JP2007043083A - 電子ビームのビームドリフト補正方法及び電子ビームの描画方法 - Google Patents

電子ビームのビームドリフト補正方法及び電子ビームの描画方法 Download PDF

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Abstract

【目的】 外乱に対応しながらドリフト補正回数をさらに低減することが可能な電子ビームのビームドリフト補正方法を提供することを目的とする。
【構成】 期間を変更しながら各期間経過毎に電子ビームのビームドリフトを補正する期間単位のドリフト補正工程（Ｓ１０８）と、所定の外乱要素の値の変化が所定の変化量生じた場合に、前記期間経過に関わらず前記電子ビームのビームドリフトを補正する外乱単位のドリフト補正工程（Ｓ２０８）と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子ビームのビームドリフト補正方法及び電子ビームの描画方法に係り、例えば、電子ビームを用いて試料に所定のパターンを描画する描画装置における電子ビームのビームドリフト補正方法に関する。
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唯一パターンを生成する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を有しており、高精度の原画パターンの生産に用いられる。
図２４は、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。
可変成形型電子線描画装置（ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）描画装置）における第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、第１のアパーチャ４１０の開口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用開口４２１が形成されている。荷電粒子ソース４３０から照射され、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０は、偏向器により偏向され、第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１の一部を通過して、所定の一方向（例えば、Ｘ方向とする）に連続的に移動するステージ上に搭載された試料に照射される。すなわち、第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過できる矩形形状が、Ｘ方向に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０の描画領域に描画される。第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口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（例えば、特許文献１参照）。
ここで、例えば、描画開始により照射された上述した電子線が試料に照射することにより反射電子が発生する。発生した反射電子は、試料装置内の光学系や検出器等に衝突し、チャージアップされ、これにより新たな電界が発生する。そして、発生した新たな電界により試料へ偏向される電子線の軌道が変化する。描画時は、かかる要因を一例とする電子線の軌道の変化、すなわち、ビームドリフトが生じる。かかるビームドリフトは、一定ではないため測定せずに予測してこれを補正することが困難である。そこで、従来、ある期間を決めて、その期間経過ごとにビームドリフト量を測定の上、これを補正していた。
ここで、ドリフト補正に関して、偏向量（ビームドリフト量）の変化率に応じて次の測定開示時刻を決めてその時刻にビームドリフト量を測定の上、これを補正する技術が文献に開示されている（例えば、特許文献２参照）。また、ドリフト補正後のドリフト量が所定の閾値内になるまでドリフト補正を繰り返した後、試料に描画を開始するとする技術が文献に開示されている（例えば、特許文献３参照）。その他、転写パターンを複数の領域に分割して領域ごとにドリフト補正の時間間隔を決定するとする技術（例えば、特許文献４参照）や、ステージの温度と試料の位置ずれ量との関係を予め決めておき、温度変化に応じて実際の位置ずれ量を測定することなく予め決めた量だけ位置ずれを補正するとする技術（例えば、特許文献５参照）が文献に開示されている。
特開２０００−５８４２４号公報 特開平７−１４２３２１号公報 特開平１０−１９９７８６号公報 特開平９−２６０２４７号公報 特開２００３−１８８０７５号公報
ここで、上述したビームドリフト量は、ビーム照射開始直後の初期時に大きく、時間が経過すると共に除々に小さくなっていく傾向がある。そのため、ビームドリフト量が大きい初期時に合わせて一定間隔で試料への描画を中断してドリフト補正を行なっていたのでは、ドリフト補正の回数が多くなってしまい、その分だけ描画時間が増加してしまい、その結果としてスループットが低下してしまうといった問題があった。
一方、ドリフト補正の回数を減らすため、例えば上述した特許文献１のようにビームドリフト量が大きい初期時（初期ドリフト時）にはドリフト補正の間隔を狭め、ビームドリフト量が小さくなるにつれてドリフト補正の間隔を長くすることも試みられているようである。しかし、ビームドリフトは、例えば、上述したようなビーム自体がチャージアップの原因となってその結果ドリフトを引き起こす場合に限るものではなく、その他にも、外乱に起因してドリフトを引き起こす場合もある。外乱は、時期に関係なく発生する可能性があるため、上述した特許文献１においてもかかる外乱に対応するため、ドリフト補正の間隔を長くするとしても最大時間を数分（特許文献１では３分）に設定するといった短い時間でのリミッタをかけざるを得なかった。そのため、ドリフト補正回数の低減が不十分であるといった問題があった。
また、外乱に起因して偏向器の偏向感度が劣化することがあり得る。偏向感度が劣化するとビームの照射位置にずれが生じてしまうことになる。しかしながら、従来、描画中における外乱に起因した偏向器の偏向感度の劣化については対応されていなかった。他にも、外乱に起因して、試料の描画面のＺ方向の位置を検出しているＺセンサの光軸がずれてしまうことがあり得る。そのままでは、精度の高い描画を行なうことができなくなってしまう。しかしながら、従来、描画中における外乱に起因したＺセンサの光軸変化については対応されていなかった。
本発明は、かかる問題点を克服し、外乱に対応しながらドリフト補正回数をさらに低減することが可能な電子ビームのビームドリフト補正方法を提供することを目的とする。また、本発明の他の態様は、描画精度の劣化を抑制する電子ビーム描画方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様の電子ビームのビームドリフト補正方法は、
期間を変更しながら期間経過毎に電子ビームのビームドリフトを補正する期間単位補正工程と、
所定の外乱要素の値の変化が所定の変化量生じた場合に、前記期間経過に関わらず前記電子ビームのビームドリフトを補正する外乱単位補正工程と、
を備えたことを特徴とする。
所定の外乱要素の値の変化が所定の変化量生じた場合に、前記期間経過に関わらず前記電子ビームのビームドリフトを補正することにより、期間とは別に測定開始のトリガを設けることができる。その結果、初期ドリフト時においては、電子ビームのビームドリフトを補正する間隔を短く設定する代わりに、初期ドリフト時が過ぎて、ビームドリフト量が小さくなる、いわゆる安定期には、電子ビームのビームドリフトを補正する間隔を十分長く設定することができる。
そして、本発明における前記外乱単位補正工程において、所定の外乱要素の値として、外気圧の値と温度の値と磁場の値と振動の値と冷却水の流量の値と電源電圧の値とのうち少なくとも１つを用いると好適である。
また、電子ビームのビームドリフト補正方法は、電子ビームを用いて描画する描画装置が行なう１つの処理の方法として用いることができ、
外乱要素の値の変化により補正する場合に、所定の描画単位の描画を終了後に電子ビームのビームドリフトを補正すると好適である。
また、上述した期間経過毎に補正する場合に、所定の外乱要素の値の変化が所定の変化量生じた場合に、上述した期間を短くしても好適である。
さらに言えば、本発明の電子ビームのビームドリフト補正方法は、
期間経過毎に電子ビームのビームドリフトを補正する電子ビームのビームドリフト補正方法において、
前記期間とは別に前記電子ビームのビームドリフトの補正を開始するトリガを設けることを特徴とする。
また、本発明の他の態様の電子ビームのビームドリフト補正方法は、
電子ビームの照射開始から所定の期間が経過した後の電子ビームのビームドリフトを補正する電子ビームのビームドリフト補正方法であって、
所定の外乱要素の値を測定する外乱要素値測定工程と、
測定された所定の外乱要素の値が所定の変化量に達した場合に、前記電子ビームのビームドリフト量を測定するビームドリフト量測定工程と、
測定された前記電子ビームのビームドリフト量に基づいて、電子ビームの偏向量を補正する偏向量補正工程と、
を備えたことを特徴とする。
かかる構成により、特に、初期ドリフト時が過ぎて、ビームドリフト量が小さくなる、いわゆる安定期には、期間によるリミッタを設けることなく、所定の外乱要素の値を測定し、かかる外乱要素の値が所定の変化量に達した場合をトリガにして、電子ビームの偏向量を補正することができる。
また、電子ビーム描画方法として構成する場合、本発明の一態様の電子ビーム描画方法は、
偏向器で偏向させる電子ビームを用いて描画し、
描画中に、所定の外乱要素の値を測定し、
測定された所定の外乱要素の値が所定の変化量に達した場合に、電子ビームのビームドリフト量を測定し、
測定された電子ビームのビームドリフト量に基づいて、電子ビームの偏向量を補正することを特徴とする。
さらに、所定の変化量の値を大小２段階に分け、所定の外乱要素の値の変化が小さい方の所定の変化量の値に達した場合には、所定の描画単位の描画を終了後に電子ビームのビームドリフト量を補正し、大きい方の所定の変化量の値に達した場合にはその場で描画を終了すると好適である。
また、所定の外乱要素の値の変化が所定の変化量の値に達した場合には、所定の描画単位の描画を終了後に描画動作を一時停止させ、所定の外乱要素の値が所定の設定範囲内に戻った後に電子ビームのビームドリフト量を測定するようにしても好適である。
また、本発明の他の態様の電子ビーム描画方法は、
偏向器で偏向させる電子ビームを用いて描画し、
描画中に、所定の外乱要素の値を測定し、
測定された所定の外乱要素の値が所定の変化量に達した場合に、偏向器の偏向領域内における電子ビームの偏向位置を測定することを特徴とする。
電子ビームの偏向位置を測定することで、偏向器の偏向感度を確認することができる。
また、所定の描画単位の描画を終了後に電子ビームの偏向位置を測定すると好適である。
また、所定の外乱要素の値の変化が所定の変化量の値に達した場合には、所定の描画単位の描画を終了後に描画動作を一時停止させ、所定の外乱要素の値が所定の設定範囲内に戻った後に電子ビームの偏向位置を測定するようにしても好適である。
また、所定の変化量の値を大小２段階に分け、所定の外乱要素の値の変化が小さい方の所定の変化量の値に達した場合には、所定の描画単位の描画を終了後に電子ビームの偏向位置を測定し、大きい方の前記所定の変化量の値に達した場合にはその場で描画を終了するようにしても好適である。
そして、ここでも、所定の外乱要素の値として、外気圧の値と温度の値と磁場の値と振動の値と冷却水の流量の値と電源電圧の値とのうち少なくとも１つを用いると好適である。
そして、電子ビーム描画方法は、さらに、測定された電子ビームの偏向位置に基づいて、偏向器の偏向係数を修正するようにしてもよい。
かかる構成により、偏向感度の確認だけではなく、その補正も行なうことができる。
また、測定された前記電子ビームの偏向位置のずれ量が所定の値を越える場合に、偏向器の偏向係数を修正するようにしても好適である。
また、本発明の他の態様の電子ビーム描画方法は、
電子ビームを用いてＺセンサによりＺ方向位置が検知されている試料を描画し、
描画中に、所定の外乱要素の値を測定し、
測定された所定の外乱要素の値が所定の変化量に達した場合に、試料が配置されたステージ上に設けられたマークを用いて、マークのＺ方向位置を測定し、
測定されたＺ方向位置に基づいて、Ｚセンサのオフセット値を補正することを特徴とする。
かかる構成により、Ｚセンサの光軸変化に対応することができ、その上で、Ｚセンサのオフセット値を補正することができる。
そして、ここでも、所定の外乱要素の値として、外気圧の値と温度の値と磁場の値と振動の値と冷却水の流量の値と電源電圧の値とのうち少なくとも１つを用いると好適である。
また、ここでも、所定の変化量の値を大小２段階に分け、所定の外乱要素の値の変化が小さい方の所定の変化量の値に達した場合には、所定の描画単位の描画を終了後にマークのＺ方向位置を測定し、大きい方の所定の変化量の値に達した場合にはその場で描画を終了するようにしても好適である。
本発明によれば、外乱に対応しながらドリフト補正回数をさらに低減することができる。その結果、描画時間を短縮することができ、スループットを向上させることができる。
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、荷電粒子ビーム装置の一例として、荷電粒子ビーム描画装置、特に、可変成形型の電子ビーム描画装置について説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における電子ビームのビームドリフト補正方法の工程の要部を示す図である。
電子ビームのビームドリフト補正は、期間を変更しながら各期間経過毎に電子ビームのビームドリフトを補正する期間単位補正工程と、所定の外乱要素の値の変化が所定の変化量生じた場合に、前記期間経過に関わらず前記電子ビームのビームドリフトを補正する外乱単位補正工程とを実施する。期間単位補正工程として、補正期間ｔと補正回数ｎとを設定する設定工程（Ｓ１０２）、期間計測工程（Ｓ１０４）、ビームドリフト量測定工程（Ｓ１０６）、ドリフト補正工程（Ｓ１０８）、補正回数判定工程（１１０）、描画終了判定工程（Ｓ１１２）という一連の工程を実施する。他方、外乱単位補正工程として、外乱要素値測定工程（Ｓ２０２）、ビームドリフト量測定工程（Ｓ２０６）、ドリフト補正工程（Ｓ２０８）、描画終了判定工程（Ｓ２１０）という一連の工程を実施する。
図２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２において、電子ビーム装置の一例である描画装置１００は、描画部１５０と制御部１６０を備えている。描画部１５０は、電子鏡筒１０２、ＸＹステージ１０５、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８を有している。そして、ＸＹステージ１０５上には、ミラー１０４と温度計１０８が配置されている。また、電子鏡筒１０２の外側に気圧計１０６が配置されている。制御部１６０は、描画制御回路１１０、レーザ測長装置３００を有している。図２では、本実施の形態１を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略している。描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれることは言うまでもない。
電子銃２０１から出た電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により矩形例えば長方形の穴を持つ第１のアパーチャ２０３全体を照明する。ここで、電子ビーム２００をまず矩形例えば長方形に成形する。そして、第１のアパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により第２のアパーチャ２０６上に投影される。かかる第２のアパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像の位置は、偏向器２０５によって制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。そして、第２のアパーチャ２０６を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、偏向器２０８により偏向されて、移動可能に配置されたＸＹステージ１０５上の試料１０１の所望する位置に照射される。ＸＹステージ１０５の位置は、レーザ測長装置３００からレーザをミラー１０４に照射し、ミラー１０４からの反射光を受光して測長される。
図３は、ＸＹステージ移動の様子を説明するための図である。
試料１０１に描画する場合には、ＸＹステージ１０５を図示していない駆動部によりＸ方向に連続移動させながら、描画（露光）面を電子ビーム２００が偏向可能な短冊状の複数のストライプ領域に仮想分割された試料１０１の１つのストライプ領域上を電子ビーム２００が照射する。ＸＹステージ１０５のＸ方向の移動と同時に電子ビーム２００のショット位置もステージ移動に追従させる。そして連続移動させることで描画時間を短縮させることができる。そして、１つのストライプ領域を描画し終わったら、ＸＹステージ１０５をＹ方向にステップ送りしてＸ方向（今度は逆向き）に次のストライプ領域の描画動作を行なう。各ストライプ領域の描画動作を蛇行させるように進めることでＸＹステージ１０５の移動時間を短縮することができる。
図４は、ＸＹステージの上面概念図である。
図４に示すように、試料１０１が載置されるＸＹステージ１０５上には、電子ビーム２００のビームドリフト量を検査するためのマーク１５２が設けられている。ここでは、温度計１０８、ミラー１０４等の図示は省略している。
図５は、ビームドリフト補正に関わる構成を示すブロック図である。
図５において、描画制御回路１１０は、偏向制御回路３２０、偏向アンプ３２２、ビームドリフト量測定回路３４２、補正値演算回路３５０、期間・回数測定回路３６２、温度測定回路３６４、気圧測定回路３６６、加算器３７２、加算器３７４、位置演算回路１０９を有している。そして、偏向アンプ３２２により偏向器２０８に電圧が印加され、電子ビーム２００が静電偏向させられる。また、レーザ測長装置３００により測長されたデータは、位置演算回路１０９で位置データに演算される。図５では、本実施の形態１を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略している。描画制御回路１１０にとって、通常、必要なその他の構成が含まれることは言うまでもない。
電子ビーム２００の照射を開始すると、電子ビームはビームドリフトを起こす。
図６は、ビームドリフトと時間との関係を示す図である。
図６に示すように、照射開始直後は、電子ビーム自身が持つ、或いは電子ビーム照射に起因するビームドリフト（初期ドリフト）が生じる。初期ドリフトが生じる初期ドリフト期は、ビームドリフトの変化量が大きく、時間の経過と共に、その変化量が小さくなる傾向がある。図５では、変化量が小さくなった領域を安定期として記載している。
そこで、本実施の形態１では、ビームドリフトの変化量が大きい照射開始直後、言い換えると描画開始直後は、ドリフト補正を行なう時期の間隔を短くし、時間の経過と共に描画が進むにつれてドリフト補正を行なう時期の間隔を長くする。図５では、ドリフト補正ステップ（１）として、期間ｔ１の間隔で３回補正し、その後、ドリフト補正ステップ（２）として、ｔ１より長い期間である期間ｔ２の間隔で４回補正し、その後、ドリフト補正ステップ（３）として、ｔ２より長い期間である期間ｔ３の間隔で３回補正した後、ドリフト補正ステップ（４）として、ｔ３より長い期間である期間ｔ４の間隔で補正する。例えば、ドリフト補正ステップ（１）では、初期のビームドリフトが大きいので補正間隔の期間ｔ１を５分に設定する。ドリフト補正ステップ（２）では、ある程度ビームドリフトが減ってくるので補正間隔の期間ｔ２を１０分に設定する。ドリフト補正ステップ（３）では、さらにビームドリフトが減ってくるので補正間隔の期間ｔ３を３０分に設定する。ドリフト補正ステップ（４）では、ほとんどビームドリフトがないので補正間隔の期間ｔ４を６０分に設定する。ここで、ドリフト補正ステップを何ステップに分けるかは、所望する最適と思われる任意のステップ数で構わない。そして、各ドリフト補正ステップにおける期間ｔの長さも所望する最適と思われる任意の長さで構わない。同様に、各ドリフト補正ステップにおける補正回数も所望する最適と思われる任意の回数で構わない。
Ｓ（ステップ）１０２において、設定工程として、描画開始と共に、或いは描画開始前に予め定義された最初のドリフト補正ステップにおける補正期間ｔと補正回数ｎとを期間・回数測定回路３６２に設定する。例えば、ドリフト補正ステップ（１）として、（ｔ１，ｎ１）を設定する。
Ｓ１０４において、期間計測工程として、期間・回数測定回路３６２は、補正期間ｔを計測する。
Ｓ１０６において、ビームドリフト量測定工程として、描画装置１００は、設定された期間ｔが経過した時点で描画動作を中止し、試料１０１とは別にＸＹステージ１０５上に設置されたビームキャリブレーション用のマーク１５２を対物レンズ２０７の中心までＸＹステージ１０５を移動させることにより移動させる。そして、ビームドリフト量測定回路３４２は、マーク１５２の十字を電子ビーム２００で走査して検出し、ドリフト量を測定する。
Ｓ１０８において、ドリフト補正工程として、補正値演算回路３５０は、ビームドリフト量測定回路３４２により測定されたドリフト量に基づいて、ドリフト補正用の補正値を演算する。そして、加算器３７２にて、元々の設計値のデータと補正値のデータとを加算して合成し、設計データを書き換えることによりビームドリフトを補正する。そして、加算器３７４にて、補正された設計データとレーザ測長装置３００により測定され、位置演算回路１０９により演算されたＸＹステージ１０５の位置データとを加算して合成し、偏向制御回路３２０により出力する。かかるデータにより偏向制御回路３２０は、偏向アンプ３２２の出力電圧を制御して、制御された電圧に基づいて偏向器２０８は、電子ビーム２００を偏向させる。
Ｓ１１０において、補正回数判定工程として、期間・回数測定回路３６２は、期間ｔにおいて設定されたｎ回だけビームドリフト補正が行なわれたかどうかを判定する。そして、まだ、設定された回数だけビームドリフト補正が行なわれていない場合には、Ｓ１０４に戻る。そして、設定された回数だけＳ１０４からＳ１１０を繰り返す。そして、設定された回数だけＳ１０４からＳ１１０を繰り返し、最初のドリフト補正ステップが終了した場合には、Ｓ１１２に進む。
Ｓ１１２において、描画終了判定工程として、制御部１６０は、描画終了していなければ、Ｓ１０２に戻り、次のドリフト補正ステップに進み、Ｓ１０２からＳ１１２を繰り返す。同様にして、予め定義された各ドリフト補正ステップに基づいたドリフト補正を行なう。
以上のように、かかる補正時期の間隔（期間）を可変にして、時間の経過と共にかかる間隔を長くするようにすることで、ドリフト補正処理回数を減らし、補正処理にかかる測定時間、演算時間等を削減することができる。その結果、トータルの描画時間を短縮することができる。
図７は、初期ドリフトの軌跡の一例を示す図である。
図８は、安定期のドリフトの軌跡の一例を示す図である。
ビームドリフトの変化量が大きい初期ドリフトが、図７に示すように、ドリフト方向が定まらないのに対し、所定の期間が経過した後の安定期に入るとドリフトの変化量が減ってくると共に、図８に示すように、ドリフト方向がある一定の方向を向くようになる。
しかし、一定の方向にドリフトが進むためには、ＸＹステージ１０５上の温度、言い換えれば試料１０１の温度や描画装置１００の外の気圧といった外乱要素が、大きく変動しない、或いは、外乱要素の変化していく方向が一様であることが必要となる。
図９は、気圧とビームドリフトとの関係を示す図である。
図９に示すように、気圧の変動とビームドリフトの変動には相関関係が存在することがわかる。例えば、図９では、気圧が上昇している間は、ビームドリフトもある方向に大きくなっていく。そして、気圧が下降に転じるとビームドリフトも今までの方向とは逆の方向に進む。したがって、予め定義されたドリフト補正間隔でのみドリフト補正を行なっていたのでは、かかる気圧の変化によるビームドリフトの変化に追従することができない。そこで、本実施の形態１では、期間単位での補正とは独立して、気圧計１０６で描画装置１００の外の気圧を測定し、測定された気圧に基づいてドリフト補正を行なう。
Ｓ２０２において、外乱要素値測定工程として、気圧計１０６は、描画装置１００の外の気圧を測定する。そして、気圧測定回路３６６は、前回のビームドリフト補正時における気圧値から気圧が所定の変化量（閾値）の変化が生じた場合にビームドリフト量測定回路３４２にトリガ信号を出力する。
Ｓ２０６において、ビームドリフト量測定工程として、描画装置１００は、設定された閾値の気圧変化が生じた時点で描画動作を中止し、試料１０１とは別にＸＹステージ１０５上に設置されたビームキャリブレーション用のマーク１５２を対物レンズ２０７の中心までＸＹステージ１０５を移動させることにより移動させる。そして、ビームドリフト量測定回路３４２は、マーク１５２の十字を電子ビーム２００で走査して検出し、ドリフト量を測定する。
Ｓ２０８において、ドリフト補正工程として、補正値演算回路３５０は、ビームドリフト量測定回路３４２により測定されたドリフト量に基づいて、ドリフト補正用の補正値を演算する。そして、加算器３７２にて、元々の設計値のデータと補正値のデータとを加算して合成し、設計データを書き換えることによりビームドリフトを補正する。そして、加算器３７４にて、補正された設計データとレーザ測長装置３００により測定され、位置演算回路１０９により演算されたＸＹステージ１０５の位置データとを加算して合成し、偏向制御回路３２０により出力する。かかるデータにより偏向制御回路３２０は、偏向アンプ３２２の出力電圧を制御して、制御された電圧に基づいて偏向器２０８は、電子ビーム２００を偏向させる。
Ｓ２１０において、描画終了判定工程として、制御部１６０は、描画終了していなければ、Ｓ２０２に戻り、気圧の変動を測定する。描画終了となるまで、Ｓ２０２からＳ２１０を繰り返す。
図９に示すように、予め定義されたドリフト補正間隔内であっても気圧変動によりドリフト補正機能が起動する。ここでは、予め定義されたドリフト補正間隔内に２度のドリフト補正を行なっている様子を示している。
従来、いつ起こるかわからない外乱に対応するため、ドリフト補正の間隔をあまり長くすることができなかったが、本実施の形態１のように、期間単位でのドリフト補正とは別に外乱要素となる気圧の変動をトリガとして、ドリフト補正を行なうことで、ドリフト補正の間隔を決める期間ｔを十分長く設定することができる。その結果、ドリフト補正回数を減少させることができる。
ここで、気圧とビーム位置変動との関係は、オフラインの測定で予め把握しておけばよい。例えば、１ｈＰａ変動すると５ｎｍ偏向位置がずれるとして、５ｎｍのずれが許容限界であるとすれば、閾値として１ｈＰａ変動したらドリフト測定動作を行なうように定義すればよい。例えば、図９において、予め定義されたドリフト補正間隔内での気圧変動が１ｈＰａより小さければ補正動作を行なわないので補正なしに描画動作を続けることができる。
図１０は、温度とビームドリフトとの関係を示す図である。
図１０に示すように、温度の変動とビームドリフトの変動には相関関係が存在することがわかる。例えば、図１０では、温度が上昇している間は、ビームドリフトもある方向に大きくなっていく。そして、温度が下降に転じるとビームドリフトも今までの方向とは逆の方向に進む。したがって、急激に温度が上昇した場合に予め定義されたドリフト補正間隔でのみドリフト補正を行なっていたのでは、かかる温度の変化によるビームドリフトの変化に追従することができない。或いは、温度が下降に転じた場合に、予め定義されたドリフト補正間隔でのみドリフト補正を行なっていたのでは、かかる温度の変化によるビームドリフトの変化に追従することができない。そこで、本実施の形態１では、期間単位での補正とは独立して、温度計１０８でＸＹステージ１０５上の温度を測定し、測定された温度に基づいてドリフト補正を行なう。
Ｓ２０２において、外乱要素値測定工程として、温度計１０８は、ＸＹステージ１０５上の温度を測定する。そして、温度測定回路３６４は、前回のビームドリフト補正時における温度値から温度が所定の変化量（閾値）の変化が生じた場合にビームドリフト量測定回路３４２にトリガ信号を出力する。
Ｓ２０６において、ビームドリフト量測定工程として、描画装置１００は、設定された閾値の温度変化が生じた時点で描画動作を中止し、試料１０１とは別にＸＹステージ１０５上に設置されたビームキャリブレーション用のマーク１５２を対物レンズ２０７の中心までＸＹステージ１０５を移動させることにより移動させる。そして、ビームドリフト量測定回路３４２は、マーク１５２の十字を電子ビーム２００で走査して検出し、ドリフト量を測定する。
Ｓ２０８において、ドリフト補正工程として、補正値演算回路３５０は、ビームドリフト量測定回路３４２により測定されたドリフト量に基づいて、ドリフト補正用の補正値を演算する。そして、加算器３７２にて、元々の設計値のデータと補正値のデータとを加算して合成し、設計データを書き換えることによりビームドリフトを補正する。そして、加算器３７４にて、補正された設計データとレーザ測長装置３００により測定され、位置演算回路１０９により演算されたＸＹステージ１０５の位置データとを加算して合成し、偏向制御回路３２０により出力する。かかるデータにより偏向制御回路３２０は、偏向アンプの出力電圧を制御して、制御された電圧に基づいて偏向器２０８は、電子ビーム２００を偏向させる。
Ｓ２１０において、描画終了判定工程として、制御部１６０は、描画終了していなければ、Ｓ２０２に戻り、温度の変動を測定する。描画終了となるまで、Ｓ２０２からＳ２１０を繰り返す。
図１０に示すように、予め定義されたドリフト補正間隔内であっても温度変動によりドリフト補正機能が起動する。ここでは、例えば、予め定義されたドリフト補正間隔内に２度のドリフト補正を行なっている様子を示している。本実施の形態１のように、期間単位でのドリフト補正とは別に外乱要素となる温度の変動をトリガとして、ドリフト補正を行なうことで、ドリフト補正の間隔を決める期間ｔを十分長く設定することができる。その結果、ドリフト補正回数を減少させることができる。
ここで、温度とビーム位置変動との関係は、気圧と同様、オフラインの測定で予め把握しておけばよい。例えば、０．０３℃変動すると５ｎｍ偏向位置がずれるとして、５ｎｍのずれが許容限界であるとすれば、閾値として０．０３℃変動したらドリフト測定動作を行なうように定義すればよい。例えば、図１０において、予め定義されたドリフト補正間隔内での気圧変動が０．０３℃より小さければ補正動作を行なわないので補正なしに描画動作を続けることができる。
ここで、ビームドリフト補正時に一度に補正量分だけ偏向位置を補正してしまうと前回の補正時から今回の補正時までの間の偏向位置のずれが大きくなってしまうので、前回のドリフト位置と今回のドリフト位置を直線で補完し、次のドリフト量を予測する。そして、かかる予測に沿って除々に偏向位置をずらすことが望ましい。
図１１は、ビームドリフトの補正方法の一例を示す図である。
図１１（ａ）では、期間単位でのみドリフト補正を行なった場合を示している。そして、図１１（ｂ）は、かかる補正された偏向位置を示している。ここで、図１１（ａ）におけるＸ１とＸ２との間で外乱要素の変動方向が変化した場合、ビームドリフトの方向も変化してしまう。しかしながら、図１１（ａ）に示すように期間単位でのみドリフト補正を行なった場合、次のビームドリフト補正時となるＸ２に至るまで、補正方向が同じなので図１１（ｂ）に示すように実際のドリフト方向とは反対の方向に偏向位置を補正することになりかねない。
図１２は、本実施の形態１におけるビームドリフトの補正方法の一例を示す図である。
図１２（ａ）では、期間単位だけではなく、外乱要素によるドリフト補正も行なった場合を示している。そして、図１２（ｂ）は、かかる補正された偏向位置を示している。ここで、図１２（ａ）におけるＸ１とＸ２との間で外乱要素の変動方向が変化した場合、ビームドリフトの方向も変化してしまう点は図１１と同様である。しかしながら、Ｘ１とＸ２との間で外乱要素の変動が所定の閾値を越えた場合、図（ａ）では、Ｘ１１とＸ１２の２回でビームドリフト補正を行なうので、図１２（ｂ）に示すように実際のドリフト方向に追従した偏向量で補正することで実際のドリフト方向に追従した偏向位置に補正することができる。
以上のように、外乱要素の変動をトリガとしてドリフト補正を行なうことにより、ドリフト補正処理回数を減らし、補正処理にかかる測定時間、演算時間等を削減することができる。その結果、トータルの描画時間を短縮し、スループットを向上させることができる。
実施の形態２．
図１３は、実施の形態２における電子ビームのビームドリフト補正方法、主副偏向係数補正及びＺセンサオフセット補正の工程の要部を示す図である。
電子ビームのビームドリフト補正は、実施の形態１と同様、期間を変更しながら各期間経過毎に電子ビームのビームドリフトを補正する期間単位補正工程と、所定の外乱要素の値の変化が所定の変化量生じた場合に、前記期間経過に関わらず前記電子ビームのビームドリフトを補正する外乱単位補正工程とを実施する。期間単位補正工程（Ｓ１００）内の各工程（設定工程（Ｓ１０２）、期間計測工程（Ｓ１０４）、ビームドリフト量測定工程（Ｓ１０６）、ドリフト補正工程（Ｓ１０８）、補正回数判定工程（１１０）、描画終了判定工程（Ｓ１１２）という一連の工程）については、図１と同様であるため、図面を見やすくするため図示を省略する。他方、外乱単位補正工程として、外乱要素値測定工程（Ｓ２０２）、描画停止工程（Ｓ２０４）、ビームドリフト量測定工程（Ｓ２０６）、ドリフト補正工程（Ｓ２０８）、主副偏向位置測定工程（Ｓ３０６）、偏向係数演算工程（Ｓ３０７）、偏向係数修正工程（Ｓ３０８）、Ｚ方向測定工程（Ｓ４０６）、Ｚセンサオフセットリセット工程（Ｓ４０８）、アボート判定工程（Ｓ５０２）、描画再開（Ｓ５０４）、描画終了判定工程（Ｓ２１０）という一連の工程を実施する。
図１４は、実施の形態２における描画装置の構成を示す概念図である。
図１４において、電子ビーム装置の一例である描画装置１００は、描画部１５０と制御部１６０と電源盤５４０を備えている。描画部１５０は、電子鏡筒１０２、描画室１０３、ＸＹステージ１０５、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、副偏向器２１２、主偏向器２１４を有している。そして、電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、副偏向器２１２、主偏向器２１４が配置されている。また、描画室１０３内には、ＸＹステージ１０５が配置されている。そして、描画室１０３内のＸＹステージ１０５上には、試料１０１が配置されている。また、ＸＹステージ１０５上には、ミラー１０４と試料１０１近辺に設けられた温度計１０８が配置されている。また、ＸＹステージ１０５上部及びＸＹステージ１０５下部にも温度計が配置されている。ここでは、両方の温度計を示す温度計１０７を図示している。また、描画室１０３には、投光器５３２と受光器５３４とを有するＺセンサが配置される。投光器５３２として例えば投光素子を用いると好適である。また、受光器５３４として、位置検出素子（ＰＳＤ：Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いると好適である。また、電子鏡筒１０２の外側に外気圧を測定する気圧計１０６、描画装置１００が設置されたクリーンルーム等の設置室５００内の室温を測定する温度計５１４、設置室５００内の磁場を測定する磁力計５１２、設置室５００内の振動を測定する振動計５１６が配置されている。制御部１６０は、描画制御回路１１０、レーザ測長装置３００を有している。また、電源盤５４０内には、工場設備側から供給される１次側電源の電圧を測定する電圧計５２２が配置されている。また、設置室５００内には、描画室１０３は恒温槽になるように形成されており、温度を維持するためのチラー水を供給するチラー５０４が配置されている。そして、設置室５００内には、工場設備側からチラー５０４に供給される１次冷却水の流量を測定する流量計５２０と排出する１次冷却水の温度を測定する温度計５１８が配置されている。図１４では、実施の形態２を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略している。描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれることは言うまでもない。
電子銃２０１から出た電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により矩形例えば長方形の穴を持つ第１のアパーチャ２０３全体を照明する。ここで、電子ビーム２００をまず矩形例えば長方形に成形する。そして、第１のアパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により第２のアパーチャ２０６上に投影される。かかる第２のアパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像の位置は、偏向器２０５によって制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。そして、第２のアパーチャ２０６を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、主偏向器２１４及び副偏向器２１２により偏向されて、移動可能に配置されたＸＹステージ１０５上の試料１０１の所望する位置に照射される。ＸＹステージ１０５の位置は、レーザ測長装置３００からレーザをミラー１０４に照射し、ミラー１０４からの反射光を受光して測長される。
また、図３において説明したように、描画（露光）面を電子ビーム２００が偏向可能な短冊状の複数のストライプ領域に仮想分割された試料１０１の１つのストライプ領域上を電子ビーム２００が照射する。そして、１つのストライプ領域を描画し終わったら、ＸＹステージ１０５をＹ方向にステップ送りしてＸ方向に次のストライプ領域の描画動作を行なう点は実施の形態１と同様である。また、図４に示すように、試料１０１が載置されるＸＹステージ１０５上には、マーク１５２が設けられている点は実施の形態１と同様である。
図１５は、実施の形態２における描画制御回路の内部構成を示すブロック図である。
図１５において、描画制御回路１１０は、偏向制御回路３２０、偏向アンプ３２２、偏向アンプ３２４、ビームドリフト量測定回路３４２、補正値演算回路３５０、期間・回数測定回路３６２、温度測定回路３６４、気圧測定回路３６６、加算器３７２、加算器３７４、位置演算回路１０９、Ｚセンサ回路５６２、磁力測定回路５７２、流量測定回路５７４、振動測定回路５７６、電圧測定回路５７８、偏向位置測定回路５８２、偏向係数演算回路５８４を有している。
偏向制御回路３２０には、偏向アンプ３２２、偏向アンプ３２４、加算器３７４、Ｚセンサ回路５６２、偏向係数演算回路５８４が接続される。また、加算器３７４には、出力側に偏向制御回路３２０が、入力側に加算器３７２、位置演算回路１０９が接続される。加算器３７２は、出力側に加算器３７４が、入力側に補正値演算回路３５０が接続され、補正値演算回路３５０の出力信号が図示しない回路からの設計値と加算される。補正値演算回路３５０には、ビームドリフト量測定回路３４２が接続される。ビームドリフト量測定回路３４２には、期間・回数測定回路３６２、温度測定回路３６４、気圧測定回路３６６、磁力測定回路５７２、流量測定回路５７４、振動測定回路５７６、電圧測定回路５７８が接続される。偏向係数演算回路５８４には、偏向量測定回路５８２が接続される。偏向位置測定回路５８２には、温度測定回路３６４、気圧測定回路３６６、磁力測定回路５７２、流量測定回路５７４、振動測定回路５７６、電圧測定回路５７８が接続される。また、偏向アンプ３２２は、副偏向器２１２に接続される。そして、偏向アンプ３２２により副偏向器２１２に電圧が印加され、電子ビーム２００が副偏向面内で静電偏向させられる。同様に、偏向アンプ３２４は、主偏向器２１４に接続される。そして、偏向アンプ３２４により主偏向器２１４に電圧が印加され、電子ビーム２００が主偏向面内で静電偏向させられる。また、レーザ測長装置３００は、位置演算回路１０９に接続される。そして、レーザ測長装置３００により測長されたデータは、位置演算回路１０９で位置データに演算される。Ｚセンサ回路５６２には、Ｚセンサとなる受光器５３４が接続される。温度測定回路３６４には、温度計１０７、温度計１０８、温度計５１４、温度計５１８が接続される。気圧測定回路３６６には、気圧計１０６が接続される。磁力測定回路５７２には、磁力計５１２が接続される。流量測定回路５７４には、流量計５２０が接続される。振動測定回路５７６には、振動計５１６が接続される。電圧測定回路５７８には、電圧計５２２が接続される。図１５では、実施の形態２を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略している。描画制御回路１１０にとって、通常、必要なその他の構成が含まれることは言うまでもない。
Ｓ１００において、期間単位補正工程として、期間単位で電子ビームドリフトを補正する。この期間単位補正工程は、図１に示した設定工程（Ｓ１０２）、期間計測工程（Ｓ１０４）、ビームドリフト量測定工程（Ｓ１０６）、ドリフト補正工程（Ｓ１０８）、補正回数判定工程（１１０）、描画終了判定工程（Ｓ１１２）という一連の工程を行なう。各工程の内容については、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
Ｓ２０２において、外乱要素値測定工程として、各外乱要素の計測計で各外乱要素値が予め設定された設定値、或いは前回のビームドリフト補正時における値から所定の変化量（閾値）の変化が生じた場合に各外乱要素の測定回路からにトリガ信号を出力する。
実施の形態１では、外乱要素として、ＸＹステージ１０５上の試料１０１近辺の温度の値と外気圧の値を用いていた。実施の形態２では、外乱要素として、ＸＹステージ１０５上の試料１０１近辺の温度の値と外気圧の値の他にも、さらに、ＸＹステージ１０５上部の温度の値、ＸＹステージ１０５下部の温度の値、描画装置１００が設置されている設置室５００内の温度の値、設置室５００内の磁場の値、設置室５００内の振動の値、電源盤５４０に供給される工場設備側からの電源電圧の値、チラー５０４に供給される工場設備側からの１次冷却水の供給流量の値、チラー５０４から工場設備側に排出される１次冷却水の温度の値を用いる。いずれか１つでも所定の変化量（閾値）の変化が生じた場合にその外乱要素の測定回路からトリガ信号を出力する。これらの外乱要素ともビームドリフトの変動には相関関係が存在する。
例えば、温度計１０８で計測される試料１０１近辺の温度の値の変化量や温度計１０７で計測されるＸＹステージ１０５の上部或いは下部の温度の値の変化量が０．０３℃を超える場合にはトリガ信号を出力すると好適である。また、例えば、温度計５１４で計測される設置環境の温度の値が平均温度±０．０２℃を超える場合にはトリガ信号を出力すると好適である。また、例えば、気圧計１０６で計測される外気圧の変化量が１ｈＰａを超える場合にはトリガ信号を出力すると好適である。また、例えば、磁力計５１２で計測される電子鏡筒１０２付近の磁場の変化量が０．３ｍＧを超える場合にはトリガ信号を出力すると好適である。また、例えば、振動計５１６で計測される振動が１０Ｈｚ未満の振動で０．０２ｍ／ｓ２を超える場合にはトリガ信号を出力すると好適である。また、例えば、電圧計５２２で計測される供給電源の電圧が１０％以上変動した場合にはトリガ信号を出力すると好適である。また、例えば、温度計５１８で計測される１次冷却水の温度の値が１５〜２５℃の範囲を超える場合にはトリガ信号を出力すると好適である。また、例えば、流量計５２０で計測される１次冷却水の供給流量の値が３０Ｌ／ｍｉｎを下回った場合にはトリガ信号を出力すると好適である。
Ｓ２０４において、描画停止工程として、各外乱要素のうちいずれか１つでも所定の変化量（閾値）の変化が生じた場合に、描画制御回路１１０は、その外乱要素の測定回路からのトリガ信号を受けて、描画中の描画動作を停止させる。ここで、図３の説明において述べたように、描画装置１００はストライプという描画単位で描画しているため、いずれかのストライプを描画中にトリガ信号を受けた場合には、そのストライプの描画が終了した時点で描画動作を一時停止（ポーズストライプ）させる。描画単位を維持することで高精度な描画を行なうことができる。
ここで、各外乱要素の変化量の閾値を大小２段階に分けて設けておくと好適である。そして、変化量が小さい方の閾値にその外乱要素の値の変化量が達した場合には、上述したストライプという描画単位の描画を終了後に描画動作を一時停止させる。そして、変化量が大きい方の閾値にその外乱要素の値の変化量が達した場合には、そのストライプを描画中でもその場で描画を異常中止（アボート）させ、描画を終了させる。例えば、小さい方の閾値を大幅に越えるような変動が生じた場合に大きい方の閾値を設けておくことで別の処理を行なうことができる。そして、あるストライプを描画中に小さい方の閾値を大幅に越えるような変動が生じた場合には、その場で描画を終了させることで、そのまま残りの部分を継続して描画してしまうことによる許容精度を外れたパターン位置ずれを防止することができる。例えば、振動については、１０Ｈｚ未満の振動で０．０１ｍ／ｓ２を超える場合にはポーズストライプとし、地震などで大きな振動を検知したらその場で描画を終了させるとよい。
そして、次に、一時停止（ポーズストライプ）させた場合の他、異常中止（アボート）させた場合でも診断メニューとして、ビームドリフト補正、主副偏向感度確認及び補正を行なう。また、その他に、Ｚセンサオフセットリセットを行なう。以下、各工程を説明する。まず、ビームドリフト補正から説明する。アボートさせた場合でも診断メニューとして、ビームドリフト補正や主副偏向感度確認及び補正を行なうことで、次回の描画の準備を行なうことができる。また、アボートさせた場合でも診断メニューの他にＺセンサオフセットリセットを行なっても構わない。
Ｓ２０６において、ビームドリフト量測定工程として、ビームドリフト量測定回路３４２がいずれかの外乱要素の測定回路からトリガ信号を入力すると、描画動作が一時停止された状態で、試料１０１とは別にＸＹステージ１０５上に設置されたビームキャリブレーション用のマーク１５２を対物レンズ２０７の中心までＸＹステージ１０５を移動させることにより移動させる。そして、ビームドリフト量測定回路３４２は、マーク１５２の十字を電子ビーム２００で走査して検出し、ドリフト量を測定する。
Ｓ２０８において、ドリフト補正工程として、補正値演算回路３５０は、ビームドリフト量測定回路３４２により測定されたドリフト量に基づいて、ドリフト補正用の補正値を演算する。そして、加算器３７２にて、元々の設計値のデータと補正値のデータとを加算して合成し、設計データを書き換えることによりビームドリフトを補正する。そして、加算器３７４にて、補正された設計データとレーザ測長装置３００により測定され、位置演算回路１０９により演算されたＸＹステージ１０５の位置データとを加算して合成し、偏向制御回路３２０により出力する。その後についてはかかるデータにより偏向制御回路３２０が偏向アンプの出力電圧を制御して、制御された電圧に基づいて偏向器２１２，２１４は、電子ビーム２００を偏向させる。
外乱要素、特に外気圧によって、主／副偏向感度も影響を受けるので、実施の形態２では、ビームドリフト補正の他に、ビームドリフト補正とは別に主偏向器２１４及び副偏向器２１２の偏向面内での偏向感度を確認し、許容限度内であれば偏向感度を補正する。以下、主／副偏向感度補正の工程について説明する。
Ｓ３０６において、主副偏向位置測定工程として、偏向量測定回路５８２は、いずれかの外乱要素の測定回路からトリガ信号を入力すると、描画動作が一時停止或いは中止された状態で、試料１０１とは別にＸＹステージ１０５上に設置されたビームキャリブレーション用のマーク１５２を主偏向領域内の所定の位置までＸＹステージ１０５を移動させることにより移動させる。そして、偏向位置測定回路５８２は、各位置において主偏向器２１４及び副偏向器２１２で電子ビーム２００を偏向させてマーク１５２上を走査して検出されるマーク１５２の位置を測定する。
図１６は、実施の形態２における主偏向領域と副偏向領域とを示す図である。
図１６に示すように、描画装置１００にて描画する所定のパターンを描画する場合には、試料１０１となる例えばマスクの描画領域は、主偏向器２１４により偏向可能な幅で例えばＹ方向にストライプ状の複数の単位描画領域（ストライプ）に分割される。そして、各ストライプにおいてＸ方向にもストライプのＹ方向の幅と同じ幅で区切られる。この区切られた領域が、主偏向器２１４により偏向可能な主偏向領域となる。また、主偏向領域をさらに細分化した領域が副偏向領域（またはサブフィールドと呼ぶ）となる。
副偏向器２１２は、ショット毎の電子ビーム２００の位置を高速かつ高精度に制御するために用いられる。そのため、偏向範囲は図１６に示すように狭く、マスクブランク上で、サブフィールドに限定され、その領域を超える偏向は主偏向器２１４でサブフィールドの位置を移動することによって行なう。一方、主偏向器２１４は、サブフィールドの位置を制御するために用いられ、複数のサブフィールドが含まれる範囲（主偏向領域）内で移動する。また、描画中はＸＹステージ１０５がＸ方向に連続的に移動しているため、主偏向器２１４でサブフィールドの描画原点を随時移動（トラッキング）することでＸＹステージ１０５の移動に追従させることができる。
図１７は、実施の形態２におけるマークの位置の測定の仕方について説明するための図である。
図１７に示すように、ＸＹステージ１０５を移動させることでマーク１５２を所望する主偏向領域１０内の各位置に移動させる。そして、主偏向領域１０内の各位置に電子ビーム２００を偏向してマーク１５２位置を計測し、その残差を求める。ここでは、主偏向領域１０内を５点×５点の合計２５箇所で行なう。
図１８は、実施の形態２におけるマークの位置の測定結果の一例を示す図である。
図１９は、図１８に示すマークの位置の残差の一例を示す図である。
例えば、図１８の結果から求めた補正残差が、図１９に示すように小さい場合、例えば、ｘ方向およびｙ方向ともに±５ｎｍ以内の位置ずれ（残差）である場合には、そのままＳ５０２へと進む。そして、描画停止がポーズストライプである場合には描画再開へと進むことになる。
図２０は、実施の形態２におけるマークの位置の測定結果の他の一例を示す図である。
図２１は、図２０に示すマークの位置の残差の他の一例を示す図である。
例えば、図２０の結果から求めた補正残差が、図２１に示すように大きい場合、例えば、ｘ方向およびｙ方向ともに±５ｎｍを越える位置ずれ（残差）である場合には、Ｓ３０７へと進み、後述するように偏向係数を修正する。すなわち、主偏向感度で５ｎｍを超える誤差を検出した場合には、偏向係数を修正する。副偏向についても同様である。例えば、主偏向領域１０内の各位置を３点×３点の合計９箇所に分けて、それぞれの位置でマーク位置を測定すればよい。
Ｓ３０７において、偏向係数演算工程として、偏向係数演算回路５８４は、得られた偏向位置から描画領域の各位置における偏向量を定義する関係式の係数（偏向係数）を演算する。
Ｓ３０８において、偏向係数補正工程として、偏向係数演算回路５８４は、得られた偏向係数をパラメータとして、偏向制御回路３２０に設定することで、修正する。
外乱要素、特に外気圧によって、試料１０１の描画面のＺ位置（光軸方向の位置）を検知しているＺセンサの光軸も影響を受ける。実施の形態２では、ビームドリフト補正や主／副偏向感度補正の他に、ビームドリフト補正や主／副偏向感度補正とは別に描画面のＺ位置を決めるＺセンサのオフセット値を補正する。以下、Ｚセンサのオフセット値補正の工程について説明する。
Ｓ４０６において、Ｚ方向測定工程として、いずれかの外乱要素の測定回路からトリガ信号が出力されると、描画動作が一時停止或いは中止された状態で、ＸＹステージ１０５を移動させることでマーク１５２を所望する位置に移動させる。そして、Ｚセンサ回路５６２は、マーク１５２のＺ方向位置を検出する。
図２２は、実施の形態２における光軸方向のずれの影響を説明するための図である。
電子ビーム２００は、主偏向器２１４及び副偏向器２１２によって曲げられて進むことになる。そして、オフセット位置をＺ方向ずれが「０」とした場合に、＋Ｚ或いは−ＺだけＺ方向に試料１０１の描画面がずれた場合、図２４に示すように、照射された電子ビーム２００の位置がずれることになる。そのため、投光器５３２と受光器５３４の組み合わせたＺセンサにより試料１０１のＺ方向位置を検知している。
図２３は、実施の形態２におけるＺセンサの光軸ずれを説明するための図である。
外乱要素、特に、大気圧の変化により描画室１０３がたわみ、投光器５３２と受光器５３４の位置関係が変化する。これによりＺ方向位置のゼロ点ずれ（Ｚオフセット）が生じることになる。そこで、このＺオフセットをリセットする必要が生じる。
Ｓ４０８において、Ｚセンサオフセットリセット工程として、Ｚセンサ回路５６２は、マーク１５２のＺ方向位置を検出したときの受光器５３４の読み値がゼロになるようにオフセットを設定することでリセットする。例えば、図２３に示すように、Ｚオフセット量測定回路５６６でマーク１５２のＺ方向位置を測定して、検出したときの受光器５３４の読み値がゼロになるような補正値を演算する。そして、通常の試料１０１を検出する際にその読み値に補正値を加算器５６４で加算するようにすればよい。リセットされることで、偏向制御回路３２０は、リセットされた新たなオフセット値の位置で正確な描画が行なわれるように偏向位置を補正することができる。
Ｓ５０２において、アボート判定工程として、制御部１６０は、Ｓ２０４において描画停止した状態が、アボートかどうかを判定する。そして、アボートである場合には、描画動作を再開することなく、描画を終了させる。アボートでない場合、すなわち、ポーズストライプである場合、Ｓ５０４に進み、描画動作を再開する。
Ｓ２１０において、描画終了判定工程として、制御部１６０は、描画終了していなければ、Ｓ２０２に戻り、描画終了となるまで、Ｓ２０２からＳ２１０を繰り返す。
ここで、ビームドリフト補正、主副偏向感度補正、Ｚセンサオフセットリセットの各工程は、いずれかの外乱要素が所定の変化量に達すると、それぞれ独立して動作を開始しているが、動作の順序はいずれから始めても構わない。また、主副偏向感度補正の工程では、例えば、偏向感度の誤差によって描画中止にする場合もあるため、主副偏向感度補正の工程をまずは最初に行なうように構成しても好適である。これにより描画中止にする場合にビームドリフト補正やＺセンサオフセットリセットの各工程を実施する手間を省くことができる。
また、以上の説明において、ビームドリフト量測定工程（Ｓ２０６）や主偏向量測定工程（Ｓ３０６）やＺ方向測定工程（Ｓ４０６）は、それぞれ測定する場合でも所定の変化量に達したその外乱要素の値が正常範囲となる設定範囲まで戻ってから行なうようにしても好適である。
そして、これらの外乱単位補正工程は、ビームドリフトが安定期に入った後に特に効果を発揮することができる。また、いずれかの外乱要素が所定の変化量に達した場合には、期間単位補正工程（Ｓ１００）における設定された補正間隔の期間を狭くするようにしても好適である。
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、電子ビーム２００の照射開始から所定の期間が経過した後の、いわゆる安定期における電子ビーム２００のビームドリフトを補正する場合に、期間単位のドリフト補正を行なわず、気圧や温度といった外乱要素の変化量のみをトリガとしてドリフト補正を行っても構わない。これにより、さらに補正処理回数を低減することができる。また、外乱要素として、気圧と温度を挙げているが、これに限るものでなく、電子ビームをドリフトさせる要素であれば構わない。例えば、磁場の変化量をトリガとしてドリフト補正を行っても構わない。また、温度計１０８は、図２においてＸＹステージ１０５上に配置させているが、これに限るものでない。例えば、図２におけるもう１つの温度計（図２中、Ｔで示す）のようにＸＹステージ１０５における中間位置、例えばＸステージとＹステージとの間に配置してもよい。或いは、ＸＹステージ１０５におけるその他の位置に配置してもよい。
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。
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装置、荷電粒子ビームのビームドリフト補正方法、主／副偏向感度補正方法、Ｚセンサオフセットリセット方法、及び荷電粒子ビーム描画方法は、本発明の範囲に包含される。
実施の形態１における電子ビームのビームドリフト補正方法の工程の要部を示す図である。 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。 ＸＹステージ移動の様子を説明するための図である。 ＸＹステージの上面概念図である。 ビームドリフト補正に関わる構成を示すブロック図である。 ビームドリフトと時間との関係を示す図である。 初期ドリフトの軌跡の一例を示す図である。 安定期のドリフトの軌跡の一例を示す図である。 気圧とビームドリフトとの関係を示す図である。 温度とビームドリフトとの関係を示す図である。 ビームドリフトの補正方法の一例を示す図である。 本実施の形態１におけるビームドリフトの補正方法の一例を示す図である。 実施の形態２における電子ビームのビームドリフト補正方法、主副偏向係数補正及びＺセンサオフセット補正の工程の要部を示す図である。 実施の形態２における描画装置の構成を示す概念図である。 実施の形態２における描画制御回路の内部構成を示すブロック図である。 実施の形態２における主偏向領域と副偏向領域とを示す図である。 実施の形態２におけるマークの位置の測定の仕方について説明するための図である。 実施の形態２におけるマークの位置の測定結果の一例を示す図である。 図１８に示すマークの位置の残差の一例を示す図である。 実施の形態２におけるマークの位置の測定結果の他の一例を示す図である。 図２０に示すマークの位置の残差の他の一例を示す図である。 実施の形態２における光軸方向のずれの影響を説明するための図である。 実施の形態２におけるＺセンサの光軸ずれを説明するための図である。 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。
符号の説明
１００ 描画装置
１０１，３４０ 試料
１０２ 電子鏡筒
１０４ ミラー
１０５ ＸＹステージ
１０６ 気圧計
１０８ 温度計
１０９ 位置演算回路
１１０ 描画制御回路
１５０ 描画部
１５２ マーク
１６０ 制御部
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３，４１０ 第１のアパーチャ
２０４ 投影レンズ
２０５，２０８ 偏向器
２０６，４２０ 第２のアパーチャ
２０７ 対物レンズ
３００ レーザ測長装置
３２０ 偏向制御回路
３２２ 偏向アンプ
３３０ 電子線
３４２ ビームドリフト量測定回路
３５０ 補正値演算回路
３６２ 期間・回数測定回路
３６４ 温度測定回路
３６６ 気圧測定回路
３７２，３７４ 加算器
４１１ 開口
４２１ 可変成形開口
４３０ 荷電粒子ソース

Claims (10)

  1. 期間を変更しながら期間経過毎に電子ビームのビームドリフトを補正する期間単位補正工程と、
    所定の外乱要素の値の変化が所定の変化量生じた場合に、前記期間経過に関わらず前記電子ビームのビームドリフトを補正する外乱単位補正工程と、
    を備えたことを特徴とする電子ビームのビームドリフト補正方法。
  2. 前記所定の外乱要素の値として、外気圧の値と温度の値と磁場の値と振動の値と冷却水の流量の値と電源電圧の値とのうち少なくとも１つを用いることを特徴とする請求項１記載の電子ビームのビームドリフト補正方法。
  3. 前記電子ビームのビームドリフト補正方法は、前記電子ビームを用いて描画する描画装置が行なう１つの処理の方法として用いられ、
    前記外乱要素の値の変化により補正する場合に、所定の描画単位の描画を終了後に前記電子ビームのビームドリフトを補正することを特徴とする請求項１記載の電子ビームのビームドリフト補正方法。
  4. 前記期間経過毎に補正する場合に、所定の外乱要素の値の変化が所定の変化量生じた場合に、前記期間を短くすることを特徴とする請求項１記載の電子ビームのビームドリフト補正方法。
  5. 期間経過毎に電子ビームのビームドリフトを補正する電子ビームのビームドリフト補正方法において、
    前記期間とは別に前記電子ビームのビームドリフトの補正を開始するトリガを設けることを特徴とする電子ビームのビームドリフト補正方法。
  6. 電子ビームの照射開始から所定の期間が経過した後の電子ビームのビームドリフトを補正する電子ビームのビームドリフト補正方法であって、
    所定の外乱要素の値を測定する外乱要素値測定工程と、
    測定された所定の外乱要素の値が所定の変化量に達した場合に、前記電子ビームのビームドリフト量を測定するビームドリフト量測定工程と、
    測定された前記電子ビームのビームドリフト量に基づいて、電子ビームの偏向量を補正する偏向量補正工程と、
    を備えたことを特徴とする電子ビームのビームドリフト補正方法。
  7. 偏向器で偏向させる電子ビームを用いて描画し、
    描画中に、所定の外乱要素の値を測定し、
    測定された所定の外乱要素の値が所定の変化量に達した場合に、前記電子ビームのビームドリフト量を測定し、
    測定された前記電子ビームのビームドリフト量に基づいて、電子ビームの偏向量を補正することを特徴とする電子ビーム描画方法。
  8. 前記所定の変化量の値を大小２段階に分け、前記所定の外乱要素の値の変化が小さい方の前記所定の変化量の値に達した場合には、所定の描画単位の描画を終了後に前記電子ビームのビームドリフト量を補正し、大きい方の前記所定の変化量の値に達した場合にはその場で描画を終了することを特徴とする請求項７記載の電子ビーム描画方法。
  9. 偏向器で偏向させる電子ビームを用いて描画し、
    描画中に、所定の外乱要素の値を測定し、
    測定された所定の外乱要素の値が所定の変化量に達した場合に、前記偏向器の偏向領域内における前記電子ビームの偏向位置を測定することを特徴とする電子ビーム描画方法。
  10. 電子ビームを用いてＺセンサによりＺ方向位置が検知されている試料を描画し、
    描画中に、所定の外乱要素の値を測定し、
    測定された所定の外乱要素の値が所定の変化量に達した場合に、前記試料が配置されたステージ上に設けられたマークを用いて、前記マークのＺ方向位置を測定し、
    測定された前記Ｚ方向位置に基づいて、前記Ｚセンサのオフセット値を補正することを特徴とする電子ビーム描画方法。
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