JP2018078187A - マルチビーム光学系の調整方法及びマルチビーム露光装置 - Google Patents

Abstract

【目的】マルチビームの結像歪みを抑制しながら余分な電子の通過を制限することが可能な光学系の調整方法を提供する。
【構成】本発明の一態様のマルチビーム光学系の調整方法は、成形アパーチャアレイ基板の複数の開口部全体が含まれる領域に、荷電粒子ビームの照射を受け、複数の開口部を荷電粒子ビームの一部がそれぞれ通過することにより、マルチビームを形成する工程と、マルチビームのクロスオーバ高さ位置を可変にしながらマルチビームの歪を測定する工程と、マルチビームの歪がより小さくなるマルチビームのクロスオーバ高さ位置を測定する工程と、クロスオーバ高さ位置に、マルチビームのうち、軌道から外れたビームの通過を制限する制限アパーチャ基板の高さ位置を調整する工程と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図８

Description

本発明は、マルチビーム光学系の調整方法及びマルチビーム露光装置に係り、例えば、電子ビームを用いたマルチビーム描画における電子ビーム光学系の調整方法に関する。

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、ウェハ等へ電子線を使って描画することが行われている。

例えば、マルチビームを使った描画装置がある。１本の電子ビームで描画する場合に比べて、マルチビームを用いることで一度に多くのビームを照射できるのでスループットを大幅に向上させることができる。かかるマルチビーム方式の描画装置では、例えば、電子銃から放出された電子ビームを複数の穴を持ったマスクに通してマルチビームを形成し、各々、ブランキング制御され、遮蔽されなかった各ビームが対物レンズにより試料面上に結像される（例えば、特許文献１参照）。

マルチビーム描画装置を含む電子ビームを用いた露光装置では、照射される電子ビームは、光学系によって一旦集束しクロスオーバを形成した後に試料へと照射される。かかるクロスオーバ位置には、余分な電子の通過を制限する制限アパーチャを配置する。ここで、対物レンズにより試料面上に電子ビームを実際に結像すると、レンズの製造誤差等により実際のクロスオーバ位置が設計位置からずれてしまう場合があり得る。かかる場合に、上流側のレンズによりクロスオーバ位置を設計位置に合わせ込むと、試料面上に結像される像の歪が大きくなってしまう。特に、マルチビーム描画では、シングルビーム描画に比べて試料面上に形成される像のサイズが格段に大きいので、歪が大きくなってしまうと、その影響をシングルビーム描画の場合に比べて大きく受けてしまう。よって、歪を小さくすることが望ましい。

一方、クロスオーバ位置を設計位置からずらすと、制限アパーチャ面上でのビームサイズが大きくなるので、そのままでは十分なビームを通過させることが困難となる。かかる問題を解決するには、制限アパーチャの開口径を大きくすればよい。制限アパーチャの開口径を大きくすることによりビーム損失を回避できる。しかしながら、制限アパーチャの開口径を大きくすると、本来、通過を制限するべきであった余分な電子も通過してしまう。かかる余分な電子（漏れビーム）により、試料面上に結像する像のコントラストが低下してしまうといった新たな問題が生じる。さらに、制限アパーチャでブランキング制御を行う場合、ブランキング偏向量を大きくしないとビームＯＦＦができず、ブランキング制御が困難になってしまうといった問題が生じる。

特開２０１５−０２３２８６号公報

そこで、本発明の一態様は、マルチビームの結像歪みを抑制しながら余分な電子の通過を制限することが可能な光学系の調整方法及び露光装置を提供する。

本発明の一態様のマルチビーム光学系の調整方法は、
成形アパーチャアレイ基板の複数の開口部全体が含まれる領域に、荷電粒子ビームの照射を受け、複数の開口部を荷電粒子ビームの一部がそれぞれ通過することにより、マルチビームを形成する工程と、
マルチビームのクロスオーバ高さ位置を可変にしながらマルチビームの歪を測定する工程と、
マルチビームの歪がより小さくなるマルチビームのクロスオーバ高さ位置を測定する工程と、
クロスオーバ高さ位置に、マルチビームのうち、軌道から外れたビームの通過を制限する制限アパーチャ基板の高さ位置を調整する工程と、
を備えたことを特徴とする。

また、荷電粒子ビームを成形アパーチャアレイ基板に照明する照明レンズの設定値を設定する工程をさらに備え、
クロスオーバ高さ位置は、照明レンズの設定値により可変に調整されるように構成すると好適である。

また、制限アパーチャ基板に形成される開口部をマルチビームの全ビームが通過する状態で、マルチビームの歪が測定されると好適である。

本発明の一態様のマルチビーム露光装置は、
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
荷電粒子ビームを照明する照明レンズと、
複数の開口部が形成され、複数の開口部全体が含まれる領域に、照明された荷電粒子ビームの照射を受け、複数の開口部を荷電粒子ビームの一部がそれぞれ通過することにより、マルチビームを形成する成形アパーチャアレイ基板と、
マルチビームのうち、軌道から外れたビームの通過を制限する制限アパーチャ基板と、
制限アパーチャ基板の高さ位置を可変に調整する高さ位置調整機構と、
マルチビームの歪を測定する歪測定機構と、
を備えたことを特徴とする。

また、マルチビームのクロスオーバ高さ位置を測定する測定機構をさらに備えると好適である。

本発明の一態様によれば、マルチビームの結像歪みを抑制しながら余分な電子の通過を制限できる。その結果、高精度な露光ができる。

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における成形アパーチャアレイ基板の構成を示す概念図である。 実施の形態１におけるブランキングアパーチャアレイ機構の構成を示す断面図である。 実施の形態１におけるブランキングアパーチャアレイ機構のメンブレン領域内の構成の一部を示す上面概念図である。 実施の形態１における描画動作の一例を説明するための概念図である。 実施の形態１におけるマルチビームの照射領域と描画対象画素との一例を示す図である。 実施の形態１におけるマルチビームの描画方法の一例を説明するための図である。 実施の形態１におけるマルチビーム光学系の調整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におけるマルチビームの外径軌道の一例とマルチビームの中心ビームのアパーチャ像の結像軌道の一例とを示す図である。 実施の形態１におけるクロスオーバ位置と歪量との関係の一例を示す図である。 実施の形態１における個別ビーム位置を検出する手法を説明するための図である。 実施の形態１における高さ位置調整機構の構成の一例を示す構成図である。 実施の形態１における高さ位置調整機構の構成の他の一例を示す構成図である。 実施の形態１における高さ位置調整機構の構成の他の一例を示す構成図である。 実施の形態１における高さ位置調整機構の構成の他の一例を示す構成図である。 実施の形態１における高さ位置調整機構の構成の他の一例を示す構成図である。 実施の形態１における高さ位置調整機構の構成の他の一例を示す構成図である。 実施の形態１における高さ位置調整機構の構成の他の一例を示す構成図である。 実施の形態１における高さ位置調整機構に反射電子吸収機構を配置した構成の一例を示す構成図である。

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、実施の形態では、露光装置の一例として、描画装置を用いた構成について説明する。但し、露光装置は、描画装置に限るものではなく、検査装置等の荷電粒子ビームの試料への照射を行う装置でも構わない。

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、描画機構１５０と制御部１６０を備えている。描画装置１００は、マルチ荷電粒子ビーム描画装置の一例であると共に、マルチ荷電粒子ビーム露光装置の一例である。描画機構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（電磁レンズ）、成形アパーチャアレイ基板２０３、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４、制限アパーチャ基板２０６、対物レンズ群２１２、偏向器２０８、検出器２１３、アライメントコイル２１１、及び高さ位置調整機構２１４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（照射時）には描画対象基板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、或いは、半導体装置が製造される半導体基板（シリコンウェハ）等が含まれる。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。ＸＹステージ１０５上には、さらに、個別ビーム位置検出機構２１８、及びＸＹステージ１０５の位置測定用のミラー２１０が配置される。

対物レンズ群２１２は、複数段の対物レンズ２１５，２１６（電磁レンズ）を有する。図１では、例えば、２段の対物レンズ２１５，２１６を有する。

個別ビーム位置検出機構２１８は、通過マーク基板２２０、ブロック２２２、及び電流検出器２２４を有する。

制御部１６０は、制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１３０、レンズ制御回路１３１、レンズ制御回路１３２、アンプ１３４、アパーチャ制御回路１３６、アンプ１３７、ステージ制御機構１３８、ステージ位置測定器１３９及び磁気ディスク装置等の記憶装置１４０，１４２を有している。制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１３０、レンズ制御回路１３１、レンズ制御回路１３２、アンプ１３４、アパーチャ制御回路１３６、アンプ１３７、ステージ制御機構１３８、ステージ位置測定器１３９及び記憶装置１４０，１４２は、図示しないバスを介して互いに接続されている。記憶装置１４０（記憶部）には、描画データが描画装置１００の外部から入力され、格納されている。レンズ制御回路１３１には、照明レンズ２０２が接続される。レンズ制御回路１３２には、複数段の対物レンズ２１５，２１６が接続される。レンズ制御回路１３２には、さらに、アライメントコイル２１１が接続される。偏向制御回路１３０には、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４が接続される。また、偏向制御回路１３０には、図示しないＤＡＣアンプユニットを介して偏向器２０８に接続される。アンプ１３４には、検出器２１３が接続される。アパーチャ制御回路１３６には、高さ位置調整機構２１４が接続される。アンプ１３７には、電流検出器２２４が接続される。ステージ制御機構１３８は、ＸＹステージ１０５の駆動を制御する。ステージ位置測定器１３９は、レーザ光をＸＹステージ１０５上のミラー２１０に照射し、ミラー２１０からの反射光を受光する。そして、かかる反射光の情報を利用してＸＹステージ１０５の位置を測定する。

制御計算機１１０内には、ショットデータ生成部５０、測定部５２、測定部５３、歪量演算部５４、判定部５６、抽出部５８、設定部６０、設定部６２、測定部６４、抽出部６６、設定部６８、及び描画制御部７０が配置される。ショットデータ生成部５０、測定部５２、測定部５３、歪量演算部５４、判定部５６、抽出部５８、設定部６０、設定部６２、測定部６４、抽出部６６、設定部６８、及び描画制御部７０といった各「〜部」は、処理回路を有し、その処理回路として、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等を用いることができる。また、各「〜部」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いてもよい。或いは、異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。ショットデータ生成部５０、測定部５２、測定部５３、歪量演算部５４、判定部５６、抽出部５８、設定部６０、設定部６２、測定部６４、抽出部６６、設定部６８、及び描画制御部７０に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度メモリ１１２に記憶される。

複数の図形パターンが定義される描画データが描画装置１００の外部から入力され、記憶装置１４０に格納されている。

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。

図２は、実施の形態１における成形アパーチャアレイ基板の構成を示す概念図である。図２において、成形アパーチャアレイ基板２０３には、縦（ｙ方向）ｐ列×横（ｘ方向）ｑ列（ｐ，ｑ≧２）の穴（開口部）２２が所定の配列ピッチでマトリクス状に形成されている。図２では、例えば、縦横（ｘ，ｙ方向）に５１２×５１２列の穴２２が形成される。各穴２２は、共に同じ寸法形状の矩形で形成される。或いは、同じ直径の円形であっても構わない。これらの複数の穴２２を電子ビーム２００の一部がそれぞれ通過することで、マルチビーム２０が形成されることになる。ここでは、縦横（ｘ，ｙ方向）が共に２列以上の穴２２が配置された例を示したが、これに限るものではない。例えば、縦横（ｘ，ｙ方向）どちらか一方が複数列で他方は１列だけであっても構わない。また、穴２２の配列の仕方は、図２のように、縦横が格子状に配置される場合に限るものではない。例えば、縦方向（ｙ方向）ｋ段目の列と、ｋ＋１段目の列の穴同士が、横方向（ｘ方向）に寸法ａだけずれて配置されてもよい。同様に、縦方向（ｙ方向）ｋ＋１段目の列と、ｋ＋２段目の列の穴同士が、横方向（ｘ方向）に寸法ｂだけずれて配置されてもよい。

図３は、実施の形態１におけるブランキングアパーチャアレイ機構の構成を示す断面図である。
図４は、実施の形態１におけるブランキングアパーチャアレイ機構のメンブレン領域内の構成の一部を示す上面概念図である。なお、図３と図４において、制御電極２４と対向電極２６と制御回路４１とパッド４３の位置関係は一致させて記載していない。ブランキングアパーチャアレイ機構２０４は、図３に示すように、支持台３３上にシリコン等からなる半導体基板３１が配置される。基板３１の中央部は、例えば裏面側から薄く削られ、薄い膜厚ｈのメンブレン領域３０（第１の領域）に加工されている。メンブレン領域３０を取り囲む周囲は、厚い膜厚Ｈの外周領域３２（第２の領域）となる。メンブレン領域３０の上面と外周領域３２の上面とは、同じ高さ位置、或いは、実質的に高さ位置になるように形成される。基板３１は、外周領域３２の裏面で支持台３３上に保持される。支持台３３の中央部は開口しており、メンブレン領域３０の位置は、支持台３３の開口した領域に位置している。

メンブレン領域３０には、図２に示した成形アパーチャアレイ基板２０３の各穴２２に対応する位置にマルチビームのそれぞれのビームの通過用の通過孔２５（第２の開口部）が開口される。言い換えれば、基板３１のメンブレン領域３０には、電子線を用いたマルチビームのそれぞれ対応するビームが通過する複数の通過孔２５がアレイ状に形成される。そして、基板３１のメンブレン領域３０上であって、複数の通過孔２５のうち対応する通過孔２５を挟んで対向するように基板３１上に複数の電極群がそれぞれ配置される。具体的には、メンブレン領域３０上に、図３及び図４に示すように、各通過孔２５の近傍位置に該当する通過孔２５を挟んでブランキング偏向用の制御電極２４と対向電極２６の組（ブランカー：ブランキング偏向器）がそれぞれ配置される。また、基板３１内部であってメンブレン領域３０上の各通過孔２５の近傍には、各通過孔２５用の制御電極２４に偏向電圧を印加する制御回路４１（ロジック回路）が配置される。各ビーム用の対向電極２６は、グランド接続される。

また、図４に示すように、各制御回路４１は、制御信号用のｎビット（例えば１０ビット）のパラレル配線が接続される。各制御回路４１は、制御信号用のｎビットのパラレル配線の他、クロック信号線および電源用の配線等が接続される。クロック信号線および電源用の配線等はパラレル配線の一部の配線を流用しても構わない。マルチビームを構成するそれぞれのビーム毎に、制御電極２４と対向電極２６と制御回路４１とによる個別ブランキング機構４７が構成される。また、図３の例では、制御電極２４と対向電極２６と制御回路４１とが基板３１の膜厚が薄いメンブレン領域３０に配置される。但し、これに限るものではない。また、メンブレン領域３０にアレイ状に形成された複数の制御回路４１は、例えば、同じ行或いは同じ列によってグループ化され、グループ内の制御回路４１群は、図４に示すように、直列に接続される。そして、グループ毎に配置されたパッド４３からの信号がグループ内の制御回路４１に伝達される。具体的には、各制御回路４１内に、図示しないシフトレジストが配置され、例えば、ｐ×ｑ本のマルチビームのうち例えば同じ行のビームの制御回路内のシフトレジスタが直列に接続される。そして、例えば、ｐ×ｑ本のマルチビームの同じ行のビームの制御信号がシリーズで送信され、例えば、ｐ回のクロック信号によって各ビームの制御信号が対応する制御回路４１に格納される。

制御回路４１内には、図示しないアンプ（スイッチング回路の一例）が配置される。アンプの一例として、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ＭＯＳ）インバータ回路が配置される。そして、ＣＭＯＳインバータ回路は正の電位（Ｖｄｄ：ブランキング電位：第１の電位）（例えば、５Ｖ）（第１の電位）とグランド電位（ＧＮＤ：第２の電位）に接続される。ＣＭＯＳインバータ回路の出力線（ＯＵＴ）は制御電極２４に接続される。一方、対向電極２６は、グランド電位が印加される。

ＣＭＯＳインバータ回路の入力（ＩＮ）には、閾値電圧よりも低くなるＬ（ｌｏｗ）電位（例えばグランド電位）と、閾値電圧以上となるＨ（ｈｉｇｈ）電位（例えば、１．５Ｖ）とのいずれかが制御信号として印加される。実施の形態１では、ＣＭＯＳインバータ回路の入力（ＩＮ）にＨ電位が印加される状態（アクティブ状態）では、ＣＭＯＳインバータ回路の出力（ＯＵＴ）は正電位（Ｖｄｄ）となり、対向電極２６のグランド電位との電位差による電界により対応ビーム２０を偏向し、制限アパーチャ基板２０６で遮蔽することでビームＯＦＦになるように制御する。一方、ＣＭＯＳインバータ回路の入力（ＩＮ）にＬ電位が印加される状態では、ＣＭＯＳインバータ回路の出力（ＯＵＴ）はグランド電位となり、対向電極２６のグランド電位との電位差が無くなり対応ビーム２０を偏向しないので制限アパーチャ基板２０６を通過することでビームＯＮになるように制御する。

各通過孔を通過する電子ビーム２０は、それぞれ独立に対となる２つの制御電極２４と対向電極２６に印加される電圧によって偏向される。かかる偏向によってブランキング制御される。具体的には、制御電極２４と対向電極２６の組は、それぞれ対応するスイッチング回路となるＣＭＯＳインバータ回路によって切り替えられる電位によってマルチビームの対応ビームをそれぞれ個別にブランキング偏向する。このように、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４は、複数の電極群を用いて、成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の穴２２（開口部）を通過したマルチビームの各ビームをそれぞれ個別にブランキング偏向する。

図５は、実施の形態１における描画動作の一例を説明するための概念図である。図５に示すように、試料１０１の描画領域３０は、例えば、ｙ方向に向かって所定の幅で短冊状の複数のストライプ領域３２に仮想分割される。まず、ＸＹステージ１０５を移動させて、第１番目のストライプ領域３２の左端、或いはさらに左側の位置に一回のマルチビーム２０のショットで照射可能な照射領域３４が位置するように調整し、描画が開始される。第１番目のストライプ領域３２を描画する際には、ＸＹステージ１０５を例えば−ｘ方向に移動させることにより、相対的にｘ方向へと描画を進めていく。ＸＹステージ１０５は例えば等速で連続移動させる。第１番目のストライプ領域３２の描画終了後、ステージ位置を−ｙ方向に移動させて、第２番目のストライプ領域３２の右端、或いはさらに右側の位置に照射領域３４が相対的にｙ方向に位置するように調整し、今度は、ＸＹステージ１０５を例えばｘ方向に移動させることにより、−ｘ方向に向かって同様に描画を行う。第３番目のストライプ領域３２では、ｘ方向に向かって描画し、第４番目のストライプ領域３２では、−ｘ方向に向かって描画するといったように、交互に向きを変えながら描画することで描画時間を短縮できる。但し、かかる交互に向きを変えながら描画する場合に限らず、各ストライプ領域３２を描画する際、同じ方向に向かって描画を進めるようにしても構わない。１回のショット（後述する照射ステップの合計）では、成形アパーチャアレイ基板２０３の各穴２２を通過することによって形成されたマルチビームによって、最大で各穴２２と同数の複数のショットパターンが一度に形成される。

図６は、実施の形態１におけるマルチビームの照射領域と描画対象画素との一例を示す図である。図６において、ストライプ領域３２は、例えば、マルチビームのビームサイズでメッシュ状の複数のメッシュ領域に分割される。かかる各メッシュ領域が、描画対象画素３６（単位照射領域、或いは描画位置）となる。描画対象画素３６のサイズは、ビームサイズに限定されるものではなく、ビームサイズとは関係なく任意の大きさで構成されるものでも構わない。例えば、ビームサイズの１／ｎ（ｎは１以上の整数）のサイズで構成されても構わない。図６の例では、試料１０１の描画領域が、例えばｙ方向に、１回のマルチビーム２０の照射で照射可能な照射領域３４（描画フィールド）のサイズと実質同じ幅サイズで複数のストライプ領域３２に分割された場合を示している。なお、ストライプ領域３２の幅は、これに限るものではない。照射領域３４のｎ倍（ｎは１以上の整数）のサイズであると好適である。図６の例では、８×８列のマルチビームの場合を示している。そして、照射領域３４内に、１回のマルチビーム２０のショットで照射可能な複数の画素２８（ビームの描画位置）が示されている。言い換えれば、隣り合う画素２８間のピッチがマルチビームの各ビーム間のピッチとなる。図６の例では、隣り合う４つの画素２８で囲まれると共に、４つの画素２８のうちの１つの画素２８を含む正方形の領域で１つのグリッド２９を構成する。図６の例では、各グリッド２９は、４×４画素で構成される場合を示している。

図７は、実施の形態１におけるマルチビームの描画方法の一例を説明するための図である。図７の例では、図６で示したストライプ領域３２を描画するマルチビームのうち、ｙ方向３段目の座標（１，３），（２，３），（３，３），・・・，（５１２，３）の各ビームで描画するグリッドの一部を示している。図７の例では、例えば、ＸＹステージ１０５が８ビームピッチ分の距離を移動する間に４つの画素を描画（露光）する場合を示している。かかる４つの画素を描画（露光）する間、照射領域３４がＸＹステージ１０５の移動によって試料１０１との相対位置がずれないように、偏向器２０８によってマルチビーム２０全体を一括偏向することによって、照射領域３４をＸＹステージ１０５の移動に追従させる。言い換えれば、トラッキング制御が行われる。図７の例では、８ビームピッチ分の距離を移動する間に４つの画素を描画（露光）することで１回のトラッキングサイクルを実施する場合を示している。

具体的には、ステージ位置測定器１３９が、ミラー２１０にレーザを照射して、ミラー２１０から反射光を受光することでＸＹステージ１０５の位置を測長する。測長されたＸＹステージ１０５の位置は、制御計算機１１０に出力される。制御計算機１１０内では、描画制御部７０がかかるＸＹステージ１０５の位置情報を偏向制御回路１３０に出力する。偏向制御回路１３０内では、ＸＹステージ１０５の移動に合わせて、ＸＹステージ１０５の移動に追従するようにビーム偏向するための偏向量データ（トラッキング偏向データ）を演算する。デジタル信号であるトラッキング偏向データは、図示しないＤＡＣアンプでデジタル信号をアナログ信号に変換の上、増幅して、トラッキング偏向電圧として偏向器２０８に印加する。

そして、描画機構１５０は、当該ショットにおけるマルチビームの各ビームのそれぞれの照射時間のうちの最大描画時間Ｔｔｒ内のそれぞれの画素３６に対応する描画時間（照射時間、或いは露光時間）、各画素３６にマルチビーム２０のうちＯＮビームのそれぞれ対応するビームを照射する。

図７の例では、座標（１，３）のビーム（１）によって、時刻ｔ＝０からｔ＝最大描画時間Ｔｔｒまでの間に注目グリッド２９の例えば最下段右から１番目の画素に１ショット目のビームの照射が行われる。時刻ｔ＝０からｔ＝Ｔｔｒまでの間にＸＹステージ１０５は例えば２ビームピッチ分だけ−ｘ方向に移動する。その間、トラッキング動作は継続している。

当該ショットのビーム照射開始から当該ショットの最大描画時間Ｔｔｒが経過後、偏向器２０８によってトラッキング制御のためのビーム偏向を継続しながら、トラッキング制御のためのビーム偏向とは別に、偏向器２０８によってマルチビーム２０を一括して偏向することによって各ビームの描画位置（前回の描画位置）を次の各ビームの描画位置（今回の描画位置）にシフトする。図７の例では、時刻ｔ＝Ｔｔｒになった時点で、注目グリッド２９の最下段右から１番目の画素から下から２段目かつ右から１番目の画素へと描画対象画素をシフトする。その間にもＸＹステージ１０５は定速移動しているのでトラッキング動作は継続している。

そして、トラッキング制御を継続しながら、シフトされた各ビームの描画位置に当該ショットの最大描画時間Ｔｔｒ内のそれぞれ対応する描画時間、マルチビーム２０のうちＯＮビームのそれぞれ対応するビームを照射する。図７の例では、座標（１，３）のビーム（１）によって、時刻ｔ＝Ｔｔｒからｔ＝２Ｔｔｒまでの間に注目グリッド２９の例えば下から２段目かつ右から１番目の画素に２ショット目のビームの照射が行われる。時刻ｔ＝Ｔｔｒからｔ＝２Ｔｔｒまでの間にＸＹステージ１０５は例えば２ビームピッチ分だけ−ｘ方向に移動する。その間、トラッキング動作は継続している。

図７の例では、時刻ｔ＝２Ｔｔｒになった時点で、注目グリッド２９の下から２段目かつ右から１番目の画素から下から３段目かつ右から１番目の画素へと偏向器２０８によるマルチビームの一括偏向により描画対象画素をシフトする。その間にもＸＹステージ１０５は移動しているのでトラッキング動作は継続している。そして、座標（１，３）のビーム（１）によって、時刻ｔ＝２Ｔｔｒからｔ＝３Ｔｔｒまでの間に注目グリッド２９の例えば下から３段目かつ右から１番目の画素に３ショット目のビームの照射が行われる。時刻ｔ＝２Ｔｔｒからｔ＝３Ｔｔｒまでの間にＸＹステージ１０５は例えば２ビームピッチ分だけ−ｘ方向に移動する。その間、トラッキング動作は継続している。時刻ｔ＝３Ｔｔｒになった時点で、注目グリッド２９の下から３段目かつ右から１番目の画素から下から４段目かつ右から１番目の画素へと偏向器２０８によるマルチビームの一括偏向により描画対象画素をシフトする。その間にもＸＹステージ１０５は移動しているのでトラッキング動作は継続している。そして、座標（１，３）のビーム（１）によって、時刻ｔ＝３Ｔｔｒからｔ＝４Ｔｔｒまでの間に注目グリッド２９の例えば下から４段目かつ右から１番目の画素に４ショット目のビームの照射が行われる。時刻ｔ＝３Ｔｔｒからｔ＝４Ｔｔｒまでの間にＸＹステージ１０５は例えば２ビームピッチ分だけ−ｘ方向に移動する。その間、トラッキング動作は継続している。以上により、注目グリッド２９の右から１番目の画素列の描画が終了する。

図７の例では初回位置から３回シフトされた後の各ビームの描画位置にそれぞれ対応するビームを照射した後、トラッキング制御用のビーム偏向をリセットすることによって、トラッキング位置をトラッキング制御が開始されたトラッキング開始位置に戻す。言い換えれば、トラッキング位置をステージ移動方向と逆方向に戻す。図７の例では、時刻ｔ＝４Ｔｔｒになった時点で、注目グリッド２９のトランキングを解除して、ｘ方向に８ビームピッチ分ずれた注目グリッドにビームを振り戻す。なお、図７の例では、座標（１，３）のビーム（１）について説明したが、その他の座標のビームについてもそれぞれの対応するグリッドに対して同様に描画が行われる。すなわち、座標（ｎ，ｍ）のビームは、ｔ＝４Ｔｔｒの時点で対応するグリッドに対して右から１番目の画素列の描画が終了する。例えば、座標（２，３）のビーム（２）は、図７のビーム（１）用の注目グリッド２９の−ｘ方向に隣り合うグリッドに対して右から１番目の画素列の描画が終了する。

なお、各グリッドの右から１番目の画素列の描画は終了しているので、トラッキングリセットした後に、次回のトラッキングサイクルにおいてまず偏向器２０８は、各グリッドの下から１段目かつ右から２番目の画素にそれぞれ対応するビームの描画位置を合わせる（シフトする）ように偏向する。

以上のように同じトラッキングサイクル中は偏向器２０８によって照射領域３４を試料１０１に対して相対位置が同じ位置になるように制御された状態で、偏向器２０８によって１画素ずつシフトさせながら各ショットを行う。そして、トラッキングサイクルが１サイクル終了後、照射領域３４のトラッキング位置を戻してから、図５の下段に示すように、例えば１画素ずれた位置に１回目のショット位置を合わせ、次のトラッキング制御を行いながら偏向器２０８によって１画素ずつシフトさせながら各ショットを行う。ストライプ領域３２の描画中、かかる動作を繰り返すことで、照射領域３４ａ〜３４ｏといった具合に順次照射領域３４の位置が移動していき、当該ストライプ領域の描画を行っていく。

なお、上述した例では、偏向器２０８でトラッキング偏向とシフト偏向の両方を行う場合を示したがこれに限るものではない。複数の偏向器、例えば、２つの偏向器でトラッキング偏向とシフト偏向とを分けて制御しても好適である。次に、描画機構１５０の具体的な動作について説明する。

電子銃２０１（放出源）から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により屈折させられ成形アパーチャアレイ基板２０３全体を照明する。成形アパーチャアレイ基板２０３には、矩形の複数の穴２２（第１の開口部）が形成され、電子ビーム２００は、すべての複数の穴２２が含まれる領域を照明する。複数の穴２２の位置に照射された電子ビーム２００の各一部が、かかる成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の穴２２をそれぞれ通過することによって、例えば矩形形状の複数の電子ビーム（マルチビーム）２０ａ〜ｅが形成される。このように、成形アパーチャアレイ基板２０３は、マルチビーム２０を形成する。かかるマルチビーム２０ａ〜ｅは、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４のそれぞれ対応するブランカー（制御電極２４と対向電極２６の組）（第１の偏向器：個別ブランキング機構４７）内を通過する。かかるブランカーは、それぞれ、少なくとも個別に通過する電子ビーム２０を設定された描画時間（照射時間）ビームがＯＮ状態になるようにブランキング制御する。

ブランキングアパーチャアレイ機構２０４を通過したマルチビーム２０ａ〜ｅは、照明レンズ２０２による屈折により、制限アパーチャ基板２０６に形成された中心の穴に向かって進む。そして、マルチビーム２０ａ〜ｅは、制限アパーチャ基板２０６の中心の穴（第３の開口部）の高さ位置でクロスオーバ（Ｃ．Ｏ．）を形成する。ここで、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４のブランカーによって偏向された電子ビーム２０（図１の点線で示すビーム２０ａ）は、制限アパーチャ基板２０６（ブランキングアパーチャ部材）の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ基板２０６によって遮蔽される。一方、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４のブランカーによって偏向されなかった電子ビーム２０は、図１に示すように制限アパーチャ基板２０６の中心の穴を通過する。このように、制限アパーチャ基板２０６は、個別ブランキング機構４７によってビームＯＦＦの状態になるように偏向された各ビームを遮蔽する。そして、ビームＯＮになってからビームＯＦＦになるまでに形成された、制限アパーチャ基板２０６を通過したビームにより、１回分のショットの各ビームが形成される。制限アパーチャ基板２０６を通過したマルチビーム２０の各ビームは、レンズ制御回路１３２によってそれぞれ励磁された対物レンズ群２１２により、成形アパーチャアレイ基板２０３の穴２２の所望の縮小倍率のアパーチャ像となり、試料１０１上に焦点が合わされる。そして、偏向器２０８によって、制限アパーチャ基板２０６を通過した各ビーム（マルチビーム２０全体）が同方向にまとめて偏向され、各ビームの試料１０１上のそれぞれの照射位置に照射される。一度に照射されるマルチビーム２０は、理想的には成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の穴２２の配列ピッチに上述した所望の縮小率を乗じたピッチで並ぶことになる。

ここで、描画装置１００では、図１に示すように、成形されたマルチビーム２０が照明レンズ２０２によって一旦集束し、クロスオーバ（Ｃ．Ｏ．１）を形成する。そして、クロスオーバ（Ｃ．Ｏ．１）後に拡散したマルチビーム２０を対物レンズ群２１２によって再度集束し、クロスオーバ（Ｃ．Ｏ．２）を形成した後、所望の縮小倍率の像となって試料１０１面上へと結像される。実施の形態１では、クロスオーバ（Ｃ．Ｏ．１）位置に、余分な電子の通過を制限する制限アパーチャ基板２０６を配置する。対物レンズ群２１２により試料１０１面上にマルチビーム２０を実際に結像すると、対物レンズ群２１２の製造誤差等の影響により、試料１０１面上にマルチビーム２０の像の焦点位置が合った状態では、マルチビーム２０のクロスオーバ（Ｃ．Ｏ．１）位置が、設計位置からずれてしまう場合があり得る。かかる場合に、上流側の照明レンズ２０２によりクロスオーバ（Ｃ．Ｏ．１）位置を設計位置に合わせ込むと、試料１０１面上に結像される像の歪が大きくなってしまう。特に、マルチビーム描画では、シングルビーム描画に比べて試料１０１面上に形成される像のサイズが格段に大きいので、歪が大きくなってしまうと、その影響をシングルビーム描画の場合に比べて大きく受けてしまう。

一方、クロスオーバ（Ｃ．Ｏ．１）位置が設計位置からずれると、設計位置に配置されている制限アパーチャ基板２０６面上でのマルチビーム２０全体でのビームサイズが大きくなる。そのため、そのままでは、マルチビーム２０の一部が制限アパーチャ基板２０６の開口部を通過できず、ビーム損失が生じてしまう。逆に、制限アパーチャ基板２０６の開口部の開口径を大きくすると、ビーム損失は回避できるが、本来、通過を制限するべきであった余分な電子も通過してしまう。かかる余分な電子（漏れビーム）により、試料１０１面上に結像する像のコントラストが低下してしまう。さらに、制限アパーチャ基板２０６でブランキング制御を行う場合、個別ブランキング機構４７によるブランキング偏向量を大きくしないとビームＯＦＦができず、ブランキング制御が困難になってしまう。そこで、実施の形態１では、実際に、対物レンズ群２１２により、試料１０１面上にマルチビーム２０の像の焦点位置が合った状態でのクロスオーバ（Ｃ．Ｏ．１）位置に、後から制限アパーチャ基板２０６の位置を合わせ込む。以下、具体的に説明する。

図８は、実施の形態１におけるマルチビーム光学系の調整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１におけるマルチビーム光学系の調整方法は、照明レンズの初期設定工程（Ｓ１０２）と、焦点合わせ工程（Ｓ１０４）と、アパーチャ粗調整工程（Ｓ１０６）と、ビーム位置測定工程（Ｓ１０８）と、歪量演算工程（Ｓ１１０）と、判定工程（Ｓ１１２）と、照明レンズ値変更工程（Ｓ１１４）と、最小歪のレンズ値選択工程（Ｓ１１６）と、照明レンズ設定工程（Ｓ１１８）と、アパーチャ高さ設定工程（Ｓ１２０）と、マルチビーム径測定工程（Ｓ１２２）と、最小ビーム径アパーチャ高さ選択工程（Ｓ１２４）と、アパーチャ設置（調整）工程（Ｓ１２６）と、いう一連の工程を実施する。アパーチャ高さ設定工程（Ｓ１２０）と、マルチビーム径測定工程（Ｓ１２２）と、最小ビーム径アパーチャ高さ選択工程（Ｓ１２４）とは、クロスオーバ位置測定工程（Ｓ１１９）を構成する。

照明レンズの初期設定工程（Ｓ１０２）として、レンズ制御回路１３１は、電子ビーム２００を成形アパーチャアレイ基板２０３に照明する照明レンズ２０２の設定値を設定する。ここでは、まず、照明レンズ２０２を励磁する設計上のレンズ値となる初期値を設定する。

焦点合わせ工程（Ｓ１０４）として、レンズ制御回路１３２は、２段の対物レンズ２１５，２１６を使って、マルチビーム２０の焦点を試料面１０１上に合わせる。実施の形態１では、２段の対物レンズ２１５，２１６によって、マルチビーム２０の縮小と結像を行う。実施の形態１では、複数段の対物レンズ２１５，２１６を用いることで高倍率の縮小光学系を構成する。例えば、総縮小倍率を２００〜３００倍に設定する。対物レンズ２１５がマルチビームの縮小を担当する上流側の電磁レンズに相当する。そして、最終段の対物レンズ２１６がマルチビームの縮小を担当する下流側の電磁レンズに相当する。

図９は、実施の形態１におけるマルチビームの外径軌道の一例とマルチビームの中心ビームのアパーチャ像の結像軌道の一例とを示す図である。図９（ａ）では、縦軸に結像軌道の光軸からの水平方向（例えばｘ方向）の位置（ａ．ｕ）を示す。横軸に試料面１０１からの高さ方向（ｚ方向）の位置（ａ．ｕ）を示す。横軸の左端が成形アパーチャアレイ基板２０３裏面の高さ位置を示し、右端が試料１０１上面の高さ位置を示す。図９（ａ）では、マルチビーム２０の外径軌道（Ａ）（軸外軌道）と、マルチビームの中心ビームのアパーチャ像の結像軌道（Ｂ）（軸上軌道）とが示されている。図９（ｂ）にマルチビーム２０の外径軌道Ａ（軸外軌道）の拡大図が示される。図９（ａ）に示すように、マルチビームの中心ビームのアパーチャ像の結像軌道Ｂ（軸上軌道）は、成形アパーチャアレイ基板２０３裏面（物面）から広がり、対物レンズ２１５によって結像された後、広がった軌道を対物レンズ２１６によって試料１０１面上に結像する。その際、マルチビーム２０の外径軌道Ａ（軸外軌道）は、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、成形アパーチャアレイ基板２０３の上流側から照明レンズ２０２によって光軸側に屈折させられ集束し、クロスオーバ（Ｃ．Ｏ．１）を形成した後、対物レンズ２１５，２１６によって光軸側に屈折させられ集束し、クロスオーバ（Ｃ．Ｏ．２）を形成し、試料１０１面へと到達する。

図１０は、実施の形態１におけるクロスオーバ位置と歪量との関係の一例を示す図である。図１０において、横軸にクロスオーバ（Ｃ．Ｏ．１）高さ位置を示し、縦軸右側に、クロスオーバ（Ｃ．Ｏ．１）高さ位置に対応する歪量、縦軸左側に、クロスオーバ（Ｃ．Ｏ．１）高さ位置に対応するクロスオーバ（Ｃ．Ｏ．２）高さ位置を示す。横軸は、右側に進むほど試料面に近づく場合を示す。縦軸左側は、上方に進むほど試料面から離れる場合を示す。縦軸右側は、上方に進むほど歪量が大きくなる場合を示す。図１０に示すように、試料面上に形成されるマルチビーム２０の像の歪量（Ｃ）は、クロスオーバ（Ｃ．Ｏ．１）高さ位置の最適高さ位置において最小値を示し、最適高さ位置の前後で大きくなることがわかる。また、クロスオーバ（Ｃ．Ｏ．２）高さ位置（Ｄ）は、クロスオーバ（Ｃ．Ｏ．１）高さ位置が試料面に近づくほど、試料面から離れることがわかる。歪量を許容値内に抑えるためには、クロスオーバ（Ｃ．Ｏ．１）高さ位置の範囲も制限されることになる。よって、クロスオーバ（Ｃ．Ｏ．１）高さの設計値が図１０に示す許容範囲からはずれた場合、クロスオーバ（Ｃ．Ｏ．１）高さ位置を設計値に合わせ込むと歪量が許容範囲から外れてしまう。よって、クロスオーバ（Ｃ．Ｏ．１）高さ位置を設計値に合わせ込むのではなく、逆に制限アパーチャ基板２０６の高さ位置をクロスオーバ（Ｃ．Ｏ．１）高さ位置に応じて調整することが望ましいことがわかる。

アパーチャ粗調整工程（Ｓ１０６）として、アパーチャ制御回路１３６は、高さ位置調整機構２１４を駆動して、制限アパーチャ基板２０６の高さ位置を粗調整する。具体的には、マルチビーム２０の全ビームが制限アパーチャ基板２０６の開口部を通過する高さ位置に粗調整する。マルチビーム２０の全ビームが制限アパーチャ基板２０６の開口部を通過するかどうかは、次のようにして判断すればよい。具体的には、レンズ制御回路１３２は、アライメントコイル２１１を励磁して、マルチビーム２０を偏向し、制限アパーチャ基板２０６上を走査する。そして、検出器２１３が、マルチビーム２０が制限アパーチャ基板２０６に照射されたことに起因して放出される、反射電子を含む２次電子を検出する。検出器２１３によって検出されたデータは、アンプ１３４に出力され、アナログデータからデジタルデータに変換された上で増幅されて制御計算機１１０に出力される。制御計算機１１０内では、測定部５２がかかる２次電子の検出データを受信して、マルチビーム２０の像を測定する。ここでは、測定されたマルチビーム２０の像のサイズが制限アパーチャ基板２０６の開口部のサイズよりも小さいかどうかを判断すればよい。ここでアパーチャ基板２０６位置では、マルチビーム２０の像は理想的には一つの円状となるが、個々のビーム像が分離したものの集合体となることもある。個々のビーム像が分離している場合には、最外周を含む円の大きさをマルチビーム２０の像のサイズとすれば良い。そして、アパーチャ制御回路１３６は、高さ位置調整機構２１４を駆動して、マルチビーム２０の像のサイズが制限アパーチャ基板２０６の開口部のサイズよりも小さくなる制限アパーチャ基板２０６の高さ位置に、制限アパーチャ基板２０６の高さ位置を粗調整する。或いは、アライメントコイル２１１を使用せずに、検出器２１３が、マルチビーム２０が制限アパーチャ基板２０６に照射されたことに起因して放出される、反射電子を含む２次電子を検出してもよい。そして、アパーチャ制御回路１３６は、高さ位置調整機構２１４を駆動して、２次電子を検出しない制限アパーチャ基板２０６の高さ位置に、制限アパーチャ基板２０６の高さ位置を粗調整してもよい。高さ位置調整機構２１４の構成については後述する。

ビーム位置測定工程（Ｓ１０８）として、個別ビーム位置検出機構２１８は、マルチビーム２０の全ビームが制限アパーチャ基板２０６の開口部を通過する状態で、マルチビーム２０の各ビームの位置を測定する。

図１１は、実施の形態１における個別ビーム位置を検出する手法を説明するための図である。図１１（ａ）に示すように、成形アパーチャアレイ基板２０３には、マルチビーム２０を形成するための複数の穴２２が、ｘ，ｙ方向に所定のピッチ（Ｐｘ，Ｐｙ）で形成される。そして、対物レンズ群２１２によって所望の縮小倍率で縮小されることで、試料１０１面上は、各ビームがｘ，ｙ方向にピッチ（Ｐｘ’，Ｐｙ’）で形成されることになる。そこで、図１１（ｂ）に示すように、通過マーク基板２２０に形成される孔のサイズφ１を各ビームのピッチＰｘ’（及びＰｙ’）より小さくすることで、測定対象のビーム２０ｉに隣接するビーム２０ｊを遮蔽して通過を回避でき、ビームを１本ずつ通過させることができる。より望ましくは、ビームの裾野部分のブラー寸法をさらに差し引いたサイズにすると良い。そして、通過マーク基板２２０の上面の高さ位置が、試料１０１上面と同じ高さ位置になるようにブロック２２２で調整する。通過マーク基板２２０に形成される孔の下側に位置するブロック２２２の領域は空洞に形成され、通過マーク基板２２０の孔を通過した測定対象のビーム２０ｉは、電流検出器２２４に入射する。そして、電流検出器２２４は、入射されたビームｉの電流値を測定する。電流検出器２２４で検出されたデータは、アンプ１３７に出力され、アナログデータからデジタルデータに変換の上、増幅されて制御計算機１１０に出力される。制御計算機１１０内では測定部５３に出力される。かかる通過マーク基板２２０上をマルチビーム２０で走査する。マルチビーム２０の走査は、偏向器２０８でマルチビーム２０を一括偏向することで行うことができる。これにより、測定部５３は、各ビーム位置に沿って検出された電流値データを受信する。そして、電流値データの強度のピーク位置を当該ビームの位置として検出することができる。

歪量演算工程（Ｓ１１０）として、歪量演算部５４は、制限アパーチャ基板２０６に形成される開口部をマルチビーム２０の全ビームが通過する状態で、マルチビーム２０の歪を測定する。具体的には、歪量演算部５４は、各ビーム位置を入力し、得られた各ビームの照射位置により形成される像の形状からｘ，ｙ方法の歪量を演算する。演算された歪量は、記憶装置１４２に格納される。

判定工程（Ｓ１１２）として、判定部５６は、照明レンズ２０２を励磁する予め設定された範囲での複数の設定値（レンズ値）のすべてが設定されたかどうを判定する。設定値（レンズ値）の振り幅（範囲）は経験的に必要と判断される幅を予め設定しておけばよい。例えば、照明レンズ２０２を励磁する設計上のレンズ値を中心に前後に所定の幅で設定すればよい。まだ複数の設定値（レンズ値）のすべてが設定されていない場合には、照明レンズ値変更工程（Ｓ１１４）に進む。複数の設定値（レンズ値）のすべてが設定された場合には、最小歪のレンズ値選択工程（Ｓ１１６）に進む。

照明レンズ値変更工程（Ｓ１１４）として、レンズ制御回路１３１は、電子ビーム２００を成形アパーチャアレイ基板２０３に照明する照明レンズ２０２の設定値を設定する。ここでは、照明レンズ２０２を励磁する予め設定された範囲での複数の設定値（レンズ値）のうち、まだ設定されていない値に変更する。これにより、マルチビーム２０のクロスオーバ（Ｃ．Ｏ．１）高さ位置が変更される。

そして、アパーチャ粗調整工程（Ｓ１０６）に戻り、判定工程（Ｓ１１２）において複数の設定値（レンズ値）のすべてが設定されたと判定されるまで、アパーチャ粗調整工程（Ｓ１０６）から照明レンズ値変更工程（Ｓ１１４）までの各工程を繰り返す。

以上のように、マルチビーム２０のクロスオーバ（Ｃ．Ｏ．１）高さ位置は、照明レンズ２０２の設定値により可変に調整される。そして、マルチビーム２０のクロスオーバ（Ｃ．Ｏ．１）高さ位置を可変にしながらマルチビーム２０の歪を測定する。

最小歪のレンズ値抽出工程（Ｓ１１６）として、抽出部５８は、得られた照明レンズ２０２の各設定値に対応するマルチビーム２０の歪量の中から、マルチビーム２０の歪がより小さくなる照明レンズ２０２の設定値（レンズ値）を抽出（選択）する。

照明レンズ設定工程（Ｓ１１８）として、設定部６０は、抽出された設定値（レンズ値）を設定するようにレンズ制御回路１３１に制御信号を出力する。レンズ制御回路１３１は、照明レンズ２０２の設定値として、設定部６０から出力された設定値（レンズ値）を設定する。

クロスオーバ高さ位置測定工程（Ｓ１１９）として、マルチビーム２０の歪がより小さくなるマルチビーム２０のクロスオーバ（Ｃ．Ｏ．１）高さ位置を測定する。具体的には、以下のように動作する。

アパーチャ高さ設定工程（Ｓ１２０）として、設定部６２は、設定された照明レンズ２０２のレンズ値で粗調整された際のアパーチャ高さをアパーチャ制御回路１３６に出力する。そして、アパーチャ制御回路１３６は、高さ位置調整機構２１４を駆動して、制限アパーチャ基板２０６の高さ位置を設定する。まずは、アパーチャ粗調整工程（Ｓ１０６）において当該照明レンズ２０２のレンズ値で粗調整された際のアパーチャ高さにすることにより、制限アパーチャ基板２０６を、とりあえずマルチビーム２０全体が制限アパーチャ基板２０６の開口部を通過する高さ位置に設置できる。

図１２は、実施の形態１における高さ位置調整機構の構成の一例を示す構成図である。図１２において、高さ位置調整機構２１４では、制限アパーチャ基板２０６の外径端を駆動筒２３０で支持する。そして、駆動筒２３０を外側から支持板２３２で支持する。支持板２３２は、駆動筒２３０が光軸方向に移動可能なサイズの開口部が形成された支持台２３８上にピエゾ素子２３４を挟んで支持される。また、支持板２３２と支持台２３８との間はバネ２３６を介して接続され、バネ２３６の弾性力により支持板２３２と支持台２３８との間のサイズがピエゾ素子２３４のサイズに制限される。アパーチャ制御回路１３６は、ピエゾ素子２３４に制御電圧を印加して、ピエゾ素子２３４の伸縮に応じて駆動筒２３０を駆動し、制限アパーチャ基板２０６の高さ位置を制御する。マルチビーム２０は、制限アパーチャ基板２０６の中央部に開口した開口部１５２を通過する。また、制限アパーチャ基板２０６は、マルチビーム２０のうち、軌道から外れたビームの通過を制限する。

マルチビーム径測定工程（Ｓ１２２）として、測定部６４は、マルチビーム２０のビーム径を測定する。具体的には、レンズ制御回路１３２は、アライメントコイル２１１を励磁して、マルチビーム２０を偏向し、制限アパーチャ基板２０６上を走査する。そして、検出器２１３が、マルチビーム２０が制限アパーチャ基板２０６に照射されたことに起因して放出される、反射電子を含む２次電子を検出する。検出器２１３によって検出されたデータは、アンプ１３４に出力され、アナログデータからデジタルデータに変換された上で増幅されて制御計算機１１０に出力される。制御計算機１１０内では、測定部６４がかかる２次電子の検出データを受信して、マルチビーム２０の像のビームサイズを測定する。

そして、制限アパーチャ基板２０６の高さ位置を少しずつ変更しながら、かかるアパーチャ高さ設定工程（Ｓ１２０）とマルチビーム径測定工程（Ｓ１２２）とを繰り返す。これにより、制限アパーチャ基板２０６の高さ位置を少しずつ可変に変更した際の各高さ位置におけるマルチビーム２０のビーム径を測定する。測定されたマルチビーム２０のビーム径の情報は、記憶装置１４２に格納される。

最小ビーム径アパーチャ高さ選択工程（Ｓ１２４）として、抽出部６６は、測定された各高さ位置におけるマルチビーム２０のビーム径の中から最小ビーム径となる制限アパーチャ基板２０６の高さ位置を抽出する。最小ビーム径となる制限アパーチャ基板２０６の高さ位置がマルチビーム２０のクロスオーバ（Ｃ．Ｏ．１）高さ位置となる。以上のように、アライメントコイル２１１、検出器２１３、アンプ１３４、測定部６４、及び抽出部６６等は、マルチビーム２０のクロスオーバ（Ｃ．Ｏ．１）高さ位置を測定する測定機構を構成する。

アパーチャ設置（調整）工程（Ｓ１２６）として、設定部６８は、抽出された制限アパーチャ基板２０６の高さ位置をアパーチャ制御回路１３６に出力する。そして、アパーチャ制御回路１３６は、高さ位置調整機構２１４を駆動して、制限アパーチャ基板２０６の高さ位置を最小ビーム径となる位置に設定する。言い換えれば、高さ位置調整機構２１４は、クロスオーバ高さ位置に、マルチビーム２０のうち、軌道から外れたビームの通過を制限する制限アパーチャ基板２０６の高さ位置を調整する。

図１３は、実施の形態１における高さ位置調整機構の構成の他の一例を示す構成図である。図１３（ａ）に示すように、高さ位置調整機構２１４は、駆動板２４２，２４８とローラ２４４ａ，２４４ｂの組とローラ２４６ａ，２４６ｂの組とを有する。図１３（ａ）の例では、高さ位置の異なる複数の制限アパーチャ基板２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ，２０６ｄを横につなげた機構を用いる。複数の制限アパーチャ基板２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ，２０６ｄの両側には、駆動板２４２，２４８が接続される。そして、ローラ２４４ａ，２４４ｂの組の間に駆動板２４２が挟まれことにより支持される。また、ローラ２４６ａ，２４６ｂの組の間に駆動板２４８が挟まれことにより支持される。そして、ローラ２４４ａ，２４４ｂの組とローラ２４６ａ，２４６ｂの組との一方を互いに逆方向に回転駆動させることにより、駆動板２４２，２４８をｘ方向（或いはｙ方向）に移動させることができる。高さ位置の異なる複数の制限アパーチャ基板２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ，２０６ｄは横につながれているので、図１３（ａ）から図１３（ｄ）に示すように、駆動板２４２，２４８をｘ方向（或いはｙ方向）に移動させることで、複数の制限アパーチャ基板２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ，２０６ｄの中から任意の高さを持つ１つをマルチビーム２０が通過する光軸上に配置できる。

図１４は、実施の形態１における高さ位置調整機構の構成の他の一例を示す構成図である。図１４に示す高さ位置調整機構２１４の例は、図１３の例の変形例である。複数の制限アパーチャ基板２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ，２０６ｄを横につなげた機構のｘ方向（或いはｙ方向）のスペースが狭い場合には、駆動板２５１，２５３とローラ２５４ａ，２５４ｂの組とローラ２５６ａ，２５６ｂの組の配置高さをずらしてもよい。図１４の例では、駆動板２５１，２５３とローラ２５４ａ，２５４ｂの組とローラ２５６ａ，２５６ｂの組の配置高さを複数の制限アパーチャ基板２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ，２０６ｄを横につなげた機構から上方にずらした場合を示している。複数の制限アパーチャ基板２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ，２０６ｄの両側には、補助板２５２，２５８が接続される。そして、駆動板２５１と補助板２５２との間は、支持棒２５５により接続される。駆動板２５３と補助板２５８との間は、支持棒２５７により接続される。そして、ローラ２５４ａ，２５４ｂの組の間に駆動板２５１が挟まれことにより支持される。また、ローラ２５６ａ，２５６ｂの組の間に駆動板２５３が挟まれことにより支持される。そして、ローラ２５４ａ，２５４ｂの組とローラ２５６ａ，２５６ｂの組との一方を互いに逆方向に回転駆動させることにより、駆動板２５１，２５３をｘ方向（或いはｙ方向）に移動させることができる。高さ位置の異なる複数の制限アパーチャ基板２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ，２０６ｄは横につながれているので、図１４に示すように、駆動板２５１，２５３をｘ方向（或いはｙ方向）に移動させることで、複数の制限アパーチャ基板２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ，２０６ｄの中から任意の高さを持つ１つをマルチビーム２０が通過する光軸上に配置できる。

図１５は、実施の形態１における高さ位置調整機構の構成の他の一例を示す構成図である。図１５に示す高さ位置調整機構２１４の例は、図１２の例の変形例である。図１５の例では、支持板２３２とピエゾ素子２３４とバネ２３６との代わりに、ローラ２３５ａ，２３５ｂの組によって駆動筒２３０を挟む。そして、ローラ２３５ａ，２３５ｂの組を互いに逆方向に回転させることで、駆動筒２３０をｚ方向（高さ方向）に駆動し、制限アパーチャ基板２０６の高さ位置を任意の高さに制御する。

上述した例では、制限アパーチャ基板２０６の高さ位置を調整するにとどまる場合を示したがこれに限るものではない。

図１６は、実施の形態１における高さ位置調整機構の構成の他の一例を示す構成図である。図１６に示す高さ位置調整機構２１４の例は、上述した図１２或いは図１５の構成に、さらに、水平駆動機構を配置する。図１６に示す高さ位置調整機構２１４の例では、支持台２３８をｘ方向にピストン２６２と補助棒２６８で挟む。補助棒２６８は、バネ２６４で筐体（例えば電子鏡筒１０２内壁）と接続される。同様に、支持台２３８をｙ方向にピストン２６３と補助棒２６９で挟む。補助棒２６９は、バネ２６５で筐体（例えば電子鏡筒１０２内壁）と接続される。そして、図示しないステッピングモータ等でピストン２６２をｘ方向に駆動し、支持台２３８をｘ方向に押すことで制限アパーチャ基板２０６の開口部１５２のｘ方向位置を移動させることができる。同様に、ピストン２６２を−ｘ方向に駆動すれば、支持台２３８をバネ２６４が−ｘ方向に押すことで制限アパーチャ基板２０６の開口部１５２の−ｘ方向位置を移動させることができる。同様に、図示しないステッピングモータ等でピストン２６３をｙ方向に駆動し、支持台２３８をｙ方向に押すことで制限アパーチャ基板２０６の開口部１５２のｙ方向位置を移動させることができる。同様に、ピストン２６３を−ｙ方向に駆動すれば、支持台２３８をバネ２６５が−ｙ方向に押すことで制限アパーチャ基板２０６の開口部１５２の−ｙ方向位置を移動させることができる。また、バネ２６４の弾性力で補助棒２６８が支持台２３８を−ｘ方向に押し戻しているので、ピストン２６２と補助棒２６８とにより支持台２３８のｘ方向の移動を常に拘束している。よって、ピストン２６２の駆動位置によって制限アパーチャ基板２０６の開口部１５２のｘ方向位置を高精度に制御できる。同様に、バネ２６５の弾性力で補助棒２６９が支持台２３８を−ｙ方向に押し戻しているので、ピストン２６３と補助棒２６９とにより支持台２３８のｙ方向の移動を常に拘束している。よって、ピストン２６３の駆動位置によって制限アパーチャ基板２０６の開口部１５２のｙ方向位置を高精度に制御できる。

図１７は、実施の形態１における高さ位置調整機構の構成の他の一例を示す構成図である。図１７に示す高さ位置調整機構２１４の例は、上述した図１３の例の変形例である。図１７の例では、さらに、水平駆動機構を配置する。図１７では、上方から見た構成を示している。図１３の例と同様、高さ位置の異なる複数の制限アパーチャ基板２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ，２０６ｄを横につなげた機構を用いる。かかる複数の制限アパーチャ基板２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ，２０６ｄを横につなげた状態で、駆動板２７２上に配置する。駆動板２７２には、複数の制限アパーチャ基板２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ，２０６ｄの各開口部１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃ，１５２ｄの位置に合わせて各開口部１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃ，１５２ｄよりも広く開口する貫通穴が形成されていることは言うまでもない。そして、駆動板２７２の左端側は、ローラ２７１ａ，２７１ｂの組の間に挟まれことにより支持される。駆動板２７２の右端側は、ローラ２７３ａ，２７３ｂの組の間に挟まれことにより支持される。そして、ローラ２７１ａ，２７１ｂの組とローラ２７３ａ，２７３ｂの組との一方を互いに逆方向に回転駆動させることにより、駆動板２７２をｘ方向に移動させることができる。高さ位置の異なる複数の制限アパーチャ基板２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ，２０６ｄは横（ｘ方向）につながれているので、複数の制限アパーチャ基板２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ，２０６ｄの中から任意の高さを持つ１つをマルチビーム２０が通過する光軸上に配置できる。さらに、駆動板２７２をｙ方向にピストン２７４と補助棒２７７で挟む。補助棒２７７は、バネ２７６で筐体（例えば電子鏡筒１０２内壁）と接続される。そして、図示しないステッピングモータ等でピストン２７４をｙ方向に駆動し、駆動板２７２をｙ方向に押すことで制限アパーチャ基板２０６の開口部１５２のｙ方向位置を移動させることができる。

図１８は、実施の形態１における高さ位置調整機構の構成の他の一例を示す構成図である。図１８に示す高さ位置調整機構２１４の例は、上述した図１４の例の変形例である。図１８の例では、高さ位置の異なる複数の制限アパーチャ基板２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ，２０６ｄに、それぞれ、複数の開口部１５２を形成する。図１８の例では、制限アパーチャ基板２０６ａにｘ方向に並ぶ３つの開口部１５２ａを形成する。同様に、制限アパーチャ基板２０６ｂにｘ方向に並ぶ３つの開口部１５２ｂを形成する。同様に、制限アパーチャ基板２０６ｃにｘ方向に並ぶ３つの開口部１５２ｃを形成する。同様に、制限アパーチャ基板２０６ｄにｘ方向に並ぶ３つの開口部１５２ｄを形成する。同じ高さの開口部１５２を複数設けることで、コンタミ等の付着により開口部１５２の１つが目詰まりを起こした場合でも、同様の高さの他の開口部１５２を使用できる。
また、開口寸法の異なる開口部を用意することにより、クロスオーバ寸法が異なる場合にも適切なアパーチャを選ぶことが出来る様にすることも出来る。

図１９は、実施の形態１における高さ位置調整機構に反射電子吸収機構を配置した構成の一例を示す構成図である。図１９では、図１５に示す高さ位置調整機構２１４の上方に反射電子吸収機構３１０を配置した場合を示す。但し、これに限るものではない。上述した高さ位置調整機構２１４の他の例の上方に配置しても構わない。

反射電子吸収機構３１０は、筒状吸収体３１２と複数の静翼３１４とを有する。筒状吸収体３１２は、例えば、所定の肉厚を持った円形の筒状に形成される。また、筒状吸収体３１２は、内壁面側に、中心方向やや上側に向かって延びる複数の静翼３１４を有する。図１９の例では、例えば、２段階の静翼３１４が高さ位置をずらして配置される場合を示している。各静翼２１８は、制限アパーチャ基板２０６に形成される開口部１５２中心を向くように角度調整されると好適である。かかる角度調整により、散乱電子及びｘ線を効率良く取り込むことができる。また、各段の静翼３１４は、周方向につながった円錐台状に形成されても良いし、複数の翼が周方向に沿って並んで配置されても好適である。

筒状吸収体３１２と複数の静翼３１４は、原子番号が１３番（アルミニウム：Ａｌ）以下の原子（低Ｚ材料）を材料とする。アルミニウム（Ａｌ）の他、例えば、炭素（Ｃ）等を用いると好適である。また、筒状吸収体３１２と複数の静翼３１４は、帯電しないように導電性の材料が用いられる。低Ｚ材料を用いることで、散乱電子が衝突した場合に、衝突点からさらに散乱電子及びｘ線が発生することを低減できる。また、筒状吸収体３１２の内壁面に衝突した散乱電子は、反射しても、反射軌道上に位置する静翼３１４によって軌道が干渉され、エネルギーを消費させられる。よって、電子鏡筒１０２中心領域（マルチビーム２０の通過領域）へと戻りにくくできる。このように反射電子吸収機構３１０は、散乱電子を捕集（トラップ）することによって散乱電子を吸収する。反射電子吸収機構３１０により、反射電子がブランキングアパーチャアレイ機構２０４に到達することを防止できる。なお、反射電子吸収機構３１０を反射電子電流検出器として用いても好適である。

以上のように、実施の形態１によれば、光学系の製造誤差等によりクロスオーバ（Ｃ．Ｏ．１）高さ位置が設計位置からずれた場合でも、マルチビーム２０のクロスオーバ（Ｃ．Ｏ．１）高さ位置に制限アパーチャ基板２０６を可変に調整できる。そのため、マルチビーム２０の結像歪みを抑制しながら余分な電子の通過を制限できる。その結果、高精度な描画（露光）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マルチビーム光学系の調整方法及びマルチビーム露光装置は、本発明の範囲に包含される。

２０ マルチビーム
２２ 穴
２４ 制御電極
２６ 対向電極
２５ 通過孔
２８，３６ 画素
２９ グリッド
３０ 描画領域
３２ ストライプ領域
３４ 照射領域
４７ 個別ブランキング機構
５０ ショットデータ生成部
５２ 測定部
５３ 測定部
５４ 歪量演算部
５６ 判定部
５８ 抽出部
６０ 設定部
６２ 設定部
６４ 測定部
６６ 抽出部
６８ 設定部
７０ 描画制御部
１００ 描画装置
１０１ 試料
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１１０ 制御計算機
１１２ メモリ
１３０ 偏向制御回路
１３１，１３２ レンズ制御回路
１３４ アンプ
１３６ アパーチャ制御回路
１３７ アンプ
１３８ ステージ制御機構
１３９ ステージ位置測定器
１４０，１４２ 記憶装置
１５０ 描画機構
１５２ 開口部
１６０ 制御部
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３ 成形アパーチャアレイ基板
２０４ ブランキングアパーチャアレイ機構
２０６ 制限アパーチャ基板
２０８ 偏向器
２１０ ミラー
２１１ アライメントコイル
２１２ 対物レンズ群
２１３ 検出器
２１４ 高さ位置調整機構
２１５，２１６ 対物レンズ
２１８ 個別ビーム位置検出機構
２２０ 通過マーク基板
２２２ ブロック
２２４ 電流検出器
２３０ 駆動筒
２３２ 支持板
２３４ ピエゾ素子
２３５ ローラ
２３６ バネ
２３８ 支持台
２４２，２４８ 駆動板
２４４，２４６ ローラ
２５１，２５３ 駆動板
２５２，２５８ 補助板
２５４，２５６ ローラ
２５５，２５７ 支持棒
２６２，２６３ ピストン
２６８，２６９ 補助棒
２６５，２６６ バネ
２７２ 駆動板
２７１，２７３ ローラ
２７４ ピストン
２７６ バネ
２７７ 補助棒
３１０ 反射電子吸収機構
３１２ 筒状吸収体
３１４ 静翼

Claims (5)

1. 成形アパーチャアレイ基板の複数の開口部全体が含まれる領域に、荷電粒子ビームの照射を受け、前記複数の開口部を前記荷電粒子ビームの一部がそれぞれ通過することにより、マルチビームを形成する工程と、
   前記マルチビームのクロスオーバ高さ位置を可変にしながら前記マルチビームの歪を測定する工程と、
   前記マルチビームの歪がより小さくなる前記マルチビームのクロスオーバ高さ位置を測定する工程と、
   前記クロスオーバ高さ位置に、前記マルチビームのうち、軌道から外れたビームの通過を制限する制限アパーチャ基板の高さ位置を調整する工程と、
   を備えたことを特徴とするマルチビーム光学系の調整方法。
2. 前記荷電粒子ビームを前記成形アパーチャアレイ基板に照明する照明レンズの設定値を設定する工程をさらに備え、
   前記クロスオーバ高さ位置は、前記照明レンズの設定値により可変に調整されることを特徴とする請求項１記載のマルチビーム光学系の調整方法。
3. 前記制限アパーチャ基板に形成される開口部を前記マルチビームの全ビームが通過する状態で、前記マルチビームの歪が測定されることを特徴とする請求項１又は２記載のマルチビーム光学系の調整方法。
4. 荷電粒子ビームを放出する放出部と、
   前記荷電粒子ビームを照明する照明レンズと、
   複数の開口部が形成され、前記複数の開口部全体が含まれる領域に、照明された前記荷電粒子ビームの照射を受け、前記複数の開口部を前記荷電粒子ビームの一部がそれぞれ通過することにより、マルチビームを形成する成形アパーチャアレイ基板と、
   前記マルチビームのうち、軌道から外れたビームの通過を制限する制限アパーチャ基板と、
   前記制限アパーチャ基板の高さ位置を可変に調整する高さ位置調整機構と、
   前記マルチビームの歪を測定する歪測定機構と、
   を備えたことを特徴とするマルチビーム露光装置。
5. 前記マルチビームのクロスオーバ高さ位置を測定する測定機構をさらに備えたことを特徴とする請求項４記載のマルチビーム露光装置。