(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージの表面に固定された平面状試料の表面の高さを測定し、露光位置の高さを管理した上で露光を行う半導体露光方法において、
複数枚の前記平面状試料を順次露光する時に、
前記平面状試料毎に少なくとも一部は異なる位置で高さ測定を行う測定工程と、
複数枚の前記平面状試料の異なる位置での高さ測定結果を蓄積し、前記高さ測定結果は前記平面状試料の全面にわたり、前記複数枚の前記平面状試料の高さ測定結果から前記ステージの表面の全面にわたる高さ分布を算出する分布算出工程と、
前記ステージの表面の高さ分布に基づいて管理を行う高さ分布管理工程とを備えることを特徴とする半導体露光方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体露光方法において、
前記高さ分布管理工程では、前記ステージの表面の高さ分布が、所定の平坦度の許容範囲内であるか判定を行い、該許容範囲内にない場合には所定の回復処理を行う半導体露光方法。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体露光方法において、
前記高さ分布管理工程では、前記ステージの表面の高さ分布に応じて、前記ステージの高さを調整する半導体露光方法。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体露光方法において、
前記高さ分布管理工程では、前記ステージの表面の高さ分布に応じて、露光の焦点を調整する半導体露光方法。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体露光方法において、
前記高さ分布管理工程では、前記ステージの表面の高さ分布に応じて、露光位置を調整する半導体露光方法。
【請求項６】
請求項１に記載の半導体露光方法において、
前記測定工程における、前記複数枚の平面状試料の高さ測定位置の少なくとも一部は同じ共通基準位置であり、
前記分布算出工程では、前記平面状試料毎の高さ測定結果を、前記共通基準位置の測定結果を一致させるように補正した後、前記ステージの表面の高さ分布を算出する半導体露光方法。
【請求項７】
請求項１に記載の半導体露光方法において、
前記測定工程においては、前記平面状試料のほぼ全面に渡る高さ測定位置が得られる所定の枚数を１単位として繰り返し測定を行い、
前記分布算出工程では、新しい測定結果で順次前の測定結果を更新して前記ステージの表面の高さ分布を算出する半導体露光方法。
【請求項８】
請求項１に記載の半導体露光方法において、
前記測定工程においては、前記平面状試料のほぼ全面に渡る高さ測定位置が得られる所定の枚数を１単位として繰り返し測定を行い、
前記分布算出工程では、各単位毎の測定結果で前記ステージの表面の高さ分布を算出する半導体露光方法。
【請求項９】
露光手段と、平面状試料を固定するステージと、該ステージに固定された前記平面状試料の表面の高さを測定する高さ測定手段と、前記平面状試料の表面の高さ測定結果を前記露光手段又は前記ステージにフィードバックする補正手段とを備える半導体露光装置において、
複数枚の前記平面状試料を順次露光する時に、
前記高さ測定手段は、前記平面状試料毎に少なくとも一部は異なる位置で高さ測定を行い、
複数枚の前記平面状試料の異なる位置での高さ測定結果を蓄積し、前記高さ測定結果は前記平面状試料の全面にわたり、前記複数枚の前記平面状試料の高さ測定結果から前記ステージの表面の全面にわたる高さ分布を算出し、該ステージの表面の高さ分布に基づいて管理を行う高さ分布管理手段とを備えることを特徴とする半導体露光装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体露光装置において、
前記高さ分布管理手段は、前記ステージの表面の高さ分布が、所定の平坦度の許容範囲内であるか判定を行い、該許容範囲内にない場合には所定の回復処理を行う半導体露光装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の半導体露光装置において、
前記高さ分布管理手段は、前記ステージの表面の高さ分布を前記補正手段に出力し、
前記補正手段は、前記ステージの表面の高さ分布に基づいて、前記ステージの高さを調整する半導体露光装置。
【請求項１２】
請求項９に記載の半導体露光装置において、
前記高さ分布管理手段は、前記ステージの表面の高さ分布を前記補正手段に出力し、
前記補正手段は、前記ステージの表面の高さ分布に基づいて、前記露光手段の焦点を調整する半導体露光装置。
【請求項１３】
請求項９に記載の半導体露光装置において、
前記高さ分布管理手段は、前記ステージの表面の高さ分布を前記補正手段に出力し、
前記補正手段は、前記ステージの表面の高さ分布に基づいて、前記露光手段の露光位置を調整する半導体露光装置。
【請求項１４】
請求項９に記載の半導体露光装置において、
前記高さ測定手段で測定する時の前記複数枚の平面状試料の高さ測定位置の少なくとも一部は同じ共通基準位置であり、
前記高さ分布管理手段は、前記平面状試料毎の高さ測定結果を、前記共通基準位置の測定結果を一致させるように補正した後、前記ステージの表面の高さ分布を算出する半導体露光装置。
【請求項１５】
請求項９に記載の半導体露光装置において、
前記測定手段は、前記平面状試料のほぼ全面に渡る高さ測定位置が得られる所定の枚数を１単位として繰り返し測定を行い、
前記高さ分布管理手段は、新しい測定結果で順次前の測定結果を更新して前記ステージの表面の高さ分布を算出する半導体露光装置。
【請求項１６】
請求項９に記載の半導体露光装置において、
前記測定手段は、前記平面状試料のほぼ全面に渡る高さ測定位置が得られる所定の枚数を１単位として繰り返し測定を行い、
前記高さ分布管理手段は、各単位毎の測定結果で前記ステージの表面の高さ分布を算出する半導体露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステッパなどの光学露光装置や電子ビーム露光装置などの荷電粒子ビーム露光装置を含む半導体露光装置に関し、特に半導体ウエハ（以下、単にウエハと称する。）などの平面状試料をステージに固定した時の表面の高さを測定して、その測定結果をフィードバックする半導体露光装置に関する。
【０００２】
近年半導体技術は益々発達し、半導体集積回路（ＩＣ）の集積度と機能が向上してコンピュータ、通信機械制御など広く産業全般に渡る技術進歩の核技術としてその役割が期待されている。ＩＣは、２年から３年で４倍の高集積化を達成しており、例えば、ダイナミック・ランダムアクセス・メモリ（ＤＲＡＭ:DynamicRandom Access Memory）においては、その記憶容量が、１Ｍ、４Ｍ、１６Ｍ、２５６Ｍ、そして１Ｇと増大している。このようなＩＣの高集積化は、半導体製造技術における微細加工技術、特に露光技術の進歩に依存するところが大きい。本発明は半導体露光装置に関する。
【０００３】
従来使用されているステッパなどに用いられる光露光技術の限界が予想されており、電子ビーム露光技術などの荷電粒子ビーム露光技術は、光露光技術に代わって微細加工の次世代を担う可能性の高い技術である。以下の説明では、電子ビーム露光装置を例として説明を行うが、本発明はこれに限定されるものではなく、半導体露光装置であれば適用可能である。
【０００４】
【従来の技術】
電子ビーム露光装置には、可変矩形露光方式、ブロック露光方式、マルチビーム露光方式などの方式がある。ここではブロック露光方式を例として説明を行うが、本発明はこれに限定されるものではない。ブロック露光方式は、繰り返し図形の単位となるパターンを透過マスク上に持ち、これに電子ビームを透過させて単位パターンを一度に発生させ、これをつないで繰り返し図形を露光する方法である。
【０００５】
図１は、ブロック露光方式の電子ビーム露光装置におけるビーム照射系の構成を示す図である。図１において、参照番号１１は電子ビームを発生する電子銃を、１２は電子銃１１からの電子ビームを平行ビームにする第１の収束レンズを、１３は通過する平行ビームを所定の形状に成形するアパーチャーを、１４は成形されたビームを絞る第２の収束レンズを、１５は成形用の偏向器を、１６は第１のマスク偏向器を、１７はマスクによる非点収差を動的に補正する偏向器を、１８は第２のマスク偏向器を、１９はマスク用収束コイルを、２０は第１の成形用レンズを、２１はステージ２１Ａで移動されるブロックマスクを、２２は第２の成形用レンズを、２３は第３のマスク偏向器を、２４はビームをオン・オフ制御するためのブランキング偏向器を、２５は第４のマクス偏向器を、２６は第３のレンズを、２７は円形アパーチャを、２８は縮小レンズを、２９はダイナミックフォーカスコイルを、３０は投影レンズを、３１は電磁的な主偏向器を、３２は静電的な副偏向器を示し、３３は試料１に照射された電子ビームの反射電子を検出して反射電子信号を出力する反射電子検出器を示し、投影レンズ３０により電子ビーム１０がステージ２に載置された試料（ウエハ）１に収束される。ステージはウエハ１を電子ビーム１０に垂直な平面内で２次元的に移動させる。以上の部分が電子光学鏡筒部（コラム）と呼ばれる筐体内に収容され、コラム内は真空にされて露光が行われる。電子ビーム露光装置は、更に所望のパターンを露光するようにコラムの各部を制御する露光制御部を有するが、ここでは説明を省略する。
【０００６】
上記のように、整形された電子ビームは投影レンズ３０によりウエハ１上に収束されると共に、主偏向器３１及び副偏向器３２を合わせた偏向手段によりウエハ１上の所望の位置に偏向されて露光される。この場合、ウエハ１の表面が所定の高さにあることが必要である。
図２は、ウエハ１の表面の高さ位置がずれた場合の問題点を説明する図である。ウエハ１の表面が正規の高さにある時には、図２の（１）に示すように、電子ビーム１０はその表面に収束される。この時、収束されるスポットは、回折などのために完全に１点に収束されずにある最小径Ｄを有するスポットとなる。この最小径が分解能を決定する。表面の高さ位置がずれたウエハ１’の場合には、図示のようにウエハ表面のビームの径はＤ’となり、ぼけを生じる。Ｄ’は、近似的には、ずれΔＴとビームの収束角にそれぞれ比例する。電子ビームの場合には回折の影響が小さく、１点に収束されるビームの収束角度が比較的小さくてもスポットの最小径を非常に小さくできる。これに対して、光学的な露光装置の場合、ビームの収束角度がスポットの最小径に直接影響するために、近年ビームの収束角度は非常に大きくなっている。そのため、この表面の高さ位置のずれによる影響は、光学露光装置の方が電子ビーム露光装置より大きい。
【０００７】
電子ビーム露光装置では、広い範囲を高速で偏向するために、主偏向器３１と副偏向器３２を組み合わせて偏向手段を実現している。主偏向器３１は、図１に示すように、４つの電磁偏向器を４段に組み合わせて構成されており、一旦偏向した電子ビームを振り戻すことにより、偏向量にかかわらず電子ビームがウエハに垂直に入射するようにしている。また、副偏向器３２としては応答速度が速いは静電偏向器を使用している。図２の（２）に示すように、副偏向器３２で偏向された電子ビーム１０は偏向量に対応する角度でウエハ１に入射する。そのため、表面の高さ位置がずれたウエハ１’の場合には、図示のように露光位置がΔＰだけずれ露光パターンを劣化させる。光学露光装置の場合には、テレセントリック光学系を使用することにより、ウエハの表面の高さ位置がずれてもこのような露光位置のずれが生じないようにしている。
【０００８】
いずれにしても、ウエハの表面位置を正確に露光面に合わせるか、ずれに応じた補正を行う必要がある。そこで、光学露光装置では、オートフォーカス機構を設けて、各チップ（ダイ）の露光前に自動的にステージを上下移動してウエハの表面が焦点面になるようにした後、露光を行っている。電子ビーム露光装置では、露光前にウエハの複数点の高さ分布を測定して高さ分布を記憶しておき、露光時にはその位置の高さに応じて補正を行っている。補正はステージの高さを変化させることで行うことも可能であるが、ステージ移動の応答速度は遅いので、高さのずれが小さい場合には、図２の（１）の焦点ずれは、例えばクーロンインタラクションを補正する目的で設けられたダイナミックフォーカスコイル２９を調整して行い、図２の（２）の露光位置のずれは副偏向器の偏向量を調整して行う。
【０００９】
半導体装置の製造工程では、ウエハの上にレジストを塗布し、それをステージに固定して露光を行う。ウエハのステージへの固定は、光学露光装置の場合には真空吸着が使用されるが、電子ビーム露光装置ではコラムの内部が真空にされるので真空吸着が使用できず、静電吸着が使用される。ウエハの表面の高さ位置を測定する場合には、ウエハをステージに固定した上で、その表面の位置を測定する。
【００１０】
ウエハの表面の高さ位置を測定する方法としては、光学露光装置のオートフォーカス機構と同様の光学式高さ測定器を使用する方法と、電子ビームを使用する方法がある。光学式高さ測定器は、ウエハ表面に光ビームを収束させ、その反射光を検出することでウエハ表面のスポットの収束状態を測定する方式や、表面に対して斜めに光ビームを照射し、反射した光ビームのずれ量を測定する方式などがある。また、電子ビームを使用する方法としては、ウエハの表面に電子反射率の異なる物質や構造であらかじめマークを作成しておき、それを電子ビームで走査した時の反射電子を検出して、反射電子信号がもっとも急激に変化する状態を探す方式や、電子ビームをウエハにある入射角で入射させるようにしてマークを操作し、マークが検出される時の偏向量から基準位置からのずれを測定する方式などがある。
【００１１】
ステージは、表面が高精度の平坦度を有するように加工されており、またステージの移動による高さ位置の変化も小さい。一方、ウエハも高精度の平坦度を有するように加工されており、ステージに固定された時にはステージの表面の高さ分布に従った表面高さを有する。しかし、ウエハの厚さはある程度ばらつくのが避けられないため、ウエハ毎に最低１回は高さを測定する必要があり、実際にはあらかじめ定められた複数の点の高さを測定している。すなわち、従来は同じ位置の高さを測定していた。また、より高精度に高さ位置を知る必要がある時には、あらかじめ表面位置の高さ分布や移動に伴う高さ変化を測定して記憶しておき、露光位置に応じてその値を読み出して補正している。いずれにしろ、ステージの平坦度（又は測定した高さ位置の繰り返し精度）及びウエハの平坦度を信頼して、ステージに固定した時のウエハの表面の高さ分布を求めていたといえる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ウエハの露光工程は非常に清浄度の高いクリーンルーム内で行われる。しかし、露光装置に供給されるウエハにゴミなどが付着している場合などがあり、露光装置にゴミを付着させる。特に裏面にゴミが付着したウエハがステージに載置されて固定されると、ウエハを回収した後もゴミがそのままステージの表面に付着してしまうことがある。図３は、ウエハ１とステージ２の間にゴミ９が付着した場合も様子を示す図である。実際にはゴミ９は非常に微細であるが、ここでは説明上大きく示してある。ゴミ９のない状態では、図３の（１）に示すように、ウエハ１の表面は平坦なステージ２の表面に沿った平坦度の良好な状態であるが、ゴミ９が間にある状態では、図３の（２）に示すように、ウエハ１の表面はゴミの部分が高くなって平坦度が低下している。図４は、図３の（２）に示すような状態における高さ分布を示す図であり、図示のように、ゴミ９のある部分の高さが他の部分より高くなり、ゴミ９の位置を頂点とする山があるように高さ分布の等高線を生じる。
【００１３】
実際には、ゴミの種類や、形状、大きさは各種あり、それらがランダムにステージの表面に付着し、高さ分布は非常に複雑になる。上記のように、従来はこのようなゴミの付着を想定しておらず、従来のウエハの複数の点の高さを測定するだけでは、このようなゴミの付着による高さ分布の変化を測定できなかった。そのため、露光位置により収束状態が変化したり、露光位置がずれたりして露光パターンを劣化させるという問題を生じていた。このようなゴミの付着による露光パターンの劣化は、露光したレジストを現像した後でしか分からず、それまでに処理したウエハの露光パターンがすべて不良になるといった事態も生じる。
【００１４】
そのため、ステージ表面へのゴミの付着によるウエハ表面の高さ分布の変化を測定してゴミの付着状態を管理することが必要である。例えば、平坦度がある程度以上劣化したらステージの表面を清掃する処理を行ったり、ウエハ表面の高さ分布に応じて露光位置毎に主点ずれを補正したり、露光位置を補正するなどの管理が必要である。しかし、従来のウエハの複数の点の高さを測定するだけでは、十分にゴミの付着状態を測定できず、このような管理を行えなかった。
【００１５】
そこで、露光前に行うウエハの高さ測定を行う位置の個数を増加させてウエハ全面で高さ測定を行い、ウエハ表面の高さ分布をより詳細に求めることが考えられる。しかし、ステージに固定したウエハの表面の高さ位置を測定する場合、測定点を増加させると測定に要する時間が長くなりスループットが低下するという問題を生じる。
【００１６】
本発明は、このような問題を解決することを目的とし、スループットを低下させずにウエハ表面の高さ分布をより詳細に求め、ステージ表面へのゴミの付着を管理できるようにした半導体露光方法及び露光装置の実現を目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を実現するため、本発明の半導体露光方法及び露光装置では、１枚の試料（ウエハ）の高さ測定点の個数は従来通り少ないが、測定点を異ならせ、複数枚の試料の高さを測定した結果を合わせれば、試料の全面に渡る高さが測定されるようにする。
【００１８】
すなわち、本発明の半導体露光方法は、ステージの表面に固定された平面状試料の表面の高さを測定し、露光位置の高さを管理した上で露光を行う半導体露光方法において、複数枚の前記平面状試料を順次露光する時に、平面状試料毎に少なくとも一部は異なる位置で高さ測定を行う測定工程と、複数枚の平面状試料の異なる位置での高さ測定結果を蓄積して、１枚の平面状試料の高さ測定位置の個数より多い個数の測定位置での高さ測定結果からステージの表面の高さ分布を算出する分布算出工程と、ステージの表面の高さ分布に基づいて管理を行う高さ分布管理工程とを備えることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の半導体露光装置は、露光手段と、平面状試料を固定するステージと、ステージに固定された平面状試料の表面の高さを測定する高さ測定手段と、平面状試料の表面の高さ測定結果を露光手段又はステージにフィードバックする補正手段とを備える半導体露光装置において、複数枚の平面状試料を順次露光する時に、高さ測定手段は、平面状試料毎に少なくとも一部は異なる位置で高さ測定を行い、複数枚の平面状試料の異なる位置での高さ測定結果を蓄積して、１枚の平面状試料の高さ測定位置の個数より多い個数の測定位置での高さ測定結果からステージの表面の高さ分布を算出し、ステージの表面の高さ分布に基づいて管理を行う高さ分布管理手段とを備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、１枚の試料の高さ測定点の個数は従来通り少ないのでスループットは低下せず、測定点が異なるので複数枚の試料の高さを測定した結果を合わせれば試料全面の高さが測定でき、ステージの表面へのゴミの付着が管理できる。
高さ分布の管理では、ステージの表面の高さ分布が、所定の平坦度の許容範囲内であるか判定を行い、許容範囲内にない場合にはステージ表面の洗浄などの所定の回復処理を指示する。
【００２１】
高さ分布に基づいた管理では、例えば、ステージの表面の高さ分布に応じて、ステージの高さを調整したり、焦点を調整したり、露光位置を調整する。
測定位置の少なくとも一部を共通基準位置として、高さ測定結果を共通基準位置の測定結果で規格化した後、ステージの表面の高さ分布を算出することが望ましい。
【００２２】
測定は、平面状試料のほぼ全面に渡る高さ測定位置が得られる所定の枚数を１単位として同じ高さ測定位置で繰り返し測定を行い、新しい測定結果で順次前の測定結果を更新するか、各単位毎の測定結果でステージの表面の高さ分布を算出する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図５は、本発明の実施例の電子ビーム露光装置の構成を示すブロック図である。コラム１０は、図１に示したビーム照射系を収容する部分であり、一部を省略すると共に、収束レンズやマスク整形のための偏向器などをまとめて参照番号５１から５４で示している。図１で説明したのと同様に、電子銃１１から出射された電子ビームは、レンズ系５１〜５３及び偏向器５４、２４などで整形されると共に偏向器２４でオン・オフ制御される。整形された電子ビームは、主偏向器３１と副偏向３２及び投影レンズ３０により、ウエハ１上の偏向位置に収束（結像）される。また、ダイナミックフォーカスコイル２９により、電子ビームの結像位置が調整される。参照番号５６はウエハ１に照射された電子ビームの反射電子を検出する反射電子検出器であり、５７は光学的にウエハ１の表面の高さを測定する光学式高さ測定器である。また、参照番号３はステージ２を移動するステージ移動機構であり、５８は露光するウエハを供給及び回収したウエハを収容するローダ用ウエハボックスであり、図示していないローダ機構によりローダ用ウエハボックス５８内のウエハがステージ２上に載置され、露光の終了したウエハは逆にステージ２からローダ用ウエハボックス５８内に戻される。ウエハの受け渡し時にはステージ２はステージ移動機構３の左端まで移動する。
【００２４】
参照番号６１から７２は、露光するパターンを示すパターンデータからコラム１０の各部を制御する信号を生成する部分であり、全体の制御を行うＣＰＵ６１と、露光するパターンを示すパターンデータを記憶した磁気ディスク６３と、露光する部分のパターンデータを展開するパターンデータメモリ６４と、制御信号の出力及び検出信号の入力のためのインターフェース回路６５とがバス６２で接続されている。パターンデータメモリ６４に展開されたデータを順次読み出し、各部の制御回路に供給する。オン・オフ制御回路６６は、電子ビームが偏向位置に整定されるまでビームをオフし、整定後所定時間ビームをオンするようにオン・オフ用偏向器２４を制御する。パターン選択回路６７は、露光するブロックマスクを選択するように偏向器５４を制御する。ダイナミックフォーカス制御回路６８は、クーロンインタラクションによる焦点位置のずれを補正するようにダイナミックフォーカスコイル２９を制御する。偏向制御回路６９は、整形した電子ビームを所定の位置に照射するように主偏向器３１及び副偏向器３２を制御する。ステージ７０はステージ移動機構３を制御する。反射電子検出器５６の出力は反射電子検出回路７１で処理される。反射電子検出回路７１には、ダイナミックフォーカス制御回路６８及び偏向制御回路６９から信号が入力され、ウエハ上のマークの位置などが検出される。これらの検出結果は、インターフェース回路６５を介してＣＰＵ６１に送られる。また、光学式高さ測定器５７の出力は、表面高さ検出回路７２で処理されて、インターフェース回路６５を介してＣＰＵ６１に送られる。なお、各制御回路は、インターフェース回路６５を介してＣＰＵ６１により制御されるが、ここでは図示を省略してある。
【００２５】
以上の構成は、従来例の電子ビーム露光装置でも同じであり、これ以上の説明は省略する。
図６は、光学式高さ測定器５７の測定原理を説明する図であり、いわゆる非点収差法と呼ばれる方式を説明する図である。レンズ４１と４２の間にハーフミラーを設けて光源（レーザ）からの光ビームを光路内に導き、レンズ４１を介してウエハ１の表面に収束させる。この光ビームは、焦点が一致している時には、ウエハ１の表面にスポット状に照射され、反射光はウエハ１の表面のスポットから出射されるようになる。この反射光は、レンズ４１と４２を通って点Ｐに収束される。その途中にシリンドリカルレンズ４３が設けられているため、光ビームはシリンドリカルレンズのパワーを有する方向のみ点Ｑに収束され、それと垂直な方向はそのまま点Ｐに収束される。従って、光ビームは図示のように変化し、その断面は中間の点で円形になり、その前後では長軸方向が異なる楕円形になる。この中間の点に図示のような４分割受光素子４４を配置する。
【００２６】
焦点がずれるとウエハ１の表面で反射された光ビームはウエハ１の表面からずれた位置にあるスポットから出力されたようになり、レンズ４１と４２及びシリンドリカルレンズ４３による光ビームの収束位置もずれ、４分割受光素子４４上の光ビームは点線で示すように楕円形になる。焦点位置がどちらにずれているかで、楕円形の長軸の方向が異なり、４分割受光素子４４の対向する素子の出力の和を算出した上で、差動アンプ４５で２組の差信号であるＡＦ信号を算出すると、ＡＦ信号は焦点位置に応じて図６の（２）のように変化する。
【００２７】
図６の（２）のＲで示した範囲内であればＡＦ信号から焦点の位置ずれを一義的に決定できる。なお、光学式高さ測定器５７全体又はレンズ４１をボイスコイルで移動可能に支持して、焦点が常にウエハ１の表面上にあるようにフィードバック制御を行い、その時のボイスコイルの信号を検出して焦点位置のずれを検出するようにしてもよい。
【００２８】
光学式高さ測定器の一例として非点収差法を説明したが、表面に対して斜めに光ビームを照射し、反射した光ビームのずれ量を測定する方式など他にも各種の方法がある。また、ウエハ１上に形成されたマークを電子ビームで走査して、その時の変化電子を反射電子検出器５６で検出してウエハの表面の高さ位置を測定するようにしてもよい。
【００２９】
図７は、本発明の第１実施例における高さ測定箇所を説明する図である。図示のように、１枚のウエハ１には２５個のチップ（ダイ）が形成され、１枚のウエハの露光を行う場合には、図で斜線で示す５個のチップの部分の高さを測定し、（１）から（５）に示すように測定するチップの位置を順に変化させる。測定する部分はチップ内でもチップに隣接する部分でもよい。図示のように、高さの測定されるチップの位置は５枚のウエハですべて異なり、５枚のウエハについて高さを測定すると、すべてのチップの位置で高さ測定が行われることになる。従来は、所定の１箇所又は複数箇所のチップの高さを測定していた。
【００３０】
各ウエハの測定結果を記憶し、５枚のウエハの測定結果を合わせると、ウエハ全面の高さ分布が得られる。前述のように、ウエハの厚さはある程度のばらつきが避けられないので、別に測定したウエハ厚で補正した上でステージの高さ分布（平坦データ）を求める。このようにして、ステージ全面での平坦分布が求まるので、ある箇所が他の箇所に比べて高くなっていた場合にはその部分にゴミが付着したと判定できる。
【００３１】
図８は、第１実施例において平坦分布を求める処理を示すフローチャートである。ここではある枚数Ｎを１単位として１単位のウエハを測定するとステージ全面での平坦分布が得られるように、１単位内での順番に応じて測定位置が決められている。
ステップ１０１では、ウエハの順番をＮで除して余りを求める。この余りが１単位内での順番を示しているので、ステップ１０２では余りに対応する測定位置で測定を行い、測定値を記憶する。ステップ１０３では別に測定したウエハ厚（の分を補正して平坦データを生成して記憶する。なお、測定値のうち大きく異なる値を除いて、残りの測定値の平均を算出し、この平均値をウエハ厚としてもよい。ステップ１０４では、ステップ１０３で算出した平坦データをそれまでの平坦データと合わせて平坦分布を生成する。もし、１単位の測定が終了していれば以前に測定した平坦データが残っているが、新しく測定した平坦データでこれを書き換える。ステップ１０５では、ステップ１０４で生成した平坦分布があらかじめ定めた許容範囲であるか判定する。許容範囲内であれば、ステップ１０１から１０５を繰り返す。もし、許容範囲を越えている場合には、ステップ１０６に進み、ステージ表面の清掃を指示して終了する。ステージ表面の清掃が終了した後は、平坦データをクリアしてステップ１０１から同じ処理を行う。
【００３２】
なお、１単位の枚数のウエハの測定を行う毎に平坦データをクリアするようにしてもよい。
平坦データの許容範囲を小さくすると、ステージの平坦度は良好に維持されるが、頻繁にステージの清掃を行う必要が生じ、その分スループットが低下するという問題を生じる。そこで、ある程度の平坦度の劣化の範囲内であれば、平坦分布に基づいてウエハの高さの分布を算出し、露光位置での高さに応じて焦点及び偏向位置を補正するようにする。これにより、許容範囲を大きく設定でき、頻繁に清掃する必要がなくなる。図９は、平坦分布に基づいて算出した高さ分布に応じて焦点及び偏向位置を補正する場合の露光処理を示すフローチャートである。なお、ウエハ表面の高さによる補正は、チップ毎に行ってもよいが、チップ内を複数の領域に分割し、その領域毎に行えばより精密な補正が可能である。
【００３３】
ステップ２０１では、ステージを移動して露光位置を電子ビームの照射範囲に移動する。ステップ２０２では、平坦分布と測定した高さから露光位置の高さを算出する。前述のように、測定結果で平坦データを更新するので、高さを測定した位置についてはそれと同じ高さが算出される。ステップ２０３では、算出した高さに応じて、焦点及び偏向位置の補正データを生成する。ここでは、焦点補正は、クーロンインタラクションを補正するダイナミックフォーカスコイルで行い、この補正分を付加してダイナミックフォーカス制御回路６８に出力する補正データを生成する。また、偏向位置の補正は副偏向器で行い、副偏向器による偏向位置に補正分の偏向量を付加して副偏向データを生成し、これを偏向制御回路６９に出力する。ステップ２０４では、補正したデータに基づいて露光を行う。ステップ２０５では、すべての露光が終了したか判定し、すべての露光が終了するまでステップ２０１から２０５を繰り返す。
【００３４】
第１実施例では、ウエハ毎にすべて異なる位置でウエハの表面の高さを測定し、別に測定したウエハ厚や測定値から算出したウエハ厚に基づいて測定値を補正して平坦データを生成したが、第２実施例ではウエハ毎の測定位置を少なくとも一か所共通にして、共通な位置での測定結果に基づいて、各ウエハにおける測定値を正規化して平坦データを生成する。
【００３５】
図１０は、本発明の第２実施例における高さ測定箇所を説明する図である。図示のように、１枚のウエハ１には３７個のチップ（ダイ）が形成され、１枚のウエハの露光を行う場合には、図で斜線で示す７個のチップの部分の高さを測定し、（１）から（６）に示すように測定するチップの位置を順に変化させる。図示のように、高さの測定されるチップの位置は６枚のウエハですべて異なり、６枚のウエハについて高さを測定すると、すべてのチップの位置で高さ測定が行われることになる。
【００３６】
図１１は、第２実施例において高さ分布を求める処理を示すフローチャートである。
ステップ３０１では、第１実施例と同様に、ウエハの順番をＮで除して余りを求める。この余りが１単位内での順番を示しているので、ステップ３０２では余りに対応する測定位置で測定を行い、測定値を記憶する。この時、図１０に示すように、中心の一か所を共通基準位置とし、すべての測定でこの位置での高さを測定する。他の測定位置は、各ウエハですべて異なる。ステップ３０３では基準位置での初回の測定値との差を算出し、ステップ３０４で基準位置での初回の測定値との差の分だけ他の測定位値を補正して平坦データを生成する。ステップ３０５以降は第１実施例と同じであり、平坦分布を生成する。
【００３７】
図１２は、上記のようにして求めた平坦分布を利用して露光処理を補正する場合の処理を示すフローチャートである。ステップ４０１では露光位置に移動し、ステップ４０２でその位置で露光するウエハで高さの測定が行われたかを判定し、行われていれば高さデータが記憶されているのでステップ４０４に進む。その位置で高さ測定が行われていなければステップ４０３で、そのウエハで測定した共通基準位置の高さと平坦分布からその位置での高さを算出する。ステップ４０４では、その位置での高さに応じてステージを上下移動してウエハの表面を露光位置に合わせ、ステップ４０５で露光処理を行う。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、１枚の試料の高さ測定位置は従来と同様に１箇所又は少数の箇所であるためスループットが低下することはなく、試料毎に測定位置を変化させるために、複数枚の試料を測定すれば試料全面に渡る平坦度に関するデータを得ることができ、ステージへのゴミの付着などを検出して管理することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子ビーム露光装置のビーム照射系の構成例を示す図である。
【図２】試料（ウエハ）の表面位置がずれた場合の影響を説明する図である。
【図３】ステージと試料の間にゴミがある場合の問題点を説明する図である。
【図４】ステージと試料の間にゴミがある場合の高さ分布例を示す図である。
【図５】実施例の電子ビーム露光装置の構成を示す図である。
【図６】実施例で使用する光学式高さ検出器の原理を説明する図である。
【図７】本発明の第１実施例における高さ測定位置の変化を示す図である。
【図８】第１実施例における高さ測定及び平坦分布の算出処理を示すフローチャートである。
【図９】第１実施例において、試料の高さを補正して露光を行う場合の処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第２実施例における高さ測定位置の変化を示す図である。
【図１１】第２実施例における高さ測定及び平坦分布の算出処理を示すフローチャートである。
【図１２】第２実施例において、試料の高さを補正して露光を行う場合の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…試料（ウエハ）
２…ステージ
１０…電子ビーム露光装置のコラム
５６…反射電子検出器
５７…光学式高さ検出器
【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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