(57)【要約】【課題】レチクルを照明する荷電粒子線のテレセン性を評価する方法を提供する。【解決手段】パターン付成形開口１２を電子線光路内に位置させる。一方レチクルステージには、表面にレジストを塗布したウエハを載置する。そして、電子線によりパターン付成形開口１２の像をウエハ上に結像させて、レジストを感光させる。この操作を、レチクルステージ上のウエハの高さ（光軸方向位置）を変えて、複数回行う。このようにして求めた各パターン１４の像の相対位置関係は、もし、レチクル７を照明する照明光学系が完全にテレセントリックになっていれば、ウエハの高さを変えて受光しても変わらないはずである。もし、ウエハの高さを変えた場合に、各パターン１４の像の相対位置の間に変化があれば、完全にテレセントリックな照明光学系になっていないことになり、その程度は、ウエハの高さ変化と、各パターン１４の像の相対位置の変化量から求めることができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レチクルに形成されたパターンを感応基板上に露光転写する荷電粒子線露光装置において、レチクルを照明する荷電粒子線のテレセン性を測定する方法であって、パターン付成形開口を使用し、レチクルステージ上にレジストを塗布したウエハを載置し、前記パターン付成形開口を通過した荷電粒子線で前記ウエハを露光する工程を、前記ウエハの光軸方向位置を変えて複数回行い、レジストを現像して前記ウエハに形成された前記パターン付成形開口の像の形状と、前記ウエハの光軸方向の位置との関係から、テレセン性を測定することを特徴とする荷電粒子線露光装置における照明テレセン性の測定方法。
【請求項２】
レチクルに形成されたパターンを感応基板上に露光転写する荷電粒子線露光装置であって、レチクルの照明領域を決定する成形開口の他に、パターン付成形開口が組み込まれており、前記成形開口と前記パターン付成形開口とを、選択して使用可能とされていることを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷電粒子線露光装置における照明テレセン性の測定方法及び荷電粒子線露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路の集積度が増すに従い、回路パターンが微細化し、従来使用されていた可視光や紫外光を使用した露光装置では、その解像度が足らなくなってきている。周知のように、露光装置の解像度は、転写光学系の開口数（ＮＡ）に比例し、露光に使用する光の波長に逆比例する。そのため、解像度を上げる一つの試みとして、可視光や紫外光に代わり、波長の短い荷電粒子線を露光転写に使用する試みがなされている。
【０００３】
ここで荷電粒子線露光装置とは、荷電粒子線を使用して、レチクルに形成された回路パターンを荷電粒子線光学系の投影レンズによりウエハに転写する装置である。この中でも、実用化に向けて開発が進んでいるものは、レチクル面をサブフィールドと呼ばれる露光領域に分割し、サブフィールド内のパターンを一括して露光転写し、露光パターンをつなぎ合わせることによりウエハ上に回路パターン全体を露光転写する、分割投影露光方式と呼ばれる方式の電子線露光装置（ＵＳＰ４，３７６，２４９、Ｖａｒｉａｂｌｅ  ａｘｉｓ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ：特許文献１）である。
【０００４】
この分割投影露光方式の電子線露光装置のサブフィールド、すなわち一括露光される露光領域の大きさはレチクル上で約１ｍｍ角、ウエハ上で約２５０μｍ角程度である。
【０００５】
図４に、このような半導体装置製造用の、分割露光転写方式の電子線露光装置の光学系の概要を示す。図４において、電子源１を出た電子線２は第１照明レンズ３によって成形開口４を照明する。成形開口４を出た電子線２は第２照明レンズ５、第３照明レンズ６によってレチクル７上に成形開口像を等倍結像する。レチクル７上に形成されたパターンを通過した電子線は、第１投影レンズ８、第２投影レンズ９によってウエハ（感応基板）１０上にレチクル７上のパターンの像を結像する。なお、散乱アパーチャ１１は、レチクル７で散乱された電子線をカットするためのものである。
【０００６】
成形開口４はレチクル７の照明領域の大きさを決めるもので、通常、高融点の金属に正方形の開口を開けたものであり、その開口の寸法は、第２、第３照明レンズ５、６によってレチクル７上に結像した時、その像がレチクル７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７上のサブフィールド間にパターンの存在しない領域（スカート部等）が存在する場合には、サブフィールドよりやや大きくなるように設定されている。
【０００７】
【特許文献１】ＵＳＰ４，３７６，２４９
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような電子線露光装置をはじめとする荷電粒子線露光装置においては、レチクルを照明する荷電粒子線のテレセン性（テレセントリック性）が良いことが条件とされる。もし、テレセン性が悪いと、露光過程においてレチクルの高さが変動した場合に、荷電粒子線の入射位置が変わり、それが露光転写精度に悪影響を及ぼすからである。そのため、荷電粒子線露光装置の調整に当たっては、このテレセン性を測定し、それが許容範囲内に収まるように照明光学系を調整する必要がある。しかしながら、レチクルを照明する荷電粒子線のテレセン性を評価する方法として、現在までに満足すべきものが知られておらず、かつ、このような調整がし易い荷電粒子線露光装置も実現されていなかった。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、レチクルを照明する荷電粒子線のテレセン性を評価する方法及び、その方法を用いるのに適した荷電粒子線露光装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の手段は、レチクルに形成されたパターンを感応基板上に露光転写する荷電粒子線露光装置において、レチクルを照明する荷電粒子線のテレセン性を測定する方法であって、パターン付成形開口を使用し、レチクルステージ上にレジストを塗布したウエハを載置し、前記パターン付成形開口を通過した荷電粒子線で前記ウエハを露光する工程を、前記ウエハの光軸方向位置を変えて複数回行い、レジストを現像して前記ウエハに形成された前記パターン付成形開口の像の形状と、前記ウエハの光軸方向の位置との関係から、テレセン性を測定することを特徴とするもの（請求項１）である。
【００１１】
本手段においては、通常の露光に使用される成形開口に代えて、パターンが形成されたパターン付成形開口を使用し、一方、レチクルステージ上にレジストを塗布したウエハを載置して、パターン付成形開口の像によりレジストを露光する。そして、レジストを現像すれば、レチクルステージのある場所におけるパターンの像を検出することができる。この操作を、ウエハの光軸方向の高さを変えて、複数回行う。このとき、同じウエハを使用し、露光する場所を変えて使用することが好ましいが、別のウエハを使用しても構わない。なお、同一のウエハを使用する場合においては、ウエハの光軸方向の高さを変えて露光する作業を先に行い、その後、露光された複数のパターンを同時に現像する工程とすることが好ましいのは言うまでもない。
【００１２】
このようにすると、光軸方向におけるパターンの像が分かる。もし、照明光が完全にテレセントリックになっていれば、ウエハの高さを変えてもパターンの像は変わらないはずである。パターンの像が変化すれば、テレセン性が不完全であることになり、その程度からテレセン性を評価することができる。
【００１３】
前記課題を解決するための第２の手段は、レチクルに形成されたパターンを感応基板上に露光転写する荷電粒子線露光装置であって、レチクルの照明領域を決定する成形開口の他に、パターン付成形開口が組み込まれており、前記成形開口と前記パターン付成形開口とを、選択して使用可能とされていることを特徴とするもの（請求項２）である。
【００１４】
本手段においては、レチクルの照明領域を決定する成形開口とパターン付成形開口を選択して使用できるようになっているので、前記第１の手段で述べたようなテレセン性の測定を容易に行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
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に、本発明の実施の形態の１例である電子線露光装置の電子線光学系の概要を示す。電子源１を出た電子線２は第１照明レンズ３によって成形開口４を照明する。成形開口４を出た電子線２は第２照明レンズ５、第３照明レンズ６によってレチクル７上に成形開口像を等倍結像する。レチクル７上に形成されたパターンを通過した電子線は、第１投影レンズ８、第２投影レンズ９によってウエハ（感応基板）１０上にレチクル７上のパターンの像を結像する。なお、散乱アパーチャ１１は、レチクル７で散乱された電子線をカットするためのものである。これらの構成は図４に示した従来の電子線露光装置と同じである。
【００１６】
この実施の形態においては、実際の露光に使用される成形開口４の他に、パターン付成形開口１２が設けられている。そして、照明光学系のテレセン性を測定する場合等には、成形開口４の代わりにパターン付成形開口１２を電子線の通過領域に入れることができる構造とされている。
【００１７】
図２に、パターン付成形開口１２に形成されたパターンの例を示す。図２において、１３は成形開口４の位置を示すものである。成形開口４の位置１３の中に、開口部であるパターン１４が形成されている。（ａ）は、ｘ方向、ｙ方向ともに３つのパターン１４が等間隔で形成されたものであり、（ｂ）は、正方形の四隅と中央部に合計５個のパターン１４が形成されたものである。
【００１８】
このようなパターン付成形開口１２を用いてレチクル７における照明電子線のテレセン性を測定する方法を以下に示す。まず、図１に示したような電子線露光装置において、成形開口４の代わりにパターン付成形開口１２を電子線光路内に位置させる。一方レチクルステージには、表面にレジストを塗布したウエハを載置する。そして、電子線によりパターン付成形開口１２の像をウエハ上に結像させて、レジストを感光させる。この操作を、レチクルステージ上のウエハの高さ（光軸方向位置）と露光位置を変えて、複数回行う。
【００１９】
図３に、このようにして露光されたウエハのレジストを現像した場合にウエハに形成されたパターン付成形開口１２の像を示す。この例では、図２の（ｂ）のパターンを有するパターン付成形開口１２を使用している。図３にパターン付き成形開口像Ａ１〜パターン付き成形開口像Ａ５として示すものは、レチクルステージ上におけるウエハの高さを５段階に変化させて露光した場合のパターン付き成形開口の像である。ウエハの高さは、例えば４０μｍ〜５０μｍのステップで、±数百μｍ変化させる。
【００２０】
この像における各パターン１４の像の間の間隔は、例えば光波座標測定装置等の精密位置測定装置を用いて測定することにより、±数ｎｍの精度で測定が可能である。このようにして求めた各パターン１４の像の相対位置関係は、もし、レチクル７を照明する照明光学系が完全にテレセントリックになっていれば、ウエハの高さを変えて受光しても変わらないはずである。もし、パターン付成形開口像Ａ１〜パターン付き成形開口像Ａ５の間で、各パターン１４の像の相対位置の間に変化があれば、完全にテレセントリックな照明光学系になっていないことになり、その程度は、ウエハの高さ変化と、各パターン１４の像の相対位置の変化量から求めることができる。
【００２１】
なお、図２においては、代表的な２つのパターンを示したが、その配列形状は、ウエハの高さを変えることにより、投影歪みの測定が可能であるようなものであれば、どのようなものでもよい。また、図２におけるパターンは正方形としたが、光波座標測定装置等の精密位置測定装置を用いて位置を測定することができるような形状であれば、どのようなものであってもよい。しかし、位置測定の容易さを考慮すると、パターン１４のサイズは例えば１００μｍ角程度であり、正方形であることが望ましい。又、パターン１４間の位置精度は、ウエハの高さを変えたときの相対的な位置関係が問題となるだけであるので、高精度である必要はない。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、レチクルを照明する荷電粒子線のテレセン性を評価する方法及び、その方法を用いるのに適した荷電粒子線露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例である電子線露光装置の電子線光学系の概要を示す図である。
【図２】パターン付成形開口１２に形成されたパターンの例を示す図である。
【図３】ウエハに形成されたパターン付成形開口１２の像を示す図である。
【図４】分割露光転写方式の電子線露光装置の光学系の概要を示す図である。
【符号の説明】
１…電子源、２…電子線、３…第１照明レンズ、４…成形開口、５…第２照明レンズ、６…第３照明レンズ、７…レチクル、８…第１投影レンズ、９…第２投影レンズ、１０…ウエハ、１１…散乱アパーチャ、１３…成形開口４の位置、１２…パターン付成形開口、
１４…パターン
【図１】
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【図２】
2004273543.tif 000004
【図３】
2004273543.tif 000005
【図４】
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