WO2010106621A1 - マルチコラム電子線描画装置及びその電子線軌道調整方法 - Google Patents

マルチコラム電子線描画装置及びその電子線軌道調整方法 Download PDF

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deflector
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stencil mask
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章夫 山田
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株式会社アドバンテスト
矢部 貴之
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Definitions

  • the present invention relates to a multi-column electron beam drawing apparatus and an electron beam trajectory adjusting method thereof, and more particularly to a multi-column electron beam drawing apparatus that efficiently and highly accurately selects a character projection formed on each mask of a plurality of columns.
  • the present invention relates to an electron beam trajectory adjustment method.
  • an electron beam exposure system which is a representative example of an electron beam lithography system
  • a variable rectangular aperture or multiple stencil mask patterns are prepared in a stencil mask and selected by beam deflection and transferred to a wafer in order to improve throughput. It is exposed.
  • Patent Document 1 discloses an electron beam exposure apparatus that performs partial batch exposure.
  • Partial batch exposure refers to irradiating a beam to one pattern region selected by beam deflection from a plurality of, for example, 100 stencil patterns arranged on a mask, for example, a 20 ⁇ 20 ⁇ m region, and the beam cross section is shaped as a stencil pattern. Then, the beam that has passed through the mask is deflected back by a later stage deflector, reduced to a constant reduction rate determined by the electron optical system, for example, 1/10, and transferred to the sample surface.
  • the area of the sample surface irradiated at one time is, for example, 2 ⁇ 2 ⁇ m. If the stencil pattern on the mask is appropriately prepared according to the device pattern to be exposed, the number of exposure shots required is greatly reduced and the throughput is improved as compared with the case of only the variable rectangular aperture.
  • a multi-column electron beam exposure system that collects a plurality of such exposure apparatuses with smaller columns (hereinafter referred to as column cells) and arranges them on the wafer in parallel is proposed.
  • column cells Each column cell is equivalent to the column of a single column electron beam exposure apparatus, but the entire multi-column processes in parallel, so that the exposure throughput can be increased by the number of columns.
  • Such an electron beam exposure apparatus has exposure data that defines what pattern is exposed at which position of the sample, and is applied to a deflector or focus corrector to expose the pattern according to the exposure data.
  • the signal to be determined is determined.
  • position data of a pattern to be selected on the mask is also defined, and the mask is selected according to the position data.
  • the signal to be applied to the deflector is determined according to the exposure data and the electron beam is irradiated, it may happen that the accurate position is not irradiated depending on the deflection efficiency of the deflector.
  • Patent Document 2 discloses deflection data corresponding to the position of each pattern (pattern data code PDC) on the block mask and position data (shot pattern data SPD) indicating the position on the wafer where the pattern is exposed. The calculation of a correction value according to the difference between the shape of the drawing pattern and the shape of the designated pattern is described.
  • the present invention has been made in view of the problems of the prior art, and an object thereof is to provide a multi-column electron beam drawing apparatus and an electron beam trajectory adjustment method capable of efficiently adjusting an electron beam trajectory. is there.
  • a multi-column electron beam lithography apparatus comprising a plurality of columns for irradiating a sample with an electron beam, and each column includes a plurality of columns.
  • a stencil mask having an opening pattern, a selection deflector that is provided on the incident side of the stencil mask and deflects the electron beam to select the opening pattern, and is provided on the emission side of the stencil mask.
  • the back deflector for returning the electron beam that has passed through the column to the optical axis of the column, and the back deflector regardless of the position in the deflection region that is deflected by the selective deflector without the stencil mask being installed.
  • a multi-column electron beam lithography apparatus characterized by comprising:
  • variable shaping unit provided upstream of the selective deflector for shaping a cross section of the electron beam, and a reflection reflected from the sample by the electron beam irradiation.
  • a backscattered electron detector that detects the amount of electrons, and the electron beam trajectory adjustment unit is connected to the selective deflector and the back deflector and corrects the deflection position data on the stencil mask.
  • a calculation unit a mask scan data generation unit that is connected to the mask deflection data correction calculation unit and generates data for scanning the stencil mask with the electron beam, and stores reflected electron signals of the reflected electron detector
  • a scanning waveform analysis unit for analyzing the waveform, and without the stencil mask being installed, the variable molding unit provided on the sample on the sample.
  • the electron beam is shaped into a cross section smaller than the cross pattern, the electron beam is deflected in a plurality of different directions by the selective deflector, and each electron beam deflected in the plurality of different directions is swung by the back deflector.
  • the electron beam trajectory adjusting unit is for adjusting the electron beam trajectory formed on the stencil mask by the variable forming unit in a state where the stencil mask is installed.
  • the electron beam is shaped into a cross section smaller than the opening mark pattern, and the electron beam passes through each opening mark pattern with respect to the opening mark pattern for electron beam trajectory adjustment formed on the plurality of stencil masks.
  • the electron beam is scanned based on data generated so as to be scanned, and the data and an opening mark pattern for adjusting the electron beam trajectory on the stencil mask based on information of reflected electrons reflected from the sample.
  • the selective deflection for calculating a positional relationship and selecting all the opening patterns of the stencil mask with the electron beam It may be determined the deflection efficiency of.
  • An electron beam trajectory adjustment method implemented in the multi-column electron beam lithography apparatus according to the above aspect.
  • An electron beam trajectory adjustment method is an electron beam trajectory adjustment method in a multi-column electron beam lithography apparatus including a plurality of columns that irradiates a sample with an electron beam, and a stencil mask is installed in each column. Before starting, the deflection efficiency of the selective deflector and the back deflector is adjusted so that the electron beam is deflected in any direction, and the relative condition of the deflection efficiency between the deflectors is determined.
  • a step a step of installing a stencil mask, and after installing the stencil mask, irradiating with an electron beam while maintaining the relative condition of the deflection efficiency between the deflectors, and opening patterns on the stencil mask Determining a deflection efficiency of a selective deflector for selection by the electron beam.
  • the step of determining the relative condition of the deflection efficiency before installing the stencil mask is an electron whose cross-sectional size is smaller than that of the mark pattern provided on the sample.
  • the step of determining the deflection efficiency of the selective deflector after the stencil mask is installed is for adjusting the trajectory of an electron beam formed on the stencil mask.
  • the deflection efficiency of the deflector involved in selection of the pattern on the stencil mask is adjusted before the stencil mask is installed. Even if the electron beam is deflected and turned back, the same position is irradiated.
  • the deflection efficiency of the selection deflector involved in the pattern selection is adjusted so that the pattern on the stencil mask can be accurately selected. Thereby, it is not necessary to calculate correction data individually for each pattern on the stencil mask, and the electron beam trajectory can be adjusted efficiently.
  • FIG. 1 is a block diagram of a multi-column electron beam exposure apparatus.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a column cell control unit of the exposure apparatus according to FIG.
  • FIG. 3 is a block diagram of one column cell in the exposure apparatus according to FIG.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a mask pattern.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an apparatus for adjusting the electron beam trajectory.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the outline of electron beam trajectory adjustment.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a method of measuring a reflected electron signal by scanning a mark pattern provided on a sample with an electron beam.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a mask deflection data correction calculation unit for selecting a character projection.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a mask deflection data correction calculation unit for selecting a character projection.
  • FIG. 9 is a flowchart (part 1) illustrating an example of an electron beam trajectory adjustment process.
  • FIG. 10 is a flowchart (part 2) illustrating an example of the electron beam trajectory adjustment process.
  • FIG. 11 is a flowchart (part 3) illustrating an example of the electron beam trajectory adjustment process.
  • a multi-column electron beam exposure apparatus will be described as an example of an electron beam drawing apparatus.
  • the structure of the multi-column electron beam exposure apparatus will be described with reference to FIGS.
  • the configuration of the present apparatus and the electron beam trajectory adjustment method will be described with reference to FIGS.
  • an electron beam trajectory adjustment method will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a multi-column electron beam exposure apparatus according to this embodiment.
  • the multi-column electron beam exposure apparatus is roughly divided into an electron beam column 10 and a controller 20 that controls the electron beam column 10.
  • the electron beam column 10 is composed of a plurality of equivalent column cells 11, for example, 16 to form an entire column. All the column cells 11 are composed of the same unit described later. Under the column cell 11, for example, a wafer stage 13 on which a 300 mm wafer 12 is mounted is disposed.
  • the control unit 20 includes an electron gun high-voltage power supply 21, a lens power supply 22, a digital control unit 23, a stage drive controller 24, and a stage position sensor 25.
  • the electron gun high-voltage power supply 21 supplies power for driving the electron gun of each column cell 11 in the electron beam column 10.
  • the lens power supply 22 supplies power for driving the electromagnetic lens of each column cell 11 in the electron beam column 10.
  • the digital control unit 23 is an electric circuit that controls each part of the column cell 11 and outputs a high-speed deflection output or the like. The number of digital control units 23 corresponding to the number of column cells 11 is prepared.
  • the stage drive controller 24 moves the wafer stage 13 based on the position information from the stage position sensor 25 so that the desired position of the wafer 12 is irradiated with the electron beam.
  • the above-described units 21 to 25 are controlled in an integrated manner by an integrated control system 26 such as a workstation.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the column cell control unit 31 that controls processing related to deflection data in the multi-column electron beam exposure apparatus.
  • Each column cell 11 has a column cell control unit 31.
  • Each column cell control unit 31 is connected by a bus 34 to an integrated control system 26 that controls the entire multi-column electron beam exposure apparatus.
  • the integrated storage unit 33 is composed of, for example, a hard disk, and stores data necessary for all column cells such as exposure data.
  • the integrated storage unit 33 is also connected to the integrated control system 26 via the bus 34.
  • the exposure data of the pattern to be exposed on the wafer placed on the wafer stage 13 is transferred from the integrated storage unit 33 to the column cell storage unit 35 of each column cell control unit 31.
  • the transferred exposure data is corrected by the correction unit 36 and converted into data necessary for actual exposure processing by the exposure data conversion unit 37.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of each column cell 11 of FIG. 1 used in the multi-column electron beam exposure apparatus.
  • Each column cell 11 is roughly divided into an exposure unit 100 and a digital control unit 23 that controls the exposure unit 100.
  • the exposure unit 100 includes an electron beam generation unit 130, a mask deflection unit 140, and a substrate deflection unit 150.
  • the electron beam EB generated from the electron gun 101 is converged by the first electromagnetic lens 102, then passes through the rectangular aperture 103 a (first opening) of the beam shaping mask 103, and the electron The cross section of the beam EB is shaped into a rectangle.
  • the electron beam EB shaped into a rectangle is imaged on the second mask 106 for beam shaping by the second electromagnetic lens 105a and the third electromagnetic lens 105b. Then, the electron beam EB is deflected by the first electrostatic deflector 104a and the second electrostatic deflector 104b for variable rectangular shaping, and the rectangular aperture 106a (second opening) of the second mask 106 for beam shaping. Transparent.
  • the electron beam EB is shaped by the first opening and the second opening.
  • the electron beam EB is imaged on the stencil mask 111 by the fourth electromagnetic lens 107a and the fifth electromagnetic lens 107b of the mask deflecting unit 140.
  • the electron beam EB is identified by the third electrostatic deflector 108a (also referred to as a first selective deflector) and the fourth electrostatic deflector 108b (also referred to as a second selective deflector) formed on the stencil mask 111.
  • the pattern P is deflected and its cross-sectional shape is formed into the pattern P shape. This pattern is also called a character projection (CP) pattern.
  • the deflector 108b disposed in the vicinity of the fifth electromagnetic lens 107b is bent so that the electron beam EB enters the stencil mask 111 in parallel with the optical axis.
  • the mask stage is movable in a horizontal plane, and the deflection range (beam deflection region) of the third electrostatic deflector 108a and the fourth electrostatic deflector 108b.
  • the pattern P in the portion exceeding the distance is used, the pattern P is moved into the beam deflection area by moving the mask stage 123.
  • the sixth electromagnetic lens 113 arranged under the stencil mask 111 plays a role of making the electron beam EB parallel in the vicinity of the shielding plate 115 by adjusting the amount of current.
  • the electron beam EB that has passed through the stencil mask 111 is deflected by a fifth electrostatic deflector 112a (also referred to as a first back deflector) and a sixth electrostatic deflector 112b (also referred to as a second back deflector). It is turned back to the optical axis.
  • the deflector 112b disposed in the vicinity of the sixth electromagnetic lens 113 the electron beam EB is bent on the axis and then travels along the axis.
  • the mask deflection unit 140 is provided with first and second correction coils 109 and 110, which generate the first to sixth electrostatic deflectors 104a, 104b, 108a, 108b, 112a, and 112b. Beam deflection aberration is corrected.
  • the electron beam EB passes through the aperture 115a (round aperture) of the shielding plate 115 constituting the substrate deflecting unit 150, and is projected onto the substrate by the projection electromagnetic lens 121.
  • the pattern image of the stencil mask 111 is transferred to the substrate at a predetermined reduction rate, for example, a reduction rate of 1/10.
  • the substrate deflecting unit 150 is provided with a seventh electrostatic deflector 119 and an eighth electrostatic deflector 120, and the electron beam EB is deflected by these deflectors 119 and 120 to be placed at a predetermined position on the substrate. An image of the stencil mask pattern is projected.
  • the substrate deflection unit 150 is provided with third and fourth correction coils 117 and 118 for correcting the deflection aberration of the electron beam EB on the substrate.
  • the digital control unit 23 includes an electron gun control unit 202, an electron optical system control unit 203, a mask deflection control unit 204, a mask stage control unit 205, a blanking control unit 206, and a substrate deflection control unit 207.
  • the electron gun control unit 202 controls the electron gun 101 to control the acceleration voltage of the electron beam EB, beam emission conditions, and the like.
  • the electron optical system control unit 203 controls the amount of current to the electromagnetic lenses 102, 105a, 105b, 107a, 107b, 113, and 121, and the magnification of the electron optical system in which these electromagnetic lenses are configured. Adjust the focus position.
  • the blanking control unit 206 controls the voltage applied to the blanking deflector to deflect the electron beam EB generated before the start of exposure onto the shielding plate 115, and before the exposure, the electron beam EB is applied onto the substrate. Is prevented from being irradiated.
  • the substrate deflection control unit 207 controls the voltage applied to the seventh electrostatic deflector 119 and the eighth electrostatic deflector 120 so that the electron beam EB is deflected onto a predetermined position of the substrate.
  • the above-described units 202 to 207 are controlled in an integrated manner by an integrated control system 26 such as a workstation.
  • the column cell control unit 31 of each column obtains exposure data from the integrated storage unit 33, and converts it into data necessary for the actual exposure processing, thereby converting each column.
  • a pattern exposure process is performed in the exposure area on the wafer assigned to the cell 11.
  • the voltage supplied to the deflector can be easily supplied so that the electron beam is deflected back to the same position regardless of the position.
  • the trajectory of the electron beam is adjusted.
  • FIG. 4 shows an example of the stencil mask 111.
  • 100 character projections are formed at positions 0 to 99.
  • transmission opening marks TM1 to TM4 are provided at the four corners of the stencil mask 111. These transmissive aperture marks TM1 to TM4 are used when adjusting the trajectory of the electron beam so that all the character projections formed on the stencil mask 111 can be accurately selected.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a block configuration of the trajectory adjustment processing unit 50 that performs the trajectory adjustment processing of the electron beam.
  • FIG. 5 shows a block diagram of the trajectory adjustment processing unit 50 for one column, and each column has the same configuration.
  • the trajectory adjustment processing unit 50 basically includes a CPU 59, a size data correction calculation unit 51, a mask deflection data correction calculation unit 54, a mask scanning data generation unit 53, a scanning waveform analysis unit 58, and a backscattered electron detector 56.
  • the size data correction calculation unit 51, the mask deflection data correction calculation unit 54, the mask scan data generation unit 53, and the scan waveform analysis unit 58 are connected to the CPU 59 via the bus 60.
  • the size data correction calculation unit 51 corrects variable rectangular beam size data (Sx, Sy) sent from the CPU 59.
  • the corrected data is sent to the DAC & amplifier 52, converted into analog data by the DAC & amplifier 52, amplified, and applied to the electrodes of the first electrostatic deflector 104a and the second electrostatic deflector 104b.
  • the mask scan data generator 53 generates data such as a scan start position, the number of scan points, and a scan pitch for scanning the mask for each transmission aperture mark formed on the stencil mask 111.
  • the mask deflection data correction calculation unit 54 calculates the deflection efficiency for each of the selected deflectors 108a and 108b and the back deflectors 112a and 112b.
  • the deflection efficiency is the relationship between the signal intensity applied to the deflector and the actual deflection amount of the electron beam. According to the deflection efficiency calculated here, the DAC & amplifier 55 converts the deflection data into analog and amplifies it, and applies it to the electrodes of each deflector.
  • the reflected electron detector 56 detects electrons reflected when the electron beam is irradiated onto the target T.
  • the amount of electrons detected by the backscattered electron detector 56 is converted to a digital amount by an ADC 57 (AD converter) and output to the scanning waveform analysis unit 58.
  • the scanning waveform analysis unit 58 analyzes the detected amount of reflected electrons and analyzes whether the electron beam reaches the target T, whether a predetermined position on the target T is irradiated with the electron beam, and the like.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating an electron beam trajectory adjustment method.
  • the electron beam trajectory is adjusted in two stages before the stencil mask 111 is installed and after the stencil mask 111 is installed.
  • the electron beam deflected in an arbitrary direction by the selective deflectors 108a and 108b is returned to the optical axis by the back deflectors 112a and 112b.
  • the relative condition between the voltage applied to the electrode of the selective deflector 108a and the voltage applied to the electrode of each deflector of the selective deflector 108b, the swing back deflector 112a, and the swing back deflector 112b is determined. .
  • FIG. 6A is a diagram illustrating an outline of electron beam trajectory adjustment before mask introduction.
  • the electron beam emitted from the electron gun is shaped into a beam 63 having a small cross-sectional area by the first rectangular aperture 61 and the second rectangular aperture 62 of the variable shaping portion.
  • This size is set so that the size when irradiated onto the target T is smaller than the size of the mark pattern arranged on the target T.
  • the beam is horizontally long in the X direction
  • the mark pattern is scanned in the Y direction
  • the beam is horizontally long (vertically long in the X direction).
  • it may be a square or dot beam that is smaller than the length of the mark pattern in the X and Y directions.
  • the electron beam thus formed is deflected by deflectors (selection deflectors 108a and 108b, back deflectors 112a and 112b) involved in deflection when selecting a transmission aperture pattern on the stencil mask 111. , Swing back the deflected electron beam.
  • deflectors selection deflectors 108a and 108b, back deflectors 112a and 112b
  • the relative conditions of the four deflectors, the selective deflector and the back deflector, are determined so that when they are deflected in all directions and returned, all return to the same position, for example, the optical axis.
  • the electron beams 64a and 64b in FIG. 6A are deflected and turned back, and the electron beam that has passed through the round aperture is scanned on the mark pattern of the target T to detect the irradiation position of the electron beam.
  • the irradiation position is detected by applying a mark to the mark position detecting deflector 71 while changing the voltage to move from the electron beam EB1 to the electron beam EB2.
  • the pattern is scanned.
  • the mark pattern 73 is made of a material different from that of the substrate 72 so that the amount of reflected electrons when the electron beam passes over the mark pattern 73 is different from the amount of reflected electrons when the electron beam passes over the substrate 72. .
  • the waveform rises at X1, and the waveform falls at X2.
  • the voltage value applied to the deflector at this time is associated with the mark detection position and stored as a reference mark detection position.
  • mark detection is performed in the same manner by changing the deflection direction of the electron beam.
  • the electron beams 64a and 65b are deflected in the opposite direction with respect to the optical axes of the electron beams 64a and 64b, and then turned back. Thereafter, the mark position is similarly detected for the electron beam that has passed through the round aperture.
  • a predetermined number of such deflections and backswings of the electron beam are performed, and each time an irradiation position shift is detected and stored. Then, how much the output (coefficient) of the back deflecting deflector needs to be changed to correct the positional deviation is calculated.
  • the voltage applied to the two electrodes in the X and Y directions of the first selective deflector 108a is (Mx1, My1)
  • the voltage applied to the electrode of the second selective deflector 108b is (Mx2, My2).
  • the voltage applied to the electrode of the first back deflector 112a is (Mx3, My3)
  • the voltage applied to the electrode of the second back deflector 112b is (Mx4, My4).
  • Mx1 Gx1 ⁇ Mx + Rx1 ⁇ My + Hx1 ⁇ Mx ⁇ My + Ox1 + Dx1 (Mx, My) (1)
  • My1 Gy1 * My + Ry1 * Mx + Hy1 * Mx * My + Oy1 + Dy1 (Mx, My) (2)
  • Mx2 Gx2 * Mx1 + Rx2 * My1 + Hx2 * Mx1 * My1 + Ox2 + Dx2 (Mx1, My1) (3)
  • My2 Gy2 * My1 + Ry2 * Mx1 + Hy2 * Mx1 * My1 + Oy2 + Dy2 (Mx1, My1) (4)
  • Mx3 Gx3 * Mx1 + Rx3 * My1 + Hx3 * Mx1 * My1 + Ox3 + Dx3 (M
  • correction coefficients are defined in advance as values adjusted so as to pass through the round aperture. However, the correction coefficient does not necessarily pass through the round aperture with the maximum current and is not necessarily irradiated onto the target at the same position.
  • the amount by which the output of the deflector has to be changed is ⁇ Mx3A, ⁇ My3A, ⁇ Mx4A, and ⁇ My4A. These are amounts corresponding to the amount of deviation from the reference irradiation position.
  • the outputs of B (a, -a), C (a, a), and D (-a, a) are given to Mx1 and My1, the current value returns to the maximum and the irradiation position returns.
  • C (a, a) if ⁇ Mx3C, ⁇ My3C, ⁇ Mx4C, and ⁇ My4C are satisfied, the following relationship is established.
  • D ( ⁇ a, a) if ⁇ Mx3D, ⁇ My3D, ⁇ Mx4D, and ⁇ My4D are satisfied, the following relationship is established.
  • Sixteen coefficients (Gx3, Rx3, Hx3, Ox3, Gy3, Ry3, Hy3, Oy3, Gx4, Rx4, Hx4, Ox4, Gy4, Ry4, Hy4, Oy4) are calculated from the above 16 equations.
  • the four deflectors involved in the selection of the pattern formed on the stencil mask 111 can be deflected back in any direction, The relative relationship between the deflectors is determined so that all are irradiated at the same position on the target.
  • the selection of the pattern on the stencil mask 111 is performed by the first selective deflector 108a and the second selective deflector 108b. Since the relative conditions of the second selective deflector 108b, the first returning deflector 112a, and the second returning deflector 112b with respect to the first selected deflector 108a are determined according to FIG. If the voltage applied to the device 108a is determined, the electron beam is irradiated to the same position on the target regardless of which pattern on the stencil mask 111 is selected. The voltages (Mx1, My1) applied to the two electrodes in the X direction and the Y direction of the first selective deflector 108a are expressed by Expression (1) and Expression (2).
  • FIG. 6B shows an outline of electron beam trajectory adjustment that enables a pattern on the stencil mask 111 to be selected with high accuracy.
  • the cross section of the electron beam is formed small by the variable forming portions 61 and 62. This size is formed so that the area of the beam irradiated onto the stencil mask 111 is smaller than the area of the transmission aperture marks (67a to 67d) for pattern position detection formed on the stencil mask 111.
  • the electron beam thus shaped is scanned through the transmission aperture mark of the stencil mask in accordance with the mask scanning data of the trajectory adjusting unit 50.
  • Mask scanning data (Mx, My) is defined for each of a plurality of transmission aperture mark patterns provided on the stencil mask.
  • the scanning start point (M0x, M0y), the number of scanning points (Nx, Ny), and the scanning pitch (PMx, PMy) are defined so as to include the transmission aperture mark pattern, and the scanning pitch (PMx, M0y) is defined from the scanning start point (M0x, M0y).
  • (Nx, Ny) points are scanned with (PMy).
  • Mask scanning data (Mx, My) is sent from the mask scanning data generation unit 53 to the mask deflection data correction calculation unit 54 at predetermined timings, and the stencil mask is generated according to the mask scanning data corrected by the mask deflection data correction calculation unit 54. Scanned above.
  • the electron beam When the electron beam is scanned according to the mask scanning data, the electron beam reaches the target T when it moves to the opening 67a, and the reflected electrons reflected on the target T are detected by the reflected electron detector 56. Further, when the electron beam is scanned and passed through the opening 67a, the electron beam does not reach the target, and the detection signal of the reflected electron detector 56 becomes zero.
  • the value of Mx corresponding to the position of 120 points is stored as the voltage at the opening mark selection position.
  • a synchronizing signal in accordance with this scanning is sent from the mask scanning data generation unit 53 to the scanning waveform analysis unit 58, and the scanning waveform analysis unit 58 detects the position where the reflected electrons are detected by the reflected electron signal waveform and the corresponding mask scanning data. The relationship with (data corresponding to voltage) is obtained.
  • the deflection efficiency of the selected deflector and the back deflector is calculated, and the mask deflection correction calculator 54 obtains a correction formula as shown in FIG.
  • the voltages applied to the electrodes of the first selection deflector 108a are eight values (Mx1, My1) corrected by the mask deflection calculation unit 54 with respect to the exposure data (Mx, My). Is converted to analog by the DAC & amplifier 82 and supplied to each electrode.
  • the corrected data supplied to the first selected deflector 108a is input to the mask deflection correction calculator 54, and the respective correction calculators 54 are supplied. Is corrected and output.
  • the deflection efficiency of the deflector involved in selection of the pattern on the stencil mask is adjusted in any direction before the stencil mask is installed. Even if the electron beam is deflected and turned back, the same position is irradiated. In addition, after the stencil mask is installed, the deflection efficiency of the selection deflector involved in the pattern selection is adjusted so that the pattern on the stencil mask can be accurately selected. Thereby, it is not necessary to calculate correction data individually for each pattern on the stencil mask, and the electron beam trajectory can be adjusted efficiently.
  • the present invention is not limited to the multi-column electron beam exposure apparatus but can be applied to a single column electron beam exposure apparatus. .
  • FIG. 9 is a flowchart showing an outline of the electron beam trajectory adjustment processing.
  • step S11 before installing the stencil mask, the deflection efficiency of the selected deflector and the return deflector is adjusted to determine the relative condition of the deflection efficiency of each deflector. Adjusting the trajectory of the electron beam so that the deflector that is involved in the selection of the transmission aperture pattern formed on the stencil mask is deflected back to the same position by the back deflector regardless of the position. I do. This trajectory adjustment is performed by adjusting the deflection efficiency for correcting the voltage supplied to the deflector.
  • the deflection efficiency of the selected deflector for selecting the opening pattern on the stencil mask is determined while maintaining the relative conditions of the deflection efficiency between the deflectors.
  • FIG. 10 shows an example of an electron beam trajectory adjustment process before the stencil mask is installed.
  • step S21 an electron beam having a smaller cross section than the mark pattern is formed.
  • Such an electron beam is formed by deflecting the electron beam that has passed through the first aperture of the variable shaping portion so that the overlap of the apertures has a required shape when passing through the second aperture.
  • the electron beam is deflected by the selective deflector. This deflection is performed so that several predetermined points, for example, four corners of the deflectable field are sequentially deflected.
  • the deflected electron beam is returned to the optical axis by the return deflector.
  • the irradiation position of the returned electron beam is detected.
  • the irradiation position is detected by mark detection. That is, the mark pattern provided on the target is scanned so that the electron beam passes, and the position of the mark pattern is detected and recorded. Also, the difference between the detected mark pattern position and the actual mark pattern position is calculated and recorded.
  • step S25 it is determined whether or not all deflection and turn-back in a predetermined direction have been performed. If all are performed, the process proceeds to step S16. If not, the process returns to step S12, and the process for deflecting the electron beam in the other direction is continued.
  • step S26 the deflection efficiency in each deflector is calculated.
  • the relationship between the difference recorded in step S24 and the value corresponding to the deflection amount given to the deflector when deflecting the electron beam in step S22 is substituted into correction equation (1) to correction equation (8).
  • the number of equations necessary for calculating the deflection efficiency is obtained, and the deflection efficiency is calculated from these equations.
  • FIG. 11 shows an example of an electron beam trajectory adjustment process after the stencil mask is installed.
  • step S31 an electron beam having a smaller cross section than the opening (transmission opening mark) on the stencil mask is formed.
  • Such an electron beam is formed by deflecting the electron beam that has passed through the first aperture of the variable shaping portion so that the overlap of the apertures has a required shape when passing through the second aperture.
  • This scanning data includes various conditions for scanning the electron beam by the first selective deflector. For example, the scanning start position, the scanning interval (pitch), and the number of scanning points.
  • next step S33 scanning is performed while irradiating an electron beam according to the scanning data.
  • the deflected electron beam is guaranteed to be returned to the optical axis. Therefore, the reflected electrons are detected when passing through the opening, and the reflected electrons are not detected when the electron beam is blocked by the stencil mask without passing through the opening.
  • step S34 the positional relationship between the scanning data and the aperture is measured.
  • the position when the reflected electrons are detected is set as the position of the opening, and this position and the voltage applied at this time are recorded. Further, the difference between the position detected when passing through the opening and the actual position of the opening is calculated and recorded.
  • step S35 it is determined whether or not scanning on a predetermined opening has been performed. For example, it is determined whether or not four openings are scanned in the X direction and the Y direction. If all have been performed, the process proceeds to step S36, and if not, the process returns to step S33 to continue scanning on the other openings.
  • step S36 the deflection efficiency of the selected deflector is calculated. For example, when four apertures are scanned in the X and Y directions, the relationship between the voltage and difference measured and recorded in step S34 is substituted into correction equations (1) and (2). One equation is obtained, and eight deflection correction coefficients (deflection efficiency) are calculated from these equations.
  • the deflection efficiency of the deflectors involved in the selection of the pattern on the stencil mask is adjusted, and each deflector is adjusted. Relative conditions are determined so that the same position on the target is irradiated even if the electron beam is deflected and swung back in any direction. Thereafter, a stencil mask is installed, and the deflection efficiency of the selective deflector is adjusted so that the pattern on the stencil mask can be accurately selected. Thereby, it is not necessary to calculate correction data individually for each pattern on the stencil mask, and the electron beam trajectory can be adjusted efficiently.
  • the present invention is a patent application related to the results of the commissioned research of the national government (2008 New Energy and Industrial Technology Development Organization “Mask Design / Drawing / Inspection Optimization Technology Development” commissioned research, industrial technology Patent application subject to the application of Article 19 of the Strengthening Law).

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Abstract

【課題】効率よく電子線軌道の調整を行うことが可能なマルチコラム電子線描画装置及び電子線軌道調整方法を提供すること。 【解決手段】複数のコラムからなるマルチコラム電子線描画装置において、各コラムは、複数個の開口パターンを有するマスクと、マスクの入射側に設けられ電子線を偏向して開口パターンを選択する選択偏向器と、マスクの出射側に設けられ開口パターンを通過した電子線をコラムの光軸に振り戻す振り戻し偏向器と、マスクを設置しない状態で選択偏向器により偏向領域のどの位置に偏向されても振り戻し偏向器により振り戻されて試料上の同じ位置に電子ビームが照射されるように各偏向器の偏向能率を調整し、マスクを設置したときに調整した各偏向器間の偏向能率の相互関係を保持した状態でマスクの任意の開口パターンに偏向可能に選択偏向器の偏向能率を調整する電子線軌道調整部とを有する。

Description

マルチコラム電子線描画装置及びその電子線軌道調整方法
　本発明は、マルチコラム電子線描画装置及びその電子線軌道調整方法に関し、特に、複数のコラムの各マスクに形成されたキャラクタープロジェクションを効率よく、かつ高精度に選択するマルチコラム電子線描画装置及びその電子線軌道調整方法に関する。
電子線描画装置の代表例である電子ビーム露光装置では、スループットの向上を図るために、ステンシルマスクに可変矩形開口又は複数のステンシルマスクパターンを用意し、ビーム偏向によりそれらを選択してウエハに転写露光している。
　このような露光装置として、例えば特許文献１には部分一括露光をする電子ビーム露光装置が開示されている。部分一括露光とは、マスク上に配置した複数個、例えば１００個のステンシルパターンからビーム偏向により選択した一つのパターン領域、例えば２０×２０μｍの領域にビームを照射し、ビーム断面をステンシルパターンの形状に成形し、さらにマスクを通過したビームを後段の偏向器で偏向振り戻し、電子光学系で決まる一定の縮小率、例えば１／１０に縮小し、試料面に転写する。一度に照射される試料面の領域は、例えば２×２μｍである。露光するデバイスパターンに応じてマスク上のステンシルパターンを適切に用意すれば、可変矩形開口だけの場合より、必要な露光ショット数が大幅に減少し、スループットが向上する。
　さらに、このような露光装置のコラム一つ一つの大きさを小さくしたもの（以下、コラムセルと呼ぶ）を複数個集め、ウエハ上に並べて並列して露光処理するマルチコラム電子ビーム露光装置が提案されている。各コラムセルはシングルコラムの電子ビーム露光装置のコラムと同等であるが、マルチコラム全体では並列して処理するため、コラム数倍の露光スループットの増加が可能である。
　このような電子ビーム露光装置では、試料のどの位置にどのようなパターンを露光するかを定義する露光データを有しており、露光データに従ってパターンを露光するために偏向器や焦点補正器に印加する信号が決定される。また、マスク上の選択するパターンの位置データも定義され、その位置データに従ってマスクが選択される。電子ビーム露光装置による露光処理のスループットの向上を図るためには、前提として露光データに従って精度良く電子ビームを照射することが要求される。
　しかし、露光データに従って偏向器に印加する信号を決定して電子ビームを照射した場合であっても、偏向器の偏向能率によっては正確な位置に照射されないということが起こり得る。
　そのため、予め各マスクに対する選択位置のずれが生じないように補正データを算出している。これに関する技術として、特許文献２には、ブロックマスク上の各パターンの位置（パターンデータコードＰＤＣ）に対応する偏向データと、パターンを露光するウエハ上の位置を示す位置データ（ショットパターンデータＳＰＤ）に基づいて、描画パターンの形状と指定パターンの形状との差に応じた補正値を演算することが記載されている。
　このような補正データが算出された後は、そのデータを用いることにより高精度にマスク上のパターンを選択することが可能となる。
　しかし、このような補正データの算出には時間や手間がかかってしまう。また、露光装置の経時変化により補正データを定期的に算出し直すことが必要となる。その場合にはさらに補正データの算出に時間がとられ、露光スループットの低下を招いてしまうことになる。
特開２００４－８８０７１号公報 特開２０００－９１２２５号公報
　本発明は、かかる従来技術の課題に鑑みなされたものであり、目的は、効率よく電子線軌道の調整を行うことが可能なマルチコラム電子線描画装置及び電子線軌道調整方法を提供することである。
　上述した従来技術の課題を解決するため、本発明の基本形態によれば、電子線を試料上に照射する複数のコラムからなるマルチコラム電子線描画装置であって、前記各コラムは、複数個の開口パターンを有するステンシルマスクと、前記ステンシルマスクの入射側に設けられ、前記電子線を偏向して前記開口パターンを選択する選択偏向器と、前記ステンシルマスクの出射側に設けられ、前記開口パターンを通過した前記電子線を前記コラムの光軸に振り戻す振り戻し偏向器と、前記ステンシルマスクを設置しない状態で、前記選択偏向器により偏向領域のどの位置に偏向されても前記振り戻し偏向器により振り戻されて前記試料上の同じ位置に前記電子ビームが照射されるように前記各偏向器の偏向能率を調整し、前記ステンシルマスクを設置したときに前記調整した各偏向器間の偏向能率の相互関係を保持した状態で前記ステンシルマスクの任意の前記開口パターンに偏向可能に前記選択偏向器の偏向能率を調整する電子線軌道調整部と、を有することを特徴とするマルチコラム電子線描画装置が提供される。
　この形態に係るマルチコラム電子線描画装置において、更に、前記選択偏向器の上流に設けられ、前記電子線の断面を成形する可変成形部と、前記電子線の照射により前記試料から反射される反射電子量を検出する反射電子検出器とを備え、前記電子線軌道調整部は、前記選択偏向器及び前記振り戻し偏向器に接続され、前記ステンシルマスク上の偏向位置データを補正するマスク偏向データ補正演算部と、前記マスク偏向データ補正演算部に接続され、前記ステンシルマスク上を前記電子線で走査させるためのデータを発生するマスク走査データ発生部と、前記反射電子検出器の反射電子信号を蓄積して波形解析する走査波形解析部とを備え、前記ステンシルマスクを設置しない状態で、前記可変成形部により前記試料上に設けられたマークパターンより小さな断面に前記電子線を成形し、当該電子線を前記選択偏向器で複数の異なる方向に偏向して当該複数の異なる方向に偏向された各電子線を前記振り戻し偏向器で振り戻し、前記試料上に設けられたマークパターン上を照射しながら走査して前記マークパターンの位置を検出し、当該検出されるマークパターン位置がすべて同じ位置で検出されるように前記選択偏向器及び振り戻し偏向器の偏向能率を調整するようにしてもよい。
　また、この形態に係るマルチコラム電子線描画装置において、前記電子線軌道調整部は、前記ステンシルマスクを設置した状態で、前記可変成形部により前記ステンシルマスク上に形成された電子線軌道調整用の開口マークパターンよりも小さな断面に前記電子線を成形し、前記複数のステンシルマスク上に形成された電子線軌道調整用の開口マークパターンに対して、各開口マークパターンを通るように前記電子線を走査させるように生成されたデータに基づいて前記電子線を走査し、前記試料から反射される反射電子の情報を基に前記データと前記ステンシルマスク上の電子線軌道調整用の開口マークパターンとの位置関係を算出し、前記ステンシルマスクのすべての前記開口パターンを前記電子線により選択するための前記選択偏向器の偏向能率を決定するようにしてもよい。
　また、本発明の他の形態によれば、上記の形態に係るマルチコラム電子線描画装置において実施される電子線軌道調整方法が提供される。その一形態に係る電子線軌道調整方法は、電子線を試料上に照射する複数のコラムからなるマルチコラム電子線描画装置における電子線軌道調整方法であって、前記各コラムにおいて、ステンシルマスクを設置する前に、電子線がどの方向に偏向されても同じ位置に照射されるように選択偏向器及び振り戻し偏向器の偏向能率を調整して各偏向器間の偏向能率の相対条件を決定するステップと、ステンシルマスクを設置するステップと、ステンシルマスクを設置した後、前記各偏向器間の偏向能率の相対条件を保った状態で電子線を照射し、前記ステンシルマスク上のすべての開口パターンを前記電子線により選択するための選択偏向器の偏向能率を決定するステップと、を有することを特徴とする。
　また、この形態に係る電子線軌道調整方法において、前記ステンシルマスクを設置する前の偏向能率の相対条件を決定するステップは、断面の大きさが前記試料上に設けられたマークパターンよりも小さい電子線を形成するステップと、当該電子線を選択偏向器で複数の異なる方向に偏向し、当該複数の異なる方向に偏向された各電子線を振り戻し偏向器で振り戻すステップと、前記各電子線により、前記試料上に設けられたマークパターン上を照射しながら走査して前記試料上に設けられたマークパターンの位置を検出するステップと、前記複数の異なる方向に偏向されて振り戻された各電子線により、検出される試料上に設けられたマークパターン位置がすべて同じ位置で検出されるように前記選択偏向器と振り戻し偏向器の偏向能率を調整するステップと、を含むようにしてもよく、前記ステンシルマスクを設置した後の選択偏向器の偏向能率を決定するステップは、断面の大きさが前記ステンシルマスク上に形成された電子線の軌道調整用の開口マークパターンよりも小さい電子線を形成するステップと、前記電子線軌道調整用の開口マークパターンを通るように前記電子線を走査させるためのデータを生成するステップと、前記各データに基づいて電子線を走査して前記試料から反射される反射電子を検出するステップと、前記データと前記ステンシルマスク上の電子線軌道調整用の開口マークパターンの位置関係を算出するステップと、前記ステンシルマスクのすべての前記開口パターンを前記電子線により選択するための前記選択偏向器の偏向能率を決定するステップと、を含むようにしてもよい。
　本発明のマルチコラム電子線描画装置及び電子線軌道調整方法によれば、ステンシルマスクを設置する前の段階でステンシルマスク上のパターンの選択に関与する偏向器の偏向能率を調整してどの方向に電子線が偏向されて振り戻されても、同じ位置に照射されるようにしている。また、ステンシルマスクを設置した後、ステンシルマスク上のパターンを正確に選択可能なようにパターンの選択に関与する選択偏向器の偏向能率を調整している。これにより、ステンシルマスク上の各パターンに対して個々に補正データを算出する必要がなくなり、電子線軌道の調整を効率的に行うことが可能となる。
図１は、マルチコラム電子ビーム露光装置の構成図である。 図２は、図１に係る露光装置のコラムセル制御部の模式図である。 図３は、図１に係る露光装置における１つのコラムセルの構成図である。 図４は、マスクパターンの一例を示す図である。 図５は、電子線軌道を調整する装置の構成を示すブロック図である。 図６は、電子線軌道調整の概要を説明する図である。 図７は、試料上に設けられたマークパターンを電子ビームで走査することにより反射電子信号を測定する方法を説明する図である。 図８は、キャラクタープロジェクションの選択のためのマスク偏向データ補正演算部を説明する図である。 図９は、電子線軌道調整処理の一例を示すフローチャート（その１）である。 図１０は、電子線軌道調整処理の一例を示すフローチャート（その２）である。 図１１は、電子線軌道調整処理の一例を示すフローチャート（その３）である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本実施形態では、電子線描画装置の一例として、マルチコラム電子ビーム露光装置を対象として説明する。まず、図１から図３を参照して、マルチコラム電子ビーム露光装置の構成について説明をする。次に、図４から図８を参照して、本装置の構成及び電子ビーム軌道の調整手法について説明する。次に、図９から図１１を参照して、電子ビーム軌道調整方法について説明する。
　（マルチコラム電子ビーム露光装置本体の構成）
　図１は、本実施形態に係るマルチコラム電子ビーム露光装置の概略構成図である。
マルチコラム電子ビーム露光装置は、電子ビームコラム１０と電子ビームコラム１０を制御する制御部２０に大別される。このうち、電子ビームコラム１０は、同等なコラムセル１１が複数、例えば１６集まって、全体のコラムが構成されている。すべてのコラムセル１１は後述する同じユニットで構成される。コラムセル１１の下には、例えば３００ｍｍウエハ１２を搭載したウエハステージ１３が配置されている。
　一方、制御部２０は、電子銃高圧電源２１、レンズ電源２２、デジタル制御部２３、ステージ駆動コントローラ２４及びステージ位置センサ２５を有する。これらのうち、電子銃高圧電源２１は電子ビームコラム１０内の各コラムセル１１の電子銃を駆動させるための電源を供給する。レンズ電源２２は電子ビームコラム１０内の各コラムセル１１の電磁レンズを駆動させるための電源を供給する。デジタル制御部２３は、コラムセル１１各部をコントロールする電気回路であり、ハイスピードの偏向出力などを出力する。デジタル制御部２３はコラムセル１１の数に対応する分だけ用意される。
　ステージ駆動コントローラ２４は、ステージ位置センサ２５からの位置情報を基に、ウエハ１２の所望の位置に電子ビームが照射されるようにウエハステージ１３を移動させる。上記の各部２１～２５は、ワークステーション等の統合制御系２６によって統合的に制御される。
　図２は、マルチコラム電子ビーム露光装置における偏向データに関する処理を制御するコラムセル制御部３１の模式図である。コラムセル制御部３１はコラムセル１１のそれぞれが有している。各コラムセル制御部３１はマルチコラム電子ビーム露光装置の全体を制御する統合制御系２６とバス３４で接続される。また、統合記憶部３３は、例えばハードディスクで構成され、露光データ等すべてのコラムセルで必要となるデータが格納されている。統合記憶部３３も統合制御系２６とバス３４で接続されている。
　ウエハステージ１３に載置したウエハ上に露光するパターンの露光データは、統合記憶部３３から各コラムセル制御部３１のコラムセル記憶部３５に転送される。転送された露光データは、補正部３６において補正され、露光データ変換部３７で実際の露光処理に必要なデータに変換される。
　上述したマルチコラム電子ビーム露光装置では、すべてのコラムセル１１は同じコラムユニットで構成されている。図３は、マルチコラム電子ビーム露光装置に使用される図１の各コラムセル１１の概略構成図である。
　各コラムセル１１は、露光部１００と、露光部１００を制御するデジタル制御部２３とに大別される。このうち、露光部１００は、電子ビーム生成部１３０、マスク偏向部１４０及び基板偏向部１５０によって構成される。
　電子ビーム生成部１３０では、電子銃１０１から生成した電子ビームＥＢが第１電磁レンズ１０２で収束作用を受けた後、ビーム整形用マスク１０３の矩形アパーチャ１０３ａ（第１の開口）を透過し、電子ビームＥＢの断面が矩形に整形される。
　矩形に整形された電子ビームＥＢは、第２電磁レンズ１０５ａ及び第３電磁レンズ１０５ｂによってビーム整形用の第２マスク１０６上に結像される。そして、電子ビームＥＢは、可変矩形整形用の第１静電偏向器１０４ａ及び第２静電偏向器１０４ｂによって偏向され、ビーム整形用の第２のマスク１０６の矩形アパーチャ１０６ａ（第２の開口）を透過する。第１の開口と第２の開口により電子ビームＥＢが成形される。
　その後、電子ビームＥＢは、マスク偏向部１４０の第４電磁レンズ１０７ａ及び第５電磁レンズ１０７ｂによってステンシルマスク１１１上に結像される。そして、電子ビームＥＢは、第３静電偏向器１０８ａ（第１選択偏向器とも呼ぶ）及び第４静電偏向器１０８ｂ（第２選択偏向器とも呼ぶ）により、ステンシルマスク１１１に形成された特定のパターンＰに偏向され、その断面形状がパターンＰの形状に成形される。このパターンはキャラクタープロジェクション（ＣＰ）パターンとも呼ぶ。第５電磁レンズ１０７ｂの付近に配置した偏向器１０８ｂによって、電子ビームＥＢは光軸と平行にステンシルマスク１１１に入射するように曲げられる。
　なお、ステンシルマスク１１１はマスクステージに固定されるが、そのマスクステージは水平面内において移動可能であって、第３静電偏向器１０８ａ及び第４静電偏向器１０８ｂの偏向範囲（ビーム偏向領域）を超える部分にあるパターンＰを使用する場合、マスクステージ１２３を移動することにより、そのパターンＰをビーム偏向領域内に移動させる。
　ステンシルマスク１１１の下に配された第６電磁レンズ１１３は、その電流量を調節することにより、電子ビームＥＢを遮蔽板１１５付近で平行にする役割を担う。
　ステンシルマスク１１１を通った電子ビームＥＢは、第５静電偏向器１１２ａ（第１振り戻し偏向器とも呼ぶ）及び第６静電偏向器１１２ｂ（第２振り戻し偏向器とも呼ぶ）の偏向作用によって光軸に振り戻される。第６電磁レンズ１１３の付近に配置した偏向器１１２ｂによって、電子ビームＥＢは軸上に乗った後、軸に沿って進むように曲げられる。
　マスク偏向部１４０には、第１、第２補正コイル１０９、１１０が設けられており、それらにより、第１～第６静電偏向器１０４ａ、１０４ｂ、１０８ａ、１０８ｂ、１１２ａ、及び１１２ｂで発生するビーム偏向収差が補正される。
　その後、電子ビームＥＢは、基板偏向部１５０を構成する遮蔽板１１５のアパーチャ１１５ａ（ラウンドアパーチャ）を通過し、投影用電磁レンズ１２１によって基板上に投影される。これにより、ステンシルマスク１１１のパターンの像が、所定の縮小率、例えば１／１０の縮小率で基板に転写されることになる。
　基板偏向部１５０には、第７静電偏向器１１９と第８静電偏向器１２０とが設けられており、これらの偏向器１１９、１２０によって電子ビームＥＢが偏向され、基板の所定の位置にステンシルマスクのパターンの像が投影される。
　更に、基板偏向部１５０には、基板上における電子ビームＥＢの偏向収差を補正するための第３、第４補正コイル１１７、１１８が設けられる。
　一方、デジタル制御部２３は、電子銃制御部２０２、電子光学系制御部２０３、マスク偏向制御部２０４、マスクステージ制御部２０５、ブランキング制御部２０６及び基板偏向制御部２０７を有する。これらのうち、電子銃制御部２０２は電子銃１０１を制御して、電子ビームＥＢの加速電圧やビーム放射条件等を制御する。また、電子光学系制御部２０３は、電磁レンズ１０２、１０５ａ、１０５ｂ、１０７ａ、１０７ｂ、１１３、及び１２１への電流量等を制御して、これらの電磁レンズが構成される電子光学系の倍率や焦点位置等を調節する。ブランキング制御部２０６は、ブランキング偏向器への印加電圧を制御することにより、露光開始前から発生している電子ビームＥＢを遮蔽板１１５上に偏向し、露光前に基板上に電子ビームＥＢが照射されるのを防ぐ。
　基板偏向制御部２０７は、第７静電偏向器１１９及び第８静電偏向器１２０への印加電圧を制御することにより、基板の所定の位置上に電子ビームＥＢが偏向されるようにする。上記の各部２０２～２０７は、ワークステーション等の統合制御系２６によって統合的に制御される。
　このように構成されたマルチコラム電子ビーム露光装置において、各コラムのコラムセル制御部３１は、統合記憶部３３から露光データを取得し、実際に露光処理に必要なデータに変換して、各コラムセル１１に割り当てられたウエハ上の露光領域でパターンの露光処理を行う。特に、本実施形態では、後述するようにステンシルマスクに形成されたパターンの選択において、どの位置に電子ビームが偏向されても、すべて同じ位置に振り戻されるように偏向器に供給する電圧を容易に補正可能な関係式を算出するために、電子ビームの軌道調整を行っている。
　（電子ビームの軌道調整）
　次に、電子ビームの軌道調整について説明する。電子ビームはステンシルマスクに形成されているキャラクタープロジェクションを選択するためにその軌道が選択偏向器により偏向され、振り戻し偏向器により光軸上に偏向される。図４は、ステンシルマスク１１１の一例を示している。図４のステンシルマスク１１１上には、０番から９９番までの位置に１００個のキャラクタープロジェクションが形成されている。また、ステンシルマスク１１１の四隅には、透過開口マークＴＭ１～ＴＭ４が設けられている。これらの透過開口マークＴＭ１～ＴＭ４は、ステンシルマスク１１１上に形成されたすべてのキャラクタープロジェクションを正確に選択可能にするための電子ビームの軌道調整の際に使用される。
　図５は、電子ビームの軌道調整処理を実施する軌道調整処理部５０のブロック構成を示した図である。図５は一つのコラムに対する軌道調整処理部５０ブロック構成図を示しており、各コラムには同様の構成になっている。
　軌道調整処理部５０は、ＣＰＵ５９、サイズデータ補正演算部５１、マスク偏向データ補正演算部５４、マスク走査データ発生部５３、走査波形解析部５８、反射電子検出器５６で基本構成されている。
　サイズデータ補正演算部５１、マスク偏向データ補正演算部５４、マスク走査データ発生部５３及び走査波形解析部５８は、バス６０を介してＣＰＵ５９と接続されている。
サイズデータ補正演算部５１はＣＰＵ５９から送られてくる可変矩形のビームサイズのデータ（Ｓｘ，Ｓｙ）を補正する。補正されたデータはＤＡＣ＆アンプ５２に送られ、ＤＡＣ＆アンプ５２でアナログデータに変換されるとともに増幅されて、第１静電偏向器１０４ａ及び第２静電偏向器１０４ｂの電極に印加される。
　マスク走査データ発生部５３は、ステンシルマスク１１１に形成されている各透過開口マーク毎に、マスクを走査するための走査開始位置、走査点数、走査ピッチなどのデータを生成する。
　マスク偏向データ補正演算部５４は、選択偏向器１０８ａ、１０８ｂ及び振り戻し偏向器１１２ａ、１１２ｂの各偏向器に対して偏向能率を算出する。偏向能率は、偏向器に印加する信号強度と実際の電子ビームの偏向量の関係のことである。ここで算出された偏向能率に従い、ＤＡＣ＆アンプ５５において偏向データをアナログに変換して増幅し、各偏向器の電極に印加される。
　反射電子検出器５６は、電子ビームがターゲットＴ上に照射されたときに反射される電子を検出する。反射電子検出器５６によって検出された電子量はＡＤＣ５７（ＡＤ変換器）によってデジタル量に変換され、走査波形解析部５８に出力する。
　走査波形解析部５８では、反射電子の検出量を解析し、電子ビームがターゲットＴに到達しているか、ターゲットＴ上の所定の位置に電子ビームが照射されているか、等の解析を行う。
　このように構成された軌道調整処理部５０により、電子ビームがターゲットＴに照射される途中でどのような方向に偏向された場合であっても、常に光軸に振り戻されるようにしている。図６は、電子ビーム軌道調整方法を説明する概念図である。
　電子ビーム軌道の調整は、ステンシルマスク１１１を設置する前とステンシルマスク１１１を設置した後の２段階で行う。
　ステンシルマスク１１１を設置する前の段階で、選択偏向器１０８ａ、１０８ｂにより任意の方向に偏向された電子ビームを振り戻し偏向器１１２ａ，１１２ｂにより光軸上に戻るようにしておく。具体的には、選択偏向器１０８ａの電極に印加する電圧と、選択偏向器１０８ｂ、振り戻し偏向器１１２ａ及び振り戻し偏向器１１２ｂの各偏向器の電極に印加する電圧との相対条件を決定する。
　図６（ａ）は、マスク導入前における電子ビーム軌道調整の概要を説明する図である。電子銃から放出される電子ビームは、可変成形部の第１矩形アパーチャ６１及び第２矩形アパーチャ６２により断面積が小さなビーム６３に成形する。この大きさは、ターゲットＴ上に照射されたときの大きさがターゲットＴ上に配置されたマークパターンの大きさよりも小さくなるようにする。例えば、マークパターンをＸ方向に走査するときには、Ｘ方向に横長のビームにし、マークパターンをＹ方向に走査するときには、Ｙ方向に横長（Ｘ方向に縦長）のビームにする。また、マークパターンのＸ方向、Ｙ方向の長さよりも小さな方形又は点状のビームにしてもよい。
　このように成形された電子ビームをステンシルマスク１１１上の透過開口パターンを選択する際の偏向に関与する偏向器（選択偏向器１０８ａ及び１０８ｂ、振り戻し偏向器１１２ａ及び１１２ｂ）により電子ビームを偏向し、偏向された電子ビームを振り戻す。
　あらゆる方向に偏向してそれを振り戻したときに、すべてが同一の位置、例えば光軸上に戻るように選択偏向器及び振り戻し偏向器の４つの偏向器の相対条件を決定する。
　例えば図６（ａ）の電子ビーム６４ａ，６４ｂのように偏向させて振り戻し、ラウンドアパーチャを通過した電子ビームをターゲットＴのマークパターン上で走査させて、電子ビームの照射位置を検出する。
　この照射位置の検出は、図７に示すように、マーク位置検出用の偏向器７１に電圧を変えながら印加して電子ビームＥＢ１から電子ビームＥＢ２に移動するようにターゲット試料上に配置されたマークパターン上を走査させる。マークパターン７３は、基板７２と異なる材質であり、マークパターン７３上を電子ビームが通過するときの反射電子量と、基板７２上を電子ビームが通過するときの反射電子量とが異なるようにする。例えば、マークパターン７３における反射電子量が基板７２における反射電子量よりも大きければ、Ｘ１のときに波形が立ち上がり、Ｘ２のときに波形が立ち下がる。このときの偏向器に印加した電圧値をマーク検出位置に対応付け、基準となるマーク検出位置として記憶しておく。
　次に、電子ビームの偏向方向を変えて同様にマーク検出を行う。例えば、図６（ａ）の電子ビーム６５ａ，６５ｂのように電子ビーム６４ａ，６４ｂと光軸に対して反対方向に偏向させた後、振り戻すようにする。その後ラウンドアパーチャを通過した電子ビームに対して、同様にマーク位置検出を行う。
　このような電子ビームの偏向及び振り戻しを所定の数だけ行い、その都度、照射位置のずれを検出し記憶しておく。そして、位置ずれを直すために振り戻し偏向器の出力（係数）をどれだけ変える必要があるかを算出する。
　以下に、偏向フィールド内で４ヵ所偏向させた場合について説明する。
図６において、第１選択偏向器１０８ａのＸ方向とＹ方向の２方向の電極に印加する電圧を（Ｍｘ１、Ｍｙ１）とし、第２選択偏向器１０８ｂの電極に印加する電圧を（Ｍｘ２、Ｍｙ２）とする。また、第１振り戻し偏向器１１２ａの電極に印加する電圧を（Ｍｘ３、Ｍｙ３）とし、第２振り戻し偏向器１１２ｂの電極に印加する電圧を（Ｍｘ４、Ｍｙ４）とする。第１選択偏向器１０８ａ、第２選択偏向器１０８ｂ、第１振り戻し偏向器１１２ａ、第２振り戻し偏向器１１２ｂの電極に印加する電圧は、次のように定義される。
Ｍｘ１＝Ｇｘ１×Ｍｘ＋Ｒｘ１×Ｍｙ＋Ｈｘ１×Ｍｘ×Ｍｙ
       ＋Ｏｘ１＋Ｄｘ１（Ｍｘ、Ｍｙ）                   ……（１）
Ｍｙ１＝Ｇｙ１×Ｍｙ＋Ｒｙ１×Ｍｘ＋Ｈｙ１×Ｍｘ×Ｍｙ
       ＋Ｏｙ１＋Ｄｙ１（Ｍｘ、Ｍｙ）                   ……（２）
Ｍｘ２＝Ｇｘ２×Ｍｘ１＋Ｒｘ２×Ｍｙ１＋Ｈｘ２×Ｍｘ１×Ｍｙ１
　　　＋Ｏｘ２＋Ｄｘ２（Ｍｘ１、Ｍｙ１）                ……（３）
Ｍｙ２＝Ｇｙ２×Ｍｙ１＋Ｒｙ２×Ｍｘ１＋Ｈｙ２×Ｍｘ１×Ｍｙ１
　　　＋Ｏｙ２＋Ｄｙ２（Ｍｘ１、Ｍｙ１）                ……（４）
Ｍｘ３＝Ｇｘ３×Ｍｘ１＋Ｒｘ３×Ｍｙ１＋Ｈｘ３×Ｍｘ１×Ｍｙ１
　　　＋Ｏｘ３＋Ｄｘ３（Ｍｘ１、Ｍｙ１）                ……（５）
Ｍｙ３＝Ｇｙ３×Ｍｙ１＋Ｒｙ３×Ｍｘ１＋Ｈｙ３×Ｍｘ１×Ｍｙ１
　　　＋Ｏｙ３＋Ｄｙ３（Ｍｘ１、Ｍｙ１）                ……（６）
Ｍｘ４＝Ｇｘ４×Ｍｘ１＋Ｒｘ４×Ｍｙ１＋Ｈｘ４×Ｍｘ１×Ｍｙ１
　　　＋Ｏｘ４＋Ｄｘ４（Ｍｘ１、Ｍｙ１）                ……（７）
Ｍｙ４＝Ｇｙ４×Ｍｙ１＋Ｒｙ４×Ｍｘ１＋Ｈｙ４×Ｍｘ１×Ｍｙ１
　　　＋Ｏｙ４＋Ｄｙ４（Ｍｘ１、Ｍｙ１）                ……（８）
　上記式（１）から式（８）において、Ｇｘ，Ｇｙはゲイン補正係数、Ｒｘ，Ｒｙはローテーション補正係数、Ｈｘ，Ｈｙは台形補正係数、Ｏｘ，Ｏｙはオフセット調整係数である。なお、これらの補正係数を総称して偏向能率とも呼ぶ。
　　これらの補正係数は、予めラウンドアパーチャを通過するように調整された値が定義されているが、必ずしもラウンドアパーチャを最大電流で通過してターゲット上を同じ位置に照射されるとは限らない。
　　そこで、実際に電子ビームを照射して、ターゲット上のマーク検出において位置ずれがあれば、その位置ずれが起こらないように、各式の係数を調整する。
　　例えば、第１の選択偏向器１０８ａに次の４通りの出力値（Ｍｘ１，Ｍｙ１）を与える。
　（Ｍｘ１，Ｍｙ１）＝Ａ（－ａ，－ａ）、Ｂ（ａ，－ａ）、Ｃ（ａ，ａ）、Ｄ（－ａ，ａ）
　Ｍｘ１，Ｍｙ１にＡ（－ａ，－ａ）の出力を与えたとする。電子ビームはおおよそ所望の軌道を通るが、偏向器の係数Ｇ、Ｒ、Ｈが完全には正確でないため、軌道がずれ、ラウンドアパーチャに電子ビームの一部がかかって電流値が減少したり、ターゲット上のビーム照射位置がずれたりすることがある。このずれを直すために、振り戻し偏向器の出力を調整する。
　　偏向器の出力を変えなければいけない量をΔＭｘ３Ａ、ΔＭｙ３Ａ、ΔＭｘ４Ａ、ΔＭｙ４Ａとする。これらは、基準となる照射位置からのずれ量に対応した量である。
　　このとき、式（５）から式（８）に値を代入して以下の式が得られる。
ΔＭｘ３Ａ＝Ｇｘ３（－ａ）＋Ｒｘ３（－ａ）＋Ｈｘ３（－ａ）（－ａ）＋Ｏｘ３
ΔＭｙ３Ａ＝Ｇｙ３（－ａ）＋Ｒｙ３（－ａ）＋Ｈｙ３（－ａ）（－ａ）＋Ｏｙ３
ΔＭｘ４Ａ＝Ｇｘ４（－ａ）＋Ｒｘ４（－ａ）＋Ｈｘ４（－ａ）（－ａ）＋Ｏｘ４
ΔＭｙ４Ａ＝Ｇｙ４（－ａ）＋Ｒｙ４（－ａ）＋Ｈｙ４（－ａ）（－ａ）＋Ｏｙ４　　　
　同様に、Ｍｘ１，Ｍｙ１にＢ（ａ，－ａ）、Ｃ（ａ，ａ）、Ｄ（－ａ，ａ）の出力を与えた場合に電流値が最大に戻り、かつ、照射位置が戻るために振り戻し偏向器の出力を元の係数のままで出力される値からどれだけ変化させなければならないかを測定する。その量をＢ（ａ，－ａ）に対しては、ΔＭｘ３Ｂ，ΔＭｙ３Ｂ、ΔＭｘ４Ｂ、ΔＭｙ４Ｂとすると、以下の関係が成り立つ。
ΔＭｘ３Ｂ＝Ｇｘ３（ａ）＋Ｒｘ３（－ａ）＋Ｈｘ３（ａ）（－ａ）＋Ｏｘ３
ΔＭｙ３Ｂ＝Ｇｙ３（－ａ）＋Ｒｙ３（ａ）＋Ｈｙ３（ａ）（－ａ）＋Ｏｙ３
ΔＭｘ４Ｂ＝Ｇｘ４（ａ）＋Ｒｘ４（－ａ）＋Ｈｘ４（ａ）（－ａ）＋Ｏｘ４
ΔＭｙ４Ｂ＝Ｇｙ４（－ａ）＋Ｒｙ４（ａ）＋Ｈｙ４（ａ）（－ａ）＋Ｏｙ４　　
　また、Ｃ（ａ，ａ）に対しては、ΔＭｘ３Ｃ，ΔＭｙ３Ｃ、ΔＭｘ４Ｃ、ΔＭｙ４Ｃとすると、以下の関係が成り立つ。
ΔＭｘ３Ｃ＝Ｇｘ３（ａ）＋Ｒｘ３（ａ）＋Ｈｘ３（ａ）（ａ）＋Ｏｘ３
ΔＭｙ３Ｃ＝Ｇｙ３（ａ）＋Ｒｙ３（ａ）＋Ｈｙ３（ａ）（ａ）＋Ｏｙ３
ΔＭｘ４Ｃ＝Ｇｘ４（ａ）＋Ｒｘ４（ａ）＋Ｈｘ４（ａ）（ａ）＋Ｏｘ４
ΔＭｙ４Ｃ＝Ｇｙ４（ａ）＋Ｒｙ４（ａ）＋Ｈｙ４（ａ）（ａ）＋Ｏｙ４　　
　また、Ｄ（－ａ，ａ）に対しては、ΔＭｘ３Ｄ，ΔＭｙ３Ｄ、ΔＭｘ４Ｄ、ΔＭｙ４Ｄとすると、以下の関係が成り立つ。
ΔＭｘ３Ｄ＝Ｇｘ３（－ａ）＋Ｒｘ３（ａ）＋Ｈｘ３（－ａ）（ａ）＋Ｏｘ３
ΔＭｙ３Ｄ＝Ｇｙ３（ａ）＋Ｒｙ３（－ａ）＋Ｈｙ３（－ａ）（ａ）＋Ｏｙ３
ΔＭｘ４Ｄ＝Ｇｘ４（－ａ）＋Ｒｘ４（ａ）＋Ｈｘ４（－ａ）（ａ）＋Ｏｘ４
ΔＭｙ４Ｄ＝Ｇｙ４（ａ）＋Ｒｙ４（－ａ）＋Ｈｙ４（－ａ）（ａ）＋Ｏｙ４　　
　上記１６個の式から、１６個の係数（Ｇｘ３、Ｒｘ３、Ｈｘ３、Ｏｘ３、Ｇｙ３、Ｒｙ３、Ｈｙ３、Ｏｙ３、Ｇｘ４、Ｒｘ４、Ｈｘ４、Ｏｘ４、Ｇｙ４、Ｒｙ４、Ｈｙ４、Ｏｙ４）を算出する。
　　このようにして、ステンシルマスク１１１が導入される前の段階で、ステンシルマスク１１１に形成されたパターンの選択に関与する４つの偏向器について、電子ビームをどの方向に偏向して振り戻しても、すべてターゲット上の同じ位置に照射されるように偏向器間の相対的な関係を求めておく。
　　次に、ステンシルマスク１１１導入後におけるステンシルマスク１１１上のパターンを高精度に選択可能にする電子ビーム軌道調整について説明する。
　　ステンシルマスク１１１上のパターンの選択は、第１選択偏向器１０８ａ及び第２選択偏向器１０８ｂによって行われる。第１選択偏向器１０８ａに対する第２選択偏向器１０８ｂ、第１振り戻し偏向器１１２ａ、及び第２振り戻し偏向器１１２ｂの相対条件は図６（ａ）によって決定されているので、第１選択偏向器１０８ａに印加する電圧を決定すれば、ステンシルマスク１１１上のどのパターンを選択したときであっても、ターゲット上の同じ位置に電子ビームが照射されることになる。第１選択偏向器１０８ａのＸ方向とＹ方向の２方向の電極に印加する電圧（Ｍｘ１、Ｍｙ１）は、式（１）及び式（２）で表される。
　図６（ｂ）は、ステンシルマスク１１１上のパターンを高精度に選択可能にする電子ビーム軌道調整の概略を示している。図６（ａ）と同様に、電子ビームの断面を可変成形部６１，６２によって小さく成形する。この大きさは、ステンシルマスク１１１上に形成されたパターン位置検出用の透過開口マーク（６７ａ～６７ｄ）の面積よりも、ステンシルマスク１１１上に照射されるビームの面積が小さくなるように形成する。
　このように成形した電子ビームを軌道調整部５０のマスク走査データに従ってステンシルマスクの透過開口マークを通るように走査させる。
　マスク走査データ（Ｍｘ，Ｍｙ）は、ステンシルマスク上に設けた複数個の透過開口マークパターンのそれぞれに対して定義されている。透過開口マークパターンを含むように走査開始点（Ｍ０ｘ,Ｍ０ｙ），走査点数（Ｎｘ，Ｎｙ）、走査ピッチ（ＰＭx,ＰＭｙ）が定義され、走査開始点（Ｍ０ｘ,Ｍ０ｙ）から走査ピッチ（ＰＭｘ、ＰＭｙ）で（Ｎｘ，Ｎｙ）個の点を走査する。
　マスク走査データ発生部５３から所定のタイミング毎にマスク走査データ（Ｍｘ，Ｍｙ）をマスク偏向データ補正演算部５４に送出し、マスク偏向データ補正演算部５４で補正されたマスク走査データに従って、ステンシルマスク上で走査される。
　マスク走査データに従って電子ビームを走査させると、電子ビームは、開口６７ａに移動したときターゲットＴ上に到達し、ターゲットＴ上で反射する反射電子が反射電子検出器５６により検出される。さらに、電子ビームを走査し、開口６７ａを通り過ぎると、電子線はターゲットに到達せず、反射電子検出器５６の検出信号がゼロになる。
　例えば、走査開始点を（Ｍ０ｘ,Ｍ０ｙ）とし、Ｘ方向にＰＭｘの間隔でＮｘ＝５００点照射（走査）したとき、１２０点の位置で反射電子が検出され、３００点を超えたとき反射電子が検出されなかったとする。この１２０点の位置に対応するＭｘの値を開口マーク選択位置の電圧として記憶する。
　この走査に合わせた同期信号がマスク走査データ発生部５３から走査波形解析部５８に送出され、走査波形解析部５８において、反射電子信号波形により反射電子を検出した位置と、それに対応するマスク走査データ（電圧に対応するデータ）との関係を求める。
　マスク上の４つの透過開口マークをＸ方向及びＹ方向に走査することにより、式（１）及び式（２）に実測値を代入した８つの式が得られる。この時点で、ＣＰＵ５９にそのデータを引き渡し、ＣＰＵ５９は８つの式から８つの偏向補正係数（Ｇｘ１，Ｇｙ１，Ｒｘ１，Ｒｙ１，Ｈｘ１，Ｈｙ１，Ｏｘ１，Ｏｙ１）を算出してマスク偏向データ補正演算部５４に送出する。これらの偏向補正係数は、検出した位置座標の値（透過開口マークの位置）と実際の透過開口マークの位置との差分を式（１）及び（２）の左辺とし、対応するマスク走査データの値を右辺の（Ｍｘ，Ｍｙ）に代入することにより得られる８つの式から算出する。
　上記した２段階の電子ビーム軌道調整により、選択偏向器及び振り戻し偏向器の偏向能率が算出され、マスク偏向補正演算部５４は図８に示すようが補正式が得られる。第１選択偏向器１０８ａの電極に印加される電圧は、露光データ（Ｍｘ，Ｍｙ）に対してマスク偏向演算部５４で補正された値（Ｍｘ１,Ｍｙ１）が８極データ分解回路８１で８各に分解され、ＤＡＣ＆アンプ８２でアナログ変換されて各電極に供給される。
　また、第２選択偏向器１０８ｂ、振り戻し偏向器１１２ａ、１１２ｂについては、マスク偏向補正演算部５４に第１選択偏向器１０８ａに供給される補正済のデータが入力され、それぞれの補正演算部５４で補正されて出力される。
　なお、図８では各補正式において、係数Ｄの項が記載されているが、これは高次の項でありほとんど値が変化しないため、上記の説明で係数算出の対象としていない。
　以上説明したように、本実施形態では、マルチコラム電子ビーム露光装置において、ステンシルマスクを設置する前の段階でステンシルマスク上のパターンの選択に関与する偏向器の偏向能率を調整してどの方向に電子線が偏向されて振り戻されても、同じ位置に照射されるようにしている。また、ステンシルマスクを設置した後、ステンシルマスク上のパターンを正確に選択可能なようにパターンの選択に関与する選択偏向器の偏向能率を調整している。これにより、ステンシルマスク上の各パターンに対して個々に補正データを算出する必要がなくなり、電子線軌道の調整を効率的に行うことが可能となる。
　　上記説明では、マルチコラム露光装置の複数のコラムセルのうちの一つについて説明したが、マルチコラム電子ビーム露光装置に限らず、シングルコラムの電子ビーム露光装置にも適用可能なことは勿論である。
　（電子ビーム軌道調整方法）
　次に、電子ビーム軌道調整方法について、図９から図１１のフローチャートを用いて説明する。図９は、電子ビーム軌道調整処理の概要を示すフローチャートである。
　まず、ステップＳ１１において、ステンシルマスクを設置する前に、選択偏向器及び振り戻し偏向器の偏向能率を調整して、各偏向器の偏向能率の相対条件を決定する。ステンシルマスク上に形成された透過開口パターンの選択に関与する偏向器に対して、どの位置に電子ビームを偏向しても振り戻し偏向器によって同じ位置に振り戻されるように、電子ビームの軌道調整を行う。この軌道調整は、偏向器に供給する電圧を補正する偏向能率を調整することによって行われる。
　次のステップＳ１２において、ステンシルマスクを設置する。
　次のステップＳ１３において、各偏向器間の偏向能率の相対条件を保持した状態で、ステンシルマスク上の開口パターンを選択するための選択偏向器の偏向能率を決定する。
　ステンシルマスクがない状態ではステップＳ１１において軌道調整を行った結果、どの位置に電子ビームを偏向しても同じ位置に振り戻されるような関係が偏向器間で構築されている。従って、ステンシルマスク上の開口パターンを高精度に選択できれば、試料上に選択した開口パターン（キャラクタープロジェクション）を高精度に露光することが可能となる。
図１０は、ステンシルマスクを設置する前の電子ビーム軌道調整処理の一例を示している。
　まず、ステップＳ２１において、マークパターンより小さい断面の電子ビームを形成する。このような電子ビームの形成は、可変成形部の第１アパーチャを通過した電子ビームを第２アパーチャに通過させる際に、アパーチャの重なりが所要の形状になるように偏向させることにより行う。
　次のステップＳ２２において、選択偏向器により電子ビームを偏向する。この偏向は、予め決められた数か所、例えば、偏向可能なフィールドの四隅を順に偏向させるようにする。
　次のステップＳ２３において、偏向された電子ビームを振り戻し偏向器で光軸に振り戻す。
　次のステップＳ２４において、振り戻された電子ビームの照射位置を検出する。照射位置の検出はマークディテクションにより行う。すなわち、ターゲット上に設けられたマークパターン上を電子ビームが通るように走査し、マークパターンの位置を検出して記録しておく。また、検出したマークパターンの位置と実際のマークパターンの位置との差分を算出して記録しておく。
　次のステップＳ２５において、所定方向の偏向及び振り戻しをすべて行ったか否かを判定する。すべて行っていればステップＳ１６に移行し、行っていなければステップＳ１２に戻り、他の方向への電子ビームの偏向に対する処理を続行する。
　次のステップＳ２６において、各偏向器における偏向能率を算出する。ステップＳ２４において記録しておいた差分と、ステップＳ２２において電子ビームを偏向する際に偏向器に与えた偏向量に対応する値の関係を補正式（１）から補正式（８）に代入して、偏向能率を算出するために必要な数の式を求め、それらの式から偏向能率を算出する。
図１１は、ステンシルマスクを設置した後の電子ビーム軌道調整処理の一例を示している。
　まず、ステップＳ３１において、ステンシルマスク上の開口（透過開口マーク）より小さい断面の電子ビームを形成する。このような電子ビームの形成は、可変成形部の第１アパーチャを通過した電子ビームを第２アパーチャに通過させる際に、アパーチャの重なりが所要の形状になるように偏向させることにより行う。
　次のステップＳ３２において、各開口を通るような走査データを生成する。この走査データは第１選択偏向器により電子ビームを走査させるための各種条件が含まれている。例えば、走査開始位置、走査間隔（ピッチ）、走査点の数である。
　次のステップＳ３３において、走査データに従って、電子ビームを照射しながら走査する。このとき、第２選択偏向器、振り戻し偏向器の偏向能率はすでに調整されているため、偏向された電子ビームは振り戻されて光軸にもどるように保証されている。従って、開口を通るときに反射電子が検出され、開口を通らずステンシルマスクで電子ビームが遮断された状態では反射電子が検出されない。
　次のステップＳ３４において、走査データと開口の位置関係を測定する。反射電子が検出されたときの位置を開口の位置とし、この位置及びこのときに印加された電圧を記録しておく。また、開口を透過したときに検出される位置と実際の開口の位置との差分を算出して記録しておく。
　次のステップＳ３５において、所定の開口上の走査を行ったか否かを判定する。例えば、４ヵ所の開口上をＸ方向、Ｙ方向に走査したか否かを判定する。すべて行っていればステップＳ３６に移行し、行っていなければステップＳ３３に戻り、他の開口上の走査を継続する。
　次のステップＳ３６において、選択偏向器の偏向能率を算出する。例えば、４ヵ所の開口上をＸ方向、Ｙ方向に走査したとき、ステップＳ３４で測定して記録しておいた電圧及び差分の関係を補正式（１）及び（２）に代入することにより８つの式を求め、それらの式から８つの偏向補正係数（偏向能率）を算出する。
　以上説明したように、本実施形態の電子線軌道調整方法では、ステンシルマスクを設置する前に、ステンシルマスク上のパターンの選択に関与する偏向器の偏向能率を調整して、各偏向器間の相対条件を決定し、どの方向に電子ビームが偏向されて振り戻されても、ターゲット上の同じ位置に照射されるようにしている。その後、ステンシルマスクを設置し、ステンシルマスク上のパターンを正確に選択可能になるように選択偏向器の偏向能率を調整している。これにより、ステンシルマスク上の各パターンに対して個々に補正データを算出する必要がなくなり、電子線軌道の調整を効率的に行うことが可能となる。
なお、本発明は、国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２０年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「マスク設計・描画・検査総合最適化技術開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）である。

Claims (7)

  1. 　電子線を試料上に照射する複数のコラムからなるマルチコラム電子線描画装置であって、前記各コラムは、
    　複数個の開口パターンを有するステンシルマスクと、
    　前記ステンシルマスクの入射側に設けられ、前記電子線を偏向して前記開口パターンを選択する選択偏向器と、
    　前記ステンシルマスクの出射側に設けられ、前記開口パターンを通過した前記電子線を前記コラムの光軸に振り戻す振り戻し偏向器と、
    　前記ステンシルマスクを設置しない状態で、前記選択偏向器により偏向領域のどの位置に偏向されても前記振り戻し偏向器により振り戻されて前記試料上の同じ位置に前記電子ビームが照射されるように前記各偏向器の偏向能率を調整し、前記ステンシルマスクを設置したときに前記調整した各偏向器間の偏向能率の相互関係を保持した状態で前記ステンシルマスクの任意の前記開口パターンに偏向可能に前記選択偏向器の偏向能率を調整する電子線軌道調整部と、を有することを特徴とするマルチコラム電子線描画装置。
  2. 　更に、前記選択偏向器の上流に設けられ、前記電子線の断面を成形する可変成形部と、
    　前記電子線の照射により前記試料から反射される反射電子量を検出する反射電子検出器とを備え、
    　前記電子線軌道調整部は、
    　前記選択偏向器及び前記振り戻し偏向器に接続され、前記ステンシルマスク上の偏向位置データを補正するマスク偏向データ補正演算部と、
    　前記マスク偏向データ補正演算部に接続され、前記ステンシルマスク上を前記電子線で走査させるためのデータを発生するマスク走査データ発生部と、
    　前記反射電子検出器の反射電子信号を蓄積して波形解析する走査波形解析部とを備え、
    　前記ステンシルマスクを設置しない状態で、前記可変成形部により前記試料上に設けられたマークパターンより小さな断面に前記電子線を成形し、当該電子線を前記選択偏向器で複数の異なる方向に偏向して当該複数の異なる方向に偏向された各電子線を前記振り戻し偏向器で振り戻し、前記試料上に設けられたマークパターン上を照射しながら走査して前記マークパターンの位置を検出し、当該検出されるマークパターン位置がすべて同じ位置で検出されるように前記選択偏向器及び振り戻し偏向器の偏向能率を調整することを特徴とする請求項１に記載のマルチコラム電子線描画装置。
  3. 　前記電子線軌道調整部は、前記ステンシルマスクを設置した状態で、前記可変成形部により前記ステンシルマスク上に形成された電子線軌道調整用の開口マークパターンよりも小さな断面に前記電子線を成形し、前記複数のステンシルマスク上に形成された電子線軌道調整用の開口マークパターンに対して、各開口マークパターンを通るように前記電子線を走査させるように生成されたデータに基づいて前記電子線を走査し、前記試料から反射される反射電子の情報を基に前記データと前記ステンシルマスク上の電子線軌道調整用の開口マークパターンとの位置関係を算出し、前記ステンシルマスクのすべての前記開口パターンを前記電子線により選択するための前記選択偏向器の偏向能率を決定することを特徴とする請求項１に記載のマルチコラム電子線描画装置。
  4. 　前記可変成形ユニットは、
    前記電子線を成形する第１の矩形アパーチャを有する第１のマスクと、
    　前記電子線を成形する第２の矩形アパーチャを有する第２のマスクと、
    　前記第１のマスクと第２のマスクの間に設置され、前記電子線を偏向する可変矩形成形用偏向器と、
    を有することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のマルチコラム電子線描画装置。
  5. 　電子線を試料上に照射する複数のコラムからなるマルチコラム電子線描画装置における電子線軌道調整方法であって、前記各コラムにおいて、
    　ステンシルマスクを設置する前に、電子線がどの方向に偏向されても同じ位置に照射されるように選択偏向器及び振り戻し偏向器の偏向能率を調整して各偏向器間の偏向能率の相対条件を決定するステップと、
    　ステンシルマスクを設置するステップと、
    　ステンシルマスクを設置した後、前記各偏向器間の偏向能率の相対条件を保った状態で電子線を照射し、前記ステンシルマスク上のすべての開口パターンを前記電子線により選択するための選択偏向器の偏向能率を決定するステップと、
    を有することを特徴とする電子線軌道調整方法。
  6. 　前記ステンシルマスクを設置する前の偏向能率の相対条件を決定するステップは、
    　断面の大きさが前記試料上に設けられたマークパターンよりも小さい電子線を形成するステップと、
    　当該電子線を選択偏向器で複数の異なる方向に偏向し、当該複数の異なる方向に偏向された各電子線を振り戻し偏向器で振り戻すステップと、
    　前記各電子線により、前記試料上に設けられたマークパターン上を照射しながら走査して前記試料上に設けられたマークパターンの位置を検出するステップと、
    　前記複数の異なる方向に偏向されて振り戻された各電子線により、検出される試料上に設けられたマークパターン位置がすべて同じ位置で検出されるように前記選択偏向器と振り戻し偏向器の偏向能率を調整するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項５に記載の電子線軌道調整方法。
  7. 　前記ステンシルマスクを設置した後の選択偏向器の偏向能率を決定するステップは、
    　断面の大きさが前記ステンシルマスク上に形成された電子線の軌道調整用の開口マークパターンよりも小さい電子線を形成するステップと、
    　前記電子線軌道調整用の開口マークパターンを通るように前記電子線を走査させるためのデータを生成するステップと、
    　前記各データに基づいて電子線を走査して前記試料から反射される反射電子を検出するステップと、
    　前記データと前記ステンシルマスク上の電子線軌道調整用の開口マークパターンの位置関係を算出するステップと、
    　前記ステンシルマスクのすべての前記開口パターンを前記電子線により選択するための前記選択偏向器の偏向能率を決定するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項５に記載の電子線軌道調整方法。
                                                                                  
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