CN1265437C - 带电粒子束绘图装置及其缩小率和台架相位测定方法、控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带电粒子束绘图装置及其缩小率和台架相位测定方法、控制方法使设于固定的掩模(6)的开口部分(22)朝位置(A)移动，测定在位置(A)的开口部分成形的电子束的试样面上位置(a)。然后，使开口部分(22)朝位置(B)移动，测定由位置B的开口部分成形的电子束的试样面上位置(b)。根据位置(a-b)间的距离与位置(A-B)间的距离的比求出物镜系的缩小率。这样，可精度良好地求出电子束绘图装置的物镜条的缩小率。

Description

带电粒子束绘图装置及其缩小率 和台架相位测定方法、控制方法

技术领域

本发明涉及一种使用带电粒子束的光刻技术，特别是涉及测定带电粒子束绘图装置的掩模台架坐标系相对试样台架坐标系的相位的带电粒子束绘图装置的台架相位测定方法、测定掩模在试样面上的缩小率的带电粒子束绘图装置的缩小率测定方法、及相应于测定的相位和缩小率进行控制的带电粒子束绘图装置的控制方法、及带电粒子束绘图装置。

背景技术

随着半导体装置的微细化，在图案的绘图中考虑了带电粒子束绘图装置。

为了将掩模图案缩小和转印到试样上，使用缩小透镜和物镜。由这些透镜缩小掩模图案，并由磁场使图案旋转，所以，转印于试样面上的图案的相位与缩小率的偏向同时变化。装置的设计考虑旋转和缩小双方进行，按目的缩小率进行目的旋转地设计。然而，实际上由于装置的设计误差和制造误差使得不能获得同时存在目的的缩小率和目的的旋转的条件。测定缩小率和图案的旋转角度的技术例如公开于专利文献1。

关于图案的旋转偏移，可由载置掩模的旋转台架修正，但没有修正掩模台架X的移动方向和掩模台架Y的移动方向的手段，所以，掩模台架坐标系相对试样台架坐标系的系相位保持偏移。

掩模台架坐标系由于组装误差、设计误差、透镜系调整误差的原因而相对试样台架坐标系具有误差，通常也没有对其进行调整的手段。为了调整XY掩模台架的相位，必须在另一个的θ台架安装XY掩模台架，但由于成为复杂的构造并且电子光学镜筒的空的空间少，因而安装困难。在由掩模台架将目的掩模图案移动到粒子束近旁的场合，如该误差为零，则移动位置可按图案设计值决定，但这些误差使得不能得知图案的正确位置，所以，发生不能进行正确的移动的问题。

对于缩小率的测定方法，使用设于掩模的2个开口部分的的设计距离D和在该开口部分形成的各粒子束试样面位置的距离d作为缩小率M＝d/D求出。然而，开口部分的制作误差和挠曲等掩模的安装误差对计算结果产生影响。在制作误差为50nm、开口部分的距离为500μm的场合，产生0.01％(50nm/500μm×100)的误差。当使用该缩小率对300μm的掩模图案进行扫描绘图时，存在产生300μm×0.01％＝30nm这样的大的绘图尺寸误差或位置误差的问题。

另外，具有缩小率测定误差的问题和由于没有测定掩模台架坐标系相对试样台架坐标系的相位的方法而不能将正确的图案绘制到试样的问题。

(专利文献1)

日本特开平7-22349号公报

如以上那样，未提出有测定带电粒子束绘图装置的掩模台架坐标系相对试样台架坐标系的相位的方法，存在难以正确地移动掩模台架的问题。

另外，存在带电粒子束绘图装置的物镜系的缩小率的误差大、发生绘图尺寸误差或位置误差的问题。

另外，由于缩小率的测定误差大而且没有测定掩模台架坐标系相对试样台架坐标系的相位的方法，所以存在难以将正确的图案绘制到试样的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可测定带电粒子束绘图装置的掩模台架坐标系相对试样台架坐标系的相位、正确地移动掩模台架的带电粒子束绘图装置的台架相位测定方法和带电粒子束绘图装置。

本发明的另一目的在于提供一种可减小带电粒子束绘图装置的物镜系的缩小率的误差、抑制绘图尺寸误差或位置误差的发生的带电粒子束绘图装置的缩小率测定方法和带电粒子束绘图装置。

本发明的再另一目的在于提供一种可减小带电粒子束绘图装置的掩模台架坐标系相对试样台架坐标系的相位测定和带电粒子束绘图装置的物镜系的缩小率的测定误差、在试样形成正确的图案的带电粒子束的控制方法及带电粒子束绘图装置。

为了实现上述目的，本发明1提供一种带电粒子束绘图装置的缩小率测定方法，包括：在载置于带电粒子束绘图装置的掩模台架上的掩模的开口部分位于第1开口位置的状态下，在掩模台架坐标系下测定上述掩模的第1开口位置的步骤；在试样台架坐标系下测定由位于上述第1开口位置的开口部分成形的、通过物镜系照射到试样面上的带电粒子束的第1照射位置的步骤；使上述开口部分的位置移动到与上述第1开口位置不同的第2开口位置，在掩模台架坐标系下测定上述掩模的第2开口位置的步骤；在上述试样台架坐标系下测定由位于上述第2开口位置的上述开口部分成形的、通过上述物镜系照射到上述试样面上的带电粒子束的第2照射位置的步骤；和根据上述第1和第2掩模的位置及第1和第2照射位置来计算上述物镜系的缩小率的步骤。

另外，本发明2提供一种带电粒子束绘图装置的控制方法，按照使用本发明1所述的带电粒子束绘图装置的缩小率调整方法测定的缩小率的值，来调整上述物镜系的缩小率，控制上述带电粒子束绘图装置。

另外，本发明3提供一种带电粒子束绘图装置的台架相位测定方法，包括：测定由载置于带电粒子束绘图装置的掩模台架的掩模而成形的、通过物镜光学系照射到试样面上的带电粒子束的图案的旋转角度的步骤；按照上述测定的旋转角度使上述掩模旋转从而对上述图案的旋转进行修正的步骤；进行上述修正后在上述掩模的开口部分位于第1开口位置的状态下，在掩模台架坐标系下测定上述掩模台架的第1台架位置的步骤；在试样台架坐标系下测定由位于上述第1开口位置的开口部分成形的、通过上述物镜系照射到试样面上的带电粒子束的第1照射位置的步骤；使上述开口部分的位置移动到与上述第1开口位置不同的第2开口位置，在掩模台架坐标系下测定上述掩模的第2开口位置的步骤；在试样台架坐标系下测定由位于上述第2开口位置的上述开口部分成形的、通过上述物镜系照射到上述试样面上的带电粒子束的第2照射位置的步骤；和根据上述第1和第2台架位置及上述第1和第2照射位置计算上述试样台架坐标系与上述掩模台架坐标系的相位差的步骤。

另外，本发明4提供一种带电粒子束绘图装置的控制方法，包括：通过基于使用本发明3所述的带电粒子束绘图装置的台架相位测定方法测定的相位而进行的修正，来使上述掩模台架移动，控制上述带电粒子束绘图装置的步骤。

另外，本发明5提供一种带电粒子束绘图装置的控制方法，包括：在载置于带电粒子束绘图装置的掩模台架的掩模的开口部分位于第1开口位置的状态下，在掩模台架坐标系下测定上述掩模的第1开口位置的步骤；在试样台架坐标系下测定由位于上述第1开口位置的开口部分成形的、通过物镜系照射到试样面上的带电粒子束的第1照射位置的步骤；使上述开口部分的位置移动到与上述第1开口位置不同的第2开口位置，在掩模台架坐标系下测定上述掩模的第2开口位置的步骤；在试样台架坐标系下测定由位于上述第2开口位置的上述开口部分成形的、通过上述物镜系照射到上述试样面上的带电粒子束的第2照射位置的步骤；根据上述第1和第2掩模的位置及第1和第2照射位置求出上述物镜系的缩小率的步骤；按照所求出的缩小率的值，对上述物镜系的缩小率进行调整的步骤；在上述缩小率的调整后测定由上述掩模成形的、通过物镜光学系照射到试样面上的带电粒子束的图案的旋转角度的步骤；按照上述测定的旋转角度使上述掩模旋转从而对上述图案的旋转进行修正的步骤；进行上述修正后在上述掩模的开口部分位于第3开口位置的状态下，在掩模台架坐标系下测定上述掩模台架的第3台架位置的步骤；在试样台架坐标系下测定由位于第3开口位置的上述开口部分成形的、通过上述物镜系照射到试样面上的带电粒子束的第3照射位置的步骤；使上述开口部分的位置移动到与上述第3开口位置不同的上述第4开口位置、在掩模台架坐标系下测定上述掩模台架的第4台架位置的步骤；在上述试样台架坐标系下测定由位于上述第4开口位置的上述开口部分成形的、通过上述物镜系照射到上述试样面上的带电粒子束的第4照射位置的步骤；根据第3和第4台架位置及第3和第4照射位置计算上述试样台架坐标系与上述掩模台架坐标系的相位差的步骤；和通过基于上述相位差的修正，使上述掩模台架移动的步骤。

另外，本发明6提供一种带电粒子束绘图装置，包括：照射带电粒子束的单元；载置具有开口的掩模的、使该掩模朝掩模台架坐标系的XY方向移动的XY掩模台架；在上述掩模台架坐标系下测定上述XY掩模台架的位置的单元；使上述带电粒子束偏向、改变掩模面上的上述带电粒子束的位置的偏向器；使由上述掩模成形的带电粒子束的图案缩小、照射到试样的物镜系；载置上述试样的、使该试样朝试样台架坐标系的XY方向移动的试样台架；使上述带电粒子束偏向、改变试样面上的上述带电粒子束的位置的对物偏向器；在上述试样台架坐标系下测定上述试样面上的上述带电粒子束的照射位置的单元；驱动上述XY掩模台架从而使上述掩模的开口部分移动到不同的2个部位的开口位置，根据在各开口位置测定的XY掩模台架的位置和在各上述开口位置的上述开口部分成形的带电粒子束的试样面上的位置而测定上述物镜系的缩小率的单元。

更好是，所述带电粒子束绘图装置还具有：在掩模台架坐标系的XY面内使上述掩模旋转的θ掩模台架；测定在上述物镜系中的上述带电粒子束的图案的旋转角度的单元；按照测定的旋转角度来驱动上述θ掩模台架的单元；驱动上述XY掩模台架从而使上述掩模的开口部分移动到不同的2个部位的开口位置、根据在各开口位置测定的XY掩模台架的位置和在各上述开口位置的上述开口部分成形的带电粒子束的试样面上的位置而测定上述试样台架坐标系与上述掩模台架坐标系的相位差的单元；和按照测定的相位差来驱动上述XY掩模台架和θ掩模台架的单元。

另外，本发明7提供一种带电粒子束绘图装置，其特征在于：包括：照射带电粒子束的单元；载置具有开口的掩模的、使该掩模朝掩模台架坐标系的XY方向移动的XY掩模台架；在上述掩模台架坐标系的XY面内使上述掩模旋转的θ掩模台架；在上述掩模台架坐标系下测定上述开口的位置的单元；使上述带电粒子束偏向、改变掩模面上的上述带电粒子束的位置的偏向器；使由上述掩模成形的带电粒子束的图案缩小、照射到试样的物镜系；载置上述试样的、使该试样朝试样台架坐标系的XY方向移动的试样台架；使上述带电粒子束偏向、改变试样面上的上述带电粒子束的位置的对物偏向器；在上述试样台架坐标系下测定上述试样面上的上述带电粒子束的照射位置的单元；测定上述物镜系中的上述带电粒子束的图案的旋转角度的单元；按照测定的旋转角度来驱动上述θ掩模台架的单元；驱动上述XY掩模台架从而使上述掩模的开口部分移动到不同的2个部位的开口位置，根据在各开口位置测定的XY掩模台架的位置和在各上述开口位置的上述开口部分成形的带电粒子束的试样面上的位置而测定掩模台架坐标系相对上述试样台架坐标系的相位的单元；和按照测定的相位来驱动上述XY掩模台架和θ掩模台架的单元。

另外，为了达到上述目的也可以如以下那样构成。

(1)本发明的一例的带电粒子束绘图装置的缩小率测定方法的特征在于：包括以载置于带电粒子束绘图装置的掩模台架的掩模的开口部分位于第1开口位置的状态在掩模台架坐标系测定上述掩模台架的第1台架位置的步骤，在试样台架坐标系测定由位于上述第1开口位置的开口部分成形、通过物镜系照射到试样面上的带电粒子束的第1照射位置的步骤，使上述开口部分的位置移动到与上述第1开口位置不同的上述第2开口位置、在掩模台架坐标系测定上述掩模台架的第2台架位置的步骤，在上述试样台架坐标系测定由位于上述第2开口位置的上述开口部分成形、通过上述物镜系照射到上述试样面上的带电粒子束的第2照射位置的步骤，及根据上述第1和第2台架位置及第1和第2照射位置计算上述物镜系的缩小率的步骤。

另外，相应于使用上述带电粒子束绘图装置的缩小率调整方法测定的缩小率对上述物镜系的缩小率进行调整。

上述物镜系的缩小率的计算包含根据上述第1和第2台架位置求出第1开口位置与第2开口位置的距离的步骤，求出第1照射位置与第2照射位置的距离的步骤，及求出2个距离的比的步骤。

上述带电粒子束在试样面上的照射位置由掩模扫描方法测定。

(2)本发明的一例的带电粒子束绘图装置的台架相位测定方法的特征在于：包括测定由载置于带电粒子束绘图装置的掩模台架的掩模的成形、通过物镜光学系照射到试样面上的带电粒子束的图案的旋转角度的步骤，相应于上述测定的旋转角度使上述掩模旋转、对上述图案的旋转进行修正的步骤，进行上述修正后以上述掩模的开口部分位于第1开口位置的状态在掩模台架坐标系测定上述掩模台架的第1台架位置的步骤，在试样台架坐标系测定由位于上述第1开口位置的开口部分成形、通过物镜系照射到试样面上的带电粒子束的第1照射位置的步骤，使上述开口部分的位置移动到与上述第1开口位置不同的上述第2开口位置、在掩模台架坐标系测定上述掩模台架的第2台架位置的步骤，在试样台架坐标系测定由位于上述第2开口位置的上述开口部分成形、通过上述物镜系照射到上述试样面上的带电粒子束的第2照射位置的步骤，及根据上述第1和第2台架位置及上述第1和第2照射位置计算上述试样台架坐标系与上述掩模台架坐标系的相位差的步骤。

由基于使用上述带电粒子束绘图装置的台架相位测定方法测定的相位的修正使上述掩模台架移动。

上述相位差的计算包含根据上述第1和第2台架位置求出上述掩模台架坐标系的X轴与连接第1和第2开口位置的线段的相位差的步骤，求出上述试样台架坐标系的X轴与连接第1和第2照射位置的线段的相位差的步骤，及根据求出的2个相位求出上述掩模台架坐标系相对上述试样台架坐标系的相位差的步骤。

上述带电粒子束的试样面上的照射位置由掩模扫描方法测定。

(3)本发明的一例的带电粒子束绘图装置的控制方法的特征在于：包括以载置于带电粒子束绘图装置的掩模台架的掩模的开口部分位于第1开口位置的状态在掩模台架坐标系测定上述掩模台架的第1台架位置的步骤，在试样台架坐标系测定由位于上述第1开口位置的开口部分成形、通过物镜系照射到试样面上的带电粒子束的第1照射位置的步骤，在试样台架坐标系测定由位于上述第1开口位置的开口部分成形、通过物镜系照射到试样面上的带电粒子束的第1照射位置的步骤，使上述开口部分的位置移动到与上述第1开口位置不同的上述第2开口位置、在掩模台架坐标系测定上述掩模台架的第2台架位置的步骤，在试样台架坐标系测定由位于上述第2开口位置的上述开口部分成形、通过上述物镜系照射到上述试样面上的带电粒子束的第2照射位置的步骤，根据第1和第2台架位置及第1和第2照射位置求出上述物镜系的缩小率的步骤，相应于示出缩小率对上述物镜系的缩小率进行调整的步骤，在上述缩小率的调整后测定由上述掩模的成形、通过物镜光学系照射到试样面上的带电粒子束的图案的旋转角度的步骤，相应于上述测定的旋转角度使上述掩模旋转、对上述图案的旋转进行修正的步骤，进行上述修正后以上述掩模的开口部分位于第3开口位置的状态在掩模台架坐标系测定上述掩模台架的第3台架位置的步骤，在试样台架坐标系测定由位于第3开口位置的上述开口部分成形、通过上述物镜系照射到试样面上的带电粒子束的第3照射位置的步骤，使上述开口部分的位置移动到与上述第3开口位置不同的上述第4开口位置、在掩模台架坐标系测定上述掩模台架的第4台架位置的步骤，在上述试样台架坐标系测定由位于上述第4开口位置的上述开口部分成形、通过上述物镜系照射到上述试样面上的带电粒子束的第4照射位置的步骤，根据第3和第4台架位置及第3和第4照射位置计算上述试样台架坐标系与上述掩模台架坐标系的相位差的步骤，及由基于上述相位差的修正使上述掩模台架移动的步骤。

物镜系的缩小率的计算包含根据上述第1和第2台架位置求出第1开口位置与第2开口位置的距离的步骤，求出第1照射位置与第2照射位置的距离的步骤，及求出2个距离的比的步骤。

求出上述相位的步骤包含根据上述第3和第4台架位置求出上述掩模台架坐标系的X轴与连接2个开口位置的线段的相位差的步骤，求出上述试样台架坐标系的X轴与连接2个照射位置的线段的相位差的步骤，及根据求出的2个相位求出上述掩模台架坐标系相对上述试样台架坐标系的相位差的步骤。

上述带电粒子束在试样面上的照射位置由掩模扫描方法测定。

(4)本发明的一例的带电粒子束绘图装置的特征在于：包括照射带电粒子束的单元，载置具有开口的掩模、使该掩模朝掩模台架坐标系的XY方向移动的XY掩模台架，在上述掩模台架坐标系测定上述XY掩模台架的位置的单元，使上述带电粒子束偏向、改变掩模面上的上述带电粒子束的位置的偏向器，使由上述掩模成形的带电粒子束的图案缩小、照射到试样的物镜系，载置上述试样、使该试样朝试样台架坐标系的XY方向移动的试样台架，使上述带电粒子束偏向、改变试样面上的上述带电粒子束的位置的对物偏向器，在上述试样台架系测定上述试样面上的上述带电粒子束的照射位置的单元，驱动上述XY掩模台架使上述掩模的开口部分移动到不同的2个部位的开口位置、根据在各开口位置测定的XY掩模台架的位置和在各上述开口位置的上述开口部分成形的带电粒子束的试样面上的位置测定上述物镜系的缩小率的单元。

还具有在掩模台架坐标系的XY面内使上述掩模旋转的θ掩模台架，测定在上述物镜系中的上述带电粒子束的图案的旋转角度的单元，相应于测定的旋转角度驱动上述θ掩模台架的单元，驱动上述XY掩模台架使上述掩模的开口部分移动到不同的2个部位的开口位置、根据在各开口位置测定的XY掩模台架的位置和在各上述开口位置的上述开口部分成形的带电粒子束的试样面上的位置测定上述试样台架坐标系与上述掩模台架坐标系的相位差的单元，及相应于测定的相位差驱动上述XY掩模台架和θ掩模台架的单元。

(5)本发明的一例的带电粒子束绘图装置的特征在于：包括照射带电粒子束的单元，载置具有开口的掩模、使该掩模朝掩模台架坐标系的XY方向移动的XY掩模台架，在上述掩模台架坐标系的XY面内使上述掩模旋转的θ掩模台架，在上述掩模台架坐标系测定上述开口的位置的单元，使上述带电粒子束偏向、改变掩模面上的上述带电粒子束的位置的偏向器，使由上述掩模成形的带电粒子束的图案缩小、照射到试样的物镜系，载置上述试样、使该试样朝试样台架坐标系的XY方向移动的试样台架，使上述带电粒子束偏向、改变试样面上的上述带电粒子束的位置的对物偏向器，在上述试样台架系测定上述试样面上的上述带电粒子束的照射位置的单元，测定上述物镜系中的上述带电粒子束的图案的旋转角度的单元，相应于测定的旋转角度驱动上述θ掩模台架的单元，驱动上述XY掩模台架使上述掩模的开口部分移动到不同的2个部位的开口位置、根据在各开口位置测定的XY掩模台架的位置和在各上述开口位置的上述开口部分成形的带电粒子束的试样面上的位置测定掩模台架坐标系相对上述试样台架坐标系的相位的单元，相应于测定的相位驱动上述XY掩模台架和θ掩模台架的单元。

附图说明

图1为示出本发明一实施形式的电子束绘图装置的示意构成图。

图2为详细示出图1所示电子束绘图装置的一部分的图。

图3为示出图1所示电子束绘图装置的掩模台的构成的平面图。

图4为用于掩模台架相位测定方法和物镜系的缩小率测定方法的说明的图。

图5为示出掩模台架坐标系相对试样台架坐标系的相位的图。

图6为示出带电粒子束绘图装置的控制方法的流程图。

图7为用于说明电子束的照射位置的测定方法的图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的实施形式。

图1为示出本发明一实施形式的电子束绘图装置的示意构成图。从电子枪1射出的电子束由照射透镜2、投影透镜19、缩小透镜(物镜系)8成像，最后在物镜(物镜系)9的主面成像。第1成形光阑4的像成像在掩模6上，由缩小透镜8和物镜9在试样面上获得成形像。

在第1成形光阑4设置开口部分21。开口部分21的尺寸形状例如为一边80μm的矩形。从电子枪1射出的电子束可由消隐偏向器3偏向，改变成形光阑4上的电子束位置。

如图2所示，掩模6安装于θ台架20上，θ台架20可安装于X台架14和Y台架15上，使掩模6移动。由X台架14和Y台架15使掩模6在掩模台架坐标系朝XY方向移动。X台架14和Y台架15的位置由激光位置测长器(激光干涉仪)31管理位置。如图2所示，在掩模6设置开口部分22。CPU34基于存储于存储媒体35的程序根据激光位置测长器31的测定结果求出开口部分22的位置。开口部分22的尺寸形状也可比掩模6上的第1成形光阑像尺寸小。开口部分22的尺寸形状例如为一边40μm的矩形。由第1成形光阑开口部分21成形的电子束可由成形偏向器5偏向，可改变掩模6上的电子束位置。通过物镜9的电子束可由对物偏向器18偏向。标记台10安装于XY试样台架11，可在试样台架坐标系中朝XY方向移动。XY试样台架11的位置由激光位置测长器(激光干涉仪)32管理位置。如图3所示，设于标记台10的十字标记17由与基底24不同的进行电子束反射的材质制作。例如基底24为硅，十字标记17为金、钨等材质。由偏向器18可改变标记台10上的电子束位置。电子束检测器23检测来自标记台10的反射电子、2次电子。

另外，具有这样的功能，即，使标记17移动到光轴位置，由对物偏向器18使电子束在标记17上扫描，根据将由电子束检测器23检测出的信号读入到标记信号处理器33计算出的标记与电子束间的距离和激光位置测长器32的台架位置测定值检测电子束的照射位置。这由CPU 34根据存储于存储媒体35中的程序进行。在图1中，符号7为对物孔，符号12为透镜成像系，符号13为成形像成像系。

下面，根据图4、5说明本实施形式的掩模台架相位测定方法和物镜系的缩小率测定方法。掩模台架相位测定和物镜系的缩小率测定由CPU34根据存储于存储媒体35的程序进行。另外，与测定结果对应的X、Y、θ台架14、15、20的控制由CPU 34根据存储于存储媒体35中的程序进行。

在测定掩模台架相位的场合，预先测定由缩小透镜8、物镜9形成的掩模图案的旋转角度θmp。根据测定结果驱动θ台架20，形成掩模图案在试样面上不旋转的状态。掩模图案的旋转角度θmp的测定方法例如记载于日本特开平7-22349号公报。在仅求出缩小率的场合，不需要旋转角度θmp的测定。

使掩模6的开口部分22移动到可由成形偏向器偏向的位置A。开口部分22的位置A由激光测长器在掩模台架坐标系测定X掩模台架14和Y掩模台架的位置，根据该测定结果进行测定。由第1成形光阑开口部分21成形的电子束由成形偏向器5偏向，偏向到掩模上的开口部分22。电子束偏向到覆盖全部开口部分22的图4(a)的那样的位置。由开口部分22成形的电子束来到试样面上的图4(b)的位置a。电子束的位置a根据标记扫描方法在试样台架坐标系测定。关于标记扫描方法，使用在文献(S.Nishimura：Jpn.J.Appl.Phys.Vol.36(1997)pp.7517-7522：Evaluation of ShapingGain Adjustment Accuracy Using Atomic Force Microscope inVariably Shaped Electron-Beam Writing Systems)或日本特开平10-270337中所述的那样的方法。

然后，使掩模6的开口部分22移动到位置B(图4(a))。由激光测长器在掩模台架坐标系测定X台架14和Y掩模台架的位置，根据该测定结果求出位置B。由成形偏向器使电子束朝位置B的开口部分22偏向。由开口部分22成形的电子束照射到试样面上的位置b(图4(b))。电子束的位置b由上述同样标记扫描方向在试样台架坐标系中测定。相对2个位置的电子束的照射不使缩小透镜8、物镜9、对物偏向器18的设定偏向地进行。

在这里，将掩模6上的开口部分的位置A和位置B的距离设为L，将各试样面上的电子束位置a与位置b的距离设为1，则缩小率可由η＝1/L表示。

另外，如设连接位置A与位置B的线段与掩模台架坐标系的Xm轴的相位差为θ1，连接位置a与位置b的线段与试样台架坐标系的X轴的相位差为θ2，则掩模台架坐标系相对试样台架坐标系的相位θ可由θ2-θ1表示(图5)。

相位差θ1、θ2以Xm轴、X轴为基准求出。然而，相位差θ1、θ2也可以Ym轴、Y轴为基准求出。另外，相位θ1、θ2也可通过将在各坐标系上斜率相同的直线作为基准求出。另外，在上述说明中，分别求出开口位置A、B。在开口部分处于开口位置A、B的状态下，由激光测长器测定X台架14和Y台架15的位置即可。可根据各开口位置的X台架14和Y台架15得知2个开口位置的位置关系，根据位置关系求出距离、相位差。

X台架14和Y台架15的位置可按良好精度求出。在本实施形式的场合，由于根据由激光测长器获得的X台架14和Y台架15的位置测定进行测定，所以，为1nm以下的测定精度(最近实际使用的测长器的精度)。因此，位置A和位置B的距离L的测定精度也在1nm以下。距离L为500μm的场合，相对于过去方法中的误差50nm，在本发明中可进行1nm的精度的测定，所以，缩小率测定误差为0.0002％(1nm/500μm×100)。因此，当在掩模上绘制300μm的图案时，可获得300μm×0.002×0.01＝0.6nm的线宽度精度或位置精度。

当设照射位置a和照射位置b的测定精度为1nm(最近的绘图装置的测定精度)、距离为50μm时，相位的测定误差为1/50000rad＝0.02mrad。在设掩模台架的移动量为100mm的场合，在两端的偏移为2μm(100mm×0.02/1000)这样非常小的值。因此，掩模6上的图案的位置移动精度成为2μm这样良好的值。另外，通过修正偏移的相位、使掩模台架移动，在一边使掩模台架移动一边进行绘图的场合，将成形的偏向的Y的整个偏向范围有效地用作扫描宽度。

下面，根据图6说明组合上述缩小率测定和台架相位测定的、带电粒子束绘图装置的控制方法。

使用上述方法，测定缩小率η(步骤S101)。然后，比较测定的缩小率η与目的缩小率η0(步骤S102)。在不为η＝η0的场合，可获得目的的缩小率地调整透镜系(步骤S103)。如测定的缩小率η成为缩小率η0，则转移到下一步骤S104。求出的缩小率也可在处于容许误差以内后转移到下一步骤S104。

使用公知的手法测定由掩模成形、通过物镜系的电子束的图案的旋转角度θmp(步骤S104)。旋转角θmp的测定使用不依存于掩模台架坐标系与试样台架坐标系的相位差的手法。相应于旋转角度θmp，驱动θ台架20，修正图案的旋转(步骤S105)。

然后，使用上述方法测定试样台架坐标系相对掩模台架坐标系的相位θ(步骤S106)。

当使掩模台架移动时，相应于相位θ修正后使其移动(步骤S107)。当设掩模图案坐标系为(Xm，Ym)、掩模台架坐标为(X，Y)时，按以下关系使掩模台架动作，从而可使掩模台架的动作与试样台架的相位一致。

ΔX＝ΔXm×cosθ+ΔYm×sinθ

ΔY＝ΔYm×cosθ-ΔXm×sinθ

通过按该关系对XY掩模台架进行移动修正可使掩模移动到正确的位置。通过进行缩小率的调整、图案的旋转角度的修正、基于相位θ的掩模台架的移动修正，可在试样上绘制正确的图案。

本发明不限于上述实施形式。在上述实施形式中，以电子束绘图装置为例进行了说明，但也可适用于粒子束绘图装置。另外，虽然台架位置由激光干涉仪测定，但不限于此，只要能够以高精度确定台架坐标即可。

另外，电子束的照射位置的测定不限于标记扫描方法。例如具有如图7所示那样由电子束对比扫描范围小的尺寸的标记M上进行扫描、求出面图像的重心从而测定电子束位置的方法。该标记M的形状也可如图7所示那样为任意的形状。对比该标记M大的范围R进行电子束扫描获得面图像数据。通过求出该面图像数据的重心，可获得电子束位置。另外，本发明在不脱离其要旨的范围内，可进行各种变形后实施。

如以上那样按照本发明，可测定带电粒子束绘图装置的掩模台架坐标系相对试样台架坐标系的相位，使掩模台架正确移动。

另外，可减少带电粒子束绘图装置的物镜系的缩小率的误差，可抑制绘图尺寸误差或位置误差的发生。

另外，可减少带电粒子束绘图装置的掩模台架坐标系相对试样台架坐标系的相位测定、带电粒子束绘图装置的物镜系的缩小率的误差，在试样形成正确的图案。

Claims (8)

1.一种带电粒子束绘图装置的缩小率测定方法，其特征在于：包括：

在载置于带电粒子束绘图装置的掩模台架上的掩模的开口部分位于第1开口位置的状态下，在掩模台架坐标系下测定上述掩模的第1开口位置的步骤；

在试样台架坐标系下测定由位于上述第1开口位置的开口部分成形的、通过物镜系照射到试样面上的带电粒子束的第1照射位置的步骤；

使上述开口部分的位置移动到与上述第1开口位置不同的第2开口位置，在掩模台架坐标系下测定上述掩模的第2开口位置的步骤；

在上述试样台架坐标系下测定由位于上述第2开口位置的上述开口部分成形的、通过上述物镜系照射到上述试样面上的带电粒子束的第2照射位置的步骤；和

根据上述第1和第2掩模的位置及第1和第2照射位置来计算上述物镜系的缩小率的步骤。

2.一种带电粒子束绘图装置的控制方法，其特征在于：包括：

按照使用权利要求1所述的带电粒子束绘图装置的缩小率调整方法测定的缩小率的值，来调整上述物镜系的缩小率，控制上述带电粒子束绘图装置的步骤。

3.一种带电粒子束绘图装置的台架相位测定方法，其特征在于：包括：

测定由载置于带电粒子束绘图装置的掩模台架的掩模而成形的、通过物镜光学系照射到试样面上的带电粒子束的图案的旋转角度的步骤；

按照上述测定的旋转角度使上述掩模旋转从而对上述图案的旋转进行修正的步骤；

进行上述修正后在上述掩模的开口部分位于第1开口位置的状态下，在掩模台架坐标系下测定上述掩模台架的第1台架位置的步骤；

在试样台架坐标系下测定由位于上述第1开口位置的开口部分成形的、通过上述物镜系照射到试样面上的带电粒子束的第1照射位置的步骤；

使上述开口部分的位置移动到与上述第1开口位置不同的第2开口位置，在掩模台架坐标系下测定上述掩模的第2开口位置的步骤；

在试样台架坐标系下测定由位于上述第2开口位置的上述开口部分成形的、通过上述物镜系照射到上述试样面上的带电粒子束的第2照射位置的步骤；和

根据上述第1和第2台架位置及上述第1和第2照射位置计算上述试样台架坐标系与上述掩模台架坐标系的相位差的步骤。

4.一种带电粒子束绘图装置的控制方法，其特征在于：包括：

通过基于使用权利要求3所述的带电粒子束绘图装置的台架相位测定方法测定的相位而进行的修正，来使上述掩模台架移动，控制上述带电粒子束绘图装置的步骤。

5.一种带电粒子束绘图装置的控制方法，其特征在于：包括：

在载置于带电粒子束绘图装置的掩模台架的掩模的开口部分位于第1开口位置的状态下，在掩模台架坐标系下测定上述掩模的第1开口位置的步骤；

在试样台架坐标系下测定由位于上述第1开口位置的开口部分成形的、通过物镜系照射到试样面上的带电粒子束的第1照射位置的步骤；

使上述开口部分的位置移动到与上述第1开口位置不同的第2开口位置，在掩模台架坐标系下测定上述掩模的第2开口位置的步骤；

在试样台架坐标系下测定由位于上述第2开口位置的上述开口部分成形的、通过上述物镜系照射到上述试样面上的带电粒子束的第2照射位置的步骤；

根据上述第1和第2掩模的位置及第1和第2照射位置求出上述物镜系的缩小率的步骤；

按照所求出的缩小率的值，对上述物镜系的缩小率进行调整的步骤；

在上述缩小率的调整后测定由上述掩模成形的、通过物镜光学系照射到试样面上的带电粒子束的图案的旋转角度的步骤；

按照上述测定的旋转角度使上述掩模旋转从而对上述图案的旋转进行修正的步骤；

进行上述修正后在上述掩模的开口部分位于第3开口位置的状态下，在掩模台架坐标系下测定上述掩模台架的第3台架位置的步骤；

在试样台架坐标系下测定由位于第3开口位置的上述开口部分成形的、通过上述物镜系照射到试样面上的带电粒子束的第3照射位置的步骤；

使上述开口部分的位置移动到与上述第3开口位置不同的上述第4开口位置、在掩模台架坐标系下测定上述掩模台架的第4台架位置的步骤；

在上述试样台架坐标系下测定由位于上述第4开口位置的上述开口部分成形的、通过上述物镜系照射到上述试样面上的带电粒子束的第4照射位置的步骤；

根据第3和第4台架位置及第3和第4照射位置计算上述试样台架坐标系与上述掩模台架坐标系的相位差的步骤；和

通过基于上述相位差的修正，使上述掩模台架移动的步骤。

6.一种带电粒子束绘图装置，其特征在于：包括：

照射带电粒子束的单元；

载置具有开口的掩模的、使该掩模朝掩模台架坐标系的XY方向移动的XY掩模台架；

在上述掩模台架坐标系下测定上述XY掩模台架的位置的单元；

使上述带电粒子束偏向、改变掩模面上的上述带电粒子束的位置的偏向器；

使由上述掩模成形的带电粒子束的图案缩小、照射到试样的物镜系；

载置上述试样的、使该试样朝试样台架坐标系的XY方向移动的试样台架；

使上述带电粒子束偏向、改变试样面上的上述带电粒子束的位置的对物偏向器；

在上述试样台架坐标系下测定上述试样面上的上述带电粒子束的照射位置的单元；

驱动上述XY掩模台架从而使上述掩模的开口部分移动到不同的2个部位的开口位置、根据在各开口位置测定的XY掩模台架的位置和在各上述开口位置的上述开口部分成形的带电粒子束的试样面上的位置而测定上述物镜系的缩小率的单元。

7.根据权利要求6所述的带电粒子束绘图装置，其特征在于：还具有：

在掩模台架坐标系的XY面内使上述掩模旋转的θ掩模台架；

测定在上述物镜系中的上述带电粒子束的图案的旋转角度的单元；

按照测定的旋转角度来驱动上述θ掩模台架的单元；

驱动上述XY掩模台架从而使上述掩模的开口部分移动到不同的2个部位的开口位置、根据在各开口位置测定的XY掩模台架的位置和在各上述开口位置的上述开口部分成形的带电粒子束的试样面上的位置而测定上述试样台架坐标系与上述掩模台架坐标系的相位差的单元；和

按照测定的相位差来驱动上述XY掩模台架和θ掩模台架的单元。

8.一种带电粒子束绘图装置，其特征在于：包括：

照射带电粒子束的单元；

载置具有开口的掩模的、使该掩模朝掩模台架坐标系的XY方向移动的XY掩模台架；

在上述掩模台架坐标系的XY面内使上述掩模旋转的θ掩模台架；

在上述掩模台架坐标系下测定上述开口的位置的单元；

使上述带电粒子束偏向、改变掩模面上的上述带电粒子束的位置的偏向器；

使由上述掩模成形的带电粒子束的图案缩小、照射到试样的物镜系；

载置上述试样的、使该试样朝试样台架坐标系的XY方向移动的试样台架；

使上述带电粒子束偏向、改变试样面上的上述带电粒子束的位置的对物偏向器；

在上述试样台架坐标系下测定上述试样面上的上述带电粒子束的照射位置的单元；

测定上述物镜系中的上述带电粒子束的图案的旋转角度的单元；

按照测定的旋转角度来驱动上述θ掩模台架的单元；

驱动上述XY掩模台架从而使上述掩模的开口部分移动到不同的2个部位的开口位置、根据在各开口位置测定的XY掩模台架的位置和在各上述开口位置的上述开口部分成形的带电粒子束的试样面上的位置而测定掩模台架坐标系相对上述试样台架坐标系的相位的单元；及

按照测定的相位来驱动上述XY掩模台架和θ掩模台架的单元。

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