JP2018082120A - マルチ荷電粒子ビーム描画装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】マルチビームの焦点合わせ等の光学系の調整を簡便かつ高精度に行う。
【解決手段】本実施形態によるマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、描画対象の基板が載置され、ＸＹ方向に移動可能なステージと、マルチビームの焦点位置を調整する対物レンズと、前記マルチビームの非点収差を補正するコイルと、前記ステージに設けられ、前記マルチビームのうち１本のビームを通過させる検査アパーチャと、前記マルチビームを偏向する偏向器と、前記マルチビームを前記検査アパーチャ上でＸＹ方向にスキャンして前記検査アパーチャを通過した前記マルチビームの各ビームのビーム電流を検出する電流検出器と、検出されたビーム電流に基づいてビーム画像を作成し、前記ビーム画像の特徴量を算出し、前記特徴量に基づいて前記対物レンズ又は前記コイルを制御する制御部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、マルチ荷電粒子ビーム描画装置に関する。
ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスの回路線幅はさらに微細化されてきている。これらの半導体デバイスへ回路パターンを形成するための露光用マスク（ステッパやスキャナで用いられるものはレチクルともいう。）を形成する方法として、優れた解像性を有する電子ビーム描画技術が用いられている。
電子ビーム描画装置として、これまでの１本のビームを偏向して基板上の必要な箇所にビームを照射するシングルビーム描画装置に代わって、マルチビームを使った描画装置の開発が進められている。マルチビームを用いることで、１本の電子ビームで描画する場合に比べて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。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アパーチャ部材に通してマルチビームを形成し、ブランキングアパーチャアレイで各ビームのブランキング制御を行い、遮蔽されなかったビームが光学系で縮小され、移動可能なステージ上に載置された基板に照射される。
マルチビーム描画では、焦点合わせ等の光学系の調整が重要である。従来、対物レンズで焦点位置を変えながら、ステージ上のライン状の反射マークをスキャンして反射電子を検出し、各焦点位置で得られたプロファイルに基づいて焦点合わせを行っていた。反射マークのスキャンは、ライン状の反射マークの延在方向に対して直交するように行う必要がある。対物レンズで焦点位置をずらすと、基板上に照射されるマルチビーム全体像の形状が回転する。そのため、従来は、連動係数に基づいて２つの対物レンズの出力を連動させて、マルチビーム全体像の回転をキャンセルしていた。しかし、２つの対物レンズの連動係数を事前に算出するという手間がかかっていた。
また、マルチビームは多数（例えば約２６万本）のビームからなり、マルチビームを形成するアパーチャ部材や、各ビームのブランキング制御を行うブランキングアパーチャアレイを全く欠陥が含まれないように製造することは極めて困難であった。アパーチャ部材やブランキングアパーチャアレイの欠陥に起因して、基板に意図しないビームが到達したり、必要とされるビームが遮断されて到達しなかったりすることがあった。このような欠陥が生じた場合、従来の反射マークをスキャンする手法では、ＳＮ比が低くなることがあった。
特開２０１６−１３４４８６号公報 特開２００６−８０３０４号公報 特開２００６−２８７０１３号公報 特開２０１５−２２８５０１号公報 特開２００５−１４７６７１号公報
本発明は、マルチビームの焦点合わせ等の光学系の調整を簡便かつ高精度に行うことができるマルチ荷電粒子ビーム描画装置を提供することを課題とする。
本発明の一態様によるマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、複数の穴が形成され、前記複数の穴を荷電粒子ビームが通過することによりマルチビームを形成するアパーチャ部材と、前記マルチビームのうち、それぞれ対応するビームのオンオフを切り替える複数のブランカが配置されたブランキングアパーチャアレイと、描画対象の基板が載置され、ＸＹ方向に移動可能なステージと、前記マルチビームの焦点位置を調整する対物レンズと、前記マルチビームの非点収差を補正するコイルと、前記ステージに設けられ、前記マルチビームのうち１本のビームを通過させる検査アパーチャと、前記マルチビームを偏向する偏向器と、前記マルチビームを前記検査アパーチャ上でＸＹ方向にスキャンして前記検査アパーチャを通過した前記マルチビームの各ビームのビーム電流を検出する電流検出器と、検出されたビーム電流に基づいてビーム画像を作成し、前記ビーム画像の特徴量を算出し、前記特徴量に基づいて前記対物レンズ又は前記コイルを制御する制御部と、を備えるものである。
本発明の一態様によるマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、複数の焦点位置で前記検査アパーチャをスキャンし、前記制御部は、前記複数の焦点位置に対応する複数のビーム画像を作成し、前記特徴量として各ビーム画像の輝度分散を算出し、算出した輝度分散から第１最適焦点位置を求めて、前記対物レンズを制御する。
本発明の一態様によるマルチ荷電粒子ビーム描画装置において、前記マルチビームの複数の領域のビームで前記検査アパーチャをスキャンし、前記制御部は、前記複数の領域に対応する複数の第１最適焦点位置を求め、前記複数の第１最適焦点位置から第２最適焦点位置を求め、前記第２最適焦点位置に基づいて前記対物レンズを制御する。
本発明の一態様によるマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、複数の焦点位置及び前記コイルの複数の励磁電流値で前記検査アパーチャをスキャンし、前記制御部は、前記複数の焦点位置及び前記複数の励磁電流値に対応する複数のビーム画像を作成し、前記ビーム画像内のビーム形状を楕円にフィッティングし、前記特徴量として楕円の長径と短径との比率を算出し、励磁電流値毎の前記比率の分散から、最適励磁電流値を求めて、前記コイルを制御する。
本発明の一態様によるマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、複数の焦点位置及び前記コイルの複数の励磁電流値で前記検査アパーチャをスキャンし、前記制御部は、前記複数の焦点位置及び前記複数の励磁電流値に対応する複数のビーム画像を作成し、前記ビーム画像内の複数のビーム形状を楕円にフィッティングし、前記特徴量として、直交する二軸上での複数の楕円の配列ピッチを算出し、励磁電流値毎の前記配列ピッチから、最適励磁電流値を求めて、前記コイルを制御する。
本発明によれば、マルチビームの焦点合わせ等の光学系の調整を簡便かつ高精度に行うことができる。
本発明の実施形態に係るマルチ荷電粒子ビーム描画装置の概略図である。 アパーチャ部材の概略図である。 同実施形態に係るビーム検査部の概略図である。 同実施形態に係るマルチビーム検査用アパーチャの斜視図である。 同実施形態に係るマルチビーム検査用アパーチャの平面図である。 検査用アパーチャに照射されるマルチビームを示す図である。 同実施形態に係る焦点合わせ方法を説明するフローチャートである。 （ａ）はビーム画像の例を示す図であり、（ｂ）はビームアレイ認識処理の例を示す図である。 レンズ値の異なるビーム画像の例を示す図である。 レンズ値と輝度分散との関係の一例を示すグラフである。 最適レンズ値を測定するビーム群の例を示す図である。 同実施形態に係る非点収差調整方法を説明するフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施形態に係るマルチ荷電粒子ビーム描画装置の概略図である。本実施形態では、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、イオンビーム等の他の荷電粒子ビームでもよい。
この描画装置は、描画対象の基板２４に電子ビームを照射して所望のパターンを描画する描画部Ｗと、描画部Ｗの動作を制御する制御部Ｃとを備える。
描画部Ｗは、電子ビーム鏡筒２及び描画室２０を有している。電子ビーム鏡筒２内には、電子銃４、照明レンズ６、アパーチャ部材８、ブランキングアパーチャアレイ１０、縮小レンズ１２、制限アパーチャ部材１４、対物レンズ１６、偏向器１７、及び非点補正コイル１８が配置されている。
描画室２０内には、ＸＹステージ２２が配置される。ＸＹステージ２２上には、描画対象の基板２４が載置されている。描画対象の基板２４は、例えば、ウェーハや、ウェーハにエキシマレーザを光源としたステッパやスキャナ等の縮小投影型露光装置や極端紫外線露光装置（ＥＵＶ）を用いてパターンを転写する露光用のマスクが含まれる。
また、ＸＹステージ２２には、基板２４が載置される位置とは異なる位置に、マルチビーム検査用アパーチャ４０（以下、「検査アパーチャ４０」と記載する）及び電流検出器５０を有するマルチビーム用ビーム検査装置が配置されている。検査アパーチャ４０は、調整機構（図示略）により高さが調整可能となっている。検査アパーチャ４０は、基板２４と同じ高さ位置に設置されることが好ましい。
制御部Ｃは、制御計算機３２、偏向制御回路３４、レンズ制御回路３６、及びコイル制御回路３８を有している。偏向制御回路３４は偏向器１７に接続されている。レンズ制御回路３６は対物レンズ１６に接続されている。コイル制御回路３８は非点補正コイル１８に接続されている。
制御計算機３２は、描画データ処理部６０、描画制御部６１、ビームアレイ認識部６２、特徴量算出部６３、最適レンズ値検出部６６、及び最適コイル値検出部６７を有する。特徴量算出部６３は、輝度分散算出部６４及び楕円フィッティング部６５を含む。制御計算機３２の各部は、電気回路等のハードウェアで構成されてもよいし、これらの機能を実行するプログラム等のソフトウェアで構成されてもよい。ソフトウェアで構成する場合には、これらの機能を実現するプログラムを記録媒体に収納し、電気回路等を含むコンピュータに読み込ませて実行させてもよい。
描画データ処理部６０は、記憶装置（図示略）から描画データを読み出し、複数段のデータ変換処理を実施して、ショットデータを生成する。ショットデータは、画素毎に生成され、描画時間（照射時間）が演算される。例えば対象画素にパターンを形成しない場合、ビーム照射が無となるので、描画時間ゼロ或いはビーム照射無の識別コードが定義される。ここでは、１回のマルチビームのショットにおける最大描画時間Ｔ（最大露光時間）が予め設定される。実際に照射される各ビームの照射時間は、算出されたパターンの面積密度に比例して求めると好適である。また、最終的に算出される各ビームの照射時間は、図示しない近接効果、かぶり効果、ローディング効果等の寸法変動を引き起こす現象に対する寸法変動分を照射量によって補正した補正後の照射量に相当する時間にすると好適である。よって、実際に照射される各ビームの照射時間は、ビーム毎に異なり得る。各ビームの描画時間（照射時間）は、最大描画時間Ｔ内の値で演算される。また、描画データ処理部６０は、演算された各画素の照射時間データをかかる画素を描画することになるビーム用のデータとして、マルチビームのショット毎に、マルチビームの各ビームの配列順に並べた照射時間配列データを生成する。
偏向制御回路３４は、照射時間配列データ（ショットデータ）を用いて、マルチビームを偏向する偏向量データを生成する。描画制御部６１は、偏向制御回路３４、及び描画部Ｗを駆動する制御回路（図示略）に描画処理を実施するための制御信号を出力する。描画部Ｗは、制御信号に基づき、マルチビームを用いて、基板２４に所望のパターンを描画する。具体的には以下のように動作する。
電子銃４から放出された電子ビーム３０は、照明レンズ６によりほぼ垂直にアパーチャ部材８全体を照明する。図２は、アパーチャ部材８の構成を示す概念図である。アパーチャ部材８には、縦（ｙ方向）ｍ列×横（ｘ方向）ｎ列（ｍ，ｎ≧２）の穴（開口部）８０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、５１２列×５１２列の穴８０が形成される。各穴８０は、共に同じ寸法形状の矩形で形成される。各穴８０は、同じ径の円形であっても構わない。
電子ビーム３０は、アパーチャ部材８のすべての穴８０が含まれる領域を照明する。これらの複数の穴８０を電子ビーム３０の一部がそれぞれ通過することで、図１に示すようなマルチビーム３０ａ〜３０ｅが形成されることになる。
ブランキングアパーチャアレイ１０には、アパーチャ部材８の各穴８０の配置位置に合わせて貫通孔が形成され、各貫通孔には、対となる２つの電極からなるブランカが、それぞれ配置される。各貫通孔を通過する電子ビーム３０ａ〜３０ｅは、それぞれ独立に、ブランカが印加する電圧によって偏向される。この偏向によって、各ビームがブランキング制御される。ブランキングアパーチャアレイ１０により、アパーチャ部材８の複数の穴８０を通過したマルチビームの各ビームに対してブランキング偏向が行われる。
ブランキングアパーチャアレイ１０を通過したマルチビーム３０ａ〜３０ｅは、縮小レンズ１２によって、各々のビームサイズと配列ピッチが縮小され、制限アパーチャ部材１４に形成された中心の穴に向かって進む。ブランキングアパーチャアレイ１０のブランカにより偏向された電子ビームは、その軌道が変位し制限アパーチャ部材１４の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ部材１４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１０のブランカによって偏向されなかった電子ビームは、制限アパーチャ部材１４の中心の穴を通過する。
制限アパーチャ部材１４は、ブランキングアパーチャアレイ１０のブランカによってビームＯＦＦの状態になるように偏向された各電子ビームを遮蔽する。そして、ビームＯＮになってからビームＯＦＦになるまでに制限アパーチャ部材１４を通過したビームが、１回分のショットの電子ビームとなる。
制限アパーチャ部材１４を通過した電子ビーム３０ａ〜３０ｅは、対物レンズ１６により焦点が合わされ、基板２４上で所望の縮小率のパターン像となる。制限アパーチャ部材１４を通過した各電子ビーム（マルチビーム全体）は、偏向器１７によって同方向にまとめて偏向され、基板２４に照射される。
一度に照射されるマルチビームは、理想的にはアパーチャ部材８の複数の穴８０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。この描画装置は、ショットビームを連続して順に照射していくラスタースキャン方式で描画動作を行い、所望のパターンを描画する際、パターンに応じて必要なビームがブランキング制御によりビームＯＮに制御される。ＸＹステージ２２が連続移動している時、ビームの照射位置がＸＹステージ２２の移動に追従するように偏向器１７によって制御される。
このような描画装置では、描画精度を向上させるために、光学系を調整し、最適な焦点位置に設定すると共に、非点収差を補正する必要がある。本実施形態では、検査アパーチャ４０及び電流検出器５０を有するマルチビーム用ビーム検査装置を用いてビームを検査し、光学系を調整する。
図３〜図５を用いてマルチビーム用ビーム検査装置の構成について説明する。図３はマルチビーム用ビーム検査装置の概略構成図である。図４は検査アパーチャ４０を下面側から見た斜視図である。図５は検査アパーチャ４０を上面側から見た平面図である。なお、図３に示す検査アパーチャ４０は、図５のIII-III線での切断端面図となっている。
検査アパーチャ４０は、電子ビームが一本だけ通過するように制限するものであって、例えば、散乱層４１と吸収層４３とを備えるものを用いることができる。散乱層４１は吸収層４３上に設けられている。検査アパーチャ４０は例えば円形の平面形状をなし、中心軸に沿って貫通孔が形成されている。この貫通孔は、吸収層４３の中心部に形成された開口部４４と、散乱層４１の中心部に形成され、開口部４４に連なる貫通孔４２とからなる。
検査アパーチャ４０を作製する場合、例えば、ＰｔやＷ等の阻止能の高い重金属の薄膜を準備し、ＦＩＢ（集束イオンビーム）を用いたエッチングにより、下面側に開口部４４を形成する。次に、ＦＩＢを用いたエッチングにより、開口部４４の底部に、開口部４４よりも径の小さい貫通孔４２を形成する。重金属薄膜のうち、開口部４４が形成された部分が吸収層４３に相当し、貫通孔４２が形成された部分が散乱層４１に相当する。なお、加工の順番はこれに限らない。
基板２４上でのマルチビームのビームピッチをＰ、（１本の）ビームのサイズをＳとした場合、貫通孔４２の径φ１はＳ＜φ１＜Ｐ−Ｓとすることが好ましい。径φ１がビームサイズＳより大きいと、１本の電子ビームが全て貫通孔４２を通過（無散乱透過）することができ、Ｓ／Ｎ比を高くすることができる。径φ１はビームを見つけやすいよう、また、異物により穴が塞がらないようなるべく大きくすることが好ましい。
一方、径φ１がＰ−Ｓより小さいと、マルチビームをスキャンした際に、隣り合う２本のビーム（の一部）が同時に貫通孔４２を通過することがない。従って、貫通孔４２は、マルチビームのうち、１本の電子ビームのみを通過させることができる。例えば、図６に示すように、電子ビームＢ１が貫通孔４２を通過する際、電子ビームＢ１の隣の電子ビームＢ２は貫通孔４２に重ならない。
例えば、図６に示すように、電子ビームＢ１が貫通孔４２を通過する際、電子ビームＢ１の１つ隣の電子ビームＢ２（電子ビームＢ１の周辺の８本の電子ビームＢ２）は、散乱層４１に照射され、一部は散乱層４１の表面で反射するが、そのほとんどは破線で示すように散乱層４１に侵入して散乱される。散乱した電子は、散乱層４１を貫通し、その一部はそのまま真空中を直進し、一部は吸収層４３の表面で反射され一部は吸収層４３に入射し、電流検出器５０には（殆ど）到達しない。電子ビームＢ１の２つ以上隣の電子ビームＢ３は、散乱層４１で散乱される。散乱した電子は吸収層４３に侵入し、吸収される。
なお、検査アパーチャ４０の構造は上述したものに限定されるず、電子ビームが一本だけ通過するように制限できるものを適用することができる。
貫通孔４２及び開口部４４を通過した電子ビーム（図３の電子ビームＢ、図６の電子ビームＢ１）は、電流検出器５０に入射し、ビーム電流が検出される。電流検出器５０には、例えばＳＳＤ（半導体検出器(solid-state detector)）を用いることができる。電流検出器５０による検出結果は制御計算機３２に通知される。
次に、図７に示すフローチャートを用いて、最適な焦点位置を求めて焦点合わせを行う方法を説明する。
本実施形態では、ブランキングアパーチャアレイ１０の一部の領域を測定領域として検査（検査アパーチャ４０のスキャン）を行う。これはビームスキャンに使用する偏向器１７の最大偏向量がブランキングアパーチャアレイ１０の全域をカバーできるほど大きくないためである。そのため、まず、ブランキングアパーチャアレイ１０における測定領域（ビームオンする領域）を決定する（ステップＳ１１）。
ＸＹステージ２２を移動し、測定領域のビームを照射可能な位置に検査アパーチャ４０を配置する（ステップＳ１２）。
レンズ制御回路３６が、対物レンズ１６の励磁電流値（レンズ値）を変更・設定する（ステップＳ１３）。後述するように、レンズ値は、予め設定された範囲内の複数の値が可変に設定されることになる。レンズ値を変えると、焦点位置が変わる。
測定領域のブランカによりビームオンとされた複数のビームを偏向器１７でＸＹ方向に偏向させて、検査アパーチャ４０をスキャンし、貫通孔４２を通過する電子ビームを順次切り替える（ステップＳ１４）。電流検出器５０がビーム電流を検出する。
制御計算機３２は、電流検出器５０により検出されたビーム電流を輝度に変換し、偏向器１７の偏向量に基づいてビーム画像を作成し、画像解析を行う（ステップＳ１５）。例えば、図８（ａ）に示すようなビーム画像が作成される。これは検査領域を左下（１，１）、４×４アレイとした場合の画像の一例である。
図８（ｂ）は、測定領域の近傍に常時オン欠陥のビームが存在する場合の画像を示している。ビームアレイ認識部６２が測定領域に対応するビームアレイ領域を認識し、領域外の欠陥は無視される。例えば、検査領域が４×４アレイであることは予め決まっているため、ビームアレイ認識部６２は、４×４アレイのサイズの領域内に含まれるビーム数が最も多くなるようにビームアレイを認識する。
そして、特徴量算出部６３が、ビーム画像の特徴量を算出する。具体的には、輝度分散算出部６４が、ビーム画像の特徴量として輝度分散を算出する。
このような検査を、予め設定された範囲内の複数のレンズ値の全てについて行う（ステップＳ１３〜Ｓ１６）。レンズ値を変えてスキャンすることで、図９に示すようなレンズ値毎のビーム画像が得られる。図１０は、レンズ値と輝度分散との関係の一例を示す。
焦点位置が最適値に近い程、ビーム画像のコントラストが高くなり、輝度の分散が大きくなる。そのため、最適レンズ値検出部６６は、輝度分散が最大となるレンズ値を最適レンズ値として検出する（ステップＳ１７）。レンズ制御回路３６は、描画処理時に最適レンズ値を対物レンズ１６に設定する。
最適レンズ値検出部６６は、検査により得られた輝度分散を関数フィッティングし、求めた関数の極大値となるレンズ値を最適レンズ値として検出してもよい。
このように、本実施形態によれば、測定領域内の複数のビームをスキャンし、貫通孔４２を通過する電子ビームを順次切り替えることで、ビーム画像を短時間に作成することができる。対物レンズ１６のレンズ値を振って複数の焦点位置におけるビーム画像を作成し、各ビーム画像の輝度分散から、最適なレンズ値を短時間かつ高精度に求めることができる。
本実施形態では、マルチビーム全体像の回転をキャンセルする処理は不要であるため、レンズの連動無しで焦点合わせを簡便な操作で行うことができる。
多数のビームで構成されるマルチビームでは、最適な焦点位置がビーム領域によって異なる像面湾曲という現象が存在する。１つの測定領域についてのみ最適レンズ値を検出し、このレンズ値を設定した場合、他の領域のビームボケの影響が大きくなることがある。そのため、複数の測定領域に対して最適レンズ値を検出し、複数の最適レンズ値の中央値を設定することが好ましい。これにより、像面湾曲に伴うビームボケの影響を低減することができる。
例えば、図１１に示すように、マルチビームのうち、四隅と中央の５箇所を測定領域７０とし、各測定領域７０のビーム群７２で検査アパーチャ４０をスキャンする。各測定領域７０に対応したビーム画像の最適レンズ値を算出し、算出した５個の最適レンズ値の中央値（又は平均値）を求める。言い換えれば、各測定領域７０に対応した第１最適焦点位置を算出し、算出した５個の第１最適焦点位置の中央値（又は平均値）を第２最適焦点位置とし、この第２最適焦点位置に基づいて対物レンズ１６を調整する。
次に、非点収差を調整する方法を図１２に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、ブランキングアパーチャアレイ１０における測定領域（ビームオンする領域）を決定する（ステップＳ２１）。ＸＹステージ２２を移動し、測定領域のビームを照射可能な位置に検査アパーチャ４０を配置する（ステップＳ２２）。
コイル制御回路３８が、非点収差を補正する非点補正コイル１８の励磁電流値（非点補正コイル値）を変更・設定する（ステップＳ２３）。後述するように、非点補正コイル値は、予め設定された範囲内の複数の値が可変に設定されることになる。
レンズ制御回路３６が、対物レンズ１６の励磁電流値（レンズ値）を変更・設定する（ステップＳ２４）。後述するように、レンズ値は、予め設定された範囲内の複数の値が可変に設定されることになる。
測定領域のブランカによりビームオンとされた複数のビームを偏向器１７でＸＹ方向に偏向させて、検査アパーチャ４０をスキャンし、貫通孔４２を通過する電子ビームを順次切り替える（ステップＳ２５）。電流検出器５０がビーム電流を検出する。
制御計算機３２は、電流検出器５０により検出されたビーム電流を輝度に変換し、偏向器１７の偏向量に基づいてビーム画像を作成し、画像解析を行う（ステップＳ２６）。楕円フィッティング部６５が、ビーム画像内の各ビームの輪郭を検出し、楕円フィッティングを行い、楕円形（略円形）のビーム形状を抽出する。そして、楕円フィッティング部６５は、特徴量として、楕円の長径と短径との比率を算出する。
このような検査を、予め設定された範囲内の複数のレンズ値の全てについて、非点補正コイル値を変えながら行う（ステップＳ２３〜Ｓ２８）。
非点補正コイル値が最適値に近い程、ビーム形状は真円に近くなり、レンズ値（焦点位置）を変えても楕円の長径と短径との比率は小さくなる。すなわち、非点補正コイル値毎の楕円の長径と短径との比率の分散は、非点補正コイル値が最適値に近い程、小さくなる。そのため、最適コイル値検出部６７は、楕円の長径と短径との比率の分散が最小となる非点補正コイル値を最適非点補正コイル値として検出する（ステップＳ２９）。コイル制御回路３８は、描画処理時に最適非点補正コイル値（最適励磁電流値）を非点補正コイル１８に設定する。
このように、本実施形態によれば、測定領域の複数のビームをスキャンし、貫通孔４２を通過する電子ビームを順次切り替えることで、ビーム画像を短時間に作成することができる。非点補正コイル１８の非点補正コイル値及び対物レンズ１６のレンズ値を振って、非点補正コイル値及び焦点位置が異なる複数のビーム画像を作成する。各ビーム画像内の楕円形状の個別ビームの長径と短径との比率を算出し、非点補正コイル値毎の比率の分散から、最適な非点補正コイル値を短時間かつ高精度に求めることができる。
楕円の長径と短径との比率の代わりに、ビーム画像内の複数の楕円（楕円アレイ）の配列ピッチを特徴量として求めてもよい。ビーム画像内では、複数の楕円が直交する二軸上に配置されている。非点補正コイル値が最適値に近い程、第１軸上での第１ピッチと、第２軸上での第２ピッチとが近い値となり、レンズ値（焦点位置）を変えても第１ピッチと第２ピッチとの比率は小さくなる。すなわち、非点補正コイル値が最適値に近い程、非点補正コイル値毎の第１ピッチと第２ピッチとの比率の分散は小さくなる。そのため、最適コイル値検出部６７は、第１ピッチと第２ピッチとの比率の分散が最小となる非点補正コイル値を最適値として検出する。
多数のビームで構成されるマルチビームでは、最適な非点補正コイル値が領域によって異なる場合がある。１つの測定領域についてのみ最適非点補正コイル値を検出し、この非点補正コイル値を設定した場合、ほぼ真円のビーム領域がある一方で、扁平率の大きい楕円のビーム領域が存在し、マルチビーム内でビーム形状の違いが大きくなることがある。
そのため、複数の測定領域に対して最適非点補正コイル値を検出し、複数の最適非点補正コイル値の中央値（又は平均値）を設定することが好ましい。これにより、マルチビーム全体において、非点収差を補正することができる。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
２ 電子ビーム鏡筒
４ 電子銃
６ 照明レンズ
８ アパーチャ部材
１０ ブランキングアパーチャアレイ
１２ 縮小レンズ
１４ 制限アパーチャ部材
１６ 対物レンズ
１７ 偏向器
１８ 非点補正コイル
２０ 描画室
２２ ＸＹステージ
３２ 制御計算機
３４ 偏向制御回路
３６ レンズ制御回路
３８ コイル制御回路
４０ マルチビーム検査用アパーチャ（検査アパーチャ）
４１ 散乱層
４３ 吸収層
５０ 電流検出器
６０ 描画データ処理部
６１ 描画制御部
６２ ビームアレイ認識部
６３ 特徴量算出部
６６ 最適レンズ値検出部
６７ 最適コイル値検出部

Claims (5)

  1. 複数の穴が形成され、前記複数の穴を荷電粒子ビームが通過することによりマルチビームを形成するアパーチャ部材と、
    前記マルチビームのうち、それぞれ対応するビームのオンオフを切り替える複数のブランカが配置されたブランキングアパーチャアレイと、
    描画対象の基板が載置され、ＸＹ方向に移動可能なステージと、
    前記マルチビームの焦点位置を調整する対物レンズと、
    前記マルチビームの非点収差を補正するコイルと、
    前記ステージに設けられ、前記マルチビームのうち１本のビームを通過させる検査アパーチャと、
    前記マルチビームを偏向する偏向器と、
    前記マルチビームを前記検査アパーチャ上でＸＹ方向にスキャンして前記検査アパーチャを通過した前記マルチビームの各ビームのビーム電流を検出する電流検出器と、
    検出されたビーム電流に基づいてビーム画像を作成し、前記ビーム画像の特徴量を算出し、前記特徴量に基づいて前記対物レンズ又は前記コイルを制御する制御部と、
    を備えるマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
  2. 複数の焦点位置で前記検査アパーチャをスキャンし、
    前記制御部は、前記複数の焦点位置に対応する複数のビーム画像を作成し、前記特徴量として各ビーム画像の輝度分散を算出し、算出した輝度分散から第１最適焦点位置を求めて、前記対物レンズを制御することを特徴とする請求項１に記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
  3. 前記マルチビームの複数の領域のビームで前記検査アパーチャをスキャンし、
    前記制御部は、前記複数の領域に対応する複数の第１最適焦点位置を求め、前記複数の第１最適焦点位置から第２最適焦点位置を求め、前記第２最適焦点位置に基づいて前記対物レンズを制御することを特徴とする請求項２に記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
  4. 複数の焦点位置及び前記コイルの複数の励磁電流値で前記検査アパーチャをスキャンし、
    前記制御部は、前記複数の焦点位置及び前記複数の励磁電流値に対応する複数のビーム画像を作成し、前記ビーム画像内のビーム形状を楕円にフィッティングし、前記特徴量として楕円の長径と短径との比率を算出し、励磁電流値毎の前記比率の分散から、最適励磁電流値を求めて、前記コイルを制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
  5. 複数の焦点位置及び前記コイルの複数の励磁電流値で前記検査アパーチャをスキャンし、
    前記制御部は、前記複数の焦点位置及び前記複数の励磁電流値に対応する複数のビーム画像を作成し、前記ビーム画像内の複数のビーム形状を楕円にフィッティングし、前記特徴量として、直交する二軸上での複数の楕円の配列ピッチを算出し、励磁電流値毎の前記配列ピッチから、最適励磁電流値を求めて、前記コイルを制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
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