JP5836773B2 - 描画装置、及び物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、描画装置、及び、該描画装置を用いた物品の製造方法に関する。

荷電粒子線照射装置は、荷電粒子線源から放射された荷電粒子線を偏向器によって走査しながら、描画データに従って荷電粒子線をブランキングすることによって試料上の所定位置に所定量の荷電粒子線を照射する。荷電粒子線描画装置は、荷電粒子線源から放射された荷電粒子線を偏向器によって走査しながら、描画データに従って荷電粒子線をブランキングすることによって基板上の所定位置に所定量の荷電粒子線を照射して基板に回路パターンを描画する。ブランキングは、基板に対する荷電粒子線の照射および非照射を切り替える動作である。この切り替えのタイミングを制御することによって単位領域への荷電粒子線の照射時間を制御することができる。また、偏向器は、電極間にかける印加電圧を制御することで、荷電粒子線の偏向量を変化させることができる。描画データは、回路設計のＣＡＤデータから生成された、回路パターンのビットマップデータである。荷電粒子線描画装置は、描画データに従って描画を行うため、従来の露光装置で用いられていた回路パターンのマスクが不要である。そのため、マスクコストの増大する微細化プロセスや、多数のマスクを必要とする多品種少量生産向けのランニングコストの低減のために、開発が進められている。荷電粒子線描画装置の中で、現在主流となっているのは、電子線を用いた電子線描画装置である。以下においては、電子線描画装置を例に挙げて説明する。

電子線描画装置は電子線を走査しながら描画を行うため、スループットが課題となっている。そこで、スループットを向上させるため、多数の電子線群を用いて同時に描画する方法が提案されている。この場合、電子線毎に偏向器を設けて、それぞれの偏向量を制御することが考えられる。しかし、電子線数と同じ数の偏向器電極、電極駆動回路、印加電圧指令回路、さらにそれらを接続する配線が必要となり、高コストとなる。また、多数の回路を要するため、故障する確率が増え、メンテナンスの負荷も増大する。そこで、一つの偏向器の電極間に電子線群を通して、一括して偏向する方法が用いられる。

電子線群を一つの偏向器を用いて一括して偏向する場合、すべての電子線が同じ方向に同じ量だけ偏向されることが望ましい。しかし、偏向器の電極間の電場が均一でないと、電子線毎に偏向量が異なってしまう。そのような場合、電子線毎に個別に印加電圧を調整することができないため、電子線毎の偏向量に合わせて描画データを伸縮させることによって、基板上の所望の位置にパターンを描画することが特許文献１に開示されている。また、偏向器においては電極間の電場の不均一性などにより印加電圧と電子線の偏向量の関係に誤差が生じるため、できるだけ少ないデータ量で偏向量に応じて印加電圧を補正して所望の偏向量を得る方法が特許文献２で提案されている。

国際公開第２０１０／１３４０１８号公報 特許第４０７４２４０号公報

偏向器に使用される電極は、電子線が通過する領域に対して十分離れておりかつ大きいほど均一な電場を発生させることができる。しかし、このような電極を用いると偏向器が大型化しコストを増大させることとなる。そのため、偏向器の電極間の電場は均一にはなっておらず、特に電極の端部においては、電場の強度だけでなく方向も大きく異なる。そのため、端部を通過する電子線においては、偏向量だけでなく、偏向方向も所望の値とは誤差を生じる。特許文献１においては、電子線毎に描画データを伸縮することで、偏向量の誤差が生じても、所定のパターンが描画されるようにしているが、偏向方向の誤差については補正されていない。また、特許文献１には、描画データをどれだけ伸縮させるかを表す補正データの取得方法および保持方法については記載されていない。また、スループットを向上させるために電子線の数を増やすと、電子線毎に補正を行うことが困難となってくる。具体的には、電子線毎に持つ補正データが膨大になるため、メモリなどデータを保持するためのコストが増大してしまう。また、補正データを取得するための計測時間および補正データの更新時間も厖大となってしまう。

特許文献２においては、１本の電子線において、補正量に応じて大きさを変えた領域ごとに補正データを持つことで、必要な補正データ量を削減している。しかしながら、電子線毎に複数の領域に対応した補正データを持つ必要があるため、電子線の本数が増大してくると、やはり補正データ量と、補正データを取得するための計測時間および補正データの更新時間も厖大となってしまう。

本発明は、複数の荷電粒子線を一括して偏向して該複数の荷電粒子線によりパターンを描画する描画装置の各荷電粒子線の偏向誤差を補償するのに有利な技術を提供することを例示的目的とする。

本発明は、複数の荷電粒子線を物体上に照射して、パターンを描画する描画装置であって、前記複数の荷電粒子線を個別にブランキングして、前記物体上に照射される前記複数の荷電粒子線の強度を個別に調整する複数のブランカと、前記複数の荷電粒子線を一括して偏向して、前記物体上における前記複数の荷電粒子線の照射位置を一括して変える偏向器と、前記複数のブランカおよび前記偏向器を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、制御した前記偏向器によって偏向された前記複数の荷電粒子線の照射位置をそれぞれ取得し、前記偏向器によって偏向された前記複数の荷電粒子線の照射位置に基づいて、制御データを生成し、前記制御データに基づいて、前記物体上に照射される前記複数の荷電粒子線の強度を個別に調整するように、前記複数のブランカを個別に制御する、ことを特徴とする。

本発明によれば、例えば、複数の荷電粒子線を一括して偏向して該複数の荷電粒子線によりパターンを描画する描画装置の各荷電粒子線の偏向誤差を補償するのに有利な技術を提供することができる。

本発明における電子線描画装置の構成を示す図である。 複数の電子線による描画手順を示す図である。 複数の電子線の描画エリアの配置例を示す図である。 偏向器内の複数の電子線の偏向方向を示す図である。 偏向方向の誤差により生じる描画位置の誤差を示す図である。 描画データを修正して描画位置の誤差の影響を補正する方法を示す図である。 第１実施形態におけるキャリブレーション工程を示すフローチャートである。 第１実施形態における補正工程を示すフローチャートである。 第３実施形態におけるキャリブレーション工程を示すフローチャートである。 第３実施形態における補正工程を示すフローチャートである。 第４実施形態における補正工程を示すフローチャートである。

以下に、本発明の実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施形態では、荷電粒子線を照射すべき物体上の目標位置と該荷電粒子線の目標ドーズ量を示す照射データに基づいて複数の荷電粒子線を前記物体に照射する照射装置として電子線描画装置を説明する。しかし、本発明は、電子顕微鏡、イオンビーム注入装置等、荷電粒子線描画装置以外の荷電粒子線照射装置に適用可能である。また、荷電粒子線として電子線以外のイオンビームを用いた照射装置でもよい。

［第１実施形態］
図１は、第1実施形態における電子線描画装置の構成を示す。電子光学系１０は、基板（ウエハ）８に照射する電子線を生成するマルチビームの電子光学系である。電子銃１１から出射された電子線は、アパーチャ１２で複数のビームに分割される。分割された複数の電子線は、ブランキング偏向器（ブランカ）１３によって制御データに基づいて個別にブランキングされる。ブランカ１３を通過した複数の電子線は、２つの走査偏向器（Ｘ偏向器２１、Ｙ偏向器２２）によって一括して偏向して走査され、基板ステージ（ウエハステージ）９に搭載されたウエハ８上の所定の位置を照射する。

描画データ生成部１は、回路設計ＣＡＤの設計データをもとに、ブランカ１３によって描画される描画データを生成する。生成された描画データは、半導体回路のパターン情報を表すビットマップデータである。描画データ生成部１では、ＣＡＤの設計データから描画データを直接生成してもよいし、生成しておいた描画データをメモリなどに蓄積しておき、それを読み出すようにしてもよい。描画データ生成部１で生成された描画データは、描画データ補正部２で電子線描画装置やウエハ８の状態に合わせて、電子線がウエハ８上の所望の位置に、所望の強度で照射できるように補正を加えられ、実際に描画に用いられる描画データが作られる。加えられる補正には、電子線の位置誤差を補償するためのもの、電子線の強度を補償するためのもの、ウエハ８上に形成された回路パターンに対する描画パターンの重ね合わせのためのものが含まれうる。

ブランカ制御部１３１は、描画データに従ってブランカ１３を駆動し、各電子線の通過時間を制御する。Ｘ偏向器制御部２１１およびＹ偏向器制御部２２１は、Ｘ偏向器２１およびＹ偏向器２２を駆動して、電子線群を一括してＸＹ方向に偏向する。これにより、ウエハ８面上の所定の位置に描画することができる。電子光学系１０を基準としたウエハステージ９の位置は、位置センサ６の計測値に基づいてステージ位置計測部６１によって算出される。ウエハステージ９はＸＹ方向に移動可能であり、算出されたステージ位置に基づいたウエハステージ制御部９１の指令によって、電子線の照射位置にウエハ８を位置決めすることができる。同期制御部５は、所定の描画手順に従って、ブランカ制御部１３１、Ｘ偏向器制御部２１１、Ｙ偏向器制御部２２１、ウエハステージ制御部９１の制御を行う。これにより、ブランカ１３、Ｘ偏向器２１、Ｙ偏向器２２、ウエハステージ９が同期して動作し、回路パターンがウエハ８上の所定の位置に描画される。各制御部５、１３１、２１１、２２１、９１、描画データ生成部１、描画データ補正部２、補正データ出力部３、電子線位置計測部７１、ステージ位置計測部６１は、制御部１００を構成している。

図２に、半導体チップの描画手順の具体例を示す。ここでは、Ｘ方向を主走査方向、Ｙ方向を副走査方向とする。電子線はＸ方向にｍ本、Ｙ方向にｎ本配置されているとする。まず、各電子線の描画エリア５００の左上の描画グリッド５０１に電子線が照射されるように、Ｘ偏向器２１、Ｙ偏向器２２、ウエハステージ９が制御される。グリッドのサイズは、たとえば、線幅２２ｎｍであればその半分の１１ｎｍ、線幅１６ｎｍであれば８ｎｍに設定される。ここで、ブランカ１３が駆動され、描画データによって描画グリッド毎に定められた所定の時間だけ電子線が照射されて、描画が行われる。電子線はＸ偏向器２１によって、主走査（Ｘ）右方向に順次移動（実線矢印）していき、それにつれて次々とグリッドの描画が行われる。一行分の描画が終了すると、Ｘ偏向器２１は、左端に戻り（破線矢印）、次の行の描画を行う。このとき、ウエハステージ９は副走査（Ｙ）上方向に等速で移動している。Ｙ偏向器２２は、ウエハステージ９の移動に追従して偏向量を調整し、一行分の描画が終了すると次の行の描画のため初期位置に戻る。従って、Ｙ偏向器２２は、一行分のグリッド幅の偏向ができるようになっている。これを繰り返すことで、各電子線の描画エリア５００の描画を行うことができる。各電子線が隣接した描画エリア５００をそれぞれ並行して描画することにより、広い領域を高いスループットで描画することが可能となる。たとえば、１００本×１００本＝１００００本の電子線を用いて描画行うことにより、１万倍のスループットを達成することができる。なお、図２には、主走査方向の描画順が各行で同じ方向になっている例を示したが、一行おきに描画順が逆方向になるように描画することも可能である。

図３に、描画エリア５００の配置例を示す。各電子線は、各描画エリア５００中の同じ位置に位置するように配置されている。図３（ａ）は、図２に示したものと同じように、各描画エリア５００が格子状に配置されている。図３（ｂ）は、Ｙ方向に千鳥状の配置となっている。これにより、同列の電子線のＸ方向間隔を大きくとることができ、配線や冷却配管などの配置が容易になり、アパーチャ１２やブランカ１３を作りやすくなる。図３（ｃ）は、さらにグループ毎に分割することで、配線および冷却配管スペースの確保に合わせ、さらに梁を設けて強度を確保することが容易となる。分割された間隔部分については、ステージをＸ方向に移動させて描画を行う。

図４は、電子線の光軸方向から見たＸ偏向器２１内の電子線配置の模式図である。ここで、座標（Ｘ、Ｙ）は偏向器内の電子線配置を表す偏向器座標であり、偏向器内の電子線通過領域の中央を原点としている。Ｘ軸方向に沿う両側から平行平板電極２１２、２１３が電子線群の通過する領域を挟んでいる。図４には、わかりやすくするため、少数の電子線しか描いていないが、実際には図３に示した描画エリア配置に対応して、多数の電子線が通過するように配置されている。電子線群を一つの偏向器を用いて偏向するように構成してもよいし、電子線群をグループ分けしてグループ毎に偏向器を設けてもよい。たとえば、図３（ｃ）の描画エリア配置であれば、グループ毎に偏向器を設けてもよい。

この電極間に電圧をかけることにより、電極間に電場を発生させる。電子線は電場の方向と強度に応じて偏向される。たとえば、電極２１２にマイナス、電極２１３にプラスの電圧をかけることにより、図に矢印で示した偏向ベクトルのように右方向に電子線が偏向される。このとき、正しい描画結果を得るためには、すべての電子線が同じ方向に同じ量だけ偏向して走査されることが期待される。しかし、電極間の電場は、特に電極端部において均一ではなく、電界強度が異なるとともに、電場の方向も完全にはＸ方向にならない。これは平行平板電極から外側に向かって電場が広がるためである。また、製造誤差によって電極が平行でないことによっても、電場の均一性が損なわれる。なお、Ｙ偏向器２２についても、Ｘ軸とＹ軸を入れ替えれば同様のことが言える。すなわち、Ｘ偏向器２１、Ｙ偏向器２２による複数の電子線の少なくとも１つの偏向量（走査量）及び偏向方向（走査方向）は、基準偏向量（基準走査量）及び基準偏向方向（基準走査方向）に対してずれを有している。基準偏向量及び基準偏向方向は、例えば偏向器内の電子線通過領域の中央における偏向量及び偏向方向である。

図５に、電場が所定の方向と大きさと異なっている場合の、偏向誤差と描画結果への影響を示す。ここで、座標（ｘ、ｙ）は電子線毎のローカル座標であり、描画すべきデータグリッド（目標領域）５０２に対する、実際に描画されるビームグリッド５０３の相対位置を示す。偏向器を駆動していない状態で描画するデータグリッド位置を原点としており、通常は、ローカル座標原点は描画エリア５００の中間点にとり、電場の方向を反転させて原点の両側に均等に偏向するようにする。または、原点を描画エリア中の最初に描画するグリッドとし、一方向に偏向するように偏向器電極に電圧を印加する構成としてもよい。ここでは、偏向器を駆動していないときの電子線は、所望する原点グリッド位置に正しく描画されるとして説明する。

図５（ａ）は所定の電場が得られている状態である。データグリッド５０２の番号ｋに相当する所定の電圧を電極に印加することで、式１のように電子線を偏向することができる。

（ｘ，ｙ）＝（ａ・ｖ・ｋ，０）・・・（１）
ここで、ｖは偏向器の単位印加電圧であり、実際に印加される電圧は、グリッドに応じてｖ・ｋとなる。ａはｖに対する偏向感度である。電場が完全にＸ方向に向いているため、ｙ方向には、偏向されない。

図５（ｂ）は、電場が所定の方向と異なっている場合を示す。このときの偏向量は、２次元ベクトルの偏向ベクトル（α、β）を用いて、式２のように表わされる。

（ｘ、ｙ）＝（α・ｖ・ｋ，β・ｖ・ｋ）・・・（２）
電場の強度が異なると、α≠ａとなり、Ｘ方向に所定の偏向量が得られない。また、電場の向きが異なると、β≠０となりｙ方向への他成分が発生する。これにより、実際に電子線が偏向された結果は、破線で示したビームグリッド５０３のようになり、実線のデータグリッド５０２と一致しなくなってしまう。偏向ベクトル（α、β）は、基準偏向量及び基準偏向方向に対する電子線の偏向量及び偏向方向のずれを示すデータ（第１データ）である。

電子線の本数が多ければ、各電子線の偏向幅は電極間距離よりも十分小さい。たとえば、１００本×１００本の電子線を用いる場合、偏向幅は電極間距離の１００分の１以下になる。そのため、各電子線の偏向幅内においては、電場は均一であるとみなすことができる。そのため、電子線毎にはαとβは定数で表すことができる。しかし、電子線が異なると偏向器座標が異なるため、αとβは電子線毎に異なる値となる。もし、電子線毎に個別に偏向器を備えていれば、偏向器の印加電圧を個別に調整することで、各電子線のビームグリッド５０３をデータグリッド５０２に一致させることができる。しかし、図４に示したように、ひとつの偏向器で多数の電子線群を一括して偏向する場合には、電子線毎に個別に印加電圧を調整することができない。そのため、電子線のビームグリッド５０３すべてをデータグリッド５０２に一致させることはできない。そこで、描画データを修正することで、ビームグリッド５０３とデータグリッド５０２が異なっていても、正しく描画されるようにする。

図６に描画データの修正例を示す。図６（ａ）に電子線を照射すべき基板上の目標領域であるデータグリッド５０２と該電子線の目標ドーズ量を示す描画データを示す。図６の（ａ）では、３×３の領域に電子線を照射して描画するとする。このとき、偏向量及び偏向方向のずれに起因して電子線のビームグリッド５０３が図６（ｂ）の破線のようになったとする。電子線はビームグリッド５０３に沿って描画されるため、本来描画されるべきデータグリッド５０２の描画データを、ビームグリッド５０３に対して割り当て直す必要がある。そこで、ビームグリッド５０３のグリッド毎に、描画されるデータグリッドとの重なり面積を評価する。そして、ビームグリッド５０３中の描画面積とそこに照射される電子線の強度に応じて、ビームグリッド５０３に対する電子線強度を決定する。すなわち、目標領域に照射されるべき電子線と目標領域に隣接する位置に照射されるべき電子線とを用いて、目標領域に描画データに応じた目標ドーズ量で電子線が照射されるように描画データを補正する。図６の例では、図６（ｃ）に示すように、中央２×２のビームグリッド５０３は描画範囲に完全に入っているので、フルに描画する。その周りの４×４のビームグリッド５０３は、描画範囲と描画されない範囲にまたがっているので、描画範囲の面積に応じて、電子線の強度を決定する。例えば、４×４のグリッドのうちの中央の４つ以外の１２のグリッドの電子線強度を、２つのグリッドで７０％、６つのグリッドで５０％、２つのグリッドで２０％、２つのグリッドで１０％とする。電子線強度の強弱は、ブランカを用いてグリッド毎の電子線のオン時間を制御することで調整される。このようにして、データグリッド５０２の描画データから、ビームグリッド５０３に対する描画データを生成し、この描画データを用いて描画を行う。

ビームグリッド５０３に対する描画データ生成のためには、電子線毎に偏向ベクトル（α，β）を求める必要がある。これには、電子線センサ（検出器）７を用いて各電子線の位置を検出して偏向量を計測することで行う。電子線センサ７にはファラデーカップやＣＣＤセンサなどが用いられる。これらの電子線センサ７では、測定する電子線が電子線センサ７に照射されるようにステージ９を移動させて電子線強度を測定する。電子線位置計測部７１では、電子線センサ７の測定値とその時のステージ位置情報に基づいて、電子光学系１０基準での電子線の位置を算出する。偏向器を駆動していない状態（偏向器電極に電圧を印加していない状態）での電子線の基準位置と、偏向器を駆動した状態の電子線の位置との差から、αとβを求めることができる。求めたαとβは補正データ出力部３に保持しておき、これを用いて、描画データ補正部２でビームグリッド５０３への補正を行う。なお、補正データ出力部３では、αとβ以外の各種補正パラメータを保持していてもよい。

図７を用いて、電子線位置計測部７１による電子線の照射位置および偏向量のキャリブレーション工程を説明する。Ｓ１で、電子線位置計測部７１は、電子線センサ７を用いて全電子線について偏向器２１，２２を駆動していない状態（第１偏向状態）での位置計測を行う。これにより、各電子線のローカル座標原点において、データグリッド５０２とビームグリッド５０３がどれだけ異なっているかを測定することができる。Ｓ２で、電子線位置計測部７１は、Ｓ１の測定結果に基づき、電子線位置補正量（オフセット量）を算出する。Ｓ２で算出された電子線位置補正量は、各荷電粒子線について偏向器により偏向されていない状態における照射位置のずれを示す第２データを構成している。電子線位置計測部７１は、データグリッド５０２とビームグリッド５０３の原点が一致するように、描画データをＸ，Ｙ方向にシフトさせるオフセット量を求める。求められたオフセット量は、補正データ出力部３に記憶されて補正に用いられる。

Ｓ３で、電子線位置計測部７１は、基準とする電子線において、所定の電圧を偏向器電極に印加した状態の電子線照射位置を、電子線センサ７を用いて測定する。基準とする電子線は、通常は偏向器座標（Ｘ、Ｙ）の原点付近、すなわち偏向器の中央付近の電子線とする。このとき、偏向器中央付近の複数の電子線を計測して、平均値を測定結果としてもよい。また、描画エリア５００の偏向幅におおむね相当する電圧とすることができる。Ｓ４で、電子線位置計測部７１は、Ｓ３の測定結果に基づき、基準とする電子線において、データグリッド５０２とビームグリッド５０３が一致する偏向電圧を決定する。これは、式１における偏向感度ａを求め、単位印加電圧ｖを決定することである。求められた単位印加電圧ｖは、Ｘ偏向器制御部２１１に送られ、Ｘ偏向器２１に印加する電圧が決定される。

Ｓ５で、電子線位置計測部７１は、Ｓ４で求めた単位印加電圧ｖから決まる描画エリア５００の偏向幅に相当する電圧（基準偏向電圧）を偏向器電極に印加した状態（第２偏向状態）で電子線毎の照射位置を電子線センサ７により測定する。測定する電子線は、全電子線であることが望ましいが、近接する電子線同士では測定結果には大きな差は生じないので、所定の間隔で間引いて測定してもよい。また、近傍の複数の電子線を計測して、平均値を測定結果としてもよい。Ｓ６で、電子線位置計測部７１は、Ｓ１とＳ５の測定結果に基づき、電子線毎に、偏向器に電圧を印加したときの偏向量を求める。これは、式２におけるαとβを決定することである。求められたαとβは、補正データ出力部３に記憶されて補正に用いられる。

次に、図８を用いて、電子線位置および偏向量の補正工程を説明する。Ｓ１１で、描画データ補正部２は、補正データ出力部３に記憶されているαとβを読み出し、描画するビームグリッドｋの座標値（ｘ，ｙ）の偏向補正量を算出する。Ｓ１２で、描画データ補正部２は、補正データ出力部３に記憶されている電子線のオフセット量を読み出し、描画するビームグリッドｋに対する電子線位置補正量を算出する。

Ｓ１３で、上記キャリブレーション工程とは別に、ウエハ毎にウエハ上に描画済みの回路パターンマーク位置が計測される。この情報から、描画データ補正部２は、ウエハ上の描画済み回路パターンに対して正確に重ね合わせて描画するための描画データのシフト量、回転量および拡大率を求め、それに合わせてデータグリッド５０２の座標を算出する。Ｓ１４で、描画データ補正部２は、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３で算出された個々の補正による座標値を合算し、描画しようとするビームグリッドｋの座標値（ｘ，ｙ）を求める。

Ｓ１５で、描画データ補正部２は、算出されたビームグリッド座標値に対応する画素データを描画データ生成部１により生成された描画データから読み出し、前述の面積比に基づく手法で電子線強度即ち電子線のオン時間を表す描画データを求める。Ｓ１６で、描画データ補正部２は、必要に応じて、各電子線の強度に対する補正を描画データに加える。描画データ補正部２は、求められた描画データをブランカ制御部１３１に供給し、同期制御部５によって偏向器２０およびステージ９と同期を取ってブランカ１３が駆動される。上記の補正動作はビームグリッド毎に繰り返し実行される。多数の処理回路を用意して複数のグリッド、複数の電子線に対して並列処理を行うようにしてもよい。

以上説明したように、各電子線の偏向量を計測して描画データの補正を行うことにより、多数の電子線を単一の偏向器を用いて偏向することで偏向器内の電場分布に基づく電子線毎の偏向量及び偏向方向の誤差があっても、精度よく描画を行うことができる。

［第２実施形態］
第１実施形態に記載の工程Ｓ５に多数の電子線について、それぞれ偏向量を計測していたのでは、非常に計測時間がかかってしまう。一方、シミュレーションを行うことで、偏向ベクトル（α、β）を求めることができる。具体的には、偏向器によって形成される電場のシミュレーションを行うことにより、各電子線位置における電場の状態（強度、方向）を求める。さらに、求めた電場を電子線が通過した時の挙動をシミュレーションして、偏向ベクトル（α、β）を取得する。シミュレーションで取得された、各電子線の偏向ベクトルを補正データ出力部３に記憶し、補正に用いることができる。偏向ベクトルの算出は設計時など、事前に行っておけばよい。そのため、図７に示した第1実施形態のキャリブレーション工程に対して、Ｓ５，Ｓ６を省略することができる。このときの描画データの補正工程は、図８に示した第1実施形態の補正工程と同じである。本実施形態では、キャリブレーション工程において、偏向ベクトルを計測する工程が省略できるので、大幅なキャリブレーション時間の短縮が可能となる。

［第３実施形態］
図４に示した各電子線の偏向ベクトルは、偏向器座標に対して相関関係を有している。特に、平行平板電極のように、座標系に対して対称な電極形状であれば、偏向ベクトルは座標値に対して比較的単純な近似式で表すことができる。式２におけるＸ軸方向の偏向量αの分布は、Ｘ軸、Ｙ軸に対しておおむね線対称となっており、近似式を２次または４次の偶数次多項式で表すことができる。たとえば２次多項式で表すと式３のようになる。
α＝ｆ（Ｘ，Ｙ）
＝１＋ｆ１０Ｘ＋ｆ２０Ｘ＾２＋ｆ０１Ｙ＋ｆ０２Ｙ＾２＋ｆ１１ＸＹ・・・（３）
ここで、第１項の定数は、Ｓ３、Ｓ４において、単位印加電圧ｖがキャリブレーションされているとして、１としている。

Ｙ軸方向の偏向量βの分布は、Ｘ軸、Ｙ軸に対しておおむね点対称となっているので、１次または３次の奇数次多項式で表すことができる。たとえば、３次多項式で表すと、式４のようになる。
β＝ｇ（Ｘ，Ｙ）
＝ｇ００＋ｇ１０Ｘ＋ｇ２０Ｘ＾２＋ｇ３０Ｘ＾３＋ｇ０１Ｙ＋ｇ０２Ｙ＾２＋ｇ０３Ｙ＾３＋ｇ１１ＸＹ＋ｇ１２ＸＹ＾２＋ｇ２１Ｘ＾２Ｙ・・・（４）
このように表すと、式３の係数ｆ１０〜ｆ１１、および式４の係数ｇ００〜ｇ２１を求めておけば、各電子線の偏向器座標（Ｘ、Ｙ）から式に基づいて偏向ベクトル（α，β）を求めることができる。式３、式４の形式および各係数値は、第２実施形態と同様に、この偏向器の電場シミュレーションを行うことにより求めることができる。このとき、多項式の次数については、近似多項式によって求められた偏向ベクトル（α，β）と、直接求められた偏向ベクトル（α，β）の誤差が許容値以下になるように決める。誤差の許容値は、描画装置各部の精度や、プロセス条件によって変わってくるが、算出された偏向ベクトル（α，β）によって決定されたビームグリッドの誤差が、おおむねグリッドサイズの１／１０以下であることが望ましい。

また、式３、式４の形式および各係数値は、第１実施形態と同様に、各電子線の偏向量を計測することによって、求めることもできる。各電子線の偏向量を近似多項式に当てはめて、最小二乗法などによって近似多項式係数を算出することができる。式３、式４の形式は、上記のような低次多項式で表すと、少ない演算量で偏向ベクトルを求めることができるが、必ずしも多項式形式ではなくともよい。三角関数や指数関数を用いることもできる。

図９を用いて、本実施形態における電子線位置および偏向量のキャリブレーション工程を説明する。第２実施形態に示した工程のように、偏向量のキャリブレーションを行うことなく、事前のシミュレーションや測定結果から求められた近似多項式係数を用いて描画することもできる。ここでは、装置の状態変化に合わせてキャリブレーションを行った場合について説明する。Ｓ１〜Ｓ４は、第１実施形態と同様である。

Ｓ７で、参照電子線について、Ｓ４で求めた単位印加電圧ｖから決まる描画エリア５００の偏向幅に相当する電圧を偏向器電極に印加する。電子線位置計測部７１は、そのときの電子線位置は電子線センサ７を用いて測定する。Ｓ５とは異なり、式３、式４の係数が特定可能となる本数の参照電子線のみを計測すればよい。測定精度を高めるため、基準となる原点付近から大きく離れた電極端部近傍の電子線を参照電子線として計測する。また、近接する複数の電子線を計測して、平均値を測定結果としてもよい。

Ｓ８で、電子線位置計測部７１は、Ｓ１とＳ７の測定結果に基づき、参照電子線において、偏向器に電圧を印加した時の、偏向量を求める。これは、式２におけるαとβを決定することである。これを式３、式４に代入し、最小二乗法を用いて、多項式ｆ、ｇの各係数を求める。求めた各係数は、補正データ出力部３に記憶されて補正に用いられる。

また、変動要因によっては、各係数を個別に求める必要がない場合もある。
α＝ｆ（Ｘ，Ｙ）
＝１＋（ｆ１０Ｘ＋ｆ２０Ｘ＾２＋ｆ０１Ｙ＋ｆ０２Ｙ＾２＋ｆ１１ＸＹ）Ｆ・・・（３’）
β＝ｇ（Ｘ，Ｙ）
＝（ｇ００＋ｇ１０Ｘ＋ｇ２０Ｘ＾２＋ｇ３０Ｘ＾３＋ｇ０１Ｙ＋ｇ０２Ｙ＾２＋ｇ０３Ｙ＾３＋ｇ１１ＸＹ＋ｇ１２ＸＹ＾２＋ｇ２１Ｘ＾２Ｙ）Ｇ・・・（４’）
例えば、α、βを式３’、式４’のように変形したときに、係数ｆ１０〜ｆ１１及び係数ｇ００〜ｇ２１は変動しないとみなすことができれば、全体を代表する係数Ｆ、Ｇだけをキャリブレーションすればよい。この場合、偏向量を測定する電子線数をさらに削減することが可能である。

次に、図１０を用いて、電子線位置および偏向量の補正工程を説明する。工程Ｓ１０が加わった以外は、第１実施形態の図８と同じである。Ｓ１０で、描画データ補正部２は、補正データ出力部３に記憶されている多項式ｆ、ｇの各係数を読み出し、電子線の偏向器座標値（Ｘ，Ｙ）と合わせて、多項式ｆ、ｇに代入することで、αとβを算出する。算出は、単純な積和演算のみで済むため、演算量はほとんど増えない。Ｓ１１で、描画データ補正部２は、Ｓ１０で算出されたαとβを用いて、描画するビームグリッドｋの座標値（ｘ，ｙ）を算出する。

第３実施形態においては、少数の参照電子線のみの偏向量を計測すればよいため、キャリブレーション時間を大幅に短縮することができる。また、第１実施形態においては、全電子線に対してαとβを補正データ出力部３に記憶しておく必要があったが、第３実施形態においては全電子線に対して、同一の多項式ｆ、ｇの係数Ｆ、Ｇのみを記憶しておけばよいので、記憶容量を大幅に削減することができる。

［第４実施形態］
図１１に、第４実施形態における電子線位置および偏向量の補正工程を説明する。第４実施形態では、補正工程を、キャリブレーションごとに行うオフライン工程と、チップ毎に行うオンライン工程に分けた点が、第３実施形態と異なる。オフライン工程においては、Ｓ１０、Ｓ１１、Ｓ１２の工程を行い、電子線位置と偏向量のみの補正を描画データに対して適用し、Ｓ１７で中間描画データを生成する。キャリブレーションは、描画装置の立ち上げ時、複数枚のウエハの描画後、前回のキャリブレーションから所定の時間が経過した後、などのタイミングで行われる。ここで、補正パラメータが更新されるため、それに合わせて描画パターンに補正を行う。

一方、Ｓ１３のオーバーレイ補正は、ウエハ毎に計測が行われ、また補正パラメータはウエハ上に描画されるチップ毎に異なる。従って、Ｓ１３、Ｓ１８、Ｓ１６の工程は各チップの描画毎に行う。Ｓ１８では、オフライン工程で生成した中間描画データＳ１７に対して、Ｓ１3で生成したオーバーレイ補正の適用を行う。本実施形態では、オンラインで実行する処理量を減らすことができるため、処理回路の規模を削減することができる。オフライン工程は、キャリブレーション工程と並行して実行することができ、装置のスループットに直結しない。従って、多少処理時間が多くかかっても、ソフトウェア処理として処理回路を削減し、装置コストを削減することが可能となる。

［物品の製造方法］
本発明の好適な実施形態の物品の製造方法は、例えば、半導体デバイスや原版（例えば、レチクルまたはマスクとも呼ばれうる）などの物品の製造に好適である。該製造方法は、感光剤が塗布された基板に上記の荷電粒子線描画装置を用いてパターンを描画する工程と、前記パターンが描画された基板を現像する工程とを含みうる。さらに、デバイスを製造する場合において、該製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含みうる。

Claims (12)

1. 複数の荷電粒子線を物体上に照射して、パターンを描画する描画装置であって、
   前記複数の荷電粒子線を個別にブランキングして、前記物体上に照射される前記複数の荷電粒子線の強度を個別に調整する複数のブランカと、
   前記複数の荷電粒子線を一括して偏向して、前記物体上における前記複数の荷電粒子線の照射位置を一括して変える偏向器と、
   前記複数のブランカおよび前記偏向器を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   制御した前記偏向器によって偏向された前記複数の荷電粒子線の照射位置をそれぞれ取得し、
   前記偏向器によって偏向された前記複数の荷電粒子線の照射位置に基づいて、制御データを生成し、
   前記制御データに基づいて、前記物体上に照射される前記複数の荷電粒子線の強度を個別に調整するように、前記複数のブランカを個別に制御する、ことを特徴とする描画装置。
2. 前記制御部は、前記複数の荷電粒子線それぞれに関して、前記偏向器によって生じた荷電粒子線の前記物体上の位置のずれを取得するために用いられる係数を保持する、ことを特徴とする請求項１に記載の描画装置。
3. 前記制御部は、前記係数として、前記複数の荷電粒子線それぞれの基準位置と前記ずれとの関係を表わす係数を保持する、ことを特徴とする請求項２に記載の描画装置。
4. 前記制御部は、前記係数として、前記関係を表わす多項式の係数を保持する、ことを特徴とする請求項３に記載の描画装置。
5. 前記制御部は、前記物体上の２次元座標の各成分についての前記係数を保持する、ことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の描画装置。
6. 前記制御部は、前記偏向器により偏向されていない状態における前記物体上の前記複数の荷電粒子線それぞれの位置のずれに対応したデータを保持し、前記データにさらに基づいて前記制御データを生成する、ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の描画装置。
7. 前記係数は、前記偏向器の生成する電場の強度及び方向をシミュレーションすることによって取得される、ことを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれか１項に記載の描画装置。
8. 前記物体上の荷電粒子線を検出する検出器を有し、
   前記制御部は、前記検出器の出力に基づいて、前記複数の荷電粒子線それぞれに関して前記偏向器による第１偏向状態と第２偏向状態とにおける荷電粒子線の照射位置を計測することによって、前記係数を取得する、ことを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれか１項に記載の描画装置。
9. 前記制御部は、前記複数の荷電粒子線それぞれに関して、前記偏向器によって生じた荷電粒子線の前記物体上の位置のずれを取得し、前記ずれに基づいて前記制御データを生成する、ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の描画装置。
10. 前記物体上に照射される前記複数の荷電粒子線の強度は、前記複数の荷電粒子線が前記複数のブランカを通過する時間を個別に調整することで、個別に調整される、ことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の描画装置。
11. 前記制御データは、前記偏向器によって偏向されるべき前記複数の荷電粒子線の目標位置に対する前記偏向器によって偏向された前記複数の荷電粒子線の照射位置のずれを補正するために、前記制御部により生成される、ことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の描画装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の描画装置を用いて基板に描画を行う工程と、
    前記工程で描画を行われた基板を現像する工程と、
    を含むことを特徴とする物品の製造方法。