座標計測装置及び荷電粒子ビーム描画装置
【課題】試料に形成された多数のパターンの座標を短時間で計測することが可能な座標計測装置を提供する。
【解決手段】偏向器１３により電子線１２を偏向走査することで、試料Ｍに形成された複数のパターンのＳＥＭ画像が画像取得手段３５により取得される。取得したＳＥＭ画像に含まれる複数のパターンのうちの一のパターンの座標がステージ位置に対応させられ、この一のパターンの座標に対する他のパターンの相対的な座標が座標計測手段３８により計測される。ステージ２２を移動させて又は移動させながら、ＳＥＭ画像を取得し、座標を計測させる制御を繰り返し実行する。
【解決手段】偏向器１３により電子線１２を偏向走査することで、試料Ｍに形成された複数のパターンのＳＥＭ画像が画像取得手段３５により取得される。取得したＳＥＭ画像に含まれる複数のパターンのうちの一のパターンの座標がステージ位置に対応させられ、この一のパターンの座標に対する他のパターンの相対的な座標が座標計測手段３８により計測される。ステージ２２を移動させて又は移動させながら、ＳＥＭ画像を取得し、座標を計測させる制御を繰り返し実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、座標計測装置及び荷電粒子ビーム描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩ等の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及び複雑化する傾向にある。微細な回路パターンを形成するために、高精度の原画パターンとしてのフォトマスクやレチクル（以下「マスク」という）が必要となる。高精度のマスクを製造するために、優れた解像度を有する荷電粒子ビーム描画装置が用いられている。
【０００３】
この種の荷電粒子ビーム描画装置では、ハードウェア構成に起因する描画位置ずれが発生することが知られている。つまり、マスクの撓み、ステージの走行精度、及び、ステージに設けられたミラーの曲がりなどに起因して、描画位置のずれが生じる。荷電粒子ビーム描画装置の描画精度を高めるためには、位置精度を向上させる必要がある。
【０００４】
そこで、マスク上に形成された複数の十字パターンの座標を計測し、各十字パターンの計測座標と設計座標の差分を描画位置ずれ量として算出し、この描画位置ずれ量を荷電粒子ビーム描画装置の座標系でフィッティングする方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。十字パターンの座標の計測には、光学式の座標計測装置や、特許文献２に記載されたような座標計測装置が用いられている。
【０００５】
ここで、荷電粒子ビーム装置の位置精度をより一層高めるためには、狭ピッチで形成された多数の十字パターンの座標を計測して描画位置ずれ量を算出することが望ましい。
【０００６】
然し、上記十字パターンの個数及びピッチは、十字パターンの座標を計測する座標計測装置のスループットを考慮して定められている。通常用いられている１０ｍｍピッチで形成された１６９個（＝１３個×１３個）の十字パターンの位置測定を光学式の座標測定機（Vistec社製のLMS-IPRO）により行うと、約２０〜３０分の測定時間を要する。
【０００７】
また、上記フィッティングを行う座標に対応する描画位置ずれ量のデータがない場合、その周辺座標に対応する描画位置ずれ量のデータから、当該座標に対応する描画位置ずれ量を補完して求めている。
【０００８】
近年、上記荷電粒子ビーム描画装置で用いられるＤＡＣアンプの分解能が向上している。これにより、荷電粒子ビーム描画装置において、例えば、８μｍピッチのような狭ピッチでマスク全面の描画位置ずれ量のフィッティングを行うことが可能となっている。しかしながら、上述したように、従来用いられていた座標計測装置のスループットを考慮すると、十字パターンの測定数を増加させるには限界がある。十字パターンの測定数を変えずにフィッティング数を増やした場合、上述した描画位置ずれ量の補完が頻繁に行われることとなり、荷電粒子ビーム装置の位置精度が不十分となる可能性がある。
【０００９】
そこで、試料に形成された多数のパターンの座標を短時間で計測することが可能な座標計測装置の開発が急務となっている。
【特許文献１】特開２００８−８５１２０号公報
【特許文献２】特許第３３８５６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の第１の課題は、上記座標計測装置を提供することにある。また、本発明の第２の課題は、荷電粒子ビーム描画装置の描画位置精度を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、試料を保持するステージと、ステージを移動させるステージ移動手段と、ステージの位置を測定するステージ位置測定手段と、試料に形成された複数のパターンの画像を、光又は荷電粒子線を偏向走査することで取得する画像取得手段と、画像に含まれる複数のパターンのうちの１つのパターンの座標をステージ位置測定手段により測定されたステージ位置に対応させ、該１つのパターンの座標に対する他のパターンの相対的な座標を計測する座標計測手段と、ステージ移動手段により前記ステージを移動させて又は移動させながら、画像取得手段により画像を取得させ、座標計測手段により座標を計測させる制御を繰り返し実行する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
この第１の態様において、制御手段は、連続して取得される２つの画像がステージ移動方向に沿って重なるように、ステージ移動量を制御するものであり、２つの画像の重複部分に含まれるパターンについて先に計測された座標と後に計測された座標とが相違する場合、後に計測された座標を先に計測された座標に合わせる座標合わせ手段を更に備えるように構成してもよい。
【００１３】
この第１の態様において、画像に含まれる各パターンに対応してステージ位置測定手段により測定されたステージ位置と座標計測手段により計測された相対的座標とを取得し、取得したステージ位置と相対的座標との差分を偏向走査に起因する座標ずれ量として算出する座標ずれ量算出手段と、座標ずれ量算出手段により算出された座標ずれ量に基づいて、相対的座標を補正する座標補正手段とを更に備えるように構成してもよい。
【００１４】
この第１の態様において、座標補正手段により補正された相対的座標と、予め記憶されたパターン設計座標との差分を、荷電粒子ビーム描画装置の描画位置ずれ量として算出する描画位置ずれ量算出手段を更に備えるように構成してもよい。
【００１５】
本発明の第２の態様は、荷電粒子ビームの光路上に配置された偏向器を用いて荷電粒子ビームを偏向し、ステージ上の試料にパターンを描画する荷電粒子ビーム装置において、上記第１の態様の描画位置ずれ量算出手段により算出された描画位置ずれ量を入力する描画位置ずれ量入力手段と、描画位置ずれ量を用いて偏向器を制御する偏向器制御手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の第１の態様によれば、取得画像に含まれる複数のパターンのうち１つのパターンの座標がステージ位置に対応させられ、この１つのパターンに対する他のパターンの相対的な座標が計測される。従って、これら複数のパターンの座標を一括して取得できるため、多数のパターンの座標を短時間で計測することが可能である。
【００１７】
本発明の第２の態様によれば、上記描画位置ずれ量算出手段により算出された描画位置ずれ量を用いて偏向器が制御されるため、荷電粒子ビーム描画装置の描画位置精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態における座標計測装置１の構成図である。
【００１９】
図１に示す座標計測装置１は、電子鏡筒１０を備えている。電子鏡筒１０の中には、電子線１２を発する電子銃１１と、電子線１２を試料であるマスクＭの表面上で走査するための偏向器１３とが配置されている。
【００２０】
偏向器１３は、偏向制御手段３２からＤＡＣアンプ３３を介して印加される偏向信号に基づいて、マスクＭにおける電子線１２の照射位置を制御するものである。このＤＡＣアンプ３３は、マスクＭへのパターン描画を行なった荷電粒子ビーム描画装置のＤＡＣアンプと同じ分解能（例えば、１ビット当たり０．３ｎｍ）を有するものであることが好適である。
【００２１】
電子鏡筒１０の下には、試料室２０が配置されている。試料室２０の中には、マスクＭを載置したステージ２２が収容されている。
【００２２】
マスクＭとして、例えば、透明基板上に、図２に示すような１辺の長さＬ１が４μｍである複数のクロム膜からなるボックスパターン５０が、８μｍのピッチＰ１でアレイ状に形成されたものを用いることができる。このピッチＰ１は、パターン描画を行った荷電粒子ビーム描画装置の副偏向領域の１辺の長さ（例えば、８μｍ）以下とすることが好適である。尚、ボックスパターン５０が形成されたマスクＭの代わりに、十字パターンが形成されたマスクを用いてもよい。
【００２３】
ステージ２２は、ステージ移動手段３４によって、ｘ方向（紙面に平行な方向）及びｙ方向（紙面に垂直な方向）に移動可能である。ステージ２２には、レーザ干渉計２５用のミラー２４が設けられている。レーザ干渉計２５は、ミラー２４にレーザ光を照射し、ミラー２４の反射光を受光し、その受光信号を位置検出手段３６に出力するものである。位置検出手段３６は、レーザ干渉計２５からの信号に基づいて、ステージ２２のＸ方向及びＹ方向の位置を検出するものである。
【００２４】
電子鏡筒１０の底部には、マスクＭからの二次電子２６を検出する二次電子検出手段２７が設けられている。二次電子検出手段２７は、画像取得手段３５に接続されている。画像取得手段３５は、検出された二次電子２６に基づいて、ＳＥＭ画像を取得するものである。
【００２５】
また、座標計測装置１は、制御手段３０を備えている。制御手段３０は、座標計測装置１の全体的な制御を実行するものである。制御手段３０には、メモリなどからなる記憶装置３１が接続されるほか、上記した偏向制御手段３２、ステージ移動手段３４、画像取得手段３５及び位置検出手段３６が接続されている。記憶装置３１には、マスクＭに描画された複数のボックスパターンの設計座標が記憶されている。
【００２６】
また、制御手段３０には、座標処理手段３７と、描画位置ずれ量算出手段４１と、描画位置ずれ量出力手段４２とが接続されている。座標処理手段３７は、座標計測手段３８と、座標ずれ量算出手段３９と、座標補正手段４０とを有している。
【００２７】
詳細は後述するが、座標計測手段３８は、ＳＥＭ画像に含まれる複数のパターンの座標を計測するものである。座標ずれ量算出手段３９は、電子線１２を偏向走査することに起因する視野内（ＳＥＭ画像取得領域内）での座標ずれ量を算出するものである。座標補正手段４０は、座標ずれ量算出手段３９により算出された座標ずれ量を用いて、前記座標計測手段３８により測定された各パターンの座標を補正するものである。
【００２８】
次に、図３乃至図６を参照して、上記座標計測装置１における座標計測方法について説明する。
【００２９】
先ず、ステージ２２を移動させて、所定の位置に位置決めする。この所定位置とは、例えば、図３に示す領域Ｒ１が、ＳＥＭ画像として取得される視野に対応するステージ位置である。このステージ２２の位置をレーザ干渉計２５を用いて計測する。そして、偏向器１３を用いて電子線１２を領域Ｒ１内でＸ方向及びＹ方向に走査する。ここで、電子線１２を走査可能な領域（ＳＥＭ画像を取得可能な視野）Ｒ１の１辺の長さＬ２は、例えば、１９０μｍであり、パターン描画を行った荷電粒子ビーム描画装置の主偏向領域の１辺の長さ（例えば、１８０μｍ）よりも長くすることが好適である。
【００３０】
この領域Ｒ１内の二次電子２６は二次電子検出手段２７により検出され、その検出結果から画像取得手段３５により図４に示すような領域Ｒ１のＳＥＭ画像が取得される。取得された領域Ｒ１のＳＥＭ画像は、記憶装置３１に格納される。
【００３１】
領域Ｒ１のＳＥＭ画像が取得されると、そのＳＥＭ画像に含まれる各ボックスパターン５０の座標がそれぞれ座標計測手段３８により計測される。取得されたＳＥＭ画像に含まれる１つのボックスパターン５０の近傍を図５において拡大して示す。
【００３２】
図５に示すボックスパターン５０をＸ方向に横切る領域５１の信号波形ＳをＳＥＭ画像から抽出する。この信号波形Ｓの抽出は、記憶装置３１に予め記憶されたパターン設計座標に基づいて行われる。抽出された波形Ｓの例を図６に示す。図６に示す波形Ｓは、ボックスパターン５０に対応する部分の信号強度が高くなっている。波形Ｓの高信号強度部分の中点を通る線が、ボックスパターン５０のＸ方向の中心線５３として求められる（図５参照）。
【００３３】
同様にして、図５に示すように、ボックスパターン５０をＹ方向に横切る領域５２の信号波形をＳＥＭ画像から抽出し、その信号波形からボックスパターン５０のＹ方向の中心線５４が求められる。これら求められた中心線５３、５４の交点Ｃの座標が、ボックスパターン５０の中心座標として計測される。
【００３４】
上記方法を用いて領域Ｒ１のＳＥＭ画像に含まれる全てのボックスパターン５０の中心座標が計測されると、任意の一のボックスパターン５０の中心座標（例えば、図４に示す領域Ｒ１の中央付近に存するボックスパターン５０Ａの中心座標）が、上記レーザ干渉計２５の測定値と対応付けられる。そして、このボックスパターン５０Ａの座標に対する相対的な座標が、他のボックスパターン５０についてそれぞれ求められる。この他のボックスパターン５０についてはレーザ干渉計２５の測定値と直接対応付ける必要がない。従って、ＳＥＭ画像に含まれる複数のボックスパターン５０の相対的な座標を即座に求めることができる。
【００３５】
また、領域Ｒ１のＳＥＭ画像が記憶装置３１に格納されると、次の領域Ｒ２のＳＥＭ画像を取得するため、ステージ２２をＸ方向に所定量だけ移動させて、ステージ２２の位置決めを行う。そして、上記領域Ｒ１と同様に、ステージ２２の位置をレーザ干渉計２５により測定した後、視野に対応する領域Ｒ２のＳＥＭ画像を取得する。
【００３６】
ここで、ステージ２２の移動量は、領域Ｒ１、Ｒ２の１辺の長さＬ２よりも短い距離（例えば、１８０ｎｍ）とすることが好ましい。これにより、図３に示すように、連続してＳＥＭ画像が取得される２つの領域Ｒ１、Ｒ２を、所定の幅Ｗ１だけオーバラップさせることができる。すなわち、連続して取得される２つのＳＥＭ画像の一部をステージ２２の移動方向（例えば、Ｘ方向）に沿って重ねることができる。これにより、ＳＥＭ画像の取得漏れを確実に防止することができる。
【００３７】
これら２つのＳＥＭ画像の重複部分に含まれるボックスパターン５０については、２回座標が計測されることとなる。ステージ２２の走行精度に起因して、先の領域Ｒ１で計測された座標と、後の領域Ｒ２で計測された座標とが相違する場合がある。この場合、先に計測された座標が正しいものとして、後に計測された座標を先に計測された座標に合わせることが望ましい。これにより、後に計測された座標が逐次補正されるため、座標の精度が向上する。このような座標の合わせ処理は、座標処理手段３７により行なうことができる。
【００３８】
以上説明したように、ステージ２２を移動させて位置決めを行い、電子線１２を走査させてＳＥＭ画像を取得し、取得したＳＥＭ画像に含まれる複数のボックスパターン５０の座標を計測することを繰り返し実行することで、マスクＭに形成された全てのボックスパターン５０の座標が計測される。
【００３９】
尚、ステージ２２を位置決めした後にＳＥＭ画像を取得するのではなく、ステージ２２を一方向にトラッキングさせながらＳＥＭ画像を取得してもよい。これによれば、ステージ２２の停止制御が不要となり、スループットを向上させることができる。
【００４０】
ところで、電子線１２が偏向走査される領域Ｒ１、Ｒ２内、すなわち、座標計測装置１の視野内では、電子線１２を偏向走査する際に偏向走査するためのＤＡＣアンプ３３の線形性の誤差や偏向電極の歪みなどによる偏向歪が生じて、マスクの位置検出手段３６により検出された座標と比較して座標ずれ（「歪」ともいう。）が生じる可能性がある。
【００４１】
この種の座標ずれ量は、後述する荷電粒子ビーム描画装置１００（図９参照）のステージ１０３の走行精度やレーザ干渉計などから構成される位置検出手段１０５の計測位置を規定するレーザミラー１０３Ａなどのハードウェアに起因する描画位置ずれ量に比して微小ではあるものの、座標計測装置１に起因するものである、従って、この座標ずれは、荷電粒子ビーム描画装置の描画位置ずれを算出する上で取り除くことが望ましい。
【００４２】
次に、図７を参照して、電子線１２の偏向走査に起因する視野内の座標ずれ量の算出方法について説明する。
【００４３】
先ず、ステージ２２を移動させて、ステージ２２の位置決めをする（ステップＳ１００）。その後、レーザ干渉計２５を用いてステージ２２の位置を計測する（ステップＳ１０２）。この計測されたステージ位置は、記憶装置３１内に記憶される。これと共に、ＳＥＭ画像を取得する（ステップＳ１０４）。
【００４４】
次に、上記ステップＳ１０２で得られたステージ位置をＳＥＭ画像に含まれる一のボックスパターンと対応付けると共に、このステージ位置に対する相対的座標を他のボックスパターンについて計測する（ステップＳ１０６）。計測された相対的座標は、記憶装置３１内に記憶する（ステップＳ１０８）。
【００４５】
次に、任意の視野内の全てのボックスパターンについて対応するステージ位置と相対的座標とを取得したか否かを判別する（ステップＳ１１０）。このステップＳ１１０では、図８に示すような均一なパターンを使い、任意の視野Ｆ内において選ばれた１つのボックスパターンについてボックスパターンの配置されているピッチでステージ移動を繰り返し行うことによって、視野Ｆ内の全ての異なるボックスパターンの位置５０ａ、５０ｂ、…について、ステージ位置と相対的座標とが取得されたか否かが判断される。つまり、任意の視野Ｆ内において選ばれた１つのボックスパターンについて視野Ｆ内に存するボックスパターン数だけ、ステージ位置と相対的座標とが取得されたか否かが判断される。
【００４６】
上記ステップＳ１１０で任意の視野Ｆ内において選ばれた１つのボックスパターンについて視野Ｆ内の全てのボックスパターン数だけステージ位置と相対的座標の両方を取得したと判別された場合、パターン毎にステージ位置と相対的座標とのずれ量を算出する（ステップＳ１１２）。その後、本処理を終了する。
【００４７】
図１に示す座標補正手段４０は、このようにして算出された視野内の座標ずれ量を用いて、座標計測手段３８により計測された任意の視野Ｆ内における各ボックスパターンの座標を補正する。即ち、座標計測手段３８により計測された相対的座標から視野内の座標ずれ分を補正することで、相対的座標の精度を向上させることができる。
【００４８】
次に、描画位置ずれ量算出手段４１により、上記座標補正手段４０により補正された各ボックスパターン５０の座標と、該各ボックスパターン５０の設計座標との差分を描画位置ずれ量として算出する。算出された描画位置ずれ量は、記憶装置３１内に格納される。
【００４９】
そして、記憶装置３１内に格納された１つのマスクＭ分の描画位置ずれ量が、描画位置ずれ量出力手段４２により読み出され、図９に示す荷電粒子ビーム描画装置１００に出力される。図９は、本実施の形態における電子ビーム描画装置１００の構成図である。
【００５０】
上記座標測定装置１の描画位置ずれ量出力手段４２から出力された描画位置ずれ量は、荷電粒子ビーム描画装置１００の描画位置ずれ量入力手段１３２により入力され、描画位置ずれ量メモリ１３４内に格納される。格納された描画位置ずれ量は、荷電粒子ビーム描画装置１００において描画位置を補正するための情報として用いられる。
【００５１】
図９において、試料室１０１の中には、試料であるマスク１０２を載置したステージ１０３が収容されている。ステージ１０３は、ステージ移動手段１０４によって、ｘ方向（紙面に平行な方向）とｙ方向（紙面に垂直な方向）に移動可能である。ステージ１０３にはミラー１０３Ａが設けられており、ステージ１０３の位置は、レーザ干渉計等を用いた位置検出手段１０５によって検出される。
【００５２】
試料室１０１の上には、電子ビーム光学系１１０が配置されている。電子ビーム光学系１１０は、電子銃１０６と、各種レンズ１０７，１０８，１０９，１１１，１１２と、ブランキング用偏向器１１３と、ビーム寸法可変用偏向器１１４と、ビーム走査用の主偏向器１１５と、ビーム走査用の副偏向器１１６と、ビーム成形用アパーチャ１１７，１１８とが配置されている。
【００５３】
主偏向器１１５は、電子ビームを所定のサブフィールド（副偏向領域）に位置決めする。一方、副偏向器１１６は、サブフィールド内での図形描画単位の位置決めを行う。また、ビーム寸法可変用偏向器１１４とビーム成形用アパーチャ１１７，１１８は、ビーム形状を制御する役割を果たす。さらに、ブランキング用偏向器１１３は、マスク１０２の面上で電子ビームの照射を制御する役割を果たす。
【００５４】
電子ビームによる描画工程では、まず、ステージ１０３を一方向に連続的に移動し、主偏向ビームの偏向幅に応じて短冊状に分割されたフレーム領域に描画処理を行う。次いで、前記方向と直交する方向にステージ１０３をステップ移動して、同じように描画処理を行う。これを繰り返すことにより、各フレーム領域が順次描画されて行く。
【００５５】
図９において、制御計算機１２０には、磁気ディスク１２１が接続されている。ここで、磁気ディスク１２１には、ＬＳＩの描画データ（ＣＡＤデータ）が格納されている。磁気ディスク１２１から読み出された描画データは、パターンメモリ１２２に一時的に格納される。データ展開ユニット１３０は、パターンメモリ１２２から読み出した描画データを展開して、フレーム領域毎のパターンデータ、すなわち、描画位置や図形データ等からなるフレーム情報を生成する。このフレーム情報は、データ解析手段であるパターンデータデコーダ１２３と描画データデコーダ１２４で解析された後、ブランキングアンプ１２５、ビーム成形アンプ２６、主偏向アンプ１２７および副偏向アンプ１２８に送られる。
【００５６】
パターンデータデコーダ１２３では、フレーム情報を入力し、必要に応じて、フレーム領域に包含される図形データに反転処理を施して、反転パターンデータを生成する。次いで、フレームデータとして定義されている図形データを、ビーム成形用アパーチャ１１７，１１８の組み合わせによって形成可能な単位描画図形群に図形分割する。そして、得られたデータに基づいてブランキングデータを作成した後、これをブランキングアンプ１２５に送る。また、所望とするビーム寸法データを作成して、これをビーム成形アンプ１２６に送る。次に、ビーム成形アンプ１２６から電子ビーム光学系１１０のビーム寸法可変用偏向器１１４に所定の偏向信号が送られ、これによって電子ビームの寸法が制御される。
【００５７】
描画データデコーダ１２４では、フレームデータと、描画位置ずれ量メモリ１３４から読み出した描画位置ずれ量とに基づいて、サブフィールドの位置決めのデータが作成される。得られたデータは、主偏向アンプ１２７に送られる。そして、主偏向アンプ１２７から電子ビーム光学系１１０の主偏向器１１５に所定の信号が送られ、指定されたサブフィールド位置で電子ビームが偏向走査される。また、描画データデコーダ１２４では、副偏向器走査のコントロール信号が発生して、副偏向アンプ１２８に送られる。次いで、副偏向アンプ１２８から副偏向器１１６に所定の副偏向信号が送られ、これによってサブフィールド毎の描画が行われる。
【００５８】
このように、ビーム成形用アパーチャ１１７，１１８で成形された電子ビームは、上記座標計測装置１で求められた描画位置ずれ量を用いて照射位置が決められる。図１０は、この様子を説明する図である。尚、図１０において、１５１は描画領域、１５２はフレーム、１５３はサブフィールド、１５４はショット図形である。図１０に示すように、まず、ステージ（図示せず）をｘ方向に移動させながら、電子ビームによって描画領域１５１を構成するフレーム１５２を描画する。続いて、ｙ方向にステージをステップ送りして、次のフレームを描画する。これを繰り返すことによって、試料の全面に描画を行うことができる。
【００５９】
以上述べたように、本実施の形態においては、電子線１２を走査することでＳＥＭ画像が取得され、ＳＥＭ画像に含まれる複数のボックスパターン５０のうち１つのボックスパターンの座標がレーザ干渉計２５及び位置検出手段３６により検出されたステージ位置に対応させられ、この１つのボックスパターンの座標に対して他のボックスパターン５０の相対的な座標が計測される。従って、ＳＥＭ画像に含まれる複数のボックスパターン５０の座標をまとめて計測することができる。よって、マスクＭに形成された多数のボックスパターン５０の座標を短時間で計測することができる。
【００６０】
また、これら多数のボックスパターン５０の座標に対して、電子線の偏向走査に起因する視野内の座標ずれの分だけ補正が行うことで、座標計測装置１により計測された座標の精度を高めることができる。そして、視野内の座標ずれの補正が施された座標と設計座標との差分を描画位置ずれ量として算出し、この描画位置ずれ量を用いて電子ビーム描画装置１００において偏向器１１５、１１６が制御される。従って、電子ビーム描画装置１００の描画位置精度を向上させることができる。
【００６１】
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で種々変形して実施することができる。例えば、上記実施の形態では電子線を用いたが、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線を用いた場合にも適用可能である。
【００６２】
また、本発明は電子線を走査することで取得されたＳＥＭ画像を複数のパターン座標を計測する際に用いているが、画像の取得方法はこれに限られず、光学画像素子（例えば、ＣＣＤカメラ）を使って、均一な照明の下で取得された光学画像や光を走査することで取得された光学画像を用いてもよい。
【００６３】
また、上記実施の形態では、ボックスパターン５０がマスクＭ全面に連続して形成されている場合について説明したが、ボックスパターン５０が不連続で形成されていてもよい。この場合、ＳＥＭ画像を取得する際に、ボックスパターン５０が形成されていない領域をスキップするように、ステージ移動量が制御される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本実施の形態における座標計測装置の構成図である。
【図２】マスクＭに形成されたボックスパターン５０を示す図である。
【図３】ＳＥＭ画像が取得される領域を示す図である。
【図４】領域Ｒ１のＳＥＭ画像を示す図である。
【図５】ＳＥＭ画像に含まれる１つのボックスパターン５０近傍の拡大図である。
【図６】ＳＥＭ画像から抽出された波形Ｓを示す図である。
【図７】電子線１２の偏向走査に起因する視野内の座標ずれ量の算出方法について説明するフローチャートである。
【図８】視野内のボックスパターンを示す図である。
【図９】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１０】電子ビームによる描画の様子を説明する図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ 座標計測装置
Ｍ 試料
１２ 電子線
１３ 偏向器
２２ ステージ
３０ 制御手段
３４ ステージ移動手段
３５ 画像取得手段
３７ 座標処理手段
３８ 座標計測手段
３９ 座標ずれ量算出手段
４０ 座標補正手段
４１ 描画位置ずれ量算出手段
４２ 描画位置ずれ量出力手段
５０ ボックスパターン
Ｒ１、Ｒ２ 領域
Ｆ 視野
１００ 電子ビーム描画装置
１３２ 描画位置ずれ量入力手段
１３４ 描画位置ずれ量メモリ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、座標計測装置及び荷電粒子ビーム描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩ等の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及び複雑化する傾向にある。微細な回路パターンを形成するために、高精度の原画パターンとしてのフォトマスクやレチクル（以下「マスク」という）が必要となる。高精度のマスクを製造するために、優れた解像度を有する荷電粒子ビーム描画装置が用いられている。
【０００３】
この種の荷電粒子ビーム描画装置では、ハードウェア構成に起因する描画位置ずれが発生することが知られている。つまり、マスクの撓み、ステージの走行精度、及び、ステージに設けられたミラーの曲がりなどに起因して、描画位置のずれが生じる。荷電粒子ビーム描画装置の描画精度を高めるためには、位置精度を向上させる必要がある。
【０００４】
そこで、マスク上に形成された複数の十字パターンの座標を計測し、各十字パターンの計測座標と設計座標の差分を描画位置ずれ量として算出し、この描画位置ずれ量を荷電粒子ビーム描画装置の座標系でフィッティングする方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。十字パターンの座標の計測には、光学式の座標計測装置や、特許文献２に記載されたような座標計測装置が用いられている。
【０００５】
ここで、荷電粒子ビーム装置の位置精度をより一層高めるためには、狭ピッチで形成された多数の十字パターンの座標を計測して描画位置ずれ量を算出することが望ましい。
【０００６】
然し、上記十字パターンの個数及びピッチは、十字パターンの座標を計測する座標計測装置のスループットを考慮して定められている。通常用いられている１０ｍｍピッチで形成された１６９個（＝１３個×１３個）の十字パターンの位置測定を光学式の座標測定機（Vistec社製のLMS-IPRO）により行うと、約２０〜３０分の測定時間を要する。
【０００７】
また、上記フィッティングを行う座標に対応する描画位置ずれ量のデータがない場合、その周辺座標に対応する描画位置ずれ量のデータから、当該座標に対応する描画位置ずれ量を補完して求めている。
【０００８】
近年、上記荷電粒子ビーム描画装置で用いられるＤＡＣアンプの分解能が向上している。これにより、荷電粒子ビーム描画装置において、例えば、８μｍピッチのような狭ピッチでマスク全面の描画位置ずれ量のフィッティングを行うことが可能となっている。しかしながら、上述したように、従来用いられていた座標計測装置のスループットを考慮すると、十字パターンの測定数を増加させるには限界がある。十字パターンの測定数を変えずにフィッティング数を増やした場合、上述した描画位置ずれ量の補完が頻繁に行われることとなり、荷電粒子ビーム装置の位置精度が不十分となる可能性がある。
【０００９】
そこで、試料に形成された多数のパターンの座標を短時間で計測することが可能な座標計測装置の開発が急務となっている。
【特許文献１】特開２００８−８５１２０号公報
【特許文献２】特許第３３８５６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の第１の課題は、上記座標計測装置を提供することにある。また、本発明の第２の課題は、荷電粒子ビーム描画装置の描画位置精度を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、試料を保持するステージと、ステージを移動させるステージ移動手段と、ステージの位置を測定するステージ位置測定手段と、試料に形成された複数のパターンの画像を、光又は荷電粒子線を偏向走査することで取得する画像取得手段と、画像に含まれる複数のパターンのうちの１つのパターンの座標をステージ位置測定手段により測定されたステージ位置に対応させ、該１つのパターンの座標に対する他のパターンの相対的な座標を計測する座標計測手段と、ステージ移動手段により前記ステージを移動させて又は移動させながら、画像取得手段により画像を取得させ、座標計測手段により座標を計測させる制御を繰り返し実行する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
この第１の態様において、制御手段は、連続して取得される２つの画像がステージ移動方向に沿って重なるように、ステージ移動量を制御するものであり、２つの画像の重複部分に含まれるパターンについて先に計測された座標と後に計測された座標とが相違する場合、後に計測された座標を先に計測された座標に合わせる座標合わせ手段を更に備えるように構成してもよい。
【００１３】
この第１の態様において、画像に含まれる各パターンに対応してステージ位置測定手段により測定されたステージ位置と座標計測手段により計測された相対的座標とを取得し、取得したステージ位置と相対的座標との差分を偏向走査に起因する座標ずれ量として算出する座標ずれ量算出手段と、座標ずれ量算出手段により算出された座標ずれ量に基づいて、相対的座標を補正する座標補正手段とを更に備えるように構成してもよい。
【００１４】
この第１の態様において、座標補正手段により補正された相対的座標と、予め記憶されたパターン設計座標との差分を、荷電粒子ビーム描画装置の描画位置ずれ量として算出する描画位置ずれ量算出手段を更に備えるように構成してもよい。
【００１５】
本発明の第２の態様は、荷電粒子ビームの光路上に配置された偏向器を用いて荷電粒子ビームを偏向し、ステージ上の試料にパターンを描画する荷電粒子ビーム装置において、上記第１の態様の描画位置ずれ量算出手段により算出された描画位置ずれ量を入力する描画位置ずれ量入力手段と、描画位置ずれ量を用いて偏向器を制御する偏向器制御手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の第１の態様によれば、取得画像に含まれる複数のパターンのうち１つのパターンの座標がステージ位置に対応させられ、この１つのパターンに対する他のパターンの相対的な座標が計測される。従って、これら複数のパターンの座標を一括して取得できるため、多数のパターンの座標を短時間で計測することが可能である。
【００１７】
本発明の第２の態様によれば、上記描画位置ずれ量算出手段により算出された描画位置ずれ量を用いて偏向器が制御されるため、荷電粒子ビーム描画装置の描画位置精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態における座標計測装置１の構成図である。
【００１９】
図１に示す座標計測装置１は、電子鏡筒１０を備えている。電子鏡筒１０の中には、電子線１２を発する電子銃１１と、電子線１２を試料であるマスクＭの表面上で走査するための偏向器１３とが配置されている。
【００２０】
偏向器１３は、偏向制御手段３２からＤＡＣアンプ３３を介して印加される偏向信号に基づいて、マスクＭにおける電子線１２の照射位置を制御するものである。このＤＡＣアンプ３３は、マスクＭへのパターン描画を行なった荷電粒子ビーム描画装置のＤＡＣアンプと同じ分解能（例えば、１ビット当たり０．３ｎｍ）を有するものであることが好適である。
【００２１】
電子鏡筒１０の下には、試料室２０が配置されている。試料室２０の中には、マスクＭを載置したステージ２２が収容されている。
【００２２】
マスクＭとして、例えば、透明基板上に、図２に示すような１辺の長さＬ１が４μｍである複数のクロム膜からなるボックスパターン５０が、８μｍのピッチＰ１でアレイ状に形成されたものを用いることができる。このピッチＰ１は、パターン描画を行った荷電粒子ビーム描画装置の副偏向領域の１辺の長さ（例えば、８μｍ）以下とすることが好適である。尚、ボックスパターン５０が形成されたマスクＭの代わりに、十字パターンが形成されたマスクを用いてもよい。
【００２３】
ステージ２２は、ステージ移動手段３４によって、ｘ方向（紙面に平行な方向）及びｙ方向（紙面に垂直な方向）に移動可能である。ステージ２２には、レーザ干渉計２５用のミラー２４が設けられている。レーザ干渉計２５は、ミラー２４にレーザ光を照射し、ミラー２４の反射光を受光し、その受光信号を位置検出手段３６に出力するものである。位置検出手段３６は、レーザ干渉計２５からの信号に基づいて、ステージ２２のＸ方向及びＹ方向の位置を検出するものである。
【００２４】
電子鏡筒１０の底部には、マスクＭからの二次電子２６を検出する二次電子検出手段２７が設けられている。二次電子検出手段２７は、画像取得手段３５に接続されている。画像取得手段３５は、検出された二次電子２６に基づいて、ＳＥＭ画像を取得するものである。
【００２５】
また、座標計測装置１は、制御手段３０を備えている。制御手段３０は、座標計測装置１の全体的な制御を実行するものである。制御手段３０には、メモリなどからなる記憶装置３１が接続されるほか、上記した偏向制御手段３２、ステージ移動手段３４、画像取得手段３５及び位置検出手段３６が接続されている。記憶装置３１には、マスクＭに描画された複数のボックスパターンの設計座標が記憶されている。
【００２６】
また、制御手段３０には、座標処理手段３７と、描画位置ずれ量算出手段４１と、描画位置ずれ量出力手段４２とが接続されている。座標処理手段３７は、座標計測手段３８と、座標ずれ量算出手段３９と、座標補正手段４０とを有している。
【００２７】
詳細は後述するが、座標計測手段３８は、ＳＥＭ画像に含まれる複数のパターンの座標を計測するものである。座標ずれ量算出手段３９は、電子線１２を偏向走査することに起因する視野内（ＳＥＭ画像取得領域内）での座標ずれ量を算出するものである。座標補正手段４０は、座標ずれ量算出手段３９により算出された座標ずれ量を用いて、前記座標計測手段３８により測定された各パターンの座標を補正するものである。
【００２８】
次に、図３乃至図６を参照して、上記座標計測装置１における座標計測方法について説明する。
【００２９】
先ず、ステージ２２を移動させて、所定の位置に位置決めする。この所定位置とは、例えば、図３に示す領域Ｒ１が、ＳＥＭ画像として取得される視野に対応するステージ位置である。このステージ２２の位置をレーザ干渉計２５を用いて計測する。そして、偏向器１３を用いて電子線１２を領域Ｒ１内でＸ方向及びＹ方向に走査する。ここで、電子線１２を走査可能な領域（ＳＥＭ画像を取得可能な視野）Ｒ１の１辺の長さＬ２は、例えば、１９０μｍであり、パターン描画を行った荷電粒子ビーム描画装置の主偏向領域の１辺の長さ（例えば、１８０μｍ）よりも長くすることが好適である。
【００３０】
この領域Ｒ１内の二次電子２６は二次電子検出手段２７により検出され、その検出結果から画像取得手段３５により図４に示すような領域Ｒ１のＳＥＭ画像が取得される。取得された領域Ｒ１のＳＥＭ画像は、記憶装置３１に格納される。
【００３１】
領域Ｒ１のＳＥＭ画像が取得されると、そのＳＥＭ画像に含まれる各ボックスパターン５０の座標がそれぞれ座標計測手段３８により計測される。取得されたＳＥＭ画像に含まれる１つのボックスパターン５０の近傍を図５において拡大して示す。
【００３２】
図５に示すボックスパターン５０をＸ方向に横切る領域５１の信号波形ＳをＳＥＭ画像から抽出する。この信号波形Ｓの抽出は、記憶装置３１に予め記憶されたパターン設計座標に基づいて行われる。抽出された波形Ｓの例を図６に示す。図６に示す波形Ｓは、ボックスパターン５０に対応する部分の信号強度が高くなっている。波形Ｓの高信号強度部分の中点を通る線が、ボックスパターン５０のＸ方向の中心線５３として求められる（図５参照）。
【００３３】
同様にして、図５に示すように、ボックスパターン５０をＹ方向に横切る領域５２の信号波形をＳＥＭ画像から抽出し、その信号波形からボックスパターン５０のＹ方向の中心線５４が求められる。これら求められた中心線５３、５４の交点Ｃの座標が、ボックスパターン５０の中心座標として計測される。
【００３４】
上記方法を用いて領域Ｒ１のＳＥＭ画像に含まれる全てのボックスパターン５０の中心座標が計測されると、任意の一のボックスパターン５０の中心座標（例えば、図４に示す領域Ｒ１の中央付近に存するボックスパターン５０Ａの中心座標）が、上記レーザ干渉計２５の測定値と対応付けられる。そして、このボックスパターン５０Ａの座標に対する相対的な座標が、他のボックスパターン５０についてそれぞれ求められる。この他のボックスパターン５０についてはレーザ干渉計２５の測定値と直接対応付ける必要がない。従って、ＳＥＭ画像に含まれる複数のボックスパターン５０の相対的な座標を即座に求めることができる。
【００３５】
また、領域Ｒ１のＳＥＭ画像が記憶装置３１に格納されると、次の領域Ｒ２のＳＥＭ画像を取得するため、ステージ２２をＸ方向に所定量だけ移動させて、ステージ２２の位置決めを行う。そして、上記領域Ｒ１と同様に、ステージ２２の位置をレーザ干渉計２５により測定した後、視野に対応する領域Ｒ２のＳＥＭ画像を取得する。
【００３６】
ここで、ステージ２２の移動量は、領域Ｒ１、Ｒ２の１辺の長さＬ２よりも短い距離（例えば、１８０ｎｍ）とすることが好ましい。これにより、図３に示すように、連続してＳＥＭ画像が取得される２つの領域Ｒ１、Ｒ２を、所定の幅Ｗ１だけオーバラップさせることができる。すなわち、連続して取得される２つのＳＥＭ画像の一部をステージ２２の移動方向（例えば、Ｘ方向）に沿って重ねることができる。これにより、ＳＥＭ画像の取得漏れを確実に防止することができる。
【００３７】
これら２つのＳＥＭ画像の重複部分に含まれるボックスパターン５０については、２回座標が計測されることとなる。ステージ２２の走行精度に起因して、先の領域Ｒ１で計測された座標と、後の領域Ｒ２で計測された座標とが相違する場合がある。この場合、先に計測された座標が正しいものとして、後に計測された座標を先に計測された座標に合わせることが望ましい。これにより、後に計測された座標が逐次補正されるため、座標の精度が向上する。このような座標の合わせ処理は、座標処理手段３７により行なうことができる。
【００３８】
以上説明したように、ステージ２２を移動させて位置決めを行い、電子線１２を走査させてＳＥＭ画像を取得し、取得したＳＥＭ画像に含まれる複数のボックスパターン５０の座標を計測することを繰り返し実行することで、マスクＭに形成された全てのボックスパターン５０の座標が計測される。
【００３９】
尚、ステージ２２を位置決めした後にＳＥＭ画像を取得するのではなく、ステージ２２を一方向にトラッキングさせながらＳＥＭ画像を取得してもよい。これによれば、ステージ２２の停止制御が不要となり、スループットを向上させることができる。
【００４０】
ところで、電子線１２が偏向走査される領域Ｒ１、Ｒ２内、すなわち、座標計測装置１の視野内では、電子線１２を偏向走査する際に偏向走査するためのＤＡＣアンプ３３の線形性の誤差や偏向電極の歪みなどによる偏向歪が生じて、マスクの位置検出手段３６により検出された座標と比較して座標ずれ（「歪」ともいう。）が生じる可能性がある。
【００４１】
この種の座標ずれ量は、後述する荷電粒子ビーム描画装置１００（図９参照）のステージ１０３の走行精度やレーザ干渉計などから構成される位置検出手段１０５の計測位置を規定するレーザミラー１０３Ａなどのハードウェアに起因する描画位置ずれ量に比して微小ではあるものの、座標計測装置１に起因するものである、従って、この座標ずれは、荷電粒子ビーム描画装置の描画位置ずれを算出する上で取り除くことが望ましい。
【００４２】
次に、図７を参照して、電子線１２の偏向走査に起因する視野内の座標ずれ量の算出方法について説明する。
【００４３】
先ず、ステージ２２を移動させて、ステージ２２の位置決めをする（ステップＳ１００）。その後、レーザ干渉計２５を用いてステージ２２の位置を計測する（ステップＳ１０２）。この計測されたステージ位置は、記憶装置３１内に記憶される。これと共に、ＳＥＭ画像を取得する（ステップＳ１０４）。
【００４４】
次に、上記ステップＳ１０２で得られたステージ位置をＳＥＭ画像に含まれる一のボックスパターンと対応付けると共に、このステージ位置に対する相対的座標を他のボックスパターンについて計測する（ステップＳ１０６）。計測された相対的座標は、記憶装置３１内に記憶する（ステップＳ１０８）。
【００４５】
次に、任意の視野内の全てのボックスパターンについて対応するステージ位置と相対的座標とを取得したか否かを判別する（ステップＳ１１０）。このステップＳ１１０では、図８に示すような均一なパターンを使い、任意の視野Ｆ内において選ばれた１つのボックスパターンについてボックスパターンの配置されているピッチでステージ移動を繰り返し行うことによって、視野Ｆ内の全ての異なるボックスパターンの位置５０ａ、５０ｂ、…について、ステージ位置と相対的座標とが取得されたか否かが判断される。つまり、任意の視野Ｆ内において選ばれた１つのボックスパターンについて視野Ｆ内に存するボックスパターン数だけ、ステージ位置と相対的座標とが取得されたか否かが判断される。
【００４６】
上記ステップＳ１１０で任意の視野Ｆ内において選ばれた１つのボックスパターンについて視野Ｆ内の全てのボックスパターン数だけステージ位置と相対的座標の両方を取得したと判別された場合、パターン毎にステージ位置と相対的座標とのずれ量を算出する（ステップＳ１１２）。その後、本処理を終了する。
【００４７】
図１に示す座標補正手段４０は、このようにして算出された視野内の座標ずれ量を用いて、座標計測手段３８により計測された任意の視野Ｆ内における各ボックスパターンの座標を補正する。即ち、座標計測手段３８により計測された相対的座標から視野内の座標ずれ分を補正することで、相対的座標の精度を向上させることができる。
【００４８】
次に、描画位置ずれ量算出手段４１により、上記座標補正手段４０により補正された各ボックスパターン５０の座標と、該各ボックスパターン５０の設計座標との差分を描画位置ずれ量として算出する。算出された描画位置ずれ量は、記憶装置３１内に格納される。
【００４９】
そして、記憶装置３１内に格納された１つのマスクＭ分の描画位置ずれ量が、描画位置ずれ量出力手段４２により読み出され、図９に示す荷電粒子ビーム描画装置１００に出力される。図９は、本実施の形態における電子ビーム描画装置１００の構成図である。
【００５０】
上記座標測定装置１の描画位置ずれ量出力手段４２から出力された描画位置ずれ量は、荷電粒子ビーム描画装置１００の描画位置ずれ量入力手段１３２により入力され、描画位置ずれ量メモリ１３４内に格納される。格納された描画位置ずれ量は、荷電粒子ビーム描画装置１００において描画位置を補正するための情報として用いられる。
【００５１】
図９において、試料室１０１の中には、試料であるマスク１０２を載置したステージ１０３が収容されている。ステージ１０３は、ステージ移動手段１０４によって、ｘ方向（紙面に平行な方向）とｙ方向（紙面に垂直な方向）に移動可能である。ステージ１０３にはミラー１０３Ａが設けられており、ステージ１０３の位置は、レーザ干渉計等を用いた位置検出手段１０５によって検出される。
【００５２】
試料室１０１の上には、電子ビーム光学系１１０が配置されている。電子ビーム光学系１１０は、電子銃１０６と、各種レンズ１０７，１０８，１０９，１１１，１１２と、ブランキング用偏向器１１３と、ビーム寸法可変用偏向器１１４と、ビーム走査用の主偏向器１１５と、ビーム走査用の副偏向器１１６と、ビーム成形用アパーチャ１１７，１１８とが配置されている。
【００５３】
主偏向器１１５は、電子ビームを所定のサブフィールド（副偏向領域）に位置決めする。一方、副偏向器１１６は、サブフィールド内での図形描画単位の位置決めを行う。また、ビーム寸法可変用偏向器１１４とビーム成形用アパーチャ１１７，１１８は、ビーム形状を制御する役割を果たす。さらに、ブランキング用偏向器１１３は、マスク１０２の面上で電子ビームの照射を制御する役割を果たす。
【００５４】
電子ビームによる描画工程では、まず、ステージ１０３を一方向に連続的に移動し、主偏向ビームの偏向幅に応じて短冊状に分割されたフレーム領域に描画処理を行う。次いで、前記方向と直交する方向にステージ１０３をステップ移動して、同じように描画処理を行う。これを繰り返すことにより、各フレーム領域が順次描画されて行く。
【００５５】
図９において、制御計算機１２０には、磁気ディスク１２１が接続されている。ここで、磁気ディスク１２１には、ＬＳＩの描画データ（ＣＡＤデータ）が格納されている。磁気ディスク１２１から読み出された描画データは、パターンメモリ１２２に一時的に格納される。データ展開ユニット１３０は、パターンメモリ１２２から読み出した描画データを展開して、フレーム領域毎のパターンデータ、すなわち、描画位置や図形データ等からなるフレーム情報を生成する。このフレーム情報は、データ解析手段であるパターンデータデコーダ１２３と描画データデコーダ１２４で解析された後、ブランキングアンプ１２５、ビーム成形アンプ２６、主偏向アンプ１２７および副偏向アンプ１２８に送られる。
【００５６】
パターンデータデコーダ１２３では、フレーム情報を入力し、必要に応じて、フレーム領域に包含される図形データに反転処理を施して、反転パターンデータを生成する。次いで、フレームデータとして定義されている図形データを、ビーム成形用アパーチャ１１７，１１８の組み合わせによって形成可能な単位描画図形群に図形分割する。そして、得られたデータに基づいてブランキングデータを作成した後、これをブランキングアンプ１２５に送る。また、所望とするビーム寸法データを作成して、これをビーム成形アンプ１２６に送る。次に、ビーム成形アンプ１２６から電子ビーム光学系１１０のビーム寸法可変用偏向器１１４に所定の偏向信号が送られ、これによって電子ビームの寸法が制御される。
【００５７】
描画データデコーダ１２４では、フレームデータと、描画位置ずれ量メモリ１３４から読み出した描画位置ずれ量とに基づいて、サブフィールドの位置決めのデータが作成される。得られたデータは、主偏向アンプ１２７に送られる。そして、主偏向アンプ１２７から電子ビーム光学系１１０の主偏向器１１５に所定の信号が送られ、指定されたサブフィールド位置で電子ビームが偏向走査される。また、描画データデコーダ１２４では、副偏向器走査のコントロール信号が発生して、副偏向アンプ１２８に送られる。次いで、副偏向アンプ１２８から副偏向器１１６に所定の副偏向信号が送られ、これによってサブフィールド毎の描画が行われる。
【００５８】
このように、ビーム成形用アパーチャ１１７，１１８で成形された電子ビームは、上記座標計測装置１で求められた描画位置ずれ量を用いて照射位置が決められる。図１０は、この様子を説明する図である。尚、図１０において、１５１は描画領域、１５２はフレーム、１５３はサブフィールド、１５４はショット図形である。図１０に示すように、まず、ステージ（図示せず）をｘ方向に移動させながら、電子ビームによって描画領域１５１を構成するフレーム１５２を描画する。続いて、ｙ方向にステージをステップ送りして、次のフレームを描画する。これを繰り返すことによって、試料の全面に描画を行うことができる。
【００５９】
以上述べたように、本実施の形態においては、電子線１２を走査することでＳＥＭ画像が取得され、ＳＥＭ画像に含まれる複数のボックスパターン５０のうち１つのボックスパターンの座標がレーザ干渉計２５及び位置検出手段３６により検出されたステージ位置に対応させられ、この１つのボックスパターンの座標に対して他のボックスパターン５０の相対的な座標が計測される。従って、ＳＥＭ画像に含まれる複数のボックスパターン５０の座標をまとめて計測することができる。よって、マスクＭに形成された多数のボックスパターン５０の座標を短時間で計測することができる。
【００６０】
また、これら多数のボックスパターン５０の座標に対して、電子線の偏向走査に起因する視野内の座標ずれの分だけ補正が行うことで、座標計測装置１により計測された座標の精度を高めることができる。そして、視野内の座標ずれの補正が施された座標と設計座標との差分を描画位置ずれ量として算出し、この描画位置ずれ量を用いて電子ビーム描画装置１００において偏向器１１５、１１６が制御される。従って、電子ビーム描画装置１００の描画位置精度を向上させることができる。
【００６１】
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で種々変形して実施することができる。例えば、上記実施の形態では電子線を用いたが、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線を用いた場合にも適用可能である。
【００６２】
また、本発明は電子線を走査することで取得されたＳＥＭ画像を複数のパターン座標を計測する際に用いているが、画像の取得方法はこれに限られず、光学画像素子（例えば、ＣＣＤカメラ）を使って、均一な照明の下で取得された光学画像や光を走査することで取得された光学画像を用いてもよい。
【００６３】
また、上記実施の形態では、ボックスパターン５０がマスクＭ全面に連続して形成されている場合について説明したが、ボックスパターン５０が不連続で形成されていてもよい。この場合、ＳＥＭ画像を取得する際に、ボックスパターン５０が形成されていない領域をスキップするように、ステージ移動量が制御される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本実施の形態における座標計測装置の構成図である。
【図２】マスクＭに形成されたボックスパターン５０を示す図である。
【図３】ＳＥＭ画像が取得される領域を示す図である。
【図４】領域Ｒ１のＳＥＭ画像を示す図である。
【図５】ＳＥＭ画像に含まれる１つのボックスパターン５０近傍の拡大図である。
【図６】ＳＥＭ画像から抽出された波形Ｓを示す図である。
【図７】電子線１２の偏向走査に起因する視野内の座標ずれ量の算出方法について説明するフローチャートである。
【図８】視野内のボックスパターンを示す図である。
【図９】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１０】電子ビームによる描画の様子を説明する図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ 座標計測装置
Ｍ 試料
１２ 電子線
１３ 偏向器
２２ ステージ
３０ 制御手段
３４ ステージ移動手段
３５ 画像取得手段
３７ 座標処理手段
３８ 座標計測手段
３９ 座標ずれ量算出手段
４０ 座標補正手段
４１ 描画位置ずれ量算出手段
４２ 描画位置ずれ量出力手段
５０ ボックスパターン
Ｒ１、Ｒ２ 領域
Ｆ 視野
１００ 電子ビーム描画装置
１３２ 描画位置ずれ量入力手段
１３４ 描画位置ずれ量メモリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を保持するステージと、
前記ステージを移動させるステージ移動手段と、
前記ステージの位置を測定するステージ位置測定手段と、
前記試料に形成された複数のパターンの画像を、光又は荷電粒子線を偏向走査することで取得する画像取得手段と、
前記画像に含まれる複数のパターンのうちの１つのパターンの座標を前記ステージ位置測定手段により測定されたステージ位置に対応させ、該１つのパターンの座標に対する他のパターンの相対的な座標を計測する座標計測手段と、
前記ステージ移動手段により前記ステージを移動させて又は移動させながら、前記画像取得手段により画像を取得させ、前記座標計測手段により座標を計測させる制御を繰り返し実行する制御手段とを備えたことを特徴とする座標計測装置。
【請求項２】
前記制御手段は、連続して取得される２つの画像がステージ移動方向に沿って重なるように、ステージ移動量を制御するものであり、
前記２つの画像の重複部分に含まれるパターンについて先に計測された座標と後に計測された座標とが相違する場合、後に計測された座標を先に計測された座標に合わせる座標合わせ手段を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の座標計測装置。
【請求項３】
前記画像に含まれる各パターンに対応して前記ステージ位置測定手段により測定された前記ステージ位置と前記座標計測手段により計測された前記相対的座標とを取得し、取得した前記ステージ位置と前記相対的座標との差分を前記偏向走査に起因する座標ずれ量として算出する座標ずれ量算出手段と、
前記座標ずれ量算出手段により算出された座標ずれ量に基づいて、前記相対的座標を補正する座標補正手段とを更に備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の座標計測装置。
【請求項４】
前記座標補正手段により補正された前記相対的座標と、予め記憶されたパターン設計座標との差分を、荷電粒子ビーム描画装置の描画位置ずれ量として算出する描画位置ずれ量算出手段を更に備えたことを特徴とする請求項３記載の座標計測装置。
【請求項５】
荷電粒子ビームの光路上に配置された偏向器を用いて前記荷電粒子ビームを偏向し、ステージ上の試料にパターンを描画する荷電粒子ビーム装置において、
請求項４に記載の座標計測装置の描画位置ずれ量算出手段により算出された描画位置ずれ量を入力する描画位置ずれ量入力手段と、
前記描画位置ずれ量を用いて前記偏向器を制御する偏向器制御手段とを備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項１】
試料を保持するステージと、
前記ステージを移動させるステージ移動手段と、
前記ステージの位置を測定するステージ位置測定手段と、
前記試料に形成された複数のパターンの画像を、光又は荷電粒子線を偏向走査することで取得する画像取得手段と、
前記画像に含まれる複数のパターンのうちの１つのパターンの座標を前記ステージ位置測定手段により測定されたステージ位置に対応させ、該１つのパターンの座標に対する他のパターンの相対的な座標を計測する座標計測手段と、
前記ステージ移動手段により前記ステージを移動させて又は移動させながら、前記画像取得手段により画像を取得させ、前記座標計測手段により座標を計測させる制御を繰り返し実行する制御手段とを備えたことを特徴とする座標計測装置。
【請求項２】
前記制御手段は、連続して取得される２つの画像がステージ移動方向に沿って重なるように、ステージ移動量を制御するものであり、
前記２つの画像の重複部分に含まれるパターンについて先に計測された座標と後に計測された座標とが相違する場合、後に計測された座標を先に計測された座標に合わせる座標合わせ手段を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の座標計測装置。
【請求項３】
前記画像に含まれる各パターンに対応して前記ステージ位置測定手段により測定された前記ステージ位置と前記座標計測手段により計測された前記相対的座標とを取得し、取得した前記ステージ位置と前記相対的座標との差分を前記偏向走査に起因する座標ずれ量として算出する座標ずれ量算出手段と、
前記座標ずれ量算出手段により算出された座標ずれ量に基づいて、前記相対的座標を補正する座標補正手段とを更に備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の座標計測装置。
【請求項４】
前記座標補正手段により補正された前記相対的座標と、予め記憶されたパターン設計座標との差分を、荷電粒子ビーム描画装置の描画位置ずれ量として算出する描画位置ずれ量算出手段を更に備えたことを特徴とする請求項３記載の座標計測装置。
【請求項５】
荷電粒子ビームの光路上に配置された偏向器を用いて前記荷電粒子ビームを偏向し、ステージ上の試料にパターンを描画する荷電粒子ビーム装置において、
請求項４に記載の座標計測装置の描画位置ずれ量算出手段により算出された描画位置ずれ量を入力する描画位置ずれ量入力手段と、
前記描画位置ずれ量を用いて前記偏向器を制御する偏向器制御手段とを備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１４７０６６（Ｐ２０１０−１４７０６６Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１９５８３（Ｐ２００８−３１９５８３）
【出願日】平成２０年１２月１６日（２００８．１２．１６）
【出願人】（５０４１６２９５８）株式会社ニューフレアテクノロジー (669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１６日（２００８．１２．１６）
【出願人】（５０４１６２９５８）株式会社ニューフレアテクノロジー (669)
【Ｆターム（参考）】
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