(57)【要約】【課題】レチクルに形成された調整用サブフィールドの解像と位置、形状補正値の計測と電子線光学系を最適化を正確に行うことができる荷電粒子線露光装置を提供する。【解決手段】最初に０°方向ボケの粗計測を行い、続いて高精度計測を行う。次に９０°方向ボケの粗計測を行い、続いて高精度計測を行う。但し、０°方向ボケと、９０°方向ボケの計測は、いずれを先に行ってもよい。続いて、４５°方向ボケの粗計測を行い、次に４５°方向ボケの高精度計測、１３５°方向ボケの高精度計測を行う。この場合も、４５°方向ボケの高精度計測、１３５°方向ボケの高精度計測はどちらを先に行ってもよい。又、４５°方向ボケの粗計測の代わりに、１３５°方向ボケの粗計測を行ってもよい。続いて、サブフィールドの位置の粗計測を行い、次にサブフィールド位置の高精度計測と、サブフィールド形状の高精度計測を行う。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
調整用レチクルマーク及び調整用検出器を有し、前記調整用検出器で前記調整用レチクルマークの投影像を検出することにより、レチクルに形成された調整用サブフィールドの解像（焦点位置、非点収差）と位置、形状補正値を計測して、それに基づいて電子線光学系を最適化する機能を有する荷電粒子線露光装置であって、前記解像の計測と最適化を行った後に、前記位置、形状補正値の計測と最適化を行う機能を有することを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項２】
調整用レチクルマーク及び調整用検出器を有し、前記調整用検出器で前記調整用レチクルマークの投影像を検出することにより、レチクルに形成された調整用サブフィールドの４５°−１３５°方向の非点補正値を求める機能を有する荷電粒子線露光装置であって、４５°方向のボケを最小とする非点補正値と、１３５°方向のボケを最小とする非点補正値との平均値を、４５°−１３５°方向の非点補正値と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。
【請求項３】
調整用レチクルマーク及び調整用検出器を有し、前記調整用検出器で前記調整用レチクルマークの投影像を検出することにより、レチクルに形成された調整用サブフィールドの解像（焦点位置、非点収差）と位置、形状補正値を計測して最適化する機能を有する荷電粒子線露光装置であって、前記調整用レチクルマークの誤差を補正するための目標補正値データベースを考慮して、前記解像と位置、形状補正値を計測して最適化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。
【請求項４】
請求項３に記載の荷電粒子線露光装置で使用する目標補正値データベースを求める方法であって、前記調整用レチクルマークが正しいとして前記解像と位置、形状補正値を計測して最適化した後、実際にレチクルに形成されたサブフィールドをウエハに露光転写して現像し、ウエハに形成された前記サブフィールドの解像、位置、形状を測定して、目標値とのずれを算出し、そのずれに基づいて、前記調整用レチクルマークの誤差を補正するための目標補正値データベースを定めることを特徴とする目標補正値データベースの算出方法。
【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及び目標補正値データベースの算出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子線露光装置においては、露光転写精度を確保するために、レチクルステージ上に設けられたマーク（レチクルフィデューシャルマーク）を、ウェハステージ上もしくは電子鏡筒に設けられた電子線センサ上に投影し、投影された位置から、メインフィールド内の各サブフィールドが、どのような状態（焦点位置、非点収差、サブフィールド形状、サブフィールド位置を示すパラメータでＥＯパラメータと称される）で露光転写されるかを算出し、これから、正常な焦点位置、非点収差、サブフィールド形状、サブフィールド位置に露光転写が行われるように、電子線光学系を調整することが行われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来、これらの測定、調整を行うのに、どのような順序で測定し、調整するのが良いのかは分かっていなかった。又、実際のレチクルフィデューシャルマークは加工誤差を有しているが、その情報が取り込まれていなかったために、正確な電子光学系の補正を行うことができない場合があった。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、レチクルに形成された調整用サブフィールドの解像と位置、形状補正値の計測と電子線光学系を最適化を正確に行うことができる荷電粒子線露光装置、及びレチクルフィデューシャルマークの加工誤差補正に用いる目標補正値データベースの算出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】
【０００５】
前記課題を解決するための第１の手段は、調整用レチクルマーク及び調整用検出器を有し、前記調整用検出器で前記調整用レチクルマークの投影像を検出することにより、レチクルに形成された調整用サブフィールドの解像（焦点位置、非点収差）と位置、形状補正値を計測して、それに基づいて電子線光学系を最適化する機能を有する荷電粒子線露光装置であって、前記解像の計測と最適化を行った後に、前記位置、形状補正値の計測と最適化を行う機能を有することを特徴とする荷電粒子線露光装置である。
【０００６】
解像と、位置、形状補正値との間には干渉があり、どちらかを変えると他方も変わるという関係がある。一方、解像に必要とされる精度と、位置、形状補正値に必要とされる精度とを比較すると、前者の方が精度が粗くても問題がない。よって、本手段においては、解像の計測と最適化を先に行い、それから、位置、形状補正値の計測と最適化を行うようにしている。
【０００７】
前記課題を解決するための第２の手段は、調整用レチクルマーク及び調整用検出器を有し、前記調整用検出器で前記調整用レチクルマークの投影像を検出することにより、レチクルに形成された調整用サブフィールドの４５°−１３５°方向の非点補正値を求める機能を有する荷電粒子線露光装置であって、４５°方向のボケを最小とする非点補正値と、１３５°方向のボケを最小とする非点補正値との平均値を、４５°−１３５°方向の非点補正値と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である。
【０００８】
４５°方向のボケを最小とする非点補正値と、１３５°方向のボケを最小とする非点補正値とは、本来同じ値のはずであるが、実際には計測誤差等により異なった値となる場合が多い。そこで、本手段においては、これらの平均値を非点補正値とすることにより、誤差の低減を図っている。
【０００９】
前記課題を解決するための第３の手段は、調整用レチクルマーク及び調整用検出器を有し、前記調整用検出器で前記調整用レチクルマークの投影像を検出することにより、レチクルに形成された調整用サブフィールドの解像（焦点位置、非点収差）と位置、形状補正値を計測して最適化する機能を有する荷電粒子線露光装置であって、前記調整用レチクルマークの誤差を補正するための目標補正値データベースを考慮して、前記解像と位置、形状補正値を計測して最適化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である。
【００１０】
前述のように、調整用レチクルマークであるレチクルフィデューシャルマークは加工誤差を有している。本手段においては、この加工誤差を補正するために目標補正値データベースを用い、これを考慮して解像と位置、形状補正値を計測して最適化する機能を有しているので、調整用レチクルマークが加工誤差を有している場合でも、正確に解像と位置、形状補正値の最適化が可能となる。
【００１１】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第３の手段で使用する目標補正値データベースを求める方法であって、前記調整用レチクルマークが正しいとして前記解像と位置、形状補正値を計測して最適化した後、実際にレチクルに形成されたサブフィールドをウエハに露光転写して現像し、ウエハに形成された前記サブフィールドの解像、位置、形状を測定して、目標値とのずれを算出し、そのずれに基づいて、前記調整用レチクルマークの誤差を補正するための目標補正値データベースを定めることを特徴とする目標補正値データベースの算出方法である。
【００１２】
調整用レチクルマークが正しいとして前記解像と位置、形状補正値を計測して最適化した後、実際にレチクルに形成されたサブフィールドをウエハに露光転写して現像し、ウエハに形成されたサブフィールドの位置、形状を測定して、目標値とのずれを算出すれば、そのずれは、調整用レチクルマークの誤差に基づくものとなる。本手段においては、このようにして、調整用レチクルマークの誤差を実測しなくても、その誤差を算出することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、レチクルに形成された調整用サブフィールドの解像と位置、形状補正値の計測と電子線光学系を最適化を正確に行うことができる荷電粒子線露光装置、及びレチクルフィデューシャルマークの加工誤差補正に用いる目標補正値データベースの算出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】
【００１４】
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例である分割露光転写方式の荷電粒子線露光装置の概要を示す。図１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（システム軸）、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。
【００１５】
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（桟）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。
【００１６】
各サブフィールド１００ａは、感応基板１１０の１チップ分の領域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。
【００１７】
感応基板１１０の外観形状は図１（ｂ）に示したとおりであり、図１（ａ）においては、感応基板１１０の一部（図１（ｂ）のＶａ部）を拡大して示してある。
【００１８】
図１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（分割露光転写）を繰り返して１チップ分のパターンを転写する。この矢印Ｆｍ、Ｆｗで示されるｘ軸方向を、ステージのスキャン方向と呼ぶ。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
ｘ軸方向に関しても、パターン縮小率比及びサブフィールド間隔Ｌｘを考慮し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、サブフィールド１００ａの像と感応基盤１１０との相対速度がゼロになるように偏向しながら露光し、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。
【００２２】
以上説明したように、分割露光転写方式においては、レチクル１００上の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（ストラット）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。
【００２３】
また、このような方法で露光が行われるため、従来の荷電粒子線露光装置と比較すると、サブフィールド領域が一括露光され、またレチクルには露光すべきパターンが全て形成されているため、非常にスループットを向上させることができる。
【００２４】
このような荷電粒子線露光装置の光学系の１例を図２に示す。図２は、荷電粒子線露光装置の光学系の概要図である。図２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、１５はレチクル、１６Ａ、１６Ｂは投影用レンズ、１７は散乱アパーチャ、１８はウエハである。
【００２５】
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によりビーム成形アパーチャ１３の開口面を均一に照明し、レンズ１２Ｂ，１２Ｃによりビーム成形アパーチャ１３の開口面の像をレチクル１５上に形成する。この像の領域が照明領域となる。レチクル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、レチクル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。
【００２６】
又、倍率、回転、焦点位置を微少量、迅速に調整するためにフォーカスコイル（ダイナミックフォーカスコイル）１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃが設けられており、非点ボケ、直交度、非等方倍率の調整のために２つのスティグメータ２０Ａ、２０Ｂが設けられている。パターン像の位置を調整するために、偏向器２１Ａ〜２１Ｄが設けられている。
【００２７】
図３は、ボケとサブフィールド位置、サブフィールドの形状を測定する順序を示すフローチャートである。最初に０°方向ボケの粗計測を行い、続いて高精度計測を行う。次に９０°方向ボケの粗計測を行い、続いて高精度計測を行う。但し、０°方向ボケと、９０°方向ボケの計測は、いずれを先に行ってもよい。
【００２８】
続いて、４５°方向ボケの粗計測を行い、次に４５°方向ボケの高精度計測、１３５°方向ボケの高精度計測を行う。この場合も、４５°方向ボケの高精度計測、１３５°方向ボケの高精度計測はどちらを先に行ってもよい。又、４５°方向ボケの粗計測の代わりに、１３５°方向ボケの粗計測を行ってもよい。
【００２９】
続いて、サブフィールドの位置の粗計測を行い、次にサブフィールド位置の高精度計測と、サブフィールド形状の高精度計測を行う。
【００３０】
図４は、ｘ方向（０°方向）のボケと、ｙ方向（９０°方向）のボケから、焦点位置Ｆと非点収差Ｓ１を求める方法を示す図である。図２において、横軸は光軸方向位置、縦軸はボケ量である。ｘ方向のボケが最小となる光軸方向位置をＦｘ、ｙ方向のボケが最小となる光軸方向位置をＦｙとすると、
Ｆ＝（Ｆｘ＋Ｆｙ）／２
Ｓ１＝（Ｆｙ−Ｆｘ）／２
として求めることができる。
【００３１】
図５は、実際にボケ量を測定する方法を示す図である。図５において、横軸は光軸方向位置又は４５°−１３５°非点補正値Ｓ２であり、縦軸はボケ量である。所定のステップ幅で、所定のステップ数の測定点をとり、その間のボケ量の値は、補完により求める。
【００３２】
図６は、目標補正値データベースを用いた自動調整シーケンスを示す図である。自動調整シーケンスは、調整用検出器で調整用レチクルマークの投影像を検出することにより、レチクルに形成された調整用サブフィールドの解像（焦点位置、非点収差）と位置、形状補正値を計測して、それに基づいて電子線光学系を最適化する機能を有する。前述のように、調整用レチクルマークは加工誤差を有するので、この誤差（歪）を事前に計測しておき、それを目標補正値データベースとする。自動調整シーケンスを用いて得られた計測値にはマーク誤差を含んでいるので、目標補正値データベースを考慮しその誤差分を差し引き新しい補正値とする。
【００３３】
図７に、目標補正データベースの別の利用法を示す。これは、調整用レチクルマークを使用せず、レチクルに形成された正確なサブフィールドの形状をウエハに露光し、その形状誤差を基にして電子線光学系の補正を行うものである。すなわち、実際にウエハに露光されたショットの歪み、焦点/非点ズレをそれぞれ座標計測装置やＳＥＭ等によって計測し、その計測された誤差を目標補正値データベースとする。すなわち、目標値データベースは、本来調整用レチクルマークの加工誤差を格納するデータベースであるが、ここでは、調整用レチクルマークの加工誤差の代わりに、正しい形状のサブフィールドをウエハに露光した場合の解像と位置、形状補正値の誤差が格納される。
【００３４】
その後、目標補正値データベースを使用して自動調整シーケンスをダミー（実行するが、実際には計測動作を行わないで、目標値からの誤差を０として入力する）で流すと、目標補正値データベースがそのまま補正値として反映され、電子光学系の理想からの誤差は０であるという結果が出力されるので、理想的な補正が行われ、新しい補正値は正確なものとなる。
【００３５】
すなわち、本実施の形態においては、実際に誤差を有する電子線光学系が誤差を有しないとして、その代わり、電子線光学系の誤差を目標補正値データベースに入れて、調整用レチクルマークが対応する誤差を有するものとして、電子線光学系の誤差を補正している。このようにしても、電子線光学系の誤差を補正することができる。
【００３６】
図８に、目標補正値データベースを、調整用レチクルマークの加工誤差を実際に測定しないで計算で求める方法を示す。調整用レチクルマークの加工誤差が無いものとして自動調整シーケンスを実施し、新補正値を得る。そして、この新補正値で電子線光学系を調整し、その後、実際にレチクルのサブフィールドをウエハに露光し、露光パターンの歪（誤差）計測を行う。電子線光学系は最適に調整されているので、この誤差は、調整用レチクルマークの加工誤差に起因するものと考えることができる。よって、この誤差に基づいて、目標補正値データベースを算出する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態の１例である分割露光転写方式の荷電粒子線露光装置の概要を示す図である。
【図２】荷電粒子線露光装置の光学系の１例を示す図である。
【図３】ボケとサブフィールド位置、サブフィールドの形状を測定する順序を示すフローチャートである。
【図４】ｘ方向のボケと、ｙ方向のボケから、焦点位置Ｆと非点収差Ｓ１を求める方法を示す図である。
【図５】実際にボケ量を測定する方法を示す図である。
【図６】目標補正値データベースを用いた自動調整シーケンスを示す図である。
【図７】目標補正データベースの別の利用法を示す図である。
【図８】目標補正値データベースを、調整用レチクルマークの加工誤差を実際に測定しないで計算で求める方法を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
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…レチクル、１６Ａ、１６Ｂ…投影用レンズ、１７…散乱アパーチャ、１８…ウエハ、１９Ａ〜１９Ｃ…フォーカスコイル、２０Ａ，２０Ｂ…スティグメータ、２１Ａ〜２１Ｄ…偏向器、１００…レチクル、１００ａ…サブフィールド、１００ｂ…境界領域１１０…感応基板、ＡＸ…光軸、ＥＢ…荷電粒子線、ＣＯ…クロスオーバポイント
【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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【図７】
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【図８】
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