JP6727021B2 - マルチ荷電粒子ビーム照射装置、マルチ荷電粒子ビームの照射方法及びマルチ荷電粒子ビームの調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、マルチ荷電粒子ビーム照射装置、マルチ荷電粒子ビームの照射方法及びマルチ荷電粒子ビームの調整方法に係り、例えば、マルチビーム描画における縮小光学系及び結像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。

マルチビーム描画では、スループットを向上させるためには多数のビーム本数が必要となる。しかし、マルチビームを形成及び／或いはブランキング制御する機構について、ビーム間ピッチの縮小化には限界がある。そのため、ビーム本数が多くなるとその分マルチビーム全体の像のサイズが大きくなる。よって、試料上へと照射する場合には、高い縮小倍率の電子光学系が必要となる。描画装置の電子ビームカラムの高さ寸法に制限が無ければ、縮小倍率を高くすることはそれほど困難ではない。しかしながら、描画装置を設置する空間には限界があり、電子ビームカラムの高さ寸法に制限が生じる。そのため、従来、同じ縮小倍率の２段の対物レンズを配置して、最終的な総縮小倍率を大きくした描画装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、縮小倍率を大きくすると、試料面に結像される、マルチビームを成形したアパーチャ像の結像歪みが大きくなってしまうといった問題があった。

特開２０１５−０２３２８６号公報

そこで、本発明の一態様は、マルチビームを成形したアパーチャ像の結像歪みを抑制しながらマルチビームの縮小倍率を大きくすることが可能な照射装置及び方法を提供する。

本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム照射装置は、
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
複数の第１の開口部が形成され、複数の第１の開口部全体を含む領域に荷電粒子ビームの照射を受け、荷電粒子ビームの一部が複数の第１の開口部のうちの対応する第１の開口部をそれぞれ通過することによりマルチビームを形成すると共にマルチビームを成形する成形アパーチャアレイ基板と、
最終段のレンズによるマルチビームの縮小倍率よりも最終段の手前側の少なくとも１つのレンズによるマルチビームの縮小倍率の方が大きくなるように配置され、マルチビームを成形したマルチビームのアパーチャ像の結像歪みを補正しながら、最終段のレンズと最終段の１つ手前のレンズとの間の高さ位置及び試料面上にマルチビームのアパーチャ像を結像する複数段のレンズと、
を備えたことを特徴とする。

また、複数段のレンズは、４段以上のレンズを有し、
１段目と２段目のレンズにより、マルチビームのアパーチャ像の歪みを補正し、
３段目以降のレンズによりマルチビームを縮小し、マルチビームのアパーチャ像を結像すると好適である。

また、１段目と２段目のレンズは、逆励磁極性となるように励磁されると好適である。

また、複数の第２の開口部が形成された基板と、複数の第２の開口部の対応する第２の開口部を挟んで対向するように基板上にそれぞれ配置された複数の電極群とを有し、複数の電極群を用いて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ブランキングアパーチャアレイ機構と、
第３の開口部が形成され、１段目と２段目のレンズと３段目以降のレンズとの間に配置され、ブランキングアパーチャアレイ機構によって偏向されたビームを遮蔽する制限アパーチャ基板と、
をさらに備えると好適である。

本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビームの照射方法は、
荷電粒子ビームを放出する工程と、
荷電粒子ビームの一部が成形アパーチャアレイ基板の複数の開口部のうちの対応する開口部をそれぞれ通過することによりマルチビームを形成すると共に成形する工程と、
最終段のレンズによるマルチビームの縮小倍率よりも最終段の手前側の少なくとも１つのレンズによるマルチビームの縮小倍率の方が大きくなるように配置された複数段のレンズを用いて、マルチビームを成形したマルチビームのアパーチャ像の結像歪みを補正しながら、最終段のレンズと最終段の１つ手前のレンズとの間の高さ位置及び試料面上に前記マルチビームのアパーチャ像を結像する工程と、
を備え、
前記複数段のレンズは、４段以上のレンズを有し、
１段目と２段目のレンズにより、前記マルチビームのアパーチャ像の歪みを補正し、
３段目以降のレンズにより前記マルチビームを縮小し、前記マルチビームのアパーチャ像を結像することを特徴とする。

本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビームの調整方法は、
荷電粒子ビームを用いたマルチビームを試料上へと縮小しながらマルチビームを成形したアパーチャ像を結像する複数段のレンズを励磁するための各段のレンズの設定値を設定する工程と、
それぞれ対応する設定値が設定された複数段のレンズを用いて、マルチビームの総縮小倍率を測定する工程と、
総縮小倍率が第１の所望の範囲内で無い場合に、複数段のレンズの３段目以降のレンズを用いてマルチビームの総縮小倍率を第１の所望の範囲内に調整する工程と、
総縮小倍率が第１の所望の範囲内である場合に、マルチビームを成形したマルチビームのアパーチャ像の結像歪み量を測定する工程と、
マルチビームのアパーチャ像の結像歪み量が第２の所望の範囲内で無い場合に、複数段のレンズの１段目と２段目のレンズを用いてマルチビームのアパーチャ像の結像歪み量を第２の所望の範囲内に調整する工程と、
を備え、
最終的にマルチビームの総縮小倍率が第１の所望の範囲内になり、かつマルチビームのアパーチャ像の結像歪み量が第２の所望の範囲内になるまで、総縮小倍率が調整された場合には、都度マルチビームのアパーチャ像の結像歪み量を測定し直し、マルチビームのアパーチャ像の結像歪み量が調整された場合には、都度マルチビームの総縮小倍率を測定し直すことを特徴とする。

本発明の一態様によれば、マルチビームを成形したアパーチャ像の結像歪みを抑制しながらマルチビームの縮小倍率を大きくできる。その結果、装置の高さ寸法を抑制できる。

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を２００倍の総縮小倍率で縮小する場合の２段の電磁レンズ群の縮小倍率の関係を示す図である。 実施の形態１におけるマルチビームを２００倍の総縮小倍率で縮小する場合の上流側の一方の電磁レンズの縮小倍率とマルチビームのアパーチャ像の結像歪みとビームのぼけとの関係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を３００倍の総縮小倍率で縮小する場合の２段の電磁レンズ群の縮小倍率の関係を示す図である。 実施の形態１におけるマルチビームを３００倍の総縮小倍率で縮小する場合の上流側の一方の電磁レンズの縮小倍率とマルチビームのアパーチャ像の結像歪みとビームのぼけとの関係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中心ビームのアパーチャ像の結像軌道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端ビームのビーム軌道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端ビームのビーム軌道の一例の３段目の電磁レンズと４段目の電磁レンズの配置位置付近を拡大した図である。 実施の形態１におけるマルチビームの端ビームのビーム軌道の一例の１段目の電磁レンズと２段目の電磁レンズの配置位置付近を拡大した図である。 実施の形態１における１段目の電磁レンズと２段目の電磁レンズによって軌道補正されたマルチビームの端ビームのビーム軌道の一例の３段目の電磁レンズの配置位置付近を拡大した図である。 実施の形態１におけるマルチビームの調整方法の要部工程を示すフローチャート図である。

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、照射装置の一例として、描画装置を用いた構成について説明する。但し、照射装置は、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と共に、マルチ荷電粒子ビーム照射装置の一例である。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、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、電磁レンズ群２１２、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（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、ＸＹステージ１０５の位置測定用のミラー２１０が配置される。

電磁レンズ群２１２は、複数段の電磁レンズ２１３，２１４，２１５，２１６（複数段のレンズの一例）を有する。図１では、例えば、４段の電磁レンズ２１３，２１４，２１５，２１６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１３２、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１３２、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１３２には、複数段の電磁レンズ２１３，２１４，２１５，２１６が接続される。レンズ制御回路１３２には、照明レンズ２０２（電磁レンズ）も接続される。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。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。

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、５１２×５１２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７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８６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、描画部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ショット目の複数の照射ステップ（多重露光）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、描画部１５０の具体的な動作について説明する。

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を形成すると共にマルチビーム２０を成形する。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ー（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電磁レンズ群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。このように、複数段の電磁レンズ２１３，２１４，２１５，２１６によって構成される電磁レンズ群２１２が対物レンズとして機能する。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、マルチビーム２０を高い縮小倍率で縮小するためには、複数段の電磁レンズの組み合わせが必要となる。

図８は、実施の形態１におけるマルチビームを２００倍の総縮小倍率で縮小する場合の２段の電磁レンズ群の縮小倍率の関係を示す図である。図８では、横軸に２段の電磁レンズ群の上流側の一方の電磁レンズの縮小倍率１を示し、縦軸に下流側の他方の電磁レンズの縮小倍率２を示す。図８に示すように、縮小倍率１と縮小倍率２の積が所望する総縮小倍率（＝２００）となる。例えば、同じ縮小倍率同士の２段の電磁レンズを用いる場合には、縮小倍率１×縮小倍率２＝１４．１×１４．１（小数点第２位以下切捨て）となる。

図９は、実施の形態１におけるマルチビームを２００倍の総縮小倍率で縮小する場合の上流側の一方の電磁レンズの縮小倍率とマルチビームのアパーチャ像の結像歪みとビームのぼけとの関係の一例を示す図である。図９では、左側縦軸に結像歪みを示し、右側縦軸にビームのぼけを示す。横軸に上流側の一方の電磁レンズの縮小倍率１を示す。また、総縮小倍率は２００とする。実施の形態１では、４段以上の電磁レンズ群２１２によって、マルチビームの縮小と結像、及びマルチビームのアパーチャ像の結像歪みの補正を行う。４段以上の電磁レンズ群２１２のうち、１段目の電磁レンズ２１３と２段目の電磁レンズ２１４によって、マルチビームのアパーチャ像の結像歪みの補正を行う。３段目以降の電磁レンズによって、主にマルチビームの縮小と結像を行う。図１の例では、３段目の電磁レンズ２１５（マルチビームの縮小を担当する上流側の一方の電磁レンズに相当）と４段目の電磁レンズ２１６（マルチビームの縮小を担当する下流側の他方の電磁レンズに相当）によって、主にマルチビームの縮小と結像を行う。電磁レンズ群２１２を５段以上配置する場合には、３段目から最終段の１つ手前の電磁レンズ群がマルチビームの縮小を担当する上流側の一方の電磁レンズに相当する。そして、最終段の電磁レンズがマルチビームの縮小を担当する下流側の他方の電磁レンズに相当するように構成すればよい。図９では、マルチビームの縮小を担当する上流側の一方の電磁レンズに相当する図１の３段目の電磁レンズ２１５の縮小倍率１を可変にした場合におけるマルチビームのアパーチャ像の結像歪みとビームのぼけを示す。グラフＡは、マルチビームの縮小を担当する２段の電磁レンズよりも上流側の２段の電磁レンズ（１段目の電磁レンズ２１３（ＯＬ１）と２段目の電磁レンズ２１４（ＯＬ２））によって結像歪みを補正するように励磁調整を行った場合のマルチビームのアパーチャ像の結像歪みの大きさを示す。グラフＢは、マルチビームの縮小を担当する２段の電磁レンズよりも上流側の２段の電磁レンズ（１段目の電磁レンズ２１３（ＯＬ１）と２段目の電磁レンズ２１４（ＯＬ２））によって結像歪みを補正するように励磁調整を行わなかった（励磁しない）場合のマルチビームのアパーチャ像の結像歪みの大きさを示す。グラフＣは、ビームのぼけを示す。グラフＡに示すように、上流側の１段目の電磁レンズ２１３と２段目の電磁レンズ２１４によって結像歪みを補正するように励磁調整を行った場合、マルチビームの縮小を担当する３段目の電磁レンズ２１５の縮小倍率１を例えば３０以上に設定するとマルチビーム２０のアパーチャ像の結像歪みが最小値付近に収束させることができる。また、グラフＢに示すように、上流側の１段目の電磁レンズ２１３と２段目の電磁レンズ２１４によって結像歪みを補正するように励磁調整をしない場合でも、マルチビームの縮小を担当する３段目の電磁レンズ２１５の縮小倍率１を大きくするのに伴いマルチビーム２０のアパーチャ像の結像歪みを抑制できる。また、グラフＣに示すように、マルチビームの縮小を担当する３段目の電磁レンズ２１５の縮小倍率１を大きくことはマルチビーム２０のぼけを抑制する方向側に働くことがわかる。よって、総縮小倍率が２００の場合、マルチビームの縮小を担当する３段目の電磁レンズ２１５の縮小倍率１を４段目の電磁レンズ２１６の縮小倍率２よりも大きくすることが望ましいことがわかる。特に、マルチビームの縮小を担当する３段目の電磁レンズ２１５の縮小倍率１を３０以上に設定することが望ましいことがわかる。逆に、同じ縮小倍率同士の２段の電磁レンズ（１４．１×１４．１）を用いる場合、マルチビーム２０のアパーチャ像の結像歪みが大きくなってしまうことがわかる。また、マルチビームの縮小を担当する３段目の電磁レンズ２１５の縮小倍率１を４段目の電磁レンズ２１６の縮小倍率２よりも小さくすると、さらにマルチビーム２０のアパーチャ像の結像歪みが大きくなってしまうことに繋がる。

図１０は、実施の形態１におけるマルチビームを３００倍の総縮小倍率で縮小する場合の２段の電磁レンズ群の縮小倍率の関係を示す図である。図１０では、横軸に上流側の一方の電磁レンズの縮小倍率１を示し、縦軸に下流側の他方の電磁レンズの縮小倍率２を示す。図１０に示すように、縮小倍率１と縮小倍率２の積が所望する総縮小倍率（＝３００）となる。例えば、同じ縮小倍率同士の２段の電磁レンズを用いる場合には、縮小倍率１×縮小倍率２＝１７．３×１７．３（小数点第２位以下切捨て）となる。

図１１は、実施の形態１におけるマルチビームを３００倍の総縮小倍率で縮小する場合の上流側の一方の電磁レンズの縮小倍率とマルチビームのアパーチャ像の結像歪みとビームのぼけとの関係の一例を示す図である。図１１では、左側縦軸に結像歪みを示し、右側縦軸にビームのぼけを示す。横軸に３段目の電磁レンズ２１５（マルチビームの縮小を担当する上流側の一方の電磁レンズに相当）の縮小倍率１を示す。また、総縮小倍率は３００とする。図１１では、主にマルチビームの縮小を担当する３段目の電磁レンズ２１５の縮小倍率１を可変にした場合におけるマルチビームのアパーチャ像の結像歪みとビームのぼけを示す。グラフＡ’は、主にマルチビームの縮小を担当する２段の電磁レンズよりも上流側の２段の電磁レンズ（１段目の電磁レンズ２１３（ＯＬ１）と２段目の電磁レンズ２１４（ＯＬ２））によって結像歪みを補正するように励磁調整を行った場合のマルチビームのアパーチャ像の結像歪みの大きさを示す。グラフＢ’は、主にマルチビームの縮小を担当する２段の電磁レンズよりも上流側の２段の電磁レンズ（１段目の電磁レンズ２１３（ＯＬ１）と２段目の電磁レンズ２１４（ＯＬ２））によって結像歪みを補正するように励磁調整を行わなかった（励磁しない）場合のマルチビームのアパーチャ像の結像歪みの大きさを示す。グラフＣ’は、ビームのぼけを示す。グラフＡ’に示すように、上流側の２段の電磁レンズ（１段目の電磁レンズ２１３と２段目の電磁レンズ２１４）によって結像歪みを補正するように励磁調整を行った場合、マルチビームの縮小を担当する３段目の電磁レンズ２１５の縮小倍率１を例えば３０以上に設定するとマルチビーム２０のアパーチャ像の結像歪みが最小値付近に収束させることができる。また、グラフＢ’に示すように、上流側の２段の電磁レンズ（１段目の電磁レンズ２１３と２段目の電磁レンズ２１４）によって結像歪みを補正するように励磁調整をしない場合でも、マルチビームの縮小を担当する３段目の電磁レンズ２１５の縮小倍率１を大きくするのに伴いマルチビーム２０のアパーチャ像の結像歪みを抑制できる。また、グラフＣ’に示すように、マルチビームの縮小を担当する３段目の電磁レンズ２１５の縮小倍率１を大きくことはマルチビーム２０のぼけを抑制する方向側に働くことがわかる。よって、総縮小倍率が３００の場合でも、マルチビームの縮小を担当する３段目の電磁レンズ２１５の縮小倍率１を４段目の電磁レンズ２１６の縮小倍率２よりも大きくすることが望ましいことがわかる。特に、マルチビームの縮小を担当する３段目の電磁レンズ２１５の縮小倍率１を３０以上に設定することが望ましいことがわかる。逆に、同じ縮小倍率同士の２段の電磁レンズ（１７．３×１７．３）を用いる場合、マルチビーム２０のアパーチャ像の結像歪みが大きくなってしまうことがわかる。また、マルチビームの縮小を担当する３段目の電磁レンズ２１５の縮小倍率１を４段目の電磁レンズ２１６の縮小倍率２よりも小さくすると、さらにマルチビーム２０のアパーチャ像の結像歪みが大きくなってしまうことに繋がる。

図１２は、実施の形態１における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を示す図である。図１２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。ここでは、試料１０１面からのワーキングディスタンス（ＷＤ）を一定にするために、図１の４段目の電磁レンズ２１６の配置高さ位置を固定にする。その上で、３段目の電磁レンズ２１５の配置高さ位置を縮小倍率の組み合わせに合わせて移動させた場合を示している。図１２では、３段目の電磁レンズ２１５の縮小倍率１×４段目の電磁レンズ２１６の縮小倍率２＝１４．１倍×１４．１倍の組み合わせの場合をグラフＡ”、３０倍×６．５倍の組み合わせの場合をグラフＢ”、６０倍×３．３倍の組み合わせの場合をグラフＣ”で示している。また、図１２では、成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の穴２２を通過することによって形成されたマルチビーム２０の中心ビーム（図１のビーム２０ｃ）のアパーチャ像の結像軌道を示している。図１及び図１２に示すように、成形アパーチャアレイ基板２０３にてマルチビーム２０を成形したマルチビーム２０のアパーチャ像は、３段目の電磁レンズ２１５によって、最終段の４段目の電磁レンズ２１６と最終段の１つ手前の３段目の電磁レンズ２１５との間の高さ位置で一旦結像される（結像面１が形成される）。そして、最終段の４段目の電磁レンズ２１６によって試料１０１面上にマルチビーム２０のアパーチャ像を結像する（結像面２が形成される）。図１２に示すように、結像面１を試料１０１面側へとシフトさせるのに伴い、３段目の電磁レンズ２１５の縮小倍率１を大きくする必要があることがわかる。

図１３は、実施の形態１におけるマルチビームの端ビームのビーム軌道の一例を示す図である。図１３では、縦軸に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。ここでは、図１２と同様、試料１０１面からのＷＤを一定にするために、図１の４段目の電磁レンズ２１６の配置高さ位置を固定にする。その上で、３段目の電磁レンズ２１５の配置高さ位置を縮小倍率の組み合わせに合わせて移動させた場合を示している。図１３では、３段目の電磁レンズ２１５の縮小倍率１×４段目の電磁レンズ２１６の縮小倍率２＝１４．１倍×１４．１倍の組み合わせの場合をグラフＡ”、３０倍×６．５倍の組み合わせの場合をグラフＢ”、６０倍×３．３倍の組み合わせの場合をグラフＣ”で示している。また、図１３では、成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の穴２２を通過することによって形成されたマルチビーム２０の端ビーム（図１のビーム２０ｅ、クロスオーバ以降はビーム２０ａ）のビーム軌道を示している。図１２では結像軌道なので、対象ビーム（ビーム２０ｃ）の散乱分の広がりを示しているが、図１３では、散乱分を含めず対象ビーム（ビーム２０ｅ）それ自身の軌道を示している。図１３に示すように、３段目の電磁レンズ２１５の縮小倍率１を大きくするほど、３段目の電磁レンズ２１５を通過する際の端ビーム（ビーム２０ａ）の光軸からの距離、すなわち、マルチビーム２０全体のビーム径を小さくできることがわかる。なお、３段目の電磁レンズ２１５の配置高さ位置を縮小倍率の組み合わせに合わせて移動させた場合、マルチビーム２０のクロスオーバの高さ位置が変化するので、制限アパーチャ基板２０６の配置高さ位置も変化することは言うまでもない。

図１４は、実施の形態１におけるマルチビームの端ビームのビーム軌道の一例の３段目の電磁レンズと４段目の電磁レンズの配置位置付近を拡大した図である。上述したように、図１４では、３段目の電磁レンズ２１５の縮小倍率１×４段目の電磁レンズ２１６の縮小倍率２＝１４．１倍×１４．１倍の組み合わせの場合をグラフＡ”、３０倍×６．５倍の組み合わせの場合をグラフＢ”、６０倍×３．３倍の組み合わせの場合をグラフＣ”で示している。図１４のグラフＢ”に示すように、３段目の電磁レンズ２１５の縮小倍率１を３０倍にすることで、等倍で示すグラフＡ”よりもマルチビーム２０全体のビーム径を半分以下に小さくできる。グラフＣ”に示すように、３段目の電磁レンズ２１５の縮小倍率１を６０倍にすることで、３０倍で示すグラフＢ”よりもマルチビーム２０全体のビーム径をさらに半分以下に小さくできる。３段目の電磁レンズ２１５を通過する時点でのマルチビーム２０全体のビーム径を小さくすればするほど、３段目の電磁レンズ２１５の中心部を通過させることができるので、マルチビーム２０のアパーチャ像の結像歪みをその分小さくできる。

図１５は、実施の形態１におけるマルチビームの端ビームのビーム軌道の一例の１段目の電磁レンズと２段目の電磁レンズの配置位置付近を拡大した図である。図１５では、縦軸に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。１段目の電磁レンズ２１３と２段目の電磁レンズ２１４が逆励磁極性となるように１段目の電磁レンズ２１３と２段目の電磁レンズ２１４を励磁することで、グラフＣのマルチビーム２０の端ビームのビーム軌道をグラフＤのマルチビーム２０の端ビームのビーム軌道にずらすことができる。図１５の例では、１段目の電磁レンズ２１３を正の励磁極性をもつように励磁する。これにより、マルチビーム２０は電磁レンズ２１３のポールピース側に引かれ、外側（軸外方向）に軌道を曲げることができる。そして、２段目の電磁レンズ２１４を負の励磁極性をもつように励磁する。これにより、外側に曲げられたビームが内側（軸内方向）に曲げ返される。

図１６は、実施の形態１における１段目の電磁レンズと２段目の電磁レンズによって軌道補正されたマルチビームの端ビームのビーム軌道の一例の３段目の電磁レンズの配置位置付近を拡大した図である。１段目の電磁レンズ２１３で軸外方向にビームを曲げた後、２段目の電磁レンズ２１４によって軸内方向にビームを曲げることで、グラフＣのマルチビーム２０の端ビームのビーム軌道をグラフＤのマルチビーム２０の端ビームのビーム軌道にずらすことができる。これにより、マルチビーム２０のクロスオーバ位置を下流側へと若干ずらし、３段目の電磁レンズ２１５へのマルチビーム２０の端ビームの入射角度αを大きくできる。図１６に示す端ビーム（図１のビーム２０ｅ）は、クロスオーバ位置から下流側は図１のビーム２０ａを示す。これにより、３段目の電磁レンズ２１５を通過する時点でのマルチビーム２０全体のビーム径をさらに小さくできる。よって、マルチビーム２０のアパーチャ像の結像歪みをさらに小さくできる。

以上の結果を踏まえて、実施の形態１では、４段以上の複数段の電磁レンズにより構成される電磁レンズ群２１２を配置する。図１では一例として４段の電磁レンズ２１３，２１４，２１５，２１６で構成する。その際、最終段の４段目の電磁レンズ２１６によるマルチビームの縮小倍率２よりも最終段の手前側の少なくとも１つの電磁レンズ（ここでは、３段目の電磁レンズ２１５）によるマルチビームの縮小倍率１の方が大きくなるように３段目の電磁レンズ２１５と４段目の電磁レンズ２１６を配置する。かかる状態で、１段目の電磁レンズ２１３と２段目の電磁レンズ２１４により、マルチビーム２０のアパーチャ像の歪みを補正する。そして、マルチビーム２０を成形したマルチビームのアパーチャ像の結像歪みを補正しながら、３段目以降の電磁レンズ２１５，２１６によりマルチビーム２０を縮小し、マルチビーム２０のアパーチャ像を最終段の電磁レンズ２１６と最終段の１つ手前の電磁レンズ２１５との間の高さ位置及び試料１０１面上に結像する。

また、実施の形態１では、高い総縮小倍率を達成するため、縮小光学系の電磁レンズ間の距離が短い。そのため、マルチビームの縮小を担当する３段目の電磁レンズ２１５と４段目の電磁レンズ２１６との間に制限アパーチャ基板２０６を配置してしまうと、制限アパーチャ基板２０６に付着する汚れ等のパーティクルが試料面に付着し易くなる。そこで、実施の形態１では、マルチビーム２０のアパーチャ像の結像歪みの補正を担当する１段目と２段目の電磁レンズ２１３，２１４と、主にマルチビームの縮小を担当する３段目以降の電磁レンズ２１５，２１６との間にブランキングアパーチャアレイ機構２０４によって偏向されたビームを遮蔽する制限アパーチャ基板２０６を配置する。これにより、制限アパーチャ基板２０６の下流側にマルチビームの縮小を担当する３段目以降の電磁レンズ２１５，２１６を配置できる。その結果、制限アパーチャ基板２０６を試料１０１から相対的に遠ざけることができ、パーティクルの付着を抑制できる。

また、実施の形態１では、制限アパーチャ基板２０６の配置高さ付近でマルチビーム２０をクロスオーバさせた後、４段目の電磁レンズ２１６の配置高さ付近で再度マルチビーム２０をクロスオーバさせる。これにより、４段目の電磁レンズ２１６を通過するマルチビーム２０全体のビーム径を小さくできるので、マルチビーム２０に４段目の電磁レンズ２１６の中心部を通過させることができる。よって、電磁レンズ２１６の光学特性が向上し、その点でもマルチビーム２０のアパーチャ像の結像歪みを小さくできる。

図１７は、実施の形態１におけるマルチビーム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１７において、実施の形態１におけるマルチビームの調整方法は、励磁設定工程（Ｓ１０２）と、総縮小倍率測定工程（Ｓ１０４）と、総縮小倍率調整工程（Ｓ１０６）と、歪み測定工程（Ｓ１０８）と、歪み補正工程（Ｓ１１０）と、いう一連の工程を、描画処理を行う前、例えば描画措置１００の立ち上げの際に実施する。

励磁設定工程（Ｓ１０２）として、電子ビーム２００を用いたマルチビーム２０を試料１０１上へと縮小しながらマルチビーム２０を成形したアパーチャ像を結像する複数段の電磁レンズ２１３，２１４，２１５，２１６を励磁するための各段の電磁レンズの設定値を設定する。ここでは、設計上の最適値をそれぞれ設定すればよい。

総縮小倍率測定工程（Ｓ１０４）として、それぞれ対応する設定値が設定された複数段の電磁レンズ２１３，２１４，２１５，２１６を用いて、マルチビーム２０の総縮小倍率を測定する。具体的には、レジストが塗布された評価基板に実際にマルチビーム２０を照射する。そして、得られた評価基板を現像することで得られるレジストパターンのサイズを測定する。そして、成形アパーチャアレイ基板２０３に形成された複数の穴２２から得られる成形時のマルチビーム２０全体のサイズを測定されたレジストパターンのサイズで割ることで、マルチビーム２０の総縮小倍率を得ることができる。或いは、ＸＹステージ１０５上に図示しないマークを配置して、マークをマルチビーム２０でスキャンすることで、放出される２次電子を図示しない検出器で検出して、マルチビーム２０全体のビーム形状を測定してもよい。

そして、測定された総縮総倍率が所望する総縮総倍率に一致或いは所望の範囲内に入っているかどうかを判定する。

総縮小倍率調整工程（Ｓ１０６）として、総縮小倍率が所望の範囲（第１の所望の範囲）内で無い場合に、複数段の電磁レンズの３段目以降の電磁レンズ２１５，２１６を用いてマルチビームの総縮小倍率を所望の範囲内に調整する。具体的には、レンズ制御回路１３２が３段目以降の電磁レンズ２１５，２１６を励磁するための設定値を調整すればよい。ビームカラム１０２内に配置する設計上の設置位置と実際に電子ビームカラム１０２内に配置された配置位置との誤差、或いは電磁レンズ自体の単体性能誤差等により総縮小倍率のずれが生じると想定されるので、かかる誤差分を調整すればよい。

歪み測定工程（Ｓ１０８）として、総縮小倍率が所望の範囲内である場合に、マルチビーム２０を成形したマルチビームのアパーチャ像の結像歪み量を測定する。具体的には、レジストが塗布された評価基板に実際にマルチビーム２０を照射する。そして、得られた評価基板を現像することで得られるレジストパターンの形状の歪み量を測定する。
或いは、ビームによる測定方法であっても構わない。具体的には、ビームによる測定方法としては、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４を通過させる（ビームＯＮ）ビームを選択し、ＸＹステージ１０５に配置される図示しないマーク上でビームスキャンを行い、反射電子あるいは２次電子を図示しない検出器で検出し、その結果、得られた画像からビーム位置を測定する。かかる手法により、ビームＯＮとするビームを成形アパーチャアレイ基板２０３（ＳＡＡ）面で選択して複数回ビーム位置を測定することによりマルチビーム２０のアパーチャ像の結像歪み量を測定できる。

そして、測定されたレジストパターンの形状の歪み量が所望の範囲内に入っているかどうかを判定する。

歪み補正工程（Ｓ１１０）として、マルチビーム２０のアパーチャ像の結像歪み量が所望の範囲（第２の所望の範囲）内で無い場合に、複数段の電磁レンズの１段目と２段目の電磁レンズ２１３，２１４を用いてマルチビーム２０のアパーチャ像の結像歪み量を所望の範囲内に調整する。具体的には、レンズ制御回路１３２が１段目と２段目の電磁レンズ２１３，２１４を励磁するための設定値を調整すればよい。１段目と２段目の電磁レンズ２１３，２１４を励磁するための設定値を可変にしながら、レジストが塗布された評価基板に実際にマルチビーム２０を照射する。そして、得られた評価基板を現像することで得られる設定値毎のレジストパターンの形状の歪み量を測定する。そして、歪み量が最小となる励磁設定値に設定すればよい。

そして、図１７に示すように、最終的にマルチビーム２０の総縮小倍率が所望の範囲（第１の所望の範囲）内になり、かつマルチビーム２０のアパーチャ像の結像歪み量が所望の範囲（第２の所望の範囲）内になるまで、総縮小倍率が調整された場合には、都度マルチビーム２０のアパーチャ像の結像歪み量を測定し直し、マルチビーム２０のアパーチャ像の結像歪み量が調整された場合には、都度マルチビーム２０の総縮小倍率を測定し直す。以上のようにして、電磁レンズ群２１２の各レンズの励磁設定値を調整すればよい。

そして、設定が済んだ描画装置１００を用いて、試料１０１にパターンを描画する。まず、制御計算機１１０は、記憶装置１４０から描画データを読み出し、各画素３６への照射時間データを生成する。そして、かかる照射時間データをショット順に並び直し、記憶装置１４２に格納すると共に、ショット順に順次偏向制御回路１３０に出力する。そして、上述した描画動作を行いながら、各画素３６に照射時間データが示す照射時間だけビームが照射されるようにマルチビーム２０のブランキング制御を行いながら試料１０１にマルチビーム２０を照射すればよい。

以上のように、実施の形態１によれば、マルチビーム２０を成形したアパーチャ像の結像歪みを抑制しながらマルチビーム２０の縮小倍率を大きくできる。その結果、描画装置１００の高さ寸法を抑制できる。

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。上述した例では、総縮小倍率が２００倍の場合と３００倍の場合について説明したがこれらに限るものではない。総縮小倍率が例えば１００倍以上の高い総縮小倍率に設定する場合に適用できる。また、上述した複数段の電磁レンズ２１３，２１４，２１５，２１６の一部または全部を静電レンズに置き換えても構わない。静電レンズを用いる場合には、励磁ではなく、電位を印加することは言うまでもない。

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荷電粒子ビーム露光装置及び方法は、本発明の範囲に包含される。

２０ マルチビーム
２２ 穴
２４ 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
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
１３２ レンズ制御回路
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
２０５ 縮小レンズ
２０６ 制限アパーチャ基板
２０８ 偏向器
２１０ ミラー
２１２ 電磁レンズ群
２１３，２１４，２１５，２１６ 電磁レンズ

Claims (5)

1. 荷電粒子ビームを放出する放出部と、
   複数の第１の開口部が形成され、前記複数の第１の開口部全体を含む領域に前記荷電粒子ビームの照射を受け、前記荷電粒子ビームの一部が前記複数の第１の開口部のうちの対応する第１の開口部をそれぞれ通過することによりマルチビームを形成すると共にマルチビームを成形する成形アパーチャアレイ基板と、
   最終段のレンズによるマルチビームの縮小倍率よりも前記最終段の手前側の少なくとも１つのレンズによるマルチビームの縮小倍率の方が大きくなるように配置され、前記マルチビームを成形したマルチビームのアパーチャ像の結像歪みを補正しながら、前記最終段のレンズと前記最終段の１つ手前のレンズとの間の高さ位置及び試料面上に前記マルチビームのアパーチャ像を結像する複数段のレンズと、
   を備え、
   前記複数段のレンズは、４段以上のレンズを有し、
   １段目と２段目のレンズにより、前記マルチビームのアパーチャ像の歪みを補正し、
   ３段目以降のレンズにより前記マルチビームを縮小し、前記マルチビームのアパーチャ像を結像することを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム照射装置。
2. 前記１段目と２段目のレンズは、逆励磁極性となるように励磁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照射装置。
3. 複数の第２の開口部が形成された基板と、前記複数の第２の開口部の対応する第２の開口部を挟んで対向するように前記基板上にそれぞれ配置された複数の電極群とを有し、前記複数の電極群を用いて前記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ブランキングアパーチャアレイ機構と、
   第３の開口部が形成され、前記１段目と２段目のレンズと前記３段目以降のレンズとの間に配置され、前記ブランキングアパーチャアレイ機構によって偏向されたビームを遮蔽する制限アパーチャ基板と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のマルチ荷電粒子ビーム照射装置。
4. 荷電粒子ビームを放出する工程と、
   前記荷電粒子ビームの一部が成形アパーチャアレイ基板の複数の開口部のうちの対応する開口部をそれぞれ通過することによりマルチビームを形成すると共に成形する工程と、
   最終段のレンズによるマルチビームの縮小倍率よりも前記最終段の手前側の少なくとも１つのレンズによる前記マルチビームの縮小倍率の方が大きくなるように配置された複数段のレンズを用いて、前記マルチビームを成形したマルチビームのアパーチャ像の結像歪みを補正しながら、前記最終段のレンズと前記最終段の１つ手前のレンズとの間の高さ位置及び試料面上に前記マルチビームのアパーチャ像を結像する工程と、
   を備え、
   前記複数段のレンズは、４段以上のレンズを有し、
   １段目と２段目のレンズにより、前記マルチビームのアパーチャ像の歪みを補正し、
   ３段目以降のレンズにより前記マルチビームを縮小し、前記マルチビームのアパーチャ像を結像することを特徴とするマルチ荷電粒子ビームの照射方法。
5. 荷電粒子ビームを用いたマルチビームを試料上へと縮小しながら前記マルチビームを成形したアパーチャ像を結像する複数段のレンズを励磁するための各段のレンズの設定値を設定する工程と、
   それぞれ対応する設定値が設定された複数段のレンズを用いて、前記マルチビームの総縮小倍率を測定する工程と、
   前記総縮小倍率が第１の所望の範囲内で無い場合に、前記複数段のレンズの３段目以降のレンズを用いて前記マルチビームの総縮小倍率を前記第１の所望の範囲内に調整する工程と、
   前記総縮小倍率が前記第１の所望の範囲内である場合に、前記マルチビームを成形したマルチビームのアパーチャ像の結像歪み量を測定する工程と、
   前記マルチビームのアパーチャ像の結像歪み量が第２の所望の範囲内で無い場合に、前記複数段のレンズの１段目と２段目のレンズを用いて前記マルチビームのアパーチャ像の結像歪み量を前記第２の所望の範囲内に調整する工程と、
   を備え、
   最終的に前記マルチビームの総縮小倍率が前記第１の所望の範囲内になり、かつ前記マルチビームのアパーチャ像の結像歪み量が前記第２の所望の範囲内になるまで、前記総縮小倍率が調整された場合には、都度前記マルチビームのアパーチャ像の結像歪み量を測定し直し、前記マルチビームのアパーチャ像の結像歪み量が調整された場合には、都度前記マルチビームの総縮小倍率を測定し直すことを特徴とするマルチ荷電粒子ビームの調整方法。

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