JP2014041862A - 荷電粒子ビーム補正方法および荷電粒子ビーム描画装置 - Google Patents

Abstract

【課題】描画精度を維持しながら描画処理のスループットを向上させるビーム補正方法を提供する。
【解決手段】荷電粒子ビームの位置ドリフト以外の第１のビーム補正を繰り返し実行するための第１の時間間隔を決定する工程と、第１の時間間隔決定後、第１の時間間隔経過時および第１の時間間隔経過時以外の時期において荷電粒子ビームの位置ドリフトを補正する第２のビーム補正を行うように、第２のビーム補正を繰り返し実行するための複数の第２の時間間隔を決定する工程と、を備え、複数の第２の時間間隔は、前記第２のビーム補正が少なくとも最初の第１の時間間隔内で複数回実行されるように決定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、荷電粒子ビーム補正方法および荷電粒子ビーム描画装置に係り、例えば、電子ビームを用いて試料に所定のパターンを描画する描画装置における電子ビームの位置ドリフト補正と位置ドリフト補正以外のビーム補正とを行なう手法に関する。

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。これらの半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、高精度の原画パターン（レチクル或いはマスクともいう。）が必要となる。ここで、電子線（電子ビーム）描画技術は本質的に優れた解像性を有しており、高精度の原画パターンの生産に用いられる。

図１０は、可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。
可変成形型電子線（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）描画装置は以下のように動作する。第１のアパーチャ４１０には、電子線３３０を成形するための矩形例えば長方形の開口４１１が形成されている。また、第２のアパーチャ４２０には、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０を所望の矩形形状に成形するための可変成形開口４２１が形成されている。荷電粒子ソース４３０から照射され、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０は、偏向器により偏向され、第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１の一部を通過して、所定の一方向（例えば、Ｘ方向とする）に連続的に移動するステージ上に搭載された試料に照射される。すなわち、第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過できる矩形形状が、Ｘ方向に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０の描画領域に描画される。第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過させ、任意形状を作成する方式を可変成形方式（ＶＳＢ方式）という。

ここで、例えば、描画開始により照射された上述した電子線が試料に照射することにより反射電子が発生する。発生した反射電子は、試料装置内の光学系や検出器等に衝突し、チャージアップされ、これにより新たな電界が発生する。そして、発生した新たな電界により試料へ偏向される電子線の軌道が変化する。描画時は、かかる要因を一例とする電子線の軌道の変化、すなわち、ビーム位置ドリフトが生じる。かかるビーム位置ドリフトは、一定ではないため測定せずに予測してこれを補正することが困難である。そこで、従来、ある期間を決めて、その期間経過ごとにビーム位置ドリフト量を測定の上、これを補正していた（例えば、特許文献１参照）。

一方、電子ビームを発生させる電子銃等は、ある一定の期間経過により経時変化が生じる。経時変化により電子銃が消耗すると、発生するビームのビーム電流が変動し、描画されるパターンの精度が劣化してしまう。そのため、定期的に電子銃から発生するビームの状態を診断し、電子銃の制御状態を補正する必要がある。

これら両者の補正を行うには、いずれも描画処理を停止させて行うため、スループットを劣化させる要因になる。しかし、いずれの補正も実施しなければ描画精度を劣化させてしまう。従来のビーム補正では、ビーム位置ドリフトを補正する際に、毎回、電子銃から発生するビームの状態を診断し、電子銃の制御状態の補正も同時に行っていた。

特開２０１１−０６６０５４号公報

上述したように、従来のビーム補正は、ビーム位置ドリフトを補正する際に、毎回、電子銃から発生するビームの状態を診断し、電子銃の制御状態の補正も同時に行っていた。そのため、毎回の描画処理停止時間が長くなり、スループットを劣化させるといった問題があった。しかしながら、昨今のパターンの微細化、集積化に伴いビーム位置ドリフトに起因する位置ずれ量をさらに低減させる必要性が生じている。そのためには、頻繁にビーム位置ドリフトを補正する必要がある。

そこで、本発明は、かかる問題点を克服し、描画精度を維持しながら描画処理のスループットを向上させるビーム補正方法および描画装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の荷電粒子ビーム補正方法は、
荷電粒子ビームのための位置ドリフトの補正以外の第１のビーム補正を繰り返し実行するための第１の時間間隔を決定する工程と、
第１の時間間隔決定後、第１の時間間隔経過時および第１の時間間隔経過時以外の時期において荷電粒子ビームの位置ドリフトを補正する第２のビーム補正を行うように、第２のビーム補正を繰り返し実行するための複数の第２の時間間隔を決定する工程と、
を備え、
複数の第２の時間間隔は、第２のビーム補正が少なくとも最初の第１の時間間隔内で複数回実行されるように決定されることを特徴とする。

また、第２のビーム補正が、１回目の第１の時間間隔で実行される方が２回目の第１の時間間隔で実行されるよりも多くなるように、複数の第２の時間間隔が決定されると好適である。

また、荷電粒子ビームを用いて試料にパターンを描画する工程と、
描画開始後、第１の時間間隔が経過したかどうかを判定する工程と、
第１の時間間隔が経過した場合に、第１のビーム補正と第２のビーム補正との両方を実行する工程と、
第１の時間間隔が経過していない場合に、第２の時間間隔が経過したかどうかを判定する工程と、
第１の時間間隔が経過しておらず、第２の時間間隔が経過した場合に、第２のビーム補正を実行する工程と、
をさらに備えると好適である。

また、第１のビーム補正では、荷電粒子ビームの電流密度を補正すると好適である。

本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
荷電粒子ビームを用いて試料にパターンを描画する描画部と、
描画開始後、第１の時間間隔が経過したかどうかを判定する第１の判定部と、
第１の時間間隔が経過していない場合に、第２の時間間隔が経過したかどうかを判定する第２の判定部と、
第１のビーム補正を実行する第１のビーム補正実行処理部と、
第２のビーム補正を実行する第２のビーム補正実行処理部と、
第１の時間間隔が経過した場合に、第１のビーム補正と第２のビーム補正との両方を実行し、第１の時間間隔が経過しておらず、第２の時間間隔が経過した場合に、第２のビーム補正を実行するように制御する描画制御部と、
を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、描画精度を維持しながら描画処理のスループットを向上させることができる。

実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。 ＸＹステージ移動の様子を説明するための図である。 図１のＸＹステージの上面概念図である。 ビームドリフトの変化量と時間との関係を示す図である。 実施の形態１における荷電粒子ビーム補正方法の実施時期を示すフローチャート図である。 実施の形態１における描画を一時停止した場合のビーム位置ドリフト量の変化の一例を示す図である。 実施の形態１における単位時間あたりのビーム照射量が大きく変化した場合のビーム位置ドリフト量の変化の一例を示す図である。 実施の形態１における描画装置でのビーム補正を実施するフローチャート図である。 実施の形態１におけるマークの位置の測定の仕方について説明するための図である。 可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。

以下、実施の形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームでも構わない。また、荷電粒子ビーム装置の一例として、可変成形型の描画装置について説明する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。図１において、描画装置１００は、描画部１５０と制御部１６０を備えている。描画装置１００は、荷電粒子ビーム描画装置の一例である。特に、可変成形型の描画装置の一例である。描画部１５０は、電子鏡筒１０２と描画室１０３を備えている。電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８、および検出器２０９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が含まれる。また、試料１０１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。また、ＸＹステージ１０５上には、試料１０１を配置する位置とは異なる位置にマーク１５２が配置されている。また、ＸＹステージ１０５上には、試料１０１を配置する位置とは異なる位置にミラー１０４が配置されている。また、ＸＹステージ１０５上には、ファラディカップ１０６が配置されている。

制御部１６０は、メモリ５１、制御計算機１１０、偏向制御回路１２０、電源装置１２２、制御回路１２４、検出回路１３０、磁気ディスク装置等の記憶装置１４０，１４２，１４４、及びレーザ測長装置３００を有する。メモリ５１、制御計算機１１０、偏向制御回路１２０、制御回路１２４、検出回路１３０、記憶装置１４０，１４２，１４４、及びレーザ測長装置３００は、図示しないバスを介して互いに接続されている。

制御計算機１１０内には、描画データ処理部５０、イベント判定部５２、ドリフト補正実行処理部５４、ビームドリフト量測定部５６、補正値演算部５８、判定部６２，６４、電流密度補正実行処理部６１、電流密度測定部６３、ジョブ（ＪＯＢ）制御部６６、及び描画制御部６８が配置される。描画データ処理部５０、イベント判定部５２、ドリフト補正実行処理部５４、ビームドリフト量測定部５６、補正値演算部５８、判定部６２，６４、電流密度補正実行処理部６１、電流密度測定部６３、ジョブ（ＪＯＢ）制御部６６、及び描画制御部６８といった機能は、それぞれ電気回路等のハードウェアで構成されてもよい、或いは、これらの機能を実行するプログラム等のソフトウェアで構成されてもよい。或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより構成されてもよい。描画データ処理部５０、イベント判定部５２、ドリフト補正実行処理部５４、ビームドリフト量測定部５６、補正値演算部５８、判定部６２，６４、電流密度補正実行処理部６１、電流密度測定部６３、ジョブ（ＪＯＢ）制御部６６、及び描画制御部６８に入出力される情報および演算中の情報はメモリ５１にその都度格納される。

偏向制御回路１２０内には、加算器７２、位置演算部７６、及び偏向量演算部７８が配置される。加算器７２、位置演算部７６、及び偏向量演算部７８は、それぞれ電気回路等のハードウェアで構成されてもよいし、これらの機能を実行するプログラム等のソフトウェアで構成されてもよい。或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより構成されてもよい。加算器７２、位置演算部７６、及び偏向量演算部７８に入出力される情報および演算中の情報は図示しないメモリにその都度格納される。

記憶装置１４０には、レイアウトデータとなる描画データが装置外部から入力され、格納される。例えば、チップＡのチップデータ、チップＢのチップデータ、チップＣのチップデータ、・・・が格納される。各チップはパターン形成される。

ここで、図１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成を記載している。描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成を備えていても構わない。例えば、位置偏向用には、偏向器２０８を用いているが、主副２段の多段偏向器を用いても好適である。或いは３段以上の多段偏向器を用いても好適である。

描画処理の際、描画データ処理部５０は、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なって、描画装置１００用のフォーマットのショットデータを生成する。描画装置１００で図形パターンを描画するためには、１回のビームのショットで照射できるサイズにチップ１のパターンデータに定義された図形パターンを分割する必要がある。そこで、描画データ処理部５０は、実際に描画するために、各図形パターンを１回のビームのショットで照射できるサイズに分割してショット図形を生成する。そして、ショット図形毎にショットデータを生成する。ショットデータには、例えば、図形種、図形サイズ、及び照射位置といった図形データが定義される。その他、照射量に応じた照射時間が定義される。生成されたショットデータは記憶装置１４２に格納される。そして、かかるショットデータを用いて描画が行なわれる。

制御回路１２４による制御のもと、電源装置１２２によって所定の電流密度Ｊに制御された電子銃２０１から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により矩形の穴を持つ第１のアパーチャ２０３全体を照明する。ここで、電子ビーム２００をまず矩形に成形する。そして、第１のアパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により第２のアパーチャ２０６上に投影される。かかる第２のアパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像の位置は、偏向器２０５によって制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。そして、第２のアパーチャ２０６を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、偏向制御回路１２０により制御された偏向器２０８により偏向されて、移動可能に配置されたＸＹステージ１０５上の試料１０１の所望する位置に照射される。ＸＹステージ１０５の位置は、レーザ測長装置３００からレーザをミラー１０４に照射し、ミラー１０４からの反射光を受光して測長される。

図２は、ＸＹステージ移動の様子を説明するための図である。試料１０１に描画する場合には、ＸＹステージ１０５を図示していない駆動部によりＸ方向に連続移動させながら、描画（露光）面を電子ビーム２００が偏向可能な短冊状の複数のストライプ領域に仮想分割された試料１０１の１つのストライプ領域上を電子ビーム２００が照射する。ＸＹステージ１０５のＸ方向の移動と同時に電子ビーム２００のショット位置もステージ移動に追従させる。そして連続移動させることで描画時間を短縮させることができる。そして、１つのストライプ領域を描画し終わったら、ＸＹステージ１０５をＹ方向にステップ送りしてＸ方向（例えば今度は逆向き）に次のストライプ領域の描画動作を行なう。各ストライプ領域の描画動作を蛇行させるように進めることでＸＹステージ１０５の移動時間を短縮することができる。

図３は、図１のＸＹステージの上面概念図である。図３に示すように、試料１０１が載置されるＸＹステージ１０５上には、電子ビーム２００のビームドリフト量を検査するためのマーク１５２が設けられている。マーク１５２は、電子ビーム２００で走査することで位置を検出しやすいように例えば十字型の形状に形成される。

電子ビーム２００の照射を開始すると、電子ビームはビームドリフトを起こす。
図４は、ビームドリフトと時間との関係を示す図である。図４に示すように、照射開始直後は、電子ビーム自身が持つ、或いは電子ビーム照射に起因するビームドリフト（初期ドリフト）が生じる。初期ドリフトが生じる初期ドリフト期は、ビームドリフトの変化量が大きく、時間の経過と共に、その変化量が小さくなる傾向がある。図４では、変化量が小さくなった領域を安定期として記載している。

そこで、実施の形態１では、ビームドリフトの変化量が大きい照射開始直後、言い換えると描画開始直後は、ビーム位置ドリフト補正を行なう時期の間隔を短くし、時間の経過と共に描画が進むにつれてドリフト補正を行なう時期の間隔を長くする。図４の例では、ドリフト補正ステップ（１）として、期間ｔ１の間隔で３回補正し、その後、ドリフト補正ステップ（２）として、ｔ１より長い期間である期間ｔ２の間隔で４回補正し、その後、ドリフト補正ステップ（３）として、ｔ２より長い期間である期間ｔ３の間隔で３回補正した後、ドリフト補正ステップ（４）として、ｔ３より長い期間である期間ｔ４の間隔で補正する。例えば、ドリフト補正ステップ（１）では、初期のビームドリフトが大きいので補正間隔の期間ｔ１を５分に設定する。ドリフト補正ステップ（２）では、ある程度ビームドリフトが減ってくるので補正間隔の期間ｔ２を１０分に設定する。ドリフト補正ステップ（３）では、さらにビームドリフトが減ってくるので補正間隔の期間ｔ３を３０分に設定する。ドリフト補正ステップ（４）では、ほとんどビームドリフトがないので補正間隔の期間ｔ４を６０分に設定する。ここで、ドリフト補正ステップを何ステップに分けるかは、所望する最適と思われる任意のステップ数で構わない。そして、各ドリフト補正ステップにおける期間ｔの長さも所望する最適と思われる任意の長さで構わない。同様に、各ドリフト補正ステップにおける補正回数も所望する最適と思われる任意の回数で構わない。

一方、電子銃２０１についても、ある一定期間が経過すると経時変化を起こし、消耗する。その結果、発生する電子ビームの電流密度Ｊが変化する。そのため、定期的に所定の間隔で電子銃２０１から発生する電子ビーム２００の電流密度Ｊを補正する必要がある。しかし、ビームドリフト補正のたびに電子銃２０１のチェックを行っていたのでは、その分、描画装置１００を停止させる時間が長くなってしまい、装置のスループットが低下してしまう。そこで、実施の形態１では、描画装置１００の停止時間を抑制しながら、ビーム位置ドリフト補正と電子銃２０１の経時変化に起因するビーム補正を行う。

図５は、実施の形態１における荷電粒子ビーム補正方法の実施時期を示すフローチャート図である。図５において、まず、電流密度Ｊ補正間隔決定工程として、電子ビーム２００の位置ドリフト補正以外のビーム補正（第１のビーム補正）を繰り返し実行するための補正間隔Ｔ_０（第１の時間間隔）を決定する。図５では、電子ビーム２００の位置ドリフト補正以外のビーム補正をＡグループで示している。電子ビーム２００の位置ドリフト補正以外のビーム補正として、電子銃２０１の経時変化に起因するビーム補正を行う。例えば、上述した電子ビーム２００の電流密度Ｊを補正する。ここでは、かかる補正間隔Ｔ_０の最長間隔を決定する。電子銃２０１の経時変化は、描画の進行状況と関係なく、時間の経過と共に消耗していく。そのため、かかる電子銃２０１の経時変化に伴って、電子ビーム２００の電流密度Ｊも変化していく。かかる変化量は、描画の進行とは無関係に経験的にわかっているので、単位時間あたりの変化量が許容値を下回るように上述した最長間隔を決定すればよい。

次に、上述した電子ビーム２００の位置ドリフト補正以外のビーム補正の最長間隔を決定後、かかる補正間隔Ｔ_０経過時および補正間隔Ｔ_０経過時以外の時期において電子ビーム２００の位置ドリフトを補正するビーム補正（第２のビーム補正）を行うように、位置ドリフト補正を繰り返し実行するための複数の補正間隔（第２の時間間隔）を決定する。図４において説明したように、ビーム位置ドリフト補正を行なう時期の間隔は、初期において短く、安定期において長く設定できる。よって、ビーム位置ドリフト補正を行なう時期の間隔として、複数の補正間隔を決定する。図５では、ビーム位置ドリフト補正をＢグループとして示している。

例えば、図５に示すように、ビーム位置ドリフト補正の補正間隔は、電流密度Ｊ補正の補正間隔Ｔ_０のうち、少なくとも最初の補正間隔Ｔ_０内で、ビーム位置ドリフト補正が複数回実行されるように決定される。図５の例では、まず、後述する描画開始時或いは描画開始時以外のイベント発生時、決定された補正間隔に基づき、電流密度Ｊ補正とビーム位置ドリフト補正とを実施する。そして、その後、最初（１回目）の補正間隔Ｔ_０内で、さらに期間ｔ１の間隔で４回補正し、その後、ｔ１より長い期間である期間ｔ２の間隔で２回補正する例を示している。そして、期間ｔ２の間隔での２回目のビーム位置ドリフト補正が、補正間隔Ｔ_０での１回目の電流密度Ｊ補正の実施時期と一致させている。また、２回目の補正間隔Ｔ_０内で、ｔ２より長い期間である期間ｔ３の間隔で２回補正する例を示している。そして、期間ｔ３の間隔での２回目のビーム位置ドリフト補正が、補正間隔Ｔ_０での２回目の電流密度Ｊ補正の実施時期と一致させている。また、３回目の補正間隔Ｔ_０内で、ｔ３より長い期間である期間ｔ４の間隔で１回補正する例を示している。そして、期間ｔ４の間隔での１回目のビーム位置ドリフト補正が、補正間隔Ｔ_０での３回目の電流密度Ｊ補正の実施時期と一致させている。このように、ビーム位置ドリフト補正が１回目の補正間隔Ｔ_０内の方が２回目の補正間隔Ｔ_０内よりも多く実行されるように、ビーム位置ドリフト補正の複数の補正間隔（第２の間隔）が決定される。但し、ビーム位置ドリフト補正の各補正間隔は、図５の例に限るものではなく、電流密度Ｊ補正の実施時期に必ず実施できれば、その他の時期は任意でも構わない。

また、上述したビーム位置ドリフト補正は、位置偏向に用いる偏向器２０８等に反射電子が衝突し、チャージアップされることにより新たな電界が発生することで生じると考えられる。ビームドリフトは、かかるビーム位置ドリフトの他にも、ビームサイズとビーム形状を決定する成形偏向に用いる偏向器２０５等に反射電子が衝突し、チャージアップされることにより新たな電界が発生することで生じるビーム成形ドリフトも存在する。かかるビーム成形ドリフトについてもある間隔で補正することが望ましい。図５では、ビーム成形ドリフト補正をＣグループとして示している。ビーム成形ドリフト補正の実施間隔は、ビーム位置ドリフト補正の実施間隔ほど短くする必要はないが、やはり、初期においては、電流密度Ｊ補正の実施間隔Ｔ_０内で、複数回実施されることが望ましい。図５の例では、まず、後述する描画開始時或いは描画開始時以外のイベント発生時、決定された補正間隔に基づき、電流密度Ｊ補正とビーム位置ドリフト補正とビーム成形ドリフト補正とを実施する。そして、その後、最初（１回目）の補正間隔Ｔ_０内で、２回目のビーム位置ドリフト補正時期に１回目のビーム成形ドリフト補正時期を一致させる。そして、４回目のビーム位置ドリフト補正時期に２回目のビーム成形ドリフト補正時期を一致させる。そして、６回目のビーム位置ドリフト補正時期に３回目のビーム成形ドリフト補正時期を一致させる。かかる３回目のビーム成形ドリフト補正時期は、補正間隔Ｔ_０での１回目の電流密度Ｊ補正の実施時期と一致させている。その後、２回目の補正間隔Ｔ_０内で、１回目のビーム位置ドリフト補正時期に１回目のビーム成形ドリフト補正時期を一致させる。そして、２回目のビーム位置ドリフト補正時期に２回目のビーム成形ドリフト補正時期を一致させる。かかる２回目の補正間隔Ｔ_０内での２回目のビーム成形ドリフト補正時期は、補正間隔Ｔ_０での２回目の電流密度Ｊ補正の実施時期と一致させている。

以上のようにして、グループＡ，Ｂ，Ｃの補正間隔パターン（診断パターン）を決定し、かかるグループＡ，Ｂ，Ｃの補正間隔パターン（診断パターン）の情報を記憶装置１４４に格納する。また、グループＣの補正については、以後、実施の形態１では、説明を省略する。

ここで、図５に示したフローチャートは、描画開始時にスタートし、また、描画開始後のイベント発生時には、一旦リセットさせて、図５のフローチャートが最初から改めて進むように制御されると好適である。

ビーム位置ドリフトが生じる要因は上述したように期間経過だけではなく、その他の予め補正を行うべき時刻を正確に知ることが難しくビーム位置ドリフト補正を行なう時期の設定が困難なある状態変化でも生じる。例えば、ユーザによる人為的な操作により描画動作を一時停止した状態、描画中に他の基板を搬送するために一時描画を停止した状態、描画前に行なわれる前処理時の状態、パターンのパターン密度が急激に変化した状態、及びステージ速度（描画速度）が急激に変化した状態、等になった後に描画を行なうとビームドリフトに起因した位置誤差が生じ得る。その他、温度が単位時間あたりに許容量以上に変化した状態、及び、気圧が単位時間あたりに許容量以上に変化した状態、等になった後に描画を行なうとビームドリフトに起因した位置誤差が生じ得る。そこで、実施の形態１では、これらの状態をイベントとして検知して、これらの状態に他の状態から変化した際に、図５のフローチャートが最初から改めて進むように制御される。図５のフローチャートをリセットすることで、必ず、ビーム位置ドリフト補正等が実施されるようにする。

図６は、実施の形態１における描画を一時停止した場合のビーム位置ドリフト量の変化の一例を示す図である。図６では、縦軸にドリフト量、横軸に時間を示している。描画処理を一時停止した直後は、図６に示すように、ビーム位置ドリフト量が急激に変化することがわかる。よって、かかる状態変化が生じた場合には、ドリフト補正を実施する必要がある。

図７は、実施の形態１における単位時間あたりのビーム照射量が大きく変化した場合のビーム位置ドリフト量の変化の一例を示す図である。図７では、縦軸にドリフト量、横軸に時間を示している。パターンのパターン密度が急激に変化した場合、及びステージ速度（描画速度）が急激に変化した場合等には、ある描画単位領域において単位時間あたりのビーム照射量が大きく変化する。かかる状態変化の直後は、図７に示すように、ビーム位置ドリフト量が急激に変化することがわかる。よって、かかる状態変化が生じた場合には、ドリフト補正を実施する必要がある。

図８は、実施の形態１における描画装置でのビーム補正を実施するフローチャート図である。

診断パターン入力工程（Ｓ１００）として、描画制御部６８は、記憶装置１４４から、上述したグループＡの補正間隔パターン（診断パターン）と、グループＢの補正間隔パターン（診断パターン）の情報を入力する。

診断Ａ＋Ｂ実行工程（Ｓ１０１）として、描画制御部６８は、ビーム位置ドリフト補正と電流密度Ｊ補正の両方を実行するように制御する。具体的には、まず、ビーム位置ドリフト補正について、ドリフト補正実行処理部５４（第２のビーム補正実行処理部）は、ビームドリフト補正のための動作を実行（開始）するように実行指示（コマンド）を出力して、各制御回路に動作させる。

描画装置１００内では、実行指示を受けて、描画開始前に、試料１０１とは別にＸＹステージ１０５上に設置されたビームキャリブレーション用のマーク１５２が対物レンズ２０７の中心位置に合うようにＸＹステージ１０５を移動させる。そして、マーク１５２の十字を電子ビーム２００で走査して、マーク１５２からの反射電子を検出器２０９で検出し、検出回路１３０で増幅し、デジタルデータに変換した上で、測定データをビームドリフト量測定部５６に出力する。ビームドリフト量測定部５６は、入力された測定データから電子ビーム２００のドリフト量を測定する。

図９は、実施の形態１におけるマークの位置の測定の仕方について説明するための図である。図９に示すように、ＸＹステージ１０５を移動させることでマーク１５２を所望する偏向領域１０内の各位置に移動させる。例えば、偏向器２０８で偏向可能な領域を偏向領域１０として設定すればよい。そして、偏向器２０８で偏向領域１０内の各位置に電子ビーム２００を偏向してマーク１５２上を走査してマーク位置を計測し、各位置において設定された偏向位置との残差を電子ビーム２００の位置ドリフト量として求める。ここでは、例えば、所定の偏向領域１０内を５点×５点の合計２５箇所で行なう。主副２段偏向を行なう場合には、さらに、偏向領域１０を副偏向器で偏向可能はサブフィールド（ＳＦ）に分割して、各ＳＦの基準位置（例えば中心）に主偏向器で位置を調整したうえで、副偏向器でＳＦ内の各位置に電子ビーム２００を偏向してマーク１５２上を走査してマーク位置を計測し、各位置において設定された偏向位置との残差を電子ビーム２００の位置ドリフト量として求めればよい。

補正値演算部５８は、ビームドリフト量測定部５６により測定された位置ドリフト量に基づいて、ビーム位置ドリフト補正用の補正値を演算する。そして、補正部の一例となる加算器７２に出力し、補正値を更新する。加算器７２にて、後述するショットデータから得られる元々の設計値のデータと補正値のデータとを加算して合成し、設計データを書き換えることによりビーム位置ドリフトを補正する。そして、補正された設計データとレーザ測長装置３００により測定され、位置演算部７６により演算されたＸＹステージ１０５の位置データとを用いて偏向量演算部７８は、偏向電圧に相当する偏向量を演算し、偏向量信号を出力し、図示しないアンプでアナログデータに変化し増幅後、偏向器２０８に偏向電圧として印加する。かかる電圧に基づいて偏向器２０８は、電子ビーム２００を偏向させることになる。以上のようにして、測定された電子ビームのビームドリフト量を用いて電子ビームを偏向させる偏向量が補正される。

また、ここでは、さらに、電流密度Ｊ補正も実施する。電流密度実行処理部６１（第１のビーム補正実行処理部）は、電流密度Ｊ補正のための動作を実行（開始）するように実行指示（コマンド）を出力して、各制御回路に動作させる。

描画装置１００は、実行指示を受けて、描画開始前に、試料１０１とは別にＸＹステージ１０５上に設置されたファラディカップ１０６が対物レンズ２０７の中心位置に合うようにＸＹステージ１０５を移動させる。そして、電子銃２０１から放出された電子ビーム２００をファラディカップ１０６に照射して、電子ビーム２００の電流値を測定する。測定された電流値は、電流密度測定部６３に出力する。電流密度測定部６３は、入力された電流値から電子ビーム２００の電流密度Ｊを測定する。測定された電流密度Ｊは、制御回路１２４に出力される。そして、制御回路１２４は、電流密度Ｊを補正する補正信号を電源装置１２２に出力する。電源装置１２２は、電子銃２０１を制御して、例えば、エミッション電流やフィラメント温度を調整することで電流密度Ｊを設定した値になるように補正する。

以上により、描画開始時における電流密度Ｊ補正とビーム位置ドリフト補正とを実施する。

次に、描画開始／イベント発生工程（Ｓ１０２）として、まず、描画処理が開始される。描画部１５０は、電子ビームを用いて試料１０１にパターンを描画する。その際、偏向制御回路１２０での偏向量信号は、上述したビーム位置ドリフト量が補正された値となる。そして、偏向量信号を図示しないアンプでアナログデータに変換し増幅後、偏向器２０８に偏向電圧として印加することになる。かかる電圧に基づいて偏向器２０８は、電子ビーム２００を偏向させることになる。以上のようにして、測定された電子ビームのビーム位置ドリフト量を用いて電子ビームを偏向させる偏向量が補正される。一方、電子銃２０１（放出部）から放出される電子ビーム２００は、上述した電流密度Ｊが補正された電子ビームとなる。

また、描画開始を受け、判定部６２は、電流密度補正を行う補正間隔（グループＡの診断パターンにおける補正間隔）のカウントを開始する。同様に、判定部６４は、ビーム位置ドリフト補正を行う補正間隔（グループＢの診断パターンにおける補正間隔）のカウントを開始する。

ここで、上述したように、描画処理中には、上述した各イベントが発生する。ＪＯＢ制御部６６は、描画装置１００に与えられたジョブ内容を制御し、例えば、上述した前処理や搬送処理やユーザによる人為的な操作を制御する。そこで、ＪＯＢ制御部６６は、例えば、ユーザによる人為的な操作により描画動作を一時停止する動作、描画中に他の基板を搬送するために一時描画を停止する動作、及び描画前に行なわれる前処理を実施する動作等を行なった際に、その都度、各動作によって生じた状態を示す情報をイベント情報（状態情報）の１つとしてイベント判定部５２に出力する。例えば、これらの情報は常時或いは定期的に出力する。例えば、０．１〜１ｓの間隔で出力する。

また、描画制御部６８は、試料１０１を描画する際に描画データ処理部５０や偏向制御回路１２０や描画部１５０等を制御して、描画処理自体を制御する。そのために、描画データから描画されるパターンのパターン密度や各ショットの照射時間等のショット情報を取得する。そこで、描画制御部６８は、例えば、パターンのパターン密度が急激に変化した場合、及びステージ速度（描画速度）が急激に変化した場合等に、かかる状態の情報をイベント情報（状態情報）の１つとしてイベント判定部５２に出力する。例えば、これらの情報は常時或いは定期的に出力する。例えば、０．１〜１ｓの間隔で出力する。その他、図示しない温度センサや気圧センサ等から温度、気圧等のデータがイベント情報として、イベント判定部５２に入力されてもよい。

以上のようにして、イベント判定部５２は、期間経過ではなく、その他の時期が予測しにくい状態変化を検知する。イベント判定部５２は、上述したイベント情報が入力されると、入力されたイベント情報に基づいてビーム位置ドリフトによる偏向量補正が必要かどうかを判定する。具体的には、以下のように判定する。例えば、温度、気圧、パターン密度、およびステージ速度については、それぞれの閾値を予め設定しておき、所定の期間内での変化量がそれぞれ閾値を超えたかどうかを判定する。一方、ユーザによる人為的な操作により描画動作を一時停止する動作、描画中に他の基板を搬送するために一時描画を停止する動作、及び描画前に行なわれる前処理を実施する動作については、いずれかのイベント情報が入力された時点でビーム補正が必要と判定する。そして、イベント判定部５２からビーム補正が必要であることを示すビーム補正実施情報（信号）が判定部６２，６４に出力される。

イベント判定部５２からのビーム補正実施情報を受け、判定部６２は、電流密度補正を行う診断パターン（グループＡの診断パターン）をリセットした上で、改めて電流密度補正を行う診断パターンの補正間隔（グループＡの診断パターンにおける補正間隔）のカウントを開始する。同様に、判定部６４は、ビーム位置ドリフト補正を行う診断パターン（グループＢの診断パターン）をリセットした上で、改めてビーム位置ドリフト補正を行う補正間隔（グループＢの診断パターンにおける補正間隔）のカウントを開始する。

判定工程（Ｓ１０４）において、判定部６２（第１の判定部）は、グループＡの診断パターンにおける補正間隔Ｔ_０が経過（満了）したかどうかを判定する。グループＡの診断パターンにおける補正間隔Ｔ_０が経過した場合には、診断Ａ＋Ｂ実行工程（Ｓ１１２）へ進む。グループＡの診断パターンにおける補正間隔Ｔ_０が経過していない場合には、判定工程（Ｓ１０６）に進む。

判定工程（Ｓ１０６）において、グループＡの診断パターンにおける補正間隔Ｔ_０が経過していない場合に、判定部６４（第２の判定部）は、グループＢの診断パターンにおける補正間隔Ｔ（例えば、図５におけるｔ１〜ｔ４の該当期間）が経過（満了）したかどうかを判定する。グループＢの診断パターンにおける補正間隔が経過した場合には、診断Ｂ実行工程（Ｓ１０８）へ進む。グループＢの診断パターンにおける補正間隔が経過していない場合には、判定工程（Ｓ１２０）に進む。

診断Ｂ実行工程（Ｓ１０８）として、グループＡの診断パターンにおける補正間隔Ｔ_０が経過せず、かつ、グループＢの診断パターンにおける補正間隔が経過した場合に、描画制御部６８は、ビーム位置ドリフト補正を実行するように制御する。具体的には、描画制御部６８の制御のもと、ドリフト補正実行処理部５４は、ビーム位置ドリフト補正のための動作を実行（開始）するように実行指示（コマンド）を出力して、各制御回路に動作させる。以下、ビーム位置ドリフト補正の動作は、診断実施工程（Ｓ１０１）と同様で構わない。

Ｂタイマリセット工程（Ｓ１１０）として、描画制御部６８は、グループＢの診断パターンにおける補正間隔Ｔ（例えば、図５におけるｔ１〜ｔ４の該当期間）の計測をリセットする。そして、次の補正間隔の期間が判定部１０６によって測定されることになる。そして、判定工程（Ｓ１０４）に戻る。

診断Ａ＋Ｂ実行工程（Ｓ１１２）として、グループＡの診断パターンにおける補正間隔Ｔ_０が経過した場合に、描画制御部６８は、ビーム位置ドリフト補正と電流密度補正との両方を実行するように制御する。具体的には、描画制御部６８の制御のもと、ドリフト補正実行処理部５４は、ビーム位置ドリフト補正のための動作を実行（開始）するように実行指示（コマンド）を出力して、各制御回路に動作させる。以下、ビーム位置ドリフト補正の動作は、診断実施工程（Ｓ１０１）と同様で構わない。また、描画制御部６８の制御のもと、電流密度補正実行処理部６１は、電流密度補正のための動作を実行（開始）するように実行指示（コマンド）を出力して、各制御回路に動作させる。以下、電流密度補正の動作は、診断実施工程（Ｓ１０１）と同様で構わない。

Ａタイマリセット工程（Ｓ１１４）として、描画制御部６８は、グループＡの診断パターンにおける補正間隔Ｔ_０の計測をリセットする。そして、次の補正間隔Ｔ_０の期間が判定部１０４によって測定されることになる。そして、判定工程（Ｓ１０４）に戻る。

判定工程（Ｓ１２０）において、描画制御部６８は、描画処理が終了したかどうかを判定する。描画処理が終了していれば、描画完了である。描画処理が終了していない場合には、判定工程（Ｓ１０４）に戻る。

以上のようにして、描画処理が終了するまで、描画開始／イベント発生工程（Ｓ１０２）から判定工程（Ｓ１２０）までの各工程を繰り返す。

以上のように、実施の形態１によれば、電流密度補正の実施回数が減るので、その分、装置の停止時間を減らし、装置のスループットを向上できる。また、電流密度補正をしない分、描画装置の停止時間が短くなるので、位置ドリフトへの影響をさらに低減できる。その結果、描画精度を向上させることができる。よって、描画精度を維持しながら描画処理のスループットを向上させることができる。

以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、記憶装置１４４に記憶する診断パターンについては、イベント種に応じて、それぞれ用意してもよい。そして、イベント発生後は、対応する診断パターンに沿って、各補正間隔の期間を計測しても好適である。

また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、描画装置１００を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての荷電粒子ビーム補正方法および荷電粒子ビーム描画装置は、本発明の範囲に包含される。

１０ 偏向領域
５０ 描画データ処理部
５１ メモリ
５２ イベント判定部
５４ 実行処理部
５６ ビームドリフト量測定部
５８ 補正値演算部
６１ 電流密度補正実行処理部
６２，６４ 判定部
６３ 電流密度測定部
６６ ＪＯＢ制御部
６８ 描画制御部
７２ 加算器
７６ 位置演算部
７８ 偏向量演算部
１００ 描画装置
１０１，３４０ 試料
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０４ ミラー
１０５ ＸＹステージ
１０６ ファラディカップ
１１０ 制御計算機
１２０ 偏向制御回路
１２２ 電源装置
１２４ 制御回路
１３０ 検出回路
１４０，１４２，１４４ 記憶装置
１５０ 描画部
１５２ マーク
１６０ 制御部
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３，４１０ 第１のアパーチャ
２０４ 投影レンズ
２０５，２０８ 偏向器
２０６，４２０ 第２のアパーチャ
２０７ 対物レンズ
２０９ 検出器
３００ レーザ測長装置
３３０ 電子線
４１１ 開口
４２１ 可変成形開口
４３０ 荷電粒子ソース

Claims (5)

1. 荷電粒子ビームのための位置ドリフトの補正以外の第１のビーム補正を繰り返し実行するための第１の時間間隔を決定する工程と、
   前記第１の時間間隔決定後、前記第１の時間間隔経過時および前記第１の時間間隔経過時以外の時期において荷電粒子ビームの位置ドリフトを補正する第２のビーム補正を行うように、前記第２のビーム補正を繰り返し実行するための複数の第２の時間間隔を決定する工程と、
   を備え、
   前記複数の第２の時間間隔は、前記第２のビーム補正が少なくとも最初の第１の時間間隔内で複数回実行されるように決定されることを特徴とする荷電粒子ビーム補正方法。
2. 前記第２のビーム補正が、１回目の第１の時間間隔で実行される方が２回目の第１の時間間隔で実行されるよりも多くなるように、前記複数の第２の時間間隔が決定されることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム補正方法。
3. 荷電粒子ビームを用いて試料にパターンを描画する工程と、
   前記描画開始後、前記第１の時間間隔が経過したかどうかを判定する工程と、
   前記第１の時間間隔が経過した場合に、前記第１のビーム補正と第２のビーム補正との両方を実行する工程と、
   前記第１の時間間隔が経過していない場合に、前記第２の時間間隔が経過したかどうかを判定する工程と、
   前記第１の時間間隔が経過しておらず、前記第２の時間間隔が経過した場合に、前記第２のビーム補正を実行する工程と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の荷電粒子ビーム補正方法。
4. 前記第１のビーム補正では、荷電粒子ビームの電流密度を補正することを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の荷電粒子ビーム補正方法。
5. 荷電粒子ビームを用いて試料にパターンを描画する描画部と、
   前記描画開始後、前記第１の時間間隔が経過したかどうかを判定する第１の判定部と、
   前記第１の時間間隔が経過していない場合に、前記第２の時間間隔が経過したかどうかを判定する第２の判定部と、
   前記第１のビーム補正を実行する第１のビーム補正実行処理部と、
   前記第２のビーム補正を実行する第２のビーム補正実行処理部と、
   前記第１の時間間隔が経過した場合に、前記第１のビーム補正と第２のビーム補正との両方を実行し、前記第１の時間間隔が経過しておらず、前記第２の時間間隔が経過した場合に、前記第２のビーム補正を実行するように制御する描画制御部と、
   を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。

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