JP2010074110A

JP2010074110A - 荷電粒子ビーム描画装置における試料の載置位置測定方法及び載置位置補正方法

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Publication number: JP2010074110A
Application number: JP2008243373A
Authority: JP
Inventors: Yoshiro Yamanaka; 吉郎山中; Kota Fujiwara; 光太藤原; Michihiro Kawaguchi; 通広川口; Kazuhiro Shiba; 和広斯波
Original assignee: Nuflare Technology Inc
Current assignee: Nuflare Technology Inc
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2008-09-22
Publication date: 2010-04-02
Anticipated expiration: 2028-09-22
Also published as: JP5401065B2

Abstract

【課題】ステージ上に載置された試料の位置を新たな位置計測ツールを用いることなく測定できるようした荷電粒子ビーム描画装置における試料の載置位置測定方法を提供する。
【解決手段】試料として、表面に、光の反射率が他の部分とは異なる、互いに直交する方向にのびる線状の２本のマーク部１０１，１０２を形成した専用試料１００を用いる。搬送ロボットにより専用試料１００をステージ上に搬送して載置した後、高さ測定器の投光部からの光を専用試料１００の表面に照射して、光の照射スポットＳＰを各マーク部１０１、１０２に交差するように走査する。高さ測定器の受光部による反射光の受光量の変化に基づいて、照射スポットＳＰの走査軌跡と各マーク部１０１，１０２との交差個所の位置を測定する。この測定位置から２本のマーク部１０１，１０２に合致する２本の直線を求め、試料載置位置を測定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、試料を搬送ロボットによりステージ上に搬送して載置するようにした荷電粒子ビーム描画装置における試料の載置位置測定方法及びこの測定方法を利用した試料の載置位置補正方法に関する。

荷電粒子ビーム描画装置は、互いに直交する水平なＸ方向及びＹ方向に移動自在なステージと、ステージ上に載置した試料に荷電粒子ビームを照射するビーム照射手段と、ステージのＸ方向及びＹ方向の位置を測定するステージ位置測定器とを備えており、ステージを移動させて、ステージの位置を確認しつつ試料に荷電粒子ビームを照射して、試料にパターンを描画するように構成されている。

また、試料が自重で撓む等して、試料の高さが正規高さからずれると、偏向された荷電粒子ビームの試料への照射位置が変化したり、荷電粒子ビームの焦点範囲から試料が外れて、描画精度が悪化する。そこで、描画装置に、試料の高さを測定する高さ測定器を設け、その測定結果に応じて荷電粒子ビームの偏向角度や焦点範囲の補正を行うようにしている。高さ測定器は、光を試料の表面に斜め上方から収束して照射する投光部と、試料からの反射光を受光して反射光の位置を検出する受光部とを有し、反射光の位置から試料の高さを算出するように構成されている(例えば、特許文献１参照)。

また、描画装置は、搬送ロボットを備えており、試料を搬送ロボットによりステージ上に搬送して載置するようにしている。ここで、搬送ロボットが制御データ通りに動作しても、ステージ上の正規位置に試料が載置されないことがある。この場合、試料に描画されるパターンの位置がずれてしまう。そこで、一般的には、ステージに基準ブロックを設け、試料を基準ブロックに押し当てて、ステージ上の正規位置に試料を位置決めして載置できるようにしている。然し、これでは、基準ブロックに試料を押し当てる際にパーティクルが発生して、試料上にパーティクルが載ってしまい、描画パターンに欠陥を生ずることがある。

そのため、従来、搬送ロボットにより試料をステージ上に位置決めせずに載置した後、試料をＣＣＤカメラで撮像して、画像処理により試料の載置位置の正規位置からのずれ量を測定し、このずれ量に応じてパターンの描画位置を補正したり、試料の載置位置を補正する方法も知られている(例えば、特許文献２参照)。然し、この方法では、試料の載置位置を測定するために、ＣＣＤカメラや試料を照明する照明手段が必要になり、描画装置が複雑高価になってしまう。
特開２００８−１７７２５６号公報特開２００２−２８０２８７号公報

本発明は、以上の点に鑑み、ステージ上に載置された試料の位置を新たな位置計測ツールを用いることなく測定できるようにした荷電粒子ビーム描画装置における試料の載置位置測定方法及びこの測定方法を利用した試料の載置位置補正方法を提供することをその目的としている。

本発明の第１の態様は、互いに直交する水平なＸ方向及びＹ方向に移動自在なステージと、ステージ上に載置した試料に荷電粒子ビームを照射するビーム照射手段と、ステージのＸ方向及びＹ方向の位置を測定するステージ位置測定器と、光を試料の表面に斜め上方から収束して照射する投光部と、試料からの反射光を受光して反射光の位置を検出する受光部とを有し、反射光の位置から試料の高さを測定する高さ測定器と、ステージ上に試料を搬送して載置する搬送ロボットとを備える荷電粒子ビーム描画装置における試料の載置位置測定方法であって、試料として、表面に、光の反射率が他の部分とは異なる、互いに直交する方向にのびる線状の２本のマーク部を形成した専用試料を用い、搬送ロボットにより専用試料をステージ上に搬送して載置した後、ステージをＸ方向に移動させつつ、高さ測定器の投光部からの光を専用試料の表面に照射して、光の照射スポットを一方のマーク部に交差するように走査し、高さ測定器の受光部による反射光の受光量の変化に基づいて、照射スポットの走査軌跡に交差する一方のマーク部の個所の位置を測定することをステージのＹ方向位置を変えて少なくとも２回行って、一方のマーク部の少なくとも２個所の位置を測定する工程と、ステージをＹ方向に移動させつつ、高さ測定器の投光部からの光を専用試料の表面に照射して、光の照射スポットを他方のマーク部に交差するように走査し、高さ測定器の受光部による反射光の受光量の変化に基づいて、照射スポットの走査軌跡に交差する他方のマーク部の個所の位置を測定することをステージのＸ方向位置を変えて少なくとも２回行って、他方のマーク部の少なくとも２個所の位置を測定する工程と、一方のマーク部の測定した少なくとも２個所の位置から一方のマーク部に合致する第１の直線を算出すると共に、他方のマーク部の測定した少なくとも２個所の位置から他方のマーク部に合致する第２の直線を算出する工程と、第１の直線と第２の直線との交点の位置からステージに対する試料の載置位置のＸ方向及びＹ方向のずれ量を算出する工程と、第１の直線のＹ方向に対する傾斜角と第２の直線のＸ方向に対する傾斜角との少なくとも一方から試料の載置位置の回転ずれ量を算出する工程とを実行することを特徴とする。

本発明の第２の態様は、上記荷電粒子ビーム描画装置における試料の載置位置補正方法であって、上記本発明の第１の態様の載置位置測定方法で算出された前記回転ずれ量を搬送ロボットの制御部にフィードバックし、搬送ロボットの制御データを回転ずれ量が除去されるように補正することを特徴とする。

本発明の第３の態様は、上記荷電粒子ビーム描画装置における試料の載置位置補正方法であって、荷電粒子ビーム描画装置が、試料を定位置に位置決めした状態で搬送ロボットに受け渡すアライメント部を備えるものにおいて、アライメント部における試料の位置を、上記本発明の第１の態様の載置位置測定方法で算出された前記回転ずれ量分だけ回転補正することを特徴とする。

また、本発明の第１の態様においては、前記照射スポットの走査軌跡に交差する前記各マーク部の個所の高さを前記高さ測定器で測定し、該個所の高さの基準高さに対するずれ量に応じて該個所の測定位置を補正することが望ましい。

更に、本発明の第２の態様において、前記搬送ロボットが、Ｘ方向及びＹ方向に直交するＺ方向の軸線回りに回転自在な回転軸と、回転軸に固定された座標系の水平な１軸方向であって、試料載置時にＹ方向に平行になる方向に伸縮自在なロボットアームとを備える極座標型ロボットで構成される場合は、試料載置時の搬送ロボットの回転軸の回転角度を前記回転ずれ量分だけ補正すると共に、試料載置時のステージの位置をＸ方向に回転軸の回転角度補正による試料のＸ方向変位量分だけ補正し、更に、試料載置時のステージの位置をＹ方向に回転軸の回転角度補正による試料のＹ方向変位量分だけ補正するか、又は、ロボットアームの伸縮量を回転軸の回転角度補正による試料のＹ方向変位量分だけ補正することが望ましい。

また、本発明の第２と第３の態様においては、試料載置時における前記ステージの位置を、上記本発明の第１の態様の載置位置測定方法で算出された前記Ｘ方向及びＹ方向のずれ量分だけＸ方向及びＹ方向に補正することが望ましい。

本発明の第１の態様によれば、既設の高さ測定器を用いて試料載置位置を測定できるため、新たな位置計測ツールが不要になり、描画装置が複雑高価になることを回避できる。また、本発明の第２と第３の態様によれば、パターンの描画位置の補正やステージの位置補正では対処できない試料載置位置の回転ずれを除去することができる。

図１、図２は本発明の荷電粒子ビーム描画装置の一例である電子ビーム描画装置を示している。電子ビーム描画装置は、描画室１と、描画室１の天井部に立設したビーム照射手段たる電子鏡筒２と、描画室１に隣接する搬送室３と、搬送室３の脇に隣接するアライメント室４とを備えている。描画室１には、互いに直交するＸ方向及びＹ方向に移動自在なステージ５が設けられている。そして、アライメント室４で定位置に位置決めされた試料Ｗを搬送室３に配置した搬送ロボット６に受け渡し、該ロボット６により試料Ｗをステージ５上に搬送して載置するようにしている。試料Ｗは、例えば、ガラス基板上にクロム膜等の遮光膜とレジスト膜とが積層されたマスクである。

搬送ロボット６は、Ｘ方向及びＹ方向に直交するＺ方向の軸線回りに回転自在な回転軸６ａと、回転軸６ａに固定された座標系の水平な１軸方向に伸縮自在なロボットアーム６ｂと、ロボットアーム６ｂの先端に取り付けた、試料Ｗを保持するロボットハンド６ｃとを有する極座標型ロボットで構成されている。ロボットアーム６ｂの伸縮方向は、ステージ５上に試料Ｗを載置する際に、Ｙ方向と平行になる。また、ロボットハンド６ｃは、ロボットアーム６ｂの伸縮方向に一致する姿勢に常時維持される。尚、本実施形態では、ロボットアーム６ｂを一対のアームの屈伸動作で伸縮するものに構成しているが、テレスコピック型のアームでロボットアーム６ｂを構成してもよい。

電子鏡筒２は、内蔵する電子銃から発せられた電子ビームを所要の断面形状に成形した後偏向させて試料Ｗに照射する公知のものであり、その詳細な説明は省略する。電子鏡筒２は照射制御部７により制御され、ステージ５はステージ制御部８により制御され、搬送ロボット６はロボット制御部９により制御される。そして、これら照射制御部７、ステージ制御部８及びロボット制御部９は全体制御部１０で統括制御される。全体制御部１０には、第１メモリ１１_１と第２メモリ１１_２とが接続されている。第１メモリ１１_１にはパターンデータが記憶されている。全体制御部１０は、パターンデータに基づいて描画すべき図形の形状、位置を規定する描画データを作成し、これを第２メモリ１１_２に記憶させる。

また、電子ビーム描画装置は、ステージ５のＸ方向及びＹ方向の位置を測定するステージ位置測定器１２と、ステージ５に載置された試料Ｗの高さ(Ｚ方向位置)を測定する高さ測定器１３とを備えている。ステージ位置測定器１２は、図２に示す如く、ステージ５に固定したＸ方向の法線を持つステージミラー５ａへのレーザー光の入反射でステージ５のＸ方向位置を測定するレーザー測長計１２ａと、ステージ５に固定したＹ方向の法線を持つステージミラー５ｂへのレーザー光の入反射でステージ５のＹ方向位置を測定するレーザー測長計１２ｂとで構成されている。

高さ測定器１３は、レーザー光を試料Ｗの表面に斜め上方から収束して照射する投光部１３ａと、試料Ｗからの反射光を受光して反射光の位置を検出する受光部１３ｂと、反射光の位置から試料Ｗの高さを算出する高さ信号処理部１３ｃとで構成されている。高さ測定器１３で測定された試料Ｗの高さデータは、全体制御部１０から高さデータ読出指令を受信した際に、全体制御部１０へ応答データとして入力される。そして、全体制御部１０は、試料Ｗの高さの正規高さからずれ量に応じて、描画精度を維持するのに必要な電子ビームの偏向角や焦点範囲を算出し、描画データを補正する。尚、高さ信号処理部１３ｃは、受光部１３ｂから得られる高さ信号を演算して反射光の受光量を検出する機能を併せ持つ。

試料Ｗへのパターンの描画に際しては、全体制御部１０からステージ制御部８に動作指令が出され、ステージ５が移動される。また、照射制御部７では、全体制御部１０から入力される描画データに基づき、ステージ位置測定器１２で測定したステージ５の位置を確認しつつ、電子鏡筒２内の電子ビームの成形制御、偏向制御を行って、試料Ｗの所要の位置に電子ビームを照射する。

ところで、ステージ位置測定器１２では試料Ｗの位置を測定できないため、ステージ５上の正規位置に試料Ｗが載置されていないと、試料Ｗの外形に対して描画されるパターン全体の位置がずれる。ここで、搬送ロボット６が制御データ通りに動作しても、ステージ５上の正規位置に試料Ｗが載置されないことがある。そこで、電子ビーム描画装置の組立時や調整時に、図３に示す専用試料１００を用いて、ステージ５への試料載置位置を測定するようにした。

専用試料１００は、表面に、光の反射率が他の部分とは異なる、互いに直交する方向にのびる線状の２本のマーク部１０１，１０２を形成したものである。ここで、専用試料１００がステージ５上の正規位置に載置されたとき、第１のマーク部１０１はＹ方向に平行になり、第２のマーク部１０２はＸ方向に平行になる。尚、本実施形態では、専用試料１００として、図３(ｂ)に示す如く、ガラス基板１０３の表面にクロム膜等の遮光膜１０４を積層して成るものを用い、遮光膜１０４の除去部分でマーク部１０１，１０２を構成している。そのため、マーク部１０１，１０２での光の反射率が他の部分より低くなる。

測定に際しては、先ず、アライメント室４で専用試料１００を位置決めし、搬送ロボット６により専用試料１００をアライメント室４からステージ５上に搬送して載置する。次に、ステージ５をＸ方向に移動させつつ、高さ測定器１３の投光部１３ａからの光を専用試料１００の表面に照射して、光の照射スポットＳＰを第１マーク部１０１に交差するようにＸ方向に走査する。この際、高さ測定器１３の受光部１３ｂによる反射光の受光量は、照射スポットＳＰの走査軌跡が第１マーク部１０１に交差する箇所で図４に示す如く低下する。そのため、受光量の変化に基づいて、照射スポットＳＰの走査軌跡と第１マーク部１０１との交差個所の位置を測定することができる。即ち、該交差個所のＸ座標は、受光量が最低になったときのステージ５のＸ方向位置から求めることができ、Ｙ座標は、照射スポットＳＰの走査軌跡(Ｘ方向に平行)に一致し、これはステージ５のＹ方向位置から求めることができる。そして、照射スポットＳＰをＸ方向に走査して、上記交差個所の位置を測定することをステージ５のＹ方向位置を変えて２回行い、図３(ａ)に示す如く、第１マーク部１０１の２個所ｘ１、ｘ２の位置を測定する。

次に、ステージ５をＹ方向に移動させつつ、高さ測定器１３の投光部１３ａからの光を専用試料１００の表面に照射して、光の照射スポットＳＰを第２マーク部１０２に交差するようにＹ方向に走査し、受光部１３ｂによる反射光の受光量の変化に基づいて、照射スポットＳＰの走査軌跡と第２マーク部１０２との交差個所の位置を測定することをステージ５のＸ方向位置を変えて２回行う。そして、図３(ａ)に示す如く、第２マーク部１０２の２個所ｙ１、ｙ２の位置を測定する。

尚、各マーク部１０１，１０２の幅は、照射スポットＳＰのサイズより若干小さい寸法(例えば、８０μｍ)とすることが望ましい。これによれば、受光量の変化パターンがガウシアン形状(正規分布形状)になり、ガウス曲線を用いて近似することで、照射スポットＳＰの走査軌跡と各マーク部１０１，１０２の交差個所の位置を精度良く測定できるようになる。

ところで、専用試料１００の高さが図５(ａ)に一点鎖線で示す正規高さからｄＺずれると、専用試料１００の表面の照射スポットＳＰの位置は、専用試料１００の高さが正規高さである場合に比しＸＹ平面上でｄＱだけずれる。投光部１３ａからの照射光の入射角度をαとして、ｄＱ＝ｄＺｔａｎαになる。上記したマーク部１０１，１０２の各個所の測定位置は、専用試料１００が正規高さに存するものとして求めている。そのため、専用試料１００の高さずれを生ずると、上記各個所の測定位置に誤差を生ずる。ここで、投光部１３ａからの照射光の光軸が、図５(ｂ)に示す如く、Ｘ方向及びＹ方向に対し傾き、Ｙ方向に対する傾斜角度がβである場合、高さずれによる照射スポットの位置ずれ量ｄＱのＸ方向成分ｄＱｘはｄＱｓｉｎβ、Ｙ方向成分ｄＱｙは−ｄＱｃｏｓβになる。

そこで、本実施形態では、照射スポットＳＰの走査軌跡に交差する各マーク部１０１，１０２の個所の高さを高さ測定器１３で測定し、高さずれ量ｄＺから上記の如く求められるｄＱｘとｄＱｙを該個所の測定位置のＸ座標とＹ座標に加算して測定位置を補正している。

以上の処理は、高さ測定器１３の高さ信号処理部１３ｃから出力される高さ信号と、受光量信号と、ステージ位置測定器１２からステージ制御部８を介して出力されるステージ位置信号とを入力する全体制御部１０(図１参照)で行われる。全体制御部１０では、測定からマーク位置算出および載置位置算出までを行うアプリケーションソフトウェア接続される。ここで、電子ビーム描画装置の構成が、各制御部とのデータ入出力にイーサネット（登録商標）を用いた双方向のＴＣＰ／ＩＰ接続で行われる場合、ネットワーク内に存在する端末に本アプリケーションソフトウェアを設置すれば、同様の処理を行うことは可能であり、全体制御部のみで実行することに限定されない。

以下、図６を参照して、全体制御部１０のアプリケーションソフトウェアで行う処理について説明する。先ず、第１マーク部１０１の測定された２個所ｘ１、ｘ２の座標(Ｘｘ１，Ｙｘ１)、(Ｘｘ２，Ｙｘ２)から第１マーク部１０１に合致する第１の直線Ｌ１(２個所ｘ１、ｘ２を結ぶ直線)の方程式を算出すると共に、第２マーク部１０２の測定された２個所ｙ１、ｙ２の座標(Ｘｙ１，Ｙｙ１)、(Ｘｙ２，Ｙｙ２)から第２マーク部１０２に合致する第２の直線Ｌ２(２個所ｙ１、ｙ２を結ぶ直線)の方程式を算出する。

次に、第１の直線Ｌ１と第２の直線Ｌ２との交点Ｏの位置を求め、この位置からステージ５に対する専用試料１００の載置位置の正規位置からのＸ方向及びＹ方向のずれ量を算出する。更に、第１の直線Ｌ１のＹ方向に対する傾斜角θ１と、第２の直線Ｌ２のＸ方向に対する傾斜角θ２とを平均して、専用試料１００のＺ方向の軸線回りの回転ずれ量θを算出する。尚、傾斜角θ１と傾斜角θ２は基本的に等しくなるはずであり、両傾斜角θ１、θ２の一方から回転ずれ量θを求めてもよい。但し、各マーク部１０１，１０２の上記箇所の測定誤差により、第１と第２の両直線Ｌ１，Ｌ２が直交しない場合もあり、測定精度向上のためには両傾斜角θ１、θ２を平均して回転ずれ量θを求めることが望ましい。

上記で算出された試料載置位置のＸ方向及びＹ方向のずれ量は、ステージ制御部８にフィードバックされる。ステージ制御部８は、試料載置時におけるステージ５の位置をＸ方向及びＹ方向にこのずれ量分だけ変位させる補正を行う。これにより、試料Ｗをステージ５に正規位置からのＸ方向及びＹ方向のずれを生じないように載置できる。

尚、ステージ５に対する試料載置位置が正規位置からＸ方向及びＹ方向にずれていても、試料Ｗに描画するパターンの位置をこのずれ量分だけＸ方向及びＹ方向にシフトし、或いは、描画時のステージ５の位置をこのずれ量分だけＸ方向及びＹ方向にシフトすることで対処できるから、試料載置時におけるステージ５の位置を補正することは必要不可欠ではない。

また、上記で算出された試料載置位置の回転ずれ量θは、ロボット制御部９にフィードバックされる。そして、搬送ロボット６の制御データを、試料載置時の搬送ロボット６の回転軸６ａの回転角度が回転ずれ量θ分加算した角度になるように補正する。これにより、試料Ｗをステージ５に正規位置からの回転ずれを生じないように載置できる。

尚、回転軸６ａの回転角度を回転ずれ量θ分だけ補正すると、図７に示す如く、試料ＷがＸ方向にΔＸだけ変位し、Ｙ方向にΔＹだけ変位する。尚、回転軸６ａの中心から試料Ｗの中心までの距離をＲとして、ΔＸ＝Ｒｔａｎθ、ΔＹ＝Ｒ(１−ｃｏｓθ)になる。

この場合、試料載置時におけるステージ５の位置を、上述した試料載置位置のＸ方向ずれ量に回転軸６ａの回転角度補正による試料ＷのＸ方向変位量ΔＸを加算した分だけＸ方向に補正すれば、ステージ５に対する試料載置位置のＸ方向のずれを除去することができる。

同様に、試料載置時におけるステージ５の位置を上述した試料載置位置のＹ方向のずれ量に回転軸６ａの回転角度補正によるＹ方向変位量ΔＹを加算した分だけＹ方向に補正すれば、ステージ５に対する試料載置位置のＹ方向のずれを除去することができる。

尚、試料載置時には、搬送ロボット６のロボットアーム６ｂの伸縮方向がＹ方向と平行になる。従って、試料載置時のロボットアーム６ｂの伸縮量を回転軸６ａの回転角度補正によるＹ方向変位量ΔＹ分だけ補正して、回転軸６ａの中心から試料Ｗの中心までの距離ＲをΔＹ分短縮することにより、ステージ５に対する試料載置位置のＹ方向のずれを除去することも可能である。

その後は、試料Ｗを搬送ロボット６によりにステージ５上に搬送して載置し、試料Ｗにパターンを描画して、その描画結果から搬送精度を評価し、最終的な調整を行う。ここで、上記の如く試料載置位置を測定して、測定結果に基づき試料載置位置の補正を行っているため、容易に最終調整を行うことができる。また、定期的に、専用試料１００をステージ５上に搬送して載置することにより、描画することなく搬送精度確認を行うことができる。

また、本実施形態では、試料載置位置をステージ位置測定器１２と高さ測定器１３とを用いて測定できる。そして、試料載置位置を測定するための新たな計測ツールを描画装置に設ける必要がないため、描画装置が複雑化して高価になることを回避できる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、回転ずれ量θを搬送ロボット６の回転軸６ａの回転角度補正で除去するようにしたが、試料Ｗを定位置に位置決めした状態で搬送ロボット６に受け渡すアライメント部たるアライメント室４での試料Ｗの位置を、回転ずれ量θ分だけ回転補正して、回転ずれ量θを除去することも可能である。

また、上記実施形態では、各マーク部１０１，１０２の２個所の位置を測定するようにしたが、各マーク部１０１，１０２の３つ以上の個所の位置を測定し、これら３つ以上の個所から回帰法によって各マーク部１０１，１０２に合致する直線を求めるようにしてもよい。更に、上記実施形態は、電子ビームを照射する電子ビーム描画装置における試料載置位置の測定に本発明を適用したものであるが、イオンビーム等の他の荷電粒子ビームを照射する描画装置にも同様に本発明を適用できる。

本発明の実施に用いる荷電粒子ビーム描画装置の一例である電子ビーム描画装置の構成を示す概念図。図１の描画装置の描画室及び搬送室の部分の概略平面図。 (ａ)専用試料及び照射スポットの走査軌跡を示す説明図、(ｂ)専用試料の断面図。照射スポットの位置と受光量との関係を示す説明図。専用試料の高さずれによる誤差の発生原因を示す説明図。専用試料の載置位置の算出方法を示す説明図。搬送ロボットの回転軸の回転角度補正に伴うステージの位置補正を示す説明図。

符号の説明

Ｗ…試料、１…描画室、２…電子鏡筒(ビーム照射手段)、３…搬送室、４…アライメント室(アライメント部)、５…ステージ、５ａ、５ｂ…ステージミラー、６…搬送ロボット、６ａ…回転軸、６ｂ…ロボットアーム、６ｃ…ロボットハンド、７…照射制御部、８…ステージ制御部、９…ロボット制御部、１０…全体制御部、１１_１…第１メモリ、１１_２…第２メモリ、１２…ステージ位置測定器、１２ａ、１２ｂ…レーザー測長計、１３…高さ測定器、１３ａ…投光部、１３ｂ…受光部、１３ｃ…高さ信号処理部、１００…専用試料、１０１…第１マーク部(一方のマーク部)、１０２…第２マーク部(他方のマーク部)、１０３…ガラス基板、１０４…遮光膜、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２…測定位置、Ｌ１、Ｌ２…マーク部に合致する直線、θ…回転ずれ量、ΔＸ…回転角度補正による試料のＸ方向変位量、ΔＹ…回転角度補正による試料のＹ方向変位量、Ｒ…ロボット回転軸から試料中心までの距離、ｄｚ…正規高さと測定箇所の高さずれ量、ｄＱ…ｄｚによるスポット位置ずれ量、α…高さ測定器のＸＹ平面に対する光の入射角、β…Ｙ方向に対する高さ測定器の光軸設置角。

Claims

互いに直交する水平なＸ方向及びＹ方向に移動自在なステージと、ステージ上に載置した試料に荷電粒子ビームを照射するビーム照射手段と、ステージのＸ方向及びＹ方向の位置を測定するステージ位置測定器と、光を試料の表面に斜め上方から収束して照射する投光部と、試料からの反射光を受光して反射光の位置を検出する受光部とを有し、反射光の位置から試料の高さを測定する高さ測定器と、ステージ上に試料を搬送して載置する搬送ロボットとを備える荷電粒子ビーム描画装置における試料の載置位置測定方法であって、
試料として、表面に、光の反射率が他の部分とは異なる、互いに直交する方向にのびる線状の２本のマーク部を形成した専用試料を用い、
搬送ロボットにより専用試料をステージ上に搬送して載置した後、ステージをＸ方向に移動させつつ、高さ測定器の投光部からの光を専用試料の表面に照射して、光の照射スポットを一方のマーク部に交差するように走査し、高さ測定器の受光部による反射光の受光量の変化に基づいて、照射スポットの走査軌跡に交差する一方のマーク部の個所の位置を測定することをステージのＹ方向位置を変えて少なくとも２回行って、一方のマーク部の少なくとも２個所の位置を測定する工程と、
ステージをＹ方向に移動させつつ、高さ測定器の投光部からの光を専用試料の表面に照射して、光の照射スポットを他方のマーク部に交差するように走査し、高さ測定器の受光部による反射光の受光量の変化に基づいて、照射スポットの走査軌跡に交差する他方のマーク部の個所の位置を測定することをステージのＸ方向位置を変えて少なくとも２回行って、他方のマーク部の少なくとも２個所の位置を測定する工程と、
一方のマーク部の測定した少なくとも２個所の位置から一方のマーク部に合致する第１の直線を算出すると共に、他方のマーク部の測定した少なくとも２個所の位置から他方のマーク部に合致する第２の直線を算出する工程と、
第１の直線と第２の直線との交点の位置からステージに対する試料の載置位置のＸ方向及びＹ方向のずれ量を算出する工程と、
第１の直線のＹ方向に対する傾斜角と第２の直線のＸ方向に対する傾斜角との少なくとも一方から試料の載置位置の回転ずれ量を算出する工程とを実行することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置における試料の搬送位置測定方法。
前記照射スポットの走査軌跡に交差する前記各マーク部の個所の高さを前記高さ測定器で測定し、該個所の高さの基準高さに対するずれ量に応じて該個所の測定位置を補正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における試料の搬送位置測定方法。
互いに直交する水平なＸ方向及びＹ方向に移動自在なステージと、ステージ上に載置した試料に荷電粒子ビームを照射するビーム照射手段と、ステージのＸ方向及びＹ方向の位置を測定するステージ一位置測定器とを備えると共に、光を試料の表面に斜め上方から収束して照射する投光部と、試料からの反射光を受光して反射光の位置を検出する受光部とを有し、反射光の位置から試料の高さを測定する高さ測定器と、ステージ上に試料を搬送する搬送ロボットとを備える荷電粒子ビーム描画装置における試料の載置位置補正方法であって、
請求項１又は２記載の載置位置測定方法で算出された前記回転ずれ量を搬送ロボットの制御部にフィードバックし、搬送ロボットの制御データを回転ずれ量が除去されるように補正することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置における試料の載置位置補正方法。
請求項３記載の荷電粒子ビーム描画装置における試料の載置位置補正方法であって、前記搬送ロボットは、Ｘ方向及びＹ方向に直交するＺ方向の軸線回りに回転自在な回転軸と、回転軸に固定された座標系の水平な１軸方向であって、試料載置時にＹ方向に平行になる方向に伸縮自在なロボットアームとを備える極座標型ロボットで構成され、
試料載置時の搬送ロボットの回転軸の回転角度を前記回転ずれ量分だけ補正すると共に、試料載置時のステージの位置をＸ方向に回転軸の回転角度補正による試料のＸ方向変位量分だけ補正し、更に、試料載置時のステージの位置をＹ方向に回転軸の回転角度補正による試料のＹ方向変位量分だけ補正するか、又は、ロボットアームの伸縮量を回転軸の回転角度補正による試料のＹ方向変位量分だけ補正することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置における試料の載置位置補正方法。
試料載置時における前記ステージの位置を、請求項１又は２記載の載置位置測定方法で算出された前記Ｘ方向及びＹ方向のずれ量分だけＸ方向及びＹ方向に補正することを特徴とする請求項３または４記載の荷電粒子ビーム描画装置における試料の載置位置補正方法。