(57)【要約】【課題】主偏向アンプの安定性を正確に評価することのできる方法を提供する。また、主偏向アンプの安定性を正確に評価することにより、高い精度で描画可能な荷電粒子ビーム描画方法を提供する。【解決手段】主偏向器の偏向幅で定められる主偏向領域２００の所定位置に電子ビームを照射し、所定時間後に、主偏向領域２００を構成する下地材料とは反射率の異なる材料からなる評価用マーク１００に対し、下地と評価用マーク１００の両方にかかる位置に電子ビームを照射して反射電子を電流値として検出し、電流値の変動量を基に主偏向アンプを評価する。【選択図】図４
2012160346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームの光路上に配置された主偏向器および副偏向器を用いて前記荷電粒子ビームを偏向し所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置で前記主偏向器に使用される偏向アンプの評価方法であって、
前記主偏向器の偏向幅で定められる主偏向領域の所定位置に荷電粒子ビームを照射し、所定時間後に、前記主偏向領域を構成する下地材料とは反射率の異なる材料からなるマークに対し、前記下地と前記マークの両方にかかる位置に前記荷電粒子ビームを照射して反射荷電粒子を電流値として検出し、前記電流値の変動量を基に前記偏向アンプを評価することを特徴とする偏向アンプの評価方法。
【請求項２】
前記主偏向領域の所定位置から、前記下地と前記マークの両方にかかる位置までの距離を変えて、前記反射荷電粒子を電流値として検出することを特徴とする請求項１に記載の偏向アンプの評価方法。
【請求項３】
前記所定時間を変えて、前記反射荷電粒子を電流値として検出することを特徴とする請求項１に記載の偏向アンプの評価方法。
【請求項４】
荷電粒子ビームの光路上に配置された主偏向器および副偏向器を用いて前記荷電粒子ビームを偏向し、ステージ上の試料に所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法であって、
前記主偏向器の偏向幅で定められる主偏向領域の所定位置に荷電粒子ビームを照射し、所定時間後に、前記主偏向領域を構成する下地材料とは反射率の異なる材料からなるマークに対し、前記下地と前記マークの両方にかかる位置に前記荷電粒子ビームを照射して反射荷電粒子を電流値として検出し、前記電流値の変動量が一定となってから前記所定のパターンを描画することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
【請求項５】
前記主偏向領域の所定位置から、前記下地と前記マークの両方にかかる位置までの距離を変えて、前記反射荷電粒子を電流値として検出し、前記電流値からセトリング時間を決定することを特徴とする請求項４に記載の荷電粒子ビーム描画方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏向アンプの評価方法および荷電粒子ビーム描画方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化および大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅は益々狭くなっている。半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスクまたはレチクルを指す。以下では、マスクと総称する。）を用い、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。こうした微細な回路パターンをウェハに転写するためのマスクの製造には、微細パターンを描画可能な電子ビーム描画装置が用いられる。また、レーザビームを用いて描画するレーザビーム描画装置の開発も試みられている。尚、電子ビーム描画装置は、ウェハに直接パターン回路を描画する場合にも用いられる。
【０００３】
特許文献１には、可変成形型電子ビーム描画装置の一例が開示されている。この装置では、試料室の内部にマスクを載置したステージが収容されており、試料室の上方に電子ビーム光学系が設けられている。電子ビーム光学系は、電子銃、各種レンズ、ブランキング用偏向器、ビーム寸法可変用偏向器、ビーム走査用の主偏向器と副偏向器および２個のビーム成形用アパーチャなどから構成されている。
【０００４】
電子銃から放出された電子ビームは、ブランキング偏向器によって、マスクへの照射がオン、オフされる。
【０００５】
また、電子ビームの寸法と形状は、ビーム寸法可変用偏向器とビーム成形用アパーチャによって制御される。具体的には、第１の成形用アパーチャによって電子ビームは矩形状に成形された後、偏向器で第２の成形用アパーチャ上に偏向されて、そのビーム形状と寸法を変化させる。
【０００６】
さらに、電子ビームの照射位置は、主偏向器によって所定のサブフィールドに位置決めされ、副偏向器によって、サブフィールド内での位置決めが行われる。そして、ステージが一方向に連続移動することによって、サブフィールド内での描画が行われ、１つのサブフィールドの描画が終了すると、次のサブフィールドの描画へと移る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２８４３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような電子ビームの偏向制御は、詳しくは、上述した偏向器と偏向アンプによって行われる。偏向アンプは、偏向器と同様に、偏向の種類によって複数設けられている。そして、電子ビームを所望の位置に偏向させるには、偏向アンプの出力電圧の安定性が不可欠である。
【０００９】
従来法における主偏向アンプの評価法には、主偏向アンプを実機に搭載して描画結果を評価する方法と、主偏向アンプ単体に実機と同等の負荷をかけてオシロスコープで出力波形を評価する方法とがある。
【００１０】
前者の方法、すなわち、実際の描画結果を基に行う方法によれば、主偏向アンプの安定性を最も確実に評価できる。しかし、この場合には、描画、プロセス、解析の１回の評価に数時間から数十時間の描画時間がかかる上に、高価な評価用マスクを必要とする。そこで、後者の方法、すなわち、主偏向アンプから主偏向器への出力信号をオシロスコープでモニタして主偏向アンプを評価する方法がとられる。
【００１１】
ところで、電子ビームのショットは、高速且つ連続に出力される。したがって、このようなビームショットを制御する主偏向アンプを評価するには、高精度の測定機器が必要になる。しかし、オシロスコープを用いた測定では、オシロスコープの入力回路が飽和して正確な波形を観測できないという問題があった。また、この方法においても、オシロスコープの接続のために、数時間程度の装置のダウンタイムが発生するという問題もあった。さらに、オシロスコープによる評価結果と、描画による評価結果とが一致しないことがあった。これは、主偏向アンプ単体での評価は、電子ビームを用いた状態で行うことができないためと推測される。
【００１２】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、主偏向アンプの安定性を正確に評価することのできる方法を提供することにある。また、本発明の目的は、主偏向アンプの安定性を正確に評価することにより、高い精度で描画可能な荷電粒子ビーム描画方法を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の態様は、荷電粒子ビームの光路上に配置された主偏向器および副偏向器を用いて荷電粒子ビームを偏向し所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置で主偏向器に使用される偏向アンプの評価方法であって、
主偏向器の偏向幅で定められる主偏向領域の所定位置に荷電粒子ビームを照射し、所定時間後に、主偏向領域を構成する下地材料とは反射率の異なる材料からなるマークに対し、下地とマークの両方にかかる位置に荷電粒子ビームを照射して反射荷電粒子を電流値として検出し、電流値の変動量を基に偏向アンプを評価することを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の第１の態様では、主偏向領域の所定位置から、下地とマークの両方にかかる位置までの距離を変えて、反射荷電粒子を電流値として検出することが好ましい。
これにより、距離による適切なセトリング時間を求めることができる。また、ファラデーカップによって荷電粒子ビームの電流値を検出する方法に比べて測定時間が短いので、距離を変えての測定を行っても全体の測定に長時間を要しない。
【００１６】
本発明の第１の態様では、所定時間を変えて、反射荷電粒子を電流値として検出することが好ましい。
これにより、適切なセトリング時間を求めることができる。また、ファラデーカップによって荷電粒子ビームの電流値を検出する方法に比べて測定時間が短いので、所定時間、すなわち、セトリング時間を変えての測定を行っても全体の測定に長時間を要しない。
【００１７】
本発明の第２の態様は、荷電粒子ビームの光路上に配置された主偏向器および副偏向器を用いて荷電粒子ビームを偏向し、ステージ上の試料に所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法であって、
主偏向器の偏向幅で定められる主偏向領域の所定位置に荷電粒子ビームを照射し、所定時間後に、主偏向領域を構成する下地材料とは反射率の異なる材料からなるマークに対し、下地とマークの両方にかかる位置に荷電粒子ビームを照射して反射荷電粒子を電流値として検出し、電流値の変動量が一定となってから所定のパターンを描画することを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の第２の態様では、主偏向領域の所定位置から、下地と前記マークの両方にかかる位置までの距離を変えて、反射荷電粒子を電流値として検出し、電流値からセトリング時間を決定することが好ましい。
ファラデーカップによって荷電粒子ビームの電流値を検出する方法に比べて測定時間が短いので、距離を変えての測定を行っても全体の測定に長時間を要さず、適切なセトリング時間を決定することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、主偏向アンプの安定性を正確に評価することのできる方法が提供される。また、本発明によれば、主偏向アンプの安定性を正確に評価できるので、高い精度で描画可能な荷電粒子ビーム描画方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施の形態における電子ビーム描画装置の構成図である。
【図２】本実施の形態の電子ビームによる描画方法の説明図である。
【図３】本実施の形態で評価用マークと主偏向領域との関係を示す一例である。
【図４】本実施の形態における主偏向アンプの評価方法の一例である。
【図５】８極の静電偏向器からなる成形偏向器と、各電極にアナログデータを印加するＤＡＣアンプユニットを示す図である。
【図６】本実施の形態における主偏向アンプの評価方法の別の例である。
【図７】図６における３つの電子ビームショットの位置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、本実施の形態における電子ビーム描画装置の構成図である。
【００２２】
図１に示すように、電子ビーム描画装置は、試料に電子ビームで描画する描画部と、描画を制御する制御部とを有する。
【００２３】
試料室１内には、試料２が設置されるステージ３が設けられている。ステージ３は、ステージ駆動回路４により、Ｘ方向（紙面における左右方向）とＹ方向（紙面における垂直方向）に駆動される。ステージ３の移動位置は、レーザ干渉計等を用いた位置回路５により測定される。
【００２４】
また、試料室１の上方には、電子ビーム光学系１０が設置されている。この光学系１０は、電子銃６、各種レンズ７、８、９、１１、１２、ブランキング用偏向器１３、成形偏向器１４、ビーム走査用の主偏向器１５、ビーム走査用の副偏向器１６、および、２個のビーム成形用アパーチャ１７、１８などから構成されている。
【００２５】
図２は、電子ビームによる描画方法の説明図である。この図に示すように、試料２上に描画されるパターン５１は、短冊状のフレーム領域（本明細書では、主偏向領域とも言う。以下に同じ。）５２に分割されている。電子ビーム５４による描画は、ステージ３が一方向（例えば、Ｘ方向）に連続移動しながら、フレーム領域５２毎に行われる。フレーム領域５２は、さらにサブフィールド（副偏向領域）５３に分割されており、電子ビーム５４は、サブフィールド５３内の必要な部分のみを描画する。尚、フレーム領域５２は、主偏向器１５の偏向幅で決まる短冊状の描画領域であり、サブフィールド５３は、副偏向器１６の偏向幅で決まる単位描画領域である。
【００２６】
サブフィールドの基準位置の位置決めは、主偏向器１５で行われ、サブフィールド５３内での描画は、副偏向器１６によって制御される。すなわち、主偏向器１５によって、電子ビーム５４が所定のサブフィールド５３に位置決めされ、副偏向器１６によって、サブフィールド５３内での描画位置が決められる。
【００２７】
また、成形偏向器１４とビーム成形用アパーチャ１７、１８によって、電子ビーム５４の形状と寸法が決められる。
【００２８】
そして、ステージ３を一方向に連続移動させながら、サブフィールド５３内を描画し、１つのサブフィールド５３の描画が終了したら、次のサブフィールド５３を描画する。フレーム領域５２内の全てのサブフィールド５３の描画が終了したら、ステージ３を連続移動させる方向と直交する方向（例えば、Ｙ方向）にステップ移動させる。その後、同様の処理を繰り返して、フレーム領域５２を順次描画して行く。
【００２９】
試料２には、主偏向アンプの安定性を評価するための評価用マークが設けられている。この評価用マークは、試料面とは反射率の異なる材料で形成される。尚、本実施の形態においては、試料面ではないが試料面のできるだけ近くに評価用マークを設けてもよい。
【００３０】
評価用マークは、例えば、シリコン基板の上にタングステン膜を設け、このタングステン膜をエッチング加工し格子状としたものとすることができる。タングステン膜に代えて、他の重金属からなる膜を用いることもできる。評価用マークとその下地との組み合わせは、両者の反射率の差が大きく、且つ、一方の反射率の値が小さいほどよい。これにより、後述する偏向アンプの安定性の程度を捉えやすくなる。
【００３１】
評価用マーク１００と主偏向領域２００との関係は、図３に示すようになる。この図から分かるように、１つの主偏向領域２００の外周は、評価用マーク１００によって囲まれる範囲の内側に位置する。尚、この例において、評価用マーク１００は、シリコン基板からなる下地の上に形成されたタングステン膜からなるとする。
【００３２】
図４を用いて、本実施の形態における主偏向アンプの評価方法について説明する。図４は、図３の評価用マークと主偏向領域との境界付近を拡大した図である。本実施の形態の主偏向アンプの評価方法では、まず、任意の座標（ｘ１，ｙ１）に電子ビームを照射する。すなわち、座標（ｘ１，ｙ１）に電子ビームが照射されるように、主偏向アンプに電圧を印加する。図の符号３０１は、この座標に照射された電子ビームのショットを表しており、この例では、電子ビームは、正方形の形状に成形されている。
【００３３】
次に、所定のセトリング時間の後、主偏向アンプに電圧を印加して、座標（ｘ１，ｙ２）に電子ビームを偏向させる。このとき、座標（ｘ１，ｙ２）は、電子ビームのショットの一部が評価用マークにかかる位置にあるようにする。
【００３４】
主偏向アンプの出力電圧が安定しないと、電子ビームを所望の位置に偏向させることができない。すなわち、電子ビームの照射位置を、座標（ｘ１，ｙ１）から座標（ｘ１，ｙ２）に移動させようとしても、主偏向アンプの出力電圧が安定していない状態では、電子ビームは、座標（ｘ１，ｙ２）からずれた位置に照射される。図の符号３０３は、座標（ｘ１，ｙ２）に電子ビームが偏向された直後の電子ビームショットを表しており、このショットは、座標（ｘ１，ｙ２）からずれた位置（座標（ｘ１，ｙ３））にある。
【００３５】
その後、出力電圧が安定するまで照射位置は、点線の矩形で示すように変動し、出力電圧が安定した以降は、座標（ｘ１，ｙ２）に固定される。図の符号３０２は、この座標に照射された電子ビームのショットを表している。尚、照射位置は、図４の例では矢印の方向（＋Ｙ方向）に変動しているが、−Ｙ方向へ変動する場合もあり、いずれの方向へ変動するかは、主偏向アンプの特性による。
【００３６】
ところで、電子ビームを試料２に照射すると、試料２で電子が反射されて反射電子が発生する。ここで、タングステン膜に電子ビームが照射されて発生した反射電子の量と、シリコン基板に電子ビームが照射されて発生した反射電子の量とは異なる。具体的には、前者の方が後者より多い。
【００３７】
図４の例では、主偏向アンプの出力電圧が安定するまで、電子ビームの照射位置は変動する。そして、この変動に伴って、電子ビームの照射領域におけるタングステン膜の面積とシリコン基板の面積とは相対的に変化する。図４では、最初に座標（ｘ１，ｙ３）にショットされ、その後＋Ｙ方向へ移動した後、座標（ｘ１，ｙ２）に固定される。したがって、電子ビームの照射領域におけるタングステン膜の面積は次第に小さくなり、代わってシリコン基板の面積が次第に大きくなる。
【００３８】
タングステン膜に電子ビームが照射されて発生した反射電子の量と、シリコン基板に電子ビームが照射されて発生した反射電子の量とは異なるので、反射電子全体の量を測定することにより、照射領域内でのタングステン膜とシリコン基板との相対面積の変化を知ることができる。そして、反射電子量が一定となれば、電子ビームの照射位置は固定され、主偏向アンプの出力電圧が一定となったことが分かる。
【００３９】
反射電子の量は電流値として測定することができる。図４の例では、反射電子の量が次第に小さくなる結果、測定電流値も次第に小さくなる。そして、偏向アンプの出力電圧が安定化した以降は、測定電流値も一定となる。尚、電子ビームが、最初の照射位置から−Ｙ方向へ移動する場合には、この移動に伴って、タングステン膜の面積が次第に大きくなる。その結果、反射電子の量が次第に大きくなり、測定電流値も次第に大きくなる。
【００４０】
図１において、電子ビームを試料２に照射すると、試料２で電子が反射されて反射電子が発生する。試料室１の上方には、評価用マークに電子ビームが照射されて発生した反射電子を電流値として検出する検出器３２が設けられている。尚、検出器３２は、反射電子の他に２次電子を電流値として検出してもよい。
【００４１】
検出器３２から出力された電気信号は、検出部３３に入力される。そして、検出部３３で増幅された後、Ａ／Ｄ変換部３４に入力される。Ａ／Ｄ変換部３４は、検出部３３からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。変換されたデジタル信号は、制御計算機１９に送られる。ここで、Ａ／Ｄ変換部３４は、検出部３３からのデータを蓄積できるので、１回の測定毎に制御計算機１９にデータを転送する必要がない。したがって、通信時間によるサンプリングタイムの長期化を低減できる。
【００４２】
制御計算機１９に送られたデータは、制御計算機１９内において、電流値の変動が飽和するまでの時間が求められる。この際、測定値を補間するために、例えば、指数関数フィッティングが用いられる。得られた飽和時間から主偏向アンプの性能を評価できる。かかる評価は、電子ビーム描画装置の起動前や定期点検の際に行うことができる。
【００４３】
ところで、電子ビームの電流量は、ファラデーカップによっても検出可能である。しかし、主偏向アンプの出力電圧は、例えば１ミリ秒程度の時間で安定化するのに対し、ファラデーカップでは、１０Ｈｚ程度の周期、すなわち、１００ミリ秒程度の時間間隔でしか変動を検出できない。一方、本実施の形態の方法によれば、照射位置の変動量を１ＭＨｚの周期、すなわち、１マイクロ秒程度の時間間隔で検出することが可能である。
【００４４】
本実施の形態によれば、実際の描画工程における適切なセトリング時間を容易に把握することができる。この点について、以下に詳細に説明する。
【００４５】
偏向アンプで偏向器を駆動する際には、その負荷に応じた出力電圧のセトリング時間（整定時間）が必要になる。すなわち、目標とする偏向位置に整定するには、所定のセトリング時間を要する。一方、実際の描画工程における電子ビームの移動距離、すなわち、主偏向アンプの偏向量は一定ではなく、描画されるパターンの配置によって様々な値をとる。したがって、電子ビームの移動距離とセトリング時間との関係を把握することにより、移動距離に応じた適切なセトリング時間を設定することが可能となる。
【００４６】
ここで、本実施の形態によれば、測定時間が短くて済むので、セトリング時間毎に測定を行わなくても、１回の測定で複数のセトリング時間における照射位置の変動量を知ることができる。例えば、図４において、座標（ｘ１，ｙ１）から座標（ｘ１，ｙ２）への移動距離（ｙ１−ｙ２）を変えて、電子ビームの照射位置の変動を観測する。具体的には、電子ビームの電流値を測定する。電流値が変化しなくなるまでの時間が最適なセトリング時間であるので、上記測定を行うことにより、移動距離に応じた最適なセトリング時間が求められる。
【００４７】
上記では、電子ビームを座標（ｘ１，ｙ１）から座標（ｘ１，ｙ２）に移動させる例について述べたが、座標（ｘ１，ｙ１）から座標（ｘ２，ｙ１）に移動させてもよい。この場合は、主偏向アンプの特性に応じて、主偏向アンプの出力電圧が安定するまで、＋Ｘ方向または−Ｘ方向へ電子ビームが移動する。
【００４８】
しかしながら、電子ビーム描画装置では、主偏向器に故障が起きることによって、電子ビームが所望の位置に偏向されないことがある。以下では、この場合の主偏向アンプの評価方法について述べる。
【００４９】
主偏向器は、例えば、４極または８極等の複数の電極によって構成される。各電極には、それぞれ少なくとも１つのＤＡＣ（デジタル・アナログコンバータ）アンプユニット（主偏向アンプ）が接続され、偏向制御部は、主偏向器を制御するための複数のデジタルデータをＤＡＣアンプユニットに同期をとりながら送信する。デジタルデータは、主偏向器を構成する複数の電極への指示電圧信号（デジタル信号）である。各電極に対応して設けられた各ＤＡＣアンプユニットは、偏向制御部から受信したデジタルデータをＤＡ変換し、ＤＡ変換後のアナログデータを増幅し、さらにその増幅されたアナログデータを対応する電極に送信する。
【００５０】
図５は、８極の電極１３０ａ〜１３０ｈと、各電極にアナログデータを印加する８個のＤＡＣアンプユニット２３２を示す図である。８個の電極１３０ａ〜１３０ｈは、対向する４対の電極からなっており、それぞれ対応するＤＡＣアンプユニット２３２ａ〜２３２ｈからアナログ電圧が印加される。
【００５１】
図５において、電極１３０ａには、ＤＡＣアンプユニット２３２ａから電圧「ｙ」が印加され、電極１３０ａの対極となる電極１３０ｅには、ＤＡＣアンプユニット２３２ｅから電圧「−ｙ」が印加される。また、電極１３０ｂには、ＤＡＣアンプユニット２３２ｂから電圧「（ｘ＋ｙ）／２１／２」が印加され、電極１３０ｂの対極となる電極１３０ｆには、ＤＡＣアンプユニット２３２ｆから電圧「（−ｘ−ｙ）／２１／２」が印加される。また、電極１３０ｃには、ＤＡＣアンプユニット２３２ｃから電圧「ｘ」が印加され、電極１３０ｃの対極となる電極１３０ｇには、ＤＡＣアンプユニット２３２ｇから電圧「−ｘ」が印加される。さらに、電極１３０ｄには、ＤＡＣアンプユニット２３２ｄから電圧「（ｘ−ｙ）／２１／２」が印加され、電極１３０ｄの対極となる電極１３０ｈには、ＤＡＣアンプユニット２３２ｈから電圧「（−ｘ＋ｙ）／２１／２」が印加される。
【００５２】
偏向制御部２３０から、主偏向器１３０の各電極１３０ａ〜１３０ｈ制御用のデジタルデータが、各ＤＡＣアンプユニット２３２ａ〜２３２ｈに送信されると、各ＤＡＣアンプユニット２３２ａ〜２３２ｈから、各電極１３０ａ〜１３０ｈに、アナログ電圧が印加される。
【００５３】
尚、図５においては、４対（８個）の電極で構成された主偏向器１３０を示しているが、この主偏向器１３０を２対（４個）の電極で構成してもよい。
【００５４】
図５の主偏向器１３０について、８極の各静電偏向器に上記の電圧を加えた場合、電子ビームの位置変動は印加電圧に比例することから、位置Ｘと位置Ｙは、それぞれ下記式で表される。尚、下記式でαは偏向感度である。
2012160346.tif 000003
【００５５】
例えば、主偏向アンプの故障により、図５の電極１３０ｃが０Ｖに固定されたとする。この場合の位置Ｘと位置Ｙは、それぞれ下記式のようになる。
2012160346.tif 000004
【００５６】
このように、主偏向アンプが正常である場合の位置Ｘは４αｘであるのに対し、電極１３０ｃが０Ｖに固定されると位置ｘは３αｘとなる。つまり、所望とする偏向量の（３／４）程度しか電子ビームを偏向できなくなる。
【００５７】
そこで、かかる場合の主偏向アンプの評価方法について、図６および図７を用いて説明する。
【００５８】
図６では、まず、座標（ｘ１，ｙ１）の位置に電子ビームを照射する。具体的には、座標（ｘ１，ｙ１）に電子ビームが照射されるように、主偏向アンプに電圧を印加する。
【００５９】
次に、所定のセトリング時間の後、主偏向アンプに電圧を印加して、座標（ｘ１，ｙ２）に電子ビームを偏向させる。このとき、座標（ｘ１，ｙ２）は、電子ビームのショットの一部が評価用マークにかかる位置にあるようにする。
【００６０】
主偏向アンプの出力電圧が安定しないと、電子ビームを所望の位置に偏向させることができない。すなわち、電子ビームの照射位置を、座標（ｘ１，ｙ１）から座標（ｘ１，ｙ２）に移動させようとしても、主偏向アンプの出力電圧が安定していない状態では、電子ビームは、座標（ｘ１，ｙ２）からずれた位置に照射される。その後、出力電圧が安定するまで照射位置は変動し、出力電圧が安定した以降は変動を停止する。
【００６１】
図６の例では、座標（ｘ１，ｙ１）から座標（ｘ１，ｙ２）に移動させようとして、主偏向アンプに電圧を印加すると、偏向アンプの出力電圧が安定化するまでは、＋Ｙ方向に照射位置を変動させるが、出力電圧が安定した以降は、目標とする座標（ｘ１，ｙ２）に固定された。
【００６２】
しかしながら、図６の例では、点線の矩形と矢印で示すように、＋Ｙ方向だけでなく、−Ｘ方向にも照射位置を変動させている。そして、最終的に固定される座標は（ｘ２，ｙ３）となっている。このことは、図５で説明したように、主偏向アンプに故障が生じており、所望とする偏向量で偏向できないことを示している。
【００６３】
例えば、図５で電極１３０ｃが不良であるとする。このときの電圧のエラー量をδＶとすると、δＶが空間に作り出す電場δＥ（ｘ，ｙ）によって、電子ビームは、ｅδＥ（ｘ，ｙ）の力を受けて曲げられる。ここで、δＥ（ｘ，ｙ）の方向が、電極１３０ｃ−電極１３０ｇであるとすると、電子ビームは、
2012160346.tif 000005
の方向へ曲げられる。この曲げられた電子ビームの傾きに、ステージ面までの距離を乗ずると、電子ビームの照射位置の変動量が分かる。
【００６４】
一方、目標とする座標（ｘ１，ｙ２）に対して、実際の偏向位置が（ｘ２，ｙ３）である場合、これらの座標位置の変化量は、位置ベクトルの変化量によって表される。このことを図７を用いて説明する。図７において、ベクトルＡは、初期位置（ｘ１，ｙ１）から目標位置（ｘ１，ｙ２）への変化量を表している。一方、ベクトルＢは、初期位置（ｘ１，ｙ１）から実際の照射位置（ｘ２，ｙ３）への変化量を表している。したがって、ベクトルＡとベクトルＢを比較することで、目標とする偏向量と実際の偏向量との比較ができる。
【００６５】
本実施の形態では、試料２で反射されて発生した反射電子の量を電流値として測定することで、電子ビームの照射位置の変動量を求めることができる。この変動量は、ベクトルＡとベクトルＢの差に対応している。したがって、この値から上記の関係を用いて、故障を起こしている電極を特定することが可能である。
【００６６】
次に、図１の電子ビーム描画装置における制御部について、詳しく説明する。
【００６７】
図１で、符号２０は入力部であり、記憶媒体である磁気ディスクを通じて電子ビーム描画装置に、試料２の描画データが入力される部分である。入力部２０から読み出された描画データは、主偏向器１５によって偏向可能なフレーム領域（主偏向領域）５２毎に、パターンメモリ２１に一時的に格納される。パターンメモリ２１に格納されたフレーム領域５２毎のパターンデータ、すなわち、描画位置や描画図形データ等で構成されるフレーム情報は、描画データ補正部３１で補正された後、データ解析部であるパターンデータデコーダ２２と描画データデコーダ２３に送られる。
【００６８】
描画データ補正部３１では、元々の設計値のデータに対してドリフト補正が行われる。具体的には、Ａ／Ｄ変換部３４から制御計算機１９に入力されたデータに基づいて、ドリフト補正用の補正値が演算される。そして、設計値のデータと補正値のデータとが加算されて合成される。
【００６９】
描画データ補正部３１では、ドリフト補正がされた設計値のデータに対してさらにステージ３上での位置補正が行われる。すなわち、位置回路５で測定されたステージ３の位置データは、描画データ補正部３１に送られて、ドリフト補正がされた設計値のデータに加算される。合成されたデータは、パターンデータデコーダ２２と描画データデコーダ２３に送られる。
【００７０】
パターンデータデコーダ２２からの情報は、ブランキング回路２４とビーム成形器ドライバ２５に送られる。具体的には、パターンデータデコーダ２２で上記データに基づいたブランキングデータが作成され、ブランキング回路２４に送られる。また、所望とするビーム寸法データも作成されて、ビーム成形器ドライバ２５に送られる。そして、ビーム成形器ドライバ２５から、電子光学系１０の成形偏向器１４に所定の偏向信号が印加されて、電子ビーム５４の寸法が制御される。
【００７１】
図１の偏向制御部３０は、セトリング時間決定部２９に接続し、セトリング時間決定部２９は、サブフィールド偏向量算出部２８に接続し、サブフィールド偏向量算出部２８は、パターンデータデコーダ２２に接続している。また、偏向制御部３０は、ブランキング回路２４と、ビーム成形器ドライバ２５と、主偏向器ドライバ２６と、副偏向器ドライバ２７とに接続している。
【００７２】
描画データデコーダ２３の出力は、主偏向器ドライバ２６と副偏向器ドライバ２７に送られる。そして、主偏向器ドライバ２６から、電子光学系１０の主偏向器１５に所定の偏向信号が印加されて、電子ビーム５４が所定の主偏向位置に偏向走査される。また、副偏向器ドライバ２７から、副偏向器１６に所定の副偏向信号が印加されて、サブフィールド５３内での描画が行われる。
【００７３】
次に、電子ビーム描画装置による描画方法について説明する。
【００７４】
まず、試料室１内のステージ３上に試料２を載置する。次いで、ステージ３の位置検出を位置回路５により行い、制御計算機１９からの信号に基づいて、ステージ駆動回路４によりステージ３を描画可能な位置まで移動させる。
【００７５】
次に、電子銃６より電子ビーム５４を出射する。出射された電子ビーム５４は、照明レンズ７により集光される。そして、ブランキング用偏向器１３により、電子ビーム５４を試料２に照射するか否かの操作を行う。
【００７６】
第１のアパーチャ１７に入射した電子ビーム５４は、第１のアパーチャ１７の開口部を通過した後、ビーム成形器ドライバ２５により制御された成形偏向器１４によって偏向される。そして、第２のアパーチャ１８に設けられた開口部を通過することにより、所望の形状と寸法を有するビーム形状になる。このビーム形状は、試料２に照射される電子ビーム５４の描画単位である。
【００７７】
電子ビーム５４は、ビーム形状に成形された後、縮小レンズ１１によって縮小される。そして、試料２上における電子ビーム５４の照射位置は、主偏向器ドライバ２６によって制御された主偏向器１５と、副偏向器ドライバ２７によって制御された副偏向器１６とにより制御される。主偏向器１５は、試料２上のサブフィールド５３に電子ビーム５４を位置決めする。また、副偏向器１６は、サブフィールド５３内で描画位置を位置決めする。
【００７８】
試料２への電子ビーム５４による描画は、ステージ３を一方向に移動させながら、電子ビーム５４を走査することにより行われる。具体的には、ステージ３を一方向に移動させながら、各サブフィールド５３内におけるパターンの描画を行う。そして、１つのフレーム領域５２内にある全てのサブフィールド５３の描画を終えた後は、ステージ３を新たなフレーム領域５２に移動して同様に描画する。
【００７９】
上記のようにして、試料２の全てのフレーム領域５２の描画を終えた後は、新たなマスクに交換し、上記と同様の方法による描画を繰り返す。
【００８０】
次に、制御計算機１９による描画制御について説明する。
【００８１】
制御計算機１９は、入力部２０で磁気ディスクに記録された試料２の描画データを読み出す。読み出された描画データは、フレーム領域５２毎にパターンメモリ２１に一時的に格納される。
【００８２】
パターンメモリ２１に格納されたフレーム領域５２毎の描画データ、つまり、描画位置や描画図形データ等で構成されるフレーム情報は、描画データ補正部３１で上記のようにして補正された後、データ解析部であるパターンデータデコーダ２２と描画データデコーダ２３を介して、サブフィールド偏向量算出部２８、ブランキング回路２４、ビーム成形器ドライバ２５、主偏向器ドライバ２６、副偏向器ドライバ２７に送られる。
【００８３】
パターンデータデコーダ２２では、描画データに基づいてブランキングデータが作成されてブランキング回路２４に送られる。また、描画データに基づいて所望とするビーム形状データが作成されてサブフィールド偏向量算出部２８とビーム成形器ドライバ２５に送られる。
【００８４】
サブフィールド偏向量算出部２８は、パターンデータデコーダ２２により作成したビーム形状データから、サブフィールド５３における、１ショットごとの電子ビームの偏向量（移動距離）を算出する。算出された情報は、セトリング時間決定部２９に送られ、副偏向による移動距離に対応したセトリング時間が決定される。
【００８５】
セトリング時間決定部２９で決定されたセトリング時間は、偏向制御部３０へ送られた後、パターンの描画のタイミングを計りながら、偏向制御部３０より、ブランキング回路２４、ビーム成形器ドライバ２５、主偏向器ドライバ２６、副偏向器ドライバ２７のいずれかに適宜送られる。
【００８６】
ビーム成形器ドライバ２５では、光学系１０の成形偏向器１４に所定の偏向信号が印加されて、電子ビーム５４の形状と寸法が制御される。
【００８７】
描画データデコーダ２３では、描画データに基づいてサブフィールド５３の位置決めデータが作成され、このデータは主偏向器ドライバ２６に送られる。次いで、主偏向器ドライバ２６から主偏向器１５へ所定の偏向信号が印加されて、電子ビーム５４は、サブフィールド５３の所定位置に偏向走査される。
【００８８】
描画データデコーダ２３では、描画データに基づいて、副偏向器１６の走査のための制御信号が生成される。制御信号は、副偏向器ドライバ２７に送られた後、副偏向器ドライバ２７から副偏向器１６に所定の副偏向信号が印加される。サブフィールド５３内での描画は、設定されたセトリング時間が経過した後、電子ビーム５４を繰り返し照射することによって行われる。
【００８９】
本実施の形態の電子ビーム描画方法によれば、主偏向アンプの安定性を正確に評価したうえで描画できるので、高い精度での描画が可能である。
【００９０】
尚、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。例えば、上記実施の形態では、電子ビームを用いたが、本発明はこれに限られるものではなく、イオンビームなどの他の荷電粒子ビームを用いた場合にも適用可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１    試料室
２    マスク
３    ステージ
４    ステージ駆動回路
５    位置回路
６    電子銃
７、８、９、１１、１２    各種レンズ
１０    光学系
１３    ブランキング用偏向器
１４    成形偏向器
１５、１３０    主偏向器
１６    副偏向器
１７    第１のアパーチャ
１８    第２のアパーチャ
１９    制御計算機
２０    入力部
２１    パターンメモリ
２２    パターンデータデコーダ
２３    描画データデコーダ
２４    ブランキング回路
２５    ビーム成形器ドライバ
２６    主偏向器ドライバ
２７    副偏向器ドライバ
２８    サブフィールド偏向量算出部
２９    セトリング時間決定部
３０、２３０    偏向制御部
３１    描画データ補正部
３２    検出器
３３    検出部
３４    Ａ／Ｄ変換部
５１    描画されるパターン
５２    フレーム領域
５３    サブフィールド
５４    電子ビーム
１００    評価用マーク
２００    主偏向領域
【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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