(57)【要約】【課題】  本発明は、反射ミラーを長尺化や、一方向に複数の干渉計の設置を行うことなく、広範囲に亘って試料ステージの位置の特定を可能とすることを目的とするステージ装置の提供を目的とする。【解決手段】  上記目的を達成するために本発明によれば、試料ステージと、レーザ干渉計を備えたステージ装置であって、試料ステージの位置を特定するための上述のレーザ干渉計とは異なる他のステージ位置測定装置と、レーザ干渉計と他のステージ位置測定装置を切り替える制御装置を備え、試料ステージは、反射ミラーに前記レーザ光が照射されない位置まで移動可能に構成され、制御装置は、当該反射ミラーにレーザ光が照射されない位置に、試料ステージが位置している場合に、他のステージ位置測定装置による位置測定を行うステージ装置を提案する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料ステージと、当該試料ステージに設けられる反射ミラーと、当該反射ミラーにレーザ光を照射することによって前記試料ステージの位置を測定するためのレーザ干渉計を備えたステージ装置において、
前記試料ステージの位置を特定するための前記レーザ干渉計とは異なる他のステージ位置測定装置と、前記レーザ干渉計と前記他のステージ位置測定装置を切り替える制御装置を備え、前記試料ステージは、前記反射ミラーに前記レーザ光が照射されない位置まで移動可能に構成され、前記制御装置は、当該反射ミラーに前記レーザ光が照射されない位置に、前記試料ステージが位置している場合に、前記他のステージ位置測定装置による位置測定を行うことを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記レーザ干渉計による前記試料ステージの位置測定範囲と、前記他のステージ位置測定装置の位置測定範囲は重複していることを特徴とするステージ装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記制御装置は、前記試料ステージの移動先の動作、或いは位置に応じて、前記レーザ干渉計と前記他のステージ位置測定装置を切り替えることを特徴とするステージ装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記試料ステージ上に支持される試料にビームを照射するビーム光源を備え、前記制御装置は、前記試料ステージによる前記試料の移動先が、前記試料に前記ビーム光源からのビーム照射を行うための位置である場合に、前記レーザ干渉計による位置測定を行うことを特徴とするステージ装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記試料を交換するための試料交換機構を備え、前記制御装置は当該試料交換機構による試料交換のときには、前記他のステージ測定装置による位置測定を行うことを特徴とするステージ装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記他のステージ位置測定装置は、前記試料ステージを駆動するためのボールねじに取り付けられるリニアエンコーダ、或いは試料ステージの位置を特定するためのポジションセンサを含んでいることを特徴とするステージ装置。
【請求項７】
請求項１において、
前記他のステージ位置測定装置は、前記試料ステージを駆動するためのボールねじの回転角、または前記試料ステージを駆動するモータの回転角を検出する回転角検出器を含むことを特徴とするステージ装置。
【請求項８】
請求項１において、
前記試料ステージを駆動するためのパルスモータを備え、前記他のステージ位置測定装置は、当該パルスモータへのパルス数に応じて、前記試料ステージの位置を特定することを特徴とするステージ装置。
【請求項９】
ビーム光源と、当該ビームが照射される試料を移動可能に支持する試料ステージと、当該試料ステージに設けられる反射ミラーと、当該反射ミラーにレーザ光を照射することによって前記試料ステージの位置を特定するためのレーザ干渉計を備えたビーム照射装置において、
前記試料ステージの位置を特定するための前記レーザ干渉計とは異なる他のステージ位置測定装置と、前記レーザ干渉計と前記他のステージ位置測定装置を切り替える制御装置を備え、前記反射ミラーは、前記レーザ干渉計による位置測定方向と前記ビーム光源から照射されるビームの光軸方向に直交する方向の長さが、前記試料ステージ上に支持される試料の直径以上であり、且つ前記反射ミラーの当該反射ミラーの反射面に沿って移動するときの移動範囲が、当該反射ミラーに前記レーザ光が照射されない範囲を含んでいることを特徴とするビーム照射装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記制御装置は、前記試料ステージの移動先の動作、或いは位置に応じて、前記レーザ干渉計と前記他のステージ位置測定装置を切り替えることを特徴とするステージ装置。
【請求項１１】
二次元的に移動できるように構成されたステージと、このステージ上に設けたられた反射ミラーと、この反射ミラーにレーザ光を照射して前記ステージの位置を測定する第一の測定手段と、この測定位置に基づいて前記ステージの駆動手段を制御する制御装置を備え、前記ステージ上に搭載する試料とステージの位置を測定するアライメント測定手段を備えたステージ装置において、
前記ステージの位置を測定する第一の測定手段と比較して低精度な第二のステージ位置の測定手段を第一の測定領域と重複するよう配置し、
前記第一の測定手段と前記ステージの位置を計測する第二の測定手段を切り替えて前記ステージの位置を測定し、このステージ位置をもとに前記ステージ位置を制御し、アライメント測定手段により第一の測定手段と第二の測定手段との測定精度を補う制御装置を備えたことを特徴とするステージ装置。
【請求項１２】
第二の測定手段として、試料ステージ上またはボールねじ上にリニアエンコーダまたはポジションセンサによる検出器を用いた請求項１１記載のステージ装置。
【請求項１３】
第二の測定手段として、ボールねじまたはモータの回転角を検出する回転角検出器を用いた請求項１１記載のステージ装置。
【請求項１４】
ステージ駆動手段としてパルスモータを使用し、このパルスモータに指令したパルス数からステージ位置を推定することにより、第二の測定手段を代用することを特徴とする請求項１１記載のステージ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスの加工や検査を行う荷電粒子線装置や縮小露光装置等に用いられるステージ装置に係り、特に、反射ミラーにビームを照射することにより、ステージ位置を特定するステージ装置、及び当該ステージ装置を備えたビーム照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ウェーハの大口径化に伴い、半導体デバイスの測定や検査を行う荷電粒子線装置の試料室およびステージが拡大傾向にある。例えば半導体検査装置のうち電子線を用いて回路パターンを検査するＳＥＭ式画像取得装置においては、ウェーハサイズの直径３００ミリメートルから直径４５０ミリメートルへの移行などである。
ＳＥＭ式画像取得装置においては、高精度なステージの位置決め動作が必要であり、この時のステージ位置測定手段としてレーザ干渉計と反射ミラーを用いる方法が知られている。このレーザ干渉計は、数十ピコメートルの測定精度を有しており、このレーザ干渉計を用いた試料ステージは高精度な位置決めを可能にするため、半導体のような微細な試料を検査する装置に広く使われている。
特許文献１には、レーザ干渉計と反射ミラーを用いて、試料ステージ位置を特定する距離測定装置が開示されており、特に一方向のステージ位置を特定するために複数のミラーを設けることが説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−６９０９９号公報（対応米国特許USP 5,523,841）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レーザ干渉計は反射ミラーで反射したレーザ干渉光を受けて位置を測定する測定器であるが、レーザ干渉光を失うと測定値が不定の状態になってしまいステージの位置決め動作を継続することができない。そのため、ウェーハ等の試料の大型化に伴い、試料室内全域を網羅できるように反射ミラーが長尺化してきた。
高精度な平面度を必要とする反射ミラーが長尺化してしまうと、加工性および取り付けの面で非常に困難になり、反射ミラーの購入コストの面でも非常に高価になる。さらには、荷電粒子装置のように試料室内を真空に保つ必要がある装置の場合、試料室や鏡筒のように大気を遮蔽する構造物に覆う構造体が必要であり、長尺化した反射ミラーと試料室が干渉しないようにするために、試料室が拡大してしまうという問題があった。また試料室の拡大は、製造原価の増大、装置設置面積の拡大、装置搬送コストの増大を伴ってしまう。
【０００５】
特許文献１に開示されているような複数のミラーを備えた干渉計によれば、ミラーの鏡面長を大きくすることなく、測定範囲を広げることができるが、ミラーを複数設置する必要がある。また、広い範囲をカバーするために、一方向について、複数の干渉計（レーザ光源）を設ける必要がある。このような複数の光学素子の設置は、他の試料室内の構造物等を含めた設置条件の制約を受けるだけではなく、複数のレーザ干渉計の設置に要する試料室内の容積が増大することになり、試料室の大型化や高コスト化が避けられない。
【０００６】
以下に、反射ミラーを長尺化や、一方向に複数の干渉計の設置を行うことなく、広範囲に亘って試料ステージの位置の特定を可能とすることを目的とするステージ装置、およびビーム照射装置について説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための一態様として、試料ステージと、当該試料ステージに設けられる反射ミラーと、当該反射ミラーにレーザ光を照射することによって前記試料ステージの位置を測定するためのレーザ干渉計を備えたステージ装置であって、試料ステージの位置を特定するための上述のレーザ干渉計とは異なる他のステージ位置測定装置と、レーザ干渉計と他のステージ位置測定装置を切り替える制御装置を備え、試料ステージは、反射ミラーに前記レーザ光が照射されない位置まで移動可能に構成され、制御装置は、当該反射ミラーにレーザ光が照射されない位置に、試料ステージが位置している場合に、他のステージ位置測定装置による位置測定を行うステージ装置、及びビーム照射装置を提案する。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成によれば、一方向について複数の干渉計を設けたり、長い反射ミラーを設けることなく、広範囲に亘って高精度に試料ステージの位置を測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】電子顕微鏡装置の全体構成を示す縦断面図である。
【図２】電子顕微鏡装置の横断面図でありステージの移動範囲を示す図である。
【図３】電子顕微鏡装置における実行手順を示すフローチャートである。
【図４】電子顕微鏡装置における実行手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
半導体デバイス上に形成されたパターンのような微細な構造物の検査や測定を行う場合には、その微細な構造物を含む領域を正確に電子顕微鏡等の視野に収める必要がある。そのため、電子顕微鏡等の試料ステージには、高精度な位置決め精度が必要とされる。高精度な位置決めのために、試料ステージの位置を特定するための測定装置の中でもレーザ干渉計のような高精度な位置特定を行うことが可能な測定装置を、試料ステージに設ける必要がある。
【００１１】
その一方で、ウェーハの交換時には、レーザ干渉計を用いなければならないほどの高精度な位置決めを必要としていない。さらには、半導体デバイスの測定や検査を行う装置においては、アライメント測定と呼ばれるステージの座標系とウェーハの座標系との回転量およびオフセット量を測定し、目標位置を更新するため、アライメント測定が行えるだけの位置決め精度で良いことがある。経験的には、ウェーハ交換時およびアライメント測定時には、数ミクロンオーダーの位置決め精度で十分である。
【００１２】
発明者らは、半導体測定装置等の上記状況から、反射ミラーを長尺化することなくレーザ干渉計が必要になる高精度な位置決め動作と、レーザ干渉計に比べて低精度な位置決め動作を両立させることが可能なステージ装置を想到するに至った。
具体的には、試料室内全域をカバーするリニアエンコーダのようなステージ位置を特定するための第一の測定装置と、測定領域が一部重複するようにレーザ干渉計と反射ミラーによるステージ位置の第二の測定装置を備えたステージ装置を想到するに至った。また、一般的に半導体検査装置に搭載されているアライメント測定機能を用いて、第一の測定分解能と第二の測定分解能を補正することにより、反射ミラーを長尺化することなく、レーザ干渉計ほどの高精度が必要のないウェ−ハ交換動作やアライメント測定時のステージ位置決め動作を満足し、かつ半導体のような微細な試料を検査するときには、レーザ干渉計からのステージの位置情報に基づいて高精度な位置決めが可能となる。
【００１３】
上記のような構成によれば、反射ミラーの長大化を防止でき、購入コストの低減および取り付けが容易にすることが可能になる。
以下、レーザ干渉計を備えたステージの具体的な構成について、図面を用いて説明する。図１は、半導体測定や検査に用いられる荷電粒子線装置の一態様である走査電子顕微鏡の概要を示す図である。なお、以下、走査電子顕微鏡を例にとって説明するが、集束イオンビーム照射装置等の他の荷電粒子線装置に、後述するステージ装置を設けることも可能である。また、後述するステージ装置は、荷電粒子線装置に限らず、高精度な位置決めを必要とする他のビーム照射装置（縮小投影露光装置等）に適用することも可能である。
図１において、大きく分けて試料室２および鏡筒１５、ロードチャンバ２１から構成される。試料室２は試料室用真空ポンプ１により真空排気が可能になっており、試料室２および鏡筒１５内を真空にしている。ロードチャンバ２１には、ゲートバルブ２６およびロードチャンバ２１内を個別に真空排気が可能なようにロードチャンバ用真空ポンプ２７を備えている。
試料室２の内部には、試料ステージ７が搭載されており、アクチュエータとしてパルスモータ１０（図1中「PM」と略す）を回転させることにより、Xボールねじ１１が回転運動を直線運動に変換する。この時、ベース３に固定されて取り付けた案内機構としてのX滑り案内部材５により拘束され、Ｘボールねじ１１に取り付けられたＸロッド１２を押し引きすることにより、一方向（X方向（図1中左右方向））に試料ステージ７の移動が可能になっている。この時、試料ステージ７の位置を測定する手段として、レーザ干渉計（図１中「干渉計」と略す）２８およびリニアエンコーダ４などの位置検出器を用いてステージの位置測定を行っている。また、試料ステージ７には、Xすべり案内部材５と直角に交差したYすべり案内部材６が同様に構成され、試料ステージ７はYすべり案内部材６に沿って一方向（Y方向（図１中前後方向））に移動する。
制御装置１８は、前述したレーザ干渉計２８およびリニアエンコーダ４を用いて測定した位置情報をもとにパルスモータ１０を回転させ位置決め制御を行う。なお、制御装置１８は、マイクロプロセッサや内臓メモリを備えており、目標位置と現在の試料ステージ７の位置を逐次比較し、必要量の駆動指令信号をパルスモータ１０へ出力し、試料ステージ７を位置決めさせている。
試料室２の上部には、電子線源となる電子銃１６、電子線２２の軌道を変える偏向器２３、電子線２２を収束させる電子レンズ１４、ウェーハ１３から放射される二次電子２４を取り込むための二次電子検出器１７が組み込まれた鏡筒１５を搭載している。二次電子検出器１７の信号は、画像処理１９により信号処理され、観察用のモニタ２０に送られる。
次に、図１および図２、図３を用いて、走査電子顕微鏡を備えた半導体の測定、或いは検査を行う装置（以下、半導体検査装置と略称する）を用いたウェーハの検査手順について説明する。図２は、図１に例示した走査電子顕微鏡の上視図である。図２に例示されているように、試料ステージ７に設けられた反射ミラー８は、試料ステージ７の位置によっては、レーザ干渉計２８（レーザ光源）から放出されるビームが照射されない場合がある。これは単にウェーハ１３の大型化に追従して反射ミラー８を大型化するのではなく、試料ステージの移動範囲を全てカバーする場合と比較して、相対的に反射ミラー８を短くした結果である。本実施例では、反射ミラー８のレーザ軌道に対して垂直な方向の長さ（例えばＸ方向のステージ位置を特定するためのミラーであればＹ方向のレーザ受光部の長さ）が、ウェーハ１３の直径とほぼ同じに設定されている。これは、走査電子顕微鏡の電子ビームの照射位置（電子ビームの理想光軸（例えば図２の２つのレーザ干渉計２８のビーム軌道の交点））とウェーハ１３が重なるステージ位置では、レーザ干渉計２８での位置特定を可能とするための条件である。一方で、本実施例装置では、レーザ干渉計２８では位置の特定ができない（レーザが反射ミラーに照射されない）ステージの移動範囲が存在する。
電子ビーム照射を行う場合以外の動作（ウェーハの交換や光学顕微鏡によるアライメント）では高精度な位置特定を必要としないため、本実施例では、反射ミラーを必要としない反面、レーザ干渉計に対して精度の劣る第１の測定装置と、高精度な位置測定が可能であるが反射ミラーが必要な第２の測定装置を併用するステージ装置を提案する。また、単に２つの測定装置を併用するのではなく、両者の測定範囲を重畳させると共に、ステージ移動後に行われる動作が電子ビーム照射であるのか（或いは高精度な位置合わせを必要としない動作であるのか）、及び／またはウェーハとビームの照射位置が重畳するステージ位置なのかの判断に基づいて、２つの測定装置を使い分ける、或いは併用するように制御する制御装置を備えたステージ装置を提案する。
上記構成によれば、一方向について、複数のレーザ干渉計を用いるような複雑な位置測定装置を設けることなく、ウェーハ１３の直径と同じ長さまで、反射ミラーの長さを短縮化することができる。但し半導体ウェーハは、縁部の部分にはパターンが形成されないことが多いので、このようなウェーハのみを対象とする装置であれば、ウェーハの直径からパターンが形成されない縁部の寸法を減算した長さの反射ミラーとすることもできる。
なお、本実施例の試料ステージは、Ｘ方向とＹ方向に移動可能なＸ−Ｙステージである。例えばレーザ干渉計を用いて試料ステージのＸ方向の位置を測定するときには、Ｙ方向とＺ方向に平行な反射面を持つ反射ミラーに、Ｘ方向からレーザ光を照射する。Ｘ方向の位置を測定するための反射ミラーのＹ方向の移動範囲は、レーザ干渉計によって当該反射ミラーにレーザ光が照射される範囲と、レーザ光が照射されない範囲の双方を含んでいる。
図３は図１に例示した半導体検査装置を用いたウェーハの検査方法のフローチャートである。図３のステップＳ１０により図２の試料ステージ７をウェーハ交換位置へ移動させる。次のステップＳ２０によりゲートバルブ２６を開く、ステップＳ３０では搬送アーム２５を伸ばし、ロードチャンバ２１内にあるウェーハ１３と試料室２内にある搬出すべきウェーハを交換する。ここでは、試料室２内に搬出すべきウェーハが有ると仮定しているが、搬出すべきウェーハが無い場合は試料室２内への搬送のみを行う。次のステップＳ４０では、ゲートバルブ２６を閉める。次のステップＳ５０では、試料ステージ７を光学顕微鏡９の視野範囲へ移動させる。次のステップＳ６０では、光学顕微鏡９を用いた低倍のアライメント測定を行い、ステージの座標系とウェーハの座標系との回転量およびオフセット量を算出し、目標位置を更新する。次のステップＳ７０では、試料ステージ７はレーザ干渉計２８による測定範囲に侵入するため、レーザ干渉計２８のリセットを行い。ステージ位置の測定を開始する。次のステップＳ８０では二次電子像による中間倍アライメントを行うために鏡筒１５の視野範囲に試料ステージ７を移動させる。ここで、二次電子像を用いた中間倍アライメントを実施し、より高精度な回転量およびオフセット量、スケールの大きさを補正した目標位置に更新する。この時、試料ステージ７の目標位置は、ステップＳ６０で更新された目標位置を使用し、鏡筒１５の視野範囲への位置決めを行う。
中間倍でのアライメントは、例えば位置合わせパターン等を用いたテンプレートマッチング等で行われ、電子線２２をウェーハ１３へ照射し、反射してきた二次電子２４を二次電子検出器１６にて取得した二次電子像から画像処理１９で、所望の位置を特定する。所望の位置を特定した時に、さらに回転量とオフセット量を算出し、高精度に目標位置を更新する。
ステップＳ９０では、予め登録しておいた検査ポイントに試料ステージ７を移動し、画像認識から検査すべき位置を特定し、高倍の二次電子画像を取得する。ステップＳ９０を検査ポイント分だけ繰り返し行った後は、試料ステージ７をウェーハ交換位置へ移動させ、次のステップＳ１１０でゲートバルブ２６を開く、次のステップＳ１２０で検査終了したウェーハ１３と次に検査すべきウェーハを交換する。この時、次に検査すべきウェーハが無い場合は、次のステップＳ１３０でゲートバルブ２６を閉じて一連の検査工程が終了する。次に検査すべきウェーハがある場合は、ステップＳ４０〜ステップＳ１３０が繰り返し行われる。
ここで、前記した構成を持つ本発明実刑形態に係る半導体検査装置の使用方法について詳細に説明する。通常、利用者は、ウェーハ１３のパターン形状の評価方法として、（１）所望のパターンがチップ内のどの位置にあるか、（２）１枚のウェーハ１３に対して配列されたどのチップのパターンを評価するか、のそれぞれについて位置を用いて予め登録しておく。検査する際は、制御装置１８は、登録された内容に基づき、光学顕微鏡９の視野へ試料ステージ７を移動させ、測定ポイント数点を測定し、ステージの座標系とウェーハの座標系の回転量及びオフセット量を測定する。測定された回転量とオフセット量をもとに、目標位置を更新する。次にこの更新された目標位置をもとに、電子線２２の視野へ試料ステージ７を移動させ、電子線２２を照射して二次電子像を取得し、回転量とオフセット量を再度測定し、目標位置を更新する。
電子線２２をウェーハ１３上に照射し、偏向器２３で走査して数万倍から数十万倍の二次電子像を取得し、モニタ２０上に表示する。そして、この二次電子像の明暗の変化からパターンの形状を判別し、指定した形状（パターン線幅やピッチ等）の寸法値を算出する。そのあと、次に登録されたチップの位置に移動し、同様に画像取得を繰り返し行う。なお、アライメント測定に必要な光学顕微鏡７は、電子ビーム中心と同一線上に光学顕微鏡９を設置することは、電子レンズ１４との物理的干渉により困難なため、鏡筒１５からオフセットさせた場所に備えている。
次に本実施の形態で使用しているステージ位置測定手段であるレーザ干渉計２８および反射ミラー８、リニアエンコーダ４について説明する。レーザ干渉計２８は、数十ピコメートルの測定精度を有しており、このレーザ干渉計２８を用いた試料ステージ７は高精度な位置決めを可能にするため、半導体検査装置のような微細なものを検査する装置に広く使われている。しかし、レーザ干渉計２８は、照射したレーザ光が反射ミラー８から外れてしまうと測定値が不定の状態となり、ステージの位置を見失ってしまう。そのため、試料室２内全域で試料ステージ７が動いても試料ステージ７の位置を見失わないように反射ミラー８が長尺化してきた。しかし、高精度な平面度を必要とする反射ミラー８の長尺化は加工性取り付けの面で非常に困難になりコストの面でも非常に高価であるばかりか、荷電粒子装置のように試料室２内を真空に保つ必要がある装置の場合、試料室２や鏡筒１５のように大気を遮蔽する構造物に覆う構造体が必要であり、長尺化した反射ミラー８と試料室２の側面が干渉しないようにするために、試料室２が拡大してしまうという問題があった。また試料室の拡大は、装置設置面積の拡大、装置搬送コストの増大を伴ってしまう。
これを解決するために、本実施形態では、リニアエンコーダ４によるステージ位置測定方法と、レーザ干渉計２８によるステージ位置測定方法を備えている。図２に示した一連の動作シーケンスの中でウェーハ交換位置への試料ステージ７の位置決めおよび光学顕微鏡９によるアライメント測定時における位置決めにおいては、レーザ干渉計２８を用いた試料ステージ７の位置決めほどの高精度を必要としない。そこで、試料室内全ストロークを移動するときは、リニアエンコーダ４の位置値を用いて試料ステージ７位置決めを行う。図２ステップＳ８０およびステップＳ９０の測定を行う時は、レーザ干渉計２８を用いた高精度な位置決め制御へと切り替えている。
次に図４を用いてリニアエンコーダ４とレーザ干渉計２８の切り替え方法について詳細に説明する。ステップＳ４０１では、次のステップが二次電子像取得であるかを判定し、ＮＯであればこれまで通りリニアエンコーダ４による試料ステージ７の位置決めを行う。ＹＥＳであれば、次のステップＳ４０２でレーザ干渉計２８による測定可能範囲であるかを判定し、ＹＥＳになるまで待機する。ＹＥＳになれば、次のステップＳ４０３にてレーザ値をリセットし即座にレーザ干渉計２８を有効にする。次のＳ４０４ではリニアエンコーダ４を使用したままステージ位置決めを行う。次にステップＳ４０５にて電子線による中間倍アライメント測定を行い、目標位置を更新する。次のステップＳ４０６にて、更新した目標位置をもとにレーザ干渉計２８を用いた高精度位置決めを行う。
次にレーザリセットした時のステージ測定値の取り扱いについて詳細に説明する。ステップＳ４０４では、レーザ干渉計のリセットを行うが、このときレーザ干渉計によるステージ位置測定値をＸＬ、リニアエンコーダによるステージ位置測定値をＸＥとすれば、（数１）のように同じ位置情報を代入する。
Ｘｌ＝ＸＥ                                      （数１）
このとき、レーザ干渉計の分解能をΔＸＬ、リニアエンコーダの分解能をΔＸＥとすると（数２）のような関係になる。
ΔＸＬ＜ΔＸＥ                                  （数２）
以上のことから、以下の（数３）に示したように単純な代入だけでは最大ΔＸＥの分だけ誤差が含まる。
ＸＬ＝ＸＥ±ΔＸＥ                              （数３）
しかし、ステップＳ４０５の二次電子画像による中倍アライメント時に再度ウェーハの位置とステージ位置の回転量およびオフセット量を測定により、最終的な目標位置を更新する。そのため、最終的な目標位置とレーザ干渉計で測定した現在のステージの位置とを比較すれば残りの位置偏差量を高精度に算出することができる。この位置偏差分をレーザ干渉計を用いて試料ステージ７を移動すればよいので、ステップＳ４０４で含んでしまったレーザ干渉計２８に含まれる誤差分は無視することが可能である。
次のステップＳ４０６では、ステップＳ４０５で算出した位置偏差量の分だけ試料ステージ７を駆動させる。もしくは、電子線２２を偏向器２３で偏向させて次のステップＳ４０７を実施し、高倍の二次電子画像を取得する。
次のステップＳ４０８では、高倍二次電子像を取得するべきポイントがあるかを判定し、有ればステップＳ４０６から繰り返し行う。ステップＳ４０８で二次電子像を取得するポイントが無くなれば、レーザ干渉計２８の情報を無視してリニアエンコーダ４のみのステージ位置決め動作を行う。
なお、本実施形態では、フルストロークに対応したステージ位置測定用にリニアエンコーダ５を用いているが、試料ステージ７に取り付けたポジションセンサ、またはモータおよびボールねじ１１に設置した回転角検出器を用いてステージ位置を測定する方法でも適用は可能である。
また、本実施の形態では、ウェーハステージにおいて本発明を適用したが、レチクルステージにも適用が可能である。
また、本実施の形態では、アライメント測定用として光学顕微鏡９を備えているが、電子顕微鏡による低倍アライメントを行う方法でも適用が可能である。
【符号の説明】
【００１４】
１  試料室用真空ポンプ
２  試料室
３  ベース
４  リニアエンコーダ
５  Ｘ滑り案内部材
６  Ｙ滑り案内部材
７  試料ステージ
８  反射ミラー
９  光学顕微鏡
１０  パルスモータ
１１  ボールねじ
１２  Ｘロッド
１３  ウェーハ
１４  電子レンズ
１５  鏡筒
１６  電子銃
１７  二次電子検出器
１８  制御装置
１９  画像処理
２０  モニタ
２１  ロードチャンバ
２２  電子線
２３  偏向器
２４  二次電子
２５  搬送アーム
２６  ゲートバルブ
２７  ロードチャンバ用真空ポンプ
２８  レーザ干渉計
【図１】
2014143033.tif 000003
【図２】
2014143033.tif 000004
【図３】
2014143033.tif 000005
【図４】
2014143033.tif 000006