JP2015179735A - 荷電粒子ビームのドリフト補正方法及び荷電粒子ビーム描画装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ビーム位置ドリフトを高精度に補正することが可能な描画装置および方法を提供する。
【解決手段】荷電粒子ビームのドリフト補正方法は、偏向器を用いて過去に描画方向に対して荷電粒子ビームを偏向した実績範囲の代表位置を決定する工程と、実績範囲の代表位置におけるドリフト量を用いて、荷電粒子ビームのドリフトを補正する工程と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、荷電粒子ビームのドリフト補正方法及び荷電粒子ビーム描画装置に係り、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位置ドリフト補正を行なう手法に関する。

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１１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（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）描画装置は以下のように動作する。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（ＶＳＢ方式）という。

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、ビーム位置ドリフトが生じる。かかるビーム位置ドリフトは、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位置ドリフト量を測定の上、これを補正していた（例えば、特許文献１参照）。

ビーム位置ドリフト量の測定は、従来、ビームを偏向する偏向器の偏向領域中心での位置ずれ量を測定していた。しかしながら、昨今のパターンの微細化に伴い、かかる手法で測定された結果に基づいてドリフト補正を行っても補正残差が生じてしまうといった問題があった。

特開２０１１−０６６０５４号公報

上述したように、従来の手法でのビームドリフト補正では、実際の描画の際に、補正残差が生じてしまい、高精度に描画することが困難になってきた。昨今のパターンの微細化、集積化に伴いビーム位置ドリフトに起因する位置ずれ量をさらに低減させる必要性が生じている。しかし、従来、有効な手法が確立されていなかった。

そこで、本発明は、かかる問題点を克服し、ビーム位置ドリフトを高精度に補正することが可能な描画装置および方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様の荷電粒子ビームのドリフト補正方法は、
偏向器を用いて過去に描画方向に対して荷電粒子ビームを偏向した実績範囲の代表位置を決定する工程と、
実績範囲の代表位置におけるドリフト量を用いて、荷電粒子ビームのドリフトを補正する工程と、
を備えたことを特徴とする。

また、実績範囲の代表位置において荷電粒子ビームのドリフト量を測定する工程をさらに備えると好適である。

或いは、偏向器の偏向範囲内の複数の位置にて荷電粒子ビームのドリフト量を測定する工程と、
複数の位置でのドリフト量をフィッティングして近似式を求める工程と、
近似式を用いて、上述した代表位置における荷電粒子ビームのドリフト量を演算する工程と、
をさらに備えると好適である。

また、荷電粒子ビームは、描画対象となる試料が仮想分割された複数のストライプ領域の各ストライプ領域に対して順に照射され、
複数のストライプ領域のうち、既に荷電粒子ビームが照射された２以上のストライプ領域において荷電粒子ビームを偏向した各実績範囲の代表位置でのドリフト量の平均値を用いて、荷電粒子ビームのドリフトが補正されると好適である。

本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
荷電粒子ビームを偏向する偏向器を有し、前記荷電粒子ビームを用いて試料にパターンを描画する描画部と、
偏向器を用いて過去に描画方向に対して荷電粒子ビームを偏向した実績範囲の代表位置を決定する決定部と、
実績範囲の代表位置におけるドリフト量を用いて、荷電粒子ビームのドリフトを補正する補正部と、
を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、ビーム位置ドリフトを高精度に補正できる。

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。 実施の形態１における描画方法の要部工程を示すフローチャート図である。 実施の形態１におけるＸＹステージ移動の様子を説明するための図である。 実施の形態１におけるビームドリフトと時間との関係を示す図である。 実施の形態１における主偏向器の偏向実績と代表位置との一例を示す図である。 実施の形態１におけるＸＹステージの上面概念図である。 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における描画方法の要部工程を示すフローチャート図である。 実施の形態２における主偏向器の偏向領域と偏向感度測定位置と偏向実績と代表位置との一例を示す図である。 実施の形態１における偏向感度補正の前後の主偏向領域の一例を示す図である。 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。

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、可変成形型の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における描画装置の構成を示す概念図である。図１において、描画装置１００は、描画部１５０と制御部１６０を備えている。描画装置１００は、荷電粒子ビーム描画装置の一例である。特に、可変成形型の描画装置の一例である。描画部１５０は、電子鏡筒１０２と描画室１０３を備えている。電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、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、および検出器２０９が配置されている。描画室１０３内には、ＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５上には、描画時には描画対象となるマスク等の試料１０１が配置される。試料１０１には、半導体装置を製造する際の露光用マスクが含まれる。また、試料１０１には、まだ何も描画されていないマスクブランクスが含まれる。また、ＸＹステージ１０５上には、試料１０１を配置する位置とは異なる位置にマーク１５２が配置されている。また、ＸＹステージ１０５上には、試料１０１を配置する位置とは異なる位置にミラー１０４が配置されている。

制御部１６０は、メモリ５１、制御計算機１１０、偏向制御回路１２０、検出回路１３０、デジタル・アナログ変換（ＤＡＣ）アンプ１３２、磁気ディスク装置等の記憶装置１４０，１４２，１４４、及びレーザ測長装置３００を有する。メモリ５１、制御計算機１１０、偏向制御回路１２０、検出回路１３０、記憶装置１４０，１４２，１４４、及びレーザ測長装置３００は、図示しないバスを介して互いに接続されている。ＤＡＣアンプ１３２は、偏向制御回路１２０に接続される。

制御計算機１１０内には、描画データ処理部５０、イベント判定部５２、ドリフト補正実行処理部５４、ビームドリフト量測定部５６、補正値演算部５８、判定部６２，６４、決定部６６、及び描画制御部６８が配置される。描画データ処理部５０、イベント判定部５２、ドリフト補正実行処理部５４、ビームドリフト量測定部５６、補正値演算部５８、判定部６２，６４、決定部６６、及び描画制御部６８といった機能は、それぞれ電気回路等のハードウェアで構成されてもよい、或いは、これらの機能を実行するプログラム等のソフトウェアで構成されてもよい。或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより構成されてもよい。描画データ処理部５０、イベント判定部５２、ドリフト補正実行処理部５４、ビームドリフト量測定部５６、補正値演算部５８、判定部６２，６４、決定部６６、及び描画制御部６８に入出力される情報および演算中の情報はメモリ５１にその都度格納される。

偏向制御回路１２０内には、加算器７２、位置演算部７６、及び偏向量演算部７８が配置される。加算器７２、位置演算部７６、及び偏向量演算部７８といった機能は、それぞれ電気回路等のハードウェアで構成されてもよいし、これらの機能を実行するプログラム等のソフトウェアで構成されてもよい。或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより構成されてもよい。加算器７２、位置演算部７６、及び偏向量演算部７８に入出力される情報および演算中の情報は図示しないメモリにその都度格納される。

記憶装置１４０には、レイアウトデータとなる描画データが装置外部から入力され、格納される。例えば、チップＡのチップデータ、チップＢのチップデータ、チップＣのチップデータ、・・・が格納される。各チップはパターン形成される。

ここで、図１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成を記載している。描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成を備えていても構わない。例えば、位置偏向用には、偏向器２０８を用いているが、主副２段の多段偏向器を用いても好適である。或いは３段以上の多段偏向器を用いても好適である。

図２は、実施の形態１における描画方法の要部工程を示すフローチャート図である。図２において、実施の形態１における描画方法は、描画工程（Ｓ１０２）と、判定工程（Ｓ１０４）と、判定工程（Ｓ１０６）と、判定工程（Ｓ１０８）と、代表位置決定工程（Ｓ１１６）と、ドリフト測定工程（Ｓ１１８）と、補正量算出工程（Ｓ１２０）と、補正工程（Ｓ１２２）という一連の工程を実施する。また、判定工程（Ｓ１０４）と、判定工程（Ｓ１０６）と、判定工程（Ｓ１０８）と、代表位置決定工程（Ｓ１１６）と、ドリフト測定工程（Ｓ１１８）と、補正量算出工程（Ｓ１２０）と、補正工程（Ｓ１２２）との各工程は、実施の形態１における電子ビームのドリフト補正方法の要部工程を示している。

描画工程（Ｓ１０２）として、まず、描画データ処理部５０は、記憶装置１４０から描画データを読み出し、複数段のデータ変換処理を行なって、描画装置１００用のフォーマットのショットデータを生成する。描画装置１００で図形パターンを描画するためには、１回のビームのショットで照射できるサイズにチップのパターンデータに定義された図形パターンを分割する必要がある。そこで、描画データ処理部５０は、実際に描画するために、各図形パターンを１回のビームのショットで照射できるサイズに分割してショット図形を生成する。そして、ショット図形毎にショットデータを生成する。ショットデータには、例えば、図形種、図形サイズ、及び照射位置といった図形データが定義される。その他、照射量に応じた照射時間が定義される。生成されたショットデータは記憶装置１４２に格納される。そして、かかるショットデータを用いて描画が行なわれる。

描画制御部６９による制御のもと、偏向制御回路１２０は、記憶装置１４２からショットデータを読み出し、加算器７２によってショットデータが示すショット図形の位置に対してドリフト補正量が加算される。ドリフト補正量は、当初は無くてもよいし、描画前にドリフト補正量を後述する手法と同様の手法で演算しておいてもよい。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レーザ測長装置３００によって測長される。そして、測定結果は位置演算部７６に出力され、位置演算部７６によって描画座標系の基準位置が演算される。加算器７２で加算された後のショット図形の位置データと描画座標系の基準位置データを用いて偏向量演算部７８は、偏向電圧に相当する偏向量を演算し、デジタル信号の偏向量信号をＤＡＣアンプ１３２に出力する。ＤＡＣアンプ１３２では、偏向量を示すデジタル信号をアナログ信号に変換の上、増幅して偏向電圧として主偏向器２０８に偏向電圧として印加することになる。

そして、描画部１５０は、電子ビーム２００を用いて試料１０１にパターンを描画する。具体的には、次のように動作する。電子銃２０１から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により矩形の穴を持つ第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（可変成形）。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、偏向制御回路１２０により制御された主偏向器２０８及び副偏向器２０９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。

図３は、実施の形態１におけるＸＹステージ移動の様子を説明するための図である。図３において、試料１０１の描画領域１０は、主偏向器２０８の偏向可能幅で、例えばｙ方向に向かって短冊状に複数のストライプ領域２０に仮想分割される。また、各ストライプ領域２０は、副偏向器２０９の偏向可能サイズで、メッシュ状に図示しない複数のサブフィールド（ＳＦ）（小領域）に仮想分割される。そして、各ＳＦ内の各ショット位置に対応するショット図形が描画される。

描画装置１００では、複数段の偏向器を用いて、ストライプ領域毎に描画処理を進めていく。ここでは、一例として、主偏向器２０８、及び副偏向器２０９といった２段偏向器が用いられる。ステージ１０５が例えば−ｘ方向に向かって連続移動しながら、１番目のストライプ領域２０についてｘ方向に向かって描画を進めていく。そして、１番目のストライプ領域２０の描画終了後、同様に、或いは逆方向に向かって２番目のストライプ領域２０の描画を進めていく。以降、同様に、３番目以降のストライプ領域２０の描画を進めていく。そして、主偏向器２０８が、ＸＹステージ１０５の移動に追従するように、ＳＦの基準位置に電子ビーム２００を順に偏向する。また、副偏向器２０９が、各ＳＦの基準位置から当該ＳＦ３０内に照射されるビームの各ショット位置に電子ビーム２００を偏向する。このように、主偏向器２０８、及び副偏向器２０９は、サイズの異なる偏向領域をもつ。

判定工程（Ｓ１０４）として、判定部６２は、描画進行中の描画処理位置がいずれかのストライプ領域２０の終端位置かどうかを判定する。終端位置の場合には判定工程（Ｓ１０６）に進む。終端位置ではない場合には描画工程（Ｓ１０２）に戻る。

判定工程（Ｓ１０６）として、判定部６４は、複数のストライプ領域２０の全ストライプ領域２０の描画が終了したかどうかを判定する。全ストライプ領域２０の描画が終了していない場合には、判定工程（Ｓ１０８）に進む。全ストライプ領域２０の描画が終了した場合には描画終了となる。

判定工程（Ｓ１０８）として、イベント判定部５２は、前回のドリフト補正時から所定の補正期間が経過したかどうかを判定する。所定の補正期間が経過した場合には代表位置決定工程（Ｓ１１６）に進む。所定の補正期間が経過していない場合には描画工程（Ｓ１０２）に戻る。

図４は、実施の形態１におけるビームドリフトと時間との関係を示す図である。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４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４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、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、ビーム位置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４の例では、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。

代表位置決定工程（Ｓ１１６）として、決定部６６は、主偏向器２０８を用いて過去に描画方向に対して電子ビームを偏向した実績範囲の代表位置を決定する。実績範囲は、描画工程（Ｓ１０２）において描画ログとして記憶装置１４４に記録され、蓄積される。実施の形態１では、ドリフト補正を主偏向器２０８の偏向位置を用いて行う。そのため、ここでは、主偏向器２０８の描画ログが用いられる。

図５は、実施の形態１における主偏向器の偏向実績と代表位置との一例を示す図である。描画ログでは、主偏向器２０８の偏向領域１３の中心から、実際の描画処理に使用した最大偏向位置Ｘｍａｘと最小偏向位置Ｘｍｉｎとが記録される。ＶＳＢ型の描画装置１００では、通常、偏向領域１３の一部、例えば、偏向領域１３のうち描画方向側の一部分の領域しか使用しない場合が多い。そのため、描画ログでは、偏向領域１３の中心から描画方向（ｘ方向）に向かっての最大偏向位置Ｘｍａｘと最小偏向位置Ｘｍｉｎとが定義される。そして、かかる描画方向（ｘ方向）に向かっての最大偏向位置Ｘｍａｘと最小偏向位置Ｘｍｉｎとの間の位置にあるＳＦへの偏向が実績範囲となる。また、描画方向（ｘ方向）と直交する方向（ｙ方向）には、ＳＦが埋め尽くされているので、パターンが無いＳＦが存在しない限り、主偏向器２０８はｙ方向には偏向しているため実績があることになる。よって、ｘ方向に向かっての最大偏向位置Ｘｍａｘと最小偏向位置Ｘｍｉｎとがわかれば、主偏向器の偏向実績領域１１が取得できる。

従来、かかる偏向実績領域１１ではなく、主偏向器２０８の偏向領域１３の中心位置でのドリフト量を測定し、補正に用いていたため、実際の偏向とは異なる位置で補正が成されてきた。そのため、ドリフト補正を行っても補正残差が生じることとなった。そこで、実施の形態１では、実際に主偏向器２０８が描画のためにビーム偏向を行っていた実績範囲領域１１内の位置を代表位置１２として、かかる代表位置１２でドリフト補正を行う。図５の例では、例えば、実績範囲領域１１の中心位置を代表位置１２として、かかる代表位置１２でドリフト補正を行う。代表位置１２として実績範囲領域１１の中心位置を用いる場合には、ｘ方向に向かっての最大偏向位置Ｘｍａｘと最小偏向位置Ｘｍｉｎとの平均位置Ｘａｖｅを演算することで、中心位置のｘ方向位置を求めることができる。ｙ方向位置は、もともと主偏向器２０８の偏向領域１３のｙ方向中心位置で良い。

ドリフト測定工程（Ｓ１１８）として、ビームドリフト量測定部５６は、実績範囲領域１３の代表位置１２において電子ビーム２００のドリフト量を測定する。

図６は、実施の形態１におけるＸＹステージの上面概念図である。図６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。マーク１５２は、電子ビーム２００で走査することで位置を検出しやすいように例えば十字型の形状に形成される。なお、図６の例では、図１のミラー１０４については記載を省略している。具体的には、まず、ビーム位置ドリフト補正について、ドリフト補正実行処理部５４は、ビームドリフト補正のための動作を実行（開始）するように実行指示（コマンド）を出力して、各制御回路に動作させる。

描画装置１００内では、実行指示を受けて、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が対物レンズ２０７の中心位置からずれた上述した偏向領域１３内の代表位置１２に合うようにＸＹステージ１０５を移動させる。そして、主偏向器２０８で電子ビーム２００を代表位置１２の前後左右（ｘ方向及びｙ方向）へと偏向することで、マーク１５２の十字を電子ビーム２００で走査して、マーク１５２からの反射電子を検出器２０９で検出し、検出回路１３０で増幅し、デジタルデータに変換した上で、測定データをビームドリフト量測定部５６に出力する。ビームドリフト量測定部５６は、入力された代表位置１２の測定データから代表位置１２において設定された偏向位置との位置ずれ量を電子ビーム２００のドリフト量として測定する。

補正量算出工程（Ｓ１２０）として、補正値演算部５８は、ビームドリフト量測定部５６により測定された位置ドリフト量に基づいて、ビーム位置ドリフト補正用の補正値を演算する。例えば、位置ドリフト量（Δｘ，Δｙ）の符号を逆にした値（−Δｘ，−Δｙ）を補正量とすればよい。そして、補正値は加算器７２に出力される。

補正工程（Ｓ１２２）として、加算器７２に出力された補正値は図示しない記憶装置内の現状までの補正値に上書きされ、補正値を更新する。以上により、ビーム位置ドリフト量を補正するための補正量が設定されたことになる。そして、描画工程（Ｓ１０２）に戻る。

描画工程（Ｓ１０２）では、次のストライプ領域２０の描画を行う際に、更新された補正値でドリフト補正を行う。具体的には、加算器７２にて、ショットデータから得られる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位置ドリフトを補正する。加算器７２で加算された後のショット図形の位置データと位置演算部７６で演算された描画座標系の基準位置データを用いて偏向量演算部７８は、偏向電圧に相当する偏向量を演算し、デジタル信号の偏向量信号をＤＡＣアンプ１３２に出力する。ＤＡＣアンプ１３２では、偏向量を示すデジタル信号をアナログ信号に変換の上、増幅して偏向電圧として主偏向器２０８に偏向電圧として印加することになる。以上のように、実績範囲の代表位置１２におけるドリフト量を用いて、電子ビーム２００のドリフトを補正する。描画工程（Ｓ１０２）のその他の内容は上述した内容と同様である。

以上のように、実施の形態１によれば、従来のビームを偏向する偏向器の偏向領域中心での位置ずれ量ではなく、実績範囲領域１３の代表位置１２での位置ずれ量で補正するので、ビーム位置ドリフトを高精度に補正できる。

実施の形態２．
実施の形態１では、主偏向領域１３の実績範囲領域１１内の代表位置１２でドリフト量を測定していたが、実施の形態２では、主偏向領域１３内の複数個所でドリフト量を測定し、かかる測定結果を用いて代表位置での位置ずれ量で補正する場合について説明する。

図７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７において、制御計算機１１０内のビームドリフト量測定部５６の代わりに、フィッティング部６１、偏向感度測定部６７、及びドリフト量演算部６９が配置された点、及び、偏向制御回路１２０内に感度補正位置演算部７１が配置された点、以外は図１と同様である。

制御計算機１１０内の描画データ処理部５０、イベント判定部５２、ドリフト補正実行処理部５４、補正値演算部５８、フィッティング部６１、判定部６２，６４、決定部６６、偏向感度測定部６７、描画制御部６８、及びドリフト量演算部６９といった機能は、それぞれ電気回路等のハードウェアで構成されてもよい、或いは、これらの機能を実行するプログラム等のソフトウェアで構成されてもよい。或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより構成されてもよい。描画データ処理部５０、イベント判定部５２、ドリフト補正実行処理部５４、補正値演算部５８、フィッティング部６１、判定部６２，６４、決定部６６、偏向感度測定部６７、描画制御部６８、及びドリフト量演算部６９に入出力される情報および演算中の情報はメモリ５１にその都度格納される。

偏向制御回路１２０内の感度補正位置演算部７１、加算器７２、位置演算部７６、及び偏向量演算部７８といった機能は、それぞれ電気回路等のハードウェアで構成されてもよいし、これらの機能を実行するプログラム等のソフトウェアで構成されてもよい。或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより構成されてもよい。感度補正位置演算部７１、加算器７２、位置演算部７６、及び偏向量演算部７８に入出力される情報および演算中の情報は図示しないメモリにその都度格納される。

図８は、実施の形態２における描画方法の要部工程を示すフローチャート図である。図８において、判定工程（Ｓ１０８）と代表位置決定工程（Ｓ１１６）との間に、偏向感度測定工程（Ｓ１１０）と、フィッティング工程（Ｓ１１２）と、感度補正工程（Ｓ１１４）と、を追加した点、及びドリフト測定工程（Ｓ１１８）の代わりにドリフト量演算工程（Ｓ１１９）を配置した点、以外は図２と同様である。また、判定工程（Ｓ１０４）と、判定工程（Ｓ１０６）と、判定工程（Ｓ１０８）と、偏向感度測定工程（Ｓ１１０）と、フィッティング工程（Ｓ１１２）と、感度補正工程（Ｓ１１４）と、代表位置決定工程（Ｓ１１６）と、ドリフト量演算工程（Ｓ１１９）、補正量算出工程（Ｓ１２０）と、補正工程（Ｓ１２２）との各工程は、実施の形態２における電子ビームのドリフト補正方法の要部工程を示している。また、以下、特に説明する点以外の内容は実施の形態１と同様である。

描画工程（Ｓ１０２）から判定工程（Ｓ１０８）までの各工程の内容は実施の形態１と同様である。

偏向感度測定工程（Ｓ１１０）として、偏向感度測定部６７は、主偏向器２０８の偏向範囲１３内の複数の位置にて電子ビーム２００のドリフト量を測定する。

図９は、実施の形態２における主偏向器の偏向領域と偏向感度測定位置と偏向実績と代表位置との一例を示す図である。図９の例では、主偏向器２０８の偏向領域１３内を例えば均等に３×３の合計９か所で電子ビーム２００のドリフト量を測定する。具体的には、まず、ビーム位置ドリフト補正について、ドリフト補正実行処理部５４は、ビームドリフト補正のための動作を実行（開始）するように実行指示（コマンド）を出力して、各制御回路に動作させる。描画装置１００内では、実行指示を受けて、図９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を所望する偏向領域１３内の各位置に移動させる。そして、主偏向器２０８で偏向領域１３内の各位置に電子ビーム２００を偏向してマーク１５２上を電子ビーム２００で走査して、マーク１５２からの反射電子を検出器２０９で検出し、検出回路１３０で増幅し、デジタルデータに変換した上で、測定データをビームドリフト量測定部５６に出力する。ビームドリフト量測定部５６は、入力された各位置の測定データから各位置において設定された偏向位置との位置ずれ量を電子ビーム２００のドリフト量として測定する。

フィッティング工程（Ｓ１１２）として、フィッティング部６１は、主偏向器２０８の偏向領域１３の複数の位置でのドリフト量をフィッティングして近似式を求める。具体的には、測定された主偏向器２０８の偏向領域１３の各位置の位置ずれ量（ドリフト量）を例えば以下の多項式（１）でフィッティング（近似）する。
（１） Δｘ’＝ａ_０＋ａ_１ｘ＋ａ_２ｙ＋ａ_３ｘ^２＋ａ_４ｘｙ＋ａ_５ｙ^２
＋ａ_６ｘ^３＋ａ_７ｘ^２ｙ＋ａ_８ｘｙ^２＋ａ_９ｙ^３
Δｙ’＝ｂ_０＋ｂ_１ｘ＋ｂ_２ｙ＋ｂ_３ｘ^２＋ｂ_４ｘｙ＋ｂ_５ｙ^２
＋ｂ_６ｘ^３＋ｂ_７ｘ^２ｙ＋ｂ_８ｘｙ^２＋ｂ_９ｙ^３

かかるフィッティングにより近似式を求める。言い換えれば、近似式の係数ａ_０〜ａ_９、ｂ_０〜ｂ_９を求める。そして、求めた係数のうち、０次項（係数ａ_０、ｂ_０）を除く、１次項以上の係数を偏向制御回路１２０に感度補正係数として出力する。

図１０は、実施の形態１における偏向感度補正の前後の主偏向領域の一例を示す図である。図１０に示すように、補正前の主偏向器２０８の偏向領域１３ｂは、測定の結果、偏向領域１３ａのように位置ずれを生じている。よって、近似式によってかかる位置ずれを補正することで主偏向器２０８の偏向感度が補正されることになる。

感度補正工程（Ｓ１１４）として、感度補正位置演算部７１に出力された感度補正係数は図示しない記憶装置内の現状の感度補正係数に加算され、感度補正係数を更新する。

代表位置決定工程（Ｓ１１６）として、決定部６６は、主偏向器２０８を用いて過去に描画方向に対して電子ビーム２００を偏向した実績範囲１１の代表位置１２を決定する。代表位置１２の決定手法は実施の形態１と同様である。よって、図９に示すように、実施の形態２では、実施の形態１と同様、例えば、実績範囲１１の中心位置を代表位置１２を決定する。

ドリフト量演算工程（Ｓ１１９）として、ドリフト量演算部６９は、フィッティング工程（Ｓ１１２）で得られた近似式を用いて、代表位置１２における電子ビーム２００の位置ずれ量（ドリフト量）を演算する。

補正量算出工程（Ｓ１２０）と補正工程（Ｓ１２２）との内容は実施の形態１と同様である。

以上により、偏向感度とビーム位置ドリフト量とを補正するための補正量が設定されたことになる。そして、描画工程（Ｓ１０２）に戻る。

描画工程（Ｓ１０２）では、次のストライプ領域２０の描画を行う際に、更新された補正値での偏向感度補正と更新された補正値でのドリフト補正を行う。具体的には、偏向制御回路１２０は、記憶装置１４２からショットデータを読み出し、感度補正位置演算部７１は、ショットデータが示すショット図形の位置（ｘ，ｙ）を近似式に代入することによって偏向感度ずれ後の位置ずれ量（Δｘ’，Δｙ’）を演算する。

次に、加算器７２によって、ショットデータが示すショット図形の位置（ｘ，ｙ）に対して、偏向感度ずれ後の位置ずれ量（Δｘ’，Δｙ’）の補正量（−Δｘ’，−Δｙ’）とドリフト補正量とが加算される。加算器７２で加算された後のショット図形の位置データと位置演算部７６によって演算された描画座標系の基準位置データを用いて偏向量演算部７８は、偏向電圧に相当する偏向量を演算し、デジタル信号の偏向量信号をＤＡＣアンプ１３２に出力する。ＤＡＣアンプ１３２では、偏向量を示すデジタル信号をアナログ信号に変換の上、増幅して偏向電圧として主偏向器２０８に偏向電圧として印加することになる。以上のように、実績範囲の代表位置１２におけるドリフト量を偏向感度補正用の測定値から演算して、電子ビーム２００の位置ドリフトを主偏向感度と共に補正する。描画工程（Ｓ１０２）のその他の内容は上述した内容と同様である。

以上のように、実施の形態２によれば、従来のビームを偏向する偏向器の偏向領域中心での位置ずれ量ではなく、実績範囲領域１３の代表位置１２での位置ずれ量で補正するので、ビーム位置ドリフトを高精度に補正できる。

上述した各実施の形態では、測定した１つのストライプ領域２０の測定値を用いて、代表位置１２でのドリフト量（及びドリフト補正量）を求めているが、これに限るものではない。上述したように、電子ビーム２０は、描画対象となる試料１０１が仮想分割された複数のストライプ領域２０の各ストライプ領域に対して順に照射される。そこで、複数のストライプ領域２０のうち、既に電子ビーム２００が照射された２以上のストライプ領域２０において電子ビームを偏向した各実績範囲領域１１の代表位置１２でのドリフト量の平均値を用いて、電子ビーム２００のドリフトが補正されるようにしても好適である。複数のストライプ領域２０の平均値を用いることで、補正精度を高めることができる。

また、図５において、実績範囲領域１１は、描画方向に対して前方の一部が示されていたが、これに限るものではない。中央部の場合あれば、後方部の場合もあり得る。但し、中央部の場合には、代表位置１２が主偏向領域１３の中心に近くなるので、従来手法でのドリフト補正残差が小さくなると思われる。しかし、実際には、実績範囲領域１１が主偏向領域１３の中央部になる可能性は小さい。よって、前方或いは後方に偏ることが予想される。特に、前方部になる可能性が高い。よって、あえて実績範囲領域１１を求めて、その代表位置を選択することで、より補正精度を高めることができる。

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。

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のドリフト補正方法、荷電粒子ビーム描画装置及び描画方法は、本発明の範囲に包含される。

１０ 描画領域
１２ ストライプ領域
５０ 描画データ処理部
５２ イベント判定部
５４ ドリフト補正実行処理部
５６ ビームドリフト量測定部
５８ 補正値演算部
６１ フィッティング部
６２，６４ 判定部
６６ 決定部
６７ 偏向感度測定部
６８ 描画制御部
６９ ドリフト量演算部
７１ 感度補正位置演算部
７２ 加算器
７６ 位置演算部
７８ 偏向量演算部
１００ 描画装置
１０１，３４０ 試料
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０４ ミラー
１０５ ＸＹステージ
１１０ 制御計算機
１２０ 偏向制御回路
１３０ 検出回路
１３２ ＤＡＣアンプ
１４０，１４２，１４４ 記憶装置
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
２０９ 検出器
３００ レーザ測長装置
３３０ 電子線
４１１ 開口
４２１ 可変成形開口
４３０ 荷電粒子ソース

Claims (5)

1. 偏向器を用いて過去に描画方向に対して荷電粒子ビームを偏向した実績範囲の代表位置を決定する工程と、
   前記実績範囲の前記代表位置におけるドリフト量を用いて、荷電粒子ビームのドリフトを補正する工程と、
   を備えたことを特徴とする荷電粒子ビームのドリフト補正方法。
2. 前記実績範囲の前記代表位置において荷電粒子ビームのドリフト量を測定する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビームのドリフト補正方法。
3. 前記偏向器の偏向範囲内の複数の位置にて荷電粒子ビームのドリフト量を測定する工程と、
   前記複数の位置でのドリフト量をフィッティングして近似式を求める工程と、
   前記近似式を用いて、前記代表位置における荷電粒子ビームのドリフト量を演算する工程と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビームのドリフト補正方法。
4. 前記荷電粒子ビームは、描画対象となる試料が仮想分割された複数のストライプ領域の各ストライプ領域に対して順に照射され、
   前記複数のストライプ領域のうち、既に荷電粒子ビームが照射された２以上のストライプ領域において荷電粒子ビームを偏向した各実績範囲の代表位置でのドリフト量の平均値を用いて、荷電粒子ビームのドリフトが補正されることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の荷電粒子ビームのドリフト補正方法。
5. 荷電粒子ビームを偏向する偏向器を有し、前記荷電粒子ビームを用いて試料にパターンを描画する描画部と、
   前記偏向器を用いて過去に描画方向に対して荷電粒子ビームを偏向した実績範囲の代表位置を決定する決定部と、
   前記実績範囲の前記代表位置におけるドリフト量を用いて、荷電粒子ビームのドリフトを補正する補正部と、
   を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。

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