JP5199756B2 - 成形ビームのオフセット偏向量取得方法及び描画装置 - Google Patents
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Description
本発明は、成形ビームのオフセット偏向量取得方法及び描画装置に係り、例えば、第１と第２のアパーチャで成形される電子ビームにおけるアパーチャ上での成形位置の違いによる位置ずれをオフセットするための振り戻し量を取得する方法及びその装置に関する。
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１４は、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。
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（例えば、特許文献１参照）。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。
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（例えば、特許文献１参照）。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。
可変成形型の描画装置では、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の両方を通過させる位置を変更することで描画すべき図形の種類やサイズが異なるビームの成形をおこなっている。そのため、図形種によって第２のアパーチャ上で形成される位置が異なる。そのため、すべての図形について同じ偏向量で成形後のビームを偏向させて試料上に照射してしまうと成形される位置の違いによるずれ分だけ照射位置もずれてしまう。そのため、各図形の基準位置となる不動点が試料面上で一致するように図形種ごとにオフセット偏向量（振り戻し偏向量）を設定しておく必要がある。
ここで、従来、アパーチャ設計データとノイズフィルタとのコンボリューションにより最適化テンプレートを作り、最適化テンプレートと、ビームをマーク上で走査して得られたビームの２次元強度分布とから計算される相関関数のピーク位置でビーム位置のずれ量を検出し、そのずれ量が無くなる振り戻し電圧で校正する方法が文献に開示されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、パターンの微細化および高集積化に伴い、かかる手法では十分な精度を得ることが困難であるといった問題があった。そして、アパーチャで成形される図形種ごとの振り戻し偏向量を高精度に求める手法が未だ確立していなかった。
特開平６−１２４８８３号公報
上述したように、第１と第２のアパーチャで成形される図形種ごとの振り戻し偏向量を高精度に求める手法が未だ確立していなかった。
そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、第１と第２のアパーチャで成形される異なる図形の振り戻し偏向量を取得する方法およびその装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様の成形ビームのオフセット偏向量取得方法は、
描画装置に搭載される第１と第２のアパーチャによって成形可能な第１と第２の図形の参照画像を作成する工程と、
マークの設計データからマークの参照画像を作成する工程と、
マークの参照画像と第１の図形の参照画像とのコンボリューション演算により得られる第１のコンボリューション参照画像と、マークの参照画像と第２の図形の参照画像とのコンボリューション演算により得られる第２のコンボリューション参照画像とを作成する工程と、
第１と第２のアパーチャを用いて第１と第２の図形に成形された荷電粒子ビームでマーク上を走査して、第１と第２の図形の光学画像を取得する工程と、
第１のコンボリューション参照画像と第１の図形の光学画像とのコンボリューション演算により得られる第１のコンボリューション合成画像と、第２のコンボリューション参照画像と前記第２の図形の光学画像とのコンボリューション演算により得られる第２のコンボリューション合成画像とを作成する工程と、
第１と第２のコンボリューション合成画像の重心位置を演算する工程と、
第１と第２のコンボリューション合成画像の重心位置を基に、第１と第２の図形の基準位置が一致するように第２の図形に成形された荷電粒子ビームのオフセット偏向量を演算し、結果を出力する工程と、
を備えたことを特徴とする。
描画装置に搭載される第１と第２のアパーチャによって成形可能な第１と第２の図形の参照画像を作成する工程と、
マークの設計データからマークの参照画像を作成する工程と、
マークの参照画像と第１の図形の参照画像とのコンボリューション演算により得られる第１のコンボリューション参照画像と、マークの参照画像と第２の図形の参照画像とのコンボリューション演算により得られる第２のコンボリューション参照画像とを作成する工程と、
第１と第２のアパーチャを用いて第１と第２の図形に成形された荷電粒子ビームでマーク上を走査して、第１と第２の図形の光学画像を取得する工程と、
第１のコンボリューション参照画像と第１の図形の光学画像とのコンボリューション演算により得られる第１のコンボリューション合成画像と、第２のコンボリューション参照画像と前記第２の図形の光学画像とのコンボリューション演算により得られる第２のコンボリューション合成画像とを作成する工程と、
第１と第２のコンボリューション合成画像の重心位置を演算する工程と、
第１と第２のコンボリューション合成画像の重心位置を基に、第１と第２の図形の基準位置が一致するように第２の図形に成形された荷電粒子ビームのオフセット偏向量を演算し、結果を出力する工程と、
を備えたことを特徴とする。
かかる構成では、マークの参照画像と第１の図形の参照画像とのコンボリューション演算により得られる第１のコンボリューション参照画像を第１の図形の光学画像にコンボリューションさせる。同様に、マークの参照画像と第２の図形の参照画像とのコンボリューション演算により得られる第２のコンボリューション参照画像を第２の図形の光学画像にコンボリューションさせる。このようにして得られた第１と第２のコンボリューション合成画像の重心位置を演算することで高精度な位置を得ることができる。その位置の差を用いることで第１の図形に対する第２の図形の高精度なオフセット偏向量が演算される。
また、第１の図形は四角形が用いられ、第２の図形は直角三角形が用いられると好適である。
また、第１と第２のコンボリューション参照画像の重心位置を演算する工程と、
第１のコンボリューション参照画像の重心位置と第２のコンボリューション参照画像の重心位置とのずれ量を演算する工程と、
をさらに備え、
オフセット偏向量を演算する際に、第１と第２のコンボリューション合成画像の重心位置の差についてずれ量分を補正すると好適である。
第１のコンボリューション参照画像の重心位置と第２のコンボリューション参照画像の重心位置とのずれ量を演算する工程と、
をさらに備え、
オフセット偏向量を演算する際に、第１と第２のコンボリューション合成画像の重心位置の差についてずれ量分を補正すると好適である。
かかる構成により参照画像自体のずれをオフセットすることができる。
また、第１と第２の図形の光学画像の取得と、第１と第２のコンボリューション合成画像の作成と、第１と第２のコンボリューション合成画像の重心位置の演算と、オフセット偏向量の演算とが、繰り返し行なわれ、
次回の第２の図形の光学画像を取得する際に、第２の図形に成形された荷電粒子ビームを前回演算されたオフセット偏向量で偏向した上で、マーク上を走査すると好適である。
次回の第２の図形の光学画像を取得する際に、第２の図形に成形された荷電粒子ビームを前回演算されたオフセット偏向量で偏向した上で、マーク上を走査すると好適である。
本発明の一態様の描画装置は、
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
荷電粒子ビームを第１と第２の図形に成形する第１と第２の成形アパーチャと、
マークを配置するステージと、
第１と第２の図形の参照画像を作成する第１の作成部と、
マークの設計データからマークの参照画像を作成する第２の作成部と、
マークの参照画像と第１の図形の参照画像とのコンボリューション演算により得られる第１のコンボリューション参照画像と、マークの参照画像と第２の図形の参照画像とのコンボリューション演算により得られる第２のコンボリューション参照画像とを作成する第３の作成部と、
第１と第２の図形に成形された荷電粒子ビームを用いて、マーク上を走査する偏向器と、
マークからの反射電子を検出する検出器と、
検出器の出力値を用いて、第１と第２の図形の光学画像を取得する光学画像取得部と、
第１のコンボリューション参照画像と第１の図形の光学画像とのコンボリューション演算により得られる第１のコンボリューション合成画像と、第２のコンボリューション参照画像と第２の図形の光学画像とのコンボリューション演算により得られる第２のコンボリューション合成画像とを作成する第４の作成部と、
第１と第２のコンボリューション合成画像の重心位置を演算する第１の演算部と、
第１と第２のコンボリューション合成画像の重心位置を基に、第１と第２の図形の基準位置が一致するように第２の図形に成形された荷電粒子ビームのオフセット偏向量を演算する第２の演算部と、
を備えたことを特徴とする。
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
荷電粒子ビームを第１と第２の図形に成形する第１と第２の成形アパーチャと、
マークを配置するステージと、
第１と第２の図形の参照画像を作成する第１の作成部と、
マークの設計データからマークの参照画像を作成する第２の作成部と、
マークの参照画像と第１の図形の参照画像とのコンボリューション演算により得られる第１のコンボリューション参照画像と、マークの参照画像と第２の図形の参照画像とのコンボリューション演算により得られる第２のコンボリューション参照画像とを作成する第３の作成部と、
第１と第２の図形に成形された荷電粒子ビームを用いて、マーク上を走査する偏向器と、
マークからの反射電子を検出する検出器と、
検出器の出力値を用いて、第１と第２の図形の光学画像を取得する光学画像取得部と、
第１のコンボリューション参照画像と第１の図形の光学画像とのコンボリューション演算により得られる第１のコンボリューション合成画像と、第２のコンボリューション参照画像と第２の図形の光学画像とのコンボリューション演算により得られる第２のコンボリューション合成画像とを作成する第４の作成部と、
第１と第２のコンボリューション合成画像の重心位置を演算する第１の演算部と、
第１と第２のコンボリューション合成画像の重心位置を基に、第１と第２の図形の基準位置が一致するように第２の図形に成形された荷電粒子ビームのオフセット偏向量を演算する第２の演算部と、
を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、第１と第２のアパーチャで成形される異なる図形の高精度なオフセット偏向量（振り戻し偏向量）を取得することができる。
以下、各実施の形態では、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、荷電粒子ビーム描画装置の一例として、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。描画装置１００は、試料１０１に所定のパターンを描画する。描画部１５０は、描画室１０３と描画室１０３の上部に配置された電子鏡筒１０２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、及び検出器２１２を有している。そして、描画室１０３内には、ＸＹステージ１０５が配置され、ＸＹステージ１０５上にマーク１０６が配置される。描画する際には、ＸＹステージ１０５上に描画対象となる試料が配置される。試料として、例えば、半導体装置が形成されるウェハにパターンを転写する露光用のマスクが含まれる。また、このマスクは、例えば、まだ何もパターンが形成されていないマスクブランクスが含まれる。制御部１６０は、磁気ディスク装置１０９、制御計算機１１０、メモリ１１１、偏向制御回路１４０、デジタル・アナログ変換（ＤＡＣ）アンプ１４２，１４４、及び測定アンプ１４６を有している。制御計算機１１０内には、図形参照画像作成部１１２、マーク参照画像作成部１１４、コンボリューション参照画像作成部１１６，１１８、重心位置演算部１２０、オフセット量演算部１２２、光学画像取得部１２４、コンボリューション合成画像作成部１２６、重心位置演算部１２８、オフセット偏向量演算部１３０、及び判定部１３２が配置されている。図形参照画像作成部１１２、マーク参照画像作成部１１４、コンボリューション参照画像作成部１１６，１１８、重心位置演算部１２０、オフセット量演算部１２２、光学画像取得部１２４、コンボリューション合成画像作成部１２６、重心位置演算部１２８、オフセット偏向量演算部１３０、及び判定部１３２といった機能は、ソフトウェアによりＣＰＵ等の計算機で実行される構成してもよい。或いは、電気的な回路によるハードウェアにより構成してもよい。或いは、電気的な回路によるハードウェアとソフトウェアとの組合せにより実施させても構わない。或いは、かかるハードウェアとファームウェアとの組合せでも構わない。また、ソフトウェアにより、或いはソフトウェアとの組合せにより実施させる場合には、処理を実行する計算機に入力される情報或いは演算処理中及び処理後の各情報はその都度メモリ１１１に記憶される。磁気ディスク装置１０９、制御計算機１１０、メモリ１１１、偏向制御回路１４０、及び測定アンプ１４６は、図示しないバスにより互いに接続されている。偏向制御回路１４０には、ＤＡＣアンプ１４２，１４４が接続される。図１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ても構わない。
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。描画装置１００は、試料１０１に所定のパターンを描画する。描画部１５０は、描画室１０３と描画室１０３の上部に配置された電子鏡筒１０２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、及び検出器２１２を有している。そして、描画室１０３内には、ＸＹステージ１０５が配置され、ＸＹステージ１０５上にマーク１０６が配置される。描画する際には、ＸＹステージ１０５上に描画対象となる試料が配置される。試料として、例えば、半導体装置が形成されるウェハにパターンを転写する露光用のマスクが含まれる。また、このマスクは、例えば、まだ何もパターンが形成されていないマスクブランクスが含まれる。制御部１６０は、磁気ディスク装置１０９、制御計算機１１０、メモリ１１１、偏向制御回路１４０、デジタル・アナログ変換（ＤＡＣ）アンプ１４２，１４４、及び測定アンプ１４６を有している。制御計算機１１０内には、図形参照画像作成部１１２、マーク参照画像作成部１１４、コンボリューション参照画像作成部１１６，１１８、重心位置演算部１２０、オフセット量演算部１２２、光学画像取得部１２４、コンボリューション合成画像作成部１２６、重心位置演算部１２８、オフセット偏向量演算部１３０、及び判定部１３２が配置されている。図形参照画像作成部１１２、マーク参照画像作成部１１４、コンボリューション参照画像作成部１１６，１１８、重心位置演算部１２０、オフセット量演算部１２２、光学画像取得部１２４、コンボリューション合成画像作成部１２６、重心位置演算部１２８、オフセット偏向量演算部１３０、及び判定部１３２といった機能は、ソフトウェアによりＣＰＵ等の計算機で実行される構成してもよい。或いは、電気的な回路によるハードウェアにより構成してもよい。或いは、電気的な回路によるハードウェアとソフトウェアとの組合せにより実施させても構わない。或いは、かかるハードウェアとファームウェアとの組合せでも構わない。また、ソフトウェアにより、或いはソフトウェアとの組合せにより実施させる場合には、処理を実行する計算機に入力される情報或いは演算処理中及び処理後の各情報はその都度メモリ１１１に記憶される。磁気ディスク装置１０９、制御計算機１１０、メモリ１１１、偏向制御回路１４０、及び測定アンプ１４６は、図示しないバスにより互いに接続されている。偏向制御回路１４０には、ＤＡＣアンプ１４２，１４４が接続される。図１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ても構わない。
試料にパターンを描画する際には、以下のように動作する。電子銃２０１（放出部）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、正方形或いは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、第１のアパーチャ２０３の開口を通過させることで電子ビーム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。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によって偏向制御され、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によって偏向され、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２は、実施の形態１における第１のアパーチャ像が成形される図形種によって第２のアパーチャ上の異なる位置に照射された状態の一例を示す概念図である。図２において、第２のアパーチャ２０６には、９０度の２つの角と１３５度の４つの角で構成される６角形の１３５度の２つの角の間の辺と長方形の１辺とが共有する形の開口部５０が形成されている。第１のアパーチャ像と開口部５０との共通領域が成形された電子ビーム２００の第２のアパーチャ像となる。例えば、正方形或いは長方形の第１のアパーチャ像２０と開口部５０の長方形部分の４隅のうちの１つとが重なるように偏向器２０５で電子ビーム２００を偏向することで、正方形或いは長方形といった９０度の角度だけで構成される四角形の成形ビーム１０が得られる。例えば、正方形或いは長方形の第１のアパーチャ像２２が開口部５０の６角形部分の１３５度の角から右斜め上方へと向かって９０度の角につながる辺を跨ぐ位置に偏向器２０５で電子ビーム２００を偏向させることで、三角形、特に、右下が直角となる直角二等辺三角形の成形ビーム１２が得られる。例えば、正方形或いは長方形の第１のアパーチャ像２４が開口部５０の６角形部分の１３５度の角から右斜め下方へと向かって９０度の角につながる辺を跨ぐ位置に偏向器２０５で電子ビーム２００を偏向させることで、三角形、特に、右上が直角となる直角二等辺三角形の成形ビーム１４が得られる。例えば、正方形或いは長方形の第１のアパーチャ像２６が開口部５０の６角形部分の１３５度の角から左斜め下方へと向かって９０度の角につながる辺を跨ぐ位置に偏向器２０５で電子ビーム２００を偏向させることで、三角形、特に、左上が直角となる直角二等辺三角形の成形ビーム１６が得られる。例えば、正方形或いは長方形の第１のアパーチャ像２８が開口部５０の６角形部分の１３５度の角から左斜め上方へと向かって９０度の角につながる辺を跨ぐ位置に偏向器２０５で電子ビーム２００を偏向させることで、三角形、特に、左下が直角となる直角二等辺三角形の成形ビーム１８が得られる。
四角形の成形ビーム１０のサイズを変更する場合には、第１のアパーチャ像２０を上下左右（±ｘ，±ｙ方向）に偏向位置をずらせばよい。その際、重ねられた開口部５０の長方形部分の４隅のうちの１つの角の位置は成形ビーム１０のサイズによって位置が変わらない不動点（基準位置）Ｐ１となる。右下が直角となる直角二等辺三角形の成形ビーム１２のサイズを変更する場合には、第１のアパーチャ像２２を上下（±ｙ方向）に偏向位置をずらせばよい。その際、第１のアパーチャ像２２の左辺と開口部５０の跨る辺との交点位置は、成形ビーム１２のサイズによって位置が変わらない不動点（基準位置）Ｐ２となる。右上が直角となる直角二等辺三角形の成形ビーム１４のサイズを変更する場合には、第１のアパーチャ像２４を上下（±ｙ方向）に偏向位置をずらせばよい。その際、第１のアパーチャ像２４の左辺と開口部５０の跨る辺との交点位置は、成形ビーム１４のサイズによって位置が変わらない不動点（基準位置）Ｐ３となる。左上が直角となる直角二等辺三角形の成形ビーム１６のサイズを変更する場合には、第１のアパーチャ像２６を上下（±ｙ方向）に偏向位置をずらせばよい。その際、第１のアパーチャ像２６の左辺と開口部５０の跨る辺との交点位置は、成形ビーム１６のサイズによって位置が変わらない不動点（基準位置）Ｐ４となる。左下が直角となる直角二等辺三角形の成形ビーム１８のサイズを変更する場合には、第１のアパーチャ像２８を上下（±ｙ方向）に偏向位置をずらせばよい。その際、第１のアパーチャ像２８の左辺と開口部５０の跨る辺との交点位置は、成形ビーム１８のサイズによって位置が変わらない不動点（基準位置）Ｐ５となる。
以上のように、成形ビーム１０については不動点Ｐ１が、四角形の基準位置となる。成形ビーム１２については不動点Ｐ２が、右下が直角となる直角二等辺三角形の基準位置となる。成形ビーム１４については不動点Ｐ３が、右上が直角となる直角二等辺三角形の基準位置となる。成形ビーム１６については不動点Ｐ４が、左上が直角となる直角二等辺三角形の基準位置となる。成形ビーム１８については不動点Ｐ５が、左下が直角となる直角二等辺三角形の基準位置となる。これらの成形ビームを試料上に照射する際には、かかる基準位置が所望する試料上の座標に照射されるように偏向器２０８で偏向する。ここで、図２で示すように、図形種によって第２のアパーチャ２０６上で形成される位置が異なる。そのため、すべての図形について同じ偏向量で成形後のビームを偏向させて試料上に照射しても各図形の成形される位置の違いによるずれ分だけ照射位置もずれてしまう。そのため、各図形の基準位置となる不動点が試料面上で一致するように図形種ごとにオフセット偏向量（振り戻し偏向量）を設定しておく必要がある。
図３は、実施の形態１における各図形の不動点が一致した状態の一例を示す概念図である。図３に示すように、不動点Ｐ１〜Ｐ５が一致するように偏向器２０８で第２のアパーチャ像（成形ビーム１２〜１８）を偏向する際に基準とする１つの図形（成形ビーム１０）の不動点Ｐ１に対して不動点Ｐ２〜Ｐ５が一致するようにそれぞれ補正するためのオフセット偏向量（振り戻し偏向量）を設定しておく必要がある。そこで、実施の形態１では、以下、かかるオフセット偏向量の取得方法について説明する。
図４は、実施の形態１における成形ビームのオフセット偏向量取得方法の要部工程を示すフローチャート図である。図４において、実施の形態１における成形ビームのオフセット偏向量取得方法は、図形の参照画像作成工程（Ｓ１０２）、マークの参照画像作成工程（Ｓ１０４）、コンボリューション参照画像作成工程（Ｓ１０６）、再コンボリューション参照画像作成工程（Ｓ１０８）、重心位置演算工程（Ｓ１１０）、オフセット量演算工程（Ｓ１１２）、光学画像取得工程（Ｓ２０２）、コンボリューション合成画像作成工程（Ｓ２０４）、重心位置演算工程（Ｓ２０６）、オフセット偏向量演算工程（Ｓ２０８）、及び判定工程（Ｓ２１０）といった各工程を実施する。
ステップ（Ｓ）１０２において、図形の参照画像作成工程として、図形参照画像作成部１１２は、成形ビーム１０で示す四角形（第１の図形）と成形ビーム１２で示す右下が直角となる直角二等辺三角形（第２の図形）と成形ビーム１４で示す右上が直角となる直角二等辺三角形（第３の図形）と成形ビーム１６で示す左上が直角となる直角二等辺三角形（第４の図形）と成形ビーム１８で示す左下が直角となる直角二等辺三角形（第５の図形）の参照画像を作成する。各参照画像は、第１のアパーチャ２０３と第２のアパーチャ２０６で成形される理想的な図形の設計データに基づいて作成される。これら設計データは、磁気ディスク装置１０９に格納しておけばよい。そして、図形参照画像作成部１１２が各図形の参照画像を作成する際に磁気ディスク装置１０９から読み出せばよい。
図５は、実施の形態１における各図形の参照画像の一例を示す図である。図５（ａ）には、成形ビーム１０で示す四角形の参照画像の一例が示されている。図５（ｂ）には、成形ビーム１６で示す左上が直角となる直角二等辺三角形の参照画像の一例が示されている。図５（ｃ）には、成形ビーム１８で示す左下が直角となる直角二等辺三角形の参照画像の一例が示されている。図５（ｄ）には、成形ビーム１４で示す右上が直角となる直角二等辺三角形の参照画像の一例が示されている。図５（ｅ）には、成形ビーム１２で示す右下が直角となる直角二等辺三角形の参照画像の一例が示されている。図５（ａ）〜図５（ｅ）において、白い部分が図形の形状を示している。
Ｓ１０４において、マークの参照画像作成工程として、マーク参照画像作成部１１４は、マーク１０６の設計データからマーク１０６の参照画像を作成する。
図６は、実施の形態１におけるマークが配置されたステージの上面図の一例を示す図である。図６において、ＸＹステージ１０５上には、描画される試料が配置される領域１０８の外側に複数のマーク１０６が配置されている。マーク１０６は、例えば、シリコン（Ｓｉ）部材（基板）上にＳｉとは反射率の異なる材料で形成される。マーク１０６は、正方形或いは長方形に形成されると好適である。マーク１０６の材料として、例えば、タングステン（Ｗ）等が好適である。マーク１０６のサイズは、成形ビームより大きくても小さくてもよいし、或いは、成形ビームと同程度の寸法でも構わない。
図６は、実施の形態１におけるマークが配置されたステージの上面図の一例を示す図である。図６において、ＸＹステージ１０５上には、描画される試料が配置される領域１０８の外側に複数のマーク１０６が配置されている。マーク１０６は、例えば、シリコン（Ｓｉ）部材（基板）上にＳｉとは反射率の異なる材料で形成される。マーク１０６は、正方形或いは長方形に形成されると好適である。マーク１０６の材料として、例えば、タングステン（Ｗ）等が好適である。マーク１０６のサイズは、成形ビームより大きくても小さくてもよいし、或いは、成形ビームと同程度の寸法でも構わない。
図７は、実施の形態１におけるマークの参照画像の一例を示す図である。マーク１０６の参照画像は、マーク１０６の理想的な形状の設計データに基づいて作成される。ここでは、正方形のマークとしている。この設計データは、磁気ディスク装置１０９に格納しておけばよい。そして、マーク参照画像作成部１１４がマークの参照画像を作成する際に磁気ディスク装置１０９から読み出せばよい。
Ｓ１０６において、コンボリューション参照画像作成工程として、コンボリューション参照画像作成部１１６は、マークの参照画像と成形ビーム１０で示す四角形の参照画像とのコンボリューション（畳み込み積分）演算により得られる成形ビーム１０で示す四角形のコンボリューション参照画像（第１のコンボリューション参照画像）を作成する。同様に、コンボリューション参照画像作成部１１６は、マークの参照画像と成形ビーム１２で示す三角形の参照画像とのコンボリューション演算により得られる成形ビーム１２で示す三角形のコンボリューション参照画像（第２のコンボリューション参照画像）を作成する。同様に、コンボリューション参照画像作成部１１６は、マークの参照画像と成形ビーム１４で示す三角形の参照画像とのコンボリューション演算により得られる成形ビーム１４で示す三角形のコンボリューション参照画像（第３のコンボリューション参照画像）を作成する。同様に、コンボリューション参照画像作成部１１６は、マークの参照画像と成形ビーム１６で示す三角形の参照画像とのコンボリューション演算により得られる成形ビーム１６で示す三角形のコンボリューション参照画像（第４のコンボリューション参照画像）を作成する。同様に、コンボリューション参照画像作成部１１６は、マークの参照画像と成形ビーム１８で示す三角形の参照画像とのコンボリューション演算により得られる成形ビーム１８で示す三角形のコンボリューション参照画像（第５のコンボリューション参照画像）を作成する。
図８は、実施の形態１における各図形のコンボリューション参照画像の一例を示す図である。図８（ａ）には、成形ビーム１０で示す四角形のコンボリューション参照画像の一例が示されている。図８（ｂ）には、成形ビーム１６で示す左上が直角となる直角二等辺三角形のコンボリューション参照画像の一例が示されている。図８（ｃ）には、成形ビーム１８で示す左下が直角となる直角二等辺三角形のコンボリューション参照画像の一例が示されている。図８（ｄ）には、成形ビーム１４で示す右上が直角となる直角二等辺三角形のコンボリューション参照画像の一例が示されている。図８（ｅ）には、成形ビーム１２で示す右下が直角となる直角二等辺三角形のコンボリューション参照画像の一例が示されている。図８（ａ）〜図８（ｅ）において、より白い部分が図形の一致度が高いことを示している。以上のようにして、後述する光学画像の位置を特定するためのテンプレート画像を作成する。
Ｓ１０８において、再コンボリューション参照画像作成工程として、コンボリューション参照画像作成部１１８は、同じコンボリューション参照画像同士のコンボリューション演算により得られる再コンボリューション参照画像を作成する。例えば、成形ビーム１０で示す四角形のコンボリューション参照画像同士をコンボリューションする。同様に、成形ビーム１２で示す三角形のコンボリューション参照画像同士をコンボリューションする。同様に、成形ビーム１４で示す三角形のコンボリューション参照画像同士をコンボリューションする。同様に、成形ビーム１６で示す三角形のコンボリューション参照画像同士をコンボリューションする。同様に、成形ビーム１８で示す三角形のコンボリューション参照画像同士をコンボリューションする。
Ｓ１１０において、重心位置演算工程として、重心位置演算部１２０は、成形ビーム１０で示す四角形のコンボリューション参照画像の重心位置を演算する。同様に、成形ビーム１２で示す三角形のコンボリューション参照画像の重心位置を演算する。同様に、成形ビーム１４で示す三角形のコンボリューション参照画像の重心位置を演算する。同様に、成形ビーム１６で示す三角形のコンボリューション参照画像の重心位置を演算する。同様に、成形ビーム１８で示す三角形のコンボリューション参照画像の重心位置を演算する。これらのコンボリューション参照画像の重心位置は、前工程で作成された再コンボリューション参照画像を用いて演算する。各コンボリューション参照画像の重心位置は、各再コンボリューション参照画像の強度分布の最大値を示す位置が該当する。そこで、得られた各再コンボリューション参照画像の画素値（階調値）分布の最大値を演算する。最大値は、各コンボリューション参照画像の画素値の最大値でもよい。さらに、高精度に求める場合には、以下のようにして求めると好適である。
図９は、実施の形態１における最大値を演算方法の一例を示す図である。図９において、それぞれの再コンボリューション参照画像の画素値（階調値）の最大値を示す位置を仮の重心位置とする。そして、再コンボリューション参照画像毎に、仮の重心位置を通るようにｘ方向の強度分布について多項式ｆ（ｘ）で、ｙ方向の強度分布について多項式ｆ（ｙ）でそれぞれ近似（フィッティング）する。よって、仮の重心位置が２つの多項式が示す曲線の交点となる。しかしながら、２つの近似線における強度分布の最大値（ピーク値）は、交点とは限らない。よって、各近似線のピーク値から強度分布の最大値を算出する。例えば、２つのピーク位置の中間位置の値を強度分布の最大値５２とする。但しこれに限るものではなく、２つの近似線に基づいてその他の手法で強度分布の最大値５２を演算しても構わない。以上のようにして得られた最大値の位置が各コンボリューション参照画像の重心位置となる。
ここで、これらのコンボリューション参照画像を後述する光学画像の重心位置を求める際のテンプレートとして用いる場合には、各コンボリューション参照画像の重心位置が一致している必要がある。しかし、実際に得られたコンボリューション参照画像の重心位置が一致しているとは限らない。なぜなら、各コンボリューション参照画像の重心位置は１ピクセル程度の誤差を持つからである。そこで、例えば、成形ビーム１０で示す四角形のコンボリューション参照画像の重心位置を基準位置として、その他の各三角形のコンボリューション参照画像の重心位置をオフセットすると好適である。そのために、以下のようにオフセット量を求める。
Ｓ１１２において、オフセット量演算工程として、オフセット量演算部１２２は、成形ビーム１０で示す四角形のコンボリューション参照画像の重心位置を基準位置として、その他の各三角形のコンボリューション参照画像の重心位置とのずれ量（オフセット量）を演算する。すなわち、成形ビーム１０で示す四角形のコンボリューション参照画像の重心位置と成形ビーム１２で示す三角形のコンボリューション参照画像の重心位置とのずれ量を演算する。同様に、成形ビーム１０で示す四角形のコンボリューション参照画像の重心位置と成形ビーム１４で示す三角形のコンボリューション参照画像の重心位置とのずれ量を演算する。同様に、成形ビーム１０で示す四角形のコンボリューション参照画像の重心位置と成形ビーム１６で示す三角形のコンボリューション参照画像の重心位置とのずれ量を演算する。同様に、成形ビーム１０で示す四角形のコンボリューション参照画像の重心位置と成形ビーム１８で示す三角形のコンボリューション参照画像の重心位置とのずれ量を演算する。
図１０は、実施の形態１におけるオフセット量の一例を示す図である。図１０では、成形ビーム１０で示す四角形のコンボリューション参照画像３０の重心位置Ｇ１と成形ビーム１２で示す三角形のコンボリューション参照画像３２の重心位置Ｇ２との間にΔだけのずれが生じている場合を示している。よって、成形ビーム１２で示す三角形のコンボリューション参照画像３２をテンプレートとして使用する場合には、かかるオフセット量Δだけ考慮すれば、参照画像自体のずれをオフセットすることができる。
以上のようにして、テンプレートとして用いる図形種ごとのコンボリューション参照画像を得ることができる。次に、第１のアパーチャ２０３と第２のアパーチャ２０６で実際に成形された電子ビーム２００を用いた光学画像を取得する。
Ｓ２０２において、光学画像取得工程として、光学画像取得部１２４は、第１のアパーチャ２０３と第２のアパーチャ２０６を用いて、各図形に成形された電子ビーム２００でマーク１０６上を走査して、各図形の光学画像を取得する。具体的には、以下のようにして光学画像を取得する。まず、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、正方形の穴を持つ第１のアパーチャ２０３全体を照明する。ここで、第１のアパーチャ２０３の開口を通過させることで電子ビーム２００をまず矩形例えば正方形に成形する。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２０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。第２のアパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像２０の位置は、偏向器２０５によって四角形を成形する位置に偏向制御され、第２のアパーチャ２０６を通過した電子ビームは成形ビーム１０で示す四角形に成形される。そして、この成形ビーム１０は対物レンズ２０７によりマーク１０６に焦点を合わせ、偏向器２０８によってマーク１０６上を捜査する。その際にマーク１０６や周囲から反射された反射電子５４を検出器２１２で検出する。検出されたデータは測定アンプ１４６によってアナログ信号からデジタル信号に変換されると共に増幅されて制御計算機１１０に出力される。光学画像取得部１２４は、測定アンプ１４６を介したかかる検出器２１２の出力値を用いて、成形ビーム１０で示す四角形の光学画像を取得する。
同様に、第１のアパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像２２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。第２のアパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像２２の位置は、偏向器２０５によって右下を直角とする三角形を成形する位置に偏向制御され、第２のアパーチャ２０６を通過した電子ビームは成形ビーム１２で示す三角形に成形される。そして、この成形ビーム１２は対物レンズ２０７によりマーク１０６に焦点を合わせ、偏向器２０８によってマーク１０６上を捜査する。その際にマーク１０６や周囲から反射された反射電子５４を検出器２１２で検出する。検出されたデータは測定アンプ１４６によってアナログ信号からデジタル信号に変換されると共に増幅されて制御計算機１１０に出力される。光学画像取得部１２４は、測定アンプ１４６を介したかかる検出器２１２の出力値を用いて、成形ビーム１２で示す三角形の光学画像を取得する。
同様に、第１のアパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像２４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。第２のアパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像２４の位置は、偏向器２０５によって右上を直角とする三角形を成形する位置に偏向制御され、第２のアパーチャ２０６を通過した電子ビームは成形ビーム１４で示す三角形に成形される。そして、この成形ビーム１４は対物レンズ２０７によりマーク１０６に焦点を合わせ、偏向器２０８によってマーク１０６上を捜査する。その際にマーク１０６や周囲から反射された反射電子５４を検出器２１２で検出する。検出されたデータは測定アンプ１４６によってアナログ信号からデジタル信号に変換されると共に増幅されて制御計算機１１０に出力される。光学画像取得部１２４は、測定アンプ１４６を介したかかる検出器２１２の出力値を用いて、成形ビーム１４で示す三角形の光学画像を取得する。
同様に、第１のアパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像２６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。第２のアパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像２６の位置は、偏向器２０５によって左上を直角とする三角形を成形する位置に偏向制御され、第２のアパーチャ２０６を通過した電子ビームは成形ビーム１６で示す三角形に成形される。そして、この成形ビーム１６は対物レンズ２０７によりマーク１０６に焦点を合わせ、偏向器２０８によってマーク１０６上を捜査する。その際にマーク１０６や周囲から反射された反射電子５４を検出器２１２で検出する。検出されたデータは測定アンプ１４６によってアナログ信号からデジタル信号に変換されると共に増幅されて制御計算機１１０に出力される。光学画像取得部１２４は、測定アンプ１４６を介したかかる検出器２１２の出力値を用いて、成形ビーム１６で示す三角形の光学画像を取得する。
同様に、第１のアパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像２８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。第２のアパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像２８の位置は、偏向器２０５によって左下を直角とする三角形を成形する位置に偏向制御され、第２のアパーチャ２０６を通過した電子ビームは成形ビーム１８で示す三角形に成形される。そして、この成形ビーム１８は対物レンズ２０７によりマーク１０６に焦点を合わせ、偏向器２０８によってマーク１０６上を捜査する。その際にマーク１０６や周囲から反射された反射電子５４を検出器２１２で検出する。検出されたデータは測定アンプ１４６によってアナログ信号からデジタル信号に変換されると共に増幅されて制御計算機１１０に出力される。光学画像取得部１２４は、測定アンプ１４６を介したかかる検出器２１２の出力値を用いて、成形ビーム１８で示す三角形の光学画像を取得する。
ここで、上述した各図形を成形する際には、上述した対応する参照画像とサイズを合わせておくことは言うまでもない。
図１１は、実施の形態１における各図形の光学画像の一例を示す図である。図１１（ａ）には、成形ビーム１０で示す四角形の光学画像の一例が示されている。図１１（ｂ）には、成形ビーム１６で示す左上が直角となる直角二等辺三角形の光学画像の一例が示されている。図１１（ｃ）には、成形ビーム１８で示す左下が直角となる直角二等辺三角形の光学画像の一例が示されている。図１１（ｄ）には、成形ビーム１４で示す右上が直角となる直角二等辺三角形の光学画像の一例が示されている。図１１（ｅ）には、成形ビーム１２で示す右下が直角となる直角二等辺三角形の光学画像の一例が示されている。
Ｓ２０４において、コンボリューション合成画像作成工程として、コンボリューション合成画像作成部１２６は、図形種ごとにコンボリューション参照画像の各画素値と光学画像の各画素値とを畳み込み積分（コンボリューション）する。そして、得られた値から合成画像（コンボリューション合成画像）を作成する。具体的には、以下のように作成する。コンボリューション合成画像作成部１２６は、成形ビーム１０で示す四角形のコンボリューション参照画像と成形ビーム１０で示す四角形の光学画像とのコンボリューション演算により得られる成形ビーム１０で示す四角形のコンボリューション合成画像（第１のコンボリューション合成画像）を作成する。同様に、成形ビーム１２で示す三角形のコンボリューション参照画像と成形ビーム１２で示す三角形の光学画像とのコンボリューション演算により得られる成形ビーム１２で示す三角形のコンボリューション合成画像（第２のコンボリューション合成画像）を作成する。同様に、成形ビーム１４で示す三角形のコンボリューション参照画像と成形ビーム１４で示す三角形の光学画像とのコンボリューション演算により得られる成形ビーム１４で示す三角形のコンボリューション合成画像（第３のコンボリューション合成画像）を作成する。同様に、成形ビーム１６で示す三角形のコンボリューション参照画像と成形ビーム１６で示す三角形の光学画像とのコンボリューション演算により得られる成形ビーム１６で示す三角形のコンボリューション合成画像（第４のコンボリューション合成画像）を作成する。同様に、成形ビーム１８で示す三角形のコンボリューション参照画像と成形ビーム１８で示す三角形の光学画像とのコンボリューション演算により得られる成形ビーム１８で示す三角形のコンボリューション合成画像（第５のコンボリューション合成画像）を作成する。
図１２は、実施の形態１における各図形のコンボリューション合成画像の一例を示す図である。図１２（ａ）には、成形ビーム１０で示す四角形のコンボリューション合成画像の一例が示されている。図１２（ｂ）には、成形ビーム１６で示す左上が直角となる直角二等辺三角形のコンボリューション合成画像の一例が示されている。図１２（ｃ）には、成形ビーム１８で示す左下が直角となる直角二等辺三角形のコンボリューション合成画像の一例が示されている。図１２（ｄ）には、成形ビーム１４で示す右上が直角となる直角二等辺三角形のコンボリューション合成画像の一例が示されている。図１２（ｅ）には、成形ビーム１２で示す右下が直角となる直角二等辺三角形のコンボリューション合成画像の一例が示されている。
Ｓ２０６において、重心位置演算工程として、重心位置演算部１２８は、成形ビーム１０で示す四角形のコンボリューション合成画像の重心位置を演算する。同様に、成形ビーム１２で示す三角形のコンボリューション合成画像の重心位置を演算する。同様に、成形ビーム１４で示す三角形のコンボリューション合成画像の重心位置を演算する。同様に、成形ビーム１６で示す三角形のコンボリューション合成画像の重心位置を演算する。同様に、成形ビーム１８で示す三角形のコンボリューション合成画像の重心位置を演算する。これらのコンボリューション合成画像の重心位置は、各コンボリューション合成画像の強度分布の最大値を示す位置が該当する。そこで、得られた各コンボリューション合成画像の画素値（階調値）分布の最大値を演算する。最大値は、各コンボリューション合成画像の画素値の最大値でもよい。さらに、高精度に求める場合には、図９で説明した手法と同様に重心位置を求めればよい。すなわち、それぞれのコンボリューション合成画像の画素値（階調値）の最大値を示す位置を仮の重心位置とする。そして、コンボリューション合成画像毎に、仮の重心位置を通るようにｘ方向の強度分布について多項式ｆ（ｘ）で、ｙ方向の強度分布について多項式ｆ（ｙ）でそれぞれ近似（フィッティング）する。よって、仮の重心位置が２つの多項式が示す曲線の交点となる。しかしながら、２つの近似線における強度分布の最大値（ピーク値）は、交点とは限らない。よって、各近似線のピーク値から強度分布の最大値を算出する。例えば、２つのピーク位置の中間位置の値を強度分布の最大値５２とする。但しこれに限るものではなく、２つの近似線に基づいてその他の手法で強度分布の最大値を演算しても構わない。以上のようにして得られた最大値の位置が各コンボリューション合成画像の重心位置となる。この重心位置が各図形において参照画像と光学画像がもっとも一致している位置となる。
Ｓ２０８において、オフセット偏向量演算工程として、オフセット偏向量演算部１３０は、成形ビーム１０で示す四角形のコンボリューション合成画像の重心位置とその他の図形のコンボリューション合成画像の重心位置とを基に、各図形の不動点（基準位置）が一致するように成形ビーム１０で示す四角形の不動点にその他の図形に成形された電子ビームを偏向させる際の偏向量（オフセット偏向量）を演算する。具体的には、成形ビーム１０で示す四角形のコンボリューション合成画像の重心位置と成形ビーム１２で示す三角形のコンボリューション合成画像の重心位置とを基に、成形ビーム１０で示す四角形の不動点と成形ビーム１２で示す三角形の不動点が一致するようにと成形ビーム１２で示す三角形に成形された電子ビーム２００のオフセット偏向量を演算する。同様に、成形ビーム１０で示す四角形のコンボリューション合成画像の重心位置と成形ビーム１４で示す三角形のコンボリューション合成画像の重心位置とを基に、成形ビーム１０で示す四角形の不動点と成形ビーム１４で示す三角形の不動点が一致するようにと成形ビーム１４で示す三角形に成形された電子ビーム２００のオフセット偏向量を演算する。同様に、成形ビーム１０で示す四角形のコンボリューション合成画像の重心位置と成形ビーム１６で示す三角形のコンボリューション合成画像の重心位置とを基に、成形ビーム１０で示す四角形の不動点と成形ビーム１６で示す三角形の不動点が一致するようにと成形ビーム１６で示す三角形に成形された電子ビーム２００のオフセット偏向量を演算する。同様に、成形ビーム１０で示す四角形のコンボリューション合成画像の重心位置と成形ビーム１８で示す三角形のコンボリューション合成画像の重心位置とを基に、成形ビーム１０で示す四角形の不動点と成形ビーム１８で示す三角形の不動点が一致するようにと成形ビーム１８で示す三角形に成形された電子ビーム２００のオフセット偏向量を演算する。
図１３は、実施の形態１におけるオフセット偏向量の演算手法を説明するための概念図である。図１３では、例えば、基準となる成形ビーム１０で示す四角形のコンボリューション合成画像の重心位置Ｇ１と成形ビーム１２で示す三角形のコンボリューション合成画像の重心位置Ｇ２とが得られた場合を示している。重心位置Ｇ１がわかれば、その参照画像となる四角形４０の寸法はわかっているので、四角形４０の不動点Ｐ１の位置が演算できる。同様に、重心位置Ｇ２がわかれば、その参照画像となる三角形４２の寸法はわかっているので、三角形４２の不動点Ｐ２の位置が演算できる。その結果、不動点Ｐ２の位置を基準となる不動点Ｐ１の位置まで偏向するためのオフセット偏向量を求めることができる。オフセット偏向量は、ｘ方向とｙ方向についてそれぞれ求めればよい。
ここで、各図形のオフセット偏向量を演算する際に、参照画像自体のずれを補正するために、既にオフセット量演算工程（Ｓ１１２）において求めたオフセット量Δ分を増減させることで補正する。これにより、より高精度な各図形のオフセット偏向量を求めることができる。そして、結果となる得られた各図形のオフセット偏向量は出力される。まずは、メモリ１１１に格納される。さらに高精度なオフセット偏向量を得るには以下のように繰り返し演算等を行なうとなお望ましい。
Ｓ２１０において、判定工程として、判定部１３２は、図形種ごとに、前回得られたオフセット偏向量Ｌｎ−１と今回得られたオフセット偏向量Ｌｎとの差の絶対値が閾値ΔＬより小さいかどうかを判定する。閾値ΔＬは、図形種ごとに異なってもよいし、共通の値を用いても構わない。そして、差の絶対値が閾値ΔＬより小さくない場合には、光学画像取得工程（Ｓ２０２）とコンボリューション合成画像作成工程（Ｓ２０４）と重心位置演算工程（Ｓ２０６）とオフセット偏向量演算工程（Ｓ２０８）と判定工程（Ｓ２１０）とが差の絶対値が閾値ΔＬより小さくなるまで繰り返される。繰り返す際に、今回の光学画像取得工程（Ｓ２０２）において該当する図形の光学画像を取得する際に偏向器２０８で前回演算されたオフセット偏向量Ｌｎ−１で偏向した上で、マーク１０６上を走査するとよい。これにより、オフセット偏向量を一定の値に収束させていくことができる。一定値にならないまでも差の絶対値が許容される閾値ΔＬより小さくなった時点で得られたオフセット偏向量Ｌｎの繰り返し演算を終了させればよい。すなわち、差の絶対値が閾値ΔＬより小さくなった時点で結果となる得られたオフセット偏向量Ｌｎを出力する。まずは、メモリ１１１に格納される。そして、偏向制御回路１４０に設定される。
以上のように構成することで、第１のアパーチャ２０３と第２のアパーチャ２０６で成形される異なる各図形の高精度なオフセット偏向量（振り戻し偏向量）を取得することができる。
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。上述した例は、基準図形の不動点にその他の図形の不動点を合わせたが、任意の点にすべての図形の不動点を合わせるようにオフセット偏向量（振り戻し偏向量）を求めてもよい。
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成形ビームのオフセット偏向量取得方法及び描画装置は、本発明の範囲に包含される。
１０，１２，１４，１６，１８ 成形ビーム
２０，２２，２４，２６，２８ 第１のアパーチャ像
３０，３２ コンボリューション参照画像
４０ 四角形
４２ 三角形
５０ 開口部
５２ 最大値
５４ 反射電子
１００ 描画装置
１０１，３４０ 試料
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１０６ マーク
１０８ 領域
１０９ 磁気ディスク装置
１１０ 制御計算機
１１１ メモリ
１１２ 図形参照画像作成部
１１４ マーク参照画像作成部
１１６，１１８ コンボリューション参照画像作成部
１２０，１２８ 重心位置演算部
１２２ オフセット量演算部
１２４ 光学画像取得部
１２６ コンボリューション合成画像作成部
１３０ オフセット偏向量演算部
１３２ 判定部
１４０ 偏向制御回路
１４２，１４４ ＤＡＣアンプ
１４６ 測定アンプ
１５０ 描画部
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 偏向器
２０６，４２０ 第２のアパーチャ
２０７ 対物レンズ
２０８ 偏向器
２１２ 検出器
３３０ 電子線
４１１ 開口
４２１ 可変成形開口
４３０ 荷電粒子ソース
２０，２２，２４，２６，２８ 第１のアパーチャ像
３０，３２ コンボリューション参照画像
４０ 四角形
４２ 三角形
５０ 開口部
５２ 最大値
５４ 反射電子
１００ 描画装置
１０１，３４０ 試料
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１０６ マーク
１０８ 領域
１０９ 磁気ディスク装置
１１０ 制御計算機
１１１ メモリ
１１２ 図形参照画像作成部
１１４ マーク参照画像作成部
１１６，１１８ コンボリューション参照画像作成部
１２０，１２８ 重心位置演算部
１２２ オフセット量演算部
１２４ 光学画像取得部
１２６ コンボリューション合成画像作成部
１３０ オフセット偏向量演算部
１３２ 判定部
１４０ 偏向制御回路
１４２，１４４ ＤＡＣアンプ
１４６ 測定アンプ
１５０ 描画部
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 偏向器
２０６，４２０ 第２のアパーチャ
２０７ 対物レンズ
２０８ 偏向器
２１２ 検出器
３３０ 電子線
４１１ 開口
４２１ 可変成形開口
４３０ 荷電粒子ソース
Claims (5)
- 描画装置に搭載される第１と第２のアパーチャによって成形可能な第１と第２の図形の参照画像を作成する工程と、
マークの設計データから前記マークの参照画像を作成する工程と、
前記マークの参照画像と前記第１の図形の参照画像とのコンボリューション演算により得られる第１のコンボリューション参照画像と、前記マークの参照画像と前記第２の図形の参照画像とのコンボリューション演算により得られる第２のコンボリューション参照画像とを作成する工程と、
前記第１と第２のアパーチャを用いて前記第１と第２の図形に成形された荷電粒子ビームで前記マーク上を走査して、前記第１と第２の図形の光学画像を取得する工程と、
前記第１のコンボリューション参照画像と前記第１の図形の光学画像とのコンボリューション演算により得られる第１のコンボリューション合成画像と、前記第２のコンボリューション参照画像と前記第２の図形の光学画像とのコンボリューション演算により得られる第２のコンボリューション合成画像とを作成する工程と、
前記第１と第２のコンボリューション合成画像の重心位置を演算する工程と、
前記第１と第２のコンボリューション合成画像の重心位置を基に、前記第１と第２の図形の基準位置が一致するように前記第２の図形に成形された荷電粒子ビームのオフセット偏向量を演算し、結果を出力する工程と、
を備えたことを特徴とする成形ビームのオフセット偏向量取得方法。 - 前記第１の図形は四角形が用いられ、前記第２の図形は直角三角形が用いられることを特徴とする請求項１記載の成形ビームのオフセット偏向量取得方法。
- 前記第１と第２のコンボリューション参照画像の重心位置を演算する工程と、
前記第１のコンボリューション参照画像の重心位置と前記第２のコンボリューション参照画像の重心位置とのずれ量を演算する工程と、
をさらに備え、
前記オフセット偏向量を演算する際に、前記第１と第２のコンボリューション合成画像の重心位置の差について前記ずれ量分を補正することを特徴とする請求項１又は２記載の成形ビームのオフセット偏向量取得方法。 - 前記第１と第２の図形の光学画像の取得と、前記第１と第２のコンボリューション合成画像の作成と、前記第１と第２のコンボリューション合成画像の重心位置の演算と、前記オフセット偏向量の演算とが、繰り返し行なわれ、
次回の前記第２の図形の光学画像を取得する際に、前記第２の図形に成形された荷電粒子ビームを前回演算された偏向量で偏向した上で、前記マーク上を走査することを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の成形ビームのオフセット偏向量取得方法。 - 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第１と第２の図形に成形する第１と第２の成形アパーチャと、
マークを配置するステージと、
前記第１と第２の図形の参照画像を作成する第１の作成部と、
前記マークの設計データから前記マークの参照画像を作成する第２の作成部と、
前記マークの参照画像と前記第１の図形の参照画像とのコンボリューション演算により得られる第１のコンボリューション参照画像と、前記マークの参照画像と前記第２の図形の参照画像とのコンボリューション演算により得られる第２のコンボリューション参照画像とを作成する第３の作成部と、
前記第１と第２の図形に成形された荷電粒子ビームを用いて、前記マーク上を走査する偏向器と、
前記マークからの反射電子を検出する検出器と、
前記検出器の出力値を用いて、前記第１と第２の図形の光学画像を取得する光学画像取得部と、
前記第１のコンボリューション参照画像と前記第１の図形の光学画像とのコンボリューション演算により得られる第１のコンボリューション合成画像と、前記第２のコンボリューション参照画像と前記第２の図形の光学画像とのコンボリューション演算により得られる第２のコンボリューション合成画像とを作成する第４の作成部と、
前記第１と第２のコンボリューション合成画像の重心位置を演算する第１の演算部と、
前記第１と第２のコンボリューション合成画像の重心位置を基に、前記第１と第２の図形の基準位置が一致するように前記第２の図形に成形された荷電粒子ビームのオフセット偏向量を演算する第２の演算部と、
を備えたことを特徴とする描画装置。
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