荷電粒子線描画装置及びデバイス製造方法
【課題】 描画精度とスループットとの両立の点で有利な描画装置を提供する。
【解決手段】 複数の荷電粒子線でパターンを基板にショット領域ごとに描画する描画装置は、基板を保持し移動可能なステージと、複数の荷電粒子線を前記基板に投影する投影系と、前記基板に形成されたマークに前記投影系を介して入射した荷電粒子線により飛来する荷電粒子を検出して前記マークの位置を計測する計測器と、制御部とを備える。前記制御部は、あるショット領域に対する描画動作の開始から当該ショット領域に対する描画動作の終了までの間に、前記複数の荷電粒子線の中の少なくとも１つの荷電粒子線を用いて前記計測器により前記マークの位置を計測し、前記計測器の計測結果から前記複数の荷電粒子線の前記基板上における入射位置を補正するように前記ステージ及び前記投影系の少なくとも一方を制御する。
【解決手段】 複数の荷電粒子線でパターンを基板にショット領域ごとに描画する描画装置は、基板を保持し移動可能なステージと、複数の荷電粒子線を前記基板に投影する投影系と、前記基板に形成されたマークに前記投影系を介して入射した荷電粒子線により飛来する荷電粒子を検出して前記マークの位置を計測する計測器と、制御部とを備える。前記制御部は、あるショット領域に対する描画動作の開始から当該ショット領域に対する描画動作の終了までの間に、前記複数の荷電粒子線の中の少なくとも１つの荷電粒子線を用いて前記計測器により前記マークの位置を計測し、前記計測器の計測結果から前記複数の荷電粒子線の前記基板上における入射位置を補正するように前記ステージ及び前記投影系の少なくとも一方を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の荷電粒子線でパターンを基板に描画する描画装置及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路の高集積化、微細化により、基板上に形成されるパターンの線幅は非常に小さいものとなってきている。これに伴って、基板上にレジストパターンを形成するリソグラフィ工程では更なる微細化が要求されている。このようなパターンの微細化の要求を満たす方法の一つとして、電子線描画方式が知られている。電子線描画装置では、電子銃から放出された電子線を、電子光学系を介して基板上の所望の位置に収束させて、基板を載置したステージと電子線とを相対移動させることにより、基板上にパターンを描画する。このため、微細なパターンを作製する上では、電子線と基板の相対位置をいかに精度良く位置合わせできるかが重要なポイントとなる。
【０００３】
電子線と基板の位置合わせ精度を低下させる要因として、チャージアップや熱に起因した電子線のドリフトが挙げられる。電子線描画を行う場合、電子の散乱による電子光学系のチャージアップや、電子線の照射に伴う基板のチャージアップが生じる。また、描画の際の電子線照射に伴う熱の影響で、電子光学系や基板の変形が起こる。これにより、電子光学系から基板に向けて射出された電子線の照射位置のずれや、基板上の帯電分布に伴う電子線の軌道の変化により、電子線のドリフトが発生する。このため、電子線描画における位置合わせ精度が低下して、パターンの加工精度が劣化するという問題があった。
【０００４】
チャージアップに起因した電子線のドリフトに関する問題を解決するために、以下のような技術が提案されている。特許文献１には、基板からの二次電子を検出する電子検出器により、基板上に形成されたアライメントマークの位置を計測して電子線のドリフトを補正する電子線描画方法について記載されている。特許文献１記載の方法では、描画を開始した後に所定のタイミングで、アライメントマークに電子線を照射し、基板からの二次電子を電子検出器で検出してアライメントマークの位置を計測する。そして、特許文献１記載の方法では、以前の計測結果との差から電子線のドリフト量を算出し、算出結果を電子線の偏向量に重畳させることで、電子線のドリフトを補正する。
【０００５】
特許文献２には、電子線を用いたアライメントマークの位置計測結果と光を用いたアライメントマークの位置計測結果とに基づいて、電子線のドリフトを補正する電子線描画装置について記載されている。特許文献２記載の電子線描画装置は、アライメントマークを電子線で走査した際に基板からの二次電子を検出する電子検出器と、アライメントマークに光を照射して反射した光を受光するアライメント光学系とを備える。そして、前記電子線描画装置は、描画開始前に一度だけ光を用いて計測したアライメントマークの位置と、描画開始後に電子線を用いて計測したアライメントマークの位置に基づいて、電子線のドリフト量を算出している。その後、前記電子線描画装置は、算出したドリフト量に基づいて電子線の偏向位置やステージ位置を補正することで、電子線の描画位置の補正を行っている。
【０００６】
特許文献３には、マーク計測用電子線を用いたマークの位置計測結果に基づいて、電子線と基板の位置ずれを補正する電子線描画装置について記載されている。特許文献３記載の電子線描画装置では、描画用の電子光学系とは別にマーク計測用の電子光学系を備える。前記電子線描画装置は、マークの材料や形状に応じてマーク計測用の電子銃から放射されたマーク計測用電子線の加速電圧をマーク検出における最適な条件に設定し、パターン描画とマーク計測とを並行して行う。その後、前記電子線描画装置は、計測結果に基づいて電子線と基板の位置合わせを行うことにより、電子線の描画位置の補正を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１６８０１３号公報
【特許文献２】特開２０００−０４９０６９号公報
【特許文献３】特開昭６３−２６３７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、描画動作を中断し、ステージを駆動させてアライメントマークを計測位置に移動させてマーク位置計測を行う場合、描画時間とは別にステージの駆動時間とマークの位置計測時間を要するのでスループットが低下する。このため、特許文献１、２のように、描画開始後に描画動作を中断してマーク位置計測を行う電子線描画装置では、高スループットを実現することが難しい。
【０００９】
一方、特許文献３のような電子線描画装置では、描画動作とマーク計測動作を並行して行うことが可能であるため、描画動作の中断に伴うスループットの低下を回避することができる。しかし、電子銃と電子光学系とを描画用とマーク計測用とでそれぞれ別々に備えるので、２つの電子光学系における電子線のドリフト量は必ずしも一致しない。このため、マーク計測用の電子光学系を用いた計測結果に基づいて電子線の描画位置ずれを補正しても、描画用の電子光学系におけるドリフトを精度良く補正することはできない。更に、描画用とマーク計測用とで電子銃と電子光学系とを２組備えると、描画装置の大型化や複雑化、高コスト化を招く。
【００１０】
そこで、本発明は、描画精度とスループットとの両立の点で有利な描画装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一側面は、複数の荷電粒子線でパターンを基板にショット領域ごとに描画する描画装置であって、基板を保持し移動可能なステージと、複数の荷電粒子線を前記基板に投影する投影系と、前記基板に形成されたマークに前記投影系を介して入射した荷電粒子線により飛来する荷電粒子を検出して前記マークの位置を計測する計測器と、制御部と、を備え、前記制御部は、あるショット領域に対する描画動作の開始から当該ショット領域に対する描画動作の終了までの間に、前記複数の荷電粒子線の中の少なくとも１つの荷電粒子線を用いて前記計測器により前記マークの位置を計測し、前記計測器の計測結果から前記複数の荷電粒子線の前記基板上における入射位置を補正するように前記ステージ及び前記投影系の少なくとも一方を制御する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、例えば、描画精度とスループットとの両立の点で有利な描画装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】電子線描画装置の構成を示す図である。
【図２】第１実施形態における電子線描画装置の描画動作を説明するための図である。
【図３】第１実施形態におけるマーク計測用電子線の動作の切り替えについて説明するための図である。
【図４】第１実施形態の描画処理のフローチャートである。
【図５】第２実施形態における電子線描画装置の描画動作を説明するための図である。
【図６】第２実施形態の描画処理のフローチャートである。
【図７】第３実施形態の電子線描画装置における計測器の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。本発明は、複数の荷電粒子線で基板にパターンをショット領域ごとに描画する荷電粒子線描画装置に適用可能であるが、複数の電子線を用いて描画を行う電子線描画装置に適用した例を用いて本発明を説明する。
【００１５】
［第１実施形態］
図１は、本発明の電子線描画装置１００の構成を示す図である。なお、電子線描画装置は、イオン線を用いるイオン線描画装置であってもよく、本実施形態の電子線描画装置は、より一般的な荷電粒子線描画装置の一例として説明されるものである。他の実施形態においても同様である。電子線描画装置１００は、電子銃１、コリメーターレンズ３、アパーチャアレイ４、静電レンズ５，９、ブランキング偏向器６、ブランキングアパーチャ７、偏向器８、ステージ１１を備える。電子銃１は、複数の電子線（荷電粒子線）を放出する荷電粒子源を構成している。コリメーターレンズ３、アパーチャアレイ４、静電レンズ５，９、ブランキング偏向器６、ブランキングアパーチャ７、偏向器８は、複数の電子線（荷電粒子線）を基板１０の表面に結像する電子光学系８０を構成している。電子光学系８０は、荷電粒子光学系、光学系、または、投影系ともいう。電子線と基板１０の位置合わせを行うために、アライメント光学系１２、測長用の干渉計１４、電子検出器３０が配置されている。電子検出器３０は、電子銃１から電子光学系８０を介して基板１０に形成されたマークに入射した電子線により飛来する荷電粒子（二次電子）を検出しマークの位置を計測する計測器を構成している。
【００１６】
電子銃１はクロスオーバ像２を形成し、クロスオーバ像２から発散した電子線は、コリメーターレンズ３の作用により平行ビームとなり、アパーチャアレイ４に入射する。アパーチャアレイ４は、マトリクス状に配列された複数の円形状の開口を有し、入射した電子線は複数の電子線に分割される。アパーチャアレイ４を通過した電子線は、円形状の開口を有した３枚の電極板（図１では、３枚を一体で図示している）から構成される静電レンズ５に入射する。静電レンズ５を通過した電子線が最初にクロスオーバ像を形成する位置に、小さな開口がマトリクス状に配置されたブランキングアパーチャ７が配設され、ブランキング偏向器６とブランキングアパーチャ７によりブランキング動作が実行される。
【００１７】
ブランキングアパーチャ７を通過した電子線は、第２の静電レンズ９により結像され、ウエハ、マスク等の基板１０上に元のクロスオーバ像２が結像される。電子線により基板１０にパターンを描画する際には、電子光学系制御部２１により、電子線を偏向器８により走査するとともに、描画するパターンに応じてブランキング偏向器６を制御して電子線の照射のＯＮ／ＯＦＦを制御する。また、電子線により基板１０の位置を計測する場合、基板１０に形成されたマーク（アライメントマーク）に対して偏向器８により電子線を走査させて、電子検出器３０によって基板１０からの二次電子を検出してアライメントマークの位置を求める。ここで、電子光学系制御部２１は、不図示の制御回路によりコリメータレンズ３、静電レンズ５，９について制御を行い、信号処理部２２は、電子検出器３０により検出された二次電子及び反射電子の量を示すデータを出力し、主制御部２６に供給する。そして、主制御部２６により、偏向量に対応した検出電子量の信号であるマーク信号（離散的信号列）が算出され、記憶部２７に記憶される。
【００１８】
電子検出器３０は、基板１０の近傍に配置され、アライメントマークの位置を計測するために、基板１０からの二次電子を検出する。図１においては、電子検出器３０は、静電レンズ９上に備え付けられ、基板１０の上方に位置するように配置されている。これにより、基板１０からの二次電子を精度良く検出し、アライメントマークの位置を高精度に求めることができる。電子検出器３０は、別の構成として、基板１０の近傍でかつ電子光学系８０の周辺部に配置されたファラデーカップを含むことができる。これにより、電子検出器３０は、ファラデーカップを用いて基板１０からの二次電子の電荷量を検出することによって、アライメントマークの位置を計測することができる。
【００１９】
図１に示すステージ１１は、いずれもＹステージにＸステージが載置された構成（不図示）であり、Ｘステージ上に感光材が塗布された基板１０を保持して移動可能である。さらにＸステージ上には、基板１０とは異なる位置に基準マークが形成された基準板１５及びＸステージ上のＸ方向の一端にＸ軸用の移動鏡１３が設けられている。Ｙステージは電子線の光軸に垂直な平面内で図１の紙面に垂直なＹ方向に基板１０の位置決めを行い、Ｘステージは電子線の光軸に垂直な平面内でＹ軸に垂直なＸ方向に基板１０の位置決めを行う。なお、Ｘステージ上には、電子線の光軸に平行なＺ方向に基板１０の位置決めを行うＺステージ等（不図示）も載置されている。ＹステージとＸステージの位置は、ステージ制御部２５によって制御される。測長用の干渉計１４においては、内部に設けられたレーザ光源から射出されたレーザビームを測定光と参照光に分割する。測定光をステージ１１上に設置されたＸ軸用の移動鏡１３に、参照光を干渉計１４の内部に設けられた参照鏡にそれぞれ入射させて、反射した測定光と参照光を重ね合わせて干渉させ、検出器を用いて干渉光の強度を検出する。測定光と参照光は射出段階で互いに周波数が微小量Δｆだけ異なる為、移動鏡１３のＸ方向の移動速度に応じて周波数がΔｆから変化したビート信号が検出器から出力される。このビート信号は、ステージ位置検出部２４により処理されることにより、参照光の光路長を基準とした測定光の光路長の変化量、すなわち参照鏡を基準にした場合の移動鏡１３のＸ座標を高い分解能で高精度に計測する。同様に、ステージ１１のＹ方向の位置を検出する測長用の干渉計（不図示）によって、ステージ１１に設置された移動鏡のＹ方向の座標が、参照鏡を基準にして、高分解能かつ高精度に計測される。
【００２０】
アライメント光学系１２は、非露光光を基板１０やステージ１１に形成されたアライメントマークに導き、反射光をセンサに結像させることで、アライメントマークの像を検出する。そして、アライメント光学系制御部２３により、アライメント光学系１２の光軸に対するアライメントマークの位置を求める。主制御部２６は、電子光学系制御部２１、信号処理部２２、アライメント光学系制御部２３、ステージ位置検出部２４、ステージ制御部２５からのデータ処理や、各制御部への指令等を行う。また、記憶部２７は主制御部２６にとって必要な情報を記憶する。電子光学系制御部２１、信号処理部２２、アライメント光学系制御部２３、ステージ位置検出部２４、ステージ制御部２５、主制御部２６、記憶部２７は制御部２０を構成している。
【００２１】
次に、電子線描画装置１００の描画方法について説明する。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１０上の複数のショット領域（パターン描画領域）にパターンの描画を行う。電子線描画装置１００の描画動作とは、電子線を用いて基板１０上の複数のショット領域にパターンを描画するために、スキャン描画とステップ移動を繰り返し行う動作を意味する。電子線描画装置１００は、電子線を偏向させてステージ１１に保持された基板１０にパターンを描画する。このとき、ステージ１１の移動に応じて、偏向器８の制御やステージ１１の位置制御を行い、基板１０に対する電子線の照射位置を制御する。
【００２２】
図２は、電子線描画装置１００の電子線の照射領域５０における複数の電子線５１の配置と、描画動作の際の電子線照射領域５０とショット領域４０との相対位置の変化を示す図である。図２の（Ａ）に示す電子線照射領域５０において、複数の電子線５１が、Ｍ行Ｎ列の完全な格子状の配置からＸ方向に相互に距離Ｌ２だけずれた千鳥格子状に配置される。そして、パターンを描画する際には、ステージ１１がＹ方向に沿って連続的にスキャン移動する間に、偏向器８により基板１０上で電子線５１がＸ方向に距離Ｌ２の範囲を画素単位で繰り返し偏向される。このとき、ステージ１１の速度はレジスト感度と電子線の電流密度の値とから決定され、距離Ｌ２は偏向器８の偏向ストロークにより決定される。本実施形態において、Ｙ方向は、ステージ１１がスキャン移動する第１方向を、Ｘ方向は第１方向と直交する第２方向を構成している。
【００２３】
続いて、図２の（Ｂ）〜（Ｄ）を用いて、電子線描画装置１００の描画処理について説明する。ここで、本実施形態の電子線描画装置１００では、電子線照射領域５０は描画動作が行われるショット領域４０に比べてＹ方向に距離Ｌ４だけ広く、Ｘ方向の距離は等しいものとする。また、電子線照射領域５０のＸ方向の距離Ｌ３とＹ方向の距離Ｌ５は、Ｘ方向の距離Ｌ１とＹ方向の距離Ｌ４に比べて、それぞれ十分に長いものとする。そして、主制御部２６は、図２の（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、基板１０上の複数のショット領域４０に対して電子線照射領域５０をＹ方向に沿って順次移動させながらパターンの描画を行う。始めに、主制御部２６は、図２の（Ｂ）に示すようにショット領域４０に対して電子線照射領域５０を位置合わせした後、基板１０をＹ方向に距離Ｌ４だけスキャン移動させながら、連続的にスキャン描画を行う。ここで、スキャン描画が行われた後のショット領域４０と電子線照射領域５０は、図２の（Ｃ）のような位置関係となる。続いて、主制御部２６は、ステージ１１をＹ方向に沿って所定距離だけステップ移動させて、図２の（Ｄ）に示すように、電子線照射領域５０を次のショット領域４０へと移動させる。主制御部２６は、これらのショット領域に対するスキャン描画動作とショット領域間のＹ方向のステップ移動動作を繰り返し行い、基板１０上の複数のショット領域４０に対してパターンの描画を行う。その後、主制御部２６は、基板１０のショット領域４０におけるＹ方向の折り返し位置では、Ｘ方向に沿って所定距離だけ基板１０をステップ移動させて、再びＹ方向沿ってスキャン描画動作を行う。主制御部２６は、ショット領域ごとのスキャン描画動作とショット領域間のステップ移動動作とを繰り返し行うことにより、基板１０の全面のすべてのショット領域４０に対して描画を行う。なお、本実施形態の電子線描画装置１００において、電子線照射領域５０の大きさをショット領域４０に比べてＹ方向に距離Ｌ４だけ広いものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、電子線照射領域５０の大きさは、ショット領域４０の大きさと同じあるいはショット領域４０の大きさに比べて小さくても良い。これらの場合には、スキャン描画の距離や方向を調整することにより、ショット領域４０に所望のパターンを描画することが可能となる。
【００２４】
本実施形態において、１つのショット領域４０に対する描画動作の開始から終了までの間に、スキャン描画動作を行いながら、少なくとも１つの電子線を用いて電子検出器３０により二次電子を検出することにより、アライメントマークの位置を計測する。以下では、電子線描画装置１００の描画動作のうちスキャン描画動作中におけるアライメントマークの位置計測について詳細に説明する。図３は、電子線描画装置１００の複数の電子線とショット領域４０との位置関係を示す図であり、図の（Ａ）〜（Ｃ）の順にステージ１１がＹ方向に移動して、電子線とショット領域４０との相対位置が変化していく様子を表している。なお、実際には電子線の照射位置を固定したまま、ステージ１１を移動させて電子線とショット領域４０の相対位置を変化させるが、図３では説明を簡単にするために、電子線の照射位置を変化させている。ここで、図３に記載される時刻ｔにおいては、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３の関係が成り立つとする。また、基板１０上のショット領域外のスクライブ領域にはアライメントマーク５４が形成されている。アライメントマーク５４が形成されるスクライブ領域は、ショット領域４０と、当該ショット領域４０のＸ方向（第２方向）に沿う境界線を挟んで隣接する領域である。アライメントマーク５４に電子線を照射して電子検出器３０を用いて二次電子を検出することにより、アライメントマーク５４の位置計測が行われる。なお、アライメントマーク５４とショット領域４０との距離は、電子線照射領域５０における距離Ｌ４よりも短い。
【００２５】
図３の（Ａ）では、複数の電子線の照射位置はショット領域４０内に配置される。その後、スキャン描画動作に伴うステージ１１のＹ方向への移動により、（Ｂ）を経て（Ｃ）に示すように電子線とショット領域４０の相対位置が変化する。ここで、ショット領域４０にパターンを描画する電子線を描画用電子線５２、アライメントマーク５４の位置計測を行う電子線をマーク計測用電子線５３と定義する。本実施形態においては、図３に示すようにスキャン描画動作中に、照射位置がショット領域４０を外れた電子線をアライメントマーク５４に対して走査させることによりアライメントマーク５４の位置が計測される。すなわち、スキャン描画動作中に所定のタイミングで、マーク計測用電子線５３におけるパターン描画とマーク計測の動作を切り替えて、アライメントマーク５４の位置計測を行う。ここで、所定のタイミングは、マーク計測用電子線５３の照射位置がアライメントマーク５４上に位置するタイミングであり、ショット領域４０とアライメントマーク５４の位置に関するデータに基づいて描画開始前に予め設定される。その後、アライメントマーク５４を位置計測するために、ブランキング偏向器６、ブランキングアパーチャ７、偏向器８によりアライメントマーク５４に対して電子線が走査される。図３に示すように、アライメントマーク５４は、一般に複数のパターンから構成されている。このため、パターンごとの二次電子を個別に検出するために、ブランキング偏向器６の制御により電子線をアライメントマーク５４に対して走査させるタイミングをずらして、電子検出器３０により二次電子を検出しても良い。また、ステージ１１のスキャン方向（Ｙ方向）において照射位置の異なる複数の電子線を用いて、異なるタイミングで電子線をアライメントマーク５４に対して走査させて、二次電子を個別に検出して、アライメントマーク５４の位置を求めても良い。
【００２６】
続いて、図４を用いて、本実施形態の電子線描画装置１００の描画処理シーケンスについて説明する。電子線描画装置１００は、描画処理動作の開始により、図４に示す描画処理フローチャートに従って、以下のステップを実行する。Ｓ１０１で、主制御部２６は、基準板１５上に形成された基準マークの設計上の座標位置に基づいて、基準マークをアライメント光学系１２の光軸上に位置するようにステージ１１を移動させる。そして、主制御部２６は、アライメント光学系制御部２３により、光軸に対する基準マークの位置ずれを検出し、その位置ずれに基づいて、ステージ座標系（ＸＹ座標系）の原点が光軸と一致するようにステージ位置検出部２４が定めるステージ座標系を再設定する。Ｓ１０２で、主制御部２６は、電子線の光軸とアライメント光学系１２の光軸との設計上の位置関係に基づいて、基準マークを電子線の光軸上に位置するように、ステージ１１を移動させる。そして、主制御部２６は、電子光学系制御部２１により、電子線を基準マークに対して走査して、電子線の光軸に対する基準マークの位置ずれを検出し、電子線の光軸とアライメント光学系１２の光軸とのベースラインを決定する。
【００２７】
Ｓ１０３で、主制御部２６は、基板１０上のアライメントマーク５４の中から複数のアライメントマーク５４を選択し、設計上の座標位置に基づいて、アライメント光学系１２の光軸上に位置するように移動させる。そして、アライメント光学系制御部２３により、アライメント光学系１２の光軸に対するアライメントマーク５４の位置ずれを検出し、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５４の実測値が得られる。Ｓ１０４で、主制御部２６は、Ｓ１０３の検出結果を用いて、グローバルアライメント法により基板１０上のショット領域４０の配列に関して、シフト（移動）誤差、倍率誤差、回転誤差を計算して、その規則性を決定する。その後、主制御部２６は、ベースラインと決定された配列の規則性から補正係数を求め、その結果に基づいて電子線と基板１０の位置合わせを行う。ここで求めた補正係数は、主制御部２６によって記憶部２７に保存される。
【００２８】
Ｓ１０５で、主制御部２６は、主制御部２６により、複数の電子線の中から、電子線の基板上における入射位置の補正（ドリフト補正）を行う為に、アライメントマークの計測に用いるマーク計測用電子線５３を選んで設定する。なお、マーク計測用電子線５３の設定方法については、後で詳しく説明する。Ｓ１０６で、主制御部２６は、各ショット領域４０に対して描画開始位置に電子線照射領域５０の位置を合わせるように偏向器８及びステージ１１の少なくとも一方を動作させた後、ショット領域４０に描画すべきパターンデータに基づいてスキャン描画を開始する。
【００２９】
Ｓ１０７で、主制御部２６は、主制御部２６により、スキャン描画動作中にＳ１０５で設定されたマーク計測用電子線５３を用いてアライメントマーク５４の位置計測を行う。以下では、スキャン描画の動作中におけるアライメントマーク５４の位置計測の手順について説明する。始めに、ステージ１１の移動により、マーク計測用電子線５３の照射位置がアライメントマーク５４の位置に達したときに、主制御部２６は、ブランキング偏向器６の制御により、特定のマーク計測用電子線５３を偏向してアライメントマーク５４に入射させる。そして、偏向器８によりマーク計測用電子線５３を偏向させながらアライメントマーク５４に対して走査させ、電子検出器３０を用いて基板１０からの二次電子を検出する。ここで、電子検出器３０により検出された検出信号について、例えば、微分処理した後にエッジ検出法や波形対称性の評価法などを適用することにより、アライメントマーク５４の位置を求める。その後、Ｓ１０７で求められたアライメントマーク５４の位置計測結果は、記憶部２７に記憶される。なお、スキャン描画の動作中におけるアライメントマーク５４の位置計測方法については、後で詳細に説明する。
【００３０】
Ｓ１０８で、主制御部２６は、Ｓ１０７での計測結果と、Ｓ１０３でのアライメント光学系１２やマーク計測用電子線５３を用いた以前の計測結果との差から、電子線の基板上における入射位置のずれの量（ドリフト量）を算出する。Ｓ１０９で、主制御部２６は、スキャン描画を開始してからステージ１１をＹ方向に距離Ｌ４だけ移動させた後に、スキャン描画を停止する。Ｓ１１０で、主制御部２６は、基板１０上の全てのショット領域４０について描画が完了した場合には、基板１０の描画処理動作を終了する。一方で、基板１０上の全てのショット領域４０について描画が完了していない場合、主制御部２６は、Ｓ１１１へと進む。Ｓ１１１で、主制御部２６は、ステージ１１により、電子線と基板１０との相対位置を所定距離だけステップ移動させ、電子線照射領域５０を次のショット領域４０へと移動させる。
【００３１】
Ｓ１１２で、主制御部２６は、Ｓ１０８で算出したドリフト量に基づいて、ドリフト補正を実行するか否かの判断を行う。予め決められた許容値を基準として、Ｓ１０８で求めた電子線のドリフト量が許容値よりも小さい場合、主制御部２６は、ドリフト補正を行わずに、Ｓ１０６に戻って再びスキャン描画を開始する。一方、電子線のドリフト量が許容値よりも大きい場合、１１３へと進む。Ｓ１１３で、主制御部２６は、所定のタイミングで電子光学系制御部２１やステージ制御部２５に指令を出し、Ｓ１０８で算出したドリフト量に基づいて電子線の偏向位置またはステージ１１の位置を調整することにより、電子線のドリフトを補正する。電子線のドリフト補正を実行するタイミングについては、後で詳しく説明する。そして、Ｓ１１３で電子線のドリフト補正を終了した後、Ｓ１０６に戻り、パターンのスキャン描画を再開する。以上の描画処理動作は、Ｓ１１０で基板１０の全てのショット領域に対する描画が完了するまで続けられ、Ｓ１１０で描画が完了した場合に、全ての処理が終了する。
【００３２】
図４においては、スキャン描画の動作中にＳ１０８により電子線のドリフト量を算出する電子線描画方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本実施形態においては、Ｓ１０８における電子線のドリフト量の算出は、Ｓ１１２におけるドリフト補正の実行判断の前までに実施すれば良く、例えばＳ１１１におけるステップ移動の動作中に、電子線のドリフト量を算出しても良い。本実施形態においては、主制御部２６により、描画開始前にマーク計測用電子線５３を選んで設定し、スキャン描画の動作中にマーク計測用電子線５３のパターン描画とアライメントマーク計測の動作を所定のタイミングで切り替える。そして、主制御部２６は、スキャン描画の動作中にマーク計測用電子線５３を用いてアライメントマーク５４の位置を計測し、計測結果に基づいて電子線のドリフト量を算出して補正する。
【００３３】
以下では、マーク計測用電子線５３の設定方法について説明する。本実施形態においては、図４に示すＳ１０５で、主制御部２６は、電子線描画装置１００における複数の電子線の中からマーク計測用電子線５３を選んで設定する。ここで、例えば、電子線照射領域５０の中央付近に位置する電子線をマーク計測用電子線５３に設定した場合、スキャン描画開始前のマーク計測用電子線５３とアライメントマーク５４の間には距離Ｌ５／２程度の間隔が生じる。このため、ステージ１１をＹ方向に距離Ｌ４だけ移動させるスキャン描画の動作を実行しても、アライメントマーク５４の位置にマーク計測用電子線５３は照射されず、アライメントマーク５４の位置計測を行うことは出来ない。従って、電子線描画装置１００の描画動作を一度中断し、ステージ１１を駆動させてアライメントマーク５４の位置を計測位置に移動させてマーク位置計測を行わなければならず、スループットの低下を招く。
【００３４】
一方で、電子線照射領域５０においてＹ方向の両端部付近に位置する電子線をマーク計測用電子線５３に設定した場合には、スキャン描画の動作に伴ってマーク計測用電子線５３の照射位置がショット領域４０の内側から外側（または外側から内側）に変化する。このため、スキャン描画の動作を実行することにより、ショット領域４０の近傍に設けられたアライメントマーク５４にマーク計測用電子線５３が照射され、アライメントマーク５４の位置計測を行うことが出来る。従って、電子線照射領域５０においてＹ方向の両端部付近に位置する電子線をマーク計測用電子線５３に設定した場合、スキャン描画の動作中にマーク位置計測を実行可能となるため、高速かつ高精度なアライメントマーク５４の位置計測を実現させることが出来る。以上より、マーク計測用電子線５３の設定においては、電子線照射領域５０においてＹ方向の両端部付近に位置する電子線が選択される。なお、Ｘ方向について、主制御部２６は、基板１０上のアライメントマーク５４の位置座標に基づいて、マーク計測用電子線５３を選んで設定する。
【００３５】
続いて、電子線描画装置１００のスキャン描画の動作中におけるマーク計測用電子線５３によるアライメントマーク５４の位置計測について説明する。前述のように、電子線描画装置１００のスキャン描画の動作においては、ステージ１１をＹ方向に連続的に移動させる間に、偏向器８により基板１０上で電子線をＸ方向に偏向させる。このため、偏向器８により複数の電子線を一括して高速に偏向させる構成の場合には、マーク計測用電子線５３は描画用電子線５２と同様にＸ方向に繰り返し偏向される。ここで、本実施形態の電子線描画装置１００において、主制御部２６は、基板１０上のＸ方向及びＹ方向のアライメントマーク５４に対して、ステージ１１をＹ方向に移動させながらマーク計測用電子線５３をＸ方向に偏向させる。そして、電子検出器３０により基板１０からの二次電子を検出し、アライメントマーク５４の位置を求めることにより、主制御部２６は、スキャン描画の動作中に、ＸＹ平面上における電子線と基板１０の相対位置を求める。なお、アライメントマーク５４に関しては、例えばＸＹ平面においてＸ方向に対して±４５度傾いたハの字状のアライメントマーク５４を用いて、マーク計測用電子線５３により電子線と基板１０の相対位置（Ｘ、Ｙ）を求めても良い。図４のＳ１０７に示すマーク位置計測は、基板１０上に設けられた全てのアライメントマーク５４の位置を計測する場合のみに限定されず、選択した一部のアライメントマーク５４について実行しても良い。
【００３６】
図４のＳ１１３に示す電子線のドリフト補正を実行するタイミングについて説明する。主制御部２６により電子線描画装置１００のドリフト補正を実行するタイミングは、一定時間毎のタイミングとすることができるが、チップ単位の描画終了のタイミングやチップ列毎の描画終了のタイミングとすることもできる。図２で説明したように、本実施形態の電子線描画装置１００においてはチップ単位で基板１０にパターンを描画する。このため、一定時間毎のタイミングで補正する場合には、１つのチップ描画の最中に電子線のドリフトが補正されて、チップ内で描画パターンに位置ずれが生じる恐れがある。一方で、チップ単位の描画終了のタイミングやチップ列毎の描画終了のタイミングで電子線のドリフト補正を実行する場合には、チップ内での描画パターンの位置ずれを防止することができる。このため、電子線のドリフト補正を実行するタイミングについては、チップ単位の描画終了のタイミングやチップ列毎の描画終了のタイミングであることが好ましい。
【００３７】
以上より、本実施形態によれば、電子線描画装置１００の描画動作内のスキャン描画動作中に、主制御部２６により設定されたマーク計測用電子線５３をアライメントマーク５４に照射して、アライメントマーク５４の位置計測が行われる。そして、主制御部２６は、アライメントマーク５４の計測結果に基づいて電子線のドリフト量を算出し、電子線の基板１０上における入射位置のずれを補正するようにステージ１１及び電子光学系８０の少なくともいずれかを制御する。これにより、本実施形態においては、特許文献１、２に記載の従来方式に比べ、アライメントマーク５４の位置を計測位置へ移動させる時間とアライメントマーク５４の位置計測を行う時間を短縮させることにより、スループットを向上させることができる。また、特許文献３に記載の従来の方法に比べて、描画用電子線５２と同一の電子光学系８０における電子線を用いてドリフト量を計測するため、高精度なドリフト補正が実現可能であり、しかも、電子線描画装置１００の高コスト化や大型化を回避することが出来る。従って、本実施形態によれば、省スペース及び低コストで、高速かつ高精度に電子線と基板１０の位置合わせが可能な電子線描画装置１００を提供することができる。
【００３８】
［第２実施形態］
図５を用いて第２実施形態の電子線描画装置１００について説明する。図５は、図１に示す電子線描画装置１００の電子線照射領域６０における複数の電子線６１の基板１０上での配置と、描画動作の際の電子線照射領域６０と基板１０の相対位置の変化を示す図である。図５の（Ａ）に示す複数の電子線が照射する領域６０のＸ方向の長さＬ６は、ショット領域４０のＸ方向の長さに比べて小さい構成となっている。なお、Ｘ方向の長さＬ６以外は第１実施形態の電子線照射領域５０と同様の構成であり、複数の電子線６１が完全な格子状の配置からＸ方向に相互に距離Ｌ２だけずれた千鳥格子状に配置される。
【００３９】
次に、図５の（Ｂ）〜（Ｆ）を用いて、本実施形態の電子線描画装置１００の描画動作について説明する。基板１０上へのパターン描画に際しては、ステージ１１がＹ方向に連続的に移動する間に、偏向器８により基板１０上で電子線６１がＸ方向に距離Ｌ２の範囲を画素単位で繰り返し偏向される。本実施形態の電子線描画装置１００においては、ショット領域４０のＸ方向の距離が、電子線照射領域６０のＸ方向の距離Ｌ６の整数倍となるように構成されている。電子線照射領域６０のＹ方向については、第１実施形態の電子線照射領域５０と同様に、ショット領域４０に比べて距離Ｌ４だけ広い構成となっている。なお、電子線照射領域６０のＸ方向の距離Ｌ６とＹ方向の距離Ｌ５は、Ｘ方向の距離Ｌ１とＹ方向の距離Ｌ４に比べて、それぞれ十分に長いものとする。
【００４０】
図５の（Ｂ）〜（Ｆ）に示すように、主制御部２６は、基板１０上の複数のショット領域４０に対して電子線照射領域６０を順次移動させてパターンの描画を行う。始めに、主制御部２６は、図５Ｂに示すようにショット領域４０に対して電子線照射領域６０を位置合わせした後、基板１０をＹ方向に沿って距離Ｌ４だけスキャン移動させながら連続的にスキャン描画動作を行う。ここで、スキャン描画動作を行った後のショット領域４０と電子線照射領域６０は、図５の（Ｃ）に示すような位置関係となる。続いて、主制御部２６は、図５の（Ｄ）に示すようにステージ１１をＸ方向へ沿って距離Ｌ６だけステップ移動させるステップ移動動作を行う。ステップ移動動作の後、主制御部２６は、基板１０を−Ｙ方向に距離Ｌ４だけ移動させながら連続的に描画するスキャン描画動作を行う。電子線照射領域６０は、Ｘ方向の距離Ｌ６の整数倍がショット領域４０のＸ方向の距離に一致する構成であり、主制御部２６は、ステージ１１をＸ方向に沿ってステップ移動させた後、基板１０を−Ｙ方向に距離Ｌ４だけ移動さながら連続的にスキャン描画動作を行う。そして、主制御部２６は、このスキャン描画動作とステップ移動動作とを繰り返し行うことにより、１つのショット領域４０の全体にパターンの描画を行う。
【００４１】
図５の（Ｅ）は、−Ｙ方向に沿ってスキャン描画動作を行った後の、ショット領域４０と電子線照射領域６０との位置関係を示す。１つのショット領域４０に対する描画動作で、図５の（Ｂ）の状態から（Ｅ）の状態まで進む。１つのショット領域４０へのパターン描画を完了した後に、主制御部２６は、電子線照射領域６０が次のショット領域４０の描画開始位置（図５の（Ｅ）の位置）に配置されるように、ステージ１１をステップ移動させる。その後、主制御部２６は、再び±Ｙ方向に沿うスキャン描画動作とＸ方向に沿うステップ移動動作を組み合わせて行い、基板１０上の複数のショット領域４０に対してパターンを描画する。なお、基板１０上のショット領域４０におけるＹ方向の折り返し位置では、主制御部２６は、Ｘ方向へ所定距離だけステージ１１をステップ移動させて、再びＹ方向に沿ってスキャン描画を行う。
【００４２】
以上より、主制御部２６は、図２の（Ａ）の場合に比べて、ステージ１１をＸ方向へステップ移動させる動作と、−Ｙ方向へ移動させながらスキャン描画を行う動作を加えて行うことにより、基板１０上の１つのショット領域４０にパターンを描画する。本実施形態においては、ショット領域４０内でのステップ移動動作の中で、マーク計測用電子線５３をアライメントマーク５４に照射して偏向させ、電子検出器３０により二次電子を検出することにより、アライメントマーク５４の位置計測を行う。アライメントマーク５４の位置計測方法については、後で詳しく説明する。
【００４３】
続いて、図６を用いて本実施形態の電子線描画装置１００の描画処理シーケンスについて説明する。本実施形態で、主制御部２６は、描画処理動作の開始により、図６に示す描画処理フローチャートに従って、以下のステップを実行する。なお、図６に示すＳ２０１〜Ｓ２０５については、図４に示すＳ１０１〜Ｓ１０５と内容が重複するため、説明を省略する。Ｓ２０６で、主制御部２６は、電子線照射領域６０の位置をショット領域４０に対して所定の位置に合わせるように偏向器８及びステージ１１の少なくとも一方を動作させた後、ショット領域４０に描画すべきパターンデータに基づいてスキャン描画を行う。そして、主制御部２６は、スキャン描画を開始してからステージ１１をＹ方向に距離Ｌ４だけ移動させた後に、スキャン描画を停止する。
【００４４】
Ｓ２０７では、基板１０上の１つのショット領域４０について描画が完了した場合には、Ｓ２１２へと進む。一方、１つのショット領域４０についての描画が完了していない場合には、Ｓ２０８へと進む。Ｓ２０８で、主制御部２６は、ショット領域４０内でステージ１１により電子線照射領域６０をＸ方向へ距離Ｌ６だけステップ移動させる動作を開始する。Ｓ２０９で、主制御部２６は、Ｓ２０７のショット領域４０内でのステップ移動動作中に、Ｓ２０５で設定されたマーク計測用電子線５３を用いてアライメントマーク５４の位置計測を行う。アライメントマーク５４の位置計測の手順については、第１実施形態のＳ１０７に記載した内容と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４５】
Ｓ２１０で、主制御部２６は、Ｓ２０８でのアライメントマーク５４の位置計測結果と、Ｓ２０３でのアライメント光学系１２やマーク計測用電子線５３を用いた以前のアライメントマーク５４の位置計測結果との差から、電子線のドリフト量を算出する。Ｓ２１１で、主制御部２６は、ショット領域４０内でステージ１１により電子線照射領域６０をＸ方向へ距離Ｌ６だけステップ移動させた後、ステップ移動を停止する。主制御部２６は、ショット領域４０内でのステップ移動動作の停止後、Ｓ２０６に戻ってスキャン描画を行う。Ｓ２１２で、主制御部２６は、基板１０上の全てのショット領域４０について描画が完了した場合には、基板１０の描画処理動作を終了する。一方、主制御部２６は、基板１０上の全てのショット領域４０について描画が完了していない場合には、Ｓ２１３へと進む。
【００４６】
Ｓ２１３で、主制御部２６は、電子線照射領域６０を基板１０上の次のショット領域４０の所定の位置に位置合わせするために、ステージ１１により電子線と基板１０との相対位置を所定距離だけステップ移動させる。なお、本実施形態において、ステージ１１によるステップ移動の動作には、以下に示す３種類のステップ移動が存在する。
（１） １つのショット領域内でのＸ方向への距離Ｌ６のステップ移動
（２） 次のショット領域への所定距離のステップ移動
（３） Ｙ方向の折り返し位置におけるＸ方向への所定距離のステップ移動
その中で、本実施形態においてアライメントマーク５４の位置計測を行うのは、（１）のＸ方向への距離Ｌ６のステップ移動の動作中である。ここで、（１）及び（２）のステップ移動は、図６と図２で説明した通りである。また、（３）のステップ移動は、基板１０上のショット領域４０におけるＹ方向の折り返し位置で実行される動作である。（１）〜（３）のステップ移動動作は、基板１０におけるショット領域４０の位置や、ショット領域４０におけるパターンの描画状況に応じてそれぞれ実行される。
【００４７】
Ｓ２１４〜Ｓ２１５については、図４のＳ１１２〜Ｓ１１３と内容が重複するため、説明を省略する。ここで、図６では、ショット領域４０内でのステップ移動動作中にＳ２０９により電子線のドリフト量を算出する電子線描画方法について説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。本実施形態においては、Ｓ２１０における電子線のドリフト量の算出は、Ｓ２１４におけるドリフト補正の実行判断の前までに実施すれば良く、例えばＳ２１３におけるステップ移動動作を停止した後に、電子線のドリフト量を算出しても良い。また、Ｓ２１４〜Ｓ２１５の実行順序についても、Ｓ２１３のステップ移動動作の停止後に限定されるものではない。例えば、Ｓ２１１のステップ移動動作中に、Ｓ２１４におけるドリフト補正の実行判断とＳ２１５におけるドリフト補正を行い、ステップ移動の動作停止後にＳ２０６におけるスキャン描画を開始しても良い。
【００４８】
本実施形態においては、主制御部２６により、描画開始前にマーク計測用電子線５３を選んで設定し、１つのショット領域４０内でのステップ移動動作中にマーク計測用電子線５３のパターン描画とアライメントマーク計測の動作を所定のタイミングで切り替える。そして、ステップ移動動作中にマーク計測用電子線５３を用いてアライメントマーク５４の位置を計測し、計測結果に基づいて電子線のドリフト量を算出して補正する。
【００４９】
以下では、電子線描画装置１００のステップ移動動作中におけるマーク計測用電子線５３によるアライメントマーク５４の位置計測について説明する。本実施形態で、主制御部２６は、ブランキング偏向器６とブランキングアパーチャ７によりブランキング動作が実行されるステップ移動動作中に、アライメントマーク５４に対してマーク計測用電子線５３を走査させて位置計測を行う。上述したように、ステージ１１によるステップ移動には、（１）〜（３）の３種類の動作があるが、本実施形態におけるアライメントマーク５４の位置計測は、（１）のショット領域４０内でのＸ方向への距離Ｌ６のステップ移動動作中に実行することが可能である。
【００５０】
アライメントマーク５４の位置計測においては、ステージ１１によるステップ移動動作中に、ステージ１１をＺ方向に駆動させて基板１０と静電レンズ９の距離を変化させ、電子検出器３０により基板１０からの二次電子を検出しても良い。ここで、ステージ１１により基板１０と静電レンズ９の距離をスキャン描画時に比べて近づける場合には、電子検出器３０と基板１０との距離が短くなる。このため、電子検出器３０における基板１０からの二次電子の検出感度を高めることができる。一方で、ステージ１１により基板１０と静電レンズ９の距離をスキャン描画時に比べて遠ざける場合には、電子検出器３０によるＸＹ平面上での二次電子の検出可能範囲が広くなる。このため、例えば、基板１０の近傍や電子光学系８０の周辺部に設置された電子検出器３０により基板１０からの二次電子を検出して、アライメントマーク５４の位置を計測することが可能となる。なお、第１実施形態で説明したように、ＸＹ平面においてＸ方向に対して±４５度傾いたハの字状のアライメントマーク５４を配置して、マーク計測用電子線５３を用いて電子線と基板１０の相対位置（Ｘ、Ｙ）を求めても良い。また、Ｘ方向へのステップ移動中に、偏向器８を用いて電子線をＹ方向に偏向させて、長手方向がＹ方向と一致するアライメントマーク５４の位置を計測しても良い。
【００５１】
続いて、本実施形態の電子線描画装置１００におけるマーク計測用電子線５３の設定方法について説明する。本実施形態においては、図６のＳ２０５に示すように、主制御部２６により、電子線描画装置１００における複数の電子線の中からマーク計測用電子線５３を選んで設定する。前述のように、本実施形態においては、描画動作内のショット領域４０内でのステップ移動の動作中にアライメントマーク５４の位置計測を行う。このため、ステージ１１の駆動データに基づいて、ステップ移動の動作の際に照射位置がアライメントマーク５４上を通過する電子線をマーク計測用電子線５３として選んで設定することが好ましい。
【００５２】
以上より、本実施形態によれば、描画動作内のショット領域４０内でのステップ移動動作中に、主制御部２６は、設定されたマーク計測用電子線５３をアライメントマーク５４に照射して、アライメントマーク５４の位置計測を行う。そして、主制御部２６は、アライメントマーク５４の位置計測結果に基づいて電子線のドリフト量を算出し、電子線と基板１０の相対位置を補正する。これにより、本実施形態の電子線描画装置１００は、従来のドリフト補正に比べて、アライメントマーク５４の位置を計測位置へ移動させる時間とアライメントマーク５４の位置計測を行う時間を短縮させることにより、スループットを向上させることができる。また、特許文献３に記載の従来の方法に比べて、描画用電子線と同一の電子光学系８０における電子線を用いてドリフト量を計測するため、高精度なドリフト補正が実現可能であり、装置の高コスト化や大型化を回避することが出来る。
【００５３】
ここで、本実施形態においては、ブランキング偏向器６とブランキングアパーチャ７によりブランキング動作が実行されるステップ移動動作中に、マーク計測用電子線５３を用いてアライメントマーク５４の位置を計測し、電子線のドリフトを補正する。第１実施形態においては、スキャン描画の動作中にアライメントマーク５４の位置を計測するため、マーク計測用電子線５３以外の電子線からの二次電子が同時に検出されてノイズとなる恐れがある。しかし、本実施形態においては、マーク計測用電子線５３だけが基板１０に照射されるため、電子検出器３０におけるノイズを低減させることができる。これにより、本実施形態においては、第１実施形態に比べて精度良く電子線のドリフトを補正することができる。従って、本実施形態によれば、省スペース及び低コストで、高速かつ高精度に電子線とウエハの位置合わせが可能な電子線描画装置１００を提供することができる。
【００５４】
なお、ここまで主制御部２６によりステップ移動動作中にマーク計測用電子線５３を用いてアライメントマーク５４の位置を計測する方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第1実施形態と第２実施形態に記載した方法を合わせて、Ｙ方向へのスキャン描画とＸ方向へのステップ移動の動作中にアライメントマーク５４の位置計測を行っても良い。
【００５５】
［第３実施形態］
図７を用いて第３実施形態の電子線描画装置１００について説明する。本実施形態においては、電子検出器３０の構成に特徴があるため、その部分に特化して説明を行い、他の部分については第１実施形態と同様の構成であるため、説明を省略する。図７は、図１に示す電子線描画装置１００における電子検出器３０の別の構成を示す図である。静電レンズ９のうちで基板１０に最も近く配置された静電レンズ（電子光学部材）９ｃの表面を検出面として、検出面により検出された二次電子信号を処理するための検出回路３３が接続されている。検出回路３３は、積分回路３１とＡ／Ｄコンバータ３２から構成される。静電レンズ９ｃの表面で検出された二次電子信号が積分回路３１により一定時間の間に積算されて電圧信号に変換された後、Ａ／Ｄコンバータ３２を介してデジタル信号に変換されることにより、基板１０からの二次電子の量を検出することができる。図７に示す検出回路３３は、コンデンサ３６に蓄積された電荷を放電するために、スイッチ３４と抵抗３５を備える構成となっている。
【００５６】
本実施形態によれば、電子線描画装置１００の描画動作中に静電レンズ９の表面で検出された二次電子に基づいて、アライメントマーク５４の位置を計測する。そして、主制御部２６は、アライメントマーク５４の位置計測結果に基づいて電子線のドリフト量を算出し、電子線と基板１０の相対位置を補正する。これにより、本実施形態においては、従来のドリフト補正に比べて、アライメントマーク５４の位置を計測位置へ移動させる時間とアライメントマーク５４の位置計測を行う時間を短縮させることにより、スループットを向上させることができる。また、特許文献３に記載の従来の方法に比べて、描画用電子線と同一の電子光学系８０における電子線を用いてドリフト量を計測するため、高精度なドリフト補正が実現可能であり、装置の高コスト化や大型化を回避することが出来る。
【００５７】
本実施形態においては、静電レンズ９の表面を検出面として基板１０からの二次電子を検出するため、図１に示す電子線描画装置１００のように静電レンズ９上に電子検出器３０を備え付ける必要がない。また、基板１０の近傍及び前記電子光学系８０の周辺部にファラデーカップを配置する必要がない。このため、本実施形態においては、第１及び第２実施形態に比べて、電子検出器３０に必要なコストを低減させることが可能である。また、電子線描画装置１００における構成上の制約を減らし、例えば、電子検出器３０の設置を回避することにより、静電レンズ９と基板１０の距離を短縮させることが可能となる。従って、本実施形態によれば、省スペース及び低コストで、高速かつ高精度に電子線と基板１０の位置合わせが可能な電子線描画装置１００を提供することができる。
【００５８】
［デバイス製造方法］
本発明の好適な実施形態のデバイス製造方法は、例えば、半導体デバイス、ＦＰＤのデバイスの製造に好適である。前記方法は、上記の電子線描画装置１００を用いて感光剤が塗布された基板１０にパターンを描画する工程と、前記パターンが描画された基板１０を現像する工程とを含みうる。さらに、前記デバイス製造方法は、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。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の荷電粒子線でパターンを基板に描画する描画装置及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路の高集積化、微細化により、基板上に形成されるパターンの線幅は非常に小さいものとなってきている。これに伴って、基板上にレジストパターンを形成するリソグラフィ工程では更なる微細化が要求されている。このようなパターンの微細化の要求を満たす方法の一つとして、電子線描画方式が知られている。電子線描画装置では、電子銃から放出された電子線を、電子光学系を介して基板上の所望の位置に収束させて、基板を載置したステージと電子線とを相対移動させることにより、基板上にパターンを描画する。このため、微細なパターンを作製する上では、電子線と基板の相対位置をいかに精度良く位置合わせできるかが重要なポイントとなる。
【０００３】
電子線と基板の位置合わせ精度を低下させる要因として、チャージアップや熱に起因した電子線のドリフトが挙げられる。電子線描画を行う場合、電子の散乱による電子光学系のチャージアップや、電子線の照射に伴う基板のチャージアップが生じる。また、描画の際の電子線照射に伴う熱の影響で、電子光学系や基板の変形が起こる。これにより、電子光学系から基板に向けて射出された電子線の照射位置のずれや、基板上の帯電分布に伴う電子線の軌道の変化により、電子線のドリフトが発生する。このため、電子線描画における位置合わせ精度が低下して、パターンの加工精度が劣化するという問題があった。
【０００４】
チャージアップに起因した電子線のドリフトに関する問題を解決するために、以下のような技術が提案されている。特許文献１には、基板からの二次電子を検出する電子検出器により、基板上に形成されたアライメントマークの位置を計測して電子線のドリフトを補正する電子線描画方法について記載されている。特許文献１記載の方法では、描画を開始した後に所定のタイミングで、アライメントマークに電子線を照射し、基板からの二次電子を電子検出器で検出してアライメントマークの位置を計測する。そして、特許文献１記載の方法では、以前の計測結果との差から電子線のドリフト量を算出し、算出結果を電子線の偏向量に重畳させることで、電子線のドリフトを補正する。
【０００５】
特許文献２には、電子線を用いたアライメントマークの位置計測結果と光を用いたアライメントマークの位置計測結果とに基づいて、電子線のドリフトを補正する電子線描画装置について記載されている。特許文献２記載の電子線描画装置は、アライメントマークを電子線で走査した際に基板からの二次電子を検出する電子検出器と、アライメントマークに光を照射して反射した光を受光するアライメント光学系とを備える。そして、前記電子線描画装置は、描画開始前に一度だけ光を用いて計測したアライメントマークの位置と、描画開始後に電子線を用いて計測したアライメントマークの位置に基づいて、電子線のドリフト量を算出している。その後、前記電子線描画装置は、算出したドリフト量に基づいて電子線の偏向位置やステージ位置を補正することで、電子線の描画位置の補正を行っている。
【０００６】
特許文献３には、マーク計測用電子線を用いたマークの位置計測結果に基づいて、電子線と基板の位置ずれを補正する電子線描画装置について記載されている。特許文献３記載の電子線描画装置では、描画用の電子光学系とは別にマーク計測用の電子光学系を備える。前記電子線描画装置は、マークの材料や形状に応じてマーク計測用の電子銃から放射されたマーク計測用電子線の加速電圧をマーク検出における最適な条件に設定し、パターン描画とマーク計測とを並行して行う。その後、前記電子線描画装置は、計測結果に基づいて電子線と基板の位置合わせを行うことにより、電子線の描画位置の補正を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１６８０１３号公報
【特許文献２】特開２０００−０４９０６９号公報
【特許文献３】特開昭６３−２６３７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、描画動作を中断し、ステージを駆動させてアライメントマークを計測位置に移動させてマーク位置計測を行う場合、描画時間とは別にステージの駆動時間とマークの位置計測時間を要するのでスループットが低下する。このため、特許文献１、２のように、描画開始後に描画動作を中断してマーク位置計測を行う電子線描画装置では、高スループットを実現することが難しい。
【０００９】
一方、特許文献３のような電子線描画装置では、描画動作とマーク計測動作を並行して行うことが可能であるため、描画動作の中断に伴うスループットの低下を回避することができる。しかし、電子銃と電子光学系とを描画用とマーク計測用とでそれぞれ別々に備えるので、２つの電子光学系における電子線のドリフト量は必ずしも一致しない。このため、マーク計測用の電子光学系を用いた計測結果に基づいて電子線の描画位置ずれを補正しても、描画用の電子光学系におけるドリフトを精度良く補正することはできない。更に、描画用とマーク計測用とで電子銃と電子光学系とを２組備えると、描画装置の大型化や複雑化、高コスト化を招く。
【００１０】
そこで、本発明は、描画精度とスループットとの両立の点で有利な描画装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一側面は、複数の荷電粒子線でパターンを基板にショット領域ごとに描画する描画装置であって、基板を保持し移動可能なステージと、複数の荷電粒子線を前記基板に投影する投影系と、前記基板に形成されたマークに前記投影系を介して入射した荷電粒子線により飛来する荷電粒子を検出して前記マークの位置を計測する計測器と、制御部と、を備え、前記制御部は、あるショット領域に対する描画動作の開始から当該ショット領域に対する描画動作の終了までの間に、前記複数の荷電粒子線の中の少なくとも１つの荷電粒子線を用いて前記計測器により前記マークの位置を計測し、前記計測器の計測結果から前記複数の荷電粒子線の前記基板上における入射位置を補正するように前記ステージ及び前記投影系の少なくとも一方を制御する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、例えば、描画精度とスループットとの両立の点で有利な描画装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】電子線描画装置の構成を示す図である。
【図２】第１実施形態における電子線描画装置の描画動作を説明するための図である。
【図３】第１実施形態におけるマーク計測用電子線の動作の切り替えについて説明するための図である。
【図４】第１実施形態の描画処理のフローチャートである。
【図５】第２実施形態における電子線描画装置の描画動作を説明するための図である。
【図６】第２実施形態の描画処理のフローチャートである。
【図７】第３実施形態の電子線描画装置における計測器の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。本発明は、複数の荷電粒子線で基板にパターンをショット領域ごとに描画する荷電粒子線描画装置に適用可能であるが、複数の電子線を用いて描画を行う電子線描画装置に適用した例を用いて本発明を説明する。
【００１５】
［第１実施形態］
図１は、本発明の電子線描画装置１００の構成を示す図である。なお、電子線描画装置は、イオン線を用いるイオン線描画装置であってもよく、本実施形態の電子線描画装置は、より一般的な荷電粒子線描画装置の一例として説明されるものである。他の実施形態においても同様である。電子線描画装置１００は、電子銃１、コリメーターレンズ３、アパーチャアレイ４、静電レンズ５，９、ブランキング偏向器６、ブランキングアパーチャ７、偏向器８、ステージ１１を備える。電子銃１は、複数の電子線（荷電粒子線）を放出する荷電粒子源を構成している。コリメーターレンズ３、アパーチャアレイ４、静電レンズ５，９、ブランキング偏向器６、ブランキングアパーチャ７、偏向器８は、複数の電子線（荷電粒子線）を基板１０の表面に結像する電子光学系８０を構成している。電子光学系８０は、荷電粒子光学系、光学系、または、投影系ともいう。電子線と基板１０の位置合わせを行うために、アライメント光学系１２、測長用の干渉計１４、電子検出器３０が配置されている。電子検出器３０は、電子銃１から電子光学系８０を介して基板１０に形成されたマークに入射した電子線により飛来する荷電粒子（二次電子）を検出しマークの位置を計測する計測器を構成している。
【００１６】
電子銃１はクロスオーバ像２を形成し、クロスオーバ像２から発散した電子線は、コリメーターレンズ３の作用により平行ビームとなり、アパーチャアレイ４に入射する。アパーチャアレイ４は、マトリクス状に配列された複数の円形状の開口を有し、入射した電子線は複数の電子線に分割される。アパーチャアレイ４を通過した電子線は、円形状の開口を有した３枚の電極板（図１では、３枚を一体で図示している）から構成される静電レンズ５に入射する。静電レンズ５を通過した電子線が最初にクロスオーバ像を形成する位置に、小さな開口がマトリクス状に配置されたブランキングアパーチャ７が配設され、ブランキング偏向器６とブランキングアパーチャ７によりブランキング動作が実行される。
【００１７】
ブランキングアパーチャ７を通過した電子線は、第２の静電レンズ９により結像され、ウエハ、マスク等の基板１０上に元のクロスオーバ像２が結像される。電子線により基板１０にパターンを描画する際には、電子光学系制御部２１により、電子線を偏向器８により走査するとともに、描画するパターンに応じてブランキング偏向器６を制御して電子線の照射のＯＮ／ＯＦＦを制御する。また、電子線により基板１０の位置を計測する場合、基板１０に形成されたマーク（アライメントマーク）に対して偏向器８により電子線を走査させて、電子検出器３０によって基板１０からの二次電子を検出してアライメントマークの位置を求める。ここで、電子光学系制御部２１は、不図示の制御回路によりコリメータレンズ３、静電レンズ５，９について制御を行い、信号処理部２２は、電子検出器３０により検出された二次電子及び反射電子の量を示すデータを出力し、主制御部２６に供給する。そして、主制御部２６により、偏向量に対応した検出電子量の信号であるマーク信号（離散的信号列）が算出され、記憶部２７に記憶される。
【００１８】
電子検出器３０は、基板１０の近傍に配置され、アライメントマークの位置を計測するために、基板１０からの二次電子を検出する。図１においては、電子検出器３０は、静電レンズ９上に備え付けられ、基板１０の上方に位置するように配置されている。これにより、基板１０からの二次電子を精度良く検出し、アライメントマークの位置を高精度に求めることができる。電子検出器３０は、別の構成として、基板１０の近傍でかつ電子光学系８０の周辺部に配置されたファラデーカップを含むことができる。これにより、電子検出器３０は、ファラデーカップを用いて基板１０からの二次電子の電荷量を検出することによって、アライメントマークの位置を計測することができる。
【００１９】
図１に示すステージ１１は、いずれもＹステージにＸステージが載置された構成（不図示）であり、Ｘステージ上に感光材が塗布された基板１０を保持して移動可能である。さらにＸステージ上には、基板１０とは異なる位置に基準マークが形成された基準板１５及びＸステージ上のＸ方向の一端にＸ軸用の移動鏡１３が設けられている。Ｙステージは電子線の光軸に垂直な平面内で図１の紙面に垂直なＹ方向に基板１０の位置決めを行い、Ｘステージは電子線の光軸に垂直な平面内でＹ軸に垂直なＸ方向に基板１０の位置決めを行う。なお、Ｘステージ上には、電子線の光軸に平行なＺ方向に基板１０の位置決めを行うＺステージ等（不図示）も載置されている。ＹステージとＸステージの位置は、ステージ制御部２５によって制御される。測長用の干渉計１４においては、内部に設けられたレーザ光源から射出されたレーザビームを測定光と参照光に分割する。測定光をステージ１１上に設置されたＸ軸用の移動鏡１３に、参照光を干渉計１４の内部に設けられた参照鏡にそれぞれ入射させて、反射した測定光と参照光を重ね合わせて干渉させ、検出器を用いて干渉光の強度を検出する。測定光と参照光は射出段階で互いに周波数が微小量Δｆだけ異なる為、移動鏡１３のＸ方向の移動速度に応じて周波数がΔｆから変化したビート信号が検出器から出力される。このビート信号は、ステージ位置検出部２４により処理されることにより、参照光の光路長を基準とした測定光の光路長の変化量、すなわち参照鏡を基準にした場合の移動鏡１３のＸ座標を高い分解能で高精度に計測する。同様に、ステージ１１のＹ方向の位置を検出する測長用の干渉計（不図示）によって、ステージ１１に設置された移動鏡のＹ方向の座標が、参照鏡を基準にして、高分解能かつ高精度に計測される。
【００２０】
アライメント光学系１２は、非露光光を基板１０やステージ１１に形成されたアライメントマークに導き、反射光をセンサに結像させることで、アライメントマークの像を検出する。そして、アライメント光学系制御部２３により、アライメント光学系１２の光軸に対するアライメントマークの位置を求める。主制御部２６は、電子光学系制御部２１、信号処理部２２、アライメント光学系制御部２３、ステージ位置検出部２４、ステージ制御部２５からのデータ処理や、各制御部への指令等を行う。また、記憶部２７は主制御部２６にとって必要な情報を記憶する。電子光学系制御部２１、信号処理部２２、アライメント光学系制御部２３、ステージ位置検出部２４、ステージ制御部２５、主制御部２６、記憶部２７は制御部２０を構成している。
【００２１】
次に、電子線描画装置１００の描画方法について説明する。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１０上の複数のショット領域（パターン描画領域）にパターンの描画を行う。電子線描画装置１００の描画動作とは、電子線を用いて基板１０上の複数のショット領域にパターンを描画するために、スキャン描画とステップ移動を繰り返し行う動作を意味する。電子線描画装置１００は、電子線を偏向させてステージ１１に保持された基板１０にパターンを描画する。このとき、ステージ１１の移動に応じて、偏向器８の制御やステージ１１の位置制御を行い、基板１０に対する電子線の照射位置を制御する。
【００２２】
図２は、電子線描画装置１００の電子線の照射領域５０における複数の電子線５１の配置と、描画動作の際の電子線照射領域５０とショット領域４０との相対位置の変化を示す図である。図２の（Ａ）に示す電子線照射領域５０において、複数の電子線５１が、Ｍ行Ｎ列の完全な格子状の配置からＸ方向に相互に距離Ｌ２だけずれた千鳥格子状に配置される。そして、パターンを描画する際には、ステージ１１がＹ方向に沿って連続的にスキャン移動する間に、偏向器８により基板１０上で電子線５１がＸ方向に距離Ｌ２の範囲を画素単位で繰り返し偏向される。このとき、ステージ１１の速度はレジスト感度と電子線の電流密度の値とから決定され、距離Ｌ２は偏向器８の偏向ストロークにより決定される。本実施形態において、Ｙ方向は、ステージ１１がスキャン移動する第１方向を、Ｘ方向は第１方向と直交する第２方向を構成している。
【００２３】
続いて、図２の（Ｂ）〜（Ｄ）を用いて、電子線描画装置１００の描画処理について説明する。ここで、本実施形態の電子線描画装置１００では、電子線照射領域５０は描画動作が行われるショット領域４０に比べてＹ方向に距離Ｌ４だけ広く、Ｘ方向の距離は等しいものとする。また、電子線照射領域５０のＸ方向の距離Ｌ３とＹ方向の距離Ｌ５は、Ｘ方向の距離Ｌ１とＹ方向の距離Ｌ４に比べて、それぞれ十分に長いものとする。そして、主制御部２６は、図２の（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、基板１０上の複数のショット領域４０に対して電子線照射領域５０をＹ方向に沿って順次移動させながらパターンの描画を行う。始めに、主制御部２６は、図２の（Ｂ）に示すようにショット領域４０に対して電子線照射領域５０を位置合わせした後、基板１０をＹ方向に距離Ｌ４だけスキャン移動させながら、連続的にスキャン描画を行う。ここで、スキャン描画が行われた後のショット領域４０と電子線照射領域５０は、図２の（Ｃ）のような位置関係となる。続いて、主制御部２６は、ステージ１１をＹ方向に沿って所定距離だけステップ移動させて、図２の（Ｄ）に示すように、電子線照射領域５０を次のショット領域４０へと移動させる。主制御部２６は、これらのショット領域に対するスキャン描画動作とショット領域間のＹ方向のステップ移動動作を繰り返し行い、基板１０上の複数のショット領域４０に対してパターンの描画を行う。その後、主制御部２６は、基板１０のショット領域４０におけるＹ方向の折り返し位置では、Ｘ方向に沿って所定距離だけ基板１０をステップ移動させて、再びＹ方向沿ってスキャン描画動作を行う。主制御部２６は、ショット領域ごとのスキャン描画動作とショット領域間のステップ移動動作とを繰り返し行うことにより、基板１０の全面のすべてのショット領域４０に対して描画を行う。なお、本実施形態の電子線描画装置１００において、電子線照射領域５０の大きさをショット領域４０に比べてＹ方向に距離Ｌ４だけ広いものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、電子線照射領域５０の大きさは、ショット領域４０の大きさと同じあるいはショット領域４０の大きさに比べて小さくても良い。これらの場合には、スキャン描画の距離や方向を調整することにより、ショット領域４０に所望のパターンを描画することが可能となる。
【００２４】
本実施形態において、１つのショット領域４０に対する描画動作の開始から終了までの間に、スキャン描画動作を行いながら、少なくとも１つの電子線を用いて電子検出器３０により二次電子を検出することにより、アライメントマークの位置を計測する。以下では、電子線描画装置１００の描画動作のうちスキャン描画動作中におけるアライメントマークの位置計測について詳細に説明する。図３は、電子線描画装置１００の複数の電子線とショット領域４０との位置関係を示す図であり、図の（Ａ）〜（Ｃ）の順にステージ１１がＹ方向に移動して、電子線とショット領域４０との相対位置が変化していく様子を表している。なお、実際には電子線の照射位置を固定したまま、ステージ１１を移動させて電子線とショット領域４０の相対位置を変化させるが、図３では説明を簡単にするために、電子線の照射位置を変化させている。ここで、図３に記載される時刻ｔにおいては、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３の関係が成り立つとする。また、基板１０上のショット領域外のスクライブ領域にはアライメントマーク５４が形成されている。アライメントマーク５４が形成されるスクライブ領域は、ショット領域４０と、当該ショット領域４０のＸ方向（第２方向）に沿う境界線を挟んで隣接する領域である。アライメントマーク５４に電子線を照射して電子検出器３０を用いて二次電子を検出することにより、アライメントマーク５４の位置計測が行われる。なお、アライメントマーク５４とショット領域４０との距離は、電子線照射領域５０における距離Ｌ４よりも短い。
【００２５】
図３の（Ａ）では、複数の電子線の照射位置はショット領域４０内に配置される。その後、スキャン描画動作に伴うステージ１１のＹ方向への移動により、（Ｂ）を経て（Ｃ）に示すように電子線とショット領域４０の相対位置が変化する。ここで、ショット領域４０にパターンを描画する電子線を描画用電子線５２、アライメントマーク５４の位置計測を行う電子線をマーク計測用電子線５３と定義する。本実施形態においては、図３に示すようにスキャン描画動作中に、照射位置がショット領域４０を外れた電子線をアライメントマーク５４に対して走査させることによりアライメントマーク５４の位置が計測される。すなわち、スキャン描画動作中に所定のタイミングで、マーク計測用電子線５３におけるパターン描画とマーク計測の動作を切り替えて、アライメントマーク５４の位置計測を行う。ここで、所定のタイミングは、マーク計測用電子線５３の照射位置がアライメントマーク５４上に位置するタイミングであり、ショット領域４０とアライメントマーク５４の位置に関するデータに基づいて描画開始前に予め設定される。その後、アライメントマーク５４を位置計測するために、ブランキング偏向器６、ブランキングアパーチャ７、偏向器８によりアライメントマーク５４に対して電子線が走査される。図３に示すように、アライメントマーク５４は、一般に複数のパターンから構成されている。このため、パターンごとの二次電子を個別に検出するために、ブランキング偏向器６の制御により電子線をアライメントマーク５４に対して走査させるタイミングをずらして、電子検出器３０により二次電子を検出しても良い。また、ステージ１１のスキャン方向（Ｙ方向）において照射位置の異なる複数の電子線を用いて、異なるタイミングで電子線をアライメントマーク５４に対して走査させて、二次電子を個別に検出して、アライメントマーク５４の位置を求めても良い。
【００２６】
続いて、図４を用いて、本実施形態の電子線描画装置１００の描画処理シーケンスについて説明する。電子線描画装置１００は、描画処理動作の開始により、図４に示す描画処理フローチャートに従って、以下のステップを実行する。Ｓ１０１で、主制御部２６は、基準板１５上に形成された基準マークの設計上の座標位置に基づいて、基準マークをアライメント光学系１２の光軸上に位置するようにステージ１１を移動させる。そして、主制御部２６は、アライメント光学系制御部２３により、光軸に対する基準マークの位置ずれを検出し、その位置ずれに基づいて、ステージ座標系（ＸＹ座標系）の原点が光軸と一致するようにステージ位置検出部２４が定めるステージ座標系を再設定する。Ｓ１０２で、主制御部２６は、電子線の光軸とアライメント光学系１２の光軸との設計上の位置関係に基づいて、基準マークを電子線の光軸上に位置するように、ステージ１１を移動させる。そして、主制御部２６は、電子光学系制御部２１により、電子線を基準マークに対して走査して、電子線の光軸に対する基準マークの位置ずれを検出し、電子線の光軸とアライメント光学系１２の光軸とのベースラインを決定する。
【００２７】
Ｓ１０３で、主制御部２６は、基板１０上のアライメントマーク５４の中から複数のアライメントマーク５４を選択し、設計上の座標位置に基づいて、アライメント光学系１２の光軸上に位置するように移動させる。そして、アライメント光学系制御部２３により、アライメント光学系１２の光軸に対するアライメントマーク５４の位置ずれを検出し、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５４の実測値が得られる。Ｓ１０４で、主制御部２６は、Ｓ１０３の検出結果を用いて、グローバルアライメント法により基板１０上のショット領域４０の配列に関して、シフト（移動）誤差、倍率誤差、回転誤差を計算して、その規則性を決定する。その後、主制御部２６は、ベースラインと決定された配列の規則性から補正係数を求め、その結果に基づいて電子線と基板１０の位置合わせを行う。ここで求めた補正係数は、主制御部２６によって記憶部２７に保存される。
【００２８】
Ｓ１０５で、主制御部２６は、主制御部２６により、複数の電子線の中から、電子線の基板上における入射位置の補正（ドリフト補正）を行う為に、アライメントマークの計測に用いるマーク計測用電子線５３を選んで設定する。なお、マーク計測用電子線５３の設定方法については、後で詳しく説明する。Ｓ１０６で、主制御部２６は、各ショット領域４０に対して描画開始位置に電子線照射領域５０の位置を合わせるように偏向器８及びステージ１１の少なくとも一方を動作させた後、ショット領域４０に描画すべきパターンデータに基づいてスキャン描画を開始する。
【００２９】
Ｓ１０７で、主制御部２６は、主制御部２６により、スキャン描画動作中にＳ１０５で設定されたマーク計測用電子線５３を用いてアライメントマーク５４の位置計測を行う。以下では、スキャン描画の動作中におけるアライメントマーク５４の位置計測の手順について説明する。始めに、ステージ１１の移動により、マーク計測用電子線５３の照射位置がアライメントマーク５４の位置に達したときに、主制御部２６は、ブランキング偏向器６の制御により、特定のマーク計測用電子線５３を偏向してアライメントマーク５４に入射させる。そして、偏向器８によりマーク計測用電子線５３を偏向させながらアライメントマーク５４に対して走査させ、電子検出器３０を用いて基板１０からの二次電子を検出する。ここで、電子検出器３０により検出された検出信号について、例えば、微分処理した後にエッジ検出法や波形対称性の評価法などを適用することにより、アライメントマーク５４の位置を求める。その後、Ｓ１０７で求められたアライメントマーク５４の位置計測結果は、記憶部２７に記憶される。なお、スキャン描画の動作中におけるアライメントマーク５４の位置計測方法については、後で詳細に説明する。
【００３０】
Ｓ１０８で、主制御部２６は、Ｓ１０７での計測結果と、Ｓ１０３でのアライメント光学系１２やマーク計測用電子線５３を用いた以前の計測結果との差から、電子線の基板上における入射位置のずれの量（ドリフト量）を算出する。Ｓ１０９で、主制御部２６は、スキャン描画を開始してからステージ１１をＹ方向に距離Ｌ４だけ移動させた後に、スキャン描画を停止する。Ｓ１１０で、主制御部２６は、基板１０上の全てのショット領域４０について描画が完了した場合には、基板１０の描画処理動作を終了する。一方で、基板１０上の全てのショット領域４０について描画が完了していない場合、主制御部２６は、Ｓ１１１へと進む。Ｓ１１１で、主制御部２６は、ステージ１１により、電子線と基板１０との相対位置を所定距離だけステップ移動させ、電子線照射領域５０を次のショット領域４０へと移動させる。
【００３１】
Ｓ１１２で、主制御部２６は、Ｓ１０８で算出したドリフト量に基づいて、ドリフト補正を実行するか否かの判断を行う。予め決められた許容値を基準として、Ｓ１０８で求めた電子線のドリフト量が許容値よりも小さい場合、主制御部２６は、ドリフト補正を行わずに、Ｓ１０６に戻って再びスキャン描画を開始する。一方、電子線のドリフト量が許容値よりも大きい場合、１１３へと進む。Ｓ１１３で、主制御部２６は、所定のタイミングで電子光学系制御部２１やステージ制御部２５に指令を出し、Ｓ１０８で算出したドリフト量に基づいて電子線の偏向位置またはステージ１１の位置を調整することにより、電子線のドリフトを補正する。電子線のドリフト補正を実行するタイミングについては、後で詳しく説明する。そして、Ｓ１１３で電子線のドリフト補正を終了した後、Ｓ１０６に戻り、パターンのスキャン描画を再開する。以上の描画処理動作は、Ｓ１１０で基板１０の全てのショット領域に対する描画が完了するまで続けられ、Ｓ１１０で描画が完了した場合に、全ての処理が終了する。
【００３２】
図４においては、スキャン描画の動作中にＳ１０８により電子線のドリフト量を算出する電子線描画方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本実施形態においては、Ｓ１０８における電子線のドリフト量の算出は、Ｓ１１２におけるドリフト補正の実行判断の前までに実施すれば良く、例えばＳ１１１におけるステップ移動の動作中に、電子線のドリフト量を算出しても良い。本実施形態においては、主制御部２６により、描画開始前にマーク計測用電子線５３を選んで設定し、スキャン描画の動作中にマーク計測用電子線５３のパターン描画とアライメントマーク計測の動作を所定のタイミングで切り替える。そして、主制御部２６は、スキャン描画の動作中にマーク計測用電子線５３を用いてアライメントマーク５４の位置を計測し、計測結果に基づいて電子線のドリフト量を算出して補正する。
【００３３】
以下では、マーク計測用電子線５３の設定方法について説明する。本実施形態においては、図４に示すＳ１０５で、主制御部２６は、電子線描画装置１００における複数の電子線の中からマーク計測用電子線５３を選んで設定する。ここで、例えば、電子線照射領域５０の中央付近に位置する電子線をマーク計測用電子線５３に設定した場合、スキャン描画開始前のマーク計測用電子線５３とアライメントマーク５４の間には距離Ｌ５／２程度の間隔が生じる。このため、ステージ１１をＹ方向に距離Ｌ４だけ移動させるスキャン描画の動作を実行しても、アライメントマーク５４の位置にマーク計測用電子線５３は照射されず、アライメントマーク５４の位置計測を行うことは出来ない。従って、電子線描画装置１００の描画動作を一度中断し、ステージ１１を駆動させてアライメントマーク５４の位置を計測位置に移動させてマーク位置計測を行わなければならず、スループットの低下を招く。
【００３４】
一方で、電子線照射領域５０においてＹ方向の両端部付近に位置する電子線をマーク計測用電子線５３に設定した場合には、スキャン描画の動作に伴ってマーク計測用電子線５３の照射位置がショット領域４０の内側から外側（または外側から内側）に変化する。このため、スキャン描画の動作を実行することにより、ショット領域４０の近傍に設けられたアライメントマーク５４にマーク計測用電子線５３が照射され、アライメントマーク５４の位置計測を行うことが出来る。従って、電子線照射領域５０においてＹ方向の両端部付近に位置する電子線をマーク計測用電子線５３に設定した場合、スキャン描画の動作中にマーク位置計測を実行可能となるため、高速かつ高精度なアライメントマーク５４の位置計測を実現させることが出来る。以上より、マーク計測用電子線５３の設定においては、電子線照射領域５０においてＹ方向の両端部付近に位置する電子線が選択される。なお、Ｘ方向について、主制御部２６は、基板１０上のアライメントマーク５４の位置座標に基づいて、マーク計測用電子線５３を選んで設定する。
【００３５】
続いて、電子線描画装置１００のスキャン描画の動作中におけるマーク計測用電子線５３によるアライメントマーク５４の位置計測について説明する。前述のように、電子線描画装置１００のスキャン描画の動作においては、ステージ１１をＹ方向に連続的に移動させる間に、偏向器８により基板１０上で電子線をＸ方向に偏向させる。このため、偏向器８により複数の電子線を一括して高速に偏向させる構成の場合には、マーク計測用電子線５３は描画用電子線５２と同様にＸ方向に繰り返し偏向される。ここで、本実施形態の電子線描画装置１００において、主制御部２６は、基板１０上のＸ方向及びＹ方向のアライメントマーク５４に対して、ステージ１１をＹ方向に移動させながらマーク計測用電子線５３をＸ方向に偏向させる。そして、電子検出器３０により基板１０からの二次電子を検出し、アライメントマーク５４の位置を求めることにより、主制御部２６は、スキャン描画の動作中に、ＸＹ平面上における電子線と基板１０の相対位置を求める。なお、アライメントマーク５４に関しては、例えばＸＹ平面においてＸ方向に対して±４５度傾いたハの字状のアライメントマーク５４を用いて、マーク計測用電子線５３により電子線と基板１０の相対位置（Ｘ、Ｙ）を求めても良い。図４のＳ１０７に示すマーク位置計測は、基板１０上に設けられた全てのアライメントマーク５４の位置を計測する場合のみに限定されず、選択した一部のアライメントマーク５４について実行しても良い。
【００３６】
図４のＳ１１３に示す電子線のドリフト補正を実行するタイミングについて説明する。主制御部２６により電子線描画装置１００のドリフト補正を実行するタイミングは、一定時間毎のタイミングとすることができるが、チップ単位の描画終了のタイミングやチップ列毎の描画終了のタイミングとすることもできる。図２で説明したように、本実施形態の電子線描画装置１００においてはチップ単位で基板１０にパターンを描画する。このため、一定時間毎のタイミングで補正する場合には、１つのチップ描画の最中に電子線のドリフトが補正されて、チップ内で描画パターンに位置ずれが生じる恐れがある。一方で、チップ単位の描画終了のタイミングやチップ列毎の描画終了のタイミングで電子線のドリフト補正を実行する場合には、チップ内での描画パターンの位置ずれを防止することができる。このため、電子線のドリフト補正を実行するタイミングについては、チップ単位の描画終了のタイミングやチップ列毎の描画終了のタイミングであることが好ましい。
【００３７】
以上より、本実施形態によれば、電子線描画装置１００の描画動作内のスキャン描画動作中に、主制御部２６により設定されたマーク計測用電子線５３をアライメントマーク５４に照射して、アライメントマーク５４の位置計測が行われる。そして、主制御部２６は、アライメントマーク５４の計測結果に基づいて電子線のドリフト量を算出し、電子線の基板１０上における入射位置のずれを補正するようにステージ１１及び電子光学系８０の少なくともいずれかを制御する。これにより、本実施形態においては、特許文献１、２に記載の従来方式に比べ、アライメントマーク５４の位置を計測位置へ移動させる時間とアライメントマーク５４の位置計測を行う時間を短縮させることにより、スループットを向上させることができる。また、特許文献３に記載の従来の方法に比べて、描画用電子線５２と同一の電子光学系８０における電子線を用いてドリフト量を計測するため、高精度なドリフト補正が実現可能であり、しかも、電子線描画装置１００の高コスト化や大型化を回避することが出来る。従って、本実施形態によれば、省スペース及び低コストで、高速かつ高精度に電子線と基板１０の位置合わせが可能な電子線描画装置１００を提供することができる。
【００３８】
［第２実施形態］
図５を用いて第２実施形態の電子線描画装置１００について説明する。図５は、図１に示す電子線描画装置１００の電子線照射領域６０における複数の電子線６１の基板１０上での配置と、描画動作の際の電子線照射領域６０と基板１０の相対位置の変化を示す図である。図５の（Ａ）に示す複数の電子線が照射する領域６０のＸ方向の長さＬ６は、ショット領域４０のＸ方向の長さに比べて小さい構成となっている。なお、Ｘ方向の長さＬ６以外は第１実施形態の電子線照射領域５０と同様の構成であり、複数の電子線６１が完全な格子状の配置からＸ方向に相互に距離Ｌ２だけずれた千鳥格子状に配置される。
【００３９】
次に、図５の（Ｂ）〜（Ｆ）を用いて、本実施形態の電子線描画装置１００の描画動作について説明する。基板１０上へのパターン描画に際しては、ステージ１１がＹ方向に連続的に移動する間に、偏向器８により基板１０上で電子線６１がＸ方向に距離Ｌ２の範囲を画素単位で繰り返し偏向される。本実施形態の電子線描画装置１００においては、ショット領域４０のＸ方向の距離が、電子線照射領域６０のＸ方向の距離Ｌ６の整数倍となるように構成されている。電子線照射領域６０のＹ方向については、第１実施形態の電子線照射領域５０と同様に、ショット領域４０に比べて距離Ｌ４だけ広い構成となっている。なお、電子線照射領域６０のＸ方向の距離Ｌ６とＹ方向の距離Ｌ５は、Ｘ方向の距離Ｌ１とＹ方向の距離Ｌ４に比べて、それぞれ十分に長いものとする。
【００４０】
図５の（Ｂ）〜（Ｆ）に示すように、主制御部２６は、基板１０上の複数のショット領域４０に対して電子線照射領域６０を順次移動させてパターンの描画を行う。始めに、主制御部２６は、図５Ｂに示すようにショット領域４０に対して電子線照射領域６０を位置合わせした後、基板１０をＹ方向に沿って距離Ｌ４だけスキャン移動させながら連続的にスキャン描画動作を行う。ここで、スキャン描画動作を行った後のショット領域４０と電子線照射領域６０は、図５の（Ｃ）に示すような位置関係となる。続いて、主制御部２６は、図５の（Ｄ）に示すようにステージ１１をＸ方向へ沿って距離Ｌ６だけステップ移動させるステップ移動動作を行う。ステップ移動動作の後、主制御部２６は、基板１０を−Ｙ方向に距離Ｌ４だけ移動させながら連続的に描画するスキャン描画動作を行う。電子線照射領域６０は、Ｘ方向の距離Ｌ６の整数倍がショット領域４０のＸ方向の距離に一致する構成であり、主制御部２６は、ステージ１１をＸ方向に沿ってステップ移動させた後、基板１０を−Ｙ方向に距離Ｌ４だけ移動さながら連続的にスキャン描画動作を行う。そして、主制御部２６は、このスキャン描画動作とステップ移動動作とを繰り返し行うことにより、１つのショット領域４０の全体にパターンの描画を行う。
【００４１】
図５の（Ｅ）は、−Ｙ方向に沿ってスキャン描画動作を行った後の、ショット領域４０と電子線照射領域６０との位置関係を示す。１つのショット領域４０に対する描画動作で、図５の（Ｂ）の状態から（Ｅ）の状態まで進む。１つのショット領域４０へのパターン描画を完了した後に、主制御部２６は、電子線照射領域６０が次のショット領域４０の描画開始位置（図５の（Ｅ）の位置）に配置されるように、ステージ１１をステップ移動させる。その後、主制御部２６は、再び±Ｙ方向に沿うスキャン描画動作とＸ方向に沿うステップ移動動作を組み合わせて行い、基板１０上の複数のショット領域４０に対してパターンを描画する。なお、基板１０上のショット領域４０におけるＹ方向の折り返し位置では、主制御部２６は、Ｘ方向へ所定距離だけステージ１１をステップ移動させて、再びＹ方向に沿ってスキャン描画を行う。
【００４２】
以上より、主制御部２６は、図２の（Ａ）の場合に比べて、ステージ１１をＸ方向へステップ移動させる動作と、−Ｙ方向へ移動させながらスキャン描画を行う動作を加えて行うことにより、基板１０上の１つのショット領域４０にパターンを描画する。本実施形態においては、ショット領域４０内でのステップ移動動作の中で、マーク計測用電子線５３をアライメントマーク５４に照射して偏向させ、電子検出器３０により二次電子を検出することにより、アライメントマーク５４の位置計測を行う。アライメントマーク５４の位置計測方法については、後で詳しく説明する。
【００４３】
続いて、図６を用いて本実施形態の電子線描画装置１００の描画処理シーケンスについて説明する。本実施形態で、主制御部２６は、描画処理動作の開始により、図６に示す描画処理フローチャートに従って、以下のステップを実行する。なお、図６に示すＳ２０１〜Ｓ２０５については、図４に示すＳ１０１〜Ｓ１０５と内容が重複するため、説明を省略する。Ｓ２０６で、主制御部２６は、電子線照射領域６０の位置をショット領域４０に対して所定の位置に合わせるように偏向器８及びステージ１１の少なくとも一方を動作させた後、ショット領域４０に描画すべきパターンデータに基づいてスキャン描画を行う。そして、主制御部２６は、スキャン描画を開始してからステージ１１をＹ方向に距離Ｌ４だけ移動させた後に、スキャン描画を停止する。
【００４４】
Ｓ２０７では、基板１０上の１つのショット領域４０について描画が完了した場合には、Ｓ２１２へと進む。一方、１つのショット領域４０についての描画が完了していない場合には、Ｓ２０８へと進む。Ｓ２０８で、主制御部２６は、ショット領域４０内でステージ１１により電子線照射領域６０をＸ方向へ距離Ｌ６だけステップ移動させる動作を開始する。Ｓ２０９で、主制御部２６は、Ｓ２０７のショット領域４０内でのステップ移動動作中に、Ｓ２０５で設定されたマーク計測用電子線５３を用いてアライメントマーク５４の位置計測を行う。アライメントマーク５４の位置計測の手順については、第１実施形態のＳ１０７に記載した内容と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４５】
Ｓ２１０で、主制御部２６は、Ｓ２０８でのアライメントマーク５４の位置計測結果と、Ｓ２０３でのアライメント光学系１２やマーク計測用電子線５３を用いた以前のアライメントマーク５４の位置計測結果との差から、電子線のドリフト量を算出する。Ｓ２１１で、主制御部２６は、ショット領域４０内でステージ１１により電子線照射領域６０をＸ方向へ距離Ｌ６だけステップ移動させた後、ステップ移動を停止する。主制御部２６は、ショット領域４０内でのステップ移動動作の停止後、Ｓ２０６に戻ってスキャン描画を行う。Ｓ２１２で、主制御部２６は、基板１０上の全てのショット領域４０について描画が完了した場合には、基板１０の描画処理動作を終了する。一方、主制御部２６は、基板１０上の全てのショット領域４０について描画が完了していない場合には、Ｓ２１３へと進む。
【００４６】
Ｓ２１３で、主制御部２６は、電子線照射領域６０を基板１０上の次のショット領域４０の所定の位置に位置合わせするために、ステージ１１により電子線と基板１０との相対位置を所定距離だけステップ移動させる。なお、本実施形態において、ステージ１１によるステップ移動の動作には、以下に示す３種類のステップ移動が存在する。
（１） １つのショット領域内でのＸ方向への距離Ｌ６のステップ移動
（２） 次のショット領域への所定距離のステップ移動
（３） Ｙ方向の折り返し位置におけるＸ方向への所定距離のステップ移動
その中で、本実施形態においてアライメントマーク５４の位置計測を行うのは、（１）のＸ方向への距離Ｌ６のステップ移動の動作中である。ここで、（１）及び（２）のステップ移動は、図６と図２で説明した通りである。また、（３）のステップ移動は、基板１０上のショット領域４０におけるＹ方向の折り返し位置で実行される動作である。（１）〜（３）のステップ移動動作は、基板１０におけるショット領域４０の位置や、ショット領域４０におけるパターンの描画状況に応じてそれぞれ実行される。
【００４７】
Ｓ２１４〜Ｓ２１５については、図４のＳ１１２〜Ｓ１１３と内容が重複するため、説明を省略する。ここで、図６では、ショット領域４０内でのステップ移動動作中にＳ２０９により電子線のドリフト量を算出する電子線描画方法について説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。本実施形態においては、Ｓ２１０における電子線のドリフト量の算出は、Ｓ２１４におけるドリフト補正の実行判断の前までに実施すれば良く、例えばＳ２１３におけるステップ移動動作を停止した後に、電子線のドリフト量を算出しても良い。また、Ｓ２１４〜Ｓ２１５の実行順序についても、Ｓ２１３のステップ移動動作の停止後に限定されるものではない。例えば、Ｓ２１１のステップ移動動作中に、Ｓ２１４におけるドリフト補正の実行判断とＳ２１５におけるドリフト補正を行い、ステップ移動の動作停止後にＳ２０６におけるスキャン描画を開始しても良い。
【００４８】
本実施形態においては、主制御部２６により、描画開始前にマーク計測用電子線５３を選んで設定し、１つのショット領域４０内でのステップ移動動作中にマーク計測用電子線５３のパターン描画とアライメントマーク計測の動作を所定のタイミングで切り替える。そして、ステップ移動動作中にマーク計測用電子線５３を用いてアライメントマーク５４の位置を計測し、計測結果に基づいて電子線のドリフト量を算出して補正する。
【００４９】
以下では、電子線描画装置１００のステップ移動動作中におけるマーク計測用電子線５３によるアライメントマーク５４の位置計測について説明する。本実施形態で、主制御部２６は、ブランキング偏向器６とブランキングアパーチャ７によりブランキング動作が実行されるステップ移動動作中に、アライメントマーク５４に対してマーク計測用電子線５３を走査させて位置計測を行う。上述したように、ステージ１１によるステップ移動には、（１）〜（３）の３種類の動作があるが、本実施形態におけるアライメントマーク５４の位置計測は、（１）のショット領域４０内でのＸ方向への距離Ｌ６のステップ移動動作中に実行することが可能である。
【００５０】
アライメントマーク５４の位置計測においては、ステージ１１によるステップ移動動作中に、ステージ１１をＺ方向に駆動させて基板１０と静電レンズ９の距離を変化させ、電子検出器３０により基板１０からの二次電子を検出しても良い。ここで、ステージ１１により基板１０と静電レンズ９の距離をスキャン描画時に比べて近づける場合には、電子検出器３０と基板１０との距離が短くなる。このため、電子検出器３０における基板１０からの二次電子の検出感度を高めることができる。一方で、ステージ１１により基板１０と静電レンズ９の距離をスキャン描画時に比べて遠ざける場合には、電子検出器３０によるＸＹ平面上での二次電子の検出可能範囲が広くなる。このため、例えば、基板１０の近傍や電子光学系８０の周辺部に設置された電子検出器３０により基板１０からの二次電子を検出して、アライメントマーク５４の位置を計測することが可能となる。なお、第１実施形態で説明したように、ＸＹ平面においてＸ方向に対して±４５度傾いたハの字状のアライメントマーク５４を配置して、マーク計測用電子線５３を用いて電子線と基板１０の相対位置（Ｘ、Ｙ）を求めても良い。また、Ｘ方向へのステップ移動中に、偏向器８を用いて電子線をＹ方向に偏向させて、長手方向がＹ方向と一致するアライメントマーク５４の位置を計測しても良い。
【００５１】
続いて、本実施形態の電子線描画装置１００におけるマーク計測用電子線５３の設定方法について説明する。本実施形態においては、図６のＳ２０５に示すように、主制御部２６により、電子線描画装置１００における複数の電子線の中からマーク計測用電子線５３を選んで設定する。前述のように、本実施形態においては、描画動作内のショット領域４０内でのステップ移動の動作中にアライメントマーク５４の位置計測を行う。このため、ステージ１１の駆動データに基づいて、ステップ移動の動作の際に照射位置がアライメントマーク５４上を通過する電子線をマーク計測用電子線５３として選んで設定することが好ましい。
【００５２】
以上より、本実施形態によれば、描画動作内のショット領域４０内でのステップ移動動作中に、主制御部２６は、設定されたマーク計測用電子線５３をアライメントマーク５４に照射して、アライメントマーク５４の位置計測を行う。そして、主制御部２６は、アライメントマーク５４の位置計測結果に基づいて電子線のドリフト量を算出し、電子線と基板１０の相対位置を補正する。これにより、本実施形態の電子線描画装置１００は、従来のドリフト補正に比べて、アライメントマーク５４の位置を計測位置へ移動させる時間とアライメントマーク５４の位置計測を行う時間を短縮させることにより、スループットを向上させることができる。また、特許文献３に記載の従来の方法に比べて、描画用電子線と同一の電子光学系８０における電子線を用いてドリフト量を計測するため、高精度なドリフト補正が実現可能であり、装置の高コスト化や大型化を回避することが出来る。
【００５３】
ここで、本実施形態においては、ブランキング偏向器６とブランキングアパーチャ７によりブランキング動作が実行されるステップ移動動作中に、マーク計測用電子線５３を用いてアライメントマーク５４の位置を計測し、電子線のドリフトを補正する。第１実施形態においては、スキャン描画の動作中にアライメントマーク５４の位置を計測するため、マーク計測用電子線５３以外の電子線からの二次電子が同時に検出されてノイズとなる恐れがある。しかし、本実施形態においては、マーク計測用電子線５３だけが基板１０に照射されるため、電子検出器３０におけるノイズを低減させることができる。これにより、本実施形態においては、第１実施形態に比べて精度良く電子線のドリフトを補正することができる。従って、本実施形態によれば、省スペース及び低コストで、高速かつ高精度に電子線とウエハの位置合わせが可能な電子線描画装置１００を提供することができる。
【００５４】
なお、ここまで主制御部２６によりステップ移動動作中にマーク計測用電子線５３を用いてアライメントマーク５４の位置を計測する方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第1実施形態と第２実施形態に記載した方法を合わせて、Ｙ方向へのスキャン描画とＸ方向へのステップ移動の動作中にアライメントマーク５４の位置計測を行っても良い。
【００５５】
［第３実施形態］
図７を用いて第３実施形態の電子線描画装置１００について説明する。本実施形態においては、電子検出器３０の構成に特徴があるため、その部分に特化して説明を行い、他の部分については第１実施形態と同様の構成であるため、説明を省略する。図７は、図１に示す電子線描画装置１００における電子検出器３０の別の構成を示す図である。静電レンズ９のうちで基板１０に最も近く配置された静電レンズ（電子光学部材）９ｃの表面を検出面として、検出面により検出された二次電子信号を処理するための検出回路３３が接続されている。検出回路３３は、積分回路３１とＡ／Ｄコンバータ３２から構成される。静電レンズ９ｃの表面で検出された二次電子信号が積分回路３１により一定時間の間に積算されて電圧信号に変換された後、Ａ／Ｄコンバータ３２を介してデジタル信号に変換されることにより、基板１０からの二次電子の量を検出することができる。図７に示す検出回路３３は、コンデンサ３６に蓄積された電荷を放電するために、スイッチ３４と抵抗３５を備える構成となっている。
【００５６】
本実施形態によれば、電子線描画装置１００の描画動作中に静電レンズ９の表面で検出された二次電子に基づいて、アライメントマーク５４の位置を計測する。そして、主制御部２６は、アライメントマーク５４の位置計測結果に基づいて電子線のドリフト量を算出し、電子線と基板１０の相対位置を補正する。これにより、本実施形態においては、従来のドリフト補正に比べて、アライメントマーク５４の位置を計測位置へ移動させる時間とアライメントマーク５４の位置計測を行う時間を短縮させることにより、スループットを向上させることができる。また、特許文献３に記載の従来の方法に比べて、描画用電子線と同一の電子光学系８０における電子線を用いてドリフト量を計測するため、高精度なドリフト補正が実現可能であり、装置の高コスト化や大型化を回避することが出来る。
【００５７】
本実施形態においては、静電レンズ９の表面を検出面として基板１０からの二次電子を検出するため、図１に示す電子線描画装置１００のように静電レンズ９上に電子検出器３０を備え付ける必要がない。また、基板１０の近傍及び前記電子光学系８０の周辺部にファラデーカップを配置する必要がない。このため、本実施形態においては、第１及び第２実施形態に比べて、電子検出器３０に必要なコストを低減させることが可能である。また、電子線描画装置１００における構成上の制約を減らし、例えば、電子検出器３０の設置を回避することにより、静電レンズ９と基板１０の距離を短縮させることが可能となる。従って、本実施形態によれば、省スペース及び低コストで、高速かつ高精度に電子線と基板１０の位置合わせが可能な電子線描画装置１００を提供することができる。
【００５８】
［デバイス製造方法］
本発明の好適な実施形態のデバイス製造方法は、例えば、半導体デバイス、ＦＰＤのデバイスの製造に好適である。前記方法は、上記の電子線描画装置１００を用いて感光剤が塗布された基板１０にパターンを描画する工程と、前記パターンが描画された基板１０を現像する工程とを含みうる。さらに、前記デバイス製造方法は、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。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の荷電粒子線でパターンを基板にショット領域ごとに描画する描画装置であって、
基板を保持し移動可能なステージと、
複数の荷電粒子線を前記基板に投影する投影系と、
前記基板に形成されたマークに前記投影系を介して入射した荷電粒子線により飛来する荷電粒子を検出して前記マークの位置を計測する計測器と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、あるショット領域に対する描画動作の開始から当該ショット領域に対する描画動作の終了までの間に、前記複数の荷電粒子線の中の少なくとも１つの荷電粒子線を用いて前記計測器により前記マークの位置を計測し、前記計測器の計測結果から前記複数の荷電粒子線の前記基板上における入射位置を補正するように前記ステージ及び前記投影系の少なくとも一方を制御する、
ことを特徴とする描画装置。
【請求項２】
前記描画動作は、前記ステージを第１方向に沿ってスキャン移動させながら前記複数の荷電粒子線でパターンを描画するスキャン描画動作を含み、
前記マークは、前記第１方向と直交する第２方向に沿うスクライブ領域に形成され、
前記制御部は、前記スキャン描画動作中において、前記複数の荷電粒子線のうち前記スクライブ領域を照射する荷電粒子線を用いて前記計測器により前記マークの位置を計測する、ことを特徴とする請求項１に記載の描画装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記スクライブ領域を照射する特定の荷電粒子線が前記マークを照射するように該特定の荷電粒子線を偏向する、ことを特徴とする請求項２に記載の描画装置。
【請求項４】
前記描画動作は、前記ステージを第１方向に沿ってスキャン移動させながら前記複数の荷電粒子線でパターンを描画するスキャン描画動作と、前記ステージを前記第２方向にステップ移動させるステップ移動動作とを含み、
前記ショット領域の前記第２方向における長さは、前記複数の荷電粒子線が照射する領域の前記第２方向における長さよりも長く、
前記制御部は、前記ステップ移動動作中において、前記複数の荷電粒子線のうち前記スクライブ領域を照射する特定の荷電粒子線を用いて前記計測器により前記マークの位置を計測する、ことを特徴とする請求項２に記載の描画装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記ステップ移動動作の間、前記複数の荷電粒子線のうち前記特定の荷電粒子線を除く他の荷電粒子線が前記基板に照射されないように前記投影系を制御する、ことを特徴とする請求項４に記載の描画装置。
【請求項６】
前記計測器は、前記投影系の中で前記ステージに最も近く配置された部材の表面を検出面とする検出回路を含む、ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の描画装置。
【請求項７】
前記計測器は、ファラデーカップを含む、ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の描画装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の描画装置を用いてパターンを基板に描画する工程と、
前記工程でパターンを描画された基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１】
複数の荷電粒子線でパターンを基板にショット領域ごとに描画する描画装置であって、
基板を保持し移動可能なステージと、
複数の荷電粒子線を前記基板に投影する投影系と、
前記基板に形成されたマークに前記投影系を介して入射した荷電粒子線により飛来する荷電粒子を検出して前記マークの位置を計測する計測器と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、あるショット領域に対する描画動作の開始から当該ショット領域に対する描画動作の終了までの間に、前記複数の荷電粒子線の中の少なくとも１つの荷電粒子線を用いて前記計測器により前記マークの位置を計測し、前記計測器の計測結果から前記複数の荷電粒子線の前記基板上における入射位置を補正するように前記ステージ及び前記投影系の少なくとも一方を制御する、
ことを特徴とする描画装置。
【請求項２】
前記描画動作は、前記ステージを第１方向に沿ってスキャン移動させながら前記複数の荷電粒子線でパターンを描画するスキャン描画動作を含み、
前記マークは、前記第１方向と直交する第２方向に沿うスクライブ領域に形成され、
前記制御部は、前記スキャン描画動作中において、前記複数の荷電粒子線のうち前記スクライブ領域を照射する荷電粒子線を用いて前記計測器により前記マークの位置を計測する、ことを特徴とする請求項１に記載の描画装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記スクライブ領域を照射する特定の荷電粒子線が前記マークを照射するように該特定の荷電粒子線を偏向する、ことを特徴とする請求項２に記載の描画装置。
【請求項４】
前記描画動作は、前記ステージを第１方向に沿ってスキャン移動させながら前記複数の荷電粒子線でパターンを描画するスキャン描画動作と、前記ステージを前記第２方向にステップ移動させるステップ移動動作とを含み、
前記ショット領域の前記第２方向における長さは、前記複数の荷電粒子線が照射する領域の前記第２方向における長さよりも長く、
前記制御部は、前記ステップ移動動作中において、前記複数の荷電粒子線のうち前記スクライブ領域を照射する特定の荷電粒子線を用いて前記計測器により前記マークの位置を計測する、ことを特徴とする請求項２に記載の描画装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記ステップ移動動作の間、前記複数の荷電粒子線のうち前記特定の荷電粒子線を除く他の荷電粒子線が前記基板に照射されないように前記投影系を制御する、ことを特徴とする請求項４に記載の描画装置。
【請求項６】
前記計測器は、前記投影系の中で前記ステージに最も近く配置された部材の表面を検出面とする検出回路を含む、ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の描画装置。
【請求項７】
前記計測器は、ファラデーカップを含む、ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の描画装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の描画装置を用いてパターンを基板に描画する工程と、
前記工程でパターンを描画された基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１３８５１９（Ｐ２０１２−１３８５１９Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９１１２６（Ｐ２０１０−２９１１２６）
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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