JP4041109B2

JP4041109B2 - 荷電粒子ビーム処理装置

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Inventors: 公信明野
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Description

本発明は、電子ビームにより基板上にＬＳＩなどのパターンを描画したり、収束イオンビームにより基板表面に加工を加えたりするための荷電粒子ビーム処理装置に関する。

近年ＬＳＩの集積度および精度の向上の要求はさらに高まっており、ＬＳＩの製造に用いられるマスク（あるいはレチクル）などの基板に描画されるパターンの線幅、寸法精度の仕様は非常に厳しいものとなって来ている。

このため、最先端のマスクを製造するには、最先端の性能を有する高価なマスク描画装置を必要とし、さらに集積度向上と微細化によりマスクの描画時間も増大するため、マスクの製造コストは増大の一途をたどっている。また、マスク製造には、マスク描画工程の後に、現像工程、エッチング工程、検査工程、修正工程など多くの工程が必要であり、これらの工程のコストを考慮すると、マスクの製造コストは莫大となっていくことが予想されている。

そこで、少しでもマスクの製造コストの増大を抑えるため、マスク製造の歩留まりを向上させる努力が懸命に行われている。

マスク製造の歩留まりを低下させる最大の要因は、製造したマスクのパターンの欠陥であり、この欠陥の最大の原因は、ゴミ、傷、汚れなどのマスク基板上の異物である。

特に、描画前のマスク基板に異物が存在する場合、その異物が露光する領域にあると、その異物が存在した部分は確実に欠陥として残り、描画工程、現像工程、エッチング工程等の工程の後、検査工程でようやくその欠陥が検出され、修正あるいは廃棄の処理が行われる。したがって、描画前にいかに欠陥に結びつく異物を確実に検出し、そのマスク基板を排除するかが歩留まり向上の鍵となる。

そこで、描画する前のマスクブランクス（以下、基板という。）にいかにゴミなどの異物をつけないようにするかに各メーカは苦心をしている。

基板上にパターンを描画する際には、基板を描画装置内にセットし、試料室まで基板を搬送する必要があるが、この段階で新たにゴミや汚れが基板上に付着する可能性が極めて高くなる。特に、基板を搬送する途中での衝撃や振動、基板を大気環境から真空環境に移行した時に舞い上がるゴミが付着するなどいろいろな異物付着の機会が存在する。

この中で、最も重要なのが、試料室内のステージ上に基板を設置する際に、基板とステージ上の構造物とが接触することは避けられないことである。また、基板をステージ上の位置基準（突き当て）に押し当てて、ステージ上における基板の描画位置を決定することが一般的に行われるが、この際にも基板に位置決め用の機構が接触し、これにより、発塵の発生の可能性が高くなってくる。

そこで、近年、試料室内のステージ上に基板を設置する際に、基板を位置基準に押し当てることなく、ステージ上の基板保持部に置くだけにして、特に別途位置決めを行わない方法が提案されてきている。この場合、ステージ上での位置合わせが行われないので、ステージ上での基板の位置と描画するパターンの位置とがずれる恐れがある。

基板上での描画パターンの位置ずれがあると、その基板を用いるステッパなどで、基板上に形成されたパターンの位置を検出するプリアライメントに時間がかかったり、検出が不可能となったりすることがある。

このため、ステージ上での基板の位置を検出するために、ＣＣＤカメラなどを用いた画像処理の手法により基板の位置、回転角を検出し、描画パターンを補正したり、基板の設置位置を修正したりする方法も考えられている（特許文献１）。

ところが、ＣＣＤカメラなどを用いた画像処理の手法を用いた場合には、検出対象の基板の表面状態、例えばレジストの塗布の仕方や、Ｃｒ膜などの遮光膜の形成状態、または基板の種類（例えばレベンソンマスクや、ハーフトーンマスクなど）などにより、基板表面の光学特性が異なる場合に誤認識する可能性が高いという問題がある。

また、正確に基板の位置を検出しようとすると、試料室の電子光学鏡筒の近くにＣＣＤカメラを設置しなければならず、ＣＣＤカメラから漏れる電磁波（ノイズ）などによって描画精度が悪影響を受ける恐れがある。

しかも、ＣＣＤカメラなどを用いて画像処理を行って基板の位置を検出するには、ＣＣＤ画像とステージ上での位置関係をキャリブレーションするために、特定のマークの画像を検出してから基板の端面付近の画像を取り込み、端面などの画像からパターン認識を行い、端面の位置、回転角を検出するなど複雑な処理が必要である。

さらに、光学的な像を得るために真空の試料室内の基板を照明するための別途照明手段も必要になり、描画装置自体、検出処理も複雑になってしまう。

以上述べたように、従来の技術では、荷電粒子ビーム描画装置の試料室のステージ上に基板を設置する際に、基板の設置位置がずれると、基板上での描画パターンの位置ずれが生じる可能性がある。これを防ぐために位置基準（突き当て）などを用いると、パーティクルの発生が懸念される。また、ＣＣＤカメラなどを用いた画像処理の手法を用いると、描画精度を悪化させるノイズが発生したり、ＣＣＤカメラやその光学系、照明系などで装置が複雑となり、しかも画像と座標のキャリブレーションなど種々の作業が必要になるという問題がある。
特開２００２−２８０２８７号公報

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、パーティクルの発生および装置の複雑化を招くことなく、ステージ上の基板の位置ずれ（基板の重心位置および回転角）を検出することができる荷電粒子ビーム処理装置を提供することにある。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。

すなわち、上記目的を達成するために、本発明に係る荷電粒子ビーム処理装置は、複数の端面を含む基板を荷電粒子ビームにより処理するための試料室と、前記試料室内に設けられ、前記基板が搭載される載置面を有し、かつ、移動可能なステージと、前記基板が搭載された前記ステージを移動させながら、前記ステージ上に戴置された前記基板上にレーザービームを照射し、前記基板から反射した前記レーザービームを用いて、前記ステージ上の前記基板の高さを検出し、前記検出した前記基板の高さに基づいて、前記ステージ上に戴置された前記基板の複数の端面のうち、少なくとも隣接する二つの端面の前記ステージ上における位置を検出する基板高さ端面位置検出手段と、前記少なくとも隣接する二つの端面の位置に基づいて、前記ステージ上に搭載された前記基板の重心位置と、前記載置面に対して垂直な軸を回転軸とする回転角を算出する算出手段とを具備してなることを特徴とする。

本発明によれば、基板が搭載されたステージを移動させながら、基板高さ端面位置検出手段により基板の高さを検出することにより、基板の端面を求めることができる。何故なら、基板の端面では基板高さ検出手段の出力が低下するからである。隣接する二つの端面が分かればステージ上の基板の重心位置および回転角を算出手段により算出することができる。

ここで、基板高さ端面位置検出手段はレーザービームを利用したものであって、ステージ上の位置基準に基板を押し当てるものでなく、また、ＣＣＤカメラを用いるものでもなく、さらに、基板の高さを検出するための基板高さ検出手段は、通常、装置に予め備わっているものであるので、基板高さ端面位置検出手段として特別な手段を新たに用意する必要はない。したがって、パーティクルの発生および装置の複雑化を招かずに済む。

本発明の上記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記載および添付図面によって明らかになるであろう。

本発明によれば、パーティクルの発生および装置の複雑化を招くことなく、ステージ上の基板の位置ずれ（基板の重心位置および回転角）を検出することができる荷電粒子ビーム処理装置を実現できるようになる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る荷電粒子ビーム描画装置（以下、単に描画装置という。）の概略構成図である。図２は、図１に示した描画装置のレイアウト例を示した平面図である。

まず始めに、本実施形態の描画装置の構成、動作等について説明する。

描画装置は、基板上に荷電粒子ビームを照射し、基板上に集積回路などのパターンの描画を行う装置である。以下、荷電粒子ビームの照射により基板上にパターンを形成することを描画とする。また、以下の説明では、荷電粒子ビームとして電子ビームを用いた描画装置（電子ビーム描画装置）の場合について説明する。

本実施形態の描画装置は、基板上に電子ビーム１１によりパターンを描画するための試料室２と、試料室２内に設けられ、基板５が搭載される搭載面を有し、移動可能なステージ３と、試料室２に接続され、ステージ３上に搭載された基板５上に電子ビーム１１を照射するための電子光学系１と、試料室２とゲートバルブ８で接続され、搬送ロボット１５などを用いて基板５の搬送を行うための搬送室４、搬送室４とゲートバルブ１７で接続され、基板５が置かれる雰囲気の大気化あるいは真空化を行うためのロードロック室６と、それぞれを制御する各種制御部２１，２５，２６，２７とを備えている。

搬送室４には、図２に示すように、基板５を一時的に収容するための予備室１４が設けられている。ロードロック室６の大気側にはゲートバルブ１６が設けられている。電子光学系１は電子光学系制御部２１で制御される。ステージ３はステージ制御部２５で制御される。搬送室４内の搬送ロボット１５は搬送制御部２７で制御される。試料室２、搬送室４、ロードロック室６にはそれぞれ真空ポンプ７₁，７₂，７₃が設けられている。これらの真空ポンプ７₁，７₂，７₃は真空制御部２６により制御される。電子光学系制御部２１、真空制御部２６および搬送制御部２７は全体制御部（ＣＰＵ）２０の命令（指示）に従う。

さらに、本実施形態の描画装置は、基板５の表面の高さを検出するための基板高さ検出機構を備えており、その投光部１２と受光部１３が試料室２上に設置されている。投光部１２からは図示されていない真空窓を通して光学系により集光されたレーザービーム１０が基板５の描画点付近に照射され、その反射ビームが受光部１３に入射されるようになっている。この受光部１３に入射された反射ビーム１０ｒの位置を測定することにより、基板５の高さを検出するようになっている。以下、基板高さ検出機構を簡単のため、Ｚセンサと呼ぶこととする。

次に基板５に描画を行う際の処理を簡単に説明する。

描画を行う際は、まずロードロック室６の大気側のゲートバルブ１６を開いて、ロードロック室６内に基板５を搬入する。

次に、ゲートバルブ１６，１７が閉じられた状態で、ロードロック室６の内部を真空ポンプ７₃などで真空化する。真空化が終了したら、ゲートバルブ１７を開けて、搬送ロボット１５などを用いてロードロック室６内の基板５を搬送室４内に搬入する。

次に、搬送室４内の基板５を予備室１４内に搬入し、予備室１４内で基板５の位置合わせや基板５の恒温化のための真空放置を行う。

次に、ゲートバルブ８を開けて、搬送ロボット１５などにより、基板５を試料室２内に搬入し、さらにステージ３上に基板５を搭載し、その後、ゲートバルブ８を閉じる。

次に、ステージ３上に搭載された基板５上に電子ビーム１１を照射し、パターンの描画を行う工程に進むが、該工程時に基板５がステージ３上の正規の位置に設置されているとは限らない。

ここで、従来の描画装置では、ステージ３上に基板５を設置した後に搬送ロボット１５やステージ３上の図示されていない押し付け機構などにより、突き当てに基板５を押し当て正規の位置に修正したりしている。

しかし、このような動作を行うと押し付け動作を行った際にパーティクルが発生したりして、基板５上に異物が載ってしまい描画パターンに欠陥が生じたりする。これを避けるために、本実施形態の描画装置では、ステージ３上ではつき当てなどに基板５を押し当てることなく設置することを前提としている。

さて、設置後はすぐに描画を行うことはなく、まずは基板５の高さを確認する必要がある。これは図１に示した電子光学系１の描画点の高さ（焦点範囲）が定まっており、焦点範囲に基板５の描画面がないと描画精度が悪化するためである。そのため、ステージ３を移動させて、基板５の表面を図１に示したＺセンサ（投光部１２、受光部１３、Ｚセンサ処理部２８）にて高さを測定し、描画条件を変化させて高精度な描画を行うようにしている。

実際の描画は、まず、全体制御部（ＣＰＵ）２０の命令（指示）に従って、ステージ制御部２５が、基板５が搭載されたステージ３を描画のための移動開始点に移動させる。次に、全体制御部２０は磁気ディスク２２内に記憶されたパターンデータを実際に描画する図形に分割し、該分割した図形をその描画位置（位置データ）を算出するためのパターン発生部２３へ転送する。

上記準備が整った時点で全体制御部２０は、ステージ制御部２５にステージ動作を指令し、基板５を移動させる。この基板５の位置をステージ３上のレーザーミラー２６などにより検出し、その位置を位置検出部２４から得ることにより、偏向制御部２９ではパターン発生部２３から転送される図形と位置データに基づき、電子光学系１内の電子ビーム１１を偏向させて基板５上の所望の位置に電子ビーム１１を照射して描画を行う。

描画が終了したら、再びゲートバルブ８を開けて搬送ロボット１５により試料室２内から基板５を取り出し、ロードロック室６内に基板５を搬入した後、ロードロック室６内を大気化してゲートバルブ１６を開けて基板５を搬出する。

次に本実施形態の描画装置のＺセンサ（基板高さ検出機構）について説明する。

図３は、本実施形態のＺセンサを説明するための図である。図３（ａ）は空間的な構成を示す斜視図、図３（ｂ）は測定原理を示す断面図である。

図３（ａ）に示すように、本実施形態では、電子ビーム１１の描画点１９付近に投光部１２から出射したレーザービーム１０が結像するように、投光部１２内部の光学系が調整されている。このレーザービーム１０は描画点１９近傍で十分小さなスポットになるように設定されており、基板５上の細かな高低差を検出できるようになっている。描画点１９で反射された反射ビーム１０ｒは受光部１３に入射するようになっており、この内部で高さを検出する。

なお、本実施形態では、レーザービーム１０が描画点１９近傍で集光されスポットとなる例を示しているが、必ずしも描画点１９近傍の高さを検出することが本実施形態に必須ではなく、基板５の全面に亘って高さを検出できれば本実施形態の効果は有効であることを明記しておく。

さて、図３（ｂ）に示すように、本実施形態では、斜め入射のレーザービームを使用する光てこ方式のＺセンサを用いているので、実線で示された基板５が、二点破線で示された基板５’の位置に高さが変化した場合には、レーザービーム１０のスポット位置は移動する。これに対応して、基板で反射したレーザービーム１０は、実線で示された反射ビーム１０ｒから二点破線で示された反射ビーム１０ｒ’に変わる。その結果、基板５の高さが変わると、受光部１３内の検出器１８上の反射ビームの入光位置が変化する。したがって、検出器１８上における反射ビームの入光位置から基板５の高さが求まる。

なお、本実施形態では、レーザービーム１０を斜めに入射する光てこ方式のＺセンサを使用したが、先にも述べたとおり、基板５の全面について高さを測定でき、十分小さなスポットで高さを検出できる原理を用いれば同様の効果が得られることは言うまでもない。

例えば、レーザー共焦点法を用いたＺセンサでは、レイアウト上描画点近傍にはスポットを持って来られないが、基板５全面を走査できるようなステージ移動範囲があれば十分に利用可能である。また、ナイフエッジ法を用いたものでも同様に基板５の高さを全面について検出できれば十分に本実施形態の効果が得られることを明記しておく。

以下、本実施形態では、光てこ方式のＺセンサで説明することとする。

図４は、基板５の端面付近でのＺセンサの検出状況を示した図である。図４（ａ）は、基板端面付近でのＺセンサ測定の模式図、図４（ｂ）は、ステージを端面方向に移動させたときのＺセンサ測定値とステージ位置との関係を示す図、図４（ｃ）は、図４（ｂ）の基板５の端面付近４１でのＺセンサ値の変化の詳細を示す図である。

図４（ａ）に示されるように、基板５の端面付近にはＣ面取り部３０があり、この部分にレーザービーム１０（二点破線）のスポットが来ると、測定値が図４（ｂ）のように急激に低下する。

したがって、図４（ｃ）に示されるように、Ｚセンサ値に対してスレッシホールド４２を設定して、Ｚセンサ値がスレッシホールド４２を下回った時のステージ位置座標４３を取り出せばほぼ基板５の端面位置座標を検出することができる。

そこで、基板５の表面の高さを測定する際に、基板端面方向にステージ３を低速で移動させ、ステージ位置の座標データを取得しつつ、Ｚセンサ測定値を記録する。そして、Ｚセンサ値がスレッシホールド４２を下回ったときのステージ位置座標４３を、ステージ位置およびＺセンサ測定値の時系列データから抜き出すようにすれば、容易に端面（Ｃ面取りの開始部分）を検出して、その位置データからステージ上における基板５の重心位置および上記載置面に対して垂直な軸を回転軸とするステージ３上における基板５の回転角を計算することができる。

この処理を再び図１を用いて説明する。

描画に先立ち、全体制御部２０からステージ制御部２５に指令を出し、ステージ３を低速で基板５の端面方向に移動させる。この際に位置検出部２４から得られるステージ３の位置座標と、時刻をステージ制御部２５あるいは全体制御部２０でメモリなどに保存しつつステージ３を移動させる。同時に、Ｚセンサ処理部２８で基板５の高さ、つまりＺセンサ値を測定しつつ、そのデータを先のステージ３の位置座標データとともにステージ制御部２５あるいは全体制御部２０で読み込み、Ｚセンサ値がスレッシホールドを下回った瞬間の時刻データおよび位置座標データを全体制御部２０に読み込む。この値を用いて、基板５の四つの端面のうちの一つについて位置座標が定まる。

全体制御部２０は測定が終了したらステージ３を停止させ、次の端面位置検出のため、ステージ３を動作させ、先に説明した処理を繰り返す。以上の処理を繰り返して基板５の四つの端面の位置座標（端面位置情報）を取得する。

なお、この説明では、Ｚセンサ値をリアルタイムでモニターしながらステージ３を動作させる方法を説明したが、これとは別にステージ移動を一定のストロークで行い、つまり、一定のステップでステージ３を移動させ、その間の時刻とステージ位置座標、Ｚセンサ値を全て記録しておいて、動作が終了してからそのデータを解析して端面位置座標を求めることも可能である。

次に、取得した端面位置情報を基に、基板５の重心位置と回転角を求める方法について説明する。

図５は、基板５の重心位置・回転角の検出方法の一例を説明するための図である。図５では簡単のため図４（ａ）で示したＣ面取り部３０は直角の角部で示されている。また、ここでは、図４（ａ）で示したＣ面取り部３０のＡまたはＢに相当する端面位置を検出する場合について説明する。

この検出方法は、基板５の隣接する２つの端面５０，５９の２面に関して端面位置を求めて、基板５の大きさがいつも一定あるいは端面５０，５９から一定の位置に重心があるとする場合の検出方法である。つまり、複数の基板５を検出する際に、これらの複数の基板５の重心が全て同じ場合の検出方法である。

まずは、端面５０の位置検出のため、ステージ３を走査ライン５１，５２に関して同様に動作させ、先に説明した方法により基板５の端面位置５５，５６を検出する。端面位置５５，５６を結ぶ線が端面５０に相当する。

次に、端面５９の位置検出のため、ステージ３を走査ライン５３，５４に関して同様に動作させ、先に説明した方法により基板５の端面位置５７，５８を検出する。端面位置５７，５８を結ぶ線が端面５９に相当する
次に、このようにして取得された端面位置５５，５６，５７，５８を用いて、基板５の重心位置と回転角を求める。図５の場合、端面５０と端面５９はほぼ直角という前提であるから、端面位置５５，５６だけで、まずは基板５の回転角は求められるが、正確を期すため、端面位置５７，５８についても同様に角度を求め、両方の平均など用いて基板５の回転角とする。

次に、重心位置は端面位置から距離が定まっているため、端面５０あるいは５９の傾き（基板５の回転角）がわかればそこから距離により容易に求められる。

図６は、基板５の重心位置・回転角の検出方法の他の例を説明するための図である。

この例では基板５の大きさは変化する（交差範囲内）というのが前提である。図５の場合では、基板５の端面５０、５９（基準面）からの重心位置で計算するため、４端面のうち、隣接する二つの端面を計測すれば済んだが、図６の場合では基板５の大きさが変化することを前提としているので、全端面について先の処理（端面位置の検出）を行う。

具体的には、図６に示すように、走査ライン６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７，６８について先に述べた端面位置検出処理を行い、端面位置７１，７２，７３，７４，７５，７６，７７，７８を求める。

次に、基板５の大きさ（図５において基板５の横方向の１辺の長さ）を求めるため、端面位置７１，７２，７５，７６を用いて１辺の長さを求めるとともに、これらの端面の傾きを計算する。なお、端面位置７１，７６だけで横方向の端面の長さおよび傾きは求められるが、ここでは、正確を期すため、端面位置７２，７５から求められた横方向の端面の長さおよび傾きも求め、両方の平均など用いて基板５の横方向の端面の長さおよび傾きを求めている。

次に、基板５の大きさ（図５において基板５の縦方向の１辺の長さ）を求めるため、残りの端面位置７３，７４，７７，７８を用いて同様の処理を行う。これにより基板５の大きさ（基板５の横方向および縦方向の辺の長さ）が決定され、回転角も定まる。後はこれらの情報を用いて重心位置を計算する。

図７は、図６に示した基板の重心位置・回転角の検出方法を応用した基板５の高さ測定方法を説明するための図である。この方法では、基板５の大きさ・重心位置・回転角を検出すると同時に、基板５の表面の高さ分布を測定する。この方法によれば、基板５の高さ分布を効率的に測定することができる。たとえ基板５の位置を修正した場合でも、基板５のたわみ形状はほとんど変化しないので、十分に対応可能である。また、この方法は、一度基板５の位置を修正した後に確認のため再測定を行うときに適した方法である。これにより高さ測定に必要な時間を短縮できる。

上記方法では、図６に示した端面位置検出のためのステージの走査ラインを延長して、反対側の端面まで測定を行う。例えば、走査ライン８３の場合には、端面の外側から測定を開始し、端面でＺセンサ値がスレッシホールド値を上回る点を端面位置９８とする。その後、そのままステージ動作を続け、基板５上に格子状に設定した測定点１０１，１０２，１０３，１０４，１０５を測定してそのまま反対側の端面位置９３の位置を検出する。同様なことを走査ライン８１，８２，８４についても行い、その後、残りの格子点の高さを測定する。これにより効率的な測定が可能となる。

次に、上記のいずれかの方法により基板５の重心位置・回転角の情報を得た後に、描画精度を悪化させないで描画する方法について説明する。

まず、基板５の重心位置・回転角の情報を用いて描画パターンを修正する方法について再び図１を用いて説明する。

図１に示した描画装置において基板５のステージ３上での重心位置・回転角ずれが測定されると、その情報は全体制御部２０に保存されているので、その情報を基に描画すべきパターンの描画位置情報を変更する。

具体的には、パターンを変更するのはデータ変換を伴うので、パターン発生部２３で描画パターンを発生させる際に、描画位置を重心位置ずれ、回転ずれを考慮して座標変換をかけて修正する。その描画データを偏向制御部２９に送り、修正した位置に描画を行う。これによりステージ３上の基板５に重心位置ずれ、回転ずれが存在した場合でも基板５を搬送しなおさなくても精度良く描画することが可能となる。

ただし、回転角ずれが大きい場合には、描画データを平行移動するだけでなく、描画ストライブ全体を回転させなければならなくなる場合があるので、あまり大きな回転角ずれがある場合には適さない。

大きな回転ずれがある場合には、搬送系によってマスクを設置しなおす必要がある。図２を用いて上記方法を説明する。

図２でステージ３上に搭載された基板５に重心位置ずれ・回転角ずれがあるとする。ステージ３上に修正機構を設けることも可能ではあるが、機構が複雑になり振動やパーティクルなどの発生原因ともなるのであまり現実的ではない。

そこで、搬送ロボット１５で一度基板５を試料室２内から搬出して、予備室１４内で基板５の設置位置および設置角度を調整し、ステージ３上における基板５の重心位置および回転角を修正する。ステージ３上における基板５の重心位置は搬送ロボット１５（調整手段）により修正し、ステージ３上における基板５の回転角は予備室１４内に設けられた周知の回転機構３２（調整手段）により修正する。

このようにして予備室１４内でステージ４上における基板５の重心位置・回転角を修正し、上記重心位置・回転角を修正した基板５を搬送ロボット１５で試料室内に搬入し、さらに基板５をステージ３上に再度搭載することにより、ステージ３上における基板５の重心位置・回転角は修正されることになる。この後、再度ステージ３と図示されていないＺセンサを用いて基板５の重心位置・回転角を測定し、修正を確認することも有効である。この際、基板５の表面の高さを先に図７に示した方法により測定するとさらに良い。

以上説明したように、本実施形態によれば、基板５の表面高さを測定する基板高さ検出機構（Ｚセンサ）により基板５の高さを測りつつ、ステージ３を移動させて、基板５の端面の高さ変動を検出することにより、基板端面の座標を知ることが可能となり、これを複数箇所で実施することにより、基板５の大きさ、ステージ３上での基板５の設置位置、回転角などの情報を取得することができ、これらの情報を用いて、描画するパターンを基板５上で補正したり、搬送ロボット１５などにより基板５の設置位置を修正するなどして、基板５上に描画するパターンの基板５上での位置ずれを低減することが可能となる描画装置を実現できるようになる。

さらに、Ｚセンサはそもそも基板５の高さを測定（検出）するために予め装置に備わっているものであり、本実施形態では上記Ｚセンサを利用して基板端面を検出し、その検出した基板端面に基づいて基板５の重心位置・回転角を求めているので、装置の複雑化を招くことなく、基板５上に描画するパターンの基板５上での位置ずれを抑制できる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、荷電粒子ビームとして電子ビームを使用した場合について説明したが、本発明は収束イオンビームを用いて基板表面上の欠陥を修正するための修正機（荷電粒子ビーム修正装置）にも適用できる。

また、上記実施形態は、受光部１３上のレーザービーム１０の入射位置に基づいて、ステージ３上の基板高さを検出する場合について説明したが、基板５から反射したレーザービームの強度に基づいて、ステージ３上の基板高さを検出しても構わない。

また、上記実施形態は、全体制御部２０が算出手段の役割を果たす場合について説明したが、ステージ制御部２５あるいはＺセンサ処理部２８が算出手段の役割を果たしても構わない。

さらに、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施できる。

本発明の一実施形態に係る荷電粒子ビーム描画装置の概略構成図。実施形態に係る荷電粒子ビーム描画装置のレイアウトを示す平面図。実施形態の荷電粒子ビーム描画装置のＺセンサを説明するための図。基板の端面付近でのＺセンサの検出状況を示す図。実施形態の基板の重心位置・回転角の検出方法を説明するための図。実施形態の基板の重心位置・回転角検の他の検出方法を説明するための図。図６に示した基板の重心位置・回転角の検出方法を応用した基板の高さ検出方法を説明するための図。

符号の説明

１…電子光学系、２…試料室、３…ステージ、４…搬送室、５…基板、６…ロードロック室、７₁〜７₃…真空ポンプ、８…ゲートバルブ、１０…レーザービーム、１０ｒ…反射ビーム、１１…電子ビーム、１２…投光部、１３…受光部、１４…予備室、１５…搬送ロボット、１６…ゲートバルブ、１７…ゲートバルブ、１８…検出器、１９…描画点、２０…全体制御部（ＣＰＵ）、２１…電子光学系制御部、２２…磁気ディスク、２３…パターン発生部、２４…位置検出部、２５…ステージ制御部、２６…レーザーミラー、２７…搬送制御部、２８…Ｚセンサ処理部、２９…偏向制御部、３０…Ｃ面取り部、３２…回転機構、４１…基板の端面付近、４２…スレッシホールド、４３…ステージ位置座標、４４…、５０，５９…端面、５１〜５４…走査ライン、５５〜５９…端面位置、６１〜６８…走査ライン、７１〜７８…端面位置、８１，８２，８３，８４…走査ライン、９８…端面位置、１０１〜１０５…高さ測定点。

Claims

複数の端面を含む基板を荷電粒子ビームにより処理するための試料室と、
前記試料室内に設けられ、前記基板が搭載される載置面を有し、かつ、移動可能なステージと、
前記基板が搭載された前記ステージを移動させながら、前記ステージ上に戴置された前記基板上に一本のレーザービームを照射し、前記基板から反射した前記レーザービームを用いて、前記ステージ上の前記基板の高さを検出し、前記検出した前記基板の高さに基づいて、前記ステージ上に戴置された前記基板の複数の端面のうち、少なくとも隣接する二つの端面の前記ステージ上における位置を検出する基板高さ端面位置検出手段と、
前記少なくとも隣接する二つの端面の位置に基づいて、前記ステージ上に搭載された前記基板の重心位置と、前記載置面に対して垂直な軸を回転軸とする回転角を算出する算出手段と
を具備してなることを特徴とする荷電粒子ビーム処理装置。
前記重心位置および前記回転角に基づいて、前記ステージ上における前記基板の重心位置および回転角を修正する修正手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム処理装置。
前記修正手段は、前記試料室の外で前記ステージ上における前記基板の重心位置および回転角を修正するものであることを特徴とする請求項２に記載の荷電粒子ビーム処理装置。