JP2009218247A - 基板位置撮像装置、基板アライメント装置及び基板撮像条件の調整方法 - Google Patents

Abstract

【目的】撮像条件調整をシステム化した装置を提供することを目的とする。
【構成】本発明の一態様の基板位置撮像装置は、チャンバ３４４と、チャンバ３４４内で基板１０１を支持する支持ピン３４５と、基板１０１のエッジ部分が照明領域に含まれるように基板に向けて照明光を照射する照明装置３４６と、基板１０１のエッジ部分のカラー像を撮像するＣＣＤカメラ３４８と、撮像されたカラー像の３原色の各濃度と予め設定された３原色の各基準濃度とを用いて、所定の関係になるように照明光の光量を制御する制御計算機１３０と、を備えたことを特徴とする。本発明によれば、撮像条件の調整作業を効率化することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板位置撮像装置、基板アライメント装置及び基板撮像条件の調整方法に係り、例えば、電子ビーム描画を行なう際に基板をアライメントする基板アライメント装置、その際の基板位置撮像装置及び基板撮像条件の調整方法に関する。

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。例えば、電子ビーム描画は以下のように行なわれる。

ここで、上述した電子ビーム描画では、高精度な位置に試料がセットされた状態で描画を行なう必要がある。そのため、描画前に試料のアライメント（位置合わせ）が行なわれる（例えば、特許文献１参照）。描画装置では、真空状態でアライメントが行われるため、試料は真空チャンバ内でアライメントされることになる。

図６は、チャンバ内で試料の位置測定を行なう場合の問題点を説明するための概念図である。
図６において、試料となる基板５０１は真空状態のチャンバ５４４内でアライメントされることになる。その際に、照明装置５４６から照射された照明光を用いてＣＣＤカメラ５４８等で撮像した像を使って基板５０１の位置測定が行われるが、基板５０１やチャンバ５４４はその表面が鏡面に近いため照明光が鏡面反射して露出オーバーになりやすい。そのため、光量を適切に調整しないと高精度の撮像が困難となってしまう。高精度の撮像ができないと基板５０１の位置を正確に把握することができなくなってしまう。そのため、描画装置を設置するたびに人力による調整作業を余儀なくされていた。ここでは、描画装置の例を記載しているが、描画装置に限らず、撮像環境が露出オーバーになりやすい環境では同様の調整作業を余儀なくされることになる。
特開２００７−２９４５６２号公報

上述したように、描画装置を設置するたびに人力による光量の調整作業を余儀なくされていた。その結果、装置の立ち上げまでに多大な時間と労力が必要であった。そして、作業を効率化するための十分な手法も確率されていなかった。そのため、光量調整といった撮像条件調整のシステム化、或いは自動化が求められていた。

そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、撮像条件調整をシステム化した装置および方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様の基板位置撮像装置は、
チャンバと、
チャンバ内で基板を支持する支持部と、
基板のエッジ部分が照明領域に含まれるように基板に向けて照明光を照射する光源と、
基板のエッジ部分のカラー像を撮像する撮像部と、
撮像されたカラー像の３原色の各濃度と予め設定された３原色の各基準濃度とを用いて、所定の関係になるように照明光の光量を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする。

かかる構成により、予め３原色の各基準濃度を設定しておけば、撮像されたカラー像の３原色の各濃度と各基準濃度との関係から照明光の光量といった撮像条件の調整が可能となる。

特に、カラー像の赤色濃度と赤色の濃度基準値との差と、カラー像の緑色濃度と緑色の濃度基準値との差と、カラー像の青色濃度と青色の濃度基準値との差との２乗和が最小値となるように、照明光の光量が制御されると好適である。

さらに、制御部は、２乗和が最小値となる照明光の光量を用いて、撮像部の感度を変更しながら改めて２乗和が最小値となるように撮像部の感度を制御すると好適である。

本発明の一態様の基板アライメント装置は、
チャンバと、
チャンバ内で基板を支持する支持部と、
基板のエッジ部分が照明領域に含まれるように基板に向けて照明光を照射する光源と、
基板のエッジ部分のカラー像を撮像する撮像部と、
撮像されたカラー像の３原色の各濃度と予め設定された３原色の各基準濃度とを用いて、所定の関係になるように照明光の光量を制御する制御部と、
照明光の光量と撮像部の感度との少なくとも１つが所定の関係に制御された状態で撮像されたカラー像を基に、基板の位置をアライメントするアライメント機構と、
を備えたことを特徴とする。

かかる構成により、照明光の光量といった撮像条件が調整された状態で基板の位置を撮像することができる。そのため、カラー像を基に高精度な位置測定を行うことができる。そして、測定された位置の誤差を修正するように基板の位置をアライメントすればよい。

本発明の一態様の基板撮像条件の調整方法は、
チャンバ内で支持された基板のエッジ部分が照明領域に含まれるように基板に向けて照明光を照射する工程と、
基板のエッジ部分のカラー像を撮像する工程と、
撮像されたカラー像の３原色の各濃度と予め設定された３原色の各基準濃度とを用いて、所定の関係になるように照明光の光量を制御する工程と、
を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、基板撮像条件をシステム化することができる。よって、撮像条件の調整作業を効率化することができる。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１における基板アライメント装置の構成を示す概念図である。
図１において、基板アライメント装置３００は、チャンバ３４４、回転ステージ３４２、照明装置３４６、ＣＣＤカメラ３４８、搬送ロボット３５８、及び制御系を備えている。チャンバ３４４内には、回転ステージ３４２が配置され、回転ステージ３４２上に基板１０１を３点支持する複数の支持ピン３４５が配置されている。また、チャンバ３４４上には、光源となる照明装置３４６が配置され、チャンバ３４４上部に設けられた窓部３４１を介してチャンバ３４４内を照明する。また、チャンバ３４４の下側には、照明装置３４６と対向する位置にＣＣＤカメラ３４８が配置されている。ＣＣＤカメラ３４８は、チャンバ３４４下部に設けられた窓部３４３を介して照明光を受光する。回転ステージ３４２は、ステッピングモータ３５２によって両方向に回転し、その角度θを調整することができる。搬送ロボット３５８には、ハンド３５９が配置されている。基板アライメント装置３００内では、チャンバ３４４、回転ステージ３４２、照明装置３４６、ＣＣＤカメラ３４８、及び制御系により基板位置撮像装置を構成する。また、搬送ロボット３５８は、基板１０１をハンド３５９上に載置した状態で回転ステージ３４２の支持ピン３４５上に搬送する。そして、基板１０１を支持ピン３４５上に載置する。その際、基板１０１の載置位置についてｘ方向とｙ方向の位置を調整する。このように、回転ステージ３４２が角度を変更することによって基板１０１の角度θが、搬送ロボット３５８によって基板１０１のｘ方向とｙ方向が位置合わせ（アライメント）される。よって、回転ステージ３４２の回転機構や搬送ロボット３５８により基板１０１のアライメント機構を構成する。また、基板アライメント装置３００は、制御系として、制御計算機１３０、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）１３２、照明電源１３４、カメラコントローラ１３６、ロボットコントローラ１３８、モータコントローラ１４０、磁気ディスク装置１４２、及びメモリ１４４を有している。制御系の各構成は、図示しないバスを介して互いに接続されている。制御計算機１３０に入力される情報或いは演算処理中及び処理後の各情報はその都度メモリ１４４に記憶される。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について記載している。基板アライメント装置３００には、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、実施の形態１における基板撮像条件の調整方法と基板アライメント方法の要部工程を示すフローチャート図である。
基板アライメント装置３００を設置した最初の段階では、基板１０１の位置を測定するために基板１０１を撮像しても上述したように露出オーバーとなってしまう恐れがある。そのため、所望する精度で基板１０１の像が撮像できるように以下のフローに従ってまずは基板の撮像条件の調整を行なう。ここでは、露出オーバーを防ぐための対象となる撮像条件のパラメータとなる、照明装置３４６の明るさを決める光量と撮像するＣＣＤカメラ３４８の感度の調整を行なう。以下、工程順に説明する。

Ｓ（ステップ）１０２において、基板搬送工程として、搬送ロボット３５８は、基板１０１をハンド３５９上に載置した状態でアーム機構を延ばして基板１０１をチャンバ３４４内に挿入する。そして、回転ステージ３４２上の支持ピン３４５上に搬送する。

Ｓ１０４において、感度設定工程として、制御計算機１３０は、カメラコントローラ１３６にＣＣＤカメラ３４８の感度を設定するための信号を出力する。そして、カメラコントローラ１３６は、制御計算機１３０から入力した信号に従って、ＣＣＤカメラ３４８に感度を設定する。ここでは、事前に他の同一構成の装置を用いて、３原色の各基準濃度を取得した時に設定した感度を初期値として設定すればよい。

Ｓ１０６において、照明工程として、制御計算機１３０は、ＰＬＣ１３２に照明装置３４６が出力可能な最小の光量で照明するための信号を出力する。そして、ＰＬＣ１３２は、制御計算機１３０から入力した信号に従って、照明装置３４６の光量Ｑを設定する。照明装置３４６は、設定された最小の光量でチャンバ３４４内の基板１０１に向けて照明光３０１を照射する。

図３は、実施の形態１における照明領域を説明するための概念図である。
図３において、照明装置３４６は、設定された光量で基板１０１のエッジ部分が照明領域１０に含まれるように基板１０１に向けて照明光３０１を照射する。このように、基板１０１のエッジ部分、特に、ｘ方向とｙ方向の像が撮像できるように４つの角の１つの角が照明領域１０に含まれるように照明すると好適である。ｘ方向とｙ方向のエッジ部分の像を得ることで基板１０１のｘ方向とｙ方向の位置及び角度θのずれを測定することができる。また、図１では、１セットの照明装置とＣＣＤカメラとそれらの制御機器が記載されているが、これに限るものではなく、図３に示すように、４つの角のうち別の角についても、その角が証明領域１２に含まれるように２セット目の照明装置とＣＣＤカメラとそれらの制御機器を設置して、２つのセットを使って基板１０１の２つのエッジ部分を撮像することでＸ，Ｙ，θ方向の精度を向上させることができる。

Ｓ１０８において、撮像工程として、ＣＣＤカメラ３４８は、基板１０１のエッジ部分のカラー像を撮像する。ここで、ＣＣＤカメラ３４８は、撮像部の一例となる。そして、得られたカラー像は、カメラコントローラ１３６によって、その像の３原色濃度、すなわち、赤色の成分濃度と緑色の成分濃度と青色の成分濃度が制御計算機１３０に出力される。

Ｓ１１０において、目的関数演算工程として、制御計算機１３０は、撮像されたカラー像の３原色の各濃度と予め設定された３原色の各基準濃度とを用いて、以下に示す目的関数Ｊを演算する。ここで、事前に他の同一構成の装置を用いて所望する精度で基板の位置が撮像できたときの基板の像の３原色の各濃度を求めておく。そして、この事前に求めておいた３原色の各濃度を濃度基準値とする。以下、赤色の濃度基準値をＲｒｅ、緑色の濃度基準値をＧｒｅ、そして、青色の濃度基準値をＢｒｅと示す。赤色の濃度基準値Ｒｒｅと緑色の濃度基準値Ｇｒｅと青色の濃度基準値Ｂｒｅは、磁気ディスク装置１４２に格納しておく。そして、制御計算機１３０は、磁気ディスク装置１４２から赤色の濃度基準値Ｒｒｅと緑色の濃度基準値Ｇｒｅと青色の濃度基準値Ｂｒｅを読み出し、撮像工程（Ｓ１０８）で得られたカラー像の赤色濃度Ｒ、緑色濃度Ｇ、及び青色濃度Ｂを用いて、以下の目的関数Ｊを演算する。演算結果はメモリ１４４に格納される。目的関数Ｊは、以下の式（１）に示すように、カラー像の赤色濃度Ｒと赤色の濃度基準値Ｒｒｅとの差と、カラー像の緑色濃度Ｇと緑色の濃度基準値Ｇｒｅとの差と、カラー像の青色濃度Ｂと青色の濃度基準値Ｂｒｅとの差との２乗和で定義される。
（１） Ｊ＝（Ｒ−Ｒｒｅ）^２＋（Ｇ−Ｇｒｅ）^２＋（Ｂ−Ｂｒｅ）^２

Ｓ１１２において、判定工程として、制御計算機１３０は、撮像されたカラー像の３原色の各濃度と予め設定された３原色の各基準濃度とを用いて得られた目的関数Ｊの結果が、以下に示す所定の関係になっているかどうかを判定する。具体的には、演算された目的関数Ｊの結果が、所定の閾値Δより小さいかどうかを判定する。目的関数Ｊが閾値Δより小さければ、既に所望する精度での撮像条件が整っているものとして基板１０１の撮像条件の調整は終了して、後述する撮像工程（Ｓ１３４）に進む。目的関数Ｊが閾値Δより小さくない場合には、次のＳ１１４に進む。

Ｓ１１４において、判定工程として、制御計算機１３０は、照明装置３４６に設定されている光量Ｑが最大値Ｑｍａｘかどうかを判定する。設定されている光量Ｑが最大値ＱｍａｘでなければＳ１１６に進む。設定されている光量Ｑが最大値ＱｍａｘであればＳ１１８に進む。ここでは、まず、第１回目の設定として最小の光量が設定されているのでＳ１１６に進むことになる。

Ｓ１１６において、光量増量工程として、制御計算機１３０は、ＰＬＣ１３２に照明装置３４６の光量が所定の幅で増量された光量になるための信号を出力する。そして、ＰＬＣ１３２は、制御計算機１３０から入力した新たな信号に従って、照明装置３４６の新たな光量Ｑを設定する。そして、照明工程（Ｓ１０６）に戻る。

以上のようにして、演算された目的関数Ｊの結果が閾値Δより小さくならない限り、設定されている光量Ｑが最大値Ｑｍａｘになるまで照明工程（Ｓ１０６）から光量増量工程（Ｓ１１６）までの各工程を繰り返す。そして、設定されている光量Ｑが最大値Ｑｍａｘになっても演算された目的関数Ｊの結果が閾値Δより小さくならない場合にはＳ１１８に進む。

Ｓ１１８において、光量／感度設定工程として、制御計算機１３０は、メモリ１４４から目的関数Ｊの結果が最小となる照明装置３４６の光量を読み出し、ＰＬＣ１３２に目的関数Ｊの結果が最小となる照明装置３４６の光量になるための信号を出力する。そして、ＰＬＣ１３２は、制御計算機１３０から入力した新たな信号に従って、照明装置３４６の新たな光量Ｑを設定する。そして、制御計算機１３０は、カメラコントローラ１３６にＣＣＤカメラ３４８に設定可能な最小の感度を設定するための信号を出力する。そして、カメラコントローラ１３６は、制御計算機１３０から入力した信号に従って、ＣＣＤカメラ３４８に感度を設定する。

Ｓ１２０において、照明工程として、照明装置３４６は、設定された目的関数Ｊの結果が最小となる光量でチャンバ３４４内の基板１０１に向けて照明光３０１を照射する。

Ｓ１２２において、撮像工程として、ＣＣＤカメラ３４８は、基板１０１のエッジ部分のカラー像を撮像する。そして、得られたカラー像は、カメラコントローラ１３６によって、その像の３原色濃度である赤色濃度Ｒ、緑色濃度Ｇ、及び青色濃度Ｂが制御計算機１３０に出力される。

Ｓ１２４において、目的関数演算工程として、制御計算機１３０は、撮像されたカラー像の３原色の各濃度と上述した３原色の各基準濃度とを用いて、式（１）で示す目的関数Ｊを演算する。具体的には、制御計算機１３０は、磁気ディスク装置１４２から赤色の濃度基準値Ｒｒｅと緑色の濃度基準値Ｇｒｅと青色の濃度基準値Ｂｒｅを読み出し、撮像工程（Ｓ１２２）で得られたカラー像の赤色濃度Ｒ、緑色濃度Ｇ、及び青色濃度Ｂを用いて、目的関数Ｊを演算する。演算結果はメモリ１４４に格納される。

Ｓ１２６において、判定工程として、制御計算機１３０は、撮像されたカラー像の３原色の各濃度と予め設定された３原色の各基準濃度とを用いて得られた目的関数Ｊの結果が、以下に示す所定の関係になっているかどうかを判定する。具体的には、演算された目的関数Ｊの結果が、上述した閾値Δより小さいかどうかを判定する。目的関数Ｊが閾値Δより小さければ、既に所望する精度での撮像条件が整っているものとして基板１０１の撮像条件の調整は終了して、後述する撮像工程（Ｓ１３４）に進む。目的関数Ｊが閾値Δより小さくない場合には、次のＳ１２８に進む。

Ｓ１２８において、判定工程として、制御計算機１３０は、ＣＣＤカメラ３４８に設定されている感度γが最大値γｍａｘかどうかを判定する。設定されている感度γが最大値γｍａｘでなければＳ１３０に進む。設定されている感度γが最大値γｍａｘであればＳ１３２に進む。ここでは、まず、第１回目の設定として最小の感度が設定されているのでＳ１３０に進むことになる。

Ｓ１３０において、感度増強工程として、制御計算機１３０は、カメラコントローラ１３６にＣＣＤカメラ３４８に感度が所定の幅で増強された感度になるための信号を出力する。そして、カメラコントローラ１３６は、制御計算機１３０から入力した信号に従って、ＣＣＤカメラ３４８に新たな感度を設定する。そして、撮像工程（Ｓ１２２）に戻る。

以上のようにして、演算された目的関数Ｊの結果が閾値Δより小さくならない限り、設定されている感度γが最大値γｍａｘになるまで撮像工程（Ｓ１２２）から感度増強工程（Ｓ１３０）までの各工程を繰り返す。そして、設定されている感度γが最大値γｍａｘになっても演算された目的関数Ｊの結果が閾値Δより小さくならない場合にはＳ１３２に進む。

Ｓ１３２において、光量／感度設定工程として、制御計算機１３０は、メモリ１４４から目的関数Ｊの結果が最小となる感度γを読み出し、カメラコントローラ１３６に目的関数Ｊの結果が最小となるＣＣＤカメラ３４８の感度になるための信号を出力する。そして、カメラコントローラ１３６は、制御計算機１３０から入力した信号に従って、ＣＣＤカメラ３４８に新たな感度を設定する。また、照明装置３４６の光量については、既に設定済みの目的関数Ｊの結果が最小となる照明装置３４６の光量のままとする。

以上のように、照明装置３４６の光量とＣＣＤカメラ３４８の感度を調整することにより、より高精度な基板撮像条件にすることができる。予め同一装置１台について、赤色の濃度基準値Ｒｒｅと緑色の濃度基準値Ｇｒｅと青色の濃度基準値Ｂｒｅを求めておけば、他の同一装置に対して、上述したシステム化された基板撮像条件の調整方法の各ステップを行なうことで撮像条件の調整を行なうことができる。よって、撮像条件の調整作業を効率化することができる。この手法を用いることで、従来、人の目による色と照度計の明度による調整を自動化することができる。また、この手法で光量と感度を調整することで、対象とする計測物である基板１０１の後述する位置測定を行なう場合にも位置計測結果のばらつきを最小に抑える、或いはより小さいばらつきに抑えることができる。また、照明装置３４６やＣＣＤカメラ３４８の設置環境が異なっていても、或いは基板アライメント装置３００の特性にばらつきがあっても本手法により調整することでこれらの影響を低減させ、所望する計測精度を得ることが可能となる。

以上のように、撮像されたカラー像の３原色の各濃度と予め設定された３原色の各基準濃度とを用いて、所定の関係になるように照明光３０１の光量とＣＣＤカメラ３４８の感度が制御された後に、基板１０１のアライメントを行なうための撮像を行なう。

Ｓ１３４において、撮像工程として、ＣＣＤカメラ３４８は、基板１０１のエッジ部分のカラー像を撮像する。

Ｓ１３６において、位置測定工程として、カメラコントローラ１３６は、入力したカラー像から基板１０１のエッジ部分の位置を検出し、制御計算機１３０に出力する。上述したように、撮像されたカラー像の３原色の各濃度と予め設定された３原色の各基準濃度とを用いて、上述した関係になるように照明光３０１の光量とＣＣＤカメラ３４８の感度が制御されているので、高精度な位置測定を行なうことができる。

Ｓ１３８において、アライメント工程として、制御計算機１３０は、照明光の光量と撮像部の感度が上述した関係に制御された状態で撮像されたカラー像を基に測定された位置に基づいて、ｘ，ｙ方向の位置ずれ分があればその位置ずれ分についてロボットコントローラ１３８に所望する位置に基板１０１が配置されるように信号を出力する。ロボットコントローラ１３８は、制御計算機１３０から入力した信号に従って、搬送ロボット３５８により基板１０１の配置位置を位置合わせする。また、制御計算機１３０は、照明光の光量と撮像部の感度が上述した関係に制御された状態で撮像されたカラー像を基に測定された位置に基づいて、θ方向の位置ずれ分があればその位置ずれ分について、ＰＬＣ１３２と通信して、ＰＬＣ１３２からモータコントローラ１４０に所望する角度位置に基板１０１が配置されるように信号を出力させる。モータコントローラ１４０は、ＰＬＣ１３２から入力した信号に従って、モータ３５２を回転させることにより基板１０１の角度位置を位置合わせする。

以上のように、高精度な位置測定に基づいて位置合わせができるので、高精度な位置あわせが可能となる。

実施の形態２．
実施の形態２では、実施の形態１の基板アライメント装置３００を搭載した荷電粒子ビーム描画装置について説明する。以下、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、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームでも構わない。また、荷電粒子ビーム描画装置の一例として、特に、可変成形型の電子ビーム描画装置について説明する。以下、電子ビーム描画装置を一例として説明するが、これに限るものではなく、レーザマスク描画装置についても同様に当てはめることができる。

図４は、実施の形態２における描画装置を上面から見た構成を示す概念図である。
図４において、荷電粒子ビーム描画装置の一例である描画装置１００は、カセットチャンバ（Ｃ−Ｃｈ）３１０、ロードロック（Ｌ／Ｌ）チャンバ（Ｌ／Ｌ−Ｃｈ）３２０、真空室３７０を備えている。真空室３７０内には、アライメント（ＡＬＮ）チャンバ（ＡＬＮ−Ｃｈ）となる実施の形態１で説明したチャンバ３４４、ロボットチャンバ３５０、描画室となるライティングチャンバ（Ｗ−Ｃｈ）１０３が配置されている。チャンバ３４４内には、実施の形態１と同様、回転ステージ３４２が配置され、回転ステージ３４２上に基板１０１を３点支持する複数の支持ピン３４５が配置されている。そして、チャンバ３４４上には、光源となる照明装置３４６が配置され、チャンバ３４４上部に設けられた窓部３４１を介してチャンバ３４４内を照明する。そして、チャンバ３４４の下側には、照明装置３４６と対向する位置にＣＣＤカメラ３４８が配置されている。

カセットチャンバ３１０内には、カセット３１２、カセット３１４、カセット３１６、搬送ロボット３１８、レール３１７が配置されている。カセットチャンバ３１０とＬ／Ｌチャンバ３２０との間には、ゲートバルブ３２２が配置され、双方間が遮断されている。Ｌ／Ｌチャンバ３２０と真空室３７０との間には、ゲートバルブ３２４が配置され、双方間が遮断されている。ロボットチャンバ３５０内には、搬送ロボット３５８が配置されている。ライティングチャンバ１０３内には、ＸＹステージ１０５が配置されている。搬送ロボット３１８は、ＸＹ方向、回転方向、上下方向の４軸に移動可能であり、レール３１７に沿って移動し、ハンド３１９を用いて基板１０１を搬送する。搬送ロボット３５８は、Ｘ或いはＹ方向、回転方向、上下方向の３軸に移動可能であり、ハンド３５９を用いて基板１０１を搬送する。真空室３７０は、図示していない真空ポンプで真空引きされ、大気圧よりも低い圧力の真空雰囲気に制御されている。図４では、本実施の形態２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ることは言うまでもない。

図５は、実施の形態２における描画装置を正面から見た構成を示す概念図である。
図５において、描画装置１００は、上述したカセットチャンバ３１０、Ｌ／Ｌチャンバ３２０、ＡＬＮ用のチャンバ３４４、搬送ロボット３５８、描画部を構成するライティングチャンバ１０３及び電子鏡筒１０２を備えている。そして、制御系として、ＣＰＵ１２０、メモリ１２２、磁気ディスク装置１２４を備えている。また、Ｌ／Ｌチャンバ３２０には、真空ポンプ３２６が接続されている。また、図５では、基板アライメント装置３００の制御系について記載を省略しているが、その構成は実施の形態１と同様である。

そして、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、偏向器２０８が配置されている。ライティングチャンバ１０３内には、ＸＹステージ１０５が配置されている。

コンピュータとなるＣＰＵ１２０には、図示していない制御回路やバス等と介して、メモリ１２２、磁気ディスク装置１２４、ライティングチャンバ１０３内の各機器及び電子鏡筒１０２内の各機器に接続され、ＣＰＵ１２０から出力される制御信号により制御される。また、ＣＰＵ１２０で演算される入力データ或いは出力データ等はメモリ１２２に記憶される。

以下、描画装置１００の動作について説明する。まず、搬送ロボット３１８が、ハンド３１９を用いて選択された基板１０１が配置されたカセット（例えばカセット３１２）から基板１０１を搬出し、ゲートバルブ３２２を開けて基板１０１をＬ／Ｌチャンバ３２０内に搬送する。基板１０１がＬ／Ｌチャンバ３２０内に搬送されるとゲートバルブ３２２を閉じて、Ｌ／Ｌチャンバ３２０内を真空ポンプ３２６で排気し、内部圧力を真空室３７０と同じ或いは真空室３７０より若干低い圧力まで真空引きする。Ｌ／Ｌチャンバ３２０を設けることで、外気側となるカセットチャンバ３１０と真空室３７０との圧力を維持することができる。また、内部圧力を真空室３７０と同じ或いは真空室３７０より若干低い圧力まで真空引きすることでカセットチャンバ３１０側から真空室３７０へのパーティクルの進入を抑制することができる。

次に、ゲートバルブ３２４を開けて、搬送ロボット３５８がハンド３５９を用いてＬ／Ｌチャンバ３２０内に配置された基板１０１をロボットチャンバ３５０内に搬入し、ＡＬＮチャンバ３４４に搬送する。ＡＬＮチャンバ３４４内では、搬送された基板１０１の向き等の位置合わせ（アライメント）を行なう。アライメントを行なうことで、所望する位置に描画することができる。その際のアライメントの手法は、実施の形態１と同様である。また、アライメントを行なう前に基板アライメント装置３００の撮像条件については実施の形態１と同様、調整しておくことは言うまでもない。

次に、搬送ロボット３５８がハンド３５９を用いてＡＬＮチャンバ３４４内に配置された基板１０１をロボットチャンバ３５０内に搬入し、描画室となるライティングチャンバ１０３に搬送し、ＸＹステージ１０５に配置する。

一方、描画データ準備工程としては、外部装置による所定のパターンを描画するための描画データの作成する工程と外部装置が描画装置１００へ作成された描画データを転送（描画装置１００への入力）する工程等が挙げられる。そして、描画データは、描画装置１００内の磁気ディスク装置１２４に格納される。そして、ＣＰＵ１２０が、磁気ディスク装置１２４に格納された描画データの中から描画データを読み出して入力する。そして、入力された描画データの処理が行なわれる。

真空室３７０内では、基板となる基板１０１に所定のパターンが描画される。以下、具体的に説明する。電子銃２０１から出た荷電粒子ビームの一例となる電子ビーム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、偏向器２０８により偏向され、移動可能に配置されたＸＹステージ１０５上の試料となる基板１０１の所望する位置に照射される。

以上のように、実施の形態２では、実施の形態１で説明した基板アライメント装置３００を搭載することで、実施の形態１と同様、照明装置３４６の照明光の光量とＣＣＤカメラ３４８の感度が調整されているので、高精度な位置測定を行なうことができる。よって、高精度なアライメントができ、その結果、高精度な位置にパターンを描画することができる。

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装置、パターンの寸法誤差補正装置及びパターンの寸法誤差補正方法は、本発明の範囲に包含される。

実施の形態１における基板アライメント装置の構成を示す概念図である。 実施の形態１における基板撮像条件の調整方法と基板アライメント方法の要部工程を示すフローチャート図である。 実施の形態１における照明領域を説明するための概念図である。 実施の形態２における描画装置を上面から見た構成を示す概念図である。 実施の形態２における描画装置を正面から見た構成を示す概念図である。 チャンバ内で試料の位置測定を行なう場合の問題点を説明するための概念図である。

符号の説明

１０，１２ 照明領域
１００ 描画装置
１０１，５０１ 基板
１０２ 電子鏡筒
１０３ ライティングチャンバ
１０５ ＸＹステージ
１２０ ＣＰＵ
１２２，１３２ メモリ
１２４，１４２ 磁気ディスク装置
１３０ 制御計算機
１３２ ＰＬＣ
１３４ 照明電源
１３６ カメラコントローラ
１３８ ロボットコントローラ
１４０ モータコントローラ
１４４ メモリ
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３ 第１のアパーチャ
２０４ 投影レンズ
２０５，２０８ 偏向器
２０６ 第２のアパーチャ
２０７ 対物レンズ
３００ 基板アライメント装置
３０１ 照明光
３１０ カセットチャンバ
３１２，３１４，３１６ カセット
３１７ レール
３１８，３５８ 搬送ロボット
３１９，３５９ ハンド
３２０ Ｌ／Ｌチャンバ
３２２，３２４ ゲートバルブ
３２６ 真空ポンプ
３３０ 電子線
３４０ 試料
３４１，３４３ 窓部
３４２ 回転ステージ
３４４，５４４ チャンバ
３４５ 支持ピン
３４６，５４６ 照明装置
３４８，５４８ ＣＣＤカメラ
３５０ ロボットチャンバ
３５２ モータ
３７０ 真空室

Claims (5)

1. チャンバと、
   前記チャンバ内で基板を支持する支持部と、
   前記基板のエッジ部分が照明領域に含まれるように前記基板に向けて照明光を照射する光源と、
   前記基板のエッジ部分のカラー像を撮像する撮像部と、
   撮像された前記カラー像の３原色の各濃度と予め設定された３原色の各基準濃度とを用いて、所定の関係になるように前記照明光の光量を制御する制御部と、
   を備えたことを特徴とする基板位置撮像装置。
2. 前記カラー像の赤色濃度と赤色の濃度基準値との差と、前記カラー像の緑色濃度と緑色の濃度基準値との差と、前記カラー像の青色濃度と青色の濃度基準値との差との２乗和が最小値となるように、前記照明光の光量が制御されることを特徴とする請求項１記載の基板位置撮像装置。
3. 前記制御部は、前記２乗和が最小値となる前記照明光の光量を用いて、前記撮像部の感度を変更しながら改めて前記２乗和が最小値となるように前記撮像部の感度を制御することを特徴とする請求項２記載の基板位置撮像装置。
4. チャンバと、
   前記チャンバ内で基板を支持する支持部と、
   前記基板のエッジ部分が照明領域に含まれるように前記基板に向けて照明光を照射する光源と、
   前記基板のエッジ部分のカラー像を撮像する撮像部と、
   撮像された前記カラー像の３原色の各濃度と予め設定された３原色の各基準濃度とを用いて、所定の関係になるように前記照明光の光量を制御する制御部と、
   前記照明光の光量が前記所定の関係に制御された状態で撮像された前記カラー像を基に、前記基板の位置をアライメントするアライメント機構と、
   を備えたことを特徴とする基板アライメント装置。
5. チャンバ内で支持された基板のエッジ部分が照明領域に含まれるように前記基板に向けて照明光を照射する工程と、
   前記基板のエッジ部分のカラー像を撮像する工程と、
   撮像された前記カラー像の３原色の各濃度と予め設定された３原色の各基準濃度とを用いて、所定の関係になるように前記照明光の光量を制御する工程と、
   を備えたことを特徴とする基板撮像条件の調整方法。

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