JP2005340345A - 電子線装置、電子ビームの偏向位置歪み測定方法、電子ビームの偏向位置補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電子線源から発生させた電子ビームで試料を走査する電子線装置において、走査の際に電子ビームを偏向する所望の各偏向位置と実際の各偏向位置とのズレを良好に較正し、電子ビームの走査速度の変動を低減する。
【解決手段】 偏向器（走査手段）２１、２２の偏向領域内の各位置に偏向された電子ビーム１５の各偏向位置を測定し、かつそれぞれの位置測定時における各偏向指令量を取得し、この測定された各位置に電子ビーム１５を偏向するために偏向器２１、２２に入力するようそれぞれ設定される各偏向指令量を、取得した各偏向指令量に較正する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、電子線源から生じる電子ビームを偏向する偏向手段とこの偏向手段を較正する較正手段を有する電子線装置、その電子ビームの偏向位置歪み測定方法、及び電子ビームの偏向位置補正方法に関する。特に本発明は、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に好適に利用可能である。

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。

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）。

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２４、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４４とＸＹステージ４６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４４上に保持されている。

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。

走査手段２４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。

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。

ＸＹステージ４６は、静電チャック４４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。

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。

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。

米国特許第5,831,272号明細書（全体） 日本特許第2951947号公報（全体）

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２４（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。

しかし、実際には上記走査手段２４、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／又は磁場の不均一性（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。

上記問題を鑑みて、本発明は、電子線源から発生させた電子ビームで試料を走査する電子線装置において、上述の所望の偏向位置と実際の偏向位置とのズレを良好に較正することにより、電子ビームの走査速度の変動を低減することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、前記偏向器（走査手段）の偏向領域内に偏向された電子ビームの偏向位置を測定し、またこの位置測定時における偏向指令量を取得し、この測定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。

すなわち、本発明の第１形態に係る電子線装置は、電子ビームを発生する電子線源と、電子線源の光軸に垂直な所定の面内に定められる偏向領域内の各位置に電子ビームを偏向するための偏向手段と、偏向領域内の各位置に応じて予め定められる各偏向指令量を偏向手段に入力する偏向指令部とを備え、更に、電子ビームの偏向位置を測定する電子線位置測定器と、測定された偏向位置に応じて定められる偏向指令量を、前記測定位置の測定時に偏向手段に入力される偏向指令量に較正する偏向位置較正手段と、を備える。

また、本発明の第２形態に係る偏向位置の歪み測定方法は、電子ビームを発生する電子線源と、電子線源の光軸に垂直な所定の面内に定められる偏向領域内の各位置に電子ビームを偏向するための偏向手段と、偏向領域内の各位置に応じて予め定められる各偏向指令量を偏向手段に入力する偏向指令部とを備える電子線装置において、偏向手段による電子ビームの偏向位置の歪みを測定するために、電子ビームの偏向位置を測定し、測定された偏向位置に応じて定められる偏向指令量と、前記測定位置の測定時に偏向手段に入力される偏向指令量との差を求める。

さらにまた、本発明の第３形態に係る偏向位置較正方法は、電子ビームを発生する電子線源と、電子線源の光軸に垂直な所定の面内に定められる偏向領域内の各位置に電子ビームを偏向するための偏向手段と、偏向領域内の各位置に応じて予め定められる各偏向指令量を偏向手段に入力する偏向指令部とを備える電子線装置において、偏向手段による電子ビームの偏向位置を較正するために、電子ビームの偏向位置を測定し、測定された偏向位置に応じて定められる偏向指令量を、前記測定位置の測定時に偏向手段に入力される偏向指令量に較正する。

電子線位置測定器は、電子受入口を有する電子検出器と、電子検出器を既知の測定位置に支持する支持手段と備え、この電子検出器が電子ビームを既知の測定位置で検出することにより電子線の位置を測定することとしてよい。
そして、この測定位置の測定時における偏向指令量として、既知の測定位置に固定した電子検出器を電子ビームで走査して、この測定位置に偏向された電子ビームが電子検出器に検出されたときに偏向手段に入力される偏向指令量を取得する。

前記偏向指令量を取得するために、電子検出器の電子受入口には、電子線源の光軸に垂直な面に平行な第１の方向にナイフエッジが設けることとしてよく、一方で前記電子ビームが、第１の方向に垂直な第２の方向に電子受入口を走査したとき、電子検出器の出力値の変化率が極値となる偏向指令量を、第２の方向についての偏向指令量として取得する偏向指令量取得手段を設けることとしてよい。
電子線位置測定器は、複数の電子検出器を備え、支持手段は各電子検出器を異なる測定位置にそれぞれ支持することとしてもよい。

また、電子ビームを既知の偏向位置に対応する一定の偏向指令量で偏向しつづけておき、この電子ビームを電子受入口が横切るように電子検出器を移動させ、電子を検出したときの電子検出器の位置を電子ビームの実際の偏向位置として測定してもよい。
電子ビームの実際の偏向位置を測定するために、電子検出器には前記第１の方向にナイフエッジを有する電子受入口を設けてよい。そして、電子受入口が電子ビームを横切るように前記第２の方向に電子検出器を移動させて、この電子検出器の移動に伴い変化する電子検出器の出力値の変化率が極値となる電子検出器の位置を電子ビームの第２の方向についての偏向位置としてよい。

本発明により偏向歪みにより生じる入力偏向指令量と、実際の偏向位置とのずれを良好に補正することが可能となり、正確な電子ビームの走査を行うことが可能となる。本発明の電子線装置を電子線露光装置に適用する場合、その電子線の照射量（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。

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装置の概略構成図である。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。

以下の説明では、電子線装置として電子線露光装置、特に近接露光方式の電子線近接露光装置を例示するが、本発明の電子線装置は、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、投影方式の電子ビーム露光装置などの他の方式の電子線露光装置にも利用可能である。
さらに、電子線露光装置だけでなく、電子線源により電子ビームを発生させ、この電子ビームを偏向手段により試料上で走査する電子線装置であれば、走査型電子顕微鏡、透過形電子顕微鏡や、電子線検査装置などの電子線装置にも利用可能である。

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２４、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。

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４４とＸＹステージ４６とを備える。マスク３０は、静電チャック４４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。

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。

電子線近接露光装置１は、走査手段２４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部２７を備える。偏向指令部２７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や偏向指令部２７に内蔵される記憶手段（図示せず）に記憶されている。

偏向指令部２７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）２６にてアナログ信号に変換された後、増幅器２５で増幅されて主偏向器２１、２２に入力される。

ＸＹステージ４６上には、電子ビーム１５を検出する電子検出器６１が固定されて設けられる。ＸＹステージ４６は、ステージ制御部４７が生成する駆動信号によって駆動され、ステージ制御部４７は計算機９１からＸＹ位置信号を受信して駆動信号を生成する。計算機９１は、ＸＹステージ４６を位置決め制御することにより、電子検出器６１を偏向領域の各位置へ位置決めすることが可能となる。したがって計算機９１は、電子検出器６１が電子ビーム１５を検出したときの電子検出器６１の位置を求めることにより、電子ビーム１５の偏向位置を検出する。
なお、電子検出器６１、信号処理手段６２、計算機９１、ＸＹステージ４６、およびステージ制御部４７（以下、これらを電子線検出）は、本発明に係る電子線位置測定器をなし（以下、これらを「電子線位置測定手段」と記す）、さらに、ＸＹステージ４６、ステージ制御部４７、および計算機９１は、本発明に係る電子検出器を測定位置に支持する支持手段をなす。

なお、電子検出器６１の設置箇所はＸＹステージ４６上に限られず、主偏向器２１、２２の偏向領域内において電子検出器６１の位置決め制御を行うことが可能な支持手段をＸＹステージ４６以外に設けることとしてよい。

また電子線近接露光装置１は、偏向指令部２７からＤＡＣ２６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８１とを備える。偏向指令量取得部８１は、電子ビーム１５を電子検出器６１が検出した際に、ＤＡＣ２６に入力されている偏向指令量をリアルタイムに取得することができる。
偏向指令量取得部８１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。取得した指令量をメモリ９３に記憶することも可能である。

また、電子線近接露光装置１は、電子線位置測定手段により測定された電子ビーム１５の偏向位置に対応して定められている偏向指令量をメモリ９３又は偏向指令部２７から取得し、これと偏向指令量取得部８１によって取得された偏向指令量との差を求める比較部８２を備える。
さらに、電子線近接露光装置１は、電子線位置測定手段により測定された電子ビーム１５の偏向位置に対応して定められ、メモリ９３又は偏向指令部２７に記憶される偏向指令量を、偏向指令量取得部８１によって取得された偏向指令量に補正する補正部８３を備える。
比較部８２及び補正部８３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。

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。
ステップＳ１０１において、計算機９１は、電子ビーム１５の最初の測定位置のＸＹ位置信号をステージ制御部４７へ出力し、ステージ制御部４７は、現在のＸＹステージの位置から、入力されたＸＹ位置信号までＸＹステージ４６を駆動するための駆動信号を生成する。これによりＸＹステージ４６上の電子検出器６１を、最初の測定位置に位置付ける。

図７（Ａ）は、ＸＹステージ４６上に固定して設けられる電子検出器６１の斜視図であり、図７（Ｂ）は電子検出器６１の断面図である。電子検出器６１は、検出部分６３と検出部分６３を電子線源１４の光軸１９方向であるＺ方向を回転軸として回転させる駆動部分６４と、検出部分６３の検出信号を断続制御する継電器などの出力制御部６５を備える。
検出部分６３の上面には、開口６６を有するアパチャ板６７が設けられており、アパチャ板６７の下方には、開口６６を通過した電子を検出して、その電子量を電気信号に変換して出力するファラデーカップのような電子検出手段６８を設ける。

アパチャ板６７の開口６６には、Ｚ方向に垂直なＸＹ平面の１方向に沿って正確に延びる縁部であるナイフエッジが設けられている。このナイフエッジは、第１の方向であるＸ方向についての電子ビーム１５の偏向位置を測定し、またこの時のＸ方向についての偏向指令量を取得するときには、第２の方向であるＹ方向に延伸するように方向付けられ、反対にＹ方向についての電子ビーム１５の偏向位置を測定し、またこの時のＹ方向についての偏向指令量を取得するときには、第１の方向であるＸ方向に延伸するように方向付けられる。ナイフエッジの延伸方向は、駆動部分６４によってＸ方向とＹ方向とに選択的に方向付けることが可能である。

出力制御部６５は、信号処理回路６２への電子検出器６１の信号出力を断続制御する。これは例えば、信号処理回路６２へ電子検出器６１の信号出力が入力されているときと、出力制御部６５によって遮断され電子検出器６１の信号出力が信号処理回路６２へ入力されていないときの、両時点における信号処理回路６２へ入力信号を比較して、その差分信号をノイズ信号として求めるために使用される。
そして、電子検出器６１から信号処理回路６２への入力信号からこの差分信号（ノイズ信号）を除去して、信号処理回路６２への入力信号自身をキャリブレートするために使用される。

図６に戻りステップＳ１０２において、偏向指令部２７は、ＤＡＣ２６及び増幅器２５を介して、電子検出器６１が位置付けられた測定位置に対応する偏向指令量を、所定の変化幅にわたって変化させて主偏向器２１、２２に出力する。これにより電子ビーム１５は電子検出器６１の上を走査する。
このとき、Ｘ方向についての電子ビーム１５の偏向位置を測定し、またこの時のＸ方向についての偏向指令量を取得するときには、偏向指令量は電子ビームの偏向位置がＸ方向に変化する方向に変更され、反対にＹ方向についての電子ビーム１５の偏向位置を測定し、またこの時のＹ方向についての偏向指令量を取得するときには、偏向指令量は電子ビームの偏向位置がＹ方向に変化する方向に変更される。

図８（Ａ）に、Ｘ方向についての電子ビーム１５の偏向位置を測定し、またこの測定時の偏向指令量を取得するときの、開口６６のナイフエッジ６８Ａ及び６８Ｂの延伸方向と、電子ビーム１５の偏向位置の変化方向を示す。

ステップＳ１０３において、偏向指令量取得部８１は、電子ビーム１５で電子検出器６１の開口６６を走査させつつ電子検出器６１の検出値を取得し、偏向指令量の変化に対する検出値の変化率（１次微分値）を算出する。図８（Ｂ）は、電子ビーム１５で電子検出器６１の開口６６を走査するときの、偏向指令部２７が出力する偏向指令量と電子検出器６１の検出値との関係を示すグラフであり、図８（Ｃ）は、図８（Ｂ）の波形の１次微分波形である。

図８（Ｂ）に示すとおり、電子検出器６１の検出値の傾きの絶対値は、電子ビーム１５の中心が電子検出器６１の開口６６のナイフエッジ６８Ａ及び６８Ｂを通過する際に最も大きくなる。したがって図８（Ｃ）に示すとおり、電子ビーム１５の中心が電子検出器６１の開口６６のナイフエッジを通過する際の偏向指令量Ｘ１、Ｘ２に対応して、図８（Ｂ）の波形の１次微分値はピーク値（極値）を取り、その位置は、電子検出器６１の検出感度は関係しない。

したがって、ステップＳ１０３において、偏向指令量の変化に対する検出値の変化率（１次微分値）が極値となったときの偏向指令量Ｘ１（またはＸ２）を取得する。すなわち、偏向領域内の既知の偏向位置に位置付けられた電子検出器６１の開口６６のナイフエッジ６８Ａ（又は６８Ｂ）の位置に、実際に電子ビーム１５の中心が偏向されたときの、偏向指令量Ｘ１（またはＸ２）を取得する。取得された偏向指令量はメモリ９３に記憶される。

電子ビームの偏向位置を測定するために使用されるナイフエッジは、６８Ａ又は６８Ｂのいずれでもよく、取得される偏向指令量は使用されるナイフエッジ６８Ａ又は６８Ｂに対応して定められる（すなわち、ナイフエッジ６８Ａが使用されるときには偏向指令量Ｘ１が取得され、ナイフエッジ６８Ｂが使用されるときには偏向指令量Ｘ２が取得される）。

ステップＳ１０４及びステップＳ１０５によって、偏向器２１、２２の偏向領域を網羅する全ての測定位置に、電子検出器６１をそれぞれ位置付けて、ステップＳ１０２及びステップＳ１０３を繰り返すことにより、偏向領域内の各測定位置について各位置に電子ビームを偏向するために実際に入力すべき各偏向指令量が取得される。

そして、ステップＳ１０６において、比較部８２は、各測定位置に対応して予め定められた偏向指令量をメモリ９３又は偏向指令部２７の内部メモリから読み出す。
一方で比較部８２は、ステップＳ１０３で偏向指令量取得部８１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、各測定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８１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、各測定位置に電子ビーム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が各測定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方向の偏向歪み量を示す。以上ステップＳ１０１〜Ｓ１０６により電子ビームの偏向位置歪み量が測定される。

なお、偏向位置歪み量は、偏向器２１、２２の全偏向領域にわたって、偏向指令部２７が出力可能な偏向指令量の最小ステップ単位で測定されることが望ましいが、これら全ての測定点に電子検出器６１の位置決め制御を行うとすると、非常に多くの測定時間を要する。
したがって、偏向指令量の所定のステップ離れた所定の測定位置に電子検出器６１を位置付けて上述の偏向指令量を取得し、これら取得した偏向指令量に基づき、偏向指令部２７が出力可能な偏向指令量の最小ステップ単位の各電子ビーム位置に対応する偏向指令量を補間して求めることとしてよい。

電子ビームの偏向位置歪み量の測定では、電子検出器６１の位置決め制御のために多くの時間が費やされる。したがって、図９に示すように複数の電子検出器６１を所定のピッチ（設置間隔）で、偏向器２１の偏向領域２８内の異なる偏向位置に位置付け、電子ビーム１５でこれら複数の電子検出器を一度に走査することとしてもよい。これにより一度の電子検出器６１の位置決め制御で複数の測定位置に関する偏向指令量を取得することが可能となり、電子検出器６１の位置決め制御にかかる時間が、その設置台数分だけ節約できる。

図８を参照して上記説明した電子ビーム１５の位置測定は、電子検出器６１の開口６６と電子ビーム１５の照射位置とが相対移動するときの電子検出器６１の出力値の変化率に基づき、電子ビーム１５の実際の照射位置を測定するものである。したがって、上述のように固定された開口６６を電子ビーム１５が偏向位置を変えて走査するのに代えて、電子ビーム１５を測定位置に偏向し続けて、この電子ビームを開口６６が横切るように移動させることによっても、電子検出器６１の出力値の変化率に基づく電子ビーム１５の位置測定が可能である。
図１０に、電子検出器６１の位置を移動させて電子ビーム１５の照射位置を測定する場合の電子ビームの偏向位置歪み量測定方法のフローチャートを示す。

ステップＳ２０１において、主偏向器２１及び２２は、偏向領域内の測定開始位置に電子ビーム１５を偏向する。
ステップＳ２０２において、計算機９１は、電子検出器６１の開口６６が、電子ビーム１５を横切るように、ＸＹ位置信号を順次変化させながらステージ制御部４７へ出力し、ステージ制御部４７は入力されたＸＹ位置信号に基づき順次駆動信号を生成し、ＸＹステージ４６を駆動する。これにより電子検出器６１は、その開口６６が電子ビーム１５を横切るように移動される。

このときの、電子検出器６１の移動量と電子検出器６１の出力値の関係は、図８（Ｂ）及び（Ｃ）と同様の関係となるため、ステップＳ２０３において、移動量の変化に対する電子検出器６１の出力値の変化率（１次微分値）が極値となったときの電子検出器６１の位置を取得することにより、既知の偏向指令量で偏向された電子ビーム１５の中心の実際の偏向位置に、電子検出器６１の開口６６のナイフエッジ６８Ａ（又は６８Ｂ）が位置付けられたときの電子検出器６１の位置を取得し、これに基づいて電子ビーム１５の中心の実際の偏向位置を取得することが可能となる。取得された電子検出器の位置はメモリ９３に記憶される。

ステップＳ２０４及びステップＳ２０５によって、偏向器２１、２２の偏向領域を網羅する各偏向指令量に、電子ビーム１５をそれぞれ偏向して、ステップＳ２０２及びステップＳ２０３を繰り返すことにより、偏向領域内の各偏向指令量で電子ビームを偏向したときの実際の偏向位置が取得される。

そして、ステップＳ２０６において、比較部８２は、ステップＳ２０３で取得された電子線検出器６１の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又は偏向指令部２７の内部メモリから読み出す。
比較部８２は、ステップＳ２０１で主偏向器２１、２２に入力した各偏向指令量と、読み出された各偏向指令量との差を求め、これを偏向歪み量とする。以上ステップＳ２０１〜Ｓ２０６により電子ビームの偏向位置歪み量が測定される。

なお、図６を参照して上記説明した偏向位置歪み測定方法と同様に、偏向器２１、２２の全偏向領域にわたって、偏向指令部２７が出力可能な偏向指令量の最小ステップ単位で測定することは煩雑であるため、所定の偏向ステップ毎に偏向指令量を変化させて電子ビームを偏向させてその偏向位置を取得し、これら取得した偏向指令量に基づき、偏向指令部２７が出力可能な偏向指令量の最小ステップ単位の各電子ビーム位置を補間して求めることとしてよい。

図１１は、本発明に係る電子ビームの偏向位置較正方法のフローチャートである。
ステップＳ１０１〜Ｓ１０５により、図６を参照して説明した偏向位置の歪み測定方法と同様に、偏向指令量取得部８１は、偏向領域内の各測定位置に電子ビームを偏向するために実際に入力すべき各偏向指令量を取得する。各ステップについての説明は、図６を参照して既に説明したため省略する。

ステップＳ３０６において、補正部８３は、ステップＳ１０３で偏向指令量取得部８１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、各測定位置に対応して予め定められ、メモリ９３又は偏向指令部２７により記憶される各偏向指令量を、ステップＳ１０３で取得された各偏向指令量に補正する。

図６を参照して説明した偏向位置の歪み測定方法と同様に、偏向器２１、２２の全偏向領域にわたって、偏向指令部２７が出力可能な偏向指令量の最小ステップ単位で測定することは煩雑であるため、偏向指令量の所定のステップ離れた所定の測定位置に電子検出器６１を位置付けて上述の偏向指令量を取得し、これら取得した偏向指令量に基づき、偏向指令部２７が出力可能な偏向指令量の最小ステップ単位の各電子ビーム位置に対応する偏向指令量を補間して算出し、メモリ９３又は偏向指令部２７により記憶される各偏向指令量を、この算出された値に補正することとしてよい。

そして、Ｓ１０１〜Ｓ１０５及びＳ３０６は、ステップＳ３０６で行う補正量が所定の補正量より小さくなるまで繰り返し行うこととしてもよい。補正量が所定の補正量より小さいか否かの判断は、例えば、各測定位置に対応して記憶された各偏向指令量とステップＳ１０３で取得された各偏向指令量とのそれぞれの差の二乗値が所定閾値より小さいかどうかにより判断することとしてよい。

また、電子ビームの偏向位置歪み量の測定では、電子検出器６１の位置決め制御のために多くの時間が費やされる。したがって、図９に示すように複数の電子検出器６１を所定のピッチ（設置間隔）で、偏向器２１の偏向領域２８内の異なる偏向位置に位置付け、電子ビーム１５でこれら複数の電子検出器を一度に走査することとしてもよい。

また図１０を参照して説明した偏向位置の歪み測定方法と同様に、一定の偏向指令量を偏向器２１、２２に入力して電子ビーム１５を偏向し続けながら、電子ビーム１５の実際の各偏向位置を、移動する電子検出器６１で検出し、検出された各偏向位置に対応して定められる偏向指令量を、偏向器２１、２２に入力された偏向指令量に較正することとしてもよい。

このような、本発明に係る電子ビームの偏向位置較正方法のフローチャートを図１２に示す。ステップＳ２０１〜Ｓ２０５により、偏向領域内の各偏向指令量で電子ビームを偏向したときの実際の偏向位置が取得される。各ステップについての説明は、図１０を参照して既に説明したため省略する。
そして、ステップＳ４０６において、補正部８３は、ステップＳ２０３で取得された電子線検出器６１の各位置に対応して予め定められる偏向指令量を、ステップＳ２０１で主偏向器２１、２２に入力した各偏向指令量と、読み出された各偏向指令量に較正する。

なお、全偏向領域にわたって、偏向指令部２７の偏向指令量の最小ステップ単位で測定することは煩雑であるため、所定の偏向ステップ毎に偏向指令量を変化させて電子ビームを偏向させてその偏向位置を取得し、偏向指令部２７の偏向指令量の最小ステップ単位の各電子ビーム位置は補間により求めることとしてよい。

このとき、Ｓ２０１〜Ｓ２０５及びＳ４０６は、ステップＳ４０６で行う補正量が所定の補正量より小さくなるまで繰り返し行うこととしてもよい。

電子線近接露光装置の構成図である。 走査手段の動作説明図である。 電子ビームの走査方法の説明図である。 マスク歪み補正の説明図である。 本発明の実施例に係る電子線装置の概略構成図である。 本発明の実施例に係る偏向位置歪み測定方法のフローチャート（その１）である。 （Ａ）は、ＸＹステージに設けられた電子線検出器の斜視図であり、（Ｂ）は電子線検出器の断面図である。 （Ａ）は、アパチャ板の電子受入口を横切る電子線の様子を示す説明図であり、（Ｂ）はその時の偏向指令量と電流値との関係を示すグラフであり、（Ｃ）は（Ｂ）の波形の１次微分波形である。 偏向領域内に複数個設けられた電子線検出器の上面図である。 本発明の実施例に係る偏向位置歪み測定方法のフローチャート（その２）である。 本発明の実施例に係る偏向位置較正方法のフローチャート（その１）である。 本発明の実施例に係る偏向位置較正方法のフローチャート（その２）である。

符号の説明

８…チャンバ
１０…電子線鏡筒（カラム）
１２…電子銃
１４…電子線源
１５…電子ビーム
１６…照射レンズ
２１、２２…主偏向器
２４…走査手段
３０…マスク
４０…試料
４４…静電チャック
４６…ＸＹステージ
５１、５２…副偏向器
６１…電子検出器
８１…偏向指令量取得部
８２…比較部
８３…補正部

Claims (12)

1. 電子ビームを発生する電子線源と、前記電子線源の光軸に垂直な所定の面内に定められる偏向領域内の各位置に該電子ビームを偏向するための偏向手段と、該偏向領域内の各位置に応じて予め定められる各偏向指令量を該偏向手段に入力する偏向指令部と、を備える電子線装置において、
   前記電子ビームの偏向位置を測定する電子線位置測定器と、
   測定された前記偏向位置に応じて定められる前記偏向指令量を、該測定位置の測定時に前記偏向手段に入力される偏向指令量に較正する偏向位置較正手段と、
   を備えることを特徴とする電子線装置。
2. さらに、前記測定位置の測定時に前記偏向手段に入力される偏向指令量を取得するための偏向指令量取得部を備え、
   前記電子線位置測定器は、前記所定の面に平行な第１の方向にナイフエッジが設けられた電子受入口を有する電子検出器と、該電子検出器を既知の測定位置に支持する支持手段とを備え、該電子検出器により電子ビームを前記測定位置で検出することにより電子線の位置を測定し、
   前記偏向指令量取得部は、前記電子ビームが、前記所定の面に平行かつ該第１の方向に垂直な第２の方向に該電子受入口を走査したとき、該電子検出器の出力値の変化率が極値となる偏向指令量を、該第２の方向についての偏向指令量として取得することを特徴とする請求項１に記載の電子線装置。
3. 前記電子線位置測定器は複数の電子検出器を備え、前記支持手段は、各前記電子検出器を偏向領域内の異なる測定位置にそれぞれ支持することを特徴とする請求項２に記載の電子線装置。
4. 前記電子線位置測定器は、
   前記所定の面に平行な第１の方向にナイフエッジが設けられた電子受入口を有する電子検出器を備え、
   該電子受入口が前記所定の面に平行かつ該第１の方向に垂直な第２の方向に前記電子ビームを横切るように、該電子検出器を移動させ、
   該移動に伴う該電子検出器の出力値の変化率が極値となる該電子検出器の位置に基づき、前記電子ビームの該第２の方向についての偏向位置を測定することを特徴とする請求項１に記載の電子線装置。
5. 電子ビームを発生する電子線源と、前記電子線源の光軸に垂直な所定の面内に定められる偏向領域内の各位置に該電子ビームを偏向するための偏向手段と、該偏向領域内の各位置に応じて予め定められる各偏向指令量を該偏向手段に入力する偏向指令部と、を備える電子線装置における、該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、
   前記電子ビームの偏向位置を測定し、
   測定された前記偏向位置に応じて定められる前記偏向指令量と、該測定位置の測定時に前記偏向手段に入力される偏向指令量との差を求めることを特徴とする偏向位置歪み測定方法。
6. 前記電子ビームの偏向位置の測定は、前記所定の面に平行な第１の方向にナイフエッジが設けられた電子受入口を有する電子検出器を測定位置に支持して、該電子ビームを該電子検出器に入射させることにより行われ、
   該測定位置の測定時に前記偏向手段に入力される偏向指令量の取得は、前記電子ビームが、前記所定の面に平行かつ該第１の方向に垂直な第２の方向に該電子受入口を走査したとき、該電子検出器の出力値の変化率が極値となる偏向指令量を、該第２の方向についての偏向指令量として取得することにより行われることを特徴とする請求項５に記載の偏向位置歪み測定方法。
7. 前記偏向領域の各測定位置に数に応じた複数の電子検出器の各々を、各測定位置にそれぞれ支持することを特徴とする請求項６に記載の偏向位置歪み測定方法。
8. 前記電子ビームの偏向位置の測定は、前記所定の面に平行な第１の方向にナイフエッジが設けられた電子受入口を有する電子検出器を、該電子受入口が前記所定の面に平行かつ該第１の方向に垂直な第２の方向に前記電子ビームを横切るように移動させ、該移動に伴う該電子検出器の出力値の変化率が極値となる該電子検出器の位置を、前記電子ビームの該第２の方向についての偏向位置として測定することにより行われることを特徴とする請求項５に記載の偏向位置歪み測定方法。
9. 電子ビームを発生する電子線源と、前記電子線源の光軸に垂直な所定の面内に定められる偏向領域内の各位置に該電子ビームを偏向するための偏向手段と、該偏向領域内の各位置に応じて予め定められる各偏向指令量を該偏向手段に入力する偏向指令部と、を備える電子線装置における、該偏向手段による電子ビームの偏向位置較正方法であって、
   前記電子ビームの偏向位置を測定し、
   測定された前記偏向位置に応じて定められる前記偏向指令量を、該測定位置の測定時に前記偏向手段に入力される偏向指令量に較正すること特徴とする偏向位置較正方法。
10. 前記電子ビームの偏向位置の測定は、前記所定の面に平行な第１の方向にナイフエッジが設けられた電子受入口を有する電子検出器を測定位置に支持して、該電子ビームを該電子検出器に入射させることにより行われ、
    該測定位置の測定時に前記偏向手段に入力される偏向指令量の取得は、前記電子ビームが、前記所定の面に平行かつ該第１の方向に垂直な第２の方向に該電子受入口を走査したとき、該電子検出器の出力値の変化率が極値となる偏向指令量を、該第２の方向についての偏向指令量として取得することにより行われることを特徴とする請求項９に記載の偏向位置較正方法。
11. 複数の前記電子検出器を、前記偏向領域の異なる位置にそれぞれ支持することを特徴とする請求項１０に記載の偏向位置較正方法。
12. 前記電子ビームの偏向位置の測定は、前記所定の面に平行な第１の方向にナイフエッジが設けられた電子受入口を有する電子検出器を、該電子受入口が前記所定の面に平行かつ該第１の方向に垂直な第２の方向に前記電子ビームを横切るように移動させ、該移動に伴う該電子検出器の出力値の変化率が極値となる該電子検出器の位置を、前記電子ビームの該第２の方向についての偏向位置として測定することにより行われることを特徴とする請求項９に記載の偏向位置較正方法。

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