(57)【要約】【課題】偏光ビームがコントラストアパーチャの中心を通り、ウエハ面上の入射位置、入射角も設計値に合わせるような調整方法を提供する。【解決手段】レチクル１の光軸２上から出た電子線３が、コントラストアパーチャ４の中心を通るような、偏向器Ｒ１と偏向器Ｒ２の励磁電流の比ｔを求める。そして、この関係を保って偏向器Ｒ１と偏向器Ｒ２の励磁電流を変化させたときの、電子線３のウエハ５への入射位置の感度を求める。そして、軸外の電子線３がコントラストアパーチャ４の中心を通るように偏向器Ｒ１と偏向器Ｒ２の励磁電流を定めたときに、その電子線３がウエハ５に入射する位置が目標位置からずれた場合、そのずれを、前記感度を使用して補正する。【選択図】  図１
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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複数のサブフィールドに分割し、前記サブフィールド毎にウエハ上に露光転写し、露光された前記サブフィールドの像をつなぎ合わせて前記パターン全体の露光転写を行う分割転写方式の荷電粒子線露光装置であって、前記レチクル面と前記ウエハ面の間に、散乱ビームをカットするコントラストアパーチャを有し、前記コントラストアパーチャと前記レチクル間に２つ、前記コントラストアパーチャと前記ウエハ間に２つの偏向器を有する荷電粒子線露光装置において、偏向軌道を調整する方法であって、以下の手順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偏向軌道の調整方法。
（１）  照明光学系の偏向器を動作させず、前記レチクル面と光軸の交点を通る荷電粒子線が、前記コントラストアパーチャ中心を通る場合の、前記レチクル側の２つの偏向器の励磁電流比又は印加電圧比を求める。
（２）  前記ウエハ側の偏向器を作動させず、（１）で求めた前記レチクル面側の２つの偏向器の励磁比又は印加電圧比を保ったまま、励磁電流又は印加電圧の大きさを変化させたときの、前記ウエハ面での荷電粒子線の位置感度と入射角感度を求める。
（３）  照明光学系の偏向器を作動させ、前記レチクル面上で光軸外に偏向された荷電粒子線が、前記コントラストアパーチャの中心を通るように、前記レチクル側偏向器の励磁電流又は印加電圧を設定する。
（４）  （３）で設定した励磁電流又は印加電圧における、前記ウエハ上での荷電粒子線の到達位置および入射角を計測する。
（５）  （４）で計測された荷電粒子線の到達位置と設計値による到達位置の差、（２）で求めた位置感度及び（３）で求めた励磁電流値又は印加電圧値とから前記レチクル側の２つの偏向器の電流値又は電圧値を決める。（６）  照明光学系の偏向器、及び前記レチクル側の偏向器を動作させない状態で、前記ウエハ側の２つの偏向器について、前記ウエハ面上での荷電粒子線の位置感度と入射角感度をそれぞれ求める。
（７）  （６）で求められた荷電粒子線の位置感度と入射角感度及び（２）で求めた入射角感度を用いて、前記レチクル側の２つの偏向器の電流値を前記（５）で求められた値に設定した状態で、荷電粒子線が前記ウエハ面の所定の位置に、垂直入射するように、前記ウエハ側の２つの偏向器の励磁電流又は印加電圧を決定する。
【請求項２】
請求項１に記載の荷電粒子線露光装置における偏向軌道の調整方法における、前記（６）において、前記ウエハ側偏向器を作動させない場合の荷電粒子線の前記ウエハ面での到達位置を設計値の周りに変化させて、光学特性が最良となる到達位置を求め、その到達位置を、前記設計値の代わりに用いることを特徴とする荷電粒子線露光装置における偏向軌道の調整方法。
【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偏向軌道の調整方法における、前記（７）において、荷電粒子線の入射角を０（垂直入射）の周りに変化させて、光学特性が最良となる入射角を求め、この入射角を入射角０（垂直入射）の代わりに用いることを特徴とする荷電粒子線露光装置における偏向軌道の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レチクルに形成されたパターンを複数のサブフィールドに分割し、前記サブフィールド毎にウエハ上に露光転写し、露光された前記サブフィールドの像をつなぎ合わせて前記パターン全体の露光転写を行う分割転写方式の荷電粒子線露光装置において、偏向軌道を調整する方法に関するものである。
【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線露光装置の開発が進められている。この目的で従来開発されてきた方式は一括転写方式である。これは１ダイ（１チップ）または複数ダイを一度に露光する方式である。しかしこの方式においては、転写のための原版となるレチクルの製作が困難であるのと、１ダイ以上というような大きな光学フィールド内で収差を必要程度以下にするのが難しい等の問題があるために、最近ではこの方式の装置の開発は下火になっている。
【０００３】
そこで最近よく検討されている方式は１ダイまたは複数ダイを一度に露光するのではなく、大きな光学フィールドを持つ露光装置を使用しながらも、小さな領域に分割して転写露光するという方式である。この方式を、分割転写方式と呼ぶこととする。分割転写方式においては、このサブフィールド毎に、被露光面上に結像されるサブフィールドの像の焦点やサブフィールド内での歪み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わたって解像度、光学系の歪み補正精度の良い露光を行うことができる。
【０００４】
図６に分割転写方式荷電粒子線露光装置の概要を示す。図６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ダイ（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、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ダイ分の領域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６（ｂ）に示したとおりであり、図６（ａ）においては、感応基板１１０の一部（図６（ｂ）のＶａ部）を拡大して示してある。
【０００８】
図６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（分割転写）を繰り返して１ダイ（１チップ）分のパターンを転写する。
【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、パターン縮小率比に応じ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、一列のサブフィールド１００ａの転写が終わって次の列のサブフィールド１００ａの転写に移る際に、境界領域１００ｂの幅Ｌｘだけ荷電粒子線ＥＢをｘ軸方向に偏向して、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、分割転写方式においては、ウエハ１１０上の１ダイ（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】
分割転写方式の荷電粒子線露光装置に使用される露光光学系の一例を図７に示す。図７において、２１は荷電粒子源（クロスオーバ点）、２２は照明レンズ、２３，２４は転写レンズ、２５はレチクル、２６は散乱アパーチャ（コントラストアパーチャ）、２７はウエハ、２８は荷電粒子源よりの荷電粒子線、２９はレチクル２５のパターン部を通過した荷電粒子線、３０はクロスオーバ点を示す。
【００１４】
荷電粒子源１より放射された荷電粒子線２８は、照明レンズ２２により平行ビームとされ、レチクル２５を照射する。レチクル２５のパターン部を通過した荷電粒子線２９は、転写レンズ２３、２４により、ウエハ２７上にパターンの像を結像する。その際、散乱線をカットするために、クロスオーバ点３０の位置に散乱アパーチャ（コントラストアパーチャ）２６が設けられている。図７では省略しているが、実際の分割転写方式においては、レチクル２５より上にはサブフィールド選択用の偏向器（照明光学系の偏向器）が、レチクル２５とウエハ２７との間には転写されるサブフィールドをつなげるための偏向器が設置され、更にレチクル２５はステージ上に設置されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする問題点】
このような、分割転写方式の荷電粒子線露光装置における偏向ビームの軌道調整法は、これまで具体的に明確化されていなかった。最も簡単な調整法は、設計値によって導出された偏向器の励磁電流をそのまま入力することである。
【００１６】
しかしながら、設計値によって導出された偏向器の励磁電流をそのまま入力するだけでは、偏向ビームがコントラストアパーチャの中心をとおらず、またウエハ面上の入射位置、入射角も設計値とは異なった値を示す場合が多い。よって、所望の光学特性を得るのが困難である。
【００１７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、分割転写方式の荷電粒子線露光装置において、偏向ビームがコントラストアパーチャの中心を通るようにできると共に、ウエハ面上の入射位置、入射角も設計値に合わせることができる荷電粒子線露光装置における偏向軌道の調整方法を提供することを課題とする。
【００１８】
【問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複数のサブフィールドに分割し、前記サブフィールド毎にウエハ上に露光転写し、露光された前記サブフィールドの像をつなぎ合わせて前記パターン全体の露光転写を行う分割転写方式の荷電粒子線露光装置であって、前記レチクル面と前記ウエハ面の間に、散乱線をカットするコントラストアパーチャを有し、前記コントラストアパーチャと前記レチクル間に２つ、前記コントラストアパーチャと前記ウエハ間に２つの偏向器を有する荷電粒子線露光装置において、偏向軌道を調整する方法であって、以下の手順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偏向軌道の調整方法（請求項１）である。
（１）  照明光学系の偏向器を動作させず、前記レチクル面と光軸の交点を通る荷電粒子線が、前記コントラストアパーチャ中心を通る場合の、前記レチクル側の２つの偏向器の励磁電流比又は印加電圧比を求める。
（２）  前記ウエハ側の偏向器を作動させず、（１）で求めた前記レチクル面側の２つの偏向器の励磁比又は印加電圧比を保ったまま、励磁電流又は印加電圧の大きさを変化させたときの、前記ウエハ面での荷電粒子線の位置感度と入射角感度を求める。
（３）  照明光学系の偏向器を作動させ、前記レチクル面上で光軸外に偏向された荷電粒子線が、前記コントラストアパーチャの中心を通るように、前記レチクル側偏向器の励磁電流又は印加電圧を設定する。
（４）  （３）で設定した励磁電流又は印加電圧における、前記ウエハ上での荷電粒子線の到達位置および入射角を計測する。
（５）  （４）で計測された荷電粒子線の到達位置と設計値による到達位置の差、（２）で求めた位置感度及び（３）で求めた励磁電流値又は印加電圧値とから前記レチクル側の２つの偏向器の電流値又は電圧値を決める。
（６）  照明光学系の偏向器、及び前記レチクル側の偏向器を動作させない状態で、前記ウエハ側の２つの偏向器について、前記ウエハ面上での荷電粒子線の位置感度と入射角感度をそれぞれ求める。
（７）  （６）で求められた荷電粒子線の位置感度と入射角感度及び（２）で求められた入射角感度を用いて、前記レチクル側の２つの偏向器の電流値を前記（５）で求められた値に設定した状態で、荷電粒子線が前記ウエハ面の所定の位置に、垂直入射するように、前記ウエハ側の２つの偏向器の励磁電流又は印加電圧を決定する。
【００１９】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段における、前記（６）において、前記ウエハ側偏向器を作動させない場合の荷電粒子線の前記ウエハ面での到達位置を設計値の周りに変化させて、光学特性が最良となる到達位置を求め、その到達位置を、前記設計値の代わりに用いることを特徴とする荷電粒子線露光装置における偏向軌道の調整方法（請求項２）である。
【００２０】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第２の手段における、前記（７）において、荷電粒子線の入射角を０（垂直入射）の周りに変化させて、光学特性が最良となる入射角を求め、この入射角を入射角０（垂直入射）の代わりに用いることを特徴とする荷電粒子線露光装置における偏向軌道の調整方法（請求項３）である。
【００２１】
【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は、分割転写方式の電子線露光装置の投影光学系の概要を示す図である。図においては、投影光学系におけるレンズ等の図示を省略し、本発明に関係のある偏向器のみを図示している。
【００２２】
図１において、図示しない照明光学系の偏向器によって電子線が偏向され、レチクル１の、光軸２から離れた位置を照射している。レチクル１上のパターンを照射した電子線３は、コントラストアパーチャ４よりレチクル１側に設けられた２つの偏向器Ｒ１、Ｒ２により軌道が偏向され、コントラストアパーチャ４の中心を通るように調整される。その後、電子線３は、コントラストアパーチャ４よりウエハ５側に設けられた２つの偏向器Ｗ１、Ｗ２により軌道が偏向され、ウエハ５の所定の位置（レチクル１のパターン位置に対応した位置）に垂直入射するように調整される。
【００２３】
以下に説明する調整方法は、偏向器Ｒ１、Ｒ２を調整することにより、電子線３の軌道がコントラストアパーチャ４の中心を通り、その後、ウエハ５上の所定の位置に、垂直入射するように偏向器Ｗ１、Ｗ２を調整する方法に関するものである。なお、以下の説明においては、偏向器は全て磁気を利用したものとして説明するが、静電型の偏向器を利用した場合でも全く同じであり、単にコイルの励磁電流を電極に印加する電圧に置き換えればよい。
【００２４】
まず、図２に示すように、図示しない照明光学系の偏向器の励磁電流を０として、レチクル１の光軸２の位置に電子線３を入射させる。そして、電子線３の軌道が、コントラストアパーチャ４の中心を通るように、偏向器Ｒ１とＲ２の励磁電流比を決定する。
【００２５】
ただし偏向器は、ｚ軸を光軸方向としたｘ−ｙ−ｚ直交座標系で、ｘ軸方向、ｙ軸方向の偏向を行うようになっているので、励磁コイルとして、ｘ軸方向用とｙ軸方向用の２種類のコイルを有している。よって、簡単のために偏向器のコイルに流す励磁電流を複素数表示することにする。
【００２６】
そして、偏向器Ｒ１に流す励磁電流をＩＲ１（＝ＩＲ１Ｘ＋ｉＩＲ１ｙ）、偏向器Ｒ２に流す励磁電流をＩＲ２（＝ＩＲ２ｘ＋ｉＩＲ２ｙ）、偏向器Ｗ１に流す励磁電流をＩＷ１（＝ＩＷ１ｘ＋ｉＩＷ１ｙ）、偏向器Ｗ２に流す励磁電流をＩＷ２（＝ＩＷ２ｘ＋ｉＩＷ２ｙ）とする。
【００２７】
電子線３の軌道がコントラストアパーチャ４の中心を通る条件を保ちながら、励磁電流Ｒ１とＲ２を変化させたとき、ＩＲ１とＩＲ２は比例関係を有する。この励磁比ＩＲ２／ＩＲ１がｔであったとする。なお、ｔは複素数である。このとき、偏向器Ｗ１、Ｗ２を励磁しないでおけば、励磁電流ＩＲ１、ＩＲ２の変化に応じて、電子線３がウエハ５に入射する位置と入射角度が変化する。
【００２８】
ＩＲ１とＩＲ２の比例関係を保ちながら励磁電流ＩＲ１が（１）［ｍＡ］変化したときの、電子線３のウエハ５への入射位置の変化量［ｍｍ］を偏向位置感度と称し、ＳＲＰ［ｍｍ／ｍＡ］で表す。同様、励磁電流ＩＲ１が（１）［ｍＡ］変化したときの、電子線３のウエハ５への入射角度の変化量［ｒａｄ］を入射角感度と称し、ＳＲＬ［ｒａｄ／ｍＡ］で表す。ＳＲＰ、ＳＲＬも複素数で表される。
【００２９】
次に照明系の偏向器、偏向器Ｒ１、Ｒ２を励磁し、図３に示すように、光軸２外の電子線３がコントラストアパーチャ４の中心を通るように偏向器Ｒ１、Ｒ２の励磁電流を設定する。偏向器Ｒ１の励磁電流をＩＲＤ１に固定したとき、偏向器Ｒ２の励磁電流は、ＩＲＤ２となったとし、このとき偏向器Ｗ１、Ｗ２は励磁せず、ウエハ５面への電子線３の入射位置はＲＰ、入射角はＲＬ（共に複素数）であったとする。入射角の複素数表示は、ｘ−ｚ平面における入射角を実数成分、ｙ−ｚ平面における入射角を虚数成分とする。
【００３０】
今、これに対応する設計条件、すなわち、光軸２外の電子線３がコントラストアパーチャ４の中心を通り、かつ、偏向器Ｗ１、Ｗ２は励磁しないという条件の下で、電子線３がウエハ５に入射する位置の設計値がＡ（複素数）であったとすると、電子線３のウエハ５への入射位置が、設計値より（Ａ−ＲＰ）だけずれていることになる。よってこの分を、偏向器Ｒ１、Ｒ２の励磁電流を調整することによって、電子線３がウエハ５に入射する位置がＡとなるようにする。それには、偏向器Ｒ１とＲ２の励磁電流ＩＲ１、ＩＲ２を
【００３１】
【数１】
2005038876.tif 000003
【００３２】
とすればよい。この調整により、電子線３のウエハ５への入射角は、
【００３３】
【数２】
2005038876.tif 000004
【００３４】
だけ変化し、
【００３５】
【数３】
2005038876.tif 000005
【００３６】
となる。
【００３７】
次に図４に示すように照明光学系の偏向器の励磁、及び偏向器Ｒ１、Ｒ２の励磁を０にし、偏向器Ｗ１のみ励磁し、その感度を測定する。偏向器Ｗ１の励磁電流が（１）［ｍＡ］変化したときの電子線３がウエハ５上に入射する位置［ｍｍ］の変化を位置感度と称し、ＳＷ１Ｐ［ｍｍ／ｍＡ］で示す。又、偏向器Ｗ１の励磁電流が（１）［ｍＡ］変化したときの電子線３がウエハ５上に入射する角度［ｒａｄ］の変化を入射角感度と称し、ＳＷ１Ｌ［ｒａｄ／ｍＡ］で表す。
【００３８】
次に、図５に示すように、偏向器Ｗ２のみを励磁して同様の測定を行い、位置感度と入射角感度を求める。位置感度をＳＷ２Ｐ［ｍｍ／ｍＡ］、入射角感度をＳＷ２Ｌ［ｒａｄ／ｍＡ］で表す。ＳＷ１Ｐ、ＳＷ１Ｌ、ＳＷ２Ｐ、ＳＷ２Ｌは複素数である。
【００３９】
このようにして、偏向器Ｗ１、Ｗ２について、位置感度、入射角感度を求めた後、前述のように、偏向器Ｗ１、Ｗ２が無励磁の状態で、偏向器Ｒ１、Ｒ２を調整して、電子線３がウエハ５上の設計位置Ａに入射するようにした状態から、偏向器Ｗ１、Ｗ２を励磁して、電子線がウエハ５上の設計位置ＷＰに、設計入射角ＷＬ（通常はＷＬ＝０）で入射するようにする。すなわち、偏向器Ｗ１、Ｗ２を励磁することにより、電子線３のランディング位置をＡからＷＰに移動させると共に、入射角を（３）式で表される値からＷＰに変更する。そのためには、偏向器Ｗ１、Ｗ２の励磁電流ＩＷ１、ＩＷ２を、それぞれ
【００４０】
【数４】
2005038876.tif 000006
【００４１】
となるように定めればよい。
【００４２】
以上により、各偏向器の励磁電流値が設定され、調整が完了するが、このときの光学特性が優れているとは限らないため、前述のＡを設計値からΔＡだけ２次元的に変化させ、ΔＡをパラメータにとり、そのときの光学特性を調べることにより、光学特性が最適となるΔＡを探し出す。ΔＡがΔＡａｎｓで最適となったとすると、前述のＡを（Ａ＋ΔＡａｎｓ）に変える。そして、この条件の下で、前記ＷＬを微少量ΔＷＬだけ２次元的に変化させて、最適な光学特性を与えるΔＷＬの値を求める。その値をΔＷＬａｎｓとすると、前述のＷＬを（ＷＬ＋ΔＷＬａｎｓ）に変える。そして、変えた値に（１）、（２）、（４）式を適用することにより、各偏向器の励磁電流値を求める。これにより、最適な調整が完了する。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、分割転写方式の荷電粒子線露光装置において、偏光ビームがコントラストアパーチャの中心を通るようにできると共に、ウエハ面上の入射位置、入射角も設計値に合わせることができる荷電粒子線露光装置における偏向軌道の調整方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】分割転写方式の電子線露光装置の投影光学系の概要を示す図である。
【図２】レチクル側の偏向器の調整手順を示すための図である。
【図３】レチクル側の偏向器の調整手順を示すための図である。
【図４】ウエハ側の第１偏向器の感度を求める手順を説明するための図である。
【図５】ウエハ側の第１偏向器の感度を求める手順を説明するための図である。
【図６】分割転写方式荷電粒子線露光装置の概要を示す図である。
【図７】分割転写方式の荷電粒子線露光装置に使用される露光光学系の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…レチクル
２…光軸
３…電子線
４…コントラストアパーチャ
５…ウエハ
【図１】
2005038876.tif 000007
【図２】
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【図３】
2005038876.tif 000009
【図４】
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【図５】
2005038876.tif 000011
【図６】
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【図７】
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