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JP3105670B2 - 荷電粒子ビーム露光装置及びその制御方法 - Google Patents

荷電粒子ビーム露光装置及びその制御方法

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JP3105670B2
JP3105670B2 JP04317106A JP31710692A JP3105670B2 JP 3105670 B2 JP3105670 B2 JP 3105670B2 JP 04317106 A JP04317106 A JP 04317106A JP 31710692 A JP31710692 A JP 31710692A JP 3105670 B2 JP3105670 B2 JP 3105670B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】〔目次〕 産業上の利用分野 従来の技術（図14） 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段（図１，２） 作用 実施例 （１）第１の実施例の説明（図３〜８） （２）第２の実施例の説明（図９，10） （３）第３の実施例の説明（図11） （４）第４の実施例の説明（図12，13） 発明の効果
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は、荷電粒子ビーム露光装
置及びその制御方法に関するものであり、更に詳しく言
えば、ブロックマスクパターン選択電子ビーム露光装置
における位置合わせ方法とブロックマスクパターンの異
常検出方法に関するものである。
【０００３】近年、半導体集積回路（以下ＬＳＩとい
う）装置は計算機・通信・機械等の産業全般に渡り技術
進歩の核技術として、その役割が期待されている。ま
た、その高機能，高集積化に伴い微細パターンを高速か
つ高解像度により露光をすることが可能な露光装置の要
求があり、荷電粒子ビームやイオンビームを用いた露光
装置が開発されている。
【０００４】これによれば、電子ビームの位置合わせ処
理の高速性を追求するため、マーク検出方法（マークデ
ィテクション）が採用される。例えば、マーク検出信号
をフィルタ回路を通して微分をし、それを二値化したデ
ータの微分ピーク値の位置ずれを検出（以下微分ピーク
法又は微分ピーク位置検出法ともいう）することによ
り、半導体ウエハの照射開始位置に電子ビームを位置合
わせをしている。
【０００５】しかし、従来例に係るマークディテクショ
ン方法ではＬＳＩ装置の回路パターンの微細化に伴いマ
ーク検出に係る微分ピーク値にノイズを多く含むように
なり、該ノイズが位置ずれ量の算出の際に悪影響を及ぼ
す。また、ブロックマスクパターンを選択し、断面成形
電子ビームに基づいて露光処理をするブロックマスク選
択露光装置においては、一旦、ブロックマスクパターン
が電子ビーム鏡筒内にセットされると、その形状異常を
検出することが困難となるという問題がある。
【０００６】そこで、微分ピーク法又は微分ピーク位置
検出方法による位置合わせ方法に依存することなく、荷
電粒子ビームの断面形状を工夫して、ドット又はライン
上に当該荷電粒子ビームを偏向走査して位置ずれ量を精
度良く算出し、高精度な描画処理を行うこと、及び、ブ
ロックマスクパターンの異常検出をすることができる露
光装置及び方法が望まれている。
【０００７】
【従来の技術】図14（ａ）〜（ｄ）は、従来例に係る電
子ビーム露光装置の説明図を示している。例えば、半導
体ウエハ２８に矩形電子ビームを照射して露光処理をす
る電子ビーム露光装置は、図14（ａ）において、電子銃
１，電磁偏向器２Ａ，静電偏向器２Ｂ，反射電子検出器
３，電子光学系レンズ４，ステージ５及び露光制御装置
６から成る。
【０００８】当該露光装置の機能は、まず、被照射対象
１８の一例となる半導体ウエハ２８の段差状マークＭが
反射電子検出器３により検出（以下マークディテクショ
ンともいう）され、次に、該段差状マークＭの検出に基
づいて半導体ウエハ２８のステージ位置座標系Ｘ，Ｙと
電子ビーム１Ａの照射位置座標系ｘ，ｙとが位置合わせ
され、その後、半導体ウエハ２８の被露光領域に電磁偏
向器２Ａ，静電偏向器２Ｂを介してＬＳＩパターン等が
露光処理（直接描画）される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来例の電
子ビーム１Ａの位置合わせ処理によれば、高速性を追求
するため、図14（ｂ）に示すように、段差状マークＭに
電子ビーム１Ａを偏向走査するマークディクションを行
い、反射電子検出器３から出力される段差検出信号Ｓｉ
（図14（ｃ）参照）をフィルタ回路を通して微分をし、
それを二値化した段差検出データＤｉ〔Ｐ〕（図14
（ｄ）参照）の微分ピーク値の位置ずれを検出すること
により、半導体ウエハ２８のステージ位置座標系Ｘ，Ｙ
と電子ビーム１Ａの照射位置座標系ｘ，ｙとの位置合わ
せを行っている。
【００１０】このため、従来例に係るマークディテクシ
ョン方法ではＬＳＩ装置の回路パターンの微細化に伴い
段差状マークＭの検出に係る微分ピーク値にノイズを多
く含むようになると、その位置ずれ量の算出の際に、該
ノイズが位置ずれ処理に悪影響を及ぼす。このことで、
多少の高速性は犠牲にしても、高精度の位置ずれ検出処
理が要求された場合に、該微分ピーク値に寄らず精度を
追求したデータ解析方法が必要となる。
【００１１】また、矩形電子ビーム１Ａを成形するブロ
ックマスクパターンを複数を用意し、それを選択して該
ブロックマスクパターンを通過した断面成形電子ビーム
１Ａに基づいて露光をするブロックマスクパターン選択
露光装置においては、一旦、ブロックマスクパターンが
電子ビーム鏡筒内にセットされると、断面成形電子ビー
ム１Ａの形状異常を検出することが困難となるという問
題がある。
【００１２】例えば、ブロックマスクパターンの開口部
に付いたコンタミネーション等（塵埃）については、実
際に露光処理をした後に、露光パターンからその確認判
断をしなくてはならない。このことで、ブロックマスク
パターンの異常に対して迅速に対処することができず、
反射電子検出方法を利用した異常検出法が必要となる。
【００１３】なお、１枚のウエハ試料毎に基準モデル波
形を学習記憶し、該試料内の各マーク波形を該基準モデ
ル波形によりマッチング処理をしてマーク検出をする電
子線描画装置（特開平３-156913 号）では、試料全面の
マーク条件に係わらず該マーク位置を検出することが可
能となる。しかし、基準モデルを学習記憶した場合に、
そのデータが本当に正確なものか否かは、学習データに
依存するため、マーク検出精度を追求する場合には問題
があり、各マーク波形にノイズを含むようになると、高
速かつ高精度の条件を満足する位置合わせ処理が困難と
なる。
【００１４】本発明は、かかる従来例の問題点に鑑み創
作されたものであり、微分ピーク法又は微分ピーク位置
検出方法による位置合わせ方法に依存することなく、荷
電粒子ビームの断面形状を工夫して、ドット又はライン
上に当該荷電粒子ビームを偏向走査して位置ずれ量を精
度良く算出し、高精度な描画処理を行うこと、及び、ブ
ロックマスクパターンの異常検出をすることが可能とな
る荷電粒子ビーム露光装置及びその制御方法の提供を目
的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】図１は、本発明に係る荷
電粒子ビーム露光装置の原理図であり、図２（ａ）〜
（ｃ）は、本発明に係る荷電粒子ビームの制御方法の原
理図をそれぞれ示している。
【００１６】本発明の荷電粒子ビーム露光装置は、図１
に示すように、被照射対象１８に荷電粒子ビーム11Ａを
照射する荷電粒子発生源１１と、前記荷電粒子ビーム11
Ａを偏向する偏向手段１２と、前記被照射対象１８から
の反射電子11Ｂを検出する検出手段１３と、前記被照射
対象１８を移動する移動手段１４と、前記荷電粒子ビー
ム11Ａの断面形状を成形するブロックマスクパターンを
備えたビーム成形手段１６と、前記ブロックマスクパタ
ーンにより成形された荷電粒子ビームの形状を示す形状
データＤ３、荷電粒子ビームにより被照射対象に照射さ
れた位置における反射電子検出によって得られる位置検
出データＤ１、及び、前記荷電粒子ビームを試料上に設
けられた均質なライン又はドットに対して所定の走査ピ
ッチ（ｐ）かつ所定の距離分だけ偏向走査した際に理想
的な反射電子強度信号として均一な電流密度、焦点ずれ
のない荷電粒子ビームが均質なライン又はドットと重な
り合う面積に比例した値の反射電子の強度データとして
定義される比較基準データＤ２を記憶する記憶手段１７
と、前記荷電粒子発生源１１、前記偏向手段１２、前記
検出手段１３、前記移動手段１４及び前記記憶手段１７
の入出力を制御する制御手段１５とを具備する荷電粒子
ビーム露光装置であって、前記制御手段１５は、前記比
較基準データＤ２のｉ番地のデータをＩ〔ｉ〕、前記位
置検出データＤ１のｉ番地のデータをＤ〔ｉ〕としたと
きに、下記〔１〕式により評価値Ｋ〔±ｊ〕を計算し、
その評価値Ｋ〔±ｊ〕を最小値ならしめる位置検出デー
タのシフト数（ｊ）の求値処理をし、前記求値処理に基
づいて位置ずれ量（ε）を下記〔２〕式により算出し、
前記位置検出データと前記比較基準データとの差の絶対
値が所定の許容範囲内にあるか否かを判断するすること
を特徴とする。 Ｋ〔±ｊ〕＝Σ｜Ｉ〔ｉ〕−Ｄ〔ｉ±ｊ〕｜ …〔１〕 但し、ｉ＝１，２… 位置ずれ量（ε）＝シフト数（ｊ）×走査ピッチ（ｐ） …〔２〕
【００１７】また、本発明の荷電粒子ビーム露光装置の
第１の制御方法は、図２（ａ）の処理フローチャートに
示すように、まず、ステップＰ１で断面が所定形状に成
形された荷電粒子ビーム11Ａを被照射対象１８に照射／
偏向処理をし、次に、ステップＰ２で前記照射／偏向処
理に基づく被照射対象１８からの反射電子11Ｂの検出処
理をし、次いで、ステップＰ３で前記検出処理に基づい
て得られる位置検出データＤ１と予め定義された比較基
準データＤ２とに基づいて位置ずれ量εの算出処理を
し、その後、ステップＰ４で前記位置ずれ量εに基づい
て被照射対象１８の位置座標系Ｘ，Ｙと前記荷電粒子ビ
ーム11Ａの照射位置座標系ｘ，ｙとの位置合わせ処理を
することを特徴とする（図２（ｂ）参照）。
【００１８】そして、前記比較基準データＤ２が、前記
荷電粒子ビーム11Ａを試料上に設けられた均質なライン
又はドットに対して所定の走査ピッチｐ、かつ、所定の
距離分だけ偏向走査した際に理想的な反射電子強度信号
として均一な電流密度、焦点ずれのない荷電粒子ビーム
11Ａが均質なライン又はドットと重なり合う面積に比例
した値の反射電子の強度データとして定義される。
【００１９】さらに、前記荷電粒子ビーム11Ａの照射／
偏向処理の際に、断面が所定形状に成形された荷電粒子
ビーム11Ａを試料上に設けられたライン又はドットに対
して、所定の走査ピッチｑ、かつ、所定の距離分だけ偏
向走査してもよい。
【００２０】また、前記比較基準データＤ２のｉ番地の
データをＩ〔ｉ〕、前記位置検出データＤ１のｉ番地の
データをＤ〔ｉ〕としたときに、下記〔１〕式により評
価値Ｋ〔±ｊ〕を計算し、その評価値Ｋ〔±ｊ〕を最小
値ならしめる位置検出データのシフト数（ｊ）の求値処
理をした後、前記求値処理に基づいて下記〔２〕式によ
り位置ずれ量（ε）を算出し、前記位置検出データと前
記比較基準データとの差の絶対値が所定の許容範囲内に
有るか否かを判断することを特徴とする。 Ｋ〔±ｊ〕＝Σ｜Ｉ〔ｉ〕−Ｄ〔ｉ±ｊ〕｜ …〔１〕 但し、ｉ＝１，２… 位置ずれ量（ε）＝シフト数（ｊ）×走査ピッチ（ｐ） …〔２〕
【００２１】さらに、本発明の荷電粒子ビーム露光装置
の第１の制御方法において、前記位置ずれ量εの算出処
理の際に、前記算出された評価値Ｋ〔±ｊ〕の最小値に
対応するシフト数ｊを中心に両側の評価値Ｋ〔±ｊ〕と
シフト数ｊとの関係を一次式により近似し、前記一次式
の交点ｑに対応するシフト数ｊからビーム位置ずれ量ε
を求めることを特徴とする。
【００２２】なお、本発明の荷電粒子ビーム露光装置の
第２の制御方法は第１の制御方法において、前記位置ず
れ量εの算出処理の際に、前記算出された評価値Ｋ〔±
ｊ〕の最小値に対応するシフト数ｊを中心に両側の評価
値Ｋ〔±ｊ〕を２乗し、前記シフト数ｊと評価値Ｋ〔±
ｊ〕の２乗との関係を二次式により近似し、前記二次式
の最小値に対応するシフト数ｊからビーム位置ずれ量ε
を求めることを特徴とする。
【００２３】さらに、本発明の荷電粒子ビーム露光装置
の第３の制御方法は第１の制御方法において、前記位置
ずれ量εの算出処理の際に、前記比較基準データＤ２と
位置検出データＤ１との微分ピーク値に係るアドレスＡ
DDの検出処理をし、前記アドレスＡDDに基づいて比較基
準データＤ２と位置検出データＤ１との比較処理をする
ことを特徴とする。
【００２４】また、本発明の荷電粒子ビーム露光装置の
第４の制御方法は第１の制御方法において、前記位置ず
れ量εの算出処理の際に、前記比較基準データＤ２と位
置検出データＤ１との比較データ数を該比較基準データ
Ｄ２と位置検出データＤ１との微分ピーク値に係るアド
レスＡDDの前後複数点に限定することを特徴とする。
【００２５】さらに、本発明の荷電粒子ビーム露光装置
の第５の制御方法は第１の制御方法において、前記位置
ずれ量εの算出処理の際に、所定数の比較基準データＤ
２を大きい順に加算して該加算値の平均値を算出し、か
つ、所定数の位置検出データＤ１を大きい順に加算して
該加算値の平均値を算出し、前記平均値の比から比較基
準データＤ２又は位置検出データＤ１に積算する縮率Ｇ
の算出処理をすることを特徴とする。
【００２６】また、本発明の荷電粒子ビーム露光装置の
第６の制御方法は、図２（ｃ）の処理フローチャートに
示すように、まず、ステップＰ１でブロックマスクパタ
ーンにより断面形状が成形された荷電粒子ビーム11Ａを
被照射対象１８に照射／偏向処理をし、次に、ステップ
Ｐ２で前記照射／偏向処理に基づく被照射対象１８から
の反射電子11Ｂの検出処理をし、その後、ステップＰ３
で前記検出処理に基づいて得られる位置検出データＤ１
と予め定義された比較基準データＤ２とに基づいてブロ
ックマスクパターンの異常検出処理をすることを特徴と
する。
【００２７】なお、本発明の荷電粒子ビーム露光装置の
第６の制御方法において、前記異常検出処理は、当該ブ
ロックマスクパターンを通過した所定断面形状の荷電粒
子ビーム11Ａを被照射対象１８上のドット又はラインに
偏向走査をし、前記偏向走査に基づいて得られる反射電
子11Ｂに基づく位置検出データＤ１と当該ブロックマス
クパターンに係る比較基準データＤ２との差の算出処理
をし、前記差の絶対値が所定の許容範囲内に有るか否か
を判断することを特徴とし、上記目的を達成する。
【００２８】
【作 用】本発明の荷電粒子ビーム露光装置によれば、
図１に示すように荷電粒子発生源１１，偏向手段１２，
検出手段１３，移動手段１４，制御手段１５，ビーム成
形手段１６及び記憶手段１７が具備され、該制御手段１
５が、少なくとも、断面が所定形状に成形された荷電粒
子ビーム11Ａに係る反射電子検出に基づいて得られる位
置検出データＤ１と、予め定義された比較基準データＤ
２とに基づいて位置ずれ量εを算出し、該位置ずれ量ε
に基づいて位置合わせ制御をする。
【００２９】例えば、ビーム成形手段１６から１つのブ
ロックマスクパターンが選択されると、荷電粒子発生源
１１から発射された荷電粒子ビーム11Ａが１つのブロッ
クマスクパターンにより断面が所定形状に成形され、そ
の荷電粒子ビーム11Ａが被照射対象１８のドット又はラ
イン上に偏照射され、また、それが偏向手段１２により
偏向される。
【００３０】さらに、断面が所定形状に成形された荷電
粒子ビーム11Ａに基づく被照射対象１８からの反射電子
11Ｂが検出手段１３により検出される。この際に、制御
手段１５により反射電子11Ｂの検出に基づいて得られる
位置検出データＤ１と、予め定義された比較基準データ
Ｄ２とに基づいて位置ずれ量εが算出される。なお、予
め定義された比較基準データＤ２は、該荷電粒子ビーム
11Ａの位置を反映したアドレスに対して反射電子11Ｂの
理想的な強度データを計算したものであり、それが記憶
手段１７から比較基準データＤ２として読み出される。
【００３１】このため、位置ずれ量εを「零」にする方
向で被照射対象１８の位置座標系Ｘ，Ｙと荷電粒子ビー
ム11Ａの照射位置座標系ｘ，ｙとの位置合わせを行うこ
とが可能となる。例えば、制御手段１５を介して、移動
手段１４により被照射対象１８が移動される。
【００３２】これにより、従来例のような被照射対象１
８の段差状マーク等に矩形荷電粒子ビームを偏向走査す
る微分ピーク法又は微分ピーク位置検出方法による位置
合わせ方法に依存することなく、ドット又はライン上に
偏向走査された荷電粒子ビームに基づいて位置ずれ量ε
を精度良く算出することができ、高精度なブロックマス
クパターン露光処理を行うこと、及び、ブロックマスク
パターンの異常検出をすることが可能となる。
【００３３】なお、基準モデル波形を学習記憶し、マッ
チング処理をしてマーク検出をする従来例の方法に比べ
て、本発明によれば、ブロックマスクパターンの幾何学
的なデータを数値計算し、ノイズ，歪み，コンタミネシ
ョン等の要因を一切含まない理想データを比較基準デー
タＤ２として、これを基準にすることから、高精度の位
置合わせ処理を行うことが可能となる。
【００３４】また、本発明の荷電粒子ビーム露光装置の
第１の制御方法によれば、図２（ａ）の処理フローチャ
ートに示すように、ステップＰ３で被照射対象１８から
の反射電子11Ｂの検出処理に基づいて得られる位置検出
データＤ１と、予め定義された比較基準データＤ２とに
基づいて位置ずれ量εの算出処理をしている。
【００３５】例えば、ステップＰ２の荷電粒子ビーム11
Ａの照射／偏向処理の際に、ブロックマスクパターンに
より断面が所定形状に成形された荷電粒子ビーム11Ａを
試料上に設けられた均質なライン又はドットに対して、
所定の走査ピッチｑ、かつ、所定の距離分だけ偏向走査
されると、その反射電子11Ｂの検出処理に基づいて得ら
れる位置検出データＤ１と、断面がブロックマスクパタ
ーンにによって成形された荷電粒子ビーム11Ａを試料上
に設けられた均質なライン又はドットに対して、所定の
走査ピッチｐ、かつ、所定の距離分だけ偏向走査をした
際に、理想的な反射電子強度信号として、均一な電流密
度，焦点ずれのない荷電粒子ビーム11Ａが均質なライン
又はドットと重なり合う面積（ずれ量の累積値）に比例
した値を反射電子11Ｂの強度データとして定義される比
較基準データＤ２との差，すなわち、位置ずれ量εが算
出される。
【００３６】具体的には、位置ずれ量εの算出処理の際
に、比較基準データＤ２のｉ番地のデータをＩ〔ｉ〕，
位置検出データＤ１のｉ番地のデータをＤ〔ｉ〕とし、
位置ずれ量εの評価値Ｋ〔±ｊ〕を〔１〕式，すなわ
ち、 Ｋ〔±ｊ〕＝Σ｜Ｉ〔ｉ〕−Ｄ〔ｉ±ｊ〕｜，〔ｉ＝１，２…〕…〔１〕 により与えられるものとすれば、評価値Ｋ〔±ｊ〕を最
小値ならしめる位置検出データＤ１のシフト数ｊが求値
処理され、該求値処理に基づいて位置ずれ量εが〔２〕
式，すなわち、 位置ずれ量ε＝シフト数ｊ×走査ピッチｐ…〔２〕 により算出することが可能となる。
【００３７】なお、位置ずれ量εの算出処理の際に、算
出された評価値Ｋ〔±ｊ〕の最小値に対応するシフト数
ｊを中心に両側の評価値Ｋ〔±ｊ〕とシフト数ｊとの関
係が一次式により近似された場合に、該一次式の交点ｑ
に対応するシフト数ｊが実数値で求まり、位置検出デー
タＤ１の分解能よりも高精度のビーム位置ずれ量εを求
めることが可能となる。
【００３８】このため、ステップＰ４で位置ずれ量εに
基づいて，例えば、荷電粒子ビーム11Ａの位置ずれ量ε
として偏向系又はステージ移動系に制御補正量として帰
還することにより、被照射対象１８の位置座標系Ｘ，Ｙ
と荷電粒子ビーム11Ａの照射位置座標系ｘ，ｙとの位置
合わせ処理を正確に実行することが可能となる。
【００３９】このことで、従来例に係るマークディテク
ション方法に比べ、ＬＳＩ装置の回路パターンの微細化
に伴い段差状マークＭの検出に係る微分ピーク値にノイ
ズを多く含むようになった場合であっても、位置ずれ量
の算出の際に、該ノイズが位置ずれ量εの算出処理に悪
影響を及ぼすことが無くなる。
【００４０】これにより、多少の高速性は犠牲にされる
が、高精度の位置ずれ検出処理を行うことができ、従来
例のような微分ピーク値に寄らない高精度なデータ解析
を行うことが可能となる。
【００４１】また、本発明の荷電粒子ビーム露光装置の
第２の制御方法によれば、位置ずれ量εの算出処理の際
に、算出された評価値Ｋ〔±ｊ〕の最小値に対応するシ
フト数ｊを中心に両側の評価値Ｋ〔±ｊ〕が２乗され、
該シフト数ｊと評価値Ｋ〔±ｊ〕の２乗との関係が二次
式により近似され、該二次式の最小値に対応するシフト
数ｊからビーム位置ずれ量εが求められる。
【００４２】このため、本発明の荷電粒子ビーム露光装
置の第２の制御方法に比べて、演算処理が複雑になるが
高精度の位置ずれ量εを算出することができ、より一
層，正確な位置合わせ処理を行うことが可能となる。
【００４３】さらに、本発明の荷電粒子ビーム露光装置
の第３の制御方法によれば、位置ずれ量εの算出処理の
際に、比較基準データＤ２と位置検出データＤ１との微
分ピーク値に係るアドレスＡDDが検出処理され、該アド
レスＡDDに基づいて比較基準データＤ２と位置検出デー
タＤ１とが比較処理される。
【００４４】例えば、比較基準データＤ２に係る理想波
形が予め微分され、その立ち上がり時のピーク又はピー
ク最大値の位置が検出され、その位置と位置検出データ
Ｄ１の中の同じ成分となる位置とに基づいて大まかな位
置ずれが補正され、その後、第１の制御方法のステップ
Ｐ３で位置検出データＤ１のｉ番地から順次，該データ
Ｄ１がシフトされる。
【００４５】このため、比較基準データＤ２と位置検出
データＤ１との中でも、必要最小限のデータのみを利用
するため、精度を必要以上落とすことなく、第１，第２
の制御方法に比べて、短時間に正確な位置ずれ量εを算
出することが可能となる。
【００４６】これにより、第１，第２の制御方法に比べ
て、データ処理の高速化が図られ、高速位置合わせ処理
を行うことが可能となる。また、本発明の荷電粒子ビー
ム露光装置の第４の制御方法によれば、位置ずれ量εの
算出処理の際に、比較基準データＤ２と位置検出データ
Ｄ１との比較データ数が該比較基準データＤ２と位置検
出データＤ１との微分ピーク値に係るアドレスＡDDの前
後複数点に限定される。
【００４７】例えば、第３の制御方法のように比較基準
データＤ２に係る理想波形が予め微分され、その立ち上
がり時のピーク又はピーク最大値の位置が検出され、そ
の位置と位置検出データＤ１の中の同じ成分となる位置
とに基づいて微分ピーク値の前後複数点のデータのみを
算出処理の対象とし、その後、第１の制御方法のステッ
プＰ３で位置検出データＤ１の微分ピーク値の前後複数
点のデータＤ１がシフトされる。
【００４８】このため、比較基準データＤ２と位置検出
データＤ１との中でも、第３制御方法に比べて、更に、
必要最小限のデータのみを利用するため、精度を必要以
上落とすことなく、第３の制御方法に比べて、より短時
間に正確な位置ずれ量εを算出することが可能となる。
【００４９】これにより、第３の制御方法に比べて、デ
ータ処理の高速化が図られ、高速位置合わせ処理を行う
ことが可能となる。さらに、本発明の荷電粒子ビーム露
光装置の第５の制御方法によれば、位置ずれ量εの算出
処理の際に、所定数の比較基準データＤ２を大きい順に
加算した値の平均値が算出され、かつ、所定数の位置検
出データＤ１を大きい順に加算した値の平均値が算出さ
れ、該平均値の比から比較基準データＤ２又は位置検出
データＤ１に積算する縮率Ｇが算出処理される。
【００５０】このため、位置検出データＤ１と比較基準
データＤ２とのゲイン（利得）が整合していない場合
に、比較基準データＤ２又は位置検出データＤ１に縮率
Ｇを積算することにより、両比較対象を整合することが
でき、真の位置ずれ量εを算出することが可能となる。
このことで、ゲインの相違による位置ずれがノイズによ
る位置ずれよりも小さくなり、その誤差が見えなくな
る。
【００５１】これにより、比較基準データＤ２と位置検
出データＤ１との間における誤った差分計算処理等が無
くなり、高精度の位置ずれ検出処理を行うことができ、
従来例のような微分ピーク値に寄らない高精度なデータ
解析を行うことが可能となる。
【００５２】さらに、本発明の荷電粒子ビーム露光装置
の第６の制御方法によれば、図２（ｃ）の処理フローチ
ャートに示すように、ステップＰ３で被照射対象１８か
らの反射電子11Ｂの検出処理に基づいて得られる位置検
出データＤ１と、予め定義された比較基準データＤ２と
に基づいて荷電粒子ビーム11Ａを成形するブロックマス
クパターンの異常検出処理をする。
【００５３】例えば、矩形電子ビームを成形するブロッ
クマスクパターンを複数を用意し、それを選択して該ブ
ロックマスクパターンを通過した断面成形電子ビーム11
Ａに基づいて露光をするブロックマスク選択露光装置に
おいて、当該ブロックマスクパターンを通過した荷電粒
子ビーム11Ａが被照射対象１８上のドット又はラインに
偏向走査されると、該偏向走査に基づいて得られる反射
電子11Ｂに基づく位置検出データＤ１と当該ブロックマ
スクパターンに係る比較基準データＤ２との差が算出処
理され、該差の絶対値が所定の許容範囲内に有るか否か
が判断される。
【００５４】このため、荷電粒子ビーム露光装置の鏡筒
内にブロックマスクパターンがセットされた場合であっ
ても、該ブロックマスクパターンを通過した断面成形電
子ビーム11Ａに係る反射電子強度を検出することによ
り、その形状異常を検出することが可能となる。例え
ば、ブロックマスクパターンの開口部に付いたコンタミ
ネーション等（塵埃）については、実際に露光処理をす
る以前に、その位置検出データＤ１から確認判断を行う
ことが可能となる。かかる場合には、不良のブロックマ
スクパターンを回避して、他の良好なブロックマスクパ
ターンを選択することが可能となる。
【００５５】これにより、ブロックマスクパターンの異
常に対して従来例に比べて迅速に対処することが可能と
なり、反射電子検出方法を利用したブロックマスクパタ
ーンの異常検出をすることが可能となる。このことで、
高精度なブロックパターン露光処理を行うことが可能と
なる。
【００５６】
【実施例】次に図を参照しながら本発明の実施例につい
て説明をする。図３〜13は、本発明の実施例に係る荷電
粒子ビーム露光装置及びその制御方法を説明する図であ
る。
【００５７】（１）第１の実施例の説明 図３は、本発明の各実施例に係る電子ビーム露光装置の
構成図を示している。例えば、半導体ウエハ２８にブロ
ックパターン露光処理をする荷電粒子ビーム露光装置の
一例となるブロックマスクパターン選択電子ビーム露光
装置は、図３において、電子銃２１，電磁偏向器22Ａ，
静電偏向器22Ｂ，偏向駆動回路22Ｃ，反射電子検出器23
Ａ，アンプ（以下ＡＭＰという）23Ｂ，デジタルメモリ
23Ｃ，ステージ24Ａ，ステージ制御回路24Ｂ，制御装置
２５，ステンシルマスク２６，辞書メモリ27Ａ，その他
のメモリ27Ｂ及び電子レンズ２９から成る。
【００５８】すなわち、電子銃２１は荷電粒子発生源１
１の一実施例であり、電子ビーム21Ａを被照射対象１８
の一例となる半導体ウエハ２８の方向に照射するもので
ある。電磁偏向器22Ａ，静電偏向器22Ｂ及び偏向駆動回
路22Ｃは偏向手段１２の一実施例を構成するものであ
り、電磁偏向器（メインデフレクタ）22Ａは偏向信号Ｓ
ｄに基づいて電子ビーム21Ａを大（主）偏向するもので
ある。また、静電偏向器（サブデフレクタ）22Ｂはそれ
を小（副）偏向するものである。なお、偏向駆動回路22
Ｃは制御装置２５から出力される偏向制御データＤ５に
基づいて両偏向器22Ａ，22Ｂの入出力を制御するもので
ある。
【００５９】反射電子検出器23Ａ，ＡＭＰ23Ｂ及びデジ
タルメモリ23Ｃは検出手段１３の一実施例を構成するも
のであり、反射電子検出器23Ａは半導体ウエハ２８に設
けられたドットやラインを検出するものである。その機
能は、ドットやラインに電子ビーム21Ａを照射した際
に、そこから反射をする二次電子や反射電子21Ｂを検出
し、その位置検出信号ＳｉをＡＭＰ23Ｂに出力するもの
である。
【００６０】ＡＭＰ23Ｂは、位置検出信号Ｓｉを二値化
した位置検出データＤ１やそれを微分した位置微分デー
タをデジタルメモリ23Ｃに出力するものである。ＡＭＰ
23Ｂから出力される位置検出データＤ１に基づく微分ピ
ーク位置（アドレスＡDD）やその他の検出データがレジ
スタ等に記憶される。
【００６１】デジタルメモリ23Ｃは、記憶手段１７の一
部を構成するメモリであり、位置検出データＤ１やそれ
を微分した位置微分データを記憶するものである。ステ
ージ24Ａ及びステージ制御回路24Ｂは移動手段１４の一
実施例を構成するものであり、ステージ24Ａは半導体ウ
エハ２８を載置してＸ，Ｙ方向に移動するものである。
また、ステージ制御回路24Ｂは移動制御データＤ４に基
づく駆動信号Ｓａをステージ24Ａに出力するものであ
る。
【００６２】制御装置２５は制御手段１５の一実施例で
あり、パターン比較演算部25Ａ，インターフェース部25
Ｂ，ＣＰＵ（中央演算処理露光装置）25Ｃ及びその他の
処理部25Ｄから成る。パターン比較演算部25Ａは被照射
対象１８からの反射電子21Ｂの検出処理に基づいて得ら
れる位置検出データＤ１と、予め定義された比較基準デ
ータ（以下理想データという）Ｄ２とを比較したり、そ
の位置ずれ量εを算出するものである。インターフェー
ス部25ＢはＣＰＵ25Ｃとパターン比較演算部25Ａとの間
のデータ入出力をするものである。
【００６３】また、ＣＰＵ25Ｃは電子銃２１，偏向駆動
回路22Ｃ，デジタルメモリ23Ｃ，ステージ制御回路24
Ｂ，辞書メモリ27Ａ及びその他のメモリ27Ｂ等の入出力
を制御するものである。例えば、ＣＰＵ25Ｃはパターン
比較演算部25Ａで算出された位置ずれ量εに基づいて半
導体ウエハ２８を載置したステージ24Ａの位置座標系
Ｘ，Ｙと電子ビーム21Ａの照射位置座標系ｘ，ｙとの位
置合わせ制御をする（図２（ｂ）参照）。
【００６４】その他の処理部25Ｄは、電子銃２１，偏向
駆動回路22Ｃ，デジタルメモリ23Ｃ，ステージ制御回路
24Ｂ，辞書メモリ27Ａ及びその他のメモリ27Ｂ等の入出
力を補助するものである。
【００６５】また、ステンシルマスク２６はビーム成形
手段１６の一例であり、電子ビーム21Ａの断面形状を成
形する複数のブロックマスクパターンから成る。なお、
複数のブロックマスクパターンを取付けた露光装置につ
いては、本発明の特許出願人が先に特許出願（特願平３
-333724 号）した荷電粒子ビーム露光装置に見られる。
【００６６】さらに、辞書メモリ27Ａ及びその他のメモ
リ27Ｂは記憶手段１７の一実施例であり、辞書メモリ27
Ａは理想データＤ２を記憶するものである。例えば、電
子ビーム21Ａの位置を反映したアドレスＡDDに対してそ
の反射電子21Ｂの強度データが格納される。なお、その
他のメモリ27Ｂには、電子レンズ２９の駆動制御等をす
るその他のデータＤ３が格納される。
【００６７】このようにして、本発明の各実施例に係る
電子ビーム露光装置によれば、図３に示すように電子銃
２１，電磁偏向器22Ａ，静電偏向器22Ｂ，偏向駆動回路
22Ｃ，反射電子検出器23Ａ，アンプ（以下ＡＭＰとい
う）23Ｂ，デジタルメモリ23Ｃ，ステージ24Ａ，ステー
ジ制御回路24Ｂ，制御装置２５，ステンシルマスク２
６，辞書メモリ27Ａ，その他のメモリ27Ｂ及び電子レン
ズ２９が具備され、該制御装置２５が、少なくとも、反
射電子21Ｂの検出に基づいて得られる位置検出データＤ
１と、予め定義された理想データＤ２とに基づいて位置
ずれ量εを算出し、該位置ずれ量εに基づいて位置合わ
せ制御をする。
【００６８】例えば、ステンシルマスク２６の中から１
つのブロックマスクパターンが選択されると、電子銃２
１から発射された電子ビーム21Ａが該ブロックマスクパ
ターンにより断面が所定形状に成形され、その電子ビー
ム21Ａが半導体ウエハ２８のドット又はライン上に照射
され、また、それが電磁偏向器22Ａや静電偏向器22Ｂに
より偏向される。
【００６９】さらに、断面が所定形状に成形された電子
ビーム21Ａに基づく半導体ウエハ２８のドット又はライ
ンからの反射電子21Ｂが反射電子検出器２３により検出
される。この際に、制御装置２５のパターン比較演算処
理部25Ａにより反射電子21Ｂの検出に基づいて得られる
位置検出データＤ１と、予め定義された理想データＤ２
とに基づいて位置ずれ量εが算出される。なお、予め定
義された理想データＤ２は、該電子ビーム21Ａの位置を
反映したアドレスに対して反射電子21Ｂの理想的な強度
データを計算したものであり、それが辞書メモリ27Ａか
ら理想データＤ２として読み出される。
【００７０】このため、パターン比較演算処理部25Ａで
算出される位置ずれ量εを「零」にする方向で半導体ウ
エハ２８のステージ24Ａの位置座標系Ｘ，Ｙと電子ビー
ム21Ａの照射位置座標系ｘ，ｙとの位置合わせを行うこ
とが可能となる。例えば、制御装置２５のその他の処理
部25Ｄを介して、ステージ移動回路24Ｂにより半導体ウ
エハ２８を載置したステージ24Ａが移動される。
【００７１】これにより、従来例のように位置検出用の
格子状の段差マーク等を設けることなく、例えば、幅約
0.1 〔μｍ〕程度の１本のライン又はタンタル（Ｔａ）
の凸部から成るドットマークを設けることで足りる。ま
た、従来例のような微分ピーク法又は微分ピーク位置検
出方法による位置合わせ方法に依存することなく、電子
ビームの断面を所定形状に成形されることで、理想デー
タＤ２の中に反射電子強度分布の変化を持たせることが
できる。このことから、半導体ウエハ２８のドット又は
ライン上に偏向走査された電子ビーム21Ａに基づいて位
置ずれ量εを精度良く算出することができ、高精度なブ
ロックマスクパターン露光処理を行うこと、及び、ブロ
ックマスクパターンの異常検出をすることが可能とな
る。
【００７２】次に、本発明の第１〜第４の実施例に係る
電子ビーム露光装置の制御方法について当該露光装置の
動作を補足しながら説明をする。図４は本発明の第１の
実施例に係る電子ビーム露光装置の位置合わせ処理のフ
ローチャートであり、図５（ａ）〜（ｃ）は、そのビー
ム偏向処理と理想データ，位置検出データとの説明図で
ある。また、図６は位置検出データと理想データとの比
較及びその位置検出データのシフト処理の説明図であ
り、図７は、その差分の累積値とデータシフト数との関
係図であり、図８は、位置ずれ検出処理の補足説明図を
それぞれ示している。
【００７３】例えば、被露光領域にＬＳＩパターン等を
ブロックパターン露光処理する際に先立ち、半導体ウエ
ハ２８のステージ24Ａの位置座標系Ｘ，Ｙと電子ビーム
21Ａの照射位置座標系ｘ，ｙとの位置合わせを行う場
合、図４において、まず、ステップＰ１で比較基準とな
る理想データＤ２を算出する。ここで、理想データＤ２
は、断面形状が成形された電子ビーム21Ａを試料上に設
けられた均質なライン又はドットに対して、所定の走査
ピッチｐ、かつ、所定の距離分だけ偏向走査をした際
に、理想的な反射電子強度信号として、均一な電流密
度，焦点ずれのない電子ビーム21Ａが均質なライン又は
ドットと重なり合う面積（差分の累積値）に比例した値
の反射電子21Ｂの強度データと定義する。
【００７４】なお、本発明の実施例では図５（ａ）に示
すような階段状に開口部を有するブロックマスクパター
ン26Ａに、矩形状の電子ビーム21Ａを照射し、試料上の
ラインに偏向走査をすると、図５（ｂ）に示すような凸
部が３つ繰り返される波形が得られ、これを二値化した
データを比較基準となる理想データＤ２とし、例えば、
各ブロックマスクパターンに対してそれぞれ計算をし、
それを辞書メモリ27Ａ等に記憶する。かかる場合には、
辞書メモリ27Ａからの理想データＤ２の読出し処理に低
減される。なお、図５（ｂ）において、横軸は理想デー
タＤ２のアドレスＡDDであり、縦軸は信号強度である。
【００７５】これに並行してステップＰ２で半導体ウエ
ハ２８に電子ビーム21Ａの照射／偏向処理をし、これに
基づく反射電子21Ｂの検出処理をする。ここで、電子ビ
ーム21Ａの照射／偏向処理の際に、例えば、ステンシル
マスク２６から図５（ａ）に示すようなブロックマスク
パターン26Ａを１つ選択し、該マスクパターン26Ａによ
り断面形状が成形された電子ビーム21Ａを半導体ウエハ
２８上に設けられた均質なライン又はドットに対して、
所定の走査ピッチｑ、かつ、所定の距離分だけ偏向走査
をする。これにより、図５（ｃ）に示すようなノイズを
含んだ位置検出データＤ1 が得られる。
【００７６】次いで、ステップＰ３で反射電子21Ｂの検
出処理に基づいて得られる位置検出データＤ１と、予め
定義された理想データＤ２とを比較し、評価値Ｋ〔±
ｊ〕を算出する。この際に、理想データＤ２のｉ番地の
データをＩ〔ｉ〕，位置検出データＤ１のｉ番地のデー
タをＤ〔ｉ〕とすると、位置ずれ量εの評価値Ｋ〔±
ｊ〕が〔１〕式，すなわち、 Ｋ〔±ｊ〕＝Σ｜Ｉ〔ｉ〕−Ｄ〔ｉ±ｊ〕｜，〔ｉ＝１，２…〕…〔１〕 により与えられる。ここで、位置ずれ量εの評価値Ｋ
〔±ｊ〕とは、図６において、位置検出データＤ１と理
想データＤ２とが重なっていない部分の面積をいう。ま
た、具体的なデータ比較方法は、位置検出データＤ１と
理想データＤ２との２種類のデータ列から１個づつを抽
出し、そのデータ差を取ってその絶対値を累積する方法
である。
【００７７】その後、ステップＰ４で位置検出データＤ
１の全データ列について評価値Ｋ〔±ｊ〕が算出された
か否かを判断する。この際に、全データ列について評価
値Ｋ〔±ｊ〕が算出さていない場合（ＮＯ）には、ステ
ップＰ５に移行して、データ列を１つシフトし、再びス
テップＰ３を実行する。なお、ステップＰ４で全データ
列について評価値Ｋ〔±ｊ〕を算出した場合（ＹES）に
は、ステップＰ６に移行して、比較処理に基づく評価値
Ｋ〔±ｊ〕から最小値を探索する。
【００７８】この際に、図６に示すように、評価値Ｋ
〔±ｊ〕を最小値ならしめる位置検出データＤ１のシフ
ト数ｊの求値処理をする。これにより、データのシフト
数ｊを変化させた時に、理想データＤ２に最も近いデー
タの評価値Ｋ〔±ｊ〕が最小値として現れ、該評価値Ｋ
〔±ｊ〕が最小値を示したとき，例えば、ある基準点か
らＡの距離を示すデータ列のシフト数が位置ずれ量εと
して認識される。
【００７９】次に、ステップＰ７で最小値に対応するデ
ータのシフト数から位置ずれ量εを算出する。ここで、
シフト数ｊの求値処理に基づいて位置ずれ量εを〔２〕
式，すなわち、 位置ずれ量ε＝シフト数ｊ×走査ピッチｐ…〔２〕 により算出処理をする。なお、図７に示すように算出さ
れた評価値Ｋ〔±ｊ〕の最小値に対応するシフト数ｊを
中心に両側の評価値Ｋ〔±ｊ〕とシフト数ｊとの関係を
一次式により近似し、一次式の交点ｑに対応するシフト
数ｊからビーム位置ずれ量εを求める。
【００８０】ここで、横軸はデータシフト数であり、＋
方向にシフトした場合と−方向にシフトした場合を示
し、縦軸は両データＤ１，Ｄ２の差分の累積値（±）を
それぞれ示している。また、Ｃ１，Ｃ２は評価直線であ
り、両データＤ１，Ｄ２の差分の各累積値の最頂部を結
んだ線分であり、この二評価直線Ｃ１，Ｃ２の交点をｑ
と定義する。なお、同図の破線円内図において、位置ず
れ量εはデータシフト数の原点０から交点ｑに対する差
分のシフト数ｊより与えられる。また、図７において、
Ｂは交点ｑを基準にして下部範囲に位置する差分の累積
値であり、ノイズの累積値の多くがこの範囲に閉じ込ま
れる。
【００８１】そして、ステップＰ８で位置ずれ量εに基
づいて半導体ウエハ２８の位置座標系Ｘ，Ｙと電子ビー
ム21Ａの照射位置座標系ｘ，ｙとの位置合わせ処理をす
る。この際に、偏向制御系又はステージ移動制御系にビ
ーム位置ずれ量εが帰還される。
【００８２】これにより、ブロックパターン露光処理す
る際に先立ち、半導体ウエハ２８のステージ24Ａの位置
座標系Ｘ，Ｙと電子ビーム21Ａの照射位置座標系ｘ，ｙ
との位置合わせを行うことが可能となる。
【００８３】このようにして、本発明の第１の実施例に
係る電子ビーム露光装置の位置合わせ処理方法（第１の
制御方法）によれば、図４の処理フローチャートに示す
ように、ステップＰ３で半導体ウエハ２８からの反射電
子21Ｂの検出処理に基づいて得られる位置検出データＤ
１と、予め定義された理想データＤ２とに基づいて位置
ずれ量εの算出処理をしている。
【００８４】このため、ステップＰ２の電子ビーム21Ａ
の照射／偏向処理の際に、断面形状が成形された電子ビ
ーム21Ａを試料上に設けられた均質なライン又はドット
に対して、所定の走査ピッチｑ、かつ、所定の距離分だ
け偏向走査されると、その反射電子21Ｂの検出処理に基
づいて得られる位置検出データＤ１と、ステップＰ１で
断面形状が成形された電子ビーム21Ａを試料上に設けら
れた均質なライン又はドットに対して、所定の走査ピッ
チｐ、かつ、所定の距離分だけ偏向走査をした際に、理
想的な反射電子強度信号として、均一な電流密度，焦点
ずれのない電子ビーム21Ａが均質なライン又はドットと
重なり合う面積（ずれ量の累積値）に比例した値を反射
電子21Ｂの強度データとして定義される理想データＤ２
との差，すなわち、位置ずれ量εをステップＰ３で算出
することが可能となる。
【００８５】なお、ステップＰ７で算出された評価値Ｋ
〔±ｊ〕の最小値に対応するシフト数ｊを中心に両側の
評価値Ｋ〔±ｊ〕とシフト数ｊとの関係が一次式により
近似した場合に、該一次式の交点ｑに対応するシフト数
ｊが実数値で求まり、位置検出データＤ１の分解能より
も高精度のビーム位置ずれ量εを求めることが可能とな
る。
【００８６】このため、ステップＰ８で位置ずれ量εに
基づいて，例えば、電子ビーム21Ａの位置ずれ量εとし
て偏向系又はステージ移動系に制御補正量として帰還す
ることにより、半導体ウエハ２８の位置座標系Ｘ，Ｙと
電子ビーム21Ａの照射位置座標系ｘ，ｙとの位置合わせ
処理を正確に実行することが可能となる。
【００８７】このことで、従来例に係るマークディテク
ション方法に比べ、ＬＳＩ装置の回路パターンの微細化
に伴い段差状マークＭの検出に係る微分ピーク値にノイ
ズを多く含むようになった場合であっても、位置ずれ量
の算出の際に、該ノイズが位置ずれ量εの算出処理に悪
影響を及ぼすことが無くなる。
【００８８】これにより、多少の高速性は犠牲にされる
が、高精度の位置ずれ検出処理を行うことができ、従来
例のような微分ピーク値に寄らない高精度なデータ解析
を行うことが可能となる。
【００８９】なお、図８（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１
の実施例に係る電子ビーム露光装置の位置ずれ検出処理
の補足説明図である。図８（ａ）はブロックマスクパタ
ーン26Ｂの平面図を示している。例えば、ブロックマス
クパターン26Ａに代えてブロックマスクパターン26Ｂを
用いて位置合わせ処理をした場合に、図８（ｂ）のノイ
ズを含んだ位置検出データＤ１とノイズを含まない理想
データＤ２とを比較すると、データシフト量として＋３
が求められ、開口ピッチの約１／１０の精度により位置
ずれ検出をすることが可能となった。但し、試料上の電
子ビーム21Ａは電子レンズ２９により縮小され、実際の
ブロックマスクパターン26Ｂの約１／100 の大きさによ
り投影されるものとする。
【００９０】また、本発明の第１の実施例に係る電子ビ
ーム露光装置の位置ずれ検出方法では、位置ずれ量εの
算出処理の際に、評価値Ｋ〔±ｊ〕とシフト数ｊとの関
係を一次式により近似する場合について説明をしたが、
評価値Ｋ〔±ｊ〕を２乗し、シフト数ｊと評価値Ｋ〔±
ｊ〕の２乗との関係を二次式により近似し、二次式の最
小値に対応するシフト数ｊからビーム位置ずれ量εを求
めても良い（第２の制御方法に相当）。
【００９１】これにより、演算処理が複雑になるが高精
度の位置ずれ量εを算出することができ、より一層，正
確な位置合わせ処理を行うことが可能となる。 （２）第２の実施例の説明 図９は、本発明の第２の実施例に係る電子ビーム露光装
置の位置合わせ処理のフローチャートであり、図10
（ａ），（ｂ）は、その補足説明図をそれぞれ示してい
る。
【００９２】なお、第１の実施例と異なるのは第２の実
施例では、位置ずれ量εの算出処理の際に、理想データ
Ｄ２と位置検出データＤ１との微分ピーク値に係るアド
レスＡDDの検出処理をし、該アドレスＡDDに基づいて理
想データＤ２と位置検出データＤ１との比較処理をする
ものである。
【００９３】すなわち、ステップＰ１で比較基準となる
理想データＤ２を算出する。ここで、理想データＤ２
は、第１の実施例と同様に、図５（ａ）に示すような階
段状に開口部を有するブロックマスクパターン26Ａに係
るものとし、断面形状が成形された電子ビーム21Ａを試
料上に設けられた均質なライン又はドットに対して、所
定の走査ピッチｐ、かつ、所定の距離分だけ偏向走査を
した際に、理想的な反射電子強度信号として、均一な電
流密度，焦点ずれのない電子ビーム21Ａが均質なライン
又はドットと重なり合う面積（差分の累積値）に比例し
た値の反射電子21Ｂの強度データと定義する。
【００９４】これに並行してステップＰ２で半導体ウエ
ハ２８に電子ビーム21Ａの照射／偏向処理をし、これに
基づく反射電子21Ｂの検出処理をする。ここで、第１の
実施例と同様に、電子ビーム21Ａの照射／偏向処理の際
に、例えば、ステンシルマスク２６から図５（ａ）に示
すようなブロックマスクパターン26Ａを１つ選択し、該
マスクパターン26Ａにより断面形状が成形された電子ビ
ーム21Ａを半導体ウエハ２８上に設けられた均質なライ
ン又はドットに対して、所定の走査ピッチｑ、かつ、所
定の距離分だけ偏向走査をする。これにより、ノイズを
含んだ位置検出データＤ1 が得られる（図５（ｃ）参
照）。
【００９５】次いで、ステップＰ３で理想データＤ２を
微分した理想微分データＤ2dを算出する。ここで、ブロ
ックマスクパターン26Ａに係る図10（ａ）に示すような
理想微分データＤ2dが得られる。これに並行して、ステ
ップＰ４で位置検出データＤ１を微分した位置検出微分
データＤ1dを算出する。図10（ａ）において区間Ａ，Ｂ
はデータ比較範囲（領域）である。
【００９６】さらに、ステップＰ５で理想微分データＤ
2dの立ち上がりピーク値を検出する。この際に、理想微
分データＤ2dの立ち上がりピーク値を示すアドレスＡDD
が検出される。これに並行して、ステップＰ６で位置検
出微分データＤ1dの立ち上がりピーク値を検出する。こ
こで、位置検出微分データＤ1dの立ち上がりピーク値を
示すアドレスＡDDが検出される。
【００９７】次に、ステップＰ７で理想微分データＤ2d
のピーク値の位置ズレを検出する。この際に、図10
（ａ）に示すように、ある基準点から理想微分データＤ
2dのピーク値Ａ又はＢに対する位置ズレが検出され、そ
のずれ量がアドレスＡDDに基づいて表される。これに並
行して、ステップＰ８で位置検出微分データＤ1dのピー
ク値の位置ズレを検出する。
【００９８】その後、ステップＰ９でピーク値の位置ず
れ検出に係る両微分データＤ1d，Ｄ2dをシフトして評価
値Ｋ〔±ｊ〕を算出する。この際に、理想データＤ２の
ｉ番地のデータをＩ〔ｉ〕，位置検出データＤ１のｉ番
地のデータをＤ〔ｉ〕とすると、位置ずれ量εの評価値
Ｋ〔±ｊ〕が〔１〕式，すなわち、 Ｋ〔±ｊ〕＝Σ｜Ｉ〔ｉ〕−Ｄ〔ｉ±ｊ〕｜，〔ｉ＝１，２…〕…〔１〕 により与えられる。なお、具体的なデータ比較方法は、
第１の実施例と同様である。
【００９９】その後、ステップＰ10に移行して、比較処
理に基づく評価値Ｋ〔±ｊ〕から最小値を探索する。こ
の際に、評価値Ｋ〔±ｊ〕を最小値ならしめる位置検出
データＤ１のシフト数ｊの求値処理をする。これによ
り、データのシフト数ｊを変化させた時に、理想データ
Ｄ２に最も近いデータの評価値Ｋ〔±ｊ〕が最小値とし
て現れ、該評価値Ｋ〔±ｊ〕が最小値を示したとき，例
えば、ある基準点からＡの距離を示すデータ列のシフト
数が位置ずれ量εとして認識される（図６参照）。
【０１００】次に、ステップＰ11で最小値に対応するデ
ータのシフト数から位置ずれ量εを算出する。ここで、
シフト数ｊの求値処理に基づいて位置ずれ量εを〔２〕
式，すなわち、 位置ずれ量ε＝シフト数ｊ×走査ピッチｐ…〔２〕 により算出処理をする。なお、算出された評価値Ｋ〔±
ｊ〕の最小値に対応するシフト数ｊを中心に両側の評価
値Ｋ〔±ｊ〕とシフト数ｊとの関係を一次式により近似
し、一次式の交点ｑに対応するシフト数ｊからビーム位
置ずれ量εを求める（図７参照）。
【０１０１】そして、ステップＰ12で位置ずれ量εに基
づいて半導体ウエハ２８の位置座標系Ｘ，Ｙと電子ビー
ム21Ａの照射位置座標系ｘ，ｙとの位置合わせ処理をす
る。この際に、偏向制御系又はステージ移動制御系にビ
ーム位置ずれ量εが帰還される。
【０１０２】これにより、第１の実施例と同様に、ブロ
ックパターン露光処理する際に先立ち、半導体ウエハ２
８のステージ24Ａの位置座標系Ｘ，Ｙと電子ビーム21Ａ
の照射位置座標系ｘ，ｙとの位置合わせを行うことが可
能となる。
【０１０３】このようにして、本発明の第２の実施例に
係る電子ビーム露光装置の位置合わせ方法（第３の制御
方法）によれば、図９の処理フローチャートに示すよう
に、位置ずれ量εの算出処理の際に、理想データＤ２と
位置検出データＤ１との微分ピーク値に係るアドレスＡ
DDが検出処理され、該アドレスＡDDに基づいて理想デー
タＤ２と位置検出データＤ１とが比較処理される。
【０１０４】例えば、ステップＰ３で理想データＤ２に
係る理想波形が予め微分され、その立ち上がり時のピー
ク又はピーク最大値の位置が検出され、ステップＰ５で
その位置と位置検出データＤ１の中の同じ成分となる位
置とに基づいて大まかな位置ずれが補正され、その後、
第１の実施例と同様にステップＰ９で位置検出データＤ
１のｉ番地から順次，該データＤ１がシフトされる。
【０１０５】なお、第１の実施例に係る位置合わせ方法
では比較データ数分の差が取られ、それが累積され、さ
らに、データシフトされて同じ処理が数回繰り返される
ことから、高精度な位置ずれ量εを算出することができ
た。しかし、データ処理に要する時間が長くなってい
た。これに対して、第２の実施例に係る位置合わせ方法
では、理想データＤ２と位置検出データＤ１との中で
も、必要最小限のデータのみを利用，例えば、第１の実
施例ではデータ数が約1000に対して第２の実施例では約
500 に減少するが、精度を必要以上落とすことなく、第
１の実施例に比べて、短時間に正確な位置ずれ量εを算
出することが可能となる。
【０１０６】これにより、第１の実施例のデータ処理に
係る時間が約 0.7〔秒〕を要するのに対して第２の実施
例では約 0.4〔秒〕( 約１／２）に改善され、そのデー
タ処理の高速化が図られる。また、精度については、第
１の実施例に比べて約半分程度を確保することができ、
精度の劣化に比べて処理時間の短縮率が向上し、高速位
置合わせ処理を行うことが可能となる。
【０１０７】なお、本発明の第２の実施例に係る位置合
わせ方法では、理想微分データＤ2dと位置検出微分デー
タＤ1dとに係るアドレスＡDDの検出処理に基づいてデー
タ比較処理をする場合について説明をしたが、その際
に、両比較データ数を理想微分データＤ2dと位置検出微
分データＤ1dとに係るアドレスＡDDの前後複数点に限定
しても良い（第４の制御方法）。
【０１０８】例えば、図10（ｂ）に示すように、理想デ
ータＤ２に係る理想波形が予め微分され、その立ち上が
り時のピーク又はピーク最大値の位置（比較領域Ｃ３）
が検出され、その位置と位置検出データＤ１の中の同じ
成分となる位置とに基づいて微分ピーク値の前後複数点
のデータのみを算出処理の対象とし、その後、第１の実
施例のように位置検出データＤ１の微分ピーク値の前後
複数点のデータＤ１がシフトされる。
【０１０９】なお、理想微分データＤ2dと位置検出微分
データＤ1dとに係るアドレスＡDDを前後複数点に限定し
たのは、評価値Ｋ〔±ｊ〕に最もノイズが影響する範囲
につて、位置変化に対し位置検出データＤ１のギャップ
が大きく、微分値が大きい位置であり、その他の箇所に
ついては評価値Ｋ〔±ｊ〕の変化に悪影響を与えないこ
とによる。
【０１１０】このため、理想データＤ２と位置検出デー
タＤ１との中でも、第３の制御方法に比べて、更に、必
要最小限のデータのみを利用，例えば、立ち上がり位置
Ａから前後１０点の合計２０点にデータ数を絞ったが、
精度を必要以上落とすことなく、第３の制御方法に比べ
て、より短時間に正確な位置ずれ量εを算出することが
可能となる。例えば、データ数が約８０の場合では、約
0.05 〔秒〕に改善される。
【０１１１】これにより、第３の制御方法に比べて、デ
ータ処理の高速化が図られ、高速位置合わせ処理を行う
ことが可能となる。 （３）第３の実施例の説明 図11（ａ），（ｂ）は、本発明の第３の実施例に係る電
子ビーム露光装置の位置合わせ方法の説明図であり、理
想データと位置検出データとの説明図を示している。
【０１１２】なお、第１，第２の実施例と異なるのは第
３の実施例では、位置ずれ量εの算出処理の際に、理想
データＤ２又は位置検出データＤ１に積算する縮率Ｇの
算出処理をするものである。
【０１１３】これは、位置検出データＤ１と理想データ
Ｄ２とのゲイン（利得）が整合していない場合に、図11
（ａ）に示すように位置ずれが無い状態でも、位置検出
データＤ１と理想データＤ２との差が生じることがある
ため、これを補正するものである。
【０１１４】例えば、図11（ｂ）に示すように位置検出
データＤ１と理想データＤ２との比較領域Ｃ４に限定
し、かかる範囲において、所定数の理想データＤ２を大
きい順に加算して該加算値の平均値を算出し、かつ、所
定数の位置検出データＤ１を大きい順に加算して該加算
値の平均値を算出し、平均値の比から理想データＤ２又
は位置検出データＤ１に積算する縮率Ｇの算出処理をす
る。これにより、理想データＤ２と位置検出データＤ１
との間における誤った差分計算処理等が無くなり、高精
度の位置ずれ検出処理を行うことができ、従来例のよう
な微分ピーク値に寄らない高精度なデータ解析を行うこ
とが可能となる。
【０１１５】このようにして、本発明の第３の実施例に
係る電子ビーム露光装置の位置合わせ方法（第５の制御
方法）によれば、位置ずれ量εの算出処理の際に、理想
データＤ２又は位置検出データＤ１に積算する縮率Ｇが
算出処理される。
【０１１６】このため、位置検出データＤ１と理想デー
タＤ２とのゲイン（利得）が整合していない場合に、理
想データＤ２又は位置検出データＤ１に縮率Ｇを積算す
ることにより、両比較対象を整合することができ、真の
位置ずれ量εを算出することが可能となる。このこと
で、ゲインの相違による位置ずれがノイズによる位置ず
れよりも小さくなり、その誤差が見えなくなる。
【０１１７】これにより、従来例のような半導体ウエハ
２８の状マーク等に矩形電子ビームを偏向走査する位置
合わせ方法に依存することなく、電子ビームの断面形状
に反射電子強度分布に変化を持たせることにより、ドッ
ト又はライン上に偏向走査された電子ビームに基づいて
位置ずれ量εを精度良く算出することができ、高精度な
ブロックマスクパターン露光処理を行うこと、及び、ブ
ロックマスクパターンの異常検出をすることが可能とな
る。
【０１１８】（４）第４の実施例の説明 図12は、本発明の第４の実施例に係る電子ビーム露光装
置のブロックマスクパターンの異常検出処理のフローチ
ャートであり、図13（ａ）〜（ｃ）はその補足説明図を
それぞれ示している。
【０１１９】なお、第１〜第３の実施例と異なるのは第
４の実施例では、位置検出データＤ１と理想データＤ２
とに基づいて電子ビーム21Ａを成形するブロックマスク
パターンの異常検出処理をするものである。
【０１２０】すなわち、矩形電子ビームを成形するブロ
ックマスクパターンを複数を用意し、それを選択して該
ブロックマスクパターンを通過した断面成形電子ビーム
21Ａに基づいて露光をするブロックマスク選択露光装置
であって、位置検出データＤ１と理想データＤ２とに基
づいて電子ビーム21Ａを成形するブロックマスクパター
ンの異常検出処理をする場合、図12の処理フローチャー
トにおいて、まず、ステップＰ１で試料上に電子ビーム
21Ａの照射／偏向処理をする。例えば、図13（ａ）に示
すような当該ブロックマスクパターン26Ｃを通過した電
子ビーム21Ａが試料上のドット又はラインに偏向走査さ
れる。
【０１２１】次に、ステップＰ２で電子ビーム21Ａの照
射／偏向処理に基づく試料からの反射電子21Ｂの検出処
理をする。この際に、第１の実施例と同様に、ブロック
マスクパターン26Ｃにより断面形状が成形された電子ビ
ーム21Ａが試料上に設けられた均質なライン又はドット
に対して、所定の走査ピッチｑ、かつ、所定の距離分だ
け偏向走査をする。ここで、図13（ａ）に示すように良
好なブロックマスクパターン26Ｃに対して，例えば、図
13（ｂ）に示すようなブロックマスクパターン26Ｄのよ
うにコンタミネーション等が開口部に付着している場合
には、ノイズを含んだ位置検出データＤ1 が得られる。
【０１２２】その後、ステップＰ３〜Ｐ５で検出処理に
基づいて得られる位置検出データＤ１と、予め定義され
た理想データＤ２とに基づいて電子ビーム21Ａを成形す
るブロックマスクパターンの異常検出処理をする。
【０１２３】すなわち、ステップＰ３で位置検出データ
Ｄ１と理想データＤ２との差の絶対値が所定の許容範囲
内に有るか否かを判断する。この際に、当該差の絶対値
が所定の許容範囲内に有る場合（ＹES）には、ステップ
Ｐ６に移行して所定のブロックパターン露光処理をす
る。なお、所定の許容範囲内については、図13（ｂ）に
示すように位置ずれ量εに対して閾値位置ずれ量εthを
設定する。例えば、図13（ｂ）に示すように露光処理に
係わり無視できない付着物がブロックマスクパターン26
Ｄに有る場合「不良」や、その露光処理に係わり付着物
の無い場合「良好」等をシミュレーションにて求め、そ
の閾値位置ずれ量εthを決定する。
【０１２４】また、ステップＰ３で当該差の絶対値が所
定の許容範囲内を越える場合（ＮＯ）には、ステップＰ
４に移行して警報処理をする。なお、警報処理は、閾値
位置ずれ量εthを基準にして、「不良」範囲にある全て
の位置ずれ量εについて、オペレータに警報を促す。こ
れにより、電子ビーム露光装置のブロックマスクパター
ンの異常を検出することが可能となる。
【０１２５】その後、ステップＰ７で同じブロックマス
クパターン（スペア）が有るか否かを判断する。この際
に、当該ブロックマスクパターンが有る場合（ＹES）に
は、ステップＰ１に戻って他のブロックマスクパターン
に電子ビーム21Ａを偏向し、試料上に該電子ビーム21Ａ
の照射／偏向処理をし、ステップＰ２，Ｐ3 を継続す
る。また、当該ブロックマスクパターンが無い場合（Ｎ
Ｏ）には、これによる露光処理を中止する。
【０１２６】なお、ステップＰ３で位置検出データＤ１
と理想データＤ２との差の絶対値が所定の許容範囲内に
有る場合（ＹES）には、ステップＰ６に移行して当該ブ
ロックマスクパターンにより断面形状が成形された電子
ビーム21Ａを試料上に照射／偏向する。このことで、半
導体ウエハ等の試料にブロックパターン露光処理が行わ
れる。
【０１２７】このようにして、本発明の実施例に係る電
子ビーム露光装置の異常検出方法（第６の制御方法）に
よれば、図12（ａ）の処理フローチャートに示すよう
に、ステップＰ３で試料からの反射電子21Ｂの検出処理
に基づいて得られる位置検出データＤ１と、予め定義さ
れた理想データＤ２とに基づいて電子ビーム21Ａを成形
するブロックマスクパターンが異常検出される。
【０１２８】このため、電子ビーム露光装置の鏡筒内に
ブロックマスクパターンがセットされた場合であって
も、該ブロックマスクパターンを通過した断面成形電子
ビーム21Ａに係る反射電子強度を検出することにより、
その形状異常を検出することが可能となる。例えば、図
13（ｂ）に示すようなブロックマスクパターンの開口部
に付いたコンタミネーション等（塵埃）については、実
際に露光処理をする以前に、その位置検出データＤ１か
ら確認判断を行うことが可能となる。かかる場合には、
不良のブロックマスクパターンを回避して、他の良好な
ブロックマスクパターンを選択することが可能となる。
【０１２９】これにより、ブロックマスクパターンの異
常に対して従来例に比べて迅速に対処することが可能と
なり、反射電子検出方法を利用したブロックマスクパタ
ーンの異常検出をすることが可能となる。このことで、
高精度なブロックパターン露光処理を行うことが可能と
なる。
【０１３０】なお、本発明の各実施例では荷電粒子ビー
ム11Ａに電子ビーム21Ａを用いる露光装置の場合につい
て説明をしたが、それにイオンビームを使用するもので
あっても同様な効果が得られる。
【０１３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の荷電粒子
ビーム露光装置によれば荷電粒子発生源，偏向手段，検
出手段，移動手段，制御手段，ビーム成形手段及び記憶
手段が具備され、該制御手段が、反射電子の検出に基づ
いて得られる位置検出データと、予め定義された比較基
準データとに基づいて位置ずれ量を算出し、該位置ずれ
量に基づいて位置合わせ制御をする。
【０１３２】このため、位置ずれ量を「零」にする方向
で被照射対象の位置座標系と荷電粒子ビームの照射位置
座標系との位置合わせを行うことが可能となる。このこ
とで、従来例のような被照射対象の段差状マーク等に矩
形荷電粒子ビームを偏向走査する微分ピーク法又は微分
ピーク位置検出方法による位置合わせ方法に依存するこ
となく、荷電粒子ビームの断面を所定形状にすることに
より、反射電子強度分布に変化を持たせることができ、
ドット又はライン上に偏向走査された荷電粒子ビームに
基づいて位置ずれ量を精度良く算出することが可能とな
る。
【０１３３】また、本発明の荷電粒子ビーム露光装置の
第１の制御方法によれば、被照射対象からの反射電子の
検出処理に基づいて得られる位置検出データと、予め定
義された比較基準データとに基づいて位置ずれ量の算出
処理をしている。
【０１３４】このため、荷電粒子ビームの位置ずれ量を
偏向系又はステージ移動系に制御補正量として帰還する
ことにより、被照射対象の位置座標系と荷電粒子ビーム
の照射位置座標系との位置合わせ処理を正確に実行する
ことが可能となる。このことで、従来例に係るマークデ
ィテクション方法に比べ、ＬＳＩ装置の回路パターンの
微細化に伴い段差状マークの検出に係る微分ピーク値に
ノイズを多く含むようになった場合であっても、位置ず
れ量の算出の際に、該ノイズが位置ずれ量の算出処理に
悪影響を及ぼすことが無くなる。
【０１３５】また、本発明の荷電粒子ビーム露光装置の
第２の制御方法によれば、位置ずれ量の算出処理の際
に、算出された評価値の最小値に対応するシフト数を中
心に両側の評価値が２乗され、該シフト数と評価値の２
乗との関係が二次式により近似され、該二次式の最小値
に対応するシフト数からビーム位置ずれ量が求められ
る。
【０１３６】このため、本発明の荷電粒子ビーム露光装
置の第２の制御方法に比べて、演算処理が複雑になるが
高精度の位置ずれ量を算出することができ、より一層，
正確な位置合わせ処理を行うことが可能となる。
【０１３７】さらに、本発明の荷電粒子ビーム露光装置
の第３の制御方法によれば、位置ずれ量の算出処理の際
に、比較基準データと位置検出データとの微分ピーク値
に係るアドレスが検出処理され、該アドレスに基づいて
比較基準データと位置検出データとが比較処理される。
【０１３８】このため、比較基準データと位置検出デー
タとの中でも、必要最小限のデータのみを利用するた
め、精度を必要以上落とすことなく、第１，第２の制御
方法に比べて、短時間に正確な位置ずれ量を算出するこ
とが可能となる。
【０１３９】また、本発明の荷電粒子ビーム露光装置の
第４の制御方法によれば、位置ずれ量の算出処理の際
に、比較基準データと位置検出データとの比較データ数
が該比較基準データと位置検出データとの微分ピーク値
に係るアドレスの前後複数点に限定される。
【０１４０】このため、比較基準データと位置検出デー
タとの中でも、第３制御方法に比べて、更に、必要最小
限のデータのみを利用するため、精度を必要以上落とす
ことなく、第３の制御方法に比べて、より短時間に正確
な位置ずれ量を算出することが可能となる。
【０１４１】さらに、本発明の荷電粒子ビーム露光装置
の第５の制御方法によれば、位置ずれ量の算出処理の際
に、所定数の比較基準データを大きい順に加算した値の
平均値が算出され、かつ、所定数の位置検出データを大
きい順に加算した値の平均値が算出され、該平均値の比
から比較基準データ又は位置検出データに積算する縮率
が算出処理される。
【０１４２】このため、位置検出データと比較基準デー
タとのゲイン（利得）が整合していない場合に、比較基
準データ又は位置検出データに縮率を積算することによ
り、両比較対象を整合することができ、真の位置ずれ量
を算出することが可能となる。
【０１４３】さらに、本発明の荷電粒子ビーム露光装置
の制御方法によれば、被照射対象からの反射電子の検出
処理に基づいて得られる位置検出データと、予め定義さ
れた比較基準データとの差の絶対値が所定の許容範囲内
に有るか否かにより、荷電粒子ビームを成形するブロッ
クマスクパターンの異常検出処理をする。
【０１４４】このため、荷電粒子ビーム露光装置の鏡筒
内にブロックマスクパターンがセットされた場合であっ
ても、該ブロックマスクパターンを通過した断面成形電
子ビームに係る反射電子強度を検出することにより、実
際に露光処理をする以前に、その位置検出データからそ
の形状異常を検出することが可能となる。
【０１４５】これにより、高精度なブロックマスクパタ
ーン露光処理を行うこと、及び、当該ブロックマスクパ
ターンの異常検出をすることが可能な荷電粒子ビーム露
光装置の提供に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る荷電粒子ビーム露光装置の原理図
である。
【図２】本発明に係る荷電粒子ビーム露光装置の制御方
法の原理図である。
【図３】本発明の各実施例に係る電子ビーム露光装置の
構成図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係る位置合わせ処理の
フローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施例に係るビーム偏向処理と
理想データ，位置検出データとの説明図である。
【図６】本発明の第１の実施例に係るデータ比較及びそ
のシフト処理の説明図である。
【図７】本発明の第１の実施例に係る差分の累積値とデ
ータシフト数との関係図である。
【図８】本発明の第１の実施例に係る位置ずれ検出処理
の補足説明図である。
【図９】本発明の第２の実施例に係る位置合わせ処理の
フローチャートである。
【図10】本発明の第２の実施例に係る処理フローチャー
トの補足説明図である。
【図11】本発明の第３の実施例に係る理想データと位置
検出データとの説明図である。
【図12】本発明の第４の実施例に係るブロックマスクパ
ターン異常検出処理のフローチャートである。
【図13】本発明の第４の実施例に係る異常検出処理の補
足説明図である。
【図14】従来例に係る電子ビーム露光装置の説明図であ
る。
【符号の説明】
１１…荷電粒子発生源、 １２…偏向手段、 １３…検出手段、 １４…移動手段、 １５…制御手段、 １６…ビーム成形段、 １７…記憶手段、 21Ａ…荷電粒子ビーム、 21Ｂ…反射電子、 Ｄ１…位置検出データ、 Ｄ２…比較基準データ、 ε…位置ずれ量。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｇ２１Ｋ 5/04 Ｇ２１Ｋ 5/04 Ｍ Ｈ０１Ｊ 37/305 Ｈ０１Ｊ 37/305 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５５１ (56)参考文献 特開 平４−71219（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−268372（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20 521 G03F 9/00 G01B 11/00 - 11/30 G06T 1/00 G06T 5/00

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被照射対象に荷電粒子ビームを照射する
    荷電粒子発生源と、 前記荷電粒子ビームを偏向する偏向手段と、 前記被照射対象からの反射電子を検出する検出手段と、 前記被照射対象を移動する移動手段と、 前記荷電粒子ビームの断面形状を成形するブロックマス
    クパターンを備えたビーム成形手段と、 前記ブロックマスクパターンにより成形された荷電粒子
    ビームの形状を示す形状データ、荷電粒子ビームにより
    被照射対象に照射された位置における反射電子検出によ
    って得られる位置検出データ、及び、前記荷電粒子ビー
    ムを試料上に設けられた均質なライン又はドットに対し
    て所定の走査ピッチ（ｐ）かつ所定の距離分だけ偏向走
    査した際に理想的な反射電子強度信号として均一な電流
    密度、焦点ずれのない荷電粒子ビームが均質なライン又
    はドットと重なり合う面積に比例した値の反射電子の強
    度データとして定義される比較基準データを記憶する記
    憶手段と、 前記荷電粒子発生源、前記偏向手段、前記検出手段、前
    記移動手段及び前記記憶手段の入出力を制御する制御手
    段とを具備する荷電粒子ビーム露光装置であって、 前記制御手段は、前記比較基準データのｉ番地のデータ
    をＩ〔ｉ〕、前記位置検出データのｉ番地のデータをＤ
    〔ｉ〕としたときに、下記〔１〕式により評価値Ｋ〔±
    ｊ〕を計算し、その評価値Ｋ〔±ｊ〕を最小値ならしめ
    る位置検出データのシフト数（ｊ）の求値処理をし、前
    記求値処理に基づいて位置ずれ量（ε）を下記〔２〕式
    により算出し、且つ前記位置検出データと前記比較基準
    データとの差の絶対値が所定の許容範囲内に有るか否か
    を判断するすることを特徴とする荷電粒子ビーム露光装
    置。 Ｋ〔±ｊ〕＝Σ｜Ｉ〔ｉ〕−Ｄ〔ｉ±ｊ〕｜ …〔１〕 但し、ｉ＝１，２… 位置ずれ量（ε）＝シフト数（ｊ）×走査ピッチ（ｐ） …〔２〕
  2. 【請求項２】 断面が所定形状に成形された荷電粒子ビ
    ームを被照射対象に照射／偏向処理をし、 前記照射／偏向処理に基づく前記被照射対象からの反射
    電子の検出処理をし、 前記検出処理に基づいて得られる位置検出データと、予
    め定義された比較基準データとに基づいて位置ずれ量
    （ε）の算出処理をし、 前記位置ずれ量（ε）に基づいて被照射対象の位置座標
    系と前記荷電粒子ビームの照射位置座標系との位置合わ
    せ処理をする荷電粒子ビーム露光装置の制御方法であっ
    て、 前記比較基準データが、前記荷電粒子ビームを試料上に
    設けられた均質なライン又はドットに対して所定の走査
    ピッチ（ｐ）かつ所定の距離分だけ偏向走査した際に理
    想的な反射電子強度信号として均一な電流密度、焦点ず
    れのない荷電粒子ビームが均質なライン又はドットと重
    なり合う面積に比例した値の反射電子の強度データとし
    て定義され、 前記比較基準データのｉ番地のデータをＩ〔ｉ〕、前記
    位置検出データのｉ番地のデータをＤ〔ｉ〕としたとき
    に、下記〔１〕式により評価値Ｋ〔±ｊ〕を計算し、そ
    の評価値Ｋ〔±ｊ〕を最小値ならしめる位置検出データ
    のシフト数（ｊ）の求値処理をした後、前記求値処理に
    基づいて下記〔２〕式により位置ずれ量（ε）を算出
    し、且つ前記位置検出データと前記比較基準データとの
    差の絶対値が所定の許容範囲内に有るか否かを判断する
    ことを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置の制御方法。 Ｋ〔±ｊ〕＝Σ｜Ｉ〔ｉ〕−Ｄ〔ｉ±ｊ〕｜ …〔１〕 但し、ｉ＝１，２… 位置ずれ量（ε）＝シフト数（ｊ）×走査ピッチ（ｐ） …〔２〕
  3. 【請求項３】 請求項２記載の荷電粒子ビーム露光装置
    の制御方法において、前記位置ずれ量（ε）の算出処理
    の際に、前記算出された評価値Ｋ〔±ｊ〕の最小値に対
    応するシフト数（ｊ）を中心に両側の評価値Ｋ〔±ｊ〕
    とシフト数（ｊ）との関係を一次式により近似し、前記
    一次式の交点に対応するシフト数（ｊ）からビーム位置
    ずれ量（ε）を求めることを特徴とする荷電粒子ビーム
    露光装置の制御方法。
  4. 【請求項４】 請求項２記載の荷電粒子ビーム露光装置
    の制御方法において、前記位置ずれ量（ε）の算出処理
    の際に、前記算出された評価値Ｋ〔±ｊ〕の最小値に対
    応するシフト数（ｊ）を中心に両側の評価値Ｋ〔±ｊ〕
    を２乗し、前記シフト数（ｊ）と評価値Ｋ〔±ｊ〕の２
    乗との関係を二次式により近似し、前記二次式の最小値
    に対応するシフト数（ｊ）から前記ビームの位置ずれ量
    （ε）を求めることを特徴とする荷電粒子ビーム露光装
    置の制御方法。
  5. 【請求項５】 請求項２記載の荷電粒子ビーム露光装置
    の制御方法において、前記位置ずれ量（ε）の算出処理
    の際に、前記比較基準データと前記位置検出データとの
    微分ピーク値に係るアドレスの検出処理をし、前記アド
    レスに基づいて前記比較基準データと前記位置検出デー
    タとの比較処理をすることを特徴とする荷電粒子ビーム
    露光装置の制御方法。
  6. 【請求項６】 請求項２記載の荷電粒子ビーム露光装置
    の制御方法において、前記位置ずれ量（ε）の算出処理
    の際に、前記比較基準データと前記位置検出データとの
    比較データ域を該比較基準データと位置検出データとの
    微分ピーク値に係るアドレスの前後複数点に限定するこ
    とを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置の制御方法。
  7. 【請求項７】 請求項２記載の荷電粒子ビーム露光装置
    の制御方法において、前記位置ずれ量（ε）の算出処理
    の際に、所定数の前記比較基準データを大きい順に加算
    して該加算値の平均値を算出し、かつ、所定数の位置検
    出データを大きい順に加算して該加算値の平均値を算出
    し、前記平均値の比から前記比較基準データ又は前記位
    置検出データに積算する縮率の算出処理をすることを特
    徴とする荷電粒子ビーム露光装置の制御方法。
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