(57)【要約】【課題】基板に対して異なる荷電粒子ビーム描画装置により描画処理を行う際、２番目の荷電粒子ビーム描画装置に対する基板上の電子ビーム照射位置ずれ量を小さくすることのできる荷電粒子ビーム描画方法および荷電粒子ビーム描画装置システムを提供する。【解決手段】第１の荷電粒子ビーム描画装置において、反射率の異なる２層の膜が形成された較正用基板の上を荷電粒子ビームで走査し、較正用基板からの反射信号を検出して照射位置の誤差を求める。第２の荷電粒子ビーム描画装置においても、同様の方法で照射位置の誤差を求める。第１の荷電粒子ビーム描画装置における照射位置の誤差と、第２の荷電粒子ビーム描画装置における照射位置の誤差との差分を求め、この差分を用いて、第２の荷電粒子ビーム描画装置における荷電粒子ビームの照射位置の誤差を較正する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の荷電粒子ビーム描画装置によって基板に第１のパターンを描画した後、第２の荷電粒子ビーム描画装置によって前記基板に第２のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法であって、
第１の荷電粒子ビーム描画装置において、反射率の異なる２層の膜が形成された較正用基板の上を荷電粒子ビームで走査し、前記較正用基板からの反射信号を検出して照射位置の誤差を求める工程と、
第２の荷電粒子ビーム描画装置において、前記較正用基板の上を荷電粒子ビームで走査し、前記較正用基板からの反射信号を検出して照射位置の誤差を求める工程と、
前記第１の荷電粒子ビーム描画装置における照射位置の誤差と、前記第２の荷電粒子ビーム描画装置における照射位置の誤差との差分を求める工程と、
前記差分を用いて、前記第２の荷電粒子ビーム描画装置における荷電粒子ビームの照射位置の誤差を較正する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２】
前記基板には位置合わせマークが設けられており、
前記第１の荷電粒子ビーム描画装置に前記基板を搬入し、前記位置合わせマークを荷電粒子ビームで走査して前記基板の位置合わせを行う工程と、
前記第２の荷電粒子ビーム描画装置に前記基板を搬入し、前記位置合わせマークを荷電粒子ビームで走査して前記基板の位置合わせを行う工程とを有す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方法。
【請求項３】
前記較正用基板は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）よりも低い熱膨張係数の材料を用いた基板本体と、
前記基板本体の上に設けられた第１の導電膜と、
前記第１の導電膜の上に選択的に配置され、前記第１の導電膜よりも反射率の大きい第２の導電膜とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の荷電粒子ビーム描画方法。
【請求項４】
前記第１の導電膜は、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）およびバナジウム（Ｖ）よりなる群から選ばれるいずれか１つを含み、
前記第２の導電膜は、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）およびプラチナ（Ｐｔ）よりなる群から選ばれるいずれか１つを含む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】
第１の荷電粒子ビーム描画装置と、
第２の荷電粒子ビーム描画装置とを有し、
前記第２の荷電粒子ビーム描画装置は、前記第１の荷電粒子ビーム描画装置における照射位置の誤差と、前記第２の荷電粒子ビーム描画装置における照射位置の誤差との差分を用いて、前記第２の荷電粒子ビーム描画装置における荷電粒子ビームの照射位置の誤差を較正するように構成されており、
前記差分は、前記第１の荷電粒子ビーム描画装置において、反射率の異なる２層の膜が形成された較正用基板の上を荷電粒子ビームで走査し、前記較正用基板からの反射信号を検出して得られた照射位置の誤差と、前記第２の荷電粒子ビーム描画装置において、前記較正用基板の上を荷電粒子ビームで走査し、前記較正用基板からの反射信号を検出して得られた照射位置の誤差との差分であることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置システム。
【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方法および荷電粒子ビーム描画装置システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスクまたはレチクルを指す。以下では、マスクと総称する。）を用い、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。マスクの製造には、微細パターンを描画可能な電子ビーム描画装置が用いられる（例えば、特許文献１参照。）。また、レーザビームを用いて描画するレーザビーム描画装置の開発も試みられている。尚、電子ビーム描画装置は、ウェハに直接パターン回路を描画する場合にも用いられる。
【０００３】
近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化および大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅は益々狭くなっている。具体的には、ＬＳＩの最小寸法は、パターンを転写するのに用いられる光の波長と同程度になってきている。解像度のさらなる向上のためには、転写に用いる光の波長自体を短くするか、あるいは、波長より小さな光学画像を形成可能な新しい技術の開発が必要になる。こうした技術の１つとして、光の位相情報を利用した位相シフト法がある。
【０００４】
マスクに並んで設けられた開口部を透過した光は、レンズ光学系を介してウェハにマスクのパターン像を形成する。ここで、マスクを照明する光は、位相の揃ったコヒーレントな光であると仮定する。隣り合った開口部からの回折光は、通常、互いに位相が揃っているので、開口部の間隔が狭くなると干渉が起こり、像を分離できなくなる。一方、隣り合った開口部の片方から出る光の位相を１８０°変化させると、隣り合った開口部からの回折光は干渉するものの、位相が逆転していることによって互いに打ち消し合うため、開口部の像は分離される。例えば、ライン・アンド・スペース・パターンのように開口部が繰り返し存在する場合、１つおきの開口部パターンを透過する光の位相を１８０°ずらすことによって、解像度を飛躍的に向上することが可能になる。
【０００５】
代表的な位相シフトマスクとしては、レベンソン型、ハーフトーン型、リム型などがある。これらはいずれもマスクを透過する光の一部の位相を１８０°ずらすことによって、光の干渉による解像度や焦点深度の低下を改善できる。光に位相差をつけるには、マスク基板上に厚さｄで屈折率ｎの透明な薄膜（シフタ）を設ければよい。例えば、ハーフトーンマスクのシフタには、Ｃｒ酸化膜、ＭｏＳｉ酸化膜またはこれらの積層膜などが使用される。シフタの厚さｄを次式で与えられるようにすれば、１８０°の位相差を得ることができる。
ｄ（nm）＝λ（nm）／２（ｎ−１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２９３６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の位相シフトマスクの製造には、電子ビーム描画装置が用いられる。例えば、基板上にレジスト膜を設けた後、第１の電子ビーム描画装置を用いてレジスト膜の上に第１のパターンを転写する。次いで、第１の電子ビーム描画装置から基板を取り出し、露光後のレジスト膜の上に、レジスト膜における帯電を防止するための帯電防止膜を設ける。レジスト膜に照射電子が滞留することにより、レジスト上の空間や膜中に電界が形成され、その後に入射してくる電子ビームの軌道が曲げられて電子ビームの描画位置精度が低下するのを防ぐためである。帯電防止膜を形成した後は、基板を第２の電子ビーム描画装置に搬送し、電子ビームによってレジスト膜の上に第２のパターンを転写する。
【０００８】
第２のパターンを転写する際に、第１のパターンを転写するのに使用した電子ビーム描画装置とは異なる装置とするのは次の理由による。
【０００９】
電子ビーム描画装置は、ステージ上に載置された基板に電子ビームを照射してパターンを描画するように構成されている。また、電子ビーム描画装置は、搬送ロボットを備えており、基板は、搬送ロボットにより搬送されてステージ上に載置される。ここで、搬送ロボットが制御データ通りに動作しても、ステージ上の所定位置に基板が載置されないことがある。すると、基板に転写されるパターンの位置がずれてしまう。そこで、基板に位置合わせマークを設け、電子ビーム走査によって位置合わせマークを検出して、所定位置に電子ビームが照射されるようにしている。
【００１０】
位置合わせマーク検出の際には、レジスト膜上で電子ビームが走査される。このとき電子ビームの照射によってレジスト膜が飛散し、電子ビーム描画装置内が飛散したレジスト膜で汚染されるおそれがある。そこで、第２のパターンを転写する際には、第１の電子ビーム描画装置に比べて多少の汚染は許容される第２の電子ビーム描画装置が使用される。
【００１１】
しかしながら、同一の電子ビーム描画装置を用いて第１のパターンと第２のパターンを転写する場合、搬送ロボットによる基板の位置ずれは１００μｍオーダーである。これに対して、異なる電子ビーム描画装置を用いる場合には、数ｍｍオーダーでの位置ずれが起こる。このため、第２の電子ビーム描画装置内で位置合わせマークを検出する際、比較的広い範囲を電子ビームで走査しなければならず、第２の電子ビーム描画装置内でのレジストの飛散量が許容量を超えてしまうという問題があった。また、電子ビームによる走査範囲を狭めようとすると、新たに高額な座標測定装置が必要であった。
【００１２】
本発明は、こうした点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、基板に対して異なる荷電粒子ビーム描画装置により描画処理を行う際、２番目の荷電粒子ビーム描画装置に対する基板上の電子ビーム照射位置ずれ量を小さくすることのできる荷電粒子ビーム描画方法および荷電粒子ビーム描画装置システムを提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の態様は、第１の荷電粒子ビーム描画装置によって基板に第１のパターンを描画した後、第２の荷電粒子ビーム描画装置によって基板に第２のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法であって、
第１の荷電粒子ビーム描画装置において、反射率の異なる２層の膜が形成された較正用基板の上を荷電粒子ビームで走査し、較正用基板からの反射信号を検出して照射位置の誤差を求める工程と、
第２の荷電粒子ビーム描画装置において、較正用基板の上を荷電粒子ビームで走査し、較正用基板からの反射信号を検出して照射位置の誤差を求める工程と、
第１の荷電粒子ビーム描画装置における照射位置の誤差と、第２の荷電粒子ビーム描画装置における照射位置の誤差との差分を求める工程と、
差分を用いて、第２の荷電粒子ビーム描画装置における荷電粒子ビームの照射位置の誤差を較正する工程とを有することを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の第１の態様では、基板に位置合わせマークが設けられていて、
第１の荷電粒子ビーム描画装置に基板を搬入し、位置合わせマークを荷電粒子ビームで走査して基板の位置合わせを行う工程と、
第２の荷電粒子ビーム描画装置に基板を搬入し、位置合わせマークを荷電粒子ビームで走査して基板の位置合わせを行う工程とを有することができる。
【００１６】
本発明の第１の態様において、較正用基板は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）よりも低い熱膨張係数の材料を用いた基板本体と、
基板本体の上に設けられた第１の導電膜と、
第１の導電膜の上に選択的に配置され、第１の導電膜よりも反射率の大きい第２の導電膜とを有することが好ましい。
【００１７】
第１の導電膜は、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）およびバナジウム（Ｖ）よりなる群から選ばれるいずれか１つを含み、
第２の導電膜は、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）およびプラチナ（Ｐｔ）よりなる群から選ばれるいずれか１つを含むことが好ましい。
【００１８】
本発明の第２の態様は、第１の荷電粒子ビーム描画装置と、
第２の荷電粒子ビーム描画装置とを有し、
第２の荷電粒子ビーム描画装置は、第１の荷電粒子ビーム描画装置における照射位置の誤差と、第２の荷電粒子ビーム描画装置における照射位置の誤差との差分を用いて、第２の荷電粒子ビーム描画装置における荷電粒子ビームの照射位置の誤差を較正するように構成されており、
差分は、第１の荷電粒子ビーム描画装置において、反射率の異なる２層の膜が形成された較正用基板の上を荷電粒子ビームで走査し、較正用基板からの反射信号を検出して得られた照射位置の誤差と、第２の荷電粒子ビーム描画装置において、較正用基板の上を荷電粒子ビームで走査し、較正用基板からの反射信号を検出して得られた照射位置の誤差との差分であることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置システムに関する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の第１の態様によれば、基板に対して異なる荷電粒子ビーム描画装置により描画処理を行う際、２番目の荷電粒子ビーム描画装置に対する基板上の電子ビーム照射位置ずれ量を小さくすることのできる荷電粒子ビーム描画方法が提供される。
【００２０】
本発明の第２の態様によれば、基板に対して異なる荷電粒子ビーム描画装置により描画処理を行う際、２番目の荷電粒子ビーム描画装置に対する基板上の電子ビーム照射位置ずれ量を小さくすることのできる荷電粒子ビーム描画装置システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施の形態による電子ビーム描画装置を横から見た断面図である。
【図２】本実施の形態による電子ビーム描画装置を上から見た断面図である。
【図３】較正用基板の構成を示す概念図である。
【図４】図３の較正用基板の断面を示す概念図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、較正用基板を用いた位置補正方法の説明図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、基板の外形に対して描画されるパターン全体の位置がずれる様子を示す図である。
【図７】（ａ）は基板と照射スポットの走査軌跡を示す図であり、(ｂ)は基板の位置合わせマーク部分の断面図である。
【図８】照射スポットの位置と受光量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本実施の形態では、位相シフトマスクの製造を例にとり説明するが、これに限られるものではなく、基板に対して異なる荷電粒子ビーム描画装置により描画処理を行う場合であれば本発明の適用が可能である。
【００２３】
図１、図２は、本実施の形態における第１の電子ビーム描画装置を示している。尚、本実施の形態においては、第２の電子ビーム描画装置も同様の構成とする。そして、第１の荷電粒子ビーム描画装置と第２の荷電粒子ビーム描画装置とを用いて、本発明の荷電粒子ビーム描画装置システムが構成される。
【００２４】
第１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ビーム照射手段たる電子鏡筒２と、描画室１に隣接する搬送室３と、搬送室３の脇に隣接するアライメント室４とを備えている。描画室１には、互いに直交するＸ方向およびＹ方向に移動自在なステージ５が設けられている。そして、アライメント室４で定位置に位置決めされた基板Ｓを、搬送室３に配置した搬送ロボット６に受け渡し、搬送ロボット６により基板Ｓをステージ５上に搬送して載置するようにしている。基板Ｓは、例えば、ガラス基板上にＣｒ酸化膜とレジスト膜とが積層されたマスク基板である。
【００２５】
搬送ロボット６は、Ｘ方向およびＹ方向に直交するＺ方向の軸線回りに回転自在な回転軸６ａと、回転軸６ａに固定された座標系の水平な１軸方向に伸縮自在なロボットアーム６ｂと、ロボットアーム６ｂの先端に取り付けた、基板Ｓを保持するロボットハンド６ｃとを有する極座標型ロボットで構成されている。ロボットアーム６ｂの伸縮方向は、ステージ５上に基板Ｓを載置する際に、Ｙ方向と平行になる。また、ロボットハンド６ｃは、ロボットアーム６ｂの伸縮方向に一致する姿勢に常時維持される。尚、本実施形態では、ロボットアーム６ｂを一対のアームの屈伸動作で伸縮するものに構成しているが、テレスコピック型のアームでロボットアーム６ｂを構成してもよい。
【００２６】
電子鏡筒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基板Ｓに照射する公知のものであり、その詳細な説明は省略する。電子鏡筒２は照射制御部７により制御され、ステージ５はステージ制御部８により制御され、搬送ロボット６はロボット制御部９により制御される。そして、これら照射制御部７、ステージ制御部８およびロボット制御部９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。
【００２７】
また、電子ビーム描画装置は、ステージ５のＸ方向およびＹ方向の位置を測定するステージ位置測定器１２と、ステージ５に載置された基板Ｓの高さ(Ｚ方向位置)を測定する高さ測定器１３とを備えている。ステージ位置測定器１２は、図２に示す如く、ステージ５に固定したＸ方向の法線を持つステージミラー５ａへのレーザ光の入反射でステージ５のＸ方向位置を測定するレーザ測長計１２ａと、ステージ５に固定したＹ方向の法線を持つステージミラー５ｂへのレーザ光の入反射でステージ５のＹ方向位置を測定するレーザ測長計１２ｂとで構成されている。
【００２８】
高さ測定器１３は、レーザ光を基板Ｓの表面に斜め上方から収束して照射する投光部１３ａと、基板Ｓ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、反射光の位置から基板Ｓの高さを算出する高さ信号処理部１３ｃとで構成されている。高さ測定器１３で測定された基板Ｓの高さデータは、全体制御部１０から高さデータ読出指令を受信した際に、全体制御部１０へ応答データとして入力される。そして、全体制御部１０は、基板Ｓの高さの正規高さからずれ量に応じて、描画精度を維持するのに必要な電子ビームの偏向角や焦点範囲を算出し、描画データを補正する。尚、高さ信号処理部１３ｃは、受光部１３ｂから得られる高さ信号を演算して反射光の受光量を検出する機能を併せ持つ。
【００２９】
ところで、ステージ位置測定器１２では基板Ｓの位置を測定できないため、ステージ５上の所定位置に基板Ｓが載置されていないと、基板Ｓの外形に対して描画されるパターン全体の位置がずれる。ここで、搬送ロボット６が制御データ通りに動作しても、ステージ５上の所定位置に基板Ｓが載置されないことがある。そこで、規則的にパターンを配置した較正用基板を使ってグローバルな位置誤差を補正する。
【００３０】
図３は、較正用基板の構成を示す概念図である。また、図４は、図３の較正用基板の断面を示す概念図である。較正用基板１１０は、基板本体１１２と、導電膜１１４、１１６とを備えており、基板本体１１２の上に導電膜１１４（第１の導電膜）が配置されている。そして、導電膜１１４上に導電膜１１６（第２の導電膜）が選択的に配置される。導電膜１１６には、規則的に配置された導電膜１１４まで貫通する複数の開口部１２０が形成される。複数の開口部１２０は、基板表面に偏在しないように全体に略均一に配置されると好適である。かかる複数の開口部１２０がパターンとなって各位置を測定することで電子ビーム描画装置のステージ位置の補正を行なうことができる。各開口部１２０の底面は、導電膜１１４となるため、電子ビームを照射しても電子の帯電を回避することができる。そのため、電子の帯電による予期せぬ誤差が生じることがない。例えば、地絡させたピンを較正用基板１１０の上面側から導電膜１１４あるいは導電膜１１６に接触させることで、較正用基板１１０とアース部材とを接続すればよい。
【００３１】
導電膜１１６は、導電膜１１４よりも反射率が大きい材料を用いると好適である。導電膜１１６の材料として、例えば、原子番号７３以上の原子を用いると好適である。原子番号７３以上の原子を用いることで電子ビームの反射率を導電膜１１４よりも大きくすることができる。また、導電膜１１６の材料として、基板本体１１２と同程度に融点が高い材料を用いると好適である。融点が高い材料を用いることで、電子ビームを照射した際に溶けないようにすることができる。例えば、１０００℃以上の材料が好適である。また、導電膜１１６の材料としては、より硬く腐食しにくい材料が好適である。較正用基板は、何度も使用され、また表面は薬液洗浄に晒されるため、硬く腐食しにくい材料を用いることで膜の磨耗や変形を抑制することができる。これらの条件を満たす材料として、例えば、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、プラチナ（Ｐｔ）およびそれらの化合物を用いることができる。
【００３２】
導電膜１１４は、導電膜１１６よりも電子ビームの反射率が小さい材料を用いると好適である。導電膜１１４の材料としては、例えば、原子番号７３より小さい原子を用いると好適である。原子番号７３より小さい原子を用いることで電子ビームの反射率を導電膜１１６よりも小さくすることができる。また、導電膜１１４の材料として、基板本体１１２と同程度に融点が高い材料を用いると好適である。融点が高い材料を用いることで、電子ビームを照射した際に溶けないようにすることができる。例えば、１０００℃以上の材料が好適である。また、導電膜１１４の材料としては、より硬く腐食しにくい材料が好適である。較正用基板は、何度も使用され、また表面は薬液洗浄に晒されるため、硬く腐食しにくい材料を用いることで膜の磨耗や変形を抑制することができる。これらの条件を満たす材料として、例えば、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）またはそれらの化合物が挙げられる。
【００３３】
但し、導電膜１１４、１１６の材料は、互いに反射率の異なる導電膜であればよく、上述した金属含有材料に限定されるものではない。
【００３４】
以上のように、開口部１２０の底面と開口部１２０の外側表面とに、反射率の異なる複数の導電膜１１４、１１６を配置することで電子ビームによる走査を行なう際に検出される信号のコントラストを大きくすることができる。よって、パターンの位置を高精度に測定することができる。
【００３５】
基板本体１１２には、ＳｉＯ２よりも低い熱膨張係数を有する材料を用いることが好ましい。較正用基板としてＳｉＯ２からなるガラス基板を用いた場合、基板の熱膨張係数はおよそ１ｐｐｍ／℃であるので、電子ビーム走査による発熱により基板自体が熱膨張して誤差を生じさせる。これに対して、ＳｉＯ２よりも低い熱膨張係数の材料、例えば、ＳｉＯ２材にＴｉをドーピングした材料であれば、基板本体１１２の熱膨張係数を０±３０ｐｐｂ／℃に抑えることができる。したがって、電子ビーム走査を行なう際の熱膨張による位置誤差を抑制することができる。
【００３６】
実描画を行なう際、基板Ｓは、３つのピン状の支持部材の上に置かれて支持される。このため、ステージの移動により基板Ｓが滑って位置ずれを起こすおそれがある。そこで、かかる位置ずれを観測するため、較正用基板１１０の裏面は基板Ｓの裏面とできるだけ同じ状態にすることが好ましい。基板Ｓの裏面は、通常は基板本体が露出した状態であるので、較正用基板１１０の裏面も基板本体１１２の材料である低熱膨張材が露出した状態とすることが好ましい。
【００３７】
較正用基板１１０による描画位置の補正は、各開口部１２０の位置を測定することによって行う。この測定の仕方について、以下で説明する。
【００３８】
第１の電子ビーム描画装置は、ステージ５上に較正用基板１１０が載置された状態で、電子鏡筒２に内蔵された電子銃から電子ビームを照射する。この場合、電子ビームの成形は不要である。電子ビームは、照射制御部７での偏向制御によって、較正用基板１１０上を走査される。そして、較正用基板１１０の表面から反射した反射電子は、図示しない検出器によって検出され、信号を増幅された後、全体制御部１０に出力される。尚、照射制御部７による偏向領域を超える開口部を走査する際には、ステージ５を移動させることで位置を調整すればよい。
【００３９】
図５（ａ）および（ｂ）は、較正用基板１１０を用いた位置補正の仕方を説明する図である。図５（ａ）には、測定点を基板の座標グリッド上に示した状態が示されている。反射率の異なる導電膜１１４、１１６から反射された電子を検出するようにすることにより、検出信号のコントラストが大きくなって、高精度な位置測定が可能となる。また、導電膜１１４、１１６が較正用基板１１０の表面を占めているので、電子の帯電による測定誤差も回避できる。さらに、熱膨張係数の低い材料を用いることで、基板本体１１２の熱膨張による測定誤差も無視することができる。
【００４０】
上記測定で得られた測定点を多項式で近似（フィッティング）することで、図５（ｂ）に示す位置誤差マップが得られる。ここで、基板表面の各位置におけるＸ方向の位置誤差ΔＸｉｊとＹ方向の位置誤差ΔＹｉｊは、例えば、以下に示す２変数３次多項式（１）、（２）で近似することができる。
（１）  ΔＸｉｊ＝Ａ０＋Ａ１・Ｘｉｊ＋Ａ２・Ｙｉｊ＋Ａ３・Ｘｉｊ２
＋Ａ４・Ｘｉｊ・Ｙｉｊ＋Ａ５・Ｙｉｊ２＋Ａ６・Ｘｉｊ３
＋Ａ７・Ｘｉｊ２・Ｙｉｊ＋Ａ８・Ｘｉｊ・Ｙｉｊ２＋Ａ９・Ｙｉｊ３
（２）  ΔＹｉｊ＝Ｂ０＋Ｂ１・Ｘｉｊ＋Ｂ２・Ｙｉｊ＋Ｂ３・Ｘｉｊ２
＋Ｂ４・Ｘｉｊ・Ｙｉｊ＋Ｂ５・Ｙｉｊ２＋Ｂ６・Ｘｉｊ３
＋Ｂ７・Ｘｉｊ２・Ｙｉｊ＋Ｂ８・Ｘｉｊ・Ｙｉｊ２＋Ｂ９・Ｙｉｊ３
【００４１】
全体制御部１０は、演算によって得られた係数Ａ０〜Ａ９とＢ０〜Ｂ９を照射制御部７に設定する。そして、照射制御部７は、描画対象となる基板Ｓに描画する際に、描画位置の各座標について式（１）と式（２）で求まるＸ方向の位置誤差ΔＸｉｊとＹ方向の位置誤差ΔＹｉｊを補正した位置に電子ビームを偏向するように制御する。これにより、グローバルな位置誤差を補正することができる。尚、導電膜１１６上に規則的に配置された開口部１２０が有する開口部座標の製作誤差分については予め測定し、係数Ａ０〜Ａ９とＢ０〜Ｂ９への寄与を除外しておく。
【００４２】
次に、第１の電子ビーム描画装置によって基板Ｓに第１のパターンを描画する方法について述べる。
【００４３】
まず、第１の電子ビーム描画装置の立ち上げの際に、電子ビームによって反射率の異なる２層の膜が形成された較正用基板１１０上を走査して、較正用基板１１０から反射された反射電子を検出する。
【００４４】
そして、検出された結果を用いて、電子ビームの照射位置の誤差を較正する。較正の仕方は、上述したように位置誤差マップを作成すればよい。基板表面の各位置におけるＸ方向の位置誤差ΔＸｉｊとＹ方向の位置誤差ΔＹｉｊは、例えば、式（１）と式（２）で近似することができる。全体制御部１０は、演算によって得られた係数Ａ０〜Ａ９とＢ０〜Ｂ９を照射制御部７に設定する。すると、照射制御部７は、描画対象である基板Ｓに描画する際に、描画位置の各座標について式（１）と式（２）で求まるＸ方向の位置誤差ΔＸｉｊとＹ方向の位置誤差ΔＹｉｊを補正した位置に電子ビームが偏向するように制御する。これにより、基板Ｓ上の所望の位置に第１のパターンが描画される。
【００４５】
第１のパターンを描画した後は、基板Ｓを第１の電子ビーム描画装置から取り出す。そして、基板Ｓの表面に帯電防止膜を形成する。その後、基板Ｓを第２の電子ビーム描画装置に搬送する。尚、第２の電子ビームの描画装置の構成は、図１で説明した第１の電子ビーム描画装置と同様とする。
【００４６】
第１の電子ビーム描画装置で求めたＸ方向の位置誤差ΔＸｉｊとＹ方向の位置誤差ΔＹｉｊを用い、第２の電子ビーム描画装置で電子ビームの照射位置を補正しても、電子ビームを基板Ｓの所望の位置に照射することはできない。例えば、同一の電子ビーム描画装置を用いて第１のパターンと第２のパターンを転写する場合、基板Ｓの位置ずれは１００μｍオーダーであるが、異なる電子ビーム描画装置を用いる場合には、数ｍｍオーダーでの位置ずれが起こる。このことは、装置間に位置ずれがあることを示している。
【００４７】
そこで、本実施の形態においては、第２の電子ビーム描画装置についても第１の電子ビーム描画装置で用いた較正用基板１１０によって位置誤差マップを作成する。そして、第１の電子ビーム描画装置における位置誤差と、第２の電子ビーム描画装置における位置誤差との差分を求めることにより、第１の電子ビーム描画装置と第２の電子ビーム描画装置との装置間の位置誤差を得る。この位置誤差を第２の電子ビーム描画装置の照射制御部に設定すれば、装置間の位置誤差をキャンセルすることができる。
【００４８】
位置誤差マップの作成方法は、上記と同様である。すなわち、第２の電子ビーム描画装置において、較正用基板１１０上を電子ビームで走査して得られた測定点を多項式で近似（フィッティング）することで、位置誤差マップを得ることができる。
【００４９】
第２の電子ビーム描画装置において、基板表面の各位置におけるＸ方向の位置誤差ΔＸｉｊ’とＹ方向の位置誤差ΔＹｉｊ’は、例えば、以下に示す２変数３次多項式（３）、（４）で近似することができる。
（３）  ΔＸｉｊ’＝Ａ０’＋Ａ１’・Ｘｉｊ＋Ａ２’・Ｙｉｊ＋Ａ３’・Ｘｉｊ２
＋Ａ４’・Ｘｉｊ・Ｙｉｊ＋Ａ５’・Ｙｉｊ２＋Ａ６’・Ｘｉｊ３
＋Ａ７’・Ｘｉｊ２・Ｙｉｊ＋Ａ８’・Ｘｉｊ・Ｙｉｊ２＋Ａ９’・Ｙｉｊ３
（４）  ΔＹｉｊ’＝Ｂ０’＋Ｂ１’・Ｘｉｊ＋Ｂ２’・Ｙｉｊ＋Ｂ３’・Ｘｉｊ２
＋Ｂ４’・Ｘｉｊ・Ｙｉｊ＋Ｂ５’・Ｙｉｊ２＋Ｂ６’・Ｘｉｊ３
＋Ｂ７’・Ｘｉｊ２・Ｙｉｊ＋Ｂ８’・Ｘｉｊ・Ｙｉｊ２＋Ｂ９’・Ｙｉｊ３
【００５０】
第２の電子ビーム描画装置の全体制御部は、第１の電子ビーム描画装置で得られた係数Ａ０〜Ａ９とＢ０〜Ｂ９と、第２の電子ビーム描画装置で得られた係数Ａ０’〜Ａ９’とＢ０’〜Ｂ９’とのそれぞれの差分を演算する。そして、演算された係数の差分（Ａ０’−Ａ０）〜（Ａ９’−Ａ９）と（Ｂ０’−Ｂ０）〜（Ｂ９’−Ｂ９）を照射制御部に送信する。照射制御部は、描画対象である基板Ｓに描画する際に、描画位置の各座標について式（３）と式（４）の各係数に対応する差分ｄＡ０〜ｄＡ９とｄＢ０〜ｄＢ９を加算することで補正した係数を式（３）と式（４）に適用する。ここで、例えばｄＡ０＝（Ａ０−Ａｏ’）である。このように係数が補正された式（３）と式（４）で求まるＸ方向の位置誤差ΔＸｉｊ’とＹ方向の位置誤差ΔＹｉｊ’を補正した位置に電子ビームが偏向するように制御する。これにより、第２の電子ビーム描画装置に対する基板Ｓの位置合わせが容易となる。また、基板Ｓに位置合わせマークが設けられている場合には、この位置合わせマークに対する電子ビームの走査範囲を狭められるので、レジスト膜の飛散を低減することができる。
【００５１】
図６（ａ）〜（ｃ）は、ステージの所定位置に基板Ｓが載置されないことによって、基板Ｓの外形に対して描画されるパターン全体の位置がずれる様子を模式的に示したものである。図６（ａ）は、第１の描画装置における較正用基板１１０のグローバルな位置ずれの様子を示している。図の符号２０１は基板Ｓが本来あるべき所定位置を表しており、符号２０２は較正用基板１１０の位置誤差を表している。また、図６（ｂ）は、第２の描画装置における較正用基板１１０のグローバルな位置ずれの様子を示している。図の符号２０３は基板Ｓが本来あるべき所定位置を表しており、符号２０４は較正用基板１１０の位置誤差を表している。さらに、図６（ｃ）において、符号２０５は基板Ｓが本来あるべき所定位置を表しており、符号２０６は第１の描画装置における位置誤差と第２の描画装置における位置誤差との差分を表している。
【００５２】
次に、位置合わせマークを用いた基板Ｓの位置合わせ方法を、図１と図７および図８を用いて説明する。
【００５３】
位置合わせマークは、図７（ａ）に示すように、光の反射率が他の部分とは異なる、互いに直交する方向にのびる線状の２本のマーク部１０１，１０２を形成したものである。基板Ｓがステージ５上の所定位置に載置されたとき、第１のマーク部１０１はＹ方向に平行になり、第２のマーク部１０２はＸ方向に平行になる。尚、本実施形態では、基板Ｓとして、図７(ｂ)に示すように、ガラス基板１０３表面の一部にクロム膜等の遮光膜１０４が積層されたものを用いる。遮光膜１０４の除去部分でマーク部１０１，１０２が構成されるので、マーク部１０１，１０２における光の反射率は他の部分より低くなる。
【００５４】
本実施の形態によれば、位置合わせマークを電子ビームで走査するので、照射スポットＳＰの走査軌跡と各マーク部１０１、１０２の交差個所の位置を精度良く測定できるようになる。例えば、レーザ光を用いた位置合わせマークの検出では、レーザ光のスポット径が比較的大きいために受光量の変化パターンはガウシアン形状（正規分布形状）になる。一方、電子ビームのスポット径はレーザ光に比べて小さいため、検出される反射信号は図８のようになる。この波形から明らかであるように、電子ビームによれば、照射スポットＳＰの走査軌跡と各マーク部１０１、１０２の交差個所の位置の精度良い測定が可能である。そして、本発明によれば、位置合わせマークを検出する際の電子ビームの走査範囲を狭めることができるので、レジスト膜の飛散を抑制することができる。
【００５５】
その後は、基板Ｓに対して電子ビームを照射し第２のパターンを描画する。本実施の形態によれば、第１の電子ビーム描画装置で得られた係数Ａ０〜Ａ９とＢ０〜Ｂ９と、第２の電子ビーム描画装置で得られた係数Ａ０’〜Ａ９’とＢ０’〜Ｂ９’とのそれぞれの差分を演算し、得られた値を第２の電子ビーム描画装置の照射制御部に送信する。照射制御部は、描画対象である基板Ｓに第２のパターンを描画する際に、描画位置の各座標について式（３）と式（４）の各係数に対応する差分ｄＡ０〜ｄＡ９とｄＢ０〜ｄＢ９を加算することで補正した係数を式（３）と式（４）に適用する。ここで、例えばｄＡ０＝（Ａ０−Ａｏ’）である。このように係数が補正された式（３）と式（４）で求まるＸ方向の位置誤差ΔＸｉｊ’とＹ方向の位置誤差ΔＹｉｊ’を補正した位置に電子ビームが偏向するように制御する。これにより、基板Ｓに設けられた位置合わせマークに対する電子ビームの走査範囲を狭めて、レジスト膜の飛散を低減することができる。
【００５６】
このように、本発明の荷電粒子ビーム描画方法では、第１の荷電粒子ビーム描画装置において、反射率の異なる２層の膜が形成された較正用基板の上を荷電粒子ビームで走査し、較正用基板からの反射信号を検出して照射位置の誤差を求める。また、第２の荷電粒子ビーム描画装置において、上記と同一の較正用基板の上を荷電粒子ビームで走査し、較正用基板からの反射信号を検出して照射位置の誤差を求める。そして、第１の荷電粒子ビーム描画装置における照射位置の誤差と、第２の荷電粒子ビーム描画装置における照射位置の誤差との差分を求め、この差分を用いて、第２の荷電粒子ビーム描画装置における荷電粒子ビームの照射位置の誤差を較正する。これにより、第２の荷電粒子ビーム描画装置に対する基板上の電子ビーム照射位置ずれ量を小さくすることができる。
【００５７】
また、本発明で位置合わせマークを荷電粒子ビームで走査して基板の位置合わせを行う方法によれば、高精度な位置合わせが可能となる。そして、本発明によれば、上記の通り、第２の荷電粒子ビーム描画装置に対する基板上の電子ビーム照射位置ずれ量を小さくすることができるので、位置合わせマークに対する荷電粒子ビームの走査範囲を狭めて、レジスト膜の飛散を低減することができる。したがって、基板の載置位置を補正しなくても、荷電粒子ビームの照射位置を補正することで所望のパターンを転写することが可能である。
【００５８】
また、本発明の荷電粒子ビーム描画装置システムは、第１の荷電粒子ビーム描画装置と、第２の荷電粒子ビーム描画装置とを有し、第２の荷電粒子ビーム描画装置は、第１の荷電粒子ビーム描画装置における照射位置の誤差と、第２の荷電粒子ビーム描画装置における照射位置の誤差との差分を用いて、第２の荷電粒子ビーム描画装置における荷電粒子ビームの照射位置の誤差を較正するように構成されている。ここで、差分は、第１の荷電粒子ビーム描画装置において、反射率の異なる２層の膜が形成された較正用基板の上を荷電粒子ビームで走査し、較正用基板からの反射信号を検出して得られた照射位置の誤差と、第２の荷電粒子ビーム描画装置において、較正用基板の上を荷電粒子ビームで走査し、較正用基板からの反射信号を検出して得られた照射位置の誤差との差分である。これにより、基板に対して異なる荷電粒子ビーム描画装置により描画処理を行う際、２番目の荷電粒子ビーム描画装置に対する基板上の電子ビーム照射位置ずれ量を小さくすることのできる荷電粒子ビーム描画装置システムが提供される。
【００５９】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記の実施の形態では、基板上にレジスト膜を設けた後、第１の電子ビーム描画装置を用いてレジスト膜の上に第１のパターンを転写し、次いで、第１の電子ビーム描画装置から基板を取り出して、露光後のレジスト膜の上に帯電防止膜を設けた後、基板を第２の電子ビーム描画装置に搬送してレジスト膜の上に第２のパターンを転写する場合について述べた。しかしながら、本発明はこの工程に限定されるものではなく、また、位相シフトマスクの製造に限られるものでもない。基板に対して異なる荷電粒子ビーム描画装置により描画処理を行う場合であれば本発明の適用によって同様の効果を得ることができる。
【００６０】
また、上記実施の形態は、電子ビームを照射する電子ビーム描画装置における基板載置位置の測定に本発明を適用したものであるが、イオンビーム等の他の荷電粒子ビームを照射する描画装置にも同様に本発明を適用できる。
【００６１】
上記記載においては、電子ビーム描画装置の構成や制御手法等について、本発明の説明に直接必要としない部分についての記載を省略したが、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、電子ビーム描画装置を制御する具体的な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ができるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６２】
Ｓ…基板
１…描画室
２…電子鏡筒(ビーム照射手段)
３…搬送室
４…アライメント室(アライメント部)
５…ステージ
５ａ、５ｂ…ステージミラー
６…搬送ロボット
６ａ…回転軸
６ｂ…ロボットアーム
６ｃ…ロボットハンド
７…照射制御部
８…ステージ制御部
９…ロボット制御部
１０…全体制御部
１１１…第１メモリ
１１２…第２メモリ
１２…ステージ位置測定器
１２ａ、１２ｂ…レーザ測長計
１３…高さ測定器
１３ａ…投光部
１３ｂ…受光部
１３ｃ…高さ信号処理部
１０１…第１のマーク部
１０２…第２のマーク部
１０３…ガラス基板
１０４…遮光膜
ｘ１、ｘ２、ｙ１、ｙ２…測定位置
１１０…較正用基板
１１２…基板本体
１１４、１１６…導電膜
１２０…開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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