JP2003007591A - 荷電粒子線光学系の収差評価方法、荷電粒子線装置調整方法、荷電粒子線露光方法、非点収差評価方法及び評価用パターン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 荷電粒子線光学系の効率的な収差評価方法を
提供する。 【解決手段】 評価用パターン５０は、ドットパターン
５１を、このパターンと同等の幅から段階的に狭くした
何種類かの幅のスペースを隔てて配列した何種類かの評
価用パターン群５３−１、５３−２、５３−３、５３−
４を有する。各パターン群５３のドット５１のつながり
具合（ライン分離性）を観察することにより非点収差の
補正条件を絞り込むことができる。非点収差によりビー
ムのボケ量が大きくなると、隣り合うドットはあるスペ
ース幅以下で分離できなくなり、このような状態を観察
することにより非点収差の評価を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、縮小投影露光装置
等における荷電粒子線光学系の収差評価方法、及び、こ
れに使用される評価用パターン等に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のデバイスパターンの微細化・高集
積化に伴い、電子ビーム（ＥＢ）を用いた露光技術の開
発が盛んになってきている。特に１００ｎｍルール以降
においては、より微細なパターン形成技術として、電子
線縮小投影露光方法ＥＰＬ（Electron Projection Lith
ography）が注目されている。このＥＰＬは高いスルー
プットを有し、メモリ量産にも対応できるため、特に注
目されている。また、ＥＰＬは、レチクル上の回路パタ
ーンをスキャニングしながら縮小転写してウェハ（感応
基板）上に焼き付けることが可能で、７０ｎｍノード以
降のデバイス作製に対応する量産技術として有望視され
ている。このＥＰＬには、ＰＲＥＶＡＩＬあるいはＳＣ
ＡＬＰＥＬと呼ばれる電子光学系あるいはシステム技術
が報告されている。

【０００３】このようなＥＢ露光技術は、単純な基本図
形アパーチャのパターンを重ね合わせて所望のパターン
を形成するセルプロジェクション等の従来の直接描画技
術の延長と異なり、所望のパターンの拡大パターンをレ
チクルパターン（原版パターン）として、そのレチクル
パターンをそのまま縮小投影露光してデバイスパターン
を形成する。この技術には、レチクルを用いた縮小転写
方法、及び、大口径ビームの照射が可能なＥＢ光学系が
採用されている。これらの技術により、スループットを
格段に向上させることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】１６Ｇｂｉｔ以上のＤ
ＲＡＭ等の微細化されたデバイスパターンの作製におい
ては、高い解像性をもち、量産に対応できるＥＰＬ装置
（ここではＥＢステッパーと呼ぶ）が必要とされる。Ｅ
Ｂステッパ−が高い解像性をもつには、高加速電子線、
低幾何収差光学系を備える必要がある。特に、ＥＢステ
ッパ−の限界解像度は７０ｎｍ以下が要求され、光学系
の収差の調整が非常に重要となる。

【０００５】一般に、ＥＢステッパ−等に使用される電
子光学系は、光を用いる光学系と異なり、光学系の収差
成分を電子システムである程度調整できる。また、電子
光学系は、使用時に非点収差を補正する必要がある。一
方、光を用いる光学系の場合は、レンズは予め厳密な光
学計算によって設計され、高い加工技術により製造され
るため、レンズ系を組み上げたときに非点場はほとんど
発生しない。電子光学系の非点収差は、一般に非点収差
補正用のコイル（スティグメータと呼ばれる）を用いて
補正される。

【０００６】図８は、非点収差補正用コイル（スティグ
メータ）の一例を示す図であり、図８（Ａ）は非点収差
補正用コイルの平面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）の同コ
イルの動作原理を模式的に示す平面図である。非点収差
補正用コイル１００は、２組の４極子コイル１０１ａ、
１０１ｂを有する。２組の４極子コイルは、各組の各コ
イル１０１ａ−１〜４、１０１ｂ−１〜４が交互となる
ように、かつ、コイルの軸芯が光軸（Ｚ軸）に対して放
射状となるように配置されている。各コイルの相互間の
傾斜角度は４５°である。

【０００７】２組のコイル１０１は、２組の電源で駆動
される。すなわち、一方の一連に繋がれたコイル１０１
ａ−１〜４は電源１０３ａに接続されており、他方の一
連に繋がれたコイル１０１ｂ−１〜４は電源１０３ｂに
接続されている。

【０００８】次に、この非点収差用コイル１００の作用
について、図８（Ｂ）を参照しつつ説明する。図８
（Ｂ）は、図８（Ａ）の２組の４極子コイルのうち、一
連に繋がれた一組のコイル群１０１ａを示している。こ
れらの４個のコイルに電源から電流が流されると、矢印
で示される磁力線が発生する。この磁力線により、光軸
付近をＺ方向（紙面の上から下）に向かう電子線は、フ
レミングの左手の法則によって白抜き矢印で示される方
向へ力を受け、その方向に偏向される。

【０００９】この場合は、右斜め上及び左斜め下の領域
では、電子線は光軸に近づく力を受け、右斜め下及び左
斜め上の領域では、光軸から遠ざかる方向に力を受け
る。この結果、図８（Ｂ）の非点収差コイルの中を通る
電子線パターンは一方向に圧縮され、これと直交する方
向には伸張され、逆の傾向の非点収差がキャンセルされ
る。なお、他のコイル群についても同様に作用する。そ
して、各コイル群への電源からの供給電流をコントロー
ルすることにより、様々な方向の非点収差を補正する。
このような非点収差補正コイルは、通常、電子線縮小露
光装置においては、投影レンズの主面近傍や、投影光学
系中のクロスオーバ位置等に設置されている。

【００１０】ところで、非点収差は、目標とする解像度
のＸＹ座標斜めパターンの像の解像性（あるいはパター
ン分離性）により評価される。具体的には、一例で線幅
１００ｎｍとなるように投影露光された線の像の幅を測
定し、各方向における線幅の伸びや縮みを計算する。解
像性の評価の対称として８極子の非点収差補正コイルを
有する光学系を対象とすると、２つのコイル群、３水準
のフォーカス面、及び、コイルの段数ｎの場合、少なく
とも２×３×ｎ＝６ｎ通りついて評価する必要がある。
線幅は自動的に測長されるが、全水準での線幅の測長に
はかなり時間がかかり、効率が悪い。

【００１１】さらに、非点収差補正時に、数十ｎｍパタ
ーンの解像性を評価するには、この解像性に相当する分
解能をもつ測長機（ＣＤ−ＳＥＭ機）が必要である。し
かし、このようなＣＤ−ＳＥＭ機のマシンタイムは制限
されており、評価作業がタイムリーに行えない場合があ
る。

【００１２】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであって、荷電粒子線光学系の効率的な収差評価方法
を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の態様に係る荷電粒子線の収差評価方法は、
原版パターンを有するレチクルを通過した荷電粒子線
を感応基板上に投影結像させる光学系における収差を評
価する方法であって、 該光学系で十分に解像可能な線
幅のラインパターン又はドットパターンを、該線幅と同
等の幅から段階的に狭くした何種類かの幅のスペースを
隔てて配列した何種類かの評価用パターン群を、前記レ
チクル上に形成し、 該レチクルを露光して該パターン
群の像を取得し、 該像におけるライン又はドットのつ
ながり具合を観察することを特徴とする。

【００１４】本発明の収差評価用のパターンは、ライン
パターン又はドットパターンを直交又は斜めとなるよう
に配置している。そして、ラインの幅を同一とし、ライ
ン間隔（スペース線幅）をパターン群ごとに段階的に変
えて、最終的にはウェハ上でボケ量程度（限界解像度と
同程度）まで狭くしている。そして、各パターン群のラ
インのつながり具合（ライン分離性）を観察することに
より非点収差の補正条件を絞り込むことができる。例え
ば、隣り合うラインが接するような像の場合は、ライン
が接する方向に収差が発生していると予想され、このラ
インが分離されるようにスティグメータを調整すること
により、非点収差を補正する。

【００１５】本発明においては、ライン幅はウェハ上で
１００ｎｍ以下であることが好ましい。１００ｎｍ以下
のラインの場合、パターンは分解限界に近くなる。そし
て、スペース線幅を変更パラメータとした場合、非点収
差によりビームのボケ量が大きくなると、隣り合うライ
ンは、あるスペース線幅以下で分離できなくなる。この
とき、そのパターンを測長機等で評価すると、パターン
部はラインとスペースの対ではなく、ベタ状や線状とな
る。このような状態を観察することによって非点収差の
評価を行うことができ、容易に非点収差補正条件を絞り
込むことができる。

【００１６】本発明においては、 前記パターンとし
て、二次元的に配列されたドットパターンを用いること
が好ましい。このようなパターン群とすると、ラインパ
ターンをＸＹ方向に直交させたり、斜めに配置した全て
の組み合わせを用意する必要がなく、１つの評価用パタ
ーンで収差を評価できる。例えば、非点収差の場合、収
差の強い向きにドットが繋がるため、簡単に確認でき
る。ラインパターンの場合は、収差の評価を厳密に行う
には、ラインの測長を行う必要があるが、ドットの場
合、その必要はない。

【００１７】本発明の荷電粒子線装置調整方法は、 原
版パターンを有するレチクルを通過した荷電粒子線を感
応基板上に投影結像させる光学系を有する荷電粒子線装
置の調整方法であって、 該光学系で十分に解像可能な
線幅のラインパターン又はドットパターンを、該線幅と
同等の幅から段階的に狭くした何種類かの幅のスペース
を隔てて配列した何種類かの評価用パターン群を、前記
レチクル上に形成し、該レチクルを露光して該パターン
群の像を取得し、 該像におけるライン又はドットのつ
ながり具合を観察して前記光学系の収差を把握し、 該
収差を打ち消すよう前記光学系の諸元を変更することを
特徴とする。

【００１８】本発明の荷電粒子線露光方法は、 原版パ
ターンを有するレチクルを通過した荷電粒子線を感応基
板上に投影結像させる光学系を有する装置を用いる露光
方法であって、 該光学系で十分に解像可能な線幅のラ
インパターン又はドットパターンを、該線幅と同等の幅
から段階的に狭くした何種類かの幅のスペースを隔てて
配列した何種類かの評価用パターン群を、前記レチクル
上に形成し、 該レチクルを露光して該パターン群の像
を取得し、 該像におけるライン又はドットのつながり
具合を観察して前記光学系の収差を把握し、 該収差を
打ち消すよう前記光学系の諸元を変更して露光すること
を特徴とする。

【００１９】本発明の荷電粒子線光学系の非点収差評価
方法は、 原版パターンを有するレチクルを通過した荷
電粒子線を感応基板上に投影結像させる光学系における
非点収差を評価する方法であって、 該光学系で十分に
解像可能な線幅のラインパターン又はドットパターンを
スペースを隔てて配列した複数の評価用パターン群を、
前記レチクル上に形成し、 さらに、前記評価用パター
ン群の各々の周囲に、複数種類の開口率のクーロン効果
調整用ダミーパターンを配置し、 該レチクルを露光し
て該パターン群の像を取得し、 該像におけるライン又
はドットを観察することを特徴とする。

【００２０】本発明においては、 ある部分開口率のダ
ミーパターンを基準として、前記開口率の差に見合った
近接効果補正を前記評価用パターン群に施すことが好ま
しい。

【００２１】本発明の非点収差評価用パターンは、 原
版パターンを有するレチクルを通過した荷電粒子線を感
応基板上に投影結像させる光学系における非点収差を評
価するためのパターンであって、 前記光学系で十分に
解像可能な線幅のラインパターン又はドットパターンを
スペースを隔てて配列した複数の評価用パターン群と、
該評価用パターン群の各々の周囲に配置された、複数
種類の開口率のクーロン効果調整用ダミーパターンと、
を備えることを特徴とする。

【００２２】本発明の他の態様の荷電粒子線装置調整方
法は、 原版パターンを有するレチクルを通過した荷電
粒子線を感応基板上に投影結像させる光学系を有する荷
電粒子線装置の調整方法であって、 該光学系で十分に
解像可能な線幅のラインパターン又はドットパターンを
スペースを隔てて配列した複数の評価用パターン群を、
前記レチクル上に形成し、 さらに、前記評価用パター
ン群の各々の周囲に、複数種類の開口率のクーロン効果
調整用ダミーパターンを配置し、 該レチクルを露光し
て該パターン群の像を取得し、 該像におけるライン又
はドットを観察して前記光学系の収差を把握し、 該収
差を打ち消すよう前記光学系の諸元を変更することを特
徴とする。

【００２３】本発明の他の態様の荷電粒子線露光方法
は、 原版パターンを有するレチクルを通過した荷電粒
子線を感応基板上に投影結像させる光学系を有する装置
を用いる露光方法であって、 該光学系で十分に解像可
能な線幅のラインパターン又はドットパターンをスペー
スを隔てて配列した複数の評価用パターン群を、前記レ
チクル上に形成し、 さらに、前記評価用パターン群の
各々の周囲に、複数種類の開口率のクーロン効果調整用
ダミーパターンを配置し、 該レチクルを露光して該パ
ターン群の像を取得し、 該像におけるライン又はドッ
トを観察して前記光学系の収差を把握し、 該収差を打
ち消すよう前記光学系の諸元を変更して露光することを
特徴とする。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る非点収差
評価用パターンを示す平面図である。図２は、図１の非
点収差評価用パターンを用いて評価される荷電粒子線露
光装置の光学系全体の構成を模式的に示す斜視図であ
る。この図は、分割転写方式の電子線投影露光装置を示
す。まず、図２を用いて電子線露光装置の構成を説明す
る。光学系の最上流に配置されている電子銃１は、下方
に向けて電子線を放射する。電子銃１の下方には、２段
のコンデンサレンズ２、３が備えられており、電子線
は、これらのコンデンサレンズ２、３によって収束され
ブランキング開口７にクロスオーバーＣ．Ｏ．を結像す
る。

【００２５】二段目のコンデンサレンズの下方には、矩
形開口４が備えられている。この矩形開口（照明ビーム
成形開口）４は、レチクル１０の一つのサブフィールド
（露光の１単位となるパターン小領域）を照明する照明
ビームのみを通過させる。この開口４の像は、レンズ９
によってレチクル１０に結像される。

【００２６】ビーム成形開口４の下方には、ブランキン
グ偏向器５が配置されている。同偏向器５は、必要時に
照明ビームを偏向させてブランキング開口７の非開口部
に当て、ビームがレチクル１０に当らないようにする。
ブランキング開口７の下方には、照明ビーム偏向器８が
配置されている。同偏向器８は、主に照明ビームを図の
横方向（Ｘ方向）に順次走査して、照明光学系の視野内
にあるレチクル１０の各サブフィールドの照明を行う。
偏向器８の下方には、照明レンズ９が配置されている。
照明レンズ９は、レチクル１０上にビーム成形開口４を
通過した像を結像させる。

【００２７】レチクル１０は多数のサブフィールドを有
し、移動可能なレチクルステージ１１に載置されてい
る。レチクルステージ１１を光軸垂直方向（ＸＹ方向）
に動かすことにより、照明光学系の視野よりも広い範囲
に広がるレチクル上の各サブフィールドを照明する。レ
チクルステージ１１には位置検出器１２が付設されてい
る。

【００２８】レチクル１０の下方には投影レンズ１５、
１９及び偏向器１６が設けられている。レチクル１０の
一つのサブフィールドを通過した電子線は、投影レンズ
１５、１９、偏向器１６によってウェハ（感応基板）２
３上の所定の位置に結像される。ウェハ２３上には適当
なレジストが塗布されており、レジスト上に電子線のド
ーズが与えられ、レチクル１０上のパターンが縮小（一
例で１／４）されてウェハ２３上に転写される。

【００２９】この例では、投影光学系の非点収差補正コ
イル３８は、投影レンズ１５と同じＺ方向位置及びコン
トラスト開口１８と同じＺ方向位置に配置されている。
この非点収差補正コイルとしては、例えば前述の図８に
示されるものを使用できる。

【００３０】レチクル１０とウェハ２３の間を縮小率比
で内分する点にクロスオーバーＣ．Ｏ．が形成され、同
クロスオーバー位置にはコントラスト開口１８が設けら
れている。同開口１８は、レチクル１０の非パターン部
で散乱された電子線がウェハ２３に達しないように遮断
する。

【００３１】ウェハ２３の直上には反射電子検出器２２
が配置されている。この反射電子検出器２２は、ウェハ
２３の被露光面やステージ上のマークで反射される電子
の量を検出する。この検出情報から、レチクル１０とウ
ェハ２３の相対的位置関係が投影光学系におけるビーム
特性を知ることができる。

【００３２】ウェハ２３は、静電チャックを介してＸＹ
方向に移動可能なウェハステージ２４上に載置されてい
る。ウェハステージ２４には位置検出器２５が付設され
ている。レチクルステージ１１とウェハステージ２４と
を、各々位置検出器１２、２５で検出された位置に基づ
いて、互いに逆方向に同期走査することにより、投影光
学系の視野を越えて広がるチップパターン内の各部を順
次露光する。

【００３３】上記各レンズ２、３、９、１５、１９及び
偏向器５、８、１６は各々電源制御部２ａ、３ａ、９
ａ、１５ａ、１９ａ、及び５ａ、８ａ、１６ａを介して
コントローラ３１で制御される。また、レチクルステー
ジ１１、ウェハステージ２４も制御部１１ａ、２４ａを
介してコントローラ３１で制御される。さらに、ステー
ジ位置検出器１２、２５、反射電子検出器２２もインタ
ーフェース１２ａ、２５ａ及び２２ａを介してコントロ
ーラ３１に信号を送る。コントローラ３１は、送られた
信号からステージ位置を制御する。

【００３４】光学系の非点収差評価の際には、図１で示
す収差評価用パターン５０を、図２の荷電粒子線露光装
置のレチクルステージ１１上に載置する。収差評価用パ
ターン５０は、正方形のドット５１をＸ方向及びＹ方向
に複数個配置したものである。ドット５１の一辺の長さ
は４００ｎｍである。ドット５１間の間隔（スペース線
幅）は４００ｎｍを上限として、４０ｎｍのピッチで２
００ｎｍまでとした。このようなスペース線幅の異なる
６つのパターン群５３（スペース線幅４００ｎｍ、３６
０ｎｍ、３２０ｎｍ、２８０ｎｍ、２４０ｎｍ、２００
ｎｍ）を一枚のパターンに配置した。図においては、ス
ペース線幅が、４００ｎｍ、３２０ｎｍ、２４０ｎｍ、
２００ｎｍのパターン群５３−１、５３−２、５３−
３、５３−４のみを示す。

【００３５】なお、この荷電粒子線露光装置は縮小倍率
が１／４であるため、本パターンを縮小露光したウェハ
においては、ドットの一辺が１００ｎｍ、スペース線幅
がそれぞれ１００ｎｍ、８０ｎｍ、６０ｎｍ、５０ｎｍ
となる。

【００３６】評価用パターン５０は散乱ステンシル型レ
チクル上に形成した。つまり、レチクルに上述のドット
に相当する開口５５を形成した。なお、レチクルブラン
クスはＳＯＩウェハにボロンを熱拡散して応力制御を行
ったものを用いた。このブランクスをウェットエッチン
グ及びドライエッチングし、メンブレン及びメインスト
ラット及びマイナーストラット構造に加工した。メンブ
レン厚は２μｍとし、メンブレン上へレジスト塗布後に
ＥＢ描画を行い現像処理後に得られたレジストパターン
をドライエッチングでメンブレンに転写して、ステンシ
ルパターンを形成した。

【００３７】この評価用パターン５０をレチクルホルダ
にセットし、露光装置内に搬送して、レチクルステージ
１１に載置した。また、ウェハステージ２４上に、６イ
ンチのウェハを載置した。ウェハ上には、ＥＢ露光用の
化学増幅型レジスト（一例で住友化学社製ＮＥＢ２２）
を厚さ０．３μｍに塗布し、このレジストを１１０℃の
ホットプレート上で１２０秒間プリベーグ処理したもの
を使用した。

【００３８】非点収差評価を行う際の露光ドーズ量は３
５μＣ／ｃｍ²とした。露光ドーズ量は、ファラデーカ
ップにて測定したビーム電流量と、予め調整した成形ビ
ームサイズとから電流密度を算出して求めた。

【００３９】スティグメータ（非点収差補正コイル）
は、図８に示すスティグメータと同様の８極のものを使
用した。そして、スティグメータの各コイル群に供給す
る電流を、それぞれ、０ｍＡを中心に、−７０ｍＡから
＋７０ｍＡまで、１０ｍＡ間隔で１５通りの条件に変化
させた。したがって、１つのスティグメータは２つのコ
イル群を有するため、１５×１５通りの組み合わせ条件
となる。また、露光フォーカス面は高さセンサで測定
し、正焦点面と、この焦点面を中心に、−１μｍから＋
１μｍまで０．２μｍ間隔で１１通りの条件に変化させ
た。したがって、全体で１５×１５×１１＝２４７５通
りの条件を選定し、これらの条件で露光を行った。

【００４０】露光後にウェハを露光装置から取り出し、
ホットプレート上でベーク処理（ＰＥＢ）した。ベーク
後にウェハを冷まし、２．３８ｗ％のＴＭＡＨ水溶液で
現像処理した。処理後、ウェハを光学顕微鏡にセット
し、非点収差の評価及び正焦点面の位置の評価を行っ
た。

【００４１】図３、図４、図５は、図１の評価用パター
ンを用いて露光されたウェハのパターン像を示す平面図
である。図３は、いずれのパターン群５３´−１〜４に
おいても、ほぼ円形の像５７ａが結像している。なお、
解像度に余裕がある場合には、像は原版パターンである
正方形に近くなる。この場合、像に歪みがなく、非点収
差がないと判断できる。そして、この像に相当するステ
ィグメータの条件において（各コイル群に供給する電流
値を一定として）、露光フォーカス面を上下方向に移動
させた場合で最も円の径が小さいものが正焦点面と判断
される。

【００４２】図４は、Ｙ方向に伸びる楕円形の像５７ｂ
が結像している。スペース線幅が比較的広いパターン群
５３´−１の場合は、各像はＸ方向及びＹ方向とも分離
している。しかし、スペース線幅が狭くなるにしたが
い、Ｙ方向のスペース線幅は短くなり、パターン群５３
´―３では像がＹ方向に一列に接している。そして、パ
ターン群５３´−４においては、Ｙ方向の像の重なり部
の面積が大きくなり、Ｙ方向に伸びるラインとなってし
まう。このパターン像は、Ｙ方向の非点収差が強い場合
である。

【００４３】図５は、Ｙ軸から約−４５°の方向に傾斜
した楕円形の像５７ｃが結像している。スペース線幅が
比較的広いパターン群５３´−１の場合は、各像はＸ方
向及びＹ方向とも分離している。しかし、スペース線幅
が狭くなるにしたがい、両方向のスペース線幅は短くな
り、パターン群５３´−４では全ての像がＸ方向及びＹ
方向に接してほぼベタ状態となっている。このパターン
像は、Ｙ方向から約−４５°の方向の非点収差が強い場
合である。

【００４４】図６は、本発明の第２の実施の形態に係る
非点収差評価用パターンを示す平面図である。この評価
用パターン６０は、ラインアンドスペースパターンであ
り、複数のライン６１を配列したものである。パターン
群６３−１では、Ｘ方向に延びる複数のライン６１が、
同ライン６１と同じ幅（一例４００ｎｍ）のスペースを
隔てて配列されており、パターン群６３−２では、Ｙ方
向に延びる複数のライン６１が、同ライン６１と同じ幅
（一例４００ｎｍ）のスペースを隔てて配列されてい
る。また、パターン群６３−３は、Ｙ軸に対して−４５
°の方向に延びる複数のライン６１が、同ライン６１と
同じ幅（一例４００ｎｍ）のスペースを隔てて配列され
ており、パターン群６３−４は、Ｙ軸に対して４５°の
方向に延びる複数のライン６１が、同ライン６１と同じ
幅（一例４００ｎｍ）のスペースを隔てて配列されてい
る。

【００４５】この評価用パターン６０を露光したウェハ
において、パターン像の繋がりを観察することによっ
て、各方向の収差を評価することができる。

【００４６】次に、本発明の非点収差評価方法について
説明する。非点収差は、正焦点面を境にして収差の方向
が逆転するため、Ｘ方向及びＹ方向のパターンの変形の
傾向が正焦点面で反転する。上述の例では、露光フォー
カス面を、正焦点面と、この焦点面を中心に、−１μｍ
から＋１μｍまで０．２μｍ間隔で変化させている。そ
して、各フォーカス面での像を評価し、Ｘ方向及びＹ方
向のパターン解像性が反転する面（正焦点面）を特定
し、この面より＋側と−側で、非点収差を補正するステ
ィグメータの条件を求めている。

【００４７】図４、図５のように収差が発生した場合、
どの条件（どちらのコイル群に電流が供給されるか）が
その収差に主に寄与しているかを把握する。つまり、収
差が発生した条件で、一方のコイル群に供給される電流
量を一定とし、他方のコイル群に供給される電流量を可
変とした場合にこの収差の傾向が大きくなると、電流量
を可変としたコイル群がこの収差に影響を与えているこ
ととなる。したがって、このコイル群への供給電流量を
調整して、収差のない最適条件を選択する。例えば、図
４のパターン像が得られた場合、Ｘ方向の収差はほとん
どないと判断できる。そして、このパターン像の傾向が
より大きくなる（像がよりＹ方向に伸びる）条件に寄与
するコイル群が、Ｙ方向の収差に影響していると判断で
きる。

【００４８】非点収差が発生しない条件が選択される
と、次に、露光フォーカス面を上下方向に移動させ、最
も像の径が小さい位置を正焦点面とする。上述の評価方
法によって、その露光装置における非点収差がなく、正
焦点面の条件（非点収差補正コイルの各コイル群へ供給
する電流値及び焦点位置）を求める。そして、露光装置
をその条件に設定して露光作業を行うことにより、微細
なパターンも高い解像性で縮小露光することができる。

【００４９】図７は、本発明の第３の実施の形態に係る
非点収差評価用パターンを示す平面図であり、図７
（Ａ）はパターン全体の平面図、図７（Ｂ）は一部拡大
図である。この非点収差評価用パターン（全体）７０
は、レチクル上の一つのサブフィールド上に形成されて
おり、複数の評価用パターン７５の各々の周囲に、クー
ロン効果調整用ダミーパターンである複数の正方形のド
ット７１が配置されている。ドット７１はＸ方向及びＹ
方向に複数配列されている。そして、ドット７１の大き
さは一定とし、ドット７１間の間隔を徐々に狭くしてパ
ターンの密度を変化させた４つのパターン（個別）７３
を一枚のパターン７０上に配置した。すなわち、各パタ
ーン７３−１はドット７１間の間隔が最も広く、パター
ン７３−２、７３−３、７３−４と順に徐々に狭くなっ
ている。

【００５０】各パターン７３の中心には評価用パターン
７５が配置されている。評価用パターン７５は、図７
（Ｂ）に詳しく示すように、１１個のマーク７７が形成
されている。マーク７７は、Ｙ方向に延びる５本のライ
ン７９、Ｘ方向に延びる５本のライン８１、及び、矩形
開口８３からなる。ライン７９、８１は同じ幅のライン
とスペースが交互に配列されたものである。マーク７７
は、評価用パターン７５の右上から左下に向かって、各
ライン７９、８１の線幅が徐々に太くなり、開口８３の
大きさが徐々に大きくなっている。

【００５１】この非点収差評価用パターン７０において
は、評価用パターン７５のダミーパターンである周囲の
ドット７１同士の間隔が変化している。このため、レチ
クルの開口率が各パターンで変化しており、パターン７
３−１では開口率（ドット７１の総面積）が最も低く、
パターン７３−４では開口率が最も高い。レチクルの開
口率が高いと開口を通過する電子線の量が多くなり、ク
ーロン効果の影響が大きくなる。クーロン効果は焦点を
デフォーカスさせるため、このように一つのパターン
（全体）７０内に開口率の異なるパターン７３を配置す
ることにより、各パターン７３での焦点面が変化する。
クーロン効果が小さい場合は実際の焦点位置の手前で焦
点を結び、クーロン効果が大きい場合は実際の焦点位置
の先で焦点を結ぶ。

【００５２】前述の図１の評価用パターンを用いた場合
は、焦点面をステージを移動させることで変化させてい
たが、本実施例においては、ステージを移動させなくと
も、一つのサブフィールド内で、各パターン７３毎に焦
点面の異なる４つの像が得られる。

【００５３】そして、得られた各パターン７３の評価パ
ターン７５のマーク７７を観察する。マーク７７のＹ方
向に延びるライン７９が太っていれば、Ｘ方向（サジタ
ル面）の収差であり、Ｘ方向に延びるライン８１が太っ
ていればＹ方向（メリジオナル面）の収差である。各パ
ターン７３で、これらのライン７９、８１の線幅を観察
して収差の方向を特定し、スティグメータの補正条件を
求める。

【００５４】この例ではレチクルの開口率を変えてフォ
ーカス面を変更させているが、開口率が異なると近接効
果によるかぶり量も異なる。このため、各パターンでリ
サイズを行うことにより近接効果補正を行う。

【００５５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、より効率的に、ＣＤ−ＳＥＭ機と同様の精度
を有する非点収差の評価を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る非点収差評価
用パターンを示す平面図である。

【図２】図１の非点収差評価用パターンを用いて評価さ
れる荷電粒子線露光装置の光学系全体の構成を模式的に
示す斜視図である。

【図３】図１の評価用パターンを用いて露光されたウェ
ハのパターン像を示す平面図である。

【図４】図１の評価用パターンを用いて露光されたウェ
ハのパターン像を示す平面図である。

【図５】図１の評価用パターンを用いて露光されたウェ
ハのパターン像を示す平面図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係る非点収差評価
用パターンを示す平面図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態に係る非点収差評価
用パターンを示す平面図であり、図７（Ａ）はパターン
全体の平面図、図７（Ｂ）は一部拡大図である。

【図８】非点収差補正用コイル（スティグメータ）の一
例を示す図であり、図８（Ａ）は非点収差補正用コイル
の平面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）の同コイルの動作原
理を模式的に示す平面図である。

【符号の説明】

１ 電子銃 ２、３ コンデン
サレンズ ４ 矩形開口 ５ ブランキング
偏向器 ７ ブランキング開口 ８ 照明ビーム偏
向器 ９ レンズ １０ レチクル。 １１ レチクルステージ １２ 位置検出器 １５、１９ 投影レンズ １６ 偏向器 １８ コントラスト開口 ２２ 反射電子検
出器 ２３ ウェハ ２４ ウェハステ
ージ ２５ 位置検出器 ３１ コントロー
ラ ５０ 収差評価用パターン ５１ ドット ５３ パターン群 ５５ 開口 ５７ 像 ６０ 評価用パタ
ーン ６１ ライン ６３ パターン群 ７０ 非点収差評価用パターン（全体） ７１ ドット ７３ パターン
（個別） ７５ 評価用パターン ７７ マーク ７９、８１ ライン ８３ 矩形開口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H095 BA02 BA08 BE05 BE07 BE08 BE09 2H097 BA01 BB03 CA16 GB01 JA02 LA10 5C033 FF10 JJ03 MM07 UU10 5F056 AA22 CB29 FA05

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原版パターンを有するレチクルを通過し
   た荷電粒子線を感応基板上に投影結像させる光学系にお
   ける収差を評価する方法であって、 該光学系で十分に解像可能な線幅のラインパターン又は
   ドットパターンを、該線幅と同等の幅から段階的に狭く
   した何種類かの幅のスペースを隔てて配列した何種類か
   の評価用パターン群を、前記レチクル上に形成し、 該レチクルを露光して該パターン群の像を取得し、 該像におけるライン又はドットのつながり具合を観察す
   ることを特徴とする荷電粒子線光学系の収差評価方法。
2. 【請求項２】 前記パターンとして、二次元的に配列さ
   れたドットパターンを用いることを特徴とする請求項１
   記載の荷電粒子線の収差評価方法。
3. 【請求項３】 原版パターンを有するレチクルを通過し
   た荷電粒子線を感応基板上に投影結像させる光学系を有
   する荷電粒子線装置の調整方法であって、 該光学系で十分に解像可能な線幅のラインパターン又は
   ドットパターンを、該線幅と同等の幅から段階的に狭く
   した何種類かの幅のスペースを隔てて配列した何種類か
   の評価用パターン群を、前記レチクル上に形成し、 該レチクルを露光して該パターン群の像を取得し、 該像におけるライン又はドットのつながり具合を観察し
   て前記光学系の収差を把握し、 該収差を打ち消すよう前記光学系の諸元を変更すること
   を特徴とする荷電粒子線装置調整方法。
4. 【請求項４】 原版パターンを有するレチクルを通過し
   た荷電粒子線を感応基板上に投影結像させる光学系を有
   する装置を用いる露光方法であって、 該光学系で十分に解像可能な線幅のラインパターン又は
   ドットパターンを、該線幅と同等の幅から段階的に狭く
   した何種類かの幅のスペースを隔てて配列した何種類か
   の評価用パターン群を、前記レチクル上に形成し、 該レチクルを露光して該パターン群の像を取得し、 該像におけるライン又はドットのつながり具合を観察し
   て前記光学系の収差を把握し、 該収差を打ち消すよう前記光学系の諸元を変更して露光
   することを特徴とする荷電粒子線露光方法。
5. 【請求項５】 原版パターンを有するレチクルを通過し
   た荷電粒子線を感応基板上に投影結像させる光学系にお
   ける非点収差を評価する方法であって、 該光学系で十分に解像可能な線幅のラインパターン又は
   ドットパターンをスペースを隔てて配列した複数の評価
   用パターン群を、前記レチクル上に形成し、さらに、前
   記評価用パターン群の各々の周囲に、複数種類の開口率
   のクーロン効果調整用ダミーパターンを配置し、 該レチクルを露光して該パターン群の像を取得し、 該像におけるライン又はドットを観察することを特徴と
   する荷電粒子線光学系の非点収差評価方法。
6. 【請求項６】 ある部分開口率のダミーパターンを基準
   として、前記開口率の差に見合った近接効果補正を前記
   評価用パターン群に施すことを特徴とする請求項５記載
   の荷電粒子線露光方法。
7. 【請求項７】 原版パターンを有するレチクルを通過し
   た荷電粒子線を感応基板上に投影結像させる光学系にお
   ける非点収差を評価するためのパターンであって、 前記光学系で十分に解像可能な線幅のラインパターン又
   はドットパターンをスペースを隔てて配列した複数の評
   価用パターン群と、 該評価用パターン群の各々の周囲に配置された、複数種
   類の開口率のクーロン効果調整用ダミーパターンと、を
   備えることを特徴とする非点収差評価用パターン。
8. 【請求項８】 原版パターンを有するレチクルを通過し
   た荷電粒子線を感応基板上に投影結像させる光学系を有
   する荷電粒子線装置の調整方法であって、 該光学系で十分に解像可能な線幅のラインパターン又は
   ドットパターンをスペースを隔てて配列した複数の評価
   用パターン群を、前記レチクル上に形成し、 さらに、前記評価用パターン群の各々の周囲に、複数種
   類の開口率のクーロン効果調整用ダミーパターンを配置
   し、 該レチクルを露光して該パターン群の像を取得し、 該像におけるライン又はドットを観察して前記光学系の
   収差を把握し、 該収差を打ち消すよう前記光学系の諸元を変更すること
   を特徴とする荷電粒子線装置調整方法。
9. 【請求項９】 原版パターンを有するレチクルを通過し
   た荷電粒子線を感応基板上に投影結像させる光学系を有
   する装置を用いる露光方法であって、 該光学系で十分に解像可能な線幅のラインパターン又は
   ドットパターンをスペースを隔てて配列した複数の評価
   用パターン群を、前記レチクル上に形成し、 さらに、前記評価用パターン群の各々の周囲に、複数種
   類の開口率のクーロン効果調整用ダミーパターンを配置
   し、 該レチクルを露光して該パターン群の像を取得し、 該像におけるライン又はドットを観察して前記光学系の
   収差を把握し、 該収差を打ち消すよう前記光学系の諸元を変更して露光
   することを特徴とする荷電粒子線露光方法。