(57)【要約】【課題】  非点歪みの影響を受けずに、非点補正器の非点ボケに対する感度を測定する方法を提供する。【解決手段】  少なくとも２組の非点補正器を有する荷電粒子線露光装置における非点ボケ感度の測定方法であって、個々の非点補正器の非点歪み発生感度に基づいて、非点歪みが無視できるように非点補正器を組み合わせて駆動しながら、特定方向のボケが最小になるような各非点補正器の設定を見つけ、それに基づき非点ボケ感度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非点ボケ感度の測定方法。【選択図】  図１
2005079132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２組の非点収差補正器を有する荷電粒子線露光装置における非点収差ボケ発生感度の測定方法であって、個々の非点収差補正器の非点歪み発生感度に基づいて、非点歪みが無視できるように非点収差補正器を組み合わせて駆動しながら、特定方向のボケが最小になるような各非点収差補正器の設定を見つけ、それに基づき非点収差ボケ発生感度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非点収差ボケ発生感度の測定方法。
【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非点収差ボケ発生感度の測定方法であって、個々の非点収差補正器の非点歪み発生感度と共に、個々の非点収差補正器の非点収差ボケ発生感度を用いて、非点収差ボケと非点歪みとを制御する各非点収差補正器強度を決定できる補正感度行列を作り、それに基づき非点歪みが無視できるように非点収差補正器を組み合わせて駆動しながら、特定方向のボケが最小になるような非点収差補正器の設定を見つけ、それに基づき非点収差ボケ発生感度の測定値を高精度化することを特徴とする荷電粒子線露光装置における非点収差ボケ発生感度の測定方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の荷電粒子線露光装置における非点収差ボケ発生感度の測定方法であって、ボケを測定する測定器の位置を変化させるか、焦点の位置をずらして測定を行うことを特徴とする荷電粒子線露光装置における非点収差ボケ発生感度の測定方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３に記載の荷電粒子線露光装置における非点収差ボケ発生感度の測定方法であって、非点収差ボケ発生感度を決定するために必要な最小数のデータより多くのデータを測定により求め、統計的手段により非点収差ボケ発生感度を求めることを特徴とする荷電粒子線露光装置における非点収差ボケ発生感度の測定方法。
【請求項５】
荷電粒子線露光装置において、レチクルの像をウエハ上に露光転写する方法であって、請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の荷電粒子線露光装置における非点収差ボケ発生感度の測定方法により決定した非点収差ボケ発生感度を使用して、サブフィールド毎に非点収差ボケを修正するように非点収差補正器を調整しながら露光転写を行うことを特徴とする荷電粒子線露光装置における露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線露光装置における非点収差ボケ発生感度の決定方法、及びそれを使用した露光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変わるものとして、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】
荷電粒子線露光装置においては、荷電粒子線源から放出された荷電粒子を、照明光学系を介してレチクル上に照射して照明し、レチクルに形成されたパターンを、投影光学系を介してウエハ上に結像させることにより、露光転写を行っている。
【０００４】
図２に荷電粒子線露光装置の例を示す。荷電粒子線源１から放出された荷電粒子線２は第１照射レンズ３によって成形開口４を照射する。成形開口４を通過した荷電粒子線２は第２照射レンズ５および第３照射レンズ６により成形開口像をレチクル７上に結像する。レチクル７上には転写すべきパターンが形成されており、レチクル７を通過した荷電粒子線２は第１投影レンズ８及び第２投影レンズ９によってウエハ上のレジストなどの被露光物１０上にレチクル７の像を結像する。荷電粒子線露光装置では通常、レチクルを１mm角程度に分割し、被露光物上には1/4程度に縮小して露光転写している。従って像の大きさは0.25mm角程度になっている。このような１度に露光される露光領域をサブフィールドといい、サブフィールドをつなぎあわせて全体の像、例えば半導体デバイスのパターンを形成する。
【０００５】
このような荷電粒子線露光装置では、被露光物１０に投影される像のボケの調整は、第１投影レンズ８、第２投影レンズ９或いは動的な焦点補正器により焦点位置を調整したり、非点収差補正器ＳＭにより非点収差ボケや非点歪みを調整することにより行われている。非点収差ボケや非点歪みは光軸位置あるいは各偏向位置に応じて収差量が最小となるような非点収差補正器の調整量を実露光あるいは空間像センサー（ＡＩＳ）によって求められていた。
【０００６】
しかしながら、要求される露光転写精度が高くなるに従い、サブフィールド内の開口率により露光電流が変化し、そのために生じる空間電荷効果によるボケ（空間電荷ボケ）が変化することが問題となってきた。これに対処するために、各サブフィールド毎に空間電荷ボケの量をシミュレーションにより計算し、それに対応するだけ、焦点位置を変化させる方法が採用されるようになってきた。
【０００７】
このときの焦点補正量は、通常、予め被露光物の高さを変化させて（即ち焦点位置を変化させたと同じ状態を作り）、そのときの像のボケ量を測定することにより、単位ボケ量あたりの焦点変化量（焦点補正感度）を決定しておき、シミュレーションにより決定されたボケ量にこの焦点補正感度をかけることにより求めることができる。
【０００８】
しかしながら、露光電流が変化すると空間電荷効果の影響で非点収差ボケも変化する。よって、実際の露光においては焦点補正と共に非点収差ボケも動的に補正する必要がある。
【０００９】
代表的な非点収差補正器は、図３に示すように、（ａ）に示すように９０°おきに配置された４個のコイルを第１組のコイルとし、（ｂ）に示すように、これと４５°ずれた方向に９０°おきに配置された４個のコイルを第２組のコイルとし、これを組み合わせて（ｃ）のように配置したものである。（ｄ）は（ｃ）におけるＡ−Ａ断面図を示す。図において、３１ａ〜３１ｄ、３２ａ〜３２ｄは、それぞれトロイダル型のコイルを光軸に沿って見たものである。実際に使用されるコイルがトロイダル型に限定されないことは言うまでもない。
【００１０】
第１のコイルの基準方向（非点収差ボケ修正方向の一つ）を０°とする。この方向は、前記測定パターンを基準とした０°方向とは必ずしも一致しない。前記第１組のコイルを０°方向コイル、第２組のコイルを４５°方向コイルと呼ぶことにする。もちろん、非点収差ボケの方向が第１組のコイルによって補正可能なボケの方向と一致するような場合は、第１組のコイルのみで非点収差補正を行うことができるので、コイルは一組でよいが、その場合、本明細書における記述を、どちらかの組のコイルを無視して（コイルに流す電流が０であるとして）読めばよい。
【００１１】
以下、非点収差補正器と非点収差ボケ、歪みについて説明する。非点収差補正器が発生する補正成分には非点収差ボケと非点歪みがあり、非点収差ボケは０−９０°方向ボケ、４５−135°方向ボケ、非点歪は非等方倍率、非直交性に分けられる。非点収差ボケは焦点を変化させていった場合、前述のように、ボケの形状が変わり、非点収差ボケの大きさによって特定の焦点位置でボケが焦線となる、正焦点と反対側に先の焦線と９０°回転した方向の焦線位置がある。
【００１２】
０−９０°方向ボケは焦点を変化させた時に非点収差によるボケが設定した座標系(通常は後述の非点収差ボケ測定用パターンの座標)の０°方向と９０°方向に変化するボケで、その大きさは０−９０°方向ボケだけの場合、０°方向焦線を生じる焦点位置（９０°方向ボケが最小なる位置）と９０°方向焦線を生じる焦点位置（０°方向ボケが最小なる位置）の差(又はその半分)として定義される。４５−135°方向ボケも同様に、非点収差ボケが設定した座標系に対して４５°方向と135°方向に変化するボケで、その大きさは４５−135°方向ボケだけの場合、４５°方向焦線を生じる焦点位置（135°方向ボケが最小なる位置）と135°方向焦線を生じる焦点位置（４５°方向ボケが最小なる位置）の差(又はその半分)で定義される。
【００１３】
非等方倍率は通常の設定した座標で等方倍率からのズレを表し、正方形を長方形に変形させる。非直交性は直交からのズレを表し、正方形を菱形に変形させる。
【００１４】
露光時に非点収差ボケと非点歪みとを独立に補正するために、最低２組の非点収差補正装置を備え、それぞれの非点収差ボケ発生感度、非点歪み発生感度を測定して２組の励磁を組み合わせて動作させる。
【００１５】
具体的には下の式のように設定する。通常１組の非点収差補正器は２組の電流で動作させるが、第１非点収差補正器の第１電流による０−９０°方向の非点収差ボケ発生感度、４５−135°方向の非点収差ボケ発生感度、非等方倍率発生感度、非直交性発生感度をそれぞれ(ｓ11,ｓ21, ｓ31, ｓ41)とし、同様に第１非点収差補正器の第２電流、第２非点収差補正器の第１、第２電流の感度についても (ｓ12,ｓ22,ｓ32,ｓ42)、 (ｓ13,ｓ23,ｓ33,ｓ43) 、(ｓ14,ｓ24,ｓ34,ｓ44)とし、第１非点収差補正器の励磁電流を(Ｉ1s1,Ｉ1s2)、第２非点収差補正器の励磁電流を(Ｉ2s1,Ｉ2s2)とした場合、非点収差ボケ、非点歪みは、以下の（１）式で求まる。Ｓ０−９０は、０−９０°方向の非点収差ボケ、Ｓ４５−１３５は、４５−135°方向の非点収差ボケ、AnisoMagは非等方倍率、Orthoは非直交性である。
【００１６】
【数１】
2005079132.tif 000003
【００１７】
この式中の行列を発生感度行列と呼ぶ。発生感度行列の逆行列は補正感度行列と言い、（２）式中の行列になる。
【００１８】
【数２】
2005079132.tif 000004
【００１９】
（２）式で表されるように、補正感度行列に、設定したい補正値(S0-90, S45-135, AnisoMag, Ortho)を右からかけると、それぞれの補正器の励磁電流が計算できる。
【００２０】
この例では非点収差補正器が０−９０°方向非点収差ボケ、４５−135°方向非点収差ボケ、非等方倍率、非直交性だけを発生することとしているが、補正器には焦点レンズ、偏向器などがあり、それらは焦点、倍率、回転、露光位置を変化させる。非点収差補正器でもそれらを変化させることを考慮して、これらの感度から発生感度行列を作り、逆行列を作ってそれぞれの補正器の補正電流量を決める。しかし、簡単のためここでは非点収差補正器は非点収差ボケと非点歪みのみを発生するとして説明する。
【００２１】
このような前提の下に、非点収差補正器による非点収差ボケと非等方倍率、非直交性の調整を行うためには、前述の発生感度行列、補正感度行列を求めることが必要であり、そのためには、個々の非点収差補正器の非点収差ボケ、非点歪みに対する感度を測定する必要がある。しかし、非点収差ボケの場合は非点収差に方向性があり、かつ非点収差補正器も複数コイルの組み合わせから成り立っているので、従来は、非点収差ボケに対してどのように非点収差補正器のコイルに流す電流を調整したらよいのかが確立されていなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
このような問題点を解決するために、本発明者は、パターンの基準方向に対して、それぞれ０°、４５°、９０°、１３５°の方向を向いたパターンを使用し、結像面を正焦点位置から少しずらし、それぞれのパターンについて焦線が形成される２組のコイル群（０°方向コイル及び４５°方向コイル）に流す電流値又は２組の電極群（０°方向電極及び４５°方向電極）に印加する電圧値を求め、この値を使用して、非点収差ボケ発生感度及び非点収差ボケ補正感度を決定する方法を発明（「先願発明」という）し、特願２００２−２７６８３０号として特許出願している。
【００２３】
以下、この先願発明について説明する。本明細書で「正焦点位置」というのは、投影レンズ等で結像状態を変化させたときに、光軸を中心とする最小錯乱円が形成される結像面の光軸方向位置（すなわち、物面における光軸上の１点から出た荷電粒子が等方的に最も絞られる、結像面の光軸方向位置）をいう。
【００２４】
通常、正焦点位置を求める方法としては、物面の光軸上にピンホールを形成し、結像面を光軸方向に移動させて、たとえば、Ｘ，Ｙ方向走査によってその方向のビームボケを見積もり、それぞれの方向でボケが最小になる像面位置を見つけ、その中点を正焦点位置とする方法が採用されている。
【００２５】
又、本明細書及び請求の範囲においては、非点収差ボケの大きさを光軸方向の焦点位置ずれの大きさに換算して表している。この２成分ある非点収差ボケの絶対値は、非点収差がある場合焦線になる結像面位置の正焦点からのずれ量の絶対値になり、任意の非点収差ボケは０°方向ボケと、４５°方向ボケとの合成で表され、０°方向成分、４５°方向成分は、その非点収差ボケに対する０°方向ボケ（０°方向ボケが負になる場合は９０°方向ボケが発生していることを示す）、４５°方向ボケ（４５°方向ボケが負になる場合は１３５°方向ボケが発生していることを示す）の寄与を示している。当然非点収差ボケが無いときには０°方向成分、４５°方向成分共に０となる。
【００２６】
本明細書及び請求の範囲において、「非点収差ボケ発生感度」とは、非点収差補正器に流す電流値又は印加する電圧値を単位量だけ変化させた場合に発生する、焦点位置に換算した非点収差ボケ量を意味する。「非点収差ボケ補正感度」とは、単位長さの焦点ずれに対応する非点収差ボケを補正するために非点収差補正器の２組のコイル群に流す電流、又は２組の電極群に印加する電圧の変化量を意味する。
【００２７】
又、本明細書及び請求の範囲において「非点歪み発生感度」とは、非点収差補正器に流す電流値又は印加する電圧値を単位量だけ変化させた場合に発生する非点歪の大きさを意味する。
【００２８】
まず、先願発明の原理を、図４を用いて説明する。以下の説明においては、非点収差補正器は電流により制御されるものとして説明するが、電圧により制御される場合も、全く同じ考えが適用できる。図４は、非点収差ボケが、０°方向コイルに流す電流（実際には磁界が問題となるので単位はＡＴで考える）Ｓ１、４５°方向コイルに流す電流Ｓ２を変化させることによりどのように変化するかを示した図である。図４においては、第１組のコイルに流す電流Ｓ１を横軸、第２組のコイルに流す電流Ｓ２を縦軸とする直交座標系（Ｓ１−Ｓ２座標系）が示されている。すなわち、非点収差補正器の励磁を説明するための座標系である。
【００２９】
しかし、図４において、図示されている像の形状は、測定パターンの基準方向を０°とする直交座標系（ｘ−ｙ座標系）で示される形状（ｘ−ｙ平面上の形状）である。図４においては、たまたまＳ１軸とｘ軸、Ｓ２軸とｙ軸が一致したように図が描かれているが、これは理解し易くするために便宜上このような表示をしているだけである。ｘ−ｙ座標系とＳ１−Ｓ２座標系は全く別のものであるので、実質的に同じ表示をすることには格別の意味はない。また、Ｓ１−Ｓ２座標系とｘ−ｙ座標系の原点も一致する必要はない。また、図４において破線で図示されている円は、Ｓ１−Ｓ２平面上のものである。
【００３０】
この図において、焦点位置がΔｈだけ正焦点位置からずれているものとする。焦点位置をずらすには、荷電粒子線光学系を操作して焦点位置をずらせてもよいが、もっと簡単な方法は、被露光物の高さを変えることにより実現できる。
【００３１】
なお、１５は非点収差ボケが発生しない状態におけるビーム形状を示すものである。
【００３２】
Ｓ１、Ｓ２を変化させることにより、各々のＳ１、Ｓ２の値に対応して、ビーム形状は図に示すように変化する。図４において、各ビーム形状は、その形状の中心の点の（Ｓ１，Ｓ２）座標における、すなわち、電流Ｓ１とＳ２がその中心の点の値である場合のビーム形状を示している。そして、Ｓ１とＳ２を調節することにより、図に示すように、焦線が形成されるようにすることができる。
【００３３】
これらの焦線のうち、１１はｘ軸に平行であり、１２はｙ軸に平行であり、１３はｘ軸に対して４５°、１４はｘ軸に対して135°傾いている。一般に焦線が形成されるＳ１とＳ２の組は、（Ｓ１，Ｓ２）直交座標系において１５を中心とする円上にあることが知られている。
【００３４】
先願発明は、これらの焦線１１〜１４を与えるＳ１とＳ２の組を見いだし、それを基に非点収差ボケ発生感度（非点収差補正器に流す電流値又は印加する電圧値を単位量だけ変化させた場合に発生する、焦点位置に換算した非点収差ボケ量）、及び補正感度（焦点位置に換算した単位非点収差ボケ量を補正するために、非点収差補正器に流す電流値又は印加する電圧値）を決定しようとするものである。
【００３５】
すなわち、ｘ軸に平行な焦線が形成される点（９０°方向ボケが最小になる点）１１の座標を（Ｓ１１，Ｓ２１）、ｙ軸に平行な焦線が形成される点（０°方向ボケが最小になる点）１２の座標を（Ｓ２１，Ｓ２２）、ｘ軸に対して４５°傾いた焦線が形成される点（135°方向ボケが最小になる点）１３の座標を（Ｓ１３，Ｓ２３）、ｘ軸に対して135°傾いた焦線が形成される点（４５°方向ボケが最小になる点）１４の座標を（Ｓ１４，Ｓ２４）とすれば、図から明らかなように、測定点と同じ焦点位置で非点ボケがない状態から０°方向コイルに流す電流、及び４５°方向コイルに流す電流をそれぞれ、
【００３６】
【数３】
2005079132.tif 000005
【００３７】
だけ変化させれば、４５−135°方向の非点収差ボケは変化させずに、０°−９０°方向の非点収差ボケを補正して、０°方向の非点収差ボケを最小にすることができる（図４の１２の状態）。逆に、これらの式の符号を変えた分だけ変化させると、９０°方向の非点収差ボケを最小にすることができる（図４の１１の状態）。
【００３８】
これが、焦点位置が光軸方向にΔｈだけ変化したときの値であるので、非点収差ボケを光軸方向の焦点位置ずれに換算したとき、単位長さあたりの焦点ずれに対する非点収差ボケ補正感度は、それぞれ（３）式、（４）式のようになる。ここで（３）式、（４）式のディメンジョンは例えば[ＡＴ／mm]のように表される（電圧の場合はＶ／mmで表される）。
【００３９】
【数４】
2005079132.tif 000006
【００４０】
（３）式は、０°方向コイルにより、０−９０°方向の非点収差ボケを補正する場合の非点収差ボケ補正感度（０°方向に非点収差ボケを発生する方向を正とする）であり、（４）式は、４５°方向コイルにより、０−９０°方向の非点収差ボケを補正する場合の非点収差ボケ補正感度（０°方向に非点収差ボケを発生する方向を正とする）である。
【００４１】
同様、０°方向コイルに流す電流、及び４５°方向コイルに流す電流をそれぞれ、
【００４２】
【数５】
2005079132.tif 000007
【００４３】
だけ変化させれば、０−９０°方向の非点収差ボケは変化させずに、４５°−135°方向の非点収差ボケを補正して、４５°方向の非点収差ボケを最小にすることができる（図４の１４の状態）。又、上記の式の符号を変えた分だけ変化させると、135°方向の非点収差ボケを最小にすることができる（図４の１３の状態）。
【００４４】
これが、焦点位置が光軸方向にΔｈだけ変化したときの値であるので、単位長さあたりの焦点ずれに対する非点収差ボケ補正感度は、それぞれ（５）式、（６）式のようになる。ここで（５）式、（６）式のディメンジョンは例えば[mm／ＡＴ]のように表される。
【００４５】
【数６】
2005079132.tif 000008
【００４６】
（５）式は、０°方向コイルにより、４５−135°方向の非点収差ボケを補正する場合の非点収差ボケ補正感度（４５°方向に非点収差ボケを発生する方向を正とする）であり、（６）式は、４５°方向コイルにより、４５−135°方向の非点収差ボケを補正する場合の非点収差ボケ補正感度（４５°方向に非点収差ボケを発生する方向を正とする）である。
【００４７】
以上説明したように、先願発明では、非点収差ボケの量を、焦点位置の光軸方向の変化量に換算して表している。よって、結像面において、ある非点収差ボケが発生している場合に、焦点位置が光軸方向にどの程度ずれているかということで、その非点収差ボケの程度を表し、それに補正感度をかけることによって非点収差ボケを補正する。
【００４８】
２成分ある非点収差ボケの絶対値は、非点収差がある場合に焦線となる結像面位置の正焦点からのずれ量の絶対値になり、任意の非点収差ボケは０度方向ボケと、４５度方向ボケとの合成で表され、０度方向成分、４５度方向成分は、その非点収差ボケに対する０度方向ボケ（０度方向ボケが負になる場合は１８０度方向ボケが発生していることを示す）、４５度方向ボケ（４５度方向ボケが負になる場合は１３５度方向ボケが発生していることを示す）の寄与を示している。当然非点収差ボケが無いときには０度方向成分、４５度方向成分共に０となる。そして、非点収差ボケに非点収差ボケの補正感度をかけることによって非点収差ボケを補正する。  そして、０−９０°方向の非点収差ボケを光軸方向位置に換算したものをΔｈ０、４５−135°方向の非点収差ボケを光軸方向位置に換算したものをΔｈ４５とすると、これらを補正するための、０°方向コイルに流す電流の変化量Ｉ０、４５°方向コイルに流す電流の変化量をＩ４５は、
【００４９】
【数７】
2005079132.tif 000009
【００５０】
から計算できる。又、（３）〜（６）式で表される量が、前記発生感度行列の要素であることは明らかである。よって、１つの非点収差補正器を構成する２組のコイル群について測定を行えば、発生感度行列の要素の内、非点収差ボケに関するものを求めることができる。
【００５１】
焦線を検出する方法の例を図５に示す。電子銃を発した電子線は照明光学系によりレチクルを照明し、投影光学系でウエハステージ上にレチクルの像を結ぶ。図５（ａ）において、不図示のレチクル上には非点収差ボケ測定用マークが備えられ、投影光学系による非点収差ボケ測定用マークの像２０は、ウエハステージ上のターゲットパターン２１上を偏向器またはステージの走査によって走査する。非点収差ボケ測定用マークの像２０によって照明されたターゲットパターン２１から反射電子信号等の測定信号が得られる。
【００５２】
非点収差ボケ測定用マークの像２０には一様領域２０ａとボケ領域２０ｂとがある。ボケ領域２０ｂは投影光学系のボケが増加するのにしたがって伸び、その分、一様領域２０ａは縮む。非点収差ボケ測定マークの像２０を走査させ、それに合わせて反射電子信号等を検出することで、ボケ量を測定する。反射電子信号等２２は、ターゲットパターン２１と非点収差ボケ測定用マークの像２０の重なりによって生じた反射電子量を反射電子検出器で測定したものである。反射電子信号等２２を微分回路により、又はソフトウエア的な微分処理により微分することにより、微分信号２３が得られる。
【００５３】
走査に従って反射電子信号等２２が変化する様子を図５（ｂ）に示す。非点収差ボケ測定用マークの像２０とターゲットパターン２１とが全く重なっていない領域３０から、非点収差ボケ測定用マークの像のボケ領域２０ｂが重なった領域３１になり、非点収差ボケ測定用マークの像の一様領域２０ａまで重なった領域３２になり、非点収差ボケ測定用マークの像の反対側のボケ領域２０ｂまで重なった領域３３になり、非点収差ボケ測定用マークの像が完全に重なった領域３４になり、非点収差ボケ測定用マークの像のボケ領域２０ｂが抜ける領域３５になり、非点収差ボケ測定用マークの像の一様領域２０ａが抜ける領域３６になり、非点収差ボケ測定用マークの像の反対側のボケ領域２０ｂが抜ける領域３７になり、非点収差ボケ測定用マーク２０が完全に抜けた領域３８になる。
【００５４】
この信号を微分した信号を図５（ｃ）に示す。微分信号２３の立ち上がりの１２％水準２５を切る位置と８８％水準２４を切る位置との間隔２６をボケ量（blur）と定義する
図５（ａ）は、レチクルに形成されるパターンの０°方向でボケが最小になる焦線（図４における焦線１２）を検出するためのものであるが、４５°、９０°、135°方向でボケが最小になる焦線を検出する場合は、それぞれ、走査方向を４５°、９０°、135°方向とし、走査方向に垂直な方向に長い長方形のターゲットパターン、レチクルパターンを使用すればよい。
【００５５】
しかしながら、この先願発明の方法は、非点歪が無視できることを前提としたものであった。すなわち、非点収差補正器を調整すると、通常は非点収差ボケの他に非点歪が変化する。そして、これが無視できない場合には、非点収差ボケ発生感度測定に誤差を生じることになる。
【００５６】
この様子を、図６に示す。図６中の符号は図４に示すものと同じである。図中の焦線位置に重ねて示したのはこのときのパターンの歪みである。これを見ると分かるように、焦線として描かれているものは、実は正確にターゲットパターン方向の焦線になっているわけではない。なお、図には、符号を付けていないが、非等方倍率のみ、非直交性のみの歪みを与える位置を参考として示している（矩形となっているのがその中心位置で非等方倍率のみの歪み、菱形となっているのがその中心位置で非直交性のみの歪みであることを示す）。
【００５７】
１１，１２，１３，１４で焦線になっていない理由を説明する。この状況では投影したパターンが歪んでおり、例えば非直交性がある場合は、図７（ａ）に示すように、非点収差ボケ測定用露光パターンのような長いパターンでは、測定に使用するパターンのエッジが回転したようになる。以下、これをパターンの傾きと表現する。この状況でボケを測定した場合、ターゲットパターン４１上を露光パターン４０が傾いて走査するため、露光パターンの端がターゲットパターンに入射してその部分がボケのように測定されてしまう。
【００５８】
つまり、測定信号を示した図７（ｂ）を見ると分かるように、非点収差ボケ測定用パターンの像４０が全く重なっていない領域５０から、非点収差ボケ測定用パターンの像の傾いた部分の一部が重なっている領域５１になり、非点収差ボケ測定用パターンの像のボケ部分４０ｂが縦方向全体に重なっている領域５２になり、非点収差ボケ測定用パターンの像の一様部分４０ａの傾いた部分の一部が重なっている領域５３になっていく。したがって、個々の非点収差補正器の非点収差ボケだけが測れているのではなく歪も測定していることになる。
【００５９】
よって、測定信号の微分値を示す図７（ｃ）では、微分信号５４の立ち上がりの１２％水準５５を切る位置と８８％水準５６を切る位置との間隔５７がボケ量（blur）として測定されるが、このボケ量は、実際のボケ量より大きなものとなってしまう。よって、このような測定結果に基づいて焦線が形成される非点収差補正器の電流値や電圧値を求めた場合、誤差を生じることになり、その結果、正しい非点収差補正器の非点収差ボケに対する感度が測定できないという問題点がある。
【００６０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、非点歪みの影響を受けずに、非点収差補正器の非点収差ボケに対する感度を測定する方法、及び、この感度を使用して露光を行う露光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】
【００６１】
前記課題を解決するための第１の手段は、少なくとも２組の非点収差補正器を有する荷電粒子線露光装置における非点収差ボケ発生感度の測定方法であって、個々の非点収差補正器の非点歪み発生感度に基づいて、非点歪みが無視できるように非点収差補正器を組み合わせて駆動しながら、特定方向のボケが最小になるような各非点収差補正器の設定を見つけ、それに基づき非点収差ボケ発生感度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非点収差ボケ発生感度の測定方法（請求項１）である。
【００６２】
先願発明においては、非点収差ボケ発生感度を測定したい非点収差補正器を個々に駆動して測定を行っていた。本手段においては、２つ以上の非点収差補正器を駆動し、個々の非点収差補正器の非点歪み発生感度に基づいて、それによって非点歪みを無視できるような条件を作り出して、その条件下で、特定方向のボケが最小になるような各非点収差補正器の設定を見つけ、それに基づき非点収差ボケ発生感度を測定する。よって、非点歪みの影響をほとんど受けずに、非点収差ボケ発生感度を測定することができる。尚、後述するように、求められた非点収差ボケ発生感度から非点収差ボケ補正感度を求めるようにすることも可能である。
【００６３】
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、個々の非点収差補正器の非点歪み発生感度と共に、個々の非点収差補正器の非点収差ボケ発生感度を用いて、非点収差ボケと非点歪みとを制御する各非点収差補正器強度を決定できる補正感度行列を作り、それに基づき非点歪みが無視できるように非点収差補正器を組み合わせて駆動しながら、特定方向のボケが最小になるような非点収差補正器の設定を見つけ、それに基づき非点収差ボケ発生感度の測定値を高精度化することを特徴とするもの（請求項２）である。
【００６４】
本手段においては、個々の非点収差補正器の非点歪み発生感度と共に、個々の非点収差補正器の非点収差ボケ発生感度を用いて、非点収差ボケと非点歪みとを制御する各非点収差補正器強度を決定できる補正感度行列を作る。このときの補正感度行列に使用される非点収差ボケ発生感度は、暫定的なものであるので、先に説明した先願発明を用いて求めたものや、シミュレーションにより求めたものでもよい。そして、この補正感度行列を用いて、非点歪みが無視できるようになる非点収差補正器の駆動方法を見つけ出す。このようにすると、非点歪みを無視できるような非点収差補正器の駆動方法を容易に見つけ出すことができる。
【００６５】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、ボケを測定する測定器の位置を変化させるか、焦点の位置をずらして測定を行うことを特徴とするもの（請求項３）である。
【００６６】
本手段においては、ボケを測定する測定器の位置を変化させるか、焦点の位置をずらして非点収差ボケを発生させ、それを補正する非点収差補正器の駆動状態を決定することにより、非点収差ボケ発生感度を測定している。よって、簡単な方法で、非点収差ボケ発生感度を測定することができる。
【００６７】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段から第３の手段のいずれかであって、非点収差ボケ発生感度を決定するために必要な最小数のデータより多くのデータを測定により求め、統計的手段により非点収差ボケ発生感度を求めることを特徴とするもの（請求項４）である。
【００６８】
本手段においては、多数のデータを採取し、統計的手段により非点収差ボケ発生感度を求めているので、測定値に誤差がある場合でも、正確に非点収差ボケ発生感度を求めることができる。
【００６９】
前記課題を解決するための第５の手段は、荷電粒子線露光装置において、レチクルの像をウエハ上に露光転写する方法であって、前記第１の手段から第４の手段のうちいずれかである荷電粒子線露光装置における非点収差ボケ発生感度の測定方法により決定した非点収差ボケ発生感度を使用して、サブフィールド毎に非点収差ボケを修正するように非点収差補正器を調整しながら露光転写を行うことを特徴とする荷電粒子線露光装置における露光方法（請求項５）である。
【００７０】
本手段においては、正確に求められた非点収差ボケ発生感度を用いて、サブフィールド毎に非点収差ボケを修正するように非点収差補正器を調整しながら露光転写を行うので、精度の良い露光転写が可能である。
【発明の効果】
【００７１】
以上説明したように、本発明によれば、非点歪みの影響を受けずに、非点収差補正器の非点収差ボケ発生感度を測定する方法、及び、この感度を使用して露光を行う露光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】
【００７２】
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、本発明の実施の形態の１例を説明するための図である。図１において横軸は０−９０°非点収差ボケＳ０−９０、縦軸は４５−135°非点収差ボケＳ４５−１３５である。原点は非点収差ボケが補正された状態を示す。また、非点歪みも補正された状態にしておく。
【００７３】
まず、先願発明等を使用して、単独の非点収差補正器についての非点歪み発生感度と、非点収差ボケ発生感度を求め、これから、前記（１）式で示される発生感度行列と、（２）式で示される補正感度行列を求めておく。そして、（２）式において、AnisoMag＝０、Ortho＝０とおくと、
【００７４】
【数８】
2005079132.tif 000010
【００７５】
なる関係が成り立つ。励磁電流（Ｉ１ｓ１、Ｉ１ｓ２、Ｉ２ｓ１、Ｉ２ｓ２）は変化分である。
【００７６】
先願発明と同じように、焦点位置を正焦点位置からΔｈだけずらす。そして、（８）式においてＳ０−９０＝Δｈ、Ｓ４５−１３５＝０として得られる非点収差補正器の各コイルの励磁電流を中心に（Ｓ０−９０、Ｓ４５−１３５）を変化させ、（８）式の条件を満足するように励磁電流を変化させ、先願発明の説明で述べたような手法により、０°方向でボケが最小になる電流値の組み合わせ（I1s1, I1s2, I2s1, I2s2）を求める。このとき、非点歪みは単独の非点収差補正器で感度測定した時に比べて非常に小さくなっている。よって、非点収差ボケ測定用パターンの像の歪みが小さくなっており、ターゲットパターンに対しほとんど斜めになっていない。従って、非点歪みの影響をほとんど受けずに焦線が形成される場合の非点収差補正器の励磁条件を決定することができる。
【００７７】
次に、測定された励磁電流の組を（１）式に代入してＳ０−９０とＳ４５−１３５を求める。もし、（８）式で示される補正感度行列の各要素が正確であれば、（１）式に代入して求められたＳ０−９０はΔｈであり、Ｓ４５−１３５は０となるはずであり、焦線を形成する点は図１においてＳ０−９０軸上にあるはずであるが、実際には、図１に１６で示すように少しずれた位置となる。このずれ量を（ｄＳ０−９０，ｄＳ４５−１３５）とする。
【００７８】
同様な測定を、９０°、４５°、135°について行い、それぞれの方向での焦線が形成される励磁電流の組を求め、（１）式に代入してＳ０−９０とＳ４５−１３５を求めて、これから（ｄＳ０−９０，ｄＳ４５−１３５）をそれぞれ求める。求められた（Ｓ０−９０，Ｓ４５−１３５）の組を、それぞれ図１に、１８、１７、１９の位置で示す。なお、１６、１７、１８、１９で示される焦線は、それぞれパターンのｙ軸に平行、ｘ軸に135°、ｘ軸に平行、ｘ軸に４５°のものであり、Ｓ０−９０軸、Ｓ４５−１３５軸の方向とは関係がないことは、図４において説明したのと同じである。ただ、焦線１６、１７、１８、１９の中心の位置は、（Ｓ０−９０，Ｓ４５−１３５）座標における位置を示している。
【００７９】
その際、非点歪みを発生させないために（２）式に代入する（Ｓ０−９０，Ｓ４５−１３５）は、９０°のとき（−Δｈ，０）、４５°のとき（０，Δｈ）、135°のとき（０，−Δｈ）であり、（ｄＳ０−９０，ｄＳ４５−１３５）を求めるときの基準値もそれぞれこの値である。
【００８０】
すると、これらの量の関係を
【００８１】
【数９】
2005079132.tif 000011
【００８２】
と書くことができる。この行列を誤差行列と称する。誤差行列の要素は、未知数が８個であり、関係式が８個あるので解くことができる。結局、正確な関係式は、
【００８３】
【数１０】
2005079132.tif 000012
【００８４】
と表され、（１０）式の行列の要素が、正確な非点収差ボケ発生感度となる。又、
【００８５】
【数１１】
2005079132.tif 000013
【００８６】
で表される式中の行列が正しい発生感度行列であり、この逆行列を求めることにより、正しい補正感度行列を求めることができる。
【００８７】
以上の説明においては、誤差行列の８つの未知数を求めるのに、０°、９０°、４５°、135°方向での焦線が形成されるとき（それぞれ９０°方向、０°方向、135°方向、４５°方法のボケが最小となるとき）の励磁電流値を求め、方程式を解いたが、焦線が形成される方向を求めるのは、これらの方向に限られることはない。
【００８８】
いずれの方向でもよいが、その際、基準となる焦線が形成される位置が半径Δｈの円上にあることを利用して（８）式に代入する（Ｓ０−９０，Ｓ４５−１３５）を決めればよい。すなわち、θ方向の焦線が形成される電流値の組を求める場合は、（Δｈcos２θ，Δｈsin２θ）を（８）式に代入して、電流値の組の制約条件を求め、その制約条件の下でθ方向での焦線の検出を行って、そのときの電流値を（１）式に代入して、実際の（Ｓ０−９０，Ｓ４５−１３５）を求め、これと（Δｈcos２θ，Δｈsin２θ）の差から（ｄＳ０−９０，ｄＳ４５−１３５）を求める。
【００８９】
さらに、多数の方向について又は数段階の高さで焦線が形成される電流値の組を求め、方程式を解くのでなく、最小二乗法等の統計的手法により、誤差行列を求めるようにしてもよい。このようにすれば、測定値に誤差がある場合でも、正確な測定結果を得ることができる。
【００９０】
又、各非点収差補正器の出来が良く、非点収差補正器の２組の電流による非点収差ボケの発生能力が同じで方向も４５°回転していると判断できれば、変数は４個に減るので測定が４点であっても統計的手法を用いて正確に感度を計算できる。
【００９１】
以下、このようにして求まった非点収差ボケ発生感度の逆行列である非点収差ボケ補正感度を使用した荷電粒子線露光方法の例について説明する。この露光方法においては、サブフィールド毎のパターンの開口率を考慮して、クーロン効果の補正をサブフィールド毎に行う。すなわち、クーロン効果を補正するように、投影光学系の焦点位置及び非点収差ボケをサブフィールド毎に変える。クーロン効果による焦点位置ズレ量及び非点収差ボケ補正量は予め計算によって求めておく。そして、各補正量に各々焦点補正感度、非点収差ボケ補正感度をかけた値だけ、焦点位置補正器に流す電流、非点収差補正器の０°方向コイルに流す電流、及び４５°方向コイルに流す電流を変化させ、クーロン効果によって発生する焦点ズレ、非点収差ボケを補正する。
【００９２】
また、同時に偏向位置の変化に伴って発生する非点収差の量、焦点位置の変化も考慮して同時に補正する。このようにして、非点収差の小さい良好な結像パターンを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の実施の形態の１例を説明するための図である。
【図２】荷電粒子線露光装置の例を示す図である。
【図３】非点収差補正器の例を示す図である。
【図４】先願発明の原理を示す図である。
【図５】焦線を検出する方法の例を示す図である。
【図６】非点歪みが非点収差ボケ発生感度の測定に誤差を与えることを説明する図である。
【図７】非点歪みが非点収差ボケ発生感度の測定に誤差を与えることを説明する図である。
【符号の説明】
【００９４】
１…荷電粒子源、２…荷電粒子線、３…第１照射レンズ、４…成形開口、５…第２照射レンズ、６…第３照射レンズ、７…レチクル、８…第１投影レンズ、９…第２投影レンズ、１０…被露光物、１６…ｙ軸に平行な焦線、１７…ｘ軸に対して135°傾いた焦線、１８…ｘ軸に平行な焦線、１４…ｘ軸に対して４５°傾いた焦線
【図１】
2005079132.tif 000014
【図２】
2005079132.tif 000015
【図３】
2005079132.tif 000016
【図４】
2005079132.tif 000017
【図５】
2005079132.tif 000018
【図６】
2005079132.tif 000019
【図７】
2005079132.tif 000020