JP5956797B2 - マルチ荷電粒子ビーム描画装置及びマルチ荷電粒子ビーム描画方法 - Google Patents

Description

本発明は、マルチ荷電粒子ビーム描画装置及びマルチ荷電粒子ビーム描画方法に係り、例えば、マルチビームによる描画を高精度化する手法に関する。

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光学系で縮小され、偏向器で偏向され試料上の所望の位置へと照射される（例えば、特許文献１参照）。

描画精度を確保するためには、ビーム電流量を校正することが必要である。シングルビーム方式では、特に可変成形方式では、ショットサイズがショット毎に変化するため、ビームの電流密度が均一になるように調整されればよい。一方、シングルビーム方式とは異なり、マルチビーム方式では可変成形せずに個々のビームのショットサイズは同じサイズで固定されているので、個々の電流量が一定になるように調整が必要となる。
描画精度を確保するためには、ビーム電流量を校正することが必要である。シングルビーム方式では、電子銃から出たビームのうちショットとして切り出す領域が小さいのでこの領域内をほぼ一様の電流密度とすることが可能である。しかしマルチビーム方式では広い領域から多数のビーム群を切り出すので、各電流の一様性を実現することが難しい。このためマルチビーム個々の電流量のばらつきに応じて照射時間を補正する必要がある。

そして、シングルビーム方式では、ステージ上のファラディーカップにビームを照射することによりかかるビーム電流量を測定することができる。シングルビーム方式では、ビーム本数が１本なので、描画処理の前後に測定が可能である。しかしながら、シングルビーム方式とは異なり、マルチビーム方式ではビーム本数が多いため、個別のビームの電流値をステージ上のファラディーカップですべて測定するには数日以上かかってしまう。そのため、かかる測定中は描画処理がストップしてしまい、装置稼働率の低下、及び描画スループットを低下させてしまうといった問題があった。

また、電子銃等のビーム照射源のカソードの経時変化によりマルチビームの電流密度分布は常に変化する可能性がある。それに伴い、個々の電流量も変化してしまう。

特開２００６−２６１３４２号公報

そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、スループットを低下させずにマルチビームの各ビームの電流量を校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。

本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、
荷電粒子ビームの照射を受けてマルチビームを形成する複数の開口部を有するアパーチャ部材の複数の開口部を通過したマルチビームを、マルチビーム形成領域を分割した複数の領域の領域毎に複数のビーム群に分け、各領域のビーム群の電流値を測定するビーム群電流測定部と、
当該ビーム群を形成する各開口部の開口面積を補正する補正係数を用いて、当該ビーム群の電流値と、複数の開口部のうち、当該ビーム群を形成する各開口部における補正係数で補正された開口面積と所定の関数式との積の当該ビーム群分の和と、の差分をすべてのビーム群について２乗した値の和を最小化する所定の関数式を算出する関数式算出部と、
描画処理の間に、マルチビームの各ビームの電流値を測定する個別ビーム電流値測定部と、
マルチビームを構成するビーム毎に、所定の関数式と当該ビームの電流値とを用いて、当該ビームを形成する開口部の開口面積を補正する補正係数を算出する補正係数算出部と、
マルチビームを構成するビーム毎に、当該ビーム用の補正係数を更新する更新部と、
所定の関数式を用いて、マルチビームの各ビームの電流密度を算出する電流密度算出部と、
各ビームの電流密度を用いて、各ビームの照射時間を算出する照射時間算出部と、
算出された照射時間で各ビームを照射することによって、試料にパターンを描画する描画部と、
を備え、
前記所定の関数式は、前記補正係数よりも短い期間で算出し直されることを特徴とする。

また、各ビーム群の電流値は、描画処理毎に測定され、
マルチビームの各ビームの電流値は、複数の試料に対する描画処理を行う期間で全ビームの電流値が得られる間隔で測定されると好適である。

また、かかる間隔は、１月以上に設定されると好適である。

また、本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム描画方法は、
荷電粒子ビームの照射を受けてマルチビームを形成する複数の開口部を有するアパーチャ部材の複数の開口部を通過したマルチビームを、マルチビーム形成領域を分割した複数の領域の領域毎に複数のビーム群に分け、各領域のビーム群の電流値を測定する工程と、
当該ビーム群を形成する各開口部の開口面積を補正する補正係数を用いて、当該ビーム群の電流値と、複数の開口部のうち、当該ビーム群を形成する各開口部における補正係数で補正された開口面積と所定の関数式との積の当該ビーム群分の和と、の差分をすべてのビーム群について２乗した値の和を最小化する所定の関数式を算出する工程と、
描画処理の間に、マルチビームの各ビームの電流値を測定する工程と、
各ビームの電流密度を用いて、各ビームの照射時間を算出する工程と、
算出された照射時間で各ビームを照射することによって、試料にパターンを描画する工程と、
描画処理の間に、マルチビームの各ビームの電流値を測定する工程と、
マルチビームを構成するビーム毎に、所定の関数式と当該ビームの電流値とを用いて、当該ビームを形成する開口部の開口面積を補正する補正係数を算出する工程と、
マルチビームを構成するビーム毎に、当該ビーム用の補正係数を更新する工程と、
を備え、
前記所定の関数式は、前記補正係数よりも短い期間で算出し直されることを特徴とする。

また、各ビーム用の補正係数の初期値は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて当該ビームを形成する開口部を撮像した像、又はレーザを開口部に照射して得られる透過光量を用いて算出されると好適である。

本発明の一態様によれば、スループットを低下させずにマルチビームの各ビームの電流量を校正できる。

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におけるアパーチャ部材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プレートの構成を示す概念図である。 実施の形態１における描画動作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電流量変化を説明するための概念図である。 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におけるビーム群の作成方法を説明するための概念図である。 実施の形態１におけるビーム群電流の測定方法を説明するための概念図である。 実施の形態１における個別ビーム電流の測定方法を説明するための概念図である。 実施の形態１における個別ビーム電流量の校正の間隔について説明するための図である。

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。

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、マルチ荷電粒子ビーム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、アパーチャ部材２０３、ブランキングプレート２０４、縮小レンズ２０５、偏向器２１２、制限アパーチャ部材２０６、対物レンズ２０７、及び偏向器２０８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、ＸＹステージ１０５の位置測定用のミラー２１０が配置される。また、制限アパーチャ部材２０６には、電流検出器２１４が配置される。

図１の例では、制限アパーチャ部材２０６の制限開口とは異なる位置の制限アパーチャ部材２０６上に電流検出器２１４が載置されているが、これに限るものではない。制限アパーチャ部材２０６の制限開口とは異なる位置に別の開口が設けられ、かかる開口下に電流検出器２１４が配置されても好適である。

制御部１６０は、制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１３０，１３２、デジタル・アナログ変換（ＤＡＣ）アンプ１３４，１３６、アンプ１３８、ステージ位置測定部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１３０，１３２、アンプ１３８、ステージ位置測定部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、描画データが外部から入力され、格納されている。

制御計算機１１０内には、ビーム群電流測定部５０、関数Ｊ（ｘｋ）算出部５２、電流密度算出部５４、描画時間算出部５６、描画処理部５８、描画データ処理部６０、個別ビーム電流測定部６２、補正係数算出部６４、及び更新部６６が配置されている。ビーム群電流測定部５０、関数Ｊ（ｘｋ）算出部５２、電流密度算出部５４、描画時間算出部５６、描画処理部５８、描画データ処理部６０、個別ビーム電流測定部６２、補正係数算出部６４、及び更新部６６といった各機能は、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。ビーム群電流測定部５０、関数Ｊ（ｘｋ）算出部５２、電流密度算出部５４、描画時間算出部５６、描画処理部５８、描画データ処理部６０、個別ビーム電流測定部６２、補正係数算出部６４、及び更新部６６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。

図２は、実施の形態１におけるアパーチャ部材の構成を示す概念図である。図２（ａ）において、アパーチャ部材２０３には、縦（ｙ方向）ｍ列×横（ｘ方向）ｎ列（ｍ，ｎ≧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（ａ）では、例えば、５１２×８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、同じ外径の円形であっても構わない。ここでは、ｙ方向の各列について、ｘ方向にＡからＨまでの８つの穴２２がそれぞれ形成される例が示されている。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（ａ）にように、縦横が格子状に配置される場合に限るものではない。図２（ｂ）に示すように、例えば、縦方向（ｙ方向）１段目の列と、２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）２段目の列と、３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プレートの構成を示す概念図である。ブランキングプレート２０４には、アパーチャ部材２０３の各穴２２の配置位置に合わせて通過孔が形成され、各通過孔には、対となる２つの電極２４，２６の組（ブランカー：第１の偏向器）が、それぞれ配置される。各通過孔を通過する電子ビーム２０は、それぞれ独立にかかる対となる２つの電極２４，２６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。このように、複数のブランカーが、アパーチャ部材２０３の複数の穴２２（開口部）を通過したマルチビームのうち、それぞれ対応するビームのブランキング偏向を行う。

電子銃２０１（放出部）から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２によりほぼ垂直にアパーチャ部材２０３全体を照明する。アパーチャ部材２０３には、矩形の複数の穴（開口部）が形成され、電子ビーム２００は、すべての複数の穴が含まれる領域を照明する。複数の穴の位置に照射された電子ビーム２００の各一部が、かかるアパーチャ部材２０３の複数の穴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。かかるマルチビーム２０ａ〜ｅは、ブランキングプレート２０４のそれぞれ対応するブランカー（第１の偏向器）内を通過する。かかるブランカーは、それぞれ、個別に通過する電子ビーム２０を偏向する（ブランキング偏向を行う）。そして、ブランキングプレート２０４を通過したマルチビーム２０ａ〜ｅは、縮小レンズ２０５によって、縮小され、制限アパーチャ部材２０６に形成された中心の穴に向かって進む。ここで、ブランキングプレート２０４のブランカーによって偏向された電子ビーム２０は、制限アパーチャ部材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、制限アパーチャ部材２０６によって遮蔽される。一方、ブランキングプレート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、制限アパーチャ部材２０６の中心の穴を通過する。かかるブランカーのＯＮ／ＯＦＦによって、ブランキング制御が行われ、ビームのＯＮ／ＯＦＦが制御される。このように、制限アパーチャ部材２０６は、複数のブランカーによってビーム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、制限アパーチャ部材２０６を通過したビームにより１回分のショットのビームが形成される。制限アパーチャ部材２０６を通過したマルチビーム２０は、対物レンズ２０７により焦点が合わされ、所望の縮小率のパターン像となり、偏向器２０８によって、制限アパーチャ部材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。また、例えばＸＹステージ１０５が連続移動している時、ビームの照射位置がＸＹステージ１０５の移動に追従するように偏向器２０８によって制御される。一度に照射されるマルチビーム２０は、理想的にはアパーチャ部材２０３の複数の穴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。描画装置１００は、ショットビームを連続して順に照射していくラスタースキャン方式で描画動作を行い、所望のパターンを描画する際、パターンに応じて必要なビームがブランキング制御によりビームＯＮに制御される。

図４は、実施の形態１における描画動作を説明するための概念図である。図４（ａ）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。かかる各ストライプ領域３２は、描画単位領域となる。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の照射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は所定の速度で例えば連続移動させる。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、図４（ｂ）に示すように、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方向にむ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回のショットでは、図４（ｃ）に示すように、アパーチャ部材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、各穴２２と同数の複数のショットパターン３６が一度に形成される。例えば、アパーチャ部材２０３の１つの穴Ａを通過したビームは、図４（ｃ）で示す「Ａ」の位置に照射され、その位置にショットパターン３６を形成する。同様に、例えば、アパーチャ部材２０３の１つの穴Ｂを通過したビームは、図４（ｃ）で示す「Ｂ」の位置に照射され、その位置にショットパターン３６を形成する。以下、Ｃ〜Ｈについても同様である。そして、各ストライプ３２を描画する際、ｘ方向に向かってＸＹステージ１０５が移動する中、偏向器２０８によってｙ方向或いはｘ，ｙ方向に各ショットが順に移動する（スキャンする）ように偏向し、ショットビームを連続して順に照射していくラスタースキャン方式で描画する。

図５は、実施の形態１におけるマルチビームの電流量変化を説明するための概念図である。図５において、マルチビームの各ビームの電流量変化は、主に、電子銃２０１内のカソードの経時変化による電流密度の変化に起因する場合と、マルチビームを形成するアパーチャ部材２０３の穴２２の開口面積（開口率）のばらつきや変化に起因する場合とが挙げられる。これらの内、カソードの経時変化による電流密度の変化は、常に起こり得る。よって、数日毎、或いは描画処理毎に測定して、その変化に対応するようにビーム電流を校正する必要がある。一方、アパーチャ部材２０３の穴２２の開口面積（開口率）のばらつきは、製作時に決まり、また、開口面積（開口率）の変化は、コンタミ等の付着から発生するもので、数週間から数か月を要して変化していく。これら発生期間の異なる原因を効率良くビーム電流に反映させるため、実施の形態１では、これら両者の影響を反映するビーム電流の補正係数αｋと多項式関数Ｊ（ｘｋ）を創出する。そして、補正係数αｋと多項式関数Ｊ（ｘｋ）の更新時期は、発生期間の異なる上記２つの原因それぞれの間隔で更新する。実施の形態１では、電流密度の変化は、ビーム群電流Ｉｊを毎日或いは週に１回程度の間隔で測定し、多項式関数Ｊ（ｘｋ）へと反映させる。或いは、描画処理毎に測定し、多項式関数Ｊ（ｘｋ）へと反映させる。開口面積（開口率）の変化は、個別ビーム電流ｉｋを１〜３月毎に測定し、補正係数αｋへと反映させる。そして、それぞれの間隔で更新された補正係数αｋと多項式関数Ｊ（ｘｋ）を使って、照射量を決める照射時間ｔｋを算出する。以下、具体的に説明する。

図６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６において、実施の形態１における描画方法は、アパーチャ開口面積測定工程（Ｓ１０２）と、補正係数αｋの初期値算出工程（Ｓ１０４）と、ビーム群電流Ｉｊ測定工程（Ｓ１０６）と、関数Ｊ（ｘｋ）算出工程（Ｓ１０８）と、電流密度ｊｋ算出工程（Ｓ１１０）と、描画時間ｔｋ算出工程（Ｓ１１２）と、描画工程（Ｓ１１４）と、個別ビーム電流ｉｋ測定工程（Ｓ１１６）と、補正係数αｋ算出工程（Ｓ１１８）と、補正係数αｋ更新工程（Ｓ１２０）と、いう一連の工程を実施する。

アパーチャ開口面積測定工程（Ｓ１０２）として、アパーチャ部材２０３の各穴２２を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて撮像し、撮像した像からマルチビームの各ビームを形成する開口部の開口面積Ｓｋを算出する。或いは、アパーチャ部材２０３の各穴２２にレーザを照射し、穴２２毎のレーザの透過光量を用いて各ビームを形成する開口部の開口面積Ｓｋを算出する。かかる面積がアパーチャ部材２０３の製作時のばらつきを反映する。以下、ｋは、個別ビームの識別番号或いは座標（ベクトル）を示す。

補正係数αｋの初期値算出工程（Ｓ１０４）として、それぞれ得られたアパーチャ部材２０３の穴２２の開口面積Ｓｋを設計値の開口面積Δで割ることで、補正係数αｋの初期値を算出する。αｋ＝Ｓｋ／Δが初期値となる。得られた各ビームの補正係数αｋの初期値は記憶装置１４２に格納される。

ビーム群電流Ｉｊ測定工程（Ｓ１０６）として、ビーム群電流測定部５０は、アパーチャ部材２０３の複数の穴２２を通過したマルチビームを、マルチビーム形成領域を分割した複数のメッシュ領域のメッシュ領域毎に複数のビーム群に分け、各領域のビーム群の電流値Ｉｊを測定する。各領域のビーム群の電流値Ｉｊの測定は、描画処理毎に、描画開始前に行うと好適である。

図７は、実施の形態１におけるビーム群の作成方法を説明するための概念図である。図７において、アパーチャ部材２０３のマルチビーム形成領域をメッシュ状に複数のメッシュ領域１０に分割する。図７の例では、例えば、ビーム本数が３×３本ずつのメッシュ領域１０に分割する。より好ましくは、例えば、ビーム本数が１０×１０本ずつのメッシュ領域に分割するとより好適である。上述した図２の例では、５１２段×８列のマトリクス状の穴２２が形成された例を示したが、例えば、５１２×５１２本のマトリクス状の穴２２が形成されてもよい。或いは、もっと多くの本数のマルチビームが形成されるようにしてもよい。或いは、もっと少ない本数のマルチビームが形成されるようにしてもよい。以下、ｊは、ビーム群（或いはメッシュ領域１０）の識別番号或いは座標（ベクトル）を示す。

図８は、実施の形態１におけるビーム群電流の測定方法を説明するための概念図である。アパーチャ部材２０３の複数の穴２２をそれぞれ通過することによって形成された、すべての電子ビーム（マルチビーム）２０ａ〜ｅのうち、測定対象のメッシュ領域内のビーム群（例えば１０×１０本）だけビームＯＮとなり、他のビームはビームＯＦＦになるようにブランキングプレート２０４内のブランカーにて偏向する。そして、偏向器２１２は、ビームＯＮのビーム群（例えば１０×１０本）だけが電流検出器２１４に照射される偏向量で、すべてのビームをまとめて偏向すればよい。これにより、対象メッシュ領域１０のビーム群だけを電流検出器２１４に照射することができる。よって、電流検出器２１４は、マルチビームのうちビームＯＮの状態の全ビームの電流値を検出できる。残りのビームは、制限アパーチャ部材２０６にて遮蔽される。よって、描画室１０３までビームが到達する前に遮蔽される。よって、ステージ１０５或いは試料１０１までビームが到達することはない。電流検出器２１４で測定された情報は、アンプ１３８でデジタル信号に変換され、ビーム群電流測定部５０に出力される。これにより、ビーム群電流測定部５０は、対象メッシュ領域のビーム群電流Ｉｊを測定できる。かかる動作をすべてのメッシュ領域１０について実施する。これにより、ビーム群毎（メッシュ領域毎）のビーム群電流Ｉｊを測定できる。

関数Ｊ（ｘｋ）算出工程（Ｓ１０８）として、関数Ｊ（ｘｋ）算出部５２は、当該ビーム群を形成する各穴２２の開口面積を補正する補正係数αｋを用いて、当該ビーム群の電流値Ｉｊと、補正係数αｋで補正された開口面積αｋ・Δと関数Ｊ（ｘｋ）（所定の関数式）との積の当該ビーム群分の和と、の差分εｊをすべてのビーム群について２乗した値εｊ^２の和Σεｊ^２を最小化する関数Ｊ（ｘｋ）を算出する。補正係数αｋは、記憶装置１４２から最新の値が読み出される。関数Ｊ（ｘｋ）算出部５２は、関数式算出部の一例である。具体的には、まず、以下の式（１）を定義する。

なお、関数Ｊ（ｘｋ）は、多項式で定義され、例えば、以下の式（２）を定義する。なお、ｘｋは、ｘｋ＝（ｘ，ｙ）とする。

そして、かかる差分εｊのすべてのビーム群について２乗した値εｊ^２の和を最小化する関数Ｊ（ｘｋ）を算出する。すなわち、最小化する係数ａ０〜ａ３を算出して、関数Ｊ（ｘｋ）を完成させる。かかる関数Ｊ（ｘｋ）は、測定された最新のＩｊと補正係数αｋの初期値が使用されている。関数Ｊ（ｘｋ）は記憶装置１４２に格納される。

電流密度ｊｋ算出工程（Ｓ１１０）として、電流密度算出部５４は、記憶装置１４２から最新の関数Ｊ（ｘｋ）と補正係数αｋを読み出し、これらを用いて、マルチビームの各ビームの電流密度ｊｋを算出する。電流密度ｊｋは、関数Ｊ（ｘｋ）と補正係数αｋの積で定義できる。これにより、個別ビーム電流が補正されるための電流密度ｊｋを算出できる。

描画時間ｔｋ算出工程（Ｓ１１２）として、描画時間算出部５６は、各ビームのショット毎に、ビームの照射時間ｔｋを算出する。ビームの照射時間ｔｋは、照射量Ｄを電流密度ｊｋで割った値で定義できる。

描画工程（Ｓ１１４）として、描画処理部５８は、マルチビーム２０を用いて、試料１０１にパターンを描画するように描画処理を制御する。具体的には、以下のように描画処理が行われる。描画処理部５８によって制御された描画データ処理部６０は、かかるストライプ領域３２毎に、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って、装置固有のショットデータを生成する。

そして、偏向制御回路１３０は、ショットデータに沿って、各回のそれぞれのブランカーが行うショットのブランキング制御用の信号を生成し、ＤＡＣアンプ１３４で増幅の上、デジタル信号をアナログ信号に変換の上、各ブランカーに出力する。

また、偏向制御回路１３２は、ショット毎のｘ，ｙ方向への偏向量を演算し、偏向用の信号を生成し、ＤＡＣアンプ１３６で増幅の上、デジタル信号をアナログ信号に変換の上、偏向器２０８に出力する。

描画部１５０は、算出された照射時間ｔｋで各ビームを照射することによって、試料１０１の各ストライプ領域３２上にパターンを描画する。照射時間ｔｋは、各ビーム毎に補正されているため、ビーム毎にビーム電流ｉｋを補正できる。

個別ビーム電流ｉｋ測定工程（Ｓ１１６）として、個別ビーム電流測定部６２は、描画処理の間に、マルチビームの各ビームの電流値ｉｋを測定する。具体的には、以下のように動作する。マルチビームの各ビームの電流値ｉｋは、複数の試料に対する描画処理を行う期間で全ビーム分の個別ビーム電流値ｉｋが得られる間隔で測定される。

図９は、実施の形態１における個別ビーム電流の測定方法を説明するための概念図である。ここでは、測定対象のビームだけビームＯＮとなり、他のビームはビームＯＦＦになるようにブランキングプレート２０４内のブランカーにて偏向する。そして、偏向器２１２は、ビームＯＮのビームだけが電流検出器２１４に照射される偏向量で、すべてのビームをまとめて偏向すればよい。これにより、対象ビーム２０ｄだけを電流検出器２１４に照射することができる。よって、電流検出器２１４は、マルチビームのうちビームＯＮの状態の全ビーム（ここでは１本のビーム）の電流値を検出できる。残りのビームは、制限アパーチャ部材２０６にて遮蔽される。よって、描画室１０３までビームが到達する前に遮蔽される。よって、ステージ１０５或いは試料１０１までビームが到達することはない。電流検出器２１４で測定された情報は、アンプ１３８でデジタル信号に変換され、個別ビーム電流測定部６２に出力される。これにより、ｉｋ電流測定部６２は、対象ビームの電流ｉｋを測定できる。かかる動作をすべてのビームについて実施する。これにより、ビーム毎のビーム電流ｉｋを測定できる。但し、各ビームの電流値ｉｋは、試料１０１の搬送時又は複数のストライプ領域３２間の移動時に測定される。よって、一度期に全ての個別ビーム電流値ｉｋを測定するのではなく、描画処理を行いながら、試料搬送時やストライプ間の移動時等の実際にビームを試料に照射しない時期を使って、順に各ビームの個別ビーム電流値ｉｋを測定する。例えば、１〜３か月かけてすべての個別ビーム電流値ｉｋを測定する。これにより、かかる試料搬送時やストライプ間の移動時等にかかる時間と、個別ビーム電流値ｉｋの測定時間を重ねることができ、スループットの低下を防止できる。或いは、１〜３か月の間に何回かすべての個別ビーム電流値ｉｋを測定してもよい。測定された個別ビーム電流値ｉｋは記憶装置１４２に最新データが格納されていればよい。

実施の形態１では、ビーム電流を測定する際には、描画室１０３までビームが到達する前にビームが遮蔽されるので、ステージ等への搬送やステージ移動が自由に実施できる。よって、これにより、ステージへの搬送や試料１０１の高さ分布測定といったステージ上での処理中の時間やステージ移動を伴う動作中の時間についても、個別ビーム電流値ｉｋの測定時間を重ねることができ、スループットの低下をさらに防止できる。

補正係数αｋ算出工程（Ｓ１１８）として、補正係数算出部６４は、マルチビームを構成するビーム毎に、関数Ｊ（ｘｋ）と当該ビームの電流値ｉｋとを用いて、当該ビームを形成する穴２２の開口面積を補正する補正係数αｋを算出する。補正係数αｋは、以下の式（３）で定義される。

補正係数αｋ更新工程（Ｓ１２０）として、更新部６６は、マルチビームを構成するビーム毎に、当該ビーム用の補正係数αｋを更新する。具体的には、記憶装置１４２に格納された補正係数αｋを書き換えることで更新すればよい。補正係数αｋの更新は、１〜３か月程度の間隔で行う。

ここで、例えば、１〜３か月かけてすべての個別ビーム電流値ｉｋを測定する場合には、すべての個別ビーム電流値ｉｋの測定が完了した後で、補正係数αｋを算出し、更新すればよい。１〜３か月の間に何回かすべての個別ビーム電流値ｉｋを測定する場合には、１〜３か月経過後の最新のすべての個別ビーム電流値ｉｋを用いて補正係数αｋを算出し、更新すればよい。或いは、測定の都度、補正係数αｋを算出し、１〜３か月経過後の最新の補正係数αｋを更新するようにしてもよい。

図１０は、実施の形態１における個別ビーム電流量の校正の間隔について説明するための図である。図１０に示すように、描画処理毎に、各ビーム群の電流値Ｉｊは測定されるので、その都度、関数Ｊ（ｘｋ）は更新され、よって、各ビームの描画時間ｔｋも補正（校正）されることになる。よって、個別ビーム電流量は、描画処理毎に、マルチビームを形成する電流密度変化を考慮した校正ができる。さらに、１月以上の間隔で補正係数αｋが更新されるので、かかる更新時期においても、その都度、関数Ｊ（ｘｋ）と共に各ビームの描画時間ｔｋも補正（校正）されることになる。よって、個別ビーム電流量は、１月以上の間隔で開口面積の変化を考慮した校正ができる。

以上のように、実施の形態１によれば、個別ビームの電流量を変化させる間隔の異なる要因に対して、最適な頻度で測定して、補正に組み込むことができる。よって、必要な補正精度を維持しながら測定時間を最小にできる。その結果、スループットを低下させずに、発生要因の変化時期を考慮したマルチビームの各ビームの電流量の校正ができる。

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。上述したラスタースキャン動作は一例であって、マルチビームを用いたラスタースキャン動作その他の動作方法であってもよい。

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マルチ荷電粒子ビーム描画装置及び方法は、本発明の範囲に包含される。

２０ マルチビーム
２２ 穴
２４，２６ 電極
３０ 描画領域
３２ ストライプ領域
３４ 照射領域
３６ ショットパターン
５０ ビーム群電流測定部
５２ Ｊ（ｘｋ）算出部
５４ 電流密度算出部
５６ 描画時間算出部
５８ 描画処理部
６０ 描画データ処理部
６２ 個別ビーム電流測定部
６４ 補正係数算出部
６６ 更新部
１００ 描画装置
１０１，３４０ 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
１３０，１３２ 偏向制御回路
１３４，１３６ ＤＡＣアンプ
１３７ 駆動部
１３８ アンプ
１３９ ステージ位置測定部
１４０ 記憶装置
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 アパーチャ部材
２０４ ブランキングプレート
２０５ 縮小レンズ
２０６ 制限アパーチャ部材
２０７ 対物レンズ
２０８ 偏向器
２１０ ミラー
２１２ 偏向器
２１４ 電流検出器

Claims (5)

1. 荷電粒子ビームの照射を受けてマルチビームを形成する複数の開口部を有するアパーチャ部材の複数の開口部を通過したマルチビームを、マルチビーム形成領域を分割した複数の領域の領域毎に複数のビーム群に分け、各領域のビーム群の電流値を測定するビーム群電流測定部と、
   当該ビーム群を形成する各開口部の開口面積を補正する補正係数を用いて、当該ビーム群の電流値と、前記複数の開口部のうち、当該ビーム群を形成する各開口部における前記補正係数で補正された開口面積と所定の関数式との積の当該ビーム群分の和と、の差分をすべてのビーム群について２乗した値の和を最小化する前記所定の関数式を算出する関数式算出部と、
   描画処理の間に、前記マルチビームの各ビームの電流値を測定する個別ビーム電流値測定部と、
   前記マルチビームを構成するビーム毎に、前記所定の関数式と当該ビームの電流値とを用いて、当該ビームを形成する開口部の開口面積を補正する前記補正係数を算出する補正係数算出部と、
   前記マルチビームを構成するビーム毎に、当該ビーム用の前記補正係数を更新する更新部と、
   前記所定の関数式を用いて、前記マルチビームの各ビームの電流密度を算出する電流密度算出部と、
   各ビームの電流密度を用いて、各ビームの照射時間を算出する照射時間算出部と、
   算出された照射時間で各ビームを照射することによって、試料にパターンを描画する描画部と、
   を備え、
   前記所定の関数式は、前記補正係数よりも短い期間で算出し直されることを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
2. 前記各ビーム群の電流値は、描画処理毎に測定され、
   前記マルチビームの各ビームの電流値は、複数の試料に対する描画処理を行う期間で全ビームの電流値が得られる間隔で測定されることを特徴とする請求項１記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
3. 前記間隔は、１月以上に設定されることを特徴とする請求項２記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
4. 荷電粒子ビームの照射を受けてマルチビームを形成する複数の開口部を有するアパーチャ部材の複数の開口部を通過したマルチビームを、マルチビーム形成領域を分割した複数の領域の領域毎に複数のビーム群に分け、各領域のビーム群の電流値を測定する工程と、
   当該ビーム群を形成する各開口部の開口面積を補正する補正係数を用いて、当該ビーム群の電流値と、前記複数の開口部のうち、当該ビーム群を形成する各開口部における前記補正係数で補正された開口面積と所定の関数式との積の当該ビーム群分の和と、の差分をすべてのビーム群について２乗した値の和を最小化する前記所定の関数式を算出する工程と、
   描画処理の間に、前記マルチビームの各ビームの電流値を測定する工程と、
   各ビームの電流密度を用いて、各ビームの照射時間を算出する工程と、
   算出された照射時間で各ビームを照射することによって、試料にパターンを描画する工程と、
   描画処理の間に、前記マルチビームの各ビームの電流値を測定する工程と、
   前記マルチビームを構成するビーム毎に、前記所定の関数式と当該ビームの電流値とを用いて、当該ビームを形成する開口部の開口面積を補正する補正係数を算出する工程と、
   前記マルチビームを構成するビーム毎に、当該ビーム用の前記補正係数を更新する工程と、
   を備え、
   前記所定の関数式は、前記補正係数よりも短い期間で算出し直されることを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム描画方法。
5. 各ビーム用の補正係数の初期値は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて当該ビームを形成する開口部を撮像した像、又はレーザを前記開口部に照射して得られる透過光量を用いて算出されることを特徴とする請求項４記載のマルチ荷電粒子ビーム描画方法。

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