(57)【要約】【課題】  サブフィールドを大きくした場合でも、追随偏向器が発生する変更歪やボケの量を小さくすることができる荷電粒子線露光装置における露光方法を提供する。【解決手段】  ブランカにより、一旦荷電粒子線を遮断し、主偏向器電源を1回目の露光の最適値に設定し、追従偏向器１０は初期位置に設定する。ブランキングを解除し、ステージ移動量に伴い、追従偏向器１０を動作させ、100aの範囲で露光する。101aではブランキングをかけ、主偏向器である偏向器２回目の露光の最適値に設定し追従偏向器は初期位置に設定する。101a領域を抜けるとブランキングを解除し、追従偏向器１０を動作させ、100bの領域で露光する。同様に101b、101c、101dでブランキングと電子光学系設定、100c、100d、100eでステージ追従しながら露光を行う。このようにして、一つのサブフィードを露光するのに５回に分けて露光する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レチクルステージ、ウエハステージを同期して連続移動（走査）させながら、レチクルに形成されたサブフィールドの像を、ウエハに露光転写する分割露光転写方式の荷電粒子線露光装置における露光方法であって、一つのサブフィールドを複数回に分けて露光し、一つのサブフィールドの露光中において１回の露光中には、主偏向器の設定を変化させず、追従偏向器の設定を、ウエハ上に形成される像とウエハとの位置関係がずれないように変化させ、異なる露光間においては偏向器の設定を変化させることにより、前記追従偏向器による偏向に伴って発生する露光転写誤差が、仕様値をこえないようにする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２】
請求項１に記載の荷電粒子線露光装置における露光方法であって、前記１回の露光中において、動的補正レンズ、非点補正器による像補正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露光方法に関する物である。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスのパターンの微細化が進むにつれて、従来の紫外光やエキシマレーザ光を使用した露光装置では対応が困難になり、より微細なパターンを露光できる荷電粒子線露光装置の開発が進められている。その中でも、露光すべきパターンを分割してレチクル上のサブフィールドと呼ばれる小領域に配置し、サブフィールドごとに露光転写を行って、各サブフィールドの像パターンをウエハ上で繋ぎ合わせることにより目的とするパターンの露光転写を行う、分割露光転写方式の荷電粒子線露光装置が主流とされている。
【０００３】
このような分割露光転写方式の荷電粒子線露光装置の投影光学系の概要を図２に示す。レチクル１は、複数のレチクル側サブフィールド１ａに分割されており、各サブフィールド間には補強のためのストラットと呼ばれる梁が配置されている。不図示の照明光学系により転写すべきレチクル側サブフィールド１ａが荷電粒子線により照明される。転写すべきレチクル側サブフィールド１ａを通過した荷電粒子線２は、第1投影レンズ３ａ、第２投影レンズ３ｂ、および偏向器５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの作用によりウエハ４上の転写されるべき位置であるウエハ側サブフィールド４ａに結像される。通常サブフィールドはレチクル側で１mm角、ウエハ側で0.25mm角である。
【０００４】
レチクル側サブフィールド１ａ間には、ストラットが形成されているので、レチクルの像をそのままウエハに転写したのでは、ストラットの部分が転写されてしまい、ウエハ上で転写すべきパターンが繋がらなくなる。よって、一つのサブフィールドの露光転写が終了するごとに、ストラットの分だけ荷電粒子線の軌道を偏向させて露光を行うことにより、ウエハ上では連続したパターンが得られるようにされている。このような荷電粒子線の軌道を偏向させるために、偏向器５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが設けられている。複数の偏向器を設置しているのは、偏向器を調整することにより、偏向収差を低減でき、単純にレンズで結像するよりもボケ・歪を低減する効果もあるからである。またこのとき、偏向による焦点ズレ、非点ボケ、倍率回転誤差、歪が発生するが、それらは動的補正レンズ６ａ、６ｂ、６ｃ、動的非点補正器７ａ、７ｂによって補正される。
【０００５】
さらに、レチクル１、ウエハ４は、それぞれレチクルステージ、ウエハステージに搭載されて共に連続して移動しており（走査されており）、レチクルステージは矢印８の方向に、ウエハステージ矢印９の方向に移動している。従って、これらの移動に伴う露光位置の位置合わせも行う必要がある。偏向器５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは偏向幅を大きくとる必要があるため、コイルのインダクタンスが大きくされており、レチクル１とウエハ４の走査に伴う移動に追従して荷電粒子線の軌道を修正することは困難である。従って、一つのサブフィールドを露光転写している間は、これらの偏向器の設定は一定に保たれ、レチクル１とウエハ４の移動に起因して必要とされる荷電粒子線の軌道の修正は、これらとは別の、応答の早い追従偏向器１０によって行われる。なお、偏向器５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、露光転写時に必要な最大偏向量を与えることができる能力を有する偏向器で、主偏向器と呼ばれている。
【０００６】
追従の様子を図３に示す。図３において上段に示しているのがレチクル側の各サブフィールドの露光開始位置と露光終了位置、下段に示しているのがウエハ側の各サブフィールドの露光開始位置と露光終了位置である。なお、分かりやすくするために、レチクル上のサブフィールドとウエハ上のサブフィールドとを同じ寸法に描いている。レチクルは図上の下から上に移動するとし、右下の実線で描かれた正方形１１が露光開始位置、破線で描かれた正方形１２が露光終了位置を表す。このサブフィールドの露光が終われば左隣のサブフィールドの下側から露光し、上側で終了する動作を連続して行う。逆にウエハは図上の上から下へ移動し、左上の実線で描かれた正方形１４が露光開始位置を表し、破線で描かれた１５が露光終了位置を表す。基本的には図の上下方向の偏向量は変化しないが、左右方向は、レチクルのストラットの部分だけ詰めて露光転写を行うように偏向器が調整される。
【０００７】
このときに偏向量をどのように調整するかを図４に示す。この図で２０ａは露光開始時のレチクルを無偏向でレンズによりウエハ上に投影した位置、２０ｂは露光終了時のレチクルを無偏向でレンズによりウエハ上に投影した位置。２１ａは露光開始時におけるウエハステージ上の露光すべき位置、２１ｂは露光終了時におけるウエハステージ上の露光すべき位置、２２ａ、２２ｂはそれぞれ偏向器５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ（主偏向器）による偏向ベクトルを示す。
【０００８】
前述のように、偏向器５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは応答が遅いため、各サブフィールドごとに、その露光前に最適設定し、露光中には変化させない。したがって、露光開始時には２０ａ＋２２ａで２１ａの露光すべき位置になるが、露光終了時には２０ｂ＋２２ｂで２１ｂの位置に投影が行われない。これを補正するために、レチクルとウエハの走査に合わせて、追従偏向器１０により、追従偏向量２３を加えることが必要になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、荷電粒子線露光装置の性能は荷電粒子同士のクーロン力、所謂クーロン効果によって制限される。クーロン効果低減のために、サブフィールドを大きくし、その分単位面積当たりの電流密度を小さくすることが効果的だということが分かっている。そこで、レチクル側のサブフィールドを５mm程度にするような開発が進められている。
【００１０】
しかしながら、サブフィールドを大きくすると、前述の追従偏向量はサブフィールドの大きさのほぼ２乗に比例して大きくなる。例えば、サブフィールドの一辺の大きさを５倍にして、単位面積当たりの電流密度を１／２５とした場合、露光に必要な時間は２５倍かかることになり、レチクルステージ、ウエハステージの移動速度がそのままの場合、一つのサブフィールドが露光中に移動する距離は２５倍となる。これに対応するために、追従偏向器の偏向量が増大すると、それに伴って発生する偏向歪やボケが大きくなり、許容値を超えてしまうと言う問題点がある。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、サブフィールドを大きくした場合でも、追従偏向器が発生する偏向歪やボケの量を小さくすることができる荷電粒子線露光装置における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】
【００１２】
前記課題は、レチクルステージ、ウエハステージを同期して連続移動（走査）させながら、レチクルに形成されたサブフィールドの像を、ウエハに露光転写する分割露光転写方式の荷電粒子線露光装置であって、一つのサブフィールドを複数回に分けて露光し、一つのサブフィールドの露光中において１回の露光中には、主偏向器の設定を変化させず、追従偏向器の設定を、ウエハ上に形成される像とウエハの位置関係がずれないように変化させ、異なる露光間においては、主偏向器の設定を変化させ、前記追従偏向器による偏向に伴って発生する露光転写誤差が、仕様値をこえないようにする機能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露光方法により達成される。
【００１３】
本明細書、及び特許請求の範囲で、「レチクルに形成されたサブフィールド」というのは、レチクルに形成された小領域のことであり、サブフィールド同士の間にはストラットと呼ばれる補強材が設けられている。そして、露光転写すべきパターンが、レチクル上でこのサブフィールドに分割されて配置され、露光転写の際、レチクル上で分割されたパターンがウエハ上で繋がるように制御して露光転写を行うようにされている。又、「主偏向器」というのは、露光転写の際に必要な荷電粒子線の軌道の偏向を必要最大限の量だけ行う能力を有する偏向器のことである。「追従偏向器」というのは、レチクルとウエハの走査に伴う露光転写位置の移動を補正して、ウエハ上の正しい位置に露光転写が行われるようにするために特別に設けられた偏向器のことである。これらの用語は、いずれも、周知の意味と同じ意味に使用されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、サブフィールドを大きくした場合でも、追従偏向器が発生する偏向歪やボケの量を小さくすることができる荷電粒子線露光装置における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】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。本実施の形態において使用する荷電粒子線露光装置は、図２に従来の技術として示したものと同じであるので、それを引用する。
【００１６】
本実施の形態における主偏向器の制御については、従来技術で説明した方法と同じように、レチクルとウエハの移動に伴うウエハ上での像位置の移動を補正するために、追従偏向器１０を駆動して、ウエハ上に形成される像とウエハの位置関係がずれないようにする。
【００１７】
しかしながら、このようにすると、追従偏向器１０の偏向量が大きくなり、偏向歪やボケが大きくなるので、これが許容値を超える前に、荷電粒子線にブランキングをかけて露光転写を停止し、その間に主偏向器である偏向器５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの設定を変え、追従偏向器１０の設定を元に戻し、その後、ブランキングを切って、再度露光を開始する。すなわち、従来技術と異なり、一つのサブフィールドを露光するために複数回の露光を行い、１回の露光においては主偏向器である偏向器５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの設定は変えずに追従偏向器１０のみを変化させ、異なる露光間においては主偏向器である偏向器５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの設定を変化させて、追従偏向器１０の設定を初期状態に戻している。
【００１８】
図１は、このような制御の様子を示す図である。まず、不図示のブランカにより、一旦荷電粒子線を遮断し、主偏向器である偏向器５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの電源を1回目の露光の最適値に設定し、動的補正レンズ６ａ、６ｂ、６ｃ、動的非点補正器７ａ、７ｂもそれに対応して設定し、追従偏向器１０は初期位置に設定する。ブランキングを解除し、ステージ移動量に伴い、追従偏向器１０を動作させ、100aの範囲で露光する。100aの範囲を超えると、偏向歪が破線で示すように仕様値を超えて増加する恐れがある。
【００１９】
そこで、101aではブランキングをかけ、主偏向器である偏向器５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを２回目の露光の最適値に設定し、動的補正レンズ６ａ、６ｂ、６ｃ、動的非点補正器７ａ、７ｂもそれに対応して設定し、追従偏向器は初期位置に設定する。101a領域を抜けるとブランキングを解除し、追従偏向器１０を動作させ、100bの領域で露光する。同様に101b、101c、101dでブランキングと電子光学系設定、100c、100d、100eでステージ追従しながら露光を行う。このようにして、一つのサブフィードを露光するのに５回に分けて露光する。このような制御方法により、図１に示すように偏向歪が仕様値を超えることが無くなる。なお、必要に応じて、追従偏向器１０を動作させるのに合わせて、動的補正レンズ６ａ、６ｂ、６ｃ、動的非点補正器７ａ、７ｂを動作させ、焦点ボケや非点収差、倍率回転誤差、歪の補正を行うようにしてもよい。
【００２０】
又、図１においては、分かりやすくするため露光開始位置で歪等の評価値を最低にしているが、１回の露光中に仕様に入るよう、露光の中間で極小となるように設定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態の制御方法における、ステージの移動量と偏向歪との関係を示す図である。
【図２】荷電粒子線露光装置の投影光学系の概要を示す図である。
【図３】レチクル側サブフィールドの位置変化と、ウエハ側サブフィールドの位置変化を示す図である。
【図４】追従偏向の様子を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１…レチクル、１ａ…レチクル側サブフィールド、２…荷電粒子線、３ａ…第１投影レンズ、３ｂ…第２投影レンズ、４…ウエハ、４ａ…ウエハ側サブフィールド、偏向器５ａ〜５ｄ…（主）偏向器、６ａ，６ｂ…動的補正レンズ、７ａ，７ｂ…動的非点補正器、８…レチクル移動方向、９…ウエハ移動方向、１０…追従偏向器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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