(57)【要約】【目的】静電レンズで試料面の焦点合わせを行うことが可能な焦点合わせ方法を提供する。【構成】本発明の一態様の電子ビーム２００の焦点合わせ方法は、レンズコイル２０７を用いて、校正マーク部材１０６の基準面の位置に焦点を合わせるための第１の設定値を測定する工程と、静電レンズ２０８とレンズコイル２０７の設定値を距離に応じて変更する第１と第２の換算係数を取得する工程と、試料１０１面の高さ分布を測定する工程と、第２の換算係数を用いて第１の設定値を補正して、レンズコイル２０７におけるビームの焦点位置を基準面の位置から試料面の高さ分布の中間高さ位置に補正する工程と、第１の換算係数を用いて試料１０１面の高さ位置に応じて静電レンズ２０８の第２の設定値を補正して、静電レンズ２０８により電子ビーム２００の焦点位置を補正する工程と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2008252070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズコイルを用いて、所定の基準面の位置に荷電粒子ビームの焦点を合わせるための第１の設定値を測定する工程と、
静電レンズと前記レンズコイルとを用いて、前記静電レンズの設定値を距離に応じて変更するための第１の換算係数と前記レンズコイルの設定値を距離に応じて変更するための第２の換算係数とを取得する工程と、
試料面の高さ分布を測定する工程と、
前記第２の換算係数を用いて前記第１の設定値を補正して、前記レンズコイルにおける前記荷電粒子ビームの焦点位置を前記所定の基準面の位置から前記試料面の高さ分布の中間高さ位置に補正する工程と、
前記第１の換算係数を用いて前記試料面の高さ位置に応じて前記静電レンズの第２の設定値を補正して、前記静電レンズにより前記荷電粒子ビームの焦点位置を補正する工程と、
を備えたことを特徴とする荷電粒子ビームの焦点合わせ方法。
【請求項２】
前記中間高さ位置を前記静電レンズのダイナミックレンジの中間位置に設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の焦点合わせ方法。
【請求項３】
前記第１の換算係数は、前記静電レンズを用いて前記荷電粒子ビームを前記所定の基準面に焦点を合わせるための設定値を用いて取得され、
前記第２の換算係数は、前記レンズコイルを用いて前記荷電粒子ビームを前記所定の基準面に焦点を合わせるための設定値を用いて取得されることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビームの焦点合わせ方法。
【請求項４】
前記所定の基準面は、高さの異なる複数の面を有することを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビームの焦点合わせ方法。
【請求項５】
前記試料に所定のパターンを描画しながら、前記静電レンズによりリアルタイムに前記荷電粒子ビームの焦点位置を補正することを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビームの焦点合わせ方法。
【請求項６】
非点調整用コイルを用いて、所定のマーク位置での荷電粒子ビームの非点を補正するための第１の設定値を測定する工程と、
静電電極と前記非点調整用コイルとを用いて、前記静電電極の設定値を距離に応じて変更するための第１の換算係数と前記非点調整用コイルの設定値を距離に応じて変更するための第２の換算係数とを取得する工程と、
試料面の高さ分布を測定する工程と、
前記第２の換算係数を用いて前記第１の設定値を補正して、前記非点調整用コイルにおける前記荷電粒子ビームの非点補正位置を前記所定のマーク位置から前記試料面の高さ分布の中間高さ位置に補正する工程と、
前記第１の換算係数を用いて前記試料面の高さ位置に応じて前記静電電極の第２の設定値を補正して、前記静電電極により前記荷電粒子ビームの非点を補正する工程と、
を備えたことを特徴とする荷電粒子ビームの非点調整方法。
【請求項７】
前記中間高さ位置を前記静電電極のダイナミックレンジの中間位置に設定することを特徴とする請求項６記載の荷電粒子ビームの非点調整方法。
【請求項８】
前記第１の換算係数は、前記静電電極を用いて前記荷電粒子ビームを前記所定の基準面に焦点を合わせるための設定値を用いて取得され、
前記第２の換算係数は、前記非点調整用コイルを用いて前記荷電粒子ビームを前記所定の基準面に焦点を合わせるための設定値を用いて取得されることを特徴とする請求項６記載の荷電粒子ビームの非点調整方法。
【請求項９】
前記所定のマークは、高さの異なる複数の面に形成されることを特徴とする請求項６記載の荷電粒子ビームの非点調整方法。
【請求項１０】
前記試料に所定のパターンを描画しながら、前記静電電極によりリアルタイムに前記荷電粒子ビームの非点を補正することを特徴とする請求項６記載の荷電粒子ビームの非点調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビームの焦点合わせ方法及び荷電粒子ビームの非点調整方法に係り、例えば、電子ビームを可変成形させながら試料に電子ビームを照射する電子ビーム描画装置における焦点合わせ方法及び非点調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの微細化の進展を担うリソグラフィ技術は半導体製造プロセスのなかでも極めて重要なプロセスである。近年、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。これらの半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためのリソグラフィ技術には、高精度の原画パターン（レチクル或いはマスクともいう。）が必要となる。ここで、電子線（電子ビーム）描画技術は本質的に優れた解像性と精度を有しており、この高精度の原画パターンの生産に用いられる。
【０００３】
図１１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（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍ）描画装置では、以下のように描画される。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例えば長方形の開口４１１が形成されている。また、第２のアパーチャ４２０には、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、開口４１１を通過した電子線３３０は、偏向器により偏向される。そして、可変成形開口４２１の一部を通過して、コイルレンズ等で焦点を合わせて、ステージ上に搭載された試料３４０に照射される。その際、ステージは、所定の一方向（例えば、Ｘ方向とする）に連続的に移動している。すなわち、開口４１１と可変成形開口４２１との両方を通過できる矩形形状が、試料３４０の描画領域に描画される。開口４１１と可変成形開口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という。可変成形型の電子ビーム描画装置については、開示された文献が存在する（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−２９３６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電子ビーム描画装置では、ビームの焦点を試料に合わせる必要がある。焦点を合わせる方法の一例について以下に説明する。
図１２は、焦点合わせ方法の一例を示す図である。
例えば、校正マーク５０４を別に用意して、レンズコイル５０２を用いて校正マーク５０４の位置に焦点を合わせるといった調整方法が用いられていた。しかし、試料面５１０が平面とは限らないので、必ずしも校正マーク５０４の高さ位置と試料面５１０全面とが一致せず、その傾きにより生じる誤差分を補正する必要があった。通常、大まかな焦点調整にはダイナミックレンジの大きな電磁レンズを使用し、残りの誤差分については、別途、静電レンズを用い高速で高精度に補正することが試みられていた。しかし、描画されるパターンの微細化に伴い、この誤差の補正をさらに高精度に行なうことが望まれている。そのためには、静電レンズの分解能を高める必要がある。このためには静電レンズのダイナミックレンジ５０６を狭くした方が有利である。図１２のように、静電レンズのダイナミックレンジ５０６の範囲内に試料面５１０全面が納まっている場合には静電レンズを使用してフォーカス調整を行なうことができる。
【０００５】
図１３は、静電レンズのダイナミックレンジの範囲内から外れる場合の一例を示す図である。
ダイナミックレンジ５０６を狭くすると、焦点を合わせる基準となる位置が校正マーク５０４の位置の場合、試料面の傾き方によっては、図１３に示すように、そのダイナミックレンジ５０６から試料面の一部が外れてしまう場合が存在する。図１３では、試料面５１２がダイナミックレンジ５０６から外れてしまった状態を示している。ダイナミックレンジ５０６から外れてしまうと焦点補正ができなくなるので高精度なパターンを描画することが困難になってしまうといった問題が生じてきた。
【０００６】
また、電子ビーム描画装置では、焦点を合わせた場合でもさらに収差の補正、特に、非点調整を行なう必要がある。非点調整においても非点調整用コイルを用いて校正マークの位置で非点を調整するといった調整方法が用いられていた。しかし、上述したように、試料面が平面とは限らないので、必ずしも校正マークの高さ位置と試料面全面とが一致せず、その傾きにより生じる誤差分を補正する必要があった。その誤差分についても、別途、静電レンズ等で高精度に補正することが試みられていた。その場合でも上記同様、ダイナミックレンジから試料面の一部が外れてしまう場合が存在する。ダイナミックレンジから外れてしまうと非点調整ができなくなるので高精度なパターンを描画することが困難になってしまうといった問題が生じてきた。描画されるパターンの微細化に伴い、これらの問題を解決する手法が望まれる。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる問題点を克服し、静電レンズで試料面の焦点合わせを行うことが可能な焦点合わせ方法及び非点調整を行うことが可能な非点調整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】
【０００８】
本発明の一態様の荷電粒子ビームの焦点合わせ方法は、
レンズコイルを用いて、所定の基準面の位置に荷電粒子ビームの焦点を合わせるための第１の設定値を測定する工程と、
静電レンズとレンズコイルとを用いて、静電レンズの設定値を距離に応じて変更するための第１の換算係数とレンズコイルの設定値を距離に応じて変更するための第２の換算係数とを取得する工程と、
試料面の高さ分布を測定する工程と、
第２の換算係数を用いて第１の設定値を補正して、レンズコイルにおける荷電粒子ビームの焦点位置を所定の基準面の位置から試料面の高さ分布の中間高さ位置に補正する工程と、
第１の換算係数を用いて試料面の高さ位置に応じて静電レンズの第２の設定値を補正して、静電レンズにより前記荷電粒子ビームの焦点位置を補正する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
そして、中間高さ位置を静電レンズのダイナミックレンジの中間位置に設定することを特徴とする。かかる構成によれば、中間高さ位置を基準として、静電レンズを用いて荷電粒子ビームの焦点位置を補正することができる。
【００１０】
また、上述した第１の換算係数は、静電レンズを用いて荷電粒子ビームを所定の基準面に焦点を合わせるための設定値を用いて取得され、第２の換算係数は、レンズコイルを用いて荷電粒子ビームを所定の基準面に焦点を合わせるための設定値を用いて取得される。そして、その際使用する所定の基準面は、高さの異なる複数の面を有すると好適である。
【００１１】
また、上述した焦点合わせの手法は、非点調整にも応用することができる。その場合の本発明の一態様の荷電粒子ビームの非点調整方法は、
非点調整用コイルを用いて、所定のマーク位置での荷電粒子ビームの非点を補正するための第１の設定値を測定する工程と、
静電電極と非点調整用コイルとを用いて、静電電極の設定値を距離に応じて変更するための第１の換算係数と非点調整用コイルの設定値を距離に応じて変更するための第２の換算係数とを取得する工程と、
試料面の高さ分布を測定する工程と、
第２の換算係数を用いて第１の設定値を補正して、非点調整用コイルにおける荷電粒子ビームの非点補正位置を所定のマーク位置から試料面の高さ分布の中間高さ位置に補正する工程と、
第１の換算係数を用いて試料面の高さ位置に応じて静電電極の第２の設定値を補正して、静電電極により前記荷電粒子ビームの非点を補正する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、静電レンズのダイナミックレンジの範囲内に試料面の位置を配置させることができる。よって、試料面の各位置に応じて焦点位置を合わせることができる。同様に、静電電極のダイナミックレンジの範囲内に試料面の位置を配置させることができる。よって、非点を調整することができる。その結果、高精度な寸法のパターンを描画することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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、以下の実施の形態では、静電レンズのダイナミックレンジを最大限有効に使用するための方法を提供する。
【００１４】
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、荷電粒子ビーム描画装置の一例である描画装置１００は、描画部１５０と制御系を備えている。描画部１５０は、電子鏡筒１０２、及び電子鏡筒１０２に接続される描画室１０３を有している。そして、電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、偏向器２０５、レンズコイル（ＯＬＦ）２０７、静電レンズ２０８、非点調整用の非点コイル２１２、静電電極２１６、及び反射電子検出器２１４が配置されている。また、描画室１０３内には、ＸＹステージ１０５が配置される。そして、ＸＹステージ１０５上には試料１０１が載置される。また、ＸＹステージ１０５上には校正マーク部材１０６が配置される。また、描画室１０３上には、投光器２２２と受光器２２４で構成されるＺセンサユニットが搭載される。制御系としては、制御計算機（ＣＰＵ）１２０、メモリ１２２、静電レンズ制御部１３０、レンズコイル制御部１４０、非点コイル制御部１６０、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器１７０、静電電極制御部１８０、アンプ１３２，１７２，１８２を備えている。ＣＰＵ１２０に入力或いはＣＰＵ１２０から出力される信号データは、メモリ１２２に格納される。また、ＣＰＵ１２０内部での演算結果は、演算の都度、メモリ１２２に格納される。また、ＣＰＵ１２０内部での演算結果或いは入力データは、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）を介して出入力可能である。図１では、本実施の形態１を説明する上で必要な構成部分について記載している。描画装置１００にとって、その他の構成が含まれても構わない。
【００１５】
図２は、実施の形態１における電子ビームの焦点合わせ方法の要部工程を示すフローチャート図である。
図２において、電子ビームの焦点合わせ方法は、校正マーク位置での焦点合わせ工程（Ｓ１０２）と、換算係数取得工程（Ｓ１０４）と、Ｚ分布測定工程（Ｓ１０６）と、中間位置への基準位置補正工程（Ｓ１１０）と、静電フォーカス工程（Ｓ１１２）という一連の工程を実施する。
【００１６】
ステップ（Ｓ）１０２において、校正マーク位置での焦点合わせ工程として、レンズコイル２０７を用いて、校正マーク位置に電子ビーム２００の焦点を合わせる。そのために、焦点位置に合わせるためのＯＬＦ設定値（第１の設定値）を測定する（設定値測定工程）。
【００１７】
図３は、実施の形態１における測定手法を説明するための概念図である。
ここで、校正マーク部材１０６には、高さの異なる２つの面２３２，２３４を備えている。校正マーク部材１０６の高さの異なる複数の面２３２，２３４は、所定の基準面の一例である。図３では、２つの面にしているが、３つ以上の面であっても構わない。図３では、面２３４を基準面としている。面２３２を基準面としても構わない。そして、面２３４から例えば−２０μｍの高さ位置に面２３２を形成している。ここで、２つの面の段差は、静電レンズ２０８のダイナミックレンジより大きくなるように設定すると望ましい。各面には校正マークが形成されている。そして、レンズコイル２０７で面２３４に電子ビーム２００の焦点を合わせる。具体的には、まず、電子銃２０１から電子ビーム２００を照射する。そして、ＣＰＵ１２０に制御されたレンズコイル制御部１４０からある任意の設定値に設定された電流信号がレンズコイル２０７に通電される。レンズコイル２０７は、この電流信号により制御される。そして、通電された電流によるコイル作用により電子ビーム２００の焦点高さが制御される。その状態で、偏向器２０５によって、校正マーク上を通過するように電子ビーム２００を偏向させて校正マークのビームプロファイルを測定する。或いは、ＸＹステージ１０５を移動させて、校正マークのビームプロファイルを測定する。すなわち、校正マーク上を走査して校正マークのビームプロファイルを測定する。ビームプロファイルは、電子ビーム２００が校正マークに照射されたことにより放出される反射電子１２或いは２次電子を反射電子検出器２１４で検出することで測定することができる。また、反射電子検出器２１４の出力信号はアンプ１７２により増幅され、Ａ／Ｄ変換器１７０でデジタル信号に変換される。そして、その出力はＣＰＵ１２０に出力される。そして、測定データに基づいてビームプロファイルを取得することができる。そして、複数の設定値でレンズコイル２０７に通電して、同様にビームプロファイルを取得する。
【００１８】
図４は、実施の形態１におけるビームプロファイルの一例を示す図である。
以上のようにして得られたビームプロファイル１０の中で分解能σが最も小さくなるビームプロファイルのときの設定値が焦点を合わせたときのＯＬＦ設定値となる。ここで、分解能σは、定義次第であるが、最大ビーム強度の１０％となる位置から９０％となる位置までの幅（長さ）、或いは、最大ビーム強度の２０％となる位置から８０％となる位置までの幅（長さ）等で定義すればよい。
【００１９】
図５は、実施の形態１におけるレンズ設定値とビームぼけとの関係を示すグラフである。
図５では、分解能σをビームぼけという定義で記載している。図５に示すように、複数の設定値で測定して、ビームぼけが最小となるときのレンズ設定値が、焦点があったＯＬＦ設定値となる。
【００２０】
Ｓ１０４において、換算係数取得工程として、静電レンズ２０８の設定値を距離に応じて変更するための第１の換算係数とレンズコイル２０７の設定値を距離に応じて変更するための第２の換算係数とを取得する。そのために、まず、レンズコイル２０７を用いて、校正マーク部材１０６の各面２３２，２３４の位置に焦点を合わせるための設定値を測定する。レンズコイル２０７の面２３４の位置に焦点を合わせるための設定値は、既に求めてあるので、残りの面２３２の位置に焦点を合わせるための設定値を測定する。測定手法は、上述した内容と同様の操作を今度は、面２３２でも行ない、面２３２に電子ビーム２００の焦点を合わせたときの設定値を取得する。これにより、面２３４での設定値ａ１と面２３２での設定値ａ２を取得する。以上のようにして、ＯＬＦ設定値ａ１，ａ２を取得することができる。そして、レンズコイル２０７の換算係数ｋ１をｋ１＝（ａ１−ａ２）／２０と求めることができる。
【００２１】
今度は、静電レンズ２０８で面２３４の位置に電子ビーム２００の焦点を合わせる。まず、電子銃２０１から電子ビーム２００を照射する。そして、ＣＰＵ１２０に制御された静電レンズ制御部１３０からある任意の設定値に設定された電圧信号がアンプ１３２により増幅されて静電レンズ２０８に印加される。静電レンズ２０８は、この電圧信号により制御される。そして、印加された電圧による静電作用により電子ビーム２００の焦点高さが制御される。ここでは、予め、面２３４の焦点付近にレンズコイル２０７である程度調整しておけばよい。その状態で、偏向器２０５で電子ビームを走査して、校正マークのビームプロファイルを測定する。ビームプロファイルを測定する手法は、レンズコイル２０７で測定した手法と同様である。そして、複数の設定値で静電レンズ２０８を印加して、同様にビームプロファイルを取得する。そして、得られたビームプロファイルの中で分解能σが最も小さくなるビームプロファイルのときの設定値が焦点を合わせたときの静電設定値となる。ここで、次に、面２３２で同様に測定したくても、面２３２ではダイナミックレンジを越えてしまうので、レンズコイル２０７で２つの面２３２，２３４の段差より小さい、例えば、１０μｍだけ焦点位置を変化させる。もう既にレンズコイル２０７の換算係数ｋ１が得られているので、レンズコイル２０７で１０μｍだけ焦点位置を変化させることは可能である。そして、その状態で、偏向器２０５で電子ビームを走査して、校正マークのビームプロファイルを測定する。そして、面２３４に電子ビーム２００の焦点を合わせたときの設定値を取得する。これにより、面２３４での設定値ｂ１と１０μｍだけ移動した位置での設定値ｂ２を取得する。以上のようにして、静電設定値ｂ１，ｂ２を取得することができる。そして、静電レンズ２０８の換算係数ｋ２をｋ２＝（ｂ１−ｂ２）／１０と求めることができる。
【００２２】
このように、上述した換算係数ｋ２は、静電レンズを用いて荷電粒子ビームを所定の基準面に焦点を合わせるための設定値を用いて取得される。そして、換算係数ｋ１は、レンズコイルを用いて荷電粒子ビームを所定の基準面に焦点を合わせるための設定値を用いて取得される。
【００２３】
Ｓ１０６において、Ｚ分布測定工程として、Ｚセンサを用いて試料１０１面の高さ分布を測定する。まず、基準高さとなる校正マーク部材１０６の面２３４が光軸の中心位置にくるようにＸＹステージ１０５を移動させる。そして、その状態で投光器２２２からレーザ光を面２３４に照射して、面２３４からの反射光を受光器２２４が受光する。そして、受光器２２４の出力信号は、ＣＰＵ１２０に出力される。この面２３４の高さをＺ方向の基準値とする。次に、試料１０１面の描画領域内に略均等に割り振られた複数の位置で同様に高さを測定する。これらの操作により試料１０１面のＺ分布を得ることができる。
【００２４】
Ｓ１１０において、基準位置補正工程として、換算係数ｋ１を用いて設定値ａ１を補正して、レンズコイル２０７における電子ビーム２００の焦点位置を校正マーク部材１０６の面２３４の位置から試料１０１面のＺ分布の中間高さ位置（仮想面）に補正する。換算係数ｋ１と距離ΔＺとの積を設定値ａ１に加算すれば、補正値ａ３を得ることができる。そして、この中間高さ位置を静電レンズ２０８のダイナミックレンジの中間位置に設定する。
【００２５】
図６は、実施の形態１におけるフォーカス位置とダイナミックレンジとの関係を示す図である。
上述したように、レンズコイル２０７における電子ビーム２００の焦点位置を面２３４の高さ位置２５０から中間高さ位置２５２に補正して、この位置を基準位置とすることで、静電レンズ２０８のダイナミックレンジ２４０をダイナミックレンジ２４２の位置に移動させることができる。そのため、試料１０１面が傾いていても面全体を静電レンズ２０８のダイナミックレンジ２４２の範囲内に納めることができる。そして、この状態で描画を開始する。
【００２６】
Ｓ１１２において、静電フォーカス工程として、描画の際には、Ｚセンサで描画する試料１０１面の位置の高さを測定し、換算係数ｋ２を用いて試料１０１面の高さ位置に応じて静電レンズ２０８の設定値（第２の設定値）を補正する。このようにして、静電レンズ２０８により電子ビーム２００の焦点位置を動的に補正する。静電レンズ２０８の換算係数ｋ２がわかっているので、中間高さ位置２５２からの高さ方向の距離ΔＺだけ移動させる静電設定値Δｂは、Δｂ＝ｋ２・ΔＺで得ることができる。
【００２７】
以上のように構成することにより、静電レンズ２０８のダイナミックレンジの範囲内に試料１０１面の位置を配置させることができる。よって、試料１０１面の各位置に応じて焦点位置を合わせることができる。よって、試料１０１に所定のパターンを描画しながら静電レンズ２０８でリアルタイムに焦点位置を補正することができる。その結果、高精度な寸法のパターンを描画することができる。
【００２８】
実施の形態２．
実施の形態１では、焦点合わせについて説明したが、電子ビーム描画装置では、焦点を合わせた場合でもさらに偏向収差の補正、特に、非点調整が必要な場合がある。非点調整においても実施の形態１と同様の手法を用いることができる。以下、図面を用いて説明する。装置構成については、実施の形態１と同様である。
【００２９】
図７は、実施の形態２における電子ビームの焦点合わせ方法の要部工程を示すフローチャート図である。
図７において、電子ビームの非点調整方法は、校正マーク位置での非点調整工程（Ｓ２０２）と、換算係数取得工程（Ｓ２０４）と、Ｚ分布測定工程（Ｓ２０６）と、中間位置への基準位置補正工程（Ｓ２１０）と、静電非点補正工程（Ｓ２１２）という一連の工程を実施する。
【００３０】
Ｓ２０２において、校正マーク位置での非点調整工程として、非点調整用の非点コイル２１２を用いて、校正マーク位置での電子ビーム２００の非点を補正する。そのために、非点を補正するための非点設定値（第１の設定値）を測定する（設定値測定工程）。
【００３１】
図８は、実施の形態２における校正マークの一例を示す図である。
校正マーク部材１０６の高さの異なる複数の面２３２，２３４は、所定の基準面の一例である。校正マーク部材１０６の各面２３２，２３４上には、図８で示すような上方から見て円形の校正マーク（ドットマーク）２３６が形成されている。例えば、下地となる面２３２，２３４に用いる材料よりも反射率の大きい材料を用いる。例えば、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）等の高融点金属や、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）等の重金属を用いると好適である。そして、ｘ方向とｙ方向のそれぞれについて、分解能σが最小となるレンズコイル２０７の設定値を求める。測定手法は焦点合わせと同様である。偏向器２０５によって校正マーク２３６上をｘ方向とｙ方向のそれぞれの方向に通過するように電子ビーム２００を偏向させて校正マーク２３６のｘ方向のビームプロファイルとｙ方向のビームプロファイルを測定すればよい。或いは、ＸＹステージ１０５をｘ方向とｙ方向のそれぞれに移動させて、校正マーク２３６のｘ方向のビームプロファイルとｙ方向のビームプロファイルを測定すればよい。すなわち、校正マーク２３６上をｘ方向とｙ方向に走査してそれぞれビームプロファイルを測定すればよい。複数のレンズコイル２０７の設定値で同様の操作を行なうことで、焦点合わせと同様に、分解能σとレンズコイル２０７の設定値との関係を得ることができる。
【００３２】
図９は、実施の形態２における分解能とレンズコイルの設定値との関係を示す図である。
非点があっていない場合、図９に示すように、ｘ方向のグラフとｙ方向のグラフが一致しない。そのため、非点コイル２１２でｘ方向のグラフとｙ方向のグラフが一致するように調整する。具体的には、まず、電子銃２０１から電子ビーム２００を照射する。そして、ＣＰＵ１２０に制御された非点コイル制御部１６０からある任意の設定値に設定された電流信号が非点コイル２１２に通電される。非点コイル２１２は、この電流信号により制御される。そして、通電された電流によるコイル作用により電子ビーム２００の焦点高さが制御される。非点コイル２１２の設定値を変更させて、再度、図９に示すようなグラフのデータを測定する。このような操作を繰り返すことにより、ｘ方向のグラフとｙ方向のグラフを一致させるように調整する。そして、一致したときの設定値がコイル非点設定値（第１の設定値）となる。
【００３３】
Ｓ２０４において、換算係数取得工程として、静電電極２１６の設定値を距離に応じて変更するための第１の換算係数と非点コイル２１２の設定値を距離に応じて変更するための第２の換算係数とを取得する。そのために、まず、非点コイル２１２を用いて、校正マーク部材１０６の各面２３２，２３４の校正マーク２３６での非点を補正するための設定値を測定する。非点コイル２１２の面２３４の校正マーク２３６での非点を補正するための設定値は、既に求めてあるので、残りの面２３２の校正マーク２３６での非点を補正するための設定値を測定する。測定手法は、上述した内容と同様の操作を今度は、面２３２でも行ない、面２３２の校正マーク２３６での非点を補正するための設定値を取得する。これにより、面２３４での設定値ｃ１と面２３２での設定値ｃ２を取得する。以上のようにして、コイル非点設定値ｃ１，ｃ２を取得することができる。そして、非点コイル２１２の換算係数ｋ３をｋ３＝（ｃ１−ｃ２）／２０と求めることができる。
【００３４】
今度は、静電電極２１６を用いて面２３４の校正マーク２３６での非点を補正する。静電電極２１６は、静電電極制御部１８０から出力されたある任意の設定値に設定された電圧信号がアンプ１８２で増幅され、静電電極２１６に印加される。静電電極２１６は、この電圧信号により制御される。ここでは、ｘ，ｙ方向に非点補正するために、例えば、４極の電極を用いる。そして、印加された電圧による静電作用により電子ビーム２００の非点が補正される。静電電極２１６の設定値を変更させて、再度、図９に示すようなグラフのデータを測定する。このような操作を繰り返すことにより、ｘ方向のグラフとｙ方向のグラフを一致させるように調整する。そして、一致したときの設定値が静電非点設定値となる。ここで、レンズコイル２０７で２つの面２３２，２３４の段差より小さい、例えば、１０μｍだけ焦点位置を変化させる。もう既にレンズコイル２０７の換算係数ｋ１が得られているので、レンズコイル２０７で１０μｍだけ焦点位置を変化させることは可能である。そして、その状態で、偏向器２０５で電子ビームを走査して、校正マーク２３６のｘ方向のビームプロファイルとｙ方向のビームプロファイルを測定する。そして、面２３４の校正マーク２３６での非点を補正するための設定値を取得する。これにより、面２３４での設定値ｄ１と１０μｍだけ移動した位置での設定値ｄ２を取得する。以上のようにして、静電非点設定値ｄ１，ｄ２を取得することができる。そして、静電電極２１６の換算係数ｋ４をｋ４＝（ｄ１−ｄ２）／１０と求めることができる。
【００３５】
このように、換算係数ｋ４は、静電電極２１６を用いて荷電粒子ビームを所定の基準面に焦点を合わせるための設定値を用いて取得される。そして、換算係数ｋ３は、非点調整用コイルを用いて荷電粒子ビームを所定の基準面に焦点を合わせるための設定値を用いて取得される。
【００３６】
Ｓ２０６において、Ｚ分布測定工程として、Ｚセンサを用いて試料１０１面の高さ分布を測定する。この工程は、実施の形態１と同様である。
【００３７】
Ｓ２１０において、基準位置補正工程として、換算係数ｋ３を用いて設定値ｃ１を補正して、非点コイル２１２における電子ビーム２００の非点補正位置を校正マーク部材１０６の面２３４の位置から試料１０１面のＺ分布の中間高さ位置（仮想面）に補正する。換算係数ｋ３と距離ΔＺとの積を設定値ｃ１に加算すれば、補正値ｃ３を得ることができる。そして、この中間高さ位置を静電電極２１６のダイナミックレンジの中間位置に設定する。
【００３８】
図１０は、実施の形態２におけるフォーカス位置とダイナミックレンジとの関係を示す図である。
上述したように、非点コイル２１２における電子ビーム２００の非点補正位置を面２３４の高さ位置２５０から中間高さ位置２５２に補正して、この位置を基準位置とすることで、静電電極２１６のダイナミックレンジ２４１をダイナミックレンジ２４３の位置に移動させることができる。そのため、試料１０１面が傾いていても面全体を静電電極２１６のダイナミックレンジ２４３の範囲内に納めることができる。そして、この状態で描画を開始する。
【００３９】
Ｓ２１２において、静電フォーカス工程として、描画の際には、Ｚセンサで描画する試料１０１面の位置の高さを測定し、換算係数を用いて試料１０１面の高さ位置に応じて静電電極２１６の静電設定値（第２の設定値）を補正して、静電電極２１６により電子ビーム２００の非点を動的に補正する。換算係数ｋ４がわかっているので、中間高さ位置からの高さ方向の距離ΔＺだけ移動させた場合の静電設定値Δｄは、Δｄ＝ｋ４・ΔＺで得ることができる。
【００４０】
以上のように構成することにより、静電電極２１６のダイナミックレンジの範囲内に試料１０１面の位置を配置させることができる。よって、非点を調整することができる。従って、試料１０１に所定のパターンを描画しながら静電電極２１６でリアルタイムに非点を補正することができる。その結果、高精度な寸法のパターンを描画することができる。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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の焦点合わせ方法及び非点調整方法は、本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【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における電子ビームの焦点合わせ方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図３】実施の形態１における測定手法を説明するための概念図である。
【図４】実施の形態１におけるビームプロファイルの一例を示す図である。
【図５】実施の形態１におけるレンズ設定値とビームぼけとの関係を示すグラフである。
【図６】実施の形態１におけるフォーカス位置とダイナミックレンジとの関係を示す図である。
【図７】実施の形態２における電子ビームの焦点合わせ方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図８】実施の形態２における校正マークの一例を示す図である。
【図９】実施の形態２における分解能とレンズコイルの設定値との関係を示す図である。
【図１０】実施の形態２におけるフォーカス位置とダイナミックレンジとの関係を示す図である。
【図１１】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。
【図１２】焦点合わせ方法の一例を示す図である。
【図１３】静電レンズのダイナミックレンジの範囲内から外れる場合の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  ビームプロファイル
１２  反射電子
１００  描画装置
１０１，３４０  試料
１０２  電子鏡筒
１０３  描画室
１０５  ＸＹステージ
１０６  校正マーク部材
１２０  ＣＰＵ
１２２  メモリ
１３０  静電レンズ制御部
１３２，１７２，１８２  アンプ
１４０  レンズコイル制御部
１５０  描画部
１６０  非点コイル制御部
１７０  Ａ／Ｄ変換器
１８０  静電電極制御部
２００  電子ビーム
２０１  電子銃
２０７  レンズコイル
２０８  静電レンズ
２１２  非点コイル
２１４  反射電子検出器
２１６  静電電極
２２２  投光器
２２４  受光器
２３２，２３４  面
２３６，５０４  校正マーク
２４０，２４１，２４２，２４３，５０６  ダイナミックレンジ
２５０  高さ位置
２５２  中間高さ位置
３３０  電子線
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
５０２  レンズコイル
５１０，５１２  試料面
【図１】
2008252070.tif 000003
【図２】
2008252070.tif 000004
【図３】
2008252070.tif 000005
【図４】
2008252070.tif 000006
【図６】
2008252070.tif 000007
【図７】
2008252070.tif 000008
【図８】
2008252070.tif 000009
【図９】
2008252070.tif 000010
【図１０】
2008252070.tif 000011
【図１１】
2008252070.tif 000012
【図１２】
2008252070.tif 000013
【図１３】
2008252070.tif 000014
【図５】
2008252070.tif 000015