(57)【要約】      （修正有）【課題】マルチビームの焦点を適切に調整することができるマルチビーム焦点調整方法およびマルチビーム焦点測定方法を提供する。【解決手段】アパーチャ部材４３に設けられた複数列の開口部４３Ａを通して試料６２に複数のビーム列を有するマルチビームを照射してパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置１において、マルチビームの焦点を調整するマルチビーム焦点調整方法であって、所定位置に設けられたマーク８の端縁に対するビーム列の回転角を取得し、取得された回転角に基づいて、マルチビームのうち調整に用いられる選択ビームを決定し、マーク８の端縁に直交する方向に、選択ビームを照射し、マーク８を走査することにより取得された反射電子に基づいてマルチビームの焦点を調整する。【選択図】図１
2018067605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アパーチャ部材に設けられた複数列の開口部を通して試料に複数のビーム列を有するマルチビームを照射してパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置において、前記マルチビームの焦点を調整するマルチビーム焦点調整方法であって、
所定位置に設けられたマークの端縁に対する前記ビーム列の回転角を取得し、
前記取得された回転角に基づいて、前記マルチビームのうち調整に用いられる選択ビームを決定し、
前記マークの端縁に直交する方向に、前記選択ビームを照射し、前記マークを走査することにより取得された反射電子に基づいて前記マルチビームの焦点を調整することを特徴とするマルチビーム焦点調整方法。
【請求項２】
前記選択ビームは、前記ビーム列のうち前記回転角に基づいて求められた間引き数で間引かれたビーム列であることを特徴とする請求項１に記載のマルチビーム焦点調整方法。
【請求項３】
前記選択ビームは、前記ビーム列における複数のビームのうち前記回転角に基づいて求められた本数のビームであることを特徴とする請求項１または２に記載のマルチビーム焦点調整方法。
【請求項４】
前記焦点の調整は、
対物レンズに複数の励磁量を設定し、
前記設定された複数の励磁量のそれぞれの下で、前記選択ビームで前記マークを走査して前記反射電子を取得し、
前記複数の励磁量のうち、前記反射電子の信号波形の傾きが最大となったときの励磁量を、前記マルチビームの焦点として設定することを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のマルチビーム焦点調整方法。
【請求項５】
アパーチャ部材に設けられた複数列の開口部を通して試料に複数のビーム列を有するマルチビームを照射してパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置において、前記マルチビームの焦点を測定するマルチビーム焦点測定方法であって、
前記複数列の開口部のうちの一部の開口部群を通して照射されるマルチビームのビーム列が、所定位置に設けられたマークの端縁に対してなす回転角を取得し、
前記取得された回転角に基づいて、前記マルチビームのうち測定に用いる選択ビームを決定し、
前記マークの端縁に直交する方向に、決定された前記ビームを照射し、前記マークを走査することにより取得された反射電子に基づいて前記マルチビームの焦点を測定することを特徴とするマルチビーム焦点測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチビーム焦点調整方法およびマルチビーム焦点測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ステージ上の試料に荷電粒子ビームを照射することで試料にパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置では、パターンの描画にあたって、試料面に対する荷電粒子ビームの焦点調整を行っていた。
【０００３】
焦点調整においては、対物レンズの励磁量を振りながら、試料面に設けられたマークを荷電粒子ビームでスキャンして反射電子の信号を取得し、信号の波形の立ち上がりが最も鋭くなったときの励磁量を描画時の焦点として対物レンズに設定している。
【０００４】
ところで、近年では、スループット向上等の観点により、マルチビームを用いて試料にパターンを描画するマルチビーム方式の荷電粒子ビーム描画装置が採用されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４‐１２７５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
マルチビーム方式の荷電粒子ビーム描画装置では、焦点調整の際に、マークの端縁に直交する方向に、マルチビームをスキャンし、ビーム列ごとに複数のビームの反射電子の信号を取得している。
【０００７】
しかしながら、スキャンの際にビーム列がマークの端縁に対して傾斜すなわち回転している場合、スキャン方向において前後するビーム列同士の間で、マークの照射開始時期すなわち反射電子の検出開始時期が部分的に重複するオーバーラップが生じる。例えば、前方側のビーム列のうち、回転によってスキャン方向の最後尾に位置する１つのビームのマークへの照射が開始されるときに、後方側のビーム列のうち、回転によってスキャン方向の先頭に位置する１つのビームのマークへの照射も開始される。
【０００８】
このようなオーバーラップが生じた場合、反射電子の信号の波形になまりが生じるが、このなまりは、焦点ぼけによって生じたなまりと見分けがつかない。したがって、従来は、マークの端縁に対してビーム列の回転が生じている場合に、適切な焦点調整が困難となってしまうといった問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、マルチビームの焦点を適切に調整することができるマルチビーム焦点調整方法およびマルチビーム焦点測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様であるマルチビーム焦点調整方法は、
アパーチャ部材に設けられた複数列の開口部を通して試料に複数のビーム列を有するマルチビームを照射してパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置において、マルチビームの焦点を調整するマルチビーム焦点調整方法であって、
所定位置に設けられたマークの端縁に対するビーム列の回転角を取得し、
取得された回転角に基づいて、マルチビームのうち調整に用いられる選択ビームを決定し、
マークの端縁に直交する方向に、選択ビームを照射し、マークを走査することにより取得された反射電子に基づいてマルチビームの焦点を調整する。
【００１１】
上述のマルチビーム焦点調整方法において、選択ビームは、ビーム列のうち回転角に基づいて求められた間引き数で間引かれたビーム列であってもよい。
【００１２】
上述のマルチビーム焦点調整方法において、選択ビームは、ビーム列における複数のビームのうち回転角に基づいて求められた本数のビームであってもよい。
【００１３】
上述のマルチビーム焦点調整方法において、
焦点の調整は、
対物レンズに複数の励磁量を設定し、
設定された複数の励磁量のそれぞれの下で、選択ビームでマークを走査して反射電子を取得し、
複数の励磁量のうち、反射電子の信号波形の傾きが最大となったときの励磁量を、マルチビームの焦点として設定することを含んでもよい。
【００１４】
本発明の一態様であるマルチビーム焦点測定方法は、
アパーチャ部材に設けられた複数列の開口部を通して試料に複数のビーム列を有するマルチビームを照射してパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置において、マルチビームの焦点を測定するマルチビーム焦点測定方法であって、
複数列の開口部のうちの一部の開口部群を通して照射されるマルチビームのビーム列が、所定位置に設けられたマークの端縁に対してなす回転角を取得し、
取得された回転角に基づいて、マルチビームのうち測定に用いる選択ビームを決定し、
マークの端縁に直交する方向に、決定されたビームを照射し、マークを走査することにより取得された反射電子に基づいてマルチビームの焦点を測定する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、マルチビームの焦点を適切に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態によるマルチビーム焦点調整方法に適用可能なマルチビーム方式の荷電粒子ビーム描画装置を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態によるマルチビーム焦点調整方法に適用可能なアパーチャ部材を示す図である。
【図３】第１の実施形態によるマルチビーム焦点調整方法に適用可能なブランキングプレートを示す断面図である。
【図４】第１の実施形態によるマルチビーム焦点調整方法を示すフローチャートである。
【図５】第１の実施形態によるマルチビーム焦点調整方法において、ビーム列の回転角の測定工程を説明するための説明図である。
【図６】図６（ａ）は、第１の実施形態によるマルチビーム焦点調整方法において、マークのスキャン工程を説明するための説明図であり、図６（ｂ）は、比較例によるマークのスキャン工程を説明するための説明図である。
【図７】第１の実施形態によるマルチビーム焦点調整方法において、信号波形の傾きの算出工程を説明するための説明図である。
【図８】第１の実施形態によるマルチビーム焦点調整方法において、信号波形の傾きが最大となるときの対物レンズの励磁量の算出工程を説明するための説明図である。
【図９】第２の実施形態によるマルチビーム焦点測定方法を示すフローチャートである。
【図１０】図１０（ａ）は、第２の実施形態によるマルチビーム焦点測定方法に用いられるアパーチャ部材の開口部群を説明するための説明図であり、図１０（ｂ）は、開口部群毎の焦点測定で得られる像面湾曲を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。実施形態は、本発明を限定するものではない。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態による焦点調整方法に適用可能なマルチビーム方式の荷電粒子ビーム描画装置１を示すブロック図である。なお、以下の実施の形態においては、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られるものではなく、イオンビーム等の電子ビーム以外の荷電粒子を用いたビームであっても良い。
【００１９】
荷電粒子ビーム描画装置１は、アパーチャ部材に設けられた複数列の開口部を通して試料に複数のビーム列を有するマルチビームを照射してパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置の一例である。図１に示すように、荷電粒子ビーム描画装置１は、大別して、描画部２と制御部３とを備える。
【００２０】
描画部２は、電子鏡筒４と描画室６を備える。電子鏡筒４内には、電子銃４１と、電子銃４１から照射される電子ビーム２００の光路に沿って順に、照明レンズ４２と、アパーチャ部材４３と、ブランキングプレート４４と、縮小レンズ４５と、第１の偏向器４６と、制限アパーチャ部材４７と、対物レンズ４８と、第２の偏向器４９とが配置されている。
【００２１】
ここで、アパーチャ部材４３とブランキングプレート４４の構成について更に詳述する。
【００２２】
図２は、第１の実施形態によるマルチビーム焦点調整方法に適用可能なアパーチャ部材４３を示す図である。図２に示すように、アパーチャ部材４３には、縦（Ｙ方向）ａ列×横（Ｘ方向）ｂ列（ａ，ｂ≧２）の開口部４３Ａが所定の配列ピッチでマトリクス状に形成されている。図２では、例えば、５１２×１０列の開口部４３Ａが形成される。各開口部４３Ａは、共に同じ寸法形状の矩形に形成される。ここでは、Ｙ方向に複数の開口部４３Ａを並べた１列の開口部４３Ａが、Ｘ方向に沿って１０列形成される例が示されている。開口部４３Ａの形状は、矩形に限定されず、例えば、円形であってもよい。
【００２３】
このようなアパーチャ部材４３においては、開口部４３Ａ全体に電子銃４１から電子ビーム２００が照射され、複数の開口部４３Ａを通して電子ビーム２００の一部がそれぞれ通過することで、マルチビーム２０が形成される。なお、図１には、５本のビーム２０ａ〜２０ｅを有するマルチビーム２０が示されているが、実際のマルチビーム２０は、複数のビーム列２０１（図５、図６（ａ）参照）を有する。
【００２４】
図３は、第１の実施形態によるマルチビーム焦点調整方法に適用可能なブランキングプレート４４を示す断面図である。ブランキングプレート４４には、アパーチャ部材４３の各開口部４３Ａの配置位置に合わせて通過孔が形成されている。そして、これら各通過孔には、対となる２つの電極２４、２６の組すなわちブランカが、それぞれ配置されている。図３には、３組の電極２４ａ、２６ａないし電極２４ｃ、２６ｃのみが代表的に示されている。
【００２５】
各通過孔を通過するマルチビーム２０は、それぞれに対応するブランカ２４、２６に印加される電圧によって偏向される。このように、複数のブランカ２４、２６が、アパーチャ部材４３の複数の開口部４３Ａを通過したマルチビーム２０のうち、それぞれ対応するビームのブランキング偏向を行う。
【００２６】
図１に示すように、対物レンズ４８の下面４８ａには、検出器７が設けられている。検出器７は、マルチビーム２０の焦点調整の際に、後述するＸＹステージ６１に設けられたマーク８から、マルチビーム２０の入射に応じた反射電子を検出し、反射電子の検出量に応じた電気信号を出力する。検出器７は、例えば、ＳＳＤ（Solid-State DetectorＳｉ（Ｌｉ）半導体検出器）である。検出器７は、反射電子を検出できるのであればＳＳＤに限定されず、例えば、ＳＳＤ以外の半導体検出器であってもよい。また、検出器７の位置は、マーク８からの反射電子を検出できる位置であれば、対物レンズ４８の下面４８ａ以外の位置であってもよい。
【００２７】
描画室６の中には、ＸＹステージ６１が配置される。ＸＹステージ６１上には、描画対象となるレチクル等の試料６２が配置される。所定位置の一例であるＸＹステージ６１上には、好ましくは試料６２と同じ高さ位置になるようにマーク８が設けられている。マーク８は、例えば、重金属の膜である。マーク８は、マルチビーム２０の入射に応じて反射電子を放出できるのであれば、重金属以外の材質であってもよい。試料６２には、半導体装置を製造する際の露光用レチクルや、半導体装置が製造される例えばシリコンウェハ等の半導体基板が含まれてもよい。また、試料６２には、レジストが塗布されたまだ何も描画されていないマスクブランクスが含まれてもよい。
【００２８】
第１の偏向器４６および第２の偏向器４９は、例えば、４極または８極等の複数の電極によって構成される。図１には、第１の偏向器４６および第２の偏向器４９のそれぞれに対応して１つずつのＤＡＣ(Digital to Analog Converter)アンプ３４、３５しか示されていないが、実際は、各電極にそれぞれ少なくとも１つのＤＡＣアンプが接続される。
【００２９】
制御部３は、制御計算機３１と、偏向制御部３２と、ブランキングアンプ３３と、偏向アンプ（ＤＡＣアンプ）３４、３５と、メモリ３７と、磁気ディスク装置等の記憶装置３８とを備える。
【００３０】
制御計算機３１、偏向制御部３２、メモリ３７および記憶装置３８は、図示しないバスを介して互いに接続されている。また、偏向制御部３２、ブランキングアンプ３３およびＤＡＣアンプ３４、３５は、図示しないバスを介して互いに接続されている。
【００３１】
制御計算機３１は、回転角取得部３１ａと、選択ビーム決定部３１ｂと、焦点調整部３１ｃとを備える。
【００３２】
回転角取得部３１ａは、マルチビーム２０の焦点調整のため、ＸＹステージ６１に設けられたマーク８の端縁８ａ（図５、図６（ａ）参照）に対するマルチビーム２０のビーム列２０１の回転角を取得する。なお、マーク８の端縁８ａは、後述するマーク８のスキャン方向に直交する端縁である。回転角の取得方法の具体例については、後述のマルチビーム焦点調整方法において説明する。
【００３３】
選択ビーム決定部３１ｂは、回転角取得部３１ａで取得された回転角に基づいて、マルチビーム２０のビーム本数を決定する。ビーム本数の決定は、ビーム列２０１の間引き数の決定を含んでもよい。また、ビーム本数の決定は、ビーム列２０１あたりのビーム本数の決定を含んでもよい。ビーム本数の決定方法の更なる具体例については、後述のマルチビーム焦点調整方法において説明する。
【００３４】
焦点調整部３１ｃは、マーク８の端縁８ａに直交する方向（例えば、図１のＸ方向）からビーム列２０１順に、選択ビーム決定部３１ｂで決定された本数のビームを有するマルチビーム２０でマーク８をスキャン（走査）する制御を行う。また、焦点調整部３１ｃは、マーク８の走査で検出器７が取得した反射電子に基づいてマルチビーム２０の焦点を調整する。より具体的には、焦点の調整にあたって、焦点調整部３１ｃは、対物レンズ４８に複数の励磁量を順に設定する。また、焦点調整部３１ｃは、設定された複数の励磁量のそれぞれの下で、選択ビーム決定部３１ｂで決定された本数のビームを有するマルチビーム２０でマーク８をスキャンして反射電子を取得する。そして、焦点調整部３１ｃは、複数の励磁量のうち、反射電子に応じた電気信号の信号波形の傾きが最大となったときの励磁量を、マルチビーム２０の焦点すなわちパターン描画時の励磁量として設定する。励磁量の設定は、記憶装置３８に対して行ってもよい。
【００３５】
回転角取得部３１ａ、選択ビーム決定部３１ｂおよび焦点調整部３１ｃは、ソフトウェアまたはハードウェアもしくはこれらの双方で構成されていてもよい。各部３１ａ〜３１ｃがソフトウェアを含んで構成される場合、制御計算機３１への入力データや演算結果は、都度メモリ３７に記憶させてもよい。
【００３６】
回転角取得部３１ａ、選択ビーム決定部３１ｂおよび焦点調整部３１ｃによれば、ビーム列２０１に回転変位が生じている場合においても、反射電子の信号波形のなまりを抑制してマルチビーム２０の焦点を適切に調整できる。
【００３７】
ブランキングアンプ３３は、ブランキングプレート４４に接続される。また、ＤＡＣアンプ３４は、第１の偏向器４６に接続される。ＤＡＣアンプ３５は、第２の偏向器４９に接続される。ブランキングアンプ３３およびＤＡＣアンプ３４、３５に対しては、偏向制御部３２から独立した制御用のデジタル信号が出力される。
【００３８】
デジタル信号が入力されたブランキングアンプ３３およびＤＡＣアンプ３４、３５は、それぞれのデジタル信号をアナログ電圧信号に変換し、増幅させて偏向電圧として各偏向器に出力する。このようにして、各偏向器には、それぞれ接続されるＤＡＣアンプから偏向電圧が印加される。かかる偏向電圧によって電子ビームが偏向させられる。
【００３９】
なお、荷電粒子ビーム描画装置１には、上述したように電子ビームを取り囲むように第１の偏向器４６、第２の偏向器４９が４極または８極設けられており、電子ビームを挟んで各々一対（４極の場合は２対、８極の場合は４対）配置されている。そして、第１の偏向器４６、第２の偏向器４９ごとにそれぞれＤＡＣアンプが接続されている。但し、図１には、第１の偏向器４６、第２の偏向器４９に接続されているＤＡＣアンプそれぞれ１つずつのみを示し、その他のＤＡＣアンプについては図示を省略している。
【００４０】
記憶装置３８には、描画データが外部から入力され、格納されている。また、記憶装置３８には、マルチビームの焦点として、対物レンズ４８の最適励磁量が記憶されていてもよい。
【００４１】
次に、荷電粒子ビーム描画装置１の描画動作について説明する。電子銃４１から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ４２によりほぼ垂直にアパーチャ部材４３全体を照明する。電子ビーム２００は、アパーチャ部材４３に設けられた複数の開口部４３Ａを通して、複数の開口部４３Ａが含まれる領域を照明する。
【００４２】
複数の開口部４３Ａの位置に照射された電子ビーム２００の各一部は、複数の開口部４３Ａをそれぞれ通過する。これにより、例えば矩形形状の複数の電子ビーム２０ａ〜２０ｅを含むマルチビーム２０が形成される。電子ビーム２０ａ〜２０ｅは、ブランキングプレート４４の対応するブランカ２４、２６内を通過する。ブランカ２４、２６は、マルチビーム２０を個別に偏向するブランキング偏向を行う。
【００４３】
ブランキングプレート４４を通過したマルチビーム２０は、縮小レンズ４５で縮小された後、制限アパーチャ部材４７に形成された中心の穴に向かって進む。ここで、ブランキングプレート４４のブランカ２４、２６によって偏向されたマルチビーム２０は、制限アパーチャ部材４７の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ部材４７によって遮蔽される。
【００４４】
一方、ブランキングプレート４４のブランカ２４、２６によって偏向されなかったマルチビーム２０は、制限アパーチャ部材４７の中心の穴を通過する。かかるブランカのＯＮ／ＯＦＦによって、ブランキング制御が行われ、マルチビーム２０のＯＮ／ＯＦＦが制御される。
【００４５】
このように、制限アパーチャ部材４７は、複数のブランカ２４、２６によってマルチビーム２０がＯＦＦの状態になるように偏向された各ビームを遮蔽する。そして、マルチビーム２０がＯＮになってからＯＦＦになるまでに形成された、制限アパーチャ部材４７を通過したマルチビーム２０により１回分のショットのビームが形成される。
【００４６】
制限アパーチャ部材４７を通過したマルチビーム２０は、後述するマルチビーム焦点調整方法によって予め最適励磁量すなわちジャストフォーカスが設定された対物レンズ４８により焦点が合わされ、所望の縮小率のパターン像となる。また、第２の偏向器４９によって、制限アパーチャ部材４７を通過した各ビーム（マルチビーム２０全体）が同方向にまとめて偏向され、各ビームの試料６２上のそれぞれの照射位置に照射される。
【００４７】
また、例えばＸＹステージ６１が連続移動している時、ビームの照射位置がＸＹステー
ジ６１の移動に追従するように第２の偏向器４９によって制御される。一度に照射されるマルチビーム２０は、理想的にはアパーチャ部材４３の複数の開口部４３Ａの配列ピッチに上述した所望の縮小率を乗じたビームピッチで並ぶことになる。
【００４８】
荷電粒子ビーム描画装置１は、ショットビームを連続して順に照射していくラスタースキャン方式で描画動作を行う。そして所望のパターンを描画する際、パターンに応じて必要なビームがブランキング制御によりビームＯＮに制御される。
【００４９】
（マルチビーム焦点調整方法）
次に、図１の荷電粒子ビーム描画装置１を適用した第１の実施形態のマルチビーム焦点調整方法について説明する。図４は、第１の実施形態によるマルチビーム焦点調整方法を示すフローチャートである。
【００５０】
（Ｓ１：ビーム列２０１の回転角θの測定）
先ず、図４に示すように、回転角取得部３１ａは、ＸＹステージ６１に設けられたマーク８の端縁８ａに対するマルチビーム２０のビーム列２０１の回転角θを測定する（ステップＳ１）。
【００５１】
図５は、第１の実施形態によるマルチビーム焦点調整方法において、ビーム列２０１の回転角θの測定工程（ステップＳ１）を説明するための説明図である。例えば、図５に示すように、回転角取得部３１ａは、Ｘ方向に対する角度が０［ｒａｄ］、θ１［ｒａｄ］、θ２［ｒａｄ］などの複数の角度を有する方向をマーク８のスキャン方向とし、各スキャン方向からマーク８をスキャンしたときに検出器７から出力された電気信号の波形を比較してもよい。そして、回転角取得部３１ａは、各スキャン方向に対応する角度のうち、電気信号の波形が階段状（図６（ａ）のグラフＧ１参照）に最も近くなるときの角度を、ビーム列２０１の回転角θとして取得してもよい。
【００５２】
（Ｓ２：ビーム列２０１の間引き数の決定）
ビーム列２０１の回転角θを測定した後、図４に示すように、選択ビーム決定部３１ｂは、取得された回転角θに基づくマルチビーム２０の選択ビーム決定の一例として、ビーム列２０１の間引き数ｍの決定を行う（ステップＳ２）。ビーム列２０１の間引き数の決定は、例えば、次式にしたがう。
【数１】
2018067605.tif 000003
但し、数式（１）において、ｍは、ビーム列２０１の間引き数である。ｐは、上述のマルチビーム２０のビームピッチである。ｓは、開口部４３Ａのサイズに上述の縮小率を乗じたビームサイズである。θは、ビーム列２０１の回転角である。Ｎは、焦点調整に必要なＳ／Ｎ比が得られるときのビーム列２０１あたりのビーム本数である。Ｎが少な過ぎると、電気信号の波形の振幅が小さくなり過ぎることで、電気信号とノイズとの見分けがつかなくなり、電気信号を焦点調整に用いることができなくなる。このため、スキャンにおいては、ノイズと明確に峻別できる電気信号を得るために、１列あたり十分なビーム本数Ｎを確保している。
【００５３】
例えば、数式（１）において、右辺が１のとき、ビーム列２０１を１列以上間引けば、スキャン方向において前後するビーム列２０１同士の間でマーク８の照射開始時期が部分的に重複するオーバーラップ（図６（ｂ）参照）を回避できる。
【００５４】
なお、選択ビーム決定部３１ｂは、ビーム列２０１あたりのビーム本数Ｎを増やしてもよい。例えば、選択ビーム決定部３１ｂは、数式（１）の値が負になった場合、ビーム列２０１を間引く代わりに、ｍが負の範囲でビーム本数Ｎを増やしてもよい。こうすることで、ビーム列２０１のオーバーラップが発生しない範囲でより高いＳ／Ｎ比を得ることができ、調整の精度を上げることができる。
【００５５】
（Ｓ３〜Ｓ７：焦点調整）
ビーム列２０１の間引き数ｍを決定した後、焦点調整部３１ｃは、以下のステップＳ３〜ステップＳ７に説明する焦点調整を行う。焦点調整では、マーク８の端縁８ａに直交する方向から、ビーム列順に、決定された本数のビームを有するマルチビーム２０でマーク８をスキャンし、マーク８のスキャンで取得された反射電子に基づいてマルチビーム２０の焦点を調整する。以下、具体的に説明する。
【００５６】
焦点調整において、先ず、焦点調整部３１ｃは、対物レンズ４８の励磁量すなわち対物レンズ値を設定する（ステップＳ３）。この励磁量の設定は、予め決められた複数の励磁量を順に対物レンズ４８に設定する励磁量振りによるものである。
【００５７】
対物レンズ４８の励磁量を設定した後、焦点調整部３１ｃは、設定された励磁量の下で、決定された間引き数ｍ、ビーム列２０１あたりのビーム本数Ｎのマルチビーム２０すなわち選択ビームでマーク８をスキャンする制御を行う（ステップＳ４）。
【００５８】
図６（ａ）は、第１の実施形態によるマルチビーム焦点調整方法において、マークのスキャン工程を説明するための説明図である。図６（ｂ）は、比較例によるマークのスキャン工程を説明するための説明図である。
【００５９】
マーク８のスキャンにより、マーク８は反射電子を放出する。検出器７は、マーク８から放出された反射電子を検出し、検出結果を電気信号に変換して出力する。図６（ａ）のグラフＧ１および図６（ｂ）のグラフＧ２は、マーク８のスキャンによって検出器７から出力される電気信号の信号波形を示している。グラフＧ１、Ｇ２の横軸は時刻であり、縦軸は電気信号の信号量である。グラフＧ１、Ｇ２に示すように、スキャンの進行すなわち時間経過にともなって、検出器７で出力される信号量は増加する。これは、スキャンが進行するほどマーク８に入射するマルチビーム２０の総本数が多くなり、入射したマルチビーム２０に対する反射電子の放出量も多くなるためである。
【００６０】
ここで、アパーチャ部材４３においては、複数の開口部４３ＡがＹ方向に並べられることで１列の開口部４３Ａをなし、１列の開口部４３Ａが、Ｘ方向に沿って複数列設けられている（図２参照）。このため、マルチビーム２０のビーム列２０１がマーク８の端縁８ａに対して回転していない場合、マルチビーム２０のＸ方向へのスキャンにともなって、１つのビーム列２０１が同時にマーク８に入射し、１つのビーム列２０１に応じた反射電子が検出器７で同時に検出される。そして、次のビーム列２０１がマーク８に入射するまでの間は、反射電子の検出量は殆ど変化しない。したがって、ビーム列２０１がマーク８の端縁８ａに対して回転していない場合、マーク８をスキャンして得られる電気信号の波形は、時間経過に応じて段階的に増加する階段状の波形となる。
【００６１】
しかるに、図６（ａ）、図６（ｂ）の例では、いずれも、マルチビーム２０のビーム列２０１がマーク８の端縁８ａに対して回転している。
【００６２】
もし、マルチビーム２０のビーム列２０１を間引かない場合、図６（ｂ）に示すように、スキャン方向において前後するビーム列２０１、２０１同士の間で、前方側のビーム列２０１の末尾に位置するビームの照射開始時刻ｔ１と後方側のビーム列２０１の先頭に位置するビームの照射開始時刻ｔ１とが重なるオーバーラップが生じる。オーバーラップが生じることで、図６（ｂ）のグラフＧ２に示すように、検出器７から出力される電気信号の波形になまりが生じてしまう。
【００６３】
これに対して、第１の実施形態では、図６（ａ）に示すように、ビーム列２０１が間引かれている。なお、図６（ａ）において、間引かれたビーム列は破線で示されている。ビーム列２０１が間引かれていることで、前方側のビーム列２０１のすべてのビームの照射が開始した後に、後方側のビーム列２０１の照射が開始される。すなわち、オーバーラップは生じない。オーバーラップが生じないことで、図６（ａ）のグラフＧ１に示すように、検出器７から出力される電気信号の波形は、なまりが小さい階段状の波形となる。したがって、第１の実施形態によれば、ビーム列２０１を間引くことで、マーク８の端縁８ａに対してビーム列２０１が回転している場合においても、焦点調整に用いることが可能な信号波形を確実に取得できる。
【００６４】
焦点調整部３１ｃは、マーク８のスキャンによって検出器７から出力された電気信号に基づいて、電気信号の信号波形の傾きを算出する（ステップＳ４）。図７は、第１の実施形態によるマルチビーム焦点調整方法において、信号波形の傾きの算出工程を説明するための説明図である。図７に示すように、焦点調整部３１ｃは、信号波形の傾きとして、例えば、複数箇所の信号波形の傾きの平均値を算出する。傾きの平均値を算出することで、ノイズ等の検出誤差の影響が低減された正確な傾きを取得できる。
【００６５】
電気信号の信号波形の傾きを算出した後、図４に示すように、焦点調整部３１ｃは、励磁量振りが完了したか否かを判定する（ステップＳ５）。
【００６６】
そして、励磁量振りが完了した場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、焦点調整部３１ｃは、回帰分析により、信号波形の傾きが最大となる最適励磁量を算出する（ステップＳ６）。一方、励磁量振りが完了していない場合（ステップＳ５：Ｎｏ）、焦点調整部３１ｃは、励磁量振りを続行し、新たな励磁量を設定する（ステップＳ３）。
【００６７】
図８は、第１の実施形態によるマルチビーム焦点調整方法において、信号波形の傾きが最大となるときの対物レンズ２８の励磁量の算出工程を説明するための説明図である。最適励磁量の算出にあたり、焦点調整部３１ｃは、図８に示すように、横軸に励磁量、縦軸に信号波形の傾きをとり、励磁量と傾きとの関数を算出する。図８には、一例として二次関数が示されている。そして、焦点調整部３１ｃは、関数の極大値に対応する励磁量を、最適励磁量の算出結果とする。
【００６８】
最適励磁量を算出した後、図４に示すように、焦点調整部３１ｃは、パターンの描画時のマルチビーム２０の焦点として、最適励磁量を設定する（ステップＳ７）。
【００６９】
以上述べたように、第１の実施形態によれば、マーク８の端縁８ａに対するビーム列２０１の回転角に応じてビーム列２０１を間引くことで、オーバーラップに起因するなまりが抑制された反射電子の信号波形を得ることができる。これにより、マルチビームの焦点を適切に調整することができる。
【００７０】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態によるマルチビーム焦点測定方法について説明する。第１の実施形態では、対物レンズ４８の最適励磁量すなわち試料６２にパターンを描画するときの１つの焦点を求めていた。
【００７１】
これに対して、第２の実施形態では、ビーム照射位置に応じた焦点のばらつきを取得するため、アパーチャ部材４３の複数列の開口部４３Ａを、ひとまとまりの開口部群毎に区分し、開口部群ごとにマルチビームの焦点を測定する。以下、具体的に説明する。なお、第２の実施形態において、第１の実施形態に対応する構成については、同一の符号を用いて重複した説明を省略する。
【００７２】
図９は、第２の実施形態によるマルチビーム焦点測定方法を示すフローチャートである。第２の実施形態において、先ず、回転角取得部３１ａは、マルチビーム２０の生成前に、予め焦点測定対象とするマルチビーム２０を選択する（ステップＳ０１）。
【００７３】
図１０（ａ）は、第２の実施形態によるマルチビーム焦点測定方法に用いられるアパーチャ部材４３の開口部群ｇを説明するための説明図である。図１０（ａ）には、複数グループの開口部群ｇ１〜ｇ９が示されている。１つのグループの開口部群ｇ１〜ｇ９を通して照射されるマルチビーム２０が、焦点測定対象の単位となる。各開口部群ｇ１〜ｇ９は、Ｘ方向に複数個、Ｙ方向に複数個の開口部４３Ａで構成されている。各開口部群ｇ１〜ｇ９に含まれる開口部４３Ａの数は同数であってもよく、または、異なってもよい。焦点測定対象とするマルチビーム２０の選択（ステップＳ０１）は、言い換えれば、焦点測定対象とするマルチビーム２０以外のマルチビーム２０が通るブランカ２４、２６を、ブランキング偏向の対象として指定することである。
【００７４】
焦点測定対象とするマルチビーム２０を選択した後、選択されたマルチビーム２０を対象として、第１の実施形態と同様に、回転角θの測定（ステップＳ１）と、ビーム列２０１の間引き数ｍの決定（ステップＳ２）と、励磁量振りをともなう最適励磁量の算出（ステップＳ３〜Ｓ６）とを行う。
【００７５】
最適励磁量を算出した後、焦点調整部３１ｃは、算出された最適励磁量を、マルチビーム２０の焦点測定結果として記録する（ステップＳ７０）。このとき、焦点調整部３１ｃは、最適励磁量を該当するＸＹ座標に対応付けて記録してもよい。
【００７６】
焦点測定結果を記録した後、焦点調整部３１ｃは、開口部群ｇ１〜ｇ９単位のマルチビーム２０の焦点測定が完了したか否かを判定する（ステップＳ８）。
【００７７】
焦点測定が完了した場合（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、焦点調整部３１ｃは、処理を終了する。焦点測定が完了してない場合（ステップＳ８：Ｎｏ）、焦点調整部３１ｃは、焦点測定対象とするマルチビーム２０の選択を変更する（ステップＳ９）。選択の変更後は、変更されたマルチビーム２０について、ステップＳ１以降の処理を実行する。
【００７８】
図１０（ｂ）は、開口部群ｇ１〜ｇ９毎の焦点測定で得られる像面湾曲を示す図である。図１０（ｂ）には、図１０（ａ）の開口部群ｇ１〜ｇ９に対応する焦点が、対応する開口部群の符号に“ｆ＿”を付加した態様で示されている。例えば、開口部群ｇ１に対応する焦点は、ｆ＿ｇ１である。
【００７９】
図１０（ｂ）に示すように、開口部群ｇ１〜ｇ９毎のマルチビーム２０を対象とした焦点測定を行うことで、像面湾曲を得ることができる。得られた像面湾曲は、これが補正されるように荷電粒子ビーム描画装置１の描画条件を調整することに用いることができる。像面湾曲を補正することで、線幅寸法精度を向上できる。
【００８０】
以上述べたように、第２の実施形態によれば、開口部群ｇ１〜ｇ９毎のビーム列２０１の回転角に応じて開口部群ｇ１〜ｇ９毎にビーム列２０１を間引くことで、開口部群ｇ１〜ｇ９毎に、オーバーラップに起因するなまりが抑制された反射電子の信号波形を得ることができる。これにより、開口部群ｇ１〜ｇ９毎に、マルチビームの焦点の調整と、調整された焦点の取得すなわち焦点測定とを適切に行うことができる。
【００８１】
上述の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８２】
１  荷電粒子ビーム描画装置、２０  マルチビーム、２０１  ビーム列、４３  アパーチャ部材、４３Ａ  開口部、６２  試料、８  マーク、８ａ  端縁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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