JP7397238B1 - 電子ビーム描画装置及び電子ビーム描画方法 - Google Patents

Abstract

本発明の一態様の電子ビーム描画装置は、電子ビームを放出する放出源と、電子ビームを用いてパターンが描画される試料を載置するステージと、ステージに試料が載置されたときに試料の上流となるように配置され、試料に対して正の固定電位に設定される電位規定部材と、電位規定部材が上述した固定電位となるように試料若しくは電位規定部材に電圧を印加する電位印加回路と、電位規定部材が上述した固定電位の状態で、試料が電子ビームで照射された場合に生じる試料面上での電子ビームの位置ずれを補正する補正回路と、を備えたことを特徴とする。

Description

本発明は、電子ビーム描画装置及び電子ビーム描画方法に係り、例えば、マルチビーム描画で生じる位置ずれの補正手法に関する。

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。

ここで、電子ビームを用いた描画では、電子ビームが照射されることにより試料から反射電子や２次電子が放出される。かかる２次電子等が試料に戻ると試料面が帯電し、電子ビームの照射位置がずれてしまうといった問題があった。かかる試料面から放出された２次電子等を試料面に戻さないように、環状の３段電極で構成される静電レンズの、２段目の電極に正の電位を可変に印加し、１段目の電極に２段目の電極に印加する可変電位よりも高い正の固定電位を印加する手法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、静電レンズは、描画中に、試料面上あるいはその近辺で２段目の電極に印加する正の電位を数１０Ｖ～数１００Ｖ程度変化させる。これに伴い、描画中に、試料面での電位分布が変動し、位置ずれ補正の妨げとなっていた。

また、試料が帯電する場合に、帯電現象に起因した位置ずれに対して、帯電量分布を求めてビーム照射位置の補正量を算出し、該補正量に基づいて補正された位置にビームを照射する帯電効果補正の手法を用いた描画装置が提案されている（例えば、特許文献２，３参照）。

特開２０１８－１７０４３５号公報 特開２００９－２６０２５０号公報 特開２０１１－０４０４５０号公報

本発明の一態様は、電子ビーム描画において、放出された２次電子等の試料への戻りを抑制しながら、高精度な位置ずれを補正可能な装置及び方法を提供する。

本発明の一態様の電子ビーム描画装置は、
電子ビームを放出する放出源と、
電子ビームを用いてパターンが描画される試料を載置するステージと、
ステージに試料が載置されたときに試料の上流となるように配置され、試料に対して正の固定電位に設定される電位規定部材と、
電位規定部材が上述した固定電位となるように試料若しくは電位規定部材に電圧を印加する電位印加回路と、
電位規定部材が上述した固定電位の状態で、試料が電子ビームで照射された場合に生じる試料面上での電子ビームの位置ずれを補正する補正回路と、
を備えたことを特徴とする。

本発明の一態様の電子ビーム描画方法は、
ステージに載置された試料の上流に配置された電位規定部材が、試料に対して正の固定電位となるように、試料若しくは電位規定部材に定電圧を印加し、
電位規定部材が上述した固定電位の状態で、試料が電子ビームで照射された場合に生じる試料面上での電子ビームの位置ずれを補正し、
電子ビームを用いて試料にパターンを描画する、
ことを特徴とする

本発明の一態様によれば、電子ビーム描画において、放出された２次電子等の試料への戻りを抑制しながら、高精度な位置ずれを補正できる。

実施の形態１における描画装置の要部構成の一例を示す概念図である。 実施の形態１における可変成形型の描画装置の動作を説明するための概念図である。 実施の形態１における基板カバーの構成の一例を示す上面図である。 実施の形態１における電極基板と試料との間の電場の一例を説明するための図である。 実施の形態１における電極基板と試料との間の電場の他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における評価パターンの一例を示す図である。 実施の形態１における位置ずれマップの一例を示す図である。 実施の形態１の変形例における描画装置の構成の一部を示す図である。 実施の形態１の変形例における電位規定部材の一例を示す図である。 実施の形態１の変形例における電位規定部材の他の一例を示す上面図である。 実施の形態１の変形例における電位規定部材の他の一例と試料とを示す断面図である。 実施の形態１の変形例における電位規定部材の他の一例を示す上面断面図である。 実施の形態１の変形例における電位規定部材の他の一例と試料とを示す正面断面図である。 実施の形態１の変形例における電位規定部材の他の一例と試料とを示す断面図である。 実施の形態１の変形例における電位規定部材の他の一例と試料とを示す断面図である。 実施の形態１の変形例における電極基板と試料との間の電場の一例を説明するための図である。 実施の形態２における描画装置の構成の一例を示す構成図である。 実施の形態２における描画方法の要部工程の一例を示すフローチャート図である。 実施の形態２におけるマークの一例を示す図である。 実施の形態２における偏向感度の一例を示す図である。 実施の形態３における描画装置の構成の一例を示す構成図である。 実施の形態３における描画方法の要部工程の一例の一部を示すフローチャート図である。 実施の形態３における描画方法の要部工程の一例の一部を示すフローチャート図である。 実施の形態３における評価パターンの一例を示す図である。 実施の形態３における位置ずれ分布の一例を示す図である。 実施の形態４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４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４における描画方法の要部工程の一例の残部を示すフローチャート図である。 実施の形態４における位置ずれ補正方法の一例を説明するための図である。 実施の形態４における位置ずれ補正方法の一例を説明するための図である。 実施の形態５における描画装置の構成の一例を示す構成図である。 実施の形態５における描画方法の要部工程の一例を示すフローチャート図である。 実施の形態５におけるアレイ形状の一例を示す図である。

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１における描画装置の要部構成の一例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および制御系回路１６０を備えている。描画装置１００は、電子ビーム描画装置の一例である。図１の例では、描画装置１００として、シングルビームを用いた可変成形型の描画装置の一例を示している。描画機構１５０は、電子鏡筒１と描画室１４を有している。電子鏡筒１内には、電子銃５、照明レンズ７、第１の成形アパーチャ基板８、投影レンズ９、偏向器１０、第２の成形アパーチャ基板１１、対物レンズ１２、偏向器１３、電極基板２０（電位規定部材の一例）、及び検出器１９が配置される。

また、描画室１４内には、ＸＹステージ３が配置される。ＸＹステージ３上には、描画対象となる試料２が配置される。試料２には、半導体製造の露光に用いるフォトマスクや半導体装置を形成する半導体ウェハ等が含まれる。また、描画されるフォトマスクには、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。描画される際には、試料２上には電子ビームにより感光するレジスト膜が形成されている。また、ＸＹステージ３上には、試料２が配置される位置とは異なる位置にステージ位置測定用のミラー４が配置される。また、ＸＹステージ３上には、試料２が配置される位置とは異なる位置にマーク１８が配置される。マーク１８表面は、試料２面と同一の高さ位置に配置される。

また、ＸＹステージ３上には、試料２の外周部分を覆う基板カバー２２が配置される。基板カバー２２には、試料２の外周部分を上方からレジスト膜を貫通するように突き刺し、レジスト膜下に配置される、例えば、クロム等で形成される導電性の遮光膜に導通する複数のピンが配置される。

制御系回路１６０は、制御計算機１１０、ステージ位置検出機構４５、ステージ制御機構４６、電位印加回路４８、偏向制御回路１３０、メモリ１４１、磁気ディスク装置等の記憶装置１４０、及び外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路１４６と、を有している。制御計算機１１０、ステージ位置検出機構４５、ステージ制御機構４６、電位印加回路４８、偏向制御回路１３０、メモリ１４１、記憶装置１４０、及び外部Ｉ／Ｆ回路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１３０は、偏向器１０，１３に接続される。

制御計算機１１０内には、描画制御部３０、位置ずれ補正マップ作成部４０、ショットデータ生成部４１、及び位置ずれ補正部４２が配置される。描画制御部３０、位置ずれ補正マップ作成部４０、ショットデータ生成部４１、及び位置ずれ補正部４２といった各部は、処理回路を有し、その処理回路には、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、半導体装置等が含まれる。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。描画制御部３０、位置ずれ補正マップ作成部４０、ショットデータ生成部４１、及び位置ずれ補正部４２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１４１に記憶される。

偏向制御回路１３０内には、成形偏向器制御部４３および対物偏向器制御部４４といった機能が配置される。成形偏向器制御部４３および対物偏向器制御部４４といった各制御部は、処理回路を含み、その処理回路には、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、半導体装置等が含まれる。また、各制御部は、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。成形偏向器制御部４３および対物偏向器制御部４４内に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度図示しないメモリに記憶される。

描画制御部３０は、描画装置１００全体を制御する。偏向器１０は、例えば、４極以上の静電電極により構成され、成形偏向器制御部４３により制御される。また、静電電極毎に図示しないＤＡＣアンプに接続される。成形偏向器制御部４３により各ＤＡＣアンプに印加する電位が制御されることにより偏向器１０の偏向量が制御される。

偏向器１３は、例えば、４極以上の静電電極により構成され、対物偏向器制御部４４により制御される。また、静電電極毎に図示しないＤＡＣアンプに接続される。対物偏向器制御部４４により各ＤＡＣアンプに印加する電位が制御されることにより偏向器１３の偏向量が制御される。

ＸＹステージ３はステージ制御機構４６によって駆動される。そして、ＸＹステージ３の位置は、ステージ位置検出機構４５によって検出される。ステージ位置検出機構４５には、例えば、ミラー４にレーザを照射して、ミラー４への入射光と反射光の干渉に基づいて位置を測定するレーザ干渉法の原理によりステージ位置を測長するレーザ測長装置が含まれる。

また、描画されるための複数の図形パターンが定義される描画データ（レイアウトデータ）が描画装置１００の外部から入力され、記憶装置１４０に格納される。

図１の例において、電極基板２０は、ＸＹステージ３に試料２が載置されたときに試料２の上流に配置される。電極基板２０は、中央部に電子ビームが通過するための開口部が形成される。また、電極基板２０は、試料２面と対向する面を有する。電極基板２０の下面は、試料２表面と平行が望ましいが、これに限るものではない。電極基板２０の下面は、試料２表面に対して斜めに形成されても構わない。電極基板２０の下面は、中心部の開口部を除いて、試料２表面の電子ビームが照射される位置から所定の範囲の領域を覆うサイズで形成される。電極基板２０の下面は、試料２表面を覆うサイズに形成されるとなお好適である。

また、電極基板２０と基板カバー２２の少なくとも一方は、電位印加回路４８に接続される。

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ることは言うまでもない。

図２は、実施の形態１における可変成形型の描画装置の動作を説明するための概念図である。図２において、電子銃５（放出源）から放出された電子ビーム６は、照明レンズ７により矩形の穴を持つ第１の成形アパーチャ基板８全体を照明する。なお、図示しないブランキング機構により、電子ビーム６は、ビームＯＮ及びビームＯＦＦに制御される。ビームＯＦＦの状態では第１の成形アパーチャ基板８によって電子ビーム６全体が遮蔽される。ビームＯＮの状態では電子ビーム６の一部が第１の成形アパーチャ基板８の矩形の開口部４１１を通過する。これにより、電子ビーム６をまず矩形に成形する。ビームＯＮからビームＯＦＦになるまでに開口部４１１を通過する電子ビームによって１ショット分のビームが形成される。

そして、第１の成形アパーチャ基板８の矩形の開口部４１１を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム６は、投影レンズ９により第２の成形アパーチャ基板１１上に投影される。かかる第２の成形アパーチャ基板１１上での第１のアパーチャ像の位置は、成形偏向器制御部４３により制御された偏向器１０によって偏向され、ショット毎にビーム形状と寸法を可変に変化させることができる。そして、対物レンズ１２（電磁レンズの一例）は、磁場を生じさせ、開口部４２１を通過した電子ビーム６を試料２面に結像する。言い換えれば、第２の成形アパーチャ基板１１の開口部４２１を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム６は、対物レンズ１２により焦点を合わせ、対物偏向器制御部４４に制御された例えば静電型の偏向器１３により偏向され、移動可能に配置されたＸＹステージ３上の試料２の所望する位置に照射される。

描画処理を行う際、試料２においてパターンが描画される描画領域を例えばｙ方向に所定の幅でストライプ状に分割した複数のストライプ領域が設定される。そして、ストライプ領域毎に描画処理が実施される。ＸＹステージ３を例えば－ｘ方向に連続移動させながら相対的にｘ方向に描画を進めていく。１つのストライプ領域の描画が終了すると、ｙ方向に隣接する次のストライプ領域の描画処理が実施される。同様の処理を繰り返すことによって、すべてのストライプ領域の描画が完了する。

図３は、実施の形態１における基板カバーの構成の一例を示す上面図である。図３において、試料２の外周を点線で示す。基板カバー２２は、環状のフレーム２４と複数のピン２３とを有する。フレーム２４は、試料２と同じ形状に形成される。試料２が矩形であれば、フレーム２４も矩形に形成される。フレーム２４は、内周サイズが試料２の外周サイズよりも小さく、外周サイズが試料２の外周サイズより大きく形成される。そして、フレーム２４は、試料２の外周部分と重なり合うように配置される。図３の例では、例えば、３つのピン２３が配置される。基板カバー２２の中心位置から例えば１２０°程度ずつ位相をずらした位置に３つのピン２３が配置される。各ピン２３は、フレーム２４から内側に飛び出すように配置されたサポート板の裏面に配置され、試料面側に先の尖った先端部が向く。基板カバー２２を試料２面上に配置することで、各ピン２３が試料２の表面側から突き刺さり、レジスト膜の下層に配置される導電膜に接触することにより試料２と導通する。各ピン２３には、図示しない配線が接続される。かかる配線は、例えば、電位印加回路４８に接続される。或いは、かかる配線は、アース接続される。アース接続は、電位印加回路４８の内部で行っても良いし、電位印加回路４８の外部で行っても良い。

実施の形態１では、電極基板２０が試料２に対して正の固定電位に設定され、電極基板２０と試料２間に変動しない電場が形成される。そのために、電位印加回路４８は、所定の電圧を試料２若しくは電極基板２０に印加する。ここで、固定電位は可変に制御されるものではなく、以下同様である。例えば、以下のように電圧を印加する。

図４は、実施の形態１における電極基板２０と試料２との間に形成される電場の一例を説明するための図である。電極基板２０が、試料２に対して正の固定電位となるように、電位印加回路４８から正の定電圧が印加されるとともに、試料２は、グランド（ＧＮＤ）電位となるように、図示しない基板カバー２２のピン２３を介してアース接続される。また、電子鏡筒１は、アース接続される。これにより、電極基板２０と試料２との間の空間には試料２に対して電極基板２０が正電位になる変動しない電場が形成される。或いは、以下のように構成しても好適である。

図５は、実施の形態１における電極基板と試料との間の電場の他の一例を説明するための図である。図５の例において、電極基板２０はアース接続され、ＧＮＤ電位となる。そして、試料２には、図示しない基板カバー２２のピン２３を介して電位印加回路４８から一定の値に設定された負電圧が印加され負電位となる。また、電子鏡筒１は、アース接続される。これにより、電極基板２０と試料２との間の空間には試料２に対して電極基板２０が正電位になる変動しない電場が形成される。

図４及び図５に示すように、電極基板２０と試料２との間には、部材が配置されることなく一定の電場が形成される。例えば、描画中に可変する電位が印加される電極を電極基板２０の上流のみに設け、電極基板２０と試料２との間には、静電レンズの制御電極等が配置されないように構成される。これにより、電極基板２０と試料２との間の空間には試料２に対して電極基板２０が正電位になる変動しない電場を形成できる。

よって、電子銃５から放出された電子ビームで試料２面が照射された場合に、試料２面から放出される反射電子或いは／及び２次電子が正電位の電極基板２０側に引き寄せられる。そのため、２次電子等が試料２表面に戻らなくなる。ここで、試料２表面には、基板カバー２２のピン２３がフレーム２４から内側に飛び出て配置される。ここで、電極基板２０と試料２との間に構造物が配置されたとき、電場が形成された状態で、試料２表面の電位は一定にはならず、試料２面上に電位分布を生じさせる場合がある。例えば、かかるピン２３等の試料２の外周部の一部と重なる試料２表面上の構造物に起因して、試料２表面の電位は一定にはならず、電位分布が生じる。しかしながら、実施の形態１では、電極基板２０と試料２との間は、変動しない電場が形成される。よって、描画処理中、試料２表面の電位分布を安定させることができる。

かかる安定した電位分布が試料２面上に存在する状態で、試料２が電子ビームで照射された場合、電子ビームの照射位置に位置ずれが生じ得る。そこで、試料２面上に形成される電位分布に起因する位置ずれを補正する。

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、固定電位印加工程（Ｓ２０２）と、評価パターン描画工程（Ｓ２０４）と、位置ずれ分布測定工程（Ｓ２０６）と、位置ずれ補正マップ作成工程（Ｓ２０８）と、ショットデータ生成工程（Ｓ２１０）と、位置ずれ補正工程（Ｓ２１２）と、固定電位印加工程（Ｓ２１４）と、描画工程（Ｓ２１６）と、いう一連の工程を実施する。

固定電位印加工程（Ｓ２０２）として、電位印加回路４８は、試料２に対して電極基板２０が正の固定電位となるように、試料２若しくは電極基板２０に電圧を印加する。ここでは、例えば、試料２がアース接続された状態で、電極基板２０に正の定電圧を印加する。これにより、試料２に対して電極基板２０が正電位になる変動しない電場が形成される。

評価パターン描画工程（Ｓ２０４）として、描画制御部３０の制御のもと、描画機構１５０は、試料２に対して電極基板２０が正電位となる電場が形成された状態で、レジストが塗布された、図示しない評価基板に評価パターンを描画する。

図７は、実施の形態１における評価パターンの一例を示す図である。図７において、評価パターンとして、例えば、所定のピッチでアレイ配列される複数のグリッドパターンが用いられる。各グリッドパターンは、パターン位置を測定し易い、矩形或いは十字パターンが好適である。図７の例では、各グリッドパターンとして、十字パターンが示されている。

位置ずれ分布測定工程（Ｓ２０６）として、評価パターンが描画された評価基板を描画装置１００から搬出して、アッシングを行う。これにより、評価パターンに対応したレジストパターンを得ることができる。そして、図示しない位置測定装置により、評価パターン（レジストパターン）の各グリッドパターンの位置を測定する。測定された位置データは、外部から描画装置１００に入力され、記憶装置１４０に格納される。

図８は、実施の形態１における位置ずれマップの一例を示す図である。図８の例では、設計上の各グリッドパターンの位置からの位置ずれ量をマップで示している。図８に示すように、基板カバー２２の３つのピン２３が配置された位置（点線で囲まれた箇所）に特に位置ずれ量が大きく生じていることがわかる。かかる位置ずれは、電位が試料２若しくは電極基板２０に印加されることにより試料２面に形成される電位分布に起因する。

位置ずれ補正マップ作成工程（Ｓ２０８）として、位置ずれ補正マップ作成部４０は、記憶装置１４０から位置データを読み出し、設計上の各グリッドパターンの位置からの位置ずれ量を補正する補正量を定義した位置ずれ補正マップを作成する。位置ずれ補正マップには、例えば、設計上の各グリッドパターンの位置から位置ずれ方向とは逆方向にその位置の位置ずれ量と同じ量だけずらした位置が定義される。作成された位置ずれ補正マップは、記憶装置１４０に格納される。かかる工程までが、描画処理の前処理として実施される。次に、実際にパターンを描画するための試料２がＸＹステージ３に配置される。そして、描画処理が開始される。

ショットデータ生成工程（Ｓ２１０）として、ショットデータ生成部４１は、例えば、試料２の図示しないストライプ領域毎に、記憶装置１４０から描画データを読み出す。そして、描画データに対して複数段のデータ処理を行うことでショット毎のショットデータを生成する。描画データに定義される図形パターンのサイズは、通常、描画装置１００が１回のショットで形成できるショットサイズよりも大きい。そのため、描画装置１００内では、描画装置１００が１回のショットで形成可能なサイズになるように、各図形パターンを複数のショット図形に分割する。各ショットデータには、例えば、ショット図形を示す図形コード、ショット図形の基準位置の座標、及びショット図形のサイズが定義される。

位置ずれ補正工程（Ｓ２１２）として、位置ずれ補正部４２（補正回路）は、電極基板２０が試料２に対して正の固定電位の状態で、試料２が電子ビーム６で照射された場合に生じる試料２面上での電子ビームの位置ずれを補正する。ここでは、位置ずれ補正部４２は、電極基板２０が試料２に対して正の固定電位の状態で、試料２面に形成される電位分布に起因する位置ずれを補正する。具体的には、以下のように動作する。位置ずれ補正部４２は、記憶装置１４０から位置ずれ補正マップを読み出す。そして、位置ずれ補正部４２は、位置ずれ補正マップを参照して、ショット毎に、ショットデータに定義された座標に対応する位置の位置ずれ補正マップに定義された補正量をショットデータに定義された座標に加算する。これにより、各ショットの電子ビームの照射位置の位置ずれが補正できる。

固定電位印加工程（Ｓ２１４）として、電位印加回路４８は、試料２に対して電極基板２０が正の固定電位となるように、試料２若しくは電極基板２０に電圧を印加する。ここでは、例えば、試料２がアース接続された状態で、電極基板２０に正の定電圧を印加する。これにより、試料２に対して電極基板２０が正電位になる変動しない電場が形成できる。

描画工程（Ｓ２１６）として、描画制御部３０による制御のもと、描画機構１５０は、位置ずれが補正された電子ビームを用いて試料２にパターンを描画する。

以上のように、電位分布に起因する位置ずれをショットデータ上で補正することで、実際の描画処理では、精度よく所望の位置を電子ビームで照射できる。

なお、上述した例では、ショットデータを補正することにより位置ずれを補正する場合を示しているが、これに限るものではない。例えば、偏向制御回路１３０において、偏向器１３の偏向量を位置ずれ分だけ補正することで、ショット毎の実際のビームの照射位置を補正しても好適である。

図９は、実施の形態１の変形例における描画装置の構成の一部を示す図である。図９の例では、電子鏡筒１内に、さらに、静電レンズ２５を配置する。また、さらに、静電レンズ２５を制御する静電レンズ制御回路４９を配置する。その他の構成は図１と同様である。図９では、静電レンズ２５を用いた場合の動作説明に直接必要な構成以外の図示を省略している。試料２の表面には自重による撓み等に起因する凹凸が存在する。静電レンズ２５は、かかる凹凸による試料面の高さ位置の変化に応じてダイナミックに電子ビーム６の焦点位置を補正する。図９の例では、静電レンズ２５が、２段の電極により構成される場合を示している。２段の電極のうち、上段電極には、静電レンズ制御回路４９から可変する正電位が印加される。下段電極はアース接続される。ここで、上述したように、上段電極に印加される可変電位による電界の影響が試料２面上の電場に及ぶ場合、描画中に試料２面上の電位分布が変化してしまう。そこで、実施の形態１では、静電レンズ２５の電界の影響範囲に電極基板２０と試料２との間の電場が含まれない位置に、静電レンズ２５を配置する。言い換えれば、電極基板２０と試料２との間の電場に影響を与えない程度上流に静電レンズ２５を配置する。さらに言い換えれば、静電レンズ２５による電場が十分に減衰した位置に電極基板２０が配置される。これにより、静電レンズ２５を使ってダイナミックフォーカスを実施しても、試料２表面の電位分布の影響を十分小さく抑えることができる。

図１０は、実施の形態１の変形例における電位規定部材の一例を示す図である。対物レンズ１２は、電子ビーム６の軌道中心を取り囲むコイル２６と、コイル２６を取り囲む強磁性体のポールピース（ヨークともいう）２０ａ（電位規定部材の他の一例）を有する。ポールピース２０ａは、コイル２６の内周側、外周側、上面側、及び下面側にわたってコイル２６を覆う。よって、ポールピース２０ａは、中央部に電子ビームが通過する開口部が形成される。ポールピース２０ａの内周側には、ギャップが形成される。コイル２６を励磁することにより、ポールピース２０ａ内を通過する磁束により磁場が生じ、ギャップから磁場を外部に放出する。これにより、対物レンズ１２は、電子ビーム軌道上に磁場を形成する。

ポールピース２０ａの材料として、例えば、鉄を用いる。ポールピース２０ａは、強磁性体であると共に導電部材である。そこで、図１０の例では、電極基板２０の代わりに、対物レンズ１２のポールピース２０ａを用いる。

ポールピース２０ａが、試料２に対して正の固定電位となるように、電位印加回路４８から正の定電圧が印加されるとともに、試料２は、グランド（ＧＮＤ）電位となるように、図示しない基板カバー２２のピン２３を介してアース接続される。また、電子鏡筒１は、アース接続される。これにより、ポールピース２０ａと試料２との間の空間には試料２に対してポールピース２０ａが正電位になる変動しない電場が形成される。

或いは、ポールピース２０ａが、試料２に対して正の固定電位となるように、アース接続された状態で、試料２が、負電位となるように、図示しない基板カバー２２のピン２３を介して電位印加回路４８から負の定電圧が印加される。また、電子鏡筒１は、アース接続される。これにより、ポールピース２０ａと試料２との間の空間には試料２に対してポールピース２０ａが正電位になる変動しない電場が形成される。

図１０の例では、ポールピース２０ａの底面が、試料２表面と平行に形成されている場合を示しているが、これに限るものではない。ポールピース２０ａの底面が、中心に向かって斜め下方向にテーパ状に形成されている場合であっても構わない。

図１１は、実施の形態１の変形例における電位規定部材の他の一例を示す上面図である。
図１２は、実施の形態１の変形例における電位規定部材の他の一例と試料とを示す断面図である。図１１及び図１２の例では、電極基板２０の代わりに、導電性の反射電子防止板２０ｂ（電位規定部材の他の一例）を配置する。反射電子防止板２０ｂは、例えば試料２表面を覆うサイズ程度の外径寸法に形成され、中央部に電子ビームが通過する開口部が形成される。また、かかる中央部の開口部の周囲には、反射電子或いは２次電子の一部を上流に導くために、反射電子或いは２次電子の螺旋軌道に沿った複数の孔が形成される。かかる複数の孔は、上面から見る場合に例えば正６角形に形成されると好適である。これにより、ハニカム構造を構成でき、多くの孔を形成できる。これにより、試料２から放出された２次電子等を複数の孔に侵入させ易くでき、試料２に戻る２次電子等を低減させる効果を高めることができる。よって、中心の電子ビームが通過する開口部の開口面積を小さくできる。

反射電子防止板２０ｂが、試料２に対して正の固定電位となるように、電位印加回路４８から正の定電圧が印加される。また、試料２は、グランド（ＧＮＤ）電位となるように、図示しない基板カバー２２のピン２３を介してアース接続される。。また、電子鏡筒１は、アース接続される。これにより、反射電子防止板２０ｂと試料２との間の空間には試料２に対して反射電子防止板２０ｂが正電位になる変動しない電場が形成される。

或いは、反射電子防止板２０ｂは、ＧＮＤ電位となるようにアース接続される。そして、試料２には、図示しない基板カバー２２のピン２３を介して電位印加回路４８から負の定電圧が印加される。また、電子鏡筒１は、アース接続される。これにより、反射電子防止板２０ｂと試料２との間の空間には試料２に対して反射電子防止板２０ｂが正電位になる変動しない電場が形成される。

図１３は、実施の形態１の変形例における電位規定部材の他の一例を示す上面断面図である。
図１４は、実施の形態１の変形例における電位規定部材の他の一例と試料とを示す正面断面図である。図１３及び図１４の例では、電極基板２０の代わりに、熱シールド機構２０ｃ（電位規定部材の他の一例）を用いても好適である。熱シールド機構２０ｃは、導電性の均熱板２７と導電性の冷却管２８とを有する。均熱板２７は、例えば試料２表面を覆うサイズ程度の外径寸法に形成され、中央に電子ビームが通過する開口部が形成される。冷却管２８は、均熱板２７上に配置され、均熱板２７の周に沿って配置される。冷却管２８は上下の部分に分割し、例えば下部分の上面側から外周部に沿って略一周し、略一周流れた位置で折り返し、外周部に沿って戻る流路１７ａ～１７ｈを彫り込み、それから上下の部分を貼り合わせることで形成できる。冷却管２８には、流入口１６から冷媒が流入し、均熱板２７の外周部に沿って流れ、略一周流れた位置で折り返し、外周部に沿って流れ、流出口１５から排出される。冷媒として、冷却水が用いられる。熱シールド機構２０ｃを配置することにより、対物レンズ１２の励磁により発熱した熱が試料２に伝熱することを抑制できる。

熱シールド機構２０ｃには、電位印加回路４８から正の定電圧が印加されるとともに、試料２は、グランド（ＧＮＤ）電位となるように、図示しない基板カバー２２のピン２３を介してアース接続される。また、電子鏡筒１は、アース接続される。これにより、熱シールド機構２０ｃと試料２との間の空間には試料２に対して熱シールド機構２０ｃが正電位になる変動しない電場が形成される。

或いは、熱シールド機構２０ｃが、試料２に対して正の固定電位となるように、熱シールド機構２０ｃがアース接続された状態で、試料２が負電位となるように、図示しない基板カバー２２のピン２３を介して電位印加回路４８から負の定電圧が印加される。また、電子鏡筒１は、アース接続される。これにより、熱シールド機構２０ｃと試料２との間の空間には試料２に対して熱シールド機構２０ｃが正電位になる変動しない電場が形成される。

図１５は、実施の形態１の変形例における電位規定部材の他の一例と試料とを示す断面図である。図１５の例では、電極基板２０の代わりに、導電性の対物レンズ保持部材２０ｄ（電位規定部材の他の一例）を用いても好適である。対物レンズ保持部材２０ｄは、外周枠と外周枠の裏面に配置された底面円板とを有する、底面円板の中央部の電子ビームが通過する開口部が形成される。対物レンズ保持部材２０ｄは、外周枠内に対物レンズ１２が納まり底面円板の上面で対物レンズ１２を保持する。

対物レンズ保持部材２０ｄが、試料２に対して正の固定電位となるように、電位印加回路４８から正の定電圧が印加されるとともに、試料２は、グランド（ＧＮＤ）電位となるように、図示しない基板カバー２２のピン２３を介してアース接続される。また、電子鏡筒１は、アース接続される。これにより、対物レンズ保持部材２０ｄと試料２との間の空間には試料２に対して対物レンズ保持部材２０ｄが正電位になる変動しない電場が形成される。

或いは、対物レンズ保持部材２０ｄには、試料２に対して正の固定電位となるように、対物レンズ保持部材２０ｄがアース接続された状態で、試料２が、負電位となるように、図示しない基板カバー２２のピン２３を介して電位印加回路４８から負の定電圧が印加される。また、電子鏡筒１は、アース接続される。これにより、対物レンズ保持部材２０ｄと試料２との間の空間には試料２に対して対物レンズ保持部材２０ｄが正電位になる変動しない電場が形成される。

図１６は、実施の形態１の変形例における電位規定部材の他の一例と試料とを示す断面図である。図１６の例では、電極基板２０の代わりに、導電性の筒状電極２０ｅ（電位規定部材の他の一例）を用いても好適である。筒状電極２０ｅは、筒状体の下部に筒状体の外周部から外側に広がる円板が配置される。円板は、例えば、試料２表面を覆うサイズの外径寸法で形成される。円板の中央部には筒状体の内径と同じサイズの開口部が形成される。筒状体の内部及び円板の開口部内を電子ビームが通過する。筒状電極２０ｅは、対物レンズ１２（電磁レンズ）の内周側において、対物レンズ１２よりも試料２側の高さ位置から対物レンズ１２の磁場の強度が閾値以下となる高さ位置まで延びる筒状体の面を有する。具体的には、筒状体は、対物レンズの磁場が閾値よりも弱くなり２次電子等のラーマ半径が小さくなるところまで上流に延びるように形成される。磁場の強い高さ位置では２次電子等が滞留し易い。そのため、筒状体を磁場が弱くなる高さ位置まで延ばすことにより、２次電子等の滞留を防ぎ１次電子ビームへの空間電荷効果を緩和できる。

筒状電極２０ｅには、試料２に対して正の固定電位となるように、電位印加回路４８から正の定電圧が印加されるとともに、試料２は、グランド（ＧＮＤ）電位となるように、図示しない基板カバー２２のピン２３を介してアース接続される。また、電子鏡筒１は、アース接続される。これにより、筒状電極２０ｅと試料２との間の空間には試料２に対して筒状電極２０ｅが正電位になる変動しない電場が形成される。

或いは、筒状電極２０ｅが、試料２に対して正の固定電位となるように、筒状電極２０ｅがアース接続された状態で、試料２が、負電位となるように、図示しない基板カバー２２のピン２３を介して電位印加回路４８から負の定電圧が印加される。また、電子鏡筒１は、アース接続される。これにより、筒状電極２０ｅと試料２との間の空間には試料２に対して筒状電極２０ｅが正電位になる変動しない電場が形成される。

図１７は、実施の形態１の変形例における電極基板と試料との間の電場の一例を説明するための図である。図１７において、電極基板２０と試料２との間に別の電位規定部材である電極基板２９を配置する。電極基板２９の外径サイズは、電極基板２０以上のサイズに設定すると良い。また、電極基板２９の中央部には電子ビームが通過する開口部が形成される。電極基板２９の開口部のサイズは、電極基板２０の開口部のサイズ以下のサイズに設定すると好適である。電極基板２９の開口部のサイズは、電極基板２０の開口部のサイズよりも小さいサイズに設定するとさらに好適である。電極基板２９は、試料２と同電位になるように制御される。

電極基板２０が、試料２に対して正の固定電位となるように、電位印加回路４８から正の電圧が印加されるとともに、試料２は、グランド（ＧＮＤ）電位となるように、図示しない基板カバー２２のピン２３を介してアース接続される。同様に、電極基板２９にはＧＮＤ電位が印加される。すなわち、試料２及び電極基板２９はアース接続される。また、電子鏡筒１は、アース接続される。これにより、電極基板２０と電極基板２９との間の空間には電極基板２９に対して電極基板２０が正電位になる変動しない電場が形成される。そして、電極基板２９の開口部から、かかる電場が試料２側へと漏れ出す。これにより、電極基板２０と試料２との間の空間には試料２に対して電極基板２０が正電位になる変動しない電場が中心部付近に形成される。逆に外周部には電場が形成されない。これにより、試料２面上で、電界が中心部の小さい領域にしか分布しなくなり、試料２端での構造物による電界の乱れが小さくなり、位置ずれ量を小さくすることができる。

或いは、電極基板２０が、試料２に対して正の固定電位となるように、アース接続された状態で、試料２が、負電位となるように、図示しない基板カバー２２のピン２３を介して電位印加回路４８から負の電圧が印加される。同様に、電極基板２９に電位印加回路４８から電極基板２０と同電位となるように負の電圧が印加される。また、電子鏡筒１は、アース接続される。これにより、電極基板２０と試料２との間の空間には試料２に対して電極基板２０が正電位になる変動しない電場が中心部付近に形成される。

以上のように、実施の形態１によれば、電子ビーム描画において、放出された２次電子等の試料への戻りを抑制しながら、高精度な位置ずれを補正できる。

［実施の形態２］
実施の形態２では、放出された２次電子等の試料への戻りを抑制しながら、電子ビームの偏向感度を補正する構成について説明する。以下、特に説明する点以外の内容は実施の形態１と同様である。

図１８は、実施の形態２における描画装置の構成の一例を示す構成図である。図１８において、位置ずれ補正マップ作成部４０、及び位置ずれ補正部４２の代わりに、偏向感度測定部５０、及び偏向感度パラメータ取得部５２を配置した点以外は、図１と同様である。描画制御部３０、ショットデータ生成部４１、偏向感度測定部５０、及び偏向感度パラメータ取得部５２といった各部は、処理回路を有し、その処理回路には、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、半導体装置等が含まれる。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。描画制御部３０、ショットデータ生成部４１、偏向感度測定部５０、及び偏向感度パラメータ取得部５２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１４１に記憶される。

図１９は、実施の形態２における描画方法の要部工程の一例を示すフローチャート図である。図１９において、実施の形態２における描画方法は、固定電位印加工程（Ｓ２０２）と、マークスキャン工程（Ｓ３０２）と、偏向感度測定工程（Ｓ３０４）と、偏向感度補正パラメータ取得工程（Ｓ３０６）と、ショットデータ生成工程（Ｓ３０８）と、固定電位印加工程（Ｓ３１０）と、描画工程（Ｓ３１２）と、いう一連の工程を実施する。

上述したように、電極基板２０と試料２との間に電場が形成された状態で、試料２の一部と重なる構造物が存在する場合、試料２表面の電位は一定の値にはならず、試料２面上に電位分布を生じさせる。これにより、電子ビームの照射位置に位置ずれが生じ得る。かかる位置ずれは、電子ビームの偏向感度に起因して生じるものとして捉えることができる。そこで、実施の形態２では、電子ビーム６の偏向感度を補正することで、かかる位置ずれを補正する。

固定電位印加工程（Ｓ２０２）として、電位印加回路４８は、試料２に対して電極基板２０が正の固定電位となるように、電位印加回路４８は、所定の電圧を試料２若しくは電極基板２０に印加する。ここでは、例えば、試料２がアース接続された状態で、電極基板２０に正の電圧を印加する。これにより、試料２に対して電極基板２０が正電位になる変動しない電場が形成できる。

マークスキャン工程（Ｓ３０２）として、まず、マーク１８の中心が偏向器１３の偏向中心に位置するようにＸＹステージ３を移動させる。例えば、偏向器１３で何ら電子ビーム６を偏向しない状態で電子ビーム６の軌道中心軸に沿って、電子ビーム６が照射される場合、偏向器１３の偏向中心は電子ビーム６の軌道中心軸となる。かかる場合、マーク１８の中心が電子ビーム６の軌道中心軸に位置するようにＸＹステージ３を移動させる。

図２０は、実施の形態２におけるマークの一例を示す図である。図２０の例では、マーク１８上に複数の十字パターンが形成される場合を示している。複数の十字パターンとして、例えば、５×５の十字パターンが配置される。５×５の十字パターンの外周サイズは、電子ビーム６を試料２上へと偏向する偏向器１３の偏向領域のサイズに設定されると好適である。言い換えれば、偏向器１３の試料２面上の偏向領域内を５×５の複数のグリッド位置に分割して、マーク１８には、偏向器１３の偏向領域内の各位置に合わせて、十字パターンが形成される。

描画機構１５０は、偏向器１３を用いて、マーク上の各十字パターンを順に電子ビーム６で走査（スキャン）する。その際、マーク１８から放出された２次電子を検出器１９で検出する。各位置で検出された情報は、図示しない検出回路を介して制御計算機１１０に出力される。

偏向感度測定工程（Ｓ３０４）として、偏向感度測定部５０は、検出された複数の十字パターンの各位置を算出し、固定電位が試料２若しくは電極基板２０に印加された状態での電子ビーム６の偏向感度を測定する。

図２１は、実施の形態２における偏向感度の一例を示す図である。図２１では、設計上の各位置に、測定された各位置（太線）を重ねて示している。試料２面上の電位分布により、図２０に示すように、電子ビーム６の偏向感度に歪が生じることがわかる。

偏向感度補正パラメータ取得工程（Ｓ３０６）として、偏向感度パラメータ取得部５２（補正回路の他の一例）は、電子ビームの偏向感度を補正することにより位置ずれを補正する。具体的には、偏向感度パラメータ取得部５２（補正回路の他の一例）は、設計上の各位置と測定された偏向感度の各位置とのずれを補正する補正パラメータを算出する。かかる補正パラメータが偏向感度補正パラメータとなる。例えば、偏向されるための設計上の位置の座標（ｘ，ｙ）が、３次多項式によりずれ方向と反対方向にずれ量分だけ補正される。偏向感度補正パラメータは、かかる３次多項の各項の係数として求めると好適である。得られた偏向感度補正パラメータは、対物偏向器制御部４４に出力され、対物偏向器制御部４４に設定される。

かかる工程までが、描画処理の前処理として実施される。次に、実際にパターンを描画するための試料２がＸＹステージ３に配置される。そして、描画処理が開始される。

ショットデータ生成工程（Ｓ３０８）として、ショットデータ生成部４１は、例えば、試料２の図示しないストライプ領域毎に、記憶装置１４０から描画データを読み出す。そして、描画データに対して複数段のデータ処理を行うことでショット毎のショットデータを生成する。各ショットデータには、例えば、ショット図形を示す図形コード、ショット図形の基準位置の座標、及びショット図形のサイズが定義される。

固定電位印加工程（Ｓ３１０）として、電位印加回路４８は、試料２に対して電極基板２０が正の固定電位となるように、試料２若しくは電極基板２０に定電圧を印加する。ここでは、例えば、試料２がアース接続された状態で、電極基板２０に正の電圧を印加する。これにより、試料２に対して電極基板２０が正電位になる変動しない固定された電場が形成できる。

描画工程（Ｓ３１２）として、取得された偏向感度補正パラメータが対物偏向器制御部４４に設定されているので、対物偏向器制御部４４は、ショット毎に、偏向感度が補正された位置に電子ビーム６を偏向する。そして、描画制御部３０による制御のもと、描画機構１５０は、位置ずれが補正された電子ビームを用いて試料２にパターンを描画する。

以上のように、実施の形態２によれば、電子ビーム描画において、放出された２次電子等の試料への戻りを抑制しながら、偏向感度を補正することにより、電子ビームの位置ずれを補正できる。

［実施の形態３］
実施の形態３では、電子ビームの照射により試料２上のレジスト表面に帯電した帯電量に起因する位置ずれを補正する構成について説明する。以下、特に説明する点以外の内容は、実施の形態１と同様である。

試料２に電子ビームを照射する場合に、過去に照射した電子ビームにより照射位置やその周囲が帯電してしまう。従来、かかる帯電現象に起因した位置ずれに対して、帯電量分布を求めてビーム照射位置の補正量を算出し、該補正量に基づいて補正された位置にビームを照射する帯電効果補正の手法が提案されている。しかしながら、試料２に対して電極基板２０が正電位になる変動しない固定された電場が形成された状態は、従来の電場が形成されない状態とは帯電量の挙動が変化し得る。そこで、実施の形態３では、試料２に対して電極基板２０が正電位になる変動しない固定された電場が形成された状態での帯電量の挙動を取得して、帯電量に起因する位置ずれ補正を行う。

図２２は、実施の形態３における描画装置の構成の一例を示す構成図である。図２２において、位置ずれ補正マップ作成部４０の代わりに、パターン面積密度分布演算部３１、ドーズ量分布算出部３２、照射強度算出部３３、かぶり電子量分布算出部３４、帯電量分布算出部３５、位置ずれ量分布演算部３６、及び帯電パラメータ取得部３７が配置される。その他の構成は図１と同様である。

描画制御部３０、パターン面積密度分布演算部３１、ドーズ量分布算出部３２、照射強度算出部３３、かぶり電子量分布算出部３４、帯電量分布算出部３５、位置ずれ量分布演算部３６、帯電パラメータ取得部３７、ショットデータ生成部４１、及び位置ずれ補正部４２といった各部は、処理回路を有し、その処理回路には、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、半導体装置等が含まれる。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。描画制御部３０、パターン面積密度分布演算部３１、ドーズ量分布算出部３２、照射強度算出部３３、かぶり電子量分布算出部３４、帯電量分布算出部３５、位置ずれ量分布演算部３６、帯電パラメータ取得部３７、ショットデータ生成部４１、及び位置ずれ補正部４２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１４１に記憶される。

図２３は、実施の形態３における描画方法の要部工程の一例の一部を示すフローチャート図である。
図２４は、実施の形態３における描画方法の要部工程の一例の一部を示すフローチャート図である。図２３及び図２４において、実施の形態３における描画方法は、固定電位印加工程（Ｓ９０）と、評価パターン描画工程（Ｓ９２）と、位置ずれ分布測定工程（Ｓ９４）と、帯電パラメータ取得工程（Ｓ９６）と、パターン面積密度分布ρ（ｘ，ｙ）演算工程（Ｓ１００）と、ドーズ量分布Ｄ（ｘ，ｙ）算出工程（Ｓ１０２）と、照射強度分布Ｅ（ｘ，ｙ）算出工程（Ｓ１０４）と、かぶり電子量分布Ｆ（ｘ，ｙ，σ）算出工程（Ｓ１０６）と、帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）算出工程（Ｓ１０９）と、位置ずれ量分布ｐ（ｘ，ｙ）演算工程（Ｓ１１０）と、偏向位置補正工程（Ｓ１１２）と、固定電位印加工程（Ｓ１１４）と、描画工程（Ｓ１１６）と、いう一連の工程を実施する。

固定電位印加工程（Ｓ９０）として、電位印加回路４８は、試料２に対して電極基板２０が正の固定電位となるように、試料２若しくは電極基板２０にて定電圧を印加する。ここでは、例えば、試料２がアース接続された状態で、電極基板２０に正の電圧を印加する。これにより、試料２に対して電極基板２０が正電位になる変動しない固定された電場が形成できる。

次に、試料２に対して電極基板２０が正電位になる変動しない固定された電場が形成された状態での帯電量を定義する多項式のパラメータ（帯電パラメータ）を取得する。以下、具体的に説明する。

評価パターン描画工程（Ｓ９２）として、描画機構１５０は、帯電量に起因する位置ずれを評価するための評価パターンをレジストが塗布された評価基板上に描画する。

図２５は、実施の形態３における評価パターンの一例を示す図である。図２５に示すテストレイアウトＴＬ（評価パターン）は、ピッチＬ１が１ｍｍであり、１辺の長さＬ２が８０ｍｍであるグリッド（８１×８１グリッド）６０上に第１ボックスアレイ６２を例えば照射量１２μＣ／ｃｍ^２で描画した後、当該レイアウトＴＬの中央に１辺の長さＬ３が４０ｍｍであるパターン密度１００％の照射パッド６３を例えば照射量２１μＣ／ｃｍ^２で描画し、さらに、第１ボックスアレイ６２と同じグリッド６０上に第２ボックスアレイ６４を照射量１２μＣ／ｃｍ^２で描画することにより得られる。

第１ボックスアレイ６２は、例えば、１辺の長さが４μｍである正方形のパターンである。また、第２ボックスアレイ６４は、例えば、１辺の長さが１４μｍであり、第１ボックスアレイ６２よりも大きいサイズで中央がくり抜かれている枠状のパターンである。

ここで、照射パッド６３のパターン密度を１００％、７５％、５０％、２５％のように変化させて、上記のテストレイアウトＴＬをそれぞれ形成する。

照射パッド６３は、相互に離間する矩形状の複数のパターンによって構成されている。例えば、２０μｍの隙間を空けて配置される。

位置ずれ分布測定工程（Ｓ９４）として、評価パターンの位置ずれを測定し、位置ずれ分布を作成する。具体的には、以下のように実施する。評価基板を描画装置１００から搬出し、アッシングすることにより、レジストパターンを形成する。そして、図示しない位置測定装置により、得られたレジストパターンから第１及び第２ボックスアレイ６２、６４の位置をそれぞれ測定する。そして、第２ボックスアレイ６４の位置から第１ボックスアレイ６２の位置を差し引くことにより、照射パッド６３の帯電効果による位置ずれを測定できる。なお、本実施の形態３では、測定時間を短縮するため、図２５に示す８１×８１グリッドのうち、２ｍｍピッチの４１×４１グリッド６１上に描画された２つのボックスアレイ６２、６４の位置ずれを測定した。

図２６は、実施の形態３における位置ずれ分布の一例を示す図である。図２６の例では、所定のｙ方向位置における、例えば、ｘ方向の位置ずれを示している。図２６において、中央部に照射位置の位置ずれ量を示す。両サイドに非照射域の位置ずれ量を示す。中央部の２つの変曲点近傍にそれぞれ照射域と非照射域の境界が存在する。

ここで、従来の帯電効果補正の手法と同様、位置ずれ量分布ｐ（ｘ，ｙ）は、帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）に応答関数ｒを畳み込み積分することで定義できる。応答関数ｒは、従来の帯電効果補正の手法と同様の応答関数を用いればよい。或いはシミュレーション或いは実験等により設定すればよい。そこで、実施の形態３では、帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）のモデルとした多項式の係数を帯電パラメータとして求める。

帯電パラメータ取得工程（Ｓ９６）として、帯電パラメータ取得部３７は、評価パターンの位置ずれ測定結果を用いて、帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）の帯電パラメータを取得する。

まず、ドーズ量の分布Ｄ（ｘ，ｙ）を定義する。ドーズ量の演算には、後方散乱電子による近接効果補正を行うと好適である。ドーズ量Ｄは、以下の式（１）で定義できる。
（１） Ｄ＝Ｄ_０×｛（１＋２×η）／（１＋２×η×ρ）｝
式（１）において、Ｄ_０は基準ドーズ量であり、ηは後方散乱率である。

これらの基準ドーズ量Ｄ_０及び後方散乱率ηは、当該描画装置１００のユーザにより設定される。後方散乱率ηは、電子ビーム６の加速電圧、試料２のレジスト膜厚や下地基板の種類、プロセス条件（例えば、ＰＥＢ条件や現像条件）などを考慮して設定することができる。

次に、パターン密度分布ρ（ｘ，ｙ）の各値と、ドーズ量分布Ｄ（ｘ，ｙ）の対応する位置の値とを乗算することによって、メッシュ状のメッシュ領域毎の照射強度分布Ｅ（ｘ，ｙ）を定義する。照射強度分布Ｅ（ｘ，ｙ）は、次の式（２）で定義する。
（２） Ｅ（ｘ，ｙ）＝ρ（ｘ，ｙ）Ｄ（ｘ，ｙ）

次に、かぶり電子の分布関数ｇ（ｘ，ｙ）と、上述した照射強度分布Ｅ（ｘ，ｙ）とを畳み込み積分することによって、かぶり電子量分布Ｆ（ｘ，ｙ，σ）（かぶり荷電粒子量分布）（＝Ｅ・ｇ）を定義する。以下、具体的に説明する。

まず、かぶり電子の広がり分布を示す分布関数ｇ（ｘ，ｙ）は、かぶり効果の影響半径σを用いて、以下の式（３）で定義できる。ここでは、一例としてガウス分布を用いている。
（３） ｇ（ｘ，ｙ）＝（１／πσ^２）×ｅｘｐ｛－（ｘ^２＋ｙ^２）／σ^２｝

かぶり電子量分布Ｆ（ｘ，ｙ，σ）は、以下の式（４）で定義できる。
（４） Ｆ（ｘ，ｙ，σ）
＝∫∫ｇ（ｘ－ｘ’，ｙ－ｙ’）Ｅ（ｘ’，ｙ’）ｄｘ’ｄｙ’

そして、帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）を求めるための関数Ｃ（Ｅ，Ｆ）を仮定した。具体的には、照射電子が寄与する照射域の関数Ｃ_Ｅ（Ｅ）と、かぶり電子が寄与する非照射域の関数Ｃ_Ｆ（Ｆ）と、を用いたモデルで帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）を定義する。帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）は、例えば、以下の式（５）で定義する。
（５） Ｃ（ｘ，ｙ）＝Ｃ（Ｅ，Ｆ）
＝Ｃ_Ｅ（Ｅ）＋Ｃ_Ｆ（Ｆ）
＝ｄ_０＋ｄ_１×ρ＋ｄ_２×Ｄ＋ｄ_３×Ｅ
＋ｅ_１×Ｆ＋ｅ_２×Ｆ^２＋ｅ_３×Ｆ^３

帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）のモデルはこれに限るものではない。例えば、帯電量のピーク（極大点）を持ったピーク関数と、リニア関数と、帯電量が無限遠で収束する収束関数との少なくとも１つをさらに組み合わせた多項式モデルを用いても好適である。

そして、位置ずれ量分布ｐ（ｘ，ｙ）が、帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）に応答関数ｒを畳み込み積分するモデルで定義できると仮定して、帯電パラメータ取得部３７は、試料２に対して電極基板２０が正電位になる変動しない固定された電場が形成された状態で測定された位置ずれ量に最も合致するパラメータｄ_０，ｄ_１，ｄ_２，ｄ_３、ｅ_１，ｅ_２，ｅ_３の組み合わせを算出する。かかるパラメータｄ_０，ｄ_１，ｄ_２，ｄ_３、ｅ_１，ｅ_２，ｅ_３の組み合わせを帯電パラメータとして、記憶装置１４０に格納する。

かかる工程までが、描画処理の前処理として実施される。次に、実際にパターンを描画するための試料２がＸＹステージ３に配置される。そして、描画処理が開始される。

実際の描画対象の試料２に描画データに定義されるパターンを描画する場合において、帯電する帯電量に起因した位置ずれマップを作成する。具体的には、以下のように動作する。

パターン面積密度分布ρ（ｘ，ｙ）演算工程（Ｓ１００）として、パターン面積密度分布演算部３１は、記憶装置１４０から描画データを読み出し、描画領域が所定寸法でメッシュ状に仮想分割された複数のメッシュ領域のメッシュ領域毎に、描画データに定義される図形パターンの被覆率を示すパターン密度ρ（ｘ，ｙ）を演算する。そして、メッシュ領域毎のパターン密度の分布ρ（ｘ，ｙ）を作成する。

ドーズ量分布Ｄ（ｘ，ｙ）算出工程（Ｓ１０２）として、ドーズ量分布算出部３２は、パターン密度分布ρ（ｘ，ｙ）を用いて、メッシュ領域毎のドーズ量の分布Ｄ（ｘ，ｙ）を算出する。ドーズ量の演算には、後方散乱電子による近接効果補正を行うと好適である。ドーズ量Ｄは、式（１）で定義できる。

照射強度分布Ｅ（ｘ，ｙ）算出工程（Ｓ１０４）として、照射強度算出部３３は、パターン密度分布ρ（ｘ，ｙ）の各メッシュ値と、ドーズ量分布Ｄ（ｘ，ｙ）の対応メッシュ値とを乗算することによって、メッシュ領域毎の照射強度分布Ｅ（ｘ，ｙ）を演算する。照射強度分布Ｅ（ｘ，ｙ）は、式（２）で定義できる。

かぶり電子量分布Ｆ（ｘ，ｙ，σ）算出工程（Ｓ１０６）として、かぶり電子量分布算出部３４（かぶり荷電粒子量分布演算部）は、かぶり電子の分布関数ｇ（ｘ，ｙ）と、上述した照射強度分布Ｅ（ｘ，ｙ）算出工程により算出された照射強度分布Ｅ（ｘ，ｙ）とを畳み込み積分することによって、かぶり電子量分布Ｆ（ｘ，ｙ，σ）（かぶり荷電粒子量分布）（＝Ｅ・ｇ）を演算する。かぶり電子量分布Ｆ（ｘ，ｙ，σ）は、式（４）で定義できる。

帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）算出工程（Ｓ１０９）として、帯電量分布算出部３５は、照射強度分布Ｅ（ｘ，ｙ）と、かぶり電子量分布Ｆ（ｘ，ｙ，σ）と、を用いて、試料２に対して電極基板２０が正電位になる変動しない固定された電場が形成された状態での帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）を算出する。帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）は、式（５）で定義できる。帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）の計算には、取得された帯電パラメータが用いられる。

位置ずれ量分布ｐ（ｘ，ｙ）演算工程（Ｓ１１０）として、位置ずれ量分布演算部３６は、得られた帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）を用いて、試料２に対して電極基板２０が正電位になる変動しない固定された電場が形成された状態での帯電量に起因して生じる照射パターンの位置ずれ量を演算する。具体的には、位置ずれ量分布演算部３６は、帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）の各帯電量Ｃに応答関数ｒ（ｘ，ｙ）を畳み込み積分することにより、帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）の各位置（ｘ，ｙ）の帯電量に起因した描画位置（ｘ，ｙ）の位置ずれ量Ｐを演算する。この帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）を位置ずれ量分布ｐ（ｘ，ｙ）に変換する応答関数ｒ（ｘ，ｙ）を仮定する。ここでは、帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）の各位置で示される帯電位置を（ｘ’，ｙ’）で表し、現在、データ処理を行なっている該当するストライプ領域のビーム照射位置を（ｘ，ｙ）で表す。ここで、ビームの位置ずれは、ビーム照射位置（ｘ，ｙ）から帯電位置（ｘ’，ｙ’）までの距離の関数として表すことができるため、応答関数をｒ（ｘ－ｘ’，ｙ－ｙ’）のように記述することができる。応答関数ｒ（ｘ－ｘ’，ｙ－ｙ’）は、予め実験を行い、実験結果と適合するように予め求めておけばよい。以下、実施の形態１において（ｘ，ｙ）は、現在、データ処理を行なっている該当するストライプ領域のビーム照射位置を示す。

そして、位置ずれ量分布演算部３６は、該当するストライプ領域の描画しようとする各位置（ｘ，ｙ）の位置ずれ量Ｐから位置ずれ量分布Ｐｉ（ｘ，ｙ）（或いは、位置ずれ量マップＰｉ（ｘ，ｙ）ともいう）を作成する。演算された位置ずれ量マップＰｉ（ｘ，ｙ）は、記憶装置１４０に格納される。

一方、ショットデータ生成部４１が、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、描画装置１００固有のフォーマットのショットデータを生成する。描画データに定義される図形パターンのサイズは、通常、描画装置１００が１回のショットで形成できるショットサイズよりも大きい。そのため、描画装置１００内では、描画装置１００が１回のショットで形成可能なサイズになるように、各図形パターンを複数のショット図形に分割する。そして、ショット毎に、図形種を示す図形コード、座標、及びサイズといったデータを定義する。

偏向位置補正工程（Ｓ１１２）として、位置ずれ補正部４２は、位置ずれ量を用いて、照射位置を補正する。ここでは、各位置のショットデータを補正する。具体的には、ショットデータの各位置（ｘ，ｙ）に位置ずれ量マップＰｉ（ｘ，ｙ）が示す位置ずれ量を補正する補正値を加算する。補正値は、例えば、位置ずれ量マップＰｉ（ｘ，ｙ）が示す位置ずれ量の正負の符号を逆にした値を用いると好適である。これにより、電子ビーム６が照射される場合に、その照射先の座標が補正されるので、対物偏向器１３によって偏向される偏向位置が補正されることになる。ショットデータはショット順に並ぶようにデータファイルに定義される。

固定電位印加工程（Ｓ１１４）として、電位印加回路４８は、試料２に対して電極基板２０が正の固定電位となるように、試料２若しくは電極基板２０に定電圧を印加する。ここでは、例えば、試料２がアース接続された状態で、電極基板２０に正の電圧を印加する。これにより、試料２に対して電極基板２０が正電位になる変動しない固定された電場が形成できる。

描画工程（Ｓ１１６）として、偏向制御回路１３０内では、ショット順に、成形偏向器制御部４３が、ショット図形毎に、ショットデータに定義された図形種及びサイズから電子ビーム６を可変成形するための成形偏向器１０の偏向量を演算する。同時期に、対物偏向器制御部４４が、当該ショット図形を照射する試料２上の位置に偏向するための偏向器１３の偏向量を演算する。言い換えれば、対物偏向器制御部４４が、補正された照射位置に電子ビームを偏向する偏向量を演算する。そして、電子鏡筒１は、補正された照射位置に電子ビームを照射する。具体的には、電子鏡筒１内に配置された偏向器１３が、演算された偏向量に応じて電子ビームを偏向することで、補正された照射位置に電子ビームを照射する。これにより、描画機構１５０は、試料２に対して電極基板２０が正電位になる変動しない固定された電場が形成された状態で、試料２の帯電補正された位置にパターンを描画する。

以上のように実施の形態３によれば、電子ビーム描画において、放出された２次電子等の試料２への戻りを抑制しながら、帯電量に起因した電子ビームの位置ずれを補正できる。

［実施の形態４］
上述した各実施の形態では、シングルビームを用いた描画装置に位置ずれ補正を適用した場合について説明したが、これに限るものではない。実施の形態４では、マルチビームを用いた描画装置に位置ずれ補正を適用した場合について説明する。例えば、実施の形態１の描画装置としてマルチビームを用いた描画装置を適用しても好適である。実施の形態４では、例えば、帯電効果補正を適用する場合について説明する。

図２７は、実施の形態４における描画装置の構成を示す概念図である。図２７において、描画装置３００は、描画機構３５０と制御系回路３６０を備えている。描画装置３００は、マルチ電子ビーム描画装置の一例であると共に、マルチ電子ビーム露光装置の一例である。描画機構３５０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、縮小レンズ２０５、制限アパーチャ部材２０６、対物レンズ２０７、及び偏向器２０８，２０９、電極基板２２０、及び検出器２２６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、ＸＹステージ１０５上には、試料１０１が配置される位置とは異なる位置にマーク２２４が配置される。マーク２２４表面は、試料１０１面と同一の高さ位置に配置される。

また、ＸＹステージ１０５上には、試料１０１の外周部分を覆う基板カバー２２２が配置される。基板カバー２２２には、試料１０１の外周部分を上方からレジスト膜を貫通するように突き刺し、レジスト膜下に配置される、例えば、クロム等で形成される導電性の遮光膜に導通する複数のピンが配置される。

制御系回路３６０は、制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１３０、デジタル・アナログ変換（ＤＡＣ）アンプユニット１３２，１３４、ステージ制御機構１３８、ステージ位置測定器１３９、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路１４６、電位印加回路４８、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、ステージ制御機構１３８、ステージ位置測定器１３９、外部Ｉ／Ｆ回路１４６、電位印加回路４８、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には、描画データが描画装置３００の外部から入力され、格納されている。偏向制御回路１３０には、ＤＡＣアンプユニット１３２，１３４及びブランキングアパーチャアレイ機構２０４が図示しないバスを介して接続されている。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。そして、かかる入射光と反射光の干渉の情報を利用してＸＹステージ１０５の位置を測定する。

制御計算機１１０内の構成は、位置ずれ補正部４２の代わりに照射量変調部４７（補正回路の他の一例）が配置された点以外は、図２２と同様である。

描画制御部３０、パターン面積密度分布演算部３１、ドーズ量分布算出部３２、照射強度算出部３３、かぶり電子量分布算出部３４、帯電量分布算出部３５、位置ずれ量分布演算部３６、帯電パラメータ取得部３７、ショットデータ生成部４１、及び照射量変調部４７といった各部は、処理回路を有し、その処理回路には、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、半導体装置等が含まれる。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。描画制御部３０、パターン面積密度分布演算部３１、ドーズ量分布算出部３２、照射強度算出部３３、かぶり電子量分布算出部３４、帯電量分布算出部３５、位置ずれ量分布演算部３６、帯電パラメータ取得部３７、ショットデータ生成部４１、及び照射量変調部４７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１４１に記憶される。

ここで、図２７では、実施の形態４を説明する上で必要な構成を記載している。描画装置３００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。

成形アパーチャアレイ基板２０３には、ｙ方向のｐ列×ｘ方向のｑ列（ｐ，ｑ≧２）の穴が所定の配列ピッチでマトリクス状に形成されている。例えば、縦横（ｘ，ｙ方向）に５１２×５１２列の穴が形成される。各穴は、共に同じ寸法形状の矩形で形成される。ブランキングアパーチャアレイ機構２０４は、成形アパーチャアレイ基板２０３のマトリクス状に形成された複数の穴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が開口される。そして、各通過孔の近傍位置に、該当する通過孔を挟んで、一単位としてブランカーと呼ばれる、ブランキング偏向用の制御電極と対向電極の組がそれぞれ配置される。また、各通過孔の近傍には、制御電極に偏向電圧を印加する制御回路が配置される。対向電極はグランド接続される。各通過孔を通過する電子ビームは、それぞれ独立に対となる制御電極と対向電極の組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。マルチビームのうちの対応ビームをそれぞれブランキング偏向する。通過孔毎に配置される制御電極と対向電極の組とその制御回路によって個別ブランキング機構が構成される。このように、複数のブランカーが、成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の穴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。

実施の形態４では、上述した個別ブランキング制御用の各制御回路によるビームＯＮ／ＯＦＦ制御を用いて、各ビームのブランキング制御を行う。実施の形態４における描画動作は、上述したように、ストライプ領域毎に進められる。

電子銃２０１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。電子ビーム２００で照射された複数の穴によって複数の電子ビーム（マルチビーム）２１が形成される。マルチビーム２１の各ビームは成形アパーチャアレイ基板２０３の各穴を通る電子によって形成される。穴は、かかる成形アパーチャアレイ基板２０３に形成され、各穴は例えば矩形形状である。かかるマルチビーム２１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（個別ブランキング機構）内を通過する。かかるブランカーは、偏向制御回路１３０及び個別ブランキング機構の制御回路によって制御され、それぞれ、少なくとも個別に通過するマルチビーム２１の対応ビームを設定された描画時間（照射時間）はビームＯＮ、ＯＦＦの状態を保つ。言い換えれば、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４は、マルチビームの照射時間を制御する。

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２１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、マルチビーム２１のうち、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ビームは、制限アパーチャ部材２０６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残りのビームは、図２７に示すように制限アパーチャ部材２０６の中心の穴を通過する。このように、制限アパーチャ部材２０６は、個別ブランキング機構によってビーム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を通過した各ビームにより、１回分のショットの各ビームが形成される。

制限アパーチャ部材２０６を通過したマルチビーム２１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及び偏向器２０９によって、一括して偏向され、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。偏向器２０８は、ＤＡＣアンプユニット１３４からの偏向電圧によって制御される。偏向器２０９はＤＡＣアンプユニット１３２からの偏向電圧によって制御される。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２１全体）は、偏向器２０８及び偏向器２０９によって、同方向にまとめて偏向される。

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２１は、理想的には成形アパーチャアレイ基板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。このように、電子鏡筒１０２（カラム）は、マルチビームを試料１０１上に照射する。

ＸＹステージ１０５はステージ制御機構１３８によって駆動される。そして、ＸＹステージ１０５の位置は、ステージ位置測定器１３９によって検出される。ステージ位置測定器１３９には、例えば、ミラー２１０にレーザを照射して、入射光と反射光のレーザ干渉に基づいて位置を測定するレーザ測長装置が含まれる。

その他、図示しない静電レンズによって、試料１０１面の凹凸に対応して、動的にマルチビーム２１の焦点位置を補正しても良い。

図２８は、実施の形態４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２８において、ストライプ領域３３２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３３６となる。描画対象画素３３６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１２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２１の照射で照射可能な照射領域３３４のサイズと実質同じ幅サイズで複数のストライプ領域３３２に分割された場合を示している。なお、ストライプ領域３３２の幅は、これに限るものではない。照射領域３３４のｎ倍（ｎは１以上の整数）のサイズであると好適である。そして、照射領域３３４内に、１回のマルチビーム２１のショットで照射可能な複数の画素３２８が示されている。言い換えれば、隣り合う画素３２８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２８の例では、画素３２８間のピッチは、マルチビームの試料１０１面上での各ピッチでもあり、例えば、画素の４倍の大きさである。画素３２８間のピッチを埋める画素のグループで１つのサブ照射領域３２９を構成する。図２８の例では、各サブ照射領域３２９は、４×４画素で構成される場合を示している。

例えば、偏向器２０８によって、照射領域３３４が試料１０１上の１点に固定（トラッキング固定）されると、サブ照射領域３２９内の行或いは列を対応するビームが偏向器２０９によってシフトされながら各ショットを行う。そして、サブ照射領域３２９内の行或いは列の画素３３６群の照射が終了したら、トラッキングをリセットし、照射領域３３４を例えば１画素３３６分ずらして再び固定する。その際、サブ照射領域３２９を担当するビームは、前回のビームとは異なるビームが用いられるように制御される。かかる動作を繰り返すことで、ストライプ領域３３２内のすべての画素３３６が照射対象となる。そして、必要な画素３３６にマルチビームのうちのいずれかのビームを照射することで、全体として所望する図形パターンを描画することになる。

図２９は、実施の形態４における描画方法の要部工程の一例の残部を示すフローチャート図である。図２９において、偏向位置補正工程（Ｓ１１２）の代わりに照射量変調工程（Ｓ１１３）を実施する点以外は、図２４と同様である。また、実施の形態４では、図２３の描画方法の要部工程の一例の一部のフローチャート図を適用する。

固定電位印加工程（Ｓ９０）から位置ずれ量分布ｐ（ｘ，ｙ）演算工程（Ｓ１１０）までの各工程の内容は、試料２を試料１０１に読み替え、電極基板２０を電極基板２２０に読み替えた上で、実施の形態３と同様である。

実施の形態３では、位置ずれを補正するために、ショットデータに定義される各ショット図形の照射位置を補正し、補正された位置に偏向するように偏向量を演算した。一方、実施の形態４では、マルチビーム２１を用いて、必要な画素３３６へのビーム照射の有無及び照射量の調整によりパターン形成する。さらにビーム偏向は偏向器２０８，２０９を使ってマルチビーム全体で一括して偏向する。そのため、個別のビームの偏向位置を補正することは困難である。そこで、実施の形態４では、帯電に起因して位置ずれする画素３３６およびその画素３３６の周辺の画素の照射量を変調することで、照射後に形成される照射パターン（画素パターン）の位置を補正する。

ここで、ショットデータ生成部４１は、各画素３３６への照射時間を演算する。照射時間は、ドーズ量分布Ｄ（ｘ，ｙ）に定義されるドーズ量を電流密度Ｊで割ることで求めることができる。

照射量変調工程（Ｓ１１３）として、照射量変調部４７は、位置ずれ量分布（位置ずれマップ）が示す位置ずれ量を参照して、マルチビーム２１が照射された結果、補正すべき照射位置に照射パターンが形成されるように、マルチビームのうちの対応ビームが照射される画素３３６とその周辺の画素とに照射するそれぞれの照射量を変調する。

図３０と図３１は、実施の形態４における位置ずれ補正方法の一例を説明するための図である。図３０の例では、座標（ｘ，ｙ）の画素に照射されたビームａ’が＋ｘ，＋ｙ方向に位置ずれを起こした場合を示している。かかる位置ずれが生じているビームａ’によって形成されるパターンの位置ずれを図３１のように座標（ｘ，ｙ）の画素に合う位置に補正するには、ずれた分の照射量を、ずれた周囲の画素の方向とは反対側の画素に分配することで補正できる。図３０の例では、座標（ｘ，ｙ＋１）の画素にずれた分の照射量は、座標（ｘ，ｙ－１）の画素に分配されればよい。座標（ｘ＋１，ｙ）の画素にずれた分の照射量は、座標（ｘ－１，ｙ）の画素に分配されればよい。座標（ｘ＋１，ｙ＋１）の画素にずれた分の照射量は、座標（ｘ－１，ｙ－１）の画素に分配されればよい。

照射量変調部４７は、当該画素（ｘ，ｙ）のビームの位置ずれによるずれた面積の比率に応じて、当該画素（ｘ，ｙ）のビームの変調率と当該画素（ｘ，ｙ）の周囲の画素（ｘ，ｙ－１）（ｘ－１，ｙ）（ｘ－１，ｙ－１）のビームの変調率とを演算する。具体的には、照射量変調部４７は、周囲の画素毎にビーム面積全体で割ったずれた分の比率を演算し、該当する画素に照射される量から、前記分配量と同量の照射量を取り出して、重なった画素とは反対側に位置する画素へ割り当てる。

図３０の例において、座標（ｘ，ｙ＋１）の画素へとずれた面積比は、（ｘ方向ビームサイズ－ｘ方向ずれ量）×ｙ方向ずれ量／（ｘ方向ビームサイズ×ｙ方向ビームサイズ）で演算できる。よって、補正のために座標（ｘ，ｙ－１）の画素へと分配するための分配量Ｕは、（ｘ方向ビームサイズ－ｘ方向ずれ量）×ｙ方向ずれ量／（ｘ方向ビームサイズ×ｙ方向ビームサイズ）で演算できる。

図３０の例において、座標（ｘ＋１，ｙ＋１）の画素へとずれた面積比は、ｘ方向ずれ量×ｙ方向ずれ量／（ｘ方向ビームサイズ×ｙ方向ビームサイズ）で演算できる。よって、補正のために座標（ｘ－１，ｙ－１）の画素へと分配するための分配量Ｖは、ｘ方向ずれ量×ｙ方向ずれ量／（ｘ方向ビームサイズ×ｙ方向ビームサイズ）で演算できる。

図３０の例において、座標（ｘ＋１，ｙ）の画素へとずれた面積比は、ｘ方向ずれ量×（ｙ方向ビームサイズ－ｙ方向ずれ量）／（ｘ方向ビームサイズ×ｙ方向ビームサイズ）で演算できる。よって、補正のために座標（ｘ－１，ｙ）の画素へと分配するための分配量Ｗは、ｘ方向ずれ量×（ｙ方向ビームサイズ－ｙ方向ずれ量）／（ｘ方向ビームサイズ×ｙ方向ビームサイズ）で演算できる。

その結果、分配されずに残った分となる、座標（ｘ，ｙ）の画素のビームの変調率Ｄは、１－Ｕ－Ｖ－Ｗで演算できる。

そして、照射量変調部４７は、得られた変調率を対応する画素の照射量（照射時間）に乗じることで、画素３３６の照射量変調を行う。

固定電位印加工程（Ｓ１１４）として、電位印加回路４８は、試料１０１に対して電極基板２２０が正の固定電位となるように、試料１０１若しくは電極基板２２０に定電圧を印加する。ここでは、例えば、試料１０１がアース接続された状態で、電極基板２２０に正の電圧を印加する。これにより、試料１０１に対して電極基板２２０が正電位になる変動しない固定された電場が形成できる。

描画工程（Ｓ１１６）として、電子鏡筒１０２（カラム）は、対象画素３３６と当該画素３３６の周辺の画素３３６とにそれぞれ変調された照射量のビームを照射する。これにより、描画機構３５０は、試料１０１に対して電極基板２２０が正電位になる変動しない固定された電場が形成された状態で、試料１０１の帯電補正された位置にパターンを描画する。

なお、上述した例では、電極基板２２０には、電位印加回路４８から正の電圧が印加され、試料１０１がＧＮＤ電位となるように図示しない基板カバー２２２のピンを介してアース接続される。

上述したように、電極基板２２０がＧＮＤ電位となるようにアース接続され、試料１０１には、基板カバー２２２のピンを介して電位印加回路４８から負の電圧が印加されるように構成しても良い。

また、図９で説明した場合と同様、静電レンズ２５の電界の影響範囲に電極基板２２０と試料１０１との間の電場が含まれない位置に、静電レンズ２５を配置しても良い。言い換えれば、電極基板２２０と試料１０１との間の電場に影響を与えない程度上流に静電レンズ２５を配置する。さらに言い換えれば、静電レンズ２５による電場が十分に減衰した位置に電極基板２２０が配置される。そして、試料１０１面の凹凸に沿って、静電レンズ２５でダイナミックフォーカスを行っても好適である。

また、電極基板２２０の代わりに、上述した対物レンズのポールピース２０ａ、上述した導電性の反射電子防止板２０ｂ、上述した導電性の熱シールド機構２０ｃ、上述した導電性の対物レンズ保持部材２０ｄ、或いは上述した導電性の筒状電極２０ｅを用いても構わないことは言うまでもない。

また、図１７で説明した場合と同様、電極基板２２０と試料１０１との間に試料１０１と同電位になるように制御された電極基板２９を配置しても良い。

以上のように、実施の形態４によれば、マルチ電子ビーム描画において、放出された２次電子等の試料１０１への戻りを抑制しながら、帯電量に起因した電子ビームの位置ずれを補正できる。

［実施の形態５］
実施の形態５では、放出された２次電子等の試料への戻りを抑制しながら、マルチ電子ビームのアレイ形状を補正する構成について説明する。以下、特に説明する点以外の内容は実施の形態４と同様である。

図３２は、実施の形態５における描画装置の構成の一例を示す構成図である。図３２において、縮小レンズ２０５と対物レンズ２０７との間に、４極子レンズ２１２を配置した点、及び制御計算機１１０内にさらにアレイパラメータ取得部３９を配置した点、以外は、図２７と同様である。

描画制御部３０、パターン面積密度分布演算部３１、ドーズ量分布算出部３２、照射強度算出部３３、かぶり電子量分布算出部３４、帯電量分布算出部３５、位置ずれ量分布演算部３６、帯電パラメータ取得部３７、アレイパラメータ取得部３９、ショットデータ生成部４１、及び照射量変調部４７といった各部は、処理回路を有し、その処理回路には、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、半導体装置等が含まれる。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。描画制御部３０、パターン面積密度分布演算部３１、ドーズ量分布算出部３２、照射強度算出部３３、かぶり電子量分布算出部３４、帯電量分布算出部３５、位置ずれ量分布演算部３６、帯電パラメータ取得部３７、アレイパラメータ取得部３９、ショットデータ生成部４１、及び照射量変調部４７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１４１に記憶される。

４極子レンズ２１２は、４つの電極で構成される静電型の４極子レンズ、若しくは、それぞれコイルを有する４つの磁極で構成される磁界型の４極子レンズであっても好適である。

図３３は、実施の形態５における描画方法の要部工程の一例を示すフローチャート図である。図３３において、実施の形態５における描画方法は、固定電位印加工程（Ｓ９０）と、ビーム選択工程（Ｓ１２０）と、マークスキャン工程（Ｓ１２２）と、アレイ形状測定工程（Ｓ１２４）と、アレイ形状補正パラメータ取得工程（Ｓ１２６）と、固定電位印加工程（Ｓ１２８）と、描画工程（Ｓ１２９）と、いう一連の工程を実施する。

上述したように、電極基板２２０と試料１０１との間に電場が形成された状態で構造物が存在し、特に構造物が試料１０１の一部と重なる場合、試料１０１表面の電位は一定の値にはならず、試料１０１面上に電位分布を生じさせる。これにより、マルチビーム２１の照射位置に位置ずれが生じ得る。かかる位置ずれは、マルチビーム２１のアレイ形状の歪に起因して生じるものとして捉えることができる。そこで、実施の形態５では、マルチビーム２１のアレイ形状の歪を補正することで、かかる位置ずれを補正する。

固定電位印加工程（Ｓ９０）として、電位印加回路４８は、試料１０１に対して電極基板２２０が正電位になるための一定の値に設定された電位を試料１０１若しくは電極基板２２０に印加する。ここでは、例えば、試料１０１がアース接続された状態で、電極基板２２０に正電位を印加する。これにより、試料１０１に対して電極基板２２０が正電位になる電場が形成できる。

ビーム選択工程（Ｓ１２０）として、マルチビーム２１を隣接する複数のビーム毎に複数のグループを設定し、使用するグループの複数のグループを選択する。例えば、５１２×５１２本のマルチビーム２１が形成される場合、グループ毎に、例えば、３２×３２本のビーム群を設定する。ビーム数は適宜設定すればよい。例えば、ビームアレイ領域を５×５のグリッドに分割し、各グリッドを照射する位置のビームを中心にそれぞれグループを形成する。

ビーム選択は、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４を用いて行う。選択するビーム群をビームＯＮに、残りのビームをビームＯＦＦに設定すればよい。

マークスキャン工程（Ｓ１２２）として、まず、マーク２２４の中心が偏向器２０９の偏向中心に位置するようにＸＹステージ１０５を移動させる。例えば、マーク２２４の中心がマルチビーム２１の軌道中心軸に位置するようにＸＹステージ１０５を移動させる。

描画機構３５０は、試料１０１に対して電極基板２２０が正電位になる変動しない固定された電場が形成された状態で、偏向器２０９を用いて、マーク上の十字パターンを選択されたビーム群で走査（スキャン）する。その際、マーク２２４から放出された２次電子を検出器２２６で検出する。各位置で検出された情報は、図示しない検出回路を介して制御計算機１１０に出力される。

選択されるビーム群のグループを変えながら、ビーム選択工程（Ｓ１２０）とマークスキャン工程（Ｓ１２２）とを繰り返す。

アレイ形状測定工程（Ｓ１２４）として、描画制御部３０は、検出された複数の十字パターンの各位置を算出し、固定電位が試料１０１若しくは電極基板２２０に印加された状態でのマルチビーム２１のアレイ形状を測定する。

図３４は、実施の形態５におけるアレイ形状の一例を示す図である。図３４では、設計上の各位置に、測定された各位置（太線）を重ねて示している。試料１０１面上の電位分布により、図３４に示すように、マルチビーム２１のアレイ形状に歪が生じることがわかる。

アレイ形状補正パラメータ取得工程（Ｓ１２６）として、アレイパラメータ取得部３９（補正回路の他の一例）は、マルチビーム２１のビームアレイ形状のずれを補正することによりマルチビーム２１の位置ずれを補正する。そのために、アレイパラメータ取得部３９は、マルチビーム２１のアレイ形状を設計上のアレイ形状（矩形）に補正するためのパラメータを算出する。具体的には、マルチビーム像の回転量の回転量とマルチビーム像のｘ、ｙ方向伸縮量の調整を行うパラメータを算出する。マルチビーム２１のアレイ形状の補正は、４極子レンズ２１２と対物レンズ２０７とのレンズ作用を調整することにより行われる。よって、４極子レンズ２１２と対物レンズ２０７との励磁値を補正するためのパラメータを算出する。

４極子レンズ２１２では、４つの電極のうち、例えば、ｘ方向に並ぶ一方の対向する２つの電極の組が正極（或いは負極）になるように電圧を印加し、ｙ方向に並ぶ他方の対向する２つの電極の組が負極（或いは正極）になるように電圧を印加することで、ビームアレイ形状のｘ、ｙ方向サイズを調整する。ビームアレイが正極に引っ張られることでｘ方向に拡がり、負極により圧縮されることでｙ方向に縮まった形状に調整される。また、対物レンズ２０７或いは他の電磁レンズで像の回転量を調整する。取得されたパラメータは、図示しないレンズ制御回路に出力され、設定される。

かかる工程までが、描画処理の前処理として実施される。次に、実際にパターンを描画するための試料１０１がＸＹステージ１０５に配置される。そして、描画処理が開始される。

固定電位印加工程（Ｓ１２８）として、電位印加回路４８は、試料１０１に対して電極基板２２０が正電位になるための一定の値に設定された電位を試料１０１若しくは電極基板２２０に印加する。ここでは、例えば、試料１０１がアース接続された状態で、電極基板２２０に正電位を印加する。これにより、試料１０１に対して電極基板２２０が正電位になる電場が形成できる。

ここで、ショットデータ生成部４１は、各画素３３６への照射時間を演算する。

描画工程（Ｓ１２９）として、描画機構３５０は、試料１０１に対して電極基板２２０が正電位になる変動しない固定された電場が形成された状態で、ビームアレイ形状が補正されたマルチビーム２１を用いて試料１０１にパターンを描画する。

以上のように、実施の形態５によれば、マルチ電子ビーム描画において、放出された２次電子等の試料への戻りを抑制しながら、ビームアレイ形状を補正することにより、マルチビーム２１の位置ずれを補正できる。

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１００，３００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電子ビーム描画装置及び電子ビーム描画方法は、本発明の範囲に包含される。

本発明の実施形態は、電子ビーム描画装置及び電子ビーム描画方法に係り、例えば、マルチビーム描画で生じる位置ずれの補正手法に利用できる。

１ 電子鏡筒
２ 試料
３ ＸＹステージ
４ ミラー
５ 電子銃
６ 電子ビーム
７ 照明レンズ
８ 第１の成形アパーチャ基板
９ 投影レンズ
１０ 偏向器
１１ 第２の成形アパーチャ基板
１２ 対物レンズ
１３ 偏向器
１４ 描画室
１５ 流出口
１６ 流入口
１７ 流路
１８ マーク
１９ 検出器
２０ 電極基板
２１ マルチビーム
２２ 基板カバー
２０ｂ 反射電子防止板
２０ｃ 熱シールド機構
２０ｄ 対物レンズ保持部材
２０ｅ 筒状電極
２７ 均熱板
２８ 冷却管
２９ 電極基板
３０ 描画制御部
３１ パターン面積密度分布演算部
３２ ドーズ量分布算出部
３３ 照射強度算出部
３４ かぶり電子量分布算出部
３５ 帯電量分布算出部
３６ 位置ずれ量分布演算部
３７ 帯電パラメータ取得部
３９ アレイパラメータ取得部
４０ 位置ずれ補正マップ作成部
４１ ショットデータ生成部
４２ 位置ずれ補正部
４３ 成形偏向器制御部
４４ 対物偏向器制御部
４５ ステージ位置検出機構
４６ ステージ制御機構
４７ 照射量変調部
４８ 電位印加回路
４９ 静電レンズ制御回路
５０ 偏向感度測定部
５２ 偏向感度パラメータ取得部
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
１３２，１３４ ＤＡＣアンプユニット
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
１４１ メモリ
１４６ 外部Ｉ／Ｆ回路
１５０ 描画機構
１６０ 制御系回路
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 制限アパーチャ部材
２０７ 対物レンズ
２０８，２０９ 偏向器
２１０ ミラー
２１２ ４極子レンズ
２２０ 電極基板
２２２ 基板カバー
２２４ マーク
２２６ 検出器
３００ 描画装置
３５０ 描画機構
３６０ 制御系回路

Claims (12)

1. 電子ビームを放出する放出源と、
   前記電子ビームを用いてパターンが描画される試料を載置するステージと、
   前記ステージに前記試料が載置されたときに、前記試料との間に描画中に可変する電位が印加される電極が配置されない状態で、前記試料の上流となるように配置され、前記試料に対して正の固定電位に設定される電位規定部材と、
   前記電位規定部材が前記固定電位となるように前記試料若しくは前記電位規定部材に電圧を印加する電位印加回路と、
   前記電位規定部材が前記固定電位の状態で、前記試料が電子ビームで照射された場合に生じる前記試料面上での前記電子ビームの位置ずれを補正する補正回路と、
   を備えたことを特徴とする電子ビーム描画装置。
2. 前記電位規定部材の上流にのみ、描画中に可変する電位が印加される電極が配置されることを特徴とする請求項１記載の電子ビーム描画装置。
3. 前記補正回路は、前記電位規定部材が前記固定電位の状態で前記試料面に形成される電位分布に起因する前記位置ずれを補正することを特徴とする請求項１記載の電子ビーム描画装置。
4. 前記電位分布を生じさせる構造物をさらに備えたことを特徴とする請求項３記載の電子ビーム描画装置。
5. 前記試料の表面にはレジストが塗布されており、
   前記補正回路は、前記レジストの帯電に起因する前記位置ずれを補正することを特徴とする請求項１記載の電子ビーム描画装置。
6. 前記試料は、マルチ電子ビームで照射され、
   前記補正回路は、前記マルチ電子ビームのビームアレイ形状のずれを補正することにより前記位置ずれを補正することを特徴とする請求項１記載の電子ビーム描画装置。
7. 前記電子ビームを前記試料上へと偏向する偏向器をさらに備え、
   前記補正回路は、前記電子ビームの偏向感度を補正することにより前記位置ずれを補正することを特徴とする請求項１記載の電子ビーム描画装置。
8. 前記試料と前記電位規定部材との間に配置され、前記試料と同電位に制御される他の電位規定部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の電子ビーム描画装置。
9. 磁場を生じさせ、前記電子ビームを前記試料面に結像する対物レンズをさらに備え、
   前記電位規定部材は、前記対物レンズの内周側において、前記対物レンズよりも前記試料側の高さ位置から前記対物レンズの磁場の強度が閾値以下となる高さ位置まで延びる面を有することを特徴とする請求項１記載の電子ビーム描画装置。
10. 前記電位規定部材として、中央部に前記電子ビームが通過する開口部が形成された電極基板が用いられることを特徴とする請求項１記載の電子ビーム描画装置。
11. 前記電子ビームを前記試料面に結像する対物レンズをさらに備え、
    前記電位規定部材として、前記対物レンズのポールピースが用いられることを特徴とする請求項１記載の電子ビーム描画装置。
12. ステージに載置された試料との間に描画中に可変する電位が印加される電極が配置されない状態で、前記試料の上流に配置された電位規定部材が、前記試料に対して正の固定電位となるように、前記試料若しくは前記電位規定部材に定電圧を印加し、
    前記電位規定部材が前記固定電位の状態で、前記試料が電子ビームで照射された場合に生じる前記試料面上での前記電子ビームの位置ずれを補正し、
    前記電子ビームを用いて前記試料にパターンを描画する、
    ことを特徴とする電子ビーム描画方法。

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