(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチ荷電粒子ビームにおける電流量の測定再現性が許容値内となるに必要なビーム本数を取得する工程と、
マルチ荷電粒子ビーム全体が照射される照射領域における、所望の寸法精度値に応じた複数の測定点を設定する工程と、
前記複数の測定点における測定点毎に、前記マルチ荷電粒子ビームのうち前記ビーム本数の複数のビームによる、前記測定点を含むビーム領域を設定する工程と、
測定点毎に、対応するビーム領域の複数のビームを用いて、当該測定点の位置を測定する工程と、
前記照射領域の形状の最大ひずみ量を前記所望の寸法精度値で除した値を分割数として演算する工程と、
を備え、
前記複数の測定点を設定する工程は、
前記照射領域を前記分割数で複数の分割領域に分割する工程と、
前記複数の測定点として、分割された前記複数の分割領域の各重心位置を演算する工程と、
を有することを特徴とするマルチ荷電粒子ビームのビーム位置測定方法。
【請求項２】
前記電流量の測定再現性は、複数回の電流量が測定された電流量分布の３σの値を用いて判定されることを特徴とする請求項１記載のマルチ荷電粒子ビームのビーム位置測定方法。
【請求項３】
前記照射領域の形状の最大ひずみ量は、前記照射領域の４隅位置と中央位置とを用いて測定されることを特徴とする請求項１又は２記載のマルチ荷電粒子ビームのビーム位置測定方法。
【請求項４】
マルチ荷電粒子ビームにおける電流量の測定再現性が許容値内となるに必要なビーム本数を取得する工程と、
マルチ荷電粒子ビーム全体が照射される照射領域における、所望の寸法精度値に応じた複数の測定点を設定する工程と、
前記複数の測定点における測定点毎に、前記マルチ荷電粒子ビームのうち前記ビーム本数の複数のビームによる、前記測定点を含むビーム領域を設定する工程と、
測定点毎に、対応するビーム領域の複数のビームを用いて、当該測定点の位置を測定する工程と、
すべての隣接する測定点間のひずみ量の差が閾値内かどうかを判定する工程と、
すべての隣接する測定点間のひずみ量の差が前記閾値内でない場合に、前記閾値内でないひずみ量の差を前記所望の寸法精度値で除した値を用いて前記分割数を変更する工程と、
をさらに備えたことを特徴とするマルチ荷電粒子ビームのビーム位置測定方法。
【請求項５】
試料を載置する、連続移動可能なステージと、
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
複数の開口部が形成され、前記複数の開口部全体が含まれる領域に前記荷電粒子ビームの照射を受け、前記複数の開口部を前記荷電粒子ビームの一部がそれぞれ通過することにより、マルチビームを形成するアパーチャ部材と、
前記アパーチャ部材の複数の開口部を通過したマルチビームのうち、それぞれ対応するビームのブランキング偏向を行う複数のブランカーが配置されたブランキングプレートと、
前記複数のブランカーによってビームＯＦＦの状態になるように偏向された各ビームを遮蔽するブランキングアパーチャ部材と、
マルチビームにおける電流量の測定再現性が許容値内となるに必要なビーム本数を取得する取得部と、
マルチ荷電粒子ビーム全体が照射される照射領域における、所望の寸法精度値に応じた複数の測定点を設定する測定点設定部と、
前記複数の測定点における測定点毎に、前記マルチ荷電粒子ビームのうち前記ビーム本数の複数のビームによる、前記測定点を含むビーム領域を設定するビーム領域設定部と、
測定点毎に、対応するビーム領域の複数のビームを用いて、当該測定点の位置を測定する測定部と、
前記照射領域の形状の最大ひずみ量を前記所望の寸法精度値で除した値を分割数として演算する分割数演算部と、
を備え、
前記測定点設定部は、
前記照射領域を前記分割数で複数の分割領域に分割し、
前記複数の測定点として、分割された前記複数の分割領域の各重心位置を演算することを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチ荷電粒子ビームのビーム位置測定方法及びマルチ荷電粒子ビーム描画装置に係り、例えば、マルチビーム描画のビーム位置を測定する方法に関する。
【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】
例えば、マルチビームを使った描画装置がある。１本の電子ビームで描画する場合に比べて、マルチビームを用いることで一度（１回のショット）に多くのビームを照射できるのでスループットを大幅に向上させることができる。かかるマルチビーム方式の描画装置では、例えば、電子銃から放出された電子ビームを複数の穴を持ったマスクに通してマルチビームを形成し、各々、ブランキング制御され、遮蔽されなかった各ビームが光学系で縮小され、偏向器で偏向されて試料上の所望の位置へと照射される。
【０００４】
ここで、マルチビームのビーム位置は描画寸法に直接影響を与えるため、マルチビームのビーム位置を正確に把握することはマルチビーム描画の寸法精度を維持するために重要である。しかしながら、マルチビーム描画に用いるビーム１本あたりの電流量は小さく、信号強度が小さいため、ビーム毎の測定では測定精度が低くなり、マルチビームのビーム位置を高精度に測定することが困難であるといった問題があった。そのため、かかる手法ではマルチビームのビーム位置を正確に把握することが困難であった。また、マルチビームを構成するビームの本数は非常に多いため、マルチビーム全体の位置を把握するには、測定に時間がかかってしまうといった問題があった。
【０００５】
なお、マルチビーム技術に関連して、主／副２段の偏向感度を測定する際に、複数のビームによるビームレットでビームピッチの周期構造のマークをスキャンすることで位置を測定する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２４５０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、必要な測定精度と必要な寸法精度を満たしながら、マルチビームのビーム位置をより短時間で測定することが可能なマルチ荷電粒子ビームのビーム位置測定方法及び装置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】
本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビームのビーム位置測定方法は、
マルチ荷電粒子ビームにおける電流量の測定再現性が許容値内となるに必要なビーム本数を取得する工程と、
マルチ荷電粒子ビーム全体が照射される照射領域における、所望の寸法精度値に応じた複数の測定点を設定する工程と、
複数の測定点における測定点毎に、マルチ荷電粒子ビームのうちかかるビーム本数の複数のビームによる、測定点を含むビーム領域を設定する工程と、
測定点毎に、対応するビーム領域の複数のビームを用いて、当該測定点の位置を測定する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、照射領域の形状の最大ひずみ量を所望の寸法精度値で除した値を分割数として演算する工程をさらに備え、
複数の測定点を設定する工程は、
照射領域を分割数で複数の分割領域に分割する工程と、
複数の測定点として、分割された複数の分割領域の各重心位置を演算する工程と、
を有すると好適である。
【００１０】
また、電流量の測定再現性は、複数回の電流量が測定された電流量分布の３σの値を用いて判定されると好適である。
【００１１】
また、照射領域の形状の最大ひずみ量は、照射領域の４隅位置と中央位置とを用いて測定されると好適である。
【００１２】
また、すべての隣接する測定点間のひずみ量の差が閾値内かどうかを判定する工程と、
すべての隣接する測定点間のひずみ量の差が閾値内でない場合に、閾値内でないひずみ量の差を所望の寸法精度値で除した値を用いて分割数を変更する工程と、
をさらに備えると好適である。
【００１３】
本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、
試料を載置する、連続移動可能なステージと、
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
複数の開口部が形成され、複数の開口部全体が含まれる領域に荷電粒子ビームの照射を受け、複数の開口部を荷電粒子ビームの一部がそれぞれ通過することにより、マルチビームを形成するアパーチャ部材と、
アパーチャ部材の複数の開口部を通過したマルチビームのうち、それぞれ対応するビームのブランキング偏向を行う複数のブランカーが配置されたブランキングプレートと、
複数のブランカーによってビームＯＦＦの状態になるように偏向された各ビームを遮蔽する制限アパーチャ部材と、
マルチビームにおける電流量の測定再現性が許容値内となるに必要なビーム本数を取得する取得部と、
マルチ荷電粒子ビーム全体が照射される照射領域における、所望の寸法精度値に応じた複数の測定点を設定する測定点設定部と、
複数の測定点における測定点毎に、マルチ荷電粒子ビームのうち、かかるビーム本数の複数のビームによる、測定点を含むビーム領域を設定するビーム領域設定部と、
測定点毎に、対応するビーム領域の複数のビームを用いて、当該測定点の位置を測定する測定部と、
前記照射領域の形状の最大ひずみ量を前記所望の寸法精度値で除した値を分割数として演算する分割数演算部と、
を備え、
前記測定点設定部は、
前記照射領域を前記分割数で複数の分割領域に分割し、
前記複数の測定点として、分割された前記複数の分割領域の各重心位置を演算することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一態様によれば、必要な測定精度と必要な寸法精度を満たしながら、マルチビームのビーム位置をより短時間で測定できる。
【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におけるアパーチャ部材の構成を示す概念図である。
【図３】実施の形態１におけるブランキングプレートの一部を示す上面概念図である。
【図４】実施の形態１における描画動作の一例を説明するための概念図である。
【図５】実施の形態１におけるマルチビームのビーム位置測定方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図６】実施の形態１における３σ分布の一例を示す図である。
【図７】実施の形態１における最大ひずみを測定するビーム群の一例を示す図である。
【図８】実施の形態１における測定点の一例を示す図である。
【図９】実施の形態１におけるビーム領域の一例を示す図である。
【図１０】実施の形態１におけるビーム走査を説明するための図である。
【図１１】実施の形態１におけるマルチビームのビーム位置測定手法を用いた非点調整方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図１２】実施の形態１におけるマルチビームの非点調整の仕方を説明するための図である。
【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。
【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、マルチ荷電粒子ビーム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、照明レンズ２０２、アパーチャ部材２０３、ブランキングプレート２０４、縮小レンズ２０５、制限アパーチャ部材２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０９、非点コイル２１１、及び検出器２１２が配置されている。描画室１０３内には、ステージ１０５が配置される。ステージ１０５上には、描画時には描画対象基板となるマスク等の試料１０１が配置される。試料１０１には、半導体装置を製造する際の露光用マスク、或いは、半導体装置が製造される半導体基板（シリコンウェハ）等が含まれる。また、試料１０１には、レジストが塗布された、まだ何も描画されていないマスクブランクスが含まれる。ステージ１０５上には、さらに、ステージ１０５の位置測定用のミラー２１０が配置される。ステージ１０５は、ｘ，ｙ方向といった水平方向に移動可能なＸＹステージ１０７とｚ方向といった垂直方向に移動可能なＺステージ１０６を有している。図１の例では、ＸＹステージ１０７上にＺステージ１０６が配置される。
【００１８】
制御部１６０は、制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１２０、デジタル・アナログ変換（ＤＡＣ）アンプユニット１３２、コイル制御回路１３４、レンズ制御回路１３６、アンプ１３８、ステージ位置検出器１３９、及び磁気ディスク装置等の記憶装置１４０，１４２を有している。制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１２０、コイル制御回路１３４、レンズ制御回路１３６、アンプ１３８、ステージ位置検出器１３９、及び記憶装置１４０，１４２は、図示しないバスを介して互いに接続されている。記憶装置１４０（記憶部）には、描画データが外部から入力され、格納されている。偏向制御回路１２０には、ＤＡＣアンプユニット１３２が接続される。ＤＡＣアンプユニット１３２は偏向器２０９に接続される。コイル制御回路１３４は、非点コイル２１１に接続される。レンズ制御回路１３６は、対物レンズ２０７に接続される。アンプ１３８は、検出器２１２に接続される。
【００１９】
制御計算機１１０内には、描画データ処理部５０、描画制御部５２、測定部６０、３σ分布作成部６２、最小（ｍｉｎ）ビーム本数演算部６４、最大（ｍａｘ）ひずみ測定部６６、分割数演算部６８、設定部７０、設定部７２、測定部７４、差分演算部７６、判定部７８、分割数変更部８０、設定部８２、設定部８４、及び判定部８６が配置されている。描画制御部５２、測定部６０、３σ分布作成部６２、最小（ｍｉｎ）ビーム本数演算部６４、最大（ｍａｘ）ひずみ測定部６６、分割数演算部６８、設定部７０、設定部７２、測定部７４、差分演算部７６、判定部７８、分割数変更部８０、設定部８２、設定部８４、及び判定部８６といった各機能は、電気回路等のハードウェアで構成されてもよいし、これらの機能を実行するプログラム等のソフトウェアで構成されてもよい。或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより構成されてもよい。描画制御部５２、測定部６０、３σ分布作成部６２、最小（ｍｉｎ）ビーム本数演算部６４、最大（ｍａｘ）ひずみ測定部６６、分割数演算部６８、設定部７０、設定部７２、測定部７４、差分演算部７６、判定部７８、分割数変更部８０、設定部８２、設定部８４、及び判定部８６に入出力される情報および演算中の情報はメモリ１１２にその都度格納される。描画制御部５２、測定部６０、３σ分布作成部６２、最小（ｍｉｎ）ビーム本数演算部６４、最大（ｍａｘ）ひずみ測定部６６、分割数演算部６８、設定部７０、設定部７２、測定部７４、差分演算部７６、判定部７８、分割数変更部８０、設定部８２、設定部８４、及び判定部８６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】
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。
【００２１】
図２は、実施の形態１におけるアパーチャ部材の構成を示す概念図である。図２において、アパーチャ部材２０３には、縦（ｙ方向）ｍ列×横（ｘ方向）ｎ列（ｍ，ｎ≧２）の穴（開口部）２２が所定の配列ピッチでマトリクス状に形成されている。図２では、例えば、縦横（ｘ，ｙ方向）に５１２×５１２列の穴２２が形成される。各穴２２は、共に同じ寸法形状の矩形で形成される。或いは、同じ外径の円形であっても構わない。これらの複数の穴２２を電子ビーム２００の一部がそれぞれ通過することで、マルチビーム２０が形成されることになる。ここでは、縦横（ｘ，ｙ方向）が共に２列以上の穴２２が配置された例を示したが、これに限るものではない。例えば、縦横（ｘ，ｙ方向）どちらか一方が複数列で他方は１列だけであっても構わない。また、穴２２の配列の仕方は、図２のように、縦横が格子状に配置される場合に限るものではない。例えば、縦方向（ｙ方向）ｋ段目の列と、ｋ＋１段目の列の穴同士が、横方向（ｘ方向）に寸法ａだけずれて配置されてもよい。同様に、縦方向（ｙ方向）ｋ＋１段目の列と、ｋ＋２段目の列の穴同士が、横方向（ｘ方向）に寸法ｂだけずれて配置されてもよい。
【００２２】
図３は、実施の形態１におけるブランキングプレートの一部を示す上面概念図である。なお、図３において、電極２４，２６と制御回路４１の位置関係は一致させて記載していない。ブランキングプレート２０４は、図３に示すように、図２に示したアパーチャ部材２０３の各穴２２に対応する位置にマルチビームのそれぞれのビームの通過用の通過孔２５（開口部）が開口される。そして、各通過孔２５の近傍位置に該当する通過孔２５を挟んでブランキング偏向用の電極２４，２６の組（ブランカー：ブランキング偏向器）がそれぞれ配置される。また、各通過孔２５の近傍には、各通過孔２５用の例えば電極２４に偏向電圧を印加する制御回路４１（ロジック回路）が配置される。各ビーム用の２つの電極２４，２６の他方（例えば、電極２６）は、グランド接続される。また、各制御回路４１は、制御信号用の例えば１０ビットのパラレル配線が接続される。各制御回路４１は、例えば１０ビットのパラレル配線の他、クロック信号線および電源用の配線が接続される。クロック信号線および電源用の配線はパラレル配線の一部の配線を流用しても構わない。マルチビームを構成するそれぞれのビーム毎に、電極２４，２６と制御回路４１とによる個別ブランキング機構４７が構成される。偏向制御回路１２０から各制御回路４１用の制御信号が出力される。各制御回路４１内には、図示しないシフトレジストが配置され、例えば、ｎ×ｍ本のマルチビームの１列分の制御回路内のシフトレジスタが直列に接続される。そして、例えば、ｎ×ｍ本のマルチビームの１列分の制御信号がシリーズで送信され、例えば、ｎ回のクロック信号によって各ビームの制御信号が対応する制御回路４１に格納される。
【００２３】
各通過孔を通過する電子ビーム２０は、それぞれ独立にかかる対となる２つの電極２４，２６に印加される電圧によって偏向される。かかる偏向によってブランキング制御される。マルチビームのうちの対応ビームをそれぞれブランキング偏向する。このように、複数のブランカーが、アパーチャ部材２０３の複数の穴２２（開口部）を通過したマルチビームのうち、それぞれ対応するビームのブランキング偏向を行う。
【００２４】
図４は、実施の形態１における描画動作の一例を説明するための概念図である。図４に示すように、試料１０１の描画領域３０は、例えば、ｙ方向に向かって所定の幅で短冊状の複数のストライプ領域３２に仮想分割される。かかる各ストライプ領域３２は、描画単位領域となる。まず、ＸＹステージ１０５を移動させて、第１番目のストライプ領域３２の左端、或いはさらに左側の位置に一回のマルチビーム２０の照射で照射可能な照射領域３４が位置するように調整し、描画が開始される。第１番目のストライプ領域３２を描画する際には、ＸＹステージ１０５を例えば−ｘ方向に移動させることにより、相対的にｘ方向へと描画を進めていく。ＸＹステージ１０５は所定の速度で例えば連続移動させる。第１番目のストライプ領域３２の描画終了後、ステージ位置を−ｙ方向に移動させて、第２番目のストライプ領域３２の右端、或いはさらに右側の位置に照射領域３４が相対的にｙ方向に位置するように調整し、今度は、ＸＹステージ１０５を例えばｘ方向に移動させることにより、−ｘ方向にむかって同様に描画を行う。第３番目のストライプ領域３２では、ｘ方向に向かって描画し、第４番目のストライプ領域３２では、−ｘ方向に向かって描画するといったように、交互に向きを変えながら描画することで描画時間を短縮できる。但し、かかる交互に向きを変えながら描画する場合に限らず、各ストライプ領域３２を描画する際、同じ方向に向かって描画を進めるようにしても構わない。１回のショットでは、アパーチャ部材２０３の各穴２２を通過することによって形成されたマルチビームによって、最大で各穴２２と同数の複数のショットパターンが一度に形成される。
【００２５】
描画処理は以下のように実施される。まず、描画データ処理部５０は、記憶装置１４０から描画データを読み出し、複数段のデータ変換処理を実施して、ショットデータを生成する。ショットデータは、画素毎に生成され、描画時間（照射時間）が演算される。例えば対象画素にパターンを形成しない場合、ビーム照射が無となるので、描画時間ゼロ或いはビーム照射無の識別コードが定義される。ここでは、１回のマルチビームのショットにおける最大描画時間Ｔ（最大露光時間）が予め設定される。実際に照射される各ビームの照射時間は、算出されたパターンの面積密度に比例して求めると好適である。また、最終的に算出される各ビームの照射時間は、図示しない近接効果、かぶり効果、ローディング効果等の寸法変動を引き起こす現象に対する寸法変動分を照射量によって補正した補正後の照射量に相当する時間にすると好適である。よって、実際に照射される各ビームの照射時間は、ビーム毎に異なり得る。各ビームの描画時間（照射時間）は、最大描画時間Ｔ内の値で演算される。また、描画データ処理部５０は、演算された各画素の照射時間データをかかる画素を描画することになるビーム用のデータとして、マルチビームのショット毎に、マルチビームの各ビームの配列順に並べた照射時間配列データを生成し、記憶装置１４２に格納する。
【００２６】
偏向制御回路１３０は、記憶装置１４２から照射時間配列データ（ショットデータ）を読み出し、マルチビームを偏向する偏向量データを生成する。描画制御部５２は、偏向制御回路１３０および描画部１５０を駆動する図示しない制御回路に描画処理を実施するための制御信号を出力する。かかる信号を受けて、描画処理が開始される。そして、描画部１５０は、マルチビームを用いて、試料１０１に所望のパターンを描画する。具体的には以下のように動作する。
【００２７】
電子銃２０１（放出部）から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２によりほぼ垂直にアパーチャ部材２０３全体を照明する。アパーチャ部材２０３には、矩形の複数の穴（開口部）が形成され、電子ビーム２００は、すべての複数の穴２２が含まれる領域を照明する。複数の穴２２の位置に照射された電子ビーム２００の各一部が、かかるアパーチャ部材２０３の複数の穴２２をそれぞれ通過することによって、例えば矩形形状の複数の電子ビーム（マルチビーム）２０ａ〜ｅが形成される。かかるマルチビーム２０ａ〜ｅは、ブランキングプレート２０４のそれぞれ対応するブランカー（第１の偏向器：個別ブランキング機構）内を通過する。かかるブランカーは、それぞれ、個別に通過する電子ビーム２０を演算された描画時間（照射時間）の間だけビームＯＮ、それ以外はビームＯＦＦとなるように偏向する（ブランキング偏向を行う）。
【００２８】
ブランキングプレート２０４を通過したマルチビーム２０ａ〜ｅは、縮小レンズ２０５によって、縮小され、制限アパーチャ部材２０６に形成された中心の穴に向かって進む。ここで、ブランキングプレート２０４のブランカーによってビームＯＦＦとなるように偏向された電子ビーム２０は、制限アパーチャ部材２０６（ブランキングアパーチャ部材）の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ部材２０６によって遮蔽される。一方、ブランキングプレート２０４のブランカーによって偏向されなかった或いはビームＯＮとなるように偏向された電子ビーム２０は、図１に示すように制限アパーチャ部材２０６の中心の穴を通過する。かかる個別ブランキング機構のＯＮ／ＯＦＦによって、ブランキング制御が行われ、ビームのＯＮ／ＯＦＦが制御される。このように、制限アパーチャ部材２０６は、個別ブランキング機構によってビームＯＦＦの状態になるように偏向された各ビームを遮蔽する。そして、ビームＯＮになってからビームＯＦＦになるまでに形成された、制限アパーチャ部材２０６を通過したビームにより、１回分のショットのビームが形成される。制限アパーチャ部材２０６を通過したマルチビーム２０は、対物レンズ２０７により焦点が合わされ、所望の縮小率のパターン像となり、偏向器２０９によって、制限アパーチャ部材２０６を通過した各ビーム（マルチビーム２０全体）が同方向にまとめて偏向され、各ビームの試料１０１上のそれぞれの描画位置（照射位置）に照射される。また、ＸＹステージ１０５が例えば連続移動している時、ビームの描画位置（照射位置）がＸＹステージ１０５の移動に追従するように偏向器２０８によってトラッキング制御される。一度に照射されるマルチビーム２０は、理想的にはアパーチャ部材２０３の複数の穴の配列ピッチに上述した所望の縮小率を乗じたピッチで並ぶことになる。描画装置１００は、ショットビームを、描画位置をシフトしながら順に照射していく方式で描画動作を行い、所望のパターンを描画する際、パターンに応じて必要なビームがブランキング制御によりビームＯＮに制御される。
【００２９】
ここで、上述したように、マルチビームを構成する各ビーム位置は描画寸法に直接影響を与えるため、マルチビームのビーム位置を正確に把握することはマルチビーム描画の寸法精度を維持するために重要である。しかしながら、マルチビーム描画に用いるビーム１本あたりの電流量は小さく、信号強度が小さいため、ビーム毎の測定では測定精度が低くなり、各ビームの位置を高精度に測定することが困難である。仮に、各ビームについてそれぞれ測定回数Ｎを増やして、例えば、２乗平均値を求めることによって、測定値が不規則に上下に振動するホワイトノイズを低減させたとしても、√Ｎ倍での改善に留まり改善効果に限界があった。また、マルチビームを構成するビームの本数は非常に多いため、マルチビーム全体の位置を把握するには、測定に時間がかかってしまうといった問題があった。さらに、マルチビームのビーム本数が増加すると増加分測定時間が増えてしまう。そこで、実施の形態１では、必要な測定精度を満たすビーム数のビーム群を１つのビームと見做して、必要な寸法精度を満たす数の測定点でビーム位置を測定する。そして、得られた各測定点でビーム位置からマルチビームの位置を把握する。以下、具体的に説明する。
【００３０】
図５は、実施の形態１におけるマルチビームのビーム位置測定方法の要部工程を示すフローチャート図である。図５において、実施の形態１におけるマルチビームのビーム位置測定方法は、３σ測定工程（Ｓ１０２）と、最小ビーム本数取得工程（Ｓ１０４）と、最大ひずみ量測定工程（Ｓ１０６）と、分割数演算工程（Ｓ１０８）と、測定点設定工程（Ｓ１１０）と、ビーム領域設定工程（Ｓ１３０）と、詳細ひずみ測定工程（Ｓ１３２）と、差分（Δひずみ量差）演算工程（Ｓ１３３）と、判定工程（Ｓ１３４）と、分割数変更工程（Ｓ１３６）と、いう一連の工程を実施する。
【００３１】
３σ測定工程（Ｓ１０２）として、測定部６０は、ビーム本数を可変にしながら、各ビーム本数において、かかるビーム本数を１つのビーム群としてマーク１０８上を走査し、反射電子或いは２次電子を検出器２１２で検出する。これにより、各ビーム群の電流量を測定する。偏向器２０９を用いてビーム群を一括して偏向することでビーム群の走査を行えばよい。ビーム群は、マルチビームのうち、隣接する複数のビームを用いる。ビーム群の照射領域形状が矩形になるようにビーム群を構成する複数のビームを選択すると良い。例えば、マルチビームのうち、中心ビームとその周囲の複数のビームを用いる。検出器２１２の出力は、アンプ１３８でアナログ信号をデジタル信号に変換の上、増幅されて測定部６０に出力される。ビーム本数を可変にする際、各ビーム本数において、ｋ回（例えば、１００回）同様の走査を行い電流量の測定を行う。そして、３σ分布作成部６２は、各ビーム本数において、ｋ回の測定結果（電流量の測定結果）のばらつきの分布（正規分布）における３σ（σ：標準偏差、平均値±３σは約９９．７％の測定結果が含まれるばらつき）の値を演算する。次に、３σ分布作成部６２は、ビーム本数毎の３σ分布を作成する。
【００３２】
図６は、実施の形態１における３σ分布の一例を示す図である。図６において、縦軸は３σの値、横軸はビーム本数を示す。図３に示すように、ビーム本数を増やすにつれて３σ（ばらつき）が小さくなり、最終的には収束する。このように１本のビームでは測定誤差が大きく測定精度が低いが、ビーム本数が多くなれば測定精度は改善されることがわかる。
【００３３】
最小ビーム本数取得工程（Ｓ１０４）として、ｍｉｎビーム本数演算部６４は、３σ分布を用いて、マルチビームにおける電流量の測定再現性を示す３σが許容値内となるに必要なビーム本数を取得する。ここでは、ｍｉｎビーム本数を取得すればよい。ｍｉｎビーム本数がより好ましいが、ｍｉｎビーム本数に限るものではない。少なくともｍｉｎビーム本数以上であればよい。このように、電流量の測定再現性は、複数回の電流量が測定された電流量分布の３σの値を用いて判定される。これにより、測定精度を満たした、ビームの位置ずれ量（ひずみ量）を測定するために必要なビーム本数を取得できる。
【００３４】
最大ひずみ量測定工程（Ｓ１０６）として、ｍａｘひずみ測定部６６は、マルチビーム全体が照射される照射領域の形状の最大ひずみ量を測定する。マルチビーム全体の照射領域の形状の最大ひずみ量は、照射領域の４隅位置と中央位置とを照射する、それぞれｍｉｎビーム本数の各ビーム群を用いて測定される。
【００３５】
図７は、実施の形態１における最大ひずみを測定するビーム群の一例を示す図である。図７において、マルチビーム全体が照射される照射領域３４の設計上の形状（理想的な形状：実線）は矩形となる。しかし、ビーム照射位置にずれが生じることで照射領域３４の形状（点線）にひずみが生じる。最大ひずみは照射領域３４の４隅位置で生じる。そのため、かかる４隅でのビームの位置ずれ量（ひずみ量）を測定する。また、中央位置ではビームの位置ずれが生じにくい、或いは小さいため、中央位置でのビーム位置を測定し、設計上の位置に位置合わせすることで、４隅の測定結果と設計位置との相対位置関係を高精度に調整できる。よって、４隅の位置ずれ量を高精度に測定できる。４隅のビーム群は、４隅のビームを含むｍｉｎビーム本数のビーム群によって構成され、図７ではビーム群の領域がビーム領域３６で示されている。測定手法は、各位置でのビーム群でマーク１０８上を走査し、反射電子或いは２次電子を検出器２１２で検出する。これにより、各ビーム群の位置を測定する。各ビーム群の位置は、それぞれビーム群が検出されたビーム領域３６の重心位置を用いる。よって、設計上の４隅の位置についても対応する重心位置を用いて、設計上の４隅の位置からの位置ずれ量を演算すればよい。図７の例では、左下の位置での位置ずれ量をｘ１，ｙ１、右下の位置での位置ずれ量をｘ２，ｙ２、左上の位置での位置ずれ量をｘ３，ｙ３、そして、右上の位置での位置ずれ量をｘ４，ｙ４、で示している。これにより、ｘ方向とｙ方向に対して、それぞれ最大ひずみ量が測定できる。
【００３６】
実施の形態１では、高速にマルチビームの位置を測定したい。よって、必要最小限の位置で測定を行う。そのために、必要な測定点を取得する。
【００３７】
分割数演算工程（Ｓ１０８）として、分割数演算部６８は、照射領域の形状の最大ひずみ量を所望の寸法精度値で除した値Ａを分割数として演算する。最大ひずみ量が例えば５ｎｍであり、描画精度に求められる寸法精度が例えば０．２ｎｍであれば、Ａ＝５／０．２＝２５となり、分割数を２５とすればよい。これにより、マルチビーム全体が照射される照射領域３４を２５×２５で分割すれよい。実施の形態１では、このように最大ひずみ量に応じて領域分割数を設定する。分割された複数の分割領域でそれぞれビーム位置が測定できれば、理論上、描画精度を満たすマルチビームの位置測定結果を得ることができる。
【００３８】
測定点設定工程（Ｓ１１０）として、設定部７０は、マルチビーム全体が照射される照射領域３４における、所望の寸法精度値に応じた複数の測定点を設定する。設定部７０は、図示しない分割処理部を有し、かかる分割処理部を用いて、照射領域３４を得られた分割数で複数の分割領域に分割する。
【００３９】
図８は、実施の形態１における測定点の一例を示す図である。図８では、照射領域３４が、演算された分割数で分割された矩形の複数の分割領域３８が示されている。続いて、設定部７０は、図示しない重心演算部を有し、かかる重心演算部を用いて、複数の分割領域３８のそれぞれの重心位置を演算する。そして、設定部７０は、複数の分割領域３８のそれぞれの重心位置に位置する、或いは最も近いビーム２１の位置を測定点として設定する。これにより、理論上、描画精度を満たすマルチビームの複数の測定点を得ることができる。
【００４０】
ビーム領域設定工程（Ｓ１３０）として、設定部７２は、複数の測定点における測定点毎に、マルチビームのうち、ｍｉｎビーム本数の複数のビーム（ビーム群）による、測定点を含むビーム領域を設定する。
【００４１】
図９は、実施の形態１におけるビーム領域の一例を示す図である。上述したように測定再現性を得るためには、上述したｍｉｎビーム本数のビーム群が必要である。よって、設定部７２は、測定点毎に、測定点のビーム２１を重心位置とする周囲のビームにより構成されるビーム領域４０を設定する。その際、図９に示すように、ビーム領域４０同士（ビーム領域４０ａとビーム領域４０ｂ）が一部重なる場合があっても構わない。言い換えれば、ビーム領域４０の位置を測定する際に他のビーム領域４０の位置測定に用いたビームを重複して用いてもよい。また、マルチビームの位置を測定する場合には、ビーム領域４０がｘ，ｙ方向になるべく同数のビームが並ぶ矩形になるように各ビームを選択するとよい。
【００４２】
詳細ひずみ測定工程（Ｓ１３２）として、測定部７４は、測定点毎に、対応するビーム領域４０の複数のビーム（ビーム群）を用いてマーク１０８上を走査することによって、当該測定点の位置を測定する。
【００４３】
図１０は、実施の形態１におけるビーム走査を説明するための図である。図１０（ａ）に示すように、測定手法は、各ビーム領域４０のビーム群でマーク１０８上を走査し、反射電子或いは２次電子を検出器２１２で検出する。検出器２１２の出力は、アンプ１３８でアナログ信号をデジタル信号に変換の上、増幅されて測定部７４に出力される。検出結果は、図１０（ｂ）に示すように、ビーム群の各列がマーク１０８上に到達する毎に段階的に検出値が上昇し、マーク１０８上から離脱する毎に段階的に検出値が減少する。なお、マーク１０８は、ビーム領域４０よりもサイズが大きくなるように形成されるとよい。これにより、走査してもマーク１０８に当らないビームを無くすことができる。かかる走査による検出により、各ビーム群の位置を測定する。各ビーム群の位置は、それぞれビーム群が検出された領域の重心位置を用いる。測定点のビーム２１は、ビーム領域４０の重心位置に合わせているので、かかる測定により、複数の測定点のビーム２１の位置を測定できる。そして、測定部７４は、図示しないひずみ量演算部を有し、かかるひずみ量演算部により、複数の測定点に対応する設計上の位置からの位置ずれ量（ひずみ量）を演算する。
【００４４】
差分（Δひずみ量差）演算工程（Ｓ１３３）として、差分演算部７６は、得られたすべての測定点におけるひずみ量を用いて、隣接する測定点間のひずみ量の差（Δひずみ量差）をそれぞれ演算する。
【００４５】
判定工程（Ｓ１３４）として、判定部７８は、すべての隣接する測定点間のひずみ量の差（Δひずみ量差）が閾値内かどうかを判定する。閾値として、上述した所望の寸法精度値を用いると好適である。すべての隣接する測定点間のΔひずみ量差が閾値内の場合には、各測定点で測定されたひずみ量のデータを記憶装置１４２に出力する。すべての隣接する測定点間のΔひずみ量差が閾値内でない場合には、分割数変更工程（Ｓ１３６）に進む。上述したように、照射領域の形状の最大ひずみ量を所望の寸法精度値で除した値を分割数した複数の分割領域３８での複数の測定点を用いれば、理論上、描画精度を満たすマルチビームの位置を測定できる。しかしながら、一部のΔひずみ量差において理論から外れる場合も生じ得る。かかる結果が生じた場合には、描画精度を満たす寸法精度が得られていないので、分割数を見直す必要がある。
【００４６】
分割数変更工程（Ｓ１３６）として、分割数変更部８０は、すべての隣接する測定点間のひずみ量の差が閾値内でない場合に、閾値内でないひずみ量の差を所望の寸法精度値で除した値Ｂを用いて分割数を変更する。値Ｂが小数点を含む値であれば切り上げて整数にするとよい。具体的には、分割数に値Ｂを乗じた値を新たな分割数とすればよい。値Ｂは１より大きい整数値となるので分割数の値が大きくなる。言い換えれば、分割領域を細かくできる。そして、測定点設定工程（Ｓ１１０）に戻り、判定工程（Ｓ１３４）においてすべての隣接する測定点間のΔひずみ量差が閾値内になるまで、測定点設定工程（Ｓ１１０）から判定工程（Ｓ１３４）までの各工程を繰り返す。通常、１回繰り返せば、判定工程（Ｓ１３４）を満たす。以上により、必要最低限の数の測定点で描画精度を満たすマルチビームの位置を測定できる。よって、測定時間を短縮できる。複数の測定点でのビーム位置データ（ｘ，ｙ）を用いて、多項式で近似することで、照射領域３４内の各ビーム位置を求めることができる。そして、各測定点でのビーム位置からマルチビームの照射位置形状（照射感度）或いは／及びアパーチャ部材２０３で形成されるマルチビーム形状を得ることができる。
【００４７】
以上のように実施の形態１によれば、必要な測定精度と必要な寸法精度を満たしながら、マルチビームのビーム位置を高速に測定できる。
【００４８】
そして得られたマルチビームの位置（ひずみデータ）を用いて、各ビームについて例えば照射量を調整すれば、マルチビームの描画位置の位置ずれを補正できる。位置ずれ補正の手法は従来と同様の手法を用いればよい。
【００４９】
なお、詳細ひずみ測定工程（Ｓ１３２）において、ステージ１０５を移動させてマーク１０８が測定点の位置に移動させて測定すれば、各測定点での位置ずれ量を測定できる。また、マーク１０８をマルチビームの中心位置になるようにステージ１０５を移動させて測定すれば、偏向器１０８による偏向感度に依存した位置ずれ量を測定できる。
【００５０】
また、上述した例では、ビーム領域設定工程（Ｓ１３０）において、ビーム領域４０がｘ，ｙ方向になるべく同数のビームが並ぶ矩形になるように各ビームを選択する場合を説明したが、これに限るものではない。例えば、マーク１０８上をビーム群でｘ方向に走査する場合には、ｘ方向のビーム列の数を減らし、その分ｙ方向のビーム列の数を増やすことで同時期にマーク１０８上に位置するビーム数を増やすことができる。よって、同時に検出される電流量を大きくできる。同様に、ｙ方向に走査する場合には、ｙ方向のビーム列の数を減らし、その分ｘ方向のビーム列の数を増やすことで同時期にマーク１０８上に位置するビーム数を増やすことができる。よって、同時に検出される電流量を大きくできる。このように、重心位置に測定点のビーム２１を配置すれば、走査方向等によってビーム群を構成するビームを変更してもよい。
【００５１】
また、上述したように、例えば必要最低限のビーム数のビーム群を用いて必要最低限の数の測定点での位置測定により描画精度を満たすマルチビームの位置を測定できることから、かかる技術を用いて、非点調整も高精度に行うことができる。以下、描画装置１００の非点調整を行う手法について説明する。
【００５２】
図１１は、実施の形態１におけるマルチビームのビーム位置測定手法を用いた非点調整方法の要部工程を示すフローチャート図である。図１１において、実施の形態１におけるマルチビームのビーム位置測定手法を用いた非点調整方法は、３σ測定工程（Ｓ１０２）と、最小ビーム本数取得工程（Ｓ１０４）と、最大ひずみ量測定工程（Ｓ１０６）と、分割数演算工程（Ｓ１０８）と、測定点設定工程（Ｓ１１０）と、非点コイル値設定工程（Ｓ１２０）と、フォーカスレンズ値設定工程（Ｓ１２２）と、ビーム領域設定工程（Ｓ１３０）と、詳細ひずみ測定工程（Ｓ１３２）と、差分（Δひずみ量差）演算工程（Ｓ１３３）と、判定工程（Ｓ１３４）と、分割数変更工程（Ｓ１３６）と、判定工程（Ｓ１４０）と、いう一連の工程を実施する。例えば、測定点設定工程（Ｓ１１０）とビーム領域設定工程（Ｓ１３０）との間に、非点コイル値設定工程（Ｓ１２０）と、フォーカスレンズ値設定工程（Ｓ１２２）とを追加した点と、判定工程（Ｓ１３４）の後に判定工程（Ｓ１４０）を追加した点以外は、図５と同様である。非点コイル値設定工程（Ｓ１２０）と、フォーカスレンズ値設定工程（Ｓ１２２）とを追加する位置は、ビーム領域設定工程（Ｓ１３０）と、詳細ひずみ測定工程（Ｓ１３２）との間であっても良い。或いは、測定点設定工程（Ｓ１１０）よりも前であってもよい。
【００５３】
３σ測定工程（Ｓ１０２）から測定点設定工程（Ｓ１１０）までの各工程の内容は、上述した通りである。
【００５４】
非点コイル値設定工程（Ｓ１２０）として、設定部８２は、コイル制御回路１３４に非点コイル２１１に励磁する励磁値（非点コイル値）を設定する。励磁値は、後述するように予め設定された範囲内の複数の値が可変に設定されることになる。ここでは、複数の値の１つ（例えば、一番小さい値）を設定する。
【００５５】
フォーカスレンズ値設定工程（Ｓ１２２）として、設定部８４は、レンズ制御回路１３６に対物レンズ２０７に励磁する励磁値（レンズ値）を設定する。励磁値は、後述するように予め設定された範囲内の複数の値が可変に設定されることになる。例えば、焦点位置が−Ｚ側になる励磁値１と＋Ｚ側になる励磁値２とを用意し、ここでは、励磁値１を設定する。
【００５６】
ビーム領域設定工程（Ｓ１３０）から分割数変更工程（Ｓ１３６）までの各工程の内容は、上述した通りである。よって、判定工程（Ｓ１３４）において、すべての隣接する測定点間のΔひずみ量差が閾値内になるまで、非点コイル値設定工程（Ｓ１２０）とフォーカスレンズ値設定工程（Ｓ１２２）とを含む、測定点設定工程（Ｓ１１０）から判定工程（Ｓ１３４）までの各工程を繰り返す。その後、フォーカスレンズ値設定工程（Ｓ１２２）に戻り、設定部８４は、レンズ制御回路１３６に対物レンズ２０７に励磁する複数の励磁値における次の励磁値（レンズ値）を設定する。ここでは、励磁値２を設定する。そして、ビーム領域設定工程（Ｓ１３０）と詳細ひずみ測定工程（Ｓ１３２）とを実施する。
【００５７】
以上により、非点コイル値がある値に設定された際の、焦点位置が−Ｚ側になる励磁値１に設定された状態でのマルチビームの照射位置形状と、焦点位置が＋Ｚ側になる励磁値１に設定された状態でのマルチビームの照射位置形状とを得ることができる。
【００５８】
判定工程（Ｓ１４０）として、判定部８６は、非点量を演算し、非点量が閾値よりも小さいかどうかを判定する。
【００５９】
非点量が閾値よりも小さくない場合には、非点コイル値設定工程（Ｓ１２０）に戻り、判定工程（Ｓ１４０）において非点量が閾値よりも小さくなるまで、非点コイル値設定工程（Ｓ１２０）から判定工程（Ｓ１４０）までの各工程を繰り返す。
【００６０】
図１２は、実施の形態１におけるマルチビームの非点調整の仕方を説明するための図である。図１２（ａ）に示すように、１回の非点コイル値の設定において、焦点位置が−Ｚ側になる励磁値１に設定された状態でのマルチビームの照射位置３４ａの形状と、焦点位置が＋Ｚ側になる励磁値１に設定された状態でのマルチビームの照射位置３４ｂの形状とを得ることができる。照射位置３４ａは例えばｘ方向に比べてｙ方向に長い矩形となり、照射位置３４ｂは例えばｙ方向に比べてｘ方向に長い矩形となる。非点コイル値が適切でない状態では、図１２（ａ）に示すように、照射位置３４ａの形状と照射位置３４ｂの形状とは不一致となる。一方、非点コイル値が適切な値になる状態では、図１２（ｂ）に示すように、照射位置３４ａの形状と照射位置３４ｂの形状とが一致する、或いはより一致に近づく。非点は、図１２（ｃ）に示すように、ｘ方向のずれ量とｙ方向のずれ量との差が最も小さくなる場合の非点コイル値に調整されると好適である。
【００６１】
ここで、判定工程（Ｓ１３４）において一旦すべての隣接する測定点間のΔひずみ量差が閾値内になるように分割数及び測定点が設定された後は、非点コイル値設定工程（Ｓ１２０）と、フォーカスレンズ値設定工程（Ｓ１２２）とにて、設定値を変更したとしてもΔひずみ量差は閾値内に収まると推定される。よって、判定工程（Ｓ１３４）において一旦すべての隣接する測定点間のΔひずみ量差が閾値内になるように分割数及び測定点が設定された後の繰り返し工程では、Δひずみ量差演算工程（Ｓ１３３）と、判定工程（Ｓ１３４）と、分割数変更工程（Ｓ１３６）とを省略しても良い。
【００６２】
以上により、描画精度を満たすマルチビームの位置を測定可能な必要最低限の数の測定点で非点調整を行うことができる。よって、調整時間を短縮できる。
【００６３】
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。例えば、測定点の数、ひいては分割数については、最小値に限るものではない。最小値より大きくしても良い。例えば、照射領域３４内の各ビーム位置を、３次以上の多項式で近似する場合、未知の係数が１０個以上となるので１０箇所以上の測定値が必要となる。かかる場合には、分割数の最小値が１０未満となった場合でも１０以上の分割数で測定点を設定すると良い。
【００６４】
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。
【００６５】
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マルチ荷電粒子ビームのビーム位置測定方法及びマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００６６】
２０  マルチビーム
２１  ビーム
２２  穴
２４，２６  電極
２５  通過孔
３０  描画領域
３２  ストライプ領域
３４  照射領域
３６，４０  ビーム領域
３８  分割領域
４１  制御回路
４７  個別ブランキング機構
５０  描画データ処理部
５２  描画制御部
６０  測定部
６２  ３σ分布作成部
６４  ｍｉｎビーム本数演算部
６６  ｍａｘひずみ測定部
６８  分割数演算部
７０  設定部
７２  設定部
７４  測定部
７６  差分演算部
７８  判定部
８０  分割数変更部
８２  設定部
８４  設定部
８６  判定部
１００  描画装置
１０１  試料
１０２  電子鏡筒
１０３  描画室
１０５  ステージ
１０６  Ｚステージ
１０７  ＸＹステージ
１１０  制御計算機
１１２  メモリ
１２０  偏向制御回路
１３２  ＤＡＣアンプユニット
１３４  コイル制御回路
１３６  レンズ制御回路
１３８  アンプ
１３９  ステージ位置検出器
１４０，１４２  記憶装置
１５０  描画部
１６０  制御部
２００  電子ビーム
２０１  電子銃
２０２  照明レンズ
２０３  アパーチャ部材
２０４  ブランキングプレート
２０５  縮小レンズ
２０６  制限アパーチャ部材
２０７  対物レンズ
２０９  偏向器
２１０  ミラー
２１１  非点コイル
２１２  検出器
【図１】
0006383228.tif 000002
【図２】
0006383228.tif 000003
【図３】
0006383228.tif 000004
【図４】
0006383228.tif 000005
【図５】
0006383228.tif 000006
【図６】
0006383228.tif 000007
【図７】
0006383228.tif 000008
【図８】
0006383228.tif 000009
【図９】
0006383228.tif 000010
【図１０】
0006383228.tif 000011
【図１１】
0006383228.tif 000012
【図１２】
0006383228.tif 000013