(57)【要約】【課題】  インターフェロメーターが位置変動してもその位置変動分が入らないステージ位置誤差が得られるビーム照射を提供する。【解決手段】  被描画材料４を保持する材料保持台３Ｈを載置するＸ，Ｙステージ３Ｘ，３Ｙ、材料保持台３Ｈ上に取り付けられ、互いに直角を成す４つの外側面が反射ミラー面を成す反射ミラー体２１、各反射ミラー面に対向して配置された第１Ｘ方向用，第２Ｘ方向用インターフェロメーター３０，３１、第１Ｙ方向用，第２Ｙ方向用インターフェロメーター２９，３２、対向する２つのインターフェロメーターが測定したステージ移動量の差の１／２を算出し、該算出値と目的とするステージの移動量の差に基づいてビーム偏向系をコントロールする測長コントロール回路９′が設けられている。【選択図】図３
2005064331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被ビーム照射物を保持する保持台を載置するステージ、保持台若しくはステージに取り付けられ、隣同士が互いに直角を成す４つの外側面が反射ミラー面を成す反射ミラー体、各反射ミラー面に対向して配置された４つのレーザー干渉計、及び、向かい合うレーザー干渉計が測定したステージ移動量の差の１／２を算出し、該算出値と目的とするステージの移動量の差に基づいてビーム偏向系をコントロールする手段を備えたビーム照射装置。
【請求項２】
ステージは少なくともＸ方向移動用ステージとＹ方向移動用ステージとから成り、一方の方向移動用のステージが他方の方向移動用のステージ上で移動出来るように成しており、一方の方向のステージに反射ミラー体が取り付けられている請求項１記載のビーム照射装置。
【請求項３】
反射ミラー体は、枠形状を成している請求項１若しくは２記載のビーム照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー干渉計を用いた測長システムを備えたビーム照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子を作成する装置として、電子ビーム描画装置の如き荷電粒子を使用した荷電粒子ビーム描画やレーザービームを使用した光ビーム描画装置等がある。又、作成した半導体を検査する装置として、電子ビーム検査装置の如き荷電粒子を使用した荷電粒子ビーム検査装置やレーザービームを使用した光ビーム検査装置等がある。
【０００３】
この様な半導体作成に関わる装置においては、半導体素子が作成される被描画材料や半導体素子が作成された被検査試料はステージ上に載せられた状態で、描画や検査が行われる。
【０００４】
図１は、電子ビーム描画装置の一概略例を示したものである。
【０００５】
図中１は電子銃、２は該電子銃からの電子ビームをステージ３上に載置された被描画材料４上に集束させるための集束レンズ、５Ｘ，５Ｙはパターン描画位置データに基づく被描画材料上の位置に電子ビームを照射させるためのＸ，Ｙ方向偏向器である。
【０００６】
前記ステージ３は、Ｘ方向移動用ステージ３Ｘ，Ｙ方向移動用ステージ３Ｙ及び被描画材料４を保持するための材料保持台３Ｈから成り、Ｘ方向移動用ステージ３Ｘ，Ｙ方向移動用ステージ３Ｙは、それぞれ、Ｘ方向ステージ移動駆動機構５Ｘ，Ｙ方向ステージ移動駆動機構５Ｙにより駆動される。
【０００７】
図中６は反射ミラー、７はレーザー光を発するレーザーヘッド、８はインターフェロメーター、９は測長コントロール回路である。インターフェロメーター８は、内部に半透鏡が配置されており、該半透鏡によりレーザーヘッド７からのレーザー光を異なった二つの光路に分け、一方を前記材料保持台３Ｈに取り付けられた反射ミラーに入射させ、他方を内部に配置された基準反射ミラーに当てる様にし、両反射ミラーで反射された両反射光により前記半透鏡の表面に干渉縞を作る様にしている。更に、インターフェロメーター８はステージ３が半波長の距離を移動する度に、干渉縞の明暗に対応するパルス信号を発生し、測長コントロール回路９に送る様にしている。
【０００８】
１０は制御装置で、前記偏向器５Ｘ，５ＹにＤＡ変換器１１Ｘ，１１Ｙ及びアンプ１２Ｘ，１２Ｙを介してパターン描画位置データに対応する偏向信号を、前記Ｘ方向ステージ移動駆動機構５ＸにＸ方向ステージ移動信号、Ｙ方向ステージ移動駆動機構５ＹにＹ方向ステージ移動信号を、前記測長コントロール回路９にステージ目標位置設定信号を、それぞれ、送っている。
【０００９】
尚、１３はブランキング偏向器１３Ｄとブランキングプレート１３Ｐから成るブランキング機構で、前記制御装置１０から送られて来るパターン描画時間データに基づくブランキング信号により、電子銃１からの電子ビームのブランキングを行う。
【００１０】
さて、実際の半導体パターン描画時、電子銃１からの電子ビームを集束レンズ２により被描画材料４上に集束させ、同時に、制御装置１０からのパターンデータに基づく偏向信号に従って偏向器５Ｘ，５Ｙは電子ビームで被描画材料４上の所定の箇所を走査させ、所定のパターンを被描画材料上に描く様にしている。
【００１１】
このパターン描画において、或る偏向フィールドから次の偏向フィールドにパターンを描画する時、ステージ３が１フィールド分移動する様に、制御装置１０から、Ｘ方向ステージ移動駆動機構５ＸとＹ方向ステージ移動駆動機構５Ｙに、それぞれ、Ｘ方向ステージ移動信号、Ｙ方向ステージ移動信号が送られることにより、Ｘ方向移動用ステージ３ＸとＹ方向移動用ステージ３Ｙとは１フィールド分に対応する距離移動する。そして、これらのＸ方向，Ｙ方向移動後のステージ位置は、測定され、誤差分が補正されるわけであるが、この様な測定と補正について次に詳説する。
【００１２】
さて、図１では、一方方向の反射ミラーやインターフェロメーターしか示されていないが、実際には、図２に示す様に、材料保持台３Ｈ上には、Ｘ，Ｙ移動方向と直交する２つの側面を反射面とするＬ字型反射ミラー６Ｌが取り付けられている。又、レーザーヘッド７から出たレーザー光が、レーザー光スプリッター１４によりＸ，Ｙ軸測定用の２本のビームに分割され、分割された一方のレーザー光はＸ軸測定用としてレーザー光ベンダー１５によりその方向が曲げられて、Ｘ方向用インターフェロメーター８Ｘを介して前記Ｌ字型反射ミラー６Ｌの一方の反射面に垂直に成るように、分割された他方のレーザー光はＹ軸測定用としてレーザー光ベンダー１６によりその方向が曲げられてＹ方向用インターフェロメーター８Ｙを介して前記Ｌ字型反射ミラー６Ｌの他方の反射面に垂直に成るように構成されている。この様な構成により、Ｘ方向用インターフェロメーター８Ｘ，Ｙ方向用インターフェロメーター８Ｙにより、それぞれ、Ｘ方向移動用ステージ３Ｘ，Ｙ方向移動用ステージ３Ｙの移動量に対応したパルス信号が測長コントロール回路９に送られる。
【００１３】
前記測長コントロール回路９にはステージ目標位置設定信号（Ｘ０，Ｙ０）が送られているので、該回路はインターフェロメーター８Ｘ，８Ｙからの各信号と設定値Ｘ０，Ｙ０との各誤差をＤＡ変換器１７Ｘ，１７Ｙ及びアンプ１８Ｘ，１８Ｙを介して前記偏向器５Ｘ，５Ｙに繋がるアンプ１２Ｘ，１２Ｙに送る。従って、偏向器５Ｘ，５Ｙに、ステージ移動信号に前記各誤差分が加算されて供給されるので、ステージ停止位置誤差分が電子ビームの偏向により補正されることになる。
【００１４】
【特許文献１】特開２００１−３２６１７０号公報
【００１５】
【特許文献２】特開平２−８２５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
さて、前記レーザー干渉を用いた測長システムの構成要素の１つであるインターフェロメーター８Ｘ，８Ｙは、通常、ステージ３が設けられている描画室壁に取り付けられている。
【００１７】
このインターフェロメーターが、その周囲の温度変動により独自に位置変動を発生することがあり、このインターフェロメーターの独自な位置変動により、インターフェロメーターと材料保持台３Ｈに取り付けられたＬ字型反射ミラーとの間の距離が変化する。すると、インターフェロメーターが測定した移動量に、ステージの移動量だけではなく、温度変動によるインターフェロメーターの位置変動分が入ってしまう。従って、このインターフェロメーターの位置変動分も加味されて電子ビームが偏向され、所定外の位置に電子ビームが照射されてしまう。この結果、パターン描画精度が低下してしまう。  
本発明は、この様な問題を解決する新規なビーム照射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明のビーム照射装置は、被ビーム照射物を保持する保持台を載置するステージ、保持台若しくはステージに取り付けられ、隣同士が互いに直角を成す４つの外側面が反射ミラー面を成す反射ミラー体、各反射ミラー面に対向して配置された４つのレーザー干渉計、及び、向かい合うレーザー干渉計が測定したステージ移動量の差の１／２を算出し、該算出値と目的とするステージの移動量の差に基づいてビーム偏向系をコントロールする手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のビーム照射装置は、隣同士が互いに直角を成す４つの外側面が反射ミラー面を成す反射ミラー体を保持台若しくはステージに取り付け、各反射ミラー面に対向してそれぞれレーザー干渉計を配置し、向かい合うレーザー干渉計が測定したステージ移動量の差の１／２を算出し、該算出値と目的とするステージの移動量の差に基づいてビーム偏向系をコントロールするように成したので、インターフェロメーターが、その周囲の温度変動により独自に位置変動を発生しても、該位置変動分が入らないステージ位置誤差に基づいてビーム偏向系をコントロールすることが出来る。従って、所定外の位置に電子ビームが照射されることがなく、パターン描画精度が低下することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
図３は本発明のビーム照射装置の主要部、即ち、Ｘ方向移動用ステージ３Ｘの上に載置される材料保持台３Ｈ、及び、材料保持台３Ｈに取り付けられた反射ミラー体２１を含むレーザー測長システムの一概略例を示したものである。図中、図１で使用した記号と同一記号の付されたものは同一構成要素を示す。
【００２２】
図３において、被描画材料４を載置した材料保持台３Ｈの上には、正方形状の枠体で、互いに直角を成す４つの外側面が反射ミラー面を成す反射ミラー体２１が、被描画材料４を囲う様に取り付けられている。
【００２３】
図中２２はレーザーヘッド７から出たレーザー光をＸ，Ｙ方向に分けるレーザー光スプリッター、２３はレーザー光スプリッター２２で分けられたＸ方向のレーザー光をＸ，Ｙ方向に分けるレーザー光スプリッター、２４はレーザー光スプリッター２２で分けられたＹ方向のレーザー光をＸ，Ｙ方向に分けるレーザー光スプリッター、２５はレーザー光スプリッター２３で分けられたＸ方向のレーザー光の方向をＹ方向に曲げるレーザー光ベンダー、２６はレーザー光スプリッター２４で分けられたＹ方向のレーザー光をＸ方向に曲げるレーザー光ベンダー、２７はレーザー光ベンダー２５からのレーザー光を−Ｘ方向に曲げるレーザー光ベンダー、２８はレーザー光ベンダー２６からのレーザー光を−Ｙ方向に曲げるレーザー光ベンダー、２９はレーザー光スプリッター２３で分けられたＹ方向のレーザー光に基づいてＹ方向移動用ステージ３Ｙの移動量に対応したパルス信号を発生する第１Ｙ方向用インターフェロメーター、３０はレーザー光スプリッター２４で分けられたＸ方向のレーザー光に基づいてＸ方向移動用ステージ３Ｘの移動量に対応したパルス信号を発生する第１Ｘ方向用インターフェロメーター、３１はレーザー光ベンダー２７からのレーザー光に基づいてＸ方向移動用ステージ３Ｘの移動量に対応したパルス信号を発生する第２Ｘ方向用インターフェロメーター、３２はレーザー光ベンダー２８からのレーザー光に基づいてＹ方向移動用ステージ３Ｙの移動量に対応したパルス信号を発生する第２Ｙ方向用インターフェロメーターである。
【００２４】
この様なレーザー干渉を用いた測長システムの測長コントロール回路９′（図示せず）は、図１に示す測長コントロール回路９と基本的な構成は同じであるが、次の説明する様な異なった構成を有する。
【００２５】
即ち、制御装置１０からステージ目標位置設定信号（Ｘ０，Ｙ０）が送られており、Ｘ方向，Ｙ方向インターフェロメーターからの各信号と各設定値Ｘ０，Ｙ０との各誤差をＤＡ変換器１７Ｘ，１７Ｙ及びアンプ１８Ｘ，１８Ｙを介してＸ方向，Ｙ方方向偏向器５Ｘ，５Ｙに繋がるアンプ１２Ｘ，１２Ｙに送る基本的な構成は同じであるが、図１に示す測長コントロール回路９がＸ方向，Ｙ方向についてそれぞれ１つのインターフェロメーターからの信号とステージ目標位置設定信号とに基づいて誤差を測定しているのに対し、図３に示す測長コントロール回路９′はＸ方向，Ｙ方向それぞれ２つのインターフェロメーターからの信号とステージ目標位置設定信号とに基づいて誤差を測定している点が異なる。
【００２６】
この様な構成の測長システムを、図１に示す如き電子ビーム描画装置の測長システムの代わりに使用した場合、次の様に動作する。
【００２７】
半導体パターン描画時、電子銃１からの電子ビームを集束レンズ２により被描画材料４上に集束させ、同時に、制御装置１０からのパターンデータに基づく偏向信号に従って偏向器５Ｘ，５Ｙは電子ビームで被描画材料４上の所定の箇所を走査させ、所定のパターンを被描画材料上に描く様にしている。
【００２８】
このパターン描画において、或る偏向フィールドから次の偏向フィールドにパターンを描画する時、ステージ３が１フィールド分移動する様に、制御装置１０から、Ｘ方向ステージ移動駆動機構５ＸとＹ方向ステージ移動駆動機構５Ｙに、それぞれ、Ｘ方向ステージ移動信号、Ｙ方向ステージ移動信号が送られることにより、Ｘ方向移動用ステージ３ＸとＹ方向移動用ステージ３Ｙとは１フィールド分に対応する距離移動する。そして、これらのＸ方向，Ｙ方向移動後のステージ位置は、測定され、誤差分が補正されるわけであるが、この様な測定と補正について次に詳説する。
【００２９】
例えば、ステージ３を基準位置（ｘｒ，ｙｒ）から（ｘａ，ｙａ）の位置へ移動させる場合、制御装置１０は測長コントロール回路９′（図示せず）に目標位置設定信号（ｘａ，ｙａ）を送ると同時に、Ｘ方向ステージ移動駆動機構５ＸとＹ方向ステージ移動駆動機構５Ｙに、それぞれ、Ｘ方向ステージ移動信号ｕｘａ（（ｘｒ−ｘａ）に対応）、Ｙ方向ステージ移動信号ｕｙａ（（ｙｒ−ｙａ）に対応）を送るので、Ｘ方向移動用ステージ３ＸとＹ方向移動用ステージ３Ｙは、Ｘ方向ステージ移動駆動機構５ＸとＹ方向ステージ移動駆動機構により、それぞれ、ｕｘａ，ｕｙａ対応する距離移動する。
【００３０】
この際、測長システムは、常に、ステージの移動量を測定している。
【００３１】
さて、このステージ移動時に、インターフェロメーター周囲の温度が、平均的温度より上がった場合には、対向しているインターフェロメーターが互いに同一距離だけ遠ざかる。
【００３２】
例えば、Ｘ方向移動用ステージ３Ｘの移動を例に上げて説明すると、Ｘ方向移動用ステージ３Ｘが基準位置（図４の（ａ））からｕｘａ移動し（図４の（ｂ））、周囲の温度上昇により第１Ｘ方向インターフェロメーター３０と第２Ｘ方向インターフェロメーター３１が互いに、例えば、α１遠ざかったとする（図４の（ｃ））と、第１Ｘ方向用インターフェロメーター３０が測定したＸ方向移動用ステージ３Ｘの移動量は（−ｕｘａ′＋α１）、第２Ｘ方向用インターフェロメーター３１が測定したＸ方向移動用ステージ３Ｘの移動量は（ｕｘａ′＋α１）となる。
【００３３】
これらの移動量が供給されて来る測長コントロール回路９′は、これらの移動量の差を２で割る演算を行う。この様な演算により、温度変化によるインターフェロメーターの位置変動分がカットされたＸ方向移動用ステージ３Ｘの移動量−ｕｘａ′が得られる。尚、ステージの移動量ｕｘａ′が＋の場合には＋Ｘ方向、−の場合には−Ｘ方向にＸ方向移動用ステージ３Ｘが移動したことを表している。
【００３４】
測長コントロール回路９′は、この様にして算出されたＸ方向移動用ステージ３Ｘの移動量ｕｘａ′と目標位置設定信号ｘａとから誤差分を算出し、算出した誤差分に対応した信号をＤＡ変換器１７Ｘ及びアンプ１８Ｘを介して前記偏向器５Ｘに繋がるアンプ１２Ｘに送る。
【００３５】
一方、Ｙ方向移動用ステージ３Ｙの移動についても、前記Ｘ方向移動用ステージ３Ｘの移動の場合と同じ様に、第１Ｙ方向用インターフェロメーター２９、第２Ｙ方向用インターフェロメーター３２によって温度変化によるインターフェロメーターの位置変動分を含んだＹ方向移動用ステージ３Ｙの移動量が測定され、測長コントロール回路９′によって、温度変化によるインターフェロメーターの位置変動分をカットした移動量が算出され、Ｙ方向ステージ３Ｙの移動量ｕＹａ′と目標位置設定信号ｙａとから誤差分を算出し、算出した誤差分に対応した信号をＤＡ変換器１７Ｙ及びアンプ１８Ｙを介して前記偏向器５Ｙに繋がるアンプ１２Ｙに送られる。
【００３６】
従って、偏向器５Ｘ，５Ｙに、ステージ移動信号に前記各誤差分が加算されて供給されるので、ステージ停止位置誤差分が電子ビームの偏向により補正されることになる
尚、ステージ移動時に、インターフェロメーター周囲の温度が、平均的温度より下がった場合には、対向しているインターフェロメーターが互いに同一距離だけ近づく。例えば、Ｘ方向ステージの移動について説明すると、この距離を、例えば、α２（図４の（ｄ））すると、第１Ｘ方向用インターフェロメーター３１が測定したＸ方向移動用ステージ３Ｘの移動量は（−ｕｘａ′−α２）、第２Ｘ方向用インターフェロメーター３１が測定したＸ方向移動用ステージ３Ｘの移動量は（ｕｘａ′−α２）となり、これらの移動量が供給されて来る測長コントロール回路９′は、これらの移動量の差を２で割る演算を行うので、前記平均的温度より上がった場合と同様に、温度変化によるインターフェロメーターの位置変動分がカットされたＸ方向ステージの移動量ｕｘａ′が得られる。
【００３７】
尚、前記例では、反射ミラー体２１を材料保持体３Ｈ上に取り付けるように成したが、材料保持体３Ｈの側面を取り囲む様に取り付ける様に成しても良い。又、一方のステージが他方のステージの上で移動出来るように成している場合、一方のステージの上又は側面を取り囲む様に取り付ける様に成しても良い。
【００３８】
又、前記例では、反射ミラー体２１は枠状のものであったが、４つの側面が反射ミラー面を成す板状のものを使用しても良い。但し、この様な反射ミラー体の場合には、材料保持体若しくは上方のステージの上に取り付けられる。
【００３９】
又、前記例では、本発明を電子ビーム描画装置に応用した場合について説明したが、本発明は電子ビーム検査装置の如き荷電粒子ビーム装置や、レーザービームを使用した光ビーム描画装置や光ビーム検査装置等にも応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】電子ビーム描画装置の一概略例を示している。
【図２】従来のビーム照射装置の主要部の一概略例を示している。
【図３】本発明のビーム照射の主要部の一概略例を示している。
【図４】対向する２つのインターフェロメーターとステージの位置関係を示した図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…電子銃
２…集束レンズ
３…ステージ
３Ｈ…材料保持台
３Ｘ…Ｘ方向移動用ステージ
３Ｙ…Ｙ方向移動用ステージ
４…被描画材料
５Ｘ…Ｘ方向偏向器
５Ｙ…Ｙ方向偏向器
６…反射ミラー
６Ｌ…Ｌ字型反射ミラー
７…レーザーヘッド
８Ｘ…Ｘ方向用インターフェロメーター
８Ｙ…Ｙ方向用インターフェロメーター
９…測長コントロール回路
１０…制御装置
１１Ｘ，１１Ｙ…ＤＡ変換器
１２Ｘ，１２Ｙ…アンプ
１３…ブランキング機構
１３Ｄ…ブランキング偏向器
１３Ｐ…ブランキングプレート
１４…レーザー光スプリッター
１５…レーザー光ベンダー
１６…レーザー光ベンダー
１７Ｘ，１７Ｙ…ＤＡ変換器
１８Ｘ，１８Ｙ…アンプ
２１…反射ミラー体
２２…レーザー光スプリッター
２３…レーザー光スプリッター
２４…レーザー光スプリッター
２５…レーザー光ベンダー
２６…レーザー光ベンダー
２７…レーザー光ベンダー
２８…レーザー光ベンダー
２９…第１Ｙ方向用インターフェロメーター
３０…第１Ｘ方向用インターフェロメーター
３１…第２Ｘ方向用インターフェロメーター
３２…第２Ｙ方向用インターフェロメーター
【図１】
2005064331.tif 000003
【図２】
2005064331.tif 000004
【図３】
2005064331.tif 000005
【図４】
2005064331.tif 000006