特開 2024-44000 荷電粒子ビーム描画装置、荷電粒子ビーム描画方法及び位相差板の調整方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024044000

(43)【公開日】2024-04-02

(54)【発明の名称】荷電粒子ビーム描画装置、荷電粒子ビーム描画方法及び位相差板の調整方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20240326BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20240326BHJP

   G01B 9/02003 20220101ALI20240326BHJP

   G01B 9/02015 20220101ALI20240326BHJP

   G01B 9/02061 20220101ALI20240326BHJP

【ＦＩ】

H01L21/30 541L

G03F7/20 504

G01B9/02003

G01B9/02015

G01B9/02061

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022149290

(22)【出願日】2022-09-20

(71)【出願人】

【識別番号】504162958

【氏名又は名称】株式会社ニューフレアテクノロジー

(74)【代理人】

【識別番号】100086911

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100144967

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 隆之

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 保尚

(72)【発明者】

【氏名】朝倉 裕登

【テーマコード（参考）】

2F064

5F056

【Ｆターム（参考）】

2F064AA02

2F064AA06

2F064BB01

2F064CC07

2F064DD02

2F064DD05

2F064EE01

2F064FF01

2F064FF06

2F064GG12

2F064GG16

2F064GG23

2F064GG38

2F064HH01

2F064HH05

2F064JJ05

5F056AA04

5F056BB10

5F056CB22

(57)【要約】

【課題】ステージ位置を精度良く計測し、描画精度の低下を防止する。
【解決手段】荷電粒子ビーム描画装置は、第１周波数及び第２周波数のレーザ光を用いてステージの位置を計測する測長部と、第１周波数及び第２周波数のレーザ光を用いて描画室の壁面変位を測定する壁面変位測定部と、を備える。測長部は、描画室の壁面に設けられた第１レーザ干渉計を有し、第１レーザ干渉計とステージとの間を往復した前記第１周波数のレーザ光と、第１レーザ干渉計内で反射した前記第２周波数のレーザ光とを合成し、第１ビート信号を出力する。壁面変位測定部は、描画室の壁面に設けられた第２レーザ干渉計を有し、第２レーザ干渉計と描画室内の固定鏡との間を往復した第１周波数のレーザ光と、第２レーザ干渉計内で反射した第２周波数のレーザ光とを合成し、第２ビート信号を出力する。第１ビート信号と第２ビート信号との差分に基づいてステージの位置を求める。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料を載置する移動可能なステージが内部に設置された描画室を有し、前記試料に荷電粒子ビームを照射してパターンを描画する描画部と、
第１周波数及び第２周波数のレーザ光を出力するレーザ源と、
前記第１周波数及び第２周波数のレーザ光を用いて前記ステージの位置を計測する測長部と、
前記第１周波数及び第２周波数のレーザ光を用いて前記描画室の壁面変位を測定する壁面変位測定部と、
前記描画部を制御する描画制御部と、
を備え、
前記測長部は、前記描画室の壁面に設けられた第１レーザ干渉計を有し、該第１レーザ干渉計と前記ステージとの間を往復した前記第１周波数のレーザ光と、該第１レーザ干渉計内で反射した前記第２周波数のレーザ光とを合成した第１合成光を検出して第１ビート信号を出力し、
前記壁面変位測定部は、前記描画室の壁面に設けられた第２レーザ干渉計を有し、該第２レーザ干渉計と該描画室内の所定位置に固定された固定鏡との間を往復した前記第１周波数のレーザ光と、該第２レーザ干渉計内で反射した前記第２周波数のレーザ光とを合成した第２合成光を検出して第２ビート信号を出力し、
前記描画制御部は、前記第１ビート信号と前記第２ビート信号との差分に基づいて前記ステージの位置を算出することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。

【請求項2】

前記レーザ源から出力された前記第１周波数及び第２周波数のレーザ光は、分岐部により分岐されて、それぞれ前記第１レーザ干渉計及び前記第２レーザ干渉計に入力され、
前記分岐部と前記第１レーザ干渉計との間に設けられた第１位相差板、及び前記分岐部と前記第２レーザ干渉計との間に設けられた第２位相差板の少なくともいずれか一方をさらに備える、請求項１に記載の荷電粒子ビーム描画装置。

【請求項3】

前記レーザ源から出力された前記第１周波数及び第２周波数のレーザ光は、分岐部により分岐されて、それぞれ前記第１レーザ干渉計及び前記第２レーザ干渉計に入力され、
前記分岐部と前記第１レーザ干渉計との間に設けられた第１位相差板と、
前記分岐部と前記第２レーザ干渉計との間に設けられた第２位相差板と、
前記第１レーザ干渉計と前記ステージとの間に設けられた可動式の第３位相差板と、
前記第２レーザ干渉計と前記固定鏡との間に設けられた可動式の第４位相差板と、
をさらに備え、
前記描画制御部は、描画処理時は、前記第１周波数のレーザ光が該第３位相差板及び該第４位相差板を通過しないようにし、前記第１位相差板及び前記第２位相差板の調整時は、該第１周波数のレーザ光が該第３位相差板及び該第４位相差板を通過するように、前記第３位相差板及び前記第４位相差板の位置を制御する、請求項１に記載の荷電粒子ビーム描画装置。

【請求項4】

レーザ源から第１周波数及び第２周波数のレーザ光を出力する工程と、
試料を載置する移動可能なステージが内部に設置された描画室の壁面に設けられた第１レーザ干渉計を用いて、該第１レーザ干渉計と前記ステージとの間を往復した前記第１周波数のレーザ光と、該第１レーザ干渉計内で反射した前記第２周波数のレーザ光とを合成した第１合成光を検出して第１ビート信号を出力する工程と、
前記描画室の壁面に設けられた第２レーザ干渉計を用いて、該第２レーザ干渉計と該描画室内の所定位置に固定された固定鏡との間を往復した前記第１周波数のレーザ光と、該第２レーザ干渉計内で反射した前記第２周波数のレーザ光とを合成した第２合成光を検出して第２ビート信号を出力する工程と、
前記第１ビート信号と前記第２ビート信号との差分に基づいて前記ステージの位置を算出する工程と、
算出した前記ステージの位置に基づいて描画部を制御し、前記試料に荷電粒子ビームを照射してパターンを描画する工程と、
を備える荷電粒子ビーム描画方法。

【請求項5】

前記レーザ源から出力された前記第１周波数及び第２周波数のレーザ光は分岐部で分岐され、
分岐されたレーザ光の一方が、前記分岐部と前記第１レーザ干渉計との間に設けられた第１位相差板を通過する工程、及び分岐されたレーザ光の他方が、前記分岐部と前記第２レーザ干渉計との間に設けられた第２位相差板を通過する工程の少なくともいずれか一方をさらに備える、請求項４に記載の荷電粒子ビーム描画方法。

【請求項6】

前記レーザ源から出力された前記第１周波数及び第２周波数のレーザ光を、分岐部で分岐する工程と、
分岐されたレーザ光の一方が、前記分岐部と前記第１レーザ干渉計との間に設けられた第１位相差板を通過する工程と、
分岐されたレーザ光の他方が、前記分岐部と前記第２レーザ干渉計との間に設けられた第２位相差板を通過する工程と、
前記第１レーザ干渉計と前記ステージとの間に設けられた可動式の第３位相差板の位置、及び前記第２レーザ干渉計と前記固定鏡との間に設けられた可動式の第４位相差板の位置を制御する工程と、
をさらに備え、
描画処理時は、前記第１周波数のレーザ光が前記第３位相差板及び前記第４位相差板を通過しないように、該第３位相差板及び該第４位相差板の位置制御を行い、
前記第１位相差板及び前記第２位相差板の調整時は、前記第１周波数のレーザ光が前記第３位相差板及び前記第４位相差板を通過するように、該第３位相差板及び該第４位相差板の位置制御を行う、請求項５に記載の荷電粒子ビーム描画方法。

【請求項7】

請求項２に記載の荷電粒子ビーム描画装置の前記第１位相差板を調整する方法であって、
前記第１レーザ干渉計と前記ステージとの間に設けられた可動式の第３位相差板の位置を制御して、描画処理時は前記第１周波数のレーザ光が該第３位相差板を通過しないようにし、前記第１位相差板の調整時は、該第１周波数のレーザ光が該第３位相差を通過するようにし、
前記第３位相差板を通過して前記第１レーザ干渉計と前記ステージとの間を往復した前記第１周波数のレーザ光と、該第１レーザ干渉計内で反射した前記第２周波数のレーザ光とを分離して測定し、測定結果に基づいて前記第１位相差板を調整する、位相差板の調整方法。

【請求項8】

請求項２に記載の荷電粒子ビーム描画装置の前記第２位相差板を調整する方法であって、
前記第２レーザ干渉計と前記固定鏡との間に設けられた可動式の第４位相差板の位置を制御して、描画処理時は前記第１周波数のレーザ光が該第４位相差板を通過しないようにし、前記第２位相差板の調整時は、該第１周波数のレーザ光が該第４位相差を通過するようにし、
前記第４位相差板を通過して前記第２レーザ干渉計と前記固定鏡との間を往復した前記第１周波数のレーザ光と、該第２レーザ干渉計内で反射した前記第２周波数のレーザ光とを分離して測定し、測定結果に基づいて前記第２位相差板を調整する、位相差板の調整方法。

【請求項9】

前記荷電粒子ビーム描画装置には前記第１位相差板及び前記第２位相差板が設けられており、
前記第１レーザ干渉計と前記ステージとの間に設けられた可動式の第３位相差板の位置を制御して、描画処理時は前記第１周波数のレーザ光が該第３位相差板を通過しないようにし、前記第１位相差板の調整時は、該第１周波数のレーザ光が該第３位相差を通過するようにし、
前記第３位相差板を通過して前記第１レーザ干渉計と前記ステージとの間を往復した前記第１周波数のレーザ光と、該第１レーザ干渉計内で反射した前記第２周波数のレーザ光とを分離して測定し、測定結果に基づいて前記第１位相差板を調整する、請求項８に記載の位相差板の調整方法。

【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、荷電粒子ビーム描画方法及び位相差板の調整方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスの回路線幅は年々微細化されてきている。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、縮小投影型露光装置を用いて、石英上に形成された高精度の原画パターン（マスク、或いは特にステッパやスキャナで用いられるものはレチクルともいう。）をウェーハ上に縮小転写する手法が採用されている。高精度の原画パターンは、電子ビーム描画装置によって描画され、所謂、電子ビームリソグラフィ技術が用いられている。

【0003】

従来の電子ビーム描画装置は、真空チャンバ内で、描画対象の基板が載置されたステージを移動させつつ、ステージ位置に基づいて電子ビームを偏向し、基板の所望の位置に電子ビームを照射してパターンを描画している。ステージを駆動するアクチュエータは、真空チャンバの壁面に固定されている。

【0004】

ステージの位置の測定には、レーザ干渉計が用いられている。レーザ干渉計は、チャンバ壁面に固定された偏光ビームスプリッタ、λ／４板、反射鏡などの複数の光学部品を有する。レーザ光は、偏光ビームスプリッタに入射すると、ステージに向かう測定光（測長光）と反射鏡に向かう参照光とに分けられる。ステージで反射した測定光及び反射鏡で反射した参照光は、偏光ビームスプリッタにより合成されて干渉光となる。測定光と参照光との光路差により発生する干渉縞からステージ位置が計測される。

【0005】

偏光ビームスプリッタが固定されているチャンバ壁面は、大気圧変動や気温変動等の環境変化、アクチュエータのステージ駆動反力等により、常にサブｎｍ～数ｎｍオーダの変形が生じている。チャンバ壁面の変形により偏光ビームスプリッタの位置が変動すると、ステージ位置の測定誤差が生じ、描画精度を低下させるおそれがあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１６－１５７９６８号公報

【特許文献2】特開２０００－０４９０７１号公報

【特許文献3】特開２００２－１５１４０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、ステージ位置を精度良く計測し、描画精度の低下を防止することができる荷電粒子ビーム描画装置、荷電粒子ビーム描画方法及び位相差板の調整方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置は、試料を載置する移動可能なステージが内部に設置された描画室を有し、前記試料に荷電粒子ビームを照射してパターンを描画する描画部と、第１周波数及び第２周波数のレーザ光を出力するレーザ源と、前記第１周波数及び第２周波数のレーザ光を用いて前記ステージの位置を計測する測長部と、前記第１周波数及び第２周波数のレーザ光を用いて前記描画室の壁面変位を測定する壁面変位測定部と、前記描画部を制御する描画制御部と、を備え、前記測長部は、前記描画室の壁面に設けられた第１レーザ干渉計を有し、該第１レーザ干渉計と前記ステージとの間を往復した前記第１周波数のレーザ光と、該第１レーザ干渉計内で反射した前記第２周波数のレーザ光とを合成した第１合成光を検出して第１ビート信号を出力し、前記壁面変位測定部は、前記描画室の壁面に設けられた第２レーザ干渉計を有し、該第２レーザ干渉計と該描画室内の所定位置に固定された固定鏡との間を往復した前記第１周波数のレーザ光と、該第２レーザ干渉計内で反射した前記第２周波数のレーザ光とを合成した第２合成光を検出して第２ビート信号を出力し、前記描画制御部は、前記第１ビート信号と前記第２ビート信号との差分に基づいて前記ステージの位置を算出するものである。

【0009】

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画方法は、レーザ源から第１周波数及び第２周波数のレーザ光を出力する工程と、試料を載置する移動可能なステージが内部に設置された描画室の壁面に設けられた第１レーザ干渉計を用いて、該第１レーザ干渉計と前記ステージとの間を往復した前記第１周波数のレーザ光と、該第１レーザ干渉計内で反射した前記第２周波数のレーザ光とを合成した第１合成光を検出して第１ビート信号を出力する工程と、前記描画室の壁面に設けられた第２レーザ干渉計を用いて、該第２レーザ干渉計と該描画室内の所定位置に固定された固定鏡との間を往復した前記第１周波数のレーザ光と、該第２レーザ干渉計内で反射した前記第２周波数のレーザ光とを合成した第２合成光を検出して第２ビート信号を出力する工程と、前記第１ビート信号と前記第２ビート信号との差分に基づいて前記ステージの位置を算出する工程と、算出した前記ステージの位置に基づいて描画部を制御し、前記試料に荷電粒子ビームを照射してパターンを描画する工程と、を備えるものである。

【0010】

本発明の一態様による位相差板の調整方法は、上記荷電粒子ビーム描画装置の前記第１レーザ干渉計と前記ステージとの間に設けられた可動式の第３位相差板の位置を制御して、描画処理時は前記第１周波数のレーザ光が該第３位相差板を通過しないようにし、レーザ光を分岐する分岐部と前記第１レーザ干渉計との間に設けられた第１位相差板の調整時は、該第１周波数のレーザ光が該第３位相差を通過するようにし、前記第３位相差板を通過して前記第１レーザ干渉計と前記ステージとの間を往復した前記第１周波数のレーザ光と、該第１レーザ干渉計内で反射した前記第２周波数のレーザ光とを分離して測定し、測定結果に基づいて前記第１位相差板を調整するものである。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、ステージ位置を精度良く計測し、描画精度の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態に係る電子ビーム描画装置の概略図である。

【図2】同実施形態に係るステージ及びレーザ干渉計の概略図である。

【図3】図３Ａ、図３Ｂは、レーザ光の光路を示す図である。

【図4】図４Ａ、図４Ｂは、レーザ光の光路を示す図である。

【図5】図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃは、レーザ光の光路を示す図である。

【図6】図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃは、レーザ光の光路を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

【0014】

図１は本発明の実施形態に係る電子ビーム描画装置の概略図である。図１に示す描画装置１は、描画対象の基板Ｗに電子ビームを照射して所望のパターンを描画する描画部２と、描画部２の動作を制御する制御部３とを備えた可変成形型の描画装置である。

【0015】

描画部２は、描画対象となる試料Ｗを収容する描画室２ａ（チャンバ）と、その描画室２ａに連結された光学鏡筒２ｂとを有している。光学鏡筒２ｂは、描画室２ａの上面に設けられており、電子ビームを成形及び偏向し、描画室２ａ内の試料Ｗに対して照射するものである。描画室２ａ及び光学鏡筒２ｂの内部は減圧されて真空状態になっている。

【0016】

描画室２ａ内には、試料Ｗを支持するステージ１１が設けられている。このステージ１１は水平面内で互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向（以下、単にＸ方向及びＹ方向という）に移動可能である。ステージ１１上には、例えばマスクブランクスなどの試料Ｗが載置される。描画室２ａの外周には、ステージ１１の位置を計測する計測部４が設けられている。計測部４の構成については後述する。

【0017】

光学鏡筒２ｂ内には、電子ビームＢを出射する電子銃などの出射部２１と、電子ビームＢを集光する照明レンズ２２と、ビーム成形用の第１成形アパーチャ２３と、投影レンズ２４と、成形偏向器２５と、ビーム成形用の第２成形アパーチャ２６と、試料Ｗ上にビーム焦点を結ぶ対物レンズ２７と、試料Ｗに対するビームショット位置を制御するための副偏向器２８及び主偏向器２９とが配置されている。

【0018】

描画部２では、電子ビームＢが出射部２１から出射され、照明レンズ２２により第１成形アパーチャ２３に照射される。第１成形アパーチャ２３は例えば矩形状の開口を有している。電子ビームＢが第１成形アパーチャ２３を通過すると、その電子ビームの断面形状は矩形状に成形され、投影レンズ２４により第２成形アパーチャ２６に投影される。投影位置は成形偏向器２５により偏向可能であり、投影位置の偏向により電子ビームＢの形状と寸法を制御することが可能である。第２成形アパーチャ２６を通過した電子ビームＢは、その焦点が対物レンズ２７によりステージ１１上の試料Ｗに合わされて照射される。このとき、ステージ１１上の試料Ｗに対する電子ビームＢのショット位置は副偏向器２８及び主偏向器２９により偏向される。

【0019】

制御部３は、描画データを記憶する記憶部３ａと、描画データを処理してショットデータを生成するショットデータ生成部３ｂと、描画部２を制御する描画制御部３ｃとを備えている。なお、ショットデータ生成部３ｂや描画制御部３ｃは、電気回路などのハードウェアにより構成されても良く、また、各機能を実行するプログラムなどのソフトウェアにより構成されても良く、あるいは、それらの両方の組合せにより構成されても良い。

【0020】

描画データは、半導体集積回路の設計者などによって作成された設計データ（レイアウトデータ）が描画装置１に入力可能となるように、描画装置１用のフォーマットに変換されたデータであり、外部装置から記憶部３ａに入力されて保存されている。記憶部３ａとしては、例えば、磁気ディスク装置や半導体ディスク装置（フラッシュメモリ）などを用いることが可能である。

【0021】

なお、前述の設計データは、通常、多数の微小なパターン（図形など）を含んでおり、そのデータサイズは大きい。この設計データがそのまま他のフォーマットに変換されると、変換後のデータ量はさらに増大してしまう。このため、描画データでは、データの階層化やパターンのアレイ表示などの方法により、データ量の圧縮化が図られている。このような描画データが、チップ領域の描画パターン、または、同一描画条件である複数のチップ領域を仮想的にマージして１つのチップに見立てた仮想チップ領域の描画パターンなどを規定するデータとなる。

【0022】

ショットデータ生成部３ｂは、描画データにより規定される描画パターンをストライプ状（短冊状）の複数のストライプ領域（長手方向がＸ方向であり、短手方向がＹ方向である）に分割し、さらに、各ストライプ領域を行列状の多数のサブ領域に分割する。ショットデータ生成部３ｂは、各サブ領域内の図形の形状や大きさ、位置などを決定し、さらに、図形を一回のショットで描画可能な複数の部分領域に分割し、ショットデータを生成する。なお、ストライプ領域の短手方向（Ｙ方向）の長さは電子ビームＢを主偏向で偏向可能な長さに設定されている。

【0023】

描画制御部３ｃは、描画パターンを描画する際、ステージ１１をストライプ領域の長手方向（Ｘ方向）に移動させつつ、電子ビームＢを主偏向器２９により各サブ領域に位置決めし、副偏向器２８によりサブ領域の所定位置にショットして図形を描画する。その後、１つのストライプ領域の描画が完了すると、ステージ１１をＹ方向にステップ移動させてから次のストライプ領域の描画を行い、これを繰り返して試料Ｗの描画領域の全体に電子ビームＢによる描画を行う。なお、描画中には、ステージ１１が一方向に連続的に移動しているため、描画原点がステージ１１の移動に追従するように、主偏向器２９によってサブ領域の描画原点をトラッキングさせている。

【0024】

このように電子ビームＢは、副偏向器２８と主偏向器２９によって偏向され、連続的に移動するステージ１１に追従しながら、その照射位置が決められる。ステージ１１のＸ方向の移動を連続的に行うとともに、そのステージ１１の移動に電子ビームＢのショット位置を追従させることで、描画時間を短縮することができる。

【0025】

描画制御部３ｃは、計側部４により計測されたステージ１１の位置情報を用いて、副偏向器２８や主偏向器２９などの制御、すなわちビーム照射位置の制御を行う。

【0026】

次に、計側部４の構成について説明する。図２に示すように、計側部４は２ヶ所に設けられており、図２中の下側に位置する計側部４（第１計測部）は、Ｙ方向におけるステージ１１の位置を計測する。また、図２中の左側に位置する計側部４（第２計測部）は、Ｘ方向におけるステージ１１の位置を計測する。これら２つの計側部４は同じ構造を有するため、その共通の構造について以下に説明する。

【0027】

計側部４は、レーザ源５と、レーザ源５から出射されたレーザ光を分岐する分岐部６と、位相差板９，１０と、レーザ光を用いてステージ１１までの距離を計測する測長部７と、描画室２ａの壁面変位を測定する壁面変位測定部８とを備える。レーザ光には、例えばヘリウムネオンレーザを用いることができる。分岐部６は例えばハーフミラーを用いることができる。

【0028】

測長部７は、レーザ干渉計７０及び受光部７１を有する。受光部７１は、例えばフォトダイオードを用いることができる。レーザ干渉計７０（第１レーザ干渉計）は、描画室２ａの側壁面に形成された収容室Ｒ１に収容され、側壁面に取り付けられている。

【0029】

壁面変位測定部８は、レーザ干渉計８０、固定鏡８８、及び受光部８１を有する。受光部８１は、例えばフォトダイオードが用いられる。レーザ干渉計８０（第２レーザ干渉計）は、描画室２ａの側壁面に形成された収容室Ｒ２に収容され、側壁面に取り付けられている。固定鏡８８は描画室２ａ内のステージ１１近傍の所定位置に固定されている。

【0030】

レーザ源５、分岐部６、位相差板９，１０、受光部７１、受光部８１等は、描画部２の筐体の外部に設けられている。

【0031】

描画室２ａの内部は真空状態になっているが、大気圧変動や気温変動等の環境変化により、側壁面に変形が生じている。また、ステージ１１を駆動するアクチュエータ（図示略）が、描画室２ａの側壁面に固定されている場合は、アクチュエータのステージ駆動反力によっても、側壁面に変形が生じ得る。上述したように、ステージ１１までの距離を計測する測長部７のレーザ干渉計７０は、描画室２ａの側壁面に取り付けられている。そのため、ステージ１１までの距離を正確に算出するには、描画室２ａの側壁面の変化を考慮する必要がある。本実施形態における壁面変位測定部８は、描画室２ａの側壁面の変化（変位）を測定するものである。

【0032】

レーザ源５は、周波数の異なるレーザ光を出射する。例えば、レーザ源５は、周波数ｆ１のレーザ光及び周波数ｆ２のレーザ光を出射する。

【0033】

周波数ｆ１、ｆ２のレーザ光は、分岐部６で分岐され、それぞれレーザ干渉計７０，８０へ進む。分岐部６とレーザ干渉計７０との間の光路上には位相差板９（第１位相差板）が設けられている。分岐部６とレーザ干渉計８０との間の光路上には位相差板１０（第２位相差板）が設けられている。位相差板９，１０は、例えば、回転式のλ／２位相差板、回転式のλ／４位相差板、回転式の補償板等である。

【0034】

レーザ源５から出射されたレーザ光は、レーザ干渉計７０，８０へ導くために、ミラー（図示略）等で反射されるが、この反射により偏光の位相がずれ、周波数ｆ１とｆ２とが反転したり、偏光の傾きや楕円化に伴うクロストーク成分生成によりノイズが生じたりし得る。位相差板９，１０は、このような周波数反転の防止や、ノイズ除去のために設置されている。これにより、レーザ干渉計７０とレーザ干渉計８０とで、レーザ光の２つの周波数ｆ１、ｆ２がそれぞれ同一となる

【0035】

図３Ａ、図３Ｂに示すように、レーザ干渉計７０は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）７２、反射鏡７３及び７４を有する。

【0036】

図３Ａに示すように、周波数ｆ１のレーザ光（測長光）は、偏光ビームスプリッタ７２の偏光分離面７２ａを直進し、ステージ１１上の反射鏡１２で反射し、偏光分離面７２ａ、反射鏡７３、反射鏡７４、反射鏡７３、偏光分離面７２ａで順に反射し、反射鏡１２に向かって進む。反射鏡１２で再度反射したレーザ光は、偏光分離面７２ａを直進し、受光部７１へ進む。

【0037】

一方、図３Ｂに示すように、周波数ｆ２のレーザ光（参照光）は、偏光分離面７２ａ、反射鏡７４、偏光分離面７２ａで順に反射して受光部７１へ進む。

【0038】

受光部７１は、測定光及び参照光が同軸光軸上に合成した第１合成光を検出して、第１ビート信号ｆｍを出力する。

【0039】

図４Ａ、図４Ｂに示すように、レーザ干渉計８０は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）８２、反射鏡８３及び８４を有する。

【0040】

図４Ａに示すように、周波数ｆ１のレーザ光（測長光）は、偏光ビームスプリッタ８２の偏光分離面８２ａを直進し、固定鏡８８で反射し、偏光分離面８２ａ、反射鏡８３、反射鏡８４、反射鏡８３、偏光分離面８２ａで順に反射し、固定鏡８８に向かって進む。固定鏡８８で再度反射したレーザ光は、偏光分離面８２ａを直進し、受光部８１へ進む。

【0041】

一方、図４Ｂに示すように、周波数ｆ２のレーザ光（参照光）は、偏光分離面８２ａ、反射鏡８４、偏光分離面８２ａで順に反射して受光部８１へ進む。

【0042】

受光部８１は、測長光及び参照光が同軸光軸上に合成した第２合成光を検出して、第２ビート信号ｆｒを出力する。

【0043】

第１ビート信号ｆｍは、ステージ移動成分と、描画室２ａの側壁面変位成分とを含む。第２ビート信号ｆｒは、描画室２ａの側壁面変位成分に対応する。第１ビート信号ｆｍと第２ビート信号ｆｒとの差分であるビート信号差（ｆｍ－ｆｒ）をステージ位置（ステージ移動量）として求める。第１ビート信号ｆｍと第２ビート信号ｆｒとの差分を求めることで、描画室２ａの側壁面変位成分をキャンセルし、ステージ移動量を正確に測定できる。

【0044】

描画制御部３ｃは、受光部７１、８１における測定結果を取得し、ビート信号差（ｆｍ－ｆｒ）からステージ位置を求める。描画制御部３ｃは、求めたステージ位置に基づいて描画部２を制御し、描画処理を行う。このように、本実施形態によれば、描画室２ａの側壁面の変位を考慮してステージ１１の位置が精度良く求まり、ビームを所望の位置に照射することができるため、描画精度の低下を防止することができる。

【0045】

なお、ステージ１１（ステージ１１上の反射鏡１２）へ進むレーザ光の周波数ｆ１（ステージ測長周波数）と、固定鏡８８へ進むレーザ光の周波数ｆ１（固定鏡測長周波数）とが同一となるように偏光方向を調整する。これにより、レーザ干渉計７０とレーザ干渉計８０とで、測長対象物の変位に伴うビート信号のシフト方向を一致させることができる。

【0046】

上述したように、本実施形態では、レーザ干渉計７０とレーザ干渉計８０とで、測長光の周波数ｆ１及び参照光の周波数ｆ２がそれぞれ同一となるように、レーザ干渉計７０，８０の前段に位相差板９，１０を設置し、クロストーク成分を低減させている。クロストーク成分の低減には、位相差板９，１０の調整が必要である。

【0047】

描画室２ａを大気開放せずに、位相差板９，１０の調整を行うことが好ましい。そこで、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃに示すように、描画室２ａ内のレーザ光の光路内、すなわち偏光ビームスプリッタ７２とステージ１１上の反射鏡１２との間に、フラップ式等の可動式の位相差板３０（第３位相差板）を設置する。位相差板３０は、例えば、λ／４板である。

【0048】

また、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃに示すように、偏光ビームスプリッタ８２と固定鏡８８との間に、フラップ式等の可動式の位相差板３２（第４位相差板）を設置する。位相差板３２は、例えば、λ／４板である。位相差板３０，３２の位置は描画制御部３ｃによって制御される。

【0049】

図５Ａ、図６Ａに示すように、描画処理（パターン描画）時は、周波数ｆ１の測長光が位相差板３０，３２を通過しないようにする。

【0050】

図５Ｂ、図５Ｃ、図６Ｂ、図６Ｃに示すように、位相差板９，１０の調整時は、周波数ｆ１の測長光の光路上に位相差板３０，３２が位置するようにする。

【0051】

図５Ｂに示すように、レーザ干渉計７０では、周波数ｆ１の測長光が、偏光ビームスプリッタ７２の偏光分離面７２ａを直進し、位相差板３０を通過し、ステージ１１上の反射鏡１２で反射し、位相差板３０を通過し、偏光分離面７２ａを直進して、受光部７９へ進む。受光部７９における測定結果はオシロスコープ等の測定装置に入力される。図５Ｃに示すように、周波数ｆ２の参照光は、偏光分離面７２ａ、反射鏡７４、偏光分離面７２ａで順に反射し、受光部７１へ進む。受光部７１における測定結果は測定装置に入力される。これにより、周波数ｆ１の測長光と、周波数ｆ２の参照光とを分離して測定し、測定結果を測定装置に入力できる。

【0052】

図６Ｂに示すように、レーザ干渉計８０では、周波数ｆ１の測長光が、偏光ビームスプリッタ８２の偏光分離面８２ａを直進し、位相差板３２を通過し、固定鏡８８で反射し、位相差板３２を通過し、偏光分離面８２ａを直進して、受光部８９へ進む。受光部８９における測定結果は測定装置に入力される。図６Ｃに示すように、周波数ｆ２の参照光は、偏光分離面８２ａ、反射鏡８４、偏光分離面８２ａで順に反射し、受光部８１へ進む。受光部８１における測定結果は測定装置に入力される。これにより、周波数ｆ１の測長光と、周波数ｆ２の参照光とを分離して測定し、測定結果を測定装置に入力できる。

【0053】

測定装置に入力した測定光又は参照光の測定結果にクロストーク成分が含まれる場合、周波数ｆ１、ｆ２だけでなく、周波数ｆ１－ｆ２のビート信号が検出される。測定装置による検出結果を確認しながら、ビート信号強度が小さくなるように位相差板９，１０を調整する。例えば、位相差板９，１０（回転式のλ／２位相差板、回転式のλ／４位相差板、回転式の補償板等）の入射光の軸を回転中心軸として回転することで、ビート信号強度が小さくなるように調整する。

【0054】

上記実施形態において、レーザ干渉計７０とレーザ干渉計８０とは、描画室２ａの壁面変位が同程度となるように、近接して配置することが好ましい。レーザ干渉計７０とレーザ干渉計８０との間隔によっては、気圧や気温に基づいて、レーザ干渉計７０設置箇所とレーザ干渉計８０設置箇所での壁面変位の差を算出し、ステージ位置を補正してもよい。

【0055】

上記実施形態では、レーザ源５とレーザ干渉計７０，８０との間に２つの位相差板９，１０を設ける構成について説明したが、位相差板９，１０のいずれか一方を省略した構成としてもよい。あるいはまた、位相差板９，１０を省略し、レーザ源５と分岐部６との間に位相差板を１つ配置してもよい。この場合、レーザ源５から出射されたレーザ光は、位相差板を通過後、分岐部６で分岐され、レーザ干渉計７０，８０へ導かれる。位相差板により、レーザ光の周波数が調整される。

【0056】

上記実施形態では、電子ビームを照射する描画装置について説明したが、イオンビーム等の他の荷電粒子ビームを照射するものであってもよい。また、描画装置は、マルチビーム描画装置であってもよい。

【0057】

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0058】

１ 描画装置
２ 描画部
２ａ 描画室
２ｂ 光学鏡筒
３ 制御部
３ａ 記憶部
３ｂ ショットデータ生成部
３ｃ 描画制御部
４ 計側部
５ レーザ源
６ 分岐部
７ 測長部
８ 壁面変位測定部
１１ ステージ
７０、８０ レーザ干渉計

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】