JP2016072497A - 加速電圧ドリフトの補正方法、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

【目的】加速電圧のドリフトを補正可能な方法を提供することを目的とする。【構成】本発明の一態様の加速電圧ドリフトの補正方法は、荷電粒子ビームの焦点位置が第１の調整値によって調整された後、所定の期間経過後に、改めて荷電粒子ビームの焦点位置を調整した場合の第２の調整値を測定する工程と、第１と第２の調整値とのずれ量を演算する工程と、記憶装置に記憶された相関関係を用いて、ずれ量に対応する、荷電粒子ビームを放出するビーム源に印加される加速電圧の補正値を演算する工程と、補正値を用いて、ビーム源に印加される加速電圧を補正する工程と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、加速電圧ドリフトの補正方法、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、電子ビーム描画装置におけるビーム源に印加する加速電圧のドリフト補正を行う手法に関する。

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１０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３４０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。

描画装置では、電子銃のカソードに高圧電源から加速電圧を印加することで電子ビームを放出している。かかる高圧電源に起因して加速電圧が仕様値内の微小な変動ではあるが長期的な時間の経過に伴ってドリフトを生じる場合がある。加速電圧の変化によってビームの照射位置がずれる等の報告されている（例えば、特許文献１参照）。ドリフトが生じている加速電圧は、高電圧であり、描画装置の運用中に加速電圧の微小な変動を高精度に測定するは困難であった。よって、加速電圧の微小なドリフト自体を補正することが困難であるといった問題があった。そのため、従来、加速電圧のドリフト自体を補正する代わりに、定期的に各種のビーム調整を実施することでかかる加速電圧ドリフトに起因したビーム変動を補正することによって描画精度を維持していた。しかしながら、複数の調整項目により実施されるかかる各種のビーム調整には時間がかかり、描画装置のスループットに影響を及ぼしていた。

再表２００９／１３６４４１号公報

そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、加速電圧のドリフトを補正可能な方法および描画装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の加速電圧ドリフトの補正方法は、
荷電粒子ビームの焦点位置が第１の調整値によって調整された後、所定の期間経過後に、改めて荷電粒子ビームの焦点位置を調整した場合の第２の調整値を測定する工程と、
第１と第２の調整値とのずれ量を演算する工程と、
記憶装置に記憶された相関関係を用いて、ずれ量に対応する、荷電粒子ビームを放出するビーム源に印加される加速電圧の補正値を演算する工程と、
補正値を用いて、ビーム源に印加される加速電圧を補正する工程と、
を備えたことを特徴とする。

本発明の他の態様の加速電圧ドリフトの補正方法は、
荷電粒子ビームの偏向領域が所定の偏向領域形状になるように荷電粒子ビームの偏向感度が調整された後、所定の期間経過後に、改めて荷電粒子ビームの偏向感度を測定する工程と、
所定の偏向領域形状からの、測定された偏向感度のずれ量を演算する工程と、
記憶装置に記憶された相関関係を用いて、ずれ量に対応する、荷電粒子ビームを放出するビーム源に印加される加速電圧の補正値を演算する工程と、
前記補正値を用いて、前記ビーム源に印加される加速電圧を補正する工程と、
を備えたことを特徴とする。

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、
荷電粒子ビームの焦点位置が第１の調整値によって調整された後、所定の期間経過後に、改めて荷電粒子ビームの焦点位置を調整した場合の第２の調整値を測定する工程と、
第１と第２の調整値とのずれ量を演算する工程と、
記憶装置に記憶された相関関係を用いて、ずれ量に対応する、荷電粒子ビームを放出するビーム源に印加される加速電圧の補正値を演算する工程と、
補正値を用いて、ビーム源に印加される加速電圧を補正する工程と、
を備えたことを特徴とする。

本発明の他の態様の荷電粒子ビームのドリフト補正方法は、
荷電粒子ビームの偏向領域が所定の偏向領域形状になるように荷電粒子ビームの偏向感度が調整された後、所定の期間経過後に、改めて荷電粒子ビームの偏向感度を測定する工程と、
所定の偏向領域形状からの、測定された偏向感度のずれ量を演算する工程と、
記憶装置に記憶された相関関係を用いて、ずれ量に対応する、荷電粒子ビームを放出するビーム源に印加される加速電圧の補正値を演算する工程と、
補正値を用いて、ビーム源に印加される加速電圧を補正する工程と、
を備えたことを特徴とする。

本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
焦点位置が第１の調整値によって調整された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、
荷電粒子ビームの焦点位置が第１の調整値によって調整された後、所定の期間経過後に、改めて荷電粒子ビームの焦点位置を調整した場合の第２の調整値を測定する測定部と、
第１と第２の調整値とのずれ量を演算するずれ量演算部と、
前記ずれ量と加速電圧の補正値との相関関係を記憶する記憶部と、
記憶部に記憶された相関関係を用いて、演算されたずれ量に対応する、荷電粒子ビームを放出するビーム源に印加される加速電圧の補正値を演算する補正値演算部と、
補正値を用いて、ビーム源に印加される加速電圧を補正する補正部と、
を備えたことを特徴とする。

本発明の一態様によれば、加速電圧のドリフトを補正できる。よって、加速電圧の長期的な安定を図ることができる。

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における電子銃と高圧電源回路の回路構成の一例を示す図である。 実施の形態１における加速電圧ドリフトの補正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における電子鏡筒内の圧力と時刻との関係の一例を示している。 実施の形態１におけるフォーカス位置のずれを説明するためのグラフの一例である。 実施の形態１における相関テーブルの一例を示す図である。 実施の形態１におけるフォーカスずれと経過時間との関係を示す図である。 実施の形態２における加速電圧ドリフトの補正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における偏向感度測定を説明するための図である。 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、ブランキング偏向器２１２、ブランキングアパーチャ２１４、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、検出器２１６、主偏向器２０８及び副偏向器２０９が配置されている。描画室１０３内には、ステージ１０５が配置される。ステージ１０５は、水平方向（ｘ，ｙ方向）に移動が可能なＸＹステージ１０６と、ＸＹステージ１０６上に配置され上下方向（ｘ方向）に移動が可能なＺステージ１０７とを有している。Ｚステージ１０７は、ＸＹステージ１０６上面全面ではなく、一部の領域を残して配置されている。Ｚステージ１０７上には、レジストが塗布された、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、レジストが塗布された、まだ何も描画されていないマスクブランクスが含まれる。また、Ｚステージ１０７とは異なるＸＹステージ１０６上の領域には、例えば棒状のサポート部材１０８が配置され、サポート部材１０８上にマーク１０９が配置される。Ｚステージ１０７上に試料１０１が配置された状態で、Ｚステージ１０７の移動によって試料１０１上面がマーク１０９の上面と同じ高さ位置にすることが可能な高さ位置にマーク１０９の上面高さ位置は配置（固定）されている。

制御部１６０は、制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１２０、レンズ制御回路１３０、ＤＡＣ（デジタル・アナログコンバータ）アンプ１３２、アンプ１３４、磁気ディスク装置等の記憶装置１４０，１４２，１４４、及び高圧電源回路１７０を有している。制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１２０、レンズ制御回路１３０、アンプ１３４、記憶装置１４０，１４２，１４４、及び高圧電源回路１７０は、図示しないバスを介して接続されている。

制御計算機１１０内には、描画データ処理部５０、描画制御部５２、測定部５４、ずれ量演算部５６、補正値演算部５８、及び補正部６０が配置される。描画データ処理部５０、描画制御部５２、測定部５４、ずれ量演算部５６、補正値演算部５８、及び補正部６０といった機能は、電気回路等のハードウェアで構成されてもよいし、これらの機能を実行するプログラム等のソフトウェアで構成されてもよい。或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより構成されてもよい。描画データ処理部５０、描画制御部５２、測定部５４、ずれ量演算部５６、補正値演算部５８、及び補正部６０に入出力される情報および演算中の情報はメモリ１１２にその都度格納される。

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（対物偏向）用には、主偏向器２０８と副偏向器２０９の主副２段の多段偏向器を用いているが、１段の偏向器或いは３段以上の多段偏向器によって位置偏向を行なう場合であってもよい。また、描画装置１００には、マウスやキーボード等の入力装置、モニタ装置、及び外部インターフェース回路等が接続されていても構わない。

図２は、実施の形態１における電子銃と高圧電源回路の回路構成の一例を示す図である。高圧電源回路１７０内では、加速電圧電源６２とウェネルト用電源６４とヒータ用電源６６とが配置される。加速電圧電源６２の陰極（−）側が、電子銃２０１内でヒータ７９を介してカソード１０に接続される。加速電圧電源６２の陽極（＋）側は、電子銃２０１内のアノード電極７４に接続されると共に接地されている。また、加速電圧電源６２の陽極（＋）とアノード電極７４との間に電流計７０が直列に接続されている。また、加速電圧電源６２の陰極（−）は、ウェネルト用電源６４の陽極（＋）にも分岐して接続され、ウェネルト用電源６４の陰極（−）は、カソード１０とアノード電極７４との間に配置されたウェネルト電極７６に接続される。ヒータ用電源６６は、ヒータ７９に接続される。そして、電子ビーム放出時には、電子銃２０１の配置雰囲気が図示しない真空ポンプによって所定の圧力の真空状態に維持された後、ウェネルト電極７６にウェネルト用電源６４から一定の負のウェネルト電圧（バイアス電圧）が印加され、カソード１０に加速電圧電源６２から一定の負の加速電圧が印加された状態で、ヒータ７９によりカソード１０を加熱すると、カソード１０から電子（電子群）が放出され、放出電子（電子群）は加速電圧によって加速されて電子ビームとなってアノード電極７４に向かって進む。

ここで、加速電圧が変動すると、これに起因にして電子ビーム２００の焦点がずれる。言い換えれば、加速電圧とビームの焦点との間には相関関係がある。そこで、実施の形態１では、微細変動の測定が困難な加速電圧に代わって、焦点ずれを測定し、かかる相関関係を用いて、ビームの焦点ずれから加速電圧の変動（ドリフト）を補正する。かかる加速電圧ドリフトを補正することで加速電圧に起因するビームドリフト（ビーム変動）を補正することにつながる。

そこで、描画処理を開始する前に、予め、実験等により加速電圧とビームの焦点との間の相関関係を求めておく。具体的には、電子ビーム２００の焦点位置は対物レンズ２０７によって調整される。そこで、加速電圧を変動させて、あえて焦点ずれを生じさせ、レンズ制御回路１３０によって対物レンズ２０７を制御して所望の位置へと電子ビームの焦点を合わせるための対物レンズ２０７に出力される例えば電流値或いは電圧値といったレンズ値（調整値）のずれ量を測定する。このようにして、加速電圧の変動量と、焦点を合わせるためのレンズ値（調整値）のずれ量との関係を求める。かかる関係から、焦点を合わせるためのレンズ値（調整値）のずれ量と加速電圧の変動を補正する例えば電圧値等の補正値との相関テーブル（相関関係）を作成する。作成された相関テーブルは、記憶装置１４４に格納しておく。ここでは、一例として相関テーブルを用いたが、これに限るものではない。相関関係データは、テーブルの他、例えば、変換式等であっても構わない。

図３は、実施の形態１における加速電圧ドリフトの補正方法の要部工程を示すフローチャート図である。図３において、実施の形態１における加速電圧ドリフトの補正方法は、フォーカス（焦点）測定工程（Ｓ１０２）と、フォーカスずれ量演算工程（Ｓ１０６）と、補正値演算工程（Ｓ１０８）と、加速電圧補正工程（Ｓ１１０）と、いう一連の工程を実施する。

描画装置１００の立ち上げ時には、各種ビーム調整が実施される。よって、加速電圧自体も初期値通りドリフトが生じていない状態となる。高圧電源回路１７０内の加速電圧電源６２に、例えば、−５０ｋＶの加速電圧が設定される。また、レンズ制御回路１３０はレンズ値１（第１の調整値）で対物レンズ２０７を制御して所望の位置へと電子ビーム２００の焦点を合わせている。かかる状態で試料１０１にパターンを描画する描画処理が実行される。ここで、描画に当って、まず、描画装置１００は以下のように動作する。まず、描画データ処理部５０は、記憶装置１４０から描画対象チップのパターンデータ（描画データ）を読み出し、複数段のデータ変換処理を行って装置固有のショットデータを生成する。チップのパターンデータには、少なくとも１つ以上の図形パターンが定義される。しかしながら、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ショット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。

描画装置１００では、試料１０１の描画領域が、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に仮想分割される。また、各ストライプ領域は、副偏向器２０９の偏向可能サイズで、メッシュ状に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、かかる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。

偏向制御回路１２０は、ショットデータに定義される位置に応じて主偏向データ、及び副偏向データを生成する。同様に、ショットデータ或いは別途用意される照射時間データ（照射量データ）に基づいて、ブランキングデータを生成する。同様に、ショットデータに定義される図形種およびサイズに応じて成形データを生成する。主偏向データは、ＤＡＣアンプ１３２に出力される。副偏向データは、図示しない副偏向用のＤＡＣアンプに出力する。ブランキングデータは、図示しないブランキング制御用のＤＡＣアンプに出力する。成形データは、図示しないビーム成形用のＤＡＣアンプに出力する。

そして、図示しないブランキング制御用のＤＡＣアンプでは、デジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅させた上で偏向電圧として、ブランキング偏向器２１２に印加する。かかる偏向電圧によって電子ビーム２００が偏向させられ、ビームＯＮとビームＯＦＦの切り替えが行われ、これにより各ショットのビームが形成される。

図示しない成形偏向制御用のＤＡＣアンプでは、デジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅させた上で偏向電圧として、偏向器２０５に印加する。かかる偏向電圧によって電子ビーム２００が偏向させられ、第１のアパーチャ２０３を通過した電子ビーム２００の第２のアパーチャ２０６の開口部通過位置が制御され、これにより各ショットのビームが可変成形される。

ＤＡＣアンプ１３２では、デジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅させた上で偏向電圧として、主偏向器２０８に印加する。かかる偏向電圧によって電子ビーム２００が偏向させられ、各ショットのビームがメッシュ状に仮想分割された所定のサブフィールド（ＳＦ）の基準位置に偏向される。

図示しない副偏向用のＤＡＣアンプでは、デジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅させた上で偏向電圧として、副偏向器２０９に印加する。かかる偏向電圧によって電子ビーム２００が偏向させられ、各ショットのビームがメッシュ状に仮想分割された所定のサブフィールド（ＳＦ）内の各ショット位置に偏向される。

以上のように、偏向制御回路１２０から制御された各ＤＡＣアンプからの信号に基づいて、描画部１５０は、電子ビーム２００を用いて、当該図形パターンを試料１００に描画する。具体的には、以下のように動作する。

電子銃２０１（放出部）から放出された電子ビーム２００は、ブランキング偏向器２１２内を通過する際にブランキング用のＤＡＣアンプからの偏向信号によって制御されるブランキング偏向器２１２によって、ビームＯＮの状態では、ブランキングアパーチャ２１４を通過するように制御され、ビームＯＦＦの状態では、ビーム全体がブランキングアパーチャ２１４で遮へいされるように偏向される。ビームＯＦＦの状態からビームＯＮとなり、その後ビームＯＦＦになるまでにブランキングアパーチャ２１４を通過した電子ビーム２００が１回の電子ビームのショットとなる。ブランキング偏向器２１２は、通過する電子ビーム２００の向きを制御して、ビームＯＮの状態とビームＯＦＦの状態とを交互に生成する。例えば、ビームＯＮの状態では電圧を印加せず、ビームＯＦＦの際にブランキング偏向器２１２に電圧を印加すればよい。かかる各ショットの照射時間ｔで試料１０１に照射される電子ビーム２００のショットあたりの照射量が調整されることになる。

以上のようにブランキング偏向器２１２とブランキングアパーチャ２１４を通過することによって生成された各ショットの電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により矩形の穴を持つ第１の成形アパーチャ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の成形アパーチャ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の成形アパーチャ２０６上に投影される。偏向器２０５によって、かかる第２の成形アパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像は偏向制御され、ビーム形状と寸法を変化させる（可変成形を行なう）ことができる。かかる可変成形はショット毎に行なわれ、通常ショット毎に異なるビーム形状と寸法に成形される。そして、第２の成形アパーチャ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（合焦し）、主偏向器２０８及び副偏向器２０９によって偏向され、連続的に移動するＸＹステージ１０５に配置された試料１０１の所望する位置に照射される。図１では、位置偏向に、主副２段の多段偏向を用いた場合を示している。かかる場合には、主偏向器２０８でＳＦ３０の基準位置にステージ移動に追従しながら該当ショットの電子ビーム２００を偏向し、副偏向器２０９でＳＦ内の各照射位置にかかる該当ショットのビームを偏向すればよい。かかる動作を繰り返し、各ショットのショット図形を繋ぎ合わせることで、所望のパターンを描画する。かかる描画動作は、ストライプ毎に実施される。

以上のような描画動作を繰り返し実施していく中で、時間の経過に伴って、高圧電源回路１７０から電子銃２０１へと印加される加速電圧に微小な変動（ドリフト）が生じる。

フォーカス（焦点）測定工程（Ｓ１０２）として、測定部５４は、電子ビーム２００の焦点位置がレンズ値１（第１の調整値）によって調整された後、所定の期間経過後に、改めて電子ビーム２００の焦点位置を調整した場合のレンズ値２（第２の調整値）を測定する。

図４は、実施の形態１におけるフォーカス調整の仕方を説明するための概念図である。予め固定マーク１０９上で電子ビーム２００のフォーカスを調整しておく。調整は対物レンズ２０７の励磁で行えばよい。

図５は、実施の形態１におけるフォーカス位置のずれを説明するためのグラフの一例である。図５において、縦軸はビーム径、横軸はフォーカス位置を示している。図５では、フォーカス位置「０」がマーク１０９でフォーカス調整された基準位置を示している。調整されるフォーカス位置はマーク１０９でビーム径が最も小さくなる変曲点に合わせる。ビーム径は、マーク１０９に照射した電子ビーム２００の反射電子或いは２次電子を検出器２１６で測定し、測定結果から演算すればよい。

描画時は、試料１０１表面（描画面）と固定マーク１０９の表面との高さが一致するようにＺステージ１０７をＺ方向にΔＺ移動させることになる。例えば、図示しないＺセンサで試料１０１面とマーク１０９表面の高さ位置を測定し、試料１０１面の高さ位置をマーク１０９表面の高さ位置に合わせるようにＺステージ１０７で移動させればよい。元々のレンズ値１（励磁値１）で調整されていた焦点位置は、経時変化によりずれ、かかる焦点ずれ（フォーカスずれ）を無くすようにフォーカス調整により改めてレンズ値２（励磁値２）で調整される。

フォーカスずれ量演算工程（Ｓ１０６）として、ずれ量演算部５６は、レンズ値１（励磁値１：第１の調整値）とレンズ値２（励磁値２：第２の調整値）とのずれ量（差分）を演算する。

補正値演算工程（Ｓ１０８）として、補正値演算部５８は、記憶装置１４４（記憶部）から相関テーブル（相関関係を）を読み出し、記憶装置１４４に記憶された相関テーブルを用いて、レンズ値のずれ量に対応する、電子ビーム２００を放出する電子銃２０１（ビーム源）に印加される加速電圧の補正値を演算する。

図６は、実施の形態１における相関テーブルの一例を示す図である。図６において、レンズ値の各ずれ量に対応する加速電圧の補正値が定義される。補正値演算部５８は、レンズ値のずれ量に対応する加速電圧の補正値を読み出せばよい。ちょうど対応するずれ量が相関テーブルに定義されていない場合には、相関テーブルに定義された前後のずれ量に対応する加速電圧の補正値を線形補間する演算等を行って、所望の加速電圧の補正値を取得すればよい。

加速電圧補正工程（Ｓ１１０）として、補正部６０は、取得された補正値を用いて、電子銃２０１に印加される加速電圧を補正する補正制御信号を生成し、高圧電源回路１７０に出力する。高圧電源回路１７０（補正部の一例）内では、加速電圧電源６２が、入力された補正制御信号に対応する電圧を加速電圧に加算することで補正する。そして、電子銃２０１には補正後の加速電圧が印加される。例えば、数Ｖ〜数１０００Ｖの補正電圧が加算されることになる。補正電圧の正負の極性はずれ量によって変わればよい。以降の描画処理は、補正された加速電圧が印加された電子銃２０１から放出された電子ビーム２００を用いて実行されることになる。電圧計での加速電圧変動の測定が困難であっても、電圧印加側である加速電圧電源６２によって印加電圧を調整することでドリフト分を補正できる。

加速電圧の補正後は、フォーカス（焦点）測定工程（Ｓ１０２）を再度実行して、フォーカスずれが補正されているかどうかを確認しておくとよい。フォーカスは加速電圧ドリフト以外の原因によって変動する。しかし、加速電圧を補正することでフォーカスずれが一部でも補正されれば加速電圧ドリフトに起因するフォーカスずれが補正されていることがわかる。また、フォーカスずれが一部でも補正されていれば逆に加速電圧ドリフトが補正されていることがわかる。

図７は、実施の形態１におけるフォーカスずれと経過時間との関係を示す図である。図７に示すように、時間の経過に伴ってフォーカスずれ量が大きくなるが、加速電圧のドリフト補正を行うことでリセットできる。加速電圧のドリフト補正を行う頻度（周期）は、フォーカスずれ量が許容値を超える前に行うように調整されると好適である。例えば、数週間或いは数ヶ月等の単位で実施されると良い。

以上により、実施の形態１では、加速電圧のドリフトを補正できる。よって、加速電圧の長期的な安定を図ることができる。その結果、複数の調整項目で実施される各種のビーム調整の実施頻度を減らすことができる。また、フォーカスずれ調整により加速電圧のドリフトを補正できるので、調整項目が従来に比べて大幅に減らすことができ、スループットの劣化を抑制できる。かかる加速電圧のドリフト補正は、ビームドリフト補正にもなる。

実施の形態２．
実施の形態１では、加速電圧とビームの焦点との間の相関関係に着目して、加速電圧のドリフトを補正する構成について説明した。但し、かかる場合に限るものではない。実施の形態２では、加速電圧と偏向器によるビームに偏向感度との間の相関関係に着目する構成について説明する。描画装置１００の構成は図１と同様である。また、以下、特に説明する点以外の内容は実施の形態１と同様で構わない。

電子ビーム２００の焦点ずれの他に、加速電圧が変動すると、これに起因にして偏向器によるビームに偏向感度がずれる。言い換えれば、加速電圧とビームの偏向感度との間には相関関係がある。そこで、実施の形態２では、微細変動の測定が困難な加速電圧に代わって、偏向感度ずれを測定し、かかる相関関係を用いて、ビームの偏向感度ずれから加速電圧の変動（ドリフト）を補正する。かかる加速電圧ドリフトを補正することで加速電圧に起因するビームドリフト（ビーム変動）を補正することにつながる。

そこで、描画処理を開始する前に、予め、実験等により加速電圧とビームの偏向感度との間の相関関係を求めておく。具体的には、電子ビーム２００は、例えば、主偏向器２０８によって主偏向器２０８の偏向領域内の所望のＳＦの基準位置へと偏向される。そこで、加速電圧を変動させて、あえて偏向感度ずれを生じさせ、偏向制御回路１２０によって主偏向器２０８を制御して偏向領域内の複数の位置へと電子ビーム２００を偏向する際の偏向位置を測定して、偏向可能な偏向領域形状を取得する。そして、かかる偏向位置のずれ量（偏向領域形状のずれ量：偏向感度ずれ量）を測定する。このようにして、加速電圧の変動量と、偏向感度のずれ量との関係を求める。かかる関係から、偏向感度のずれ量と加速電圧の変動を補正する例えば電圧値等の補正値との相関テーブル（相関関係）を作成する。作成された相関テーブルは、記憶装置１４４に格納しておく。ここでは、一例として相関テーブルを用いたが、これに限るものではない。相関関係データは、テーブルの他、例えば、変換式等であっても構わない。

図８は、実施の形態２における加速電圧ドリフトの補正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、実施の形態２における加速電圧ドリフトの補正方法は、偏向感度測定工程（Ｓ１０３）と、偏向感度ずれ量演算工程（Ｓ１０７）と、補正値演算工程（Ｓ１０８）と、加速電圧補正工程（Ｓ１１０）と、いう一連の工程を実施する。

描画装置１００の立ち上げ時には、各種ビーム調整が実施される。よって、加速電圧自体も初期値通りドリフトが生じていない状態となる。高圧電源回路１７０内の加速電圧電源６２に、例えば、−５０ｋＶの加速電圧が設定される。また、偏向制御回路１２０では、例えば主偏向器２０８による電子ビーム２００の偏向領域が例えば矩形（所定の偏向領域形状）になるように偏向位置を補正する、ひいては偏向量を補正することで電子ビームの偏向感度を調整しておく。主偏向器２０８の代わりに副偏向器２０９の偏向感度を用いてもよい。かかる状態で試料１０１にパターンを描画する描画処理が実行される。

実施の形態１と同様の描画動作を繰り返し実施していく中で、時間の経過に伴って、高圧電源回路１７０から電子銃２０１へと印加される加速電圧に微小な変動（ドリフト）が生じる。

偏向感度測定工程（Ｓ１０３）として、測定部５４は、電子ビーム２００の偏向領域が例えば矩形（所定の偏向領域形状）になるように電子ビーム２００の偏向感度が調整された後、所定の期間経過後に、改めて電子ビーム２００の偏向感度を測定する。

図９は、実施の形態２における偏向感度測定を説明するための図である。主偏向器２０８の矩形の偏向領域の４隅の位置にマーク１０９が配置されるようにステージ１０５を順に移動させる。各マーク位置にて主偏向器２０８にて電子ビーム２００を偏向し、マーク１０９上を走査（スキャン）する。そして、走査時の反射電子或いは２次電子を検出器２１６で検出する。検出信号はアンプ１３４に送信され、増幅されて、アナログ信号からデジタル信号へと変換された後、測定部５４に送信される。測定部５４は、かかる検出信号からマーク１０９の検出位置を演算する。測定部５４は、主偏向器２０８の矩形の偏向領域の４隅の位置で測定された各位置から偏向領域形状を演算すればよい。偏向歪により偏向領域の形状は図９に示すように矩形からずれた形状となる。偏向領域の４隅以外の複数の位置で測定することで高精度な偏向領域形状を取得できる。かかる偏向領域形状を把握できれば所望の偏向位置と実際の偏向位置との差がわかるので偏向感度が得られる。

偏向感度ずれ量演算工程（Ｓ１０７）として、ずれ量演算部５６は、主偏向器２０８の例えば矩形の偏向領域形状（所定の偏向領域形状）からの、測定された偏向感度のずれ量を演算する。ここでは、偏向領域の基準点、例えば、図９に示すように左下の角部の１点についてずれ量を演算する。ｘ方向のずれ量とｙ方向のずれ量とが得られるので、ずれ量として、例えば、矩形の左下の角部Ｏの１点から歪んだ偏向領域形状左下の角部相当位置Ｏ’の１点までのベクトル量を演算する。

補正値演算工程（Ｓ１０８）として、補正値演算部５８は、記憶装置１４４に記憶された相関関係を用いて、ずれ量に対応する、電子ビーム２００を放出する電子銃２０１に印加される加速電圧の補正値を演算する。加速電圧補正工程（Ｓ１１０）の内容は実施の形態１と同様である。

加速電圧の補正後は、偏向感度測定工程（Ｓ１０３）を再度実行して、偏向感度ずれが補正されているかどうかを確認しておくとよい。偏向感度は加速電圧ドリフト以外の原因によって変動する。しかし、加速電圧を補正することで偏向感度ずれが一部でも補正されれば加速電圧ドリフトに起因する偏向感度ずれが補正されていることがわかる。また、偏向感度ずれが一部でも補正されていれば、逆に加速電圧ドリフトが補正されていることがわかる。

加速電圧のドリフト補正を行う頻度（周期）は、偏向感度ずれ量が許容値を超える前に行うように調整されると好適である。例えば、数週間或いは数ヶ月等の単位で実施されると良い。

以上により、実施の形態２では、加速電圧のドリフトを補正できる。よって、加速電圧の長期的な安定を図ることができる。その結果、複数の調整項目で実施される各種のビーム調整の実施頻度を減らすことができる。また、偏向感度ずれ測定により加速電圧のドリフトを補正できるので、調整項目が従来に比べて大幅に減らすことができ、スループットの劣化を抑制できる。かかる加速電圧のドリフト補正は、ビームドリフト補正にもなる。

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加速電圧ドリフトの補正方法、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は、本発明の範囲に包含される。

１０ カソード
５０ 描画データ処理部
５２ 描画制御部
５４ 測定部
５６ ずれ量演算部
５８ 補正値演算部
６０補正部
６２ 加速電圧電源
６４ ウェネルト用電源
６６ ヒータ用電源
７０ 電流計
７４ アノード電極
７６ ウェネルト電極
７９ ヒータ
１００ 描画装置
１０１，３４０ 試料
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ステージ
１１０ 制御計算機
１１２ メモリ
１２０ 偏向制御回路
１３０ レンズ制御回路
１３２ ＤＡＣアンプ
１３４ アンプ
１４０，１４２，１４４ 記憶装置
１５０ 描画部
１６０ 制御部
１７０ 高圧電源回路
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 偏向器
２０６，４２０ 第２のアパーチャ
２０７ 対物レンズ
２０８ 主偏向器
２０９ 副偏向器
２１２ ブランキング偏向器
２１４ ブランキングアパーチャ
２１６ 検出器
３００ タンク
３０２ マスフローメータ
３０４ バルブ
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. 荷電粒子ビームの焦点位置が第１の調整値によって調整された後、所定の期間経過後に、改めて荷電粒子ビームの焦点位置を調整した場合の第２の調整値を測定する工程と、
   前記第１と第２の調整値とのずれ量を演算する工程と、
   記憶装置に記憶された相関関係を用いて、前記ずれ量に対応する、前記荷電粒子ビームを放出するビーム源に印加される加速電圧の補正値を演算する工程と、
   前記補正値を用いて、前記ビーム源に印加される加速電圧を補正する工程と、
   を備えたことを特徴とする加速電圧ドリフトの補正方法。
2. 荷電粒子ビームの偏向領域が所定の偏向領域形状になるように荷電粒子ビームの偏向感度が調整された後、所定の期間経過後に、改めて荷電粒子ビームの偏向感度を測定する工程と、
   前記所定の偏向領域形状からの、測定された偏向感度のずれ量を演算する工程と、
   記憶装置に記憶された相関関係を用いて、前記ずれ量に対応する、前記荷電粒子ビームを放出するビーム源に印加される加速電圧の補正値を演算する工程と、
   前記補正値を用いて、前記ビーム源に印加される加速電圧を補正する工程と、
   を備えたことを特徴とする加速電圧ドリフトの補正方法。
3. 荷電粒子ビームの焦点位置が第１の調整値によって調整された後、所定の期間経過後に、改めて荷電粒子ビームの焦点位置を調整した場合の第２の調整値を測定する工程と、
   前記第１と第２の調整値とのずれ量を演算する工程と、
   記憶装置に記憶された相関関係を用いて、前記ずれ量に対応する、前記荷電粒子ビームを放出するビーム源に印加される加速電圧の補正値を演算する工程と、
   前記補正値を用いて、前記ビーム源に印加される加速電圧を補正する工程と、
   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。
4. 荷電粒子ビームの偏向領域が所定の偏向領域形状になるように荷電粒子ビームの偏向感度が調整された後、所定の期間経過後に、改めて荷電粒子ビームの偏向感度を測定する工程と、
   前記所定の偏向領域形状からの、測定された偏向感度のずれ量を演算する工程と、
   記憶装置に記憶された相関関係を用いて、前記ずれ量に対応する、前記荷電粒子ビームを放出するビーム源に印加される加速電圧の補正値を演算する工程と、
   前記補正値を用いて、前記ビーム源に印加される加速電圧を補正する工程と、
   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。
5. 焦点位置が第１の調整値によって調整された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、
   荷電粒子ビームの焦点位置が第１の調整値によって調整された後、所定の期間経過後に、改めて荷電粒子ビームの焦点位置を調整した場合の第２の調整値を測定する測定部と、
   前記第１と第２の調整値とのずれ量を演算するずれ量演算部と、
   前記ずれ量と加速電圧の補正値との相関関係を記憶する記憶部と、
   記憶部に記憶された相関関係を用いて、演算された前記ずれ量に対応する、前記荷電粒子ビームを放出するビーム源に印加される加速電圧の補正値を演算する補正値演算部と、
   前記補正値を用いて、前記ビーム源に印加される加速電圧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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