(57)【要約】【課題】  荷電粒子線露光装置において、部品破損をなくし、精度良く照明強度を調整する方法を提供すること。【解決手段】  荷電粒子線投影露光装置において、荷電粒子線源から放射される電流値とレチクル上の照明強度との関係を事前に校正して、必要な放射電流をレチクル上の照明強度の関数として表した近似式として定義する。レチクル上の照明強度を設定変更する際に、設定変更動作の前に現在の放射電流値とレチクル上の照明強度を計測し、照明強度計測値が、放射電流値と上記の近似式から計算された照明強度の目標値に対し、許容誤差範囲１内にあるかどうかを判断する。その結果、照明強度計測値が許容誤差範囲１内の場合は、荷電粒子線源から放射される電流値を変更する。許容誤差範囲１外の場合は、放射電流値を変更せずに処理を終了する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線露光装置における照明強度を調整する方法であって、以下の（１）〜（４）の工程を有することを特徴とする調整方法。
（１）  荷電粒子線源から放射される電流値とレチクル上の照明強度との関係を事前に校正して、必要な放射電流をレチクル上の照明強度の関数として表した近似式として定義する。
（２）  荷電粒子線源から放射される電流値を変更する前の放射電流値を計測する。
（３）  荷電粒子線源から放射される電流値を変更する前のレチクル上の照明強度を計測する。
（４）  （３）で計測した照明強度値が、（１）で定義した近似式に（２）で計測した放射電流値を代入して計算された照明強度の目標値に対し、許容誤差範囲１内にあるかどうかを判断する。その結果、（３）で計測した照明強度値が許容誤差範囲１内の場合は、荷電粒子線源から放射される電流値を変更する。許容誤差範囲１外の場合は、放射電流値を変更せずに処理を終了する。
【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照明強度の調整方法であって、以下の（５）〜（６）の工程をさらに有することを特徴とする調整方法。
（５）  （４）で許容誤差範囲１内の場合に、放射電流値の変更を行った後にレチクル上の照明強度を計測する。
（６）  （５）で計測した照明強度値が、（１）で定義した近似式に変更後の放射電流値を代入して計算された照明強度の目標値に対し、許容誤差範囲２内にあるかどうかを判断する。その結果、（５）で計測した照明強度値が許容誤差範囲２外の場合は、放射電流値を変更する前の状態に戻す。
【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照明強度の調整方法であって、以下の（７）の工程をさらに有することを特徴とする調整方法。
（７）  （６）で許容誤差範囲２内の場合に、（５）で計測した照明強度値が、（１）で定義した近似式に変更後の放射電流値を代入して計算された照明強度の目標値に対し、許容誤差範囲３内にあるかどうかを判断する。その結果、（５）で計測した照明強度値が許容誤差範囲３内の場合は、変更後の放射電流値で処理を終了する。許容誤差範囲３外の場合は、荷電粒子線源から放射される電流値を再変更する。
【請求項４】
請求項３に記載の荷電粒子線露光装置における照明強度の調整方法であって、以下の（８）の工程をさらに有することを特徴とする調整方法。
（８）  （７）で許容誤差範囲３外の場合に、放射電流値の再変更を行った後に（５）〜（７）のステップを、（５）で計測した照明強度値が許容誤差範囲３内に入るまで、又は決められた回数繰り返すまで、繰り返す。ここで、決められた回数繰り返しても許容誤差範囲３内に入らない場合は、放射電流値を変更する前の状態に戻す。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の荷電粒子線露光装置における照明強度の調整方法であって、
再変更する放射電流の設定値ｙは、再変更する前の放射電流値をｙ１、レチクル上の照明強度の計測値をｘ１、ｘ１とレチクル上の照明強度の目標値との差をΔｘとした場合、
ｙ＝ｙ１＋（（１）で定義した近似式のｘ１における微分値）×Δｘ
の式を満たすことを特徴とする調整方法。
【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照明強度の調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの集積度の向上と共に、その製造工程におけるリソグラフィに使用される露光装置として、従来の可視光や紫外線を使用したものより微細なパターンの露光が可能な荷電粒子線露光装置、特に電子線露光装置の開発が進められている。このような電子線露光装置の例は、例えば特開２０００−４９０７９号公報（特許文献１）に記載されている。電子線露光装置として開発の主流となすものは、分割露光転写方式のものである。これは、露光すべきエリアをサブフィールドと呼ばれる小領域に分割し、このサブフィールドごとに露光を行って、その像を繋ぎ合わせて全体の露光すべきエリアの露光を行うものである。一般に、このサブフィールドの大きさは、レチクル上で１ｍｍ角、ウエハ上で０．２５ｍｍ角である。
【特許文献１】特開２０００−４９０７９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
分割露光転写方式の荷電粒子線露光装置では、空間電荷効果がレチクルパターンによって異なるため、必要な照明強度はレチクルの設計時に既に決まっており、その照明強度はレチクルごとに異なる。つまりレチクルを交換するごとに照明強度を自動的に設定変更する必要が生じる。
【０００４】
レチクル上の照明強度の調整は、一般的には荷電粒子線源から放射される電流値を調整することによって行う。レチクル上の照明強度を設定変更する場合にまず考えられる方法は、荷電粒子線源から放射される電流値とレチクル上照明強度の関係を事前に把握しておき、その情報をもとに放射電流値を直接設定する方法である。この方法の問題点は、事前に把握した放射電流値とレチクル上の照明強度の関係に誤差があった場合、実際の照明強度が所望の設定値に対し誤差を持ってしまう点にある。また、放射電流を増加させようとして荷電粒子線源のパラメータを変更する場合、例えば、誤動作や故障により、荷電粒子線源を加熱しすぎて、部品が破損する恐れがある。
【０００５】
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、荷電粒子線露光装置において、部品破損をなくし、精度良く照明強度を調整する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】
【０００６】
前記課題を解決するための第１の手段は、  荷電粒子線露光装置における照明強度を調整する方法であって、以下の（１）〜（４）の工程を有することを特徴とする調整方法である。
（１）  荷電粒子線源から放射される電流値とレチクル上の照明強度との関係を事前に校正して、必要な放射電流をレチクル上の照明強度の関数として表した近似式として定義する。
（２）  荷電粒子線源から放射される電流値を変更する前の放射電流値を計測する。
（３）  荷電粒子線源から放射される電流値を変更する前のレチクル上の照明強度を計測する。
（４）  （３）で計測した照明強度値が、（１）で定義した近似式に（２）で計測した放射電流値を代入して計算された照明強度の目標値に対し、許容誤差範囲１内にあるかどうかを判断する。その結果、（３）で計測した照明強度値が許容誤差範囲１内の場合は、荷電粒子線源から放射される電流値を変更する。許容誤差範囲１外の場合は、放射電流値を変更せずに処理を終了する。
【０００７】
前記課題を解決するための第２の手段は、  第１の手段であって、以下の（５）〜（６）の工程をさらに有することを特徴とする調整方法である。
（５）  （４）で許容誤差範囲１内の場合に、放射電流値の変更を行った後にレチクル上の照明強度を計測する。
（６）  （５）で計測した照明強度値が、（１）で定義した近似式に変更後の放射電流値を代入して計算された照明強度の目標値に対し、許容誤差範囲２内にあるかどうかを判断する。その結果、（５）で計測した照明強度値が許容誤差範囲２内の場合は、変更後の放射電流値で処理を終了するか、又は（５）で計測した照明強度値が、（１）で定義した近似式に変更後の放射電流値を代入して計算された照明強度の目標値に対し、許容誤差範囲３内にあるかどうかを判断する。許容誤差範囲２外の場合は、放射電流値を変更する前の状態に戻す。
【０００８】
前記課題を解決するための第３の手段は、  第２の手段であって、以下の（７）の工程をさらに有することを特徴とする調整方法である。
（７）  （６）で許容誤差範囲２内の場合に、（５）で計測した照明強度値が、（１）で定義した近似式に変更後の放射電流値を代入して計算された照明強度の目標値に対し、許容誤差範囲３内にあるかどうかを判断する。その結果、（５）で計測した照明強度値が許容誤差範囲３内の場合は、変更後の放射電流値で処理を終了する。許容誤差範囲３外の場合は、荷電粒子線源から放射される電流値を再変更する。
【０００９】
前記課題を解決するための第４の手段は、  第３の手段であって、以下の（８）の工程をさらに有することを特徴とする調整方法である。
（８）  （７）で許容誤差範囲３外の場合に、放射電流値の再変更を行った後に（５）〜（７）のステップを、（５）で計測した照明強度値が許容誤差範囲３内に入るまで、又は決められた回数繰り返すまで、繰り返す。ここで、決められた回数繰り返しても許容誤差範囲３内に入らない場合は、放射電流値を変更する前の状態に戻す。
【００１０】
前記課題を解決するための第５の手段は、  第３又は第４の手段であって、再変更する放射電流の設定値ｙは、再変更する前の放射電流値をｙ１、レチクル上の照明強度の計測値をｘ１、ｘ１とレチクル上の照明強度の目標値との差をΔｘとした場合、
ｙ＝ｙ１＋（（１）で定義した近似式のｘ１における微分値）×Δｘ
の式を満たすことを特徴とする調整方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、荷電粒子線露光装置において、部品破損をなくし、精度良く照明強度を調整する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】
【００１２】
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、荷電粒子露光装置の概要図である。図１において、１１は荷電粒子線源、１２Ａ〜１２Ｃは照明用レンズ、１３はビーム成形アパーチャ、１４は開口絞りでブランキングアパーチャを兼ねている。１５はマスク、１６Ａ、１６Ｂは投影用レンズ、１７は散乱アパーチャ、１８はウエハ、１９Ａ、１９Ｂはアライナである。
【００１３】
荷電粒子線源１１から放出された荷電粒子線は、照明用レンズ１２Ａ、１２Ｂにより開口絞り１４の開口面を均一に照明し、レンズ１２Ｃにより開口絞り１４の開口面の像をマスク１５上に形成する。この像の領域が照明領域となる。マスク１５上に形成されたパターンの像は、投影用レンズ１６Ａ、１６Ｂによりウエハ１８上に結像し、ウエハ１８上のレジストを感光させる。照明荷電粒子線の開口角を制限するために開口絞り１４が設けられ、マスク１５で散乱された散乱線をカットするために散乱アパーチャ１７が設けられている。アライナ１９Ａ、１９Ｂにより、開口絞り１４を照明する荷電粒子線の位置と方向が調整される。この実施の形態においては、アライナ１９Ａ、１９Ｂと照明用レンズ１２Ｂを照明一様性の調整に使用している。
【００１４】
このような荷電粒子線露光装置を例として、本発明の実施の形態の例である荷電粒子線露光装置におけるレチクル上の照明強度の調整方法を図２に示すフローチャート、及び図３を使用して説明する。
【００１５】
まず、荷電粒子線源から放射される電流値とレチクル上の照明強度との関係を事前に校正して、必要な放射電流をレチクル上の照明強度の関数として表した近似式として定義する（ステップＳ１）。両者の関係は、放射電流値をｙ、レチクル上の照明強度をｘとすると、式（１）のような1次関数で近似できることが多い。
【００１６】
ｙ＝ａｘ＋ｂ  ・・・（１）
ここでレチクル上の照明強度を設定変更する際に、設定変更動作の前に現在の放射電流値とレチクル上の照明強度を計測する（ステップＳ２及びステップＳ３）。続いて、照明強度計測値が、放射電流値と上記の近似式から計算された照明強度の目標値に対し、許容誤差範囲１内にあるかどうかを判断する（ステップＳ４）。例えば、上記の近似式（１）においてａ＝２０、ｂ＝０とし、現状の放射電流値が２００μＡであった場合、照明強度の目標値は１０μＡ／ｍｍ2のように計算され、許容誤差範囲１が±１０％とすると、レチクル上照明強度が９μＡ／ｍｍ2以上１１μＡ／ｍｍ2以下であるかどうかを判断する。もし許容誤差範囲１外であれば、警告を発しつつ電流設定動作を中止し、設定変更前の状態に戻る（ステップＳ１０）。これは、例えば放射電流計測センサや照明強度計測センサの故障などの場合に荷電粒子線露光装置の部品破損が生じないようにするための処置である。
【００１７】
ステップＳ４において許容誤差範囲１内と判断された場合には、放射電流の設定変更動作を開始する（ステップ５）。放射電流の設定動作は、事前に校正した近似式（１）に従って、レチクル上の照明強度が所望の値になるように行う。その後、レチクル上の照明強度を計測し（ステップＳ６）、その計測値の目標値からの誤差が許容誤差範囲２内であるかどうかを判断する（ステップＳ７）。許容誤差範囲２は、例えば±１０％である。許容誤差範囲２の外である場合は、警告を発しつつ電流設定変更動作を中止し、設定変更前の状態に戻る（ステップＳ１０）。これも、例えば放射電流計測センサや照明強度計測センサの故障などの場合に荷電粒子線露光装置の部品破損が生じないようにするための処置である。
【００１８】
ステップＳ７において許容誤差範囲２内と判断された場合には、ステップＳ６で計測したレチクル上の照明強度が実用的な許容誤差範囲３内であるかどうかを判断する（ステップＳ８）。許容誤差範囲３は、例えば±２％である。許容誤差範囲３内と判断された場合には、そのときの条件を解として処理を終了する。
【００１９】
ステップＳ８において許容誤差範囲３の外であると判断された場合には、ステップＳ５に戻り、所望の照明強度になるように放射電流値の微調整を行う。このとき、繰り返し回数をあらかじめ設定しておき、繰り返し回数がＮ回（例えば３回）以内であるかどうかを判断する（ステップＳ９）。放射電流値の微調整は次のように行う。ある時点での放射電流値をｙ１、レチクル上の照明強度の計測値ｘ１とし、ｘ１とレチクル上の照明強度の目標値ｘ０の差をΔｘとした場合、次回の放射電流の設定値ｙを式（２）で求まる値にする。
【００２０】
ｙ＝ｙ１＋（ａ×Δｘ）  ・・・（２）
ここで、ａは近似式（１）のｘ１における微分値である。
例えば、式（１）において、照明強度の目標値が１０μＡ／ｍｍ2であり、ａ＝２０、ｂ＝０とし、現状の放射電流が２００μＡ、現状の照明強度が９．９μＡ／ｍｍ2であった場合、次回の放射電流の設定値は、２００＋（２０×（１０−９．９））＝２０２μＡとする。
【００２１】
この方法では、Δｘが小さい場合には近似式（１）が誤差を持っていたとしても、非常に追い込みの精度は良くなる。この方法の概略を図３に示す。
放射電流値の設定変更をした後、照明強度の計測を行い、照明強度の所望の値との誤差が許容誤差範囲３に入るまで、放射電流値の設定（ステップＳ５）、照明強度の計測（ステップＳ６）、許容誤差範囲２内かどうかの判定（ステップＳ７）、及び許容誤差範囲３内かどうかの判定（ステップＳ８）の動作を繰り返す。
【００２２】
上記の動作をＮ回（例えば３回）繰り返した時点で、許容誤差範囲３内に入らない場合は警告を発しつつ設定動作を中止し、元の設定値に戻る（ステップ１１）。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、荷電粒子露光装置の概要図である。
【図２】本発明の実施の形態の例である荷電粒子線露光装置における照明強度の調整方法を示す図である。
【図３】図３は、レチクル上照明強度と放射電流との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１１…荷電粒子線源、１２Ａ〜１２Ｃ…照明用レンズ、１３…ビーム成形アパーチャ、１４…開口絞り、１５…マスク、１６Ａ、１６Ｂ…投影用レンズ、１７…散乱アパーチャ、１８…ウエハ、１９Ａ、１９Ｂ…アライナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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