(57)【要約】【課題】荷電粒子ビームを用い、ステージの移動誤差を低減させて複雑で微細なパターンを形成する。【解決手段】荷電粒子ビームを発生するビーム発生部と、試料を搭載し、当該試料をビーム発生部に対して相対的に移動させるステージ部と、ステージ部の位置を検出する検出部と、ステージ部の検出位置に基づいて、ステージ部の駆動量を予測した予測駆動量を生成する予測部と、予測駆動量に基づいて、荷電粒子ビームを試料へと照射する照射制御を行う照射制御部と、を備える露光装置および露光方法を提供する。【選択図】図１５
2016207926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームを発生するビーム発生部と、
試料を搭載し、当該試料を前記ビーム発生部に対して相対的に移動させるステージ部と、
前記ステージ部の位置を検出する検出部と、
前記ステージ部の検出位置に基づいて、前記ステージ部の駆動量を予測した予測駆動量を生成する予測部と、
前記予測駆動量に基づいて、前記荷電粒子ビームを前記試料へと照射する照射制御を行う照射制御部と、
を備える露光装置。
【請求項２】
前記予測駆動量に応じた前記ステージ部の予測位置と前記検出位置との差分に基づいて、前記荷電粒子ビームを偏向させる偏向部を備える請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記予測部は、前記ステージ部の複数の前記検出位置から平均移動速度を算出し、前記ステージ部の前記平均移動速度および前記検出部が前記ステージ部の位置を検出してからの経過時間に基づいて、前記予測駆動量を生成する請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記検出部は、前記ステージ部の位置を順次検出し、
前記予測部は、前記ステージ部の前記平均移動速度を順次算出して更新する請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記予測部は、前記予測位置が予め定められた境界値に達する毎に、タイムフレーム信号を発生させ、
前記照射制御部は、前記タイムフレーム信号からの経過時間に基づいて当該タイムフレーム内における前記荷電粒子ビームの照射タイミングを決定する請求項２から４のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項６】
前記偏向部は、前記ステージ部の前記予測位置と前記検出位置との差分における予め定められた周波数未満の周波数成分を低減させた成分に基づいて、前記荷電粒子ビームを偏向する請求項２から５のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項７】
前記ステージ部は、前記ステージ部の位置を検出する検出信号から前記予め定められた周波数以上の成分を低減させた検出信号に基づく検出位置に基づいて、前記試料の移動を調節する請求項５に記載の露光装置。
【請求項８】
前記照射制御部は、前記ステージ部の位置を検出する検出信号の前記予め定められた周波数未満の成分に基づいて、前記荷電粒子ビームを前記試料へと照射するように更に制御する請求項７に記載の露光装置。
【請求項９】
前記偏向部は、前記ステージ部の前記予測位置および前記検出位置の差分と、予め定められた遅延時間に応じた前記試料の移動位置とに基づいて、前記荷電粒子ビームを偏向させる請求項２から８のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記照射制御部は、前記ステージ部の移動速度と前記ステージ部の予測移動速度との差に基づいて、前記荷電粒子ビームの照射量を制御する請求項１から９のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記予測部は、前記ステージ部の複数の前記検出位置から平均移動速度を算出し、
前記照射制御部は、前記予測部が今回算出した前記ステージ部の前記平均移動速度を前記移動速度とし、前回算出した前記ステージ部の平均移動速度を前記予測移動速度として、前記荷電粒子ビームの照射量を制御する請求項１０に記載の露光装置。
【請求項１２】
前記照射制御部は、予め定められた露光量分布の目標に近付けるように、前記試料に前記荷電粒子ビームを照射する時間を制御する請求項１０または１１に記載の露光装置。
【請求項１３】
前記照射制御部は、前記荷電粒子ビームを前記試料へと照射するか否かを切り換えることにより、前記荷電粒子ビームの露光量分布を前記予め定められた露光量分布の目標に近付けるように制御する請求項１２に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記ステージ部は、一定の移動速度で前記試料を移動させつつ、前記試料に前記荷電粒子ビームの照射を継続させた場合に、前記荷電粒子ビームの露光量分布が前記予め定められた露光量分布の高さを超えるように、前記ステージ部の移動速度の初期値を定める請求項１３に記載の露光装置。
【請求項１５】
前記照射制御部は、前記荷電粒子ビームを前記試料に照射するか否かを切り換える切り替えるブランキング部を更に備える請求項１から１４のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１６】
前記ビーム発生部は、試料上のラインパターンの幅方向に照射位置が異なる複数の荷電粒子ビームを発生させ、
前記ステージ部は、前記複数の荷電粒子ビームの照射位置を、前記ラインパターンの長手方向に沿って走査させ、
前記ラインパターン上の長手方向の指定された照射位置において、前記複数の荷電粒子ビームのうち前記試料に照射すべき少なくとも１つの荷電粒子ビームを選択する選択部を更に備え、
前記照射制御部は、選択された前記少なくとも１つの荷電粒子ビームを前記試料へと照射するように制御する請求項１から１５のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１７】
試料に荷電粒子ビームを照射する露光方法であって、
荷電粒子ビームをビーム発生部が発生するビーム発生段階と、
前記試料を搭載したステージ部が当該試料を前記ビーム発生部に対して相対的に移動させる移動段階と、
前記ステージ部の位置を検出する検出段階と、
前記ステージ部の検出位置に基づいて、前記ステージ部の駆動量を予測した予測駆動量を生成する予測段階と、
前記予測駆動量に基づいて、前記荷電粒子ビームを前記試料へと照射する照射制御を行う照射制御段階と、
前記予測駆動量に応じた前記ステージ部の予測位置と前記検出位置との差分に基づいて、前記荷電粒子ビームを偏向させる偏向段階と、
を備える露光方法。
【請求項１８】
試料に荷電粒子ビームを照射する露光方法であって、
荷電粒子ビームをビーム発生部が発生するビーム発生段階と、
前記試料を搭載したステージ部が当該試料を前記ビーム発生部に対して相対的に移動させる移動段階と、
前記ステージ部の位置を検出する検出段階と、
前記ステージ部の検出位置に基づいて、前記ステージ部の駆動量を予測した予測駆動量を生成する予測段階と、
前記予測駆動量に基づいて、前記荷電粒子ビームを前記試料へと照射する照射制御を行う照射制御段階と、
を備え、
前記照射制御段階は、前記ステージ部の移動速度と前記ステージ部の予測移動速度との差に基づいて、前記荷電粒子ビームの照射量を制御する
露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置および露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、線幅が数十ｎｍ程度の光露光技術で形成した単純なラインパターンに、電子ビーム等の荷電粒子ビームを用いた露光技術を用いて加工することで、微細な配線パターンを形成するコンプリメンタリ・リソグラフィが知られている（例えば、特許文献１および２参照）。また、荷電粒子ビームを複数用いたマルチビーム露光技術も知られている（例えば、特許文献３および４参照）。
特許文献１  特開２０１３−１６７４４号公報
特許文献２  特開２０１３−１５７５４７号公報
特許文献３  米国特許第７２７６７１４号明細書
特許文献４  特開２０１３−９３５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような手法において、複数の荷電粒子ビームをパターンに照射するマルチビーム露光技術を用いると、異なる線幅および異なるピッチで形成されたラインパターンを当該マルチビームで加工することは困難であった。その一方で、作製すべき半導体装置のパターンは、同一線幅かつ同一ピッチの単純なラインパターンを加工するだけでは対応できない場合もあり、異なる線幅および異なるピッチで形成されたラインパターンを加工できる技術が望まれていた。また、試料を荷電粒子ビームに対して予め定められた相対速度で移動させることが理想的ではあるが、実際には移動誤差等が生じてしまうため、露光位置および露光量の誤差の要因となっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、荷電粒子ビームを発生するビーム発生部と、試料を搭載し、当該試料をビーム発生部に対して相対的に移動させるステージ部と、ステージ部の位置を検出する検出部と、ステージ部の検出位置に基づいて、ステージ部の駆動量を予測した予測駆動量を生成する予測部と、予測駆動量に基づいて、荷電粒子ビームを試料へと照射する照射制御を行う照射制御部と、を備える露光装置を提供する。
【０００５】
本発明の第２の態様においては、試料に荷電粒子ビームを照射する露光方法であって、荷電粒子ビームをビーム発生部が発生するビーム発生段階と、試料を搭載したステージ部が当該試料をビーム発生部に対して相対的に移動させる移動段階と、ステージ部の位置を検出する検出段階と、ステージ部の検出位置に基づいて、ステージ部の駆動量を予測した予測駆動量を生成する予測段階と、予測駆動量に基づいて、荷電粒子ビームを試料へと照射する照射制御を行う照射制御段階と、予測駆動量に応じたステージ部の予測位置と検出位置との差分に基づいて、荷電粒子ビームを偏向させる偏向段階と、を備える露光方法を提供する。
【０００６】
本発明の第３の態様においては、試料に荷電粒子ビームを照射する露光方法であって、荷電粒子ビームをビーム発生部が発生するビーム発生段階と、試料を搭載したステージ部が当該試料をビーム発生部に対して相対的に移動させる移動段階と、ステージ部の位置を検出する検出段階と、ステージ部の検出位置に基づいて、ステージ部の駆動量を予測した予測駆動量を生成する予測段階と、予測駆動量に基づいて、荷電粒子ビームを試料へと照射する照射制御を行う照射制御段階と、を備え、照射制御段階は、ステージ部の移動速度とステージ部の予測移動速度との差に基づいて、荷電粒子ビームの照射量を制御する露光方法を提供する。
【０００７】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る露光装置１００の第１の構成例を示す。
【図２】本実施形態に係る露光装置１００がアレイビームを走査して、試料１０の表面の一部に形成する照射可能領域２００の一例を示す。
【図３】本実施形態に係る露光装置１００の動作フローを示す。
【図４】試料１０に形成すべきカットパターンの情報の一例を示す。
【図５】本実施形態に係る走査制御部１９０がアレイビームの照射位置をフレームの開始点に移動した場合の一例を示す。
【図６】本実施形態に係る選択部１６０の一例を示す。
【図７】本実施形態に係る露光制御部１４０が、ブランキング電極６４に供給する制御信号のタイミングチャートの一例を示す。
【図８】試料１０の表面に形成されたラインパターン８０２の一例を示す。
【図９】試料１０の表面に形成された配線パターン９００の一例を示す。
【図１０】異なるライン幅および異なるライン間隔のラインパターンが形成された試料１０の一例を示す。
【図１１】本実施形態に係る電子ビームの照射領域５０２を、グリッド８００に対応させて配置した例を示す。
【図１２】本実施形態に係る照射制御部１７０が生成したカットパターンの露光量を調節する制御信号の一例を示す。
【図１３】図１２に示すタイミングチャートに示す露光量制御を実行する選択部１６０の構成例を示す。
【図１４】本実施形態に係るブランキング部６０の一例を示す。
【図１５】本実施形態に係る露光装置１００の第２の構成例を示す。
【図１６】第２の構成例における走査制御部１９０および予測部１０００の一例を示す。
【図１７】本実施形態に係る露光装置１００の動作フローの一部の第１例を示す。
【図１８】本実施形態に係る露光装置１００の動作フローの一部の第２例を示す。
【図１９】本実施形態に係る露光装置１００の動作フローの一部の第３例を示す。
【図２０】本実施形態に係る露光装置１００の変形例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る露光装置１００の第１の構成例を示す。露光装置１００は、予め定められたグリッドに基づいて異なる線幅および異なるピッチで形成された試料上のラインパターンに応じた位置に、当該グリッドに応じた照射領域を有する荷電粒子ビームを照射して、当該ラインパターンを露光する。露光装置１００は、ステージ部１１０と、検出部１１４と、カラム部１２０と、ＣＰＵ１３０と、露光制御部１４０とを備える。
【００１１】
ステージ部１１０は、試料１０を載置して移動させる。ここで、試料１０は、半導体、ガラス、および／またはセラミック等で形成された基板でよく、一例として、シリコン等で形成された半導体ウエハである。試料１０は、金属等の導電体でラインパターンが表面に形成された基板である。本実施形態の露光装置１００は、当該ラインパターンを切断して微細な加工（電極、配線、および／またはビア等の形成）をすべく、当該ラインパターン上に形成されたレジストを露光する。
【００１２】
ステージ部１１０は、試料１０を搭載し、当該試料１０を図１に示したＸＹ平面上で移動させる。ステージ部１１０は、ＸＹステージであってよく、また、ＸＹステージに加えて、Ｚステージ、回転ステージ、およびチルトステージのうちの１つ以上と組み合わされてもよい。
【００１３】
ステージ部１１０は、試料１０に形成されたラインパターンの長手方向を、予め定められた方向として移動させる。ステージ部１１０は、ラインパターンの長手方向が、例えばＸ方向またはＹ方向といったステージの移動方向と略平行となるように試料１０を搭載する。本実施形態に係るステージ部１１０は、図１において、Ｘ方向およびＹ方向に移動するＸＹステージであり、ラインパターンの長手方向がＸ方向と略平行となるように試料１０を搭載する例を説明する。
【００１４】
検出部１１４は、ステージ部１１０の位置を検出する。検出部１１４は、一例として、レーザ光を移動するステージに照射し、反射光を検出することで当該ステージの位置を検出する。検出部１１４は、略１ｎｍ以下の精度でステージの位置を検出することが望ましい。
【００１５】
カラム部１２０は、ステージ部１１０に載置された試料１０に、電子およびイオンを有する荷電粒子ビームを照射する。本実施形態において、カラム部１２０が、電子ビームを照射する例を説明する。本実施形態のカラム部１２０は、試料１０に形成されたラインパターンの幅方向に照射位置が異なる複数の荷電粒子ビームを発生するビーム発生部である。カラム部１２０は、電子銃２０、アパーチャプレート３０、ビーム形状変形部４０、アパーチャアレイ５０、ブランキング部６０、ストッピングプレート７０、および偏向部８０を有する。
【００１６】
電子銃２０は、電子を電界または熱によって放出させ、当該放出した電子に予め定められた電界を印加して、図１の−Ｚ方向となる試料１０の方向に加速して電子ビームとして出力する。電子銃２０は、予め定められた加速電圧（一例として、５０ｋｅＶ）を印加して、電子ビームを出力してよい。電子銃２０は、ＸＹ平面と平行な試料１０の表面からＺ軸と平行な垂線上に設けられてよい。
【００１７】
アパーチャプレート３０は、電子銃２０および試料１０の間に設けられ、電子銃２０が放出する電子ビームの一部を遮蔽する。アパーチャプレート３０は、一例として、円形の開口３２を有し、当該開口３２で電子ビームの一部を遮蔽し、残りを通過させる。開口３２の中心は、電子銃２０と試料１０を結ぶ垂線と交わるように形成されてよい。即ち、アパーチャプレート３０は、電子銃２０から放出された電子ビームのうち、予め定められた放出角度以内の電子ビームを通過させる。
【００１８】
ビーム形状変形部４０は、アパーチャプレート３０および試料１０の間に設けられ、アパーチャプレート３０を通過した電子ビームの略円形の断面形状を変形させる。ビーム形状変形部４０は、例えば、静電四重極電極等の電子レンズでよく、電子ビームの断面形状を長円等の一方向に伸びる断面形状に変形させる。ビーム形状変形部４０は、図１の例において、電子ビームの断面形状をＹ軸と平行な方向に延びる断面形状に変形させる。
【００１９】
アパーチャアレイ５０は、ビーム形状変形部４０および試料１０の間に設けられ、ビーム形状変形部４０によって変形された断面形状の電子ビームの一部を遮蔽する。アパーチャアレイ５０は、一方向に並ぶ複数の開口５２を有し、当該複数の開口５２で電子ビームの一部を遮蔽し、残りを通過させる。
【００２０】
複数の開口５２は、図１の例において、Ｙ軸と平行な方向に予め定められた間隔を開けて並び、Ｙ軸と平行な方向に延びる断面形状の電子ビームから複数の電子ビームを形成するように切り出す。アパーチャアレイ５０は、入力する電子ビームを複数の開口５２に応じたアレイ状の電子ビーム群（本実施例においてアレイビームとする）として出力する。
【００２１】
ブランキング部６０は、アパーチャアレイ５０および試料１０の間に設けられ、アパーチャアレイ５０が出力する複数の荷電粒子ビームのそれぞれを試料１０に照射させるか否かを切り替える。即ち、ブランキング部６０は、アレイビームのそれぞれを、試料１０の方向とは異なる向きに偏向させるか否かをそれぞれ切り換える。ブランキング部６０は、アレイビームのそれぞれに対応して、一方向に並ぶ複数の開口６２と、当該複数の開口６２内に電界を印加する複数のブランキング電極６４を有する。
【００２２】
複数の開口６２は、図１の例において、Ｙ軸と平行な方向に予め定められた間隔を開けて並び、アレイビームのそれぞれを個別に通過させる。例えば、ブランキング電極６４に電圧が供給されない場合、対応する開口６２内には電子ビームに印加する電界が発生しないので、当該開口６２に入射する電子ビームは偏向されずに試料１０の方向に向けて通過する（ビームＯＮ状態とする）。また、ブランキング電極６４に電圧が供給される場合、対応する開口６２内に電界が発生するので、当該開口６２に入射する電子ビームは試料１０の方向に通過する方向とは異なる向きへと偏向される（ビームＯＦＦ状態とする）。
【００２３】
ストッピングプレート７０は、ブランキング部６０および試料１０の間に設けられ、ブランキング部６０が偏向した電子ビームを遮蔽する。ストッピングプレート７０は、開口７２を有する。開口７２は、一方向に伸びる略長円または略長方形の形状を有してよく、開口７２の中心が電子銃２０と試料１０を結ぶ直線と交わるように形成されてよい。開口７２は、図１の例において、Ｙ軸と平行な方向に伸びる形状を有する。
【００２４】
開口７２は、ブランキング部６０が偏向させずに通過させた電子ビームを通過させ、ブランキング部６０が偏向した電子ビームの進行を阻止する。即ち、カラム部１２０は、ブランキング部６０およびストッピングプレート７０を組み合わせて、ブランキング電極６４に供給される電圧を制御することで、アレイビームに含まれる個々の電子ビームを試料１０に照射するか（ビームＯＮ状態）否か（ビームＯＦＦ状態）を切り換える（ブランキング動作する）ことができる。
【００２５】
偏向部８０は、ストッピングプレート７０および試料１０の間に設けられ、複数の荷電粒子ビームを偏向し、試料１０に照射するアレイビームの照射位置を調整する。偏向部８０は、通過する電子ビームに入力する駆動信号に応じた電界を印加して当該電子ビームを偏向する偏向器を有し、アレイビームを偏向して当該アレイビームの照射位置を調整してよい。また、偏向部８０は、１または複数の電磁コイルを有し、アレイビームに磁界を印加して当該アレイビームの照射位置を調整してもよい。
【００２６】
以上の本実施形態に係るカラム部１２０は、予め定められた方向に配列された複数の電子ビームを生成し、それぞれの電子ビームを試料１０に照射するか否かを切り替える。カラム部１２０において、複数の電子ビームの配列方向は、ビーム形状変形部４０がビーム断面形状を変形する方向、アパーチャアレイ５０の複数の開口５２の配列方向、ブランキング部６０の複数の開口６２および対応するブランキング電極６４の配列方向等により決められる。
【００２７】
カラム部１２０は、これらの方向をステージ部１１０の移動方向と直交するラインパターンの幅方向に略一致させると、ステージ部１１０が当該移動方向と試料１０上のラインパターンの長手方向とを略一致させるように試料１０を搭載するので、当該ラインパターンの幅方向に照射位置が異なる複数の電子ビームを発生させることになる。本実施形態において、カラム部１２０は、Ｘ方向に略平行なラインパターンに対して垂直方向である、Ｙ方向に配列するアレイビームを照射する例を説明する。
【００２８】
ＣＰＵ１３０は、露光装置１００全体の動作を制御する。ＣＰＵ１３０は、ユーザからの操作指示を入力する入力端末の機能を有してよい。ＣＰＵ１３０は、コンピュータまたはワークステーション等でよい。ＣＰＵ１３０は、露光制御部１４０に接続され、ユーザの入力に応じて、露光装置１００の露光動作を制御する。ＣＰＵ１３０は、一例として、バス１３２を介して露光制御部１４０が有する各部とそれぞれ接続され、制御信号等を授受する。
【００２９】
露光制御部１４０は、ステージ部１１０およびカラム部１２０に接続され、ＣＰＵ１３０から受けとる制御信号等に応じて、ステージ部１１０およびカラム部１２０を制御して試料１０の露光動作を実行する。また、露光制御部１４０は、バス１３２を介して外部記憶部９０と接続され、外部記憶部９０に記憶されたパターンのデータ等を授受してよい。これに代えて、外部記憶部９０は、ＣＰＵ１３０に直接接続されてよい。これに代えて、露光制御部１４０は、内部にパターンデータ等を記憶する記憶部を有してもよい。露光制御部１４０は、記憶部１５０と、選択部１６０と、照射制御部１７０と、偏向量決定部１８０と、走査制御部１９０とを有する。
【００３０】
記憶部１５０は、試料１０に形成されたラインパターンを切断すべく、露光装置１００が露光するパターンであるカットパターンを、また、試料１０にビアを形成すべく、露光装置１００が露光するパターンであるビアパターンを、それぞれ記憶する。記憶部１５０は、例えば、外部記憶部９０からカットパターンおよびビアパターンの情報を受けとって記憶する。また、記憶部１５０は、ＣＰＵ１３０を介して、ユーザから入力されるカットパターンおよびビアパターンの情報を受けとって記憶してもよい。
【００３１】
また、記憶部１５０は、試料１０の配置情報と試料１０に形成されたラインパターンの配置情報とを記憶する。記憶部１５０は、露光動作に入る前に、予め測定された測定結果を配置情報として記憶してよい。記憶部１５０は、例えば、試料１０の縮率（製造プロセスによる変形誤差）、（搬送等による）回転誤差、基板等の歪、および高さ分布等といった位置決め誤差の要因となる情報を、試料１０の配置情報として記憶する。
【００３２】
また、記憶部１５０は、アレイビームの照射位置と、ラインパターンの位置との間の位置ずれに関する情報を、ラインパターンの配置情報として記憶する。記憶部１５０は、試料１０の配置情報およびラインパターンの配置情報を、ステージ部１１０上に載置された試料１０を計測することによって取得した情報を配置情報とすることが望ましい。これに代えて、記憶部１５０は、試料１０の過去の測定結果、または同一ロットの他の試料の測定結果等を記憶してもよい。
【００３３】
選択部１６０は、記憶部１５０に接続され、カットパターンおよびビアパターンの情報を読み出し、ラインパターン上の長手方向における照射位置の指定を判別する。選択部１６０は、ラインパターン上の長手方向の指定された照射位置において、カラム部１２０が発生させる複数の荷電粒子ビームのうち試料１０に照射すべき少なくとも１つの荷電粒子ビームを選択する。選択部１６０は、カットパターンおよびビアパターンの情報に基づき、アレイビームのうち照射すべき電子ビームを選択し、選択結果を照射制御部１７０に供給する。
【００３４】
照射制御部１７０は、選択部１６０に接続され、選択部１６０の選択結果を受けとる。照射制御部１７０は、カラム部１２０に接続され、選択された少なくとも１つの荷電粒子ビームを試料１０へと照射するように制御する。照射制御部１７０は、増幅器１７２を介して、ブランキング部６０のブランキング電極６４に電子ビームのＯＮ状態およびＯＦＦ状態を切り換える信号を供給する。増幅器１７２は、予め定められた増幅度を有する増幅回路を含んでよい。
【００３５】
偏向量決定部１８０は、記憶部１５０に接続され、試料１０の配置情報およびラインパターンの配置情報を読み出し、試料１０の位置誤差およびアレイビームの照射位置誤差の情報に応じて、アレイビームの照射位置を調整すべき調整量を算出し、当該調整量に対応する偏向量を決定する。偏向量決定部１８０は、カラム部１２０に接続され、決定した偏向量に基づきアレイビームの照射位置を調整する。偏向量決定部１８０は、偏向部駆動回路１８２を介して、決定した偏向量に応じてアレイビームを偏向させる制御信号を偏向部８０に供給する。ここで、偏向部駆動回路１８２は、偏向量決定部１８０から出力される偏向量に応じた制御信号を、偏向部８０に入力する駆動信号に変換する。
【００３６】
走査制御部１９０は、ステージ部１１０に接続され、複数の荷電粒子ビームの照射位置を、ラインパターンの長手方向に沿って走査させる。本実施形態における走査制御部１９０は、試料１０を搭載するステージ部１１０をＸ方向に略平行に移動させることにより、アレイビームをラインパターンの長手方向に沿って走査させる。走査制御部１９０は、ステージ駆動回路１９２を介して、ステージ部１１０を移動させる制御信号を供給する。ステージ駆動回路１９２は、走査制御部１９０から出力される移動方向および移動量に応じた制御信号を、ステージ部１１０の対応する駆動信号に変換する。
【００３７】
走査制御部１９０は、検出部１１４に接続され、ステージ部１１０のステージ位置の検出結果を受け取る。走査制御部１９０は、検出結果に基づき、ステージ部１１０が実際に移動した移動量およびステージの位置誤差（即ち、移動誤差）等を取得して、ステージ部１１０の移動制御にフィードバックさせてよい。また、走査制御部１９０は、偏向量決定部１８０に接続され、ステージ部１１０による試料１０の移動誤差に応じて荷電粒子ビームの通過経路を調整してよい。
【００３８】
また、走査制御部１９０は、選択部１６０および照射制御部１７０にそれぞれ接続され、ステージ部１１０の位置情報を選択部１６０および照射制御部１７０に供給する。照射制御部１７０は、ステージ部１１０の位置情報に基づき、試料１０のラインパターンにアレイビームを照射するタイミングを取得する。
【００３９】
また、走査制御部１９０は、ラインパターンの幅方向にもアレイビームの照射位置を移動させ、試料１０の表面上の予め定められた領域をアレイビームの照射可能領域とするように走査させる。走査制御部１９０がアレイビームを走査する一例を、図２を用いて説明する。
【００４０】
本実施形態に係る露光装置１００がアレイビームを走査して、試料１０の表面の一部に形成する照射可能領域２００の一例を示す。図２は、ＸＹ面と略平行な試料１０の表面を示し、露光装置１００が照射するアレイビームのＹ方向（ラインパターンの幅方向）に並ぶ複数の電子ビームの全体のビーム幅をｆｗで示す。ここで、ビーム幅ｆｗは、一例として略３０μｍである。
【００４１】
走査制御部１９０は、荷電粒子ビームの通過経路を維持した状態でステージ部１１０によって試料１０をラインパターンの長手方向へと移動させる。図２は、走査制御部１９０がステージ部１１０を−Ｘ方向に移動させる例を示す。これにより、アレイビームの照射位置２１０は試料１０の表面上を＋Ｘ方向に走査し、当該アレイビームは、帯状の領域２２０を電子ビームの照射可能領域とする。即ち、走査制御部１９０は、ステージ部１１０を予め定められた距離だけＸ方向に移動させ、第１フレーム２３２を照射可能領域とする。ここで、第１フレーム２３２は、一例として、３０μｍ×３０ｍｍの面積を有する。
【００４２】
次に、走査制御部１９０は、−Ｙ方向にステージ部１１０をビームアレイのビーム幅ｆｗだけ移動させ、次に、前回−Ｘ方向に移動した予め定められた距離だけステージ部１１０を戻すように＋Ｘ方向に移動させる。これにより、アレイビームの照射位置２１０は、第１フレーム２３２とは異なる試料１０の表面上を−Ｘ方向に走査し、第１フレーム２３２と略同一面積で＋Ｙ方向に隣り合う第２フレーム２３４を照射可能領域とする。同様に、走査制御部１９０は、−Ｙ方向にステージ部１１０をビームアレイのビーム幅ｆｗだけ移動させ、再び、当該予め定められた距離だけ−Ｘ方向にステージ部１１０を移動させて第３フレーム２３６を照射可能領域とする。
【００４３】
このように、走査制御部１９０は、ラインパターンの長手方向であるＸ方向において、ステージ部１１０を往復動作させ、試料１０の表面における予め定められた領域をアレイビームの照射可能領域２００とする。ここで、走査制御部１９０は、一例として、３０×３０ｍｍの正方形領域を照射可能領域２００とする。
【００４４】
なお、本実施形態において、走査制御部１９０は、ステージ部１１０を往復動作させることで、正方形領域をアレイビームの照射可能領域２００とすることを説明したが、これに限定されるものではなく、走査制御部１９０は、アレイビームの照射方向を偏向して走査させてもよい。この場合、走査制御部１９０は、偏向量決定部１８０に走査する距離に応じた偏向量を供給して、アレイビームを走査してよい。また、走査制御部１９０は、アレイビームの照射可能領域２００を矩形の形状にすることを説明したが、これに限定されるものではなく、アレイビームの走査によって形成される予め定められた領域をアレイビームの照射可能領域２００としてよい。
【００４５】
以上の本実施形態に係る露光装置１００は、ラインパターンの長手方向であるＸ方向において、ステージ部１１０を往復動作させつつ、ラインパターンの上の照射位置に対応するアレイビームを照射して、試料１０を露光する。即ち、露光装置１００は、アレイビームの照射可能領域２００内のラインパターンに対して、形成すべきカットパターンおよびビアパターンに対応する露光位置に荷電粒子ビームを照射して露光する。露光装置１００の露光動作については、図３を用いて説明する。
【００４６】
図３は、本実施形態に係る露光装置１００の動作フローを示す。本実施形態において、露光装置１００は、Ｓ３００からＳ３７０の処理を実行することにより、試料１０表面のラインパターンにカットパターンを露光する例を説明する。
【００４７】
まず、ステージ部１１０は、ラインパターンが形成され、レジストが塗布された試料１０を載置する（Ｓ３００）。次に、露光装置１００は、載置した試料１０の配置情報およびラインパターンの配置情報を取得する（Ｓ３１０）。露光装置１００は、取得した配置情報を記憶部１５０に記憶する。
【００４８】
露光装置１００は、一例として、試料１０上に複数設けられた位置決めマーカ等を観察することにより、試料１０の配置情報および／またはラインパターンの配置情報を取得する。この場合、露光装置１００は、電子ビームを当該位置決めマーカに照射して、二次電子または反射電子等を検出することで得られる試料１０の表面画像から、当該位置決めマーカの位置と電子ビームの照射位置を検出し、ラインパターンの配置情報等を取得してよい。
【００４９】
また、露光装置１００は、レーザ光等を当該位置決めマーカに照射して、反射光または散乱光等を検出することにより、試料１０の配置情報等を取得してもよい。このように、露光装置１００が試料１０の配置情報およびラインパターンの配置情報を測定によって取得する場合、露光装置１００は、二次電子または反射電子等を検出する検出部、レーザ光照射装置、および光検出部等をさらに備えてよい。
【００５０】
次に、走査制御部１９０は、アレイビームの照射位置が露光すべきフレームの開始点に位置するように、ステージ部１１０を当該開始点に対応する位置に移動させる（Ｓ３２０）。走査制御部１９０は、ステージ部１１０を＋Ｘ方向に移動させて（アレイビームの照射位置を−Ｘ方向に移動させて）フレームを露光する場合、当該フレームの＋Ｘ方向側の端部をフレームの開始点とする。このように、ステージ部１１０は、試料１０を搭載し、当該試料１０をビーム発生部に対して相対的に移動させる。
【００５１】
また、走査制御部１９０は、ステージ部１１０を−Ｘ方向に移動させて（アレイビームの照射位置を＋Ｘ方向に移動させて）フレームを露光する場合、当該フレームの−Ｘ方向側の端部をフレームの開始点とする。走査制御部１９０は、ラインパターンの長手方向であるＸ方向において、フレーム毎にステージ部１１０を往復動作させる場合、当該往復動作に応じて、当該フレームの開始点として−Ｘ方向の端部および＋Ｘ方向の端部を交互に切り換える。
【００５２】
走査制御部１９０は、露光動作の開始段階において、フレームの開始点を予め定められた位置としてよい。走査制御部１９０は、一例として、最も−Ｙ方向側に位置するフレームの−Ｘ方向側の端部を、フレームの開始点とする。
【００５３】
次に、選択部１６０は、露光すべきフレーム内のカットパターンの情報を記憶部１５０から取得する（Ｓ３３０）。図４は、試料１０に形成すべきカットパターンの情報の一例を示す。カットパターンの情報は、矩形で示されるカットパターンの大きさおよび位置のデータを有してよい。図４は、カットパターンの２辺の長さ、および予め定められた部分（−Ｘ方向側および−Ｙ方向側の頂点、図中では左下の頂点）の座標を、カットパターンデータとする例を示す。
【００５４】
より具体的には、第１パターン４１０のカットパターンデータの｛（位置），大きさ｝を｛（Ｘｃ１，Ｙｃ１），Ｓｘ１，Ｓｙ１｝と示す。同様に、第２パターン４２０のカットパターンデータの｛（位置），大きさ｝を、｛（Ｘｃ２，Ｙｃ２），Ｓｘ２，Ｓｙ２｝に、第３パターン４３０のカットパターンデータの｛（位置），大きさ｝を、｛（Ｘｃ３，Ｙｃ３），Ｓｘ３，Ｓｙ３｝と示す。
【００５５】
なお、図４のＸ方向は、カットパターンを重ねる対象であるラインパターンの長手方向と略一致する。また、図４において、Ｙ方向に間隔ｇ毎に並び、Ｘ方向と平行な複数の線分を、ラインパターンおよびカットパターンの設計に用いるグリッド４００として点線で示す。例えば、間隔ｇはグリッド幅であり、当該グリッド幅ｇは、ラインパターンの短手方向（Ｙ方向）のライン幅の最小値と略等しい。また、ラインパターンが複数種類のライン幅を有する場合、複数のライン幅は、いずれもグリッド幅ｇのｎ倍の値が用いられる（ここでｎは１以上の自然数）。また、隣り合うラインパターンのＹ方向のパターン間隔は、グリッド幅ｇのｍ倍の値が用いられる（ここでｍは１以上の自然数）。
【００５６】
同様に、カットパターンのＹ方向の長さ、およびＹ方向のパターン間隔は、グリッド幅ｇの（１以上の）自然数倍の値が用いられる。例えば、第１パターン４１０のＹ方向の長さは４ｇに略等しく、第２パターン４２０のＹ方向の長さは２ｇに略等しく、また、第１パターン４１０および第２パターン４２０のＹ方向のパターン間隔は、２ｇに略等しい。また、図４の例は、カットパターンのＹ座標が、グリッド４００上に略等しくなるように設計された例を示す。このように、本実施形態に係るカットパターンおよびラインパターンは、Ｙ座標がグリッド４００の座標値を基準に設計されているものとする。
【００５７】
図５は、本実施形態に係る走査制御部１９０がアレイビームの照射位置をフレームの開始点（フレームの−Ｘ方向側の端部）に移動した場合の一例を示す。即ち、図５は、試料表面に形成されたラインパターン４０２と、アレイビーム５００の照射位置の位置関係の一例を示すＸＹ平面図である。また、図５は、ラインパターン４０２と、図４に示したカットパターンとの位置関係の一例を示すＸＹ平面図でもある。
【００５８】
図５の例は、１つのフレームが４本のラインパターン４０２を有し、それぞれのラインパターン４０２のライン幅、および、隣り合うラインパターン４０２の間の間隔が、共にグリッド４００のグリッド幅ｇと略等しい場合を示す。また、図中において、第１パターン４１０は、最上部から２本のラインパターン４０２を同時にカットするパターンであり、第２パターン４２０は、最下部のラインパターン４０２をカットするパターンであり、第３パターン４３０は、中央の２本のラインパターン４０２を同時にカットするパターンである。
【００５９】
また、図５において、アレイビーム５００は、Ｂ１からＢ８の合計８の電子ビームを有する例を説明する。アレイビーム５００は、試料１０上の複数の照射領域５０２のそれぞれに電子ビームを照射する。電子ビームＢ１からＢ８のラインパターンの幅方向（即ち、Ｙ方向）のビーム幅は、グリッド幅ｇと略等しいビーム幅をそれぞれ有する。また、電子ビームＢ１からＢ８の試料１０上のそれぞれの照射位置は、Ｙ方向においてそれぞれグリッド幅ｇずつずれて配列され、合計で略８ｇの幅を有し、フレーム内で略８ｇの幅を有する範囲を露光する。即ち、アレイビーム５００は、Ｙ方向において、当該アレイビーム５００が有する電子ビームの個数にグリッド幅ｇを掛けた値のビーム幅を有し、当該ビーム幅に略等しいＹ方向の幅を有するフレームを露光する。
【００６０】
ここで、カラム部１２０は、複数の電子ビームの照射位置をグリッド幅ｇずつずらして一列に配列できる場合、当該一列に並ぶアレイビーム５００を試料１０に照射してよい。これに代えて、カラム部１２０は、複数の電子ビームの照射位置が複数の列を有するアレイビーム５００を試料１０に照射してもよい。
【００６１】
図５は、アレイビーム５００がラインパターンの長手方向に間隔δだけ離間して並ぶ、２列の電子ビームを有する例を示す。また、各列に含まれる複数の電子ビームによる照射位置は、グリッド幅ｇと略等しい距離で離間し、ラインパターンの幅方向に配列する。したがって、電子ビームＢ１、Ｂ３、Ｂ５、およびＢ７の奇数番号の電子ビームを有する列（第１列とする）は、合計で略７ｇのＹ方向の幅を有する。同様に、偶数番号の電子ビームを有する列（第２列とする）も、合計で略７ｇのＹ方向の幅を有する。
【００６２】
また、走査制御部１９０がフレームの開始点にアレイビーム５００の照射位置を移動した段階Ｓ３２０において、複数の電子ビームの照射位置は、対応するグリッド間にそれぞれ配置される。図５は、−Ｙ方向側から１番目に配置する電子ビームＢ１の照射位置が、−Ｙ方向側から１番目と２番目のグリッドの間に位置し、同様に、−Ｙ方向側からｎ番目に配置する電子ビームＢｎの照射位置が、−Ｙ方向側からｎ番目とｎ＋１番目のグリッドの間に位置する例を示す。
【００６３】
以上のように、グリッド４００の座標値を基準に設計されたカットパターンを露光すべく、走査制御部１９０は、アレイビーム５００の照射位置を当該グリッド４００に基づく位置に移動させる。これにより、走査制御部１９０は、ｎ個の電子ビームを有するアレイビーム５００の照射位置をラインパターンの長手方向に走査することで、対応する１番目からｎ＋１番目のグリッドの間のｎ×ｇの幅を有するフレームを露光することができる。
【００６４】
次に、選択部１６０は、露光に用いる荷電粒子ビームを選択する（Ｓ３４０）。選択部１６０は、走査制御部１９０から受けとったアレイビームの照射位置の情報に基づき、露光すべきカットパターンを判断してよい。カットパターンのＹ座標が、グリッド４００上に略等しくなるように設計されているので、選択部１６０は、例えば、アレイビーム５００の照射位置をラインパターンの長手方向に走査しつつ、電子ビームＢ５からＢ８の４つの電子ビームを照射することで、４ｇの幅を有する第１パターン４１０を露光することができる。
【００６５】
即ち、選択部１６０は、第１パターン４１０を露光すべく、電子ビームＢ５からＢ８の４つを露光に用いる電子ビームとして選択する。そして、電子ビームＢ５は第１パターン４１０の一部のパターン４１８を、電子ビームＢ６は第１パターン４１０の一部のパターン４１６を、電子ビームＢ７は第１パターン４１０の一部のパターン４１４を、電子ビームＢ８は第１パターン４１０の一部のパターン４１２を、それぞれ露光する。
【００６６】
ここで、選択部１６０は、カットパターンのＹ座標の値に応じて、露光に用いる電子ビームを選択することができる。例えば、選択部１６０は、第２パターン４２０のＹ座標の値が、−Ｙ方向側から１番目と３番目の間に位置することに応じて、当該領域が照射位置となる電子ビームＢ１およびＢ２を選択する。また、選択部１６０は、第３パターン４３０のＹ座標の値が、−Ｙ方向側から３番目と７番目の間に位置することに応じて、当該領域が照射位置となる電子ビームＢ３からＢ６を選択する。
【００６７】
これにより、電子ビームＢ１は第２パターン４２０の一部のパターン４２２を、電子ビームＢ２は第２パターン４２０の一部のパターン４２４を露光する。また、電子ビームＢ３は第３パターン４３０の一部のパターン４３２を、電子ビームＢ４は第３パターン４３０の一部のパターン４３４を、電子ビームＢ５は第３パターン４３０の一部のパターン４３６を、電子ビームＢ６は第３パターン４３０の一部のパターン４３８を、それぞれ露光する。
【００６８】
また、選択部１６０は、選択した電子ビームを照射すべき照射位置を検出する。選択部１６０は、カットパターンに応じて照射すべき照射位置を、指定された照射位置として検出する。選択部１６０は、複数の荷電粒子ビームの照射位置がラインパターンの長手方向における予め定められた基準位置を経過してからの経過時間に応じて、指定された照射位置を検出する。
【００６９】
図５は、ラインパターンの長手方向において、第１基準位置および第２基準位置の２つの基準位置を予め定めた例を示す。即ち、第１基準位置および第２基準位置の間の領域を露光範囲とし、選択部１６０は、アレイビーム５００の照射位置が第１基準位置を経過してからの経過時間に応じて、複数の電子ビームの指定された照射位置をそれぞれ検出する。
【００７０】
これに加えて、ラインパターンの長手方向において、３以上の基準位置を予め定めてもよい。即ち、１つのフレームを複数の露光範囲に分割し、選択部１６０は、露光範囲毎に、複数の電子ビームの指定された照射位置をそれぞれ検出してよい。この場合、選択部１６０は、複数の荷電粒子ビームの照射位置がラインパターンの長手方向における複数の基準位置のうち最後に経過した基準位置と、当該基準位置を経過してからの経過時間とに応じて、指定された照射位置を検出する。選択部１６０による電子ビームの選択と、照射位置の検出について、図６および図７を用いて説明する。
【００７１】
図６は、本実施形態に係る選択部１６０の一例を示す。選択部１６０は、データ変換回路１６２と、ビーム選択回路１６４と、経過時間演算回路１６６とを含む。
【００７２】
データ変換回路１６２は、記憶部１５０からカットパターンデータを取得し、当該カットパターンデータを試料１０上のラインパターンの配置に係る座標系に変換する。データ変換回路１６２は、例えば、記憶部１５０からカットパターンデータとして（Ｘｃｉ，Ｙｃｉ），Ｓｘｉ，Ｓｙｉ（ｉ＝１，２，３，・・・）を取得し、試料１０上の座標系の露光データ（（Ｘｃｂｉ，Ｙｃｂｉ），Ｓｘｂｉ，Ｓｙｂｉ（ｉ＝１，２，３，・・・）に変換する。ここで、カットパターンデータのＹ座標の値Ｙｃｉ，Ｓｙｉは、グリッド幅ｇの整数倍の値なので、変換後のＹｃｂｉ，Ｓｙｂｉも離散的な値となる。
【００７３】
なお、データ変換回路１６２が実行するデータ変換は、試料１０をステージ部１１０にローディングするときに発生する回転誤差、および、試料１０がエッチングや成膜などのデバイス製造プロセスを経ることによる試料１０の変形誤差等を補正するためのものである。即ち、ステージ部１１０の精度、および製造プロセスの精度等が十分に高いものであれば、当該補正は、例えば、距離に対して１０ｐｐｍ程度以下、角度に対して１ｍｒａｄ程度以下を補正するデータ変換となる。
【００７４】
例えば、パターン幅Ｓｘｉ，Ｓｙｉが数１０〜１００ｎｍである場合、当該データ変換を実行しても０．１ｎｍ以上の変化は生じない。即ち、この場合、０．１ｎｍ以下を切り捨て処理すると、Ｓｘｉ＝Ｓｘｂｉ，Ｓｙｉ＝Ｓｙｂｉが成り立つ。したがって、試料１０に発生する回転誤差および変形誤差等が予め定められた範囲内の場合、選択部１６０は、データ変換回路１６２のＳｘｉ，Ｓｙｉに関するデータ変換を省略してもよい。
【００７５】
ビーム選択回路１６４は、露光データ（Ｘｃｂ，Ｙｃｂ），Ｓｘｂ，Ｓｙｂに基づき、露光に用いる電子ビームを選択する。例えば、図５に示すグリッド４００のＹ方向の座標が、−Ｙ方向側からＹｃ１，Ｙｃ２，・・・，Ｙｃ８である場合、ビーム選択回路１６４は、座標Ｙｃ１からＹｃ２の範囲の露光に用いる電子ビームとして、電子ビームＢ１を選択する。即ち、ビーム選択回路１６４は、座標Ｙｃｂから座標Ｙｃｂ＋Ｓｙｂに位置するカットパターンに対して、当該座標の範囲に対応する電子ビームを、露光に用いる電子ビームＢ１，Ｂ２，・・・，Ｂｎとして選択する。
【００７６】
経過時間演算回路１６６は、ビーム選択回路１６４が選択した電子ビームＢ１からＢｎのそれぞれに対して、電子ビームをＯＮ状態またはＯＦＦ状態に切り替えるタイミングを検出する。経過時間演算回路１６６は、当該タイミングを露光データのＸ座標に基づいて検出し、一例として、経過時間として出力する。ここで、経過時間とは、アレイビーム５００が基準位置を通過した時間を起点として、アレイビームに含まれる各電子ビームをＯＮ状態およびＯＦＦ状態にするまでの時間のことである。
【００７７】
走査制御部１９０は、アレイビーム５００をラインパターンの長手方向である、＋Ｘ方向または−Ｘ方向に走査する。カットパターンが露光データ（Ｘｃｂ，Ｙｃｂ），Ｓｘｂ，Ｓｙｂで表され、かつ、走査制御部１９０が＋Ｘ方向にアレイビーム５００を走査する場合、Ｘ軸座標において対応する電子ビームの照射位置がＸｃｂの位置に到達した時点で当該電子ビームをＯＮ状態とし、Ｘｃｂ＋Ｓｘｂの位置に到達した時点でＯＦＦ状態とすることで、当該電子ビームは当該カットパターンのパターン領域内を露光することができる。即ち、経過時間演算回路１６６は、露光範囲の−Ｘ側の第１基準位置をアレイビーム５００が通過した時点から、電子ビームをＯＮ状態およびＯＦＦ状態に切り替えるまでの時間を、経過時間として検出する。
【００７８】
一方、走査制御部１９０が−Ｘ方向にアレイビーム５００を走査する場合、Ｘ軸座標において対応する電子ビームの照射位置がＸｃｂ＋Ｓｘｂの位置に到達した時点で当該電子ビームをＯＮ状態とし、Ｘｃｂの位置の位置に到達した時点でＯＦＦ状態とすることで、当該電子ビームは当該カットパターンのパターン領域内を露光することができる。この場合、経過時間演算回路１６６は、露光範囲の＋Ｘ側の第２基準位置をアレイビーム５００が通過した時点から、電子ビームをＯＮ状態およびＯＦＦ状態に切り替えるまでの時間を、経過時間として検出する。
【００７９】
また、経過時間演算回路１６６は、フレーム内に複数の基準位置が設定されている場合、複数の基準位置のうち最後に基準位置を通過した時点から、電子ビームをＯＮ状態およびＯＦＦ状態に切り替えるまでの時間を、経過時間として検出してよい。経過時間演算回路１６６は、一例として、走査制御部１９０がラインパターンの長手方向にアレイビーム５００を走査する速度に応じて、経過時間を算出する。この場合、走査制御部１９０は、アレイビーム５００をフレーム内で連続して移動させながら露光することが望ましく、ラインパターンの長手方向に走査する場合に、アレイビーム５００の速度Ｖが少なくとも０になることなく、速度Ｖが滑らかに変化するように制御してよい。
【００８０】
走査制御部１９０がアレイビーム５００を＋Ｘ方向に走査し、第１基準位置のＸ座標をＳ、露光すべきカットパターンのパターン開始位置をＸｃｂ、パターンの幅（Ｘ軸方向のパターン幅）をＳｘｂとすると、経過時間演算回路１６６は、電子ビームをＯＮ状態にするまでの経過時間（ＤＬａ）を、以下の関係式により算出することができる。なお、経過時間演算回路１６６は、速度Ｖの情報を走査制御部１９０から受けとってよい。
（数１）
ＤＬａ＝（Ｘｃｂ−Ｓ）／Ｖ
【００８１】
また、経過時間演算回路１６６は、パターン終了位置Ｘｃｂ＋Ｓｘｂにおいて電子ビームをＯＦＦ状態にするまでの経過時間（ＤＬｂ）を、以下の関係式により算出することができる。
（数２）
ＤＬｂ＝（Ｘｃｂ＋Ｓｘｂ−Ｓ）／Ｖ
【００８２】
経過時間演算回路１６６は、ビーム選択回路１６４で選択した電子ビームＢ１，Ｂ２，・・・，Ｂｎのそれぞれに対して、電子ビームをＯＮ状態にするまでの経過時間を、ＤＬ１ａ，ＤＬ２ａ，・・・，ＤＬｎａとして算出する。また、経過時間演算回路１６６は、電子ビームをＯＦＦ状態にするまでの経過時間を、ＤＬ１ｂ，ＤＬ２ｂ，・・・，ＤＬｎｂとして算出する。
【００８３】
以上のように、ビーム選択回路１６４および経過時間演算回路１６６は、露光すべきカットパターンに対応して、露光すべき電子ビームの選択と経過時間の検出をそれぞれ実行する。選択部１６０は、ビーム選択回路１６４の選択結果および経過時間演算回路１６６の検出結果を、照射制御部１７０に供給する。
【００８４】
次に、露光制御部１４０は、アレイビーム５００の照射位置を走査しつつ、荷電粒子ビームの照射を制御する（Ｓ３５０）。即ち、走査制御部１９０は、ステージ部１１０を移動してアレイビーム５００の照射位置を速度Ｖで走査させ、検出部１１４の位置検出結果に基づくアレイビーム５００の照射位置を照射制御部１７０に供給する。照射制御部１７０は、アレイビーム５００の照射位置と経過時間に応じて、選択された電子ビームの照射を制御すべく、ブランキング部６０の対応するブランキング電極６４に制御信号を供給する。
【００８５】
図７は、本実施形態に係る照射制御部１７０が、ブランキング電極６４に供給する制御信号のタイミングチャートの一例を示す。即ち、図７は、例えば、図５に示す露光範囲のカットパターンを露光する電子ビームＢ１からＢ８に対するブランキング動作のタイミングを示す。図７の横軸は時間、縦軸は電圧を示す。
【００８６】
図７に示す８つの制御信号は、電子ビームＢ１からＢ８に対応するブランキング電極６４に供給される制御信号の一例である。即ち、照射制御部１７０は、当該制御信号の電圧レベルがハイ状態の場合、ブランキング電極６４に当該制御信号に応じた信号電圧を供給し、対応する電子ビームを偏向させるので、当該電子ビームをビームＯＦＦ状態とする。また、照射制御部１７０は、当該制御信号の電圧レベルがロー状態の場合、ブランキング電極６４には信号電圧が供給せず、対応する電子ビームを通過させるので、当該電子ビームをビームＯＮ状態とする。
【００８７】
ここで、時間軸上において、Ｔ１で示す時点は、電子ビームＢ２、Ｂ４、Ｂ６、およびＢ８を有する第２列が第１基準位置を通過する時点を示す。また、Ｔ２で示す時点は、電子ビームＢ１、Ｂ３、Ｂ５、およびＢ７を有する第１列が第１基準位置を通過する時点を示す。即ち、Ｔ２−Ｔ１＝δ／Ｖとなる。
【００８８】
図７のＢ１およびＢ２で示す信号は、電子ビームＢ１およびＢ２を用いて図５に示すカットパターンの第２パターン４２０を露光する制御信号である。即ち、第２パターン４２０のカットパターンデータに基づき、選択部１６０は、電子ビームＢ１およびＢ２を選択し、経過時間を検出する。そして、照射制御部１７０が、経過時間に応じて制御信号Ｂ１およびＢ２を生成する例を図７に示す。
【００８９】
照射制御部１７０は、電子ビームＢ１の照射位置が第１基準位置を通過した時点Ｔ２の後、経過時間ＤＬ１ａが経過した時点Ｔ４において、当該電子ビームＢ１をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替える。そして、照射制御部１７０は、時点Ｔ２の後、経過時間ＤＬ１ｂが経過した時点Ｔ６において、当該電子ビームＢ１をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替える。
【００９０】
また、照射制御部１７０は、電子ビームＢ２の照射位置が第１基準位置を通過した時点Ｔ１の後、経過時間ＤＬ２ａが経過した時点Ｔ３において、当該電子ビームＢ２をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替える。そして、照射制御部１７０は、時点Ｔ１の後、経過時間ＤＬ２ｂが経過した時点Ｔ５において、当該電子ビームＢ２をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替える。
【００９１】
このように、照射制御部１７０は、選択部１６０の選択結果および経過時間と、走査制御部１９０によって走査される照射位置の位置情報とに応じて、電子ビームの照射を制御する制御信号を生成することができる。そして、照射制御部１７０が生成した制御信号をブランキング電極６４に供給することで、カラム部１２０は、カットパターンの第２パターン４２０を試料１０に露光することができる。
【００９２】
同様に、照射制御部１７０は、選択部１６０に選択された電子ビームＢ３からＢ８の制御信号を生成して、第１パターン４１０および第３パターン４３０を試料１０に露光する。以上のように、本実施形態に係る照射制御部１７０は、電子ビームのＯＮ状態およびＯＦＦ状態の切り替え動作を、照射位置が基準位置を通過する時点からの経過時間に基づき制御する。このため、第１基準位置から第２基準位置までの間の露光範囲の長さは、経過時間をカウントするクロックのビット数によって規定されることがある。
【００９３】
ここで、クロックの最小周期は、予め定められる位置分解能およびステージ速度に応じて設定されてよい。例えば、露光位置のデータステップが０．１２５ｎｍの場合には、位置分解能をその半分の０．０６２５ｎｍとして、ステージの最大移動速度を５０ｍｍ／ｓｅｃとすると、クロックの周期は最小１．２５ｎｓが要求される。ここで、クロックカウンターのカウントビット数を１２ビット（＝４０９６）とすると、約５μｓの経過時間までカウントできる。この経過時間内にステージは最大移動速度５０ｍｍ／ｓｅｃで０．２５μｍ移動する。
【００９４】
このように、本実施形態の露光装置１００は、クロック周期に基づいて露光範囲の長さを予め設計することができる。そして、露光装置１００は、複数の基準位置を設け、それぞれの基準位置からの経過時間に基づいて電子ビームの照射を制御することにより、当該露光範囲よりも長い露光範囲を有するフレームを露光することができる。
【００９５】
即ち、露光制御部１４０は、１つのフレームに含まれる全ての露光範囲に対して、アレイビーム５００の照射位置を走査させ、通過する基準位置毎に当該基準位置からの経過時間に基づいて電子ビームの照射を制御する。即ち、露光制御部１４０は、図５の例に示す第１基準位置から次の第２基準位置までの露光範囲を、アレイビーム５００の照射位置を走査させつつ、複数の電子ビームの照射を制御することで露光する。
【００９６】
そして、当該フレームに、更なる基準位置が存在する場合、露光制御部１４０は、当該フレームの露光を続行させ（Ｓ３６０：Ｎｏ）、第２基準位置から第３基準位置までの次の露光範囲を露光すべく、荷電粒子ビームの選択の段階Ｓ３４０に戻る。露光制御部１４０は、当該フレームに、アレイビーム５００の照射位置が通過する基準位置がなくなるまで、Ｓ３４０からＳ３５０の動作を繰り返す。なお、走査制御部１９０がアレイビーム５００の照射位置が最後に通過した基準位置から次の基準位置までの露光範囲を走査している間に、選択部１６０は、当該次の基準位置以降に続く次の露光範囲に対応する電子ビームの選択と経過時間の検出を実行してよい。これにより、露光制御部１４０は、隣り合う露光範囲を時間的に連続して露光することができる。
【００９７】
露光制御部１４０は、当該フレームに、更なる基準位置が存在しない場合、当該フレームの露光を終了させる（Ｓ３６０：Ｙｅｓ）。そして、次に露光すべきフレームが存在する場合（Ｓ３７０：Ｎｏ）、Ｓ３２０に戻り、アレイビーム５００の照射位置を次のフレームの開始点に移動させ、当該次のフレームの露光を実行する。露光制御部１４０は、露光すべきフレームがなくなるまでＳ３２０からＳ３６０の動作を繰り返す。露光制御部１４０は、露光すべきフレームがなくなった場合、当該フレームの露光を終了させる（Ｓ３７０：Ｙｅｓ）。
【００９８】
以上のように、本実施形態に係る露光装置１００は、アレイビームの照射可能領域２００をフレームに分割し、フレーム毎に、ラインパターンの長手方向にアレイビーム５００の照射位置を走査しつつ、複数の電子ビームの照射を制御する露光動作を繰り返し、当該照射可能領域２００を露光する。露光装置１００は、ステージ部１１０により試料１０を移動させることで、試料１０の表面上に異なる複数の照射可能領域２００を形成することができるので、試料１０の表面に形成されたラインパターンの全てに対して、１つのカラム部１２０で露光することもできる。
【００９９】
図８は、試料１０の表面に形成されたラインパターン８０２の一例を示す。本実施形態に係る露光装置１００は、このようなラインパターン８０２上に形成されたレジストにおける、カットパターン８１０で示される領域を、図３で説明した動作を実行して露光する。当該露光により、カットパターン８１０の領域のレジストを除去することができるので、当該カットパターンに位置するラインパターン８０２を露出させ、当該露出したラインパターン８０２をエッチングして微細な配線パターン等を形成することができる。
【０１００】
図９は、試料１０の表面に形成された微細な配線パターン９００の一例を示す。本実施形態に係る露光装置１００によれば、予めラインパターンが形成された試料１０を露光することで、より微細な配線パターン９００を形成することができる。例えば、図８に示すラインパターン８０２は、単純なラインアンドスペースパターンなので、光露光技術等を用いることで、略１０ｎｍ程度のライン幅およびライン間隔で形成することができる。そして、電子ビームを用いる本実施形態に係る露光装置１００を用いることで、当該ラインパターン８０２を加工することができるので、（例えばゲート電極等の）光露光技術だけでは実行できない微細な配線パターン９００を形成することができる。また、ラインパターン８０２の形成を、光露光技術等で実行することにより、微細な配線パターン９００を形成するまでのトータルの加工時間を低減させることができる。
【０１０１】
また、ラインパターン８０２の設計に用いるグリッドに基づき、カットパターンの座標およびアレイビーム５００の照射位置を配置するので、露光制御部１４０は、複雑なフィードバック制御をすることなしに、簡便な制御動作で微細な露光を実行することができる。なお、以上の説明において、本実施形態に係る露光装置１００は、電子ビームを用いた電子ビーム露光装置として説明したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、種々の荷電粒子ビームを用いた露光装置にも同様に適用できる。また、カットパターンの露光を例に説明したが、これに限定されるものではなく、ビアパターンの露光にも同様に適用できる。
【０１０２】
以上の本実施形態に係る露光装置１００において、略同一のライン幅およびライン間隔のラインパターンが形成された試料１０を露光することを説明した。これに代えて、露光装置１００は、異なるライン幅および異なるライン間隔のラインパターンが形成された試料１０を露光してもよい。グリッドに基づいて、このような異なるライン幅および異なるライン間隔のラインパターンが形成されている場合、露光装置１００は、当該グリッドに対応させてラインパターンの指定された照射位置に露光することができる。
【０１０３】
図１０は、異なるライン幅および異なるライン間隔のラインパターンが形成された試料１０の一例を示す。試料１０は、第１の部分、第２の部分、および第３の部分を有し、それぞれの部分において異なるライン幅および異なるライン間隔のラインパターンが形成された例を示す。このように、複数の種類のラインパターンが１つの試料に形成される場合であっても、それぞれのラインパターンは、共通のグリッドを用いて設計されたものとする。
【０１０４】
図１０は、第１の部分のラインパターン８０２は、ライン幅およびライン間隔がｇであり、第２の部分のラインパターン８０４は、ライン幅が２ｇ、ライン間隔がｇであり、第３の部分のラインパターン８０６は、ライン幅が３ｇ、ライン間隔が２ｇである例を示す。
【０１０５】
このように、ラインパターンの幅および間隔が異なると、それぞれのラインパターンに対応するカットパターン８１０、８２０、８３０の大きさもそれぞれ異なることになる。しかしながら、ラインパターンのそれぞれが、同一のグリッド８００に基づいて設計されている場合、それぞれのカットパターンのＹ座標は、図４および図５で説明したように、当該グリッド８００の離散した座標で表すことができる。この場合、本実施形態の露光装置１００は、電子ビームの照射位置を間隔ｇのグリッド対応させているので、このようなカットパターンであっても露光することができる。
【０１０６】
図１１は、本実施形態に係る電子ビームの照射領域５０２を、グリッド８００に対応させて配置した例を示す。即ち、図１１は、図５で説明したように、−Ｙ方向側から数えてｎ番目に配置する電子ビームＢｎの照射領域が、−Ｙ方向側から数えてｎ番目とｎ＋１番目のグリッドの間に位置する例を示す。これによって、例えば、カットパターンがｋ番目とｌ（エル）番目のグリッドの間に位置する場合、露光装置１００は、ｋ番目から（ｌ−１）番目までの電子ビームを用いることで、当該カットパターンを露光することができる。
【０１０７】
即ち、この場合、選択部１６０は、指定された照射位置におけるラインパターンの幅に応じて、複数の荷電粒子ビームのうち幅方向に連続する少なくとも１つの荷電粒子ビームを選択する。選択部１６０は、例えば、第１の部分のラインパターン８０２のライン幅ｇに応じて、当該ラインパターン８０２をカットするパターン幅２ｇのカットパターンを露光すべく、アレイビームのうち幅方向に並ぶ２つの電子ビームを選択する。
【０１０８】
また、選択部１６０は、例えば、第２の部分のラインパターン８０４のライン幅２ｇに応じて、当該ラインパターン８０４をカットするパターン幅３ｇのカットパターンを露光すべく、アレイビームのうち幅方向に並ぶ３つの電子ビームを選択する。同様に、選択部１６０は、第３の部分のラインパターン８０６のライン幅３ｇに応じて、当該ラインパターン８０６をカットするパターン幅４ｇのカットパターンを露光すべく、アレイビームのうち幅方向に並ぶ４つの電子ビームを選択する。このように、選択部１６０は、ｍ×ｇのライン幅に応じて、（ｍ＋１）個の電子ビームを選択する。
【０１０９】
また、選択部１６０は、図６および図７で説明したように、選択した電子ビームに対応する経過時間を決定して照射位置をそれぞれ検出する。これによって、露光制御部１４０は、アレイビーム５００の照射位置を走査しつつ、電子ビームの照射を制御することで、カットパターン８１０、８２０、および８３０をそれぞれ露光することができる。なお、図１１の例においても、露光装置１００は、電子ビームの数ｎに応じたビーム幅ｎ×ｇのアレイビームを走査し、当該ビーム幅ｎ×ｇに相当するフレーム幅を有するフレーム毎に試料１０を露光してよい。これによって、本実施形態に係る露光装置１００は、試料１０に異なるライン幅および異なるライン間隔のラインパターンが形成されても、照射位置に対応して適切な電子ビームを選択することにより、対応するカットパターンを露光することができる。
【０１１０】
以上の本実施形態に係る露光装置１００は、経過時間に応じたカットパターンの領域において、選択部１６０が選択した電子ビームを試料１０に照射することを説明した。これに加えて、露光装置１００は、電子ビームを照射する制御信号を調節して、カットパターンの領域内の露光量を調整してよい。即ち、照射制御部１７０は、少なくとも１つの荷電粒子ビームをラインパターンの長手方向に沿って指定された長さの範囲に照射する場合において、当該少なくとも１つの荷電粒子ビームの照射量を当該範囲内における照射位置に応じて変更する。
【０１１１】
図１２は、本実施形態に係る照射制御部１７０が生成したカットパターンの露光量を調節する制御信号の一例を示す。図１２は、図７と同様に、横軸は時間、縦軸は電圧を示す。時点Ｔ７において、電子ビームＢ２およびＢ４を試料１０に照射すべく、制御信号Ｂ２およびＢ４は、ハイ状態からロー状態に切り替わる。また、時点Ｔ９において、電子ビームＢ２およびＢ４の照射を停止すべく、制御信号Ｂ２およびＢ４は、ロー状態からハイ状態に切り替わる。
【０１１２】
同様に、時点Ｔ８おいて、電子ビームＢ１およびＢ３を試料１０に照射すべく、制御信号Ｂ１およびＢ３は、ハイ状態からロー状態に切り替わり、時点Ｔ１０において、電子ビームＢ１およびＢ３の照射を停止すべく、制御信号Ｂ１およびＢ３は、ロー状態からハイ状態に切り替わる。ここで、時点Ｔ７とＴ８の時間差、および時点Ｔ９とＴ１０の時間差は、共に電子ビームの列の間隔δに応じた時間差（δ／Ｖ）に略等しい。これによって、電子ビームＢ１からＢ４は、Ｘ軸において略同一座標で照射が開始され、略同一座標で照射が停止される。即ち、例えば、電子ビームＢ１からＢ４は、図１１におけるカットパターン８３２を露光するように駆動される。
【０１１３】
このように、複数の電子ビームを用いてカットパターンを露光する場合、露光領域の露光面積が大きければ大きいほど、当該露光領域の境界が不明瞭にぼやける傾向が生じることがある。そこで、本実施形態の露光装置１００は、電子ビームを照射する制御信号を調節して露光量を低減させ、露光領域の境界が不明瞭となることを低減してよい。
【０１１４】
即ち、照射制御部１７０は、少なくとも１つの荷電粒子ビームをラインパターンの長手方向に沿って指定された長さの範囲に照射する場合において、少なくとも１つの荷電粒子ビームを試料１０に照射するか否かを当該範囲内における照射位置に応じて変更する。例えば、照射制御部１７０は、電子ビームＢ２およびＢ４を試料１０に照射して露光する時点Ｔ７から時点Ｔ９の間の期間において、当該電子ビームＢ２およびＢ４の照射と停止を繰り返す。同様に、照射制御部１７０は、電子ビームＢ１およびＢ３を試料１０に照射して露光する時点Ｔ８から時点Ｔ１０の間の期間において、当該電子ビームＢ１およびＢ３の照射と停止を繰り返す。
【０１１５】
このように、照射制御部１７０は、電子ビームを照射して露光する期間において、電子ビームの照射を停止する期間を設けることにより、露光領域全体の露光量を調節することができる。ここで、照射制御部１７０は、複数の荷電粒子ビームのうち、経路が最も近接する２つの荷電粒子ビームの試料１０に照射するタイミングをずらしてよい。例えば、照射制御部１７０は、露光する期間において、電子ビームＢ１の照射を停止する期間と、電子ビームＢ２の照射を停止する期間とが時間的に重ならないように制御する。これによって、照射制御部１７０は、露光量域内において、電子ビームが照射されない位置を分散させることができ、電子ビームの照射量が部分的に偏ることを防止する。
【０１１６】
図１３は、図１２に示すタイミングチャートに示す露光量制御を実行する選択部１６０の構成例を示す。図１３において、図６に示された本実施形態に係る選択部１６０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。図１３に示す経過時間演算回路１６６は、露光量調整回路１６８を更に含み、ビーム選択回路１６４が選択した電子ビームをＯＮ状態およびＯＦＦ状態にすべき経過時間を検出することに加え、露光量を制御するための経過時間を算出する。
【０１１７】
経過時間演算回路１６６は、例えば、図１２に示すように、４つの電子ビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４をＯＮ状態およびＯＦＦ状態にすべき経過時間（ＤＬ１ａ，ＤＬ２ａ，ＤＬ３ａ，ＤＬ４ａ，ＤＬ１ｂ，ＤＬ２ｂ，ＤＬ３ｂ，ＤＬ４ｂ）を、（数１）および（数２）式を用いて算出する。そして、露光量調整回路１６８は、ＯＮ状態にすべき経過時間からＯＦＦ状態にすべき経過時間の間の期間において、更にＯＮ状態およびＯＦＦ状態にして露光量を調整する経過時間を算出する。露光量を調整する経過時間をＤＬ１１，ＤＬ１２，ＤＬ１３，・・・等とすると、以下の関係式を満たす。
（数３）
ＤＬ１ａ＜ＤＬ１１＜ＤＬ１２＜ＤＬ１３＜・・・＜ＤＬ１ｂ
ＤＬ２ａ＜ＤＬ２１＜ＤＬ２２＜ＤＬ２３＜・・・＜ＤＬ２ｂ
ＤＬ３ａ＜ＤＬ３１＜ＤＬ３２＜ＤＬ３３＜・・・＜ＤＬ３ｂ
ＤＬ４ａ＜ＤＬ４１＜ＤＬ４２＜ＤＬ４３＜・・・＜ＤＬ４ｂ
【０１１８】
露光量を調整する経過時間は、レジストの材料等にも依存するので、露光装置１００は、露光量に対する露光領域の境界の状態を予め観測し、適切な露光量となる条件を記憶部１５０等に記憶することが望ましい。これに代えて、ユーザがＣＰＵ１３０等を用いて、露光量を調整する経過時間に対応するパラメータ等を入力してもよい。これにより、経過時間演算回路１６６は、露光領域の境界の状態を調節する経過時間を算出することができる。
【０１１９】
以上の本実施形態に係る露光装置１００は、ブランキング部６０において、ブランキング電極６４に供給される電圧に応じて電子ビームを偏向するか否かを切り換えることを説明した。このような機能を有するブランキング部６０の一例について、図１４を用いて説明する。
【０１２０】
図１４は、本実施形態に係るブランキング部６０の一例を示す。ブランキング部６０は、複数の開口６２と、第１のブランキング電極６４ａと、第２のブランキング電極６４ｂと、共通電極６６と、電極配線６８とを有する。
【０１２１】
複数の開口６２は、複数の荷電粒子ビームのそれぞれを個別に通過させる。即ち、複数の開口６２は、ビームアレイとして出力する複数の電子ビームに対応した数がブランキング部６０に設けられることが望ましい。図１４において、複数の開口６２は、ラインパターンの長手方向に対応する向きであるＸ方向において、第１の開口６２ａと第２の開口６２ｂに分けて示す。第１の開口６２ａは、−Ｘ方向側において、Ｙ方向に並ぶ複数の開口６２であり、例えば、図５における電子ビームＢ１、Ｂ３、Ｂ５、およびＢ７に対応して形成される。第２の開口６２ｂは、＋Ｘ方向側において、Ｙ方向に並ぶ複数の開口６２であり、例えば、図５における電子ビームＢ２、Ｂ４、Ｂ６、およびＢ８に対応して形成される。
【０１２２】
第１のブランキング電極６４ａは、第１の開口６２ａにおける共通電極６６とは反対側の壁面に設けられる。第２のブランキング電極６４ｂは、第２の開口６２ｂにおける共通電極６６とは反対側の壁面に設けられる。共通電極６６は、Ｘ方向において、第１の開口６２ａおよび第２の開口６２ｂの間の壁面に設けられた、第１の開口６２ａおよび第２の開口６２ｂに共通の電極である。また、共通電極６６は、Ｙ方向に並ぶ複数の開口６２のうち隣り合う開口６２の間にそれぞれ設けられてよい。
【０１２３】
電極配線６８は、第１のブランキング電極６４ａおよび第２のブランキング電極６４ｂのそれぞれと、照射制御部１７０とを対応する増幅器１７２を介して接続する。照射制御部１７０は、選択部１６０による選択に応じて第１のブランキング電極６４ａおよび第２のブランキング電極６４ｂの電圧を変更し、電子ビームのＯＮ状態およびＯＦＦ状態をそれぞれ切り換える。
【０１２４】
以上のように、ブランキング部６０は、Ｙ方向に２列に並ぶ複数の開口６２を有するので、共通電極６６で複数の開口６２のそれぞれを分離しつつ、当該複数の開口６２のＹ座標における配置を連続して配置させることができる。これにより、照射制御部１７０は、複数の開口６２のそれぞれに対応するブランキング電極に、電子ビームのＯＮ状態およびＯＦＦ状態をそれぞれ切り換える電圧を個別に供給して、個別に制御することができる。また、複数の開口６２を通過する複数の電子ビームは、照射領域のＹ座標を連続させたアレイビームにすることができる。即ち、当該アレイビームの１回の走査により、Ｙ座標における連続した電子ビーム照射の範囲をフレーム幅とするＸ軸方向に延伸するフレームを、当該アレイビームの照射可能領域とすることができる。
【０１２５】
以上の本実施形態に係るブランキング部６０は、Ｙ方向に２列に並ぶ複数の開口６２を有することを説明したが、これに代えて、ブランキング部６０は、Ｙ方向に３列以上に並ぶ複数の開口６２を有してもよい。この場合においても、共通電極６６で複数の開口６２のそれぞれを分離しつつ、当該複数の開口６２のＹ座標における配置を連続して配置させることができるので、カラム部１２０は、フレーム毎にアレイビームを走査して試料１０の表面を露光することができる。
【０１２６】
以上の本実施形態に係る露光装置１００は、一例として、走査制御部１９０がステージ部１１０を速度Ｖで移動させてアレイビーム５００の照射位置を走査しつつ、荷電粒子ビームの照射を制御することを説明した。ここで、ステージ部１１０は、走査制御部１９０の移動の指示に応じて、予め定められた速度Ｖで移動することが望ましい。しかしながら、実際のステージ部１１０の位置および速度は、指示された移動動作の目標値からの誤差を含む。例えば、ステージ部１１０の位置は、装置を載置した床や周辺部から外乱振動の影響を受けて、予期しない変動成分を含むことがあり得る。また、位置の変動は、移動速度に予期しない変動を発生させることがあり得る。このような移動誤差を測定し、ステージ部１１０の移動制御にフィードバックしたとしても、当該誤差を一定以下に低減させることは困難である。その理由は、ステージ部１１０は、一定の慣性質量を持ち、摩擦抵抗を持っているため、測定された誤差のすべての成分を、完全にフィードバックすることはできないからである。
【０１２７】
ステージ部１１０がこのような移動誤差を含む場合、アレイビーム５００の照射位置および露光量は当該移動誤差に応じて変動する。そこで、本実施形態に係る露光装置１００の第２の構成は、このようなステージ部１１０の移動誤差が生じても、当該移動誤差の影響を低減させて複雑で微細なパターンを形成する。
【０１２８】
図１５は、本実施形態に係る露光装置１００の第２の構成例を示す。第２の構成例の露光装置１００において、図１に示された本実施形態に係る露光装置１００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。第２の構成例の露光装置１００の露光制御部１４０は、予測部１０００を更に備える。
【０１２９】
予測部１０００は、検出部１１４に接続され、当該検出部１１４が検出したステージ部１１０の検出位置を受けとる。予測部１０００は、ステージ部１１０の検出位置に基づいて、ステージ部１１０の駆動量を予測した予測駆動量を生成する。ここで、予測部１０００が予測する駆動量は、一例として、時間ｔに対するステージ部１１０の（即ち、試料１０の）移動位置である。
【０１３０】
例えば、走査制御部１９０がステージ部１１０に速度Ｖの等速直線運動をさせるように制御した場合、予測部１０００は、時間ｔの１次関数で示されるＶ−ｔ直線を予測駆動量として生成する。なお、予測部１０００が予測する予測駆動量は、走査制御部１９０によるステージ部１１０の制御に応じて、Ｖ−ｔ曲線であってもよい。予測部１０００は、走査制御部１９０に接続され、生成した予測駆動量に応じたステージ部１１０の予測位置を走査制御部１９０に供給する。
【０１３１】
第２の構成例の走査制御部１９０は、予測駆動量に基づいて、荷電粒子ビームを試料１０へと照射する照射制御を行う。例えば、走査制御部１９０は、過去（一例として、時刻ｔ０）に生成された予測駆動量に基づくステージ部１１０の次に検出される（一例として、時刻ｔ１の）予測位置と（ｔ０＜ｔ１）、ステージ部１１０の実際に検出された（時刻ｔ１の）検出位置の差を当該ステージ部１１０の移動誤差とする。そして、走査制御部１９０は、荷電粒子ビームを偏向させて当該移動誤差を補正するように、偏向量決定部１８０に当該移動誤差または当該移動誤差に基づく情報を供給する。
【０１３２】
これにより、偏向量決定部１８０は、動的に生じるステージ部１１０の移動誤差を補正するように偏向部８０の偏向量を決定することができる。即ち、偏向部８０は、予測駆動量に応じたステージ部１１０の予測位置と検出位置との差分に基づいて、荷電粒子ビームを偏向させる。これによって、本実施形態に係る露光装置１００は、荷電粒子ビームに対して試料１０を相対的に移動させた場合に生じる移動誤差等が補正して、当該荷電粒子ビームの露光位置および露光量の誤差を低減させることができる。
【０１３３】
また、予測部１０００は、予測駆動量に応じたステージ部１１０の予測位置に基づき、露光装置１００内部のタイミングを決定するタイムフレーム信号を発生させてよい。この場合、予測部１０００は、予測位置が予め定められた境界値に達する毎に、タイムフレーム信号を発生させて照射制御部１７０に供給してよい。また、予測部１０００が予測駆動量を走査制御部１９０に供給することに応じて、走査制御部１９０がタイムフレーム信号を発生して照射制御部１７０に供給してもよい。当該境界値は、例えば、Ｖ−ｔ直線上に略等間隔に並び、ステージ部１１０が理想的にＶ−ｔ直線上を等速直線運動した場合（即ち、予測駆動量が常に略同一のＶ−ｔ直線となる場合）、略一定の周期のタイムフレーム信号を発生させる。
【０１３４】
照射制御部１７０は、予測部１０００から受けとったタイムフレーム信号からの経過時間に基づいて、当該タイムフレーム内における荷電粒子ビームの照射タイミングを決定する。これによって、ステージ部１１０に移動誤差が生じても、予測部１０００は、生じた誤差を考慮した予測駆動量を生成し、当該予測駆動量に基づくタイムフレーム信号を生成するので、外部のクロック信号等を用いる場合と比較して、実際のステージ部１１０の移動誤差に対応したビーム照射のタイミング制御を容易に実行することができる。
【０１３５】
図１６は、第２の構成例における走査制御部１９０および予測部１０００の一例を示す。図１６において、図１５に示された第２の構成例の露光装置１００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
【０１３６】
予測部１０００は、速度算出部１０１０と、軌道予測部１０２０とを含む。速度算出部１０１０は、検出部１１４が検出したステージ部１１０の複数の検出位置を受けとり、当該複数の検出位置に基づき、ステージ部１１０の速度を算出する。
【０１３７】
軌道予測部１０２０は、速度算出部１０１０が算出した速度に応じて、予測駆動量を生成する。軌道予測部１０２０は、生成した予測駆動量を用いて、ステージ部１１０の軌道（即ち、予め定められた時刻が経過した時点におけるステージ部１１０の位置）を予測して、ステージ部１１０の予測位置を走査制御部１９０に供給する。なお、予測部１０００は、ステージ部１１０の予測位置に加えて、速度算出部１０１０が算出したステージ部１１０の速度を走査制御部１９０に供給してもよい。
【０１３８】
走査制御部１９０は、予測部１０００からステージ部１１０の予測位置および速度の情報を受けとる。これに加えて、走査制御部１９０は、検出部１１４が検出したステージ部１１０の検出位置を受けとってよい。走査制御部１９０は、差分検出部１９０２と、偏向補正量算出部１９０４と、遅延時間補正部１９０６と、タイムフレーム信号発生部１９０８とを含む。
【０１３９】
差分検出部１９０２は、ステージ部１１０の検出位置および予測位置の情報を受けとり、検出位置および予測位置の差分に応じてステージ部１１０の位置誤差を算出する。差分検出部１９０２は、算出したステージ部１１０の位置誤差を偏向補正量算出部１９０４に供給する。
【０１４０】
偏向補正量算出部１９０４は、受けとったステージ部１１０の位置誤差に応じて、当該位置誤差を補正する荷電粒子ビームの偏向量を算出する。偏向補正量算出部１９０４は、算出した偏向量の情報を、偏向量決定部１８０に供給する。なお、図１６において、偏向補正量算出部１９０４が走査制御部１９０に含まれることを説明したが、これに代えて、偏向補正量算出部１９０４は、偏向量決定部１８０に含まれてもよい。
【０１４１】
遅延時間補正部１９０６は、露光装置１００の内部において電気信号等が伝送する間に、ステージ部１１０が移動して荷電粒子ビームの照射位置に生じる移動誤差を補正する補正量を算出する。遅延時間補正部１９０６は、電気信号等が伝送することによって生じる遅延時間の情報を、バス１３２を介して受けとってよい。遅延時間補正部１９０６は、例えば、外部記憶部９０、ＣＰＵ１３０、または記憶部１５０から遅延時間の情報を受けとる。なお、図１６において、遅延時間補正部１９０６が走査制御部１９０に含まれることを説明したが、これに代えて、遅延時間補正部１９０６は、予測部１０００に含まれてもよい。
【０１４２】
遅延時間補正部１９０６は、遅延時間に応じて算出した補正量の情報を、偏向補正量算出部１９０４に供給する。この場合、偏向補正量算出部１９０４は、ステージ部１１０の位置誤差に応じた補正量と、遅延時間に応じた補正量とを加味した荷電粒子ビームの偏向量を算出し、偏向量決定部１８０に供給する。
【０１４３】
タイムフレーム信号発生部１９０８は、タイムフレーム信号を発生する。タイムフレーム信号発生部１９０８は、予め定められた境界値の情報を、バス１３２を介して受けとってよい。遅延時間補正部１９０６は、例えば、外部記憶部９０、ＣＰＵ１３０、または記憶部１５０から当該境界値の情報を受けとる。タイムフレーム信号発生部１９０８は、予測部１０００から予測駆動量の情報を受けとり、ステージ部１１０の予測位置が予め定められた境界値に達する毎に、タイムフレーム信号を発生する。タイムフレーム信号発生部１９０８は、発生したタイムフレーム信号を、照射制御部１７０等に供給してよい。なお、図１６において、タイムフレーム信号発生部１９０８が走査制御部１９０に含まれることを説明したが、これに代えて、タイムフレーム信号発生部１９０８は、予測部１０００に含まれてもよい。
【０１４４】
以上の第２の構成例の露光装置１００における動作について、図１７を用いて説明する。図１７は、本実施形態に係る露光装置１００の動作フローの一部の第１例を示す。図１７は、露光装置１００の動作フローの一部であり、図３に示された本実施形態に係る露光装置１００の照射位置を走査しつつ荷電粒子ビームの照射を制御する段階Ｓ３５０に相当する動作を示す。即ち、第２の構成例の露光装置１００は、図１７に示すＳ１からＥ１の動作フローを実行して、アレイビーム５００の照射位置を走査しつつ荷電粒子ビームの照射を制御する。
【０１４５】
走査制御部１９０は、予め定められた初期速度Ｖ０でステージ部１１０の移動を開始する（Ｓ６１０）。即ち、走査制御部１９０は、アレイビーム５００の照射位置を速度Ｖ０で走査させる。
【０１４６】
次に、検出部１１４は、ステージ部１１０の位置を検出する（Ｓ６２０）。なお、検出部１１４は、異なる時刻において、ステージ部１１０の位置を複数回検出することが好ましい。例えば、検出部１１４は、Ｍ個の検出時刻ｔｍにおける検出位置ｘ１ｍ（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）から、第１の平均位置ＸＡＶＥ１＝（Σｘ１ｍ）／Ｍを算出する。また、走査制御部１９０がステージ部１１０の移動を開始した直後の場合、検出部１１４は、一例として、時間Ｔｐを経過した後にステージ部１１０の平均位置を再び検出する。即ち、検出部１１４は、Ｍ個の検出時刻Ｔｐ＋ｔｍにおける検出位置ｘ２ｍ（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）から、第２の平均位置ＸＡＶＥ２＝（Σｘ２ｍ）／Ｍを算出する。検出部１１４は、検出結果を予測部１０００に供給する。
【０１４７】
次に、予測部１０００は、予測駆動量を生成する（Ｓ６３０）。予測部１０００は、検出部１１４から受けとる異なる時刻における複数のステージ部１１０の検出位置に基づき、予測駆動量を生成する。例えば、予測部１０００は、走査制御部１９０がステージ部１１０の移動を開始した場合、２以上の異なる時刻における複数のステージ部１１０の検出位置に基づき、予測駆動量を生成する。また、予測部１０００は、過去に検出部１１４から受けとった複数のステージ部１１０の検出位置を含めた、複数のステージ部１１０の検出位置に基づき、予測駆動量を生成してよい。
【０１４８】
一例として、速度算出部１０１０がステージ部１１０の複数の検出位置から平均移動速度を算出し、ステージ部１１０の平均移動速度および検出部１１４がステージ部１１０の位置を検出してからの経過時間に基づいて、軌道予測部１０２０が予測駆動量を生成する。速度算出部１０１０は、例えば、第１の平均位置ＸＡＶＥ１、第２の平均位置ＸＡＶＥ２、および時間Ｔｐを用いて、平均移動速度ＶＡＶＥ＝（ＸＡＶＥ２−ＸＡＶＥ１）／Ｔｐを算出する。軌道予測部１０２０は、平均移動速度に応じたＶＡＶＥ−ｔ直線を予測駆動量として生成する。
【０１４９】
これにより、速度算出部１０１０は、時間ｔを経過した場合におけるステージ部１１０の予測移動距離を、ＶＡＶＥ×ｔとして算出することができる。予測部１０００は、一例として、時間Ｔｐを経過した場合におけるステージ部１１０の予測位置（ＶＡＶＥ×Ｔｐ）を算出する。予測部１０００は、算出した予測位置を走査制御部１９０に供給する。
【０１５０】
また、タイムフレーム信号発生部１９０８は、予測駆動量に応じてタイムフレーム信号を出力する（Ｓ６４０）。タイムフレーム信号発生部１９０８は、時間の経過に伴い、ステージ部１１０の予測位置が予め定められた境界値を通過する毎に、タイムフレーム信号を発生する。タイムフレーム信号発生部１９０８は、例えば、ステージ部１１０の予想位置が距離Ｌ毎の境界値を通過することに応じて、タイムフレーム信号を発生させる。この場合、タイムフレーム信号発生部１９０８は、ｔ＝ＮＬ／ＶＡＶＥ（Ｎ＝１，２，３，・・・）を満足する時間毎に、タイムフレーム信号を発生させる。タイムフレーム信号発生部１９０８は、一例として、ステージ部１１０の予想位置が１０ｎｍ移動する時間毎に、矩形のパルス信号を発生させて照射制御部１７０に供給する。
【０１５１】
走査制御部１９０は、予測部１０００が初回の予測駆動量を生成した場合、ステージの移動誤差を０として取り扱う。即ち、偏向補正量算出部１９０４は、移動誤差を０として偏向量決定部１８０に通知する。偏向量決定部１８０は、記憶部１５０に予め記憶された他の誤差等に応じて荷電粒子ビームの偏向量を決定し、当該偏向量に応じて偏向部８０が荷電粒子ビームを偏向する（Ｓ６５０）。
【０１５２】
また、走査制御部１９０は、第２の平均位置ＸＡＶＥ２を検出部１１４の位置検出結果とし、当該位置検出結果に基づくアレイビーム５００の照射位置を照射制御部１７０に供給する。これにより、照射制御部１７０は、ステージの動的な移動誤差を０として、荷電粒子ビームを制御する（Ｓ６６０）。
【０１５３】
即ち、照射制御部１７０は、アレイビーム５００の照射位置と経過時間に応じて、選択された電子ビームの照射を制御すべく、ブランキング部６０の対応するブランキング電極６４に制御信号を供給する。照射制御部１７０による荷電粒子ビームの制御については、既に説明したのでここでは省略する。なお、照射制御部１７０は、タイムフレーム信号発生部１９０８から供給されるタイムフレーム信号を、動作タイミングを決定するクロック信号として用いてよい。
【０１５４】
図１７に示すＳ１からＥ１までのフローは、図３に示すフローのＳ３５０として実行される動作なので、フレームの露光が終了する（Ｓ３６０：Ｙｅｓ）まで、露光装置１００は、荷電粒子ビームの選択（Ｓ３４０）とＳ１からＥ１までのフローを繰り返す。即ち、荷電粒子ビームの選択後、走査制御部１９０は、ステージの移動を継続させる（Ｓ６１０）。
【０１５５】
検出部１１４は、更にＴｐを経過した時刻（２Ｔｐ＋ｔｍ）におけるステージ部１１０の位置を検出する（Ｓ６２０）。検出部１１４は、一例として、前回算出した検出時刻Ｔｐ＋ｔｍにおける第２の平均位置ＸＡＶＥ２を、第１の平均位置ＸＡＶＥ１とする。また、検出部１１４は、検出時刻２Ｔｐ＋ｔｍにおける今回の検出位置から算出する平均位置を、第２の平均位置ＸＡＶＥ２とする。検出部１１４は、検出結果を予測部１０００に供給する。
【０１５６】
速度算出部１０１０は、平均移動速度ＶＡＶＥ＝（ＸＡＶＥ２−ＸＡＶＥ１）／Ｔｐを算出する。このように、速度算出部１０１０は、ステージ部１１０の平均移動速度を順次算出して更新する。軌道予測部１０２０は、更新した平均移動速度に応じたＶＡＶＥ−ｔ直線を予測駆動量として生成する（Ｓ６３０）。また、タイムフレーム信号発生部１９０８は、更新した予測駆動量に応じてタイムフレーム信号を出力する（Ｓ６４０）。これによって、ステージ部１１０に移動誤差が生じても、生じた誤差を反映させたタイムフレーム信号に更新して出力することができる。したがって、照射制御部１７０は、ステージ部１１０の移動に伴って発生するタイムフレーム信号に応じて動作するので、ステージ部１１０とのタイミング調整を容易に実行することができる。なお、タイムフレーム信号発生部１９０８は、照射制御部１７０だけでなく、露光装置１００の内部の各部にタイムフレーム信号を供給してよい。
【０１５７】
差分検出部１９０２は、更新した第２の平均位置ＸＡＶＥ２を検出部１１４の位置検出結果とし、前回の予測部１０００の予測結果と比較して、差分（ＶＡＶＥＴｐ−ＸＡＶＥ２）をステージ部１１０の移動誤差とする。偏向補正量算出部１９０４は、当該移動誤差に応じた偏向量を算出して、偏向量決定部１８０に通知する。また、軌道予測部１０２０は、更新した平均移動速度を用いて、更に時間Ｔｐを経過した場合におけるステージ部１１０の予測位置（ＶＡＶＥ×Ｔｐ）を算出して、走査制御部１９０に供給する。
【０１５８】
偏向量決定部１８０は、記憶部１５０に予め記憶された他の誤差等に走査制御部１９０から受けとった移動誤差を加味した総合誤差に応じて、荷電粒子ビームの偏向量を決定する。そして、偏向部８０は、当該偏向量に応じて荷電粒子ビームを偏向する（Ｓ６５０）。このように、偏向部８０は、予測駆動量に応じたステージ部１１０の予測位置と検出位置との差分に基づいて、荷電粒子ビームを偏向するので、ステージ部１１０に移動誤差が生じても、当該移動誤差をキャンセルするように荷電粒子ビームを偏向させることができる。
【０１５９】
なお、偏向部８０は、ステージ部１１０の予測位置および検出位置の差分と、予め定められた遅延時間に応じた試料１０の移動位置とに基づいて、荷電粒子ビームを偏向させてもよい。より正確には、検出部１１４がステージ部１１０の位置を検出した時刻に対して、偏向部８０が荷電粒子ビームを偏向して試料１０に照射するまでの間には、電気信号等を伝送する遅延時間Ｔｄが発生する。ステージ部１１０は、当該遅延時間Ｔｄの間にも移動するので、荷電粒子ビームの照射位置に移動誤差が生じる場合がある。
【０１６０】
そこで、遅延時間補正部１９０６は、当該遅延時間Ｔｄにおけるステージ部１１０の移動距離（ＶＡＶＥ×Ｔｄ）を算出し、偏向補正量算出部１９０４に供給する。なお、遅延時間Ｔｄは、回路の電気長等から予め定めることができる。これによって、偏向部８０は、予め定められた遅延時間Ｔｄを加味したステージ部１１０の予測位置と検出位置との差分に基づいて、荷電粒子ビームを偏向することができる。
【０１６１】
以上のように、偏向部８０は、ステージ部１１０の移動誤差をキャンセルして、試料１０の照射位置に荷電粒子ビームを照射させる。したがって、走査制御部１９０は、第２の平均位置ＸＡＶＥ２を検出部１１４の位置検出結果とし、当該位置検出結果に基づくアレイビーム５００の照射位置を照射制御部１７０に供給してよい。これにより、照射制御部１７０においては、ステージ部１１０の動的な移動誤差を０として（ステージ部１１０の動的な移動誤差が無い場合と同様に）荷電粒子ビームを制御しても、試料１０の照射位置に荷電粒子ビームを照射させることができる（Ｓ６６０）。また、タイムフレーム信号発生部１９０８は、ステージ部１１０の移動誤差を偏向部８０によりフィードバックした状態で、予測駆動量が予め決めた境界位置に達する時間に応じてタイムフレーム信号を発生させる。照射制御部１７０は、当該タイムフレーム信号に応じて照射タイミングを制御することにより、荷電粒子ビームに対するステージ部１１０の移動誤差を、見かけ上低減した状態で、荷電粒子ビームの照射タイミングを制御することが可能である。
【０１６２】
本実施形態に係る露光装置１００は、図３および図１７で説明した、Ｓ３４０およびＳ１からＥ１の動作を繰り返すことにより、試料１０のフレームを露光する。これにより、露光装置１００は、ステージ部１１０の移動誤差による電子ビームの照射位置の変動を低減させつつ、試料１０の照射可能領域２００を露光することができる。
【０１６３】
以上のように、本実施形態に係る露光装置１００は、ステージ部１１０の移動誤差を低減させるように、偏向部８０が荷電粒子ビームを偏向させることを説明した。これに代えて、または、これに加えて、走査制御部１９０は、ステージ部１１０の当該移動誤差を低減させるように、ステージ部１１０の制御にフィードバックしてもよい。なお、ステージ部１１０の制御は、物理的にステージを移動させるので、数百Ｈｚに至るまでの比較的低周波の周波数帯域においては容易に実行できる場合がある。その一方で、数百Ｈｚ以上の比較的高周波の周波数帯域における制御は、荷電粒子ビームの偏向といった電気的な制御で容易に実行できる。
【０１６４】
そこで、検出部１１４は、ステージ部１１０の位置を検出する検出信号から、予め定められた周波数未満の周波数を低減させる第１フィルターと、予め定められた周波数以上の周波数を低減させる第２フィルターと、を有し、検出信号の高周波成分および低周波成分をそれぞれ出力してよい。ここで、第１フィルターは、一例として、ハイパスフィルターであり、第２フィルターは、ローパスフィルターである。また、予め定められた周波数は、数百Ｈｚから数ｋＨｚの間で定められてよい。
【０１６５】
そして、予測部１０００は、ステージ部１１０の予測位置を走査制御部１９０に供給する。走査制御部１９０は、ステージ部１１０の検出信号の高周波成分である第１フィルターの出力結果と、ステージ部１１０の検出結果と予測位置との差分である移動誤差を算出して偏向補正量算出部１９０４に供給する。これにより、偏向補正量算出部１９０４ステージ部１１０の予測位置と検出位置との差分における予め定められた周波数未満の周波数成分を低減させた成分に基づいて、偏向量を算出し、偏向部８０は、当該偏向量に応じて荷電粒子ビームを偏向することができる。
【０１６６】
また、予測部１０００は、ステージ部１１０の予測位置を走査制御部１９０に供給する。走査制御部１９０は、予め指示されたステージ部１１０の目標位置と、ステージ部１１０の検出結果と予測位置との差分である移動誤差を算出し、当該移動誤差を低減するようにステージ部１１０を制御する。これにより、ステージ部１１０は、ステージ部１１０の位置を検出する検出信号から予め定められた周波数以上の成分を低減させた検出信号に基づく検出位置に基づいて、試料１０の移動を調節することができる。
【０１６７】
なお、走査制御部１９０が移動誤差を低減するようにステージ部１１０を制御する場合、ステージ部の移動速度の変動により、試料１０の照射位置における荷電粒子ビームの照射量が変動することがある。荷電粒子ビームの照射量の当該変動が、照射位置に照射すべき照射量と比較して低下してしまう場合、または、過大に照射してしまう場合、ステージ部１１０の移動誤差を低減できたとしても、露光装置としては好ましくない。
【０１６８】
そこで、本実施形態の露光装置１００は、走査制御部１９０のステージ部１１０の制御と共に、照射制御部１７０による荷電粒子電子ビームのブランキング動作を制御してよい。即ち、走査制御部１９０が予め定められた第１の速度以上の速度でステージ部１１０を移動させる場合、照射制御部１７０は、荷電粒子ビームを試料１０に照射する時間を長くするように制御してよい。また、走査制御部１９０が予め定められた第２の速度以下の速度でステージ部１１０を移動させる場合、照射制御部１７０は、荷電粒子ビームを試料１０に照射する時間を短くするように制御してよい。
【０１６９】
この場合、照射制御部１７０は、走査制御部１９０がステージ部１１０を制御する制御信号を当該走査制御部１９０から受けとって、ステージ部１１０が駆動される速度の情報を判別してよい。また、照射制御部１７０は、走査制御部１９０から、ステージ部１１０の検出結果と予測位置に応じた移動誤差の情報を受けとってもよい。このように、照射制御部１７０は、ステージ部１１０の位置を検出する検出信号の予め定められた周波数未満の成分に基づいて、荷電粒子ビームを試料１０へと照射するように更に制御してよい。
【０１７０】
また、走査制御部１９０がステージ部１１０の移動速度を制御しない場合においても、ステージ部の移動速度の変動により、試料１０の照射位置における荷電粒子ビームの照射量が変動することがある。この場合、照射制御部１７０は、ステージ部１１０の移動速度とステージ部１１０の予測移動速度との差に基づいて、荷電粒子ビームの照射量を制御してよい。このような制御を行う露光装置１００の動作フローについて、図１８を用いて説明する。
【０１７１】
図１８は、本実施形態に係る露光装置１００の動作フローの一部の第２例を示す。図１８は、露光装置１００の動作フローの一部であり、図３に示された本実施形態に係る露光装置１００の照射位置を走査しつつ荷電粒子ビームの照射を制御する段階Ｓ３５０に相当する動作を示す。即ち、第２の構成例の露光装置１００は、図１８に示すＳ２からＥ２の動作フローを実行して、アレイビーム５００の照射位置を走査しつつ荷電粒子ビームの照射を制御する。図１８の動作フローにおいて、図１７に示された本実施形態に係る露光装置１００の動作フローの動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
【０１７２】
走査制御部１９０は、予め定められた初期速度Ｖ０でステージ部１１０の移動を開始する（Ｓ６１０）。ここで、走査制御部１９０は、荷電粒子ビームのビーム強度、試料１０の照射位置に照射すべき照射量（例えば、試料１０に塗布されたレジストの材料等によって定まる照射量）に基づき、ステージ部１１０の初期速度Ｖ０を予め定める。
【０１７３】
ここで、荷電粒子ビームのビーム強度は、経年変化等を除いてほぼ一定の強度であり、調整することは困難である。したがって、荷電粒子ビームの照射を継続させ、ステージ部１１０を略一定の移動速度で移動させた場合、試料１０に照射される荷電粒子ビームの露光量分布はほぼ一定の分布となる。ここで、照射制御部１７０が荷電粒子ビームをブランキング動作させた場合、荷電粒子ビームの露光量分布を減少させる方向に制御することはできるが、当該露光量分布を増加させることはできない。
【０１７４】
そこで、本実施形態の露光装置１００は、試料１０に照射する荷電粒子ビームの露光量分布に予めオフセットを加えることにより、ブランキング動作によって当該露光量分布を増減させて適切に調整する。例えば、走査制御部１９０は、試料１０の照射位置の全てに適切な照射量で荷電粒子ビームを照射できる、荷電粒子ビームの露光量分布の目標を予め定め、荷電粒子ビームの露光量分布を増減させて当該露光量分布の目標に近づけるように、ステージ部１１０の初期速度Ｖ０を予め定める。即ち、走査制御部１９０は、ステージ部１１０が一定の移動速度で試料１０を移動させつつ、当該試料１０に荷電粒子ビームの照射を継続させた場合に、荷電粒子ビームの露光量分布が予め定められた露光量分布の目標（例えば、露光量の最高値、平均値、最低値等の高さ、大きさ等）を超えるように、ステージ部１１０の移動速度の初期値Ｖ０を定める。
【０１７５】
このように、走査制御部１９０は、照射制御部１７０がある程度以上のブランキング動作を実行することにより、露光量分布が目標に到達できるように初期値Ｖ０を定める。したがって、照射制御部１７０は、予め定められた露光量分布の目標に近付けるように、試料１０に荷電粒子ビームを照射する時間を制御して、荷電粒子ビームの露光量分布を増減させて当該露光量分布の目標に近づけることができる。
【０１７６】
次に、検出部１１４は、ステージ部１１０の位置を検出し（Ｓ６２０）、予測部１０００は、予測駆動量を生成する（Ｓ６３０）。予測部１０００は、ステージ部１１０の複数の検出位置から平均移動速度を算出する。また、タイムフレーム信号発生部１９０８は、タイムフレーム信号を出力する（Ｓ６４０）。タイムフレーム信号発生部１９０８のタイムフレーム信号の出力までは、既に説明したのでここでは説明を省略する。なお、予測部１０００は、算出した平均移動速度を照射制御部１７０に供給する。
【０１７７】
次に、照射制御部１７０は、ステージ部１１０の移動速度とステージ部１１０の予測移動速度との差に基づいて、荷電粒子ビームの照射量を決定する（Ｓ７１０）。ここで、照射制御部１７０は、予測部１０００が今回算出したステージ部１１０の平均移動速度を移動速度とし、前回算出したステージ部１１０の平均移動速度を予測移動速度として、荷電粒子ビームの照射量を決定する。このように、照射制御部１７０は、異なる時刻に算出された平均移動速度の変化に応じて、荷電粒子ビームの照射量を決定する。
【０１７８】
例えば、照射制御部１７０は、時刻Ｔと時刻Ｔ＋Ｔｐにおいてそれぞれ算出された平均移動速度の変化が予め定められた変化量未満の場合、荷電粒子ビームの照射量を略一定とする。また、照射制御部１７０は、平均移動速度の当該変化が予め定められた変化量以上に増加した場合、当該増加量に応じて、荷電粒子ビームを照射させる時間を増加させる。また、照射制御部１７０は、平均移動速度の当該変化が予め定められた変化量以上に減少した場合、当該減少量に応じて、荷電粒子ビームを照射させる時間を減少させる。
【０１７９】
そして、照射制御部１７０は、決定した照射量に応じて、荷電粒子ビームの照射を制御して、試料１０の照射位置に荷電粒子ビームを照射させる（Ｓ７２０）。このように、照射制御部１７０は、決定した照射量に応じて、荷電粒子ビームを試料１０へと照射するか否かを切り換えることにより、荷電粒子ビームの露光量分布を予め定められた露光量分布の目標に近付けるように制御する。したがって、露光装置１００は、ステージ部１１０に速度変動が生じても、当該速度変動に応じて照射制御部１７０のブランキング動作を調節するので、適切な露光量分布で荷電粒子ビームを試料１０に照射することができる。
【０１８０】
以上、本実施形態に係る露光装置１００が、予測部１０００が生成する予測駆動量に基づいて、試料１０へと照射する荷電粒子ビームの照射制御を実行する例として、偏向部８０の偏向制御と、照射制御部１７０のブランキング動作の制御について説明した。露光装置１００は、更に、これら２つの制御を組み合わせて実行してもよい。このような制御を行う露光装置１００の動作フローについて、図１９を用いて説明する。
【０１８１】
図１９は、本実施形態に係る露光装置１００の動作フローの一部の第３例を示す。図１９は、露光装置１００の動作フローの一部であり、図３に示された本実施形態に係る露光装置１００の照射位置を走査しつつ荷電粒子ビームの照射を制御する段階Ｓ３５０に相当する動作を示す。即ち、第２の構成例の露光装置１００は、図１９に示すＳ３からＥ３の動作フローを実行して、アレイビーム５００の照射位置を走査しつつ荷電粒子ビームの照射を制御する。図１９の動作フローにおいて、図１７および図１８に示された本実施形態に係る露光装置１００の動作フローの動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
【０１８２】
走査制御部１９０は、予め定められた初期速度Ｖ０でステージ部１１０の移動を開始する（Ｓ６１０）。走査制御部１９０は、図１８で説明したように、荷電粒子ビームのビーム強度、試料１０の照射位置に照射すべき照射量に基づき、ステージ部１１０の初期速度Ｖ０を予め定める。次に、検出部１１４は、ステージ部１１０の位置を検出し（Ｓ６２０）、予測部１０００は、予測駆動量を生成する（Ｓ６３０）。差分検出部１９０２は、予測駆動量に基づき、ステージ部１１０の移動誤差を算出する。また、タイムフレーム信号発生部１９０８は、タイムフレーム信号を出力する（Ｓ６４０）。
【０１８３】
次に、偏向部８０は、差分検出部１９０２が算出したステージ部１１０の移動誤差に基づき、荷電粒子ビームを偏向する（Ｓ６５０）。また、照射制御部１７０は、ステージ部１１０の移動速度とステージ部１１０の予測移動速度との差に基づいて、荷電粒子ビームの照射量を決定する（Ｓ７１０）。そして、照射制御部１７０は、決定した照射量に応じて、荷電粒子ビームの照射を制御して、試料１０の照射位置に荷電粒子ビームを照射させる（Ｓ７２０）。
【０１８４】
以上のように、図１９に示すＳ３からＥ３の動作フローは、図１７および図１８で説明した動作の組み合わせである。図１９に示す動作フローを、図３に示す動作フローのＳ３５０として実行することにより、ステージ部１１０に移動誤差が生じても、当該移動誤差をキャンセルするように荷電粒子ビームを偏向させつつ、荷電粒子ビームの露光量分布を増減させて当該露光量分布の目標に近づけることができる。
【０１８５】
以上の本実施形態に係る露光装置１００は、１つのカラム部１２０を備えるシングルカラムタイプの電子ビーム露光装置として説明したが、これに限定されるものではなく、露光装置１００は、複数のカラム部１２０を備えてもよい。このような複数のカラム部１２０を備える露光装置１００について、図２０を用いて説明する。
【０１８６】
図２０は、本実施形態に係る露光装置１００の変形例を示す。図２０において、図１に示された本実施形態に係る露光装置１００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。本変形例の露光装置１００は、カラム部１２０と、選択部１６０、照射制御部１７０、および偏向量決定部１８０を有する露光制御部１４０とを複数備える。
【０１８７】
なお、本変形例の露光装置１００において、ステージ部１１０を移動させてアレイビームの照射位置を走査する場合、露光制御部１４０のそれぞれは、走査制御部１９０を有さなくてもよい。図２０は、１つのステージ部１１０と、露光装置１００が複数のカラム部１２０と、１つのＣＰＵ１３０と、走査制御部１９０を有さない複数の露光制御部１４０と、１つの走査制御部１９０とを備える例を示す。
【０１８８】
複数のカラム部１２０のそれぞれは、対応する露光制御部１４０にそれぞれ接続され、試料１０を露光する。個々のカラム部１２０の動作は、図３等で説明したように、照射可能領域２００をフレーム毎に露光する。即ち、走査制御部１９０は、試料１０を載置して移動させるステージ部１１０を制御して複数のカラム部１２０に対して試料１０を移動させ、複数のカラム部１２０によって並列に試料１０に荷電粒子ビームを照射する。
【０１８９】
このように、本変形例の電子ビーム露光装置１００は、複数本のカラム部１２０で並行して露光を行うことができるため、露光のスループットを大幅に向上させることができる。また、試料１０が３００ｍｍを超える大口径の半導体ウエハ等であっても、対応してカラム部１２０の数を増加させることで、スループットが著しく低下することを防止できる。
【０１９０】
なお、本変形例の露光装置１００は、複数のカラム部１２０が出力する複数のアレイビームの強度がそれぞれ異なる場合がある。そこで、露光装置１００は、露光を行う前に、それぞれのカラム部１２０から出力されるアレイビームの強度を予め測定してよい。また、複数のカラム部１２０による複数の露光結果にバラつきが生じないように、各露光制御部１４０における経過時間を補正してもよい。また、複数のカラム部１２０が、１つの試料１０上の異なる半導体チップに属するカットパターンをそれぞれ露光するように、カラム部１２０毎に、アレイビームと当該アレイビームが露光するチップのラインパターンとを位置決めしてもよい。
【０１９１】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０１９２】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０１９３】
１０  試料、２０  電子銃、３０  アパーチャプレート、３２  開口、４０  ビーム形状変形部、５０  アパーチャアレイ、５２  開口、６０  ブランキング部、６２  開口、６２ａ  第１の開口、６２ｂ  第２の開口、６４  ブランキング電極、６４ａ  第１のブランキング電極、６４ｂ  第２のブランキング電極、６６  共通電極、６８  電極配線、７０  ストッピングプレート、７２  開口、８０  偏向部、９０  外部記憶部、１００  露光装置、１１０  ステージ部、１１４  検出部、１２０  カラム部、１３０  ＣＰＵ、１３２  バス、１４０  露光制御部、１５０  記憶部、１６０  選択部、１６２  データ変換回路、１６４  ビーム選択回路、１６６  経過時間演算回路、１６８  露光量調整回路、１７０  照射制御部、１７２  増幅器、１８０  偏向量決定部、１８２  偏向部駆動回路、１９０  走査制御部、１９２  ステージ駆動回路、２００  照射可能領域、２１０  照射位置、２２０  領域、２３２  第１フレーム、２３４  第２フレーム、２３６  第３フレーム、４００  グリッド、４０２  ラインパターン、４１０  第１パターン、４１２、４１４、４１６、４１８  パターン、４２０  第２パターン、４２２、４２４  パターン、４３０  第３パターン、４３２、４３４、４３６、４３８  パターン、５００  アレイビーム、５０２  照射領域、８００  グリッド、８０２、８０４、８０６  ラインパターン、８１０、８２０、８３０、８３２  カットパターン、９００  配線パターン、１０００  予測部、１０１０  速度算出部、１０２０  軌道予測部、１９０２  差分検出部、１９０４  偏向補正量算出部、１９０６  遅延時間補正部、１９０８  タイムフレーム信号発生部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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