(57)【要約】【課題】  決められた補正行列を補正したり再度決定する場合に、像ベクトルの実際値を計測するのが容易な荷電粒子線露光装置における補正行列の修正方法を提供する。【解決手段】  操作量ベクトル＜Ｉ＞が補正行列［Ｃ］と像ベクトル＜Ｅ＞との積で表されるとき、補正行列［Ｃ］を偏光するさいに、適当な像ベクトル＜Ｅ＞を決定し、これによって定まる操作量ベクトル＜Ｉ＞に対応する操作量を荷電粒子線露光装置に与える。その結果得られた実際の像ベクト＜Ｆ＞と操作量ベクトル＜Ｉ＞の関係から、＜Ｉ＞＝［Ｓ］＜Ｆ＞の関係を与える感度行列［Ｓ］を求め、その逆行列として新しい補正行列を求める。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線露光装置において、像の回転、像の倍率、焦点位置、直交度、非等方倍率、０−９０度非点ボケ、４５−１３５度非点ボケ、像のｘ方向位置、ｙ方向位置のうち少なくとも一つを、３つのフォーカスコイルに流す電流と、２組のスティグメータのコイルに流す電流又は電極に印加する電圧と、一組以上の偏向器のコイルに流す電流又は電極に印加する電圧のうち少なくとも一つを変化させることによって変化させる調整方法であって、前記像の回転、像の倍率、焦点位置、直交度、非等方倍率、０−９０度非点ボケ、４５−１３５度非点ボケ、像のｘ方向位置、ｙ方向位置の各変化量を示すベクトル（像ベクトル）から、前記３つのフォーカスコイルに流す電流と、前記２組のスティグメータのコイルに流す電流又は電極に印加する電圧と、前記一組以上の偏向器のコイルに流す電流又は電極に印加する電圧の変化量を示すベクトル（操作量ベクトル）を求める９行９列の行列（補正行列）を予め求めておき、前記像ベクトルを決定することにより、前記操作量ベクトルを前記像ベクトルと前記補正行列の積として求めるものにおいて、前記荷電粒子線露光装置の状態が変化したときに、前記補正行列を修正する方法であって、以下の工程を有することを特徴とする荷電粒子線露光装置における補正行列の修正方法。
（１）前記像の回転、像の倍率、焦点位置、直交度、非等方倍率、０−９０度非点ボケ、４５−１３５度非点ボケ、像のｘ方向位置、ｙ方向位置のうち少なくとも一つを変化させて、その像ベクトルに前記補正行列をかけることにより、前記操作量ベクトルを求める工程
（２）前記操作量ベクトルに相当する前記３つのフォーカスコイルに流す電流と、前記２組のスティグメータのコイルに流す電流又は電極に印加する電圧と、前記一組以上の偏向器のコイルに流す電流又は電極に印加する電圧の変化量を与える工程
（３）前記荷電粒子線露光装置に、前記（２）の工程における変化量を与えた状態で、実際の像の回転、像の倍率、焦点位置、直交度、非等方倍率、０−９０度非点ボケ、４５−１３５度非点ボケ、像のｘ方向位置、ｙ方向位置の各変化量を測定する工程
（４）前記像ベクトルにおいて、前記像の回転、像の倍率、焦点位置、直交度、非等方倍率、０−９０度非点ボケ、４５−１３５度非点ボケ、像のｘ方向位置、ｙ方向位置の全てが変化するように、前記像ベクトルの組み合わせを決定し、前記像ベクトルを変化させて、前記（２）と（３）の工程を所定回数繰り返えす工程
（５）前記各（３）の工程によって測定された実際の像の回転、像の倍率、焦点位置、直交度、非等方倍率、０−９０度非点ボケ、４５−１３５度非点ボケ、像のｘ方向位置、ｙ方向位置の各変化量と、そのときの前記操作量ベクトルの組み合わせの関係から、前記補正行列の逆行列である感度行列を求める工程
（６）前記（５）の工程で求めた感度行列から、新しい補正行列を求める工程
【請求項２】
前記像の回転をRot、前記像の倍率をMag、前記焦点位置をFoc、前記非等方倍率をAniMag、前記直交度をOrtho、前記０−９０度非点ボケをS1、前記４５−１３５度非点ボケをS2、前記像のｘ方向位置をＸ、前記像のｙ方向位置をＹとし、第１のフォーカスコイルに流す電流をＩＦＣ１、第２のフォーカスコイルに流す電流をＩＦＣ２、第３のフォーカスコイルに流す電流をＩＦＣ３、第１組目のスティグメータのコイルに流す電流又は電極に印加する電圧をＩｓｔｉｇ１＝０、Ｉｓｔｉｇ１＝４５、第２組目のスティグメータのコイルに流す電流又は電極に印加する電圧をＩｓｔｉｇ２＝０、Ｉｓｔｉｇ２＝４５、１組の偏向器に流す電流をＩＤＦｘ、ＩＤＦｙとするとき、
【数１】
2006005272.tif 000024
で表される感度行列を、
【数２】
2006005272.tif 000025
と表して、前記（５）の工程を実施することを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線露光装置における補正行列の修正方法。
【請求項３】
請求項２に記載の荷電粒子線露光装置における補正行列の修正方法であって、感度行列の要素Ｓ１８、Ｓ１９、Ｓ６８、Ｓ６９、Ｓ７８、Ｓ７９を、さらに０としたことを特徴とする荷電粒子線露光装置における補正行列の修正方法。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の荷電粒子線露光装置における補正行列の修正方法であって、感度行列の要素Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ６４、Ｓ６５、Ｓ６６、Ｓ６７、Ｓ７４、Ｓ７５、Ｓ７６、Ｓ７７は、更新前の補正行列の値をそのまま使用することを特徴とする荷電粒子線露光装置における補正行列の修正方法。
【請求項５】
前記補正行列及び感度行列は、主偏向方向に並んだ各々のサブフィールドに対応して、それぞれ設定されるものであることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の荷電粒子線露光装置における補正行列の修正方法。
【請求項６】
前記補正行列及び感度行列は、主偏向方向に並んだ各々のサブフィールドに対応して、それぞれ設定されるものである荷電粒子線露光装置における補正行列の修正方法であって、請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の荷電粒子線露光装置における補正行列の修正方法を、主偏向方向の両端（荷電粒子線の主偏向方向最大偏向位置）にあるサブフィールドを含む５つ以上のサブフィールドに対して行い、残りのサブフィールドに対しては、その結果を利用して、補正行列の各要素を、計算により求めることを特徴とする荷電粒子線露光装置における補正行列の修正方法。
【請求項７】
請求項６に記載の荷電粒子線露光装置における補正行列の修正方法であって、前記計算は、補正行列の各要素を、各サブフィールドに対応する荷電粒子線の偏向位置を変数とする３次までのべき級数にフィティングさせるものであることを特徴とする荷電粒子線露光装置における補正行列の修正方法。
【請求項８】
各サブフィールドにおける像のＸ方向位置変化量、Ｙ方向位置変化量を測定する際に、前記像ベクトルにおいて、Ｘ方向位置変化量、Ｙ方向位置変化量を共にゼロとするような１つのサブフィールド、又はＸ方向位置変化量、Ｙ方向位置変化量をそれぞれゼロとするような２つのサブフィールドを基準サブフィールドとして設定し、他のサブフィールドにおける実際のＸ方向位置変化量、Ｙ方向位置変化量を測定するときは、基準サブフィールドにおける像のＸ方向位置、Ｙ方向位置を基準として測定を行うことを特徴とする請求項１から請求項７のうちいずれか１項に記載の荷電粒子線露光装置における補正行列の修正方法。
【請求項９】
請求項１から請求項８のうちいずれか１項に記載の荷電粒子線露光装置における補正行列の修正方法によって求められた補正行列と、元の補正行列とを線形結合したものを、新しい補正行列とすることを特徴とする荷電粒子線露光装置における補正行列の修正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線露光装置において、像の回転、像の倍率、焦点位置、直交度、非等方倍率、０−９０度非点ボケ、４５−１３５度非点ボケ、像のｘ方向位置、ｙ方向位置のうち少なくとも一つを、３つのフォーカスコイルに流す電流と、前記２組のスティグメータのコイルに流す電流又は電極に印加する電圧と、前記一組以上の偏向器のコイルに流す電流又は電極に印加する電圧のうち少なくとも一つを変化させることによって変化させる調整方法であって、前記像の回転、像の倍率、焦点位置、直交度、非等方倍率、０−９０度非点ボケ、４５−１３５度非点ボケ、像のｘ方向位置、ｙ方向位置の各変化量を示すベクトル（像ベクトル）から、前記３つのフォーカスコイルに流す電流と、前記２組のスティグメータのコイルに流す電流又は電極に印加する電圧と、前記一組以上の偏向器のコイルに流す電流又は電極に印加する電圧の変化量を示すベクトル（操作量ベクトル）を求める９行９列の行列（補正行列）を予め求めておき、前記像ベクトルを決定することにより、前記操作量ベクトルを前記像ベクトルと前記補正行列の積として求めるものにおいて、前記荷電粒子線露光装置の状態が変化したときに、前記補正行列を修正する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスを製造する工程においては、レチクル（本明細書、及び請求の範囲においてはマスクを含む意味で使用する）に形成されたパターンをウエハ等の感応基板に露光転写する工程が含まれる。近年、半導体デバイスの集積度の向上により微細化されたパターンは従来の紫外光を用いた露光方法では解像が困難になりつつあり、荷電粒子線や極短紫外線（ＥＵＶ）を用いた新しい露光方法が使用されるようになってきている。中でも荷電粒子線を用いた露光装置は、電気的手段による制御性が良い、等の利点を持ち、次世代の露光手段として有望である。
【０００３】
荷電粒子線露光装置においては、荷電粒子線光学系の収差や歪等のために、広い領域を一度に露光転写することができない。このため、例えば１つのチップに相当する領域を、複数のサブフィールドと呼ばれる領域に分けて、サブフィールドごとに露光転写を行い、露光転写されたパターンをつなぎ合わせて１つのチップのパターンを得る、分割露光転写方式が採用されるようになってきている。
【０００４】
図１に分割露光転写方式の荷電粒子線露光装置の概要を示す。図１において、１００はレチクル、１００ａはレチクル１００上のサブフィールド、１００ｂはサブフィールド１００ａ間の境界領域、１１０はレジストを塗布したウエハ等の感応基板、１１０ａは感応基板１１０の１チップ分の領域、１１０ｂはサブフィールド１００ａそれぞれに対応した感応基板１１０の被転写領域、ＡＸは荷電粒子線光学系の光軸（システム軸）、ＥＢは荷電粒子線、ＣＯは荷電粒子光学系のクロスオーバポイントである。
【０００５】
レチクル１００上には、感応基板１１０に転写すべきパターンをメンブレン上にそれぞれ備えた多数のサブフィールド１００ａが、パターンが存在しない境界領域１００ｂにより区分されて存在している。そして、境界領域１００ｂに対応する部分には、格子状の支柱（桟）が設けられ、メンブレンを熱的及び強度的に保護している。
【０００６】
各サブフィールド１００ａは、感応基板１１０の１チップ分の領域１１０ａに転写すべきパターンを分割した部分パターンをそれぞれ備えており、分割した部分パターン毎に感応基板１１０に転写される。
【０００７】
感応基板１１０の外観形状は図１（ｂ）に示したとおりであり、図１（ａ）においては、感応基板１１０の一部（図１（ｂ）のＶａ部）を拡大して示してある。
【０００８】
図１において、荷電粒子線光学系の光軸ＡＸと平行にｚ軸をとり、サブフィールド１００ａの並び方向と平行にｘ軸、ｙ軸をとる。そして、矢印Ｆｍ、Ｆｗで示すように、レチクル１００及び感応基板１１０をｘ軸方向へ互いに逆向きに連続移動させながら、荷電粒子線をｙ軸方向にステップ的に走査して一列のサブフィールド１００ａのパターンを順次転写し、その列のパターン転写が終了した後に、ｘ軸方向に隣接する次のサブフィールド１００ａの列を荷電粒子線で走査し、以降同様にしてサブフィールド１００ａ毎に転写（分割露光転写）を繰り返して１チップ分のパターンを転写する。この矢印Ｆｍ、Ｆｗで示されるｘ軸方向を、ステージのスキャン方向と呼ぶ。
【０００９】
このときのサブフィールド１００ａの走査順序及び感応基板１１０への転写順序は、それぞれ矢印Ａｍ、Ａｗで示すとおりである。なお、レチクル１００と感応基板１１０の連続移動方向が逆なのは、一対の投影レンズによりレチクル１００と感応基板１１０とでｘ軸、ｙ軸がそれぞれ反転するためである。
【００１０】
このような手順で転写（分割転写）を行う場合、ｙ軸方向の一列のサブフィールド１００ａのパターンを一対の投影レンズで感応基板１１０にそのまま投影するだけでは、サブフィールド１００ａそれぞれに対応した感応基板１１０の被転写領域１１０ｂそれぞれの間に、境界領域１００ｂに対応する隙間が生じる。これに対する対策として、各サブフィールド１００ａを通過した荷電粒子線ＥＢを境界領域１００ｂの幅Ｌｙに相当する分だけｙ軸方向に偏向してパターン転写位置を補正している。
【００１１】
ｘ軸方向に関しても、パターン縮小率比及びサブフィールド間隔Ｌｘを考慮した一定速度で散乱透過レチクル１００と感応基板１１０を移動させるだけでなく、サブフィールド１００ａの像と感応基盤１１０との相対速度がゼロになるように偏向しながら露光し、被転写領域１１０ｂ同士の間にｘ軸方向の隙間が生じないように、パターン転写位置を補正している。
【００１２】
以上説明したように、分割露光転写方式においては、レチクル１００上の１チップに対応するパターンが多数のサブフィールド１００ａに分割され、各サブフィールド１００ａ間に形成された境界領域１００ｂに格子状の支柱（ストラット）が設けられているので、荷電粒子線照射によるレチクル基板のたわみや熱歪みを抑制することができ、精度のよい露光転写を行うことができる。
【００１３】
また、このような方法で露光が行われるため、従来の荷電粒子線露光装置と比較すると、サブフィールド領域が一括露光され、またレチクルには露光すべきパターンが全て形成されているため、非常にスループットを向上させることができる。
【００１４】
なお、以上のような露光方法で露光できるサブフィールドの数は、ｙ軸方向では２０個程度である。ｙ軸方向には正方向と負方向に、それぞれサブフィールド１０個分程度の偏向を行わな無ければならないのに対し、ｘ軸方向には、正方向と負方向にサブフィールド１個分の偏向を行えばよい。よって、本明細書及び特許請求の範囲ではｙ軸方向のことを「主偏向方向」と呼ぶことにする。
【００１５】
このような荷電粒子線露光装置の光学系の１例を図２に示す。図２は、荷電粒子線露光装置の光学系の概要図である。図２において、１１は荷電粒子線源、１２Ａ〜１２Ｃは照明用レンズ、１３はビーム成形アパーチャ、１４は開口絞り、１５はレチクル、１６Ａ、１６Ｂは投影用レンズ、１７は散乱アパーチャ、１８はウエハである。
【００１６】
荷電粒子線源１１から放出された荷電粒子線は、照明用レンズ１２Ａによりビーム成形アパーチャ１３の開口面を均一に照明し、レンズ１２Ｂ，１２Ｃによりビーム成形アパーチャ１３の開口面の像をレチクル１５上に形成する。この像の領域が照明領域となる。レチクル１５上に形成されたパターンの像は、投影用レンズ１６Ａ、１６Ｂによりウエハ１８上に結像し、ウエハ１８上のレジストを感光させる。照明荷電粒子線の開口角を制限するために開口絞り１４が設けられ、レチクル１５で散乱された散乱線をカットするために散乱アパーチャ１７が設けられている。
【００１７】
又、倍率、回転、焦点位置を微少量、迅速に調整するためにフォーカスコイル（ダイナミックフォーカスコイル）１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃが設けられており、非点ボケ、直交度、非等方倍率の調整のために２つのスティグメータ２０Ａ、２０Ｂが設けられている。パターン像の位置を調整するために、偏向器２１Ａ〜２１Ｄが設けられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
このような荷電粒子線光学系において、何らかの条件の変化により、像の回転、像の倍率、焦点位置、直交度、非等方倍率、０−９０度非点ボケ、４５−１３５度非点ボケ、像のｘ方向位置、ｙ方向位置のうち少なくとも１つが変動したとき、その変動を、フォーカスコイル１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ、スティグメータ２０Ａ、２０Ｂ、偏向器２１Ａ〜２１Ｄのコイルに流す電流、又は電極に印加する電圧を変えることにより補償することが行われるようになってきている。
【００１９】
その方法は、前記像の回転、像の倍率、焦点位置、直交度、非等方倍率、０−９０度非点ボケ、４５−１３５度非点ボケ、像のｘ方向位置、ｙ方向位置の変化量を示すベクトル（像ベクトル）から、前記３つのフォーカスコイルに流す電流と、前記２組のスティグメータのコイルに流す電流又は電極に印加する電圧と、前記一組以上の偏向器のコイルに流す電流又は電極に印加する電圧の変化量を示すベクトル（操作量ベクトル）を求める９行９列の行列（補正行列）を予め求めておき、前記像ベクトルを決定することにより、前記操作量ベクトルを前記像ベクトルと前記補正行列の積として求める方法である。
【００２０】
すなわち、像の回転をRot、像の倍率をMag、焦点位置をFoc、非等方倍率をAniMag、直交度をOrtho、０−９０度非点ボケをS1、４５−１３５度非点ボケをS2、像のｘ方向位置をＸ、像のｙ方向位置をＹとし、第１のフォーカスコイルに流す電流をＩＦＣ１、第２のフォーカスコイルに流す電流をＩＦＣ２、第３のフォーカスコイルに流す電流をＩＦＣ３、第１組目のスティグメータのコイルに流す電流又は電極に印加する電圧をＩｓｔｉｇ１＝０、Ｉｓｔｉｇ１＝４５、第２組目のスティグメータのコイルに流す電流又は電極に印加する電圧をＩｓｔｉｇ２＝０、Ｉｓｔｉｇ２＝４５、１組の偏向器に流す電流をＩＤＦｘ、ＩＤＦｙとするとき、
【００２１】
【数１】
2006005272.tif 000002
【００２２】
となる関係を与えるような、Ｃ１１〜Ｃ９９を要素とする行列[Ｃ]を予め求めておき、変化させたい像の回転Rot、像の倍率Mag、焦点位置Foc、非等方倍率AniMag、直交度Ortho、０−９０度非点ボケS1、４５−１３５度非点ボケS2、像のｘ方向位置Ｘ、像のｙ方向位置Ｙが分かったとき、（３）式に代入することにより、各操作量を求めるものである。ただし、（３）式においてΔは変化量を表す。
【００２３】
このような行列[Ｃ]のことを、本明細書及び特許請求の範囲では「補正行列」と呼ぶ。補正行列を求めるには、各操作量であるＩＦＣ１、ＩＦＣ２、ＩＦＣ３、Ｉｓｔｉｇ１＝０、Ｉｓｔｉｇ１＝４５、Ｉｓｔｉｇ２＝０、Ｉｓｔｉｇ２＝４５、ＩＤＦｘ、ＩＤＦｙを変化させ、そのときに回転Rot、像の倍率Mag、焦点位置Foc、非等方倍率AniMag、直交度Ortho、０−９０度非点ボケS1、４５−１３５度非点ボケS2、像のｘ方向位置Ｘ、像のｙ方向位置Ｙの変化量を実測し、これらの関係から、最小２乗法等を用いて補正行列[Ｃ]の逆行列である感度行列[Ｓ]を求める。そして、[Ｓ]の逆行列を求めることにより、補正行列[Ｃ]を決定するようにしている。
【００２４】
しかしながら、一度求めた補正行列[Ｃ]は、その後の経時変化により露光条件が変化すると、元の値からずれてくることがある。また、オーバホール等により、鏡筒を分解して再立ち上げしたような場合には、元の状態とかなり違った値になることがある。
【００２５】
これに対応するためには、最初に補正行列［Ｃ］を求めたときと同じ手法を使って、補正行列［Ｃ］を作り直せばよい。しかしながら、一般に最初に感度行列［Ｓ］を求める際には、ＩＦＣ１、ＩＦＣ２、ＩＦＣ３、Ｉｓｔｉｇ１＝０、Ｉｓｔｉｇ１＝４５、Ｉｓｔｉｇ２＝０、Ｉｓｔｉｇ２＝４５、ＩＤＦｘ、ＩＤＦｙを、ある程度の感や経験に基づいて変化させているものの、その結果、像の位置がどこになるかを予測することは困難であり、像の位置やその他の実際の像ベクトルの要素の値を計測することにかなりの手間を要する。
【００２６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、決められた補正行列を補正したり再度決定したりする場合に、像ベクトルの実際値を計測するのが容易な荷電粒子線露光装置における補正行列の修正方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
前記課題を解決するための第１の手段は、荷電粒子線露光装置において、像の回転、像の倍率、焦点位置、直交度、非等方倍率、０−９０度非点ボケ、４５−１３５度非点ボケ、像のｘ方向位置、ｙ方向位置のうち少なくとも一つを、３つのフォーカスコイルに流す電流と、２組のスティグメータのコイルに流す電流又は電極に印加する電圧と、一組以上の偏向器のコイルに流す電流又は電極に印加する電圧のうち少なくとも一つを変化させることによって変化させる調整方法であって、前記像の回転、像の倍率、焦点位置、直交度、非等方倍率、０−９０度非点ボケ、４５−１３５度非点ボケ、像のｘ方向位置、ｙ方向位置の各変化量を示すベクトル（像ベクトル）から、前記３つのフォーカスコイルに流す電流と、前記２組のスティグメータのコイルに流す電流又は電極に印加する電圧と、前記一組以上の偏向器のコイルに流す電流又は電極に印加する電圧の変化量を示すベクトル（操作量ベクトル）を求める９行９列の行列（補正行列）を予め求めておき、前記像ベクトルを決定することにより、前記操作量ベクトルを前記像ベクトルと前記補正行列の積として求めるものにおいて、前記荷電粒子線露光装置の状態が変化したときに、前記補正行列を修正する方法であって、以下の工程を有することを特徴とする荷電粒子線露光装置における補正行列の修正方法（請求項１）である。
（１）前記像の回転、像の倍率、焦点位置、直交度、非等方倍率、０−９０度非点ボケ、４５−１３５度非点ボケ、像のｘ方向位置、ｙ方向位置のうち少なくとも一つを変化させて、その像ベクトルに前記補正行列をかけることにより、前記操作量ベクトルを求める工程
（２）前記荷電粒子線露光装置に、前記操作量ベクトルに相当する前記３つのフォーカスコイルに流す電流と、前記２組のスティグメータのコイルに流す電流又は電極に印加する電圧と、前記一組以上の偏向器のコイルに流す電流又は電極に印加する電圧の変化量を与える工程
（３）前記（２）の工程における変化量を与えた状態で、実際の像の回転、像の倍率、焦点位置、直交度、非等方倍率、０−９０度非点ボケ、４５−１３５度非点ボケ、像のｘ方向位置、ｙ方向位置の各変化量を測定する工程
（４）前記像ベクトルにおいて、前記像の回転、像の倍率、焦点位置、直交度、非等方倍率、０−９０度非点ボケ、４５−１３５度非点ボケ、像のｘ方向位置、ｙ方向位置の全てが変化するように、前記像ベクトルの組み合わせを決定し、前記像ベクトルを変化させて、前記（２）と（３）の工程を所定回数繰り返えす工程
（５）前記各（３）の工程によって測定された実際の像の回転、像の倍率、焦点位置、直交度、非等方倍率、０−９０度非点ボケ、４５−１３５度非点ボケ、像のｘ方向位置、ｙ方向位置の各変化量と、そのときの前記操作量ベクトルの組み合わせの関係から、前記補正行列の逆行列である感度行列を求める工程
（６）前記（５）の工程で求めた感度行列から、新しい補正行列を求める工程
本手段においては、操作量ベクトルを決定する場合に、感や経験に基づかず、あらかじめ像ベクトルを決定し、この像ベクトルと今まで使用していた補正行列を使用して操作量ベクトルを求め、求められた操作量ベクトルに対応する操作量を与えて、その結果として表れる像ベクトルの各要素の実際値を測定している。今まで使用していた補正行列は、ある程度信用できると考えられるので、その結果として形成される像の位置は、操作量ベクトルの決定に使用した像ベクトルにおける像のｘ方向位置、ｙ方向位置の変化量から計算される位置とそれほどずれていないはずである。よって、実際の像ベクトルの測定において、あらかじめ像が形成される位置が予測できるので、実際の像ベクトルの測定が容易となる。
【００２８】
なお、（５）の工程において、求めるべき未知数と測定点数が同じの場合は方程式を解くことにより、求めるべき未知数より測定点数が多い場合は、最小２乗法に代表される公知のフィッティング手法を用いることができる。
【００２９】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記像の回転をRot、前記像の倍率をMag、前記焦点位置をFoc、前記非等方倍率をAniMag、前記直交度をOrtho、前記０−９０度非点ボケをS1、前記４５−１３５度非点ボケをS2、前記像のｘ方向位置をＸ、前記像のｙ方向位置をＹとし、第１のフォーカスコイルに流す電流をＩＦＣ１、第２のフォーカスコイルに流す電流をＩＦＣ２、第３のフォーカスコイルに流す電流をＩＦＣ３、第１組目のスティグメータのコイルに流す電流又は電極に印加する電圧をＩｓｔｉｇ１＝０、Ｉｓｔｉｇ１＝４５、第２組目のスティグメータのコイルに流す電流又は電極に印加する電圧をＩｓｔｉｇ２＝０、Ｉｓｔｉｇ２＝４５、１組の偏向器に流す電流をＩＤＦｘ、ＩＤＦｙとするとき、
【００３０】
【数２】
2006005272.tif 000003
【００３１】
で表される感度行列を、
【００３２】
【数３】
2006005272.tif 000004
【００３３】
と表して、前記（５）の工程を実施することを特徴とするもの（請求項２）である。なお、Δは変化量を表す。
【００３４】
一般の荷電粒子線露光装置の投影光学系においては、スティグメータを操作しても、焦点位置、像の回転、倍率には、ほとんど変化を生じない。また、フォーカスコイルを操作しても、直交度、非等方倍率、０−９０度非点ボケ、４５−１３５度非点ボケには、ほとんど変化を生じない。よって、感度行列［Ｓ］のうち、これらに対応する要素は０と見なして差し支えない。
【００３５】
このようにすることによって、感度行列の未知数の値が減少し、少ない測定回数で感度行列を求めることができる。
【００３６】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第２の手段であって、感度行列の要素Ｓ１８、Ｓ１９、Ｓ６８、Ｓ６９、Ｓ７８、Ｓ７９を、さらに０としたことを特徴とするもの（請求項３）である。
【００３７】
偏向器を操作しても、焦点位置と０−９０度非点ボケ、４５−１３５度非点ボケの変化の程度は小さいので、これらも近似的に０と見なすことができる。このようにすれば、少ない回数の測定で感度行列を求めることができる。
【００３８】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第２の手段であって、感度行列の要素Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ６４、Ｓ６５、Ｓ６６、Ｓ６７、Ｓ７４、Ｓ７５、Ｓ７６、Ｓ７７は、更新前の補正行列の値をそのまま使用することを特徴とするもの（請求項４）である。
【００３９】
フォーカスコイルを操作したときの焦点位置の変化量、０−９０度非点ボケ、４５−１３５度非点ボケの変化量は、たとえ鏡筒の分解、再組み立てを行っても、変化しないものと考えられる。よって、本手段においては、これらの値は、元の感度行列の値をそのまま使用することにする。これにより、少ない回数の測定で感度行列を求めることができる。
【００４０】
前記課題を解決するための第５の手段は、前記第１の手段から第４の手段のいずれかであって、前記補正行列及び感度行列は、主偏向方向に並んだ各々のサブフィールドに対応して、それぞれ設定されるものであることを特徴とするもの（請求項５）である。
【００４１】
背景技術の欄で説明したように、主偏向方向に対する偏向量は大きいが、それと直角な方向に対する偏向量は、正負方向にそれぞれ１サブフィールド分のみであり、従って、主偏向方向に直角な方向については、サブフィールドによって補正行列は同一であるとして扱ってもよい。例えば、これにより、求めるべき補正行列を半数にすることができる。
【００４２】
前記課題を解決するための第６の手段は、前記補正行列及び感度行列は、主偏向方向に並んだ各々のサブフィールドに対応して、それぞれ設定されるものである荷電粒子線露光装置における補正行列の修正方法であって、前記第１の手段から第５の手段のいずれかである荷電粒子線露光装置における補正行列の修正方法を、主偏向方向の両端（荷電粒子線の主偏向方向最大偏向位置）にあるサブフィールドを含む５つ以上のサブフィールドに対して行い、残りのサブフィールドに対しては、その結果を利用して、補正行列の各要素を、計算により求めることを特徴とする荷電粒子線露光装置における補正行列の修正方法。（請求項６）である。
【００４３】
本手段においては、測定しなかったサブフィールドにおける補正行列を測定したサブフィールドの補正行列から計算によって求めるようにしているので、測定回数を少なくすることができる。なお、主偏向方向の両端（荷電粒子線の主偏向方向最大偏向位置）にあるサブフィールドについて、必ず実測を行うようにしているのは、外挿計算では精度が出ない可能性があるためである。また、５つ以上のサブフィールドに対して実測を行っているのは、感度行列の各要素を、偏向位置の関数として表した場合、少なくとも２次以上のべき級数で近似しないと精度が出ないためである。２次のべき級数を定めるためには３つのパラメータが必要であるので３つのサブフィールドのデータで良いが、冗長性を持たせて測定誤差をキャンセルするために、少なくとも５つのサブフィールドについて実測を行うようにしている。
【００４４】
前記課題を解決するための第７の手段は、前記第６の手段であって、前記計算は、補正行列の各要素を、各サブフィールドに対応する荷電粒子線の偏向位置を変数とする３次までのべき級数にフィティングさせるものであることを特徴とするもの（請求項７）である。
【００４５】
発明者が実験した結果によれば、一般に、補正行列の各要素は、荷電粒子線の偏向位置を変数とする３次までのべき級数で表すことができる。
【００４６】
前記課題を解決するための第８の手段は、前記第１の手段から第７の手段のいずれかであって、各サブフィールドにおける像のＸ方向位置変化量、Ｙ方向位置変化量を測定する際に、前記像ベクトルにおいて、Ｘ方向位置変化量、Ｙ方向位置変化量を共にゼロとするような１つのサブフィールド、又はＸ方向位置変化量、Ｙ方向位置変化量をそれぞれゼロとするような２つのサブフィールドを基準サブフィールドとして設定し、他のサブフィールドにおける実際のＸ方向位置変化量、Ｙ方向位置変化量を測定するときは、基準サブフィールドにおける像のＸ方向位置、Ｙ方向位置を基準として測定を行うことを特徴とするもの（請求項８）である。
【００４７】
像ベクトルのうちＸ方向位置変化量、Ｙ方向位置変化量は、何かを基準にして測定しなければならないが、像の位置変化を測定する場合には、その基準位置となるものがない。そこで、本手段においては、像ベクトルにおいて、Ｘ方向位置変化量、Ｙ方向位置変化量を共にゼロとするようなサブフィールドを１つ、又はＸ方向位置変化量、Ｙ方向位置変化量をそれぞれゼロとするようなサブフィールドを基準サブフィールドとして設定する。そして、この基準サブフィールドの実際の位置を基準にして、他のサブフィールドにおけるＸ方向位置変化量、Ｙ方向位置変化量を測定するようにしている。
【００４８】
前記課題を解決するための第９の手段は、前記第１の手段から第８の手段のうちいずれかの方法によって求められた補正行列と、元の補正行列とを線形結合したものを、新しい補正行列とすることを特徴とする荷電粒子線露光装置における補正行列の修正方法（請求項７）である。
【００４９】
鏡筒を分解してオーバホールを行ったような場合は別として、通常の経時変化においては、補正行列の変化は緩やかに起こると考えられ、新たに求められた補正行列が誤差を含んでいることも考えられる。そこで、本手段においては、新しく求められた補正行列のみでなく、元の補正行列も勘案して、これらを線形結合することにより新しい補正行列を決定する。典型的な例は、指数平滑計算により新しい補正行列を計算する。これにより、補正行列の急激な変化を無くし、ノイズの影響を受けにくくすることができる。
【発明の効果】
【００５０】
本発明によれば、決められた補正行列を補正したり再度決定したりする場合に、像ベクトルの実際値を計測するのが容易な荷電粒子線露光装置における補正行列の修正方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
以下、本発明の実施の形態の例を説明する。以下の説明において、像の回転をRot、像の倍率をMag、-焦点位置をFoc、非等方倍率をAniMag、直交度をOrtho、０−９０度非点ボケをS1、４５−１３５度非点ボケをS2、像のｘ方向位置をＸ、像のｙ方向位置をＹとし、これらを要素とするベクトル（像ベクトル）のうち、変化させるものとして決定した像ベクトルを＜Ｅ＞で表す。
【００５２】
又、第１のフォーカスコイルに流す電流をＩＦＣ１、第２のフォーカスコイルに流す電流をＩＦＣ２、第３のフォーカスコイルに流す電流をＩＦＣ３、第１組目のスティグメータのコイルに流す電流又は電極に印加する電圧をＩｓｔｉｇ１＝０、Ｉｓｔｉｇ１＝４５、第２組目のスティグメータのコイルに流す電流又は電極に印加する電圧をＩｓｔｉｇ２＝０、Ｉｓｔｉｇ２＝４５、１組の偏向器に流す電流をＩＤＦｘ、ＩＤＦｙとし、これらを要素とする操作量ベクトルを＜Ｉ＞で表す。又、操作ベクトル＜Ｉ＞に相当する操作量を与えたときに観測される像ベクトルを＜Ｆ＞で表す。
【００５３】
又、前述のこれらを結合する補正行列を前述のように［Ｃ］、感度行列を［Ｓ］で表すものとする。そして、更新前の補正行列、感度行列にはとその要素にはそれぞれ「’」（ダッシュ）をつけて、更新後のこれらのものと区別をするものとする。
【００５４】
最初に、補正行列［Ｃ’］を更新する必要があるかどうかを調べる。この時点において、
＜Ｉ＞＝［Ｃ’］＜Ｅ＞  …（４）
の関係があるので、所定の像ベクトル＜Ｅ＞を決定し、それを（４）式に代入して操作量ベクトル＜Ｉ＞を求める。そして、決定された操作量ベクトル＜Ｉ＞に対応する変化を各フォーカスコイル、スティグメータ、偏向器に与えて、その結果得られる実際の像ベクトル＜Ｆ＞が、前記所定の像ベクトル＜Ｅ＞とどの程度異なっているかを調べる。この違いが許容値を超える場合に、補正行列の更新を行う。
【００５５】
前記所定の像ベクトル＜Ｅ＞を決めるのに、最も簡単な方法は、１つの要素だけゼロでなく、他の要素はゼロであるベクトルを選択する方法である。そして、全要素について、順次それがゼロでない像ベクトル＜Ｅ＞を決定し、それぞれについて、上述のような方法で、設定した像ベクトル＜Ｅ＞と測定された像ベクトル＜Ｆ＞の乖離を求める。
【００５６】
以上のような方法により、補正行列［Ｃ］の更新が必要であると判断された場合には、以下のような方法により、新しい像ベクトル＜Ｅ”＞を求める。
【００５７】
まず、Ｎ個の像ベクトルを決定する。これらを＜Ｅｎ＞（ｎ＝１〜Ｎ：Ｎ≧９）とする。そして、これらを（４）式に代入し、対応する操作量ベクトル＜Ｉｎ＞（ｎ＝１〜Ｎ）を求め、これらの操作量を各フォーカスコイル、スティグメータ、偏向器に与えて、実際の像ベクトル＜Ｆｎ＞を求める。そして、これらから、新しい感度行列［Ｓ］を求める。
【００５８】
もし、Ｎ＝９であれば、
＜Ｆｎ＞＝［Ｓ］＜Ｉｎ＞  （ｎ＝１〜９）  …（５）
なる方程式を解いて、［Ｓ］を求めることができるが、この場合は、測定誤差により求められた［Ｓ］が不正確になることが考えられる。
【００５９】
よって、通常はＮ＞９とし、最小２乗法により［Ｓ］を決定する。すなわち、
【００６０】
【数４】
2006005272.tif 000005
【００６１】
により決定されるＷを最小にするようにＳｊｉ（［Ｓ］の要素）を決定する。ここで、（Ｆｊ）ｎ、（Ｉｊ）ｎは、それぞれＦｎ、Ｉｎの要素である。周知のように、これは、
【００６２】
【数５】
2006005272.tif 000006
【００６３】
を解くことによって決定することができる。このようにして新しい感度行列［Ｓ］が求まれば、その逆行列として新しい補正行列［Ｃ］を求めることができる。
【００６４】
以上の説明においては、（５）式が成り立つものとして計算を行った。しかし、実施には、（５）式が測定上のバイアスを含み、
＜Ｆｎ＞＝［Ｓ］＜Ｉｎ＞＋＜ｆ＞  …（７）
で表されると考えた方が適切である場合がある。ここで、＜ｆ＞はバイアスベクトル（９要素）である。この場合には、（６）式の代わりに、
【００６５】
【数６】
2006005272.tif 000007
【００６６】
を用いることにより、Ｓｊｉとｆｊを決定すればよい。
【００６７】
実際には、像ベクトルと操作量ベクトルの間には、フォーカスコイル、スティグメータ、及び偏向器の物理的な性質によって決まる関係があり、この関係を利用すれば、新しい感度行列をより簡単に求めることができる。その方法を以下に示す。
【００６８】
すなわち、スティグメータを操作しても、焦点位置、像の回転、倍率には、ほとんど変化を生じない。また、フォーカスコイルを操作しても、直交度、非等方倍率、０−９０度非点ボケ、４５−１３５度非点ボケには、ほとんど変化を生じない。よって、感度行列［Ｓ］のうち、これらに対応する要素は０と見なして差し支えない。同様、偏向器を操作しても、焦点位置と０−９０度非点ボケ、４５−１３５度非点ボケの変化の程度は小さいので、これらも近似的に０と見なすことができる。
【００６９】
以上の関係から、求める感度行列［Ｓ］は、
【００７０】
【数７】
2006005272.tif 000008
【００７１】
と表すことができる。以下の説明では、前述のバイアス＜ｆ＞を考慮すると、（７）式に基づいて最小２乗法を使用することになる。前述の仮定から、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ６４、Ｓ６５、Ｓ６６、Ｓ６７、Ｓ７４、Ｓ７５、Ｓ７６、Ｓ７７は決定されており、これを求める必要はない。
【００７２】
ｊ＝２，３について、
【００７３】
【数８】
2006005272.tif 000009
【００７４】
であるので、最小２乗法によりこれらの式から、Ｓｊｉ、Ｓｊ２、Ｓｊ３、Ｓｊ８、Ｓｊ９、ｆｉを求める。
【００７５】
すなわち、ｊ＝２，３について
【００７６】
【数９】
2006005272.tif 000010
【００７７】
をそれぞれ最小とするようにＳｊｉ、Ｓｊ２、Ｓｊ３、Ｓｊ８、Ｓｊ９、ｆｉを決定する。
それには、
【００７８】
【数１０】
2006005272.tif 000011
【００７９】
を連立させて解けばよく、その結果として、
【００８０】
【数１１】
2006005272.tif 000012
【００８１】
が得られる。
ここに、
【００８２】
【数１２】
2006005272.tif 000013
【００８３】
である。
【００８４】
ｊ＝４，５については、
【００８５】
【数１３】
2006005272.tif 000014
【００８６】
が成り立っており、かつ、スティグメータについての対称性から、Ｓ５４＝Ｓ４５，Ｓ５５＝−Ｓ４４，Ｓ５６＝−Ｓ４７，Ｓ５７＝Ｓ４６の関係がある。
これらの関係を利用して、２乗和
【００８７】
【数１４】
2006005272.tif 000015
【００８８】
を最小にするような各Ｓｊｉを求めればよい。
それには、
【００８９】
【数１５】
2006005272.tif 000016
【００９０】
を連立させて解けばよく、その結果として、
【００９１】
【数１６】
2006005272.tif 000017
【００９２】
が得られる。ここに、
【００９３】
【数１７】
2006005272.tif 000018
【００９４】
である。
【００９５】
ｊ＝８，９については、
【００９６】
【数１８】
2006005272.tif 000019
【００９７】
について、最小２乗法によりＳｊｉの値を定めることになる。よって、ｊ＝８，９の各々について
【００９８】
【数１９】
2006005272.tif 000020
【００９９】
を最小にするような各Ｓｊｉを求めればよい。
それには、ｊ＝８，９の各々について
【０１００】
【数２０】
2006005272.tif 000021
【０１０１】
を連立させて解けばよく、その結果として、
【０１０２】
【数２１】
2006005272.tif 000022
【０１０３】
が得られる。
ここに、
【０１０４】
【数２２】
2006005272.tif 000023
【０１０５】
である
以上のようにして感度行列が求まると、その逆行列として補正行列を求めることができる。又、以上の例においては、最小２乗法を用いてフィッティングを行ったが、他の周知のフィッティング手法を用いて感度行列を決定してもよいことはいうまでもない。
【０１０６】
又、全要素を最小２乗法で求めるのではない、第２の例においては、行の区分毎に最小２乗法を適用して計算を行ったが、この場合においても、感度行列を（２）式のようなものとして、かつ、特定の要素を変数でなく定数として（６）式を求め、これを０又は定数でない要素Ｓｉｊについて偏微分したものを０とする最小２乗法により、未知数である各要素Ｓｉｊを求めるようにしてもよい。
【０１０７】
ところで、補正行列は、厳密にはサブフィールド毎に求める必要がある。サブフィールド毎とは言っても、露光は、偏向量を８の字に変化させて行われるため、主偏向方向については、全サブフィールドに対応して偏向量が大きく変化するが、主偏向方向と直角な方向には、２つ分のサブフィールドにおいて偏向量が異なるだけあり、かつ、偏向量も少ない。よって、主偏向方向と直角な方向については、偏向量をゼロとして補正行列を求め、これを全てのサブフィールドについて共通に用いても大きな問題とはならない。このようにすると、測定は、主偏向方向に偏向量を変化させ、主偏向方向のサブフィールド毎に行えばよいことになる。
【０１０８】
通常、主偏向方向にはサブフィールドは２０個程度並べられているので、２０個程度のサブフィールドについて（主偏向方向と直角な方向に対する偏向量をゼロとした状態で）、各々前述のような方法で、補正行列の更新を行えばよい。
【０１０９】
しかし、このようにしても、２０個程度のサブフィールド毎に、かなりの数の測定データを採取しなければならないことになり、かなりの手間を要する。このような問題に対処するために、発明者が、各サブフィールド毎の補正行列の要素の関係を調べたところ、これらが、主偏向方向の偏向量の２次又は３次のべき級数として近似できることを発見した。
【０１１０】
よって、２次のべき級数で近似する場合は、３個以上のサブフールドについて測定を行って補正行列を作成し、そのデータから２次のべき級数を方程式を解くか最小２乗法等のフィッティングにより近似を行えばよい。同様、３次のべき級数で近似する場合は、４個以上のサブフールドについて測定を行い、そのデータから４次のべき級数を方程式を解くか最小２乗法等のフィッティングにより近似を行えばよい。しかし、測定誤差を緩和するために、少なくとも５つのサブフィールドについて測定により補正行列を作成し、そのデータから他のサブフィールドの補正行列を、計算により求めるようにすることが好ましい。
【０１１１】
又、いずれの場合も、主偏向方向の両端にあるサブフィールドについては、実測により補正行列を求めることが好ましい。外挿計算は、内挿計算に比べて誤差が大きくなる可能性があるので、これを避けるためである。
【０１１２】
又、像の位置を測定する場合に、正確な絶対的な基準として使用できるものが無いので、各条件における像の位置変動を測定することが困難になる。そこで、像ベクトルにおいて、Ｘ方向位置変化量、Ｙ方向位置変化量を共にゼロとするようなサブフィールドを１つ、又はＸ方向位置変化量、Ｙ方向位置変化量をそれぞれゼロとするようなサブフィールドを基準サブフィールドとして設定することが望ましい。そして、この基準サブフィールドの実際の位置を基準にして、他のサブフィールドにおけるＸ方向位置変化量、Ｙ方向位置変化量を測定するようにすれば、他のサブフィールドにおけるＸ方向位置変化量、Ｙ方向位置変化量を正確に測定することができる。基準サブフィールドを作るには、操作量ベクトルを決定するための像ベクトルにおいてＸ＝０、Ｙ＝０とするか、Ｘ＝Ｙ＝０とすればよい。
【０１１３】
以上のようにして求められた新しい補正行列は、鏡筒の分解、再組み立てを行ったような場合は、これに伴う投影光学系の変化により、元の補正行列とは大きくずれていることが考えられるので、そのまま試用する方が好ましい。
【０１１４】
それに対して、経時変化に対応するために求められた新しい補正行列は、元の補正行列から急激に変化することは希であり、測定誤差が相対的に大きくなっている可能性がある。よって、このような場合には、新しく求められた補正行列［Ｃ］と、元の補正行列［Ｃ’］との間で指数平滑を行ったものを、実際に使用する補正行列［Ｃ”］とするようにすることが好ましい。すなわち、
［Ｃ”］＝（１−α）［Ｃ’］＋α［Ｃ］
として実際に使用する補正行列［Ｃ”］を求める。αは指数平滑係数である。これにより、新しく求められた補正行列［Ｃ］がノイズを含むような場合でも、ノイズの影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】分割露光転写方式の荷電粒子線露光装置の概要を示す図である。
【図２】荷電粒子線露光装置の光学系の１例を示す図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１１…荷電粒子線源、１２Ａ〜１２Ｃ…照明用レンズ、１３…ビーム成形アパーチャ、１４…開口絞り、１５…レチクル、１６Ａ、１６Ｂ…投影用レンズ、１７…散乱アパーチャ、１８…ウエハ、１９Ａ〜１９Ｃ…フォーカスコイル、２０Ａ，２０Ｂ…スティグメータ、２１Ａ〜２１Ｄ…偏向器、１００…レチクル、１００ａ…サブフィールド、１００ｂ…境界領域１１０…感応基板、ＡＸ…光軸、ＥＢ…荷電粒子線、ＣＯ…クロスオーバポイント
【図１】
2006005272.tif 000026
【図２】
2006005272.tif 000027