(57)【要約】【課題】ビーム形状を測定して補正し、描画精度の劣化を抑える。【解決手段】本実施形態による荷電粒子ビーム描画装置は、描画対象の基板が載置される移動可能なステージの位置を検出するステージ位置検出器と、前記ステージに設けられたマークと、前記マルチビームを前記マーク上でスキャンすることで各ビームのビーム位置を検出する検出器と、検出された前記ビーム位置と、前記ステージの位置とに基づいて前記基板に照射されるマルチビームのビーム形状を所定の時間間隔で測定するビーム形状測定部と、測定された前記ビーム形状に基づいて、前記ビーム形状を補正するための前記各ビームの補正照射量を算出する描画データ処理部と、を備える。【選択図】図１
2019067881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の穴が形成され、前記複数の穴を荷電粒子ビームが通過することによりマルチビームを形成する成形アパーチャアレイと、
前記マルチビームの各ビームにそれぞれ対応するビームのオンオフを切り替える複数のブランカが配置されたブランキングアパーチャアレイと、
描画対象の基板が載置される移動可能なステージと、
前記ステージの位置を検出するステージ位置検出器と、
前記ステージに設けられたマークと、
前記マルチビームを偏向する偏向器と、
前記マルチビームを前記マーク上でスキャンすることで各ビームのビーム位置を検出する検出器と、
検出された前記ビーム位置と、前記ステージの位置とに基づいて前記基板に照射されるマルチビームのビーム形状を所定の時間間隔で測定するビーム形状測定部と、
測定された前記ビーム形状に基づいて、前記ビーム形状を補正するための前記各ビームの補正照射量を算出する描画データ処理部と、
を備えるマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項２】
測定された前記ビーム形状を近似する近似式を算出するフィッティング処理部と、
測定された前記ビーム形状と前記近似式との差分を表現するマップを作成するマップ作成部と、
をさらに備え、
前記描画データ処理部は、測定された前記ビーム形状に基づき更新された近似式及びマップに基づいて前記補正照射量を算出することを特徴とする請求項１に記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項３】
前記所定の時間間隔は、時間の経過に伴い長くなるように設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項４】
荷電粒子ビームを放出する工程と、
アパーチャ部材の複数の開口部を前記荷電粒子ビームが通過することにより、マルチビームを形成する工程と、
複数のブランカを用いて、前記マルチビームのうち、それぞれ対応するビームのオン／オフを切り替えるブランキング偏向を行う工程と、
偏向器を用いて、ブランキング偏向されたビームを、基板を載置可能なステージの移動に追従して各ビームの描画位置に偏向する工程と、
前記ステージに設けられたマークを、前記マルチビームで所定の時間間隔でスキャンする工程と、
前記スキャンにより前記マルチビームの各ビームの位置を検出する工程と、
検出された前記各ビームの位置に基づいて、前記基板に照射されるマルチビームのビーム形状を測定する工程と、
測定された前記ビーム形状に基づいて、前記ビーム形状を補正するための前記各ビームの補正照射量を算出する工程と、
を備えるマルチ荷電粒子ビーム描画方法。
【請求項５】
前記ビーム形状を近似する近似式を算出し、
前記ビーム形状と前記近似式との差分を表現するマップを作成し、
測定されたビーム形状に基づき近似式及びマップを更新し、更新した近似式及びマップに基づき前記補正照射量を算出する、
ことを特徴とする請求項４に記載のマルチ荷電粒子ビーム描画方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチ荷電粒子ビーム描画装置及びマルチ荷電粒子ビーム描画方法に関する。
【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】
マルチビームを使った描画装置は、１本の電子ビームで描画する場合に比べて、一度に多くのビームを照射できるので、スループットを大幅に向上させることができる。マルチビーム方式の描画装置では、例えば、電子銃から放出された電子ビームを複数の穴を持ったアパーチャ部材に通してマルチビームを形成し、各ビームのブランキング制御を行い、遮蔽されなかった各ビームが光学系で縮小され、移動可能なステージ上に載置された基板に照射される。
【０００４】
マルチビーム方式の描画装置では、複数のビームを一度に照射し、アパーチャ部材の同じ穴又は異なる穴を通過して形成されたビーム同士をつなげていき、所望の図形形状のパターンを描画する。基板上に照射されるマルチビーム全体像の形状（以下、「ビーム形状」と記載することもある）が描画図形のつなぎ精度となって現れる。描画装置では、様々な要因により、ビーム形状が時間経過と共に変化し得る。ビーム形状の変化は描画精度の劣化を招く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−２２８５０１号公報
【特許文献２】特開平１０−１０６９３１号公報
【特許文献３】特開２００６−１４０２６７号公報
【特許文献４】特開２０１６−２２５３５７号公報
【特許文献５】特開２０１４−７３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ビーム形状を測定して補正し、描画精度の劣化を抑えることができるマルチ荷電粒子ビーム描画装置及びマルチ荷電粒子ビーム描画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】
【０００７】
本発明の一態様によるマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、複数の穴が形成され、前記複数の穴を荷電粒子ビームが通過することによりマルチビームを形成する成形アパーチャアレイと、前記マルチビームの各ビームにそれぞれ対応するビームのオンオフを切り替える複数のブランカが配置されたブランキングアパーチャアレイと、描画対象の基板が載置される移動可能なステージと、前記ステージの位置を検出するステージ位置検出器と、前記ステージに設けられたマークと、前記マルチビームを偏向する偏向器と、前記マルチビームを前記マーク上でスキャンすることで各ビームのビーム位置を検出する検出器と、検出された前記ビーム位置と、前記ステージの位置とに基づいて前記基板に照射されるマルチビームのビーム形状を所定の時間間隔で測定するビーム形状測定部と、測定された前記ビーム形状に基づいて、前記ビーム形状を補正するための前記各ビームの補正照射量を算出する描画データ処理部と、を備えるものである。
【０００８】
本発明の一態様によるマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、測定された前記ビーム形状を近似する近似式を算出するフィッティング処理部と、測定された前記ビーム形状と前記近似式との差分を表現するマップを作成するマップ作成部と、をさらに備え、前記描画データ処理部は、測定された前記ビーム形状に基づき更新された近似式及びマップに基づいて前記補正照射量を算出する。
【０００９】
本発明の一態様によるマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、前記所定の時間間隔は、時間の経過に伴い長くなるように設定される。
【００１０】
本発明の一態様によるマルチ荷電粒子ビーム描画方法は、荷電粒子ビームを放出する工程と、アパーチャ部材の複数の開口部を前記荷電粒子ビームが通過することにより、マルチビームを形成する工程と、複数のブランカを用いて、前記マルチビームのうち、それぞれ対応するビームのオン／オフを切り替えるブランキング偏向を行う工程と、偏向器を用いて、ブランキング偏向されたビームを、基板を載置可能なステージの移動に追従して各ビームの描画位置に偏向する工程と、前記ステージに設けられたマークを、前記マルチビームで所定の時間間隔でスキャンする工程と、前記スキャンにより前記マルチビームの各ビームの位置を検出する工程と、検出された前記各ビームの位置に基づいて、前記基板に照射されるマルチビームのビーム形状を測定する工程と、測定された前記ビーム形状に基づいて、前記ビーム形状を補正するための前記各ビームの補正照射量を算出する工程と、を備えるものである。
【００１１】
本発明の一態様によるマルチ荷電粒子ビーム描画方法は、前記ビーム形状を近似する近似式を算出し、前記ビーム形状と前記近似式との差分を表現するマップを作成し、測定されたビーム形状に基づき近似式及びマップを更新し、更新した近似式及びマップに基づき前記補正照射量を算出する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ビーム形状を測定して補正し、描画精度の劣化を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態によるマルチ荷電粒子ビーム描画装置の概略図である。
【図２】成形アパーチャアレイの模式図である。
【図３】同実施形態に係るマルチビーム検査用アパーチャの断面図である。
【図４】検査用アパーチャを用いたビーム形状測定方法を説明するフローチャートである。
【図５】ビーム走査で得られる画像の一例を示す図である。
【図６】ビームアレイ認識処理の例を示す図である。
【図７】ビームアレイ中心座標の求め方を説明する図である。
【図８】算出されるビーム形状の例を示す図である。
【図９】近似式の係数更新の一例を示すグラフである。
【図１０】同実施形態によるマルチ荷電粒子ビーム描画方法を説明するフローチャートである。
【図１１】反射マークの平面図である。
【図１２】ビーム形状の測定方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。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なく、イオンビーム等でもよい。
【００１５】
図１は、本実施形態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、描画装置は、描画部１と制御部１００を備えている。描画装置は、マルチ荷電粒子ビーム描画装置の一例である。描画部１は、鏡筒２と描画室２０を備えている。鏡筒２内には、電子銃４、照明レンズ６、成形アパーチャアレイ８、ブランキングアパーチャアレイ１０、縮小レンズ１２、制限アパーチャ部材１４、対物レンズ１５、コイル１６、主偏向器１７（偏向器）、及び副偏向器（図示略）が配置されている。
【００１６】
描画室２０内には、ＸＹステージ２２及び検出器２６が配置される。ＸＹステージ２２上には、描画対象となる基板７０が配置される。基板７０には、半導体装置を製造する際の露光用マスク、或いは、半導体装置が製造される半導体基板（シリコンウェハ）等が含まれる。また、基板７０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る。
【００１７】
ＸＹステージ２２上には、ＸＹステージ２２の位置測定用のミラー２４が配置される。また、ＸＹステージ２２上には、ビームキャリブレーション用の反射マークＭが設けられている。反射マークＭは、電子ビームで走査することで位置を検出しやすいように例えば十字型の形状になっている（図１１参照）。検出器２６は、反射マークＭの十字を電子ビームで走査する際に、反射マークＭからの反射電子を検出する。
【００１８】
ＸＹステージ２２には、基板７０が載置される位置とは異なる位置に、位置検出用のマークが配置されている。マークは特に限定されないが、例えば透過型のマークであるマルチビーム検査用アパーチャ４０（以下、「検査アパーチャ４０」と記載する）を用いることができる。検査アパーチャ４０は、さらに電流検出器５０を有するマルチビーム用ビーム検査装置を構成する。検査アパーチャ４０は、調整機構（図示略）により高さが調整可能となっている。検査アパーチャ４０は、基板７０と同じ高さ位置に設置されることが好ましい。
【００１９】
制御部１００は、制御計算機１１０、偏向制御回路１３０、デジタル・アナログ変換（ＤＡＣ）アンプ１３１、コイル制御回路１３２、レンズ制御回路１３３、検出アンプ１３４、ステージ位置検出器１３５、及び磁気ディスク装置等の記憶装置１４０を有している。
【００２０】
偏向制御回路１３０、コイル制御回路１３２、レンズ制御回路１３３、検出アンプ１３４、ステージ位置検出器１３５、及び記憶装置１４０は、バスを介して制御計算機１１０に接続されている。記憶装置１４０には、描画データが外部から入力され、格納されている。
【００２１】
偏向制御回路１３０には、ＤＡＣアンプ１３１が接続される。ＤＡＣアンプ１３１は主偏向器１７に接続される。コイル制御回路１３２には、コイル１６が接続されている。レンズ制御回路１３３には、対物レンズ１５が接続されている。
【００２２】
制御計算機１１０は、描画データ処理部１１１、描画制御部１１２、ビーム形状測定部１１３、フィッティング処理部１１４、マップ作成部１１５、係数更新部１１６、及びマップ更新部１１７を備える。制御計算機１１０の各部の機能は、ハードウェアで実現されてもよいし、ソフトウェアで実現されてもよい。ソフトウェアで構成する場合には、制御計算機１１０の少なくとも一部の機能を実現するプログラムを記録媒体に収納し、電気回路を含むコンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。
【００２３】
図２は、成形アパーチャアレイ８の構成を示す概念図である。図２に示すように、成形アパーチャアレイ８には、縦（ｙ方向）ｍ列×横（ｘ方向）ｎ列（ｍ，ｎ≧２）の穴（開口部）８０が所定の配列ピッチでマトリクス状に形成されている。各穴８０は、共に同じ寸法形状の矩形で形成される。或いは、同じ径の円形であっても構わない。
【００２４】
電子銃４から放出された電子ビーム３０は、照明レンズ６によりほぼ垂直に成形アパーチャアレイ８全体を照明する。電子ビーム３０は、成形アパーチャアレイ８のすべての穴８０が含まれる領域を照明する。これらの複数の穴８０を電子ビーム３０の一部がそれぞれ通過することで、図１に示すようなマルチビーム３０ａ〜３０ｅが形成されることになる。
【００２５】
ブランキングアパーチャアレイ１０には、図２に示した成形アパーチャアレイ８の各穴８０に対応する位置にマルチビームの各ビームが通過する通過孔（開口部）が形成されている。各通過孔の近傍には、ビームを偏向するブランキング偏向用の電極（ブランカ：ブランキング偏向器）が配置されている。
【００２６】
各通過孔を通過する電子ビーム３０ａ〜３０ｅは、それぞれ独立に、ブランカから印加される電圧によって偏向される。この偏向によってブランキング制御が行われる。このように、複数のブランカが、成形アパーチャアレイ８の複数の穴８０（開口部）を通過したマルチビームのうち、それぞれ対応するビームのブランキング偏向を行う。
【００２７】
ブランキングアパーチャアレイ１０を通過したマルチビーム３０ａ〜３０ｅは、縮小レンズ１２によって、各々のビームサイズと配列ピッチが縮小され、制限アパーチャ部材１４に形成された中心の穴に向かって進む。ブランキングアパーチャアレイ１０のブランカにより偏向された電子ビームは、その軌道が変位し、制限アパーチャ部材１４の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ部材１４によって遮蔽される。一方、ブランキングアパーチャアレイ１０のブランカによって偏向されなかった電子ビームは、制限アパーチャ部材１４の中心の穴を通過する。
【００２８】
制限アパーチャ部材１４は、ブランキングアパーチャアレイ１０のブランカによってビームＯＦＦの状態になるように偏向された各電子ビームを遮蔽する。
【００２９】
制限アパーチャ部材１４を通過した電子ビーム３０ａ〜３０ｅは、コイル１６によりアライメント調整され、対物レンズ１５により焦点が合わされ、基板７０上で所望の縮小率のパターン像となる。主偏向器１７は、制限アパーチャ部材１４を通過した各電子ビーム（マルチビーム全体）を同方向にまとめて偏向し、基板７０上の描画位置（照射位置）に照射する。
【００３０】
ＸＹステージ２２が連続移動している時、ビームの描画位置（照射位置）がＸＹステージ２２の移動に追従するように主偏向器１７によってトラッキング制御される。ＸＹステージ２２の位置は、ステージ位置検出器１３５からＸＹステージ２２上のミラー２４に向けてレーザを照射し、その反射光を用いて測定される。
【００３１】
一度に照射されるマルチビームは、理想的には成形アパーチャアレイ８の複数の穴８０の配列ピッチに上述した所望の縮小率を乗じたピッチで並ぶことになる。この描画装置は、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い、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。
【００３２】
制御計算機１１０の描画データ処理部１１１は、記憶装置１４０から描画データを読み出し、複数段のデータ変換を行って、ショットデータを生成する。ショットデータには、基板７０の描画面を例えばビームサイズで格子状の複数の照射領域に分割した各照射領域への照射有無、及び照射時間等が定義される。
【００３３】
描画制御部１１２は、ショットデータ及びステージ位置情報に基づいて、偏向制御回路１３０に制御信号を出力する。偏向制御回路１３０は、制御信号に基づいて、ブランキングアパーチャアレイ１０の各ブランカの印加電圧を制御する。また、偏向制御回路１３０は、ＸＹステージ２２の移動に追従するようにビーム偏向するための偏向量データ（トラッキング偏向データ）を演算する。デジタル信号であるトラッキング偏向データは、ＤＡＣアンプ１３１に出力され、ＤＡＣアンプ１３１は、デジタル信号をアナログ信号に変換の上、増幅して、トラッキング偏向電圧として主偏向器１７に印加する。
【００３４】
マルチビーム方式の描画装置では、描画対象の基板７０に、成形アパーチャアレイ８の複数の穴８０の配列ピッチに所定の縮小率を乗じたピッチで並んだ多数のビームを一度に照射し、ビーム同士をつなげてビームピッチを埋めることで、所望の図形形状のパターンを描画する。そのため、描画処理前や描画処理中に、ビーム位置を検出し、ビーム形状を測定して寸法を調整したりする必要がある。
【００３５】
本実施形態に係る描画装置は、マルチビーム用ビーム検査装置を用いてビーム形状を測定する。
【００３６】
図３はマルチビーム用ビーム検査装置の概略構成図である。検査アパーチャ４０は、電子ビームが１本だけ通過するように制限するものである。検査アパーチャ４０は例えば円形の平面形状をなし、中心軸に沿って１本のビームが通過する貫通孔４２が形成されている。
【００３７】
貫通孔４２を通過した電子ビームＢは、電流検出器５０に入射し、ビーム電流が検出される。電流検出器５０には、例えばＳＳＤ（半導体検出器(solid-state  detector)）を用いることができる。電流検出器５０による検出結果は制御計算機１１０に通知される。
【００３８】
ビーム形状測定部１１３は、マルチビームで検査アパーチャ４０をスキャンして得られる各ビームのビーム電流検出結果を用いて、ビーム形状を測定する。ビーム形状の測定方法を図４に示すフローチャートに沿って詳細に説明する。
【００３９】
ブランキングアパーチャアレイ１０を複数の測定領域に分割し、各測定領域のビームで検査アパーチャ４０をスキャンする。言い換えれば、成形アパーチャアレイ８を複数の測定領域に分割し、各測定領域の穴８０を通過したビームをオンにして検査アパーチャ４０をスキャンする。
【００４０】
ブランキングアパーチャアレイ１０（成形アパーチャアレイ８）を複数の測定領域に分割するのは、ビームスキャンに使用する主偏向器１７の最大偏向量がブランキングアパーチャアレイ１０の全域をカバーできるほど大きくないためである。偏向量がブランキングアパーチャアレイ１０の全域をカバーできるほど大きかったとしても、ビーム偏向量が大きくなることにより、ビームの軌道が変わってビーム形状に歪みが生じ、ビーム位置の測定精度を低下させるため、測定に使用する偏向量はビーム形状に歪みが生じない程度に小さいことが好ましい。そのため、まず、ブランキングアパーチャアレイ１０の領域分割数ｎ（ｎは２以上の整数）を決定する（ステップＳ２１）。
【００４１】
なお、主偏向器１７の偏向量が大きく、ブランキングアパーチャアレイ１０の全域をカバーでき、かつ、ビーム偏向により生じるビーム形状の歪が測定精度に対して十分小さい場合は、測定領域の分割を行わなくてもよい。
【００４２】
まだ測定を行っていない領域を選択し、測定領域を決定する（ステップＳ２２）。ＸＹステージ２２を移動し、測定領域のビームの直下の位置に検査アパーチャ４０を配置する（ステップＳ２３）。
【００４３】
例えば、測定領域のブランカの印加電圧を０Ｖ、その他の領域（非測定領域）のブランカの印加電圧を５Ｖとし、測定領域のブランカによりビームオンとされた複数のビームを主偏向器１７でＸＹ方向に偏向させて、検査アパーチャ４０をスキャンし、貫通孔４２を通過する電子ビームを順次切り替える（ステップＳ２４）。電流検出器５０がビーム電流を検出する。
【００４４】
制御計算機１１０は、電流検出器５０により検出されたビーム電流を輝度に変換し、主偏向器１７の偏向量に基づいてビーム画像を作成し、画像解析を行う（ステップＳ２５）。例えば、図５に示すようなビーム画像が作成される。これは検査領域を左下（１，１）、４×４アレイとした場合の画像の一例である。なお、この画像では、（１，１）及び（３，３）のビーム欠損がある。
【００４５】
測定領域の近傍に常時オン欠陥のビームが存在する場合、図６に示すような画像が得られる。ビーム形状測定部１１３が、測定領域に対応するビームアレイ領域を認識し、領域外の欠陥は無視される。例えば、測定領域が４×４アレイであることは予め決まっているため、ビーム形状測定部１１３は、４×４アレイのサイズの領域内に含まれるビーム数が最も多くなるようにビームアレイを認識する。
【００４６】
ビーム形状測定部１１３は、ステージ位置検出器１３５により検出されたステージ位置を用いて、ビームアレイ領域内の各ビームの位置を検出する。そして、ビーム形状測定部１１３は、各ビームの位置から、測定領域に対応するビームアレイの中心座標を算出する（ステップＳ２６）。
【００４７】
例えば、図７に示すように変数ｉ、ｊを設定し、各ビームのｘ座標、ｙ座標を以下の数式にフィッティングして係数ｃ０、ｃ１、ｃ２、ｄ０、ｄ１、ｄ2を求める。図７に示す例では、（１，１）及び（３，３）のビーム欠損があるため、それ以外のビームのｘ座標、ｙ座標をこの数式にフィッティングする。
ｘｉ＝ｃ０＋ｃ１ｉ＋ｃ２ｊ
ｙｊ＝ｄ０＋ｄ１ｉ＋ｄ２ｊ
【００４８】
係数ｃ０、ｃ１、ｃ２、ｄ０、ｄ１、ｄ2を求めた後、この数式を用いて中心座標を算出する。図７に示す例では、ｉ＝２．５、ｊ＝２．５を代入することで、ビームアレイの中心座標が算出される。上述の数式は１次の項だけでなく、２次の項や、さらに高次の項を考慮したものとしてもよい。
【００４９】
このような検査アパーチャ４０のスキャン、画像解析、及びビームアレイの中心座標算出を、ブランキングアパーチャアレイ１０のｎ個の測定領域全てに対して行う（ステップＳ２２〜Ｓ２７）。
【００５０】
全ての測定領域についての測定終了後（ステップＳ２７＿Ｙｅｓ）、ビーム形状測定部１１３は、各測定領域のビームアレイの中心座標に基づいて、ビーム形状を測定する（ステップＳ２８）。例えば、ビーム形状測定部１１３は、ｎ個の測定領域に対応するビームアレイの中心座標を３次多項式でフィッティングし、ビーム形状を表す多項式を求める。この多項式をグラフにプロットすると、例えば図８に示すようなビーム形状が得られる。図８は、±１□に理想格子を設定し、そこからのズレ分をプロットしてビーム形状を視覚的に捉えやすく示したものである。
【００５１】
フィッティング処理部１１４は、測定されたビーム形状を数式に近似するフィッティング処理を行う。例えば、フィッティング処理部１１４は、以下のような近似式でビーム形状を近似する。
【００５２】
Ｘ＝ａ０＋ａ１ｘ＋ａ２ｙ＋ａ３ｘ２＋ａ４ｘｙ＋ａ５ｙ２＋ａ６ｘ３＋ａ７ｘ２ｙ＋ａ８ｘｙ２＋ａ９ｙ３＋ａ１０ｘ４＋ａ１１ｘ３ｙ＋ａ１２ｘ２ｙ２＋ａ１３ｘｙ３＋ａ１４ｙ４
Ｙ＝ｂ０＋ｂ１ｘ＋ｂ２ｙ＋ｂ３ｘ２＋ｂ４ｘｙ＋ｂ５ｙ２＋ｂ６ｘ３＋ｂ７ｘ２ｙ＋ｂ８ｘｙ２＋ｂ９ｙ３＋ｂ１０ｘ４＋ｂ１１ｘ３ｙ＋ｂ１２ｘ２ｙ２＋ｂ１３ｘｙ３＋ｂ１４ｙ４
【００５３】
マップ作成部１１５は、フィッティング残渣（ビーム形状と近似式との差分）を表現するマップを作成する。
【００５４】
描画データ処理部１１２は、ビーム形状の近似式及びマップに基づいて補正ドーズ量（照射量）を算出する。補正ドーズ量を用いて描画することにより、ビーム形状が補正される。
【００５５】
本実施形態では、所定の時間間隔でビーム形状の測定、フィッティング処理、及びマップの作成を行う。描画開始直後はビームが安定していないため、ビーム形状の測定間隔を短くする。時間の経過に伴いビームが安定してくるため、測定間隔を徐々に長くしていく。これにより、描画スループットの低下を抑制できる。
【００５６】
前回のビーム形状測定から所定時間が経過し、新たなビーム形状が測定されると、この新たなビーム形状に基づいて近似式及びマップが新たに算出される。ドーズ量の変調に際し参照する近似式及びマップが急に大きく変わると、その前後で描画パターンの急激な寸法変化が発生するおそれがある。
【００５７】
そのため、本実施形態では、ビーム形状の測定間隔と、測定結果から算出された近似式及びマップの変化量とに基づいて、ドーズ変調で参照する近似式及びマップを段階的に更新し、急に大きく変えないようにすることが好ましい。係数更新部１１６は、ビーム形状の測定間隔より短い更新間隔で、近似式の係数を段階的に更新する。マップ更新部１１７は、ビーム形状の測定間隔より短い更新間隔で、マップを段階的に更新する。
【００５８】
図９は、係数更新部１１６による近似式の係数更新の一例を示すグラフである。図９は、近似式のある１つの項の係数の更新例を示す。図９に示すように、時刻ｔでの測定結果から算出された係数がａ１である場合、係数更新部１１６は、ドーズ変調で参照する近似式の係数が、時刻２ｔでａ１になるように段階的に係数を更新する。
【００５９】
同様に、時刻２ｔでの測定結果から算出された係数がａ２である場合、係数更新部１１６は、ドーズ変調で参照する近似式の係数が時刻３ｔでａ２になるように段階的に係数を更新する。このように、係数更新部１１６は、前回の測定結果から算出された近似式の係数、今回の測定結果から算出された近似式の係数、及び測定間隔に基づいて、時間当たりの係数変化量を求め、係数を徐々に変化させる。
【００６０】
なお、図９に示す例では、時刻ｔから２ｔまでの間に段階的に係数を６回更新しているが、係数の更新回数、１回の更新における係数の変化量は任意である。
【００６１】
また、図９に示す例では、時刻４ｔの測定後、測定間隔が２ｔとなり、次の測定が時刻６ｔとなる。時刻４ｔでの測定結果から算出された係数がａ４である場合、係数更新部１１６は、時刻５ｔで係数がａ４になるように段階的に更新する。係数がａ４に達した後、すなわち時刻５ｔ〜６ｔの間は、係数をａ４で一定にする。
【００６２】
本実施形態によるマルチ荷電粒子ビーム描画方法を図１０に示すフローチャートを用いて説明する。
【００６３】
基板７０へのパターン描画に先立ち、マルチビーム用ビーム検査装置を用いて、ビームの初期形状を測定する（ステップＳ１）。ビーム形状の測定結果に基づいて、フィッティング処理部１１４が近似式を算出し、マップ作成部１１５がフィッティング残渣を表現するマップを作成する（ステップＳ２）。
【００６４】
基板７０へのパターン描画を行い（ステップＳ３）、所定時間が経過して、ビーム形状の測定タイミングになると（ステップＳ４＿Ｙｅｓ）、描画処理を中断し、ビーム形状の測定を行う（ステップＳ５）。上述したように、ビーム形状の測定間隔は、時間の経過に伴い徐々に長くなる。
【００６５】
フィッティング処理部１１４及びマップ作成部１１５が、今回の測定結果に基づく新たな近似式及びマップを算出する（ステップＳ６）。
【００６６】
係数更新部１１６が、前回の測定結果に基づく近似式と、今回の測定結果に基づく近似式と、前回の測定から今回の測定までの経過時間とに基づいて、次の測定までに変化させる近似式の係数の変化量を算出する（ステップＳ７）。また、マップ更新部１１６が、前回の測定結果に基づくマップと、今回の測定結果に基づくマップと、前回の測定から今回の測定までの経過時間とに基づいて、単位時間当たりのマップの変化量を算出する。このとき、単位時間あたりの近似式の係数とマップの変化量を求め、段階的に変化させてもよい。この場合、ステップＳ７では、係数及びマップの更新間隔、更新回数、１回の更新での係数及びマップの変化量が決定される。
【００６７】
描画処理を継続する場合（ステップＳ８＿Ｎｏ）、係数更新部１１６は、ステップＳ７で算出した単位時間当たりの係数変化量に基づいて、係数を段階的に変化させ、近似式を更新する。また、マップ更新部１１７は、ステップＳ７で算出した単位時間当たりのマップ変化量に基づいて、マップを段階的に更新する。
【００６８】
描画データ処理部１１１は、更新される近似式及びマップを参照し、ビーム形状を補正するようにドーズ量を補正（変調）して、ショットデータを生成する。近似式及びマップを段階的に更新する場合、ドーズ量は段階的に変化する。描画制御部１１２が、ショットデータを用いて描画部１を制御して描画処理を行う（ステップＳ３）。
【００６９】
このように、本実施形態によれば、時間経過と共に変化するビーム形状を測定し、補正することで、描画精度の劣化を抑えることができる。また、ビーム形状の補正にあたり参照するビーム形状の近似式及びフィッティング残渣を表現するマップを段階的に更新し、急激に大きく変化させないようにすることで、寸法変動を抑えることができる。
【００７０】
また、ビーム形状の測定間隔を可変とし、測定間隔を徐々に長くすることで、描画スループットへの影響を抑えることができる。
【００７１】
上記実施形態では、マルチビーム用ビーム検査装置を用いてビーム形状を測定する例について説明したが、マークとして反射マークＭを用いてビーム形状を測定することも可能である。反射マークを用いることにより、検査アパーチャを用いるより精度は低いが高速にビーム位置を測定することができる。反射マークＭは例えば図１１に示すような十字形状であり、主偏向器１７で電子ビームＢを前後左右（ｘ方向及びｙ方向）へと偏向して、反射マークＭの十字を走査し、反射電子を検出器２６で検出し、検出アンプ１３４で増幅してデジタルデータに変換した上で、測定データを制御計算機１１０に出力する。ビーム形状測定部１１３は、測定された反射電子を時系列で並べたプロファイル（反射電子の強度の変化）と、その時のステージ位置とから、ビームの位置を計算する。
【００７２】
ビーム形状を測定する場合は、特定のビームのみオンし、ビームサイズの設計値に基づいて、オンビームの直下に反射マークＭを移動し、反射マークＭの十字を走査してビーム位置を計算する。例えば、図１２に示すように、成形アパーチャアレイ８の中心に対応するビーム、及び四隅に対応するビームのように、オンするビームを順に切り替えて、各ビームの位置が計算され、上記実施形態と同様にビーム形状が求められる。
【００７３】
ビームが不安定な描画開始直後は反射マークＭを用いてビーム形状を高頻度に測定し、その後、ビームが安定してきたら、マルチビーム用ビーム検査装置を用いてビーム形状を高精度に測定するようにしてもよい。
【００７４】
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】
【００７５】
１  描画部
２  鏡筒
４  電子銃
６  照明レンズ
８  成形アパーチャアレイ
１０  ブランキングアパーチャアレイ
１２  縮小レンズ
１４  制限アパーチャ部材
１５  対物レンズ
１６  コイル
１７  主偏向器
２０  描画室
２２  ＸＹステージ
４０  検査アパーチャ
５０  電流検出器
１００  制御部
１１０  制御計算機
【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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【図１１】
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【図１２】
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