荷電粒子ビーム描画装置及び試料ずれ検出方法
【課題】簡易な方法で確実にステージ上におけるマスクの微小スリップを検出可能とするとともに、検出されたスリップ量に基づいて荷電粒子ビームの補正を行うことができる荷電粒子ビーム描画装置及びマスクの微小スリップ検出方法を提供する。
【解決手段】荷電粒子ビームＢの偏向を制御して、かつ自在にステージを制御して任意の原画パターンをマスク上に描画するための描画動作を制御するための制御計算機３１を備える電子ビーム描画装置１であって、電子ビームＢによってパターンが描画されるマスクＭと、マスクＭを３点支持部材６４にて支持するマスク保持機構６２と、マスク保持機構６２及びマスクＭを水平方向に加速移動させるステージ６１と、電子ビームで描画される表面に対するマスク裏面とマスク保持機構６２との間に設置され、マスクＭの微小スリップの有無を検出する原子間力顕微鏡６５とを備える。
【解決手段】荷電粒子ビームＢの偏向を制御して、かつ自在にステージを制御して任意の原画パターンをマスク上に描画するための描画動作を制御するための制御計算機３１を備える電子ビーム描画装置１であって、電子ビームＢによってパターンが描画されるマスクＭと、マスクＭを３点支持部材６４にて支持するマスク保持機構６２と、マスク保持機構６２及びマスクＭを水平方向に加速移動させるステージ６１と、電子ビームで描画される表面に対するマスク裏面とマスク保持機構６２との間に設置され、マスクＭの微小スリップの有無を検出する原子間力顕微鏡６５とを備える。
【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装置及び試料ずれ検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスに所望の回路パターンを形成するために、リソグラフィー技術が用いられる。リソグラフィー技術では、情報媒体である光を透過することができる石英基板などに、この光を通さない遮光物質で形成された原画パターンが設けられたマスク（レチクル）と称される原版を使用したパターンの転写が行われる。この際、マスク上に高精度な回路パターンを設けるために、優れた解像度を備える電子ビーム（電子線）描画技術が用いられる。
【０００３】
マスクに電子ビーム描画を行う荷電粒子ビーム描画装置の一方式として、例えば以下のような可変成形方式を挙げることができる。すなわち、ここでは図示しないが、この可変成形方式は、第１成形アパーチャの開口と、第２成形アパーチャの開口とを通過することで成形された電子ビームによって可動ステージに載置されたマスク上に任意の大きさの図形パターンが描画される。
【０００４】
ここで真空中にて水平方向に動作可能なステージへのマスクの載置については、概ね以下の通りである。すなわち、水平方向に移動可能に制御されるステージの上にマスクを着脱可能に保持することが可能な保持機構が設けられ、この保持機構上にマスクが載置される。この際、これまでの保持機構へのマスクの載置は、描画処理中にステージ走査に伴い水平方向の加速度が働き、保持機構に対してマスク（試料）が移動してしまう（ずれてしまう）ことを避けるために、例えば、機械的なクランプといった固定具を用いてマスクの保持機構への保持がなされていた。
【０００５】
一方で、固定具を用いてマスクを機械的に保持（載置）すると、保持された部分周辺における局所的な歪みが発生する。この局所的なマスクの歪みが再現性良く発生するなら、描画装置の機能によりステージの座標系を基板の歪みに合わせることで補正が可能となっている。しかし、このような局所的に発生する歪み量は、マスクの板厚によってばらつきが生じる。このばらつきによって生じる補正しきれない誤差が、描画パターンの高精度化が求められるに従って、無視できなくなってきている。
【０００６】
さらに、電子ビーム描画装置の電子光学系の対物レンズ下面からマスク表面までの空間は、電子ビームの分解能向上の観点から設計的に十分なクリアランスを確保することが困難になっている。そのため、仮に局所的な高次の歪みを抑えることが可能な機械的なクランプ機構が実現できたとしても、対物レンズとマスク表面との空間に、マスクを十分な力で挟み込むための構造物を設けることは設計上非常に困難である。
【０００７】
そこで、現在マスクは、機械的なクランプ機構で固定されることなく、ステージ上にて３点で支持され、マスクの自重によって期待できる摩擦力によって支持点上にて保持されている。この時、マスクに働く力は板厚に左右されなくなるため自重のみとなり、支持点付近で生じる局所的な歪みは再現性良く生じることになる。
【０００８】
この状態下において、高精度なパターンを描画するため水平方向にステージが任意に走査する時の加速度がマスクを支持点上で支持する際の摩擦力よりも常に小さければ、ステージがＸ方向、或いは、Ｙ方向に移動しても支持されている試料は支持点に対してスリップしない（位置ずれしない）。また、ステージ制御部を介してマスクがスリップしない程
度に加速度にステージを制御することはもちろん可能である。
【０００９】
実際に、ステージの位置情報はレーザー干渉計により常時計測が可能であり、かつその位置情報から正確に算出されるステージの加速度が設定された上限値以下となるように制御されている。
【００１０】
しかし、実際のステージに付加される加速度を制御していても、ステージに設けられた保持機構に支持されたマスクにかかる加速度は、ステージの姿勢の変化や、ステージ駆動機構のトルク変動によって予期しない加速度変動が生じる可能性がある。このような場合に結果的に、マスクの加速度がスリップしない加速度の上限値を超えてしまうことが起こり、結果的にマスクが支持点上で微小なスリップを起こす恐れがある。マスクの描画中に微小なスリップが生ずると、ステージの位置を監視しているレーザ干渉計の座標に対するずれが生じ、微小スリップが発生したところで描画されるパターンの位置ずれとなって現われる。
【００１１】
また、載置されるマスクの位置精度が集積率の増加等に合わせて次第に厳しくなってきていることとも相まって、スリップが発生しないように加速度の上限値を下げて設定することも可能であるが、描画処理を行うに当たってのステージ制御が有効に行えなくなってしまい、このことは描画処理のスループットを低下させることにも繋がる。
【００１２】
ここで以下の特許文献１においては、加速度がかかった状態での試料としてのマスクの位置ずれを低減或いは補正する装置について示されている。例えば、反射ミラーの重心高さ位置と支柱の接続位置とが同じ高さ位置になるように構成されていることから、試料移動機構を加速度Ｇで水平方向に加速移動させると、力点となる接続位置と反射ミラーの重心高さ位置が同じ高さ位置であるため、反射ミラーにモーメントが働かず反射ミラーのレーザー照射位置における変形量Δｘをなくす、或いは、小さくすることができる。その結果、マスクと反射ミラーとの相対距離が変化せず、或いは、微量で済ますことができるため、加速度がかかる移動状況においても高精度な位置検出を行うことができる、とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００７−１８４３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の発明では、試料（マスク）そのもののずれに対処する方法については明らかにされていない。すなわち、ステージの加速度がマスクを支持点上で支持する際の摩擦力よりも大きい場合、ステージの移動に伴ってマスクが微小なスリップをする可能性が高くなるが、そのスリップの検出や検出された場合の修正についての記述は見られない。
【００１５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、簡易な方法で確実にステージ上におけるマスクのスリップを検出可能とするとともに、検出されたスリップ量に基づいて電子ビームの補正を行うことができる荷電粒子ビーム描画装置及び試料ずれ検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の実施の形態に係る特徴は、荷電粒子ビームの偏向を制御する制御計算機を備える荷電粒子ビーム描画装置であって、荷電粒子ビームによってパターンが描画される試料
と、試料を支持部材にて支持する試料のマスク保持機構と、マスク保持機構及び試料を水平方向に自在に移動させるステージと、試料と試料が支持されるマスク保持機構との間に設置され、マスク保持機構に対する試料のずれの有無を検出する原子間力顕微鏡とを備える。
【００１７】
また、上記荷電粒子ビーム描画装置において、試料のうち荷電粒子ビームによりパターンが描画される試料表面に対する試料裏面には、原子間力顕微鏡による試料のずれ量を検出する際に利用されるスケールが貼付されていることが望ましい。
【００１８】
さらに、上記荷電粒子ビーム描画装置において、原子間力顕微鏡によって検出された試料のずれ量を示す情報を受信し、ずれ情報を基に偏向制御部を介して荷電粒子ビームの偏向量を補正することが可能であることが望ましい。
【００１９】
本発明の実施の形態に係る特徴は、試料ずれ検出方法において、支持するマスク保持機構と荷電粒子ビームによりパターンが描画される試料表面に対する裏面にスケールを貼付する工程と、スケールが貼付された試料をマスク保持機構に載置する工程と、マスク保持機構及び試料が載るステージを水平方向に移動させる工程と、マスク保持機構に対する試料のずれの有無を原子間力顕微鏡にて検出する工程とを備える。
【００２０】
また、上記試料ずれ検出方法は、原子間力顕微鏡にて試料のずれが検出された場合に、試料のずれを示す量が予め定められている閾値より小さい場合には、ずれ量を示す情報に基づいて荷電粒子ビームの偏向量を補正する工程と、試料のずれを示す量が予め定められている閾値よりも大きい場合には、描画を途中で中止する工程とを備える。
【発明の効果】
【００２１】
簡易な方法で確実にステージ上におけるマスクの微小スリップを検出可能とするとともに、検出されたスリップ量に基づいて電子ビームの補正を行うことができる荷電粒子ビーム描画装置及びマスクの微小スリップ検出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態における電子ビーム描画装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるスケールを示す外観図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるスケールを貼付した試料の一例を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるマスクの微小スリップの検出方法の流れ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】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施の形態における電子ビーム描画装置１の全体構成を示すブロック図である。なお、以下の実施の形態においては、電子ビームを用いた構成について説明する。但し、電子ビームに限られるものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームであっても良い。
【００２５】
電子ビーム描画装置１は、マスク（レチクル）に所定のパターンを描画する装置であり、特に可変成形型の描画装置の一例である。但し、描画される対象は、マスク（レチクル）に限ることなく、ウエハやナノインプリント等に使用されるテンプレート等であっても良い。
【００２６】
図１に示すように、電子ビーム描画装置１は、大きく描画部２と描画制御計算機３を備えている。
【００２７】
描画部２は、電子鏡筒４と描画室６を備えている。電子鏡筒４内には、電子銃４１と、この電子銃４１から照射される電子ビームの光路に沿って、照明レンズ４２と、ブランキング偏向器４３と、ブランキングアパーチャ４４と、第１の成形アパーチャ４５と、投影レンズ４６と、成形偏向器４７と、第２の成形アパーチャ４８と、対物レンズ４９と、対物偏向器５０とが順に配置されている。
【００２８】
ブランキング偏向器４３は、例えば、２極、或いは、４極等の複数の電極によって構成される。また、成形偏向器４７、対物偏向器５０は、例えば、４極、或いは、８極等の複数の電極によって構成される。図１では、成形偏向器４７、対物偏向器５０、それぞれの偏向器ごとに１つのＤＡＣアンプしか記載していないが、各電極にそれぞれ少なくとも１つのＤＡＣアンプが接続される。なお、ＤＡＣアンプにいう「ＤＡＣ」は、「Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ」の頭文字である。
【００２９】
描画制御計算機３は、制御計算機３１と、偏向制御部３２と、ブランキングアンプ３３と、偏向アンプ（ＤＡＣアンプ）３４，３５と、ステージ制御部３６と、レーザ干渉計３７とを備えている。制御計算機３１、偏向制御部３２、ステージ制御部３６、レーザ干渉計３７は、図示しないバスを介して互いに接続されている。また、偏向制御部３２は、ブランキングアンプ３３と、ＤＡＣアンプ３４，３５と、図示しないバスを介して互いに接続されている。
【００３０】
ブランキングアンプ３３は、ブランキング偏向器４３に接続される。また、ＤＡＣアンプ３４は、成形偏向器４７に接続される。ＤＡＣアンプ３５は、対物偏向器５０に接続される。ブランキングアンプ３３、ＤＡＣアンプ３４，３５に対しては、偏向制御部３２から、それぞれ独立した制御用のデジタル信号が出力される。デジタル信号が入力されたブランキングアンプ３３、ＤＡＣアンプ３４，３５は、それぞれのデジタル信号をアナログ電圧信号に変換し、増幅させて偏向電圧として接続された各偏向器に出力する。このようにして、各偏向器には、それぞれ接続されるＤＡＣアンプから偏向電圧が印加される。かかる偏向電圧によって電子ビームが偏向させられる。
【００３１】
なお、荷電粒子ビーム描画装置１には、上述したように電子ビームを取り囲むように成形偏向器４７、対物偏向器５０が４極、或いは、８極設けられており、電子ビームを挟んで各々一対（４極の場合は２対、８極の場合は４対）配置されている。そして成形偏向器４７、対物偏向器５０ごとにそれぞれＤＡＣアンプが接続されている。但し、図１には成形偏向器４７、対物偏向器５０に接続されているＤＡＣアンプそれぞれ１つずつのみを示し、その他のＤＡＣアンプを示していない。
【００３２】
描画室６の中には、ＸＹステージ６１と、レーザーミラーを備えたマスク保持機構６２と、が収容され、マスク保持機構６２上にマスクＭが載置される。ＸＹステージ６１は、図１では図示していないが、描画室６内部の図示されていないガイドにより動作をそれぞれ１軸方向に規制されたＸステージと、Ｘステージに直交する方向に規制されたＹステージとから構成される。また、ＸＹステージ６１は、ステージ制御部３６の制御に基づいて所望の移動を行う。ＸＹステージ６１上には、支柱６３が配置され、これら支柱６３にマスク保持機構６２が接続される。このＸＹステージ６１及び支柱６３が一体となって水平方向に移動することによって、マスク保持機構６２も同じように移動させられる。
【００３３】
なお、支柱６３の設置数については特に規定はしないが、マスク保持機構６２及びその
上に載置されるマスクＭの高精度な水平度を担保することを考慮して設置されるのであればその数はいくつであっても良い。
【００３４】
マスク保持機構６２の一部外周部には、レーザ干渉計３７から照射されるレーザ測長用のレーザを反射する反射ミラー６２ａが一体に形成されている。レーザ干渉計３７の図示されていないレーザ干渉計光源から照射されるレーザを、これも図示されていない真空中に置かれた干渉計にて分光させて、参照ミラー（図示せず）を反射してきた光と反射ミラー６２ａで反射してきた光とを干渉させる。その干渉光をレーザ干渉計３７の図示されていないレシーバで受光することで反射ミラー６２ａの位置を計測することが可能となっている（図１のレーザ干渉計３７と反射ミラー６２ａとの間の矢印がレーザを表わしている）。
【００３５】
マスク保持機構６２には、複数の支持部材６４が接続され、この支持部材６４上にマスクＭが載置される。マスク保持機構６２に設けられる支持部材６４の数は、特に規定されないが、マスクＭの水平度の再現性を担保することを考慮して設置され、例えば、３つの支持部材６４が設けられると好適である。
【００３６】
マスク保持機構６２とマスクＭとの間には、原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope：以下、適宜「ＡＦＭ」と略して示す）６５が設置されている。このＡＦＭ６５は対象
となる試料表面と深針（カンチレバー）それぞれの原子間に働く力を検出するものである。ＡＦＭ６５は、既知の装置であることから、説明は省略する。また、測定方法には接触型、非接触型等、様々な方法があるが、どのような測定方法を採用するかは自由である。
【００３７】
図示されていない描画制御計算機３は、所望のパターンを描画するために制御計算機３１に指示を出す。ここで、描画制御計算機３１は、レーザ干渉計３７からの位置情報を元に、偏向制御部３２、ステージ制御部３６を制御する。制御計算機３１は、ここではハードウェアとして構成した例を想定しているが、プログラムといったソフトウェアで構成されても良い。また、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで構成されても良い。制御計算機３１が上述したようにソフトウェアを含んで構成される場合、制御計算機３１に入力される入力データ、或いは、演算された結果は、都度図１には示されていない、例えばメモリに記憶される。
【００３８】
さらに、図１に示す本発明の実施の形態における電子ビーム描画装置１には、本発明の実施の形態を説明する上で必要な構成のみを示している。従って、その他の構成、例えば、各レンズを制御する制御回路等が付加されていても良い。また、ここでは電子ビームの位置偏向に１段の偏向器を用いるが、これに限られるものではなく、例えば、主副２段の多段偏向器によって位置偏向を行うようにされていても良い。
【００３９】
図２は、本発明の実施の形態におけるスケールＳを示す外観図である。スケールＳは、マスクＭのずれをＡＦＭ６５にて計測する際に用いられる。スケールＳは、どのように成形されても良いが、例えば、ナノインプリントリソグラフィによって樹脂材料に微細な凹凸をつけることで形成されている。図２に示すように、凹凸を互い違いの位置に格子状となるように成形することでマスクＭのずれ量を簡易に計測することが可能となる。大きさは、マスクＭやＡＦＭ６５の計測範囲にもよるが、例えば、数μｍ〜数百μｍ角といった大きさが好適である。
【００４０】
図１にも示されているように、スケールＳは、マスク保持機構６２と対向する電子ビームでパターンを描画する表面に対するマスク裏面に装着されている。具体的な装着位置としては、例えば図３に示す位置を挙げることができる。図３は、本発明の実施の形態におけるスケールＳを貼付したマスクＭの一例を示す説明図である。
【００４１】
図３で示されている面は、マスク保持機構６２と対向する電子ビームでパターンを描画する表面に対するマスク裏面であり、ＡＦＭ６５がマスクＭのずれを計測する面である。マスクＭの中央の領域（斜線で示されている領域）Ｍ１は、その裏面である対物レンズ下面と対向する裏面において電子ビームＢの照射を受けてパターンが描画される領域である。一方、中央領域Ｍ１の周囲を囲むような外周の領域は、例えば、ハンドリング領域Ｍ２と呼ばれており、マスクＭを搬送する際に搬送機器が接触する領域である。例えば、マスクＭが１５２ｍｍ角の大きさである場合、各辺から試料中央に向けて、例えば５ｍｍの幅を持つハンドリング領域Ｍ２とされる。
【００４２】
ハンドリング領域Ｍ２には、３つの丸が示されている。これはマスクＭがマスク保持機構６２の支持部材６４によって支持される部分（支持点ｍ１ないしｍ３）である。本願発明の実施の形態においては、支持部材６４は３箇所設けられており、マスクＭを３点で支持している。支持点ｍ１ないしｍ３は、３つの支持部材６４がそれぞれ接触する位置である。
【００４３】
支持点ｍ１ないしｍ３は、ハンドリング領域Ｍ２に設けられている。これはその裏面とはいえ、描画処理が行われる中央領域Ｍ１における接触を避けるためである。スケールＳは、この支持点ｍ１ないしｍ３の近傍に装着される。このような位置に装着するのは、支持点ｍ１ないしｍ３の近傍はマスクＭの撓みが少ない場所であると考えられるからである。
【００４４】
すなわちマスクＭは、支持部材６４上に載置されるが、その自重により撓むことが考えられる。撓みが発生した場合、その領域にスケールＳが装着されていると、撓み分に加えて、表面と裏面との両方、或いは、いずれかの固有形状がマスクＭ毎に変わるため、マスクＭが変わるたびにＡＦＭ６５の探針をマスクＭの計測面に対して合わせる必要がある。しかし、支持部材近傍では、表面と裏面との両方、或いは、いずれかの位置は支持部材で規制されているため、マスクＭが変わってもＡＦＭ６５の探針を合わせる必要が無い。そこで上述したように、スケールＳは、支持点ｍ１ないしｍ３の近傍に装着される。図３では、支持点ｍ１の近傍にのみ１つ装着されている状態が示されているが、もちろん他の指示点ｍ２、ｍ３のいずれか、或いはいずれにも装着されていても良い。
【００４５】
電子ビーム描画装置１は、以下のように動作して試料へ描画を行う。電子銃４１（放出部）から放出された電子ビームＢは、ブランキング偏向器４３内を通過する際、ブランキング偏向器４３によってＯＮの状態にされている場合に電子ビームＢがブランキングアパーチャ４４を通過するように制御される。一方、ＯＦＦの状態では、電子ビームＢ全体がブランキングアパーチャ４４で遮蔽されるように偏向される（図１において破線で示している）。ブランキングアンプ３３からの偏向電圧がＯＦＦからＯＮとなり、その後再度ＯＦＦになるまでにブランキングアパーチャ４４を通過した電子ビームＢが１回の電子ビームのショットとなる。
【００４６】
かかる電子ビームＢがブランキングアパーチャ４４を通過する状態、ブランキングアパーチャ４４によって遮蔽される状態を交互に生成する偏向電圧がブランキングアンプ３３から出力される。そしてブランキング偏向器４３は、ブランキングアンプ３３から出力された偏向電圧によって、通過する電子ビームＢの向きを制御して、電子ビームＢがブランキングアパーチャ４４を通過する状態、ブランキングアパーチャ４４によって遮蔽される状態を交互に生成する。
【００４７】
以上のようにブランキング偏向器４３とブランキングアパーチャ４４とを通過することによって生成された各ショットの電子ビームＢは、照明レンズ４２により矩形、例えば、
長方形の孔を持つ第１の成形アパーチャ４５全体を照明する。ここで電子ビームＢをまず矩形、例えば長方形に成形する。そして、第１の成形アパーチャ４５を通過した第１のアパーチャ像の電子ビームＢは、投影レンズ４６により第２の成形アパーチャ４８上に投影される。第１の成形アパーチャ４５を通過した電子ビームＢの向きを制御するための偏向電圧がＤＡＣアンプ３４から印加された成形偏向器４７によって、かかる第２の成形アパーチャ４８上での第１のアパーチャ像は偏向制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。
【００４８】
第２の成形アパーチャ４８を通過した電子ビームＢの照射位置を制御するための偏向電圧がＤＡＣアンプ３５から対物偏向器５０に対して出力される。第２の成形アパーチャ４８を通過し第２のアパーチャ像とされた電子ビームＢは、対物レンズ４９により焦点を合わせられ、連続的に移動するＸＹステージ６１に配置された試料の所望する位置に照射される。
【００４９】
次に、スケールＳ及びＡＦＭ６５を利用したマスクＭの微小スリップを検出する方法について説明する。図４は、本発明の実施の形態におけるマスクＭの微小スリップの検出方法の流れを示すフローチャートである。なお、マスクＭの微小スリップを検出する処理は、実際に描画処理が開始される前及び描画処理が開始されてからは、定期的に行われる。ここでの測定結果は、例えば、電子ビームＢの偏向量を調整する際の適切な情報となり、描画処理に生かされる。
【００５０】
まず、大気中においてマスクＭにスケールＳが装着される（ＳＴ１）。マスクＭへのスケールＳの装着方法については、例えば、熱を印加することによって可逆的に装着と剥離とを行うことが可能な接着剤を使用して装着する方法が考えられる。その他例えば、マスクＭの描画処理が行われる面に塗布されるレジストをスケールＳの装着領域に塗布し、スケールＳを装着する方法も考えられる。
【００５１】
なお、いずれにしても、描画処理が終了した後に剥離できることが必須である。また、上述した２つの方法によれば、描画処理の後工程において通常予定される処理にて剥離が可能であり、特にスケールＳの剥離のために特別な処理工程を設けることは不要であることから、処理全体の工程におけるスループットを落とすことがない。
【００５２】
描画制御計算機３より描画開始の支持が出されると、図示されていない基板の搬送システムによりスケールＳが装着されたマスクＭをＸＹステージ６１上（実際にはマスク保持機構６２に設けられている支持部材６４上）に載置する（ＳＴ２）。
【００５３】
次に、最初にマスク保持機構６２の周囲に配置された図示されていないマークを使って、レーザ干渉計３７を基準にして電子ビームＢの位置関係を認識する。この状態でＸＹステージ６１の移動を開始する（ＳＴ３）。ＸＹステージ６１は、制御計算機３１からの指示に基づいてステージ制御部３６の制御によって移動する。
【００５４】
描画制御計算機３の指示によりマスクＭに対して所望のパターンを描画するため、ＸＹステージを任意に移動させるが、ある時間スケジュールに従って、レーザ干渉計と電子ビームＢの位置関係が確認される。そのタイミングに合わせてＡＦＭ６５は、スケールＳを利用してマスクＭの初期の位置からのずれ量を微小スリップ量として計測する（ＳＴ４）。ＡＦＭ６５によるずれ量（微小スリップ量）に関する情報は、ＡＦＭ６５から直接に、或いは、例えばステージ制御部３６を介して制御計算機３１へと送信される。制御計算機３１では、当該送信されたずれ量に関する情報を受領し（ＳＴ５）、まず、マスクＭにステージの移動に伴う微小スリップが発生したか否かを確認する（ＳＴ６）。
【００５５】
ずれ量に関する情報を制御計算機３１内において解析した結果、マスクＭにずれが発生している状態で、しかもずれ量が予め定められている閾値よりも大きくない場合（小さい場合）には（ＳＴ７のＮＯ）、最初に確認された電子ビームＢとレーザ干渉計３７の位置関係に対して当該ずれ量に関する情報を基に、そこから続くパターンの描画の際の電子ビームＢの偏向量を調整する（ＳＴ８）。これはずれが発生していても、描画処理に影響を及ぼすほどの微小スリップではない上に、続く描画領域では補正が可能なのでスリップが起きた個所以外は位置ずれが無いものと判断することができるからである。これは例えば、マスクＭのパターン領域を複数のチップ領域に分割した場合、分割されたチップ内部は非常に密なパターンが配置されている。そのため、速度の変化が小さくマスクの微小スリップが発生しにくい状態であるが、分割されたチップとチップの間の部分は、パターンが疎な領域となり、加速度変化が大きくなって、結果的に微小なスリップが発生する場合が想定される。
【００５６】
しかし、分割されたチップとチップの間に、重要なチップ内部のパターンとは別の周辺マークが配置されている場合は、微小スリップが起きていても、その量が判っていればその後のプロセスに影響を与えない。その調整後の情報を基に描画するように偏向制御部３２へ制御信号を送信することにより、マスクＭ上に高精度なパターンの描画が行われることになる。
【００５７】
なお、ずれ量の比較の対象とされる「閾値」については、個々の荷電粒子ビーム装置１の状態に応じて事前にその値を設定しておくことが可能である。
【００５８】
一方、ずれ量が予め定められている閾値よりも大きい場合には（ＳＴ７のＹＥＳ）、このマスクＭは使用できないため、このまま描画を継続しても無駄となる。この場合には描画制御計算機３から描画中止の指示を出すことで、マスクＭは搬出されて次の描画プロセスを開始することが可能となる（ＳＴ９）。
【００５９】
なお、スケールＳを利用してＡＦＭ６５によってマスクＭのずれを計測した結果、微小スリップが認められない場合には（ＳＴ６のＮＯ）、この微小スリップによる位置ずれ量を電子ビームＢの偏向量として特に調整することなく実際の描画処理が行われる。
【００６０】
以上説明したように、スケールＳを利用してＡＦＭ６５によってマスクＭの微小スリップを計測するという簡易な方法で確実にステージ上におけるマスクの微小スリップを検出可能とするとともに、検出されたずれ量（微小スリップ量）に基づいて荷電粒子ビームの補正を行うことができる荷電粒子ビーム描画装置及び試料ずれ検出方法を提供することができる。
【００６１】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６２】
１ 荷電粒子ビーム描画装置
２ 描画部
３ 制御部
６ 描画室
３６ ステージ制御部
３７ レーザ干渉計
６１ ＸＹステージ
６２ マスク保持機構
６３ 支柱
６４ 支持部材
６５ ＡＦＭ
ｍ 支持点
Ｍ マスク
Ｓ スケール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビーム描画装置及び試料ずれ検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスに所望の回路パターンを形成するために、リソグラフィー技術が用いられる。リソグラフィー技術では、情報媒体である光を透過することができる石英基板などに、この光を通さない遮光物質で形成された原画パターンが設けられたマスク（レチクル）と称される原版を使用したパターンの転写が行われる。この際、マスク上に高精度な回路パターンを設けるために、優れた解像度を備える電子ビーム（電子線）描画技術が用いられる。
【０００３】
マスクに電子ビーム描画を行う荷電粒子ビーム描画装置の一方式として、例えば以下のような可変成形方式を挙げることができる。すなわち、ここでは図示しないが、この可変成形方式は、第１成形アパーチャの開口と、第２成形アパーチャの開口とを通過することで成形された電子ビームによって可動ステージに載置されたマスク上に任意の大きさの図形パターンが描画される。
【０００４】
ここで真空中にて水平方向に動作可能なステージへのマスクの載置については、概ね以下の通りである。すなわち、水平方向に移動可能に制御されるステージの上にマスクを着脱可能に保持することが可能な保持機構が設けられ、この保持機構上にマスクが載置される。この際、これまでの保持機構へのマスクの載置は、描画処理中にステージ走査に伴い水平方向の加速度が働き、保持機構に対してマスク（試料）が移動してしまう（ずれてしまう）ことを避けるために、例えば、機械的なクランプといった固定具を用いてマスクの保持機構への保持がなされていた。
【０００５】
一方で、固定具を用いてマスクを機械的に保持（載置）すると、保持された部分周辺における局所的な歪みが発生する。この局所的なマスクの歪みが再現性良く発生するなら、描画装置の機能によりステージの座標系を基板の歪みに合わせることで補正が可能となっている。しかし、このような局所的に発生する歪み量は、マスクの板厚によってばらつきが生じる。このばらつきによって生じる補正しきれない誤差が、描画パターンの高精度化が求められるに従って、無視できなくなってきている。
【０００６】
さらに、電子ビーム描画装置の電子光学系の対物レンズ下面からマスク表面までの空間は、電子ビームの分解能向上の観点から設計的に十分なクリアランスを確保することが困難になっている。そのため、仮に局所的な高次の歪みを抑えることが可能な機械的なクランプ機構が実現できたとしても、対物レンズとマスク表面との空間に、マスクを十分な力で挟み込むための構造物を設けることは設計上非常に困難である。
【０００７】
そこで、現在マスクは、機械的なクランプ機構で固定されることなく、ステージ上にて３点で支持され、マスクの自重によって期待できる摩擦力によって支持点上にて保持されている。この時、マスクに働く力は板厚に左右されなくなるため自重のみとなり、支持点付近で生じる局所的な歪みは再現性良く生じることになる。
【０００８】
この状態下において、高精度なパターンを描画するため水平方向にステージが任意に走査する時の加速度がマスクを支持点上で支持する際の摩擦力よりも常に小さければ、ステージがＸ方向、或いは、Ｙ方向に移動しても支持されている試料は支持点に対してスリップしない（位置ずれしない）。また、ステージ制御部を介してマスクがスリップしない程
度に加速度にステージを制御することはもちろん可能である。
【０００９】
実際に、ステージの位置情報はレーザー干渉計により常時計測が可能であり、かつその位置情報から正確に算出されるステージの加速度が設定された上限値以下となるように制御されている。
【００１０】
しかし、実際のステージに付加される加速度を制御していても、ステージに設けられた保持機構に支持されたマスクにかかる加速度は、ステージの姿勢の変化や、ステージ駆動機構のトルク変動によって予期しない加速度変動が生じる可能性がある。このような場合に結果的に、マスクの加速度がスリップしない加速度の上限値を超えてしまうことが起こり、結果的にマスクが支持点上で微小なスリップを起こす恐れがある。マスクの描画中に微小なスリップが生ずると、ステージの位置を監視しているレーザ干渉計の座標に対するずれが生じ、微小スリップが発生したところで描画されるパターンの位置ずれとなって現われる。
【００１１】
また、載置されるマスクの位置精度が集積率の増加等に合わせて次第に厳しくなってきていることとも相まって、スリップが発生しないように加速度の上限値を下げて設定することも可能であるが、描画処理を行うに当たってのステージ制御が有効に行えなくなってしまい、このことは描画処理のスループットを低下させることにも繋がる。
【００１２】
ここで以下の特許文献１においては、加速度がかかった状態での試料としてのマスクの位置ずれを低減或いは補正する装置について示されている。例えば、反射ミラーの重心高さ位置と支柱の接続位置とが同じ高さ位置になるように構成されていることから、試料移動機構を加速度Ｇで水平方向に加速移動させると、力点となる接続位置と反射ミラーの重心高さ位置が同じ高さ位置であるため、反射ミラーにモーメントが働かず反射ミラーのレーザー照射位置における変形量Δｘをなくす、或いは、小さくすることができる。その結果、マスクと反射ミラーとの相対距離が変化せず、或いは、微量で済ますことができるため、加速度がかかる移動状況においても高精度な位置検出を行うことができる、とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００７−１８４３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の発明では、試料（マスク）そのもののずれに対処する方法については明らかにされていない。すなわち、ステージの加速度がマスクを支持点上で支持する際の摩擦力よりも大きい場合、ステージの移動に伴ってマスクが微小なスリップをする可能性が高くなるが、そのスリップの検出や検出された場合の修正についての記述は見られない。
【００１５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、簡易な方法で確実にステージ上におけるマスクのスリップを検出可能とするとともに、検出されたスリップ量に基づいて電子ビームの補正を行うことができる荷電粒子ビーム描画装置及び試料ずれ検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の実施の形態に係る特徴は、荷電粒子ビームの偏向を制御する制御計算機を備える荷電粒子ビーム描画装置であって、荷電粒子ビームによってパターンが描画される試料
と、試料を支持部材にて支持する試料のマスク保持機構と、マスク保持機構及び試料を水平方向に自在に移動させるステージと、試料と試料が支持されるマスク保持機構との間に設置され、マスク保持機構に対する試料のずれの有無を検出する原子間力顕微鏡とを備える。
【００１７】
また、上記荷電粒子ビーム描画装置において、試料のうち荷電粒子ビームによりパターンが描画される試料表面に対する試料裏面には、原子間力顕微鏡による試料のずれ量を検出する際に利用されるスケールが貼付されていることが望ましい。
【００１８】
さらに、上記荷電粒子ビーム描画装置において、原子間力顕微鏡によって検出された試料のずれ量を示す情報を受信し、ずれ情報を基に偏向制御部を介して荷電粒子ビームの偏向量を補正することが可能であることが望ましい。
【００１９】
本発明の実施の形態に係る特徴は、試料ずれ検出方法において、支持するマスク保持機構と荷電粒子ビームによりパターンが描画される試料表面に対する裏面にスケールを貼付する工程と、スケールが貼付された試料をマスク保持機構に載置する工程と、マスク保持機構及び試料が載るステージを水平方向に移動させる工程と、マスク保持機構に対する試料のずれの有無を原子間力顕微鏡にて検出する工程とを備える。
【００２０】
また、上記試料ずれ検出方法は、原子間力顕微鏡にて試料のずれが検出された場合に、試料のずれを示す量が予め定められている閾値より小さい場合には、ずれ量を示す情報に基づいて荷電粒子ビームの偏向量を補正する工程と、試料のずれを示す量が予め定められている閾値よりも大きい場合には、描画を途中で中止する工程とを備える。
【発明の効果】
【００２１】
簡易な方法で確実にステージ上におけるマスクの微小スリップを検出可能とするとともに、検出されたスリップ量に基づいて電子ビームの補正を行うことができる荷電粒子ビーム描画装置及びマスクの微小スリップ検出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態における電子ビーム描画装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるスケールを示す外観図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるスケールを貼付した試料の一例を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるマスクの微小スリップの検出方法の流れ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】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施の形態における電子ビーム描画装置１の全体構成を示すブロック図である。なお、以下の実施の形態においては、電子ビームを用いた構成について説明する。但し、電子ビームに限られるものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームであっても良い。
【００２５】
電子ビーム描画装置１は、マスク（レチクル）に所定のパターンを描画する装置であり、特に可変成形型の描画装置の一例である。但し、描画される対象は、マスク（レチクル）に限ることなく、ウエハやナノインプリント等に使用されるテンプレート等であっても良い。
【００２６】
図１に示すように、電子ビーム描画装置１は、大きく描画部２と描画制御計算機３を備えている。
【００２７】
描画部２は、電子鏡筒４と描画室６を備えている。電子鏡筒４内には、電子銃４１と、この電子銃４１から照射される電子ビームの光路に沿って、照明レンズ４２と、ブランキング偏向器４３と、ブランキングアパーチャ４４と、第１の成形アパーチャ４５と、投影レンズ４６と、成形偏向器４７と、第２の成形アパーチャ４８と、対物レンズ４９と、対物偏向器５０とが順に配置されている。
【００２８】
ブランキング偏向器４３は、例えば、２極、或いは、４極等の複数の電極によって構成される。また、成形偏向器４７、対物偏向器５０は、例えば、４極、或いは、８極等の複数の電極によって構成される。図１では、成形偏向器４７、対物偏向器５０、それぞれの偏向器ごとに１つのＤＡＣアンプしか記載していないが、各電極にそれぞれ少なくとも１つのＤＡＣアンプが接続される。なお、ＤＡＣアンプにいう「ＤＡＣ」は、「Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ」の頭文字である。
【００２９】
描画制御計算機３は、制御計算機３１と、偏向制御部３２と、ブランキングアンプ３３と、偏向アンプ（ＤＡＣアンプ）３４，３５と、ステージ制御部３６と、レーザ干渉計３７とを備えている。制御計算機３１、偏向制御部３２、ステージ制御部３６、レーザ干渉計３７は、図示しないバスを介して互いに接続されている。また、偏向制御部３２は、ブランキングアンプ３３と、ＤＡＣアンプ３４，３５と、図示しないバスを介して互いに接続されている。
【００３０】
ブランキングアンプ３３は、ブランキング偏向器４３に接続される。また、ＤＡＣアンプ３４は、成形偏向器４７に接続される。ＤＡＣアンプ３５は、対物偏向器５０に接続される。ブランキングアンプ３３、ＤＡＣアンプ３４，３５に対しては、偏向制御部３２から、それぞれ独立した制御用のデジタル信号が出力される。デジタル信号が入力されたブランキングアンプ３３、ＤＡＣアンプ３４，３５は、それぞれのデジタル信号をアナログ電圧信号に変換し、増幅させて偏向電圧として接続された各偏向器に出力する。このようにして、各偏向器には、それぞれ接続されるＤＡＣアンプから偏向電圧が印加される。かかる偏向電圧によって電子ビームが偏向させられる。
【００３１】
なお、荷電粒子ビーム描画装置１には、上述したように電子ビームを取り囲むように成形偏向器４７、対物偏向器５０が４極、或いは、８極設けられており、電子ビームを挟んで各々一対（４極の場合は２対、８極の場合は４対）配置されている。そして成形偏向器４７、対物偏向器５０ごとにそれぞれＤＡＣアンプが接続されている。但し、図１には成形偏向器４７、対物偏向器５０に接続されているＤＡＣアンプそれぞれ１つずつのみを示し、その他のＤＡＣアンプを示していない。
【００３２】
描画室６の中には、ＸＹステージ６１と、レーザーミラーを備えたマスク保持機構６２と、が収容され、マスク保持機構６２上にマスクＭが載置される。ＸＹステージ６１は、図１では図示していないが、描画室６内部の図示されていないガイドにより動作をそれぞれ１軸方向に規制されたＸステージと、Ｘステージに直交する方向に規制されたＹステージとから構成される。また、ＸＹステージ６１は、ステージ制御部３６の制御に基づいて所望の移動を行う。ＸＹステージ６１上には、支柱６３が配置され、これら支柱６３にマスク保持機構６２が接続される。このＸＹステージ６１及び支柱６３が一体となって水平方向に移動することによって、マスク保持機構６２も同じように移動させられる。
【００３３】
なお、支柱６３の設置数については特に規定はしないが、マスク保持機構６２及びその
上に載置されるマスクＭの高精度な水平度を担保することを考慮して設置されるのであればその数はいくつであっても良い。
【００３４】
マスク保持機構６２の一部外周部には、レーザ干渉計３７から照射されるレーザ測長用のレーザを反射する反射ミラー６２ａが一体に形成されている。レーザ干渉計３７の図示されていないレーザ干渉計光源から照射されるレーザを、これも図示されていない真空中に置かれた干渉計にて分光させて、参照ミラー（図示せず）を反射してきた光と反射ミラー６２ａで反射してきた光とを干渉させる。その干渉光をレーザ干渉計３７の図示されていないレシーバで受光することで反射ミラー６２ａの位置を計測することが可能となっている（図１のレーザ干渉計３７と反射ミラー６２ａとの間の矢印がレーザを表わしている）。
【００３５】
マスク保持機構６２には、複数の支持部材６４が接続され、この支持部材６４上にマスクＭが載置される。マスク保持機構６２に設けられる支持部材６４の数は、特に規定されないが、マスクＭの水平度の再現性を担保することを考慮して設置され、例えば、３つの支持部材６４が設けられると好適である。
【００３６】
マスク保持機構６２とマスクＭとの間には、原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope：以下、適宜「ＡＦＭ」と略して示す）６５が設置されている。このＡＦＭ６５は対象
となる試料表面と深針（カンチレバー）それぞれの原子間に働く力を検出するものである。ＡＦＭ６５は、既知の装置であることから、説明は省略する。また、測定方法には接触型、非接触型等、様々な方法があるが、どのような測定方法を採用するかは自由である。
【００３７】
図示されていない描画制御計算機３は、所望のパターンを描画するために制御計算機３１に指示を出す。ここで、描画制御計算機３１は、レーザ干渉計３７からの位置情報を元に、偏向制御部３２、ステージ制御部３６を制御する。制御計算機３１は、ここではハードウェアとして構成した例を想定しているが、プログラムといったソフトウェアで構成されても良い。また、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで構成されても良い。制御計算機３１が上述したようにソフトウェアを含んで構成される場合、制御計算機３１に入力される入力データ、或いは、演算された結果は、都度図１には示されていない、例えばメモリに記憶される。
【００３８】
さらに、図１に示す本発明の実施の形態における電子ビーム描画装置１には、本発明の実施の形態を説明する上で必要な構成のみを示している。従って、その他の構成、例えば、各レンズを制御する制御回路等が付加されていても良い。また、ここでは電子ビームの位置偏向に１段の偏向器を用いるが、これに限られるものではなく、例えば、主副２段の多段偏向器によって位置偏向を行うようにされていても良い。
【００３９】
図２は、本発明の実施の形態におけるスケールＳを示す外観図である。スケールＳは、マスクＭのずれをＡＦＭ６５にて計測する際に用いられる。スケールＳは、どのように成形されても良いが、例えば、ナノインプリントリソグラフィによって樹脂材料に微細な凹凸をつけることで形成されている。図２に示すように、凹凸を互い違いの位置に格子状となるように成形することでマスクＭのずれ量を簡易に計測することが可能となる。大きさは、マスクＭやＡＦＭ６５の計測範囲にもよるが、例えば、数μｍ〜数百μｍ角といった大きさが好適である。
【００４０】
図１にも示されているように、スケールＳは、マスク保持機構６２と対向する電子ビームでパターンを描画する表面に対するマスク裏面に装着されている。具体的な装着位置としては、例えば図３に示す位置を挙げることができる。図３は、本発明の実施の形態におけるスケールＳを貼付したマスクＭの一例を示す説明図である。
【００４１】
図３で示されている面は、マスク保持機構６２と対向する電子ビームでパターンを描画する表面に対するマスク裏面であり、ＡＦＭ６５がマスクＭのずれを計測する面である。マスクＭの中央の領域（斜線で示されている領域）Ｍ１は、その裏面である対物レンズ下面と対向する裏面において電子ビームＢの照射を受けてパターンが描画される領域である。一方、中央領域Ｍ１の周囲を囲むような外周の領域は、例えば、ハンドリング領域Ｍ２と呼ばれており、マスクＭを搬送する際に搬送機器が接触する領域である。例えば、マスクＭが１５２ｍｍ角の大きさである場合、各辺から試料中央に向けて、例えば５ｍｍの幅を持つハンドリング領域Ｍ２とされる。
【００４２】
ハンドリング領域Ｍ２には、３つの丸が示されている。これはマスクＭがマスク保持機構６２の支持部材６４によって支持される部分（支持点ｍ１ないしｍ３）である。本願発明の実施の形態においては、支持部材６４は３箇所設けられており、マスクＭを３点で支持している。支持点ｍ１ないしｍ３は、３つの支持部材６４がそれぞれ接触する位置である。
【００４３】
支持点ｍ１ないしｍ３は、ハンドリング領域Ｍ２に設けられている。これはその裏面とはいえ、描画処理が行われる中央領域Ｍ１における接触を避けるためである。スケールＳは、この支持点ｍ１ないしｍ３の近傍に装着される。このような位置に装着するのは、支持点ｍ１ないしｍ３の近傍はマスクＭの撓みが少ない場所であると考えられるからである。
【００４４】
すなわちマスクＭは、支持部材６４上に載置されるが、その自重により撓むことが考えられる。撓みが発生した場合、その領域にスケールＳが装着されていると、撓み分に加えて、表面と裏面との両方、或いは、いずれかの固有形状がマスクＭ毎に変わるため、マスクＭが変わるたびにＡＦＭ６５の探針をマスクＭの計測面に対して合わせる必要がある。しかし、支持部材近傍では、表面と裏面との両方、或いは、いずれかの位置は支持部材で規制されているため、マスクＭが変わってもＡＦＭ６５の探針を合わせる必要が無い。そこで上述したように、スケールＳは、支持点ｍ１ないしｍ３の近傍に装着される。図３では、支持点ｍ１の近傍にのみ１つ装着されている状態が示されているが、もちろん他の指示点ｍ２、ｍ３のいずれか、或いはいずれにも装着されていても良い。
【００４５】
電子ビーム描画装置１は、以下のように動作して試料へ描画を行う。電子銃４１（放出部）から放出された電子ビームＢは、ブランキング偏向器４３内を通過する際、ブランキング偏向器４３によってＯＮの状態にされている場合に電子ビームＢがブランキングアパーチャ４４を通過するように制御される。一方、ＯＦＦの状態では、電子ビームＢ全体がブランキングアパーチャ４４で遮蔽されるように偏向される（図１において破線で示している）。ブランキングアンプ３３からの偏向電圧がＯＦＦからＯＮとなり、その後再度ＯＦＦになるまでにブランキングアパーチャ４４を通過した電子ビームＢが１回の電子ビームのショットとなる。
【００４６】
かかる電子ビームＢがブランキングアパーチャ４４を通過する状態、ブランキングアパーチャ４４によって遮蔽される状態を交互に生成する偏向電圧がブランキングアンプ３３から出力される。そしてブランキング偏向器４３は、ブランキングアンプ３３から出力された偏向電圧によって、通過する電子ビームＢの向きを制御して、電子ビームＢがブランキングアパーチャ４４を通過する状態、ブランキングアパーチャ４４によって遮蔽される状態を交互に生成する。
【００４７】
以上のようにブランキング偏向器４３とブランキングアパーチャ４４とを通過することによって生成された各ショットの電子ビームＢは、照明レンズ４２により矩形、例えば、
長方形の孔を持つ第１の成形アパーチャ４５全体を照明する。ここで電子ビームＢをまず矩形、例えば長方形に成形する。そして、第１の成形アパーチャ４５を通過した第１のアパーチャ像の電子ビームＢは、投影レンズ４６により第２の成形アパーチャ４８上に投影される。第１の成形アパーチャ４５を通過した電子ビームＢの向きを制御するための偏向電圧がＤＡＣアンプ３４から印加された成形偏向器４７によって、かかる第２の成形アパーチャ４８上での第１のアパーチャ像は偏向制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。
【００４８】
第２の成形アパーチャ４８を通過した電子ビームＢの照射位置を制御するための偏向電圧がＤＡＣアンプ３５から対物偏向器５０に対して出力される。第２の成形アパーチャ４８を通過し第２のアパーチャ像とされた電子ビームＢは、対物レンズ４９により焦点を合わせられ、連続的に移動するＸＹステージ６１に配置された試料の所望する位置に照射される。
【００４９】
次に、スケールＳ及びＡＦＭ６５を利用したマスクＭの微小スリップを検出する方法について説明する。図４は、本発明の実施の形態におけるマスクＭの微小スリップの検出方法の流れを示すフローチャートである。なお、マスクＭの微小スリップを検出する処理は、実際に描画処理が開始される前及び描画処理が開始されてからは、定期的に行われる。ここでの測定結果は、例えば、電子ビームＢの偏向量を調整する際の適切な情報となり、描画処理に生かされる。
【００５０】
まず、大気中においてマスクＭにスケールＳが装着される（ＳＴ１）。マスクＭへのスケールＳの装着方法については、例えば、熱を印加することによって可逆的に装着と剥離とを行うことが可能な接着剤を使用して装着する方法が考えられる。その他例えば、マスクＭの描画処理が行われる面に塗布されるレジストをスケールＳの装着領域に塗布し、スケールＳを装着する方法も考えられる。
【００５１】
なお、いずれにしても、描画処理が終了した後に剥離できることが必須である。また、上述した２つの方法によれば、描画処理の後工程において通常予定される処理にて剥離が可能であり、特にスケールＳの剥離のために特別な処理工程を設けることは不要であることから、処理全体の工程におけるスループットを落とすことがない。
【００５２】
描画制御計算機３より描画開始の支持が出されると、図示されていない基板の搬送システムによりスケールＳが装着されたマスクＭをＸＹステージ６１上（実際にはマスク保持機構６２に設けられている支持部材６４上）に載置する（ＳＴ２）。
【００５３】
次に、最初にマスク保持機構６２の周囲に配置された図示されていないマークを使って、レーザ干渉計３７を基準にして電子ビームＢの位置関係を認識する。この状態でＸＹステージ６１の移動を開始する（ＳＴ３）。ＸＹステージ６１は、制御計算機３１からの指示に基づいてステージ制御部３６の制御によって移動する。
【００５４】
描画制御計算機３の指示によりマスクＭに対して所望のパターンを描画するため、ＸＹステージを任意に移動させるが、ある時間スケジュールに従って、レーザ干渉計と電子ビームＢの位置関係が確認される。そのタイミングに合わせてＡＦＭ６５は、スケールＳを利用してマスクＭの初期の位置からのずれ量を微小スリップ量として計測する（ＳＴ４）。ＡＦＭ６５によるずれ量（微小スリップ量）に関する情報は、ＡＦＭ６５から直接に、或いは、例えばステージ制御部３６を介して制御計算機３１へと送信される。制御計算機３１では、当該送信されたずれ量に関する情報を受領し（ＳＴ５）、まず、マスクＭにステージの移動に伴う微小スリップが発生したか否かを確認する（ＳＴ６）。
【００５５】
ずれ量に関する情報を制御計算機３１内において解析した結果、マスクＭにずれが発生している状態で、しかもずれ量が予め定められている閾値よりも大きくない場合（小さい場合）には（ＳＴ７のＮＯ）、最初に確認された電子ビームＢとレーザ干渉計３７の位置関係に対して当該ずれ量に関する情報を基に、そこから続くパターンの描画の際の電子ビームＢの偏向量を調整する（ＳＴ８）。これはずれが発生していても、描画処理に影響を及ぼすほどの微小スリップではない上に、続く描画領域では補正が可能なのでスリップが起きた個所以外は位置ずれが無いものと判断することができるからである。これは例えば、マスクＭのパターン領域を複数のチップ領域に分割した場合、分割されたチップ内部は非常に密なパターンが配置されている。そのため、速度の変化が小さくマスクの微小スリップが発生しにくい状態であるが、分割されたチップとチップの間の部分は、パターンが疎な領域となり、加速度変化が大きくなって、結果的に微小なスリップが発生する場合が想定される。
【００５６】
しかし、分割されたチップとチップの間に、重要なチップ内部のパターンとは別の周辺マークが配置されている場合は、微小スリップが起きていても、その量が判っていればその後のプロセスに影響を与えない。その調整後の情報を基に描画するように偏向制御部３２へ制御信号を送信することにより、マスクＭ上に高精度なパターンの描画が行われることになる。
【００５７】
なお、ずれ量の比較の対象とされる「閾値」については、個々の荷電粒子ビーム装置１の状態に応じて事前にその値を設定しておくことが可能である。
【００５８】
一方、ずれ量が予め定められている閾値よりも大きい場合には（ＳＴ７のＹＥＳ）、このマスクＭは使用できないため、このまま描画を継続しても無駄となる。この場合には描画制御計算機３から描画中止の指示を出すことで、マスクＭは搬出されて次の描画プロセスを開始することが可能となる（ＳＴ９）。
【００５９】
なお、スケールＳを利用してＡＦＭ６５によってマスクＭのずれを計測した結果、微小スリップが認められない場合には（ＳＴ６のＮＯ）、この微小スリップによる位置ずれ量を電子ビームＢの偏向量として特に調整することなく実際の描画処理が行われる。
【００６０】
以上説明したように、スケールＳを利用してＡＦＭ６５によってマスクＭの微小スリップを計測するという簡易な方法で確実にステージ上におけるマスクの微小スリップを検出可能とするとともに、検出されたずれ量（微小スリップ量）に基づいて荷電粒子ビームの補正を行うことができる荷電粒子ビーム描画装置及び試料ずれ検出方法を提供することができる。
【００６１】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６２】
１ 荷電粒子ビーム描画装置
２ 描画部
３ 制御部
６ 描画室
３６ ステージ制御部
３７ レーザ干渉計
６１ ＸＹステージ
６２ マスク保持機構
６３ 支柱
６４ 支持部材
６５ ＡＦＭ
ｍ 支持点
Ｍ マスク
Ｓ スケール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームの偏向を制御する制御計算機を備える荷電粒子ビーム描画装置であって、
前記荷電粒子ビームによってパターンが描画される試料と、
前記試料を支持部材にて支持する前記試料のマスク保持機構と、
前記マスク保持機構及び前記試料を水平方向に自在に移動させるステージと、
前記試料と前記試料が支持される前記マスク保持機構との間に設置され、前記マスク保持機構に対する前記試料のずれの有無を検出する原子間力顕微鏡と、
を備えることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項２】
前記試料のうち前記荷電粒子ビームによりパターンが描画される前記試料表面に対する試料裏面には、前記原子間力顕微鏡による前記試料のずれ量を検出する際に利用されるスケールが貼付されてい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装置。
【請求項３】
前記原子間力顕微鏡によって検出された前記試料のずれ量を示す情報を受信し、前記ずれ情報を基に偏向制御部を介して前記荷電粒子ビームの偏向量を補正することが可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項４】
支持するマスク保持機構と荷電粒子ビームによりパターンが描画される試料表面に対する裏面にスケールを貼付する工程と、
前記スケールが貼付された前記試料を前記マスク保持機構に載置する工程と、
前記マスク保持機構及び前記試料が載るステージを水平方向に移動させる工程と、
前記マスク保持機構に対する前記試料のずれの有無を原子間力顕微鏡にて検出する工程と、
を備えることを特徴とする試料ずれ検出方法。
【請求項５】
前記原子間力顕微鏡にて前記試料のずれが検出された場合に、
前記試料のずれを示す量が予め定められている閾値より小さい場合には、前記ずれ量を示す情報に基づいて前記荷電粒子ビームの偏向量を補正する工程と、
前記試料のずれを示す量が予め定められている閾値よりも大きい場合には、描画を途中で中止する工程と、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の試料ずれ検出方法。
【請求項１】
荷電粒子ビームの偏向を制御する制御計算機を備える荷電粒子ビーム描画装置であって、
前記荷電粒子ビームによってパターンが描画される試料と、
前記試料を支持部材にて支持する前記試料のマスク保持機構と、
前記マスク保持機構及び前記試料を水平方向に自在に移動させるステージと、
前記試料と前記試料が支持される前記マスク保持機構との間に設置され、前記マスク保持機構に対する前記試料のずれの有無を検出する原子間力顕微鏡と、
を備えることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項２】
前記試料のうち前記荷電粒子ビームによりパターンが描画される前記試料表面に対する試料裏面には、前記原子間力顕微鏡による前記試料のずれ量を検出する際に利用されるスケールが貼付されてい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装置。
【請求項３】
前記原子間力顕微鏡によって検出された前記試料のずれ量を示す情報を受信し、前記ずれ情報を基に偏向制御部を介して前記荷電粒子ビームの偏向量を補正することが可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項４】
支持するマスク保持機構と荷電粒子ビームによりパターンが描画される試料表面に対する裏面にスケールを貼付する工程と、
前記スケールが貼付された前記試料を前記マスク保持機構に載置する工程と、
前記マスク保持機構及び前記試料が載るステージを水平方向に移動させる工程と、
前記マスク保持機構に対する前記試料のずれの有無を原子間力顕微鏡にて検出する工程と、
を備えることを特徴とする試料ずれ検出方法。
【請求項５】
前記原子間力顕微鏡にて前記試料のずれが検出された場合に、
前記試料のずれを示す量が予め定められている閾値より小さい場合には、前記ずれ量を示す情報に基づいて前記荷電粒子ビームの偏向量を補正する工程と、
前記試料のずれを示す量が予め定められている閾値よりも大きい場合には、描画を途中で中止する工程と、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の試料ずれ検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−４２０３１（Ｐ２０１３−４２０３１Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７８９３６（Ｐ２０１１−１７８９３６）
【出願日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【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２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【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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