JP2009088371A - 荷電粒子ビーム描画装置及びステージのミラー曲がり変形量取得方法 - Google Patents

Abstract

【目的】ミラー曲がりの変形量を装置内で取得する描画装置を提供することを目的とする。
【構成】本発明の一態様の描画装置１００は、Ｘ方向の反射ミラー３０との反射ミラー３２とが配置された、試料１０１を載置するＸＹステージ１０５と、同一方向からレーザを照射して、Ｘ方向についてＸＹステージ１０５の位置を測定するレーザ干渉計１０，１２と、同一方向からレーザを照射して、Ｙ方向についてＸＹステージ１０５の位置を測定するレーザ干渉計１４，１６と、レーザ干渉計１０，１２によって測定された測定値の差分値と、レーザ干渉計１４，１６によって測定された測定値の差分値とを用いて、反射ミラー３０，３２の曲がり変形量を演算する変形量演算部１４０と、曲がり変形量に基づいて補正された位置にパターンを描画する描画部１５０と、を備えたことを特徴とする。本発明によれば、装置内でミラーの曲がり変形量を取得することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、荷電粒子ビーム描画装置及びステージのミラー曲がり変形量取得方法に係り、例えば、電子ビームを用いて試料にパターンを描画する描画装置及びその装置内のステージのミラー曲がり変形量を取得する方法に関する。

半導体デバイスの微細化の進展を担うリソグラフィ技術は半導体製造プロセスのなかでも唯一パターンを生成する極めて重要なプロセスである。近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。これらの半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、高精度の原画パターン（レチクル或いはマスクともいう。）が必要となる。ここで、電子線（電子ビーム）描画技術は本質的に優れた解像性を有しており、高精度の原画パターンの生産に用いられる。

図９は、従来の可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。
可変成形型電子線描画装置（ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）描画装置）における第１のアパーチャ４１０には、電子線３３０を成形するための矩形例えば長方形の開口４１１が形成されている。また、第２のアパーチャ４２０には、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０を所望の矩形形状に成形するための可変成形開口４２１が形成されている。荷電粒子ソース４３０から照射され、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０は、偏向器により偏向され、第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１の一部を通過して、所定の一方向（例えば、Ｘ方向とする）に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０に照射される。すなわち、第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過できる矩形形状が、Ｘ方向に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０の描画領域に描画される。第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過させ、任意形状を作成する方式を可変成形方式という。

ここで、上述したステージは、例えばレーザ干渉計によってその位置が測定される。レーザ干渉計で位置を測定するにはレーザを反射するミラーがステージ上に配置される必要がある。そして、そのミラーが曲がっていた場合でもレーザ干渉計ではその曲がり誤差分は観測されない。そのため、そのままレーザ干渉計での測定位置を用いて描画を行なうと、描画される位置に誤差が生じてしまう。従来、このミラー曲がりの変形量を抽出するためには、実際に試料を描画した後に、出来上がった試料を測定及び解析しなければならなかった。

ここで、ミラー曲がりに起因する位置の補正ではないが、レーザ干渉を用いた測長システムに関連して、次のような手法が開示されている。周囲の温度変動によりレーザ干渉計が独自に位置変動を発生する。それによってレーザ干渉計と反射ミラーとの間の距離が変化する。この変化による位置誤差を補正するためとして、次のような手法が開示されている。隣同士が互いに直角を成す４つの外側面が反射ミラー面を成す反射ミラー体が取り付けられた、被ビーム照射物を保持する保持台を載置するステージと、各反射ミラー面に対向して配置された４つのレーザ干渉計を配置する。そして、向かい合うレーザ干渉計が測定したステージ移動量の差の１／２を算出し、該算出値と目的とするステージの移動量の差に基づいてビーム偏向系をコントロールするという手法である（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−０６４３３１

回路線幅の微細化に伴い、レーザ干渉を用いた測長用のミラー曲がりによる測定誤差が無視できないレベルとなってきている。しかしながら、上述したように、従来、レーザ干渉を用いた測長用のミラー曲がりの変形量を抽出するためには、実際に試料を描画した後に、出来上がった試料を測定及び解析しなければならなかった。よって、ダミーの試料を用いて予め描画しなければならないといった問題があった。そのため、描画装置内で直接ミラー曲がりの変形量を求める手法の確立が望まれている。

そこで、本発明は、かかる問題点を克服し、ミラー曲がりの変形量を装置内で取得する方法及びこれを用いた描画装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
第１の方向にレーザを反射する第１のミラーと第１の方向と直交する第２の方向にレーザを反射する第２のミラーとが配置された、試料を載置するステージと、
同一方向からレーザを照射して、第１の方向についてステージの位置を測定する第１と第２のレーザ干渉計と、
同一方向からレーザを照射して、第２の方向についてステージの位置を測定する第３と第４のレーザ干渉計と、
第１と第２のレーザ干渉計によって測定された第１と第２の測定値の差分値と、第３と第４のレーザ干渉計によって測定された第３と第４の測定値の差分値とを用いて、第１と第２のミラーの曲がり変形量を演算する変形量演算部と、
第１と第２のミラーの曲がり変形量に基づいて補正された位置に荷電粒子ビームを照射して、試料に所定のパターンを描画する描画部と、
を備えたことを特徴とする。

かかる構成により同一方向から２つのレーザ干渉計で位置を測定することで、ステージ上のミラーの曲がり変形量を取得することができる。

上述した変形量演算部は、
第１の方向の位置を一定にした状態で第２の方向にステージを移動した複数の位置と第２の方向の位置を一定にした状態で第１の方向にステージを移動した複数の位置とで、第１と第２のレーザ干渉計によって測定された各位置での第１と第２の測定値の差分値を演算する第１の差分演算部と、
第１の方向の位置を一定にした状態で第２の方向にステージを移動した複数の位置と第２の方向の位置を一定にした状態で第１の方向に前記ステージを移動した複数の位置とで、第３と第４のレーザ干渉計によって測定された各位置での第３と第４の測定値の差分値を演算する第２の差分演算部と、
第１の方向の位置を一定にした状態で第２の方向にステージを移動した位置毎に測定開始位置から当該位置までの第１と第２の測定値の差分値と第３と第４の測定値の差分値の和を累積加算する第１の累積加算部と、
第２の方向の位置を一定にした状態で第１の方向にステージを移動した位置毎に測定開始位置から当該位置までの第１と第２の測定値の差分値と第３と第４の測定値の差分値の和を累積加算する第２の累積加算部と、
を有することを特徴とする。

かかる構成により一方の方向についての差分値を一定に維持した状態で他方の差分値の変化を測定することができる。その変化を位置毎に測定開始位置から当該位置まで累積加算する、すなわち、積分することで各方向についてのミラーの曲がり変形量を得ることができる。

そして、変形量演算部は、さらに、
第１の累積加算部によって累積加算された各位置での第１の累積加算値の変化量に対する１次比例成分誤差を補正する第１の誤差補正部と、
第２の累積加算部によって累積加算された各位置での第２の累積加算値の変化量に対する１次比例成分誤差を補正する第２の誤差補正部と、
を有すると好適である。

その際、第１の誤差補正部は、各位置での第１の累積加算値を１次関数で近似された値分を第１の累積加算値から減算し、
第２の誤差補正部は、各位置での第２の累積加算値を１次関数で近似された値分を第２の累積加算値から減算すると好適である。

本発明の一態様のステージのミラー曲がり変形量取得方法は、
第１と第２のレーザ干渉計を用いて同一方向からレーザを照射して、第１の方向にレーザを反射する第１のミラーと第１の方向と直交する第２の方向にレーザを反射する第２のミラーとが配置されたステージの位置を第１の方向について測定する工程と、
第３と第４のレーザ干渉計を用いて同一方向からレーザを照射して、ステージの位置を第２の方向について測定する工程と、
第１と第２のレーザ干渉計によって測定された第１と第２の測定値の差分値と、第３と第４のレーザ干渉計によって測定された第３と第４の測定値の差分値とを用いて、第１と第２のミラーの曲がり変形量を演算し、演算結果を出力する工程と、
を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、装置内でミラーの曲がり変形量を取得することができる。よって、ダミー試料を用いて予め描画しなくてもミラーの曲がり変形量を補正した位置にパターンを描画することができる。

以下、実施の形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の他の荷電粒子を用いたビームでも構わない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。
図１において、描画装置１００は、荷電粒子ビーム描画装置の一例である。描画装置１００は、描画部１５０と制御部１６０を備えている。描画部１５０は、描画室１０３と描画室１０３の上部に配置された電子鏡筒１０２を備えている。電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、及び偏向器２０８を有している。そして、描画室１０３内には、ＸＹステージ１０５とＸＹステージ１０５を駆動するモータ２２２，２２４が配置される。ＸＹステージ１０５上には、描画対象となる試料１０１とレーザ干渉を利用した測長システムに用いる反射ミラー３０，３２とが配置される。試料１０１として、例えば、半導体装置が形成されるウェハやウェハにパターンを転写する露光用のマスクが含まれる。また、このマスクは、例えば、まだ何もパターンが形成されていないマスクブランクスが含まれる。制御部１６０は、４つのレーザ干渉計１０，１２，１４，１６、４つの座標変換部２０，２２，２４，２６、磁気ディスク装置１０９，１４２，１４６、偏向制御回路１１０、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）１１２、アンプ１１４、描画制御回路１２０、ステージ制御部１２２、加算部１３０、及び変形量演算部１４０を有している。制御部１６０の各構成は図示しないバスを介して接続されている。磁気ディスク装置１０９内には、描画データが格納されている。また、磁気ディスク装置１４６内には、光学系等に起因する描画位置の誤差を補正する補正マップが格納されている。図１では、本実施の形態１を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略している。描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれても構わないことは言うまでもない。

図２は、図１の変形量演算部の内部構成およびレーザ干渉計の配置位置を示す概念図である。図２において、変形量演算部１４０は、Ｙ方向差分演算部４２、Ｘ方向差分演算部４４、メモリ４６、Ｘ方向累積加算部４８、Ｙ方向累積加算部５０、フィッティング部５２，５４、及び減算部５６，５８を有している。Ｙ方向差分演算部４２、Ｘ方向差分演算部４４、Ｘ方向累積加算部４８、Ｙ方向累積加算部５０、フィッティング部５２，５４、及び減算部５６，５８は、電気的な回路によるハードウェアにより実施させても構わない。或いは、変形量演算部１４０をコンピュータとして配置して、Ｙ方向差分演算部４２、Ｘ方向差分演算部４４、Ｘ方向累積加算部４８、Ｙ方向累積加算部５０、フィッティング部５２，５４、及び減算部５６，５８といった機能の処理を上述したコンピュータとなる変形量演算部１４０で実行するようにしても構わない。或いは、電気的な回路によるハードウェアとソフトウェアとの組み合わせにより実施させても構わない。或いは、かかるハードウェアとファームウェアとの組み合わせでも構わない。

また、図２において、ＸＹステージ１０５には直交する２辺に沿って反射ミラー３０，３２が配置されている。ここでは、Ｘ方向に反射面が位置するように反射ミラー３０が、Ｙ方向に反射面が位置するように反射ミラー３２が配置される。そして、レーザ干渉計１０，１２は、共に、同方向からＸ方向に位置する反射ミラー３０にレーザを照射するように並んで配置される。レーザ干渉計１４，１６は、共に、同方向からＹ方向に位置する反射ミラー３２にレーザを照射するように並んで配置される。モータ２２２は、ＸＹステージ１０５をＸ方向に移動させ、モータ２２４は、ＸＹステージ１０５をＹ方向に移動させる。

図３は、実施の形態１における反射ミラーに曲がり変形が生じている様子の一例を示す概念図である。
反射ミラー３０，３２は、ＸＹステージ１０５の移動や停止の繰り返しなどによる経時変化によってミラー曲がりが生じ、例えば図３に示すように反射面が平面でなくなってしまう。固定されたレーザ干渉計に対してステージが移動しても、例えば、従来のようにＸ方向とＹ方向に１つずつのレーザ干渉計を配置しただけではレーザ干渉計でミラー曲がりの変形量が観測されないのでビーム偏向位置に誤差が生じてしまうことになる。そこで、実施の形態１では、各反射ミラーに対して固定された２つのレーザ干渉計から照射されるそれぞれ１本、すなわち合計２本の測定光（レーザ）を用いる。そして、ＸＹステージ１０５が移動した場合の位置をそれぞれ測定する。そして得られたそれぞれの測定値を使って各反射ミラーのミラー曲がりの変形量を算出する。

Ｘ方向の位置を測定するための反射ミラー３０のミラー歪（ミラー曲がり変形量）は、Ｙ方向の位置に依存するためＹの関数Ｘ（Ｙ）で定義することができる。他方、Ｙ方向の位置を測定するための反射ミラー３２のミラー歪（ミラー曲がり変形量）は、Ｘ方向の位置に依存するためＸの関数Ｙ（Ｘ）で定義することができる。そこで、Ｘ軸とＹ軸の測定光を２本にすることで、ミラーの傾きの位置依存関数を以下のような式（１−１）及び式（１−２）で定義することができる。

ここでは、レーザ干渉計１０（第１のレーザ干渉計）の測定値（第１の測定値）をＸ_１、レーザ干渉計１２（第２のレーザ干渉計）の測定値（第２の測定値）をＸ_２、レーザ干渉計１４（第３のレーザ干渉計）の測定値（第３の測定値）をＹ_１、レーザ干渉計１６（第４のレーザ干渉計）の測定値（第４の測定値）をＹ_２とする。そして、Ｘ方向の測定値の差分値をＸ_０、Ｙ方向の測定値の差分値をＹ_０とする。また、それぞれの方向の位置依存関数にはヨーイング成分Ｙａｗ（Ｘ_１，Ｙ_１）も発生するので式（１−１）及び式（１−２）ではヨーイング成分Ｙａｗ（Ｘ_１，Ｙ_１）を追加している。この式（１−１）及び式（１−２）で示すように、差分値Ｘ_０及び差分値Ｙ_０は、それぞれ近似的にミラー表面の微分値なので積分することでミラー歪（ミラー曲がり変形量）成分のＸ（Ｙ）及びＹ（Ｘ）を求めることができる。しかし、実際には、上述したヨーイング成分Ｙａｗ（Ｘ_１，Ｙ_１）も同時に観測されてしまうので、このヨーイング成分Ｙａｗ（Ｘ_１，Ｙ_１）を除く必要がある。そのため、以下のように式（１−１）に式（１−２）を加算することで以下の式（２）にようにヨーイング成分Ｙａｗ（Ｘ_１，Ｙ_１）を除くことができる。

この式（２）を積分することで、実際のミラー曲がり成分を求めることができる。ここで、Ｘ方向（第１の方向）の位置を一定にした状態でＹ方向（第２の方向）にＸＹステージ１０５を移動させた場合、差分値Ｙ_０は一定となる。そして、式（２）の２項目の微分項も一定となる。同様に、Ｙ方向の位置を一定にした状態でＸ方向にＸＹステージ１０５を移動させた場合、差分値Ｘ_０は一定となる。そして、式（２）の１項目の微分項も一定となる。この関係を利用することで式（２）を解くことができる。

まず、位置測定工程として、Ｘ方向の位置を一定にした状態でＹ方向にＸＹステージ１０５を移動させ、複数の位置で４つのレーザ干渉計１０，１２，１４，１６を使ってＸＹステージ１０５の位置を測定する。具体的には、Ｘ方向の位置を一定にした状態での各位置でレーザ干渉計１０，１２を用いて同一方向からレーザを照射して、ＸＹステージ１０５の位置をＸ方向について測定する。同様に、Ｙ方向の位置を一定にした状態での各位置でレーザ干渉計１４，１６を用いて同一方向からレーザを照射して、ＸＹステージ１０５の位置をＹ方向について測定する。

そして、次に、今度はＹ方向の位置を一定にした状態でＸ方向にＸＹステージ１０５を移動させ、複数の位置で４つのレーザ干渉計１０，１２，１４，１６を使ってＸＹステージ１０５の位置を測定する。具体的には、Ｙ方向の位置を一定にした状態での各位置でレーザ干渉計１０，１２を用いて同一方向からレーザを照射して、ＸＹステージ１０５の位置をＸ方向について測定する。同様に、Ｙ方向の位置を一定にした状態での各位置でレーザ干渉計１４，１６を用いて同一方向からレーザを照射して、ＸＹステージ１０５の位置をＹ方向について測定する。

レーザ干渉計１０で測定された情報は、座標変換部２０によってＸ軸の座標値（ここでは、測定値Ｘ_１）に変換され、Ｘ方向差分演算部４４に出力される。同様に、レーザ干渉計１２で測定された情報は、座標変換部２２によってＸ軸の座標値（ここでは、測定値Ｘ_２）に変換され、Ｘ方向差分演算部４４に出力される。他方、レーザ干渉計１４で測定された情報は、座標変換部２４によってＹ軸の座標値（ここでは、測定値Ｙ_１）に変換され、Ｙ方向差分演算部４２に出力される。同様に、レーザ干渉計１６で測定された情報は、座標変換部２６によってＹ軸の座標値（ここでは、測定値Ｙ_２）に変換され、Ｙ方向差分演算部４２に出力される。

次に、Ｘ方向差分演算工程として、Ｘ方向差分演算部４４（第１の差分演算部）は、Ｘ方向の位置を一定にした状態でＹ方向にステージを移動した複数の位置でレーザ干渉計１０，１２によって測定された各位置での測定値Ｘ_１（第１の測定値）と測定値Ｘ_２（第２の測定値）の差分値Ｘ_０（Ｘ_０＝Ｘ_２−Ｘ_１）を演算する。同様に、Ｘ方向差分演算部４４は、Ｙ方向の位置を一定にした状態でＸ方向にステージを移動した複数の位置でレーザ干渉計１０，１２によって測定された各位置での測定値Ｘ_１（第１の測定値）と測定値Ｘ_２（第２の測定値）の差分値Ｘ_０（Ｘ_０＝Ｘ_２−Ｘ_１）を演算する。そして、演算された各位置での差分値Ｘ_０は、メモリ４６に格納される。

他方、Ｙ方向差分演算工程として、Ｙ方向差分演算部４２（第２の差分演算部）は、Ｘ方向の位置を一定にした状態でＹ方向にステージを移動した複数の位置でレーザ干渉計１４，１６によって測定された各位置での測定値Ｙ_１（第３の測定値）と測定値Ｙ_２（第４の測定値）の差分値Ｙ_０（Ｙ_０＝Ｙ_２−Ｙ_１）を演算する。同様に、Ｙ方向差分演算部４２は、Ｙ方向の位置を一定にした状態でＸ方向にステージを移動した複数の位置でレーザ干渉計１４，１６によって測定された各位置での測定値Ｙ_１（第３の測定値）と測定値Ｙ_２（第４の測定値）の差分値Ｙ_０（Ｙ_０＝Ｙ_２−Ｙ_１）を演算する。そして、演算された各位置での差分値Ｙ_０は、メモリ４６に格納される。

次に、Ｘ方向累積加算工程として、Ｘ方向累積加算部４８（第１の累積加算部）は、Ｘ方向の位置を一定にした状態でＹ方向にステージを移動した位置（０，ｊ）毎に測定開始位置（０，０）から当該位置（０，ｊ）までの差分値Ｘ_０と差分値Ｙ_０の和を以下の式（３）のように累積加算する。すなわち、Ｙ方向に式（２）を積分する。ここで、上述したように、Ｘ方向の位置を一定にした状態では、式（２）の第２の微分項は一定値Ｃをとることになる。

図４は、実施の形態１におけるＸ方向累積加算の結果の一例を示す図である。
図４では、Ｘ方向の位置を一定にしたにも関わらず、Ｘ方向に傾いていることがわかる。これは、式（３）における不確定成分である係数Ｃ，Ｄに起因する。よって、係数Ｃ，Ｄにかかる１次比例成分誤差を補正するとミラーの曲がり変形量Ｘ（Ｙ）を得ることができる。

そこで、フィッティング工程として、フィッティング部５２は、式（３）で得られた各位置での累積加算値（第１の累積加算値）を１次関数：ＣＹ＋Ｄでフィッティングして、係数Ｃ，Ｄを演算する。

そして、Ｘ方向誤差補正工程として、減算部５６（第１の誤差補正部）は、得られた１次比例成分誤差関数ＣＹ＋Ｄを用いて、Ｘ方向累積加算部４８によって累積加算された各位置での累積加算値Σ（Ｘ_０＋Ｙ_０）｜_Ｙｊ＜Ｙの変化量に対する１次比例成分誤差を減算することで補正する。

図５は、図４の１次比例成分誤差を減算した結果の一例を示す図である。
１次比例成分誤差を補正することで、図５に示すようにＸ方向への傾きが無くなりＹ方向の位置に依存した反射ミラー３０のミラー曲がり変形量Ｘ（Ｙ）を得ることができる。そして、得られた演算結果となる反射ミラー３０のミラー曲がり変形量Ｘ（Ｙ）は、磁気ディスク装置１４２に出力される。

次に、Ｙ方向累積加算工程として、Ｙ方向累積加算部５０（第２の累積加算部）は、Ｙ方向の位置を一定にした状態でＸ方向にステージを移動した位置（ｉ，０）毎に測定開始位置（０，０）から当該位置（ｉ，０）までの差分値Ｘ_０と差分値Ｙ_０の和を以下の式（４）のように累積加算する。すなわち、Ｘ方向に式（２）を積分する。ここで、上述したように、Ｙ方向の位置を一定にした状態では、式（２）の第１の微分項は一定値Ｅをとることになる。

図６、実施の形態１におけるＹ方向累積加算の結果の一例を示す図である。
図６では、Ｙ方向の位置を一定にしたにも関わらず、Ｙ方向に傾いていることがわかる。これは、式（４）における不確定成分である係数Ｅ，Ｆに起因する。よって、係数Ｅ，Ｆにかかる１次比例成分誤差を補正するとミラーの曲がり変形量Ｙ（Ｘ）を得ることができる。

そこで、フィッティング工程として、フィッティング部５４は、式（４）で得られた各位置での累積加算値（第２の累積加算値）を１次関数：ＥＸ＋Ｆでフィッティングして、係数Ｃ，Ｄを演算する。

そして、Ｙ方向誤差補正工程として、減算部５８（第２の誤差補正部）は、得られた１次比例成分誤差関数ＥＸ＋Ｆを用いて、Ｙ方向累積加算部５０によって累積加算された各位置での累積加算値Σ（Ｘ_０＋Ｙ_０）｜_Ｘｉ＜Ｘの変化量に対する１次比例成分誤差を減算することで補正する。

図７は、図６の１次比例成分誤差を減算した結果の一例を示す図である。
１次比例成分誤差を補正することで、図７に示すようにＹ方向への傾きが無くなりＸ方向の位置に依存した反射ミラー３２のミラー曲がり変形量Ｙ（Ｘ）を得ることができる。そして、得られた演算結果となる反射ミラー３２のミラー曲がり変形量Ｙ（Ｘ）は、磁気ディスク装置１４２に出力される。

以上のようにして、変形量演算部１４０は、レーザ干渉計１０，１２によって測定された各測定値の差分値Ｘ_０と、レーザ干渉計１４，１６によって測定された各測定値の差分値Ｙ_０とを用いて、反射ミラー３０，３２の曲がり変形量Ｘ（Ｙ），Ｙ（Ｘ）を演算する。このように同一方向から２つのレーザ干渉計で位置を測定することで、ＸＹステージ１０５上の反射ミラー３０，３２の曲がり変形量を取得することができる。

そして、描画部１５０が、反射ミラー３０，３２の曲がり変形量Ｘ（Ｙ），Ｙ（Ｘ）に基づいて補正された位置に電子ビーム２００を照射して、試料１０１に所定のパターンを描画する。具体的には、以下のように動作する。

まず、加算工程として、加算部１３０は、磁気ディスク装置１４２から反射ミラー３０，３２の曲がり変形量Ｘ（Ｙ），Ｙ（Ｘ）を読み出し、磁気ディスク装置１４６から補正マップを読み出す。そして、両者を加算する。加算することで、反射ミラー３０，３２の曲がり変形量を加味した補正マップを得ることができる。そして、加算結果は、描画制御回路１２０に出力される。描画制御回路１２０では、磁気ディスク装置１０９から描画データを読み出して複数段の変換の後、ショットデータを生成する。そして、偏向制御回路１１０にショットデータが出力される。偏向制御回路１１０では、例えば偏向器２０８への偏向量を示すデジタル信号を出力する。そして、デジタル信号はＤＡＣ１１２でアナログ変換され、アンプ１１４で増幅され、偏向電圧となって偏向器２０８に印加される。描画部１５０での動作は以下のようになる。

電子銃２０１から出た電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により矩形例えば長方形の穴を持つ第１のアパーチャ２０３全体を照明する。ここで、電子ビーム２００をまず矩形例えば長方形に成形する。そして、第１のアパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により第２のアパーチャ２０６上に投影される。かかる第２のアパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像の位置は、偏向器２０５によって偏向制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。そして、第２のアパーチャ２０６を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、偏向制御回路１１０に制御された偏向器２０８により偏向され、ステージ制御部１２２に制御されたモータ２２２，２２４により駆動されて連続移動するＸＹステージ１０５上の試料１０１の所望する位置に照射される。

以上のように、本実施の形態では、反射ミラー３０，３２の曲がり変形量が加味された位置にパターンを描画することができる。
図８は、実施の形態１におけるミラー曲がりを補正した結果の座標系の一例を示す図である。ミラー曲がりを補正しないと座標系６０のように位置がミラー曲がりに起因して誤差を生じさせてしまう。これに対して、本実施の形態のようにミラー曲がりを補正することで誤差を抑制し、座標系６２のように位置精度を向上させることができる。

以上のようにしてパターンが描画されたマスクを使って、後にステッパ等で半導体ウェハ等にパターンが転写されることになる。その際、製造されたマスクを測定して、まだ、１次比例成分誤差が残っているようであれば、その誤差をステッパ装置で補正してもよい。

或いは、上述した例では、不確定誤差として、変形量演算部１４０内で１次比例成分誤差を補正したが、ステッパ装置で補正することとして、描画装置１００内でのこの補正工程を省略しても構わない。

以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。

また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、描画装置１００を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての荷電粒子ビーム描画方法及び装置は、本発明の範囲に包含される。

実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。 図１の変形量演算部の内部構成およびレーザ干渉計の配置位置を示す概念図である。 実施の形態１における反射ミラーに曲がり変形が生じている様子の一例を示す概念図である。 実施の形態１におけるＸ方向累積加算の結果の一例を示す図である。 図４の１次比例成分誤差を減算した結果の一例を示す図である。 実施の形態１におけるＹ方向累積加算の結果の一例を示す図である。 図６の１次比例成分誤差を減算した結果の一例を示す図である。 実施の形態１におけるミラー曲がりを補正した結果の座標系の一例を示す図である。 従来の可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。

符号の説明

１０，１２，１４，１６ レーザ干渉計
２０，２２，２４，２６ 座標変換部
３０，３２ 反射ミラー
４２ Ｙ方向差分演算部
４４ Ｘ方向差分演算部
４６ メモリ
４８ Ｘ方向累積加算部
５０ Ｙ方向累積加算部
５２，５４ フィッティング部
５６，５８ 減算部
１００ 描画装置
１０１，３４０ 試料
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１０９，１４２，１４６ 磁気ディスク装置
１１０ 偏向制御回路
１１２ ＤＡＣ
１１４ アンプ
１２０ 描画制御回路
１２２ ステージ制御部
１３０ 加算部
１４０ 変形量演算部
１５０ 描画部
１６０ 制御部
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３，４１０ 第１のアパーチャ
２０４ 投影レンズ
２０５，２０８ 偏向器
２０６，４２０ 第２のアパーチャ
２０７ 対物レンズ
２２２，２２４ モータ
３３０ 電子線
４１１ 開口
４２１ 可変成形開口
４３０ 荷電粒子ソース

Claims (5)

1. 第１の方向にレーザを反射する第１のミラーと前記第１の方向と直交する第２の方向にレーザを反射する第２のミラーとが配置された、試料を載置するステージと、
   同一方向からレーザを照射して、第１の方向について前記ステージの位置を測定する第１と第２のレーザ干渉計と、
   同一方向からレーザを照射して、前記第２の方向について前記ステージの位置を測定する第３と第４のレーザ干渉計と、
   前記第１と第２のレーザ干渉計によって測定された第１と第２の測定値の差分値と、前記第３と第４のレーザ干渉計によって測定された第３と第４の測定値の差分値とを用いて、前記第１と第２のミラーの曲がり変形量を演算する変形量演算部と、
   前記第１と第２のミラーの曲がり変形量に基づいて補正された位置に荷電粒子ビームを照射して、前記試料に所定のパターンを描画する描画部と、
   を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
2. 前記変形量演算部は、
   前記第１の方向の位置を一定にした状態で前記第２の方向に前記ステージを移動した複数の位置と前記第２の方向の位置を一定にした状態で前記第１の方向に前記ステージを移動した複数の位置とで、前記第１と第２のレーザ干渉計によって測定された各位置での第１と第２の測定値の差分値を演算する第１の差分演算部と、
   前記第１の方向の位置を一定にした状態で前記第２の方向に前記ステージを移動した複数の位置と前記第２の方向の位置を一定にした状態で前記第１の方向に前記ステージを移動した複数の位置とで、前記第３と第４のレーザ干渉計によって測定された各位置での第３と第４の測定値の差分値を演算する第２の差分演算部と、
   前記第１の方向の位置を一定にした状態で前記第２の方向に前記ステージを移動した位置毎に測定開始位置から当該位置までの第１と第２の測定値の差分値と第３と第４の測定値の差分値の和を累積加算する第１の累積加算部と、
   前記第２の方向の位置を一定にした状態で前記第１の方向に前記ステージを移動した位置毎に測定開始位置から当該位置までの第１と第２の測定値の差分値と第３と第４の測定値の差分値の和を累積加算する第２の累積加算部と、
   を有することを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム描画装置。
3. 前記変形量演算部は、さらに、
   前記第１の累積加算部によって累積加算された各位置での第１の累積加算値の変化量に対する１次比例成分誤差を補正する第１の誤差補正部と、
   前記第２の累積加算部によって累積加算された各位置での第２の累積加算値の変化量に対する１次比例成分誤差を補正する第２の誤差補正部と、
   を有することを特徴とする請求項２記載の荷電粒子ビーム描画装置。
4. 前記第１の誤差補正部は、各位置での前記第１の累積加算値を１次関数で近似された値分を前記第１の累積加算値から減算し、
   前記第２の誤差補正部は、各位置での前記第２の累積加算値を１次関数で近似された値分を前記第２の累積加算値から減算することを特徴とする請求項３記載の荷電粒子ビーム描画装置。
5. 第１と第２のレーザ干渉計を用いて同一方向からレーザを照射して、第１の方向にレーザを反射する第１のミラーと前記第１の方向と直交する第２の方向にレーザを反射する第２のミラーとが配置されたステージの位置を第１の方向について測定する工程と、
   第３と第４のレーザ干渉計を用いて同一方向からレーザを照射して、前記ステージの位置を第２の方向について測定する工程と、
   前記第１と第２のレーザ干渉計によって測定された第１と第２の測定値の差分値と、前記第３と第４のレーザ干渉計によって測定された第３と第４の測定値の差分値とを用いて、前記第１と第２のミラーの曲がり変形量を演算し、演算結果を出力する工程と、
   を備えたことを特徴とするステージのミラー曲がり変形量取得方法。

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