(57)【要約】  【課題】  露光時にレチクルに生じる非線型歪みを高い精度で補正することのできる露光方法及び露光装置を提供する。  【解決手段】  レチクルのサブフィールド域の中央部を基準位置として、座標計測装置で全サブフィールドの位置及びサブフィールド域の周囲に形成された位置検出用マークの位置を測定する（Ｓ１１）。露光装置にレチクルを搭載して同マークの位置を測定し（Ｓ１２）、Ｓ１１及びＳ１２で測定したマークの位置データから露光装置内における各マークの位置ずれデータを計算する（Ｓ１３）。最小自乗法でレチクルの線型変形を推定する（Ｓ１４）。各マークの非線型位置すれを計算する（Ｓ１５）。各サブフィールドの線型位置ずれを推定する（Ｓ１６）。各サブフィールドの非線型位置ずれを、基準位置からサブフィールドの元の位置へ伸びる半直線の長さＲｓｉと、基準位置から、隣接するマークを結ぶ線とこの半直線との交点までの長さＲｍとの比の関数として求める（Ｓ１７）。各サブフィールドの位置変化データを用いてサブフィールドの位置を補正しながら露光する（Ｓ１８）。【選択図】  図１
2005108981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感応基板上に転写すべきデバイスパターンを小領域（サブフィールド）に分割してレチクル上に形成し、
該レチクルを、前記サブフィールド毎にエネルギー線で照明し、
該サブフィールドを通過又は反射したエネルギー線を前記感応基板上のしかるべき位置に投影・結像させ、
該感応基板上では、各サブフィールドのパターンの像を繋ぎ合わせることにより前記デバイスパターン全体を転写する露光方法であって、
Ａ）：前記レチクルの前記サブフィールドの群の存在する領域（サブフィールド域）の周囲に位置検出用マークを形成しておき、
Ｂ）：前記サブフィールド域の中央部に基準位置（Ｘ０，Ｙ０）を置き、
Ｃ）：座標計測装置で全サブフィールドの位置（Ｘｓｉ，Ｙｓｉ）及び前記マークの位置（Ｘｍｉ，Ｙｍｉ）を測定し、
Ｄ）：露光装置に前記レチクルを搭載した後に前記マークの位置（Ｘｍｉ´，Ｙｍｉ´）を測定し、
Ｅ）：Ｃ）、Ｄ）で測定したマークの位置データから露光装置内における各マークの位置ずれデータ（ΔＸｍｉ＝Ｘｍｉ´−Ｘｍｉ，ΔＹｍｉ＝Ｙｍｉ´−Ｙｍｉ）を得、
Ｆ）：該位置ずれデータから、前記レチクルの露光装置への搭載に伴う変形に対しての線型変形（倍率差Ｓ、直交度差ω、回転差θ、並進差Ｏ）を推定し、
Ｇ）：各マークの位置ずれ（ΔＸｍｉ，ΔＹｍｉ）から、Ｆ）で推定した前記レチクルの線型変形に起因する各マークの線型位置ずれ（ΔＸｍｉＬ，ΔＹｍｉＬ）を引いて、各マークの露光装置への搭載に伴う位置ずれの非線型位置ずれ（ΔＸｍｉＮＬ，ΔＹｍｉＮＬ）を得る、
Ｈ）：（Ｘｓｉ，Ｙｓｉ）より前記レチクルの線型変形に起因する各サブフィールドの位置ずれ（ΔＸｓｉＬ，ΔＹｓｉＬ）を推定し、
Ｉ）：各サブフィールドの非線型位置ずれ（ΔＸｓｉＮＬ，ΔＹｓｉＮＬ）については、各（Ｘｓｉ，Ｙｓｉ）及び（ΔＸｓｉＬ，ΔＹｓｉＬ）より露光装置への搭載前の非線形位置ずれを求め、さらに、
Ｉ１）：前記基準位置（Ｘ０，Ｙ０）から各サブフィールドの元の位置（Ｘｓｉ，Ｙｓｉ）に引いた線を、サブフィールド域の周囲の位置検出用マークの互いに隣り合うものを結ぶ線と交差するまで延長し、
Ｉ２）：Ｉ１）の交差点の非線型位置ずれを、該交差点の両隣のマークの非線型位置ずれから補間し、
Ｉ３）：Ｉ１）の線の基準位置（Ｘ０，Ｙ０）から前記サブフィールドの元の位置（Ｘｓｉ，Ｙｓｉ）までの長さＲｓｉと、基準位置（Ｘ０，Ｙ０）から前記交差点までの長さＲｍとの比の関数として、露光装置搭載後の各サブフィールドの非線型位置ずれ（ΔＸｓｉＮＬ，ΔＹｓｉＮＬ）の変化を推定し、
Ｊ）：Ｉ）で得た各サブフィールドの位置変化データを用いて該サブフィールドの位置を補正しながら露光することを特徴とする露光方法。
【請求項２】
前記交差点の両隣のマークの非線型位置ずれから補間して求めた該交差点における非線型位置ずれｄｘ＝（ΔＸＲｍＮＬ，ΔＹＲｍＮＬ）と、ｒ＝Ｒｍを式ｄｘ＝ｒＮＡ（Ｎは任意の数）に代入して行列Ａ＝（Ａｘ，Ａｙ）を求め、
前記行列Ａとｒ＝Ｒｓｉを式ｄｘ＝ｒＮＡに代入して、各サブフィールドの非線型位置ずれｄｘ＝（ΔＸｓｉＮＬ，ΔＹｓｉＮＬ）を推定することを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項３】
感応基板上に転写すべきデバイスパターンを小領域（サブフィールド）に分割してレチクル上に形成し、
該レチクルを、前記サブフィールド毎にエネルギー線で照明し、
該サブフィールドを通過又は反射したエネルギー線を前記感応基板上のしかるべき位置に投影・結像させ、
該感応基板上では、各サブフィールドのパターンの像を繋ぎ合わせることにより前記デバイスパターン全体を転写する露光装置であって、
前記レチクルが、前記サブフィールドの群の存在する領域（サブフィールド域）の周囲に形成された、位置検出用マークと、
前記位置検出用マークの位置を検出する手段と、
座標計測装置で測定した全サブフィールドの位置（Ｘｓｉ，Ｙｓｉ）及び前記マークの位置（Ｘｍｉ，Ｙｍｉ）と、露光装置で前記レチクルを搭載した後に測定した前記マークの位置（Ｘｍｉ´，Ｙｍｉ´）とから計算して得られる、各マークの線型位置ずれ（ΔＸｍｉＬ，ΔＹｍｉＬ）、各マークの位置ずれの非線型位置ずれ（ΔＸｍｉＮＬ，ΔＹｍｉＮＬ）及び各サブフィールドの線型位置ずれ（ΔＸｓｉＬ，ΔＹｓｉＬ）を用いて、基準位置（Ｘ０，Ｙ０）から各サブフィールドの元の位置（Ｘｓｉ，Ｙｓｉ）に引いた線を、サブフィールド域の周囲の位置検出用マークの互いに隣り合うものを結ぶ線と交差するまで延長した線との交差点の非線型位置ずれを、該交差点の両隣のマークの非線型位置ずれから補間して、線の前記基準位置（Ｘ０，Ｙ０）から前記サブフィールドの元の位置（Ｘｓｉ，Ｙｓｉ）までの長さＲｓｉと、基準位置（Ｘ０，Ｙ０）から前記交差点までの長さＲｍとの比の関数として、各サブフィールドの非線型位置ずれ（ΔＸｓｉＮＬ，ΔＹｓｉＮＬ）を推定する手段と、
を有することを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路等のリソグラフィに用いられる露光方法及び露光装置に関する。特には、レチクルの歪みを高い精度で補正することのできる露光方法及び露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、一括転写方式の発展によって、荷電粒子線リソグラフィにもレチクルが使用されるようになった。これらのレチクルは、シリコン等の薄膜で形成されることが多いため、膜の応力やレチクルの自重によって、レチクルに歪みが生じてしまう。しかし、従来はパターン転写時の縮小率が大きかったため、上述のようなレチクルの歪みは、半導体リソグラフィの際にそれほど問題とはならなかった。また、レチクルの歪みの原因は、レチクルの自重や膜応力だけではなく、露光装置内で固定されたときのチャックやレチクルホルダーの保持力に起因する歪みや、装置内の温度によるレチクルの熱膨張等に起因する歪みも発生する。
【０００３】
上記のようなレチクル歪みを検査・補正する方法としては、レチクルの梁の部分（図５の符号４５参照。）に位置計測マークを設けて、露光装置とは別の座標測定装置等の検査装置で該マーク位置を計測して位置データを得ておき、該データを用いて露光時にパターンの転写位置を補正する方法がある。あるいは、露光装置内で上記マーク位置を計測して補正する方法もある。特許文献１では、線型な歪みは露光装置内で計測し、非線型な歪みは検査装置で計測し、両者を重ね合わせて露光装置内のレチクルの位置データを推定する手法が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３１９５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のようなレチクル歪みの補正方法においては、チャックの保持力などに起因する非線型歪みに対しては、露光を行うごとに全点計測によりレチクルの歪みを測定して、露光時に歪みを補正しながら露光する方法であった。しかしながら、露光の実行中にレチクルの全点計測を行うことは不可能であり、非線型歪みが大きい場合には、露光精度を悪化させるという問題があった。
上記の点に鑑み、本発明は、露光時にレチクルに生じる非線型歪みを高い精度で補正することのできる露光方法及び露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するため、本発明の露光方法は、感応基板上に転写すべきデバイスパターンを小領域（サブフィールド）に分割してレチクル上に形成し、該レチクルを、前記サブフィールド毎にエネルギー線で照明し、該サブフィールドを通過又は反射したエネルギー線を前記感応基板上のしかるべき位置に投影・結像させ、該感応基板上では、各サブフィールドのパターンの像を繋ぎ合わせることにより前記デバイスパターン全体を転写する露光方法であって、Ａ）：前記レチクルの前記サブフィールドの群の存在する領域（サブフィールド域）の周囲に位置検出用マークを形成しておき、Ｂ）：前記サブフィールド域の中央部に基準位置（Ｘ０，Ｙ０）を置き、Ｃ）：座標計測装置で全サブフィールドの位置（Ｘｓｉ，Ｙｓｉ）及び前記マークの位置（Ｘｍｉ，Ｙｍｉ）を測定し、Ｄ）：露光装置に前記レチクルを搭載した後に前記マークの位置（Ｘｍｉ´，Ｙｍｉ´）を測定し、Ｅ）：Ｃ）、Ｄ）で測定したマークの位置データから露光装置内における各マークの位置ずれデータ（ΔＸｍｉ＝Ｘｍｉ´−Ｘｍｉ，ΔＹｍｉ＝Ｙｍｉ´−Ｙｍｉ）を得、Ｆ）：該位置ずれデータから、前記レチクルの露光装置への搭載に伴う変形に対しての線型変形（倍率差Ｓ、直交度差ω、回転差θ、並進差Ｏ）を推定し、Ｇ）：各マークの位置ずれ（ΔＸｍｉ，ΔＹｍｉ）から、Ｆ）で推定した前記レチクルの線型変形に起因する各マークの線型位置ずれ（ΔＸｍｉＬ，ΔＹｍｉＬ）を引いて、各マークの露光装置への搭載に伴う位置ずれの非線型位置ずれ（ΔＸｍｉＮＬ，ΔＹｍｉＮＬ）を得る、Ｈ）：（Ｘｓｉ，Ｙｓｉ）より前記レチクルの線型変形に起因する各サブフィールドの露光装置への搭載に伴う位置ずれ（ΔＸｓｉＬ，ΔＹｓｉＬ）を得、Ｉ）：露光装置搭載後の各サブフィールドの非線型位置ずれ（ΔＸｓｉＮＬ，ΔＹｓｉＮＬ）については、各（Ｘｓｉ，Ｙｓｉ）及び（ΔＸｓｉＬ，ΔＹｓｉＬ）より露光装置への搭載前の非線形位置ずれを求め、さらに、Ｉ１）：前記基準位置（Ｘ０，Ｙ０）から各サブフィールドの元の位置（Ｘｓｉ，Ｙｓｉ）に引いた線を、サブフィールド域の周囲の位置検出用マークの互いに隣り合うものを結ぶ線と交差するまで延長し、Ｉ２）：Ｉ１）の交差点の非線型位置ずれを、該交差点の両隣のマークの非線型位置ずれから補間し、Ｉ３）：Ｉ１）の線の基準位置（Ｘ０，Ｙ０）から前記サブフィールドの元の位置（Ｘｓｉ，Ｙｓｉ）までの長さＲｓｉと、基準位置（Ｘ０，Ｙ０）から前記交差点までの長さＲｍとの比の関数として、露光装置搭載後の各サブフィールドの非線型位置ずれ（ΔＸｓｉＮＬ，ΔＹｓｉＮＬ）の変化を推定し、Ｊ）：Ｉ）で得た各サブフィールドの位置変化データを用いて該サブフィールドの位置を補正しながら露光することを特徴とする。
【０００７】
上記のＩ３）においては、前記交差点の両隣のマークの非線型位置ずれから補間して求めた該交差点における非線型位置ずれｄｘ＝（ΔＸＲｍＮＬ，ΔＹＲｍＮＬ）と、ｒ＝Ｒｍを式ｄｘ＝ｒＮＡ（Ｎは任意の数）に代入して行列Ａ＝（Ａｘ，Ａｙ）を求め、前記行列Ａとｒ＝Ｒｓｉを式ｄｘ＝ｒＮＡに代入して、各サブフィールドの非線型位置ずれｄｘ＝（ΔＸｓｉＮＬ，ΔＹｓｉＮＬ）を推定することができる。
【０００８】
本発明の露光装置は、感応基板上に転写すべきデバイスパターンを小領域（サブフィールド）に分割してレチクル上に形成し、該レチクルを、前記サブフィールド毎にエネルギー線で照明し、該サブフィールドを通過又は反射したエネルギー線を前記感応基板上のしかるべき位置に投影・結像させ、該感応基板上では、各サブフィールドのパターンの像を繋ぎ合わせることにより前記デバイスパターン全体を転写する露光装置であって、前記レチクルが、前記サブフィールドの群の存在する領域（サブフィールド域）の周囲に形成された、位置検出用マークと、前記位置検出用マークの位置を検出する手段と、座標計測装置で測定した全サブフィールドの位置（Ｘｓｉ，Ｙｓｉ）及び前記マークの位置（Ｘｍｉ，Ｙｍｉ）と、露光装置で前記レチクルを搭載した後に測定した前記マークの位置（Ｘｍｉ´，Ｙｍｉ´）とから計算して得られる、各マークの線型位置ずれ（ΔＸｍｉＬ，ΔＹｍｉＬ）、各マークの位置ずれの非線型位置ずれ（ΔＸｍｉＮＬ，ΔＹｍｉＮＬ）及び各サブフィールドの線型位置ずれ（ΔＸｓｉＬ，ΔＹｓｉＬ）を用いて、基準位置（Ｘ０，Ｙ０）から各サブフィールドの元の位置（Ｘｓｉ，Ｙｓｉ）に引いた線を、サブフィールド域の周囲の位置検出用マークの互いに隣り合うものを結ぶ線と交差するまで延長した線との交差点の非線型位置ずれを、該交差点の両隣のマークの非線型位置ずれから補間して、線の前記基準位置（Ｘ０，Ｙ０）から前記サブフィールドの元の位置（Ｘｓｉ，Ｙｓｉ）までの長さＲｓｉと、基準位置（Ｘ０，Ｙ０）から前記交差点までの長さＲｍとの比の関数として、各サブフィールドの非線型位置ずれ（ΔＸｓｉＮＬ，ΔＹｓｉＮＬ）を推定する手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
以上に述べたように、本発明によると、露光装置内においては、サブフィールド領域の周囲に形成された位置検出用マークの位置を測定するだけで、全サブフィールドの位置ずれを予測することができる。したがって、従来のように全点計測を行うことなく、少数の点の位置測定で、高精度の露光位置制御を実現することができ、高スループットの露光を行うことができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、半導体デバイス等の露光方法の一つである電子線露光方法の概要について説明する。
図４は、分割転写方式の電子線露光装置の光学系全体における結像関係を示す模式図である。
光学系の最上流（図の上方）には、電子銃１が配置されている。この電子銃１は、図の下方に向けて電子線を照射する。電子銃１の下方には、２段のコンデンサレンズ２、３が備えられている。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。
【００１１】
コンデンサレンズ３の下方には、照明ビーム成形開口４が配置されている。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。
【００１２】
照明ビーム成形開口４の下方には、ブランキング偏向器５が配置されている。この偏向器５は、必要に応じて照明ビームを偏向させ、ブランキング開口７の非開口部に当てて、ビームがレチクル１０に当たらないようにする。
【００１３】
ブランキング開口７の下方には、照明ビーム偏向器８が配置されている。この偏向器８は、照明ビームをＸ軸方向に順次走査して、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。このとき、あらかじめ算出しておいた位置ずれデータに基づいて、位置補正を行いながら照明ビームの走査を行う（位置ずれデータを算出する手順については後述する。）。
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上に照明ビーム成形開口４を結像させる。
【００１４】
レチクル１０は、光軸に垂直な平面（Ｘ−Ｙ平面）に広がっており、多数のサブフィールドを有する（図５参照。詳細後述。）。レチクル１０上には、全体として１つの半導体チップをなすデバイスパターンが形成されている。なお、１つのチップをなすデバイスパターンを複数のレチクル上に分割、形成してもよい。
レチクル１０は、移動可能なレチクルステージ１１上に設置されており、このレチクルステージ１１をＸ−Ｙ方向に動かすことにより、照明光学系の視野よりも広範囲に広がる、レチクル１０上の各サブフィールドを照明することができる。このレチクルステージ１１には、位置検出器（干渉計）１２が付属しており、レチクルステージ１１の位置を正確に把握することができる。
【００１５】
レチクル１０の下方には、投影レンズ１５、１９及び偏向器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及び偏向器１６によって、ウェハ２３上の所望の位置に結像される。
【００１６】
ウェハ２３上には、適当なレジストが塗布されている。このレジストに電子線のドーズが与えられ、レチクル１０上のデバイスパターンが縮小、転写される。
【００１７】
レチクル１０とウェハ２３との間を縮小率比で内分する位置には、クロスオーバーＣ．Ｏ．が形成され、この位置に、コントラスト開口１８が設けられている。この開口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に到達しないように遮断する。このとき、大部分の散乱電子線は遮断できるが、微量の散乱電子線は、遮断しきれずにウェハ２３に到達する。
【００１８】
ウェハ２３は、静電チャック（図示されていない。）を介して、Ｘ軸及びＹ軸方向に移動可能なウェハステージ２４上に配置されている。上記のレチクルステージ１１とウェハステージ２４とを、互いに逆方向に同期移動させることにより、光学系の視野を越えて広がるデバイスパターンを順次露光、転写することができる。なお、ウェハステージ２４にも、上記のレチクルステージ１１と同様、位置検出器２５が付属している。
【００１９】
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の露光面やウェハステージ２４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、マークによって反射される電子を検出することにより、レチクル１０とウェハ２３の相対的位置関係を知ることができる。
【００２０】
上記の各レンズ２、３、９、１５、１９及び各偏向器５、８、１６は、それぞれに対応するコイル電源制御部２ａ、３ａ、９ａ、１５ａ、１９ａ及び５ａ、８ａ、１６ａを介して、コントローラ３１により制御される。また、レチクルステージ１１及びウェハステージ２４も、それぞれに対応するステージ制御部１１ａ、２４ａを介して、コントローラ３１により制御される。
【００２１】
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イス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も同様に、インターフェイス２２ａを介して、コントローラ３１に信号を送る。
【００２２】
コントローラ３１は、ステージの位置合わせ誤差を把握し、その誤差を像位置調整偏向器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上の目標位置に正確に転写される。そして、ウェハ２３上で各サブフィールドの像がつなぎ合わされて、レチクル１０上のデバイスパターン全体がウェハ上に転写される。
【００２３】
次に、レチクル１０の具体例について説明する。
図５は、電子線露光において用いられるレチクルの一例を模式的に示す図である。図５（Ａ）は、全体の平面図であり、図５（Ｂ）は、一部の斜視図であり、図５（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を用いて描画した後、エッチングを行うことにより製作できる。
【００２４】
図５（Ａ）に示すレチクル１０には、デバイスパターンが分割配置されている。図５（Ａ）中に示す多数の正方形４１は、各々１つのサブフィールドに対応したデバイスパターンを含む小メンブレン領域である。この小メンブレン領域４１は、一例で厚さが０．１μｍから数μｍである。
【００２５】
図５（Ｃ）に示すように、小メンブレン領域４１は、中央のサブフィールド４２と、その周囲を額縁状に囲むスカート４３とからなる。
サブフィールド４２は、一例で１辺が０．５〜５ｍｍの正方形である。投影の際の縮小率を１／５とすると、ウェハ２３上に投影されるサブフィールド４２の像は、１辺が０．１〜１ｍｍの正方形となる。各サブフィールド４２の周りには、図示せぬアライメントマークが設けられている。
このようなサブフィールドのパターンを形成する形態としては、電子線が散乱しながら透過する散乱メンブレンに孔の開いた部分を設ける散乱ステンシルタイプと、電子線をよく散乱する高散乱体からなるパターン層を電子透過体として非常に薄いメンブレン上に形成する連続メンブレンタイプとがある。
【００２６】
スカート４３は、パターンが形成されていない額縁状（一例で幅が０．０５ｍｍ）の部分であり、照明ビームの縁が当たる。
【００２７】
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）の小メンブレン領域４１周囲の格子状の部分（支持体層）は、グリレージ４５である。グリレージ４５は、レチクル１０の機械強度を保つための梁（一例で厚さ０．５〜１ｍｍ、幅０．１ｍｍ）である。
【００２８】
図５（Ａ）に示すように、図５のＸ軸方向に多数の小メンブレン領域４１が並んで１つのグループ（エレクトリカルストライプ４４）を形成し、エレクトリカルストライプ４４が図５のＹ軸方向に多数並んで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、光学系の偏向によってカバー可能な視野の広さによって制限される。
なお、１つのエレクトリカルストライプ４４内において、隣り合うサブフィールドの間に、スカートやグリレージのような非パターン領域を設けない方式も検討されている。
【００２９】
メカニカルストライプ４９は、図５のＸ軸方向に複数並んでいる。隣り合うメカニカルストライプ４９の間の部分は、ストラット４７である。ストラット４７は、グリレージ４５よりもやや太い梁であって、レチクル１０のたわみを低減する。ストラット４７とグリレージ４５とは一体となっている。図５に示すレチクル１０には、２つのメカニカルストライプ４９が形成されており、この２つのメカニカルストライプ４９を取り囲むように、位置検出用マークが形成された位置検出用マーク領域（サブフィールドでもよい）４６が設けられている（図３参照）。
【００３０】
レチクル１０の露光は、図５のＸ軸方向には、電子線を偏向させることにより、エレクトリカルストライプ４４の小メンブレン領域４１（以下の説明ではサブフィールド４１という。）の列を順次露光する。他方、図５のＹ軸方向には、連続ステージ走査により順次露光する。
【００３１】
ここで、レチクルに生じる歪みの種類について説明する。
図６は、レチクルに生じる歪み（誤差）の種類を示す図である。図６（Ａ）は、回転誤差を示す図であり、図６（Ｂ）は、直交度誤差を示す図であり、図６（Ｃ）は、倍率誤差を示す図である。
図には、歪みが生じる前のパターン領域４０及びアライメントマーク５３の位置が破線で示されている。
【００３２】
図６（Ａ）には、回転誤差歪みの生じた後のパターン領域４０´及びアライメントマーク５３´の位置が実線で示されている。図６（Ａ）には、パターン領域４０´は、中心点を軸に、元の位置４０から右回りに角θ回転した状態が示されている。元のパターン領域４０上の任意の点の座標を（ｘ，ｙ）とすると、回転誤差歪みの生じた後のパターン領域４０´上の対応する点（Ｘ，Ｙ）の座標は、
（Ｘ，Ｙ）＝（ｘ・cosθ−ｙ・sinθ，ｘ・sinθ＋ｙ・cosθ）…（ａ）
となる。
【００３３】
図６（Ｂ）には、直交度誤差歪みの生じた後のパターン領域４０´及びアライメントマーク５３´の位置が実線で示されている。図６（Ｂ）には、角度ωだけ元のパターン領域４０の直交度が歪み、パターン領域４０´が平行四辺形状になった状態が示されている。元のパターン領域４０上の任意の点の座標を（ｘ，ｙ）とすると、直交度誤差歪みの生じた後のパターン領域４０´上の対応する点（Ｘ，Ｙ）の座標は、
（Ｘ，Ｙ）＝（ｘ−ｙ・tanω，ｙ）…（ｂ）
となる。
【００３４】
図６（Ｃ）には、倍率誤差歪みの生じた後のパターン領域４０´及びアライメントマーク５３´の位置が実線で示されている。図６（Ｃ）には、熱膨張等によって、元のパターン領域４０が大きくなった状態が示されている。Ｘ方向の倍率誤差をＳｘ、Ｙ方向の倍率誤差をＳｙとすると、倍率誤差歪みの生じた後のパターン領域４０´の大きさは、（１＋Ｓｘ）×（１＋Ｓｙ）となる。
【００３５】
露光装置内においては、上述のようにサブフィールド４１は、グリレージ４５によって支えられているため、サブフィールド４１内に生じる歪みは低減される。
ところが、レチクル１０全体としては、数十ｎｍ程度の非常に大きな歪みが生じてしまう。このような歪みを補正するためには、回転や倍率の補正だけでは、要求される露光精度を実現するには不十分である。また、露光装置内での歪みを補正するために、検査装置において行うような全点位置計測を行うことは不可能である。
本発明においては、レチクル（マスク）全体における歪みによるサブフィールドの配列補正を考える。そこで、露光パターンが形成されたサブフィールド領域（２本のメカニカルストライプ４９）の周囲に位置検出用マーク領域４６を形成して、露光装置内で電子線を用いて、同領域４６に形成された位置検出用マークの位置検出を行うことにより、全サブフィールド位置の設計値からのずれを求める。
【００３６】
以下に、本発明の露光方法について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る露光方法を示すフローチャートである。
まず、レチクルのサブフィールド域の中央部に基準位置（Ｘ０，Ｙ０）を置く。そして、座標計測装置で全サブフィールドの位置（Ｘｓｉ，Ｙｓｉ）及び位置検出用マーク（図３及び図５参照）の位置（Ｘｍｉ，Ｙｍｉ）を測定する（Ｓ１１）。ここで、座標計測時における歪みデータを得ておく。
次に、露光装置にレチクルを搭載した後に位置検出用マークの位置（Ｘｍｉ´，Ｙｍｉ´）を測定し（Ｓ１２）、Ｓ１１及びＳ１２で測定した位置検出用マークの位置データから露光装置への搭載に伴う各マークの位置ずれデータ（ΔＸｍｉ＝Ｘｍｉ´−Ｘｍｉ，ΔＹｍｉ＝Ｙｍｉ´−Ｙｍｉ）を計算する（Ｓ１３）。
そして、式（１）を用いて、最小自乗法でレチクルの露光装置への搭載に伴う線型変形（倍率差Ｓ、直交度差ω、回転差θ、並進差Ｏ）を推定する（Ｓ１４）。式（１）において、行列（Ａ）は回転誤差歪み（前掲の式（ａ）参照）、行列（Ｂ）は直交度誤差歪み（前掲の式（ｂ）参照）、行列（Ｃ）は倍率誤差歪みを表す行列である（図６参照）。また、（Ｏｘ，Ｏｙ）は、サブフィールドの基準位置のずれ（並進誤差）を示す。
各マークの位置ずれ（ΔＸｍｉ，ΔＹｍｉ）から、Ｓ１４で推定したレチクルの線型変形に起因する各マークの線型位置ずれ（ΔＸｍｉＬ，ΔＹｍｉＬ）を引いて（式（２））、各マークの露光装置への搭載に伴う位置ずれの非線型位置ずれ（ΔＸｍｉＮＬ，ΔＹｍｉＮＬ）を計算する（Ｓ１５）。
【数１】
2005108981.tif 000003
レチクルの線型変形に起因する各サブフィールドの位置ずれ（ΔＸｓｉＬ，ΔＹｓｉＬ）を、式（１）を用いて推定する（Ｓ１６）。
【００３７】
ここで座標計測時における歪みデータから予測できる、露光時における非線型歪みデータ（予測値、マーク位置（ΔＸｍｉＰＮＬ，ΔＹｍｉＰＮＬ）及びサブフィールド位置（ΔＸｓｉＰＮＬ，ΔＹｓｉＰＮＬ））を計算する。そして、Ｓ１５で求めた各マークの位置ずれの非線型位置ずれ（ΔＸｍｉＮＬ，ΔＹｍｉＮＬ）と、露光時におけるマーク位置の非線型歪みデータ（予測値）（ΔＸｍｉＰＮＬ，ΔＹｍｉＰＮＬ）を比較し、非線型歪みが十分な精度で予測できている場合（（ΔＸｍｉＮＬ，ΔＹｍｉＮＬ）≒（ΔＸｍｉＰＮＬ，ΔＹｍｉＰＮＬ））には、予測値（ΔＸｓｉＰＮＬ，ΔＹｓｉＰＮＬ）、及び、Ｓ１６で推定した線型位置ずれデータを用いて、補正をしながら露光する（Ｓ１８）。
【００３８】
非線型歪みが十分な精度で予測できなかった場合には、以下の手順で各サブフィールドの非線型位置ずれ（ΔＸｓｉＮＬ，ΔＹｓｉＮＬ）を推定する（Ｓ１７）。
ここで、各サブフィールドの非線型位置ずれ（ΔＸｓｉＮＬ，ΔＹｓｉＮＬ）を推定する手順（Ｓ１７）について説明する。
図２は、サブフィールドの非線型位置ずれを推定する方法を示すフローチャートである。図３は、サブフィールドの非線型位置ずれを推定する方法を示す図である。図３（Ａ）は、レチクルの平面図であり、図３（Ｂ）は、位置検出用マークの一部を拡大して示す平面図である。
なお、以下では、サブフィールド上の点の位置を基準位置１００（Ｘ０，Ｙ０）を原点とする極座標表示を用いて表すことにする。したがって、各サブフィールドの座標計測装置で測定された位置１０１（Ｘｓｉ，Ｙｓｉ）を（Ｒｓｉ，θ０）のように書く。
まず、図３（Ａ）に示すように、基準位置１００から各サブフィールドの元の位置１０１（Ｒｓｉ，θ０）に半直線ｌを引く。半直線ｌは、サブフィールド域４９の周囲の位置検出用マーク領域４６内において、位置検出用マーク４６１と４６２との間を通る。そして、これら位置検出用マーク４６１と４６２を結ぶ線と半直線ｌとの交点１０２（Ｒｍ，θ０）を求める（図３（Ｂ））。同交点１０２における非線型位置ずれ（ΔＸＲｍＮＬ，ΔＹＲｍＮＬ）を、交点１０２の両隣のマークの非線型位置ずれから補間して推定する（Ｓ１７１）。この補間の方法としては、直線補間、スプライン補間等がある。
【００３９】
そして、各サブフィールドの非線型位置ずれ（ΔＸｓｉＮＬ，ΔＹｓｉＮＬ）を推定する（Ｓ１７２）。ここで、θ０（半直線ｌ上）における非線型位置ずれは、基準位置１００からサブフィールドの元の位置１０１（Ｒｓｉ，θ０）までの長さＲｓｉと、基準位置１００（Ｘ０，Ｙ０）から交点１０２までの長さＲｍとの比の関数として求める。例えば、次のような計算を行う。
まず、Ｓ１７１において求めたＲｍにおける非線型位置ずれ（ΔＸＲｍＮＬ，ΔＹＲｍＮＬ）及びｒ＝Ｒｍを式（３）に代入して、行列Ａを求める。次に、式（３）に行列Ａ及びｒ＝Ｒｓｉを代入して、非線型位置ずれ（ΔＸｓｉＮＬ，ΔＹｓｉＮＬ）を求める。なお、式（３）において、Ｎは、任意の数（実用上はＮ＝２〜３）である。
【数２】
2005108981.tif 000004
【００４０】
最後に、各サブフィールドの位置変化データ：
（ΔＸｓｉ，ΔＹｓｉ）＝(ΔＸｓｉＬ，ΔＹｓｉＬ)＋(ΔＸｓｉＮＬ，ΔＹｓｉＮＬ)
を用いてサブフィールドの位置を補正しながら露光する（Ｓ１８）。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態に係る露光方法を示すフローチャートである。
【図２】サブフィールドの非線型位置ずれを推定する方法を示すフローチャートである。
【図３】サブフィールドの非線型位置ずれを推定する方法を示す図である。  （Ａ）  レチクルの平面図である。  （Ｂ）  位置検出用マークの一部を拡大して示す平面図である。
【図４】分割転写方式の電子線露光装置の光学系全体における結像関係を示す模式図である。
【図５】電子線露光において用いられるレチクルの一例を模式的に示す図である。  （Ａ）  全体の平面図である。  （Ｂ）  一部の斜視図である。  （Ｃ）  一つの小メンブレン領域の平面図である。
【図６】レチクルに生じる歪み（誤差）の種類を示す図である。  （Ａ）  回転誤差を示す図である。  （Ｂ）  直交度誤差を示す図である。  （Ｃ）  倍率誤差を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  レチクル
４６  位置検出用マーク領域
４６１、４６２  位置検出用マーク
４９  メカニカルストライプ
１００  レチクルの基準位置
１０１  サブフィールド位置
１０２  レチクルの基準位置１００からサブフィールド位置１０１に伸びる半直線ｌと位置検出用マーク４６１と４６２とを結ぶ線の交点
１  電子銃
２、３  コンデンサレンズ
４  照明ビーム成形開口
５  ブランキング偏向器
７  ブランキング開口
８  照明ビーム偏向器
９  照明レンズ
１１  レチクルステージ（チャック）
１２、２５  位置検出器
１５、１９  投影レンズ
１６  偏向器
１８  コントラスト開口
２２  反射電子検出器
２３  ウェハ
２４  ウェハステージ
２ａ、３ａ、５ａ、８ａ、９ａ、１５ａ、１６ａ、１９ａ  コイル電源制御部
３１  コントローラ
４１  小メンブレン領域
４２  サブフィールド
４３  スカート
４４  エレクトリカルストライプ
４５  グリレージ
４７  ストラット
５０  保持部
【図１】
2005108981.tif 000005
【図２】
2005108981.tif 000006
【図３】
2005108981.tif 000007
【図４】
2005108981.tif 000008
【図５】
2005108981.tif 000009
【図６】
2005108981.tif 000010