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JP2018113371A - 荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法 - Google Patents

荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法 Download PDF

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Abstract

【課題】基板に形成された所定のマークをビームスキャンにより検出する際のマーク検知精度を向上させる。
【解決手段】一の実施形態によれば、荷電粒子ビーム描画装置は、それぞれ所定のマークが形成された異なる複数の基板に、それぞれ荷電粒子ビームを照射する照射部（２０１）と、所定のマークを荷電粒子ビームでスキャンしたとき放出された荷電粒子を検出し、検出信号を出力する検出器（１１４）とを備える。本装置はさらに、検出信号を調整および増幅し、増幅信号を出力する増幅器（１２４）と、増幅信号に基づいてマークの位置を測定する測定部（２１１）とを備える。本装置はさらに、検出信号を増幅するための増幅器のゲインの初期値であって、スキャンの条件に対応した複数のゲインの初期値が格納された格納部（１２８）を備え、増幅器は、スキャンの条件に基づき選択されたゲインの初期値に基づいて検出信号を増幅する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法に関し、例えば、基板に形成されたアライメントマークの検出方法に関する。
半導体デバイスの高集積化に伴い、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。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は、高精度の原画パターンが必要となる。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６は、従来の電子線描画装置の動作を説明するための概念図であり、可変成形型の電子線描画装置の一例を示している。
第１のアパーチャ３２０には、電子線３００を成形するための矩形の開口３２１が形成されている。また、第２のアパーチャ３３０には、第１のアパーチャ３２０の開口３２１を通過した電子線３００を所望の矩形形状に成形するための可変成形開口３３１が形成されている。
試料３０１は、所定の一方向（例えばＸ方向）に連続的に移動するステージ上に載置されている。電子銃３１０から照射され、第１のアパーチャ３２０の開口３２１を通過した電子線３００は、偏向器により偏向され、第２のアパーチャ３３０の可変成形開口３３１の一部を通過して、試料３０１に照射される。すなわち、第１のアパーチャ３２０の開口３２１と第２のアパーチャ３３０の可変成形開口３３１の両方を通過できる電子線３００が、例えば矩形形状に成形され、その結果、試料３０１の描画領域に矩形形状が描画される。第１のアパーチャ３２０の開口３２１と第２のアパーチャ３３０の可変成形開口３３１の両方に電子線３００を通過させて任意形状を描画する方式を、可変成形方式という。
ところで、昨今の回路パターンの微細化に伴い、フォトリソグラフィにおける解像度の向上が求められている。これを解決する手法の１つが、位相シフトマスクを用いてフォトリソグラフィを行う位相シフト法である。上述の電子線描画装置は例えば、位相シフトマスク用のＰＳＭ（Phase Shifting Mask）基板を製造するために使用可能である。この場合の試料３０１の例は、ＰＳＭ基板を製造するための被加工基板であり、例えば、ガラス基板と、ガラス基板上に形成された１層以上の層とを含んでいる。
位相シフトマスクは、遮光層のパターンとハーフトーン層のパターンの２層のパターンを必要とするため、これらのパターンを重ね合わせる際の位置合わせ（アライメント）精度が問題となる。例えば、１層目のパターンを形成する際に遮光層およびハーフトーン層にアライメントマークを形成し、２層目のパターンを描画する際にアライメントマークの位置に基づいて２層目のパターンの描画位置を調整する、という方法が採用される。
この際、アライメントマークは、１層目の実パターン（メインパターン）内に配置することが困難であるため、メインパターンの周囲に配置されるのが一般的である。よって、アライメントマークは、基板（被加工基板）の描画精度補償領域の限界位置付近かその外側に配置されることが多い。そのため、アライメントマークは、メインパターンに比べて位置精度が悪くなる可能性が高い。
特開昭６２−１８３５１４号公報
上述の電子線描画装置は、アライメントマーク（以下、単に「マーク」とも表記する）の位置を電子ビームスキャンにより測定し、このマーク位置を基準として基板にパターンを描画するアライメント描画機能を有することが一般的である。アライメント描画機能はこれまで、主にＰＳＭ基板の製造用に用いられてきた。
一般にアライメントマークの位置測定処理は、マーク検出用の増幅器の調整と、マークを検出するために基板上の広範囲をスキャンするサーチスキャンと、マーク中心を精密に測定するための測定スキャンとを含んでいる。増幅器の調整では、アライメントマークをスキャンし、アライメントマークと下地とのコントラストから増幅器の増幅率（ゲイン）と基準信号（レベル）を取得し、増幅器の増幅率と基準信号を調整する。しかし、電子線描画装置のステージ上に載置された基板のマーク位置は、基板の搬送精度に依存したバラツキを持っている。よって、最初の増幅器の調整スキャンで確実にアライメントマーク上をスキャンし、増幅器の増幅率を取得することは困難である。
また、近年ではＥＵＶ（Extreme Ultra-Violet）基板を製造する際のアライメント描画機能が必要とされてきている。ＰＳＭ基板とＥＵＶ基板は材質が異なるため、これらの基板を使用する際の増幅器の増幅率も互いに異なる。そのため、同じ電子線描画装置でＰＳＭ基板とＥＵＶ基板とを取り扱う場合、それぞれのアライメントマーク信号にマッチした増幅率を設定しなければならない。
そこで、本発明の実施形態は、基板に形成された所定のマークをビームスキャンにより検出する際のマーク検知精度を向上させることが可能な荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法を提供することを目的とする。
一の実施形態によれば、荷電粒子ビーム描画装置は、それぞれ所定のマークが形成された異なる複数の基板に、それぞれ荷電粒子ビームを照射する照射部と、前記所定のマークを前記荷電粒子ビームでスキャンしたとき放出された荷電粒子を検出し、検出信号を出力する検出器とを備える。前記装置はさらに、前記検出信号を調整および増幅し、増幅信号を出力する増幅器と、前記増幅信号に基づいて前記マークの位置を測定する測定部とを備える。前記装置はさらに、前記検出信号を増幅するための前記増幅器のゲインの初期値であって、前記スキャンの条件に対応した複数の前記ゲインの初期値が格納された格納部を備え、前記増幅器は、前記スキャンの条件に基づき選択された前記ゲインの初期値に基づいて前記検出信号を増幅する。
また、好適には、前記格納部にはさらに、前記検出信号を調整するための前記増幅器のレベルの初期値であって、前記スキャンの条件に対応した複数の前記レベルの初期値が格納され、前記測定部は、前記スキャンの条件に基づき選択された複数の前記レベルの初期値に基づいて前記検出信号を調整する。
さらに、好適には、前記複数の基板は、第１基板と第２基板とを含み、前記格納部は、前記第１基板をスキャンする場合に使用される前記ゲインの初期値と前記レベルの初期値とが格納される第１ファイルと、前記第２基板をスキャンする場合に使用される前記ゲインの初期値と前記レベルの初期値とが格納される第２ファイルとを備える。
さらに、好適には、前記装置は、前記増幅器の増幅率を調整する調整部を備え、前記格納部において、前記測定部が前記マークの位置の測定に成功した場合の前記増幅率の値が、前記ゲインおよび前記レベルの新たな初期値として更新される。
別の実施形態によれば、荷電粒子ビーム描画方法は、所定のマークが形成された基板に荷電粒子ビームを照射する照射工程と、前記基板を前記荷電粒子ビームでスキャンしたときに前記基板から放出された荷電粒子を検出し、検出信号を出力する検出工程とを備える。前記方法はさらに、前記検出信号に対する増幅器の増幅率の初期値であって、前記スキャンの条件に対応した複数の前記増幅率の初期値よりいずれかを選択し、選択された前記増幅率の初期値に基づいて前記検出信号を増幅し、増幅信号を出力する増幅工程と、前記増幅信号に基づいて前記マークの位置を測定する測定工程とを備える。
本発明の実施形態によれば、基板に形成された所定のマークをビームスキャンにより検出する際のマーク検知精度を向上させることが可能となる。
第１実施形態の電子線描画装置の構成を示す模式図である。 第１実施形態のＰＳＭ基板とＥＵＶ基板の一例を示す平面図である。 第１実施形態のＰＳＭ基板の製造方法の一例を示す断面図(1/2)である。 第１実施形態のＰＳＭ基板の製造方法の一例を示す断面図(2/2)である。 第１実施形態の電子線描画方法を説明するためのフローチャートである。 従来の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、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の電子線描画装置１００の構成を示す模式図である。図１では、荷電粒子ビーム描画装置の一例となる電子線描画装置１００が、描画部１１０と、制御部１２０とを備えている。
そして、描画部１１０は、電子鏡筒１１１、描画室１１２、ＸＹステージ１１３、および検出器１１４を備え、電子鏡筒１１１内に電子銃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、偏向器２０７、対物レンズ２０８、および偏向器２０９を備えている。電子銃２０１は、照射部の一例である。
また、制御部１２０は、制御計算機１２１、偏向制御回路１２２、メモリ１２３、増幅器１２４、Ｉ／Ｆ（Interface）回路１２５、および記憶装置１２６、１２７、１２８を備えている。記憶装置１２８は、格納部の一例である。制御計算機１２１は、例えば所定のプログラム処理を実行することにより、測定部２１１、取得部２１２、調整部２１３、保存部２１４、およびアライメント部２１５として機能することができる。また、制御計算機１２１は、電子線描画装置１００とネットワークを介して接続されたＰＣ（Personal Computer）１３０と通信を行うことが可能である。
電子銃２０１から出た電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により、矩形の開口を持つ第１のアパーチャ２０３全体を照明する。これにより、電子ビーム２００が、まず矩形に成形される。ここで、電子ビーム２００は、荷電粒子ビームの一例である。
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、可変成形開口を持つ第２のアパーチャ２０６上に投影される。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により制御される。第２のアパーチャ２０６は、電子ビーム２００のビーム形状および寸法を変化させることができる。
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２０８により焦点が合わされ、偏向器２０７、２０９により偏向される。そして、この電子ビーム２００は、描画室１１２内に移動可能に配置されたＸＹステージ１１３上の基板１０１に照射される。基板１０１の例は、ＰＳＭ基板やＥＵＶ基板を製造するための被加工基板であり、例えば、ガラス基板と、ガラス基板上に形成された１層以上の層とを含んでいる。
偏向器２０５、２０７、２０９は、制御計算機１２１により偏向制御回路１２２を介して制御され、電子ビーム２００の軌道の制御に用いられる。制御計算機１２１は、電子ビーム２００の軌道を制御することにより、基板１０１を電子ビーム２００でスキャンすることができる。制御計算機１２１の演算により得られた結果などの入出力データは、メモリ１２３に格納される。
基板１０１を電子ビーム２００でスキャンすると、基板１０１から電子が飛び出す。この場合、検出器１１４は、電子を検出してその検出信号を出力する。さらに、増幅器１２４は、この検出信号を増幅した増幅信号を出力する。この増幅信号は、制御計算機１２１に入力され、アライメントマークの検出等に利用される。
また、Ｉ／Ｆ回路１２５は、ＰＣ１３０等の外部装置との通信用に使用される。記憶装置１２６、１２７、１２８にはそれぞれ、描画データ、ショットデータ、マーク情報が格納される。マーク情報の例は、アライメントマークの検出に使用される初期値や、アライメントマークの位置情報である。
本実施形態の電子線描画装置１００は、基板１０１に形成されたアライメントマークの位置を電子ビームスキャンにより測定し、このマーク位置を基準として基板１０１にパターンを描画するアライメント描画機能を有している。この機能のために必要な電子線描画装置１００の制御や種々の演算処理は、制御計算機１２１により行われる。以下、本実施形態のアライメント描画機能による処理の一例を説明する。
まず、基板１０１をＸＹステージ１１３上に載置する。次に、電子ビーム２００が基板１０１に照射されるようにＸＹステージ１１３を移動させて、ＸＹステージ１１３の位置を調整しておく。
次に、後述のサーチスキャンの前に、増幅器１２４の増幅率（以下「ゲイン」と記す）とオフセット基準信号（以下「レベル」と記す）を取得する。具体的には、検出信号の増幅工程において、検出信号に対する増幅信号のゲインおよびレベルの初期値を記憶装置１２８から取得し、基板１０１をスキャンしレベル値を取得する。
次に、アライメントマークを検出するために、基板１０１上の広範囲を電子ビーム２００でスキャンする（サーチスキャン）。その結果、基板１０１からの放出電子が検出器１１４により検出され、検出信号が出力される。また、増幅器１２４は、この検出信号をゲインの初期値に従って増幅するとともに、レベルの初期値に従って増幅信号を出力する。そして、制御計算機１２１は、この増幅信号に基づき、基板１０１に形成されたアライメントマークを検出する。
サーチスキャンが成功した場合には、検出されたアライメントマークの中心を精密に測定するための測定スキャンを行う。具体的には、調整部２１３により上記のゲインおよびレベルの値を調整して電子ビームスキャンを行い、調整されたゲインおよびレベルで検出信号を増幅および調整した増幅信号に基づきアライメントマークの位置を測定することができる。
アライメントマークの位置測定が成功した場合には、最終的に調整されたゲインおよびレベルの値が、ゲインおよびレベルの新たな初期値として更新され、記憶装置１２８内に保存される。具体的には、今回のサーチスキャンで使用された初期値が、これら新たな初期値に更新される。記憶装置１２８内に保存された新たな初期値は、次回のサーチスキャンの際に記憶装置１２８から取得され使用される。
一方、アライメントマークの位置の測定結果は、基板１０１のパターン同士のアライメントのために使用される。例えば、ＰＳＭ基板の２層目のパターンを描画する際に、１層目のパターンと２層目のパターンとの位置合わせのために、アライメントマークの位置の測定結果が使用される。具体的には、２層目のパターンを描画する際の電子ビーム２００の照射位置が、アライメントマークの位置に基づいて制御される。この処理の具体例については、図２から図５を参照して後述する。
以上のように、本実施形態のアライメントマークは、サーチスキャンにより検出され、スキャンによりその位置が測定される。これらの工程を短時間で完了するためには、例えば、サーチスキャンのマーク検知精度を向上させ、サーチスキャンの失敗回数を減少させることが考えられる。
そこで、本実施形態では、サーチスキャンの際のゲインおよびレベルの値として、記憶装置１２８に予め格納しておいたスキャン条件に応じた初期値を使用する。これにより、予め好適な値を初期値として格納しておくことで、サーチスキャンのマーク検知精度を向上させることが可能となる。さらに、アライメントマークの位置測定の成功後には、成功時のゲインおよびレベルの値で初期値を更新することで、最新の好適な値を初期値として再利用することが可能となる。
上述のように、基板１０１の例は、ＰＳＭ基板やＥＵＶ基板を製造するための被加工基板である。この場合、ＰＳＭ基板とＥＵＶ基板は材質や構造が異なるため、スキャン条件が異なる。すなわち、サーチスキャンの際の好適なゲインおよびレベルの値はＰＳＭ基板とＥＵＶ基板とで異なる。そこで、本実施形態では、ゲインおよびレベルの初期値をＰＳＭ基板用とＥＵＶ基板用とで区別することで、この問題に対処する。
具体的には、本実施形態の記憶装置１２８には、スキャン条件により異なる複数のファイル、例えばＰＳＭ基板用のデータを格納するためのＰＳＭファイルと、ＥＵＶ基板用のデータを格納するためのＥＵＶファイルが保存されている。そして、ＰＳＭ基板用のゲインおよびレベルの初期値がＰＳＭファイルに格納されており、ＥＵＶ基板用のゲインおよびレベルの初期値がＥＵＶファイルに格納されている。ＰＳＭ基板、ＥＵＶ基板、ＰＳＭファイル、ＥＵＶファイルはそれぞれ、第１基板、第２基板、第１ファイル、第２ファイルの一例である。
本実施形態では、基板１０１をＰＳＭ基板としたとき、ＰＳＭファイルからゲインおよびレベルの初期値を取得し、これらの初期値を用いてサーチスキャンを行う。また、その後の測定スキャンで得られた新たな初期値は、ＰＳＭファイルに保存される。同様に、基板１０１をＥＵＶ基板としたとき、ＥＵＶファイルからゲインおよびレベルの初期値を取得し、これらの初期値を用いてサーチスキャンを行う。また、その後の測定スキャンで得られた新たな初期値は、ＥＵＶファイルに保存される。この処理の具体例については、図２から図５を参照して後述する。
図２は、第１実施形態のＰＳＭ基板とＥＵＶ基板の一例を示す平面図である。
図２(ａ)は、基板１０１から製造されたＥＵＶ基板を示し、図２(ｂ)は、基板１０１から製造されたＰＳＭ基板を示している。これらの基板は、実パターン（メインパターン）領域１と、実パターン領域１の周囲に設けられたアライメントマーク領域２とを有し、アライメントマーク領域２内に複数のアライメントマーク３を備えている。
図２(ａ)のＥＵＶ基板は、４個のアライメントマーク３を四隅に備えているが、アライメントマーク３の個数や配置は、これに限られるものではない。また、図２(ｂ)のＰＳＭ基板は、多数のアライメントマーク３を各辺に備えているが、アライメントマーク３の個数や配置は、これに限られるものではない。また、図２(ａ)および図２(ｂ)のアライメントマーク３は、十字型に形成されているが、その他の形状を有していてよい。
以下、基板１０１からＰＳＭ基板やＥＵＶ基板を製造する工程を、ＰＳＭ基板を一例として説明する。ただし、以下の方法は、ＥＵＶ基板を製造する際にもおおむね適用可能である。
図３および図４は、第１実施形態のＰＳＭ基板の製造方法の一例を示す断面図である。
図３(ａ)は、ＰＳＭ基板を製造するための基板（被加工基板）１０１を示しており、ガラス基板１１上に、ハーフトーン層１２、遮光層１３、およびレジスト膜１４が順に形成されている。ハーフトーン層１２の例は、ＭｏＳｉ（モリブデンシリサイド）層である。遮光層１３の例は、Ｃｒ（クロム）層である。
まず、基板１０１を電子線描画装置１００内に搬入し、電子ビーム２００により１層目のパターンをレジスト膜１４に描画する（図３(ａ)）。この際、１層目のパターンが、実パターン領域１内のレジスト膜１４に描画され、アライメントマーク３用のパターンが、アライメントマーク領域２内のレジスト膜１４に描画される。
次に、基板１０１を電子線描画装置１００から搬出し、レジスト膜１４を現像し、レジスト膜１４をマスクとして遮光層１３およびハーフトーン層１２をエッチングする（図３(ｂ)）。その結果、実パターン領域１内の遮光層１３およびハーフトーン層１２に１層目のパターンが形成される。さらには、アライメントマーク領域２内の遮光層１３およびハーフトーン層１２にアライメントマーク３が形成される。
次に、ガラス基板１１上に、ハーフトーン層１２および遮光層１３を介して、レジスト膜１５と帯電防止膜１６とを順に形成する（図３(ｃ)）。
次に、基板１０１を電子線描画装置１００内に搬入し、ＰＳＭファイルからＰＳＭ基板用の初期値を取得し、当該初期値の下でサーチスキャンを行う（図４(ａ)）。すなわち、基板１０１上の広範囲を電子ビーム２００でスキャンする。この際、アライメントマーク領域２内の遮光層１３に入射する電子ビーム２００は、矢印Ａ１、Ａ２で示すように、遮光層１３で反射されるかアライメントマーク３を通過する。その結果、基板１０１から到来する電子からアライメントマーク３を検出することが可能となる。制御計算機１２１は、増幅器１２４からの増幅信号を用いてアライメントマーク３を検出する。
次に、アライメントマーク３の位置を測定スキャンにより測定した後、電子ビーム２００により２層目のパターンをレジスト膜１５に描画する（図４(ｂ)）。この際、１層目のパターンと２層目のパターンとの位置合わせに、アライメントマーク３の位置の測定結果が使用される。なお、測定スキャンにて最終的に調整されたゲインおよびレベルの値は、ＰＳＭ基板用の新たな初期値として、ＰＳＭファイル内に保存される。
次に、基板１０１を電子線描画装置１００から搬出し、レジスト膜１５を現像し、レジスト膜１５をマスクとして遮光層１３をエッチングする（図４(ｃ)）。その結果、実パターン領域１内の遮光層１３に２層目のパターンが形成される。
その後、基板１０１について種々の工程が行われる。このようにして、基板１０１からＰＳＭ基板が製造される。
図５は、第１実施形態の電子線描画方法を説明するためのフローチャートである。図５は、アライメントマークが形成された基板１０１にパターンを描画する際のアライメントマークの位置測定処理の一例を示しており、図４(ａ)の工程に対応している。
まず、ＸＹステージ１１３上に載置された基板１０１に関し、レベルの初期値とゲインの初期値とを記憶装置１２８から取得する（ステップＳ１、Ｓ２）。この際、基板１０１をＰＳＭ基板に加工する場合には、ＰＳＭファイルから初期値を取得し、基板１０１をＥＵＶ基板に加工する場合には、ＥＵＶファイルから初期値を取得する。本実施形態では、ＰＣ１３０のユーザが、基板１０１の種類としてＰＳＭ基板かＥＵＶ基板かをＰＣ１３０の画面上で選択し、この選択結果がＰＣ１３０から制御計算機１２１に通知され、制御計算機１２１が、この選択結果に対応するファイルから初期値を取得する。
次に、ゲインおよびレベルを初期値に設定し（ステップＳ３）、この設定下で基板１０１のサーチスキャンを実行する（ステップＳ４）。その結果、アライメントマークが検出された場合には（ステップＳ５）、測定スキャンを開始する。
具体的には、ゲインおよびレベルの値を調整してアライメントマーク付近で電子ビームスキャンを行い、調整されたゲインおよびレベルの下でアライメントマークを検出することで、マーク中心を精密に測定する（ステップＳ６）。その結果、アライメントマークの位置測定が成功した場合には（ステップＳ７）、調整されたゲインおよびレベルの値を新たな初期値として保存する（ステップＳ８）。そして、アライメントマークの位置に基づいて１層目と２層目のパターンの位置合わせを行い、２層目のパターンを描画する。一方、アライメントマークの位置測定が失敗した場合には、ステップＳ４に戻る。
なお、本実施形態では、基板１０１に３層以上のパターンを描画してもよい。この場合には、３層目以降の各パターンを描画する際に、ステップＳ１〜Ｓ８の処理を行う。例えば、３層目のパターンを描画する際には、２層目の描画時に保存されたゲインおよびレベルの初期値が使用される。
ここで、ゲインおよびレベルの初期値の詳細について説明する。
上述のように、ＰＳＭ基板とＥＵＶ基板は材質や構造が異なるため、サーチスキャンの際の好適なゲインおよびレベルの値はＰＳＭ基板とＥＵＶ基板とで異なる。例えば、遮光層１３の材料や膜厚は、これらの基板間で異なることが多い。そこで、本実施形態では、ゲインおよびレベルの初期値をＰＳＭ基板用とＥＵＶ基板用とで区別している。
このことは、異なるＰＳＭ基板同士や、異なるＥＵＶ基板同士でも成り立つ。例えば、あるＰＳＭ基板にとって好適なゲインおよびレベルの値は、別のＰＳＭ基板にとって好適なゲインおよびレベルの値と異なる場合がある。よって、本実施形態では、記憶装置１２８に２種類以上のＰＳＭファイルを格納しておき、異なるＰＳＭファイルに異なる初期値を格納してもよい。この場合、ＰＣ１３０のユーザは、複数種類のＰＳＭ基板から１種類のＰＳＭ基板をＰＣ１３０の画面上で選択する。これは、ＥＵＶ基板でも同様である。
また、ＰＳＭファイルやＥＵＶファイル内の初期値は、上述のように、測定スキャン後に更新される。この際、初期値の更新は自動的に開始されてもよいし、ＰＣ１３０のユーザが許可した場合に限り初期値の更新を行うようにしてもよい。また、初期値の更新は、古い初期値に新しい初期値が上書きされる形で行ってもよいし、古い初期値を残しつつ新しい初期値を保存する形で行ってもよい。後者の場合、ユーザが新しい初期値を古い初期値に戻すことを可能としてもよい。
また、電子線描画装置１００の工場出荷時には、メーカーが調整したゲインおよびレベルの初期値が格納されたＰＳＭファイルやＥＵＶファイルを、記憶装置１２８内に格納しておくことが考えられる。この場合、初期値の最初の更新までは、メーカーが調整した初期値が使用されることになる。ただし、工場出荷時の電子線描画装置１００には初期値を格納せず、ユーザが最初の初期値を自分で設定する方式を採用してもよい。さらには、工場出荷時の電子線描画装置１００にはＰＳＭファイルやＥＵＶファイルを格納せず、ユーザがこれらのファイルを自分で作成する方式を採用してもよい。
また、本実施形態では、ファイルをＰＳＭ基板かＥＵＶ基板かで作り分けているが、その他の条件に応じてファイルを作り分けてもよい。
以上のように、本実施形態の電子線描画装置１００は、サーチスキャンの際のゲインおよびレベルの値として、記憶装置１２８に予め格納しておいた初期値を使用する。これにより、予め好適な値を初期値として格納しておくことで、サーチスキャンのマーク検知精度を向上させることが可能となる。
また、本実施形態の電子線描画装置１００は、アライメントマークの位置測定の成功後に、成功時のゲインおよびレベルの値で初期値を更新する。これにより、最新の好適な値を初期値として再利用することが可能となる。よって、電子線描画装置１００における照射部（電子銃２０１）や検出器１１４の性能が経時劣化により変化しても、経時劣化に対応して初期値を好適な値に更新していくことが可能となる。
このように、本実施形態によれば、基板１０１に形成されたアライメントマークを電子ビームスキャンにより検出する際のマーク検知精度を向上させることが可能となる。
なお、本実施形態の電子線描画装置１００は、電子ビーム２００としてマルチビームを使用してもよい。本実施形態のアライメント描画機能は、マルチビームを使用する場合にも適用可能である。また、電子ビーム２００は、イオンビームなど、他の荷電粒子ビームに置き換えてもよい。
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ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たものではない。本明細書で説明した新規な装置および方法は、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明した装置および方法の形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。
１ 実パターン領域
２ アライメントマーク領域
３ アライメントマーク
１１ ガラス基板
１２ ハーフトーン層
１３ 遮光層
１４ レジスト膜
１５ レジスト膜
１６ 帯電防止膜
１００ 電子線描画装置
１０１ 基板
１１０ 描画部
１１１ 電子鏡筒
１１２ 描画室
１１３ ＸＹステージ
１１４ 検出器
１２０ 制御部
１２１ 制御計算機
１２２ 偏向制御回路
１２３ メモリ
１２４ 増幅器
１２５ Ｉ／Ｆ回路
１２６ 記憶装置
１２７ 記憶装置
１２８ 記憶装置
１３０ ＰＣ
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３ 第１のアパーチャ
２０４ 投影レンズ
２０５ 偏向器
２０６ 第２のアパーチャ
２０７ 偏向器
２０８ 対物レンズ
２０９ 偏向器
２１１ 測定部
２１２ 取得部
２１３ 調整部
２１４ 保存部
２１５ アライメント部
３００ 電子線
３０１ 試料
３１０ 電子銃
３２０ 第１のアパーチャ
３２１ 開口
３３０ 第２のアパーチャ
３３１ 可変成形開口

Claims (5)

  1. それぞれ所定のマークが形成された異なる複数の基板に、それぞれ荷電粒子ビームを照射する照射部と、
    前記所定のマークを前記荷電粒子ビームでスキャンしたとき放出された荷電粒子を検出し、検出信号を出力する検出器と、
    前記検出信号を調整および増幅し、増幅信号を出力する増幅器と、
    前記増幅信号に基づいて前記マークの位置を測定する測定部と、
    前記検出信号を増幅するための前記増幅器のゲインの初期値であって、前記スキャンの条件に対応した複数の前記ゲインの初期値が格納された格納部とを備え、
    前記増幅器は、前記スキャンの条件に基づき選択された前記ゲインの初期値に基づいて前記検出信号を増幅する、荷電粒子ビーム描画装置。
  2. 前記格納部にはさらに、前記検出信号を調整するための前記増幅器のレベルの初期値であって、前記スキャンの条件に対応した複数の前記レベルの初期値が格納され、
    前記測定部は、前記スキャンの条件に基づき選択された複数の前記レベルの初期値に基づいて前記検出信号を調整する、請求項１に記載の荷電粒子ビーム描画装置。
  3. 前記複数の基板は、第１基板と第２基板とを含み、
    前記格納部は、前記第１基板をスキャンする場合に使用される前記ゲインの初期値と前記レベルの初期値とが格納される第１ファイルと、前記第２基板をスキャンする場合に使用される前記ゲインの初期値と前記レベルの初期値とが格納される第２ファイルとを備える、請求項２に記載の荷電粒子ビーム描画装置。
  4. 前記増幅器の増幅率を調整する調整部を備え、
    前記格納部において、前記測定部が前記マークの位置の測定に成功した場合の前記増幅率の値が、前記ゲインおよび前記レベルの新たな初期値として更新される、請求項２または３に記載の荷電粒子ビーム描画装置。
  5. 所定のマークが形成された基板に荷電粒子ビームを照射する照射工程と、
    前記基板を前記荷電粒子ビームでスキャンしたときに前記基板から放出された荷電粒子を検出し、検出信号を出力する検出工程と、
    前記検出信号に対する増幅器の増幅率の初期値であって、前記スキャンの条件に対応した複数の前記増幅率の初期値よりいずれかを選択し、選択された前記増幅率の初期値に基づいて前記検出信号を増幅し、増幅信号を出力する増幅工程と、
    前記増幅信号に基づいて前記マークの位置を測定する測定工程と、
    を備える荷電粒子ビーム描画方法。
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