JPH1070059A

JPH1070059A - 荷電粒子線転写装置

Info

Publication number: JPH1070059A
Application number: JP8223681A
Authority: JP
Inventors: Teruaki Okino; 輝昭沖野; Shohei Suzuki; 正平鈴木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-08-26
Filing date: 1996-08-26
Publication date: 1998-03-10

Abstract

(57)【要約】【課題】転写すべきパターンをマスク上の複数の小領
域に分割して、各小領域のパターンを順次転写対象の基
板上に転写する際に、焦点位置のずれを高精度に補正す
ると共に、各小領域の転写像のつなぎ精度を向上する。【解決手段】マスク１上の各小領域のパターンを順
次、投影レンズ１４、及び対物レンズ１５よりなる磁気
対称ダブレット方式の結像系を介してウエハ５上に転写
する。投射光学系３０Ａ及び集光光学系３０Ｂよりなる
焦点位置検出系によってウエハ５の表面の焦点位置の変
化を検出し、この変化を試料台２０中のＺ駆動機構を介
して機械的に補正する。像面湾曲、及びクーロン効果に
よる結像面のデフォーカスは、偏向フォーカス補正量設
定器２６によって結像系の励磁電流を制御して結像面の
焦点位置を制御することによって電子光学的に補正す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体集積
回路等を製造するためのリソグラフィ工程等で使用され
る荷電粒子線転写装置に関し、特に電子線やイオンビー
ム等の荷電粒子線の照射によりマスク上のパターンを所
謂分割転写方式で感光基板上に転写する荷電粒子線転写
装置に使用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、転写パターンの解像度の向上とス
ループット（生産性）の向上との両立を可能とした荷電
粒子線転写装置の検討が進められている。このような転
写装置としては、１ダイ（１枚の感光基板に形成される
多数の集積回路の１個分に相当するパターン）又は複数
ダイ分のパターンをマスクから感光基板へ一括して転写
する一括転写方式の装置が従来より検討されていた。と
ころが、一括転写方式は、転写の原版となるマスクの製
作が困難で、且つ１ダイ分以上の大きな光学フィールド
内で荷電粒子結像光学系（以下、単に「結像系」とい
う）の収差を所定値以下に収めることが難しい。そこ
で、最近では感光基板に転写すべきパターンを光学的フ
ィールド内で小さい複数の小領域に分割し、各小領域毎
に分割したパターンを順次感光基板上に転写する分割転
写方式の装置が検討されている。

【０００３】この分割転写方式では、その小領域毎に焦
点位置のずれや光学的フィールドのディストーション等
の収差等を補正しながら転写を行うことができる。これ
により、一括転写方式に比べて光学的に広い領域に亘っ
て解像度、及び位置精度の良好な露光を行うことができ
る。なお、分割転写方式と同様に、転写すべきパターン
を一部ずつ転写する方式としては、従来より可変成形方
式、セルプロジェクション方式若しくはブロック露光方
式、又はキャラクタプロジェクション方式等も使用され
ていた。しかしながら、これらの方式では、感光基板の
表面（被露光面）での転写像の大きさは約５μｍ角程度
と小さいのに対して、分割転写方式では被露光面での転
写像の大きさは約１００〜５００μｍ角程度とかなり大
きくなっており、スループットが大幅に高くなってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の分割
転写方式の荷電粒子線転写装置において、例えばマスク
上で光軸から大きく離れた小領域（サブフィールド）内
のパターンを感光基板上に転写する場合には、荷電粒子
線を光軸から大きく偏向して被露光面にそのパターンの
像を結像する必要がある。この場合、結像面に像面湾曲
やクーロン効果によるデフォーカスが存在するか、又は
その感光基板の反り等によってその被露光面の高さが変
化していると、その被露光面にデフォーカスした像が転
写されてしまう。そこで、従来は被露光面の高さが機械
的に変化した場合も含めて、結像系内に設置された焦点
補正レンズによって、その結像面の焦点位置（結像系の
光軸方向の位置）をその被露光面に合わせていた。

【０００５】しかしながら、最近の荷電粒子線転写装置
の結像系では収差を低減するために、マスクや感光基板
の位置まで磁場がしみ出しているレンズ系が多く用いら
れている。このようなレンズ系が使用されていると、マ
スクや感光基板の高さが変化したときには、磁場の積分
値が変化するため、被露光面に転写される像の回転や倍
率変化が生ずるという不都合があった。特に分割転写方
式では、各小領域毎の転写像が約１００〜５００μｍ角
程度とかなり大きいために、そのように各小領域の転写
像の回転や倍率変化が起こると、被露光面での各転写像
のつなぎ精度が低下して、最終的に形成される大きな転
写像の質が悪化する。

【０００６】本発明は斯かる点に鑑み、転写すべきパタ
ーンをマスク上の複数の小領域に分割して、各小領域の
パターンを順次転写対象の基板上に転写する際に、結像
面とその基板の表面との間の焦点位置のずれを高精度に
補正できると共に、各小領域の転写像のつなぎ精度を高
く維持できる荷電粒子線転写装置を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による荷電粒子線
転写装置は、転写すべきパターンが互いに離間する複数
の小領域（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…）に分割して形成され
たマスク（１）に対して、視野選択用の偏向照明系（１
０，１１Ａ〜１１Ｃ，１２Ａ，１２Ｂ）を介してそれら
小領域を単位として順次荷電粒子線を照射し、それら小
領域内のパターンの結像系（１４，１５）による像を転
写対象の基板（５）上で実質的につなぎ合わせて転写す
ることによって、基板（５）上に所定のパターンの像を
転写する荷電粒子線転写装置において、マスク（１）及
び基板（５）の表面の少なくとも一方の高さを検出する
高さ検出手段（３０Ａ，３０Ｂ）と、この高さ検出手段
の検出結果に応じてマスク（１）及び基板（５）の少な
くとも一方の高さを補正する機械的な高さ補正手段（２
０）と、結像系（１４，１５）の像面湾曲及びクーロン
効果による結像面のデフォーカスを補正するための電子
光学的な焦点補正手段（２６）と、を備えたものであ
る。

【０００８】斯かる本発明によれば、マスクパターンを
例えば分割転写方式で転写する際に、ほぼリアルタイム
でマスク（１）及び基板（５）の表面の少なくとも一方
の高さ、即ち結像系（１４，１５）の光軸方向の位置
（焦点位置）を検出する。但し、分割転写方式では転写
は各小領域毎に順次行われるため、例えば基板（５）の
表面（被露光面）の高さを検出する場合、その検出範囲
はその被露光面上で数ｍｍ角程度の範囲内でよい。この
検出結果を、マスク（１）及び基板（５）の少なくとも
一方の高さを補正する機械的な高さ補正手段（２０）、
例えば移動台に設けられた機械的上下機構にフィードバ
ックする。このように機械的に高さ補正を行うことによ
って、結像系（１４，１５）のレンズ系の磁場がマスク
（１）又は基板（５）の表面にしみ出していても、転写
像の回転や倍率が変化することなく、各小領域の転写像
間のつなぎ精度が高精度に維持される。

【０００９】一方、像面湾曲の補正は各小領域の光軸か
らの距離に応じて行う必要があり、クーロン効果による
結像面のデフォーカスの補正は、各小領域毎に内部のパ
ターンを通過する荷電粒子線の量に応じて行う必要があ
る。即ち、像面湾曲やクーロン効果による結像面のデフ
ォーカスの補正は高速に行わなければならず、機械的補
正では間に合わないため、電子光学的に補正する。

【００１０】この場合、その電子光学的な焦点補正手段
（２６）は磁気対称ダブレット方式のレンズ系（１４，
１５）であることが望ましい。磁気対称ダブレット方式
のレンズ系はその結像系そのものにも用いているが、例
えば上下のレンズ系の励磁電流を制御することによっ
て、結像面の焦点位置の調整を行うことができる。しか
も、上下のレンズ系で転写像が逆方向に回転するため、
転写像の回転は生じない。従って、つなぎ精度を更に高
めることができる。

【００１１】また、マスク（１）及び基板（５）の少な
くとも一方の移動中の回転角を検出する回転角検出手段
（２３Ｙ１，２３Ｙ２）と、この回転角検出手段の検出
結果に応じてマスク（１）及び基板（５）の少なくとも
一方の回転角を補正する機械的な回転角補正手段（５０
Ａ，５０Ｂ）と、を設けることが望ましい。これによっ
て、転写像の回転角を新たな回転や倍率誤差等を生ずる
ことなく補正できるため、つなぎ精度を更に高めること
ができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明による荷電粒子線転
写装置の実施の形態の一例につき図面を参照して説明す
る。本例は磁気対称ダブレット方式の結像系を使用し
て、分割転写方式でマスクパターンの転写を行う電子線
縮小転写装置に本発明を適用したものである。

【００１３】図１は本例で使用する電子線縮小転写装置
の概略構成を示し、この図１において、電子光学系の光
軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図１
の紙面に垂直にＸ軸を、図１の紙面に平行にＹ軸を取っ
て説明する。先ず、本例の偏向照明系において、電子銃
１０から放出された電子線ＥＢは、第１コンデンサレン
ズ１１Ａで一度集束された後、第２コンデンサレンズ１
１Ｂで再び集束される。第２コンデンサレンズ１１Ｂの
近傍にアパーチャ板３１が配置され、アパーチャ板３１
の開口を通過した電子線ＥＢは、第１の視野選択偏向器
１２Ａによって主にＹ方向に偏向され第３コンデンサレ
ンズ１１Ｃで平行ビームにされた後、第２の視野選択偏
向器１２Ｂによって振り戻されてマスク１の１つの小領
域上の照射領域３３に導かれる。視野選択偏向器１２
Ａ，１２Ｂは電磁偏向器であり、視野選択偏向器１２
Ａ，１２Ｂにおける偏向量は、装置全体の動作を統轄制
御する主制御装置１９が、偏向量設定器２５を介して設
定する。なお、図１において、電子線ＥＢの実線で示す
軌跡はクロスオーバ像の共役関係を示し、点線で示す軌
跡はマスクパターン像の共役関係を示している。

【００１４】本例ではアパーチャ板３１の配置面は、マ
スク１の配置面と共役であり、アパーチャ板３１の開口
の投影像がマスク１上の電子線の照射領域３３となって
いる。マスク１を通過した電子線ＥＢは２段の電磁偏向
器よりなる偏向器１３Ａにより所定量偏向された上で投
影レンズ１４により一度クロスオーバ像ＣＯを結んだ
後、対物レンズ１５を介して電子線レジストが塗布され
たウエハ５上に集束され、ウエハ５上の所定位置にマス
ク１の１つの小領域内のパターンを所定の縮小率β（例
えば１／４）で縮小した像が転写される。本例の投影レ
ンズ１４及び対物レンズ１５は、磁気対称ダブレット
（ＳＭＤ：Symmetric Magnetic Doublet）方式の結像系
を構成しており、クロスオーバ像ＣＯが形成される位置
に開口絞り３２が配置されている。また、対物レンズ１
５の近傍とウエハ５との間にも２段の電磁偏向器よりな
る偏向器１３Ｂが配置され、偏向器１３Ａ，１３Ｂにお
ける偏向量は、主制御装置１９が偏向フォーカス補正量
設定器２６を介して設定する。分割転写方式では、マス
ク１上の各小領域はストラットを挟んで配置されている
のに対して、対応するウエハ５上の各小転写領域は密着
して配置されているため、偏向器１３Ａ，１３Ｂはその
ストラットの分だけ電子線を横ずれさせるため、及びマ
スク１とウエハ５との同期誤差を補正するため等に使用
される。

【００１５】更に、本例の偏向フォーカス補正量設定器
２６は、投影レンズ１４及び対物レンズ１５の励磁電流
を調整することによって、マスク１上の小領域内のパタ
ーンの結像系による結像面の焦点位置（光軸ＡＸ方向の
位置）を制御する。本例では、その結像系の像面湾曲、
及びクーロン効果による結像面のデフォーカスをそれら
投影レンズ１４及び対物レンズ１５の励磁電流を調整す
ることによって補正する。

【００１６】図４は、その投影レンズ１４及び対物レン
ズ１５よりなる結像系における像面湾曲の一例を示し、
この図４において実線の曲線４８で示すように、マスク
１上で光軸ＡＸから離れた領域のパターンの転写像の位
置が次第に光軸ＡＸ方向にずれている。このとき、ウエ
ハ５の表面は凹凸が無いものとすると、破線の直線４９
で示すようにほぼ平面であるため、何らかの補正を行わ
ないと、ウエハ５の表面にデフォーカスした像が転写さ
れることになる。また、クーロン効果によるデフォーカ
スとは、電子線の密度が高いときに、電子線同士の反発
力によってその像がぼけることを言う。

【００１７】そのため、図１において主制御装置１９で
は、予め求められている像面湾曲、及びマスク１上の転
写対象の小領域の光軸ＡＸからの距離より像面湾曲量を
求めると共に、転写対象の小領域内のパターンにおける
電子線の透過量の情報よりクーロン効果による結像面の
デフォーカス量を求める。主制御装置１９ではマスク１
上の各小領域毎に、そのようにして求めた像面湾曲及び
クーロン効果による結像面のデフォーカス量を相殺する
ための結像面の制御量の情報を偏向フォーカス補正量設
定器２６に供給し、偏向フォーカス補正量設定器２６で
はそれに応じて電子光学的に結像面の焦点位置を補正す
る。磁気対称ダブレット方式の結像系では、投影レンズ
１４と対物レンズ１５とで転写像が逆方向に回転するた
め、そのように焦点位置の調整を行っても、ウエハ５上
に転写される像の回転が生じない利点がある。

【００１８】また、対物レンズ１５の底面近傍にウエハ
５からの反射電子等を検出するための反射電子検出器２
９が配置され、反射電子検出器２９からの反射電子信号
ＲＥは主制御装置１９に供給されている。更に、本例で
は、ウエハ５の表面の焦点位置を検出するためにウエハ
５の上部に、投射光学系３０Ａ、及び集光光学系３０Ｂ
よりなる光学式で斜入射方式の焦点位置検出系（以下、
「焦点位置検出系３０Ａ，３０Ｂ」と呼ぶ）が配置され
ている。

【００１９】図３は、その焦点位置検出系３０Ａ，３０
Ｂの構成を示し、この図３の投射光学系３０Ａにおい
て、ウエハ５上の電子線レジストに対して非感光性の照
明光ＡＬによってスリット板４１が照明され、そのスリ
ット板４１中のスリットの像が対物レンズ４２を介して
スリット像４３としてウエハ５上に投影されている。ま
た、集光光学系３０Ｂにおいて、ウエハ５からの反射光
より対物レンズ４４を介して振動スリット板４５上にそ
のスリット像４３の像４７が再結像され、振動スリット
板４５を通過した光束が光電検出器４６で受光され、こ
の光電検出器４６からの検出信号Ｓが図１の主制御装置
２９に供給されている。主制御装置１９では、例えば検
出信号Ｓを振動スリット板４５の駆動信号で同期整流す
ることによってフォーカス信号を生成する。

【００２０】図３において、ウエハ５の表面の焦点位置
が例えば位置５Ａに変化すると、再結像される像４７は
位置４７Ａに横ずれして、そのフォーカス信号も変化す
るため、そのフォーカス信号よりウエハ５の表面の焦点
位置の変化を検出することができる。分割転写方式では
通常、マスク１上で光軸ＡＸを横切る位置にある一列の
小領域内のパターンが順次ウエハ５上に転写されると共
に、ウエハ５の表面の凹凸は緩やかである。そこで、焦
点位置検出系３０Ａ，３０Ｂによるウエハ５の表面での
焦点位置の計測点は、例えば光軸ＡＸを中心とする数ｍ
ｍ角程度の領域内にあればよい。本例では予めクーロン
効果によるデフォーカスが無い状態で、光軸ＡＸ上での
図１の結像系による結像面の焦点位置（ベストフォーカ
ス位置）に対して、ウエハ５の表面が合致しているとき
に得られるフォーカス信号が０になるようにキャリブレ
ーションが行われ、転写時にはそのフォーカス信号より
そのベストフォーカス位置からのずれ量が検出される。

【００２１】図１に戻り、マスク１はマスクステージ１
６にＸＹ平面と平行に取り付けられる。マスクステージ
１６は、駆動装置１７によりＸ方向に連続移動し、Ｙ方
向にステップ移動する。マスクステージ１６のＸＹ平面
内での位置はレーザ干渉計１８で検出されて主制御装置
１９に出力される。一方、ウエハ５は、試料台２０上の
ウエハステージ２１上にＸＹ平面と平行に保持されてい
る。ウエハステージ２１は、駆動装置２２によりマスク
ステージ１６のＸ軸に沿った連続移動方向とは逆方向へ
連続移動可能で、且つＹ方向へステップ移動可能であ
る。Ｘ方向に逆方向としたのは、レンズ１４，１５によ
りマスクパターン像が反転するためである。ウエハステ
ージ２１のＸＹ平面内での位置はレーザ干渉計２３で検
出されて主制御装置１９に出力される。また、試料台２
０には、ウエハステージ２１（ウエハ５）のＺ方向の位
置を調整するＺ駆動機構が組み込まれ、焦点位置検出系
３０Ａ，３０Ｂによってウエハ５の表面のベストフォー
カス位置からのずれ量（デフォーカス）が検出されたと
きには、主制御装置１９は、そのずれ量を０にするよう
に試料台２０のＺ駆動機構の動作を制御する。

【００２２】更に、本例のウエハステージ２１には、ウ
エハ５の回転角の補正機構も組み込まれている。図５
は、そのウエハステージ２１の回転角補正機構を示し、
この図５において、ウエハステージ２１は、Ｘ方向及び
Ｙ方向に広い範囲で移動する粗動ステージ２１ｂと、粗
動ステージ２１ｂ上で回転自在に支持された微動ステー
ジ２１ａとから構成されている。そして、図１のレーザ
干渉計２３は、図５に示すように、微動ステージ２１ａ
のＸ方向の位置を計測するＸ軸のレーザ干渉計２３Ｘ
と、微動ステージ２１ａのＹ方向の位置を２箇所で計測
する２個のＹ軸のレーザ干渉計２３Ｙ１，２３Ｙ２とか
ら構成され、２個のＹ軸のレーザ干渉計２３Ｙ１，２３
Ｙ２の計測値の差分から微動ステージ２１ａ（ウエハ
５）の回転角が検出できるように構成されている。

【００２３】また、微動ステージ２１ａは２箇所のアク
チュエータ５０Ａ及び５０Ｂによって粗動ステージ２１
ｂに対して微動されると共に、微動ステージ２１ａはば
ね５１Ａ及び５１Ｂによってアクチュエータ５０Ａ及び
５０Ｂ側に常時付勢されている。図１の主制御装置１９
では、２箇所のアクチュエータ５０Ａ及び５０Ｂを介し
てウエハ５の回転角を補正できるように構成されてい
る。同様に、マスク１側にもマスク１の回転角を補正す
る機構が組み込まれている。

【００２４】図１に戻り、主制御装置１９は、入力装置
２４から入力される露光データと、レーザ干渉計１８，
２３が検出するマスクステージ１６及びウエハステージ
２１の位置情報とに基づいて、視野選択偏向器１２Ａ，
１２Ｂ、及び偏向器１３Ａ，１３Ｂによる電子線ＥＢの
偏向量を演算すると共に、マスクステージ１６及びウエ
ハステージ２１の動作を制御するために必要な情報（例
えば位置及び移動速度）を演算する。偏向量の演算結果
は偏向量設定器２５、及び偏向フォーカス補正量設定器
２６に出力され、これらの設定器によりそれぞれ、視野
選択偏向器１２Ａ，１２Ｂ及び偏向器１３Ａ，１３Ｂに
よる偏向量が設定される。また、視野選択偏向器１２
Ａ，１２Ｂによる電子線ＥＢの光軸ＡＸからの偏向量、
及びマスク１上の小領域のパターンに応じて、偏向フォ
ーカス補正量設定器２６を介して結像系の焦点位置が補
正される。

【００２５】マスクステージ１６、及びウエハステージ
２１の動作に関する演算結果はドライバ２７，２８にそ
れぞれ出力される。ドライバ２７，２８は演算結果に従
ってステージ１６，２１が動作するように駆動装置１
７，２２の動作を制御する。なお、入力装置２４として
は、露光データの作成装置で作成した磁気記録情報を読
み取る装置、マスク１やウエハ５に登録された露光デー
タをこれらの搬入の際に読み取る装置等を適宜選択して
よい。更に本例では、焦点位置検出系３０Ａ，３０Ｂで
検出された焦点位置のずれ量を補正するように試料台２
０のＺ駆動機構が駆動され、図５のレーザ干渉計２３Ｙ
１，２３Ｙ２で計測されるウエハ５の回転角の変化を補
正するように、アクチュエータ５０Ａ，５０Ｂの動作が
制御され、同様にマスク１の回転角の変化を補正するよ
うにマスク１の回転機構の動作が制御されている。

【００２６】次に、本例の転写装置を用いて分割転写方
式でマスクパターンを転写する際の動作につき説明す
る。先ず、図２を参照して本例のマスク１のパターン配
置及び対応するウエハ５上の転写像の配置等につき説明
する。図２は、本例のマスク１とウエハ５との対応関係
を示す斜視図であり、この図２において、マスク１は境
界領域としてのストラット３によってＸ方向、及びＹ方
向に所定ピッチで矩形の多数の小領域２Ａ，２Ｂ，２
Ｃ，…に分割され、転写対象の小領域（図２では小領域
２Ａ）内の照射領域３３に電子線ＥＢが照射される。各
小領域内には転写すべきパターンに対応する電子線の透
過部が設けられ、ストラット３は、電子線を遮断又は拡
散する領域である。なお、電子線転写用のマスク１とし
ては、窒化シリコン（ＳｉＮ）等の薄膜にて電子線の透
過部を形成し、その表面に適宜タングステン製の散乱部
を設けた所謂散乱マスクと、シリコン（Ｓｉ）製の散乱
部に設けた抜き穴を電子線の透過部とする所謂穴空きス
テンシルマスク等が存在するが、本例では何れでも構わ
ない。

【００２７】マスク１上の小領域２Ａを通過した電子線
ＥＢは、図１の投影レンズ１４及び対物レンズ１５を介
して、ウエハ５上の１つの小転写領域７Ａに集束され、
その小領域２Ａ内のパターンの縮小像が、その小転写領
域７Ａに投影される。転写時には、小領域２Ａ，２Ｂ，
２Ｃ，…を単位として電子線ＥＢの照射が繰り返され、
各小領域内のパターンの縮小像がウエハ５上の異なる小
転写領域７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，…に順次転写される。この
際に、図１の偏向器１３Ａ，１３Ｂを駆動して、各小領
域を区切るストラット３の幅分だけ電子線ＥＢを横ずれ
させることによって、ウエハ５上の小転写領域７Ａ，７
Ｂ，７Ｃ，…は互いに隙間無く配置される。

【００２８】実際にマスク１の各小領域内のパターンの
転写を行う場合、主制御装置１９の制御のもとでマスク
ステージ１６及びウエハステージ２１を介して、図２に
示すように、マスク１を−Ｘ方向に所定速度ＶＭで連続
移動（機械走査）するのに同期して、ウエハ５を＋Ｘ方
向に速度ＶＷで連続移動する。図１の投影レンズ１４及
び対物レンズ１５のマスクからウエハへの縮小率βを用
いて、マスク１上での各小領域内のパターン形成領域の
Ｘ方向の幅をＬ１、パターン形成領域のＸ方向の間隔を
Ｌ２とすると、ウエハ５の速度ＶＷは次式で表される。

【００２９】ＶＷ＝β・｛Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）｝・ＶＭ（１）そして、マスク１上の多数の小領域中で、ほぼ光軸ＡＸ
を横切る位置に達したＹ方向に一列に配列された複数の
小領域（図２では小領域２Ａ，２Ｂ，…）に対して、図
１の視野選択偏向器１２Ａ，１２Ｂを介して順次電子線
ＥＢが照射され、各小領域内のパターンが順次ウエハ５
の１ダイ分の転写領域６Ａ内に隙間無く転写される。更
に、マスク１及びウエハ５がＸ方向に移動するのに伴っ
て、光軸ＡＸを横切る位置に達した一列の複数の小領域
内のパターンが順次ウエハ５上に転写される動作が繰り
返されて、マスク１上の全部の小領域内のパターンがウ
エハ上に転写されると、ウエハ５上の転写領域６Ａへの
パターンの転写が終了する。その後ウエハ５上の隣接す
る別の１ダイ分の転写領域６Ｂにも同様にマスク１のパ
ターンの転写が行われる。

【００３０】この際に本例では、偏向フォーカス補正量
設定器２６によって電子光学的にマスク１上の各小領域
毎に、転写像の像面湾曲、及びクーロン効果によるデフ
ォーカス量を補正するように結像系（投影レンズ１４及
び対物レンズ１５）による結像面の焦点位置が補正され
ている。更に、焦点位置検出系３０Ａ，３０Ｂによって
検出されたウエハ５の表面の焦点位置のずれが試料台２
０を介して機械的に補正され、且つウエハ５及びマスク
１の回転もそれぞれ機械的に補正されている。従って、
ウエハ５上の小転写領域７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，…での転写
像のつなぎ精度が高くなり、最終的に得られる大きな転
写像の質が向上している。

【００３１】なお、上述の実施の形態ではウエハ５の表
面の焦点位置のずれを機械的に補正しているが、更にマ
スク１の光軸ＡＸ方向の位置ずれを検出するセンサと、
マスク１の光軸ＡＸ方向の位置を補正する機械的な補正
機構とを設け、マスク１の光軸ＡＸ方向の位置ずれをも
機械的に補正するようにしてもよい。また、本発明は電
子線転写装置のみならず、イオンビーム等を使用した転
写装置にも同様に適用できることは明らかである。この
ように本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発明
の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。

【００３２】

【発明の効果】本発明の荷電粒子線転写装置によれば、
機械的な高さ補正手段と、電子光学的な焦点補正手段と
が設けられているため、転写すべきパターンをマスク上
の複数の小領域に分割して、各小領域のパターンを順次
転写対象の基板上に転写する際に、結像面とその基板の
表面との間の焦点位置のずれを高精度に補正できる利点
がある。また、そのマスク及びその基板の表面の少なく
とも一方の高さの変化は機械的に補正しているため、結
像系のレンズ系の磁場がそのマスク、又は基板側にしみ
出していても、転写像に回転等が生じない。従って、各
小領域の転写像のつなぎ精度を高く維持でき、全体とし
て質の良い転写像を得ることができる利点がある。

【００３３】また、その電子光学的な焦点補正手段が磁
気対称ダブレット方式のレンズ系である場合には、この
レンズ系の励磁電流を制御して焦点位置の補正を行なう
ことができると共に、焦点位置の補正時に転写像の回転
が生じない利点がある。従って、磁気対称ダブレット方
式のレンズ系は、本発明の結像系を兼ねる電子光学的な
焦点補正手段として特に有効である。

【００３４】次に、そのマスク及びその基板の少なくと
も一方の移動中の回転角を検出する回転角検出手段と、
この回転角検出手段の検出結果に応じてそのマスク及び
その基板の少なくとも一方の回転角を補正する機械的な
回転角補正手段と、を設けた場合には、転写像の新たな
回転や倍率誤差等を生ずることなくそれらマスクや基板
の回転角を補正できるため、各小領域の転写像のつなぎ
精度を更に高くできる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による荷電粒子線転写装置の実施の形態
の一例としての電子線縮小転写装置を示す概略構成図で
ある。

【図２】図１のマスク１上の小領域の配置、及び対応す
るウエハ５上の小転写領域の配置を示す斜視図である。

【図３】図１の焦点位置検出系３０Ａ，３０Ｂの構成を
示す一部を切り欠いた構成図である。

【図４】その実施の形態の一例の結像系による像面湾曲
の説明図である。

【図５】図１の転写装置におけるウエハの回転角補正機
構を示す平面図である。

【符号の説明】

１マスク２Ａ，２Ｂ，２Ｃ小領域３ストラット５ウエハ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ小転写領域１２Ａ，１２Ｂ視野選択偏向器１３Ａ，１３Ｂ偏向器１４投影レンズ１５対物レンズ１６マスクステージ１９主制御装置２０試料台２１ウエハステージ２３Ｙ１，２３Ｙ２レーザ干渉計２５偏向量設定器２６偏向フォーカス補正量設定器３０Ａ焦点位置検出系の投射光学系３０Ｂ焦点位置検出系の集光光学系３３電子線の照射領域５０Ａ，５０Ｂアクチュエータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/30 ５４１Ｆ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転写すべきパターンが互いに離間する複
数の小領域に分割して形成されたマスクに対して、視野
選択用の偏向照明系を介して前記小領域を単位として順
次荷電粒子線を照射し、前記小領域内のパターンの結像
系による像を転写対象の基板上で実質的につなぎ合わせ
て転写することによって、前記基板上に所定のパターン
の像を転写する荷電粒子線転写装置において、前記マスク及び前記基板の少なくとも一方の高さを検出
する高さ検出手段と、該高さ検出手段の検出結果に応じて前記マスク及び前記
基板の表面の少なくとも一方の高さを補正する機械的な
高さ補正手段と、前記結像系の像面湾曲及びクーロン効果による結像面の
デフォーカスを補正するための電子光学的な焦点補正手
段と、を備えたことを特徴とする荷電粒子線転写装置。
【請求項２】請求項１記載の荷電粒子線転写装置であ
って、前記電子光学的な焦点補正手段は磁気対称ダブレット方
式のレンズ系であることを特徴とする荷電粒子線転写装
置。
【請求項３】請求項１又は２記載の荷電粒子線転写装
置であって、前記マスク及び前記基板の少なくとも一方の移動中の回
転角を検出する回転角検出手段と、該回転角検出手段の検出結果に応じて前記マスク及び前
記基板の少なくとも一方の回転角を補正する機械的な回
転角補正手段と、を設けたことを特徴とする荷電粒子線
転写装置。