(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定形状の荷電粒子ビームを試料上に照射して該試料表面を露光する荷電粒子ビーム露光方法において、
前記試料の第一の領域内に第一の露光パターンを露光する際に、前記試料に照射される前記荷電粒子ビームに応じて検出される第一の反射電子の量もしくは試料電流の履歴を記憶する工程と、
前記試料の第二の領域内に前記第一の露光パターンを露光する際に、前記試料に照射される前記荷電粒子ビームに応じて検出される第二の反射電子の量もしくは試料電流と、前記記憶された第一の領域への露光時の第一の反射電子の量もしくは試料電流の履歴とを比較し、一致或いは不一致信号を生成する工程とを有し、
露光工程における前記荷電粒子ビームの該試料への照射が、所定の照射パルス信号に応じて行われ、
前記第一の反射電子の量もしくは試料電流の履歴が、前記検出される第一の反射電子の量もしくは試料電流を所定の時定数に従って積分した信号を、サブフィールド露光期間中の最初の照射パルス信号を起点にして一定間隔で生成され、前記照射パルス信号よりも周期の長いサンプリングのタイミングでサンプリングした第一の信号値であり、
前記比較工程において、前記第二の反射電子の量もしくは試料電流を前記所定の時定数に従って積分した信号を該サンプリングのタイミングでサンプリングした第二の信号値と、前記第一の信号値とが比較されることを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項２】
所定形状の荷電粒子ビームを試料上に照射して該試料表面を露光する荷電粒子ビーム露光方法において、
露光パターンデータに従って前記試料上に荷電粒子ビームを照射して露光する工程に際し、該露光パターンデータに基づいて前記試料からの反射電子の量もしくは試料電流の予想値を演算で求め、前記試料に照射される前記荷電粒子ビームの応じて検出される反射電子の量もしくは試料電流と前記演算で求めた反射電子の量もしくは試料電流の予想値とを比較し、一致或いは不一致信号を生成する工程を有し、
露光工程における前記荷電粒子ビームの該試料への照射が、所定の照射パルス信号に応じて行われ、
前記反射電子の量もしくは試料電流の予想値が、該反射電子の量もしくは試料電流を所定の時定数に従って積分した信号を、サブフィールド露光期間中の最初の照射パルス信号を起点にして一定間隔で生成され、前記照射パルス信号よりも周期の長いサンプリングのタイミングでサンプリングした第一の信号値であり、
前記比較工程において、前記検出された反射電子の量もしくは試料電流を前記所定の時定数に従って積分した信号を、前記サンプリングのタイミングでサンプリングした第二の信号値と、前記第一の信号値とが比較されることを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項３】
請求項２において、前記露光パターンデータが、少なくとも荷電粒子ビームの大きさと照射時間のデータを有し、前記大きさと照射時間の積の累積値から前記反射電子量もしくは試料電流の予想値が演算で求められることを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項４】
所定形状の荷電粒子ビームを試料上に照射して該試料表面を露光する荷電粒子ビーム露光装置において、
前記試料の第一の領域内に第一の露光パターンを露光する際に、前記試料に照射される前記荷電粒子ビームに応じて検出される第一の反射電子の量もしくは試料電流の履歴を記憶する手段と、
前記試料の第二の領域内に前記第一の露光パターンを露光する際に、前記試料に照射される前記荷電粒子ビームに応じて検出される第二の反射電子の量もしくは試料電流と、前記記憶された第一の領域への露光時の第一の反射電子の量もしくは試料電流の履歴とを比較し、一致或いは不一致信号を生成する比較手段とを有し、
露光工程における前記荷電粒子ビームの該試料への照射が、所定の照射パルス信号に応じて行われ、
前記第一の反射電子の量もしくは試料電流の履歴が、前記検出される第一の反射電子の量もしくは試料電流を所定の時定数に従って積分した信号を、サブフィールド露光期間中の最初の照射パルス信号を起点にして一定間隔で生成され、前記照射パルス信号よりも周期の長いサンプリングのタイミングでサンプリングした第一の信号値であり、
前記比較手段は、前記第二の反射電子の量もしくは試料電流を前記所定の時定数に従って積分した信号を該サンプリングのタイミングでサンプリングした第二の信号値と、前記第一の信号値とを比較することを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。
【請求項５】
所定形状の荷電粒子ビームを試料上に照射して該試料表面を露光する荷電粒子ビーム露光装置において、
露光パターンデータに従って前記試料上に荷電粒子ビームを照射して露光する工程に際し、該露光パターンデータに基づいて前記試料からの反射電子の量もしくは試料電流の予想値を求める演算手段と、
前記露光工程に際し、前記試料に照射される前記荷電粒子ビームの応じて反射電子の量もしくは試料電流を検出する手段と、
前記検出される反射電子の量もしくは試料電流と前記演算で求められた反射電子の量もしくは試料電流の予想値とを比較し、一致或いは不一致信号を生成する比較手段とを有し、
露光工程における前記荷電粒子ビームの該試料への照射が、所定の照射パルス信号に応じて行われ、
前記反射電子の量もしくは試料電流の予想値が、該反射電子の量もしくは試料電流を所定の時定数に従って積分した信号を、サブフィールド露光期間中の最初の照射パルス信号を起点にして一定間隔で生成され、前記照射パルス信号よりも周期の長いサンプリングのタイミングでサンプリングした第一の信号値であり、
前記比較手段は、前記検出された反射電子の量もしくは試料電流を前記所定の時定数に従って積分した信号を、前記サンプリングのタイミングでサンプリングした第二の信号値と、前記第一の信号値とを比較することを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビームやイオンビーム等の荷電粒子ビームを利用して半導体ウエハ等の試料に微細パターンで露光する方法及びその露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
次世代の半導体デバイス、例えば２５６ＭのＤＲＡＭや１ＧのＤＲＡＭ等は、その高集積度の為に、極めて微少のパターンを形成する必要がある。その微細化のオーダーは、１０分の数μｍである。その為に、従来から広く利用されていた可視光を利用した露光装置ではかかる微細パターンの露光は不可能である。そこで、電子ビーム等の荷電粒子ビームを直接ウエハ表面に照射して露光を行う荷電粒子ビーム露光が必要になる。
【０００３】
上記した高集積度の半導体デバイスを荷電粒子ビーム装置で露光する場合、１個のチップ当たりの露光ショット数は、数百Ｍショット〜数十Ｇショットにものぼる。この膨大な数の露光ショットが、露光データで決められた位置に一定の強度で正確に照射される必要がある。しかも、露光装置では、露光パターンに応じて所定の形状のビームを所定の位置に偏向させて照射することで、露光を行う。そして、ウエハに直接露光する場合は、露光されたパターンが設計値通りになっているか否かの検査等は行われず、最終的にデバイスが完成してからその特性試験により不良検査が行われる。
【０００４】
そこで、本発明者らは、露光が正常に行われたか否かを何らかの物理量を監視することで検知することを目的として、露光装置を重複して駆動し、それぞれの露光装置で生成される種々の信号を逐次比較して両装置間で異なる場合に、いずれかの露光が正常に行われなかったと判別する露光保証方法を提案した。例えば、特願平７−８１４４８（平成７年４月６日出願）に提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の露光保証方法では、常に複数のウエハに対して同じパターンの露光を行う場合しか利用できない。単数のウエハを露光する場合は、単一の露光装置を駆動させるだけであるので、複数の露光装置の種々の物理量、信号値を比較する方法は適用できない。また、上記の露光検査方法では、常に複数台の露光装置を備えている必要があり制約がある。更に、少量他品種に対応して、複数台ある露光装置それぞれに異なるパターンを露光する場合には、上記の露光保証方法は利用できない。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、単数の露光装置が所定のパターンを露光する場合にも、その露光が適切に行われたことを保証することができる荷電粒子ビーム露光方法及びその露光装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する、本発明は、所定形状の荷電粒子ビームを試料上に照射して該試料表面を露光する荷電粒子ビーム露光方法において、
前記試料の第一の領域内に第一の露光パターンを露光する際に、前記試料に照射される前記荷電粒子ビームに応じて検出される第一の反射電子の量もしくは試料電流の履歴を記憶する工程と、
前記試料の第二の領域内に前記第一の露光パターンを露光する際に、前記試料に照射される前記荷電粒子ビームに応じて検出される第二の反射電子の量もしくは試料電流と、前記記憶された第一の領域への露光時の第一の反射電子の量もしくは試料電流の履歴とを比較し、一致或いは不一致信号を生成する工程とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、上記発明は、より具体的には、露光工程における前記荷電粒子ビームの該試料への照射が、所定の照射パルス信号に応じて行われ、
前記第一の反射電子の量の履歴が、前記検出される第一の反射電子の量を所定の時定数に従って積分した信号を、前記照射パルス信号よりも周期の長いサンプリングのタイミングでサンプリングした第一の信号値であり、
前記比較工程において、前記第二の反射電子の量を前記所定の時定数に従って積分した信号を該サンプリングのタイミングでサンプリングした第二の信号値と、前記第一の信号値とが比較されることを特徴とする。
【０００９】
上記の発明によれば、異なる時間に実施される同一の露光パターンの露光工程で検出されるビーム量に応じた値を比較することで、露光が正常に行われたか否かの検出を行うことができる。
【００１０】
更に、上記の目的を達成する他の発明は、所定形状の荷電粒子ビームを試料上に照射して該試料表面を露光する荷電粒子ビーム露光方法において、
露光パターンデータに従って前記試料上に荷電粒子ビームを照射して露光する工程に際し、該露光パターンデータに基づいて前記試料からの反射電子の量もしくは試料電流の予想値を演算で求め、前記試料に照射される前記荷電粒子ビームの応じて検出される反射電子の量もしくは試料電流と前記演算で求めた反射電子の量もしくは試料電流の予想値とを比較し、一致或いは不一致信号を生成する工程を有することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、露光パターンからリアルタイムにビーム量に応じた値を演算で求め、その演算値と実際に検出される値とを比較することで、露光が正常に行われたか否かを検出することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例について図面に従って説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１３】
［荷電粒子ビーム露光装置の全体構成］
図１は、荷電粒子ビーム露光装置の一例である電子ビーム露光装置の全体構成図である。本発明は電子ビームに限定されず、荷電粒子ビーム全てに適用することができるが、以下その一例として電子ビーム露光装置に従って本発明の実施の形態例を説明する。
【００１４】
図１中の、１００は、露光データを各要素の駆動データに変換するためのデータの演算処理と露光装置の制御を行なう露光制御部であり、２００は電子ビームの電子光学系部分の鏡筒部である。
【００１５】
鏡筒部２００から簡単に説明する。電子銃ＥＢＧから発生した電子ビームは、二つの電磁レンズＬ１ａ，Ｌ１ｂを介して第一の透過マスク４０を通過する。これにより、電子ビームは例えば矩形形状に成形される。微小なビーム偏向を行なうことができるシェーピング偏向器ＳＨＰＤＥＦを通過した後、その矩形ビームは、４個のマスク偏向器ＭＤ１−４により第二の透過マスク４３上の所望の位置のブロックマスクを通過する。
【００１６】
第二の透過マスクは、一例として複数の繰り返しパターン開孔と可変矩形用の矩形開孔が設けられたブロックマスクであり、パターン選択用のマスク偏向器ＭＤ１，ＭＤ２により、ビームは所望パターンの位置まで偏向される。そして、そのパターンに成形されたビームは、レンズＬ２ａ，Ｌ２ｂの収束作用とマスク偏向器ＭＤ３，ＭＤ４により光軸に戻される。ブロックマスクについては、例えばJapan Journal of applied Physics Vol. 32 (1993)6006 等に記載される通り、例えば５０ｍｍ×５０ｍｍの矩形マスク上に、複数の偏向領域（例えば５ｍ×５ｍ程度）が設けられ、各偏向領域内に複数の繰り返しマスクパターンの開孔が設けられている。そして、上記した通り、マスク偏向器ＭＤ１−４により何れかのマスクパターンが選択される。４１（ＤＳ）は、第二の透過マスク上の偏向位置に応じて動的に非点収差を補正する補正コイルであり、４２（ＤＦ）は、同様に偏向位置に応じて動的に焦点距離を補正する補正コイルである。尚、第二の透過マスクは、水平方向に移動可能なマスクステージ４４上に載せられる。
【００１７】
この様にして、所望パターンに成形されたビームは、縮小レンズＬ３と投影レンズＬ４，Ｌ５を介して試料ステージ５２上に置かれたウエハ等の試料５０上に照射される。試料５０上の所望の位置にビームを偏向するために、電磁偏向器等からなる主偏向器ＭＤＥＦと静電偏向器等からなる副偏向器ＳＤＥＦが設けられている。主偏向器ＭＤＥＦは、応答時間は比較的長いが大きな領域内での偏向が可能な電磁偏向器で構成され、副偏向器は、応答時間は比較的短いが狭い領域内での偏向が可能な静電偏向器で構成される。４７（ＤＳ）は、試料上への偏向量に応じて動的に非点収差を補正する補正コイルであり、４８（ＤＦ）は、同偏向量に応じて動的に焦点距離を補正する補正コイルである。
【００１８】
尚、ＢＤＥＦは、ビームの試料上への照射のオン・オフを行なうブランキング偏向器であり、４５は、一種の絞りの制御を行なうラウンドアパーチャである。４６は、リフォーカス用のコイルであり、第二の透過マスク上の選択されたマスクパターンの大きさに応じて電子ビームのリフォーカスを行なう。これは、マスクパターンが大きい場合には、電子ビームの量が多くなり、ビーム間の反発によりビーム形状自体が拡大するので、それを補正するのである。また、試料５０上には電子ビームが試料やステージ上の基準マークに照射された時に発生する反射電子を検出する検出素子４９が設けられている。
【００１９】
上記した各種の偏向器や補正コイル、マスクステージ等の各要素は、それぞれデジタル・アナログ変換及び増幅器ＤＡＣ／ＡＭＰからのアナログ駆動信号によって駆動される。また、デジタル・アナログ変換及び増幅器ＤＡＣ／ＡＭＰに対しては、駆動用のデジタル信号が、演算装置１００側で生成され与えられる。
【００２０】
露光制御部１００内には、中央演算ユニットＣＰＵ１０がバスＢＵＳを介して、ハードディスク１１、クロックユニット１２、バッファメモリ１３、パターン発生ユニット１４、マスクメモリ１６、主偏向器設定ユニット１７、試料ステージ制御ユニット１８、反射電子検出器ユニット１９等と接続される。
【００２１】
ハードディスク１１内には、露光データ、その露光データから各要素を制御する駆動データに変換する為の演算プログラム、更に露光制御プログラム等が格納されている。ハードディスク１１内の露光データは、バッファメモリ１３内に読みだされる。
【００２２】
露光データには、大きく分けて、パターンデータ、ブロックデータ、メインデフレクタデータ、ステージデータ等から構成される。パターンデータは、ビームの大きさと試料上の照射位置から構成される。従って、パターンデータは、第一の透過マスクを通過した電子ビームが第二の透過マスク上の可変矩形用の矩形開孔との重なりの程度を設定するためのシェーピング偏向器ＳＨＰＤＥＦの駆動データＳＨＡＰＥと、副偏向器ＳＤＥＦの駆動データ（ＳＤＥＦｘ，ＳＤＥＦｙ）とに変換される。
【００２３】
ブロックデータは、特に図１の例で示したブロックマスクを第二の透過マスク４３として使用する場合に必要なデータであり、ブロックマスク上のどのパターンを選択するかを示すパターンデータコード（ＰＤＣ）を有する。パターンデータコードを選択すると、選択されたパターンデータコードに対応して予め登録されているマスク偏向器ＭＤ１−４の偏向データ（ＢＳＸ１，ＢＳＹ１）〜（ＢＳＸ４，ＢＳＹ４）、偏向量に対応した非点収差補正用データＤＳ（ＤＳＸ，ＤＳＹ）及び焦点補正データＤＦＯ、マスクステージ駆動データＭＳＴ、そしてリフォーカスコイル４６用のデータＲｅｆｃｓが、マスクメモリ１６から読みだされる。
【００２４】
メインデフレクタデータ３３は、主偏向器ＭＤＥＦを駆動するためのデータであり、主偏向器の偏向データＭＤＥＦ，その偏向量に対応した非点収差補正コイル４７用の補正データＤＳ及び焦点補正コイル４８用の補正データＤＦを有する。また、ステージデータは試料ステージ５２を駆動するデータである。
【００２５】
バッファメモリに読みだされた露光データの内、パターンデータとブロックデータがパターン発生ユニット１４に与えられ、上記した電子ビームを試料５０上に照射するための各要素を駆動するデータを発生する。パターン補正ユニット１５では、ビームサイズや副偏向領域内の位置のデータを受信し、実際の試料上の位置に対応する光学系２００の鏡筒内の座標に変換する補正演算が行われる。そして、補正後の駆動データをそれぞれの要素毎に設けられたデジタル・アナログ変換器及び増幅器２０，２８に与える。そして、変換されたアナログ駆動信号に従って、シェーピング偏向器ＳＨＰＤＥＦと副偏向器ＳＤＥＦが駆動される。
【００２６】
また、パターン発生ユニット１４では、露光データ中のブロックデータに対応するパターンデータコードＰＤＣが生成され、そのコードＰＤＣに従ってマスクメモリ１６内に予め登録され格納されている駆動データが読みだされる。そして、それぞれのデジタル駆動信号が要素それぞれのデジタル・アナログ変換器及び増幅器２１〜２６，２９，３２に与えられる。そしてそれらで生成されるアナログ駆動信号により各要素が駆動される。
【００２７】
１８は、試料ステージ５２の移動を制御する駆動及び位置検出器であり、１９は、反射電子検出器４９からの検出信号を処理する手段である。
【００２８】
図２は、上記の電子ビーム露光装置の露光を保証する回路構成を示す図である。ＣＰＵ１０、露光制御部１００、鏡筒部２００及び、ハードディスク１１は、図１に示した図と同等であり、一部省略して示されている。鏡筒部２００には、マスク偏向器ＭＤ１〜４が省略して示され、主偏向器ＭＤＥＦも省略して示されている。
【００２９】
本実施の形態例における露光の保証を行うための構成は、プリアンプ回路６０、増幅器６４、信号積分器６５、アナログデジタル変換回路６７、メモリ６８及び比較回路７０より構成される。電子銃ＥＢＧから発生した電子ビームＥＢはウエハなどの資料５０に照射され、それに伴い発生する反射電子が反射電子検出ユニット４９にて検出される。反射電子検出ユニット４９は、電子ビームＥＢの強度に応じて発生する反射電子の強度を、電流値としてプリアンプ回路６０に与える。プリアンプ回路６０は、プリアンプ６１とフィードバック抵抗６２で構成され、適切なゲイン及びオフセット信号６３をＣＰＵ１０から与えられる。プリアンプ回路６０は、入力された電流値を電圧値に変換して増幅値６４に供給する。従ってこの電圧値は、反射電子量に応じた値となる。増幅器６４で増幅された電圧値は、信号積分回路６５に供給される。信号積分回路６５は、入力される電圧値をＣＰＵ側から指定された時定数τで積分する。時定数τはＣＰＵ側からバスＢＵＳを介して信号６６として与えられる。この時定数τの範囲は、例えば５ないし２０μsec のオーダーである。
【００３０】
上記信号積分回路６５によって、反射電子量に応じて検出される電流値の累積値を時間で割った平均電流値が生成される。従って、反射電子検出ユニット４９によりパルス状に検出される反射電子量に応じた高さのパルス信号の積分値を生成することができる。生成された平均電流値はアナログデジタル変換回路６７に供給され、所定のサンプリング信号６９のタイミングでデジタル信号に変換される。変換されたデジタル信号はメモリ６８に逐次格納される。
【００３１】
電子ビーム露光装置によりウエハ上に直接露光する場合、ウエハ５０上の複数のチップ領域に同一のパターンを描画する。そこで本実施の形態例では繰り返し描画される露光パターンに対して、最初に露光した時に検出された反射電子量に従う平均電流値をメモリ６８に格納する。そして、その後別のチップ領域に同一の露光パターンを描画するときに、先に格納しておいたメモリ６８内の平均電流値と現在露光中に検出される平均電流値とを比較回路７０にて比較する。同一の露光パターンを描画する場合においては、正常な露光であれば両者を比較した結果は常にほぼ一致する。しかしながら、電子ビーム露光においてなんらかの露光不良等が発生した場合は、比較回路７０の比較信号７１は両者の平均電流値が異なることを示す信号として出力される。
【００３２】
図３は、ステップアンドリピート方式を説明するための図である。ウエハ５０内には図示する通りチップ領域Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３などが格子状に配置される。チップ領域Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３及びＣ４等は同一の露光パターンが描画される。そこで図２に示した露光保証の回路では、チップ領域Ｃ１を露光するときに生成される二次電子強度に応じた電流値の平均値を信号積分回路６５で生成し、そのアナログ信号７８をそのサンプリング信号６９でサンプリングしデジタル化してメモリ６８に格納する。次に後続のチップ領域Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４などを露光する際には、チップ領域Ｃ１の露光時に格納された平均電流値をメモリ６８から読み出し、同一のサンプリング信号６９でサンプリングされた露光中の反射電子強度に応じた平均電流値と比較回路７０にて比較される。従って、時間的に異なる露光工程において検出される反射電子量に応じた平均電流値を比較し、両者の信号が比較回路７０にて一致すると検出されるかぎりは、電子ビーム露光が正常に露光していることが保証される。
【００３３】
図４は、ステージを連続的に移動しながら露光を行う連続移動方式を説明するの図である。図４（Ａ）は連続移動方式におけるフレーム８０とウエハ５０上のチップ領域Ｃ１、Ｃ２等との関係を示す図である。フレーム８０は、主偏向器ＭＤＥＦによって偏向可能な幅を有し、チップ列に平行に移動する露光領域の帯である。従って、図中矢印で示した通り、露光領域は上下方向に移動する。ステージ連続移動方式によれば、ステップアンドリピート方式のようにステージが一旦停止する工程を伴わないのでステージの停止に伴う整定時間を省略することができ、電子ビーム露光工程のスループットを向上することができる。
【００３４】
図４（Ｂ）は、チップ領域ＣＮ、ＣＮ＋１とフレーム８０との関係を詳細に示す。フレーム８０の幅はチップ領域の幅より小さいので、図中示した領域８０１と８０２とが、図２における比較対象露光領域となる。即ち、フレーム８０に沿って露光される場合、チップ領域ＣＮ中の領域８０１を露光する時に検出される上記平均電流値のサンプリング信号がメモリ６８に格納される。その露光にひきつづいて行われる領域８０２の露光工程において、領域８０１の露光中に格納したサンプリング信号と領域８０２の露光中に検出される平均電流値のサンプリング信号とが、比較回路７０にて比較される。従って、ステージ連続移動方式の場合は、メモリ６８に格納されるサンプリング信号の量は、ステップアンドリピート方式の場合よりも少ないし、メモリ６８の容量を小さくできる。
【００３５】
図５は、図２に示した露光保証回路における各信号のタイミングチャートを示す図である。このタイミングチャートには、主偏向器信号３３、ブランキング偏向器ＢＤＥＦに与えられるブランキング信号７４、反射電子検出ユニット４９にて検出される電流値７６及び、積分回路６５にて生成される平均電流値７８が示される。このタイミングチャートの例では、主偏向器信号３３がＬレベル間の複数のブランキング信号７４のパルスによって電子ビームＥＢがウエハ５０に照射される。即ち、ブランキング信号７４のＬレベルパルスが、電子ビームの試料へのショットのタイミングを示す。従って、ブランキング信号７４のパルスに同期して、反射電子検出ユニット４９は、その強度に応じた高さの検出電流パルス７６をプリアンプ回路６０に与える。
【００３６】
図中に示した７８は信号積分回路６５によって所定の時定数τに従う積分値として生成される。このブランキング信号７４のパルス幅は、例えば数百nsecと短く、しかもこのパルス信号は前述したとおり膨大な数にのぼる。従って、このパルス信号に応じて検出される反射電子信号強度に応じた検出電流パルス７６の値（高さ）を全てメモリ６８に格納して比較することは、膨大なメモリ容量と比較工程を要し現実的ではない。そこで、本実施の形態例では、時定数τに従う積分値を積分回路６５で生成し、その出力７８に対して、図中矢印で示したサンプリングタイミングでのデジタル信号をメモリ６８に格納する。このサンプリングの周期は、例えば数μsec のオーダーでありメモリ６８の容量を比較的小さくすることができ、また比較工程を減らすこともできる。
【００３７】
図５にはアナログデジタル変換回路６７及び比較信号が格納されるメモリ６８に与えられるサンプリングパルス６９の例を示す。比較開始信号は、サブフィールド露光期間Ｔsf中におけるブランキング信号７４の最初のパルスを起点として生成され、終了信号はサブフィールド露光期間Ｔsfの終了と共に生成される。これらの比較開始信号と比較終了信号との間に、サンプリングトリガー信号６９が所定の周期ｔ2 、例えば５ないし１０μsec の一定間隔で生成される。このサンプリングトリガーパルス６９に従って、アナログデジタル変換回路６７は信号積分回路６５の出力７８をサンプリングしデジタル信号を生成する。アナログデジタル変換回路６７は、サンプリングトリガパルスからデジタル信号値の確定まで、例えば１μsec 以下を要し、デジタル値が確定した時点でメモリ６８に格納され、あるいは比較回路７０で比較される。
【００３８】
図６は他の実施の形態例である露光保証回路の構成を示す図である。上記した露光保証回路の構成では、最初に露光されるときに検出される反射電子量の平均値をメモリ６８に格納し、その後に実施される同一パターンの露光工程において検出される反射電子量の平均値との比較を比較回路７０にて行った。図６に示した実施の形態例では、露光工程において露光パターンデータから反射電子量の平均値の予測値をリアルタイムに演算生成し、その演算値と実際にウエハ５０に照射して反射される反射電子量の平均値とを比較回路７０において比較する。
【００３９】
図６に示される通り、露光制御部１００から平均反射電子量を予測するために必要な信号８０が積分演算回路９０に供給される。この信号８０は、例えば照射される電子ビームのサイズを示す信号Ｓx 、Ｓy とその電子ビームが照射される期間ＣＬＫとを含む。この照射期間ＣＬＫは、例えば図５に示したブランキング信号７４のパルス幅に対応する。積分演算回路９０には信号積分回路６５に与えられる時定数６６が与えられ、ビームサイズを示す信号Ｓx 、Ｓy 及びクロック幅ＣＬＫと時定数τより平均電流値が次の通り演算される。
【００４０】
平均電流値＝ΣＳx ×Ｓy ×ＣＬＫ／τ
このような積分演算の結果生成される平均電流値の予測値７９は、サンプリング信号６９のタイミングでアナログデジタル変換回路９２にてサンプリングされ、デジタル信号が生成される。これに平行して露光制御部１００は各種駆動信号を鏡筒部２００内の各アクチュエーターに与え、実際の露光がウエハ５０に行われ、そして図２において説明した通り、反射電子が反射電子検出ユニット４９にて検出され、その電流値７６がプリアンプ回路６０、増幅回路６４を介して積分回路６５に与えられる。積分回路６５にて生成された平均電流値７８はサンプリング信号６９に従って、アナログデジタル変換回路６７でサンプリングされデジタル信号として出力される。従って、リアルタイムに積分演算回路９０によって生成された平均電流値の予測値７９と、実際の露光に従って検出された反射電子量に対応する電流値の平均値７８とが比較回路７０にて比較される。
【００４１】
比較回路７０は両信号の比が所定の範囲外にあるか否かを検出し、検出信号７１をＣＰＵに与える。ＣＰＵでは、比較回路７０から両信号が異なる旨を示す検出信号７１を連続して所定回数以上受信した場合に、露光エラーが発生したものとしてアラームを上げたり、露光中のチップ番号をメモリに記憶したりする。
【００４２】
尚、上記の実施の形態例では、荷電粒子ビーム量を検出する為に、その反射電子量を検出した。しかし、反射電子量以外にも、照射される荷電粒子ビーム量に応じて試料から試料ステージを介して試料電流が検出される。従って、かかる試料電流を検出して、そのサンプリング化されたデジタル値をメモリに格納して、比較対象値としてもよい。或いは、露光パターンデータから、かかる試料電流の予測値をリアルタイムに演算して、検出される試料電流値と比較しても良い。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、単一の荷電粒子ビーム露光装置で露光を行う場合でも、露光が正常に行われたことを保証することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】荷電粒子ビーム露光装置の一例である電子ビーム露光装置の全体構成図である。
【図２】電子ビーム露光装置の露光を保証する回路構成を示す図である。
【図３】ステップアンドリピート方式を説明するための図である。
【図４】ステージを連続的に移動しながら露光を行う連続移動方式を説明するの図である。
【図５】図２に示した露光保証回路における各信号のタイミングチャートを示す図である。
【図６】他の実施の形態例である露光保証回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
ＥＢ      荷電粒子ビーム
４９      反射電子検出ユニット
６５      信号積分回路
６７      アナログデジタル変換回路
６８      メモリ
７０      比較回路
【図１】
0003938966.tif 000002
【図２】
0003938966.tif 000003
【図３】
0003938966.tif 000004
【図４】
0003938966.tif 000005
【図５】
0003938966.tif 000006
【図６】
0003938966.tif 000007