(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビーム源と、第１のレンズと、第１の成形開口板と、第２のレンズ及び第２の成形開口板とを備えており、かつ前記第１の成形開口板と第２の成形開口板との間に成形偏向器を備え、前記第１の成形開口板の開口の像を、前記第２のレンズにより前記第２の成形開口板に投影し、同開口板の開口に重ねることで、寸法・形状が可変の図形を形成し、同図形を被描画面に縮小投影する荷電粒子ビーム描画装置であって、
前記第１の成形開口板の前段に、第１の成形開口板を照射する荷電粒子ビームの同開口板の開口位置に対する位置を調節するためのビームアライメント手段を備えた荷電粒子ビーム描画装置の自動調整方法において、
前記第２の成形開口板の開口を通過する、同開口板により最大寸法の制限された荷電粒子ビームの、同開口板の高さ位置における電流密度分布を測定するステップと、該測定ステップにより得られた電流密度分布からその傾斜成分を抽出するステップとを備え、該測定ステップ及び抽出ステップにより得られた傾斜成分が除去されるように、前記ビームアライメント手段により第１の成形開口板の照射位置を調節するようにしたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置の自動調整方法。
【請求項２】
前記電流密度分布からその曲線成分を抽出するステップと、該抽出ステップにより得られる曲線成分の大きさを所定値と比較するステップと、該曲線成分の大きさが前記所定値を超えたときに警報を出すステップとからなることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム描画装置の自動調整方法。
【請求項３】
荷電粒子ビーム源と、第１のレンズと、第１の成形開口板と、第２のレンズ及び第２の成形開口板を備えており、かつ前記第１の成形開口板と第２の成形開口板との間に成形偏向器を備え、前記第１の成形開口板の開口の像を、前記第２のレンズにより前記第２の成形開口板に投影し、同開口板の開口に重ねることで、寸法・形状が可変の図形を形成し、同図形を被描画面に縮小投影する荷電粒子ビーム描画装置であって、
前記第１の成形開口板の前段に、第１の成形開口板を照射する荷電粒子ビームの同開口板の開口位置に対する位置を調節するためのビームアライメント手段を備えた荷電粒子ビーム描画装置において、
前記第２の成形開口板の開口を通過する、同開口板により最大寸法の制限された荷電粒子ビームの、同開口板の高さ位置における電流密度分布を測定する手段と、該測定手段により得られた電流密度分布からその傾斜成分を抽出する抽出手段とを備え、該測定手段及び抽出手段により得られた傾斜成分が除去されるように、前記ビームアライメント手段により第１の成形開口板の照射位置を調節するように構成したことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置の自動調整システム。
【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の自動調整方法及び荷電粒子ビーム描画装置に関し、更に詳しくは電流密度均一性を向上させた荷電粒子ビーム描画装置の自動調整方法及び荷電粒子ビーム描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は従来の可変成形電子ビーム描画装置の構成例を示す図である（例えば非特許文献１参照）。この図を用いて、可変成形電子ビーム描画装置の原理を以下に説明する。
【０００３】
図７に示すように電子ビーム１が第１のレンズ２（照射レンズ）を介して第１の成形開口板３に照射される。光源４としては、一般には電子銃の直後に形成されるクロスオーバを考えればよい。第１の光源の像５は第１の成形開口板３の下に結ばれる。次いで、第１の成形開口板３の開口の像３’が第２のレンズ（成形レンズ）６により第２の成形開口板７上に投影され、第１の成形開口板３の開口の像３’と第２の成形開口板７の開口との重なりで決定される図形８が、縮小レンズ９と対物レンズ１０を介して、レジスト（感光材料）を塗布した材料１１に投影される。その結果、レジストが感光する。即ち、投影図形１２が材料１１に転写される。
【０００４】
図８は第１の成形開口板と第２の成形開口板とで構成される図形の説明図である。第２の成形開口板７の開口上に第１の成形開口板３の開口の像３’が重なり、図形８が形成される。
【０００５】
投影図形１２の形状と寸法及び位置を制御することで、材料１１に所望のパターンを描画することができる。投影図形１２の形状と寸法及び位置は、演算・制御装置１３により、記憶装置１４に格納されたパターン情報に基づき制御される。
【０００６】
投影図形の１２の形状と寸法を制御するには、成形偏向器１５を用いる。即ち、成形偏向器１５により電子ビーム１を偏向し、第１の成形開口板３の開口の像３’を第２の成形開口板７の開口に対して移動させ、図形８の形状と寸法を変える。成形偏向器１５は、演算・制御装置１３により成形偏向器駆動アンプ１６を介して制御される。
【０００７】
投影図形１２の位置を制御するには、対物偏向器１７と材料ステージ１８を併用する。対物偏向器１７の偏向可能領域（偏向フィールド）には制限があるため、先ず材料ステージ１８によりステップの大きな位置決めを行ない、そのうえで対物偏向器１７よりステップの小さな位置決めを行なう。対物偏向器１７及び材料ステージ１８は、演算・制御装置１３により、それぞれ対物偏向器駆動アンプ１９及びステージ駆動装置２８を介して制御される。
【０００８】
投影図形１２が常時材料１１に投影されていては一筆書きの図形しか描画できないため、一般の図形の描画には、電子ビーム１の手段制御（ブランキング）が必要となる。図７の光学系では、ブランカー２１及び２２によりこの遮断制御を行なっている。ブランカー２１及び２２は、演算・制御装置１３によりブランカー駆動アンプ２３を介して制御される。
【０００９】
より詳細には、先ずブランカー２１及び２２を働かせ、電子ビーム１を遮断してから成形偏向器１５と対物偏向器１７を働かせ、投影図形１２の形状と寸法及び位置を決定した後に、ブランカー２１及び２２による電子ビーム１の遮断を解除し、投影図形１２を材料１１上に投影する。所定の時間だけ露光を行なうと、再び電子ビーム１を遮断する。この所定の時間分の露光は、通常、ショットと呼ばれる。
【００１０】
ブランキングにより電子ビーム１が遮断されるのは、第１の光源の像５と共に、第２の光源の像２４が光軸に対して垂直方向に移動した結果、図９に示すように電子ビーム１（第２の光源の像２４）がブランキング開口板２５により受け止められることによる。ここで、第２の光源の像２４は第２のレンズ６によりブランキング開口板２５の高さ位置に形成される、第１の光源の像５の像である。
【００１１】
ブランカー２１及び２２が図７に示すように２段構成となっているのは、図１０に示すように、ブランキング時の電子ビーム１の偏向支点２６の高さ位置を第１の成形開口板３の高さ位置に一致させることで、ブランキングの際に第１の成形開口板３の照射領域が移動しないようにするためである。偏向支点２６の高さ位置の調節は、ブランカーを２段構成とし、ブランカー２１及び２２の連動比を選ぶことで可能である（特許文献１参照）。
【００１２】
ショット１つ当たりの露光時間（ショット時間）は、必要露光量［μＣ／ｃｍ2］（所望の線幅を得るのに必要な露光量）を、投影図形１２の電流密度［Ａ／ｃｍ2］で除すことで決定される。即ち、ショット時間は投影図形１２の電流密度に反比例する。同電流密度は材料１１に流入するビーム電流を投影図形１２の面積で除すことで決定される。
【００１３】
これらの計算は、演算・制御装置１３により行われる。材料１１に流入するビーム電流は、ステージ１８を移動させ、電流検出部２７に電子ビーム１を流入させることで検出できる。検出されたビーム電流は、信号処理装置２８により数値化され、演算・制御装置１３に入力される。
【００１４】
上記のショット時間と電流密度の関係より、投影図形１２の電流密度が高くなると、ショット時間が短くなる。即ち、描画スループットが向上する。半導体デバイスの微細化と共に、材料１１上に描画されるパターン数は年々増大しているから、電流密度向上による描画スループットの向上は、可変成形電子ビーム描画装置の今後の重要課題である。
【００１５】
投影図形１２の電流密度を高くするには、縮小レンズ９又は対物レンズ１０の倍率を下げ、投影図形１２の投影倍率を小さくすればよい。又は、第１のレンズ２の強度を強くし、電子ビーム１による第１の成形開口板３の照射領域を小さく絞るとよい。
【００１６】
但し、前者の手法による場合、投影図形１２の寸法が小さくなるのに伴い、所望のパターンを描画するのに必要なショット数が増え、描画時間が増加する。即ち、描画スループットが低下する。投影図形１２の投影倍率を下げつつ同図形の寸法を確保するには、第１の成形開口板３及び第２の成形開口板７の開口を大きく、即ち図形８の寸法を大きくする必要がある。一方、後者の手法による場合、第１のレンズ２が単レンズであれば、その強度が変わると共に光源の像５の高さ位置が変わる。第１のレンズ２の強度に関わらず光源の像５の高さ位置を維持するには、第１のレンズ２はズームレンズとするのがよい（特許文献１参照）。
【００１７】
投影図形１２の電流密度は、単に高いだけでなく、経時的に安定であることも求められる。これは、レジストパターンの線幅が露光量に依存することによる。露光量とレジストパターンの線幅との関係を図１１に示す。横軸ｘは材料１１上における位置、縦軸は露光量［μＣ／ｃｍ2］である。露光量は電流密度とショット時間の積であるから、図１１の露光量分布の形はそのまま、投影図形１２の電流密度分布の形と見てよい。
【００１８】
図１１において、露光の分布を示す曲線と、レジスト解像閾値［μＣ／ｃｍ2］を示す直線との交点（２点）が、レジストパターンのエッジに相当し、一方の交点からもう一方の交点までの距離がレジストパターンの線幅ＣＤxに相当する。従って、レジストパターンの線幅を決定するのは、投影図形１２のエッジにおける露光量である。図１１から分かるように、露光量が増える（露光量分布曲線が実線から破線にシフトする）と、レジストパターンの線幅はＣＤxからＣＤx’に変化する。
【００１９】
投影図形１２の電流密度が経時的に変動すれば、図１１に示したように、露光量が変動し、その結果、線幅が変動する。即ち、線幅均一性が低下する。実際、投影図形１２の電流密度はわずかながらも経時的に変動するから、このような線幅の変動を防ぐためには、電流密度の変動を補償するための何らかの手段が必要となる。この目的のため、パターン描画時、適宜描画を中断して電流密度を測定し、その都度適切なショット時間を決定することが一般に行われている。
【００２０】
投影図形１２の露光量は、成形偏向器１５により投影図形１２の寸法を変えること、即ち図形８の寸法を変えることによっても変化しうる。そのような露光量変化は、図形８の電流密度が均一でない場合、即ち第１の成形開口板３の開口の像３’の電流密度が均一でない場合に生じる。つまり、レジストパターンのエッジにおける露光量（図１１参照）には、第１の成形開口板３の開口の像３’の電流密度が反映されるから、同電流密度が均一でなければ、同露光量は図形８の寸法と共に、即ち第１の成形開口板３の開口の像３’の移動と共に変化する。
【００２１】
このような露光量変化が生じると、線幅線形性（線幅の設計値又は指令値に対するレジストパターンの線幅の線形性）が低下する。従って、第１の成形開口板３の開口の像３’の電流密度はできるだけ均一にする必要がある。即ち、第１の成形開口板３の開口内における電流密度をできるだけ均一にすることが要求される。
【００２２】
そのためには、第１の成形開口板３を照射する電子ビーム１の電流密度が均一であることが望ましい。しかしながら、同電流密度は実際には均一ではなく、通常、電子ビーム１の中心軸において最大で、中心軸からの距離と共に減衰する。従って、上記要求を満たすための現実的な解は、同電流密度の均一性の高い局所的領域を第１の成形開口板３の開口に合わせることとなる。
【００２３】
このような手法として、第１の成形開口板３よりも前段に備えられた偏向器により電子ビーム１を偏向することで同成形開口板を走査し、第１の成形開口板３の開口を通過する電子ビーム１の電流が最大になる条件を見い出す技術が知られている（例えば特許文献２参照）。簡単のため、第１の成形開口板３上における電子ビーム１の電流密度分布を軸対称とすれば、電子ビーム１の中心軸が同開口の中心に一致する時、同開口を通過する電子ビーム１の電流が最大となり、同時に同開口内の電流密度均一性が最良となることが容易に分かる。
【００２４】
図１２は第１の成形開口板３上における電子ビーム１の電流密度分布を示す図である。横軸は第１の成形開口板３上における位置、縦軸は電流密度である。電子ビーム１の中心軸が開口の中心に一致する時、同開口を通過する電子ビーム１の電流が最大となることが分かる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２５】
【特許文献１】特開２００７−６７１９２号公報（段落００３０〜００３６、図１）
【特許文献２】特開２００６−９３４６２号公報（段落０００９〜００１５、図２〜図４）
【非特許文献】
【００２６】
【非特許文献１】K.Komagata,Y.Nakagawa,and N.Gotoh,Proc.SPIE.Vol.3096,pp.125-136（1997）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
しかしながら、このような技術により第１の成形開口板３の開口内の電流密度均一性が最良化されるとしても、投影図形１２の電流密度を高くするために、前述のように投影図形１２の投影倍率を小さくし、そのうえで投影図形１２の寸法を確保するために第１の成形開口板３及び第２の成形開口板７の開口の寸法を大きくすると、第１の成形開口板３の開口内の電流密度均一性は低下し、その結果、線幅線形性が低下する。これは、第１の成形開口板３上の電流密度が、中心軸からの距離と共に減衰することによる。
【００２８】
或いは、同じく前述のように第１の成形開口板３の照射領域を小さく絞る場合も、電流密度均一性が低下し、線幅線形性が低下する。言い換えると、この問題は、第１の成形開口板３の照射領域に対する第１の成形開口板３及び第２の成形開口板７の開口の相対的寸法が大きくなると、この問題も顕著になる。
【００２９】
また、このように投影図形１２の電流密度を高くすると、クーロン効果（電子同士の反発によりビームぼけが大きくなる現象）が強くなり、解像度が低下するという問題も生じる。
【００３０】
これらの問題を少しでも抑制するには、投影図形１２の寸法を必要以上に大きくしないこと、即ちその最大寸法に制限をかけることが有効である。このような対策は、実際の可変成形電子ビーム描画装置の運用において、既に一般に実施されている。但し、投影図形１２の寸法を小さくすると描画スループットが低下するから、投影図形１２の最大寸法は必要な線幅線形性及び解像度に応じて決められる。
【００３１】
実際の装置運用において、投影図形１２の最大寸法を制限するには、図形８（図８）の最大寸法を制限するとよい。しかしながら、図形８の最大寸法を小さくすると、仮に特許文献２に記載の技術により第１の成形開口板３の開口内の電流密度均一性が最良化されたとしても、図形８の電流密度均一性は最良とはならない。即ち、線幅線形性が最良とはならない。このことは、同技術により電子ビーム１の中心軸は第１の成形開口板３の中心は通る（図１２参照）が、図形８（最大寸法）の中心は通らないことから分かる（図１３）。
【００３２】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、寸法の制限された図形８の電流密度均一性を最良化し、線幅線形性を向上させることができる手段を提供することを目的としている。また、電流密度むらを定量化し、それを管理する手段を提供することも目的としている。線幅線形性を管理するには、電流密度が均一性がある条件下において最良となっていることだけでなく、それが所定の基準を満たしていることを確認する手段が必要である。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
上記の問題を解決するために、本発明は以下のような構成をとっている。
【００３４】
（１）請求項１記載の発明は、荷電粒子ビーム源と、第１のレンズと、第１の成形開口板と、第２のレンズ及び第２の成形開口板とを備えており、かつ前記第１の成形開口板と第２の成形開口板との間に成形偏向器を備え、前記第１の成形開口板の開口の像を、前記第２のレンズにより前記第２の成形開口板に投影し、同開口板の開口に重ねることで、寸法・形状が可変の図形を形成し、同図形を被描画面に縮小投影する荷電粒子ビーム描画装置であって、前記第１の成形開口板の前段に、第１の成形開口板を照射する荷電粒子ビームの同開口板の開口位置に対する位置を調節するためのビームアライメント手段を備えた荷電粒子ビーム描画装置の自動調整方法において、前記第２の成形開口板の開口を通過する、同開口板により最大寸法の制限された荷電粒子ビームの、同開口板の高さ位置における電流密度分布を測定するステップと、該測定ステップにより得られた電流密度分布からその傾斜成分を抽出するステップとを備え、該測定ステップ及び抽出ステップにより得られた傾斜成分が除去されるように、前記ビームアライメント手段により第１の成形開口板の照射位置を調節するようにしたことを特徴とする。
【００３５】
（２）請求項２記載の発明は、前記電流密度分布からその曲線成分を抽出するステップと、該抽出ステップにより得られる曲線成分の大きさを所定値と比較するステップと、該曲線成分の大きさが前記所定値を超えたときに警報を出すステップとからなることを特徴とする。
【００３６】
（３）請求項３記載の発明は、荷電粒子ビーム源と、第１のレンズと、第１の成形開口板と、第２のレンズ及び第２の成形開口板を備えており、かつ前記第１の成形開口板と第２の成形開口板との間に成形偏向器を備え、前記第１の成形開口板の開口の像を、前記第２のレンズにより前記第２の成形開口板に投影し、同開口板の開口に重ねることで、寸法・形状が可変の図形を形成し、同図形を被描画面に縮小投影する荷電粒子ビーム描画装置であって、前記第１の成形開口板の前段に、第１の成形開口板を照射する荷電粒子ビームの同開口板の開口位置に対する位置を調節するためのビームアライメント手段を備えた荷電粒子ビーム描画装置において、前記第２の成形開口板の開口を通過する、同開口板により最大寸法の制限された荷電粒子ビームの、同開口板の高さ位置における電流密度分布を測定する手段と、該測定手段により得られた電流密度分布からその傾斜成分を抽出する抽出手段とを備え、該測定手段及び抽出手段により得られた傾斜成分が除去されるように、前記ビームアライメント手段により第１の成形開口板の照射位置を調節するように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３７】
本発明は以下のような効果を奏する。
【００３８】
（１）請求項１記載の発明によれば、第２の成形開口板の開口を通過する、同開口板により最大寸法の制限された荷電粒子ビームの、同開口板の高さ位置における電流密度均一性が向上し、その結果、被描画材料に投影される図形の電流密度均一性が向上し、線幅線形性が向上する。
【００３９】
（２）請求項２記載の発明によれば、電流密度分布から抽出した曲線成分が所定値を超えたら警報を出すので、異常が発生したことを認識することができる。
【００４０】
（３）請求項３記載の発明によれば、第２の成形開口板の開口を通過する、同開口板により最大寸法の制限された荷電粒子ビームの、同開口板の高さ位置における電流密度均一性が向上し、その結果、被描画材料に投影される図形の電流密度均一性が向上し、線幅線形性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】ビーム電流の流入状態を示す図である。
【図４】ビーム電流の流入状態を示す図である。
【図５】電流密度分布の近似関数Ｊxa及びその直線成分Ｌxを示す図である。
【図６】Δｓxkの算出の説明図である。
【図７】従来の構成例を示す図である。
【図８】第１の成形開口板の開口の像と第２の成形開口板の開口とで構成される図形の説明図である。
【図９】ブランキングの説明図である。
【図１０】ブランキング時の電子ビームの偏向支点の高さ位置を第１の成形開口板の高さ位置に一致させた状態を示す図である。
【図１１】露光量とレジストパターンの線幅との関係を示す図である。
【図１２】第１の成形開口板３上における電子ビーム１の電流密度分布を示す図である。
【図１３】第２の成形開口板７上における電子ビーム１の電流密度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。
［実施例１］
図１は本発明の一実施例を示す構成図である。図７にて使用した記号と同一記号の付されたものは、同一構成要素を示す。実施例１は、図７に示す構成に、アライナー（光軸合わせ用の偏向器又はビーム位置調整手段）２９及び３０、アライナー駆動アンプ３１及びモニター３２を追加したものである。
【００４３】
アライナー２９及び３０は、それぞれＸ方向用偏向器とＹ方向用偏向器からなる。これらにより、第１の成形開口板３の開口に対する電子ビーム１の位置が調節される。Ｘ方向用偏向器とＹ方向用偏向器の向きは、それぞれ第１の成形開口板３における電子ビーム１の偏向方向が、同開口板のＸ及びＹ方向に一致するように決定されている。
【００４４】
但し、第１の成形開口板３及び第２の成形開口板７の開口の形状は矩形とし、それらの開口の辺は、各開口板上のＸ或いはＹ軸に平行とする。また、第２の成形開口板７のＸ及びＹ軸は、それぞれ第１の成形開口板３上のＸ及びＹ軸の第２の成形開口板７への写像に平行とする。
【００４５】
アライナー２９及び３０は、アライナー駆動アンプ３１を介して、演算・制御装置１３により制御される。その際、アライナー２９及び３０への入力は、所定の連動比に基づいて決定される。同連動比をアライナー２９及び３０による偏向角の比１：ｒで表し、アライナー２９及び３０の偏向感度（単位偏向信号当たりのビーム偏向角）をそれぞれＤu及びＤl、アライナー２９及び３０のＸ方向用偏向器に入力される偏向信号をｓxu及びｓxl、Ｙ方向用偏向器に入力される偏向信号をｓyu及びｓylとすれば、ｓxuとｓxlの間には、ｓxl／ｓxu＝ｒ・Ｄu／Ｄl、ｓyuとｓylとの間には、ｓyl／ｓyu＝ｒ・Ｄu／Ｄlの関係が成り立つ。
【００４６】
同連動比は、アライナー２９及び３０による電子ビーム１の偏向支点の高さ位置がブランキング開口板２５の高さ位置に一致するように選ばれている（例えばｒ＝−１）。従って、同アライナーの動作をさせても、電子ビーム１がブランキング開口板２５により遮られることがない。
【００４７】
図２は本発明の動作の一例を示すフローチャートである。この動作は、演算・制御装置１３により全て自動で行われる。以下に各処理について説明する。
【００４８】
新規な電子銃に交換した後、電子ビームによる描画を行なう前に、先ず、操作装置（図示せず）により演算制御装置１３に本発明の自動調整システムを起動させる指示を送る。すると、図２に示すように、演算制御装置内１３では、処理Ｓ１が実行され、特願２００９−１０３５５０号（以下先行文献と呼ぶ）に示された手法により、成形偏向器１５を働かせ、図形８（図８及び図１３）の寸法を変化させながら、即ち投影図形１２の寸法を広げながら電流検出部２７でビーム電流Ｉ（ｘi，ｙn）及び
Ｉ（ｘm，ｙj）（１≦ｉ≦ｍ、１≦ｊ≦ｎ）を測定する。ここで、図形８と図形１２は光学的に共役の関係にあるから、ｘi及びｙjは図形８の寸法としても、また投影図形１２の寸法としても、以降の処理に支障はない。但し、ｘ0＝ｙ0＝０とし、ｘm及びｙnは、図形８又は投影図形１２のＸ及びＹ方向の最大寸法とする。
【００４９】
図３に、電流検出部２７でビーム電流Ｉ（ｘi，ｙn）を測定する際に図形８の寸法をＸ方向に短冊状に変化させる、即ち投影図形１２の寸法をＸ方向に広げる様子を示す。図３から分かるように、ビーム電流Ｉ（ｘi，ｙn）は、短辺ｘi、長辺ｙnの矩形領域に流入するビーム電流である。
【００５０】
図３において、ｘは第２の成形開口板７上或いは材料１１上におけるＸ座標を表す。ｘ＝ｘ0＝０及びｘ＝ｘiの直線は、それぞれ第２の成形開口板７の高さ位置における第１の成形開口板３の開口のエッジの像或いは材料１１へのその投影像、及び第２の成形開口板７の開口のエッジ或いは材料１１への投影像に対応する。
【００５１】
両直線のうち、成形偏向器１５により図形８の寸法を変えた時、即ち投影図形１２の寸法を変えた時に移動するのは前者（ｘ＝０）である。しかしながら、前者における電流密度は図形８或いは投影図形１２の寸法に依存しないことから、前者をＸ座標の基準とみなせば、以降の説明が簡単になる。そこで、以降では、前者はＸ座標の基準であり、後者（ｘ＝ｘi）が図形８或いは投影図形１２の寸法と共に移動すると考える。
【００５２】
ビーム電流Ｉ（ｘi，ｙn）及びＩ（ｘm，ｙj）の測定は、従来通り定期的に電流検出部２７により電流密度を測定する際に、それと併せて実施すればよい。そのようにすれば、電流検出部２７を材料ステージ１８により移動させるための時間を新たに設ける必要がない。また、Ｉ（ｘi，ｙn）及びＩ（ｘm，ｙj）の測定時の、成形偏向器１５による電子ビーム１の偏向支点の高さ位置は、成形偏向器１５を２段構成にするなどして、ブランキング開口板２５の高さ位置に選んでおくとよい。そのようにすれば、成形偏向器１５を働かせた時に電子ビーム１がブランキング開口板２５にけられることがないため、Ｉ（ｘi，ｙn）及びＩ（ｘm，ｙj）が正確に測定できる。ここまでの説明が処理Ｓ１のビーム電流測定工程である。
【００５３】
次に、信号処理装置２０内の処理Ｓ２の電流密度値算出工程では、同じく先行文献で示されている手法で、Ｉ（ｘi，ｙn）からＩ（ｘi-1，ｙn）を差し引くことで、分割領域に分け、短辺ｘi−ｘi-1、長辺ｙnの矩形領域（図４におけるハッチング部分）に流入する分割領域毎にビーム電流を求め、これを面積（ｘi−ｘi-1）・ｙnで除し、短辺ｘi−ｘi-1、長辺ｙnの矩形領域における電流密度をＪx（ｘi）として、
Ｊx（ｘi）＝[Ｉ（ｘi，ｙn）−Ｉ（ｘi-1，ｙn）]／｛（ｘi−ｘi-1）・ｙn｝を求める。これを異なるｘi毎に求める。同様の処理を、投影図形１２の寸法をｙ方向に変化させて、Ｊy（ｙj）を求める。
【００５４】
続いて、演算・制御装置１３内の処理Ｓ３の電流密度分布関数作成工程において、Ｊx（ｘi）及びＪy（ｙj）を近似曲線にて平滑化することで、測定誤差（例えば、投影図形１２の寸法に関する指令値の分解能に起因する誤差）が低減される。このようにして、電流密度分布の近似関数Ｊxa（ｘ）及びＪya（ｙ）が求められる。Ｊxa（ｘ）およびＪya（ｙ）は、例えば、それぞれｘ及びｙの２次関数とすればよい。
【００５５】
次いで、処理Ｓ４の直線・曲線成分値算出工程の直線成分値算出工程において、Ｌx＝Ｊxa（ｘm）−Ｊxa（０）（図５参照）、及びＬy＝Ｊya（ｙn）−Ｊya（０）を求める。更に、Ｃx及びＣyも求める。Ｃx及びＣyは、後述するように、それぞれＪxa（ｘ）及びＪya（ｙ）の曲線成分である。
【００５６】
続いて、処理Ｓ５の直線成分判定工程において、｜Ｌxk｜≦ε且つ｜Ｌyk｜≦εかを判定する。｜Ｌxk｜≦ε且つ｜Ｌyk｜≦εと判定されなければ、次に処理Ｓ６に進み、処理Ｓ６のビーム位置調整工程が実行される。ここで、Ｌxk及びＬykは、それぞれｋ（≧１）回目に決定されるＬx及びＬyとし、ε（＞０）は、｜Ｌxk｜及び｜Ｌyk｜に対する許容値とする。そして、｜Ｌxk｜≦ε且つ｜Ｌyk｜≦εと判定されると、処理７に進む。
【００５７】
処理Ｓ６のビーム位置調整行程において、ｓxk及びｓykを、それぞれｓxk+1＝ｓxk＋Δｓxk及びｓyk+1＝ｓyk＋Δｓykに改める。その後、ｋの値を１つ増加させ（Ｓ２１）、再び処理Ｓ１〜Ｓ５を実行する。但し、処理Ｓ５の直線成分判定工程において、｜Ｌxk｜≦εかつ｜Ｌyk｜＞ε、或いは｜Ｌxk｜＞ε且つ｜Ｌyk｜≦εと判定された場合は、計算の簡略化のため、それぞれΔｓxk＝０或いはΔｓyk＝０としてよい。
【００５８】
ここで、ｓxk及びｓykは、それぞれＬxk及びＬykが決定された時点のｓx及びｓyとし、ｓx及びｓyは、Ｘ方向用偏向器及びＹ方向用偏向器に入力される偏向信号とする。アライナー２９のＸ方向用偏向器及びＹ方向用偏向器への入力をそれぞれｓxu＝ｓx及びｓyu＝ｓyとすれば、アライナー３０のＸ方向用偏向器及びＹ方向用偏向器への入力は、前述の関係から、それぞれｓxl＝（ｒ・Ｄu／Ｄl）・ｓx及びｓyl＝（ｒ・Ｄu／Ｄl）・ｓyとなる。
【００５９】
Δｓxk及びΔｓykは、（１）式及び（２）式から求める（図６参照）。（１）及び（２）式において、Ｌxk（ｓxk）及びＬyk（ｓyk）は、それぞれ偏向信号がｓxk及びｓykの時に得られるＬxk及びＬykを示す。
【００６０】
【数１】
0005586418.tif 000002
【００６１】
但し、Ｌx0、Ｌy0、ｓx0及びｓy0は、それぞれ過去において得られたＬx、Ｌy、ｓx及びｓyとする。或いは、新たに適当にｓx及びｓyを設定し、これらをそれぞれｓx0及びｓy0と見なし、処理Ｓ１〜Ｓ４を実行して直線成分Ｌx及びＬyを求め、これらをそれぞれＬx0及びＬy0とみなす。
【００６２】
以上の処理を、処理Ｓ５の直線成分判定工程において、｜Ｌxk｜≦ε且つ｜Ｌyk｜≦εと判定されるまで繰り返せば、電流密度分布の直線成分（傾斜成分）が除去される。すなわち、０≦ｘ≦ｘm及び０≦ｙ≦ｙnの範囲内における電流密度の最大値と最小値の差が最小となる。このような自動調整により、装置管理者は、可変成形電子ビーム描画装置に関する特別な知識を持たなくても、良い線幅線形性を維持することができる。
【００６３】
上記電流密度分布から直線成分が除去された後は、曲線成分Ｃx及びＣyが残る。同成分は、電子銃の状態に依存する成分、例えばエミッタの消耗に伴って電子の放射強度分布が変化したことにより生じる成分である。従って、同成分は電子銃の設定を変更するか、或いは電子銃を交換するかしないと減少しない。
【００６４】
そこで、処理Ｓ５の直線成分判定工程において、｜Ｌxk｜≦ε且つ｜Ｌyk｜≦εと判定された後、処理Ｓ７に進む。処理Ｓ７は曲線成分判定工程にて、｜Ｃxk｜≦ηかつ｜Ｃyk｜≦ηかを判定する。ここで、Ｃxk及びＣykはそれぞれｋ回目に決定される曲線成分Ｃx及びＣy、η（＞０）は｜Ｃxk｜及び｜Ｃyk｜に対する許容値とする。Ｃx及びＣyはそれぞれＪxa及びＪyaの、０≦ｘ≦ｘm及び０≦ｙ≦ｙnの範囲内における最大値と最小値の差とし、前述のように処理Ｓ４の直線・曲線成分値算出工程の直線成分値算出工程にて、直線成分値Ｌxk及びＬykと共に求める。
【００６５】
処理Ｓ７の曲線成分判定工程において、｜Ｃxk｜≦ηかつ｜Ｃyk｜≦ηと判定されれば、電流密度むらが許容値以内に収まっていることになる。その場合、処理Ｓ８に進む。処理Ｓ８の調整時期判定工程において、現在日時が調整時期かどうかを、演算・制御装置１３に備えられた時計から日付と時刻を参照して判定する。現在日時が調整時期と判定されれば、ｋの値を１つ増加させ（Ｓ２１）、再び処理Ｓ１〜Ｓ５を実行する。再び処理Ｓ１に戻り、処理Ｓ１（ビーム電流測定工程）、処理Ｓ２（電流密度値作成工程）、処理Ｓ３（電流密度分布関数作成工程）、処理Ｓ４（直線・曲線成分値算出工程）、処理Ｓ５（直線成分判定工程）を順に実行する。
【００６６】
また、現在の日時が設定した調整時期（日時）に到達していないと判定された場合、現在の日時が設定された日時と一致するまで時間管理される。その後、現在の日時が設定された日時と一致したとき、ｋの値を一つ増加させ（Ｓ２１）、再び処理Ｓ１に戻り、処理Ｓ１（ビーム電流測定工程）、処理Ｓ２（電流密度値作成工程）、処理Ｓ３（電流密度分布関数作成工程）、処理Ｓ４（直線・曲線成分値算出工程）、処理Ｓ５（直線線分判定工程）を順に実行する。調整の周期としては、例えば１週間から数週間である。
【００６７】
一方、処理Ｓ７の曲線成分判定工程にて、｜Ｃxk｜≦ηかつ｜Ｃyk｜≦ηと判定されなければ、処理Ｓ９に進む。処理Ｓ９の表示工程では、電子銃の設定変更や交換が必要である旨を伝えるメッセージをモニター３２に出力する。又は警報を出力するものであってもよい。これにより、装置使用者又は管理者は、電子銃についての特別な知識を持たなくても、電子銃を設定し直したり、エミッタを交換したりする必要性を知ることができる。或いは電子銃を自動で調整する機能が装置に備わっていれば、処理Ｓ７の曲線成分判定工程にて、｜Ｃxk｜≦ηかつ｜Ｃyk｜≦ηと判定された場合に、その機能により電子銃を自動調整することもできる。
【００６８】
本自動調整システムを一旦起動させると、電子銃の設定変更や交換時期を知らせる表示が表示されるまでの期間、アライナー２９，３０の調整が自動的に実行されるものである。
[実施例２]
実施例２では図１の構成がそのまま用いられる。但し、アライナー２９及び３０のＸ方向用偏向器及びＹ方向用偏向器の向きが実施例１のそれと異なり、第１の成形開口板３における電子ビーム１の偏向方向が、同開口板のＸ及びＹ方向に一致しない。
【００６９】
実施例２の動作は基本的に実施例１と同じであるが、処理Ｓ６のビーム位置調整工程（図２参照）におけるΔｓxk及びΔｓykの求め方が異なる。実施例２においては、偏向信号の変化量Δｓxk及びΔｓykによる、Ｌxk及びＬykの変化量ΔＬxk及びΔＬykは、
【００７０】
【数２】
0005586418.tif 000003
【００７１】
で表され、（３）式より
【００７２】
【数３】
0005586418.tif 000004
【００７３】
が得られる。但し、
【００７４】
【数４】
0005586418.tif 000005
【００７５】
である。
【００７６】
ｋ回目に決定されたＬxk及びＬykにより打ち消すものと考え、ΔＬxk及びΔＬykを
−Ｌxk及び−Ｌykに置き換え、更に∂Ｌxk／∂ｓyk、∂Ｌxk／∂ｓyk、∂Ｌyk／∂ｓxk、∂Ｌyk／∂ｓykを、∂Ｌxk-1／∂ｓxk-1、∂Ｌxk-1／∂ｓyk-1、∂Ｌyk-1／ｓxk-1、
∂Ｌyk-1／∂ｓyk-1に置き換えると、（４）式は
【００７７】
【数５】
0005586418.tif 000006
【００７８】
となる。
【００７９】
（５）式により決定されるΔｓxk及びΔｓykを、実施例１の処理Ｓ６におけるΔｓxk及びΔｓykの代わりに用いれば、実施例１と同様に｜Ｌxk｜≦ε且つ｜Ｌyk｜≦εとすることができる。または、｜Ｌxk｜≦ε且つ｜Ｌyk｜≦εとなるまでに繰り返す処理の回数を減らすことができる。
【００８０】
但し、∂Ｌxk-1／∂ｓxk-1、∂Ｌxk-1／∂ｓxk-1、∂Ｌyk-1／∂ｓxk-1、∂Ｌyk-1／∂ｓyk-1を決定する際は、偏微分の原理に基づき、Ｘ及びＹ方向の偏向信号は別々に変化させる。即ちＸ方向の偏向信号をΔｓxk-1だけ変化させ、∂Ｌxk-1／∂ｓxk-1と∂Ｌyk-1／∂ｓxk-1と決定する処理と、Ｙ方向の偏向信号をΔｓyk-1だけ変化させ、∂Ｌxk-1／∂yk-1と∂Ｌyk-1／∂ｓyk-1と決定する処理とを別々に実行する。
［実施例３］
実施例１，２と基本的な動作は同じで、処理Ｓ４の直線・曲線成分値算出工程において、前記実施例１と異なる手法で処理Ｓ３の電流密度分布関数作成工程で作成された電流密度分布関数から直線成分値と曲線成分値を求めることもできる。即ち、Ｊxa（ｘ）及び
Ｊya（ｙ）の変数ｘ及びｙをそれぞれｘ’＋（ｘm／２）及びｙ’＋（ｙn／２）に変換し、
Ｋxa（ｘ’）＝Ｊxa（ｘ’＋（ｘm／２））＝ａ0＋ａ1ｘ’＋ａ2ｘ’2＋…
及び
Ｋya（ｙ’）＝Ｊya（ｙ’＋（ｙn／２））＝ｂ0＋ｂ1ｙ’＋ｂ2ｙ’2＋…
を求める。そして、Ｋxa（ｘ’）及びＫya（ｙ’）の、ｘ’及びｙ’の１次項の係数即ちａ1及びｂ1を直線成分値Ｌx及びＬyとする。更に、Ｋxa（ｘ’）及びＫya（ｙ’）の、ｘ’及びｙ’の２次項の係数即ちａ2及びｂ2を曲線成分値Ｃx及びＣyとする。或いは、上記Ｋxa（ｘ’）及び
Ｋya（ｙ’）を求める代わりに、処理Ｓ３の時点でｘ＝ｘm／２及びｙ＝ｙn／２の位置をそれぞれｘ及びｙの原点に改め、近似関数Ｊxa（ｘ）及びＪya（ｙ）を定義してもよい。
［実施例４］
上述の実施例では、粒子線として電子ビームを用いた場合を例にとったが、本発明はこれに限るものではなく、電子ビームの代わりにイオンビームを用いることができる。例えばアルゴンを用いたイオンビーム等を用いることができる。
【００８１】
なお、前記実施例は、工程を用いて使用したが、前記各工程を手段又は装置に置き換えてもよい。
【００８２】
本発明では、可変成形電子ビーム描画装置に代表される荷電粒子ビーム描画装置に対して、以下に示すような調整が自動で行われるようにした。
・第２の成形開口板の開口を通過する荷電粒子ビームの、同開口板の高さ位置における電流密度分布（図形８の電流密度分布）を求める。そして、その直線成分（傾斜成分）が除去されるように、第１の成形開口板の開口に対する荷電粒子ビームの位置を調節する。
【００８３】
その結果、
・被描画材料に投影される図形（投影図形１２）の電流密度均一性を向上させることができるようになった。これにより、レジストパターンの線幅線形性が向上する。
・装置使用者又は管理者は、荷電粒子ビーム描画装置に関する特別な知識を持たなくても、線幅線形性を向上させ、これを維持することができる。
【００８４】
更に、
・前記電流密度分布の直線成分を求める際に、曲線成分も求めるようにした。曲線成分の大きさが許容範囲を超える場合、荷電粒子ビーム源を調整し直したり、交換したりする必要があることを伝えるメッセージを出力するようにした。
【００８５】
これにより、上記自動調整後も残存する電流密度むらが定量化される。装置使用者又は管理者は、荷電粒子ビーム源に関する特別な知識を持たなくても、線幅線形性管理の一環として、荷電粒子ビーム源の調整や交換の必要性を知ることができる。
【符号の説明】
【００８６】
１    電子ビーム
２    第１のレンズ
３    第１の成形開口板
４    第１の光源の光源
５    像
６    第２のレンズ
７    第２の成形開口板
９    縮小レンズ
１０  対物レンズ
１１  材料
１２  投影図形
１３  演算・制御装置
１４  記憶装置
１５  成形偏向器
１６  成形偏向器駆動アンプ
１７  対物偏向器
１８  材料ステージ
１９  対物偏向器駆動アンプ
２０  ステージ駆動装置
２１  ブランカー
２２  ブランカー
２３  ブランカー駆動アンプ
２４  第２の光源の像
２５  ブランキング開口板
２６  偏向支点
２７  電流検出部
２８  信号処理装置
２９  アライナー
３０  アライナー
３１  アライナー駆動アンプ
３２  モニター
【図１】
0005586418.tif 000007
【図２】
0005586418.tif 000008
【図３】
0005586418.tif 000009
【図４】
0005586418.tif 000010
【図５】
0005586418.tif 000011
【図６】
0005586418.tif 000012
【図７】
0005586418.tif 000013
【図８】
0005586418.tif 000014
【図９】
0005586418.tif 000015
【図１０】
0005586418.tif 000016
【図１１】
0005586418.tif 000017
【図１２】
0005586418.tif 000018
【図１３】
0005586418.tif 000019