(57)【要約】【目的】ブランキング動作によるビームの変化が生じる場合でもビームの極少量のドーズ量異常を検出することが可能な装置を提供する。【構成】描画装置１００は、荷電粒子ビームを偏向して、ビームＯＮとビームＯＦＦとの一方の状態になるようにブランキング制御するブランキング偏向器２１２と、ビームＯＦＦ時にビームを遮蔽すると共に、ビームＯＮ時にビームの一部を通過させる第１の成形アパーチャ２０３と、ビームＯＮとビームＯＦＦとを繰り返している状態での第１の成形アパーチャ２０３に照射される電子量を検出する検出器２１６と、検出された信号における、ビームＯＮとビームＯＦＦとの繰り返し周期よりも十分低い帯域の成分を積分し、積分信号を生成するＬＰＦ１７６と、積分信号を用いて荷電粒子ビームのドーズ量異常を検出する異常検出回路１７８と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2015216278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
前記荷電粒子ビームを偏向して、ビームＯＮとビームＯＦＦとの一方の状態になるようにブランキング制御するブランカーと、
第１の開口部が形成され、前記ビームＯＦＦにブランキング制御された前記荷電粒子ビームを遮蔽すると共に、前記ビームＯＮにブランキング制御された前記荷電粒子ビームの一部について前記第１の開口部を通過させる第１の制限アパーチャ部材と、
前記ビームＯＮと前記ビームＯＦＦとを繰り返している状態での前記制限アパーチャ部材に照射される第１の電子量を検出する第１の検出器と、
検出された第１の信号における、前記ビームＯＮと前記ビームＯＦＦとの繰り返し周期よりも十分低い帯域の成分を積分し、第１の積分信号を生成する第１の積分処理部と、
前記第１の積分信号を用いて前記荷電粒子ビームのドーズ量異常を検出する第１の異常検出部と、
を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項２】
前記第１の異常検出部は、前記第１の積分信号の値が閾値を超えた場合に異常と判定す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。
【請求項３】
第２の開口部が形成され、前記放出部と前記ブランカーの間に配置され、放出された荷電粒子ビームの一部について前記第２の開口部を通過させる第２の制限アパーチャ部材と、
前記第２の制限アパーチャ部材に照射される第２の電子量を検出する第２の検出器と、
前記第２の反射電子及び第２の２次電子の少なくとも１つが検出された第２の信号における、前記ビームＯＮと前記ビームＯＦＦとの繰り返し周期よりも十分低い帯域の成分を積分し、第２の積分信号を生成する第２の積分処理部と、
第２の積分信号を用いて前記荷電粒子ビームのドーズ量異常を検出する第２の異常検出部と、
前記第１と第２の積分信号を用いて、前記荷電粒子ビームのドーズ量異常個所を判定する異常個所判定部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項４】
前記荷電粒子ビームのドーズ量異常が検出された場合に、描画処理を中止するように制御する描画制御部をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項５】
開口部が形成され、ビームＯＦＦにブランキング制御された荷電粒子ビームを遮蔽すると共に、ビームＯＮにブランキング制御された荷電粒子ビームの一部について前記開口部を通過させる制限アパーチャ部材を用いて、前記ビームＯＮと前記ビームＯＦＦとを繰り返している状態での前記制限アパーチャ部材に照射される電子量を検出する工程と、
検出された検出信号における、前記ビームＯＮと前記ビームＯＦＦとの繰り返し周期よりも十分低い帯域の成分を積分し、積分信号を生成する工程と、
前記積分信号を用いて前記荷電粒子ビームのドーズ量異常を検出する工程と、
を備えたことを特徴とする荷電粒子ビームのドーズ量異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビームのドーズ量異常検出方法に係り、例えば、荷電粒子ビームのドーズ量異常検出を行う装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスの回路線幅はさらに微細化されてきている。これらの半導体デバイスへ回路パターンを形成するための露光用マスク（レチクルともいう。）を形成する方法として、優れた解像性を有する電子ビーム（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍ）描画技術が用いられる。
【０００３】
図１０は、従来の可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。
可変成形型電子線描画装置は、以下のように動作する。第１のアパーチャ４１０には、電子線３３０を成形するための矩形の開口４１１が形成されている。また、第２のアパーチャ４２０には、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０を所望の矩形形状に成形するための可変成形開口４２１が形成されている。荷電粒子ソース４３０から照射され、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０は、偏向器により偏向され、第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１の一部を通過して、所定の一方向（例えば、Ｘ方向とする）に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０に照射される。すなわち、第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過できる矩形形状が、Ｘ方向に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０の描画領域に描画される。第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過させ、任意形状を作成する方式を可変成形方式（ＶＳＢ方式）という。
【０００４】
電子ビーム描画装置の高精度化に伴い、描画異常の検出精度の向上の要求も高まっている。そのため、極少量のドーズ量の変動をも検出することが求められてきた。ドーズ量異常を検出するには、描画中の電子ビームを直接測定することが望ましい。しかし、該当する電子ビームは当然ながら描画処理に使用している。よって、描画に使用する電子ビームを直接測定することは困難である。
【０００５】
例えば、電子銃から放出された直後の電子ビームの異常においては、電子銃直下に配置された制限アパーチャに照射されるビームの電流量を検出して異常を検出することが行われる（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかし、ＶＳＢ方式の電子ビーム描画では、ビームＯＮとビームＯＦＦとを交互に繰り返しながら順次ビームのショットを形成する。そのため、ブランキング動作による電子ビームの変化が生じる。よって、かかる状態での極少量のドーズ量の変動を検出することが難しいといった問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１１４１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、かかる問題を克服し、ブランキング動作によるビームの変化が生じる場合でもビームの極少量のドーズ量異常を検出することが可能な装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
前記荷電粒子ビームを偏向して、ビームＯＮとビームＯＦＦとの一方の状態になるようにブランキング制御するブランカーと、
第１の開口部が形成され、ビームＯＦＦにブランキング制御された荷電粒子ビームを遮蔽すると共に、ビームＯＮにブランキング制御された荷電粒子ビームの一部について第１の開口部を通過させる第１の制限アパーチャ部材と、
ビームＯＮとビームＯＦＦとを繰り返している状態での制限アパーチャ部材に照射される第１の電子量を検出する第１の検出器と、
検出された第１の信号における、ビームＯＮとビームＯＦＦとの繰り返し周期よりも十分低い帯域の成分を積分し、第１の積分信号を生成する第１の積分処理部と、
第１の積分信号を用いて荷電粒子ビームのドーズ量異常を検出する第１の異常検出部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、第１の異常検出部は、第１の積分信号の値が閾値を超えた場合に異常と判定すると好適である。
【００１１】
また、第２の開口部が形成され、放出部とブランカーの間に配置され、放出された荷電粒子ビームの一部について第２の開口部を通過させる第２の制限アパーチャ部材と、
第２の制限アパーチャ部材に照射される第１の電子量を検出する第２の検出器と、
検出された第２の信号における、ビームＯＮとビームＯＦＦとの繰り返し周期よりも十分低い帯域の成分を積分し、第２の積分信号を生成する第２の積分処理部と、
第２の積分信号を用いて荷電粒子ビームのドーズ量異常を検出する第２の異常検出部と、
第１と第２の積分信号を用いて、荷電粒子ビームのドーズ量異常個所を判定する異常個所判定部と、
をさらに備えると好適である。
【００１２】
また、荷電粒子ビームのドーズ量異常が検出された場合に、描画処理を中止するように制御する描画制御部をさらに備えと好適である。
【００１３】
本発明の一態様の荷電粒子ビームのドーズ量異常検出方法は、
開口部が形成され、ビームＯＦＦにブランキング制御された荷電粒子ビームを遮蔽すると共に、ビームＯＮにブランキング制御された荷電粒子ビームの一部について開口部を通過させる制限アパーチャ部材を用いて、ビームＯＮとビームＯＦＦとを繰り返している状態での制限アパーチャ部材に照射される電子量を検出する工程と、
検出された検出信号における、ビームＯＮとビームＯＦＦとの繰り返し周期よりも十分低い帯域の成分を積分し、積分信号を生成する工程と、
積分信号を用いて荷電粒子ビームのドーズ量異常を検出する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一態様によれば、ブランキング動作によるビームの変化が生じる場合でもビームの極少量のドーズ量異常を検出できる。よって、描画異常の検出精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。
【図２】実施の形態１における各領域を説明するための概念図である。
【図３】実施の形態１における描画方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図４】実施の形態１におけるドーズ量異常検出の手法を説明するための図である。
【図５】実施の形態１におけるブランキング動作と検出信号と試料面上のドーズ量との関係の一例を示している。
【図６】実施の形態１におけるフィルタ処理前の検出信号の一例を示す図である。
【図７】実施の形態１におけるフィルタ処理後の検出信号の一例を示す図である。
【図８】実施の形態１におけるドーズ異常時を含むフィルタ処理後の検出信号の一例を示す図である。
【図９】実施の形態２における描画装置の構成を示す概念図である。
【図１０】可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、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はなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームでも構わない。また、荷電粒子ビーム装置の一例として、可変成形型の描画装置について説明する。
【００１７】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１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１００は、描画部１５０と制御部１６０を備えている。描画装置１００は、荷電粒子ビーム描画装置の一例である。特に、可変成形型（ＶＳＢ型）の描画装置の一例である。描画部１５０は、電子鏡筒１０２と描画室１０３を備えている。電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、検出器２１４、制限アパーチャ２１１、照明レンズ２０２、ブランキング偏向器（ブランカー）２１２、検出器２１６、第１の成形アパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２の成形アパーチャ２０６、対物レンズ２０７、主偏向器２０８、及び副偏向器２０９が配置されている。描画室１０３内には、少なくともＸＹ方向に移動可能なＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５上には、レジストが塗布された描画対象となる試料１０１（基板）が配置される。試料１０１には、半導体装置を製造するための露光用のマスクやシリコンウェハ等が含まれる。マスクにはマスクブランクスが含まれる。
【００１８】
制御部１６０は、制御計算機ユニット１１０、メモリ１１２、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路１１４、モニタ１１６、偏向制御回路１２０、制御回路１２２、ＤＡＣ（デジタル・アナログコンバータ）アンプユニット１３０（偏向アンプ）、磁気ディスク装置等の記憶装置１４０，１４２、及びドーズ異常検出機ユニット１９０を有している。制御計算機ユニット１１０、メモリ１１２、外部Ｉ／Ｆ回路１１４、モニタ１１６、偏向制御回路１２０、制御回路１２２、記憶装置１４０，１４２、及びドーズ異常検出機ユニット１９０は、図示しないバスを介して互いに接続されている。偏向制御回路１２０にはＤＡＣアンプユニット１３０が接続されている。ＤＡＣアンプユニット１３０は、ブランキング偏向器２１２に接続されている。
【００１９】
ドーズ異常検出機ユニット１９０内には、反射電子検出回路１６１、画像処理回路１６２、アンプ１６４、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１６６、異常検出回路１６８、反射電子検出回路１７０、画像処理回路１７２、アンプ１７４、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１７６、異常検出回路１７８、異常個所判定回路１８０、及びメモリ１８２が配置される。反射電子検出回路１６１、画像処理回路１６２、アンプ１６４、ＬＰＦ１６６、異常検出回路１６８、反射電子検出回路１７０、画像処理回路１７２、アンプ１７４、ＬＰＦ１７６、異常検出回路１７８、及び異常個所判定回路１８０といった各機能は、プログラムといったソフトウェアで構成されても良い。或いは、電子回路等のハードウェアで構成されてもよい。或いは、これらの組み合わせであってもよい。ドーズ異常検出機ユニット１９０内に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度メモリ１８２に記憶される。反射電子検出回路１６１、画像処理回路１６２、アンプ１６４、ＬＰＦ１６６、異常検出回路１６８、反射電子検出回路１７０、画像処理回路１７２、アンプ１７４、ＬＰＦ１７６、異常検出回路１７８、及び異常個所判定回路１８０の少なくとも１つがソフトウェアで構成される場合には、ＣＰＵ或いはＧＰＵといった計算器が配置される。
【００２０】
検出器２１４には、反射電子検出回路１６１が接続される。反射電子検出回路１６１の出力は、画像処理回路１６２およびアンプ１６４に出力される。アンプ１６４の出力は、ＬＰＦ１６６に出力される。ＬＰＦ１６６の出力は、異常検出回路１６８に出力される。
【００２１】
検出器２１６には、反射電子検出回路１７０が接続される。反射電子検出回路１７０の出力は、画像処理回路１７２およびアンプ１７４に出力される。アンプ１７４の出力は、ＬＰＦ１７６に出力される。ＬＰＦ１７６の出力は、異常検出回路１７８に出力される。
【００２２】
描画データが外部から入力され、記憶装置１４０に格納されている。
【００２３】
ここで、図１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成を記載している。描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成を備えていても構わない。
【００２４】
図２は、実施の形態１における各領域を説明するための概念図である。図２において、試料１０１の描画領域１０は、主偏向器２０８の偏向可能幅で、例えばｙ方向に向かって短冊状に複数のストライプ領域２０に仮想分割される。また、各ストライプ領域２０は、副偏向器２０９の偏向可能サイズで、メッシュ状に複数のサブフィールド（ＳＦ）３０（小領域）に仮想分割される。そして、各ＳＦ３０の各ショット位置４２にショット図形が描画される。なお、図２の例では、ＳＦ３０が最小偏向領域になっているが、これに限るものではない。例えば、各ＳＦをさらに小さなメッシュ状に複数のアンダーサブフィールド（ＴＦ：Ｔｅｒｔｉａｒｙ  Ｆｉｅｌｄ）に仮想分割されてもよい。かかる場合、偏向器についても、主副２段の偏向器に、さらに、第３段目の偏向用に、副副偏向器を配置すればよい。
【００２５】
描画装置１００では、複数段の偏向器を用いて、ストライプ領域２０毎に描画処理を進めていく。ここでは、一例として、主偏向器２０８、及び副偏向器２０９といった２段偏向器が用いられる。ＸＹステージ１０５が例えば−ｘ方向に向かって連続移動しながら、１番目のストライプ領域２０についてｘ方向に向かって描画を進めていく。そして、１番目のストライプ領域２０の描画終了後、同様に、或いは逆方向に向かって２番目のストライプ領域２０の描画を進めていく。以降、同様に、３番目以降のストライプ領域２０の描画を進めていく。そして、主偏向器２０８が、ＸＹステージ１０５の移動に追従するように、ＳＦ３０の基準位置Ａに電子ビーム２００を順に偏向する。また、副偏向器２０９が、各ＳＦ３０の基準位置Ａから、当該ＳＦ３０内に照射されるビームのショット位置４２に電子ビーム２００を偏向する。このように、主偏向器２０８、及び副偏向器２０９は、サイズの異なる偏向領域をもつ。
【００２６】
図３は、実施の形態１における描画方法の要部工程を示すフローチャート図である。図３において、実施の形態１における描画方法は、描画開始工程（Ｓ１０２）と、検出（１）工程（Ｓ１０４）と、積分処理（１）工程（Ｓ１０６）と、判定工程（Ｓ１０８）と、検出（２）工程（Ｓ１１４）と、積分処理（２）工程（Ｓ１１６）と、判定工程（Ｓ１１８）と、異常個所判定工程（Ｓ１２０）と、描画中止処理工程（Ｓ１２２）という一連の工程を実施する。また、上述した各工程のうち、検出（１）工程（Ｓ１０４）と、積分処理（１）工程（Ｓ１０６）と、判定工程（Ｓ１０８）と、検出（２）工程（Ｓ１１４）と、積分処理（２）工程（Ｓ１１６）と、判定工程（Ｓ１１８）と、異常個所判定工程（Ｓ１２０）とによって、実施の形態１におけるドーズ量異常検出方法の要部工程を構成する。また、検出（１）工程（Ｓ１０４）と、積分処理（１）工程（Ｓ１０６）と、判定工程（Ｓ１０８）との一連の処理は、検出（２）工程（Ｓ１１４）と、積分処理（２）工程（Ｓ１１６）と、判定工程（Ｓ１１８）との一連の処理と並列に実施される。
【００２７】
描画開始工程（Ｓ１０２）として、まず、制御計算機ユニット１１０は、記憶装置１４０に記憶される描画データを読み出し、複数段のデータ変換処理を行って描画装置１００固有のショットデータを生成する。描画データは、例えば、描画対象チップのチップ領域を短冊上に仮想分割されたフレーム領域毎にファイル構成されている。そして、かかるフレーム領域毎のデータファイルが順次読み込まれ、ショットデータが生成される。フレーム領域は、描画を行う際の描画単位領域となるストライプ領域２０に対応させると好適である。但し、これに限るものではない。例えば、ストライプ領域が分割された領域であってもよい。また、チップには複数の図形パターンが配置されるが、描画装置１００では、１回のビームショットで形成可能なサイズが限られている。そのため、データ変換処理の中で、各図形パターンは、１回のビームショットで形成可能なショット図形に分割される。そして、各ショット図形の図形種、サイズ、および位置等がショットデータとして生成される。ショットデータには、さらに、各ショット図形を照射するための照射時間（照射量）が定義される。照射量は、例えば、近接効果等に起因する寸法変動を補正するように変調された値であってもよい。ショットデータは、順次、記憶装置１４２に格納される。
【００２８】
制御計算機ユニット１１０は、偏向制御回路１２０および制御回路１２２を介して描画部１５０を制御して、描画処理を開始する。描画部１５０は、ショットデータに定義された照射時間に基づいて、電子ビーム２００を用いて、試料１０１にパターンを描画する。具体的には、以下のように動作する。偏向制御回路１２０は、記憶装置１４２に格納されたショットデータから照射時間を取得する。そして、偏向制御回路１２０は、ショット毎の照射時間を制御するブランキング制御用のデジタル信号を生成し、ＤＡＣアンプユニット１３０に出力する。そして、ＤＡＣアンプユニット１３０は、デジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅した上で偏向電圧としてブランキング偏向器２１２に印加する。
【００２９】
電子銃２０１（放出部）から放出された電子ビーム２００は、制限アパーチャ２１１によって、電流密度がほぼ均一な領域のビーム以外を遮蔽する。そして、電流密度がほぼ均一な領域のビームを通過させることによってビームを制限する。制限アパーチャ２１１を通過した電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により矩形の穴を持つ第１の成形アパーチャ２０３全体を照明する。ここで、電子ビーム２００をまず矩形に成形する。その際、ブランキング偏向器２１２内を通過する際にブランキング偏向器２１２によって、ビームＯＮの状態では、一部のビームが第１の成形アパーチャ２０３を通過するように制御され、ビームＯＦＦの状態では、ビーム全体が第１の成形アパーチャ２０３で遮へいされるように偏向される。このように、ブランキング偏向器２１２（ブランカー）は、電子ビーム２００を偏向して、ビームＯＮとビームＯＦＦとの一方の状態になるようにブランキング制御する。ビームＯＦＦの状態からビームＯＮとなり、その後ビームＯＦＦになるまでに第１の成形アパーチャ２０３を通過した電子ビーム２００が１回の電子ビームのショットとなる。ブランキング偏向器２１２は、通過する電子ビーム２００の向きを制御して、ビームＯＮの状態とビームＯＦＦの状態とを交互に生成する。例えば、ビームＯＮの状態では電圧を印加せず、ビームＯＦＦの際にブランキング偏向器２１２に電圧を印加すればよい。かかる各ショットの照射時間で試料１０１に照射される電子ビーム２００のショットあたりの照射量が調整されることになる。
【００３０】
そして、第１の成形アパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により第２の成形アパーチャ２０６上に投影される。偏向器２０５によって、かかる第２の成形アパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像は偏向制御され、ビーム形状と寸法を変化させる（可変成形を行なう）ことができる。かかる可変成形はショット毎に行なわれ、通常ショット毎に異なるビーム形状と寸法に成形される。そして、第２の成形アパーチャ２０６を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、主偏向器２０８、及び副偏向器２０９によって偏向され、連続的に移動するＸＹステージ１０５に配置された試料１０１の所望する位置に照射される。なお、主偏向器２０８は、ステージの移動に追従しながら描画する位置のＳＦ３０の基準位置にビームを偏向し、副偏向器２０９は、ＳＦ３０の基準位置からＳＦ３０内の描画位置にビームを偏向する。以上のように、各偏向器によって、電子ビーム２００の複数のショットが順に基板となる試料１０１上へと偏向される。
【００３１】
図４は、実施の形態１におけるドーズ量異常検出の手法を説明するための図である。図４（ａ）では、ビームＯＮの状態を示す。図４（ｂ）ではビームＯＦＦの状態を示す。ドーズ量異常検出動作は、かかるビームＯＮとビームＯＦＦとが交互に繰り返される状態で実施される。第１の成形アパーチャ２０３には、矩形の開口部５３（第１の開口部）が形成される。第１の成形アパーチャ２０３は、図４（ｂ）に示すようにビームＯＦＦにブランキング制御された電子ビーム２００（ビーム全体）を遮蔽すると共に、図４（ａ）に示すようにビームＯＮにブランキング制御された電子ビーム２００の一部のビーム５４について開口部５３を通過させる。
【００３２】
検出（１）工程（Ｓ１０４）として、第１の成形アパーチャ２０３（第１の制限アパーチャ部材の一例）を用いて、検出器２１６（第１の検出器）は、ビームＯＮとビームＯＦＦとを繰り返している状態での第１の成形アパーチャ２０３に照射される電子量（第１の電子量）を検出する。かかる電子量（第１の電子量）は、第１の成形アパーチャ２０３からの反射電子５２を検出することによって測定する。検出される電子は、反射電子５２に限らず、反射電子５２（第１の反射電子）及び２次電子（第２の２次電子）の少なくとも１つであればよい。図４（ａ）と図４（ｂ）の例では、一例として反射電子５２を示している。ビームＯＮでは、開口部５３（第１の開口部）を通過するビーム５４は、検出されないので、電子ビーム２００のうち残りのビームが第１の成形アパーチャ２０３面に照射された際に生じる反射電子５２（或いは２次電子）を検出する。ビームＯＦＦでは、電子ビーム２００全体が第１の成形アパーチャ２０３で遮蔽されるので、電子ビーム２００全体が第１の成形アパーチャ２０３面に照射された際に生じる反射電子５２（或いは２次電子）を検出する。かかるビームＯＮ／ＯＦＦ動作が時間ｔ（例えば数１０ナノ秒オーダー）のショットサイクルに沿って行われている中での反射電子５２（或いは２次電子）を検出する。検出された信号は、反射電子検出回路１７０で電流／電圧変換が行われると共に、デジタル信号に変換される。これにより、検出電子量の少ないビームＯＮ時の方が、検出電子量の多いビームＯＦＦ時よりも大きい値として出力される。よって、ブランキング動作の状態（ビームＯＮとＯＦＦの状態）に仮想的に合わせることができる。そして、画像処理回路１７２、およびアンプ１７４にそれぞれ出力される。
【００３３】
画像処理回路１７２では、検出信号を画像処理する。そして、制御計算機ユニット１１０は、モニタ１１４に検出された信号画像を表示する。これにより、ユーザは、信号画像を目視できる。一方、アンプ１７４では、検出信号を増幅してＬＰＦ１７６に出力する。
【００３４】
図５は、実施の形態１におけるブランキング動作と検出信号と試料面上のドーズ量との関係の一例を示している。図５（ａ）ではブランキング（ＢＬＫ）動作を示している。図５（ｂ）では、検出された信号を示している。図５（ｂ）では、描画中にドーズ量が設計値より過多となり異常が生じた場合の検出信号が示すはずの理論上のグラフＣを示している。しかし、実際に測定される検出信号のグラフＢは、ブランキング動作による高速なビームＯＮ／ＯＦＦの切り替え動作およびその他の影響により高周波のノイズがのっているため、図５（ｂ）に示すように、ビームＯＮの時の検出量とビームＯＦＦの時の検出量とを判別することが困難である。よって、このままでは、ドーズ量異常を判断することが困難である。そこで、実施の形態１では、以下のようなフィルタ処理を実施する。
【００３５】
積分処理（１）工程（Ｓ１０６）として、ＬＰＦ１７６（第１の積分処理部）は、反射電子５２（或いは２次電子）が検出された検出信号（第１の信号）における、ビームＯＮとビームＯＦＦとの繰り返し周期よりも十分低い帯域の成分を積分し、積分信号（第１の積分信号）を生成する。検出信号（第１の信号）におけるビームＯＮとビームＯＦＦとの繰り返し周期よりも十分低い帯域の成分を積分することで、図５（ｂ）の太線で示すように、ブランキング動作に影響を受けずに電子量の変動を示す積分信号のグラフＡを得ることができる。
【００３６】
図６は、実施の形態１におけるフィルタ処理前の検出信号の一例を示す図である。図６（ａ）では、ビームＯＦＦの状態での結果を示す。図６（ｂ）では、ビームＯＮの状態での結果を示す。
図７は、実施の形態１におけるフィルタ処理後の検出信号の一例を示す図である。図７（ａ）では、ビームＯＦＦの状態での結果を示す。図７（ｂ）では、ビームＯＮの状態での結果を示す。
【００３７】
図６（ａ）と図６（ｂ）とを比較しても、検出信号の状態はほぼ同じようなグラフになることがわかる。さらに、図６（ａ）と図６（ｂ）を見ても微細なドーズ量の変化が起こったとしても判別することが困難であることがわかる。これに対して、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように積分信号のグラフにすることでビームＯＮ／ＯＦＦの区別は困難になるが、ほぼ直線のグラフを得ることができる。
【００３８】
描画中にドーズ異常が生じ、全体のビームのドーズ量（照射量）が微小量だけ大きくなった場合でも、図５（ｂ）の太線で示すグラフの積分信号Ａの値がドーズ量の変化に応じて大きくなる。図５（ｃ）では、試料１０１面上で照射されるドーズ量（照射量）の一例を示している。図５（ｂ）の太線で示す積分信号グラフＡの変動に応じて、図５（ｃ）に示す料１０１面上のドーズ量も変動する。このように、積分信号グラフＡの変動に注目することでドーズ量の変化をとらえることができる。
【００３９】
判定工程（Ｓ１０８）として、異常検出回路１７８は、積分信号（第１の積分信号）を用いて電子ビーム２００のドーズ量異常を検出する。具体的には、異常検出回路１７８は、積分信号（第１の積分信号）の値が閾値Ｄｔｈを超えた場合に異常と判定する。積分信号の値にすることで閾値Ｄｔｈとの比較判定を行うことができる。
【００４０】
図８は、実施の形態１におけるドーズ異常時を含むフィルタ処理後の検出信号の一例を示す図である。図８では、グラフ中央に積分信号が大きくなる部分を示している。かかる箇所がドーズ異常を示している。
【００４１】
以上により、ブランキング動作によるビームの変化が生じる場合でもビームの極少量のドーズ量異常を検出できる。よって、描画異常の検出精度を向上できる。ここでは、少なくともブランキング偏向器２１２付近までの箇所においてドーズ異常が生じたことを検出できる。しかし、ドーズ異常は、ブランキング偏向器２１２よりも光軸方向において手前側の箇所で生じている場合もある。そこで、実施の形態１では、ブランキング動作によるビームの変化が生じる以前の段階でのビームのドーズ量異常を合わせて検出する。
【００４２】
検出（２）工程（Ｓ１１４）として、制限アパーチャ２１１（第２の制限アパーチャ部材の一例）を用いて、検出器２１４（第２の検出器）は、制限アパーチャ２１１に照射される電子量（第２の電子量）を検出する。かかる電子量（第２の電子量）は、制限アパーチャ２１１からの反射電子５０を検出することによって測定する。検出される電子は、反射電子５０に限らず、反射電子５０（第２の反射電子）及び２次電子（第２の２次電子）の少なくとも１つであればよい。図４（ａ）と図４（ｂ）の例では、一例として反射電子５０を示している。制限アパーチャ２１１の中央には、円形或いは矩形の開口部５１（第２の開口部）が形成される。制限アパーチャ２１１は、電子銃２０１とブランキング偏向器２１２の間に配置され、放出された電子ビーム２００の一部について開口部５１を通過させる。開口部５１を通過するビームは、検出されないので、検出器２１４は、電子ビーム２００のうち残りのビームが制限アパーチャ２１１面に照射された際に生じる反射電子５０（或いは２次電子）を検出する。このように、制限アパーチャ２１１は、ブランキング動作を行うブランキング偏向器２１２よりも上流側に配置されるので、ドーズ異常が無ければ、ビームＯＮ／ＯＦＦに関わらず実質的に一定になるはずである。検出された信号は、反射電子検出回路１６１で電流／電圧変換が行われると共に、デジタル信号に変換される。そして、画像処理回路１６２、およびアンプ１６４にそれぞれ出力される。
【００４３】
画像処理回路１６２では、検出信号を画像処理する。そして、制御計算機ユニット１１０は、モニタ１１４に検出された信号画像を表示する。これにより、ユーザは、信号画像を目視できる。一方、アンプ１６４では、検出信号を増幅してＬＰＦ１６６に出力する。
【００４４】
積分処理（２）工程（Ｓ１１６）として、ＬＰＦ１６６（第２の積分処理部）は、反射電子５０（或いは２次電子）が検出された検出信号（第２の信号）における、ビームＯＮとビームＯＦＦとの繰り返し周期よりも十分低い帯域の成分を積分し、積分信号（第２の積分信号）を生成する。かかる処理により、信号の状態をＬＰＦ１７６出力と同条件にすることができる。
【００４５】
判定工程（Ｓ１１８）として、異常検出回路１６８は、積分信号（第２の積分信号）を用いて電子ビーム２００のドーズ量異常を検出する。具体的には、異常検出回路１６８は、積分信号（第２の積分信号）の値が閾値Ｄｔｈ’を超えた場合に異常と判定する。積分信号の値にすることでノイズ成分を除去した値で閾値Ｄｔｈ’との比較判定を行うことができる。
【００４６】
以上により、ブランキング動作によるビームの変化が生じていない場合についてビームの極少量のドーズ量異常を検出できる。
【００４７】
異常個所判定工程（Ｓ１２０）として、異常個所判定回路１８０（異常個所判定部）は、積分信号（第１の積分信号）と積分信号（第２の積分信号）を用いて、電子ビーム２００のドーズ量異常個所を判定する。具体的には、積分信号（第１の積分信号）で異常が検出され、積分信号（第２の積分信号）で異常が検出されない場合、異常個所判定回路１８０は、ドーズ異常個所は、ブランキング偏向器２１２付近であると判定する。積分信号（第１の積分信号）で異常が検出され、積分信号（第２の積分信号）でも異常が検出される場合、異常個所判定回路１８０は、ドーズ異常個所は、電子銃２０１付近であると判定する。積分信号（第２の積分信号）で異常が検出され、積分信号（第１の積分信号）で異常が検出されない場合、異常個所判定回路１８０は、システム故障であると判定する。
【００４８】
描画中止処理工程（Ｓ１２２）として、制御計算機ユニット１１０（描画制御部）は、電子ビームのドーズ量異常が検出された場合に、描画処理を中止するように各機器を制御する。そして、描画部１５０は、かかる制御により描画処理を中止する。これにより、試料１０１（マスク）がドーズ異常で描画され続けることを防止できる。試料１０１の描画には、例えば２４時間等の時間がかかる。ドーズ異常を検出できることで、かかる無駄な時間の発生を回避することができる。
【００４９】
以上のように実施の形態１によれば、ブランキング動作によるビームの変化が生じる場合でもビームの極少量のドーズ量異常を検出できる。よって、描画異常の検出精度を向上できる。さらに、異常個所の特定もできる。これにより、修復時間を短縮できる。よって、装置稼働率を向上させ、ひいては装置スループットを向上させることができる。
【００５０】
実施の形態２．
実施の形態１では、第１の成形アパーチャ２０３等に照射される電子量を第１の成形アパーチャ２０３等からの反射電子５２を検出することによって測定したがこれに限るものではない。実施の形態２では、他の方法で検出する。
【００５１】
図９は、実施の形態２における描画装置の構成を示す概念図である。図９において、検出器２１４，２１６が無くなった点、反射電子検出回路１６１が制限アパーチャ２１１に接続された点、および反射電子検出回路１７０が第１の成形アパーチャ２０３に接続された点、以外は図１と同様である。また、実施の形態２における描画方法も図３と同様である。
【００５２】
実施の形態２では、第１の成形アパーチャ２０３に照射される電子量を第１の成形アパーチャ２０３自体で検出する。同様に、制限アパーチャ２１１に照射される電子量を制限アパーチャ２１１自体で検出する。その他の内容は実施の形態１と同様である。実施の形態２でも実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。
【００５４】
また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、描画装置１００を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。
【００５５】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビームのドーズ量異常検出方法は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００５６】
１０  描画領域
２０  ストライプ領域
３０  ＳＦ
４２  ショット位置
１００  描画装置
１０１  試料
１０２  電子鏡筒
１０３  描画室
１０５  ＸＹステージ
１１０  制御計算機ユニット
１１２  メモリ
１１４  Ｉ／Ｆ回路
１１６  モニタ
１２０  偏向制御回路
１２２  制御回路
１３０  ＤＡＣアンプユニット
１４０，１４２  記憶装置
１５０  描画部
１６０  制御部
１６１，１７０  反射電子検出回路
１６２，１７２  画像処理回路
１６４，１７４  アンプ
１６６，１７６  ＬＰＦ
１６８，１７８  異常検出回路
１８０  異常個所判定回路
１８２  メモリ
１９０  ドーズ異常検出機ユニット
２００  電子ビーム
２０１  電子銃
２０２  照明レンズ
２０３  第１の成形アパーチャ
２０４  投影レンズ
２０５  偏向器
２０６  第２の成形アパーチャ
２０７  対物レンズ
２０８  主偏向器
２０９  副偏向器
２１１  制限アパーチャ
２１２  ブランキング偏向器
２１４，２１６  検出器
３３０  電子線
３４０  試料
４１０  第１のアパーチャ
４１１  開口
４２０  第２のアパーチャ
４２１  可変成形開口
４３０  荷電粒子ソース
【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９】
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【図１０】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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