(57)【要約】【課題】制御動作の評価を精度よく行うことができる評価方法を提供する。【解決手段】本発明に係る評価方法は、荷電粒子源と、荷電粒子源から放出された荷電粒子ビームを偏向させる偏向器と、荷電粒子ビームが測定対象物に照射されることにより発生する信号を検出する検出器と、偏向器を制御する偏向器制御装置と、を備えた荷電粒子ビーム装置における偏向器制御装置の制御動作の評価方法であって、荷電粒子ビームが移動して静止するように偏向器制御装置が偏向器を制御する制御動作を行ったときに、信号を検出器で検出して検出信号を観測する工程と、検出信号に基づいて、制御動作の評価を行う工程と、を含む。【選択図】図５
2019087744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子源と、前記荷電粒子源から放出された荷電粒子ビームを偏向させる偏向器と、荷電粒子ビームが測定対象物に照射されることにより発生する信号を検出する検出器と、前記偏向器を制御する偏向器制御装置と、を備えた荷電粒子ビーム装置における前記偏向器制御装置の制御動作の評価方法であって、
荷電粒子ビームが第１位置から第２位置に移動するように前記偏向器制御装置が前記偏向器を制御する制御動作を行ったときの過渡応答を観測し、前記偏向器制御装置の制御動作の評価を行う工程を含み、
前記過渡応答は、前記信号を前記検出器で検出して検出信号を取得することで観測する、評価方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記測定対象物は、第１領域と、第２領域と、前記第１領域と前記第２領域との間に位置している第３領域と、を有し、
荷電粒子ビームを同じ照射条件で照射したときに、前記第１領域で観測される前記検出信号の強度をＩａとし、前記第２領域で観測される前記検出信号の強度をＩｂとし、前記第３領域で観測される前記検出信号の強度をＩｃとした場合に、
Ｉａ＜Ｉｃ＜Ｉｂ
の関係を満たし、
前記第２位置は、前記第３領域内である、評価方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記測定対象物は、荷電粒子ビームを同じ照射条件で照射した場合に観測される前記検出信号の強度が異なる２つの領域を有し、
前記第２位置は、前記２つの領域の境界である、評価方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記制御動作の評価を行う工程では、
荷電粒子ビームが前記第１位置に位置している状態から荷電粒子ビームが前記第２位置に移動して所定時間経過するまでの前記検出信号を観測し、
前記検出信号の時間変化に基づいて、前記制御動作の評価を行う、評価方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記制御動作の評価を行う工程では、
前記制御動作を複数回行い、複数回の前記制御動作において、前記検出信号を取得するタイミングは異なる、評価方法。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記制御動作の評価を行う工程では、
前記制御動作を複数回行い、複数回の前記制御動作において、荷電粒子ビームを照射するタイミングは異なる、評価方法。
【請求項７】
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記制御動作の評価を行う工程では、
前記制御動作を複数回行い、複数回の前記制御動作において、前記検出信号を取得するタイミングは同じである、評価方法。
【請求項８】
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記制御動作の評価を行う工程では、
前記制御動作を複数回行い、複数回の前記制御動作において、荷電粒子ビームを照射するタイミングは同じである、評価方法。
【請求項９】
荷電粒子源と、前記荷電粒子源から放出された荷電粒子ビームを成形する成形偏向器およびアパーチャーと、荷電粒子ビームまたは荷電粒子ビームが測定対象物に照射されることにより発生する信号を検出する検出器と、前記成形偏向器を制御する成形偏向器制御装置と、を備えた荷電粒子ビーム装置における前記成形偏向器制御装置の制御動作の評価方法であって、
荷電粒子ビームが第１断面積から前記第１断面積とは大きさの異なる第２断面積に変化するように前記成形偏向器制御装置が前記成形偏向器を制御する制御動作を行ったときの過渡応答を観測し、前記成形偏向器制御装置の制御動作の評価を行う工程を含み、
前記過渡応答は、荷電粒子ビームまたは前記信号を前記検出器で検出して検出信号を取得することで観測する、評価方法。
【請求項１０】
荷電粒子源と、前記荷電粒子源から放出された荷電粒子ビームのオンとオフを切り替えるブランキング偏向器と、荷電粒子ビームまたは荷電粒子ビームが測定対象物に照射されることにより発生する信号を検出する検出器と、前記ブランキング偏向器を制御するブランキング偏向器制御装置と、を備えた荷電粒子ビーム装置における前記ブランキング偏向器制御装置の制御動作の評価方法であって、
荷電粒子ビームのオンとオフが切り替えられるように前記ブランキング偏向器制御装置が前記ブランキング偏向器を制御する制御動作を行ったときの過渡応答を観測し、前記ブランキング偏向器制御装置の制御動作の評価を行う工程を含み、
前記過渡応答は、荷電粒子ビームまたは前記信号を前記検出器で検出して検出信号を取得することで観測する、評価方法。
【請求項１１】
荷電粒子源と、前記荷電粒子源から放出された荷電粒子ビームの非点収差を補正する非点収差補正器と、荷電粒子ビームが測定対象物に照射されることにより発生する信号を検出する検出器と、前記非点収差補正器を制御する非点収差補正器制御装置と、を備えた荷電粒子ビーム装置における前記非点収差補正器制御装置の制御動作の評価方法であって、
非点収差の補正量が第１補正量から第２補正量となるように前記非点収差補正器制御装置が前記非点収差補正器を制御する制御動作を行ったときの過渡応答を観測し、前記非点収差補正器制御装置の制御動作の評価を行う工程を含み、
前記過渡応答は、前記信号を前記検出器で検出して検出信号を取得することで観測する、評価方法。
【請求項１２】
荷電粒子源と、
前記荷電粒子源から放出された荷電粒子ビームを偏向させる偏向器と、
荷電粒子ビームが測定対象物に照射されることにより発生する信号を検出する検出器と、
前記偏向器を制御する偏向器制御装置と、
前記信号を前記検出器で検出して得られる検出信号を取得する検出信号取得部と、
荷電粒子ビームが第１位置から第２位置に移動するように前記偏向器制御装置が前記偏向器を制御する制御動作を行ったときの前記検出信号に基づいて、前記制御動作時の過渡応答を観測し、前記偏向器制御装置の制御動作の評価を行う評価部と、
を含む、荷電粒子ビーム装置。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記測定対象物は、第１領域と、第２領域と、前記第１領域と前記第２領域との間に位置している第３領域と、を有し、
荷電粒子ビームを同じ照射条件で照射したときに、前記第１領域で観測される前記検出
信号の強度をＩａとし、前記第２領域で観測される前記検出信号の強度をＩｂとし、前記第３領域で観測される前記検出信号の強度をＩｃとした場合に、
Ｉａ＜Ｉｃ＜Ｉｂ
の関係を満たし、
前記第２位置は、前記第３領域内である、荷電粒子ビーム装置。
【請求項１４】
請求項１２において、
前記測定対象物は、荷電粒子ビームを同じ照射条件で照射した場合に観測される前記検出信号の強度が異なる２つの領域を有し、
前記第２位置は、前記２つの領域の境界である、荷電粒子ビーム装置。
【請求項１５】
荷電粒子源と、
前記荷電粒子源から放出された荷電粒子ビームを成形する成形偏向器およびアパーチャーと、
荷電粒子ビームまたは荷電粒子ビームが測定対象物に照射されることにより発生する信号を検出する検出器と、
前記成形偏向器を制御する成形偏向器制御装置と、
荷電粒子ビームまたは前記信号を前記検出器で検出して得られる検出信号を取得する検出信号取得部と、
荷電粒子ビームが第１断面積から前記第１断面積とは大きさの異なる第２断面積に変化するように前記成形偏向器制御装置が前記成形偏向器を制御する制御動作を行ったときの前記検出信号に基づいて、前記制御動作時の過渡応答を観測し、前記成形偏向器制御装置の制御動作の評価を行う評価部と、
を含む、荷電粒子ビーム装置。
【請求項１６】
荷電粒子源と、
前記荷電粒子源から放出された荷電粒子ビームのオンとオフを切り替えるブランキング偏向器と、
荷電粒子ビームまたは荷電粒子ビームが測定対象物に照射されることにより発生する信号を検出する検出器と、
前記ブランキング偏向器を制御するブランキング偏向器制御装置と、
荷電粒子ビームまたは前記信号を前記検出器で検出して得られる検出信号を取得する検出信号取得部と、
荷電粒子ビームのオンとオフが切り替えられるように前記ブランキング偏向器制御装置が前記ブランキング偏向器を制御する制御動作を行ったときの前記検出信号に基づいて、前記制御動作時の過渡応答を観測し、前記ブランキング偏向器制御装置の制御動作の評価を行う評価部と、
を含む、荷電粒子ビーム装置。
【請求項１７】
荷電粒子源と、
前記荷電粒子源から放出された荷電粒子ビームの非点収差を補正する非点収差補正器と、
荷電粒子ビームが測定対象物に照射されることにより発生する信号を検出する検出器と、
前記非点収差補正器を制御する非点収差補正器制御装置と、
前記信号を前記検出器で検出して得られる検出信号を取得する検出信号取得部と、
非点収差の補正量が第１補正量から第２補正量となるように前記非点収差補正器制御装置が前記非点収差補正器を制御する制御動作を行ったときの前記検出信号に基づいて、前記制御動作時の過渡応答を観測し、前記非点収差補正器制御装置の制御動作の評価を行う評価部と、
を含む、荷電粒子ビーム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、評価方法および荷電粒子ビーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ビームなどの荷電粒子ビームを用いた荷電粒子ビーム装置として、電子ビーム描画装置が知られている。電子ビーム描画装置は、例えば、微細な半導体集積回路パターン（ＬＳＩパターン等）を描画するために用いられる。電子ビーム描画装置では、定期的に、電子ビームの制御動作の較正や、制御動作の検査が行われる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、電子ビームの試料上の照射位置をリアルタイムに検出して、電子ビームの位置ずれなどの異常を検出することを可能とした電子ビーム描画装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３３９４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図４３は、電子ビーム描画装置における、従来の制御動作の異常検出方法の一例を説明するための図である。図４４は、電子ビームＥＢでマークＭを走査することで発生する電子信号（二次電子または反射電子）を検出して得られる検出信号の波形を示すグラフである。なお、図４４に示すグラフにおいて、横軸は時間ｔを示し、縦軸は検出信号の強度Ｉを示している。
【０００６】
図４３に示すように、電子ビームＥＢを所定のステップで移動させて電子ビームＥＢでマークＭを走査する。これにより、電子ビームＥＢが照射された領域から電子信号（二次電子および反射電子）が放出される。この電子信号を検出器（図示せず）で検出して検出信号を観測することで、図４４に示す検出信号の波形が得られる。この検出信号の波形からビーム制御系の制御動作に異常がないかを確認することができる。すなわち、検出信号の波形からビーム制御系の制御動作を評価することができる。
【０００７】
上述した従来の制御動作の評価方法では、例えば、ビーム制御系を構成する素子が壊れるなどして制御動作に明確な異常が生じた場合には、検出信号の波形が大きく変化するため異常を検出できる。しかしながら、従来の制御動作の異常検出方法では、例えば、ビーム制御系を構成する素子の性能劣化により制御動作に僅かな異常が生じた場合に、異常を検出できないことがある。
【０００８】
図４５および図４６は、電子ビームを偏向させるための静電偏向器を制御する制御回路の出力信号の波形（電圧出力）の一例を示す図である。なお、図４５は、正常状態の波形を示し、図４６は、異常状態の波形を示している。
【０００９】
制御回路（出力アンプ等を含む）を構成するトランジスタ等の素子が経年変化により特性が劣化した場合、図４６に示すように、制御回路の出力信号にリンギングが発生する場合がある。リンギングなどによる出力信号の波形の僅かな歪みは、上述した従来の異常検出方法では検出することはできない。
【００１０】
出力信号の波形の僅かな歪みなどにより描画結果に異常が発生した場合、フォトマスク等の成果物に不良が発生してしまうなど成果物の品質低下を招き、装置の信頼性を低下させる要因の１つとなる。
【００１１】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、制御動作の評価を精度よく行うことができる評価方法を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、制御動作の評価を精度よく行うことができる荷電粒子ビーム装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る評価方法の一態様は、
荷電粒子源と、前記荷電粒子源から放出された荷電粒子ビームを偏向させる偏向器と、荷電粒子ビームが測定対象物に照射されることにより発生する信号を検出する検出器と、前記偏向器を制御する偏向器制御装置と、を備えた荷電粒子ビーム装置における前記偏向器制御装置の制御動作の評価方法であって、
荷電粒子ビームが第１位置から第２位置に移動するように前記偏向器制御装置が前記偏向器を制御する制御動作を行ったときの過渡応答を観測し、前記偏向器制御装置の制御動作の評価を行う工程を含み、
前記過渡応答は、前記信号を前記検出器で検出して検出信号を取得することで観測する。
【００１３】
このような評価方法では、偏向器制御装置の出力信号の波形に生じるリンギングなどの僅かな歪みを、検出信号の波形から観測することができる。したがって、このような評価方法によれば、偏向器制御装置の制御動作の異常を精度よく検出することができる。
【００１４】
本発明に係る評価方法の一態様は、
荷電粒子源と、前記荷電粒子源から放出された荷電粒子ビームを成形する成形偏向器およびアパーチャーと、荷電粒子ビームまたは荷電粒子ビームが測定対象物に照射されることにより発生する信号を検出する検出器と、前記成形偏向器を制御する成形偏向器制御装置と、を備えた荷電粒子ビーム装置における前記成形偏向器制御装置の制御動作の評価方法であって、
荷電粒子ビームが第１断面積から前記第１断面積とは大きさの異なる第２断面積に変化するように前記成形偏向器制御装置が前記成形偏向器を制御する制御動作を行ったときの過渡応答を観測し、前記成形偏向器制御装置の制御動作の評価を行う工程を含み、
前記過渡応答は、荷電粒子ビームまたは前記信号を前記検出器で検出して検出信号を取得することで観測する。
【００１５】
このような評価方法では、成形偏向器制御装置の出力信号の波形に生じるリンギングなどの僅かな歪みを、検出信号の波形から観測することができる。したがって、このような評価方法によれば、成形偏向器制御装置の制御動作の異常を精度よく検出することができる。
【００１６】
本発明に係る評価方法の一態様は、
荷電粒子源と、前記荷電粒子源から放出された荷電粒子ビームのオンとオフを切り替えるブランキング偏向器と、荷電粒子ビームまたは荷電粒子ビームが測定対象物に照射されることにより発生する信号を検出する検出器と、前記ブランキング偏向器を制御するブランキング偏向器制御装置と、を備えた荷電粒子ビーム装置における前記ブランキング偏向器制御装置の制御動作の評価方法であって、
荷電粒子ビームのオンとオフが切り替えられるように前記ブランキング偏向器制御装置が前記ブランキング偏向器を制御する制御動作を行ったときの過渡応答を観測し、前記ブ
ランキング偏向器制御装置の制御動作の評価を行う工程を含み、
前記過渡応答は、荷電粒子ビームまたは前記信号を前記検出器で検出して検出信号を取得することで観測する。
【００１７】
このような評価方法では、ブランキング偏向器制御装置の出力信号の波形に生じるリンギングなどの僅かな歪みを、検出信号の波形から観測することができる。したがって、このような評価方法によれば、ブランキング偏向器制御装置の制御動作の異常を精度よく検出することができる。
【００１８】
本発明に係る評価方法の一態様は、
荷電粒子源と、前記荷電粒子源から放出された荷電粒子ビームの非点収差を補正する非点収差補正器と、荷電粒子ビームが測定対象物に照射されることにより発生する信号を検出する検出器と、前記非点収差補正器を制御する非点収差補正器制御装置と、を備えた荷電粒子ビーム装置における前記非点収差補正器制御装置の制御動作の評価方法であって、
非点収差の補正量が第１補正量から第２補正量となるように前記非点収差補正器制御装置が前記非点収差補正器を制御する制御動作を行ったときの過渡応答を観測し、前記非点収差補正器制御装置の制御動作の評価を行う工程を含み、
前記過渡応答は、前記信号を前記検出器で検出して検出信号を取得することで観測する。
【００１９】
このような評価方法では、非点収差補正器制御装置の出力信号の波形に生じるリンギングなどの僅かな歪みを、検出信号の波形から観測することができる。したがって、このような評価方法によれば、非点収差補正器制御装置の制御動作の異常を精度よく検出することができる。
【００２０】
本発明に係る荷電粒子ビーム装置の一態様は、
荷電粒子源と、
前記荷電粒子源から放出された荷電粒子ビームを偏向させる偏向器と、
荷電粒子ビームが測定対象物に照射されることにより発生する信号を検出する検出器と、
前記偏向器を制御する偏向器制御装置と、
前記信号を前記検出器で検出して得られる検出信号を取得する検出信号取得部と、
荷電粒子ビームが第１位置から第２位置に移動するように前記偏向器制御装置が前記偏向器を制御する制御動作を行ったときの前記検出信号に基づいて、前記制御動作時の過渡応答を観測し、前記偏向器制御装置の制御動作の評価を行う評価部と、
を含む。
【００２１】
このような荷電粒子ビーム装置では、偏向器制御装置の出力信号の波形に生じるリンギングなどの僅かな歪みを、検出信号の波形から観測することができる。したがって、このような荷電粒子ビーム装置によれば、偏向器制御装置の制御動作の異常を精度よく検出することができる。
【００２２】
本発明に係る荷電粒子ビーム装置の一態様は、
荷電粒子源と、
前記荷電粒子源から放出された荷電粒子ビームを成形する成形偏向器およびアパーチャーと、
荷電粒子ビームまたは荷電粒子ビームが測定対象物に照射されることにより発生する信号を検出する検出器と、
前記成形偏向器を制御する成形偏向器制御装置と、
荷電粒子ビームまたは前記信号を前記検出器で検出して得られる検出信号を取得する検
出信号取得部と、
荷電粒子ビームが第１断面積から前記第１断面積とは大きさの異なる第２断面積に変化するように前記成形偏向器制御装置が前記成形偏向器を制御する制御動作を行ったときの前記検出信号に基づいて、前記制御動作時の過渡応答を観測し、前記成形偏向器制御装置の制御動作の評価を行う評価部と、
を含む。
【００２３】
このような荷電粒子ビーム装置では、成形偏向器制御装置の出力信号の波形に生じるリンギングなどの僅かな歪みを、検出信号の波形から観測することができる。したがって、このような荷電粒子ビーム装置によれば、成形偏向器制御装置の制御動作の異常を精度よく検出することができる。
【００２４】
本発明に係る荷電粒子ビーム装置の一態様は、
荷電粒子源と、
前記荷電粒子源から放出された荷電粒子ビームのオンとオフを切り替えるブランキング偏向器と、
荷電粒子ビームまたは荷電粒子ビームが測定対象物に照射されることにより発生する信号を検出する検出器と、
前記ブランキング偏向器を制御するブランキング偏向器制御装置と、
荷電粒子ビームまたは前記信号を前記検出器で検出して得られる検出信号を取得する検出信号取得部と、
荷電粒子ビームのオンとオフが切り替えられるように前記ブランキング偏向器制御装置が前記ブランキング偏向器を制御する制御動作を行ったときの前記検出信号に基づいて、前記制御動作時の過渡応答を観測し、前記ブランキング偏向器制御装置の制御動作の評価を行う評価部と、
を含む。
【００２５】
このような荷電粒子ビーム装置では、ブランキング偏向器制御装置の出力信号の波形に生じるリンギングなどの僅かな歪みを、検出信号の波形から観測することができる。したがって、このような荷電粒子ビーム装置によれば、ブランキング偏向器制御装置の制御動作の異常を精度よく検出することができる。
【００２６】
本発明に係る荷電粒子ビーム装置の一態様は、
荷電粒子源と、
前記荷電粒子源から放出された荷電粒子ビームの非点収差を補正する非点収差補正器と、
荷電粒子ビームが測定対象物に照射されることにより発生する信号を検出する検出器と、
前記非点収差補正器を制御する非点収差補正器制御装置と、
前記信号を前記検出器で検出して得られる検出信号を取得する検出信号取得部と、
非点収差の補正量が第１補正量から第２補正量となるように前記非点収差補正器制御装置が前記非点収差補正器を制御する制御動作を行ったときの前記検出信号に基づいて、前記制御動作時の過渡応答を観測し、前記非点収差補正器制御装置の制御動作の評価を行う評価部と、
を含む。
【００２７】
このような荷電粒子ビーム装置では、非点収差補正器制御装置の出力信号の波形に生じるリンギングなどの僅かな歪みを、検出信号の波形から観測することができる。したがって、このような荷電粒子ビーム装置によれば、非点収差補正器制御装置の制御動作の異常を精度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施形態に係る電子ビーム描画装置の構成を示す図。
【図２】偏向信号制御回路の構成を示す図。
【図３】信号検出制御回路の構成を示す図。
【図４】第１実施形態に係る異常検出方法の一例を示すフローチャート。
【図５】第１実施形態に係る異常検出方法を説明するための図。
【図６】偏向信号制御回路の出力信号の波形に歪みが生じている場合の電子ビームの動きを示す図。
【図７】検出信号の波形を示すグラフ。
【図８】検出信号の波形を示すグラフ。
【図９】検出信号の波形を示すグラフ。
【図１０】第１実施形態に係る異常検出方法の変形例を示すフローチャート。
【図１１】第２実施形態に係る異常検出方法の一例を示すフローチャート。
【図１２】第２実施形態に係る異常検出方法を説明するための図。
【図１３】検出信号の波形を示すグラフ。
【図１４】検出信号の波形を示すグラフ。
【図１５】第３実施形態に係る異常検出方法の一例を示すフローチャート。
【図１６】検出信号の波形を示すグラフ。
【図１７】検出信号の波形を示すグラフ。
【図１８】第４実施形態に係る異常検出方法の一例を説明するための図。
【図１９】第５実施形態に係る異常検出方法の一例を説明するための図。
【図２０】第６実施形態に係る電子ビーム描画装置の構成を示す図。
【図２１】第６実施形態に係る異常検出方法の一例を示すフローチャート。
【図２２】第６実施形態に係る異常検出方法を説明するための図。
【図２３】第６実施形態に係る異常検出方法を説明するための図。
【図２４】検出信号の波形を示すグラフ。
【図２５】検出信号の波形を示すグラフ。
【図２６】検出信号の波形を示すグラフ。
【図２７】第７実施形態に係る異常検出方法の一例を示すフローチャート。
【図２８】第７実施形態に係る異常検出方法を説明するための図。
【図２９】検出信号の波形を示すグラフ。
【図３０】検出信号の波形を示すグラフ。
【図３１】検出信号の波形を示すグラフ。
【図３２】第８実施形態に係る電子ビーム描画装置の構成を示す図。
【図３３】非点収差を補正している様子を説明するための図。
【図３４】非点収差を補正している様子を説明するための図。
【図３５】第８実施形態に係る異常検出方法の一例を示すフローチャート。
【図３６】第８実施形態に係る異常検出方法を説明するための図。
【図３７】第８実施形態に係る異常検出方法の変形例を説明するための図。
【図３８】検出信号の波形を示すグラフ。
【図３９】検出信号の波形を示すグラフ。
【図４０】検出信号の波形を示すグラフ。
【図４１】測定対象物を用いた、非点収差補正回路の異常検出方法の一例を説明するための図。
【図４２】電子ビームをビーム電流検出器で検出して検出信号を観測する様子を説明するための図。
【図４３】従来の制御動作の異常検出方法の一例を説明するための図。
【図４４】検出信号の波形を示すグラフ。
【図４５】制御回路の出力信号の波形の一例を示す図。
【図４６】制御回路の出力信号の波形の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００３０】
また、以下では、本発明に係る荷電粒子ビーム装置として、電子ビーム描画装置を例に挙げて説明するが、本発明に係る荷電粒子ビーム装置は電子ビーム以外の荷電粒子ビーム（イオンビーム等）を照射する装置であってもよい。本発明に係る荷電粒子ビーム装置は、例えば、電子顕微鏡、集束イオンビーム装置などであってもよい。
【００３１】
１．  第１実施形態
１．１．  電子ビーム描画装置
まず、第１実施形態に係る電子ビーム描画装置について図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る電子ビーム描画装置１００の構成を示す図である。
【００３２】
電子ビーム描画装置１００は、図１に示すように、電子源（荷電粒子源の一例）１０と、ブランキング偏向器１２と、電子レンズ１４と、スリット１６（絞り）と、ビーム偏向器１８と、電子レンズ２０（対物レンズ）と、ステージ２２と、電子検出器２４と、ビーム電流検出器２６と、高圧電源２８と、ブランキング制御回路３０と、レンズ制御回路３２と、偏向信号制御回路３４（偏向器制御装置の一例）と、信号検出制御回路３６（検出信号取得部の一例）と、データ制御部３８と、制御部４０と、を含む。
【００３３】
電子源１０は、例えば、電子ビームを放出する電子銃である。
【００３４】
ブランキング偏向器１２は、電子源１０から放出された電子ビームを偏向させて、電子ビームのブランキングを行う（すなわち、電子ビームを遮断する）。これにより、電子ビームのオン、オフを制御することができる。
【００３５】
電子レンズ１４および電子レンズ２０は、電子ビームを収束する。スリット１６（絞り）は、不要な電子ビームをカットし、試料Ｓに照射される電子ビームの電流量を制御する。なお、電子ビーム描画装置１００は、電子レンズ１４、スリット１６、および電子レンズ２０以外のレンズやスリットを備えていてもよい。
【００３６】
ビーム偏向器１８は、電子ビームを二次元的に偏向させる。ビーム偏向器１８で電子ビームを偏向させることにより、電子ビームを移動させたり、所望の位置で静止させたりすることができる。
【００３７】
ステージ２２には、試料Ｓが載置される。試料Ｓは、例えば、半導体基板やマスクブランクス等である。ステージ２２は、試料Ｓを所望の位置に移動させる移動機構を備えている。
【００３８】
電子検出器２４は、測定対象物（例えば試料Ｓ、後述する異常検出のために用いられるマーク２等）に電子ビームが照射されることにより発生する電子信号（二次電子または反射電子）を検出する検出器である。電子ビーム描画装置１００は、電子検出器２４として、二次電子検出器を備えていてもよいし、反射電子検出器を備えていてもよい。また、電子ビーム描画装置１００は、２つの電子検出器２４（二次電子検出器および反射電子検出器）を備えていてもよい。
【００３９】
ビーム電流検出器２６は、ステージ２２に設けられている。ビーム電流検出器２６は、例えば、図示しないナイフエッジとともに、試料Ｓへの描画に先立って、描画に用いる電子ビームの電流やサイズ、位置、電子ビームのぼけ等を測定するために用いられる。
【００４０】
高圧電源２８は、電子源１０から放出される電子ビームを加速させるための電圧を発生させる電源である。
【００４１】
ブランキング制御回路３０は、データ制御部３８の出力を受けてブランキング偏向器１２の制御を行う。ブランキング偏向器１２は、ブランキング制御回路３０の出力を受けて動作する。
【００４２】
レンズ制御回路３２は、データ制御部３８の出力を受けて電子レンズ１４および電子レンズ２０の制御を行う。電子レンズ１４および電子レンズ２０は、レンズ制御回路３２の出力を受けて動作する。
【００４３】
偏向信号制御回路３４は、データ制御部３８の出力を受けてビーム偏向器１８の制御を行う。ビーム偏向器１８は、偏向信号制御回路３４の出力を受けて動作する。
【００４４】
信号検出制御回路３６は、電子検出器２４が電子信号を検出して得られる検出信号を取得（観測）するために用いられる。信号検出制御回路３６は、電子検出器２４の出力（検出信号）を収集し処理する。また、信号検出制御回路３６は、ビーム電流検出器２６がビーム電流を検出して得られる検出信号を取得（観測）するためにも用いられる。信号検出制御回路３６の詳細については後述する。
【００４５】
データ制御部３８は、制御部４０からの描画データを受けて、ブランキング制御回路３０、レンズ制御回路３２、および偏向信号制御回路３４を制御する。また、データ制御部３８は、信号検出制御回路３６で収集および処理された検出信号を、制御部４０に送る処理を行う。データ制御部３８の機能は、例えば、専用回路によって実現することができる。
【００４６】
制御部４０は、電子ビーム描画装置１００の全体の動作を制御するコンピューターである。また、制御部４０は、後述するように、偏向信号制御回路３４の制御動作の異常を検出する異常検出部（偏向信号制御回路３４の制御動作の評価を行う評価部）としても機能する。
【００４７】
制御部４０の機能は、例えば、プロセッサ（ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等）がＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの記憶装置（図示せず）に記憶されているプログラムを実行することにより実現できる。
【００４８】
次に、電子ビーム描画装置１００が試料Ｓにパターンを描画する際の動作について説明する。
【００４９】
電子ビーム描画装置１００では、電子源１０から放出された電子ビームは、電子レンズ１４および電子レンズ２０によって試料Ｓ上に収束される。ここで、描画データ（パターンデータ）が制御部４０の記憶装置に格納されると、格納された描画データはデータ制御部３８で処理されて、ブランキング制御回路３０、レンズ制御回路３２、および偏向信号制御回路３４に送られる。電子ビームは、ブランキング偏向器１２でオン、オフされ、ビーム偏向器１８で試料Ｓ上の所定の位置に偏向される。この電子ビームの動きと、ステージ２２の動きと、を組み合わせることで、描画データに基づくパターンを描画することが
できる。ステージ２２は、例えば、制御部４０で制御される。
【００５０】
なお、電子ビーム描画装置１００は、可変成形ビーム方式の電子ビーム描画装置であってもよい。すなわち、電子ビーム描画装置１００は、電子ビームの断面形状を矩形にし、その大きさを可変にする複数のスリット（図示せず）を備えていてもよい。このような電子ビーム描画装置１００では、描画パターンを矩形に分割し、分割されたパターンにあわせて大きさの調整された矩形の電子ビームを用いて、パターンの描画を行うことができる。
【００５１】
１．２．  異常検出方法
次に、第１実施形態に係る異常検出方法について説明する。ここでは、電子ビーム描画装置１００において、電子ビームを偏向させる際の制御動作の異常を検出する場合について説明する。
【００５２】
第１実施形態に係る異常検出方法は、電子ビームが第１位置から第２位置に移動するように偏向信号制御回路３４がビーム偏向器１８を制御する制御動作を行ったときの過渡応答を観測し、偏向信号制御回路３４の制御動作の評価を行う工程を含み、過渡応答は、電子信号を電子検出器２４で検出して検出信号を取得することで観測する。
【００５３】
第１実施形態に係る異常検出方法では、偏向信号制御回路３４に所定の入力（電子ビームを第１位置から第２位置に移動させる制御信号、ステップ入力）を与えたときの出力（ステップ応答）を観測して、偏向信号制御回路３４の異常を検出する。
【００５４】
図２は、偏向信号制御回路３４の構成を示す図である。
【００５５】
偏向信号制御回路３４は、図２に示すように、Ｄ／Ａ変換部３４１と、出力アンプ３４２と、モニタアンプ３４３と、Ａ／Ｄ変換部３４４と、を含んで構成されている。データ制御部３８の出力（制御信号）は、Ｄ／Ａ変換部３４１によりＤ／Ａ変換（デジタルアナログ変換）され、出力アンプ３４２から出力される。モニタアンプ３４３およびＡ／Ｄ変換部３４４により、偏向信号制御回路３４（出力アンプ３４２）の出力（出力信号）を観測することができる。
【００５６】
例えば、出力アンプ３４２を構成するトランジスタ等の素子の性能が劣化した場合、偏向信号制御回路３４の出力信号にリンギングなどの歪みが発生する場合がある（図４６参照）。このような出力アンプ３４２の性能劣化に伴う出力の異常は、変動が小さく、かつ、高速である。そのため、モニタアンプ３４３およびＡ／Ｄ変換部３４４による出力の観測では、確認が困難である。このような出力の高速変動を観測できる回路等を追加することも考えられるが、制御動作への応答負荷の影響や、回路規模の増大により故障率が増加して信頼性が低下するという問題がある。
【００５７】
そのため、第１実施形態に係る異常検出方法では、電子ビームが第１位置から第２位置に移動するように偏向信号制御回路３４がビーム偏向器１８を制御する制御動作を行ったときの過渡応答を観測することで、偏向信号制御回路３４の制御動作（出力）の異常を検出する。過渡応答は、信号検出制御回路３６で検出信号を取得することで行われる。
【００５８】
図３は、信号検出制御回路３６の構成を示す図である。
【００５９】
信号検出制御回路３６は、図３に示すように、初段アンプ３６１と、信号切り替え部３６２と、増幅アンプ３６３と、ゲイン切り替え部３６４と、Ａ／Ｄ変換部３６５と、レベル・ゲイン制御部３６６と、タイミング調整部３６７と、を含んで構成されている。
【００６０】
信号検出制御回路３６では、電子検出器２４による検出信号およびビーム電流検出器２６による検出信号のいずれかを信号切り替え部３６２にて選択する。選択された検出信号は、ゲイン切り替え部３６４により信号ゲインが調整された増幅アンプ３６３で増幅され、Ａ／Ｄ変換部３６５にてＡ／Ｄ変換（アナログデジタル変換）される。これにより、検出信号を取得（観測）することができる。検出信号を取得（観測）する時間やタイミングは、タイミング調整部３６７により制御される。また、信号ゲインの制御は、レベル・ゲイン制御部３６６で行われる。
【００６１】
図４は、第１実施形態に係る異常検出方法の一例を示すフローチャートである。図５は、第１実施形態に係る異常検出方法を説明するための図である。
【００６２】
（１）異常検出条件の設定（Ｓ１００）
まず、異常を検出するための条件を設定する。具体的には、マーク２の位置合わせ、電子ビームＥＢを移動させる際の開始位置Ａ（第１位置の一例）および静止位置Ｂ（第２位置の一例）の設定、検出信号を観測する時間およびタイミングの設定などを行う。設定された条件は、制御部４０の記憶装置に記憶される。
【００６３】
まず、図５に示すマーク２について説明する。マーク２は、異常を検出するための測定対象物となる。マーク２は、ステージ２２上に配置される。マーク２は、図５に示すように、基板３に設けられ、基板３とともにステージ２２上に配置される。なお、マーク２が、ステージ２２（または試料ホルダー）上に直接設けられていてもよい。マーク２は、平面視で、直線状である。例えば、直線状のマーク２が複数設けられ、Ｘ方向に並ぶ複数のマーク２とＹ方向に並ぶ複数のマーク２とが互いに直交するように配置されてもよい。
【００６４】
マーク２は、例えば、重金属で構成されている。基板３は、例えば、半導体基板で構成されている。マーク２の断面形状は、図示の例では、台形であるが、その形状は特に限定されない。基板３上にマーク２が配置されることで、マーク２の外の領域（基板３の上面で構成されている領域）２ａ（第１領域の一例）、マーク２の上面で構成されている領域２ｂ（第２領域の一例）、およびマーク２のエッジ部分（傾斜面）で構成されている領域２ｃ（第３領域の一例）が形成される。領域２ｃは、領域２ａと領域２ｂとの間に位置している。領域２ｃと領域２ａと接しており、領域２ｃと領域２ｂとは接している。このように、第１実施形態では、測定対象物は、マーク２と基板３とで構成されており、領域２ａ、領域２ｂ、および領域２ｃを有している。
【００６５】
マーク２は、重金属で構成されているため、電子ビームＥＢを同じ照射条件で照射した場合、領域２ｂおよび領域２ｃでは、マーク２の外の領域２ａよりも多くの電子信号が放出される。そのため、領域２ｂおよび領域２ｃでは、領域２ａよりも検出信号の強度が大きくなる。また、領域２ｂと領域２ｃとでは、面が向く方向が異なるため、反射電子が放出される方向が異なる。そのため、例えば、電子信号としての反射電子を検出する場合、電子ビームＥＢが同じ照射条件で照射されても、領域２ｂと領域２ｃとでは、検出信号の強度に差が生じる。ここでは、電子ビームＥＢを同じ照射条件で照射した場合、領域２ｂでは、領域２ｃよりも検出信号の強度が大きくなるものとする。
【００６６】
したがって、電子ビームＥＢを同じ照射条件で照射した場合に、領域２ａで観測される検出信号の強度をＩａとし、領域２ｂで観測される検出信号の強度をＩｂとし、領域２ｃで観測される検出信号の強度をＩｃとした場合に、
Ｉａ＜Ｉｃ＜Ｉｂ
の関係を満たす。
【００６７】
なお、上記では、領域２ａの材質と、領域２ｂおよび領域２ｃの材質と、を異ならせ、かつ、領域２ｂの表面形状と領域２ｃの表面形状とを異ならせることで、Ｉａ＜Ｉｃ＜Ｉｂの関係を満たす場合について説明したが、測定対象物は、上記の関係を満たしていればその表面形状および材質は特に限定されない。例えば、領域２ａの材質、領域２ｂの材質、領域２ｃの材質を互いに異ならせることで、上記の関係を満たすようにしてもよいし、領域２ａの表面形状、領域２ｂの表面形状、領域２ｃの表面形状を互いに異ならせることで、上記の関係を満たすようにしてもよい。また、各領域の表面形状と材質の組み合わせにより、上記の関係を満たすようにしてもよい。
【００６８】
次に、電子ビームＥＢを移動させる際の開始位置Ａおよび静止位置Ｂの設定について説明する。
【００６９】
開始位置Ａは領域２ａ内に設定され、静止位置Ｂは領域２ｃ内に設定される。また、電子ビームＥＢは静止位置Ｂで所定時間静止するように設定される。具体的には、電子ビームＥＢが開始位置Ａから静止位置Ｂまで移動し、静止位置Ｂで、所定時間、静止するように偏向信号制御回路３４がビーム偏向器１８を制御する制御動作が行われるように設定される。この設定は、例えば、制御部４０の記憶装置に制御データを格納することで行われる。電子ビームＥＢが静止位置Ｂで静止する時間（所定時間）は、例えば、検出対象となる異常の種類に応じて適宜設定される。
【００７０】
静止位置Ｂを領域２ｃ内とすることにより、偏向信号制御回路３４の出力信号の波形に生じた僅かな歪み（リンギング等）の影響が検出信号の波形に現れる。
【００７１】
図６は、偏向信号制御回路３４の出力信号の波形に歪みが生じている場合の電子ビームＥＢの動きを示す図である。
【００７２】
図６に示すように、偏向信号制御回路３４の出力信号にリンギングによる僅かな歪み（図４６参照）が生じている場合、その出力信号を受けたビーム偏向器１８の動作により、電子ビームＥＢは静止位置Ｂで静止せずに、僅かに移動（振動）する。この電子ビームＥＢの移動（振動）により、電子ビームＥＢの照射領域は領域２ｃと領域２ａと含む領域となったり、領域２ｃと領域２ｂとを含む領域となったりする。この結果、検出信号の強度が変化するため、偏向信号制御回路３４の出力信号の波形に生じる僅かな歪みの影響が検出信号の波形に現れる。
【００７３】
開始位置Ａは、マーク２の外の領域である領域２ａ内であれば特に限定されない。そのため、動作確認を行いたい偏向距離や、出力信号の波形の振幅値に合わせて、開始位置Ａの位置を設定することで、所望の偏向条件での異常の検出が可能である。
【００７４】
静止位置Ｂは、マーク２のエッジ部分である領域２ｃ内であるため、領域２ｃと、電子ビームの偏向を確認したい位置と、がずれる場合には、ステージの移動や、他のビーム偏向器（図示せず）で位置の調整を行う。
【００７５】
（２）開始位置Ａへの電子ビームの偏向（Ｓ１０２）
次に、偏向信号制御回路３４が、電子ビームが開始位置Ａに移動するようにビーム偏向器１８を制御する制御動作を行う。これにより、電子ビームが開始位置Ａに偏向される。偏向信号制御回路３４は、制御データに基づくデータ制御部３８の出力を受けて制御動作を行う。後述する偏向信号制御回路３４の制御動作（Ｓ１０６、Ｓ１０８）についても同様である。
【００７６】
（３）観測開始（Ｓ１０４）
次に、検出信号の観測（取得）を開始する。検出信号は、上述したように、信号検出制御回路３６を用いて取得される。
【００７７】
（４）静止位置Ｂへの電子ビームの偏向（Ｓ１０６）
次に、偏向信号制御回路３４が、電子ビームが開始位置Ａから静止位置Ｂに移動するようにビーム偏向器１８を制御する制御動作を行う。開始位置Ａから静止位置Ｂへの電子ビームの移動は、電子ビームがオンの状態で行われる。
【００７８】
（５）静止位置Ｂでの電子ビームの静止（Ｓ１０８）
次に、偏向信号制御回路３４が、電子ビームが静止位置Ｂで所定時間静止するようにビーム偏向器１８を制御する制御動作を行う。
【００７９】
（６）観測終了（Ｓ１１０）
電子ビームが静止位置Ｂで所定時間静止するようにビーム偏向器１８を制御する制御動作を行った後、検出信号の取得（観測）を終了する。以上の処理により、電子ビームが開始位置Ａから静止位置Ｂに移動する前から、静止位置Ｂで静止して所定時間経過するまでの検出信号を観測（連続観測）することができる。
【００８０】
信号検出制御回路３６を用いて取得された検出信号は、制御部４０で処理される。これにより、電子ビームが開始位置Ａから静止位置Ｂに移動する前から、静止位置Ｂで静止して所定時間経過するまでの検出信号の時間変化を示す波形（検出信号の波形）が生成される。この検出信号の波形は、例えば、制御部４０の表示部（図示せず）に表示され、記憶装置に記憶される。
【００８１】
（７）異常の検出（Ｓ１１２）
次に、検出信号の波形から、偏向信号制御回路３４の制御動作の異常を検出する。
【００８２】
図７〜図９は、電子ビームが開始位置Ａから静止位置Ｂに移動する前から、静止位置Ｂで静止して所定時間経過するまでの検出信号の波形を示すグラフである。図７および図８は、偏向信号制御回路３４の出力信号の波形に異常がある場合に観測される検出信号の波形を示すグラフである。図９は、偏向信号制御回路３４の出力信号の波形が正常である場合に観測される検出信号の波形を示すグラフである。
【００８３】
なお、図７〜図９に示すグラフにおいて、横軸は時間ｔを示し、縦軸は検出信号の強度Ｉを示している。また、図７〜図９において、強度Ｉａは電子ビームを領域２ａに照射したときに観測される検出信号の強度である。また、強度Ｉｂは電子ビームを領域２ｂに照射したときに観測される検出信号の強度である。また、強度Ｉｃは電子ビームを領域２ｃに照射したときに観測される検出信号の強度である。
【００８４】
図７および図８に示すように、偏向信号制御回路３４の出力信号の波形（入力波形）に異常がある場合、検出信号の波形（応答波形）が変化する。そのため、上述した測定で観測された検出信号の波形を、図９に示す正常時の検出信号の波形と比較することで、偏向信号制御回路３４の制御動作（出力信号）の異常を検出することができる。
【００８５】
具体的には、図７に示す検出信号の波形は、偏向信号制御回路３４の出力信号の波形に図４６に示すようなリンギングが発生した場合に観測される。例えば、検出信号を観測する間隔がリンギングの周期よりも小さいと、検出信号の波形には、図４６に示す出力信号の波形と同様の波形が観測される。また、検出信号を観測する間隔がリンギングの周期よりも大きいと、検出信号の波形には、出力信号のリンギングによる波形が積分されて現れる。そのため、図７に示す検出信号の波形には、立ち上がりにピークが観測される。この
ように、図７に示す検出信号の波形から、偏向信号制御回路３４の出力信号にリンギングが発生していることがわかる。
【００８６】
図８に示す検出信号の波形は、偏向信号制御回路３４の応答時間に遅れがある場合に観測される。図８に示す検出信号の波形は、応答時間の遅れにより、図９に示す正常時の検出信号の波形と比べて、検出信号の強度が強度Ｉｃに達するまでの時間に遅れがでている。このように、図８に示す検出信号の波形から、応答時間に遅れがあることがわかる。
【００８７】
制御部４０は、電子ビームを開始位置Ａから静止位置Ｂに移動させる制御動作を行ったときの検出信号に基づいて、当該制御動作時の過渡応答を観測し、偏向信号制御回路３４の制御動作の異常を検出する。具体的には、制御部４０は、取得した検出信号の波形を、正常時の検出信号の波形と比較して、偏向信号制御回路３４の制御動作の異常を検出する処理を行う。なお、異常の検出は、ユーザーが検出信号の波形を、正常時の検出信号の波形と比較することで行ってもよい。
【００８８】
第１実施形態に係る異常検出方法は、例えば、以下の特徴を有する。
【００８９】
第１実施形態に係る異常検出方法は、電子ビームが開始位置Ａから静止位置Ｂに移動するように偏向信号制御回路３４がビーム偏向器１８を制御する制御動作を行ったときの過渡応答を観測し、偏向信号制御回路３４の制御動作の評価を行う工程を含み、過渡応答は、電子信号を電子検出器２４で検出して検出信号を取得することで観測する。そのため、第１実施形態に係る異常検出方法によれば、偏向信号制御回路３４の出力信号の波形の僅かな歪みを、検出信号の波形から観測することができる。したがって、第１実施形態に係る異常検出方法によれば、偏向信号制御回路３４の制御動作の異常を精度よく検出することができる。さらに、第１実施形態に係る異常検出方法によれば、簡易な構成で、異常検出が可能である。
【００９０】
第１実施形態に係る異常検出方法では、制御動作の評価を行う工程において、電子ビームが開始位置Ａに位置している状態から電子ビームが静止位置Ｂに移動して所定時間経過するまでの検出信号を観測し、検出信号の時間変化に基づいて、制御動作の評価を行う。したがって、第１実施形態に係る異常検出方法によれば、制御動作の異常を精度よく検出することができる。
【００９１】
第１実施形態に係る異常検出方法では、マーク２と基板３とを含む測定対象物は、領域２ａと、領域２ｂと、領域２ａと領域２ｂとの間に位置している領域２ｃと、を有している。また、電子ビームを同じ照射条件で照射したときに、領域２ａで観測される検出信号の強度をＩａとし、領域２ｂで観測される検出信号の強度をＩｂとし、領域２ｃで観測される検出信号の強度をＩｃとした場合に、Ｉａ＜Ｉｃ＜Ｉｂの関係を有している。また、静止位置Ｂは、領域２ｃである。そのため、第１実施形態では、偏向信号制御回路３４の出力信号の波形に生じるリンギングなどの僅かな歪みを検出信号の波形の変化として観測することができる。
【００９２】
第１実施形態に係る電子ビーム描画装置１００では、電子源１０と、電子源１０から放出された電子ビームを偏向させるビーム偏向器１８と、電子ビームが測定対象物に照射されることにより発生する電子信号を検出する電子検出器２４と、ビーム偏向器１８を制御する偏向信号制御回路３４と、電子信号を電子検出器２４で検出して得られる検出信号を取得する信号検出制御回路３６と、電子ビームが開始位置Ａから静止位置Ｂに移動するように偏向信号制御回路３４がビーム偏向器１８を制御する制御動作を行ったときの検出信号に基づいて、当該制御動作時の過渡応答を観測し、偏向信号制御回路３４の制御動作の評価を行う制御部４０（評価部の一例）と、を含む。
【００９３】
そのため、電子ビーム描画装置１００では、偏向信号制御回路３４の制御動作の異常を精度よく検出することができる。また、電子ビーム描画装置１００では、検出条件の設定（ステップＳ１００）を行うことで、ステップＳ１０２〜ステップＳ１１２の処理を自動で行うことができる。そのため、電子ビーム描画装置１００では、容易に、偏向信号制御回路３４の制御動作の異常を検出することができる。
【００９４】
また、電子ビーム描画装置１００では、容易に、偏向信号制御回路３４の制御動作の異常を検出することができるため、容易に、定期的に異常検出を行うことができる。したがって、ビーム制御動作の性能維持が可能である。
【００９５】
また、電子ビーム描画装置１００では、パターン描画前に偏向信号制御回路３４の制御動作の評価を行うことで、電子ビームの制御動作の動作品質の維持が可能であり、高い描画精度を維持できる。
【００９６】
なお、上述した実施形態では、図４に示すステップＳ１００〜Ｓ１１０の処理により観測された検出信号の波形から偏向信号制御回路３４の制御動作の異常を検出する場合について説明したが、図４に示すステップＳ１００〜Ｓ１１０の処理により観測された検出信号の波形から、電子ビームを制御するビーム制御系の評価も可能である。例えば、検出信号の波形から偏向信号制御回路３４のセトリング時間や、ビーム応答遅れなどの評価も可能である。
【００９７】
セトリング時間は、偏向信号制御回路３４に制御信号が入力されてから、出力が設定された値に落ち着くまでの時間である。
【００９８】
電子ビーム描画装置１００では、ある位置に電子ビームを照射した後に、次の位置に電子ビームを照射する場合、電子ビームを移動させている間は電子ビームがブランキングされる。電子ビームがブランキングされる時間は、電子ビームの移動距離が小さい場合（電子ビームの偏向量が小さい場合）には短く設定され、電子ビームの移動距離が大きい場合（電子ビームの偏向量が大きい場合）には長く設定される。
【００９９】
電子ビームがブランキングされる時間は、セトリング時間に、所定の待ち時間が加えられた時間である。この待ち時間を短くすることで、描画性能は落ちてしまうが短時間で描画することが可能になる。また、待ち時間を長くすることで、描画性能を向上できるが描画に時間がかかってしまう（電子ビームの応答遅れ）。ステップＳ１００〜ステップＳ１１０の処理で観測される検出信号の波形から、偏向距離に応じたセトリング時間や、電子ビームがブランキングされる時間を計測することができる。そのため、例えば、待ち時間が適切か否かを評価することができる。
【０１００】
偏向器の偏向方向や電極数が異なる場合でも、検出条件の設定（ステップＳ１００）を変更することにより待ち時間の評価が可能である。例えば、電子ビームの偏向方向に対してマーク２の位置を移動させることで、任意の開始点および偏向距離に応じた、待ち時間の評価が可能である。また、例えば、既知の幅のマーク２上を予め較正されたビームサイズにて走査して得られる検出信号の波形（ゲイン強度）から、異常が発生した場合の影響評価が可能である。
【０１０１】
このように、第１実施形態に係る異常検出方法は、偏向信号制御回路３４の制御動作の異常を検出する場合に限定されず、偏向信号制御回路３４の制御動作全般を評価するための評価方法として用いることができる。
【０１０２】
また、上記の異常検出方法において、ビーム偏向器１８の偏向極性や、電子ビームの偏向方向に応じてマーク２を準備することにより、任意の偏向極性や任意の偏向方向における制御動作の異常を検出することができる。例えば、電子ビームの偏向方向がＹ方向の場合、Ｘ方向に直線状に形成されているマーク２を用いることで、検出感度の向上が可能である。すなわち、電子ビームの偏向方向に対して９０度または９０度に近い角度に直線状に形成されたマーク２を用いることで、検出感度の向上が可能である。これにより、より精度の高い異常検出が可能である。
【０１０３】
１．３．  変形例
次に、第１実施形態に係る異常検出方法の変形例について説明する。図１０は、第１実施形態に係る異常検出方法の変形例を示すフローチャートである。以下では、上述した第１実施形態に係る異常検出方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【０１０４】
本変形例では、電子ビームが開始位置Ａから静止位置Ｂに移動して静止し、所定時間経過するまでの検出信号を観測する処理が繰り返し行われる。すなわち、本変形例では、図１０に示すように、ステップＳ１０２〜ステップＳ１１０の処理があらかじめ設定された回数だけ繰り返し行われる。繰り返し回数は、例えば、要求される検出精度に応じて適宜設定される。
【０１０５】
具体的には、制御部４０は、検出信号の観測を終了する処理を行った後（ステップＳ１１０の後）、ステップＳ１０２からステップＳ１１０の処理があらかじめ設定された回数だけ繰り返されたか否かを判定する（Ｓ１１１）。制御部４０が設定された回数だけ繰り返されていないと判定した場合（Ｓ１１１のＮｏ）、ステップＳ１０２に戻って、ステップＳ１０２〜ステップＳ１１０の処理が行われる。制御部４０が設定された回数だけ繰り返されたと判定した場合（Ｓ１１１のＹｅｓ）、異常を検出する処理が行われる（Ｓ１１２）。
【０１０６】
このように、本変形例では、電子ビームが開始位置Ａから静止位置Ｂに移動して静止し、所定時間経過するまでの検出信号を観測する処理が繰り返し行われるため、信号検出制御回路３６の初期変動や、検出バラツキの影響を軽減できる。したがって、検出精度を向上できる。
【０１０７】
２．  第２実施形態
２．１．  電子ビーム描画装置
第２実施形態に係る電子ビーム描画装置の構成は、図１に示す第１実施形態に係る電子ビーム描画装置の構成と同じであり、図示およびその説明を省略する。
【０１０８】
２．２．  異常検出方法
次に、第２実施形態に係る異常検出方法について説明する。以下では、上述した第１実施形態に係る異常検出方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【０１０９】
上述した第１実施形態に係る異常検出方法では、電子ビームが開始位置Ａから静止位置Ｂに移動して所定時間経過するまでの検出信号を観測（連続観測）していた。
【０１１０】
これに対して、第２実施形態に係る異常検出方法では、電子ビームが開始位置Ａから静止位置Ｂに移動するように偏向信号制御回路３４がビーム偏向器１８を制御する制御動作を複数回行い、複数回の制御動作において、検出信号を取得するタイミングを異ならせる。
【０１１１】
図１１は、第２実施形態に係る異常検出方法の一例を示すフローチャートである。図１２は、第２実施形態に係る異常検出方法を説明するための図である。
【０１１２】
（１）異常検出条件の設定（Ｓ２００）
まず、異常を検出するための条件を設定する。第２実施形態では、制御動作を繰り返すごとに、すなわち、検出信号を観測（取得）する処理を繰り返すごとに、検出信号を観測するタイミングを異ならせる。そのため、検出信号を観測するタイミングを繰り返し回数ごとに設定する。検出信号を観測するタイミングは、例えば、検出対象となる異常の種類に応じて適宜設定される。
【０１１３】
例えば、偏向信号制御回路３４が、電子ビームが開始位置Ａから静止位置Ｂに移動するようにビーム偏向器１８を制御する制御動作を行ったときを基準時とすると、１回目の検出信号を観測するタイミングは、基準時に設定する。２回目の検出信号を観測するタイミングは、基準時から０．１秒後に設定し、３回目の検出信号を観測するタイミングは基準時から０．２秒後に設定し、・・・、ｎ回目の検出信号を観測するタイミングは、基準時から（ｎ−１）／１０秒後に設定する。
【０１１４】
その他の条件の設定は、図４に示すステップＳ１００の処理と同様に行われる。
【０１１５】
（２）開始位置Ａへの電子ビームの偏向（Ｓ２０２）
次に、偏向信号制御回路３４が、電子ビームが開始位置Ａに移動するようにビーム偏向器１８を制御する制御動作を行う。この処理は、図４に示すステップＳ１０２と同様に行われる。
【０１１６】
（３）静止位置Ｂへの電子ビームの偏向（Ｓ２０４）
次に、偏向信号制御回路３４が、電子ビームが開始位置Ａから静止位置Ｂに移動するようにビーム偏向器１８を制御する制御動作を行う。この処理は、図４に示すステップＳ１０６と同様に行われる。
【０１１７】
（４）静止位置Ｂでの電子ビームの静止（Ｓ２０６）
次に、偏向信号制御回路３４が、電子ビームが静止位置Ｂで所定時間静止するようにビーム偏向器１８を制御する制御動作を行う。この処理は、図４に示すステップＳ１０８と同様に行われる。
【０１１８】
（５）観測（Ｓ２０８）
次に、偏向信号制御回路３４が、あらかじめ設定されたタイミングで検出信号を観測する。検出信号は、上述したように、信号検出制御回路３６を用いて観測（取得）される。検出信号を観測するタイミングは、図３に示すタイミング調整部３６７で制御される。
【０１１９】
（６）繰り返し（Ｓ２１０）
制御部４０は、ステップＳ２０２からステップＳ２０８の処理があらかじめ設定された回数だけ繰り返されたか否かを判定する。
【０１２０】
（７）観測するタイミングの変更（Ｓ２１２）
制御部４０は、設定された回数だけ繰り返されていないと判定した場合（Ｓ２１０のＮｏ）、検出信号を観測するタイミングを変更する。例えば、１回目の検出信号の観測が行われた後、２回目の検出信号の観測が行われる場合、制御部４０は、検出信号を観測するタイミングが基準時から０．１秒後となるように、信号検出制御回路３６（タイミング調整部３６７）を制御する。
【０１２１】
制御部４０は、検出信号を観測する処理（Ｓ２０２〜Ｓ２０８）が設定された回数だけ繰り返されるまで、検出信号を観測（取得）する処理を行うごとに、検出信号を観測するタイミングを変更しながら（Ｓ２１２）、検出信号を観測する処理を繰り返す。
【０１２２】
（８）異常の検出（Ｓ２１４）
制御部４０は、設定された回数だけ繰り返されたと判定した場合（Ｓ２１０のＹｅｓ）、異常を検出する処理を行う。
【０１２３】
図１３および図１４は、電子信号を検出して検出信号を観測する処理を複数回行い、複数回行われた検出信号を観測する処理の各々において、検出信号を観測するタイミングを異ならせて観測された検出信号の波形を示すグラフである。図１３は、偏向信号制御回路３４の出力信号の波形に異常がある場合に観測される検出信号の波形を示すグラフである。図１４は、偏向信号制御回路３４の出力信号の波形が正常である場合に観測される検出信号の波形を示すグラフである。
【０１２４】
図１３に示すように、偏向信号制御回路３４の出力信号の波形に異常がある場合、検出信号の波形が変化する。そのため、観測された検出信号の波形を、図１４に示す正常時の検出信号の波形と比較することで、偏向信号制御回路３４の制御動作（出力信号）の異常を検出することができる。
【０１２５】
具体的には、図１３に示す検出信号の波形は、偏向信号制御回路３４の出力信号の波形に図４６に示すようなリンギングが発生した場合に観測される。リンギングが発生した場合、検出信号を観測する間隔がリンギングの周期よりも小さいと、検出信号の波形には、図４６に示す出力信号の波形と同様の波形が観測される。検出信号を観測する間隔が、リンギングの周期よりも大きいと、図１３に示すような出力信号のリンギングによる波形が積分される。
【０１２６】
図１３に示す検出信号の波形では、リンギングによる出力信号の波形の歪みの持続時間（リンギング時間Ｔ）が、検出信号の強度変化として観測される。このように、図１３に示す検出信号の波形から、偏向信号制御回路３４の出力信号の波形の歪みの持続時間（リンギング時間Ｔ）がわかる。
【０１２７】
第２実施形態に係る異常検出方法よれば、上述した第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、第２実施形態に係る異常検出方法によれば、制御動作を複数回行い、複数回の制御動作において、検出信号を取得するタイミングは異なるため、例えば、制御動作の異常が持続している時間を測定することができる。
【０１２８】
なお、第２実施形態に係る異常検出方法を用いることで、第１実施形態と同様に、セトリング時間やビーム応答遅れなどの評価も可能である。
【０１２９】
２．３．  変形例
次に、第２実施形態に係る異常検出方法の変形例について説明する。上述した第２実施形態では、制御動作を複数回行い、複数回の制御動作において、検出信号を取得するタイミングを異ならせていたが、複数回の制御動作において、電子ビームを照射するタイミングを異ならせてもよい。このとき、信号検出制御回路３６では、検出信号を連続して検出してもよい。電子ビームを照射するタイミングを異ならせることにより、検出信号を観測するタイミングを異ならせる場合と同様の検出信号の波形を観測（取得）することができる。したがって、本変形例によれば、上述した第２実施形態に係る異常検出方法と同様の作用効果を奏することができる。
【０１３０】
３．  第３実施形態
３．１．  電子ビーム描画装置
第３実施形態に係る電子ビーム描画装置の構成は、図１に示す第１実施形態に係る電子ビーム描画装置の構成と同じであり、図示およびその説明を省略する。
【０１３１】
３．２．  異常検出方法
次に、第３実施形態に係る異常検出方法について説明する。以下では、上述した第１実施形態に係る異常検出方法および第２実施形態に係る異常検出方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【０１３２】
上述した第２実施形態に係る異常検出方法では、制御動作を複数回行い、複数回の制御動作において、検出信号を取得するタイミングを異ならせていた。
【０１３３】
これに対して、第３実施形態に係る異常検出方法では、制御動作を複数回行い、複数回の制御動作において、検出信号を観測するタイミングを同じとする。
【０１３４】
図１５は、第３実施形態に係る異常検出方法の一例を示すフローチャートである。ここでは、第３実施形態に係る異常検出方法を、図１および図１２を参照しながら説明する。以下では、上述した第１実施形態に係る異常検出方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【０１３５】
（１）異常検出条件の設定（Ｓ３００）
まず、異常を検出するための条件を設定する。第３実施形態では、検出信号を観測する処理を繰り返すごとに、同じタイミングで検出信号を観測する。そのため、検出信号を観測するタイミングを設定する。検出信号を観測するタイミングは、例えば、検出対象となる異常の種類に応じて適宜設定される。その他の条件の設定は、図４に示すステップＳ１００の処理と同様に行われる。
【０１３６】
（２）開始位置Ａへの電子ビームの偏向（Ｓ３０２）
次に、偏向信号制御回路３４が、電子ビームが開始位置Ａに移動するようにビーム偏向器１８を制御する制御動作を行う。この処理は、図４に示すステップＳ１０２と同様に行われる。
【０１３７】
（３）静止位置Ｂへの電子ビームの偏向（Ｓ３０４）
次に、偏向信号制御回路３４が、電子ビームが開始位置Ａから静止位置Ｂに移動するようにビーム偏向器１８を制御する制御動作を行う。この処理は、図４に示すステップＳ１０６と同様に行われる。
【０１３８】
（４）静止位置Ｂでの電子ビームの静止（Ｓ３０６）
次に、偏向信号制御回路３４が、電子ビームが静止位置Ｂで所定時間静止するようにビーム偏向器１８を制御する制御動作を行う。この処理は、図４に示すステップＳ１０８と同様に行われる。
【０１３９】
（５）観測（Ｓ３０８）
次に、偏向信号制御回路３４が、電子ビームが開始位置Ａから静止位置Ｂに移動するようにビーム偏向器１８を制御する制御動作を行ったときを基準時として、あらかじめ設定されたタイミングで検出信号を観測（取得）する。
【０１４０】
（６）繰り返し（Ｓ３１０）
制御部４０は、ステップＳ３０２からステップＳ３０８の処理があらかじめ設定された回数だけ繰り返されたか否かを判定する。制御部４０が設定された回数だけ繰り返されていないと判定した場合（Ｓ３１０のＮｏ）、ステップＳ３０２に戻って、ステップＳ３０２〜ステップＳ３１０の処理が行われる。
【０１４１】
（７）異常の検出（Ｓ３１２）
制御部４０は、設定された回数だけ繰り返されたと判定した場合（Ｓ３１０のＹｅｓ）、異常を検出する処理を行う。
【０１４２】
図１６および図１７は、複数回の制御動作において、検出信号を観測するタイミングを同じにして観測された検出信号の波形を示すグラフである。図１６は、偏向信号制御回路３４の出力信号の波形に異常がある場合に観測される検出信号の波形を示すグラフである。図１７は、偏向信号制御回路３４の出力信号の波形が正常である場合に観測される検出信号の波形を示すグラフである。図１６および図１７に示すグラフにおいて、横軸は繰り返し回数ｎを示し、縦軸は検出信号の強度Ｉを示している。
【０１４３】
図１６に示すように、偏向信号制御回路３４の出力信号の波形に異常がある場合、検出信号の波形が変化する。そのため、観測された検出信号の波形を、図１７に示す正常時の検出信号の波形と比較することで、偏向信号制御回路３４の制御動作（出力信号）の異常を検出することができる。
【０１４４】
具体的には、図１６に示す検出信号の波形は、偏向信号制御回路３４の出力信号の波形に図４６に示すようなリンギングが発生した場合に観測される。図１６に示す検出信号の波形では、図１７に示す正常時の検出信号の信号強度（信号レベル）と比べて、出力信号にリンギングが発生した分だけ、信号強度が大きくなっている。したがって、第３実施形態では、観測された検出信号の信号強度（信号レベル）を、正常時の検出信号の信号強度（信号レベル）と比較することで、偏向信号制御回路３４の制御動作の異常を検出することができる。
【０１４５】
また、第３実施形態では、検出信号を取得する処理が繰り返されることにより、信号検出制御回路３６の初期変動や、検出バラツキの影響を軽減できる。したがって、検出精度を向上できる。
【０１４６】
第３実施形態に係る異常検出方法よれば、上述した第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、第３実施形態に係る異常検出方法によれば、制御動作を複数回行い、複数回の制御動作において、検出信号を観測するタイミングが同じであるため、検出信号の信号強度を、正常時の検出信号の信号強度と比較することで、異常を検出することができる。したがって、異常を検出するための複雑な信号処理回路が不要であり、偏向信号制御回路３４の制御動作の異常を簡易的に検出する際に有効である。
【０１４７】
なお、第３実施形態に係る異常検出方法を用いることで、第１実施形態と同様に、セトリング時間やビーム応答遅れなどの評価も可能である。
【０１４８】
３．３．  変形例
次に、第３実施形態に係る異常検出方法の変形例について説明する。上述した第３実施形態では、制御動作を複数回行い、複数回の制御動作において、検出信号を観測するタイミングを同じにしていたが、複数回の制御動作において、電子ビームを照射するタイミングを同じにしてもよい。このとき、信号検出制御回路３６では、検出信号を連続して検出してもよい。電子ビームを照射するタイミングを同じにすることにより、検出信号を観測するタイミングを同じにする場合と同様の検出信号の波形を観測することができる。した
がって、本変形例によれば、上述した第３実施形態に係る異常検出方法と同様の作用効果を奏することができる。
【０１４９】
４．  第４実施形態
４．１．  電子ビーム描画装置
第４実施形態に係る電子ビーム描画装置の構成は、図１に示す第１実施形態に係る電子ビーム描画装置の構成と同じであり、図示およびその説明を省略する。
【０１５０】
４．２．  異常検出方法
上述した第１〜第３実施形態では、静止位置Ｂは、領域２ｃに設定されていた。そのため、上述した実施形態では、偏向信号制御回路３４の出力信号にリンギングなどの僅かな歪みが生じた場合に、この僅かな歪みを検出信号の波形の変化として観測することができた。
【０１５１】
これに対して、第４実施形態では、測定対象物は、電子ビームを同じ照射条件で照射した場合に観測される検出信号の強度が異なる２つの領域を有し、電子ビームが２つの領域の境界に静止するように制御する。すなわち、静止位置Ｂは、２つの領域の境界に設定される。
【０１５２】
図１８は、第４実施形態に係る異常検出方法の一例を説明するための図である。以下では、上述した第１〜第３実施形態に係る異常検出方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【０１５３】
測定対象物４は、図１８に示すように、領域４ａと領域４ｂとを有している。領域４ａと領域４ｂとは、電子ビームＥＢの照射による電子信号の発生効率が異なる材料で構成されている。そのため、領域４ａと領域４ｂとは、電子ビームを同じ照射条件で照射した場合に観測される検出信号の強度が異なる。
【０１５４】
第４実施形態では、静止位置Ｂは、領域４ａと領域４ｂとの境界に設定される。すなわち、電子ビームを静止位置Ｂに静止させたときの電子ビームの照射領域は、領域４ａと領域４ｂとの境界を含む。この結果、静止位置Ｂを領域２ｃ（図５参照）に設定した場合と同様に、偏向信号制御回路３４の出力信号の波形に生じる僅かな歪み（リンギング等）の影響が検出信号の波形に現れる。
【０１５５】
なお、上記では、領域４ａの材質と領域４ｂの材質とを異ならせることで、電子ビームを同じ照射条件で照射した場合に観測される検出信号の強度を異ならせていたが、例えば、領域４ａの表面形状と領域４ｂの表面形状とを異ならせることで、電子ビームを同じ照射条件で照射した場合に観測される検出信号の強度を異ならせてもよい。
【０１５６】
第４実施形態では、上述した第１〜第３実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１５７】
５．  第５実施形態
５．１．  電子ビーム描画装置
第５実施形態に係る電子ビーム描画装置の構成は、図１に示す第１実施形態に係る電子ビーム描画装置の構成と同じであり、図示およびその説明を省略する。
【０１５８】
５．２．  異常検出方法
上述した第１〜第３実施形態では、電子ビームを測定対象物（マーク２）に照射することにより発生する電子信号（二次電子または反射電子）を電子検出器２４で検出して検出
信号を観測（取得）した。
【０１５９】
これに対して、第５実施形態では、電子ビームをビーム電流検出器２６で検出して検出信号を観測（取得）する。
【０１６０】
図１９は、第５実施形態に係る異常検出方法の一例を説明するための図である。以下では、上述した第１〜第３実施形態に係る異常検出方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【０１６１】
図１９に示すように、電子ビームＥＢが任意の開始位置Ａからナイフエッジ２７の先端部（静止位置Ｂ）に移動して静止するように偏向信号制御回路３４がビーム偏向器１８を制御する制御動作を行ったときに、ナイフエッジ２７に妨げられずにビーム電流検出器２６（ファラデーカップ）に入射する電子ビーム（ビーム電流）をビーム電流検出器２６で検出して検出信号を観測（取得）してもよい。この場合、ナイフエッジ２７の先端が、図１８に示す領域４ａと領域４ｂとの境界に対応する。すなわち、ナイフエッジ２７の先端が静止位置Ｂとなる。そのため、第５実施形態において観測される検出信号の波形にも、上述した他の実施形態と同様に、偏向信号制御回路３４の出力信号の波形に生じる僅かな歪み（リンギング等）の影響が現れる。
【０１６２】
したがって、第５実施形態では、上述した第１〜第３実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１６３】
６．  第６実施形態
６．１．  電子ビーム描画装置
次に、第６実施形態に係る電子ビーム描画装置について図面を参照しながら説明する。図２０は、第６実施形態に係る電子ビーム描画装置２００の構成を示す図である。以下、第６実施形態に係る電子ビーム描画装置２００において、第１実施形態に係る電子ビーム描画装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１６４】
電子ビーム描画装置２００は、図２０に示すように、成形偏向器２０２と、第１アパーチャー２０４ａと、第２アパーチャー２０４ｂと、成形偏向器２０２を制御する成形制御回路２３０（成形偏向器制御装置の一例）と、を含む。
【０１６５】
電子ビーム描画装置２００は、可変成形ビーム方式の電子ビーム描画装置である。電子ビーム描画装置２００は、例えば、描画パターンを矩形に分割し、分割されたパターンにあわせて大きさの調整された矩形の電子ビームを用いて、パターンの描画を行うことができる。
【０１６６】
電子ビーム描画装置２００では、成形偏向器２０２、第１アパーチャー２０４ａおよび第２アパーチャー２０４ｂによって、電子ビームを成形して、ショット形状（試料Ｓに照射される電子ビームの断面形状）およびショットサイズ（試料Ｓに照射される電子ビームの断面積）を調整することができる。
【０１６７】
成形偏向器２０２は、電子ビームを二次元的に偏向させる。第１アパーチャー２０４ａおよび第２アパーチャー２０４ｂの開口の形状は、例えば、矩形である。なお、第１アパーチャー２０４ａおよび第２アパーチャー２０４ｂの開口の形状は特に限定されない。例えば、第１アパーチャー２０４ａの開口の形状と、第２アパーチャー２０４ｂの開口の形状とは、異なっていてもよい。成形偏向器２０２によって電子ビームの進行方向を制御することにより、第２アパーチャー２０４ｂ上での電子ビームの照射領域を制御することが
できる。これにより、電子ビームを成形することができる。
【０１６８】
成形制御回路２３０は、データ制御部３８の出力を受けて成形偏向器２０２の制御を行う。成形偏向器２０２は、成形制御回路２３０の出力を受けて動作する。
【０１６９】
なお、図示の例では、２つのアパーチャー（第１アパーチャー２０４ａおよび第２アパーチャー２０４ｂ）によって電子ビームを成形しているが、電子ビームを成形するためのアパーチャーの数は特に限定されない。
【０１７０】
電子ビーム描画装置２００では、データ制御部３８は、制御部４０からの描画データを受けて、ブランキング制御回路３０、レンズ制御回路３２、偏向信号制御回路３４、および成形制御回路２３０を制御する。また、制御部４０は、後述するように、成形制御回路２３０の制御動作の異常を検出する異常検出部（成形制御回路２３０の制御動作の評価を行う評価部）としても機能する。
【０１７１】
次に、電子ビーム描画装置２００が試料Ｓにパターンを描画する際の動作について説明する。
【０１７２】
電子ビーム描画装置２００では、電子源１０から放出された電子ビームは、電子レンズ１４および電子レンズ２０によって試料Ｓ上に収束される。ここで、描画データ（パターンデータ）が制御部４０の記憶装置に格納されると、格納された描画データはデータ制御部３８で処理されて、ブランキング制御回路３０、レンズ制御回路３２、偏向信号制御回路３４、および成形制御回路２３０に送られる。電子ビームは、成形偏向器２０２、第１アパーチャー２０４ａおよび第２アパーチャー２０４ｂにより成形され、ブランキング偏向器１２でオン、オフされ、ビーム偏向器１８で試料Ｓ上の所定の位置に偏向される。この電子ビームの動きと、ステージ２２の動きと、を組み合わせることで、描画データに基づくパターンを描画することができる。
【０１７３】
６．２．  異常検出方法
次に、第６実施形態に係る異常検出方法について説明する。以下では、上述した第１実施形態に係る異常検出方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【０１７４】
上述した第１実施形態に係る異常検出方法では、偏向信号制御回路３４の制御動作の異常を検出した。これに対して、第６実施形態に係る異常検出方法では、成形制御回路２３０の制御動作の異常を検出する。
【０１７５】
第６実施形態に係る異常検出方法は、電子ビームが第１断面積から第１断面積とは大きさの異なる第２断面積に変化するように成形制御回路２３０が成形偏向器２０２を制御する制御動作を行ったときの過渡応答を観測し、成形制御回路２３０の制御動作の評価を行う工程を含み、過渡応答は、電子信号を電子検出器２４で検出して検出信号を取得することで観測する。
【０１７６】
成形制御回路２３０は、例えば、図２に示す偏向信号制御回路３４と同様の構成を有している。そのため、成形制御回路２３０では、偏向信号制御回路３４と同様に、例えば、出力アンプを構成するトランジスタ等の素子の性能が劣化した場合、出力信号にリンギングなどの歪みが発生する場合がある。
【０１７７】
そのため、第６実施形態に係る異常検出方法では、電子ビームが第１断面積から第１断面積とは大きさの異なる第２断面積に変化するように成形制御回路２３０が成形偏向器２
０２を制御する制御動作を行ったときの過渡応答を観測し、成形制御回路２３０の制御動作（出力）の異常を検出する。
【０１７８】
図２１は、第６実施形態に係る異常検出方法の一例を示すフローチャートである。図２２および図２３は、第６実施形態に係る異常検出方法を説明するための図である。なお、図２２と図２３とは、電子ビームＥＢを見る方向が異なっている。
【０１７９】
（１）異常検出条件の設定（Ｓ３００）
まず、異常を検出するための条件を設定する。具体的には、初期状態での電子ビームＥＢのショット形状（第１ショット形状Ｓ１）およびショット断面積（第１ショット面積Ａ１）の設定、変化後の電子ビームＥＢのショット形状（第２ショット形状Ｓ２）およびショット断面積（第２ショット面積Ａ２）の設定、検出信号を観測する時間およびタイミングの設定などを行う。設定された条件は、制御部４０の記憶装置に記憶される。
【０１８０】
異常を検出するための測定対象物６は、電子ビームＥＢが照射されることで電子信号を発生させるものであれば特に限定されない。測定対象物６は、例えば、半導体ウエハ上に金属膜を成膜したものである。
【０１８１】
ここで、図２３に示すように、初期状態において、電子ビームＥＢの形状（第１ショット形状Ｓ１）は、Ｘ方向の長さがＹ方向の長さよりも短く設定される。また、変化後の電子ビームＥＢの形状（第２ショット形状Ｓ２）は、Ｙ方向の長さは初期状態と同じで、Ｘ方向の長さを変更した形状に設定される。この結果、電子ビームＥＢのＸ方向の変化に対して検出信号の変化を大きくできる。したがって、成形制御回路２３０における電子ビームＥＢのＸ方向の成形の評価を精度よく行うことができる。なお、Ｙ方向の成形の評価を行う場合は、電子ビームＥＢのＹ方向の長さがＸ方向の長さよりも短い状態を初期状態とし、Ｘ方向の長さを固定してＹ方向の長さを変更すればよい。
【０１８２】
（２）電子ビームの成形（Ｓ３０２）
次に、成形制御回路２３０が、電子ビームＥＢが第１ショット形状Ｓ１および第１ショット面積Ａ１となるように成形偏向器２０２を制御する制御動作を行う。これにより、電子ビームＥＢが第１ショット形状Ｓ１および第１ショット面積Ａ１となる。成形制御回路２３０は、制御データに基づくデータ制御部３８の出力を受けて制御動作を行う。後述する成形制御回路２３０の制御動作についても同様である。
【０１８３】
（３）観測開始（Ｓ３０４）
次に、検出信号の観測（取得）を開始する。検出信号は、信号検出制御回路３６を用いて取得される。
【０１８４】
（４）電子ビームの成形（Ｓ３０６）
次に、成形制御回路２３０が、電子ビームＥＢが第１ショット形状Ｓ１および第１ショット面積Ａ１から、第２ショット形状Ｓ２および第２ショット面積Ａ２となるように成形偏向器２０２を制御する制御動作を行う。これにより、電子ビームＥＢが第２ショット形状Ｓ２および第２ショット面積Ａ２となる。成形制御回路２３０は、電子ビームＥＢが第２ショット形状Ｓ２および第２ショット面積Ａ２の状態で所定時間維持されるように、成形偏向器２０２を制御する。
【０１８５】
（５）観測終了（Ｓ３０８）
電子ビームＥＢが第１ショット形状Ｓ１および第１ショット面積Ａ１から、第２ショット形状Ｓ２および第２ショット面積Ａ２となるように成形偏向器２０２を制御する制御動作を行った後、検出信号の取得（観測）を終了する。以上の処理により、電子ビームが第
１ショット形状Ｓ１および第１ショット面積Ａ１から第２ショット形状Ｓ２および第２ショット面積Ａ２に変化して所定時間経過するまでの検出信号を観測（連続観測）することができる。
【０１８６】
信号検出制御回路３６を用いて取得された検出信号は、制御部４０で処理される。これにより、電子ビームが第１ショット形状Ｓ１および第１ショット面積Ａ１から第２ショット形状Ｓ２および第２ショット面積Ａ２に変化して所定時間経過するまでの検出信号の時間変化を示す波形（検出信号の波形）が生成される。この検出信号の波形は、例えば、制御部４０の表示部（図示せず）に表示され、記憶装置に記憶される。
【０１８７】
（６）異常の検出（Ｓ３１０）
次に、検出信号の波形から、成形制御回路２３０の制御動作の異常を検出する。
【０１８８】
図２４〜図２６は、電子ビームが第１ショット形状Ｓ１および第１ショット面積Ａ１から第２ショット形状Ｓ２および第２ショット面積Ａ２に変化して所定時間経過するまでの検出信号の波形を示すグラフである。図２４および図２５は、成形制御回路２３０の出力信号の波形に異常がある場合に観測される検出信号の波形を示すグラフである。図２６は、成形制御回路２３０の出力信号の波形が正常である場合に観測される検出信号の波形を示すグラフである。
【０１８９】
なお、図２４〜図２６に示すグラフにおいて、横軸は時間ｔを示し、縦軸は検出信号の強度Ｉを示している。また、図２４〜図２６において、強度ＩＡ１は電子ビームを第１ショット面積Ａ１にしたときに観測される検出信号の強度である。また、強度ＩＡ２は電子ビームを第２ショット面積Ａ２にしたときに観測される検出信号の強度である。
【０１９０】
図２４および図２５に示すように、成形制御回路２３０の出力信号の波形に異常がある場合、検出信号の波形が変化する。そのため、上述した測定で観測された検出信号の波形を、図２６に示す正常時の検出信号の波形と比較することで、成形制御回路２３０の制御動作（出力信号）の異常を検出することができる。
【０１９１】
成形制御回路２３０の出力信号にリンギングによる僅かな歪み（図４６参照）が生じている場合、その出力信号を受けた成形偏向器２０２の動作により、電子ビームＥＢは、第１ショット面積Ａ１から第２ショット面積Ａ２となるまでの間に、僅かな断面積の増減を繰り返す。この電子ビームＥＢの断面積の増減の繰り返しに応じて、測定対象物６から放出される電子信号の強度が変化する。この結果、成形制御回路２３０の出力信号の波形に生じる僅かな歪みの影響が検出信号の波形に現れる。
【０１９２】
具体的には、図２４に示す検出信号の波形は、成形制御回路２３０の出力信号の波形に図４６に示すようなリンギングが発生した場合に観測される。図２４に示す検出信号の波形には、立ち上がりに、出力信号のリンギングに起因するピークが観測されている。このように、図２４に示す検出信号の波形から、成形制御回路２３０の出力信号にリンギングが発生していることがわかる。
【０１９３】
図２５に示す検出信号の波形は、成形制御回路２３０の応答時間に遅れがある場合に観測される。図２５に示す検出信号の波形は、応答時間の遅れにより、図２６に示す正常時の検出信号の波形と比べて、検出信号の強度が強度ＩＡ２に達するまでの時間に遅れがでている。このように、図２５に示す検出信号の波形から、応答時間に遅れがあることがわかる。
【０１９４】
制御部４０は、電子ビームを第１ショット形状Ｓ１および第１ショット面積Ａ１から第
２ショット形状Ｓ２および第２ショット面積Ａ２とする制御動作を行ったときの検出信号に基づいて、当該制御動作時の過渡応答を観測し、成形制御回路２３０の制御動作の異常を検出する。具体的には、制御部４０は、取得した検出信号の波形を、正常時の検出信号の波形と比較して、成形制御回路２３０の制御動作の異常を検出する処理を行う。なお、異常の検出は、ユーザーが検出信号の波形を、正常時の検出信号の波形と比較することで行ってもよい。
【０１９５】
なお、上記では、電子ビームＥＢのショット面積を大きくする制御動作を行う場合について説明したが、電子ビームＥＢのショット面積を小さくする制御動作を行う場合についても同様の手法で異常の検出が可能である。
【０１９６】
第６実施形態に係る異常検出方法および電子ビーム描画装置２００は、例えば、以下の特徴を有する。
【０１９７】
第６実施形態に係る異常検出方法は、電子ビームＥＢが第１ショット形状Ｓ１および第１ショット面積Ａ１から第２ショット形状Ｓ２および第２ショット面積Ａ２に変化するように成形制御回路２３０が成形偏向器２０２を制御する制御動作を行ったときの過渡応答を観測し、成形制御回路２３０の制御動作の評価を行う工程を含み、過渡応答は、電子信号を電子検出器２４で検出して検出信号を取得することで観測する。したがって、第６実施形態に係る異常検出方法によれば、成形制御回路２３０の制御動作の異常を精度よく検出することができる。さらに、第６実施形態に係る異常検出方法によれば、簡易な構成で、異常検出が可能である。
【０１９８】
電子ビーム描画装置２００は、電子源１０と、電子源１０から放出された電子ビームを成形する成形偏向器２０２、第１アパーチャー２０４ａおよび第２アパーチャー２０４ｂと、電子ビームＥＢが測定対象物６に照射されることにより発生する電子信号を検出する電子検出器２４と、成形偏向器２０２を制御する成形制御回路２３０と、電子信号を電子検出器２４で検出して得られる検出信号を取得する信号検出制御回路３６と、電子ビームが第１ショット形状Ｓ１および第１ショット面積Ａ１から第２ショット形状Ｓ２および第２ショット面積Ａ２に変化するように成形制御回路２３０が成形偏向器２０２を制御する制御動作を行ったときの検出信号に基づいて、当該制御動作時の過渡応答を観測し、成形制御回路２３０の制御動作の評価を行う制御部４０（評価部の一例）と、を含む。
【０１９９】
そのため、電子ビーム描画装置２００では、成形制御回路２３０の制御動作の異常を精度よく検出することができる。また、電子ビーム描画装置２００では、検出条件の設定（ステップＳ３００）を行うことで、ステップＳ３０２〜ステップＳ３１０の処理を自動で行うことができる。そのため、電子ビーム描画装置２００では、容易に、成形制御回路２３０の制御動作の異常を検出することができる。
【０２００】
なお、第６実施形態に係る異常検出方法は、第１実施形態に係る異常検出方法と同様に、成形制御回路２３０の制御動作全般を評価するための評価方法として用いることができる。
【０２０１】
６．３．  変形例
６．３．１．  第１変形例
上述した第６実施形態では、電子ビームを測定対象物６に照射することにより発生する電子信号を電子検出器２４で検出して検出信号を観測したが、電子ビームをビーム電流検出器２６で検出して検出信号を観測（取得）してもよい。この場合も、上述した第６実施形態と同様の作用効果を奏することができる。成形偏向器２０２で電子ビームの断面積を変化させることによって、ビーム電流も変化する。そのため、電子ビームをビーム電流検
出器２６で検出して検出信号を得ることで、上述した第６実施形態と同様に、成形偏向器２０２の異常検出が可能である。
【０２０２】
６．３．２．  第２変形例
上述した第６実施形態では、電子ビームのショット形状およびショット断面積を変更する制御動作を行う場合について説明したが、電子ビームのショット形状を変更せずに、ショット断面積のみを変更してもよい。この場合も、上述した第６実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０２０３】
６．３．３．  第３変形例
上述した第６実施形態に係る異常検出方法においても、第２実施形態に係る異常検出方法を適用可能である。
【０２０４】
具体的には、電子ビームが第１ショット形状Ｓ１および第１ショット面積Ａ１から第２ショット形状Ｓ２および第２ショット面積Ａ２となるように成形制御回路２３０が成形偏向器２０２を制御する制御動作を複数回行い、複数回の制御動作において、検出信号を取得するタイミングを異ならせる。この結果、第２実施形態と同様に、図１３および図１４に示すような検出信号の波形が得られる。したがって、成形制御回路２３０の出力信号の波形の歪みの持続時間（リンギング時間Ｔ）を知ることができる。
【０２０５】
６．３．４．  第４変形例
上述した第６実施形態に係る異常検出方法においても、第３実施形態に係る異常検出方法を適用可能である。
【０２０６】
具体的には、電子ビームが第１ショット形状Ｓ１および第１ショット面積Ａ１から第２ショット形状Ｓ２および第２ショット面積Ａ２となるように成形制御回路２３０が成形偏向器２０２を制御する制御動作を複数回行い、複数回の制御動作において、検出信号を取得するタイミングを同じとする。この結果、第３実施形態と同様に、図１６および図１７に示すような検出信号の波形が得られる。したがって、成形制御回路２３０の初期変動や、検出バラツキの影響を軽減して、リンギングが発生した場合に観測させる信号強度を精度よく観測することができる。
【０２０７】
７．  第７実施形態
７．１．  電子ビーム描画装置
第７実施形態に係る電子ビーム描画装置の構成は、図２０に示す第６実施形態に係る電子ビーム描画装置２００の構成と同じであり、図示およびその説明を省略する。なお、第７実施形態に係る電子ビーム制御装置は、図１に示す第１実施形態に係る電子ビーム描画装置１００の構成と同じであってもよい。
【０２０８】
７．２．  異常検出方法
次に、第７実施形態に係る異常検出方法について説明する。以下では、上述した第１実施形態に係る異常検出方法と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【０２０９】
上述した第１実施形態に係る異常検出方法では、偏向信号制御回路３４の制御動作の異常を検出した。これに対して、第７実施形態に係る異常検出方法では、電子ビームのオンとオフを切り替えるブランキング制御回路３０（ブランキング偏向器制御装置の一例）の制御動作の異常を検出する。
【０２１０】
第７実施形態に係る異常検出方法は、電子ビームのオンとオフが切り替えられるように
ブランキング制御回路３０がブランキング偏向器１２を制御する制御動作を行ったときの過渡応答を観測し、ブランキング制御回路３０の制御動作の評価を行う工程を含み、過渡応答は、電子信号を電子検出器２４で検出して検出信号を取得することで観測する。
【０２１１】
ブランキング制御回路３０は、例えば、図２に示す偏向信号制御回路３４と同様の構成を有している。そのため、ブランキング制御回路３０では、偏向信号制御回路３４と同様に、例えば、出力アンプを構成するトランジスタ等の素子の性能が劣化した場合、出力信号にリンギングなどの歪みが発生する場合がある。
【０２１２】
そのため、第７実施形態に係る異常検出方法では、電子ビームのオンとオフが切り替えられるようにブランキング制御回路３０がブランキング偏向器１２を制御する制御動作を行ったときの過渡応答を観測し、ブランキング制御回路３０の制御動作（出力）の異常を検出する。
【０２１３】
図２７は、第７実施形態に係る異常検出方法の一例を示すフローチャートである。図２８は、第７実施形態に係る異常検出方法を説明するための図である。
【０２１４】
（１）異常検出条件の設定（Ｓ４００）
まず、異常を検出するための条件を設定する。具体的には、電子ビームＥＢのオンとオフのタイミングの設定、検出信号を観測する時間およびタイミングの設定などを行う。設定された条件は、制御部４０の記憶装置に記憶される。
【０２１５】
異常を検出するための測定対象物６は、電子ビームＥＢが照射されることで電子信号を発生させるものであれば特に限定されない。測定対象物６は、例えば、半導体ウエハ上に金属膜を成膜したものである。
【０２１６】
（２）電子ビームをオフ（Ｓ４０２）
次に、ブランキング制御回路３０が、電子ビームＥＢがオフとなるようにブランキング偏向器１２を制御する制御動作を行う。これにより、電子ビームＥＢがオフとなる。ブランキング制御回路３０は、制御データに基づくデータ制御部３８の出力を受けて制御動作を行う。後述するブランキング制御回路３０の制御動作についても同様である。
【０２１７】
（３）観測開始（Ｓ４０４）
次に、検出信号の観測（取得）を開始する。検出信号は、信号検出制御回路３６を用いて取得される。
【０２１８】
（４）電子ビームをオン（Ｓ４０６）
次に、ブランキング制御回路３０が、電子ビームＥＢがオフの状態からオンの状態となるようにブランキング偏向器１２を制御する制御動作を行う。これにより、電子ビームＥＢがオフからオンに切り替わる。ブランキング制御回路３０は、電子ビームＥＢがオンの状態で所定時間維持されるように、ブランキング偏向器１２を制御する。
【０２１９】
（５）観測終了（Ｓ４０８）
電子ビームＥＢがオフの状態からオンの状態となるようにブランキング偏向器１２を制御する制御動作を行った後、検出信号の取得（観測）を終了する。以上の処理により、電子ビームがオフの状態からオンの状態に変化して所定時間経過するまでの検出信号を観測（連続観測）することができる。
【０２２０】
信号検出制御回路３６を用いて取得された検出信号は、制御部４０で処理される。これにより、電子ビームＥＢがオフの状態からオンの状態に変化して所定時間経過するまでの
検出信号の時間変化を示す波形（検出信号の波形）が生成される。この検出信号の波形は、例えば、制御部４０の表示部（図示せず）に表示され、記憶装置に記憶される。
【０２２１】
（６）異常の検出（Ｓ４１０）
次に、検出信号の波形から、ブランキング制御回路３０の制御動作の異常を検出する。
【０２２２】
図２９〜図３１は、電子ビームがオフの状態からオンの状態に変化して所定時間経過するまでの検出信号の波形を示すグラフである。図２９および図３０は、ブランキング制御回路３０の出力信号の波形に異常がある場合に観測される検出信号の波形を示すグラフである。図３１は、ブランキング制御回路３０の出力信号の波形が正常である場合に観測される検出信号の波形を示すグラフである。
【０２２３】
なお、図２９〜図３１に示すグラフにおいて、横軸は時間ｔを示し、縦軸は検出信号の強度Ｉを示している。また、図２９〜図３１において、強度ＩＯＦＦは電子ビームをオフにしたときに観測される検出信号の強度である。また、強度ＩＯＮは電子ビームをオンにしたときに観測される検出信号の強度である。
【０２２４】
図２９および図３０に示すように、ブランキング制御回路３０の出力信号の波形に異常がある場合、検出信号の波形が変化する。そのため、上述した測定で観測された検出信号の波形を、図３１に示す正常時の検出信号の波形と比較することで、ブランキング制御回路３０の制御動作（出力信号）の異常を検出することができる。
【０２２５】
ブランキング制御回路３０の出力信号にリンギングによる僅かな歪み（図４６参照）が生じている場合、その出力信号を受けたブランキング偏向器１２の動作により、電子ビームＥＢは、オフの状態からオンの状態となるまでの間に、僅かな断面積の増減を繰り返す。この電子ビームＥＢの断面積の増減の繰り返しに応じて、測定対象物６から放出される電子信号の強度が変化する。この結果、ブランキング制御回路３０の出力信号の波形に生じる僅かな歪みの影響が検出信号の波形に現れる。
【０２２６】
具体的には、図２９に示す検出信号の波形は、ブランキング制御回路３０の出力信号の波形に図４６に示すようなリンギングが発生した場合に観測される。図２９に示す検出信号の波形には、立ち上がりに、出力信号のリンギングに起因する波形の乱れが観測されている。このように、図２９に示す検出信号の波形から、ブランキング制御回路３０の出力信号にリンギングが発生していることがわかる。
【０２２７】
図３０に示す検出信号の波形は、ブランキング制御回路３０の応答時間に遅れがある場合に観測される。図３０に示す検出信号の波形は、応答時間の遅れにより、図３１に示す正常時の検出信号の波形と比べて、検出信号の強度が強度ＩＯＮに達するまでの時間に遅れがでている。このように、図３０に示す検出信号の波形から、応答時間に遅れがあることがわかる。
【０２２８】
制御部４０は、電子ビームがオフの状態からオンの状態とする制御動作を行ったときの検出信号に基づいて、当該制御動作時の過渡応答を観測し、ブランキング制御回路３０の制御動作の異常を検出する。具体的には、制御部４０は、取得した検出信号の波形を、正常時の検出信号の波形と比較して、ブランキング制御回路３０の制御動作の異常を検出する処理を行う。なお、異常の検出は、ユーザーが検出信号の波形を、正常時の検出信号の波形と比較することで行ってもよい。
【０２２９】
第７実施形態に係る異常検出方法および電子ビーム描画装置は、例えば、以下の特徴を有する。
【０２３０】
第７実施形態に係る異常検出方法は、電子ビームのオンとオフが切り替えられるようにブランキング制御回路３０がブランキング偏向器１２を制御する制御動作を行ったときの過渡応答を観測し、ブランキング制御回路３０の制御動作の評価を行う工程を含み、過渡応答は、電子信号を電子検出器２４で検出して検出信号を取得することで観測する。したがって、第７実施形態に係る異常検出方法によれば、ブランキング制御回路３０の制御動作の異常を精度よく検出することができる。さらに、第７実施形態に係る異常検出方法によれば、簡易な構成で、異常検出が可能である。
【０２３１】
第７実施形態に係る電子ビーム描画装置は、電子源１０と、電子源１０から放出された電子ビームのオンとオフを切り替えるブランキング偏向器１２と、電子ビームが測定対象物に照射されることにより発生する電子信号を検出する電子検出器２４と、ブランキング偏向器１２を制御するブランキング制御回路３０と、電子信号を電子検出器２４で検出して得られる検出信号を取得する信号検出制御回路３６と、電子ビームのオンとオフが切り替えられるようにブランキング制御回路３０がブランキング偏向器１２を制御する制御動作を行ったときの検出信号に基づいて、制御動作時の過渡応答を観測し、ブランキング制御回路３０の制御動作の評価を行う制御部４０と、を含む。
【０２３２】
そのため、第７実施形態に係る電子ビーム描画装置２００では、ブランキング制御回路３０の制御動作の異常を精度よく検出することができる。また、電子ビーム描画装置２００では、検出条件の設定（ステップＳ４００）を行うことで、ステップＳ４０２〜ステップＳ４１０の処理を自動で行うことができる。そのため、電子ビーム描画装置２００では、容易に、ブランキング制御回路３０の制御動作の異常を検出することができる。
【０２３３】
近年、電子ビームの１ショットあたりの時間（ショット時間）は、短くなっている。従来、ショット時間が長い場合には、ブランキング制御回路３０の出力信号のリンギングが継続する時間はショット時間に対して短いため無視できた。しかしながら、ショット時間が短くなるに従って、リンギングの影響が相対的に大きくなる。第７実施形態に係る異常検出方法では、ブランキング制御回路３０の出力信号の波形の僅かな歪みを、検出信号の波形から観測することができるため、ショット時間が短い場合の評価に極めて有効である。
【０２３４】
なお、第７実施形態に係る異常検出方法は、第１実施形態に係る異常検出方法と同様に、ブランキング制御回路３０の制御動作全般を評価するための評価方法として用いることができる。
【０２３５】
７．３．  変形例
７．３．１．  第１変形例
上述した第７実施形態では、電子ビームを測定対象物６に照射することにより発生する電子信号を電子検出器２４で検出して検出信号を観測したが、電子ビームをビーム電流検出器２６で検出して検出信号を観測（取得）してもよい。この場合も、上述した第７実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０２３６】
７．３．２．  第２変形例
上述した第７実施形態では、電子ビームをオフにした状態からオンにした状態に切り替える制御動作の評価を行う場合について説明したが、電子ビームをオンにした状態からオフにした状態に切り替える制御動作の評価を行ってもよい。この場合も、上述した第７実施形態と同様の手法で評価を行うことができる。
【０２３７】
７．３．３．  第３変形例
上述した第７実施形態に係る異常検出方法においても、第２実施形態に係る異常検出方法を適用可能である。
【０２３８】
具体的には、電子ビームがオフの状態からオンの状態となるようにブランキング制御回路３０がブランキング偏向器１２を制御する制御動作を複数回行い、複数回の制御動作において、検出信号を取得するタイミングを異ならせる。この結果、第２実施形態と同様に、図１３および図１４に示すような検出信号の波形が得られる。したがって、ブランキング制御回路３０の出力信号の波形の歪みの持続時間（リンギング時間Ｔ）を知ることができる。
【０２３９】
７．３．４．  第４変形例
上述した第７実施形態に係る異常検出方法においても、第３実施形態に係る異常検出方法を適用可能である。
【０２４０】
具体的には、電子ビームがオフの状態からオンの状態となるようにブランキング制御回路３０がブランキング偏向器１２を制御する制御動作を複数回行い、複数回の制御動作において、検出信号を取得するタイミングを同じとする。この結果、第３実施形態と同様に、図１６および図１７に示すような検出信号の波形が得られる。したがって、ブランキング制御回路３０の初期変動や、検出バラツキの影響を軽減して、リンギングが発生した場合に観測させる信号強度を精度よく観測することができる。
【０２４１】
８．  第８実施形態
８．１．  電子ビーム描画装置
次に、第８実施形態に係る電子ビーム描画装置について図面を参照しながら説明する。図３２は、第８実施形態に係る電子ビーム描画装置３００の構成を示す図である。以下、第８実施形態に係る電子ビーム描画装置３００において、第１実施形態に係る電子ビーム描画装置１００および第６実施形態に係る電子ビーム描画装置２００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０２４２】
電子ビーム描画装置３００は、図３２に示すように、非点収差補正器３０２と、非点収差補正器３０２を制御する非点収差補正回路３３０（非点収差補正器制御装置の一例）と、を含む。
【０２４３】
電子ビーム描画装置３００は、非点収差補正器３０２によって、非点収差を補正することができる。
【０２４４】
図３３および図３４は、非点収差を補正している様子を説明するための図である。非点収差補正器３０２では、例えば、図３３および図３４に示すように、Ｘ軸およびＹ軸の２軸に対して非点収差をそれぞれ独立して補正することができる。具体的には、図３３に示す例では、Ｘ軸に沿った長軸を有する楕円形状の電子ビームＥＢが円となるように、非点収差補正器３０２でＹ軸に沿った非点収差を導入して補正する。また、図３４に示す例では、Ｙ軸に沿った長軸を有する楕円形状の電子ビームが円となるように、非点収差補正器３０２でＸ軸に沿った非点収差を導入して補正する。
【０２４５】
非点収差の大きさは、電子ビームＥＢの位置に応じて変化する。そのため、非点収差補正器３０２による非点収差の補正量は、電子ビームＥＢの位置に応じて変化させる。なお、非点収差の補正量を変えても、電子ビームＥＢのビーム電流は変化しない。
【０２４６】
電子ビーム描画装置３００では、データ制御部３８は、制御部４０からの描画データを受けて、ブランキング制御回路３０、レンズ制御回路３２、偏向信号制御回路３４、成形
制御回路２３０、および非点収差補正回路３３０を制御する。また、制御部４０は、後述するように、非点収差補正回路３３０の制御動作の異常を検出する異常検出部（非点収差補正回路３３０の制御動作の評価を行う評価部）としても機能する。
【０２４７】
次に、電子ビーム描画装置３００が試料Ｓにパターンを描画する際の動作について説明する。
【０２４８】
電子ビーム描画装置３００では、電子源１０から放出された電子ビームは、電子レンズ１４および電子レンズ２０によって試料Ｓ上に収束される。ここで、描画データ（パターンデータ）が制御部４０の記憶装置に格納されると、格納された描画データはデータ制御部３８で処理されて、ブランキング制御回路３０、レンズ制御回路３２、偏向信号制御回路３４、成形制御回路２３０、および非点収差補正回路３３０に送られる。電子ビームは、成形偏向器２０２、第１アパーチャー２０４ａおよび第２アパーチャー２０４ｂにより成形され、ブランキング偏向器１２でオン、オフされ、ビーム偏向器１８で試料Ｓ上の所定の位置に偏向される。このとき、非点収差補正器３０２が非点収差を補正する。このような電子ビームの動きと、ステージ２２の動きと、を組み合わせることで、描画データに基づくパターンを描画することができる。
【０２４９】
８．２．  異常検出方法
次に、第８実施形態に係る異常検出方法について説明する。以下では、上述した第１実施形態に係る異常検出方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【０２５０】
上述した第１実施形態に係る異常検出方法では、偏向信号制御回路３４の制御動作の異常を検出した。これに対して、第８実施形態に係る異常検出方法では、非点収差補正回路３３０の制御動作の異常を検出する。
【０２５１】
第８実施形態に係る異常検出方法は、非点収差の補正量が第１補正量から第２補正量に変化するように非点収差補正回路３３０が非点収差補正器３０２を制御する制御動作を行ったときの過渡応答を観測し、非点収差補正回路３３０の制御動作の評価を行う工程を含み、過渡応答は、電子信号を電子検出器２４で検出して検出信号を取得することで観測する。なお、第１補正量と第２補正量とは、補正量が異なる。
【０２５２】
非点収差補正回路３３０は、例えば、図２に示す偏向信号制御回路３４と同様の構成を有している。そのため、非点収差補正回路３３０では、偏向信号制御回路３４と同様に、例えば、出力アンプを構成するトランジスタ等の素子の性能が劣化した場合、出力信号にリンギングなどの歪みが発生する場合がある。
【０２５３】
そのため、第８実施形態に係る異常検出方法では、非点収差の補正量が第１補正量から第２補正量に変化するように非点収差補正回路３３０が非点収差補正器３０２を制御する制御動作を行ったときの過渡応答を観測し、非点収差補正回路３３０の制御動作（出力）の異常を検出する。
【０２５４】
図３５は、第８実施形態に係る異常検出方法の一例を示すフローチャートである。図３６は、第８実施形態に係る異常検出方法を説明するための図である。以下では、非点収差補正回路３３０のＸ方向の制御動作について説明する。
【０２５５】
（１）異常検出条件の設定（Ｓ５００）
まず、異常を検出するための条件を設定する。具体的には、マーク２の位置合わせ、初期状態の非点収差の補正量（第１補正量）の設定、変化後の非点収差の補正量（第２補正
量）の設定、検出信号を観測する時間およびタイミングの設定などを行う。設定された条件は、制御部４０の記憶装置に記憶される。
【０２５６】
非点収差の補正量を変化させても、測定対象物に照射される電子ビームＥＢの電流量は変化しない。そのため、例えば、図２２に示す測定対象物６を用いた場合、非点収差の補正量を変化させても、電子信号の量は変化しない。したがって、第８実施形態では、マーク２を測定対象物として用いる。
【０２５７】
初期状態では、非点収差の補正量を第１補正量とし、電子ビームＥＢが領域２ａに配置されるように設定する。このとき、電子ビームＥＢの位置は、領域２ａと領域２ｃの境界近傍に設定される。具体的には、電子ビームＥＢを第１補正量から第２補正量にした場合に、電子ビームＥＢが領域２ｃに跨がる位置に設定される。これにより、補正量の変化を、電子信号の変化、すなわち、検出信号の変化として観測することができる。
【０２５８】
なお、初期状態における電子ビームＥＢの位置は、図２２に示す位置に限定されず、非点収差の補正量を第１補正量から第２補正量とした場合に、補正量の変化を検出信号の変化として観測できる位置に設定されればよい。例えば、図３７に示すように、初期状態における電子ビームＥＢの位置は、マーク２の領域２ｂに設定されてもよい。このように、初期状態は、例えば、非点収差の補正量を第１補正量から第２補正量とした場合に、他の領域に跨がる位置に設定されればよい。
【０２５９】
（２）非点収差の補正量を第１補正量とする（Ｓ５０２）
次に、非点収差補正回路３３０が、非点収差の補正量が第１補正量となるように非点収差補正器３０２を制御する制御動作を行う。これにより、電子ビームＥＢに非点収差が第１補正量だけ導入される。非点収差補正回路３３０は、制御データに基づくデータ制御部３８の出力を受けて制御動作を行う。後述する非点収差補正回路３３０の制御動作についても同様である。
【０２６０】
（３）観測開始（Ｓ５０４）
次に、検出信号の観測（取得）を開始する。検出信号は、信号検出制御回路３６を用いて取得される。
【０２６１】
（４）非点収差の補正量を第２補正量とする（Ｓ５０６）
次に、非点収差補正回路３３０が、非点収差の補正量が第１補正量から第２補正量となるように非点収差補正器３０２を制御する制御動作を行う。これにより、電子ビームＥＢに導入される非点収差が第１補正量から第２補正量となる。非点収差補正回路３３０は、非点収差の補正量が第２補正量で所定時間維持されるように、非点収差補正器３０２を制御する。
【０２６２】
（５）観測終了（Ｓ５０８）
非点収差の補正量が第１補正量から第２補正量となるように非点収差補正器３０２を制御する制御動作を行った後、検出信号の取得（観測）を終了する。以上の処理により、非点収差の補正量が第１補正量から第２補正量に変化して所定時間経過するまでの検出信号を観測（連続観測）することができる。
【０２６３】
信号検出制御回路３６を用いて取得された検出信号は、制御部４０で処理される。これにより、非点収差の補正量を第１補正量から第２補正量に変化させて所定時間経過するまでの検出信号の時間変化を示す波形（検出信号の波形）が生成される。この検出信号の波形は、例えば、制御部４０の表示部（図示せず）に表示され、記憶装置に記憶される。
【０２６４】
（６）異常の検出（Ｓ５１０）
次に、検出信号の波形から、非点収差補正回路３３０の制御動作の異常を検出する。
【０２６５】
図３８〜図４０は、非点収差の補正量が第１補正量から第２補正量に変化して所定時間経過するまでの検出信号の波形を示すグラフである。図３８および図３９は、非点収差補正回路３３０の出力信号の波形に異常がある場合に観測される検出信号の波形を示すグラフである。図４０は、非点収差補正回路３３０の出力信号の波形が正常である場合に観測される検出信号の波形を示すグラフである。
【０２６６】
なお、図３８〜図４０に示すグラフにおいて、横軸は時間ｔを示し、縦軸は検出信号の強度Ｉを示している。また、図３８〜図４０において、強度Ｉ１は非点収差の補正量を第１補正量にしたときに観測される検出信号の強度である。また、強度Ｉ２は非点収差の補正量を第２補正量にしたときに観測される検出信号の強度である。
【０２６７】
図３８および図３９に示すように、非点収差補正回路３３０の出力信号の波形に異常がある場合、検出信号の波形が変化する。そのため、上述した測定で観測された検出信号の波形を、図４０に示す正常時の検出信号の波形と比較することで、非点収差補正回路３３０の制御動作（出力信号）の異常を検出することができる。
【０２６８】
非点収差補正回路３３０の出力信号にリンギングによる僅かな歪み（図４６参照）が生じている場合、その出力信号を受けた非点収差補正器３０２の動作により、電子ビームＥＢは、第１補正量から第２補正量に変化するまでの間に、Ｘ方向の大きさが僅かに変動する。この電子ビームＥＢのＸ方向の大きさの変動により、電子ビームＥＢの全照射領域における領域２ｃを照射する割合が変動する。この結果、検出信号の強度が変化するため、非点収差補正回路３３０の出力信号の波形に生じる僅かな歪みの影響が検出信号の波形に現れる。
【０２６９】
具体的には、図３８に示す検出信号の波形は、非点収差補正回路３３０の出力信号の波形に図４６に示すようなリンギングが発生した場合に観測される。図３８に示す検出信号の波形には、立ち上がりに、出力信号のリンギングに起因するピークが観測されている。このように、図３８に示す検出信号の波形から、非点収差補正回路３３０の出力信号にリンギングが発生していることがわかる。
【０２７０】
図３９に示す検出信号の波形は、非点収差補正回路３３０の応答時間に遅れがある場合に観測される。図３９に示す検出信号の波形は、応答時間の遅れにより、図４０に示す正常時の検出信号の波形と比べて、検出信号の強度が強度Ｉ２に達するまでの時間に遅れがでている。このように、図３９に示す検出信号の波形から、応答時間に遅れがあることがわかる。
【０２７１】
制御部４０は、非点収差の補正量を第１補正量から第２補正量とする制御動作を行ったときの検出信号に基づいて、当該制御動作時の過渡応答を観測し、非点収差補正回路３３０の制御動作の異常を検出する。具体的には、制御部４０は、取得した検出信号の波形を、正常時の検出信号の波形と比較して、非点収差補正回路３３０の制御動作の異常を検出する処理を行う。なお、異常の検出は、ユーザーが検出信号の波形を、正常時の検出信号の波形と比較することで行ってもよい。
【０２７２】
なお、上記では、非点収差補正回路３３０のＸ方向の制御動作の異常を検出する場合について説明したが、非点収差補正回路３３０のＹ方向の制御動作の異常も、同様の手法で検出することができる。
【０２７３】
また、上記では、非点収差の補正量を第１補正量から第２補正量とする場合に、電子ビームＥＢのＸ方向の大きさが大きくなる場合について説明したが、非点収差の補正量を第１補正量から第２補正量とする場合に、電子ビームＥＢのＸ方向の大きさが小さくなってもよい。この場合も、同様の手法で異常を検出することができる。
【０２７４】
第８実施形態に係る異常検出方法および電子ビーム描画装置３００は、例えば、以下の特徴を有する。
【０２７５】
第８実施形態に係る異常検出方法は、非点収差の補正量が第１補正量から第２補正量となるように非点収差補正回路３３０で非点収差補正器３０２を制御する制御動作を行ったときの過渡応答を観測し、非点収差補正回路３３０の制御動作の評価を行う工程を含み、過渡応答は、電子信号を電子検出器２４で検出して検出信号を取得することで観測する。したがって、第８実施形態に係る異常検出方法によれば、非点収差補正回路３３０の制御動作の異常を精度よく検出することができる。さらに、第８実施形態に係る異常検出方法によれば、簡易な構成で、異常検出が可能である。
【０２７６】
第８実施形態に係る電子ビーム描画装置は、電子源１０と、電子源１０から放出された電子ビームの非点収差を補正する非点収差補正器３０２と、電子ビームが測定対象物に照射されることにより発生する電子信号を検出する電子検出器２４と、非点収差補正器３０２を制御する非点収差補正回路３３０と、電子信号を電子検出器２４で検出して得られる検出信号を取得する信号検出制御回路３６と、非点収差の補正量が第１補正量から第２補正量となるように非点収差補正回路３３０が非点収差補正器３０２を制御する制御動作を行ったときの検出信号に基づいて、制御動作時の過渡応答を観測し、非点収差補正回路３３０の制御動作の評価を行う制御部４０と、を含む。
【０２７７】
そのため、第８実施形態に係る電子ビーム描画装置３００では、非点収差補正回路３３０の制御動作の異常を精度よく検出することができる。また、電子ビーム描画装置３００では、検出条件の設定（ステップＳ５００）を行うことで、ステップＳ５０２〜ステップＳ５１０の処理を自動で行うことができる。そのため、電子ビーム描画装置３００では、容易に、非点収差補正回路３３０の制御動作の異常を検出することができる。
【０２７８】
なお、第８実施形態に係る異常検出方法は、第１実施形態に係る異常検出方法と同様に、非点収差補正回路３３０の制御動作全般を評価するための評価方法として用いることができる。
【０２７９】
８．３．  変形例
８．３．１．  第１変形例
上述した第８実施形態に係る異常検出方法においても、第４実施形態に係る異常検出方法を適用可能である。すなわち、測定対象物として、図１８に示す電子ビームを同じ照射条件で照射した場合に観測される検出信号の強度が異なる２つの領域（領域４ａおよび領域４ｂ）を有する測定対象物４を用いてもよい。
【０２８０】
図４１は、測定対象物４を用いた、非点収差補正回路３３０の異常検出方法の一例を説明するための図である。
【０２８１】
図４１に示すように、電子ビームＥＢの位置を領域４ａと領域４ｂとの境界近傍とし、非点収差の補正量を第１補正量とした状態から、非点収差の補正量を第１補正量から第２補正量になるように非点収差補正回路３３０が非点収差補正器３０２を制御する制御動作を行う。このとき、非点収差補正回路３３０の出力信号にリンギングによる僅かな歪みが生じていると、その出力信号を受けた非点収差補正器３０２の動作により、電子ビームＥ
Ｂは、第１補正量から第２補正量に変化するまでの間に、Ｘ方向の大きさが僅かに変動する。この電子ビームＥＢのＸ方向の大きさの変動により、電子ビームＥＢの全照射領域における領域４ｂを照射する割合が変動する。この結果、検出信号の強度が変化するため、非点収差補正回路３３０の出力信号の波形に生じる僅かな歪みの影響が検出信号の波形に現れる。
【０２８２】
第１変形例によれば、上述した第８実施形態に係る異常検出方法と同様に、非点収差補正回路３３０の制御動作の異常を検出することができる。
【０２８３】
８．３．２．  第２変形例
上述した第８実施形態に係る異常検出方法においても、第５実施形態に係る異常検出方法を適用可能である。すなわち、電子ビームをビーム電流検出器２６で検出して検出信号を観測（取得）してもよい。
【０２８４】
図４２は、電子ビームＥＢをビーム電流検出器２６で検出して検出信号を観測する様子を説明するための図である。
【０２８５】
図４２に示すように、電子ビームＥＢの位置をナイフエッジ２７の先端部とし、非点収差の補正量を第１補正量とした状態から、非点収差の補正量を第１補正量から第２補正量になるように非点収差補正回路３３０が非点収差補正器３０２を制御する制御動作を行う。このとき、ナイフエッジ２７に妨げられずにビーム電流検出器２６（ファラデーカップ）に入射する電子ビーム（ビーム電流）をビーム電流検出器２６で検出して検出信号を観測（取得）する。これにより、観測される検出信号の波形にも、上述した第８実施形態と同様に、非点収差補正回路３３０の出力信号の波形に生じる僅かな歪み（リンギング等）の影響が検出信号の波形に現れる。
【０２８６】
第２変形例によれば、上述した第８実施形態に係る異常検出方法と同様に、非点収差補正回路３３０の制御動作の異常を検出することができる。
【０２８７】
８．３．３．  第３変形例
上述した第８実施形態に係る異常検出方法においても、第２実施形態に係る異常検出方法を適用可能である。
【０２８８】
具体的には、非点収差の補正量が第１補正量から第２補正量となるように非点収差補正回路３３０が非点収差補正器３０２を制御する制御動作を複数回行い、複数回の制御動作において、検出信号を取得するタイミングを異ならせる。この結果、第２実施形態と同様に、図１３および図１４に示すような検出信号の波形が得られる。したがって、非点収差補正回路３３０の出力信号の波形の歪みの持続時間（リンギング時間Ｔ）を知ることができる。
【０２８９】
８．３．４．  第４変形例
上述した第８実施形態に係る異常検出方法においても、第３実施形態に係る異常検出方法を適用可能である。
【０２９０】
具体的には、非点収差の補正量が第１補正量から第２補正量となるように非点収差補正回路３３０が非点収差補正器３０２を制御する制御動作を複数回行い、複数回の制御動作において、検出信号を取得するタイミングを同じとする。この結果、第３実施形態と同様に、図１６および図１７に示すような検出信号の波形が得られる。したがって、非点収差補正回路３３０の初期変動や、検出バラツキの影響を軽減して、リンギングが発生した場合に観測させる信号強度を精度よく観測することができる。
【０２９１】
なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。
【０２９２】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０２９３】
２…マーク、２ａ…領域、２ｂ…領域、２ｃ…領域、３…基板、４…測定対象物、４ａ…領域、４ｂ…領域、６…測定対象物、１０…電子源、１２…ブランキング偏向器、１４…電子レンズ、１６…スリット、１８…ビーム偏向器、２０…電子レンズ、２２…ステージ、２４…電子検出器、２６…ビーム電流検出器、２７…ナイフエッジ、２８…高圧電源、３０…ブランキング制御回路、３２…レンズ制御回路、３４…偏向信号制御回路、３６…信号検出制御回路、３８…データ制御部、４０…制御部、１００…電子ビーム描画装置、２００…電子ビーム描画装置、２０２…成形偏向器、２０４ａ…第１アパーチャー、２０４ｂ…第２アパーチャー、２３０…成形制御回路、３００…電子ビーム描画装置、３０２…非点収差補正器、３３０…非点収差補正回路、３４１…Ｄ／Ａ変換部、３４２…出力アンプ、３４３…モニタアンプ、３４４…Ａ／Ｄ変換部、３６１…初段アンプ、３６２…信号切り替え部、３６３…増幅アンプ、３６４…ゲイン切り替え部、３６５…Ａ／Ｄ変換部、３６６…レベル・ゲイン制御部、３６７…タイミング調整部
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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