較正用マスク３１を、マスクステージ３６まで搬送して、マスクステージ３６に保持されるマスクと較正用マスク３１／転写用マスク３０と交換する。
【００２５】
電子ビーム近接露光装置１００の制御は計算機（コンピュータ）１０２により行われる。主偏向器制御部１０４は、計算機１０２のデータバスに接続されて、計算機１０２の命令信号に従って主偏向器２０を制御する。したがって計算機１０２は、主偏向器２０および主偏向器制御部１０４を制御して電子ビーム１５を走査する走査手段としての機能を果たす。計算機１０２内では、電子ビーム１５の照射すべきマスク３０上位置を走査手段側座標系を用いて表している。すなわち、計算機１０２および／または主偏向器制御部１０４は、この走査手段側座標系における電子ビーム１５の光軸座標に基づき、主偏向器２０により施す偏向量を算出する。
【００２６】
またマスクステージ制御部１０６は、計算機１０２のデータバスに接続されて、計算機１０２の命令信号に従ってマスクステージ３６を、電子ビームの光軸と略垂直なマスクステージ座標系（Ｘ’Ｙ’）上で移動する。マスクローダ制御部１０８は、計算機１０２のデータバスに接続されて、計算機１０２の命令信号に従ってマスクローダ８１を制御する。
【００２７】
真空試料室８には、転写用マスク３０／較正用マスク３１に設けられた転写用マスク位置測定マーク３８／較正用マスク位置測定マーク３７を検出するマーク検出部である撮像手段７１と、較正用マスク３１に設けられた電子ビーム位置測定マーク３９に照射され反射した電子を検出する電子ビーム検出部たる反射電子検出器（または二次電子検出器）７３が設けられる。
【００２８】
図５（ａ）に較正用マスク３１の上面図を、図５（ｂ）に転写用マスク３０の上面図を示す。また図５には、較正用マスク３１と、これに設けられた較正用マスク位置測定マーク３７と、電子ビーム位置測定マーク３９とをそれぞれ検出する撮像手段７１、反射電子検出器７３の斜視図を示す。
【００２９】
図５（ａ）に示すとおり、較正用マスク３１には、較正用マスク位置測定マーク３７ａ〜３７ｄと、電子ビーム位置測定マーク３９とがそれぞれ較正用マスク３１の表面の所定の位置に設けられている。これらの測定マーク３７ａ〜３７ｄおよび３９は重金属や段差などにより形成される。
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、重金属等により形成されるマーク部分に電子ビーム１５が照射されると反射電子量が生ずるので、この反射電子を反射電子検出器７３により検知する。
なお、反射電子検出器の代わりに二次電子検出器を設けて二次電子を検出することも可能である。一般に、反射電子検出器を使用してマーク位置を検出する方法は、重金属などで形成したマークを検出するのに適しており、二次電子検出器を使用してマーク位置を検出する方法は、マークと周辺の材料の密度の差が小さい場合に適している。
【００３０】
前記較正用マスク３１は、電子ビーム１５の位置測定を行うために、以下のように使用される。
較正マスク３１上の所定位置に照射した電子ビームの偏向量を求める場合には、主偏向器で電子ビーム１５を偏向して、較正マスク３１上の所定位置に設けたＸ座標測定用電子ビーム位置測定マーク３９ｘまたはＹ座標測定用電子ビーム位置測定マーク３９ｙを、図示する矢印の方向に電子ビーム１５を横切らせつつ、反射電子検出器７３で反射電子を検出する。
マーク部分に電子ビーム１５が照射されると反射電子量が増加するので、反射電子検出器７３の出力信号は、電子ビーム１５とマーク３９ｘまたは３９ｙとの相対距離に応じて、図７（ｂ）に示すように出力される。出力信号がピーク値を示すときの電子ビームの偏向量を求めれば、このときの偏向量が較正マスク３１上の所定位置に照射した電子ビームの偏向量となる。またこの偏向量から、電子ビームの光軸位置の前記走査手段側座標系上位置を決定することができる。
【００３１】
また、所定の偏向量で電子ビーム１５を偏向して較正マスク３１に照射したときの、較正マスク上の照射位置を決定するときは、図７（ａ）に示すように、マスクステージ３６を移動して、較正マスク３１上の所定位置に設けたＸ座標測定用電子ビーム位置測定マーク３９ｘまたはＹ座標測定用電子ビーム位置測定マーク３９ｙを、図示する矢印の方向に電子ビーム１５を横切らせつつ、反射電子検出器７３で反射電子を検出する。
そして、反射電子検出器７３の出力信号がピーク値を示すときのマスクステージ３６の移動量を求めれば、この移動量と、既知の電子ビーム位置測定マーク３９の位置とから、較正用マスク３１上の電子ビーム照射位置を測定することができる。
【００３２】
なお、較正用マスク位置測定マーク３７ａ〜３７ｄは、通常の転写用マスクが備えているウエハ４０とのアライメントマークとしてもよく、較正用マスク位置測定マーク３７ａ〜３７ｄを電子ビーム位置測定マーク３９としても兼用してよい。
【００３３】
図５（ｂ）に示すとおり、転写用マスク３０は、その表面のパターン部分３２以外の領域に転写用マスク位置測定マーク３８ａ〜３８ｄを備える。転写用マスク位置測定マーク３８ａ〜３８ｄは新たに設けてもよいが、通常の転写用マスク３０には、ウエハ４０とのアライメントのためのマークが設けられているのでこれを使用してよい。
【００３４】
撮像手段７１は、転写用マスク位置測定マーク３８／較正用マスク位置測定マーク３７を検出して、転写用マスク／較正用マスクのマスクステージ座標（Ｘ’，Ｙ’）上の設置位置を測定する。
【００３５】
図４に示すように、電子ビーム光軸位置調整装置１１０は、撮像手段７１、反射電子検出器７３からの電気信号を入力して、増幅およびディジタル変換して電子ビーム近接露光装置１００の計算機１０２のデータバスに供給する信号入出力手段１１６と、撮像手段７１および反射電子検出器７３の検出結果に基づき、マスク上の所定の位置に照射した電子ビームの偏向量を決定し、この位置情報を計算機１０２のデータバスに供給する照射位置決定手段１１２と、決定した電子ビーム照射位置に基づき、主偏向器２０による偏向の修正量を定め、計算機１０２のデータバスに供給する電子ビーム光軸較正手段１１４を備える。
【００３６】
本発明の第１実施例に係る電子ビーム光軸位置調整方法の概略は以下の通りである。
まず試料４０の露光に実際に使用する転写用マスク３０の代わりに、上述の較正用マスク３１をマスクステージ３６にロードしておき、較正用マスク３１上の所定位置に照射された電子ビーム１５の偏向量とその較正用マスク３１のマスクステージ座標系位置とを測定する。次に試料４０への露光の際にロードした転写用マスク３０のマスクステージ座標系位置を測定し、較正用マスク３１と転写用マスク３０とのロード位置の差と、前記測定された電子ビーム１５の偏向量とから、転写用マスク３０のマスク座標系と走査側座標系のズレを求めて、電子ビーム１５の光軸の較正量を求める。
以下、図８および図９を参照して本発明の第１実施例に係る電子ビーム光軸位置調整方法をより詳しく説明する。図８は本発明の第１実施例に係る電子ビーム光軸位置調整方法のフローチャートである。電子ビーム位置測定マーク３９は、較正用マスク３１のマスク座標系（ＸｃＹｃ）上の所定の位置Ｐｂｃに設けられているとする。
ステップＳ２４１において、マスクローダ８１によってマスクステージ３６上に較正用マスク３１をロードする。ステップＳ２４３において、電子ビーム検出部７３により、電子ビーム位置測定マーク３９に照射された電子ビーム１５を検出し、そのときの電子ビーム１５の偏向量を取得する（Ｓ２４３）。このときの偏向量に対応する走査手段側座標系（ｘｙ）におけるビーム照射位置はｐｂであったとする。
【００３７】
ステップＳ２４５において、マーク検出部７１ａ〜７１ｄにより較正用マスク位置測定マーク３７ａ〜３７ｄを検出し、これにより較正用マスク３１のマスク座標原点位置Ｐｃのマスクステージ座標系（Ｘ’Ｙ’）上位置を測定する。
【００３８】
ステップＳ２４７において、マスクローダ８１によって、較正用マスク３１に代えて転写用マスク３０をマスクステージ３６上にロードする。ステップＳ２４９において、マーク検出部７１ａ〜７１ｄにより転写用マスク位置測定マーク３８ａ〜３８ｄを検出し、これによりロードされた転写用マスク３０のマスク座標原点位置Ｐｔのマスクステージ座標系上位置で検出する。
以上、ステップＳ２４１〜Ｓ２４９によって測定された電子ビーム１５の光軸中心位置ｐｂ（ｘｙ座標系）およびＰｂｃ（ＸｃＹｃ座標系）較正用マスク３１原点Ｐｃ（Ｘ’Ｙ’座標系）、転写用マスク３０原点Ｐｔ（Ｘ’Ｙ’座標系）の関係を図９に示す。
【００３９】
ステップＳ２５１において、電子ビーム光軸較正手段１２０は、上記位置関係から走査手段側座標系（ｘｙ）と転写用マスクのマスク座標系（Ｘｔ，Ｙｔ）とのズレ量Δｐ＝（ｐｂ−Ｐｂｃ）＋（Ｐｔ−Ｐｃ）を算出する。そしてステップＳ２５３において、このズレ量Δｐに対応する偏向量の修正値を導出し、ステップＳ２５５において、電子ビーム１５の光軸中心位置を較正する。
【００４０】
なお、図１０に示すように、転写用マスク３０の表面のパターン部分３２以外の領域に電子ビーム位置測定マーク３９を設けることにより、上述の較正用マスク３１を使用しないで、直接に転写用マスク上の所定位置に照射する電子ビーム１５の偏向量を求めることとしてもよい。さらにまた、電子ビーム位置測定マーク３９を新たに設けることなく、転写用マスクが通常備えているウエハ４０とのアライメントマークを電子ビーム位置測定マーク３９として使用してもよい。
【００４１】
また、本発明に係る第１実施例に係る電子ビーム光軸位置調整方法および電子ビーム光軸位置調整装置は、主偏向器２０による電子ビーム１５の走査領域全体にわたる走査側座標系の各位置と、マスク座標系の各位置とを一致させる較正を行うために使用することも可能である。
図１１（ａ）は、主偏向器２０による走査位置の較正に使用する較正用マスク３１の上面図である。図示するとおり較正用マスク３１は、その表面に４つの電子ビーム位置測定マーク３９ａ〜３９ｄが設けられている。電子ビーム位置測定マーク３９ａ〜３９ｄは、図５（ｂ）に示す転写用マスク３０のパターン部分３２の四隅に相当する位置付近に設けるのが好適である。
【００４２】
図１１（ｂ）に示すマスク座標系上の位置Ｐａ〜Ｐｄにそれぞれ位置する電子ビーム位置測定マーク３９ａ〜３９ｄに、電子ビーム１５を照射させるために、電子ビーム近接露光装置１００の計算機１０２により主偏向器１０４を制御して電子ビームを偏向させる。
そして、電子ビーム位置測定マーク３９ａ〜３９ｄに反射する反射電子を反射電子検出器７３により検出し、実際に位置Ｐａ〜Ｐｄに電子ビーム１５が照射されることを検出する。その際に行った偏向量から走査手段側座標系における照射位置ｐａ〜ｐｄを記憶する。
または、マスクステージ３６を移動させて１つの電子ビーム位置測定マークを複数の所定位置に移動して、各位置における電子ビーム１５の偏向量を求めてもよい。
走査手段側座標系とマスク座標系との間に誤差を含んでいる場合、ｐａ〜ｐｄは図１１（ｂ）に示すように歪んだ形状となる。これは、元の理想的ＸＹ座標が、実際には歪んだｘｙ座標に線型変換されたものと考えることができる。したがって、歪んだｘｙ座標に合わせて元の理想的ＸＹ座標を補正するには、次のような変換式で線型変換を行えばよい。
【００４３】
ｘ＝ａ１＋ａ２・Ｘ＋ａ３・Ｙ＋ａ４・ＸＹ
ｙ＝ｂ１＋ｂ２・Ｘ＋ｂ３・Ｙ＋ｂ４・ＸＹ
ここで、ａ１〜ａ４及びｂ１〜ｂ４は補正係数であり、（Ｘ，Ｙ）は所望のマスク座標系位置である。
【００４４】
補正係数ａ１〜ａ４及びｂ１〜ｂ４は、上記の変換式にＰａ〜Ｐｄの座標値及びｐａ〜ｐｄの座標値を代入した方程式から求めることができる。上記のような変換式から算出した座標に応じて主偏向器２０を制御することにより、主偏向器２０による電子ビーム１５の走査領域全体にわたる走査側座標系の各位置と、マスク座標系の各位置を一致させる較正が可能となる。また、電子ビーム位置測定マーク３９ａ〜３９ｄは転写用マスク３０に直接設けてもよく、この場合には較正用マスク３１を介することなく、走査手段側座標系と転写用マスク３０のマスク座標系との間で直接上記座標変換を行う。
【００４５】
図１２は、本発明の第２実施例に係る電子ビーム光軸位置調整装置を備える電子ビーム近接露光装置の基本構成図である。本発明の第２実施例に係る電子ビーム近接露光装置１００の構成は、図４に示した第１実施例に係る電子ビーム近接露光装置と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。
【００４６】
図１２に示すように、電子ビーム光軸位置調整装置１１０は、撮像手段７１および反射電子検出器７３の検出結果に基づき、マスク上における電子ビーム照射位置または光軸中心位置を決定し、この位置情報を計算機１０２のデータバスに供給する照射位置決定手段１１２と、決定した電子ビーム照射位置に基づき、主偏向器２０による偏向較正量を定め、較正量を計算機１０２のデータバスに供給する電子ビーム光軸較正手段１１８を備える。
本発明に係る電子ビーム光軸位置調整方法の概略は以下の通りである。
まず試料４０の露光に実際に使用する転写用マスク３０の代わりに、上述の較正用マスク３１をマスクステージ３６にロードしておき、較正用マスク３１上の電子ビーム照射位置とその較正用マスク３１のマスクステージ上位置とを測定する。次に試料４０への露光の際にロードした転写用マスク３０のマスクステージ上位置を測定し、較正用マスク３１と転写用マスク３０とのロード位置の差と、較正用マスク３１上の電子ビーム照射位置とから、転写用マスク３０上の電子ビーム照射位置を求めて、電子ビーム１５の光軸の較正量を求める。
以下、図１３に示す本発明に係る電子ビーム光軸位置調整方法のフローチャートを参照してより詳しく説明する。電子ビーム位置測定マーク３９は、較正用マスク３１のマスク座標系（ＸｃＹｃ）上の所定の位置Ｐｂｃに設けられているとする。
ステップＳ２６１において、マスクローダ８１によってマスクステージ３６上に較正用マスク３１をロードする。ステップＳ２６３において、電子ビーム近接露光装置の主偏向器による偏向制御を、走査手段側座標系（ｘｙ）における所定位置ｐｂに対応する所定の偏向量に設定する。
【００４７】
ステップＳ２６５において、電子ビーム検出部７３により、較正用マスク３１表面に設けられた電子ビーム位置測定用マーク３９に照射された電子ビーム１５を検出し、そのときの較正用マスク３１のマスク座標原点位置Ｐｃのマスクステージ座標系（Ｘ’Ｙ’）上位置を測定することにより、マスクステージ座標系（Ｘ’Ｙ’）上位置上における電子ビーム１５の光軸中心位置Ｐｃ＋Ｐｂｃを測定する（これにより、ロード直後の較正用マスク３１に対する、電子ビーム１５の光軸中心位置のマスク座標上位置も測定される）。較正用マスクの３１のマスク座標原点位置Ｐｃは、マーク検出部７１ａ〜７１ｄにより較正用マスク位置測定マーク３７ａ〜３７ｄを検出して行う。
【００４８】
ステップＳ２６７において、較正用マスク３１に代えて転写用マスク３０をマスクステージ３６上にロードする。ステップＳ２６９において、マーク検出部７１ａ〜７１ｄにより転写用マスク位置測定用マーク３８ａ〜３８ｄを検出し、これによりロードされた転写用マスク３０の中心位置Ｐｔを測定する。
【００４９】
以上、ステップＳ２６１〜Ｓ２６９によって測定された電子ビーム１５の光軸中心位置ｐｂ（ｘｙ座標系）およびＰｂｃ（ＸｃＹｃ座標系）較正用マスク３１原点Ｐｃ（Ｘ’Ｙ’座標系）、転写用マスク３０原点Ｐｔ（Ｘ’Ｙ’座標系）の関係を示すと前述の図９と同様になる。
【００５０】
ステップＳ２７１において、電子ビーム光軸較正手段１２０は、上記位置関係から走査手段側座標系（ｘｙ）と転写用マスクのマスク座標系（Ｘｔ，Ｙｔ）とのズレ量Δｐ＝（ｐｂ−Ｐｂｃ）＋（Ｐｔ−Ｐｃ）を算出する。そしてステップＳ２７３において、このズレ量Δｐに対応する偏向量の修正値を導出し、電子ビーム１５の光軸中心位置を較正する（Ｓ２７５）。
【００５１】
なお、上述の図１０に示すような転写用マスク３０使用することにより、上述の較正用マスク３１を使用しないで、転写用マスク３０上の電子ビーム位置測定マーク３９によって電子ビーム１５のマスクステージ座標系上の光軸中心位置を測定して、電子ビーム１５の光軸中心位置を較正することとしてもよい。また、電子ビーム位置測定マーク３９を新たに設けることなく、転写用マスクが通常備えているウエハ４０とのアライメントマークを電子ビーム位置測定マーク３９として使用してもよい。
【００５２】
また、本発明に係る第２実施例に係る電子ビーム光軸位置調整方法および電子ビーム光軸位置調整装置も、主偏向器２０による電子ビーム１５の走査領域全体にわたる走査側座標系の各位置と、マスク座標系の各位置を一致させる較正を行うために使用することも可能である。
【００５３】
図１４に示す走査手段座標系位置ｐａ〜ｐｄに電子ビーム１５を偏向させ較正用マスク３１に照射させる。そして、マスクステージ３６を移動させて、各位置ｐａ〜ｐｄに偏向した電子ビームを電子ビーム位置測定マーク３９に反射させて反射電子検出器７３により検出し、実際に各走査手段座標系位置ｐａ〜ｐｄに照射した電子ビーム１５のマスク座標系における照射位置Ｐａ〜Ｐｄを測定する。
【００５４】
そして下記の線形変換式、
ｘ＝ｃ１＋ｃ２・Ｘ＋ｃ３・Ｙ＋ｃ４・ＸＹ
ｙ＝ｄ１＋ｄ２・Ｘ＋ｄ３・Ｙ＋ｄ４・ＸＹ
により算出した座標（ｘ，ｙ）に応じて主偏向器２０を制御することにより、主偏向器２０による電子ビーム１５の走査領域全体にわたる走査側座標系の各位置と、マスク座標系の各位置を一致させる較正が可能となる。ここで、ｃ１〜ｃ４及びｄ１〜ｄ４は補正係数であり、（Ｘ，Ｙ）は所望のマスク座標系位置である。補正係数ｃ１〜ｃ４及びｄ１〜ｄ４は、上記の変換式にＰａ〜Ｐｄの座標値及びｐａ〜ｐｄの座標値を代入した方程式から求めることができる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明により、電子ビーム１５のマスク上照射位置の走査手段側座標系とマスク座標系とを一致させることにより、前記副偏向器による傾き補正等の、電子ビームの照射位置に関して行う電子ビームの各種補正を正確に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子ビーム光軸位置調整方法の説明図（その１）である。
【図２】本発明の第１態様に係る電子ビーム光軸位置調整方法のフローチャートである。
【図３】本発明の第２態様に係る電子ビーム光軸位置調整方法のフローチャートである。
【図４】本発明の第１実施例に係る電子ビーム光軸位置調整装置および電子ビーム近接露光装置の基本構成図である。
【図５】（ａ）は、較正用マスク３１の上面図であり、（ｂ）は転写用マスク３０の上面図である。
【図６】較正用マスク、撮像手段、反射電子検出器の斜視図である。
【図７】電子ビーム位置測定マークの説明図である。
【図８】本発明の第１実施例に係る電子ビーム光軸位置調整方法のフローチャートである。
【図９】本発明に係る電子ビーム光軸位置調整方法の説明図（その２）である。
【図１０】転写用マスクの上面図である。
【図１１】（ａ）は、走査側座標系とマスク座標系の各位置を一致させる較正に使用する較正用マスクの上面図であり、（ｂ）は、その較正方法の説明図（その１）である。
【図１２】本発明の第２実施例に係る電子ビーム光軸位置調整装置および電子ビーム近接露光装置の基本構成図である。
【図１３】本発明の第２実施例に係る電子ビーム光軸位置調整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光軸位置調整方法の説明図（その３）である。
【図１５】従来の電子ビーム近接露光装置の基本構成図である。
【図１６】電子ビームによるマスクの走査の説明のために用いる図である。
【図１７】副偏向器によって電子ビームの傾きを制御する様子を示す図である。
【図１８】マスク歪みの補正の説明のために用いる図である。
【符号の説明】
８…真空試料室
９…マスク格納室
１０…電子光学鏡筒
１５…電子ビーム
２０…主偏向器
３０…転写用マスク
３１…較正用マスク
３６…マスクステージ
３７…較正用マスク位置測定マーク
３８…転写用マスク位置測定マーク
３９…電子ビーム位置測定マーク
４０…試料
５０…副偏向器
７１…撮像手段（マーク検出部）
７３…反射電子検出器（電子ビーム検出部）
１００…電子ビーム近接露光装置
１１０…電子ビーム光軸位置調整装置
１１２…偏向量決定手段
１１４…電子ビーム光軸較正手段
１１６…信号入出力手段
１１８…照射位置決定手段
【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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