(57)【要約】【課題】  非点歪み感度、すなわち、非点歪み補正感度、非点歪み感度を従来よりも精度良く測定する方法を提供する。【解決手段】  少なくとも２組の非点収差補正器を有する荷電粒子線露光装置における非点歪み感度の測定方法であって、非点収差ボケが非点歪みの測定に影響を与えないような条件を保ちながら、前記非点収差補正器を駆動することにより、各非点収差補正器のコイルに流す電流又は電極に印加する電圧と、そのときに発生する非点歪みを測定し、これらの関係に基づいて、非点歪み補正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歪み感度の測定方法。【選択図】  図１
2005116770.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歪み感度の測定方法であって、非点収差ボケが非点歪みの測定に影響を与えないような条件を保ちながら、前記非点収差補正器を駆動することにより、各非点収差補正器のコイルに流す電流又は電極に印加する電圧と、そのときに発生する非点歪みを測定し、これらの関係に基づいて、非点歪み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歪み感度の測定方法。
【請求項２】
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歪み感度の測定方法であって、
(1) 各非点収差補正器のコイルに流す電流又は電極に印加する電圧と、これら２組の非点収差補正器によって発生する非点収差ボケ、及び非点歪みとの関係を示す関係式を求める工程と、
(2) 上記関係式に基づいて、非点収差ボケが非点歪みの測定に影響を与えないような関係を保ちながら、所定量の非点歪みが発生するように前記非点収差補正器のコイルに流す電流又は電極に印加する電圧を変化させる工程と、
(3) その結果得られた実際の非点歪みを測定する工程と、
(4) 前記(2)の工程における所定量の非点歪みと、前記(3)の工程で測定された実際の非点歪みとの差に基づいて、前記(1)の工程で求められた関係式のうち、少なくとも、各非点収差補正器のコイルに流す電流又は電極に印加する電圧と、これら２組の非点収差補正器によって発生する非点歪みとの関係を示す関係式を修正する工程
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非点歪み感度の測定方法。
【請求項３】
前記非点収差補正器が２組であり、前記各非点収差補正器のコイルに流す電流又は電極に印加する電圧と、これら２組の非点収差補正器によって発生する非点収差ボケ、非点歪みとの関係を示す関係式が、補正感度行列で表されることを特徴とする請求項２に記載の荷電粒子線露光装置における非点歪み感度の測定方法。
【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歪み感度の測定方法であって、非点歪み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歪み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歪み感度の測定方法。
【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歪み感度の測定方法により決定した非点歪み感度を使用して、サブフィールド毎に非点歪み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歪み感度の測定方法、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代わるものとして、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６に荷電粒子線露光装置の例を示す。荷電粒子線源２１から放出された荷電粒子線２２は、第１照射レンズ２３によって成形開口２４を照射する。成形開口２４を通過した荷電粒子線２２は、第２照射レンズ２５および第３照射レンズ２６により成形開口像をレチクル２７上に結ぶ。レチクル２７上には転写すべきパターンが形成されており、レチクル２７を通過した荷電粒子線２２は第１投影レンズ２８及び第２投影レンズ２９によってウエハ上のレジストなどの被露光物３０上にレチクル２７の像を結ぶ。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３０に投影される像のボケの調整は、第１投影レンズ２８、第２投影レンズ２９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することによって求めたり、あるいは空間像センサー（ＡＩＳ）を使用することにより求めたりしていた。
【０００６】
以下、非点収差補正器と非点収差ボケ、非点歪みついて説明する。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°方向ボケに分けられ、非点歪みは非等方倍率、非直交性に分けられる。
【０００７】
非点収差ボケについては、焦点を変化させていった場合、ボケの形状が変わる。ある焦点位置で、非点収差ボケにより最小錯乱円が形成され、この焦点位置を正焦点と呼んでいる。すなわち、「正焦点位置」というのは、投影レンズ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。
【０００８】
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。
【０００９】
又、正焦点から所定距離だけ離れた特定の焦点位置でボケが線状になる。これを焦線と呼んでいる。焦線が形成される焦点位置と、正焦点位置に対して対称な焦点位置においては、先の焦線の方向に対して９０°回転した方向の焦線が形成される位置がある。
【００１０】
０−９０°方向ボケは焦点位置を変化させた時に、設定した座標系(通常は非点収差ボケ測定用パターンの座標)の０°方向と９０°方向に変化する非点収差ボケで、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°方向ボケが最小となる位置）と９０°方向焦線を生じる焦点位置（０°方向ボケが最小となる位置）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、設定した座標系に対して４５°方向と135°方向に変化する非点収差ボケで、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°方向ボケが最小となる位置）と135°方向焦線を生じる焦点位置（４５°方向ボケが最小となる位置）の差(又はその半分)で定義される。
【００１１】
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。本明細書及び請求の範囲において、非等方倍率は、物面におかれた正方形の像における、一辺の長さをＡとし、それに隣り合う辺の長さをＢとするとき、２（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）で表す。非直交性は、基本的に４５°方向、１３５°方向の非等方倍率であり、像を正方形とした場合の２本の対角線の長さが互いに逆方法に増減する。これに伴って、像の形状は正方形から菱形になる。非直交生を定量的に表すには、菱形の１つの角（例えば４５°方向の角）の９０°からのずれ量の半分で定義する。
【００１２】
なお、本明細書、要約書及び請求の範囲において、非点収差ボケの補正感度とは、焦点位置に換算した単位量の非点収差ボケ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の変化量を意味し、０−９０°方向の非点収差ボケを補正する場合には、０°方向に非点収差ボケを発生する方向を正とし、４５−135°方向の非点収差ボケを補正する場合には、４５°方向に非点収差ボケを発生する方向を正とする。
【００１３】
また、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し、０−９０°方向の非点収差ボケについては、０°方向の非点収差ボケが増加する方向を正とし、４５−135°方向の非点収差ボケについては、４５°方向の非点収差ボケが増加する方向を正とする。さらに、非点収差ボケの補正感度と非点収差ボケ発生感度を総称して、非点収差ボケの感度という。
【００１４】
また、本明細書、及び請求の範囲において、非等方倍率の補正感度とは、単位量の非等方倍率を補正するために、非点収差補正器に流す電流値又は印加する電圧値を示し、非直交性の補正感度とは、単位量の非直交性を補正するために、非点収差補正器に流す電流値又は印加する電圧値を示す。更に、非等方倍率の発生感度、非直交性の発生感度とは、それぞれ、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等方倍率、非直交性の大きさを言う。
【００１５】
非等方倍率の補正感度と非直交性の補正感度を総称して、非点歪み補正感度という。また、非等方倍率の発生感度と非直交性の発生感度を総称して、非点歪み発生感度という。さらに、非点歪み補正感度と非点歪み発生感度を総称して非点歪み感度という。
【００１６】
さらに、本明細書、及び請求の範囲において、特に断らない限り、「コイルにより」とは、コイル流す電流を調節することによることであり、「電極により」とは、電極に印加する電圧を調整することによることは言うまでもない。
【００１７】
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組の非点収差補正器を備え、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。
【００１８】
具体的には下の式のように設定する（以下の説明では、非点収差補正器はコイルに流す電流を制御するものとして説明するが、電極に印加する電圧を変化させるものについても同じ考えが成り立つ）。通常１組の非点収差補正器は２組のコイルに流す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電流によるこれらの値を(ｓ12,ｓ22,ｓ32,ｓ42)、第２非点収差補正器の第１電流によるこれらの値を(ｓ13,ｓ23,ｓ33,ｓ43)、第２非点収差補正器の第２電流による(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。
【００１９】
【数１】
2005116770.tif 000003
【００２０】
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呼び、以下の（２）式中の行列になる。
【００２１】
【数２】
2005116770.tif 000004
【００２２】
（２）式で表されるように、補正感度行列に、設定したい補正値のベクトル(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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
図２は、１個の非点収差補正器の非点歪み感度を測定する方法の例を示す図である。設置された他の非点収差補正器においても同様な操作で非点収差ボケの感度を測定する。図２において、レチクル５上の非点歪み測定用パターン７を、不図示の投影光学系により、ウエハステージ上に結像する。レチクル像６中の非点歪み測定パターン像８を露光し、位置測定装置でパターンの位置を測定したり、ウエハステージ上に設置された歪み測定装置によってパターンの位置を測定することにより、歪みを測定する。
【００２６】
通常、一個の非点収差補正器は２組のコイル群を備える。今、非点感度を測定しようとしている非点収差補正器の一組のコイル群９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄと、もう一組のコイル群１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを励磁して、非点収差補正器による非点歪み発生感度を測定する。コイル群９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄに流す電流をＳ１、コイル群１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに流す電流をＳ２とする。
【００２７】
図３にＳ１，Ｓ２と非点歪みの関係の例を示す。なお、図３においては、Ｓ１−Ｓ２直交座標系が示されているが、図中において示されているレチクル像１１〜１５は、当然Ｓ１−Ｓ２座標のものではなく、その像が示されている中心位置のＳ１−Ｓ２座標に対応する電流をコイルに流したときに観測されるレチクル像６の形状を示すものである。
【００２８】
図３において１１は非点歪みの無い状態のレチクル像６を示し、１２、１３は非等方倍率のみが発生した状態のレチクル像６を示し、１４、１５は非直交性のみが発生した状態のレチクル像６を示している。レチクルパターン像１１は、０°方向、９０°方向に伸びる辺を有する正方形である。レチクルパターン像１２（長方形）は、９０°方向に伸び０°方向には縮む非等方倍率があることを示し、レチクルパターン像１３（長方形）は、０°方向に伸び９０°方向には縮む非等方倍率があることを表している。レチクルパターン像１４（菱形）は、１３５°方向に伸び４５°方向に縮み、従って４５°方向の角が９０°より大きくなる非直交性があることを表している。レチクルパターン像１５（菱形）は、４５°方向に伸び１３５°方向に縮み、従って４５°方向の角が９０°より小さくなる非直交性があることを表している。
【００２９】
一般的には非点歪みは図３に示すように、（Ｓ１，Ｓ２）による座標系で回転し、互いに直交した方向に非直交性、非等方性のみが変化する方向がある。それ以外の位置では非等方倍率と非直交性が同時に存在する。測定された非点歪み測定用パターン像８の位置から、その歪み測定用パターン像の形状がどのような非等方倍率、非直交性を持っているかは容易に計算できる。このため通常はＳ１とＳ２を、それぞれ独立して数点変化させ、それぞれの励磁電流変化分に対して、非等方倍率、非直交性の変化分がどれだけ有るかを求め、これにより非点歪み感度を計算する。
【００３０】
実際に非点歪み測定用パターン像８の位置を測定する方法は、例えば図４に示すように、ウエハステージ上に位置測定用パターン１６を設置し、偏向器を使用して、位置測定用パターン１６の上に非点歪み測定用パターン像８を走査させ、その時の反射電子信号を不図示の反射電子検出器によって検出し、走査に伴った反射電子信号１７を検出する。
【００３１】
図３に示すように、反射電子信号１７は、ほぼ三角波状に変化し、非点歪み測定用パターン像８と位置測定用パターン１６の重なりが最大となった位置（一致した位置）で最大となる。反射電子信号１７が最大となったときの偏向器の励磁電流を測定する。偏向器に流す電流と偏向量の関係は予め求めておくことができるので、どの程度の偏向をかけたとき、非点歪み測定用パターン像８が位置測定用パターン１６に一致したかが分かる。
【００３２】
かつ、位置測定用パターン１６のシステム軸を基準とする位置は、ウエハステージの干渉計で測定される。よって、これらのデータより、位置測定用パターンを基準位置においたときに、どの程度の偏向をかけたとき、非点歪み測定用パターン像８が位置測定用パターン１６に一致するかを知ることができる。
【００３３】
よって、これらのデータを組み合わせれば、実際の非点歪み測定用パターン像８が、非点歪みが無いときに比してどの程度ずれているかを知ることができる。そして、図２、図３に示すような複数の非点歪み測定用パターン像８（図では縦横各９個）の、相対的な位置関係を、非点歪みが無いときの相対的な位置関係と比較することにより、非点歪みの大きさを知ることができ、前述のようにＳ１，Ｓ２を変化させて、そのときの非点歪みの大きさを知ることにより、非点歪み感度を求めることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
ところが、このような従来技術によって、非点歪みを測定しようとして非点収差補正器を動作させると非点歪みと同時に非点収差ボケも発生してしまう。非点歪みを高精度に測定するためには非点収差補正器の励磁を大きくして測定を行う方がよいが、その場合は非点収差ボケも大きくなる。非点収差ボケが大きくなると、非点歪み測定用パターン像８と位置測定用パターン１６の重なりに応じて発生する反射電子信号１７は、図５に示すような状態となり、なまってしまう。よって、その分、極大値を検出する精度が悪くなり、これに伴って、非点歪みの測定精度が悪化するという問題点がある。また、このように非点歪みの測定精度が悪いと、非点歪み感度の精度が悪くなり、この非点歪み感度を使用して露光を行うと、非点歪みの補正が十分に行われないという問題点があった。
【００３５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、非点歪み感度、すなわち、非点歪み補正感度、非点歪み発生感度を従来よりも精度良く測定する方法、及びこのようにして測定された非点歪み感度を使用した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】
【００３６】
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歪み感度の測定方法であって、非点収差ボケが非点歪みの測定に影響を与えないような条件を保ちながら、前記非点収差補正器を駆動することにより、各非点収差補正器のコイルに流す電流又は電極に印加する電圧と、そのときに発生する非点歪みを測定し、これらの関係に基づいて、非点歪み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歪み感度の測定方法（請求項１）である。
【００３７】
従来の方法では、２組の非点収差補正器を有する場合、前述のように、それらを独立に駆動して、そのときの非点歪みを実測し、これから非点感度を測定していた。本手段においては、複数組の非点収差補正器を、その非点収差ボケが非点歪みの測定に影響を与えないような条件が保たれるように駆動しながら、非点歪みを測定するようにしているので、前述のような、非点収差ボケに起因する非点歪みの測定精度の悪化を防止することができる。従って、非点歪み感度を精度良く測定することができる。
【００３８】
本明細書、請求の範囲において、「非点収差ボケが非点歪みの測定に影響を与えないような条件（関係）」とは、非点収差ボケがほぼ一定に保たれるような条件（関係）のことを言う。このようにすれば、非点歪を測定するときに、非点収差ボケがいつも一定であるので、非点収差ボケが非点歪みの測定精度に与える影響を小さくすることができる。なお、実際には、非点収差ボケが十分に小さい状態（好ましくは最小の状態）でほぼ一定に保って非点歪みの測定を行うことが好ましい。
【００３９】
前記課題を解決するための第２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歪み感度の測定方法であって、
(1) 各非点収差補正器のコイルに流す電流又は電極に印加する電圧と、これら２組の非点収差補正器によって発生する非点収差ボケ、及び非点歪みとの関係を示す関係式を求める工程と、
(2) 上記関係式に基づいて、非点収差ボケが非点歪みの測定に影響を与えないような関係を保ちながら、所定量の非点歪みが発生するように前記非点収差補正器のコイルに流す電流又は電極に印加する電圧を変化させる工程と、
(3) その結果得られた実際の非点歪みを測定する工程と、
(4) 前記(2)の工程における所定量の非点歪みと、前記(3)の工程で測定された実際の非点歪みとの差に基づいて、前記(1)の工程で求められた関係式のうち、少なくとも、各非点収差補正器のコイルに流す電流又は電極に印加する電圧と、これら２組の非点収差補正器によって発生する非点歪みとの関係を示す関係式を修正する工程
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非点歪み感度の測定方法（請求項２）である。
【００４０】
本手段においては、まず、（１）の工程により、各非点収差補正器のコイルに流す電流又は電極に印加する電圧と、これら２組の非点収差補正器によって発生する非点収差ボケ、及び非点歪みとの関係を示す関係式を求めておく。これは、暫定的なものであるので、公知の任意の方法を使用することができる。
【００４１】
そして、非点収差ボケが非点歪みの測定に影響を与えないような関係を保ちながら、所定量の非点歪み（非等方倍率と非直交性）を与えるような非点収差補正器の駆動条件（非点収差補正器のコイルに流す電流又は電極に印加する電圧）をこの関係式によって求め、この条件によって、非点収差補正器を駆動する。そして、従来より公知の方法を使用して、非点歪みを測定する。なお、実際には、非点収差ボケが十分に小さい状態（好ましくは最小の状態）でほぼ一定に保って非点歪みの測定を行うことが好ましいことは、前記第１の手段と同じである。
【００４２】
もし、前述の関係式が正しいとするなら、実測された非点歪みの大きさは、前記所定量の非点歪みの大きさに一致するはずであるが、前述のように、従来の方法では関係式を正確に求めることができないので、現実には両者は一致しない。
【００４３】
よって、この誤差を測定し、これに基づき、少なくとも、各非点収差補正器のコイルに流す電流又は電極に印加する電圧と、これら２組の非点収差補正器によって発生する非点歪みとの関係を示す関係式を修正する。これにより、非点歪み感度を精度良く求めることができる。
【００４４】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第２の手段であって、前記非点収差補正器が２組であり、前記各非点収差補正器のコイルに流す電流又は電極に印加する電圧と、これら２組の非点収差補正器によって発生する非点収差ボケ、非点歪みとの関係を示す関係式が、補正感度行列で表されることを特徴とするもの（請求項３）である。
【００４５】
本手段においては、２組の非点収差補正器によって発生する非点収差ボケと非点歪みとの関係を示す関係式を、前述のような補正感度行列で表して計算を行っているので、計算が容易となる。
【００４６】
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、非点歪み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歪み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歪み感度の測定方法（請求項４）である。
【００４７】
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歪み感度を求めているので、測定値に誤差がある場合でも、正確に非点歪み感度を求めることができる。
【００４８】
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の手段のいずれかで決定した非点歪み感度を使用して、サブフィールド毎に非点歪み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。
【００４９】
本手段においては、正確に求められた非点歪み感度を用いて、サブフィールド毎に非点歪み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】
【００５０】
以上説明したように、本発明によれば、非点歪み感度、すなわち、非点歪み補正感度、非点歪み発生感度を従来よりも精度良く測定する方法、及びこのようにして測定された非点歪み感度を使用した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】
【００５１】
以下、本発明の実施の形態の例を、詳細に説明する。以下の実施の形態においては、非点収差補正器は、０−９０°方向の非点収差を補正するものと、４５−135°方向の非点収差を補正するものとの２組からなるものとし、コイルに流す電流を調整することにより、非点収差を補正するものであるとして説明する。非点収差補正器が電極に印加する電圧を調整することにより非点収差を補正するものである場合は、以下の説明においてコイルを電極と、電流を電圧と読み替える等により、当業者は、容易にその実施の形態を理解することができるであろう。
【００５２】
まず、従来から行われていた方法により、非点収差ボケの補正感度、非点歪みの補正感度を求め、これから、前述の（２）式で示される補正感度行列を求めておく。説明のために（２）式を以下に再掲する。（２）式における各要素の持つ意味は、前に説明した意味と同じである。
【００５３】
【数３】
2005116770.tif 000005
【００５４】
次に、非点収差ボケが０となるような条件の下で、所定の非等方倍率、非直交性を得るために、各コイルに流すべき電流を求める。すなわち、所定の非等方倍率をＳａｎｉｓｏ、非直交性をＳｏｒｔｈｏとしたい場合、各コイルに流すべき電流は、
【００５５】
【数４】
2005116770.tif 000006
【００５６】
で与えられることになる。
【００５７】
今、（Ｓａｎｉｓｏ，Ｓｏｒｔｈｏ）が（１，０）、（−１，０）、（０，１）、（０，−１）の場合（単位はＳａｎｉｓｏについてはppm、Ｓｏｒｔｈｏについてはμrad）を考え、それぞれについて（３）式により各コイルに流す電流を定める。これらの電流を実際にコイルに流した結果得られるレチクル像の例を図１に示す。図１は、Ｓａｎｉｓｏ−Ｓｏｒｔｈｏ直交座標系を示し、原点は、非点歪みが無い点を示す。１が前記（１，０）、２が前記（−１，０）、３が前記（０，１）、４が前記（０，−１）に対応する点である。各点における平行四辺形は、その点で得られた、レチクル面での正方形の、ウエハ面での像の形状を示すものである。
【００５８】
もし、（２）式中の補正感度行列が正しければ、図１の点１、２における像は矩形となり、（Ｓａｎｉｓｏ，Ｓｏｒｔｈｏ）はそれぞれ、（１，０）、（−１，０）となるはずであるが、実際には、図１に示すように非直交性が０とはならず、非等方倍率も、それぞれ、１、−１とはずれたものとなる。同様、（２）式中の補正感度行列が正しければ、図１の点３、４における像は菱形となり、（Ｓａｎｉｓｏ，Ｓｏｒｔｈｏ）はそれぞれ、（０，１）、（０，−１）となるはずであるが、実際には、図１に示すように非等方倍率が０とはならず、非直交性も、それぞれ、１、−１とはずれたものとなる。
【００５９】
このように、指定した非等方倍率と非直交性と、実測された非等方倍率と非直交性との差を、それぞれｄａｎｉｓｏ、ｄｏｒｔｈｏとする。図１においては、４点で設定と測定を行っているので、（ｄａｎｉｓｏ，ｄｏｒｔｈｏ）の組が４組求まる。
【００６０】
すなわち、これらの関係式は、
【００６１】
【数５】
2005116770.tif 000007
【００６２】
として表される。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、（１）式を考慮すると、正確な関係式は、
【００６３】
【数６】
2005116770.tif 000008
【００６４】
で表すことができる。（５）式の行列の要素が、正確な非点歪み発生感度となる。又、
【００６５】
【数７】
2005116770.tif 000009
【００６６】
で表される式中の行列がより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、より正しい補正感度行列を求めることができる。
【００６７】
以上の説明においては、（Ｓａｎｉｓｏ，Ｓｏｒｔｈｏ）を（１，０）、（−１，０）、（０，１）、（０，−１）の４段階に変え、その結果得られる８つの測定データについて、方程式を解くことにより誤差行列を求めた。誤差行列の要素は８つあるので、一般的には、その組を、前述のようなものに限る必要は無いが、方程式を解くために（Ｓａｎｉｓｏ，Ｓｏｒｔｈｏ）の組を４つ選ぶ必要はある。しかし、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歪み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（Ｓａｎｉｓｏ，Ｓｏｒｔｈｏ）の組が２つであっても、正確に感度を計算できる。
【００６８】
また、方程式を解くのでなく、４つ以上の（Ｓａｎｉｓｏ，Ｓｏｒｔｈｏ）の組について上述のような非点収差補正器の設定と、それによる非点歪みの実測を行い、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。具体的には、測定点をｉとするとき、残差平方和
【００６９】
【数８】
2005116770.tif 000010
【００７０】
が最小となるようにε１１〜ε２４を決定する。すなわち、これらの各式について、ε１１〜ε２４による偏微分を０とした連立方程式を解いて、ε１１〜ε２４を決定する。なお、上記平方和の式における各要素は（４）式に示したものと同じである。また、各要素の添え字ｉは、測定点ｉにおけるものであることを示す。
【００７１】
最小二乗法で解けない場合には、山登り法等の他の探索法を適宜使用すればよい。このように、各測定値に誤差がある場合には、それを考慮して評価を行うのは当然である。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。
【００７２】
以下、このようにして求まった非点歪み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。使用される荷電粒子線露光装置は図６に示したものと同じである。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、非点歪み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、非点歪みを補正する。
【００７３】
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】
【００７４】
【図１】本発明の実施の形態の例を説明するための図である。
【図２】１個の非点収差補正器の非点歪み感度を測定する方法の例を示す図である。
【図３】非点補正器の各コイルに流す電流と発生する非点歪みの関係の例を示す図である。
【図４】歪み測定用パターン像の位置を測定する方法の例を示す図である。
【図５】非点収差ボケが大きいときに、図４に示す方法を適用した場合の問題点を説明する図である。
【図６】荷電粒子線露光装置の例を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１…（１，０）に対応する点、２…（−１，０）に対応する点、３…（０，１）に対応する点、４…（０，−１）に対応する点、５…レチクル、６…レチクル像、７…非点歪み測定用パターン、８…非点歪み測定用パターン像、９ａ〜９ｄ…コイル群、１０ａ〜１０ｄ…コイル群、１１〜１５…レチクルパターン像、１６…位置測定用パターン、１７…反射電子信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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