(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を載置した状態でＸ方向およびＹ方向に移動するステージと、
前記ステージの位置を測定するレーザ干渉計と、
前記ステージの位置を測定する第２のステージ位置測定手段と、
前記レーザ干渉計と前記第２のステージ位置測定手段で得られた位置信号を比較して前記レーザ干渉計に由来する振動成分を特定し、前記振動成分を補正した補正信号を生成する位置信号補正部と、
前記補正信号に基づいて、前記試料の所望の位置に荷電粒子ビームでパターンを描画する描画部とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項２】
前記位置信号補正部は、前記振動成分に対して逆位相となる信号を生成し、該信号を前記位置信号に足し合わせて前記補正信号を生成するように構成され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描画装置。
【請求項３】
試料が載置されたステージをＸ方向とＹ方向に移動させながら前記試料に所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、
レーザ干渉計により前記ステージのＸ方向とＹ方向の位置を測定する測定工程と、
第２のステージ位置測定手段により前記ステージのＸ方向とＹ方向の位置を測定する測定工程と、
前記２つの測定工程で得られた位置信号を比較して前記レーザ干渉計に由来する振動成分を特定し、前記振動成分を補正した補正信号を生成する工程と、
前記補正信号を用いて、前記試料の所望の位置に荷電粒子ビームで前記パターンを描画する描画工程とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
【請求項４】
前記補正信号は、前記振動成分に対して逆位相となる信号を生成し、該信号を前記レーザ干渉計を用いた測定により得られた位置信号に足し合わせて生成することを特徴とする請求項３に記載の荷電粒子ビーム描画方法。
【請求項５】
ステージを静止または走行した状態で前記ステージの位置をレーザ干渉計および第２のステージ位置測定手段で測定し、得られた位置信号を周波数解析して比較することにより、前記レーザ干渉計に由来する振動成分を抽出する振動成分抽出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビーム描画装置、荷電粒子ビーム描画方法および振動成分抽出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
試料上に所定のパターンを描画する目的で、電子ビーム描画装置が用いられている。電子ビーム描画装置では、電子ビームを偏向制御できる範囲が限られているために、試料を移動しながらの描画によって、試料の全面にパターンを形成する。つまり、電子ビームの偏向とステージのＸ方向およびＹ方向の移動とを組み合わせて、試料全体に描画を施すようにしている。
【０００３】
ステージの移動制御のためには、ステージのＸ方向およびＹ方向の位置を測定することが必要になる。例えば、特許文献１には、ステージに固定したＸ方向の法線を持つ第１ステージミラーへのレーザ光の入反射でステージのＸ方向位置を測定する第１レーザ干渉計と、ステージに固定したＹ方向の法線を持つ第２ステージミラーへのレーザ光の入反射でステージのＹ方向位置を測定する第２レーザ干渉計とを備えた電子ビーム描画装置が開示されている。
【０００４】
近年、半導体デバイスの高集積化に伴い、半導体デバイスの回路パターンが微細化されている。半導体デバイスに微細な回路パターンを形成するには、マスクあるいはレチクルといった高精度の原画パターンが必要になる。このため、高精度の原画パターンを製造可能な優れた解像性を有する電子ビーム描画装置への要求が高まっている。
【０００５】
しかし、ステージの位置測定に用いられるレーザ干渉計に機械的振動が生じると、ステージ位置を正確に検出できず、その結果、電子ビームによる描画位置精度が低下するという問題があった。
【０００６】
特許文献２には、所定のパターンが設けられたマスク上で成形ビームを走査することによって試料上にパターンを転写する電子ビーム描画装置が開示されている。この描画装置は、マスクステージの位置ずれ量を成形偏向器にフィードバックしてマスク上の成形ビーム位置を補正する成形トラッキング機構と、マスクステージと試料ステージの各位置ずれ量を対物偏向器にフィードバックして試料上のビーム位置を補正する対物トラッキング機構と、各々のトラッキングの補正演算を行う際に、各ステージの移動速度から補正演算に要する時間中の各ステージの移動量をそれぞれ予想して補正を行うトラッキング補正機構とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３２２０５３号公報
【特許文献２】特開２００３−０８６４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献２の電子ビーム描画装置では、トラッキングを行う場合と行わない場合の各位置測定を同時に行うことはできない。したがって、電子ビームの振動などの他の要因があった場合にこれを特定して補正に反映させることができず、正確な位置測定ができないという問題があった。
【０００９】
また、電子ビームの位置は、通常、ステージ上に設けられたマークを横断するように電子ビームを走査し、照射面からの反射電子を検出することで検知している。このため、位置測定は、マークの設けられた箇所であって、且つ、ステージが静止した状態でしか行うことができない。それ故、ステージ位置に依存して生じる振動成分や、ステージが移動することで生じる振動成分を検出できないという問題もあった。
【００１０】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、ステージ位置を正確に測定して高い描画位置精度が得られる荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の目的は、レーザ干渉計に影響を及ぼす固有の振動成分を抽出する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の態様は、試料を載置した状態でＸ方向およびＹ方向に移動するステージと、
ステージの位置を測定する第１のステージ位置測定手段と、
ステージの位置を測定する第２のステージ位置測定手段と、
第１のステージ位置測定手段と第２のステージ位置測定手段で得られた位置信号を比較して第１のステージ位置測定手段に由来する振動成分を特定し、振動成分を補正した補正信号を生成する位置信号補正部と、
補正信号に基づいて、試料の所望の位置に荷電粒子ビームでパターンを描画する描画部とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置に関する。
第１のステージ位置測定手段はレーザ干渉計とすることができ、第２のステージ位置測定手段はリニアスケールとすることができる。
【００１３】
本発明の荷電粒子ビーム描画装置において、位置信号補正部は、振動成分に対して逆位相となる信号を生成し、この信号を位置信号に足し合わせて補正信号を生成するように構成されていることが好ましい。
【００１４】
本発明の第２の態様は、試料が載置されたステージをＸ方向とＹ方向に移動させながら試料に所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、
第１のステージ位置測定手段によりステージのＸ方向とＹ方向の位置を測定する測定工程と、
第２のステージ位置測定手段によりステージのＸ方向とＹ方向の位置を測定する測定工程と、
２つの測定工程で得られた位置信号を比較して第１のステージ位置測定手段に由来する振動成分を特定し、振動成分を補正した補正信号を生成する工程と、
補正信号を用いて、試料の所望の位置に荷電粒子ビームで前記パターンを描画する描画工程とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法に関する。
第１のステージ位置測定手段はレーザ干渉計とすることができ、第２のステージ位置測定手段はリニアスケールとすることができる。
【００１５】
本発明の荷電粒子ビーム描画方法において、補正信号は、振動成分に対して逆位相となる信号を生成し、この信号を第１のステージ位置測定手段を用いた測定により得られた位置信号に足し合わせて生成することが好ましい。
【００１６】
本発明の第３の態様は、ステージを静止または走行した状態でステージの位置を第１のステージ位置測定手段および第２のステージ位置測定手段で測定し、得られた位置信号を周波数解析して比較することにより、第１のステージ位置測定手段に由来する振動成分を抽出する振動成分抽出方法に関する。
第１のステージ位置測定手段はレーザ干渉計とすることができ、第２のステージ位置測定手段はリニアスケールとすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の荷電粒子ビーム描画装置によれば、第１のステージ位置測定手段と第２のステージ位置測定手段で得られた位置信号を比較して第１のステージ位置測定手段に由来する振動成分を特定し、振動成分を補正した補正信号を生成する位置信号補正部を有するので、ステージ位置を正確に測定して高い描画位置精度を得ることができる。
【００１８】
本発明の荷電粒子ビーム描画方法によれば、２つの測定工程で得られた位置信号を比較して第１のステージ位置測定手段に由来する振動成分を特定し、振動成分を補正した補正信号を生成するので、ステージ位置を正確に測定して高い描画位置精度を得ることができる。
【００１９】
本発明の振動成分抽出方法によれば、第１のステージ位置測定手段に影響を及ぼす固有の振動成分を抽出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施の形態における電子ビーム描画装置の構成図である。
【図２】図１の電子ビーム描画装置のＸＹステージの部分平面図である。
【図３】電子ビームによる描画の様子を説明する図である。
【図４】図１の電子ビーム描画装置のＸＹステージ近傍の構成図である。
【図５】本実施の形態でステージ位置や電子ビーム位置の制御方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、マスクＭの表面に電子ビームを照射して所望のパターンを描画する電子ビーム描画装置を示している。この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電子ビーム照射手段たる電子光学鏡筒２とを備えている。描画室１には、電子ビームの光軸方向と直交するＸ方向およびＹ方向に移動可能なＸＹステージ３が設けられている。
【００２２】
ＸＹステージ３上には、図２に示すように、マーク台４が立設されている。マーク台４は、描画を行う前に、電子ビームの焦点調整やビーム位置調整を行うのに使用される。また、ＸＹステージ３上であって、マーク台４が立設されている領域を回避した領域に、電子ビームの光軸方向、すなわち、Ｚ方向に移動可能なＺステージ５が搭載されている。Ｚステージ５上には、マスクＭをその裏面で保持する保持機構６が設置されている。
【００２３】
電子光学鏡筒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、偏向させてマスクＭに照射するものである。その詳細は、次の通りである。すなわち、電子銃２０１から出た電子ビーム２００は、照明レンズ２０２を介して、矩形の孔を持つ第１のアパーチャ２０３の全体を照明する。これによって、電子ビーム２００は、まず矩形状に成形される。次いで、第１のアパーチャ２０３を通過した電子ビーム２００は、投影レンズ２０４によって第２のアパーチャ２０６の上に投影される。第２のアパーチャ２０６上での電子ビーム２００の位置は、偏向器２０５によって制御される。そして、そのビーム形状と寸法を変化させることができる。第２のアパーチャ２０６を通過した電子ビーム２００は、対物レンズ２０７で焦点を合わせられた後、偏向器２０８により偏向されて、描画室１内に載置されたマスクＭの所望する位置に照射される。
【００２４】
尚、図１では簡略化しているが、偏向器２０８には副偏向器と主偏向器があり、副偏向領域内での電子ビームの位置決めは副偏向器によって行われ、副偏向領域の位置制御は主偏向器によって行われる。すなわち、主偏向器によって副偏向領域の位置決めがされ、副偏向器によって副偏向領域内での電子ビームの位置が決められる。
【００２５】
電子光学鏡筒２は偏向制御部７により制御される。具体的には、対物レンズ２０７に印加する電圧を偏向制御部７により変化させることで、電子ビーム２００の焦点高さを所定の調整範囲内で可変できるようにしている。この調整に際しては、電子ビーム２００の焦点高さを所定値に維持した状態で、マーク台４の上面に刻印したマーク４ａを横断するように電子ビーム２００を走査し、マーク台４からの反射電子を反射電子検出器（図示せず）により検出する。電子ビーム２００の焦点高さがマーク台４の上面の高さに一致している場合には、マーク４ａに電子ビーム２００が照射された時点で反射電子の検出数が急峻に立ち上がるが、電子ビーム２００の焦点高さがマーク台４の上面の高さからずれている場合には、反射電子の検出数の立ち上がりが緩やかになる。したがって、反射電子の検出数の立ち上がりが急峻になるように、対物レンズ２０７の設置高さを調節する。
【００２６】
ＸＹステージ３とＺステージ５は、ステージ制御部９とサーボ制御部８により、Ｘ軸ドライバ１８とＹ軸ドライバ１９を介して、Ｘ方向とＹ方向に移動制御される。一方、Ｚステージ５は、ステージ制御部９とサーボ制御部８により、Ｚ軸ドライバ２０を介して、Ｚ方向に移動制御される。
【００２７】
サーボ制御部８は、描画位置の精度を高めるために、移動制御後のステージの位置を目標位置に近づけるよう移動させる。例えば、ステージの位置を所定のサンプリング間隔で計測し、その計測値（現在位置）と目標値（目標位置）との偏差をその都度算出し、偏差がゼロに近づくように制御する。偏差が所定の許容値以内にある状態が連続して所定時間以上継続したときには、ステージの位置が目標値に十分収束したと判断する。サーボ制御を行う理由は、次の通りである。すなわち、ステージはリンギング（ハンチング）を起こしながら目標位置に位置決めされるので、ステージが目標位置に対して十分に収束していないと、瞬間的には現在位置が目標値に対して所定の許容値以内になったとしても、それ以降に再び所定の許容値を越えることがあるからである。
【００２８】
偏向制御部７、ステージ制御部９およびサーボ制御部８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１１１と第２メモリ１１２とが接続されている。第１メモリ１１１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１１２に記憶させる。
【００２９】
また、ステージ制御部９には搬送系制御部１７が接続している。これらが連動することによって、描画室１の外部から描画室１の内部へマスクＭが搬送される。
【００３０】
また、電子ビーム描画装置は、保持機構６に保持されるマスクＭの高さを測定する高さ測定手段１３を備えている。高さ測定手段１３は、レーザ光をマスクＭの表面に斜め上方から収束して照射する投光部１３ａと、マスクＭ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、反射光の位置からマスクＭの高さを算出する高さ算出部１３ｃとで構成されている。高さ測定手段１３で測定されたマスクＭの高さデータは、後述する位置信号補正部１４に入力される。
【００３１】
図３は、ステージ移動の様子を説明する図である。
【００３２】
マスクＭへの描画は、ＸＹステージ３をＸ方向に連続移動させながら行われる。この際、マスクＭの描画（露光）面は、図３に示すように、電子ビーム２００が偏向可能な領域、すなわち、複数の短冊状のストライプ領域に仮想的に分割されており、電子ビーム２００は、このストライプ領域の１つに照射される。電子ビーム２００のショット位置は、ＸＹステージ３の移動に追従しており、１つのストライプ領域の描画を終えると、ＸＹステージ３をＹ方向にステップ送りする。そして、逆向きのＸ方向に連続移動しながら、次のストライプ領域の描画を行なう。
【００３３】
ＸＹステージ３の位置は、第１のステージ位置測定手段としてのレーザ干渉計１２によって測定される。レーザ干渉計１２は、ＸＹステージ３に固定したステージミラー３ａへのレーザ光の入反射でＸＹステージ３の位置を測定する。尚、図２ではステージミラー３ａが省略されている。
【００３４】
レーザ干渉計における機械的振動成分を抽出する方法としては、特許文献２に開示されているように、トラッキングを行う場合と行わない場合の２通りの測定を行うことが考えられる。すなわち、ステージ移動をレーザ干渉計のレーザ信号に同期させた場合とさせない場合の両方について測定する。レーザ干渉計が振動しているのであれば測定結果に差が生じるので、レーザ干渉計の振動成分を抽出することができる。
【００３５】
しかし、この方法では、トラッキングを行う場合と行わない場合の各ステージ位置測定を同時に行うことができない。したがって、電子ビームの振動などの他の要因があったときに、その要因を特定して補正に反映させることができない。
【００３６】
また、上記測定における電子ビームの位置は、図２でマーク台４の上面に刻印したマーク４ａを横断するように電子ビームを走査し、マーク台４からの反射電子を反射電子検出器で検出することにより検知する。このため、マークの設けられた位置であって、且つ、ステージが静止した状態でしか位置測定を行うことができないので、ステージ位置に依存して生じる振動成分や、ステージが移動することで生じる振動成分を測定することは不可能である。
【００３７】
上記問題を解決するには、レーザ干渉計による測定結果に対して比較可能な測定を行うことのできる別のステージ位置測定手段を設けることが有効である。そこで、本実施の形態の電子ビーム描画装置は、レーザ干渉計１２に加えて、さらに、ＸＹステージ５のＸ方向およびＹ方向の位置を測定する、第２のステージ位置測定手段としてのリニアスケール１６を備える。リニアスケール１６は、ＸＹステージ３上のＸ位置とＹ位置を測定する。
【００３８】
図４は、ＸＹステージ３の近傍の構成を示す一例である。
【００３９】
図４に示すように、第１のステージ位置測定手段としてのレーザ干渉計は、ＸＹステージ３のＹ方向の位置を測定する第１のレーザ干渉計３００ａと、ＸＹステージ３のＸ方向の位置を測定する第２のレーザ干渉計３００ｂとで構成される。尚、これらのレーザ干渉計は、例えば、ヘテロダイン干渉計とすることができる。
【００４０】
第１のレーザ干渉計３００ａにおいて、レーザヘッド１０７ａから出射したレーザ光は、ミラー４０２で曲げられてビームスプリッタ４０３に入射する。そして、レーザ光は、ビームスプリッタ４０３で参照光と測定光に分けられた後、それぞれインターフェロメータ４０４、４０６に入射する。インターフェロメータ４０４、４０６は、内部に半透鏡を有していて、この半透鏡によって入射した光を異なる２つの光路に分ける。ここでは、参照光の一方をリファレンスミラー４０５に入射させ、測定光の一方をＸＹステージ３に取り付けられたミラー３ａに入射させる。そして、これらのミラーによって反射された反射光を観測している。
【００４１】
第２のレーザ干渉計３００ｂも第１のレーザ干渉計３００ａと同様であり、レーザヘッド１０７ｂから出射したレーザ光は、ミラー４０８で曲げられてビームスプリッタ４０９に入射する。そして、レーザ光は、ビームスプリッタ４０９で参照光と測定光に分けられた後、それぞれインターフェロメータ４１０、４１２に入射する。インターフェロメータ４１０は、リファレンスミラー４１１に参照光を入射させ、インターフェロメータ４１２は、ＸＹステージ３に取り付けられたミラー３ａに測定光を入射させる。そして、これらのミラーによって反射された反射光によって、半透鏡の表面に干渉縞が作られる。
【００４２】
電子ビーム描画装置は、図４に示すように、ＸＹステージ５のＸ方向およびＹ方向の位置を測定する、第２のステージ位置測定手段としてのリニアスケールを備える。リニアスケールは、ＸＹステージ３上のＸ位置を測定するリニアスケール１６ａと、Ｙ位置を測定するリニアスケール１６ｂとで構成される。リニアスケール１６ａは、ものさしとなるスケール（目盛）１６ａ１と、スケール１６ａ１から位置情報を取得する検出器１６ａ２とで構成される。同様に、リニアスケール１６ｂも、スケール１６ｂ１と検出器１６ｂ２とで構成される。リニアスケールとしては、例えば、光信号をデジタルの電気信号に変換する光電式のものを用いることができる。具体的には、発光素子からの光を複数の走査窓に分け、各窓に対応する受光素子（フォトダイオード）により、格子状のスケールを透過（または反射）した光の光量変化に応じた正弦波信号が生成される。各窓から生成される正弦波信号は位相が９０度ずつずれており、この位相差を持つ複数の正弦波信号によって移動量が算出される。
【００４３】
本実施の形態によれば、第１のステージ位置測定手段と第２のステージ位置測定手段とを設けるので、ＸＹステージ３に関する２種類の位置情報が得られることになる。そして、これら２種類の位置情報を比較することで、レーザ干渉計に影響を及ぼす固有の振動成分を抽出することが可能になる。
【００４４】
例えば、レーザ干渉計による測定で得られた位置情報について周波数解析を行った結果、周波数ｆ１、ｆ２の２つのピークが観察されたとする。一方、リニアスケールによる測定で得られた位置情報についても同様の解析を行った結果、周波数ｆ２、ｆ３の２つのピークが観察されたとする。この場合、両者に共通する周波数ｆ２の成分は、ＸＹステージ３の振動によるものであり、周波数ｆ１の成分は、レーザ干渉計に由来する振動であると言える。
【００４５】
抽出された周波数ｆ１の値から、加振源を推測することができる。例えば、描画室１内を真空に保持するのに用いられる真空ポンプは、５５０〜６００Ｈｚの周波数の振動を発生する。また、ステージ駆動部は４５０〜５００Ｈｚの周波数の振動を、サーボ制御部は８０〜９０Ｈｚの周波数の振動をそれぞれ発生する。また、電子ビーム描画装置内で各機能を実行する部分、例えば、ＲＭＳ（Ｒｅｔｉｃｌｅ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）では３０〜６０Ｈｚの周波数の振動を、ＥＯＳ（診断）では８０〜９０Ｈｚの周波数の振動をそれぞれ発生する。さらに、電子ビーム描画装置が設置されている床からの振動は、一般に１００Ｈｚより低い周波数である。
【００４６】
また、周波数ｆ１の値から加振源を推測し、それに応じた適切な処置を講じることで振動を低減することが可能である。例えば、真空ポンプはその回転数によっては他の構造物と共振して大きな振動を発生することがあるので、真空ポンプの回転数を変えることで振動を抑制できる場合がある。また、レーザ干渉計の固定方法や、レーザ干渉計を構成する部品を交換することによっても振動を低減できる場合がある。
【００４７】
周波数ｆ１を除去するのに、所定のカットオフ周波数が設定されたデジタルフィルタを用いることも可能である。但し、レーザ干渉計の周波数成分は一般に低く、カットオフ周波数を低く設定すると、ステージのサーボ制御により生じる描画装置の機械的振動成分も除去されるおそれがある。このため、サーボ制御により生じる機械振動成分を除去することなく、周波数ｆ１の成分を最大限除去するように、フィルタ部のカットオフ周波数を設定する必要がある。
【００４８】
尚、レーザ干渉計とリニアスケールの各位置情報を周波数解析した結果、いずれにおいても周波数ｆ１の成分のみが観察された場合には、これらの位相差を求めることにより、周波数ｆ１の成分が、レーザ干渉計およびＸＹステージ３のいずれに由来するものであるかを特定可能である。
【００４９】
図５は、本実施の形態による２つの位置測定手段を用いて、ステージ位置や電子ビーム位置を制御する方法を示している。この図に示すように、Ｓ１０１では、第１のステージ位置測定手段による位置信号が得られ、この信号はＳ１０３で周波数解析される。また、Ｓ１０２では、第２のステージ位置測定手段による位置信号が得られ、この信号はＳ１０４で周波数解析される。例えば、ステージに格子状の測定点を設け、レーザ干渉計とリニアスケールの両方で同時に位置情報を取得する。このとき、描画時と同様のステージ走行を行った状態でレーザ干渉計とリニアスケールによる位置測定を行ってもよい。次いで、Ｓ１０５において、Ｓ１０３とＳ１０４の結果が比較され、第１の位置測定手段に由来する振動成分が特定される。そして、Ｓ１０６において、Ｓ１０５で特定した振動成分に対して逆位相となる信号を生成する。その後、Ｓ１０７において、Ｓ１０１で得られた位置信号にＳ１０５で生成した信号を足し合わせる。これにより、第１のステージ位置測定手段に由来する振動成分のみが補正される。補正信号は、サーボ制御部や偏向制御部に送られて、ステージ位置や電子ビーム位置が制御される。
【００５０】
Ｓ１０３〜Ｓ１０７の処理は、図１の位置信号補正部１４で行われる。位置信号補正部１４からの補正信号は、ステージ制御部９とサーボ制御部８に送られる。そして、Ｘ軸ドライバ１８およびＹ軸ドライバ１９と図示しないモータを介して、ＸＹステージ３の位置が制御される。また、この補正信号は、偏向制御部７にも送られて、電子ビーム２００の照射位置が制御される。すなわち、偏向制御部７において、全体制御部１０から入力される描画データと、位置信号補正部１４からの補正信号とに基づいて、電子光学鏡筒２内の電子ビーム２００の成形制御および偏向制御が行われ、マスクＭの所要の位置に電子ビーム２００が照射される。
【００５１】
位置信号補正部１４では、電子ビーム２００の高さずれによる影響も補正される。
【００５２】
マスクをステージに搭載すると、マスクには自重による撓みが生じる。また、マスクをステージで下面支持する場合には、マスク固有の厚さおよび平行度もマスクの表面高さに影響する。このため、マスクの表面形状、厚さ、平行度および撓みの合成による高さ変化によって、電子ビームの照射位置がずれたり、焦点がぼけたりして、マスク上に所望のパターンを形成することができなくなる。そこで、マスクの表面の高さを正確に測定する必要がある。
【００５３】
図１において、マスクＭの高さは、高さ測定手段１３で測定される。高さ測定手段１３を構成する受光部１３ｂには、例えば、位置検出素子（ＰＳＤ：Position Sensitive Detector）が用いられる。受光部１３ｂで光の位置が検出されると、高さ算出部１３ｃで高さデータが作成される。すなわち、高さ算出部１３ｃは、受光部１３ｂからの出力信号を受けて、受光部１３ｂで検出した光の位置に応じたマスクＭの表面の高さデータに変換する。
【００５４】
高さデータの作成は、例えば、次のようにして行われる。受光部１３ｂからは、２つの信号（Ｉ１、Ｉ２）が出力される。これらの信号は、Ｉ/Ｖ変換アンプで電流値から電圧値に変換された後、信号処理部に入力される。信号処理部では、信号Ｖ１、Ｖ２が、非反転増幅アンプによって適切な電圧レベルに増幅された後、Ａ/Ｄ変換部でデジタルデータに変換される。変換されたデータは、高さ算出部１３ｃに送られ、正規化処理が施される。この値は所定時間間隔（例えば、２０ミリ秒以下）で更新され、得られた値を時間平均して（平均化処理）、マスクＭの表面の高さデータＺ１を得る。尚、平均化処理では、サンプリングデータの最大値と最小値を除いた値に対して行うことができる。
【００５５】
高さ算出部１３ｃで作成されたマスクＭの高さデータは、位置信号補正部１４に入力される。
【００５６】
位置信号補正部１４では、高さデータＺ１に対して上記と同様の平均化処理を行った後、直線化補正処理が行われる。この直線化補正処理は、試料面の高さ変化の直線性を校正する処理である。具体的には、受光部１３ｂで得られた正規化データに特定の分解能（um/bit）を乗ずれば正確に試料面の変化を出力するような固有の補正係数を用いて、多項式演算処理を行う。多項式演算の補正係数の算出は、試料として高さ基準となる原器を設置して、高さを計測した結果を基に、原器の寸法に一致するような固有の多項式近似係数を最小二乗法より求めることで行う。ここで、原器とは、階段状の形状で複数の段差を持ち、段差の寸法が予め精度良く計測してある試料である。このようにして高さデータは作成されるが、マスクＭの表面高さは電子ビーム描画装置の高さ基準面との相対高さとして計測する必要がある。よって、高さ基準面の高さデータとマスクＭ表面の高さデータの差をとり、マスクＭ表面の高さデータＺ２を得る。
【００５７】
位置信号補正部１４で得られた高さデータＺ２は、サーボ制御部８に送られる。そして、ステージ駆動部（図示せず）を介して、Ｚステージ５の位置調整がされる。これにより、電子ビームによる描画前にマスクＭの表面の高さが調整される。この調整工程を終えた後は、高さデータＺ２に基づいて偏向制御部７の調整が行われる。例えば、位置信号補正部１４から偏向制御部７に高さデータＺ２が送られた後、偏向器２０８へ所定の偏向信号が印加される。これにより、高さ基準面で最適に調整されている偏向器２０８が高さデータＺ２に応じて調整され、マスクＭの所望の位置および寸法で描画することが可能となる。
【００５８】
以上述べたように、本実施の形態によれば、第１のステージ位置測定手段と第２のステージ位置測定手段とを設けるので、ＸＹステージ３に関する２種類の位置情報が得られる。また、本実施の形態によれば、ＸＹステージ３の稼動範囲全体で位置情報を取得することができる。すなわち、図２でマーク台４の上面に刻印したマーク４ａの位置に限定されずに位置測定を行うことができる。したがって、ステージ位置に依存して生じる振動成分を測定することが可能である。さらに、ＸＹステージ３の走行中でも位置情報を取得することができる。したがって、ＸＹステージ３が移動することで生じる振動成分を測定することが可能である。そして、上記２種類の位置情報を比較することで、レーザ干渉計に影響を及ぼす固有の振動成分を抽出することが可能になる。したがって、本実施の形態によれば、ＸＹステージ３の位置を正確に測定して高い描画位置精度を実現することができる。
【００５９】
尚、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。
【００６０】
例えば、上記実施の形態では、第１のステージ位置測定手段としてレーザ干渉計を用い、第２のステージ位置測定手段としてリニアスケールを用いたが、本発明はこれに限られるものではない。本発明では、第１のステージ位置測定手段による測定結果に対して比較可能な測定を行うことのできる別のステージ位置測定手段を設ければよい。したがって、例えば、第１のステージ位置測定手段と第２のステージ位置測定手段の両方にレーザ干渉計を用いることも可能である。
【００６１】
また、上記実施の形態では電子ビームを用いたが、本発明はこれに限られるものではなく、イオンビームなどの他の荷電粒子ビームを用いた場合にも適用可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１    描画室
２    電子光学鏡筒
３    ＸＹステージ
４    マーク台
５    Ｚステージ
６    保持機構
７    偏向制御部
８    サーボ制御部
９    ステージ制御部
１０    全体制御部
１１１  第１メモリ
１１２  第２メモリ
１２    レーザ干渉計
１３    高さ測定手段
１４    位置信号補正部
１６    リニアスケール
１７    搬送系制御部
１８    Ｘ軸ドライバ
１９    Ｙ軸ドライバ
２０    Ｚ軸ドライバ
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
３００ａ    第１のレーザ干渉計
４０２、３ａ、４０８    ミラー
４０３、４０９    ビームスプリッタ
４０４、４０６、４１０、４１２    インターフェロメータ
４０５、４１１    リファレンスミラー
３００ｂ    第２のレーザ干渉計
１６ａ１、１６ｂ１  スケール
１６ａ２、１６ｂ２    検出器
【図１】
0005561968.tif 000002
【図２】
0005561968.tif 000003
【図３】
0005561968.tif 000004
【図４】
0005561968.tif 000005
【図５】
0005561968.tif 000006