JP5010513B2 - アライメントマーク判定装置、アライメントマーク生成装置、描画装置及び描画方法 - Google Patents

Description

本発明は、アライメントマーク判定装置、アライメントマーク生成装置、描画装置及び描画方法に係り、例えば、電子ビームを可変成形させながら試料に電子ビームを照射する電子ビーム描画装置における被描画基板のアライメントマーク座標を判定、或いは生成する装置及びこれらの結果を用いた描画装置及び方法に関する。

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のリソグラフィ技術には、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と精度を有しており、この高精度の原画パターンの生産に用いられる。

図１２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（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）描画装置では、以下のように描画される。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、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、開口４１１を通過した電子線３３０は、偏向器により偏向される。そして、可変成形開口４２１の一部を通過して、コイルレンズ等で焦点を合わせて、ステージ上に搭載された試料３４０に照射される。その際、ステージは、所定の一方向（例えば、Ｘ方向とする）に連続的に移動している。すなわち、開口４１１と可変成形開口４２１との両方を通過できる矩形形状が、試料３４０の描画領域に描画される。開口４１１と可変成形開口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。可変成形型の電子ビーム描画装置については、開示された文献が存在する（例えば、特許文献１参照）。

ここで、位相シフトマスク等を作製する場合、１枚の基板に対して１度描画して第１層目のパターンを形成した後に、その上にレジストを塗布する。その後、第２層目のシフターパターンを描画する。このように、複数回の描画が行なわれる。レジストを塗布する作業は描画装置外で行なわれるので、第１層目のパターンを描画した後に基板は描画装置外に搬出されることになる。そのため、第２層目のパターンを第１層目のパターンに位置合わせ（アライメント）してから描画する必要がある。また、第２層目のシフターパターンを描画する際に、第１層目と同じ描画装置で描画されるとは限らない。このような中で、時間の経過や温度変化等の様々な要因も重なり２度目以降の描画では一般に描画位置に誤差が生じることになる。

そのため、第１層目のパターンを描画する際に複数のアライメントマークが実パターンと共に描画される。そして、第２層目のパターンを描画する際には、この複数のアライメントマークを基準に第２層目のパターンの描画位置が補正される。しかしながら、第１層目で描画された複数のアライメントマークの座標群の組み合わせによっては第２層目のパターンを描画する際に望ましい補正が困難な場合が生じ得る。
特開平９−２９３６７０号公報

上述したように、第１層目で描画された複数のアライメントマークの座標群の組み合わせによっては望ましい補正が困難になる場合が生じ得るといった問題があった。例えば、２直線上にアライメントマークの座標が位置すると補正するための補正式の係数を求めることが原理上できなくなる。これは、補正式の係数を求めるにあたって、求めたい係数の数分の式が得られないため補正式の係数を求めることが原理上できないからである。２次曲線上にアライメントマークの座標が位置する場合等も同様に補正式の係数を求めることが原理上できなくなる。よって、このような位置関係となる複数のアライメントマークの座標群の組み合わせは避ける必要がある。また、これらの係数の演算を人力ではなく計算機等の機械に行なわせると、数学的に誤った補正式の係数解を算出し得る。そのため、第２層目のパターンを描画する際に誤差の大きい補正を行なってしまう場合も生じ得るといった問題があった。例えば、本来、解が０を含み排除されるべき座標群の組み合わせであったところ、その解が０．０００００１等として算出された場合、解が０を含まないので排除されずに使用されてしまい、その結果、誤差の大きい補正を行なってしまうことになる場合もあり得る。

そこで、本発明は、かかる問題点を克服し、アライメントマークの位置が適正な位置かどうかを判定する装置、適正でない場合に新たなアライメントマークを生成する装置、これらの結果を利用してアライメントマークを描画する装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様のアライメントマーク判定装置は、
描画装置に配置される被描画基板の位置合わせ基準となる複数のアライメントマークの座標データ群を入力し、座標データ群を用いて、所定の多項式の係数行列を作成する係数行列作成部と、
掃き出し法を用いて、係数行列の対角成分の絶対値の最小値を演算する最小要素演算部と、
最小値が所定の閾値より大きいかどうかを判定する判定部と、
判定された結果を出力する出力部と、
を備えたことを特徴とする。

かかる構成により、最小値が所定の閾値より大きくない係数行列を検出することができる。その結果、数学的に誤った補正式の係数解を排除することができる。

また、座標データ群の各値が、被描画基板の一部の領域に偏在するかどうかを判定する第２の判定部をさらに備えると好適である。

また、本発明の一態様のアライメントマーク生成装置は、
描画装置に配置される被描画基板の位置合わせ基準となる複数のアライメントマークの第ｎ回変更目の座標データ群を入力し、第ｎ回変更目の座標データ群の値を第ｎ＋１回変更目の座標データ群の値に変更する座標変更部と、
第ｎ＋１回目の座標データ群を用いて、所定の多項式の第ｎ＋１回変更目の係数行列を作成する係数行列作成部と、
掃き出し法を用いて、第ｎ＋１回変更目の係数行列の対角成分の絶対値の最小値を演算する最小要素演算部と、
最小値が所定の閾値より大きいかどうかを判定する判定部と、
所定の閾値より大きい最小値が演算された係数行列の基になった座標データ群の値を出力する出力部と、
を備えたことを特徴とする。

かかる構成により、所定の閾値より大きい最小値が演算された係数行列の基になった座標データ群を生成することができる。その結果、望ましいアライメントマーク位置を生成することができる。

また、本発明の一態様の描画装置は、
描画装置に配置される被描画基板の位置合わせ基準となる複数のアライメントマークの座標データ群を入力し、座標データ群を用いて、所定の多項式の係数行列を作成する係数行列作成部と、
掃き出し法を用いて、係数行列の対角成分の絶対値の最小値を演算する最小要素演算部と、
最小値が所定の閾値より大きいかどうかを判定する判定部と、
判定された最小値が演算された係数行列の基になった座標データ群に対応する被描画基板の各座標位置に、荷電粒子ビームを用いて、複数のアライメントマークの該当するアライメントマーク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。

また、本発明の一態様の描画方法は、
描画装置に配置される被描画被描画基板の位置合わせ基準となる複数のアライメントマークの座標データ群を入力し、座標データ群を用いて、所定の多項式の係数行列を作成する工程と、
掃き出し法を用いて、係数行列の対角成分の絶対値の最小値を演算する工程と、
最小値が所定の閾値より大きいかどうかを判定する工程と、
判定された最小値が演算された係数行列の基になった座標データ群に対応する被描画基板の各座標位置に、荷電粒子ビームを用いて、複数のアライメントマークの該当するアライメントマークパターンを描画する工程と、
を備えたことを特徴とする。

本発明の一態様によれば、アライメントマークの位置が適正な位置かどうかを判定し、望ましくないアライメントマークを排除することができる。また、本発明の他の態様によれば、望ましいアライメントマークの位置座標を生成することができる。

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、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームでも構わない。また、以下の実施の形態では、静電レンズのダイナミックレンジを最大限有効に使用するための方法を提供する。

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１５０と制御部１６０を備えている。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、被描画基板となる試料１０１に所定のパターンを描画する。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が配置され、ＸＹステージ１０５上に描画対象となる試料１０１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にパターンを転写する露光用の位相シフトマスクが含まれる。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、磁気ディスク装置１０９、制御計算機１１０、メモリ１１１、偏向制御回路１３０、デジタルアナログ変換機（ＤＡＣ）１３２、及びインターフェース（Ｉ／Ｆ）回路１３４を有している。制御計算機１１０は、アライメントマーク判定装置の一例となる。制御計算機１１０内では、係数行列作成部１１２、ピボット演算部１１４、判定部１１６、出力部１２２及び描画データ処理部１２４といった各機能が実行される。係数行列作成部１１２、ピボット演算部１１４、判定部１１６、出力部１２２及び描画データ処理部１２４といった各機能の処理は、ソフトウェアによりで実行させる場合に限るものではない。例えば、電気的な回路によるハードウェアで構成されても構わない。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合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合せでも構わない。また、ソフトウェアにより、或いはソフトウェアとの組合せにより実施させる場合には、制御計算機１１０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１１１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。

電子ビーム描画を行なうにあたり、まず、半導体集積回路のレイアウトが設計され、パターンレイアウトが定義されたレイアウトデータ（設計データ）が生成される。そして、外部の変換装置でかかるレイアウトデータが変換され、電子ビーム描画装置の一例である描画装置１００に入力可能な描画データが生成される。また、その際に、２層目のパターン描画のアライメントに用いるアライメントマークデータも作成される。そして、試料１０１に所定のパターンを描画するための描画データのデータファイルは、記憶部の一例となる磁気ディスク装置１０９に格納される。また、アライメントマークデータのデータファイルも磁気ディスク装置１０９に格納される。

図２は、実施の形態１におけるアライメントマークの描画位置の一例を示す図である。
図２において、試料１０１の実描画領域１０内に、１層目の実パターン及び２層目の実パターンと干渉しない複数の領域１２が設定されている。各領域１２は、実描画領域１０の一部に偏らないように設定されると好適である。そして、アライメントマーク２０は、各領域１２に、或いは少なくとも２箇所以上の領域１２に配置される。ここでは、アライメントマーク２０のパターンとして、十字型のパターンを示しているがこれに限るものではなく、その他の形状、例えば、正方形等の四角形のドット形状でも構わない。これらの複数のアライメントマーク２０が、描画装置１００に配置される試料１０１の位置合わせ基準となる。

図３は、実施の形態１における描画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における描画方法では、アライメントマーク座標入力工程（Ｓ１０２）、係数行列作成工程（Ｓ１０４）、ピボット演算工程（Ｓ１０６）、判定工程（Ｓ１０８）、描画データ入力工程（Ｓ１１６）、描画データ処理工程（Ｓ１２０）、第１層目の描画工程（Ｓ１２２）、第２層目のパターン位置補正工程（Ｓ１２４）、及び第２層目の描画工程（Ｓ１２６）といった一連の工程が実施される。これらのうち、アライメントマーク座標入力工程（Ｓ１０２）、係数行列作成工程（Ｓ１０４）、ピボット演算工程（Ｓ１０６）、及び判定工程（Ｓ１０８）でアライメントマーク判定方法の要部工程を構成する。以下、まずは、アライメントマーク判定方法について説明する。

ステップ（Ｓ）１０２において、アライメントマーク座標入力工程として、制御計算機１１０は、磁気ディスク装置１０９からアライメントマークデータファイルを読み出して入力する。

図４は、実施の形態１におけるアライメントマークデータファイルの一例を示すである。図４において、アライメントマークデータファイル３０には、アライメントマークデータとして、複数のアライメントマークの座標（Ｘ，Ｙ）群の各値が設定されている。図４の例では、１０個のアライメントマークの座標（Ｘ，Ｙ）群の各値が設定されている。

Ｓ１０４において、係数行列作成工程として、係数行列作成部１１２は、読み出されたファイル内のアライメントマークデータを読み込む。そして、係数行列作成部１１２は、これら複数のアライメントマークデータの座標データ群を用いて、２層目のパターン位置の補正式となる多項近似式の係数行列を作成する。例えば、最小二乗法を用いた多項近似式の係数行列を作成する。例えば、３パラメータモードの多項近似式の係数行列は以下の式（１）で定義される。ｎは、アライメントマークの個数を示す。

ここで、３パラメータモードの多項近似式の係数行列に限るものではなく、その他のパラメータモードの多項近似式の係数行列であっても構わない。例えば、６パラメータモードの多項近似式の係数行列は以下の式（２）で定義される。

Ｓ１０６として、ピボット演算工程として、ピボット演算部１１４は、掃き出し法を用いて、作成された係数行列の対角成分の絶対値の最小値（ピボット）を演算する。ここで、掃き出し法について説明する。正方行列Ａの成分を、以下の式（３）ように表すものとする。

そして、ｉ＝１，２，…，ｍに関して、１からｍまで順に以下の操作を行う。ａ_{ｉ＋１，ｉ}，…，ａ_ｍ，ｉのなかから、絶対値｜ａ_ｒ，ｉ｜が（ただし、ｒ＞ｉ）最大となるものをａ_ｒ，ｉとする。そして、｜ａ_ｒ，ｉ｜＞｜ａ_ｉ，ｉ｜である場合に、ｉ行とｒ行全体を交換し、交換後の各行を新たにｉ行とｒ行とし直す。ここで、以下の式（４）に示すように、行の交換が起こった場合は、新たなａ_ｉ，ｉの逆符号−ａ_ｉ，ｉを、交換が起こらなかった場合はもとのａ_ｉ，ｉをｐ_ｉとする。

そして、ｉよりも大きいすべてのｋと、１からｍまでのすべてのｊに関して、以下の式（５）で示すように、ａ_ｋ，ｊを定義し直す演算を行う。

ここで、ｊ＝ｉとなる場合、上式（５）によって算出される新たなａ_ｋ，ｉは０になる。すなわち、ｊ＜ｉのすべての要素ａ_ｋ，ｊは、上記手順のそれまでの繰り返しにより、既に０となっているため、新たにこの計算を行わなくても、前後で値は０であり、計算する必要はない。また、ｉ＝ｍの場合は成分ａ_ｍ，ｍが必ずｐ_ｍとなり、残りの計算をする必要はない。以上の手順をすべてのｉについて順に実施して求めたｐ_ｉの積が以下の式（６）に示す行列Ａの行列式であり、ｄｅｔ（Ａ）あるいは｜Ａ｜と表す。

そして、ｐ_ｉの絶対値の最小のものｍｉｎ（｜ｐ_ｉ｜）が今回判定値として使用するピボットとなる。以下、フローチャートを用いて具体的な計算フローを説明する。

図５は、実施の形態１におけるピボット演算工程の内部工程を示すフローチャート図である。
上述した係数行列作成工程（Ｓ１０４）で、ｍ行ｍ列の係数行列が作成される。そして、ピボット演算工程（Ｓ１０６）の内部工程を以下に説明する。まず、初期値として、ｉ：１、行列式：１とする。

Ｓ２０４において、ｉ行ｉ列の要素値の絶対値｜ｉ行ｉ列｜がｉ列中最大かどうかを判定する。そして、最大でない場合には、Ｓ２０６に進み、最大である場合にはＳ２１０に進む。
Ｓ２０６において、ｉ列が最大の行を選択し、ｉ行と交換する。
Ｓ２０８において、行列式に”−１”を乗じる。
Ｓ２１０において、ｉ行ｉ列の要素値の絶対値｜ｉ行ｉ列｜がフロー開始後現在までで最小ならば、この値をピボットとする。
Ｓ２１２において、ｉ行をｉ行ｉ列の要素値で割る。
Ｓ２１４において、行列式に元のｉ行をｉ行ｉ列の要素値を乗じる。
Ｓ２１６において、ｉ行以外の行に対して、その行のｉ列をｉ行に掛けた値を引く。
Ｓ２１８において、ｉの値を１つ増やす。

以上の工程（Ｓ２０４〜Ｓ２１８）をｉがｍになるまで繰り返す。そして、この掃き出し法により最終的に得られたピボット値を出力する。

Ｓ１０８において、判定工程として、判定部１１６は、最終的に得られたピボット値（最小値）が所定の閾値αより大きいかどうかを判定する。ここで、ピボット＝０であれば、上述したように係数を求める際に必要な式が足りないことになり原理上係数解を求めることができなくなる。しかし、ピボット≠０の場合、例えば、０に限りなく近いが０でない場合、見掛け上、係数を求める際に必要な式が足りてしまうことなる。しかし、このような値を用いると、上述したような誤差の大きい補正を行なってしまうことにつながる。そこで、実施の形態１では、閾値αを使って、使用可能なピボット値かどうかを判定する。閾値αの値は、例えば、ｉ行ｉ列の要素値の最大値の１／１０^１２以上であると好適である。例えば、０．００１等を排除するために、α＝３とする。

そして、出力部１２２は、判定の結果、ピボット値が閾値αより大きくない場合には、アライメントマーク位置の組み合わせが不良（ＮＧ）であるとして、判定の結果をＩ／Ｆ回路１３４を介して外部に出力する。出力の仕方は、Ｉ／Ｆ回路１３４に限らず、図示しないモニタ等に表示させても好適である。ピボット値が閾値αより大きい場合には、アライメントマーク位置の組み合わせが良好であるとして次の描画データ処理工程（Ｓ１２０）に進む。アライメントマーク位置の組み合わせが不良（ＮＧ）の場合に、その結果が出力されるため、ユーザは、第１層目のパターンを描画する前にアライメントマーク位置を変更することができる。そして、最終的にアライメントマーク位置の組み合わせが良好になったデータを用いて第１層目の描画を行なえばよい。

他方、Ｓ１１６において、描画データ入力工程として、制御計算機１１０は、磁気ディスク装置１０９内の描画データファイルを入力する。

Ｓ１２０において、描画データ処理工程として、描画データ処理部１２４は、描画データファイルに定義された描画データに対して複数段の変換処理の末に描画装置１００内のフォーマットのショットデータに変換する。この描画データには、第１層目の実パターンとアライメントマークパターンの両方が含まれる。そして、このデータは、偏向制御回路１３０に出力される。複数段の変換処理の末に生成されたショットデータは、偏向制御回路１３０に出力される。偏向制御回路１３０は、ショットデータに基づいて、第１層目の実パターンとアライメントマークパターンのそれぞれの描画位置に電子ビーム２００が偏向されるためのデジタルの偏向量信号をＤＡＣ１３２に出力する。ＤＡＣ１３２は、入力されたデジタル信号をアナログ電圧に変換の上、増幅して偏向器２０８に出力する。

Ｓ１２２において、第１層目の描画工程として、描画部１５０は、試料１０１に電子ビーム２００を用いて第１層目の実パターンを描画する。そして、同時期に、判定された最小値が演算された係数行列の基になった座標データ群に対応する試料１０１の各座標位置に、電子ビーム２００を用いて、複数のアライメントマーク２０の該当するアライメントマーク２０のパターンを描画する。描画装置１００は、具体的には以下のように動作する。

照射部の一例となる電子銃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。その結果、電子ビーム２００は成形される。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により偏向される。その結果、ＸＹステージ１０５上の試料１０１の所望する位置に照射される。偏向器２０８は、ＤＡＣ１３２を介して、複数段の変換処理の末に生成されたショットデータを入力した偏向制御回路１３０によってショットデータに基づいて制御される。また、ＸＹステージ１０５の動作は、連続移動、或いはステップアンドリピート移動で行なわれる。すなわち、描画装置１００は、ＸＹステージ１０５が連続移動しながら描画する。或いは、描画装置１００は、ＸＹステージ１０５がステップアンドリピート移動しながら停止中に描画する。以上のようにして、正常にデータ処理が完了したデータに基づいて高精度な位置に所望する第１層目の実パターンとアライメントマークを描画することができる。

次に、同じ描画装置１００或いは別の同様な機構を持つ描画装置が、第２層目のパターンを第１層目の実パターンに位置を合わせて描画することになる。まず、描画データ処理部１２４が磁気ディスク装置１０９から第２層目のパターンの描画データファイルを入力する。そして、描画データ処理部１２４が第２層目のパターンの描画データを処理して第２層目のショットデータを生成する。そして、第２層目のショットデータは、偏向制御回路１３０に出力される。このショットデータには、第２層目のパターンの位置データが含まれていることは言うまでもない。

Ｓ１２４において、第２層目のパターン位置補正工程として、偏向制御回路１３０は、判定された結果、良好であった最小要素の絶対値を要素に有する係数行列を入力する。そして、第２層目のパターンの描画位置を演算する際に、この係数行列の係数を補正用の多項近似式の係数として用いて第２層目のパターンの描画位置を補正する。具体的には、その多項近似式に第２層目のパターンの各描画位置座標を入力することで補正された描画位置を演算すればよい。そして、補正された位置にショットされるためのデジタルの偏向量信号がＤＡＣ１３２に出力される。ＤＡＣ１３２は、入力されたデジタル信号をアナログ電圧に変換の上、増幅して偏向器２０８に出力する。

Ｓ１２６において、第２層目の描画工程として、描画部１５０は、試料１０１に電子ビーム２００を用いてパターンの位置が補正された第２層目の実パターンを描画する。

以上のように、実施の形態１によれば、アライメントマーク２０の位置が適正な位置かどうかを判定し、望ましくないアライメントマークを排除することができる。そして、適正なアライメントマーク２０を第１層目の実パターンを描画する際に一緒に描画することができる。その結果、第２層目の実パターンを描画する際に、補正用多項式によって第２層目の実パターン位置を補正することができる。よって、高精度に位置合わせされた多層パターンを形成することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、望ましくないアライメントマーク位置の組み合わせを判定するまでであったが、実施の形態２では、適正なアライメントマーク位置を生成する構成を搭載した描画装置について説明する。

図６は、実施の形態２における描画装置の構成を示す概念図である。
図６において、制御計算機１１０内に、さらに、アライメントマーク位置変更部１１８、アライメントマーク座標書換部１２３を追加した点以外は、図１の構成と同様である。制御計算機１１０は、アライメントマーク生成装置の一例となる。制御計算機１１０内では、係数行列作成部１１２、ピボット演算部１１４、判定部１１６、アライメントマーク位置変更部１１８、出力部１２２、アライメントマーク座標書換部１２３及び描画データ処理部１２４といった各機能が実行される。係数行列作成部１１２、ピボット演算部１１４、判定部１１６、アライメントマーク位置変更部１１８、出力部１２２、アライメントマーク座標書換部１２３及び描画データ処理部１２４といった各機能の処理は、ソフトウェアによりで実行させる場合に限るものではない。例えば、電気的な回路によるハードウェアで構成されても構わない。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合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合せでも構わない。また、ソフトウェアにより、或いはソフトウェアとの組合せにより実施させる場合には、制御計算機１１０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１１１に記憶される。図６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ても構わないことは言うまでもない。

図７は、実施の形態２における描画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２における描画方法では、アライメントマーク位置変更工程（Ｓ１１０）とアライメントマーク座標書き換え工程（Ｓ１１８）を追加した点以外は、図２と同様である。以下、まずは、アライメントマーク生成方法について説明する。アライメントマーク座標入力工程（Ｓ１０２）からピボット演算工程（Ｓ１０６）までの各工程は実施の形態１と同様である。ここで、実施の形態１では、ピボット値が閾値αより大きくない場合には、アライメントマーク位置の組み合わせが不良（ＮＧ）であるとして、その結果をＩ／Ｆ回路１３４を介して外部に出力することで終了していたが、実施の形態２では良好な組み合わせを生成する。

Ｓ１１０において、アライメントマーク位置変更工程として、アライメントマーク位置変更部１１８は、判定工程（Ｓ１０８）での判定結果がＮＧであった場合に、アライメントマーク位置をずらして変更する。

図８は、実施の形態２におけるアライメントマーク位置のずらし方について説明するための概念図である。
図８では、図２の一部を抜き出して示している。そして、アライメントマーク位置変更部１１８は、複数のアライメントマーク２０の座標データ群を入力し、少なくとも１つのアライメントマーク２０の位置を移動させる。そして、移動させたアライメントマーク２２の座標を元の座標と書き換えて変更する。このようにして、元の座標データ群の値を新たな座標データ群の値に変更する。ずらす範囲は、１層目の実パターン及び２層目の実パターンと干渉しない領域１２内とすればよい。そして、係数行列作成工程（Ｓ１０４）に戻る。

このようにして、判定工程（Ｓ１０８）において、ピボット値が閾値αより大きくなるまで、係数行列作成工程（Ｓ１０４）からアライメントマーク位置変更工程（Ｓ１１０）までを繰り返す。

そして、出力部１２２は、閾値αより大きいピボット値（最小要素の絶対値）を要素に有する係数行列の基になった新たな座標データ群の値をＩ／Ｆ回路１３４を介して外部に出力する。出力の仕方は、Ｉ／Ｆ回路１３４に限らず、図示しないモニタ等に表示させても好適である。出力されることで、ユーザが適正なアライメントマークの座標データ群の値を視認することができる。そして、ピボット値が閾値αより大きくなったらアライメントマーク座標書き換え工程（Ｓ１１８）へと進む。

他方、Ｓ１１６において、描画データ入力工程として、制御計算機１１０は、磁気ディスク装置１０９内の描画データファイルを入力する。

Ｓ１１８において、アライメントマーク座標書き換え工程として、アライメントマーク座標書換部１２３は、閾値αより大きいピボット値（最小値）が演算された係数行列の基になった座標データ群の値を描画データ内の対応するアライメントマークの座標データと書き換える。

そして、描画データ処理工程（Ｓ１２０）において、描画データ処理部１２４は、アライメントマーク座標が書き換えられた描画データファイルに定義された描画データに対して複数段の変換処理の末に描画装置１００内のフォーマットのショットデータに変換する。描画データ処理工程（Ｓ１２０）以降の各工程は、実施の形態１と同様である。

以上のように、実施の形態２では、閾値αより大きい最小要素の絶対値を要素に有する係数行列の基になった座標データ群を生成することができる。その結果、望ましいアライメントマーク位置を生成することができる。

実施の形態３．
実施の形態１では、第２層目のパターンの描画位置を補正するための多項近似式の係数が求まるアライメントマーク位置の組み合わせであれば良好な組み合わせと判定する構成であったが、その場合でも望ましくないアライメントマーク位置の組み合わせが存在し得る。実施の形態３では、実施の形態１の構成に加えて、さらに、別の判定を行なう構成を搭載した描画装置について説明する。

図９は、実施の形態３における描画装置の構成を示す概念図である。
図９において、制御計算機１１０内に、さらに、判定部１２０を追加した点以外は、図１の構成と同様である。制御計算機１１０は、アライメントマーク判定装置の一例となる。制御計算機１１０内では、係数行列作成部１１２、ピボット演算部１１４、判定部１１６、判定部１２０、出力部１２２、及び描画データ処理部１２４といった各機能が実行される。係数行列作成部１１２、ピボット演算部１１４、判定部１１６、判定部１２０、出力部１２２、及び描画データ処理部１２４といった各機能の処理は、ソフトウェアによりで実行させる場合に限るものではない。例えば、電気的な回路によるハードウェアで構成されても構わない。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合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合せでも構わない。また、ソフトウェアにより、或いはソフトウェアとの組合せにより実施させる場合には、制御計算機１１０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１１１に記憶される。図９では、本実施の形態３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１０は、実施の形態３における描画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３における描画方法では、判定工程（Ｓ１０８）と描画データ処理工程（Ｓ１２０）との間に判定工程（Ｓ１１２）を追加した点以外は、図２と同様である。以下、まずは、アライメントマーク判定方法について説明する。アライメントマーク座標入力工程（Ｓ１０２）から判定工程（Ｓ１０８）までの各工程は実施の形態１と同様である。実施の形態３では、ピボット値が閾値αより大きかった場合でも、さらに、アライメントマークが局所的に配置されていた場合にはＮＧとするように判定する。

Ｓ１１２において、判定工程として、判定部１２０は、アライメントマークが局所的に配置されているかどうかを判定する。

図１１は、実施の形態３におけるアライメントマークが局所的に配置されている一例を示すグラフである。
図１１において、グラフ上にプロットされた位置にアライメントマークが配置されていることを示している。図１１では、試料１０１の４隅のうちの１つに近い位置にすべてのアライメントマークが配置されている場合を示している。このように、局所的にある偏った領域にすべてのアライメントマークが配置されてしまうと第２層目のパターンの描画位置を補正する上で試料１０１全体への補正には適さない。そのため、このような局所的なアライメントマークの組み合わせは、排除されるべきである。よって、判定部１２０は、アライメントマークがこのように局所的に配置されているかどうかを判定する。判定基準として、例えば、描画領域を４つの象限に分け、いずれか１つの象限内に偏って配置されている場合にはＮＧと判定する。

そして、出力部１２２は、判定の結果、アライメントマークが局所的に配置されている場合には、アライメントマーク位置の組み合わせが不良（ＮＧ）であるとして、判定の結果をＩ／Ｆ回路１３４を介して外部に出力する。出力の仕方は、Ｉ／Ｆ回路１３４に限らず、図示しないモニタ等に表示させても好適である。アライメントマークが局所的に配置されていないで分散されている場合には、アライメントマーク位置の組み合わせが良好であるとして次の描画データ処理工程（Ｓ１２０）に進む。アライメントマーク位置の組み合わせが不良（ＮＧ）の場合に、その結果が出力されるため、ユーザは、第１層目のパターンを描画する前にアライメントマーク位置を変更することができる。そして、最終的にアライメントマーク位置の組み合わせが良好になったデータを用いて第１層目の描画を行なえばよい。

そして、Ｓ１１６において、描画データ入力工程として、制御計算機１１０は、磁気ディスク装置１０９内の描画データファイルを入力する。描画データ処理工程（Ｓ１２０）以降の各工程は、実施の形態１と同様である。

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。例えば、実施の形態２と実施の形態３とを組み合わせた構成であっても構わない。その場合に、アライメントマーク位置変更部１１８は、ピボット値が閾値αより大きくなるようにアライメントマーク位置を変更するだけでなく、アライメントマークが局所的に配置されないようにアライメントマーク位置を変更すればよい。

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アライメントマーク判定装置、アライメントマーク生成装置、描画装置及び描画方法は、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。 実施の形態１におけるアライメントマークの描画位置の一例を示す図である。 実施の形態１における描画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におけるアライメントマークデータファイルの一例を示すである。 実施の形態１におけるピボット演算工程の内部工程を示すフローチャート図である。 実施の形態２における描画装置の構成を示す概念図である。 実施の形態２における描画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２におけるアライメントマーク位置のずらし方について説明するための概念図である。 実施の形態３における描画装置の構成を示す概念図である。 実施の形態３における描画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３におけるアライメントマークが局所的に配置されている一例を示すグラフである。 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 実描画領域
１２ 領域
２０，２２ アライメントマーク
３０ アライメントマークデータファイル
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 磁気ディスク装置
１１０ 制御計算機
１１１ メモリ
１１２ 係数行列作成部
１１４ ピボット演算部
１１６，１２０ 判定部
１１８ アライメントマーク位置変更部
１２２ 出力部
１２３ アライメントマーク座標書換部
１２４ 描画データ処理部
１３０ 偏向制御回路
１３２ ＤＡＣ
１３４ Ｉ／Ｆ回路
１５０ 描画部
１６０ 制御部
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
３３０ 電子線
４１０ 第１のアパーチャ
４１１ 開口
４２０ 第２のアパーチャ
４２１ 可変成形開口
４３０ 荷電粒子ソース

Claims (5)

1. 描画装置に配置される被描画基板の位置合わせ基準となる複数のアライメントマークの座標データ群を入力し、前記座標データ群を用いて、所定の多項式の係数行列を作成する係数行列作成部と、
   掃き出し法を用いて、前記係数行列の対角成分の絶対値の最小値を演算する最小要素演算部と、
   前記最小値が所定の閾値より大きいかどうかを判定する判定部と、
   判定された結果を出力する出力部と、
   を備えたことを特徴とするアライメントマーク判定装置。
2. 前記座標データ群の各値が、前記被描画基板の一部の領域に偏在するかどうかを判定する第２の判定部をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のアライメントマーク判定装置。
3. 描画装置に配置される被描画基板の位置合わせ基準となる複数のアライメントマークの第ｎ回変更目の座標データ群を入力し、前記第ｎ回変更目の座標データ群の値を第ｎ＋１回変更目の座標データ群の値に変更する座標変更部と、
   前記第ｎ＋１回目の座標データ群を用いて、所定の多項式の第ｎ＋１回変更目の係数行列を作成する係数行列作成部と、
   掃き出し法を用いて、前記第ｎ＋１回変更目の係数行列の対角成分の絶対値の最小値を演算する最小要素演算部と、
   前記最小値が所定の閾値より大きいかどうかを判定する判定部と、
   前記所定の閾値より大きい前記最小値が演算された係数行列の基になった座標データ群の値を出力する出力部と、
   を備えたことを特徴とするアライメントマーク生成装置。
4. 描画装置に配置される被描画基板の位置合わせ基準となる複数のアライメントマークの座標データ群を入力し、前記座標データ群を用いて、所定の多項式の係数行列を作成する係数行列作成部と、
   掃き出し法を用いて、前記係数行列の対角成分の絶対値の最小値を演算する最小要素演算部と、
   前記最小値が所定の閾値より大きいかどうかを判定する判定部と、
   判定された前記最小値が演算された係数行列の基になった前記座標データ群に対応する前記被描画基板の各座標位置に、荷電粒子ビームを用いて、前記複数のアライメントマークの該当するアライメントマーク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。
5. 描画装置に配置される被描画基板の位置合わせ基準となる複数のアライメントマークの座標データ群を入力し、前記座標データ群を用いて、所定の多項式の係数行列を作成する工程と、
   掃き出し法を用いて、前記係数行列の対角成分の絶対値の最小値を演算する工程と、
   前記最小値が所定の閾値より大きいかどうかを判定する工程と、
   判定された前記最小値が演算された係数行列の基になった前記座標データ群に対応する前記被描画基板の各座標位置に、荷電粒子ビームを用いて、前記複数のアライメントマークの該当するアライメントマークパターンを描画する工程と、
   を備えたことを特徴とする描画方法。

Images