JP2012134205A - 荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度な描画位置にビームを照射可能な描画装置を提供する。
【解決手段】描画装置１００は、描画対象となる基板１０１の位置を検出する測定部５２と、基板を配置するＸＹステージ１０５と、検出された基板の位置を用いて、基板とステージとの相対位置を演算する相対位置演算部５３と、演算された相対位置から得られる補正量を用いて、パターンの描画位置を補正する補正部７２と、ステージ上に基板を配置した状態で、荷電粒子ビームを用いて基板上の補正された描画位置にパターンを描画する描画部１５０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法に係り、例えば、電子ビームを用いて基板にパターンを描画する描画装置の描画位置補正に関する。

半導体デバイスの微細化の進展を担うリソグラフィ技術は半導体製造プロセスのなかでも唯一パターンを生成する極めて重要なプロセスである。近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。これらの半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、高精度の原画パターン（レチクル或いはマスクともいう。）が必要となる。ここで、電子線（電子ビーム）描画技術は本質的に優れた解像性を有しており、高精度の原画パターンの生産に用いられる。

図１２は、可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。可変成形型電子線（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）描画装置は、以下のように動作する。第１のアパーチャ４１０には、電子線３３０を成形するための矩形例えば長方形の開口４１１が形成されている。また、第２のアパーチャ４２０には、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０を所望の矩形形状に成形するための可変成形開口４２１が形成されている。荷電粒子ソース４３０から照射され、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０は、偏向器により偏向され、第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１の一部を通過して、所定の一方向（例えば、Ｘ方向とする）に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０に照射される。すなわち、第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過できる矩形形状が、Ｘ方向に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０の描画領域に描画される。第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過させ、任意形状を作成する方式を可変成形方式という。

ここで、例えば、正方形のガラス基板が用いられる露光用マスク基板にパターンを描画する電子ビーム描画装置では、描画されるパターンの微細化に伴ってマスク基板を搬送する搬送位置精度の向上が求められている。例えば、ステージ上に精度よくマスク基板が載置されていることが描画精度を向上させる上で必要となる。しかしながら、ステージの位置は検出していても、ステージ上のマスク基板の位置は検出されていなかった。そのため、ステージ上に精度よくマスク基板が載置されているかどうかを把握することが困難であった。

また、描画装置において描画を行なう際には、照射される電子ビームの反射電子により試料となるマスク基板の端面の絶縁部が帯電しないように外周部を枠状の基板カバーでカバーして描画を行なう場合がある（例えば、特許文献１参照）。かかる場合、基板カバーが、マスク基板上に精度よく載置されていることが描画精度を向上させる上で必要となる。しかしながら、従来、基板カバーがマスク基板上に精度よく載置されているかどうかを把握する手段が無かった。

特開２００８−０５８８０９号公報

上述したように、ステージの位置は検出していても、ステージ上のマスク基板の位置は測定されていなかった。そのため、ステージ上に精度よくマスク基板が載置されているかどうかを把握することが困難であった。また、基板カバーがマスク基板上に精度よく載置されているかどうかを把握する手段が無かった。そのため、位置がずれたまま描画されてしまい、高精度な描画を行うことが困難であった。

そこで、本発明は、かかる問題を克服し、高精度な描画位置にビームを照射可能な描画装置および方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
描画対象となる基板の位置を検出する検出部と、
基板を配置するステージと、
検出された基板の位置を用いて、基板とステージとの相対位置を演算する演算部と、
演算された相対位置から得られる補正量を用いて、パターンの描画位置を補正する補正部と、
ステージ上に基板を配置した状態で、荷電粒子ビームを用いて基板上の補正された描画位置にパターンを描画する描画部と、
を備えたことを特徴とする。

基板とステージとの相対位置を把握することで、予定される描画位置を補正できる。

本発明の他の態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
描画対象となる基板の位置を検出する検出部と、
中央部が開口して基板面の中央部を露出させると共に基板の外周部を覆う基板カバーと、
検出された基板の位置を用いて、基板と基板カバーとの相対位置を演算する演算部と、
演算された相対位置から得られる補正量を用いて、パターンの描画位置を補正する補正部と、
基板カバーによって基板の外周部が覆われた状態で、荷電粒子ビームを用いて基板上の補正された描画位置にパターンを描画する描画部と、
を備えたことを特徴とする。

基板と基板カバーとの相対位置を把握することで、予定される描画位置を補正できる。

また、描画部は、基板を描画する第１のチャンバを有し、
荷電粒子ビーム描画装置は、
第１のチャンバに基板を搬送する搬送系と、
第１のチャンバに基板を搬送する途中に位置する、第１のチャンバとは異なる第２のチャンバと、
をさらに備え、
検出部は、第２のチャンバ内での基板の位置を検出すると好適である。

また、昇降自在に移動する、基板に基板カバーを着脱する着脱装置をさらに備え、
検出部は、着脱装置による基板と基板カバーの昇降によって、基板の位置を測定する同じ高さ位置で、基板カバーの位置をさらに検出すると好適である。

本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画方法は、
描画対象となる基板の位置を検出し、
検出された基板の位置を用いて、基板と基板を配置するステージとの相対位置を演算し、
演算された相対位置から得られる補正量を用いて、パターンの描画位置を補正し、
ステージ上に基板を配置した状態で、荷電粒子ビームを用いて基板上の補正された描画位置にパターンを描画することを特徴とする。

本発明によれば、高精度な描画位置にビームを照射できる。よって、高精度な描画を行うことができる。

実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。 実施の形態１における描画方法の要部工程を示すフローチャート図である。 実施の形態１における描画装置内の搬送経路を示す上面概念図である。 実施の形態１における基板カバーを示す上面図である。 図４の基板カバーが基板に装着された状態を示す上面図である。 図４の基板カバーの断面図である。 実施の形態１における基板カバー着脱機構の構成と位置測定の高さ位置を示す概念図である。 実施の形態１における搬送ロボットの動作を説明するための図である。 実施の形態１におけるステージと基板との相対位置の一例を示す図である。 実施の形態１における基板と基板カバーとの相対位置の一例を示す図である。 実施の形態１における基板の位置および基板カバーの位置を検出する他の構成を示す概念図である。 従来の可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。

以下、実施の形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームでも構わない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。図１において、描画装置１００は、荷電粒子ビーム描画装置の一例である。ここでは、特に、可変成形型の電子ビーム描画装置の一例を示している。描画装置１００は、描画部１５０、制御部１６０、搬出入口（Ｉ／Ｆ）１２０、ロードロック（Ｌ／Ｌ）チャンバ１３０、ロボット（Ｒ）チャンバ１４０、アライメント（ＡＬＮ）チャンバ１４６、基板カバー着脱チャンバ１４８（第２のチャンバ）、及び真空ポンプ１７０を備えている。そして、描画装置１００は、電子ビーム２００を用いて、基板１０１に所望するパターンを描画する。

描画部１５０は、電子鏡筒１０２と描画室１０３（第１のチャンバ）とを有している。電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、及び偏向器２０８が配置されている。また、描画室１０３内には、移動可能に配置されたＸＹステージ１０５が配置されている。ＸＹステージ１０５上には、複数の支持ピン１０６（支持部の一例）が配置されている。基板カバー１０が装着された基板１０１は、複数の支持ピン１０６上に載置される。また、ＸＹステージ１０５上には、ＸＹステージ１０５の位置をレーザ測長するためのミラーが配置されている。図示していないが、基板カバー１０を介して基板１０１は描画装置１００にアース接続（地絡）されている。また、搬出入口１２０内には、基板１０１を搬送する搬送ロボット１２２が配置されている。ロボットチャンバ１４０内には、基板１０１を搬送する搬送ロボット１４２が配置されている。

真空ポンプ１７０は、バルブ１７２を介してロボットチャンバ１４０、アライメントチャンバ１４６、及び基板カバー着脱チャンバ１４８内の気体を排気する。これにより、ロボットチャンバ１４０、アライメントチャンバ１４６、及び基板カバー着脱チャンバ１４８内は真空雰囲気に維持される。また、真空ポンプ１７０は、バルブ１７４を介して電子鏡筒１０２内及び描画室１０３内の気体を排気する。これにより、電子鏡筒１０２内及び描画室１０３内は真空雰囲気に維持される。また、真空ポンプ１７０は、バルブ１７６を介してロードロックチャンバ１３０内の気体を排気する。これにより、ロードロックチャンバ１３０内は必要に応じて真空雰囲気に制御される。また、搬出入口１２０とロードロックチャンバ１３０とロボットチャンバ１４０と描画室１０３とのそれぞれの境界には、ゲートバルブ１３２，１３４，１３６が配置される。基板１０１として、例えば、ウェハにパターンを転写する露光用のマスク基板が含まれる。また、このマスク基板は、例えば、レジストが塗布された、まだ何もパターンが形成されていないマスクブランクスが含まれる。

制御部１６０は、制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１１４、複数のレーザ測長装置６０，１１６、及び磁気ディスク等の記憶装置１４１を有している。制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１１４、複数のレーザ測長装置６０，１１６、及び記憶装置１４１は、図示しないバスで互いに接続されている。

制御計算機１１０内には、描画データ処理部５０、測定部５２、相対位置演算部５３、搬送処理部５４、補正量演算部５６、及び描画処理制御部５８が配置されている。描画データ処理部５０、測定部５２、搬送処理部５４、相対位置演算部５６、及び描画処理制御部５８といった各機能は、プログラムといったソフトウェアで構成されても良い。或いは、電子回路等のハードウェアで構成されてもよい。或いは、これらの組み合わせであってもよい。制御計算機１１０に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度メモリ１１２に記憶される。

偏向制御回路１１４内には、補正部７２、及び偏向量演算部７４が配置されている。補正部７２、及び偏向量演算部７４といった各機能は、プログラムといったソフトウェアで構成されても良い。或いは、電子回路等のハードウェアで構成されてもよい。或いは、これらの組み合わせであってもよい。偏向制御回路１１４に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度図示しないメモリに記憶される。

描画部１５０は、描画処理制御部５８によって制御され、その制御内容に従って、描画部１５０内の各機器を駆動させる。搬出入口１２０、ロードロックチャンバ１３０、アライメントチャンバ１４６、基板カバー着脱チャンバ１４８、真空ポンプ１７０、及びバルブ１７２，１７４，１７６は、描画処理制御部５８によって制御された搬送処理部５４によって制御され、その制御内容に従って、搬出入口１２０、ロードロックチャンバ１３０、アライメントチャンバ１４６、及び基板カバー着脱チャンバ１４８内の各機器、真空ポンプ１７０、及びバルブ１７２，１７４，１７６を駆動させる。

ここで、図１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成部分について記載している。描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれても構わないことは言うまでもない。また、図１では、ＸＹステージ１０５の位置測定用に、レーザ測長装置１１６が１つ記載されているが、ｘ，ｙ方向それぞれ測定するため、後述するように複数のレーザ測長装置１１６ａ，ｂが配置されていることは言うまでもない。同様に、基板１０１や基板カバー１０の位置測定用に、レーザ測長装置６０が１つ記載されているが、ｘ，ｙ方向及び回転角度θをそれぞれ測定するため、後述するように複数のレーザ測長装置６０ａ，ｂ，ｃが配置されていることは言うまでもない。また、搬送ロボット１２２，１４２は、エレベータ機構や回転機構など機械的な機構であれば構わない。

図２は、実施の形態１における描画方法の要部工程を示すフローチャート図である。図２において、実施の形態１における描画方法は、搬送処理工程（Ｓ１０２）と、位置測定工程（Ｓ１０４）と、判定工程（Ｓ１０６）と、相対位置演算工程（Ｓ１０８）と、補正量演算工程（Ｓ１１０）と、ショットデータ生成工程（Ｓ１２０）と、補正工程（Ｓ１４０）と、描画工程（Ｓ１４２）といった一連の工程を実施する。

まず、搬出入口１２０に基板１０１を配置する。

次に、搬送処理工程（Ｓ１０２）として、搬送処理部５４は、基板１０１を描画室１０３まで搬送する。

図３は、実施の形態１における描画装置内の搬送経路を示す上面概念図である。搬出入口１２０に配置された基板１０１は、ゲートバルブ１３２を開けた後、搬送ロボット１２２によりＬ／Ｌチャンバ１３０内の支持部材上に搬送される。そして、ゲートバルブ１３２を閉めた後、ゲートバルブ１３４を開けて、搬送ロボット１４２によりロボットチャンバ１４０を介してアライメントチャンバ１４６内のステージに搬送される。そして、アライメントチャンバ１４６内で基板１０１はアライメントされる。アライメントされた基板１０１は搬送ロボット１４２によりロボットチャンバ１４０を介して基板カバー着脱チャンバ１４８内の基板カバー着脱機構上に搬送される。そして、基板カバー着脱チャンバ１４８内で基板カバー１０が装着された基板１０１は、その後、ゲートバルブ１３６を開けて、描画室１０３のＸＹステージ１０５上に搬送される。そして、ゲートバルブ１３６を閉めた後、ＸＹステージ１０５上の基板１０１には所定のパターンが描画されることになる。

一方、描画が終了すると、ゲートバルブ１３６を開けて、描画室１０３のＸＹステージ１０５から搬送ロボット１４２により基板カバー１０が装着された基板１０１をロボットチャンバ１４０内に移動する。そして、ゲートバルブ１３６を閉めた後、基板カバー着脱チャンバ１４８内の基板カバー着脱機構上に搬送される。そして、基板カバー着脱チャンバ１４８内で基板カバー着脱機構により基板１０１から基板カバー１０が取り外される。基板１０１から取り外された基板カバー１０は、基板カバー着脱チャンバ１４８内の基板カバー着脱機構上に保管される。そして、基板カバー着脱チャンバ１４８内で基板カバー１０が取り外された基板１０１は、ゲートバルブ１３４を開けて、搬送ロボット１４２により基板１０１はロードロックチャンバ１３０内のステージに搬送される。そして、ゲートバルブ１３４を閉めた後、ゲートバルブ１３２を開けて、搬送ロボット１２２により基板１０１は搬出入口１２０に搬出される。これらの動作の際、各チャンバ内の真空度が下がった場合にはその都度真空ポンプ１７０が作動し、真空度を維持する。或いは、バルブ１７２又はバルブ１７４が開閉し、作動中の真空ポンプ１７０によって真空引きされ、所望する真空度を維持する。

以上のように、搬出入口１２０から描画室１０３（第１のチャンバ）へと基板を搬送する搬送経路上に位置する、搬出入口（Ｉ／Ｆ）１２０、Ｌ／Ｌチャンバ１３０、ロボットチャンバ１４０、アライメントチャンバ１４６、基板カバー着脱チャンバ１４８、及びこれらの内部に配置される各機器は搬送系の一例となる。

位置測定工程（Ｓ１０４）として、測定部５２は、搬送途中の基板１０１の位置を検出する。測定部５２は、検出部の一例となる。同様に、測定部５２は、基板カバー１０の位置を検出する。測定部５２は、描画室１０３に基板１０１を搬送する途中に位置する、描画室１０３とは異なる、例えば、基板カバー着脱チャンバ１４８（第２のチャンバ）内での基板１０１の位置を検出する。同様に、測定部５２は、基板カバー着脱チャンバ１４８内での基板カバー１０の位置を検出する。

基板１０１の位置と基板カバー１０の位置は、複数のレーザ測長装置６０で測長される。例えば、四角形の基板１０１の４隅のうちの１つの角部について、基板１０１の側面にレーザを照射して、その反射光を用いて、レーザ測長装置６０ａがｙ方向の位置を、レーザ測長装置６０ｂがｘ方向の位置を測定する。また、四角形の基板１０１の４隅のうちの対角に位置するもう１つの角部について、基板１０１の側面にレーザを照射して、その反射光を用いて、レーザ測長装置６０ｃがｘ方向の位置を測定する。或いは、対角についてはｙ方向の位置を測定してもよい。かかる少なくとも３点の位置を測定することで、基板１０１のｘ，ｙ方向の位置および回転方向の角度θを検出することができる。

同様に、例えば、四角形の基板カバー１０の４隅のうちの１つの角部について、基板カバー１０の側面にレーザを照射して、その反射光を用いて、レーザ測長装置６０ａがｙ方向の位置を、レーザ測長装置６０ｂがｘ方向の位置を測定する。また、四角形の基板カバー１０の４隅のうちの対角に位置するもう１つの角部について、基板カバー１０の側面にレーザを照射して、その反射光を用いて、レーザ測長装置６０ｃがｘ方向の位置を測定する。或いは、対角についてはｙ方向の位置を測定してもよい。かかる少なくとも３点の位置を測定することで、基板カバー１０のｘ，ｙ方向の位置および回転方向の角度θを検出することができる。

ここでは、基板カバー着脱チャンバ１４８内での基板１０１及び基板カバー１０の位置を検出しているが、これに限るものではない。その他のチャンバ内での基板１０１及び基板カバー１０の位置を検出しても構わない。例えば、描画室１０３内、或いはアライメントチャンバ１４６内で位置を検出しても構わない。或いは、アライメントチャンバ１４６内で基板１０１をアライメントした後のロボットチャンバ１４０内で位置を検出しても構わない。アライメントチャンバ１４６内で基板１０１をアライメントした後、描画室１０３内で描画される前までに位置が検出できればよい。

図４は、実施の形態１における基板カバーを示す上面図である。
図５は、図４の基板カバーが基板に装着された状態を示す上面図である。
図６は、図４の基板カバーの断面図である。
基板カバー１０は、例えば３つの接点サポート部材１２及び四角形のフレーム１６（枠状部材の一例）を備えている。接点サポート部材１２は、フレーム１６の上面側から取り付けされている。そして、接点サポート部材１２は、フレーム１６の内周端よりも内側に張り出すように取り付けられている。また、外周端よりも外側に張り出してもよい。接点サポート部材１２は、フレーム１６に、例えば、ねじ止め或いは溶接等で固定されている。各接点サポート部材１２の裏面側には、フレーム１６の内周端よりも内側の位置に接点部となるピン１８が先端を裏面側に向けて配置される。

フレーム１６は、板材により構成され、外周寸法が基板１０１の外周端よりも大きく、内側の中央部に形成された開口部の寸法が基板１０１の外周端よりも小さく形成されている。すなわち、図５に示すように基板１０１の上部に基板カバー１０を上方から重ねた場合に、点線で示す基板１０１の外周部の全周がフレーム１６に重なるように形成されている。このように、基板カバー１０は、基板１０１の外周部全体を上方からカバーする。以上のように、基板カバー１０は、中央部が開口して基板１０１面の中央部を露出させると共に基板１０１の外周部を覆う。そして、３つのピン１８が基板１０１上に形成されている膜内に食い込み、同じく基板１０１上に形成されている導電膜と導通している。

基板カバー１０は、全体が導電性材料で形成されているもの、或いは全体が絶縁材料で形成され、その表面に導電性材料がコーティングされているもの等が好適である。導電性材料としては、金属材料、例えば銅（Ｃｕ）やチタン（Ｔｉ）およびその合金等が好適であり、絶縁材料としては、例えばアルミナ等のセラミックス材料等が好適である。例えば、フレーム１６は、アルミナにＴｉコーティングした材料を用いると好適である。また、各接点サポート部材１２は、導電性のジルコニアセラミックスを用いると好適である。

図７は、実施の形態１における基板カバー着脱機構の構成と位置測定の高さ位置を示す概念図である。図７において、基板カバー着脱機構３２は、棒状の複数の支持部材３４が昇降台３６に装着され、複数の支持部材３４が昇降台３６と共に昇降する昇降機構３０、及び棒状の昇降可能な複数の基板支持ピン４０を備えている。例えば、３つの支持部材３４によって基板カバー１０が３点支持される。同様に、例えば、３つの基板支持ピン４０によって基板１０１が３点支持される。共に、３点支持に限るものではなく、４点以上で支持するようにしてもよい。まず、基板１０１が搬送される前の段階では、昇降機構３０の複数の支持部材３４に基板カバー１０が載置されている。そして、図７（ａ）に示すように、基板カバー１０の裏面と基板支持ピン４０の上面との間に、少なくとも基板１０１を搬送可能な隙間が確保できるように、昇降機構３０或いは基板支持ピン４０が昇降動作した状態となっている。例えば、基板支持ピン４０を基板載置基準高さに固定した状態で、基板カバー１０を載置した昇降機構３０を上方に移動させておけばよい。かかる状態で基板１０１が、搬送ロボット１４２によりロボットチャンバ１４０から基板カバー着脱チャンバ１４８内の基板支持ピン４０上に搬送される。

続いて、図７（ｂ）に示すように、昇降機構３０を下降させることにより、基板支持ピン４０上に載置された基板１０１上に基板カバー１０を載置する。また、図７（ｂ）に示す基板載置基準高さで基板支持ピン４０上に載置された基板１０１の側面にレーザを照射してレーザ測長装置６０ａ，ｂ，ｃで基板１０１の位置を測定し、測定されたデータは測定部５２に出力される。かかる位置データから測定部５２は、基板１０１のｘ，ｙ，θ方向の位置を検出する。続いて、図７（ｃ）に示すように、基板支持ピン４０を基板１０１の厚さ分だけ下降させて、基板カバー１０を基板載置基準高さに移動させる。かかる高さ位置で、基板カバー１０の側面にレーザを照射してレーザ測長装置６０ａ，ｂ，ｃで基板カバー１０の位置を測定し、測定されたデータは測定部５２に出力される。かかる位置データから測定部５２は、基板カバー１０のｘ，ｙ，θ方向の位置を検出する。このように、検出部の一例となる測定部５２は、基板カバー着脱機構３２による基板１０１と基板カバー１０の昇降によって、基板１０１の位置を測定する同じ高さ位置で、基板カバー１０の位置をさらに検出する。かかる構成にすれば、同じレーザ測長装置６０ａ，ｂ，ｃで、基板１０１の位置と基板カバー１０の位置を測定できる。よって、部品点数を減らすことができる。また、レーザ測長装置６０ａ，ｂ，ｃ自体を上下に昇降させる機構を無くすことができる。また、レーザ測長装置６０ａ，ｂ，ｃの高さ位置を固定することで、検出側と被検出側の両方が可動する場合に比べて高精度な位置測定が可能となる。また、基板カバー１０を基板１０１から外すときには、昇降機構３０を上昇させればよいことは言うまでもない。

判定工程（Ｓ１０６）として、搬送処理部５４は、測定された基板１０１の位置が、予め設定された搬送基準位置に対して搬送可能な範囲に納まっているかどうかを判定する。そして、搬送可能な範囲に納まっていない場合、再度、基板１０１の搬送をやり直す。

図８は、実施の形態１における搬送ロボットの動作を説明するための図である。図８に示すように、搬送ロボット１４２のハンドで基板１０１の裏面を支持した状態で基板１０１は搬送される。ここで、判定工程（Ｓ１０６）において搬送可能な範囲に納まっていない場合、搬送ロボット１４２は、基板１０１を基板支持ピン４０上から一旦取り出し、再度、基板支持ピン４０上に置き直す。その際、測定された基板１０１の位置データを用いて搬送位置を微調整すればよい。その際、基板１０１を基板カバー着脱チャンバ１４８からロボットチャンバ１４０側に出してから置き直してもよいし、基板カバー着脱チャンバ１４８内での移動だけで置き直してもよい。そして、再度、位置測定工程（Ｓ１０４）として、基板１０１の位置と基板カバー１０の位置を検出し直す。そして、判定工程（Ｓ１０６）において搬送可能な範囲に納まるまで搬送ロボット１４２による置き直しから判定工程（Ｓ１０６）までを繰り返す。

相対位置演算工程（Ｓ１０８）として、相対位置演算部５３は、検出された基板１０１の位置を用いて、基板１０１とＸＹステージ１０５との相対位置（Δｘ１１，Δｙ１１，Δθ１１）を演算する。同様に、相対位置演算部５３は、検出された基板１０１の位置と基板カバー１０の位置を用いて、基板１０１と基板カバー１０との相対位置（Δｘ２１，Δｙ２１，Δθ２１）を演算する。

補正量演算工程（Ｓ１１０）として、補正量演算部５６は、基板１０１とＸＹステージ１０５との相対位置を用いて、描画位置を補正するための補正量を演算する。ＸＹステージ１０５上での基板１０１の配置基準位置は予め設定しておけばよい。そして、基板１０１とＸＹステージ１０５との相対位置（Δｘ１１，Δｙ１１，Δθ１１）からＸＹステージ１０５の位置と基板１０１の配置基準位置との相対位置（Δｘ１２，Δｙ１２，Δθ１２）を差し引けば、ＸＹステージ１０５上の配置基準位置とＸＹステージ上に搬送された際の基板１０１の位置との相対位置（Δｘ１３，Δｙ１３，Δθ１３）を求めることができる。そして、かかる相対位置から基板１０１面内の各位置（ｘ，ｙ）を補正するための補正量（δ１（ｘ），δ１（ｙ））を求めることができる。補正量（δ１（ｘ），δ１（ｙ））は、以下の式（１）で定義される。
（１） （δ１（ｘ），δ１（ｙ））＝ｆ１（Δｘ１３，Δｙ１３，Δθ１３）

なお、式（１）において、基板１０１とＸＹステージ１０５との相対位置（Δｘ１１，Δｙ１１，Δθ１１）から直接、補正量（δ１（ｘ），δ１（ｙ））を求める関数ｆを用いてもよい。そして、基板１０１が描画室１０３に搬送されるまでに、ＸＹステージ１０５上のかかる配置基準位置が基板１０１の搬送位置にくるようにＸＹステージ１０５を移動させておけばよい。ＸＹステージ１０５上のかかる配置基準位置が基板１０１の搬送位置に移動しているかどうかは、測定部５２が、レーザ測長装置１１６を使ってＸＹステージ１０５上のミラー２０９にレーザを照射し、その反射光を使って、ＸＹステージ１０５のｘ，ｙ方向の位置を測定し、確認しておけばよい。

図９は、実施の形態１におけるステージと基板との相対位置の一例を示す図である。図９では、基板カバー着脱チャンバ１４８内の基板支持ピン４０上での基板１０１の位置のまま、描画室１０３内に搬送された場合のＸＹステージ１０５と基板１０１との相対位置関係の一例を示している。所望の配置基準位置（点線）に比べて、搬送された基板１０１（実線）の位置がずれている。よって、描画の際には、演算された補正量（δ１（ｘ），δ１（ｙ））分だけ描画位置を補正すればよい。

同様に、補正量演算部５６は、基板１０１と基板カバー１０との相対位置を用いて、描画位置を補正するための補正量を演算する。

図１０は、実施の形態１における基板と基板カバーとの相対位置の一例を示す図である。図１０（ａ）では、一例として、基板１０１に対してｘ，ｙ方向に基板カバー１０がずれた状態を示している。図１０（ｂ）では、他の一例として、基板１０１に対して回転角θ方向に基板カバー１０がずれた状態を示している。もちろん、両者の組み合わせの場合もあり得る。基板カバー１０の位置がずれると、そのずれによって、発生する磁場が変動する。そのため、照射される電子ビーム２００がかかる磁場の変動の影響を受けて軌道がずれてしまう。そこで、補正量演算部５６は、基板１０１と基板カバー１０との相対位置（Δｘ２１，Δｙ２１，Δθ２１）を用いて、以下の式（２）により磁場の変動に起因する基板１０１面内の各位置（ｘ．ｙ）における描画位置ずれを補正するための補正量（δ２（ｘ），δ２（ｙ））を演算する。
（２） （δ２（ｘ），δ２（ｙ））＝ｆ２（Δｘ２１，Δｙ２１，Δθ２１）

式（１）、式（２）の関数ｆ１、ｆ２は、予め実験等により求めておけばよい。

ショットデータ生成工程（Ｓ１２０）として、描画データ処理部５０は、記憶装置１４１から描画データを入力し、複数段のデータ変換処理を行って、装置固有のショットデータを生成する。描画データ処理部５０は、描画データに定義された複数の図形パターンを１度の電子ビーム２００で照射可能なサイズ（成形可能なサイズ）のショット図形に変換し、各ショット図形の照射量、照射位置、ショット図形の種類、及びショット図形サイズ等が定義されたショットデータを生成する。

補正工程（Ｓ１４０）として、補正部７２は、ショットデータを入力し、さらに、基板１０１とＸＹステージ１０５との相対位置から求まる補正量（δ１（ｘ），δ１（ｙ））、及び基板１０１と基板カバー１０との相対位置から求まる補正量（δ２（ｘ），δ２（ｙ））を入力する。そして、各ショット図形の照射位置（描画位置）の座標値（ｘ，ｙ）に補正量（δ１（ｘ），δ１（ｙ））及び補正量（δ２（ｘ），δ２（ｙ））を加算することで、パターンの描画位置を補正する。

描画工程（Ｓ１４２）として、偏向量演算部７４は、かかる補正後の描画位置に電子ビーム２００を偏向するための偏向量を演算する。同様に、各ショット図形に定義された照射量（照射時間）だけ電子ビーム２００を照射し、照射時間が経過したら電子ビーム２００を遮へいするように偏向するための偏向量を演算する。同様に、各ショット図形に定義された図形種及びサイズの図形に成形するための偏向量を演算する。そして、各偏向量の偏向電圧を対応する偏向器に印加する。かかる各偏向によって、描画部１５０は、ＸＹステージ１０５上に、基板カバー１０によって基板１０１の外周部が覆われた状態の基板１０１を配置した状態で、電子ビーム２００を用いて基板１０１上の補正された描画位置にパターンを描画する。具体的には、以下の動作を行なう。

照射部の一例となる電子銃２０１から放出された電子ビーム２００は、図示しないブランキング機構により各ショット図形に定義された照射量（照射時間）となる、１回のショット分の電子ビームに形成される。そして、照明レンズ２０２により矩形例えば長方形の穴を持つ第１のアパーチャ２０３全体を照明する。ここで、電子ビーム２００をまず矩形例えば長方形に成形する。そして、第１のアパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により第２のアパーチャ２０６上に投影される。かかる第２のアパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像の位置は、偏向器２０５によって偏向制御され、ビーム形状と寸法に変化させることができる。その結果、電子ビーム２００は各ショット図形に定義された図形種およびサイズのビームに成形される。このように、電子ビーム２００は可変成形される。そして、第２のアパーチャ２０６を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、偏向器２０８により偏向される。その結果、例えば連続移動するＸＹステージ１０５上の基板１０１の上述した補正後の描画位置に照射される。

ここで、上述した例では、レーザ測長装置６０ａ，ｂ，ｃを用いて、基板１０１の位置および基板カバー１０の位置を検出したが、検出手法はこれに限るものではない。

図１１は、実施の形態１における基板の位置および基板カバーの位置を検出する他の構成を示す概念図である。図１１に示すように、下方から基板１０１の４隅の少なくとも１つの角部をＣＣＤカメラ等のカメラ６２で撮像するようにしても好適である。その際、角部のｘ方向端とｙ方向端の両方の画像が得られるように撮像する。そして、撮像された画像データは測定部５２に出力される。そして、測定部５２が、画像データから得られる角部のｘ方向端とｙ方向端の位置関係を測定することで、基板１０１の位置を検出できる。同様に、下方から基板カバー１０の４隅の少なくとも１つの角部をカメラ６２で撮像するようにしても好適である。その際、角部のｘ方向端とｙ方向端の両方の画像が得られるように撮像する。そして、撮像された画像データは測定部５２に出力される。そして、測定部５２が、画像データから得られる角部のｘ方向端とｙ方向端の位置関係を測定することで、基板カバー１０の位置を検出できる。ここでは、一例として、下方から撮像したが、これに限るものではなく、上方から、或いは斜め方向から撮像するようにしても構わない。

以上のように、実施の形態１によれば、基板１０１とＸＹステージ１０５との相対位置を把握することで、予定される描画位置を基板１０１の配置誤差分だけ補正できる。さらに、基板１０１と基板カバー１０との相対位置を把握することで、予定される描画位置を基板１０１と基板カバー１０との相対位置関係のずれによる磁場変動に起因した位置ずれ分だけ補正できる。よって、少なくとも一方を行うことで、予定される描画位置を補正できる。

以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。

また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、描画装置１００を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての荷電粒子ビーム描画装置、荷電粒子ビーム描画方法及び基板ホルダは、本発明の範囲に包含される。

１０ 基板カバー
１２ 接点サポート部材
１６ フレーム
１８ ピン
３０ 昇降機構
３２ 基板カバー着脱機構
３４ 支持部材
３６ 昇降台
４０ 基板支持ピン
５０ 描画データ処理部
５２ 測定部
５３ 相対位置演算部
５４ 搬送処理部
５６ 補正量演算部
５８ 描画処理制御部
６０，１１６ レーザ測長装置
６２ カメラ
７２ 補正部
７４ 偏向量演算部
１００ 描画装置
１０１ 基板
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１０６ 支持ピン
１１０ 制御計算機
１１２ メモリ
１１４ 偏向制御回路
１２０ 搬出入口
１２２，１４２ 搬送ロボット
１３０ ロードロックチャンバ
１３２，１３４，１３６ ゲートバルブ
１４０ ロボットチャンバ
１４１ 記憶装置
１４６ アライメントチャンバ
１４８ 基板カバー着脱チャンバ
１５０ 描画部
１６０ 制御回路
１７０ 真空ポンプ
１７２，１７４，１７６ バルブ
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３，４１０ 第１のアパーチャ
２０４ 投影レンズ
２０５，２０８ 偏向器
２０６，４２０ 第２のアパーチャ
２０７ 対物レンズ
２０９ ミラー
３３０ 電子線
３４０ 試料
４１１ 開口
４２１ 可変成形開口
４３０ 荷電粒子ソース

Claims (5)

1. 描画対象となる基板の位置を検出する検出部と、
   前記基板を配置するステージと、
   検出された基板の位置を用いて、前記基板と前記ステージとの相対位置を演算する演算部と、
   演算された相対位置から得られる補正量を用いて、パターンの描画位置を補正する補正部と、
   前記ステージ上に前記基板を配置した状態で、荷電粒子ビームを用いて前記基板上の補正された描画位置にパターンを描画する描画部と、
   を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
2. 描画対象となる基板の位置を検出する検出部と、
   中央部が開口して前記基板面の中央部を露出させると共に前記基板の外周部を覆う基板カバーと、
   検出された基板の位置から得られる補正量を用いて、前記基板と前記基板カバーとの相対位置を演算する演算部と、
   演算された相対位置を用いて、パターンの描画位置を補正する補正部と、
   前記基板カバーによって前記基板の外周部が覆われた状態で、荷電粒子ビームを用いて前記基板上の補正された描画位置にパターンを描画する描画部と、
   を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
3. 前記描画部は、前記基板を描画する第１のチャンバを有し、
   前記荷電粒子ビーム描画装置は、
   前記第１のチャンバに前記基板を搬送する搬送系と、
   前記第１のチャンバに前記基板を搬送する途中に位置する、前記第１のチャンバとは異なる第２のチャンバと、
   をさらに備え、
   前記検出部は、前記第２のチャンバ内での前記基板の位置を検出することを特徴とする請求項１又は２記載の荷電粒子ビーム描画装置。
4. 昇降自在に移動する、前記基板に前記基板カバーを着脱する着脱装置をさらに備え、
   前記検出部は、前記着脱装置による前記基板と前記基板カバーの昇降によって、前記基板の位置を測定する同じ高さ位置で、前記基板カバーの位置をさらに検出することを特徴とする請求項２記載の荷電粒子ビーム描画装置。
5. 描画対象となる基板の位置を検出し、
   検出された基板の位置を用いて、前記基板と前記基板を配置するステージとの相対位置を演算し、
   演算された相対位置から得られる補正量を用いて、パターンの描画位置を補正し、
   前記ステージ上に前記基板を配置した状態で、荷電粒子ビームを用いて前記基板上の補正された描画位置にパターンを描画することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。

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