(57)【要約】【課題】マルチコラム方式の荷電粒子ビームを用いたデバイス製造・検査において、低コストおよび高スループットを実現する。【解決手段】露光するパターンに応じて露光方式を選択し、選択された露光方式毎にパターンを振り分け、前記振り分けられたパターンから、選択された露光方式に応じた露光データを作成し、作成された露光データを、前記選択された露光方式の荷電粒子ビーム光学系のそれぞれに供給して前記パターンを描画する。【選択図】図２
2008311581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる露光方式を含む複数の露光方式の荷電粒子ビーム光学系と、
露光するパターンに応じて選択された露光方式に応じてそれぞれ作成された露光データを、前記選択された露光方式の荷電粒子ビーム光学系のそれぞれに供給して前記パターンを露光させる制御部と、
を備える荷電粒子ビーム装置。
【請求項２】
複数の荷電粒子ビーム光学系と、
試料面内の高さ方向の座標を計測する単一の高さ方向測定手段と、
前記単一の高さ方向測定手段により計測された前記高さ方向の座標から前記試料の高さ方向座標マップを作成するマップ作成手段と、
作成された前記高さ方向座標マップを用いて、荷電粒子ビームの前記試料への照射位置に対する前記高さ方向座標を前記荷電粒子ビーム光学系毎に求め、前記荷電粒子ビームの焦点位置を前記複数の荷電粒子ビーム光学系毎に制御する焦点位置制御手段と、
を備える荷電粒子ビーム装置。
【請求項３】
互いに異なる露光方式を含む複数の露光方式の荷電粒子ビーム光学系を備える荷電粒子ビーム装置を用いてパターンを露光するための露光データを作成する露光データ作成方法であって、
露光するパターンに応じて露光方式を選択し、選択された露光方式毎にパターンを振り分ける工程と、
前記振り分けられたパターンから、選択された露光方式に応じた露光データを作成する工程と、
を備える方法。
【請求項４】
請求項３に記載の露光データ作成方法により作成された露光データを、前記選択された露光方式の荷電粒子ビーム光学系のそれぞれに供給して前記パターンを露光する工程を備えるパターン露光方法。
【請求項５】
複数の荷電粒子ビーム光学系を備える荷電粒子ビーム装置を用いてパターンを露光する方法であって、
試料面内の高さ方向の座標を計測して前記試料の高さ方向座標マップを作成する工程と、
作成された前記高さ方向座標マップを用いて、荷電粒子ビームの前記試料への照射位置に対する前記高さ方向座標を前記荷電粒子ビーム光学系毎に求め、前記荷電粒子ビームの焦点位置を前記複数の荷電粒子ビーム光学系毎に制御してパターンを露光する工程と、
を備えるパターン露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビーム装置、露光データ作成方法およびパターン露光方法に関し、例えばマルチビーム方式の荷電粒子ビームを用いる露光を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路パターンの超微細化・高集積化が著しく進み、例えばフォトマスクの製作に用いられる電子線描画においては、高精度化のみならず、高速化も併せて強く求められるようになってきた。この一方で、次世代リソグラフィ技術の候補である、荷電粒子ビームを用いてウェーハ上に直接描画する直描方式においても、スループットがデバイス量産のための第一の課題となっている。
【０００３】
このスループットを向上させるために、荷電粒子線描画は、一度に照射できる荷電粒子ビームの面積を大きくする方向に進んできた。まず、ビームをポイント状にして使用するポイントビーム方式ではスループットが量産向けに実用性がない程低いため、サイズ可変の矩形断面にして使用する可変成形方式が開発された。この可変成形方式では、ポイントビーム方式に比べればスループットが一桁から二桁高いが、集積度の高い微細なパターン群を露光する際には、スループットの点で依然として問題が多い。これに対して、使用頻度の高い特定のパターンについて、セルマスクを用い、ビームの断面を所望の形状にする部分一括露光方式（セルプロジェクション（Cell Projection方式ともいう）が開発された（以下、セルプロジェクションを単に「ＣＰ」と呼ぶ）。
【０００４】
部分一括露光方式は、メモリ回路のような繰り返しパターンが多い半導体回路に対してメリットが大きいが、ロジック回路のような繰り返しパターンの少ない半導体回路に対しては、セルマスク上に用意するべきパターンの数が増加してしまい、実現困難な場合が多い。
【０００５】
このような問題点を解決するための方式として、複数の荷電粒子ビームを試料上に照射し、その複数の荷電粒子ビームを偏向させて試料上を走査させると共に、露光すべきパターンに応じて複数の荷電粒子ビームを個別にＯＮ／ＯＦＦしてパターンを描画するマルチビーム方式がある。このマルチビーム方式は、マスクを用いずに任意の露光パターンを露光できるので、各コラムを同期化させて露光を行うことによりスループットをより改善できるという特長がある。
【０００６】
しかしながら、マルチビーム方式には従来以下のような問題があった。
【０００７】
第一に、同期化を図るためには各コラムの描画特性が同じになるように調整を行うが（例えば特許文献１）、各コラムで同じビームサイズ、同じ部分一括図形を選択することはなく、ビームボケや収差が異なる、即ち、解像したパターンの寸法やエッジラフネスが被試料上で異なるという事態が発生することがある。
【０００８】
第二に、装置及び調整の複雑化が挙げられる。同期化を図るために露光タイミングを合わせる機構を追加導入しなければならず、その調整に多大な時間を要してしまう。これは荷電粒子ビーム装置のダウン時間増加、荷電粒子ビーム装置コストの増大を招いてしまう（例えば特許文献２）。
【０００９】
第三に、各コラムで同じパターン密度の露光を行うことはないため、各コラム露光に対して近接効果補正が個別に必要になってしまう。このような個別補正も余分なコストの発生を招くだけでなく荷電粒子ビーム装置のダウン時間を増加させることになってしまう。
【特許文献１】特開平１０−０６４７９９号公報
【特許文献２】特開２０００−０２１７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の第１の目的は、マルチコラム方式の荷電粒子ビームを用いたデバイス製造・検査において、低コストおよび高スループットを実現することにある。
【００１１】
本発明の第２の目的は、マルチコラム方式の荷電粒子ビームを用いたデバイス造・検査に用いられ、低コストおよび高スループットを実現する露光データ作成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、
互いに異なる露光方式を含む複数の露光方式の荷電粒子ビーム光学系と、
露光するパターンに応じて選択された露光方式に応じてそれぞれ作成された露光データを、前記選択された露光方式の荷電粒子ビーム光学系のそれぞれに供給して前記パターンを露光させる制御部と、
を備える荷電粒子ビーム装置が提供される。
【００１３】
また、本発明によれば、
複数の荷電粒子ビーム光学系と、
試料面内の高さ方向の座標を計測する単一の高さ方向測定手段と、
前記単一の高さ方向測定手段により計測された前記高さ方向の座標から前記試料の高さ方向座標マップを作成するマップ作成手段と、
作成された前記高さ方向座標マップを用いて、荷電粒子ビームの前記試料への照射位置に対する前記高さ方向座標を前記荷電粒子ビーム光学系毎に求め、前記荷電粒子ビームの焦点位置を前記複数の荷電粒子ビーム光学系毎に制御する焦点位置制御手段と、
を備える荷電粒子ビーム装置が提供される。
【００１４】
また、本発明によれば、
互いに異なる露光方式を含む複数の露光方式の荷電粒子ビーム光学系を備える荷電粒子ビーム装置を用いてパターンを露光するための露光データを作成する露光データ作成方法であって、
露光するパターンに応じて露光方式を選択し、選択された露光方式毎にパターンを振り分ける工程と、
前記振り分けられたパターンから、選択された露光方式に応じた露光データを作成する工程と、
を備える方法が提供される。
【００１５】
さらに、本発明によれば、
複数の荷電粒子ビーム光学系を備える荷電粒子ビーム装置を用いてパターンを露光する方法であって、
試料面内の高さ方向の座標を計測して前記試料の高さ方向座標マップを作成する工程と、
作成された前記高さ方向座標マップを用いて、荷電粒子ビームの前記試料への照射位置に対する前記高さ方向座標を前記荷電粒子ビーム光学系毎に求め、前記荷電粒子ビームの焦点位置を前記複数の荷電粒子ビーム光学系毎に制御してパターンを露光する工程と、
を備えるパターン露光方法が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、マルチコラム方式の荷電粒子ビームを用い、低コストでかつ高スループットでのデバイス製造・検査を実現することができる。
【００１７】
また、本発明によれば、マルチコラム方式の荷電粒子ビームを用いたデバイス製造・検査に用いられ、低コストおよび高スループットを実現する露光データ作成方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態においては、荷電粒子ビームとして電子ビームを用いる場合について説明するが、本発明は荷電粒子ビームとしてイオンビームを用いる場合にも勿論適用できる。
【００１９】
（１）第１の実施の形態
図１は、本発明の第１の実施の形態による荷電粒子ビーム装置の概略構成を示すブロック図である。同図に示す電子ビーム装置１は、制御コンピュータ３０、電子光学系１０Ａ，２０、描画制御回路４０Ａ，４０Ｂ、レーザ測長計１１０、試料室９０、ステージ駆動回路２２０、検出器１０２、および、位置合せ装置２３０を備える。
【００２０】
制御コンピュータ３０は、位置合せ装置２３０、描画制御回路４０Ａ，４０Ｂ、レーザ測長計１１０およびステージ駆動回路２２０に接続され、制御信号を生成してこれらの構成要素を制御する。制御コンピュータ３０はまた、本実施形態において特徴的な露光方式選択部３２および露光データ作成部３４を含み、パターンデータの供給を受けて露光データを作成し、描画制御回路４０Ａ，４０Ｂに供給する。この点は後に詳述する。本実施形態において、露光方式選択部３２、露光データ作成部３４および描画制御回路４０Ａ，４０Ｂは、例えば制御手段に対応する。
【００２１】
描画制御回路４０Ａは、電子光学系１０Ａにも接続され、ブランキング回路４２Ａ、ビーム成形／ＣＰ選択回路４４Ａおよび偏向制御回路４６Ａを含む。描画制御回路４０Ｂは、電子光学系２０にも接続され、ブランキング回路４２Ｂおよび偏向制御回路４６Ｂを含む。
【００２２】
試料室９０には、試料であるウェーハＷを載置するステージＳが収納される。ステージＳは、ステージ駆動回路２２０に接続され、駆動信号の供給を受けてＸ−Ｙの二次元平面内で移動する。ステージＳはレーザ測長計１１０にも接続され、その移動位置が測定される。レーザ測長計１１０は、測定結果を描画制御回路４０Ａ，４０Ｂの偏向制御回路４６Ａ，４６Ｂへ供給する。
【００２３】
検出器１０２は、電子ビームＥＢの照射により試料Ｗの表面から発生した二次電子、反射電子および後方散乱電子の少なくともいずれかを検出する。検出器１０２は、位置合せ装置２３０に接続され、位置合せマークからの検出信号を位置合せ装置２３０に供給する。位置合せ装置２３０は、送られた検出信号を処理して制御コンピュータ３０に供給し、制御コンピュータ３０は、後述する合わせ描画のための制御信号を生成してステージ駆動回路２２０へ供給し、高精度の合わせ描画が実現するようにステージ駆動信号を生成させる。
【００２４】
電子光学系１０Ａは、部分一括露光方式の光学系であり、電子ビームＥＢを生成して試料Ｗへ照射する電子銃１１０の他、各種レンズ（コンデンサレンズ１２０、第１投影レンズ１４０、第２投影レンズ１５０、縮小レンズ１６０および対物レンズ１７０）、各種偏向器（ブランキング用偏向器１３０、ＣＰ選択用偏向器１８０ａ〜１８０ｄおよび対物偏向器１９０ａ，１９０ｂ）、第１成型アパーチャ８１０、ＣＰアパーチャ８２０を含む。
【００２５】
ブランキング用偏向器１３０は、描画制御回路４０Ａのブランキング回路４２Ａに接続され、その制御信号を受けて電子ビームＥＢをオン／オフさせる。ＣＰ選択用偏向器１８０ａ〜１８０ｄは、描画制御回路４０Ａのビーム成形／ＣＰ選択回路４４Ａに接続され、ビーム成形／ＣＰ選択回路４４Ａから制御信号の供給を受けてＣＰアパーチャ８２０中の狙いのキャラクタが選択されるように電子ビームＥＢの軌道を制御する。対物偏向器１９０ａ，１９０ｂは、描画制御回路４０Ａの偏向制御回路４６Ａに接続され、制御信号の供給を受けて試料Ｗ上でビームを走査する。本実施形態においては、対物偏向器１９０ａ，１９０ｂを対物レンズとして用いることで電子ビームＥＢの焦点位置が制御される。電子光学系１０Ａの下部の周辺近傍にＺセンサ９２ＡおよびＺセンサ受光部９４Ａが配設され、Ｚセンサ９２Ａから照射されたレーザ光ＬＢが試料Ｗで反射され、この反射光を受けてＺセンサ受光部９４Ａで発生した信号が制御回路４６Ａに供給される。制御回路４６Ａは、Ｚセンサ受光部９４Ａからの信号に基づいて補正電圧（または補正電流）を計算し、図示しない偏向アンプを介して対物偏向器１９０ａ，１９０ｂの出力電圧（電流）をＺ位置に合わせて制御する。
【００２６】
第１成型アパーチャ８１０のアパーチャ像（成形アパーチャ像）が第１投影レンズ１４０、第２投影レンズ１５０およびＣＰ選択用偏向器１８０ａ〜１８０ｄによってＣＰアパーチャ８２０上の所望の位置に結像される。ＣＰアパーチャ８２０に入射した成形アパーチャ像は、照射位置におけるセルパターンに対応した形状が与えられてＣＰアパーチャ８２０を起点とするセルパターン像となる。セルパターン像は、対物偏向器１９０ａ，１９０ｂによりビームの偏向位置が制御されて試料Ｗ上の所望の位置に照射されて例えばＬＳＩのパターンが露光され描画される。
【００２７】
電子光学系２０は、ポイントビーム方式の光学系であり、描画制御回路４０Ｂからの制御信号を受けてパターン描画を行う。本実施形態において電子光学系２０は電子光学系１０Ａを簡略化したものであるため、各部の説明は省略する。
【００２８】
本実施形態においては簡易な説明のために電子光学系として部分一括露光方式とポイントビーム方式とを備える場合を取り上げたが、本発明に係る荷電粒子ビーム装置はマルチコラム方式一般に適用できるため、上記２つの電子光学系に限ることなく、例えば可変成型方式とポイントビーム方式、部分一括露光方式と可変成型方式、または部分一括露光方式と可変成型方式とポイントビーム方式との３つの方式全ての電子光学系を備える場合にも勿論適用可能である。
【００２９】
本実施形態によるパターン露光方法について図２を参照しながら説明する。
【００３０】
まず、制御コンピュータ３０に露光すべきパターンのデータが入力されると、露光方式選択部３２は、描画パターン毎に最適の露光方式を選択する（図２、ステップＳ１０）。より具体的には、描画パターンのサイズや所望のドーズ量およびパターンの密度等に応じて露光方式が選択される。これにより、各描画パターンは、部分一括露光方式用データ、可変成形ビーム方式用データ、およびポイントビーム方式用データのいずれかに振り分けられる。本実施形態では、露光方式選択部３２が部分一括露光方式用データとポイントビーム方式用データに振り分ける。
【００３１】
次に、振り分けられた描画パターンから、選択された露光方式に応じた露光データを作成し（ステップＳ２０）、各露光方式の描画制御回路へ供給する。
【００３２】
本実施形態では露光データ作成部３４が部分一括露光方式用露光データとポイントビーム方式用露光データを作成して描画制御回路４０Ａおよび４０Ｂにそれぞれ供給する。
【００３３】
最後に、描画制御回路４０Ａおよび４０Ｂは、各方式の露光データを展開しながら、ステージ駆動回路２２０によってステージＳを制御して各光学系の光軸の下に所望の描画位置が来るようにステージＳを移動させ、レーザ測長計１２０の指示値を各制御回路にフィードバックしながら偏向電圧に重畳させて各パターンを各描画方式毎に順次に、またはパイプライン処理にて合わせ描画を実行する（ステップＳ３０）。順次の描画の場合は、最初の露光方式での描画が終了して次の露光方式の描画に移行する際に、描画に先立って各コラムのビーム調整の他、下地パターンとの位置合せマーク（図示せず）の検出を予め行っておき、合わせ描画を実行する。位置合せマークの検出は、マークが光学系の光軸と交わる位置に来るようにステージＳを移動させ、対物偏向器（光学系１０Ａの例であれば対物偏向器１８０ａ〜１８０ｄ）を制御して電子ビームＥＢを走査し、位置合せマークの表面から発生する二次電子、反射電子および後方散乱電子の少なくともいずれかを検出器１０２で検出することにより行う。
【００３４】
本実施形態によれば、露光すべきパターンに応じて露光方式を選択するので、ビームボケや収差を抑制でき、従って寸法変化を極力抑制することが可能になる。特に、近接効果補正については、パターンのサイズや密度に応じて露光方式を選択することにより、振り分けられた同一の露光方式については同一の近接効果補正値を使用することができる。また、ポイントビーム方式の電子光学系については、図１に示したように、装置の構成が簡素になるため、装置コストを削減できるとともに、各種偏向器やアライメントコイル（図示せず）からのノイズを低減することが可能になる。
【００３５】
図３のブロック図に、従来の技術による荷電粒子ビーム装置の一例の概略構成を示す。同図に示す電子ビーム装置１００では、部分一括露光方式の電子光学系１０Ａ，１０Ｂを用いたマルチコラム方式になっているため、描画制御回路についても同一構成の回路４０Ａおよび４０Ｂが必要になっている。このような従来例との対比においても、本実施形態の電子ビーム装置１が非常に簡素な構成を有することが分かる。
【００３６】
（２）第２の実施の形態
本発明の第２の実施の形態について図４乃至図８を参照しながら説明する。
【００３７】
図４は、本発明の第２の実施の形態による荷電粒子ビーム装置の概略構成を示すブロック図である。図３に示す電子ビーム装置１００との対比により明らかなように、本実施形態の電子ビーム装置３は、Ｚセンサ９２Ａ，９２ＢおよびＺセンサ受光部９４Ａ，９４Ｂに代えて、単一のＺセンサ９３および単一のＺセンサ受光部９５を備え、ＺセンサＩＦ回路６２とＺマップ作成部６４とをさらに備える。本実施形態の電子ビーム装置３はまた、図３の描画制御回路４０Ａおよび４０Ｂに代えて、描画制御回路５０Ａおよび５０Ｂを備える。描画制御回路５０Ａおよび５０Ｂは、描画制御回路４０Ａおよび４０Ｂの各構成要素に加え、それぞれ、演算回路４８Ａ，４８Ｂ、メモリＭＲａ，ＭＲｂをさらに含む。本実施形態において、メモリＭＲａ，ＭＲｂ、演算回路４８Ａ，４８Ｂおよび偏向制御回路４６Ａ，４６Ｂは、例えば焦点位置制御手段に対応する。
【００３８】
本実施形態においては簡易な説明のために部分一括露光方式の電子光学系を２つ備える場合を取り上げたが、本発明に係る荷電粒子ビーム装置はマルチコラム方式一般に適用できるため、上記電子光学系に限ることなく、例えば部分一括露光方式と可変成型方式、可変成型方式とポイントビーム方式、部分一括露光方式とポイントビーム方式、または部分一括露光方式と可変成型方式とポイントビーム方式との３つの方式全ての電子光学系を備える場合にも勿論適用可能である。なお、本実施形態の電子ビーム装置３の加速電圧は５ｋｅＶであり、対物偏向器１９０ａ，１９０ｂの偏向領域の大きさは１．５mm×１．５mmおよび５０μｍ×５０μｍである。
【００３９】
単一のＺセンサ９３は、電子光学系１０Ａの下部の周辺近傍に配設され、また、単一のＺセンサ受光部９５は、電子光学系１０Ａを間に挟んでＺセンサ９３に対向する位置に配設される。本実施形態において、Ｚセンサ９３およびＺセンサ受光部９５は、例えば単一の高さ方向測定手段に対応する。Ｚセンサ受光部９５で得た信号はＺセンサＩＦ回路６２を介してデジタル信号に変換され、Ｚマップ作成部６４に供給される。Ｚマップ作成部６４は、ＺセンサＩＦ回路６２から供給されたデジタル信号に基づいてウェーハ面内の各ＸＹ位置に対するＺ方向高さの情報マップ（以下、「Ｚマップ」という）を作成し、メモリＭＲａ，ＭＲｂに格納する。本実施形態において、Ｚマップは、例えば高さ方向座標マップに対応し、また、Ｚマップ作成部６４は、例えばマップ作成手段に対応する。
【００４０】
描画制御回路５０Ａ，５０ＢはメモリＭＲａ，ＭＲｂから読み出したＺ方向の情報信号とレーザ測長計１１０から供給されるステージ位置情報に基づいて演算回路４８Ａ，４８Ｂで補正演算を行い、偏向制御回路４６Ａ，４６Ｂにて所望の出力電圧（電流）を決定する。決定された偏向電圧（電流）値が、図示しない偏向アンプを介して対物偏向器１９０ａ,１９０ｂに出力され、電子ビームＥＢａ，ＥＢｂが正確な試料面上の位置に照射される。
【００４１】
本実施形態では、電子光学系１０Ａで電子ビームＥＢａを走査している間は電子光学系１０Ｂでスキャン動作を行わず、検出器１０２は電子光学系１０Ａの走査による信号のみを検出する。得られた信号は、位置合わせ装置２３０で解析され、制御コンピュータ３００に報告される。報告された下層パターンの情報を用いて、制御コンピュータ３００内でレジストレーション補正演算を実施し、下地の歪を補正する様に求められた補正式を偏向制御回路５０Ａ、５０Ｂに転送して、設計データを偏向制御回路５０内で補正しながら合わせ描画を実行する。電子光学系１０Ｂで電子ビームＥＢｂを走査して行うマーク検出時も同様である。
【００４２】
次に、図５のフローチャートを参照しながら、本実施形態によるパターン露光における焦点位置制御方法を説明する。
【００４３】
まず、ステージＳにより試料Ｗを移動してＺセンサ９３およびＺセンサ受光部９５により試料Ｗの全面に亘って試料面のＺ方向位置を測定し（ステップＳ１００）、Ｚマップ作成部６４によりＺマップを作成する（ステップＳ１１０）。
【００４４】
次に、作成されたＺマップを偏向制御回路５０Ａ，５０Ｂ内の所定のメモリＭＲａ，ＭＲｂに保持させて、所定のエリアごとにＺ補正を実施する。
【００４５】
より具体的には、まず、レーザ測長計１１０により取得されるＸＹ位置情報を元に、偏向制御回路５０Ａ，５０Ｂ内の演算回路４８Ａ，４８Ｂにおいて各電子光学系１０Ａ，１０Ｂ毎のＺ値を、メモリＭＲａ，ＭＲｂに保持されたＺマップから読み出して、偏向制御回路４６Ａ，４６Ｂに転送する（ステップＳ１２０）。
【００４６】
次いで、各電子光学系１０Ａ，１０Ｂの偏向制御回路４６Ａ，４６Ｂにて、ステップＳ１２０で読み出されたＺ値を用いて焦点位置及び偏向位置情報を補正する（ステップＳ１３０）。
【００４７】
続いて、補正された情報を元に電子ビームＥＢａ，ＥＢｂを制御して、所望のパターンを描画する（ステップＳ１４０）。
【００４８】
最後に、全ての領域で描画が終了するまで、上記ステップＳ１００〜Ｓ１４０を描画完了まで繰り返す（ステップＳ１５０）。
【００４９】
図６乃至図８を参照しながら、上述した手順による焦点位置の制御方法をより詳細に説明する。簡単のため、図６に示すようにウェーハ面ＷＳがＹ方向位置に依存してＺ方向に傾きを持っていた場合を取り上げて説明する。
【００５０】
図６に示すように、例えばあるＸ位置座標における位置Ｙ１と位置Ｙ２のＺ値がそれぞれＺ１及びＺ２であったとする。このとき、ウェーハ面上の座標Ｙ１及びＹ２の高さ方向成分がそれぞれＺ１、Ｚ２であるとメモリＭＲａ，ＭＲｂに記憶され、図７の紙面下方に示されているＺマップが平面座標位置に対するＺ値分布のマップとして作成される。
【００５１】
ここで、電子ビーム装置３の構成上、Ｚセンサ受光部９５が電子光学系１０Ａの鏡筒側面に図４に示されているように設置されている場合、Ｚマップは電子光学系１０Ａで制御される電子ビームＥＢａの光軸直下付近をセンシングした結果を示すものになる。即ち、図８に示すように、電子光学系１０Ａの光軸直下を光学系中心Ａｘａとしたとき、ステージＳを操作して試料Ｗを移動させたときのＡｘａ位置でのＺ値をＺマップの値として取得する。
【００５２】
図６に示されている状況で電子ビームを試料面ＷＳ上に照射する際には、ステージ位置がＹ１であるときには、電子光学系１０ＡはＺマップより対応するＺ値Ｚ１をメモリＭＲａから読み出して、偏向制御回路４６Ａで補正するように演算回路４８Ａで演算を実行し、所望の焦点位置・偏向位置になるように、偏向制御回路４６Ａで補正演算が実行される。ここで、ステージ位置がＹ１であるとき、即ち、電子光学系１０Ａの光学系中心ＡｘａがＹ１座標であるとき、図８に示すように、電子光学系１０Ｂの光学系中心Ａｘｂは中心ＡｘａからベースラインＡＢ分だけ離れたところに位置している。従って、電子光学系１０Ｂを制御している偏向制御回路４６Ｂでは、このことを考慮した電子ビームＥＢｂの制御が必要となる。そこで、ステージ位置がＹ１である場合は、ベースラインＡＢに相当する距離だけシフトした位置のＺ値をメモリＭＲｂから読み出すようにプログラムされた演算回路４８Ｂによって、電子光学系１０Ｂの光学系中心Ａｘｂの位置であるＹ２に対応したＺ値であるＺ２が読み出されて、偏向制御回路４６Ｂに設定される。これにより、電子光学系１０Ｂにおいて、電子ビームＥＢｂを最適な焦点位置・偏向位置に制御することが可能となる。
【００５３】
上述した例は電子光学系が２つの場合のマルチ電子光学系電子ビームのＺ補正露光方法について概説したものであるが、本願発明の適用範囲はこれに留まるものでは決してなく、３つ以上の電子光学系についても個別に焦点位置・偏向位置を制御できることは明らかである。
【００５４】
本実施形態によれば、マルチ電子光学系方式の電子ビーム装置において、描画精度を落とすこと無く、装置のコストを削減することが可能となる。
【００５５】
（３）半導体装置の製造方法
上記実施形態で説明した露光データ作成方法およびパターン露光方法を用いて基板にマスクパターンを露光し、潜像が形成されたレジストを現像して上記基板にパターンを形成すれば、低コストでかつ高い精度でデバイスを製造することができる。
【００５６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記形態に限るものでは決してなく、その技術的範囲内で適宜変形または修正して適用できることは勿論である。
【００５７】
例えば第１の実施の形態では、制御コンピュータ３０に露光方式選択部３２と露光データ作成部３４とを設けてこれらにより露光パターンを各露光方式に振り分けて露光データを作成することとしたが、外部の装置を用いて露光パターンの振り分け・露光データの作成を行い、オフラインまたはオンラインにて各描画制御回路へ供給することとしてもよい。
【００５８】
また、第２の実施の形態に関連して言及すると、Ｚマップ作成のためのＺ測定位置間隔をより粗く設定した場合でも、隣接した位置で計測されたＺ値を用いて間のＺ値を補間するように演算回路４８Ａ，４８Ｂのプログラムを設定すれば、より細かな焦点位置・偏向位置制御を各電子光学系について行うことができる。
【００５９】
また、上記第２の実施の形態では、電子ビーム装置にＺセンサＩＦ回路６２およびＺマップ作成部６４を持たせることとしたが、これに限ることなく、外部の装置を用いて試料面ＷＳの高さ方向座標を計測してＺマップを作成しておき、作成されたＺマップを取り込んで演算回路４８Ａ，４８Ｂおよび偏向制御回路４６Ａ，４６Ｂにより各電子ビーム光学系１０Ａ，１０Ｂの焦点位置を制御することとしてもよい。
【００６０】
また、上記第２の実施の形態では、予め測定したＺマップを用いた各電子光学系のＺ位置補正方法について説明したが、電子ビームＥＢａ照射時に電子光学系１０Ａで同時にＺ値を測定し、その計測値をＺセンサＩＦ回路６２を介してリアルタイムに偏向制御回路４６Ａ，４６Ｂにフィードフォワードすることもできる。即ち、電子光学系１０Ａにおいては、リアルタイム計測Ｚ値をそのまま偏向制御回路４６Ａに設定し、電子光学系１０Ｂにおいては、リアルタイム計測Ｚ値と、そのステージ位置で対応する電子光学系１０Ａの中心位置ＡｘａでのＺマップの値とを比較して、差分を線形補正するように演算回路４８Ｂで演算を実行することにより、焦点位置・偏向位置を各電子光学系についてリアルタイムに制御することができる。このようなリアルタイム制御を実行することで、Ｚマップ測定時の後で生じた気圧差及び温度差をも詳細に補正することも可能になり、その結果、より高精度な露光を実現することが可能となる。  さらに、上記第２の実施の形態では、パターンを露光する場合について説明したが、これに限ることなく、マルチコラムを用いたパターン検査にも適用できることは明らかである。
【００６１】
特許請求の範囲に記載された発明の他、上述した実施の形態から、以下の付記に示された発明が導かれる。
【００６２】
（付記１） 
複数の荷電粒子ビーム光学系を備える荷電粒子ビーム装置を用いてパターンを検査する方法であって、
試料面内の高さ方向の座標を計測して前記試料の高さ方向座標マップを作成する工程と、
作成された前記高さ方向座標マップを用いて、荷電粒子ビームの前記試料への照射位置に対する前記高さ方向座標を前記荷電粒子ビーム光学系毎に求め、前記荷電粒子ビームの焦点位置を各荷電粒子ビーム光学系毎に制御してパターンを検査する工程と、
を備えるパターン検査方法。
【００６３】
（付記２） 
複数の荷電粒子ビーム光学系を備える荷電粒子ビーム装置を用いてパターンを露光する方法であって、
試料面内の高さ方向の座標を計測して予め作成された前記試料の高さ方向座標マップを用いて、荷電粒子ビームの前記試料への照射位置に対する前記高さ方向座標を前記荷電粒子ビーム光学系毎に求め、前記荷電粒子ビームの焦点位置を各荷電粒子ビーム光学系毎に制御してパターンを露光する工程を備えるパターン露光方法。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１の実施の形態による荷電粒子ビーム装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による荷電粒子ビーム露光方法の概略手順を示すフローチャートである。
【図３】従来の技術による荷電粒子ビーム装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による荷電粒子ビーム装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態による荷電粒子ビーム露光方法の概略手順を示すフローチャートである。
【図６】図５に示す荷電粒子ビーム露光方法による焦点位置のより具体的な制御方法の説明図である。
【図７】図５に示す荷電粒子ビーム露光方法による焦点位置のより具体的な制御方法の説明図である。
【図８】図５に示す荷電粒子ビーム露光方法による焦点位置のより具体的な制御方法の説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１，３：電子ビーム装置
１０Ａ，１０Ｂ：部分一括露光方式電子光学系
２０：ポイントビーム方式電子光学系
３０，３００：制御コンピュータ
３２：露光方式選択部
３４：露光データ作成部
４０Ａ，４０Ｂ：描画制御回路
４６Ａ，４６Ｂ：偏向制御回路
４８Ａ，４８Ｂ：演算回路
６２：ＺセンサＩＦ回路
６４：Ｚマップ作成部
９２Ａ，９２Ｂ，９３，９６：Ｚセンサ
９４Ａ，９４Ｂ，９５，９８：Ｚセンサ受光部
ＭＲａ，ＭＲｂ：メモリ
【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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