(57)【要約】【課題】  分割露光転写方式の荷電粒子線露光装置において、簡単な手法により、照明光学系からのレチクルへの照明光のランディング角を調整する方法を提供する。【解決手段】  偏向器の偏向量を増減させて、増減させた偏向量と、散乱線吸収開口により吸収された荷電粒子線の電流量の関係を示すと、図２に示したようなグラフが得られる。（ａ）は、レチクルを通過した荷電粒子線が、散乱線吸収開口の位置で光軸と交わっているときのもので、偏向器に新たに加えた偏向量がゼロの位置に対して左右対称になる。この性質を利用して、（ａ）の状態が得られるように、照明光学系を調整すれば、照明光のレチクルへのランディング角をゼロとし、垂直入射させることができる。【選択図】  図２
2006005034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分割露光転写方式の荷電粒子線露光装置において、照明光学系からのレチクルへの照明光のランディング角を調整する方法であって、投影光学系に入射した前記照明光の偏向支点の光軸方向位置が、前記投影光学系中に設けられた散乱線吸収開口の光軸方向位置に一致するように照明光学系を調整することを特徴とする荷電粒子線露光装置の調整方法。
【請求項２】
前記投影光学系に設けられた偏向器により、前記荷電粒子線の偏向量を通常の偏向量に対して増減させて、前記散乱線吸収開口に捕獲される荷電粒子線の電流量を測定し、前記電流量が、前記荷電粒子線の偏向量の増減量に対して対称となるように、前記照明光学系を調整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の調整方法。
【請求項３】
前記荷電粒子線により、レチクルの異なるサブフールドに対応する位置を照明し、通常の露光状態において前記サブフィールドの像が結像するウエハ面に対応する位置に前記荷電粒子線が結像するように前記投影光学系の偏向器を調整し、その上で、さらに前記投影光学系の偏向器を操作することにより、前記荷電粒子線の偏向量を増減させて、前記散乱線吸収開口に捕獲される荷電粒子線の電流量を測定し、前記電流量と前記荷電粒子線の偏向量の増減量との関係式が、前記サブフィールドに対応する位置が変わっても変わらないように、前記照明光学系を調整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の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分割露光転写方式の荷電粒子線露光装置において、照明光学系からのレチクルへの照明光のランディング角を調整する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの高密度化に伴い、その製造工程においてレチクルからウエハに露光転写すべきパターンが微細化している。このような微細なパターンを露光転写するには、光学式露光転写装置ではその解像度が不足しており、光学式露光転写装置に代わるものとして、電子線等の荷電粒子線を使用した露光転写装置の開発が進められている。
【０００３】
荷電粒子光学系ではレンズによる像面湾曲や非点収差を補正できないため、半導体装置のように数十ｍｍ単位のパターンを一括で転写するとボケが非常に大きくなる。このため、転写すべき像をサブフィールドと呼ばれる小領域に分割して投影し、それぞれをウエハ上でつなぎ合わせて全体の露光パターンを形成する分割露光転写方式の荷電粒子線露光装置が主流となっている。サブフィールドの大きさは通常レチクル上で１ｍｍ角程度、ウエハ上で0.25ｍｍ角程度になる。偏向器によって荷電粒子線を光軸外に偏向させ、光軸外にあるサブフィールドを順次露光転写して複数個連結させる。これをメインフィールドと呼ぶ。通常、このメインフィールドは、サブフィールド２０個分程度で，ウエハ上で0.25ｍｍ×５ｍｍ程度の大きさとなる。
【０００４】
このような分割露光転写方式電子線露光装置の光学系の概要を図５に示す。図５において電子源１１を出た電子線１２は第一照明レンズ１３によって成形開口１４を照明する。成形開口１４を出た電子線１２は第二照明レンズ１５、第三照明レンズ１６によってレチクル１７上に成形開口１４の像を等倍結像する。レチクル１７を出た電子線は第一投影レンズ１８、第二投影レンズ２０によってウエハ２１上にレチクル像を結像する。
【０００５】
また、図６（ａ）に示すように複数の偏向器２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２３ａ、２３ｂを備え、前述のように、軸外にも電子線を偏向させることで、軸外にあるレチクル１７のサブフィールドの像を、軸外のウエハ２１面に結像させ、これによりスループットを上げるようにしている。なお、図６において、図５に示された構成要素と同じ構成要素には、同じ符号を付している。
【０００６】
矩形成形開口１４は通常高融点の金属に正方形の開口を開けたもので、その寸法は第二、第三照明レンズ１５、１６によってレチクル１７上に結像した時、その像がレチクル１７上のサブフィールドの大きさに一致するか、又はレチクル１７上のサブフィールド間にパターンの存在しない領域が存在する場合はやや大きくなるように設定されている。なお、１９は散乱線吸収開口であり、レチクル１７のパターンが形成されていない部分で散乱された電子線をカットし、ウエハ２１に到達させないためのものである。
【０００７】
所望の性能を達成するために照明電子線および投影電子線はそれぞれレチクル上、ウエハ上へ垂直ランディングする必要がある。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ部拡大図であるが、レチクル１７の法線と偏向された電子線の主光線のなす角がランディング角である。このランディング角が０でないと、例えばレチクル１７が上下にずれた場合に、電子線で照明される位置が異なってきて、ウエハ２１に露光転写されるレチクルパターンの像の位置が異なってくるというような問題が発生する。
【０００８】
よって、既に光学系調整済みの鏡筒において、照明ランディング角にズレが生じた場合、照明ランディング角を再調整しなければならないが、その照明ランディング角の調整は、レチクルの高さ（光軸方向位置）ｚを徐々に変化させ、光軸に垂直方向のウエハ上での像のズレ量を測定し、ｚが変化してもずれ量が０になるように調整することによって行われてきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記従来の方法では、レチクルの高さを変化させて、レチクルの像をウエハ上のレジストに転写し、レジストを現像してウエハをエッチングし、エッチングされた像の位置を計測して、ズレ量を測定するという操作が必要であり、非常に時間と労力を要するという問題点があった。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、分割露光転写方式の荷電粒子線露光装置において、簡単な手法により、照明光学系からのレチクルへの照明光のランディング角を調整する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】
【００１１】
前記課題を解決するための第１の手段は、分割露光転写方式の荷電粒子線露光装置において、照明光学系からのレチクルへの照明光のランディング角を調整する方法であって、投影光学系に入射した前記照明光の偏向支点の光軸方向位置が、前記投影光学系中に設けられた散乱線吸収開口の光軸方向位置に一致するように照明光学系を調整することを特徴とする荷電粒子線露光装置の調整方法（請求項１）である。
【００１２】
投影光学系が正常に調整されている場合、レチクルへのランディ角ゼロ、すなわち照明光（照明荷電粒子線）の主光線がレチクルに垂直入射するときは、レチクルを通過した照明光の偏向支点（主光線が光軸と交わる位置）の光軸方向位置は、散乱線吸収開口の光軸方向位置に一致するようになる。逆に、レチクルを通過した照明光の偏向支点の光軸方向位置が、散乱線吸収開口の光軸方向位置に一致するように照明光学系の調整を行えば、照明光のレチクルへのランディング角をゼロとすることができる。
【００１３】
なお、本明細書及び特許請求の範囲では、説明の都合上、荷電粒子線のことを「光」と称することがあるが、これらが荷電粒子線を示すことは言うまでもない。例えば「照明光」とは照明に使用される荷電粒子線である。
【００１４】
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、前記投影光学系に設けられた偏向器により、前記荷電粒子線の偏向量を通常の偏向量に対して増減させて、前記散乱線吸収開口に捕獲される荷電粒子線の電流量を測定し、前記電流量が、前記荷電粒子線の偏向量の増減量に対して対称となるように、前記照明光学系を調整することを特徴とするもの（請求項２）である。
【００１５】
投影光学系が正しく調整されている場合、レチクルを通過した照明光の偏向支点の光軸方向位置が、散乱線吸収開口の光軸方向位置に一致する場合は、レチクルを通過した照明光は、散乱線吸収開口が存在する光軸方向位置で集光され、その中心は光軸と交わる。よって、投影光学系の偏向器により偏向量をプラス側とマイナス側に振った場合、散乱線吸収開口に吸収される荷電粒子線の電流量は、偏向量がゼロの点を中心として対称になるはずである。
【００１６】
逆にこうなるように照明光学系を調整することにより、レチクルを通過した照明光の偏向支点の光軸方向位置が、散乱線吸収開口の光軸方向位置に一致するようにすることができ、このとき、照明光のレチクルへのランディング角がゼロとなる。
【００１７】
なお、操作する偏向器は投影光学系の偏向器のうち、散乱線吸収開口よりレチクル側にあるものでなければならないのは言うまでもなく、これは、第３の手段でも同じである。
【００１８】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段であって、前記荷電粒子線により、レチクルの異なるサブフールドに対応する位置を照明し、通常の露光状態において前記サブフィールドの像が結像するウエハ面に対応する位置に前記荷電粒子線が結像するように前記投影光学系の偏向器を調整し、その上で、さらに前記投影光学系の偏向器を操作することにより、前記荷電粒子線の偏向量を増減させて、前記散乱線吸収開口に捕獲される荷電粒子線の電流量を測定し、前記電流量と前記荷電粒子線の偏向量の増減量との関係式が、前記サブフィールドに対応する位置が変わっても変わらないように、前記照明光学系を調整することを特徴とするもの（請求項３）である。
【００１９】
通常の露光が行われるように、照明光学系と投影光学系の偏向器を連動させて調整し、異なるサブフィールドを照明したとき、レチクルを通過した照明光の偏向支点の光軸方向位置が、散乱線吸収開口の光軸方向位置に一致する場合は、さらに、投影光学系の偏向器により偏向量をプラス側とマイナス側に振った場合、散乱線吸収開口に吸収される荷電粒子線の電流量とさらに加えた偏向量の関係は、照明されるサブフィールドの位置によって変わらない。
【００２０】
逆にこうなるように照明光学系を調整することにより、レチクルを通過した照明光の偏向支点の光軸方向位置が、散乱線吸収開口の光軸方向位置に一致するようにすることができ、このとき、照明光のレチクルへのランディング角がゼロとなる。本手段によれば、製作誤差等により、散乱線吸収開口の、光軸と垂直方向の中心が光軸からずれている場合でも、照明光の偏向支点の光軸方向位置が、散乱線吸収開口の光軸方向位置に一致するように調整することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、分割露光転写方式の荷電粒子線露光装置において、簡単な手法により、照明光学系からのレチクルへの照明光のランディング角を調整する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】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、照明ランディング角が垂直の場合（実線）、および垂直でない場合（破線）の、レチクルを照明した荷電粒子線の主光線２ａ、２ｂの通過路を示す模式図であり、レンズの図示を省略している。
【００２３】
レチクル１を照明した荷電粒子線は、偏向器３によって偏向されるが、この偏向器３は、照明光である荷電粒子線がレチクル１に垂直入射したときに、ウエハ上の偏向位置、ウエハへの入射角度（ランディング角）、偏向支点、解像度、歪が所望の仕様を満たすように最適化されている。本装置の場合、かでんりゅうし線がウヘハへは垂直に入射し、その偏向支点が散乱線吸収開口４の位置となるように、つまり、主光線が、散乱線吸収開口４の位置において光軸５と交わるように最適化されている。
【００２４】
よって、荷電粒子線がレチクル１に垂直入射したときは、主光線は２ａのようになり、散乱線吸収開口４の光軸方向位置で光軸５と交わって、偏向器６で偏向され、ウエハ７に垂直ランディングするようになる。一方、荷電粒子線がレチクル１に垂直入射しない場合は、主光線は２ｂのようになり、散乱線吸収開口４の光軸方向位置と異なる位置で光軸５と交わって、偏向器６で偏向され、ウエハ７に斜めにランディングする。
【００２５】
この状態における偏向器３の偏向量を基準とし、偏向器３の偏向量を増減させて、増減させた偏向量と、散乱線吸収開口４により吸収された荷電粒子線の電流量の関係を示すと、図２に示したようなグラフが得られる。
【００２６】
図２において（ａ）は、荷電粒子線の主光線２ａに対応するもので、レチクル１を通過した荷電粒子線が、散乱線吸収開口４の位置で光軸５と交わっているので、偏向器３に新たに加えた偏向量がゼロの位置に対して左右対称になる。これに対して（ｂ）は、荷電粒子線の主光線２ｂに対応するもので、レチクル１を通過した荷電粒子線が、散乱線吸収開口４の位置で光軸５と交わっていないので、偏向器３に新たに加えた偏向量がゼロの位置に対して左右対称にならない。
【００２７】
この性質を利用して、図２（ａ）の状態が得られるように、照明光学系を調整すれば、照明光のレチクルへのランディング角をゼロとし、ウエハ７に垂直入射させることができる。このような調整においては、従来のように、レチクル位置を光軸方向に変化させてウエハに形成される像の位置変化を観察するという方法に比べて、大幅に調整時間を短縮することができる。
【００２８】
この方法は、散乱線吸収開口４の、光軸方向に垂直な方向の中心が光軸に一致している場合には有効であるが、もし、これらが一致していない場合には、調整誤差を生じることになる。このような場合でも、照明光のレチクルへのランディング角をゼロとし、ウエハ７へ垂直入射させるように調整する方法を以下に示す。
【００２９】
図３は、散乱線吸収開口４の中心が光軸５からずれている投影光学系を示す図である。この場合でも、照明光がレチクル１に垂直入射するように調整されている場合に、レチクル１上の異なるサブフィールドを照明した照明光の主光線の光路を示す図である。何れの荷電粒子線２ｃ、２ｄも、偏向器３によって偏向され、散乱線吸収開口４の光軸方向位置で光軸５と交わり、偏向器６によって偏向されてウエハ７に垂直ランディングするようになっている。
【００３０】
これに対し、照明光がレチクル１に垂直入射するように調整されていない場合には、照明光がレチクル１に入射する位置が異なると、レチクル１を通過した荷電粒子線が偏向器３によって偏向された場合、光軸５と交わる位置が、レチクル１に入射する位置によって異なってくる。
【００３１】
よって、通常露光する条件と同じ条件で、レチクル１の異なるサブフィールド位置を照明し、その状態で、偏向器３の偏向量を増減させて、散乱線吸収開口４に吸収される荷電粒子線の電流量を観察すると、各々の場合、図４に示すような状態となる。
【００３２】
すなわち、照明光がレチクル１に垂直入射するように調整されている場合には、図３の異なる入射位置ＢとＣに対して、偏向器３の偏向量の増減値と散乱線吸収開口４に吸収される荷電粒子線の電流量の関係は、図４（ａ）に示すように変化しない（偏向量がゼロの点に対しては、対称になっていない）。これに対し、照明光がレチクル１に垂直入射するように調整されていない場合には、図３の異なる入射位置ＢとＣに対して、偏向器３の偏向量の増減値と散乱線吸収開口４に吸収される荷電粒子線の電流量の関係は、図４（ｂ）に示すように変化する。
【００３３】
よって、図４（ａ）の状態が得られるように、照明光学系を調整すれば、照明光のレチクルへのランディング角をゼロとし、垂直入射させることができる。このような調整においても、従来のように、レチクル位置を光軸方向に変化させて、ウエハに形成される像の位置変化を観察するという方法に比べて、大幅に調整時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】照明ランディング角が垂直の場合、および垂直でない場合の、レチクルを照明した荷電粒子線の主光線の通過路を示す模式図である。
【図２】偏向器の偏向量を増減させて、増減させた偏向量と、散乱線吸収開口により吸収された荷電粒子線の電流量の関係を示す図である。
【図３】照明光がレチクルに垂直入射するように調整されている場合に、レチクル上の異なるサブフィールドを照明した照明光の主光線の光路を示す図である。
【図４】レチクルの異なるサブフィールド位置を照明し、その状態で、偏向器の偏向量を増減させた場合の偏向量と、散乱線吸収開口により吸収された荷電粒子線の電流量の関係を示す図である。
【図５】分割露光転写方式電子線露光装置の光学系の概要を示す図である。
【図６】分割露光転写方式電子線露光装置における主光線の偏向の様子を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…レチクル、２ａ，２ｂ、２ｃ、２ｄ…荷電粒子線の主光線、３…偏向器、４…散乱線吸収開口、５…光軸、６…偏向器、７…ウエハ
【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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