(57)【要約】【課題】ウェハ面上でのサブフィールドの像の回転、倍率、直交誤差等の歪を低減させてサブフィールド間の繋ぎ精度を向上させるための荷電ビーム露光装置の較正方法及び露光装置を提供する。【解決手段】露光装置のレチクルステージ１１上には、クルフィジシャルマーク１４６が記されたサブフィールド１４２からなるマーク配置サブフィールド群１４０が形成されており、ウェハステージ２４上にはウェハフィジシャルマーク１５６が配置されたサブフィールド１５２からなるマーク配置サブフィールド群１５０が形成されている。各マーク配置サブフィールド群の一連のサブフィールドは、荷電ビーム偏向形態及び両ステージのメカ操作形態に対応するビーム走査経路に沿って配列されている。両ステージを静止させて、一連のサブフィールドをビーム露光時と同じ時系列サイクルで偏向走査しながら、両マークの相対位置誤差を検出する。【選択図】      図１
2004153201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感応基板上に転写するパターンが複数のサブフィールドに分割して形成されているレチクルを載置するステージと、
前記レチクルの各サブフィールドに順次荷電ビーム照明ビームを当てる照明光学系と、
前記感応基板を載置する感応基板ステージと、
前記レチクルの各サブフィールドを通過した荷電ビーム（投影ビーム）を前記感応基板上のしかるべき位置に順次投影する投影光学系と、
を具備し、
前記レチクル上には、前記サブフィールドが、Ｘ方向及びＹ方向に格子状に並べて配列されており、
前記Ｘ方向には、前記照明光学系中で照明ビームを偏向してビーム走査し、
前記Ｙ方向には、主に前記両ステージを機械的に移動させてメカ走査するとともに、
前記投影光学系においても、前記感応基板上におけるパターン転写位置調整のために前記投影ビームを偏向させる荷電ビーム露光装置の較正方法であって、
前記レチクルステージ又は前記レチクル、及び、前記感応基板ステージ又は前記感応基板上に、前記荷電ビーム偏向形態及び前記両ステージのメカ操作形態に対応するビーム走査経路に沿って一連のサブフィールドを配列するとともに、該サブフィールド中に複数の光学系較正指標（レチクルフィジシャルマーク及び感応基板フィジシャルマーク）を形成し、
ここで、前記感応基板フィジシャルマークを前記レチクルフィジシャルマークの結像予定位置に位置付けておき、
前記両ステージの走査を行わずに静止した状態で、前記ビーム走査経路に沿って配置した一連のサブフィールドをビーム露光時と同じ時系列サイクルで偏向走査しながら、前記レチクルフィジシャルマークを通過したビームで前記感応基板フィジシャルマークを照射して両マークの相対位置誤差を検出し、
該マーク位置誤差から前記各サブフィールドの像の並進、回転、倍率、直交、非等方倍率等の歪あるいは高次の歪を測定し、
測定した該歪を、前記投影光学系を調整することにより補正することを特徴とする荷電ビーム露光装置の較正方法。
【請求項２】
さらに前記サブフィールドの位置並びにビームのボケを測定・調整することを特徴とする請求項１記載の荷電ビーム露光装置の較正方法。
【請求項３】
感応基板上に転写するパターンが複数のサブフィールドに分割して形成されているレチクルを載置するステージと、
前記レチクルの各サブフィールドに順次荷電ビーム照明ビームを当てる照明光学系と、
前記感応基板を載置する感応基板ステージと、
前記レチクルの各サブフィールドを通過した荷電ビーム（投影ビーム）を前記感応基板上のしかるべき位置に順次投影する投影光学系と、
を具備する荷電ビーム露光装置であって、
前記レチクルステージ又は前記レチクル、及び、前記感応基板ステージ又は前記感応基板上に、前記荷電ビーム偏向形態及び前記両ステージのメカ操作形態に対応するビーム走査経路に沿った一連のサブフィールドが配列され、該サブフィールド中に複数の光学系較正指標（レチクルフィジシャルマーク及び感応基板フィジシャルマーク）が形成されていることを特徴とする荷電ビーム露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路等のリソグラフィーに用いられる荷電ビーム露光装置の較正方法等に関する。特には、サブフィールド像の歪を高精度及び高速で測定・補正できる荷電ビーム露光装置の較正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、露光の高解像と高スループットの両方を兼ね備えた電子ビーム露光装置の方式の検討が進められている。
最近よく検討されている方式は、大きな光学フィールドを要する１ダイ又は複数ダイを一度に露光するのではなく、１ダイ全体のパターンを小さな領域（サブフィールド）に分割して転写露光するという方式である（ここでは、分割転写方式と呼ぶことにする）。この法式においては、分割した小領域毎に、被露光面上に結像される像の焦点やフィールドの歪等の収差等を補正しながら露光する。これにより、一括転写に比べて光学的に広い領域に亘って、解像性及び精度の良い露光を行うことができる。
【０００３】
図４は、分割転写方式の荷電ビーム露光装置の光学系全体における結像関係及び制御系の概要を示す図である。
光学系の最上流に配置されている電子銃１は、下方に向けて電子線を放射する。電子銃１の下方には２段のコンデンサレンズ２、３が備えられており、電子線は、これらのコンデンサレンズ２、３によって収束されブランキング開口７にクロスオーバーＣ．Ｏ．を結像する。
【０００４】
二段目のコンデンサレンズ３の下には、矩形開口４が備えられている。この矩形開口（照明ビーム成形開口）４は、レチクル（マスク）１０の一つのサブフィールド（露光の１単位となるパターン小領域）を照明する照明ビームのみを通過させる。この開口４の像は、レンズ９によってレチクル１０に結像される。
【０００５】
ビーム成形開口４の下方には、ブランキング偏向器５が配置されている。同偏向器５は、必要時に照明ビームを偏向させてブランキング開口７の非開口部に当て、ビームがレチクル１０に当たらないようにする。
ブランキング開口７の下には、照明ビーム偏向器（照明光学系の主偏向器）８が配置されている。この偏向器８は、主に照明ビームを図４の横方向（Ｘ方向）に順次走査して、照明光学系の視野内にあるレチクル１０の各サブフィールドの照明を行う。偏向器８の下方には、照明レンズ９が配置されている。照明レンズ９は、レチクル１０上にビーム成形開口４を結像させる。
【０００６】
レチクル１０は、実際には（図５を参照しつつ後述）光軸垂直面内（Ｘ−Ｙ面）に広がっている。レチクル１０上には、全体として一個の半導体デバイスチップをなすパターン（チップパターン）が形成されている。もちろん、複数のレチクルに１個の半導体デバイスチップをなすパターンを分割して配置しても良い。
レチクル１０上のパターンは、多数のサブフィールドに分割されている。
【０００７】
レチクル１０は、移動可能なレチクルステージ１１上に載置されており、レチクル１０を光軸垂直方向（ＸＹ方向）に動かすことにより、照明光学系の視野よりも広い範囲に広がるレチクル上の各サブフィールドを照明することができる。
レチクルステージ１１には、レーザ干渉計を用いた位置検出器１２が付設されており、レチクルステージ１１の位置をリアルタイムで正確に把握することができる。
【０００８】
レチクル１０の下方には、投影レンズ１５及び１９並びに投影光学系の主偏向器（像位置調整偏向器）１６が設けられている。レチクル１０の１つのサブフィールドを通過した電子線は、投影レンズ１５、１９、主偏向器１６によって感応基板（ウェハ）２３上の所定の位置に結像される。投影レンズ１５、１９及び主偏向器１６の詳しい作用については、図６を参照して後述する。ウェハ２３上には、適当なレジストが塗布されており、レジストに電子線のドーズが与えられ、レチクル上のパターンが縮小されてウェハ２３上に転写される。
【０００９】
レチクル１０とウェハ２３の間を縮小率比で内分する点にクロスオーバーＣ．Ｏ．が形成され、同クロスオーバー位置にはコントラスト開口１８が設けられている。コントラスト開口１８は、レチクル１０の非パターン部で散乱された電子線がウェハ２３に到達しないよう遮断する。
【００１０】
ウェハ２３は、静電チャック（図示されず）を介して、ＸＹ方向に移動可能なウェハステージ２４上に載置されている。上記レチクルステージ１１とウェハステージ２４とを、互いに逆の方向に同期走査することにより、投影光学系の視野を越えて広がるチップパターン内の各部を順次露光することができる。なお、ウェハステージ２４にも、上述のレチクルステージ１１と同様の位置検出器２５が装備されている。
【００１１】
ウェハ２３の直上には、反射電子検出器２２が配置されている。この反射電子検出器２２は、ウェハ２３の被露光面やステージ上のマークで反射される電子の量を検出する。例えばレチクル１０上のマークパターンを通過したビームでウェハ２３上のマークを走査し、その際のマークからの反射電子を検出することにより、レチクル１０とウェハ２３の相対的位置関係や電子線（ビーム）の性状を知ることができる。
【００１２】
上記各レンズ２、３、９、１５、１９及び各偏向器５、８、１６は、各々のコイル電源制御部２ａ、３ａ、９ａ、１５ａ、１９ａ及び５ａ、８ａ、１６ａを介してコントローラ３１によりコントロールされる。また、レチクルステージ１１及びウェハステージ２４も、ステージ制御部１１ａ、２４ａを介して、コントローラ３１により制御される。ステージ位置検出器１２、２５は、アンプやＡ／Ｄ変換器等を含むインターフェース１２ａ、２５ａを介してコントローラ３１に信号を送る。また、反射電子検出器２２も同様のインターフェース２２ａを介してコントローラ３１に信号を送る。
【００１３】
コントローラ３１は、ステージ位置の制御誤差を把握し、その誤差を主偏向器１６で補正する。これにより、レチクル１０上のサブフィールドの縮小像がウェハ２３上の目標位置に合わせるよう制御できる。そして、ウェハ２３上で各サブフィールド像が繋ぎ合わされて、レチクル１０上のチップパターン全体がウェハ２３上に転写される。
【００１４】
次に、分割転写方式の電子線投影露光に用いられるレチクルの詳細例について、図５を参照しつつ説明する。
図５は、電子線投影露光用のレチクルの構成例を模式的に示す図である。（Ａ）は全体の平面図であり、（Ｂ）は一部の斜視図であり、（Ｃ）は一つの小メンブレン領域の平面図である。
このようなレチクルは、例えばシリコンウェハに電子線描画・エッチングを行うことにより製作できる。
【００１５】
図５（Ａ）には、レチクル１０における全体のパターン分割配置状態が示されている。同図中に多数の正方形４１で示されている領域が、一つのサブフィールドに対応したパターン領域を含む小メンブレン領域（厚さ０．１μｍ〜数μｍ）である。図５（Ｃ）に示すように、小メンブレン領域４１は、中央部のパターン領域（サブフィールド）４２と、その周囲の額縁状の非パターン領域（スカート４３）とからなる。サブフィールド４２は転写すべきパターンの形成された部分である。スカート４３はパターンの形成されてない部分であり、照明ビームの縁の部分が当たる。パターン形成の形態としては、メンブレンに孔開き部を設けるステンシルタイプと、電子線の高散乱体からなるパターン層をメンブレン上に形成する散乱メンブレンタイプとがある。
【００１６】
一つのサブフィールド４２は、現在検討されているところでは、レチクル上で１ｍｍ角程度の大きさを有する。投影の縮小率を１／４とすると、サブフィールドがウェハ上に縮小投影された投影像の大きさは、０．２５ｍｍ角である。小メンブレン領域４１の周囲の直交する格子状のマイナーストラットと呼ばれる部分４５は、レチクルの機械強度を保つための、例えば厚さ０．７ｍｍ程度の梁である。マイナーストラット４５の幅は、例えば０．１ｍｍ程度である。なお、スカート４３の幅は、例えば０．０５ｍｍ程度である。
【００１７】
図５（Ａ）に示すように、図の横方向（Ｘ方向）に多数の小メンブレン領域４１が並んで一つのグループ（エレクトリカルストライプ４４）をなし、そのようなエレクトリカルストライプ４４が図の縦方向（Ｙ方向）に多数並んで１つのメカニカルストライプ４９を形成している。エレクトリカルストライプ４４の長さ（メカニカルストライプ４９の幅）は照明光学系の偏向可能視野の大きさによって制限される。
【００１８】
メカニカルストライプ４９は、Ｘ方向に並列に複数存在する。
隣り合うメカニカルストライプ４９の間にメジャーストラット４７として示されている幅の太い梁は、レチクル全体のたわみを小さく保つためのものである。
メジャーストラット４７はマイナーストラット４５と一体である。
【００１９】
ウェハ２３上におけるサブフィールド像の転写位置は、レチクル１０とウェハ２３との間の光路中に設けられた上記の像位置調整偏向器により、各パターンのサブフィールド４２に対応する被転写サブフィールド５２が互いに接するように調整される。すなわち、レチクル上のサブフィールド４２を通過した投影ビームＰＢを第１投影レンズ及び第２投影レンズでウェハ２３上に収束させるだけでは、レチクルのサブフィールド４２のみならずグリレージ４５及びスカートの像までも所定の縮小率で転写することとなり、グリレージ４５等の非パターン領域に相当する非露光領域が各被転写サブフィールド５２の間に生じる。このようにならないように、非パターン領域の幅に相当する分だけ像の転写位置をずらしている。
【００２０】
図６は、レチクルからウェハへのパターン転写の様子を模式的に示す斜視図である。
図の上部にレチクル１０上の１つのメカニカルストライプ４９が示されている。メカニカルストライプ４９には上述のように多数のエレクトリカルストライプ４４とサブフィールド４２（スカートについては図示省略）及びマイナーストラット４５が形成されている。図の下部には、レチクル１０と対向するウェハ２３が示されている。
【００２１】
この図では、レチクル上のストライプ４９の一番手前のエレクトリカルストライプ４４の左隅のサブフィールド４２−１が上方からの照明ビームＩＢにより照明されている。そして、サブフィールド４２−１を通過したパターンビームＰＢが、２段の投影レンズ１５、１９と主偏向器１６（図４参照）の作用によりウェハ２３上の所定の領域５２−１に縮小投影されている。エレクトリカルストライプ４４内の各サブフィールド４２は、上述のように主偏向器１６での電子線のＸ方向への偏向によって順次露光されて、ウェハ２３上のエレクトリカルストライプ５４に順次縮小投影される。
【００２２】
この間、レチクルステージとウェハステージは、Ｙ方向の逆方向に連続走査している。そして、一つのエレクトリカルストライプ４４の露光が終了すると、次のエレクトリカルストライプ４４（ストライプ４９内のＹ方向の列）が反対方向のＸ方向に偏向しながら露光され、エレクトリカルストライプ４４がウェハ２３上のエレクトリカルストライプ５４に縮小露光される。こうして、メカニカルストライプ４９内の全てのエレクトリカルストライプ４４が、＋Ｘ方向と−Ｘ方向に交互に偏向される。そして、一つのメカニカルストライプ４４は１回のＹ方向ステージ走査で露光される。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようなレチクルステージ及びウェハステージの走査により、レチクルの各サブフィールドは、ウェハ面に繋ぎ合わされて転写される。このとき、ウェハ面上に転写されたサブフィールドの像に回転、倍率、直交、並進、非等方誤差などの歪があると、サブフィールド同士の繋ぎ部分が滑らかでなくなり、全体のパターン精度が劣化する。そして作製された半導体デバイスの性能が劣化する。
【００２４】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、ウェハ面上でのサブフィールドの像の回転、倍率、直交誤差等の歪を低減させてサブフィールド間の繋ぎ精度を向上させるための荷電ビーム露光装置の較正方法及び露光装置を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の荷電ビーム露光装置の較正方法は、  感応基板上に転写するパターンが複数のサブフィールドに分割して形成されているレチクルを載置するステージと、  前記レチクルの各サブフィールドに順次荷電ビーム照明ビームを当てる照明光学系と、  前記感応基板を載置する感応基板ステージと、  前記レチクルの各サブフィールドを通過した荷電ビーム（投影ビーム）を前記感応基板上のしかるべき位置に順次投影する投影光学系と、  を具備し、  前記レチクル上には、前記サブフィールドが、Ｘ方向及びＹ方向に格子状に並べて配列されており、  前記Ｘ方向には、前記照明光学系中で照明ビームを偏向してビーム走査し、  前記Ｙ方向には、主に前記両ステージを機械的に移動させてメカ走査するとともに、  前記投影光学系においても、前記感応基板上におけるパターン転写位置調整のために前記投影ビームを偏向させる荷電ビーム露光装置の較正方法であって、  前記レチクルステージ又は前記レチクル、及び、前記感応基板ステージ又は前記感応基板上に、前記荷電ビーム偏向形態及び前記両ステージのメカ操作形態に対応するビーム走査経路に沿って一連のサブフィールドを配列するとともに、該サブフィールド中に複数の光学系較正指標（レチクルフィジシャルマーク及び感応基板フィジシャルマーク）を形成し、  ここで、前記感応基板フィジシャルマークを前記レチクルフィジシャルマークの結像予定位置に位置付けておき、  前記両ステージの走査を行わずに静止した状態で、前記ビーム走査経路に沿って配置した一連のサブフィールドをビーム露光時と同じ時系列サイクルで偏向走査しながら、前記レチクルフィジシャルマークを通過したビームで前記感応基板フィジシャルマークを照射して両マークの相対位置誤差を検出し、  該マーク位置誤差から前記各サブフィールドの像の並進、回転、倍率、直交、非等方倍率等の歪あるいは高次の歪を測定し、  測定した該歪を、前記投影光学系を調整することにより補正することを特徴とする。
【００２６】
レチクル及び感応基板に、実際の電子ビーム偏向形態に対応する形状に光学系較正指標を設けておき、レチクルステージ及び感応基板ステージを静止させて、実際の露光時と同じ時系列サイクルで電子ビームを偏向して較正を行う。このとき実際の露光と同じ時系列サイクルで投影光学系の偏向走査を行うため、より高精度で較正を行うことができる。さらに、較正時に各ステージを移動させる必要がなくなり、較正時間を短縮できる。
【００２７】
本発明においては、  さらに前記サブフィールドの位置並びにビームのボケを測定・調整することとすれば、さらに高精度で較正できる。
【００２８】
本発明の荷電ビーム露光装置は、  感応基板上に転写するパターンが複数のサブフィールドに分割して形成されているレチクルを載置するステージと、  前記レチクルの各サブフィールドに順次荷電ビーム照明ビームを当てる照明光学系と、  前記感応基板を載置する感応基板ステージと、  前記レチクルの各サブフィールドを通過した荷電ビーム（投影ビーム）を前記感応基板上のしかるべき位置に順次投影する投影光学系と、  を具備する荷電ビーム露光装置であって、  前記レチクルステージ又は前記レチクル、及び、前記感応基板ステージ又は前記感応基板上に、前記荷電ビーム偏向形態及び前記両ステージのメカ操作形態に対応するビーム走査経路に沿った一連のサブフィールドが配列され、該サブフィールド中に複数の光学系較正指標（レチクルフィジシャルマーク及び感応基板フィジシャルマーク）が形成されていることを特徴とする。
高精度、高速で較正を行うことができるため、スループットが高く、サブフィールド間の繋ぎ精度が向上した荷電ビーム露光装置を提供できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。
まず、本発明の実施の形態に係る荷電ビーム露光装置の較正方法について、再び図６を参照して説明する。
図６に示すように、レチクル１０からウェハ２３へのパターンの転写においては、エレクトリカルストライプ４４内の各サブフィールド４２は、上述のように主偏向器１６（図４参照）での電子ビームをＸ方向へ偏向させて順次露光され、ウェハ２３上のエレクトリカルストライプ５４に順次縮小投影される。この間、レチクルステージ１１とウェハステージ２４（図４参照）は、Ｙ方向の逆方向に連続走査している。そして、一つのエレクトリカルストライプ４４の露光が終了すると、メカニカルストライプ４９内の次のエレクトリカルストライプ４４が−Ｘ方向に偏向されながら露光され、このエレクトリカルストライプ４４がウェハ２３上の次のエレクトリカルストライプ５４に縮小露光される。こうして、メカニカルストライプ４９内の全てのエレクトリカルストライプ４４が、＋Ｘ方向と−Ｘ方向に交互に偏向される。そして、一つのメカニカルストライプ４９は１回のＹ方向ステージ走査で露光される。
【００３０】
しかし、実際には、一つのエレクトリカルストライプ４４をＸ方向へ電磁的に偏向する際に、レチクルステージ１１は機械的にＹ方向へ連続移動している。すなわち、Ｘ方向に延びるエレクトリカルストライプ４４内の一つのサブフィールド４２−１から次のサブフィールド４２−２へＸ方向に偏向されたときには、実際には、サブフィールド４２−２はＹ方向へ送られている。このため、実際の電磁的偏向は、このサブフィールドのＹ方向への移動に追随するように、Ｘ軸に対して傾斜した方向に沿って行われる。
【００３１】
次に、本発明の実施の形態に係る荷電ビーム露光装置の較正方法に使用されるマーク配置サブフィールド群を説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る荷電ビーム露光装置の較正方法に使用されるマーク配置サブフィールド群を説明する図であり、図１（Ａ）はレチクルステージのマーク配置サブフィールド群、図１（Ｂ）はウェハステージのマーク配置サブフィールド群である。
図２は、本発明の実施の形態に係る荷電ビーム露光装置を説明する図であり、図２（Ａ）はレチクルステージの平面図、図２（Ｂ）はウェハステージの平面図である。
図２に示すように、図４に示す荷電ビーム露光装置のレチクルステージ１１上に、光学系較正指標（レチクルフィジシャルマーク）が配置されたマーク配置サブフィールド群１４０が形成されており、ウェハステージ２４上に、光学系較正指標（ウェハフィジシャルマーク）が配置されたマーク配置サブフィールド群１５０が各々形成されている。
【００３２】
図１（Ａ）に示す、レチクルステージ１１のマーク配置サブフィールド群１４０は、４列のサブフィールド列１４４−１〜４からなる。各サブフィールド列には、２０個のサブフィールド１４２−１〜２０が配列されている。各サブフィールドには、レチクルフィジシャルマーク（光学系較正指標）１４６が記されている。レチクルフィジシャルマーク１４６は、一つのサブフィールド１４２内に４μｍのＬ／Ｓ（ラインアンドスペース）パターンを９組配置したものである。各Ｌ／Ｓパターンは縦３列横３列に配置されている。上述の投影光学系の縮小率は１／４であるため、レチクルフィジシャルマーク１４６は、ウェハ面上に１μｍのＬ／Ｓパターンの像として転写される。さらに、レチクルフィジシャルマーク１４６は、Ｘ座標測定用とＹ座標測定用で形状が異なる。すなわち、Ｘ座標測定用マーク１４６ＸはＹ方向へ延びるＬ／Ｓパターンからなり、Ｙ座標測定用マーク１４６ＹはＸ方向へ延びるＬ／Ｓパターンからなる。
【００３３】
また、サブフィールド列１４４は、上述の偏向の形態に対応した、＋Ｘ方向に対して＋Ｙ方向へ傾斜したもの（図１の符号１４４−１、１４４−２）と、−Ｘ方向に対して＋Ｙ方向に傾斜したもの（図１の符号１４４−３、１４４−４）がある。なお、傾斜角度は、Ｘ方向への偏向速度とＹ方向へのステージ移動速度とから決定される。
【００３４】
図１（Ｂ）に示すように、ウェハステージ２４のマーク配置サブフィールド群１５０も、４列のサブフィールド列１５４−１〜４からなる。各サブフィールド列には、２０個のサブフィールド１５２−１〜２０が配列されている。各サブフィールドには、ウェハフィジシャルマーク（光学系較正指標）１５６が記されている。ウェハフィジシャルマーク１５６は、レチクルフィジシャルマーク１４６と相似形で、同マークの１／４の大きさを有する。すなわち、１μｍのＬ／Ｓ（ラインアンドスペース）パターンであり、このパターンがサブフィールド１５２内のほぼ中央に１組配置されている。さらに、ウェハフィジシャルマーク１５６は、Ｘ座標測定用とＹ座標測定用で形状が異なる。すなわち、Ｘ座標測定用マーク１５６ＸはＹ方向へ延びるＬ／Ｓパターンからなり、Ｙ座標測定用マーク１５６ＹはＸ方向へ延びるＬ／Ｓパターンからなる。
【００３５】
また、サブフィールド列１５４は、上述の偏向の形態に対応した、＋Ｘ方向に対して＋Ｙ方向へ傾斜したもの（図１の符号１５４−１、１５４−２）と、−Ｘ方向に対して＋Ｙ方向に傾斜したもの（図１の符号１５４−３、１５４−３）がある。なお、傾斜角度は、Ｘ方向への偏向速度とＹ方向へのステージ移動速度とから決定される。
【００３６】
次に、荷電ビーム露光装置の較正方法を説明する。
まず、レチクルステージ１１の＋Ｘ偏向用Ｘ座標測定用サブフィールド列１５４−１と、ウェハステージ２４の＋Ｘ偏向用Ｘ座標測定用サブフィールド列１４４−１とを、投影光学系のＸ方向偏向範囲内に位置させるように、両ステージ１１、２３を移動させる。そして、両ステージを静止させた状態で、投影光学系を実際の露光時と同様の時系列サイクルで電子線を偏向させて、レチクルステージ１１の＋Ｘ偏向用Ｘ座標測定用サブフィールド列１４４−１の一番目のサブフィールド１４２−１を照明する。すると、そのサブフィールド１４２−１は、ウェハステージ２４の＋Ｘ偏向用Ｘ座標測定用サブフィールド列１５４−１の一番目のサブフィールド１５２−１に投影される。
このとき、偏向走査の時系列サイクルは実際の露光時と同じサイクルであり、投影光学系の偏向器の温度等の作動条件が露光時と同等の条件となり、較正を露光と同じ条件下で行うことができる。
【００３７】
図３は、レチクルステージのサブフィールドを、ウェハステージのサブフィールドに転写した状態を模式的に説明する図である。
レチクルステージ１１のサブフィールド内のマーク１４６（以下レチクルマーク）は９個であり、ウェハステージ２４のサブフィールド１５２には、９個のレチクルマーク１４６の像１４６´が投影される。そこで、ウェハステージ２４を駆動して、ウェハステージ２４のサブフィールドのマーク１５６（以下ウェハマーク）を図の矢印で示す方向に移動させて、レチクルマーク像１４６´の一つ１４６´−１に対応する位置に位置させる。そして、レチクルマーク像１４６´と、ウェハマーク１５６との相対位置をマーク検出器で検出する。
【００３８】
レチクルマーク像１４６´の一つとウェハマーク１５６との相対位置の測定が終了すると、次に、ウェハステージ２４のマーク１５６を、二つ目のレチクルマーク像１４６´に対応する位置に位置させるように、ウェハステージ２４を駆動する。そして同様にマークの相対位置を検出する。以上の操作を繰り返して、レチクルステージ１１のサブフィールド１４２内の９個のマーク像の相対位置を検出する。
【００３９】
こうしてレチクルステージ１１のサブフィールド１４２内の一つのサブフィールド１４２−１の相対位置が検出された後、両ステージは静止させたまま、実際の露光と同様に電子線を偏向してレチクルサブフィールド列１４２内の次のサブフィールド１４２−２を照明する。サブフィールド列内のサブフィールドは実際の偏向形態に応じて配置されているため、ステージを移動させなくても、実際と同様に電子線を偏向させると次のサブフィールド１４２−２が照明される。そして同様に、このサブフィールド１４２−２が投影されたウェハサブフィールド列１５４のサブフィールド１５２−２について、同様に全てのレチクルマーク像１４６´とウェハマーク１５６の相対位置検出を行う。このように、一つのサブフィールド列１４４の全てのサブフィールド１４２についてマークの相対位置検出を行い、さらに、全てのサブフィールド列１４４について行う。
【００４０】
このように、各ステージ１１、２３のサブフィールド列１４４、１５４は、実際の偏向形態に合わせて配置させてあるため、サブフィールド列内のサブフィールド１４２、１５２は、各ステージを静止したままでも電子線を実際の形態と同様に偏向することで照射できる。
【００４１】
なお、予めレチクルステージのマーク及びウェハステージのマークの配列を測定して、各マークの位置誤差をリファレンスとして測定しておく。マーク配列の測定は、光波測定器を用いて行われる。または、これらのマークを搭載した露光装置上で測定してもよい。
【００４２】
レチクルステージのマークの配列位置誤差を測定するときは、まず、ウェハステージのマークを光軸上に位置させるとともに、レチクルステージを移動させて、同ステージの一つのマークを光軸上に位置させる。そして、レチクルステージのマーク像とウェハステージのマークとの相対位置を測定する。この操作をレチクルステージの全てのマークについて行う。
ウェハステージのマークの配列位置誤差を測定するときは、まず、レチクルステージのマークの一つを光軸上に位置させるとともに、ウェハステージを移動させて、同ステージのマークを光軸上に位置させる。そして、レチクルステージのマーク像とウェハステージのマークとの相対位置を測定する。
【００４３】
そして、このリファレンスとして求めたレチクルステージ１１及びウェハステージ２４のマークの配列位置誤差と、前述のウェハマークとレチクルマーク像との相対位置測定結果から、各サブフィールドの並進、回転、倍率、直交、非等方倍率等の歪、高次の歪を求めることができる。そしてこれらの値が許容誤差内に収まるように、偏向器、回転補正レンズ、倍率補正レンズ、非点収差補正レンズを補正する。また、サブフィールドの位置並びにビームのボケを測定し、調整してもよい。
【００４４】
以上の例では、メカニカルストライプ４９を＋Ｙ方向へ機械的に走査する場合としたが、−Ｙ方向へ機械的に走査する場合にも同様の較正が必要となる。この場合は、図１のマーク配置サブフィールド群の＋Ｘ方向偏向のものは、−Ｘ方向偏向用とし、−Ｘ方向偏向のものは、＋Ｘ方向偏向用とする。そして、上述の方法と同様に荷電ビームを偏向して較正を行う。
【００４５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、高精度及び高速で較正を行うことにより、ウェハ面上でのサブフィールドの像の回転、倍率、直交誤差等の歪を低減させてサブフィールド間の繋ぎ精度の向上した露光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る荷電ビーム露光装置の較正方法に使用されるマーク配置サブフィールド群を説明する図であり、図１（Ａ）はレチクルステージのマーク配置サブフィールド群、図１（Ｂ）はウェハステージのマーク配置サブフィールド群である。
【図２】本発明の実施の形態に係る荷電ビーム露光装置を説明する図であり、図２（Ａ）はレチクルステージの平面図、図２（Ｂ）はウェハステージの平面図である。
【図３】レチクルステージのサブフィールドを、ウェハステージのサブフィールドに転写した状態を模式的に説明する図である。
【図４】分割転写方式の荷電ビーム露光装置の光学系全体における結像関係及び制御系の概要を示す図である。
【図５】電子線投影露光用のレチクルの構成例を模式的に示す図である。（Ａ）は全体の平面図であり、（Ｂ）は一部の斜視図であり、（Ｃ）は一つの小メンブレン領域の平面図である。
【図６】レチクルからウェハへのパターン転写の様子を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
１１  レチクルステージ                ２４  ウェハステージ
１４０  マーク配置サブフィールド群
１４２  サブフィールド                １４４  サブフィールド列
１４６  レチクルフィジシャルマーク（光学系較正指標）
１５０  マーク配置サブフィールド群
１５２  サブフィールド                １５４サブフィールド列
１５６  ウェハフィジシャルマーク（光学系較正指標）
【図１】
2004153201.tif 000003
【図２】
2004153201.tif 000004
【図３】
2004153201.tif 000005
【図４】
2004153201.tif 000006
【図５】
2004153201.tif 000007
【図６】
2004153201.tif 000008