(57)【要約】【課題】解像性能および重ね合わせ性能の点で有利なリソグラフィ装置を提供する。【解決手段】パターン形成を基板に行うリソグラフィ装置であって、基板を保持して可動のステージと、基板にビームを照射する光学系と、それぞれが基板上のマークを光で検出する複数の検出部と、複数の検出部の出力に基づいてパターン形成を制御する制御部とを有し、制御部は、基板の平坦度の情報とビームのフォーカス位置の情報と複数の検出部のうちの少なくとも１つの光のフォーカス位置の情報とに基づいて、基板の配置とビームのフォーカス位置と光のフォーカス位置とが許容条件を満たして整合するように、ステージ、光学系、および複数の検出部のうちの少なくとも一つを制御する。【選択図】図１
2017041519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン形成を基板に行うリソグラフィ装置であって、
前記基板を保持して可動のステージと、
前記基板にビームを照射する光学系と、
それぞれが前記基板上のマークを光で検出する複数の検出部と、
前記複数の検出部の出力に基づいて前記パターン形成を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記基板の平坦度の情報と前記ビームのフォーカス位置の情報と前記複数の検出部のうちの少なくとも１つの前記光のフォーカス位置の情報とに基づいて、前記基板の配置と前記ビームのフォーカス位置と前記光のフォーカス位置とが許容条件を満たして整合するように、前記ステージ、前記光学系、および前記複数の検出部のうちの少なくとも一つを制御する
ことを特徴とするリソグラフィ装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記パターン形成に関するレシピ情報にさらに基づいて前記少なくとも一つを制御する
ことを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項３】
前記レシピ情報は、前記複数の検出部のうちの少なくとも一つが前記マークを検出すべきタイミングに関する情報を含む
ことを特徴とする請求項２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項４】
前記レシピ情報は、前記ビームを前記基板に照射するタイミングに関する情報を含む
ことを特徴とする請求項２または３に記載のリソグラフィ装置。
【請求項５】
前記レシピ情報は、前記基板におけるマークの配置に関する情報を含む
ことを特徴とする請求項２乃至４のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記基板の配置と前記光のフォーカス位置とが許容条件を満たして整合するように前記複数の検出部のうちの一部の検出部を選択して前記少なくとも一つを制御する
ことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記選択をされた前記一部の検出部の出力に基づいて前記パターン形成を制御する
ことを特徴とする請求項６に記載のリソグラフィ装置。
【請求項８】
可動のステージに保持された基板にビームを照射してパターン形成を前記基板に行うリソグラフィ方法であって、
前記基板上の複数のマークを複数の検出部により光で検出し、
前記複数の検出部の出力に基づいて前記パターン形成を行い、
前記基板の配置と前記ビームのフォーカス位置と前記光のフォーカス位置とのうちの少なくとも一つは、前記基板の配置と前記ビームのフォーカス位置と前記光のフォーカス位置とが許容条件を満たして整合するように、前記基板の平坦度の情報と前記ビームのフォーカス位置の情報と前記複数の検出部のうちの少なくとも１つの前記光のフォーカス位置の情報とに基づいて制御する
ことを特徴とするリソグラフィ方法。
【請求項９】
請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置または請求項８に記載のリソグラフィ方法を用いてパターン形成を基板に行う工程と、
前記工程で前記パターン形成を行われた前記基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とする物品製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィ装置、リソグラフィ方法、及び物品製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の高集積化および微細化に伴い、パターンを形成するリソグラフィ工程では、更なる解像性能が要求されている。ビーム（ＫｒＦレーザ光線等の光線または電子線等の荷電粒子線）を用いたリソグラフィ装置は、ビームの照射位置を制御して基板上にパターンを形成する。したがって、リソグラフィ装置では、基板とビームとの相対位置を高精度に合わせることが必要である。
【０００３】
位置合わせ精度を低下させる要因として、例えば、リソグラフィ工程に伴う基板の熱変形がある。基板の熱変形は、パターン形成中に進行するため、パターン形成中に基板の熱変形量を求めて位置合わせをすることが必要である。特許文献１および特許文献２には、パターン形成中に基板上の複数のマークを複数の検出部により光で検出し、それにより基板の変形量（歪み量）を求めて位置合わせするリソグラフィ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７８９７９４２号明細書
【特許文献２】特開２０１２−６０１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、基板の配置と、ビームのフォーカス位置と、検出部の光のフォーカス位置とが整合しないと、解像性能および重ね合わせ性能のうちの少なくとも一方の点で不利となりうる。
【０００６】
本発明は、例えば、解像性能および重ね合わせ性能の点で有利なリソグラフィ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】
【０００７】
本発明の一実施形態のリソグラフィ装置は、パターン形成を基板に行うリソグラフィ装置であって、前記基板を保持して可動のステージと、前記基板にビームを照射する光学系と、それぞれが前記基板上のマークを光で検出する複数の検出部と、前記複数の検出部の出力に基づいて前記パターン形成を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記基板の平坦度の情報と前記ビームのフォーカス位置の情報と前記複数の検出部のうちの少なくとも１つの前記光のフォーカス位置の情報とに基づいて、前記基板の配置と前記ビームのフォーカス位置と前記光のフォーカス位置とが許容条件を満たして整合するように、前記ステージ、前記光学系、および前記複数の検出部のうちの少なくとも一つを制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば、解像性能および重ね合わせ性能の点で有利なリソグラフィ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】フォーカスエラーの要因を示す図である。
【図２】電子線描画装置の構成の一例を示す図である。
【図３】電子線による基板への描画を示す図である。
【図４】第１実施形態に係る電子線描画装置と基板の位置関係を示す図である。
【図５】平面の設定方法を示す図である。
【図６】描画処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】第２実施形態に係る電子線描画装置と基板の位置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
まず、図１を用いて、位置合わせ精度の低下要因について説明する。図１（Ａ）は、基板の平坦度を考慮していないことによる位置合わせ精度の低下について説明する図である。図１（Ｂ）は、アライメントセンサのフォーカス位置を考慮していないことによる位置合わせ精度の低下について説明する図である。図１（Ｃ）は、基板の層を構成する材質を考慮していないことによる位置合わせ精度の低下について説明する図である。以下、各要因について具体的に説明する。
【００１１】
図１（Ａ）に示す平面１７０ａは、パターン形成ユニット１０１からのビームのフォーカス位置とアライメントセンサ１０４ａおよびアライメントセンサ１０４ｂのフォーカス位置とに基づいて算出される平面である。図１（Ａ）に示す平面１７０ａの算出では、基板の平坦度情報を考慮していないため、例えば、基板が平坦でない場合、アライメントセンサ１０４ｂのフォーカス位置と基板１０６の表面位置にずれが生じ、位置合わせ精度が低下する。なお、基板１０６の表面位置と平面１７０ａのずれは、ＸＹ平面におけるパターン形成ユニット１０１、アライメントセンサ１０４ａおよび１０４ｂに対する基板１０６の相対位置および基板１０６ごとの表面形状の違いに応じて変化する。
【００１２】
図１（Ｂ）に示す平面１７０ｂは、アライメントセンサの計測精度よりもパターン形成の精度を優先し、ビームのフォーカス位置情報に基づいて算出される平面である。この場合、例えば、マークを計測するアライメントセンサ１０４ｂのフォーカス位置と近似平面１７０ｂにずれが発生して、位置合わせ精度が低下する。
【００１３】
図１（Ｃ）に示す基板１１６は、材質が異なる複数の層Ｌ１〜Ｌ３とアライメントマークＡＭとから構成される。Ｚ方向における位置Ｚ１は描画において高い精度が得られるビームのフォーカス位置を示し、位置Ｚ２は計測において高い精度が得られるアライメントセンサ１０４のフォーカス位置を示している。図１（Ｃ）に示すように、基板１１６を構成する複数の層Ｌ１〜Ｌ３の膜厚や屈折率特性等の影響により、基板１１６に対する位置Ｚ１とＺ２とは同じ位置であるとは限らない。したがって、基板の層を構成する材質を考慮しない場合、ビームのフォーカス位置とアライメントセンサのフォーカス位置がずれ、位置合わせ精度が低下する。
【００１４】
続いて、本発明に係るリソグラフィ装置を、電子線等の荷電粒子線をビームとして用いてパターン形成（描画）を基板に行う荷電粒子線描画装置を例に説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
図２は、電子線描画装置１００の構成を示す図である。電子線描画装置１００は、電子源（電子銃）２１、電子光学系１、基板（ウエハ）６を保持するステージ（基板ステージ）２、干渉計３、アライメントセンサ４（４ａおよび４ｂ）、フォーカスセンサ２４、真空チャンバ５０を有する。なお、図１に示すアライメントセンサ１０４ａおよびアライメントセンサ１０４ｂは、アライメントセンサ４ａおよび４ｂと対応し、図１に示す基板１０６は基板６に対応する。
【００１６】
電子源２１は、基板６に電子線を放出する。電子光学系１は、電子線を基板６の表面に結像する。フォーカスセンサ２４は、基板６の表面位置を計測するセンサであり、光学式のセンサや静電容量センサなどが用いられる。真空チャンバ５０は、不図示の真空ポンプによって真空排気される。なお、真空チャンバ５０内に電子銃２１、電子光学系１、基板ステージ２、干渉計３、アライメントセンサ４（計測部）およびフォーカスセンサ２４が配置される。
【００１７】
電子光学系１は、電子銃２１からの電子線を収束させる電子レンズ系２２、電子線を偏向させる偏向器２３を有する。電子銃２１および電子光学系１は、電子光学系制御部７によって制御される。電子光学系制御部７は、電子線により基板（ウエハ）６にパターンを描画する際に、電子線を偏向器２３により走査するとともに、描画するパターンに応じて電子線の照射を制御する。さらに、電子光学系制御部７は、電子レンズ系２２に対して印加する電圧を制御することにより、基板６に対して電子光学系１を介した電子線の結像位置を制御することが可能である。
【００１８】
基板ステージ２は、ステージ上に感光材が塗布された基板６を保持して移動可能（可動）なステージであり、Ｙステージ４１にＸステージ４２が載置された構成を有する。Ｘステージ４２上の基板６と異なる位置には、基準マークＳＭが形成された基準板５が設けられ、Ｘステージ４２上のＸ方向の一端にはＸ軸用移動鏡１３が設けられる。Ｙステージ４１およびＸステージ４２は、ステージ制御部１０によって制御される。
【００１９】
干渉計３は、ビームを測定光と参照光に分割し、測定光を基板ステージ２上に設置されたＸ軸用移動鏡１３に入射させ、参照光を測長用干渉計３の内部に設けられた参照鏡（不図示）に入射させる。そして、反射した測定光と参照光を重ね合わせて干渉させ、検出器（不図示）を用いて干渉光の強度を検出することにより、参照鏡（不図示）を基準としてＸ軸用移動鏡１３の位置を計測する。
【００２０】
アライメントセンサ４ａおよび４ｂは、基板６に形成されたアライメントマークや基準板５に設けられた基準マークＳＭに対して非露光光を照射し、マークからの反射光をセンサで検出する。アライメントセンサ４ａおよび４ｂには、ラインセンサやＴＤＩ（Ｔｉｍｅ  Ｄｅｌａｙ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）センサが用いられる。具体的には、基板ステージ２により基板６を移動させながら、マークの反射光をセンサに結像させてマークの像を検出し、計測系制御部８により、アライメントセンサ４ａおよび４ｂの光軸ＡＸに対するマークの位置を求める方法がある。その他、マークからの回折光の強度を検出して、検出信号の強度変化からマークの位置を求める方法もある。
【００２１】
主制御部１１は、干渉計３によって測定された基板ステージ２の位置情報、計測系制御部８による複数のアライメントマークの計測値に基づいて統計処理を行い、基板６の格子配列を求める。これにより、スキャン描画中に、アライメントセンサ４ａおよび４ｂを用いた基板６上のマークの位置を計測することができる。主制御部１１は、電子光学系制御部７、計測系制御部８、ステージ位置検出部９およびステージ制御部１０からのデータを処理し、各制御部への指令等を行う。また、メモリ１２は、主制御部１１が必要とする情報を記憶する。
【００２２】
なお、基板６の平坦度情報は、フォーカスセンサ２４により計測される基板６の平坦度を示す情報である。ビームのフォーカス位置情報は、ビームのフォーカス位置を示す情報である。アライメントセンサ４のフォーカス位置情報は、アライメントセンサ４のフォーカス位置を示す情報である。レシピ情報は、ビームを照射するタイミングやビームの強度や密度等の描画パラメータに関する情報、アライメントセンサ４の計測領域内をアライメントマーク３２が通過するタイミングおよび基板６を構成する層の膜厚や屈折率特性に関する情報を含む情報である。
【００２３】
図３を用いて、電子線描画装置１００の描画方法について説明する。図３（Ａ）は、図１に示す電子光学系１と基板６をＺ方向から見た図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示す基板６の一部を拡大した図である。電子線描画装置１００は、ステップアンドスキャン動作により、基板６上のパターン描画領域に対して描画スリット３０を移動させて、所望のパターンを描画する。ステップアンドスキャン動作とは、スキャン描画とステップ移動を繰り返し行う動作であり、図３では、スキャン描画が実線で示され、ステップ移動は点線で示されている。
【００２４】
スキャン描画に際しては、偏向器２３を制御することでビームを偏向させながら基板ステージ２を移動させて、基板６に対するビームの照射位置を制御する。パターン描画領域は、描画対象であるショット領域３４とスクライブライン３１から構成される領域であり、スクライブライン３１上に、アライメントマーク３２ａおよび３２ｂが形成される。なお、図３（Ｂ）に示すアライメントマーク３２ａおよび３２ｂは、マークパターンの長手方向がＸ方向に一致するアライメントマーク３２ａとマークパターンの長手方向がＹ方向に一致するアライメントマーク３２ｂとを示す。
【００２５】
次に、本実施形態に係る電子線描画装置１００におけるアライメントセンサ４ａおよび４ｂを用いたアライメントマーク３２ａおよび３２ｂの計測方法について説明する。アライメントセンサ４ａおよび４ｂは、ステップアンドスキャン動作と並行して、計測領域１４ａおよび１４ｂ内をアライメントマーク３２ａおよび３２ｂが通過するタイミングで、アライメントマーク３２ａおよび３２ｂからの反射光を検出する。そして、干渉計３によって測定された基板ステージ２の位置情報およびアライメントマーク３２ａと３２ｂとについて検出した信号波形に基づいて、アライメントマーク３２ａおよび３２ｂの座標位置を求める。
【００２６】
アライメントマーク３２ａおよび３２ｂの形状は、図３（Ｂ）に示すようなスキャン方向（Ｘ方向）に対して長手方向が平行あるいは垂直なマークに限らず、スキャン方向（Ｘ方向）に対して長手方向をα（０度＜α＜９０度）だけ傾けたマークであってもよい。アライメントセンサ４ａおよび４ｂを用いてスキャン方向（Ｘ方向）に対して長手方向が４５度傾いたアライメントマークからの反射光を検出することにより、Ｘ方向とＹ方向の両方に関するマークの位置情報を取得することができる。
【００２７】
次に、図４を用いて、本実施形態に係る電子線描画装置１００における平面の設定方法について説明する。図４は、電子線描画装置１００と基板６との位置関係を示す図である。図４（Ａ）は、電子線描画装置１００における電子光学系１とアライメントセンサ４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄをＺ方向から見た図である。図４（Ｂ）および図４（Ｃ）は、スキャン描画中の異なる時点における電子線光学系１と基板６上のアライメントマーク３２の位置関係を示す図である。なお、図４（Ａ）に示す電子線描画装置１００では、平面の設定方法について具体的に説明するために、１つの電子光学系１および４つのアライメントセンサ４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄを備えるものとする。
【００２８】
本実施形態においては、ビームのフォーカス位置、複数アライメントセンサ４のフォーカス位置（出力）、基板６の平坦度情報および計測領域内１４をアライメントマーク３２が通過するタイミングの情報に基づいて平面を設定する。図４（Ｂ）に示すように、電子光学系１によるパターン描画動作とアライメントセンサ４ｂによるマーク位置の計測動作が同時に行われる場合、ビームのフォーカス位置とアライメントセンサ４ｂのフォーカス位置とに基づいて、平面を設定する。
【００２９】
また、図４（Ｃ）に示すように、電子光学系１によるパターン描画動作とアライメントセンサ４ｃによるマーク位置の計測動作が同時である場合、ビームのフォーカス位置とアライメントセンサ４ｃのフォーカス位置とに基づいて、平面を設定する。すなわち、ビームのフォーカス位置と全てのアライメントセンサ４ａ〜４ｄのフォーカス位置とに基づいて平面を算出する場合と比べ、計測を実施しないアライメントセンサの値を平面の算出に使用しないため、算出に使用する値の数を少なくすることができる。
【００３０】
図４（Ａ）に示すように、ビーム（描画スリット３０）のフォーカス位置とアライメントセンサ４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄのフォーカス位置とは、ＸＹ平面上の異なる位置にある。そのため、平面の算出に使用するアライメントセンサの数が少ない場合、平面の設定における自由度が高い。図４（Ｂ）では、ビームのフォーカス位置とアライメントセンサ４ｂのフォーカス位置に基づいて平面が決定され、アライメントセンサ４ａ、４ｃおよび４ｄのフォーカス位置やＸＹ平面上の位置による制約は受けない。
【００３１】
これにより、基板６の表面位置と平面の位置合わせを行う際に、Ｚ方向における位置ずれを低減することができる。また、平面の算出に使用するアライメントセンサの数が少ない場合、設定した平面に対するアライメントセンサ４のフォーカス位置のずれについても低減することができる。
【００３２】
図５は、基板６を構成する複数の層の材質が異なることによるビームのフォーカス位置とアライメントセンサ４のフォーカス位置のずれを低減する平面７５の設定方法を示す図である。位置ＺＥＢはビームのフォーカス位置を示し、位置ＺＡＳは複数の層の材質を考慮していないアライメントセンサ４のフォーカス位置を示す。位置Ｚ２は、アライメントマーク３２に対して高い計測精度が得られるアライメントセンサ４のフォーカス位置を示す。位置Ｚ３は、Ｚ２に位置合わせした際の基板６の表面位置を示す。なお、基板６の表面は平坦であるとする。
【００３３】
すなわち、基板６の表面位置をＺ３に一致させることで、アライメントセンサ４のフォーカス位置はアライメントマーク３２と一致し、反射光に基づいて基板の位置を高精度に計測することができる。ΔＺａは、基板の材質によるアライメントセンサ４のフォーカス位置のオフセット量であり、Ｚ２とＺＡＳの差分に相当する。ΔＺｂは、基板の表面位置とアライメントマーク３２とのＺ方向における空間的な距離であり、その情報はレシピ情報に含まれる。なお、ΔＺｂは、基板の材質における屈折率の影響を含まない空間的な距離であるのに対して、ΔＺａは、アライメントセンサ４における光学的な距離（光路長）であり、屈折率の影響が含まれる点で異なる。
【００３４】
図５（Ｂ）は、平面７５を設定する処理の流れを示すフローチャートである。まず、ステップＳ９１において、アライメントマーク３２に対して高い計測精度が得られるアライメントセンサ４のフォーカス位置Ｚ２を求める。Ｚ２を求める方法として、基板６を構成する層の膜厚や屈折率等の情報に基づいて、フォーカス位置のオフセット量ΔＺａを計算し、事前に求めたＺＡＳからΔＺａの値を差し引いて、Ｚ２を求める方法がある。また、別の方法として、スキャン描画を開始する前に、レシピ情報にて指定されるアライメントマーク３２を計測するタイミング情報に基づいて、Ｚ２を予め計測して求める方法がある。
【００３５】
次に、ステップＳ９２において、ステップＳ９１で求めた位置Ｚ２に対して、レシピ情報に含まれるΔＺｂを付加することにより、アライメントマーク３２の位置を位置Ｚ２に位置合わせした際のＺ方向における基板６の表面位置Ｚ３を求める。そして、ステップＳ９３において、ステップＳ９２で求めたＺ３とビームのフォーカス位置ＺＥＢとに基づいて、平面７５を算出して設定する。図５（Ａ）においては、ＸＹ平面上におけるビームの照射位置、アライメントセンサ４の計測位置、位置Ｚ３および位置ＺＥＢに基づいて位置Ｚ３とビームのフォーカス位置ＺＥＢを結ぶ直線を求めて、平面７５として設定する。これにより、基板６を構成する複数の層の材質が異なることによるビームのフォーカス位置とアライメントセンサのフォーカス位置のずれを低減することができる。
【００３６】
また、上述のように設定した平面７５と基板６との表面位置の間に、所定の許容値を超えるフォーカスエラーが発生する場合、電子線による描画精度を優先する。許容値の一例としては、電子線描画装置１００やアライメントセンサ６の電子光学系１の焦点深度があげられ、設定した平面７５がステージの位置の制御可能な範囲を超える場合、フォーカスエラーに起因して描画精度や計測精度が低下する。
【００３７】
したがって、許容値を超えるフォーカスエラーが発生する場合、電子線による描画精度を優先し、アライメントセンサ４による計測値を取得および使用しない。この場合、計測値を取得および使用しないアライメントセンサ４については、フォーカス位置の情報を考慮せずに平面７５を再度設定してもよい。すなわち、許容値（許容条件）を超えるフォーカスエラーが発生しないように、平面７５の設定に使用する計測値を選択して（整合するように）、再度近似平面を設定してもよい。
【００３８】
また、本実施形態に係る電子線描画装置１００においては、主制御部１１により、電子光学系制御部７を介してビームのフォーカス位置を変化させる機能を有する。このため、平面の設定に先立ち、基板６の平坦度情報、複数のアライメントセンサ４のフォーカス位置情報およびレシピ情報に基づいて、ビームのフォーカス位置を設定してもよい。平面と基板６の表面位置とのずれが小さくなるように、ビームのフォーカス位置を設定することで、アライメントセンサ４のフォーカスエラーを低減することができる。ただし、ビームのフォーカス位置は、基板６に対してビームが所望の描画精度を満たす範囲内で設定される。
【００３９】
次に、図６を用いて、本実施形態の電子線描画装置１００の描画処理の流れについて説明する。まず、ステップＳ１０１において、ステージ座標系における基準板５に形成された基準マークＳＭの設計上の座標位置に基づいて、基準マークＳＭをアライメントセンサ４の光軸上に位置するように基板ステージ２を移動させる。計測系制御部８により、光軸に対する基準マークＳＭの位置ずれを計測し、位置ずれに基づいてステージ座標系ＸＹの原点が光軸と一致するようにステージ制御部１０が定めるステージ座標系を再設定する。
【００４０】
電子光学系１の光軸とアライメントセンサ４の光軸との設計上の位置関係に基づいて、基準マークＳＭを電子線の光軸上に位置するように基板ステージ２を移動させる。そして、電子光学系制御部７により電子線を基準マークＳＭに対して走査し、電子線の光軸に対する位置ずれを計測して、電子光学系１の光軸とアライメントセンサ４の光軸との基準ベースラインを決定する。さらに、基準マークＳＭを用いた同様の動作を他のアライメントセンサ４についても実施することにより、複数のアライメントセンサ４について基準ベースラインを決定する。
【００４１】
次に、ステップＳ１０２において、アライメントマーク３２の設計上の座標位置に基づいて、アライメントセンサ４の光軸上にアライメントマーク３２が位置するように基板ステージ２を移動させる。計測系制御部８により、アライメントセンサ４の光軸に対するアライメントマーク３２の位置ずれを計測し、位置ずれ量と設計上の座標位置から、アライメントマーク３２の計測値を取得する。
【００４２】
次に、ステップＳ１０３において、計測結果に基づいたグローバルアライメント法により、基板６上のショット領域３４の配列に関して、シフト（移動）、マグ（倍率）およびローテーション（回転）を計算する。そして、各項目の補正や台形補正を行うことで、格子配列の規則性を決定する。次に、ステップＳ１０４において、ステップＳ１０３で決定された格子配列の規則性と基準ベースラインから補正係数を求め、その補正係数に基づいてビームと基板６との位置合わせを行う。なお、ここで求めた補正係数は、主制御部１１によりメモリ１２に保存される。
【００４３】
次に、ステップＳ１０５においては、フォーカスセンサ２４を用いて、基板６の平坦度の計測を行う。基板ステージ２を駆動することで、フォーカスセンサ２４に対する基板６のＸ方向及びＹ方向の位置を変化させ、基板６の表面位置を計測する。取得した基板６の平坦度情報は、主制御部１１によってメモリ１２に保存される。ステップＳ１０６においては、基板６の平坦度情報、電子光学系１によるビームのフォーカス位置の情報、アライメントセンサ４のフォーカス位置の情報およびレシピ情報に基づいて、平面を設定する。
【００４４】
ステップＳ１０７においては、電子光学系制御部７、ステージ位置検出部９およびステージ制御部１０により、ステップアンドスキャン動作によるパターンの描画が開始される。また、主制御部１１は、スキャン描画の動作中にアライメントセンサ４によるアライメントマーク３２の位置計測を行う。また、主制御部１１は、パターンの描画に先立って、ＸＹ方向において、パターン描画領域の描画開始位置に対してスリット描画領域３０の位置を合わせるように偏向器２３または基板ステージ２の少なくとも一方を動作させる。また、平面と基板６の表面位置とが一致するように、ステージ２の位置および傾き、またはビームのフォーカス位置の少なくとも一方を制御する。
【００４５】
次に、ステップＳ１０８において、基板６上の全てのパターン描画領域について描画が完了した場合（ＹＥＳ）、基板６の描画処理動作を終了する。一方、基板６上の全てのパターン描画領域について描画が完了していない場合（ＮＯ）、ステップＳ１０９に処理を進める。ステップＳ１０９においては、主制御部１１により、ステップＳ１０７で計測されたアライメントマーク３２の計測値に基づいて、ビームと基板６の相対位置の補正に関する実行判断を行う。
【００４６】
実行判断では、予め決められた許容ずれ量を基準として、ステップＳ１０７で求めた基板６の位置がビームの照射位置に対して許容ずれ量よりも小さいか否かを判断する。ビームと基板６の相対位置が許容ずれ量よりも小さい場合（ＮＯ）、ビームと基板６の相対位置のずれを補正せずに、ステップＳ１０７に戻ってスキャン描画を実行する。一方で、ビームと基板６の相対位置が許容ずれ量よりも大きい場合（ＹＥＳ）、ステップＳ１１０へと進む。なお、ビームと基板６の相対位置の許容ずれ量は、電子線描画装置１００におけるユーザーの要求仕様や描画データに基づいて設定される。
【００４７】
ステップＳ１１０において、主制御部１１が電子光学系制御部７やステージ制御部１０に指令を出し、ステップＳ１０９で算出した差分値に基づいてビームの偏向位置または基板ステージ２の位置を調整することで、ビームと基板の相対位置のずれを補正する。相対位置のずれを補正するタイミングは、スキャン描画の動作中に限らず、ステップ移動の動作中に実行してもよい。そして、ステップＳ１１０において位置合わせを終了した後、ステップＳ１０７に戻り、パターンのスキャン描画を再開する。以上、描画処理は、基板６の全てのパターン描画領域に対する描画が完了するまで続けられ、ステップＳ１０８で描画が完了した場合に全ての処理が終了する。
【００４８】
なお、本実施形態におけるマークの位置計測は、アライメントセンサ４を用いて基板６上の全てのアライメントマーク３２を計測することに限定するものではない。スキャン描画の動作前に主制御部１１により、基板６に設けられた複数のアライメントマーク３２の中から、スキャン描画の動作中に計測するアライメントマーク３２を選択して設定してもよい。また、描画と並行して、描画の進行にしたがって近似平面を設定してもよい。なお、本発明のリソグラフィ装置は電子線描画装置に限定されるものではなく、その他のビームを用いてパターンを露光するリソグラフィ装置に適用してもよい。
【００４９】
以上、本実施形態のリソグラフィ装置は、基板の配置とビームのフォーカス位置と光のフォーカス位置とが許容条件を満たように、ステージ、光学系、およびアライメントセンサを制御することで、パターン形成中に高精度に位置合わせをすることができる。これにより、基板上に精度よくパターンを描画することができる。
【００５０】
（第２実施形態）
図７を用いて、第２実施形態に係る電子線描画装置１００について説明する。第２実施形態は、複数の電子光学系を備える点で第１実施形態と異なる。これにより、第１実施形態の電子線描画装置１００に比べて、短い時間でパターンを描画でき、ステージ２の駆動ストロークを低減して装置の大型化を抑制できる。なお、本実施形態において、第１実施形態と重複する説明は省略する。
【００５１】
図７（Ａ）は、電子線描画装置１００における電子光学系６１ａおよび６１ｂとアライメントセンサ６４ａ、６４ｂ、６４ｃおよび６４ｄと、計測領域７４ａ、７４ｂ、７４ｃおよび７４ｄとをＺ方向から見た図である。図７（Ｂ）および（Ｃ）は、スキャン描画中の異なる時点における電子線描画装置１００と基板６上のアライメントマーク３２の位置関係を示す図である。なお、図７（Ａ）に示す電子線描画装置１００は、２つの電子光学系６１ａ、６１ｂと、４つのアライメントセンサ６４ａ、６４ｂ、６４ｃおよび６４ｄを備え、それらが構造体１５に固定される構成である。
【００５２】
本実施形態においては、ビームのフォーカス位置、アライメントセンサ６４ａ、６４ｂ、６４ｃおよび６４ｄのフォーカス位置、基板６の平坦度情報、パターン描画のタイミング情報およびマーク計測のタイミングの情報（レシピ情報）に基づいて、平面を設定する。図７（Ｂ）に示すように、電子光学系６１ｂによるパターン描画動作とアライメントセンサ６４ｄによるマーク位置の計測動作が同時である場合、描画スリット６０ｂの結像位置とアライメントセンサ６４ｄのフォーカス位置に基づいて、平面を設定する。
【００５３】
図７（Ｂ）に示すように、描画スリット６０ｂの結像位置とアライメントセンサ６４ｄのフォーカス位置とに基づいて平面が設定され、それ以外の描画スリット６０ａや計測領域６４ａ、６４ｂおよび６４ｃによる制約を受けない。これにより、２つの描画スリット６０ａおよび６０ｂの結像位置と４つのアライメントセンサ６４ａ、６４ｂ、６４ｃおよび６４ｄのフォーカス位置に基づいて平面を設定する場合に比べ、平面の設定に使用する値の数が少なく設定の自由度が高い。
【００５４】
また、図７（Ｃ）に示すように、パターン描画動作とアライメントセンサ６４ａによるマーク位置の計測動作が同時である場合、描画スリット６０ａの結像位置とアライメントセンサ６４ａのフォーカス位置とに基づいて平面を設定する。すなわち、主制御部１１は、レシピ情報に基づいて、描画を実施しないビームのフォーカス位置情報やアライメントマーク３２の計測を実施しないアライメントセンサ６４のフォーカス位置情報を平面の算出に使用しない。以上、本実施形態においても第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００５５】
（物品製造方法）
本発明の実施形態に係る物品製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロまたはナノデバイスや光学素子等の微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。該製造方法は、例えば感光剤が塗布された基板に上記のリソグラフィ装置を用いて（潜像）パターン形成またはパターニングを行う工程（基板に描画を行う工程）と、当該工程でパターン形成を行われた基板を現像する工程とを含みうる。さらに、該製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含みうる。本実施形態の物品製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストのうち少なくとも１つにおいて有利である。
【００５６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１      電子光学系
２      基板ステージ
４      アライメントセンサ
６      基板
２４    フォーカスセンサ
１００  電子線描画装置
【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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