JP4272188B2 - 位置測定装置、描画装置及び位置測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、位置測定装置、描画装置及び位置測定方法に関し、特に、レーザ測長によるステージの位置測定手法に関する。

近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体装置に要求される回路線幅は年々微細化されてきている。これらの半導体装置へ所望の回路パターンを形成するためには、従来所望の回路パターンが形成された数十種類の原画パターン（レチクル或いはマスクともいう。）をステージ上に搭載されたウェハの露光領域に高精度に位置合わせし、その後、光源からレーザ光等を照射することで、マスクに形成された所望の回路パターンがかかるウェハ上の露光領域に転写される。例えば、縮小投影露光装置が用いられる。かかる原画パターンは、高精度に仕上げられたガラス基板上に描かれ、レジストプロセス等を経て形成される。一般的には、片面にクロム（Ｃｒ）を蒸着したガラス基板上にレジスト材を均一に塗布したものに、電子線やレーザ等を光源としたエネルギービームを用いて所望の場所のレジスト材を感光させる。そして、現像後、Ｃｒをエッチングすることでパターンを形成することができる。

従来、半導体デバイスの生産では、上述したようにレーザ等の光露光技術が用いられてきたが、近年、半導体デバイスの微細化に伴って、原画パターンにおいても優れた解像成を有する電子線（電子ビーム）露光技術が生産に用いられている。

図１３は、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用開口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の可変成形用開口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の可変成形用開口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の可変成形用開口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（例えば、特許文献１参照）。

以上のようなレーザ光等を照射する光露光装置や電子線を照射する電子線露光装置のいずれの装置においても、ステージの高精度な位置合わせが必要となる。一般に、ステージの位置は、レーザ干渉計を用いたレーザ測長システムにより測定される。しかしながら、レーザ干渉計を用いたレーザ測長システムによりステージの位置を測定する場合には、測定された位置データに非線形誤差を含んでしまう。パターンの微細化に伴い、かかる非線形誤差が描画精度に影響するようになってきた。

ここで、レーザ測長システムによる非線形誤差を補正する技術ではないが、ウェハのゆがみやアライメントマークの崩れによる非線形誤差を補正する技術が文献に開示されている（例えば、特許文献２，３参照）。また、制御対象機械を目標位置に移動させる機械装置において送りねじのバックラッシュまたはカップリングのねじれによる誤差要素をローパスフィルタやハイパスフィルタにて補正する技術が文献に開示されている（例えば、特許文献４参照）。その他、ローパスフィルタやハイパスフィルタに関連した技術が文献に開示されている（例えば、特許文献５，６参照）。
特開２０００−５８４２４号公報 特開平６−２９１０２１号公報 特開平６−３４９７０７号公報 特開２００４−１７１３３３号公報 特開平８−２８５５３８号公報 特開平３−１５２７７０号公報

上述したように、レーザ光等を照射する光露光装置や電子線を照射する電子線露光装置のいずれの装置においても、ステージの高精度な位置合わせが必要となる。しかしながら、ステージの位置を測定するレーザ干渉計を用いたレーザ測長システムの測定結果には、上述したように非線形誤差を含んでしまうといった問題があった。理想的には測定器から被測定物までの距離とその位置データは完全なリニアリティ（線形）の関係になるはずであるが、レーザ測長の場合、光学的なパス（光路）の問題で誤差を含んでしまう。具体的には、レーザ光中に混在している垂直波と水平波とが互いに干渉してしまい非線形誤差を生じさせる。すなわち、レーザ測長システム中のミラー等の反射により垂直波には水平波の成分が、水平波には垂直波の成分が干渉して非線形誤差を発生させてしまう。パターンの微細化に伴い、かかる非線形誤差が描画精度に影響するようになってきており、かかる非線形誤差の影響により正確なステージ位置が測定できず、所望する位置から外れた位置にパターンを描画してしまうといった問題が生じてしまう。

本発明は、かかる問題点を克服し、非線形誤差を補正して高精度な位置を測定する手法を提供することを目的とする。

本発明の一態様の位置測定装置は、
移動可能なステージと、
レーザを用いて、前記ステージの移動位置を測定する測定部と、
前記測定部の測定値から所定の周波数領域の成分を減衰させる第１のフィルタと、
前記第１のフィルタと並列に接続され、前記測定部の測定値から前記所定の周波数領域以外の成分を減衰させる第２のフィルタと、
前記第２のフィルタと直列に接続され、前記測定部の測定値から前記所定の周波数領域の成分を減衰させる第３のフィルタと、
前記第１のフィルタを通過した前記測定部の測定値と、前記第２と第３のフィルタを通過した前記測定部の測定値とを合成し、合成された合成値を出力する合成部と、
を備えたことを特徴とする。

かかる構成により、非線形誤差の領域に所定の周波数領域を設定することで、前記第１のフィルタにより、非線形誤差成分を前記測定部の測定値から減衰させることができる。ここで、前記第１のフィルタを通過させるだけでは、前記第１のフィルタを通過した前記測定部の測定値に位相ずれが生じてしまうことになるが、前記第１のフィルタを通過した前記測定部の測定値に、別に前記第２と第３のフィルタを通過した前記測定部の測定値を合成することで、位相ずれを補正することができる。

そして、本発明にかかる前記第１のフィルタとして、ローパスフィルタを用い、
前記第２のフィルタとして、ローパスフィルタとハイパスフィルタとのうち、いずれか一方を用い、
前記第３のフィルタとして、前記ローパスフィルタとハイパスフィルタとのうち、前記第２のフィルタとは逆の一方を用いることを特徴とする。

通常、前記非線形誤差成分は、ステージの移動速度に対応する周波数領域よりも高い周波数となる。よって、前記第１のフィルタとして、ローパスフィルタを用いることで、かかる非線形誤差成分を除去することができる。さらに、前記第２或いは第３のフィルタとして、ハイパスフィルタを用いることで、前記第１のフィルタによる位相遅れとは逆に位相を速め、前記第２或いは第３のフィルタとして、ローパスフィルタを用いることで、後に合成させた場合に、位相遅れを改善すると共に前記非線形誤差成分が再度含まれないようにすることができる。

また、本発明の一態様の描画装置は、
試料を載置し、前記試料を載置した状態で移動するステージと、
レーザを用いて、前記ステージの移動位置を測定する測定部と、
所定のカットオフ周波数に設定した状態で前記測定部の測定値を通過させるローパスフィルタと、
前記所定のカットオフ周波数と同一なカットオフ周波数に設定した状態で、前記測定部の測定値を通過させる１組のローパスフィルタとハイパスフィルタと、
前記ローパスフィルタを通過した前記測定部の測定値と、前記１組のローパスフィルタとハイパスフィルタを通過した前記測定部の測定値との合成値に基づいて、前記試料の所望する位置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。

前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を非線形誤差成分がカットされるように設定することで、前記測定部の測定値から非線形誤差成分を除去することができる。そして、ローパスフィルタ通過により生じた位相遅れを上述したように前記１組のローパスフィルタとハイパスフィルタにより補正することができる。よって、描画部が、非線形誤差成分が除去された前記ステージの移動位置に基づいて前記試料の所望する位置に所定のパターンを描画することができる。

さらに、本発明における前記描画部は、荷電粒子線を前記試料に照射し、前記ローパスフィルタを通過した前記測定部の測定値と、前記１組のローパスフィルタとハイパスフィルタを通過した前記測定部の測定値との合成値に基づいて、前記荷電粒子線を偏向させることを特徴とする。

前記合成値に基づいて、前記荷電粒子線を偏向させることで、高精度な位置に前記荷電粒子線を照射することができる。

また、上述した各装置の位置測定手法を方法で表すと、本発明の一態様の位置測定方法は、
レーザを用いて、ステージの移動位置を測定する測定工程と、
所定のカットオフ周波数に設定されたローパスフィルタを用いて、前記測定工程により測定された測定値から非線形誤差成分を除去する非線形誤差成分除去工程と、
前記ローパスフィルタと並列に配置され、前記所定のカットオフ周波数と同一なカットオフ周波数に設定された１組のローパスフィルタとハイパスフィルタに前記測定値を通過させることで、前記非線形誤差成分除去工程において前記ローパスフィルタを用いた結果、前記測定値に生じた位相遅れを修正する位相遅れ修正工程と、
を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、非線形誤差成分を除去すると共に、位相遅れを修正することができるので、より高精度な位置を測定することができる。より高精度な位置を測定することができるので、高精度な描画を行なうことができる。

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、描画部の一例となる電子鏡筒１０２、描画演算回路１１１、描画室１０３と、ＸＹステージ１０５、駆動部１０６、測定部の一例となるレーザ干渉計３００、位置演算部１０９、フィルタ部１１０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、偏向器２０８を有している。レーザ干渉計３００は、レーザ光源となるレーザヘッド１０７、ミラー１０４、光学系１１２、受光部１０８を有している。

電子銃２０１から出た電子線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、電子線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線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線２００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、偏向器２０８により偏向されて、描画室１０３内に移動可能に配置されたＸＹステージ１０５上の試料１０１の所望する位置に照射される。

図２は、ステージ移動の様子を説明するための図である。
試料１０１に描画する場合には、ＸＹステージ１０５を駆動部１０６によりＸ方向に連続移動させながら、描画（露光）面を電子線２００が偏向可能な短冊状の複数のストライプ領域に仮想分割された試料１０１の１つのストライプ領域上を電子線２００が照射する。ＸＹステージ１０５のＸ方向の移動は、連続移動とし、同時に電子線２００のショット位置もステージ移動に追従させる。連続移動させることで描画時間を短縮させることができる。そして、１つのストライプ領域を描画し終わったら、ＸＹステージ１０５を駆動部１０６によりＹ方向にステップ送りしてＸ方向（今度は逆向き）に次のストライプ領域の描画動作を行なう。各ストライプ領域の描画動作を蛇行させるように進めることでＸＹステージ１０５の移動時間を短縮することができる。

図３は、フィルタ部の内部構成を示すブロック図である。
レーザ測長システムの一例であるレーザ干渉計３００にて描画室１０３内に設置されたＸＹステージ１０５の位置を測定する。かかるレーザ干渉計３００にて測定された測定値を位置演算部１０９にて位置成分のデータに変換する。そして、所定のカットオフ周波数に設定したローパスフィルタ（以降ＬＰＦという）１２２に前記位置成分のデータを通過させる。一方で、ＬＰＦ１２２と並列に配置され、ＬＰＦ１２２のカットオフ周波数と同一なカットオフ周波数に設定した１組のハイパスフィルタ（以降ＨＰＦという）１２４とＬＰＦ１２６に、前記位置成分のデータを通過させる。そして、ＬＰＦ１２２を通過したデータと１組のＨＰＦ１２４とＬＰＦ１２６を通過したデータとを合成部の一例となる加算器１２８で加算し合成する。そして、合成された合成値を描画部の描画演算回路１１１に出力する。

図４は、本実施の形態１における位置測定方法のフローチャートを示す図である。
Ｓ（ステップ）５０２において、測定工程として、上述したように、レーザ干渉計３００にて描画室１０３内に設置された連続移動するＸＹステージ１０５の位置を測定する。すなわち、描画室１０３内に設置されたＸＹステージ１０５上に取付けられたミラー１０４に、レーザ投光部となるレーザヘッド１０７から光学系１１２を介してレーザ光を当てて、反射したレーザ光を、光学系１１２を介して受光部１０８にて受光する。かかるレーザ干渉計３００にて測定された測定値を位置演算部１０９にて位置成分のデータに変換する。ここで、上述したように、かかる位置成分のデータには、非線形誤差成分が内在している。

図５は、位置と測定出力との関係を示す図である。
理想的には測定器から被測定物までの距離とその位置データは完全なリニアリティ（線形）の関係になるはずである。すなわち、位置の変化とその出力は、比例しているはずである。しかしながら、図５に示すように、レーザ測長の場合、光学的なパス（光路）の問題で非線形誤差成分を含んでしまう。具体的には、レーザ光中に混在している垂直波と水平波とが互いに干渉してしまい非線形誤差を生じさせる。すなわち、レーザ測長システム中のミラー等の反射により垂直波には水平波の成分が、水平波には垂直波の成分が干渉して非線形誤差を発生させてしまう。かかる非線形誤差成分が線形成分に乗ったデータとなってしまう。

Ｓ５０４において、非線形誤差成分除去工程として、前記測定工程により測定された測定値から非線形誤差成分を除去する。通常、かかる非線形誤差成分は、ＸＹステージ１０５の位置成分に対して高周波であるため、第１のフィルタとしてＬＰＦ１２２を通過させることで、レーザ干渉計３００の測定値から変換された位置成分のデータから、所定のカットオフ周波数で高周波領域の非線形誤差成分を含む周波数領域を減衰させる。

図６は、ＬＰＦ通過後の位置成分のデータの周波数に対するゲインと位相の関係を示す図である。
図６（ａ）に示すように、ＬＰＦ１２２を所定のカットオフ周波数に設定することで、レーザ干渉計３００の測定値から変換された位置成分のデータから、高周波領域の非線形誤差成分を含む周波数領域を減衰させ、実質的に除去することができる。しかし、図６（ｂ）に示すように、ＬＰＦ１２２を通過させることで、位置成分のデータに位相遅れが生じてしまう。このままＬＰＦ１２２を通過したデータに基づいてＸＹステージ１０５の位置を判断すると位相遅れによりリアルタイム性が劣化し、後述するビーム照射位置にずれが生じてしまう恐れがある。

Ｓ５０６において、位相修正用成分形成工程として、上述した位相遅れを修正するデータ成分を形成する。第２のフィルタとしてＨＰＦ１２４が、ＬＰＦ１２２と並列に接続され、ＬＰＦ１２２と同じカットオフ周波数でかかる測定値からＬＰＦ１２２が減衰させる周波数領域以外の成分を減衰させる。

そして、第３のフィルタとしてＬＰＦ１２６が、ＨＰＦ１２４と直列に接続され、ＬＰＦ１２２と同じカットオフ周波数でかかる測定値からＬＰＦ１２２が減衰させる周波数領域の成分と同じ周波数領域の成分を減衰させる。

図７は、１組のＨＰＦとＬＰＦとを通過後の位置成分のデータの周波数に対するゲインと位相の関係を示す図である。
図７（ｂ）に示すように、ＨＰＦ１２４を通過させることで、位置成分のデータの位相が速まる。そして、図７（ａ）に示すように、ＬＰＦ１２２が減衰させる周波数領域以外の成分を減衰させておく。さらに、ＬＰＦ１２６を通過させることで、ＬＰＦ１２２が減衰させる周波数領域の成分と同じ周波数領域の成分を減衰させておく。かかる位相を早め、かつＬＰＦ１２２と同じカットオフ周波数で両側の周波数領域を減衰させた位置成分のデータを形成する。

Ｓ５０８において、位相修正工程として、ＬＰＦ１２２を用いた結果、位置成分のデータに生じた位相遅れを修正する。合成部の一例となる加算器１２８が、ＬＰＦ１２２を通過したレーザ干渉計３００の測定値から変換された位置成分のデータと、ＨＰＦ１２４とＬＰＦ１２６とを通過したレーザ干渉計３００の測定値から変換された位置成分のデータとを加算して合成し、合成された合成値を描画部の描画演算回路１１１に出力する。

図８は、ＬＰＦを通過後の位置成分のデータと１組のＨＰＦとＬＰＦとを通過後の位置成分のデータとを合成したデータの周波数に対するゲインと位相の関係を示す図である。
図８（ｂ）に示すように、２つのデータを加算して合成することで、位相遅れを修正し、位相遅れが始まる周波数領域を高周波側にずらすことができる。また、図８（ａ）に示すように、ゲインの減衰開始位置も若干高周波側にずらすことができる。

必要な周波数領域におけるゲインと位相がずれないようにＬＰＦ１２２とＨＰＦ１２４とＬＰＦ１２６のカットオフ周波数を調整することで、位相ずれを抑えながら非線形誤差成分を除去することができる。

ここで、ＨＰＦ１２４とＬＰＦ１２６は、どちらを上流側（１次側）に配置しても構わない。すなわち、ＨＰＦ１２４とＬＰＦ１２６の順序はどちらが先でも構わない。どちらを上流側に配置しても同様の効果を得ることができる。

また、フィルタ部１１０は、デジタルフィルタとして構成することができる。例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）内にプログラムとして組み込まれても構わない。言い換えれば、「フィルタ部」は、コンピュータで動作可能なプログラムにより構成することができる。或いは、ソフトウェアとなるプログラムだけではなく、ハードウェアとソフトウェアとの組合せにより実施させても構わない。或いは、ファームウェアとの組合せでも構わない。また、プログラムにより構成される場合、プログラムは、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、ＦＤ、或いはＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記録媒体に記録される。

図９は、デジタルフィルタの伝達関数式を示す図である。
カットオフ周波数をｆ_ｎ、時定数をτ_ｎ（但し、τ＝１／（２πｆ））、ラプラス演算子をＳとして、図９（ｂ）に示すように、ＬＰＦ１２２の伝達関数式は、１／（１＋τ_１・Ｓ）で示すことができる。同様に、ＨＰＦ１２４の伝達関数式は、τ_２・Ｓ／（１＋τ_２・Ｓ）で示すことができる。同様に、ＬＰＦ１２６の伝達関数式は、１／（１＋τ_３・Ｓ）で示すことができる。よって、図９（ａ）に示すように、フィルタ部１１０全体の組み合わせデジタルフィルタの伝達関数Ｇ（Ｓ）＝１／（１＋τ_１・Ｓ）＋τ_２・Ｓ／（１＋τ_２・Ｓ）・１／（１＋τ_３・Ｓ）で示すことができる。

ここで、ＬＰＦ１２２とＨＰＦ１２４とＬＰＦ１２６のカットオフ周波数は、同一のカットオフ周波数が望ましい。ただし、上述したような非線形誤差成分の除去と位相遅れの修正効果が認められる範囲での若干のずれを排除するものではない。同一のカットオフ周波数の場合、τ_１＝τ_２＝τ_３となる。

図１０は、本実施の形態１におけるフィルタを通過後のゲインの変化量と位相の変化量の一例を示す図である。
図１０では、一例として、ＬＰＦ１２２のカットオフ周波数ｆ_１とＨＰＦ１２４のカットオフ周波数ｆ_２とＬＰＦ１２６のカットオフ周波数ｆ_３をどれも５ｋＨｚとした場合、どれも３ｋＨｚとした場合、どれも１ｋＨｚとした場合、の３通りについて、周波数ｆが１００Ｈｚの位置におけるゲインの変化量と位相の変化量、及び周波数ｆが６．３ｋＨｚの位置におけるゲインの変化量と位相の変化量を示している。
図１０の例では、カットオフ周波数をどれも１ｋＨｚとした場合、例えば、ＸＹステージ１０５を１ｍｍ／ｓの速度で連続移動する場合の位置検出において必要な周波数１００Ｈｚの位置におけるゲインの変化量と位相の変化量がほとんど無い中で、非線形誤差成分にあたる周波数６．３ｋＨｚの位置におけるゲインの変化量が大きい（３２％に減衰）ことがわかる。よって、本実施の形態１における組合わせフィルタを通過させることで、非線形誤差成分を除去できると共に、位相遅れを改善することができる。

図１１は、本実施の形態１における組合わせフィルタを通す場合と通さない場合との位置成分のデータの波形の一例を示す図である。
図１１（ａ）には、フィルタＯＦＦ、すなわち、組合わせフィルタを通さない場合の位置成分のデータの波形の一例が示されている。図１１（ａ）では、非線形誤差成分により波形の振幅が大きく振れていることがわかる。これに対し、フィルタＯＮ、すなわち、本実施の形態１における組合わせフィルタを通すことにより、図１１（ｂ）に示すように非線形誤差成分が除去され、波形の振幅が小さくなった様子がわかる。

以上のように、位相遅れが修正され、非線形誤差成分が除去された位置成分のデータを描画演算回路１１１が入力することで、入力された位置成分のデータでＸＹステージ１０５の位置を検出することができる。よって、描画演算回路１１１は、かかる高精度な位置データにより高精度なパターン位置精度を実現することができる。そして、描画演算回路１１１は、電子線２００が偏向されて、描画室１０３内で連続移動するＸＹステージ１０５上の試料１０１の所望する位置に追従して照射されるように偏向器２０８を制御する。その結果、描画部により前記試料１０１の所望する位置に所定のパターンを描画することができる。

図１２は、従来技術との比較を説明するための図である。
図１２（ａ）には、従来技術として、本実施の形態１における組合わせフィルタを通さないで電子線露光を行なった場合を示している。非線形誤差成分により正確なＸＹステージ１０５の位置が測定できないため、ＸＹステージ１０５上の試料１０１の所望する位置も正確に特定することができない。その結果、電子線のショット位置がずれてしまう。図１２（ａ）では、位置ずれによりパターンが断線している様子を示している。これに対し、本実施の形態１における組合わせフィルタを通すことにより、非線形誤差成分が除去され、高精度なＸＹステージ１０５の位置を測定することができる。その結果、図１２（ｂ）に示すように、電子線のショット位置にずれがなく、所望する位置に所定のパターンを描画することができる。

また、本実施の形態１における組合わせフィルタを通すことによる効果として、さらに、デジタルノイズを低減させることもできる。かかるデジタルノイズとして、例えば、レーザ干渉計３００の位置データのＬＳＢ（Ｌｅａｓｔ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ Ｂｉｔ）がゆらぐことにより位置誤差が生じてしまうものが挙げられる。本実施の形態１における組合わせフィルタを通すことによりＬＳＢのゆらぎがなくなり位置精度を向上させることができる。

以上の説明において、本実施の形態１では、電子線を用いているが、これに限るものではなく、イオン等を含めた荷電粒子線でも構わない。また、描画装置として、可変成形型電子線描画装置を一例として記載したが、これに限るものではなく、可変させない電子線を用いる描画装置であっても構わない。

さらに、ステージ連続移動方式のステッパ（スキャナ）装置に本実施の形態１における組合わせフィルタを組み込んでも有効である。ステッパ（スキャナ）装置では、例えば、マスクステージの移動速度が２０００ｍｍ／ｓ、ウェハステージの移動速度が５００ｍｍ／ｓに構成される。かかるマスクステージ或いはウェハステージ或いはマスクステージとウェハステージとの両方の位置測定に本実施の形態１における組合わせフィルタを組み込むことで、より高精度な位置測定を実現することができる。

通常、ステージをゆっくり動かす場合には、非線形誤差成分の周波数が低くなり、ステージを速く動かす場合には、非線形誤差成分の周波数が高くなる。よって、本実施の形態１における電子線描画装置における、例えば、１ｍｍ／ｓの速度で連続移動するＸＹステージ１０５の位置検出時よりステッパ（スキャナ）装置のマスクステージやウェハステージの位置検出時の方が非線形誤差成分がより高周波側となるため、より減衰された領域となり、より非線形誤差成分を除去することができる。

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。描画装置に限らず連続移動するステージの位置測定に本実施の形態１における組合わせフィルタを組み込むことで、より高精度な位置測定を実現することができる。

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位置測定装置、描画装置及び位置測定方法は、本発明の範囲に包含される。

実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。 ステージ移動の様子を説明するための図である。 フィルタ部の内部構成を示すブロック図である。 本実施の形態１における位置測定方法のフローチャートを示す図である。 位置と測定出力との関係を示す図である。 ＬＰＦ通過後の位置成分のデータの周波数に対するゲインと位相の関係を示す図である。 １組のＨＰＦとＬＰＦとを通過後の位置成分のデータの周波数に対するゲインと位相の関係を示す図である。 ＬＰＦを通過後の位置成分のデータと１組のＨＰＦとＬＰＦとを通過後の位置成分のデータとを合成したデータの周波数に対するゲインと位相の関係を示す図である。 デジタルフィルタの伝達関数式を示す図である。 本実施の形態１におけるフィルタを通過後のゲインの変化量と位相の変化量の一例を示す図である。 本実施の形態１における組合わせフィルタを通す場合と通さない場合との位置成分のデータの波形の一例を示す図である。 従来技術との比較を説明するための図である。 可変成形型電子線露光装置の動作を説明するための概念図である。

符号の説明

１００ 描画装置
１０１，３４０ 試料
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０４ ミラー
１０５ ＸＹステージ
１０６ 駆動部
１０７ レーザヘッド
１０８ 受光部
１０９ 位置演算部
１１０ フィルタ部
１１１ 描画演算回路
１１２ 光学系
１２２，１２６ ＬＰＦ
１２４ ＨＰＦ
１２８ 加算器
２００，３３０ 電子線
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３，２０６，４１０，４２０ アパーチャ
２０４ 投影レンズ
２０５，２０８ 偏向器
２０７ 対物レンズ
３００ レーザ干渉計
４１１ 開口
４２１ 可変成形開口
４３０ 荷電粒子ソース

Claims (5)

1. 移動可能なステージと、
   レーザを用いて、前記ステージの移動位置を測定する測定部と、
   前記測定部の測定値から所定の周波数領域の成分を減衰させる第１のフィルタと、
   前記第１のフィルタと並列に接続され、前記測定部の測定値から前記所定の周波数領域以外の成分を減衰させる第２のフィルタと、
   前記第２のフィルタと直列に接続され、前記測定部の測定値から前記所定の周波数領域の成分を減衰させる第３のフィルタと、
   前記第１のフィルタを通過した前記測定部の測定値と、前記第２と第３のフィルタを通過した前記測定部の測定値とを合成し、合成された合成値を出力する合成部と、
   を備えたことを特徴とする位置測定装置。
2. 前記第１のフィルタとして、ローパスフィルタを用い、
   前記第２のフィルタとして、ローパスフィルタとハイパスフィルタとのうち、いずれか一方を用い、
   前記第３のフィルタとして、前記ローパスフィルタとハイパスフィルタとのうち、前記第２のフィルタとは逆の一方を用いることを特徴とする請求項１記載の位置測定装置。
3. 試料を載置し、前記試料を載置した状態で移動するステージと、
   レーザを用いて、前記ステージの移動位置を測定する測定部と、
   所定のカットオフ周波数に設定した状態で前記測定部の測定値を通過させるローパスフィルタと、
   前記所定のカットオフ周波数と同一なカットオフ周波数に設定した状態で、前記測定部の測定値を通過させる１組のローパスフィルタとハイパスフィルタと、
   前記ローパスフィルタを通過した前記測定部の測定値と、前記１組のローパスフィルタとハイパスフィルタを通過した前記測定部の測定値との合成値に基づいて、前記試料の所望する位置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描画装置。
4. 前記描画部は、荷電粒子線を前記試料に照射し、前記ローパスフィルタを通過した前記測定部の測定値と、前記１組のローパスフィルタとハイパスフィルタを通過した前記測定部の測定値との合成値に基づいて、前記荷電粒子線を偏向させることを特徴とする請求項３記載の描画装置。
5. レーザを用いて、ステージの移動位置を測定する測定工程と、
   所定のカットオフ周波数に設定されたローパスフィルタを用いて、前記測定工程により測定された測定値から非線形誤差成分を除去する非線形誤差成分除去工程と、
   前記ローパスフィルタと並列に配置され、前記所定のカットオフ周波数と同一なカットオフ周波数に設定された１組のローパスフィルタとハイパスフィルタに前記測定値を通過させることで、前記非線形誤差成分除去工程において前記ローパスフィルタを用いた結果、前記測定値に生じた位相遅れを修正する位相遅れ修正工程と、
   を備えたことを特徴とする位置測定方法。