特許 6087154 荷電粒子ビーム描画装置、試料面へのビーム入射角調整方法、および荷電粒子ビーム描画方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6087154

(24)【登録日】2017年2月10日

(45)【発行日】2017年3月1日

(54)【発明の名称】荷電粒子ビーム描画装置、試料面へのビーム入射角調整方法、および荷電粒子ビーム描画方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20170220BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20170220BHJP

   H01J 37/305 20060101ALI20170220BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/30 541B

   H01L21/30 541H

   H01L21/30 541D

   G03F7/20 504

   H01J37/305 B

【請求項の数】7

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2013-7682(P2013-7682)

(22)【出願日】2013年1月18日

(65)【公開番号】特開2014-138175(P2014-138175A)

(43)【公開日】2014年7月28日

【審査請求日】2015年12月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】504162958

【氏名又は名称】株式会社ニューフレアテクノロジー

(74)【代理人】

【識別番号】100119035

【弁理士】

【氏名又は名称】池上 徹真

(74)【代理人】

【識別番号】100141036

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 章

(74)【代理人】

【識別番号】100088487

【弁理士】

【氏名又は名称】松山 允之

(72)【発明者】

【氏名】中山 貴仁

(72)【発明者】

【氏名】東矢 高尚

【審査官】 今井 彰

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１９２６０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５５−０３８０５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１８１７１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１１１７０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１９９０７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０２２７７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−０８２４２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０１９１９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２４６３０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６４−０３９０２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｈ０１Ｊ ３７／０５、３７／０９−３７／１８、３７／２１

３７／３０−３７／３６

Ｇ０３Ｆ ７／２０−７／２４、９／００−９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

荷電粒子ビームを放出する放出部と、
前記荷電粒子ビームを収束させる電子レンズと、
光軸方向に対して前記電子レンズよりも後側に配置され、ビームＯＮとビームＯＦＦとを切り替えるブランキング制御を行う場合に、前記荷電粒子ビームを偏向するブランキング偏向器と、
光軸方向に対して前記ブランキング偏向器よりも後側に配置され、ビームＯＦＦの状態になるように偏向された前記荷電粒子ビームを遮蔽するブランキングアパーチャ部材と、
前記ブランキング偏向器の中心高さ位置に配置され、前記ブランキング偏向器にビームＯＮになる電圧を印加した状態で前記ブランキング偏向器によってビームＯＦＦにならない程度にブランキング偏向する場合のビーム軌道と同様のビーム軌道になるように前記荷電粒子ビームを偏向する電磁コイルと、
を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。

【請求項2】

荷電粒子ビームを放出する放出部と、
前記荷電粒子ビームを収束させる電子レンズと、
光軸方向に対して前記電子レンズよりも後側に配置され、ビームＯＮとビームＯＦＦとを切り替えるブランキング制御を行う場合に、前記荷電粒子ビームを偏向するブランキング偏向器と、
光軸方向に対して前記ブランキング偏向器よりも後側に配置され、ビームＯＦＦの状態になるように偏向された前記荷電粒子ビームを遮蔽するブランキングアパーチャ部材と、
光軸方向に対して前記ブランキング偏向器よりも後側に配置され、前記荷電粒子ビームを偏向する複数の電磁コイルと、
を備え、
前記複数の電磁コイルによって偏向された前記荷電粒子ビームの軌道の延長線と光軸との交点が、前記ブランキング偏向器の中心高さ位置になるように、前記複数の電磁コイルによって形成される磁場が調整され、前記ブランキング偏向器にビームＯＮになる電圧を印加した状態で前記複数の電磁コイルによって前記ブランキング偏向器によってビームＯＦＦにならない程度にブランキング偏向する場合のビーム軌道と同様のビーム軌道になるように前記荷電粒子ビームを偏向することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。

【請求項3】

電子レンズと、光軸方向に対して前記電子レンズよりも後側に配置されたブランキング偏向器と、前記ブランキング偏向器の中心高さ位置に配置された電磁コイルと、を用いて、前記ブランキング偏向器にビームＯＮになる電圧を印加し、前記電磁コイルに前記ブランキング偏向器でビームＯＦＦになるように偏向する偏向量よりも小さい偏向量になる電流を流した状態で、前記電子レンズに印加する電圧を可変にして前記荷電粒子ビームを収束させ、前記電子レンズに印加する電圧毎に、試料上に照射された前記荷電粒子ビームの照射位置の位置ずれ量を測定する工程と、
前記電子レンズに印加する電圧毎に、前記位置ずれ量が許容値内かどうかを判定する工程と、
を備え、
前記電子レンズに印加する電圧は、前記位置ずれ量が許容値内に入るように調整されることを特徴とする試料面へのビーム入射角調整方法。

【請求項4】

電子レンズと、光軸方向に対して前記電子レンズよりも後側に配置されたブランキング偏向器と、光軸方向に対して前記ブランキング偏向器よりも後側に配置された複数の電磁コイルと、を用いて、前記ブランキング偏向器にビームＯＮになる電圧を印加し、前記複数の電磁コイルに、前記ブランキング偏向器でビームＯＦＦになるように偏向する偏向量よりも小さい偏向量になる電流であって、前記複数の電磁コイルによって偏向された前記荷電粒子ビームの軌道の延長線と光軸との交点が、前記ブランキング偏向器の中心高さ位置になる電流を流した状態で、前記電子レンズに印加する電圧を可変にして前記荷電粒子ビームを収束させ、前記電子レンズに印加する電圧毎に、試料上に照射された前記荷電粒子ビームの照射位置の位置ずれ量を測定する工程と、
前記電子レンズに印加する電圧毎に、前記位置ずれ量が許容値内かどうかを判定する工程と、
を備え、
前記電子レンズに印加する電圧は、前記位置ずれ量が許容値内に入るように調整されることを特徴とする試料面へのビーム入射角調整方法。

【請求項5】

請求項３又は４記載の試料面へのビーム入射角調整方法によって試料面へのビーム入射角が調整された荷電粒子ビームを用いて、前記ブランキング偏向器を用いてブランキング動作を行いながら試料にパターンを描画することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。

【請求項6】

荷電粒子ビームを放出する放出部と、
前記荷電粒子ビームを収束させる電子レンズと、
光軸方向に対して前記電子レンズよりも後側に配置され、ビームＯＮとビームＯＦＦとを切り替えるブランキング制御を行う場合に、前記荷電粒子ビームを偏向するブランキング偏向器と、
光軸方向に対して前記ブランキング偏向器よりも後側に配置され、ビームＯＦＦの状態になるように偏向された前記荷電粒子ビームを遮蔽するブランキングアパーチャ部材と、
前記ブランキング偏向器にビームＯＮの電圧とビームＯＦＦの電圧の印加する第１のアンプと、
前記第１のアンプと並列に前記ブランキング偏向器に接続され、前記ブランキング偏向器によるビームＯＮの状態から、さらに、ビームＯＦＦにならない程度に前記荷電粒子ビームを偏向する電圧を前記ブランキング偏向器に印加する第２のアンプと、
を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。

【請求項7】

荷電粒子ビームを収束させる電子レンズに印加する電圧を設定する工程と、
光軸方向に対して前記電子レンズよりも後側に配置されたブランキング偏向器によりビームＯＮの状態に制御する工程と、
前記ビームＯＮの状態に制御された状態で、前記ブランキング偏向器よりも後段側に配置された対物レンズで調整される第１と第２の焦点位置毎に、前記第１と第２の焦点位置とは異なる高さ位置に配置されたマーク上に照射された前記荷電粒子ビームの照射位置を測定し、測定された照射位置間の位置ずれ量が第１の閾値以下となるように、前記ブランキング偏向器と前記対物レンズの間に配置された電磁コイルを用いて、前記対物レンズのレンズ中心側に前記荷電粒子ビームのビーム中心を移動させる工程と、
前記ブランキング偏向器によるビームＯＮの状態から、前記ブランキング偏向器の中心高さ位置を偏向支点にして、さらに、ビームＯＦＦにならない程度に前記荷電粒子ビームを偏向する工程と、
前記荷電粒子ビームが偏向された状態で、前記対物レンズで調整される第１と第２の焦点位置毎に、前記マーク上に照射された前記荷電粒子ビームの照射位置を測定し、測定された照射位置間の位置ずれ量が前記第１の閾値以下となるように、前記電磁コイルを用いて、前記対物レンズのレンズ中心側に前記荷電粒子ビームのビーム中心を移動させる工程と、
前記ビームＯＮの状態に制御された状態での前記荷電粒子ビームのビーム中心の移動量と、前記荷電粒子ビームが偏向された状態での前記荷電粒子ビームのビーム中心の移動量との差分が第２の閾値以下かどうかを判定する工程と、
を備え、
前記差分が前記第２の閾値よりも小さくなるまで、前記電子レンズに印加する電圧を可変にしながら前記各工程を繰り返すことを特徴とする試料面へのビーム入射角調整方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、荷電粒子ビーム描画装置、試料面へのビーム入射角調整方法、および荷電粒子ビーム描画方法に係り、例えば、ブランキング動作しながら電子ビームを試料上に照射する電子ビーム描画装置における電子ビームの試料面へのビーム入射角を調整する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

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、電子ビーム（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）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。

【0003】

図１９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３４０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。

【0004】

例えば、ＶＳＢ方式の描画装置では、ブランキング動作により１回のショット用のビームを形成する。描画装置では、一般に、ブランキング偏向器の後段に複数のビーム偏向機能を備えており、かかるビーム偏向機能でビームを偏向させながら試料面へとビームを照射する（例えば、特許文献１参照）。

【0005】

ここで、描画の位置精度を高めるためには、ビームＯＮの際のブランキング電圧が変動した場合でも、ブランキング電圧の変動に起因して試料面へのビームの入射角の変動が生じないようにする必要がある。例えば、ブランキング動作以外のビーム偏向をおこなわない場合に、ビームＯＮの際のブランキングの電圧が変動した場合でも試料面へのビームの入射角がいずれも垂直入射にすることが望まれる。入射角が垂直入射からはずれるとデフォーカスした際に試料面上のビームの照射位置に位置ずれが生じてしまう。かかる問題を解消するためには、ビームＯＮの際のブランキング電圧を微調整してビームを偏向させた場合のビームの入射角（ランディングアングル）を測定する必要がある。しかしながら、一般に、ブランキング動作に用いる電圧は、ブランキング速度（応答性）と電圧安定性を確保するために、ビームＯＮの際の電圧と、ビームＯＦＦの際の電圧の２値がブランキング偏向器へ電圧を印加するアンプに設定されている。例えば、０Ｖと数Ｖといった２値で構成される。そして、ビームＯＦＦの際の電圧で偏向されたビームはブランキングアパーチャによって遮蔽されてしまうので、ビームが試料面まで到達しない。よって、ビームＯＮの際のブランキング電圧を微調整できず、既存のブランキング動作の電圧を用いてビームの入射角を測定することは困難であった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０００−２５１８２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、ビームＯＮの際のブランキング電圧が変動した場合でも、ブランキング電圧の変動に起因して試料面へのビームの入射角の変動が生じないようにすることが可能な装置および方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
前記荷電粒子ビームを収束させる電子レンズと、
光軸方向に対して電子レンズよりも後側に配置され、ビームＯＮとビームＯＦＦとを切り替えるブランキング制御を行う場合に、荷電粒子ビームを偏向するブランキング偏向器と、
光軸方向に対してブランキング偏向器よりも後側に配置され、ビームＯＦＦの状態になるように偏向された荷電粒子ビームを遮蔽するブランキングアパーチャ部材と、
ブランキング偏向器の中心高さ位置に配置され、前記ブランキング偏向器にビームＯＮになる電圧を印加した状態で前記ブランキング偏向器によってビームＯＦＦにならない程度にブランキング偏向する場合のビーム軌道と同様のビーム軌道になるように荷電粒子ビームを偏向する電磁コイルと、
を備えたことを特徴とする。

【0009】

本発明の他の態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
荷電粒子ビームを収束させる電子レンズと、
光軸方向に対して前記電子レンズよりも後側に配置され、ビームＯＮとビームＯＦＦとを切り替えるブランキング制御を行う場合に、荷電粒子ビームを偏向するブランキング偏向器と、
光軸方向に対してブランキング偏向器よりも後側に配置され、ビームＯＦＦの状態になるように偏向された荷電粒子ビームを遮蔽するブランキングアパーチャ部材と、
光軸方向に対してブランキング偏向器よりも後側に配置され、荷電粒子ビームを偏向する複数の電磁コイルと、
を備え、
複数の電磁コイルによって偏向された荷電粒子ビームの軌道の延長線と光軸との交点が、ブランキング偏向器の中心高さ位置になるように、複数の電磁コイルによって形成される磁場が調整され、前記ブランキング偏向器にビームＯＮになる電圧を印加した状態で前記複数の電磁コイルによって前記ブランキング偏向器によってビームＯＦＦにならない程度にブランキング偏向する場合のビーム軌道と同様のビーム軌道になるように前記荷電粒子ビームを偏向することを特徴とする。

【0010】

本発明の一態様の試料面へのビーム入射角調整方法は、
電子レンズと、光軸方向に対して電子レンズよりも後側に配置されたブランキング偏向器と、ブランキング偏向器の中心高さ位置に配置された電磁コイルと、を用いて、ブランキング偏向器にビームＯＮになる電圧を印加し、電磁コイルにブランキング偏向器でビームＯＦＦになるように偏向する偏向量よりも小さい偏向量になる電流を流した状態で、電子レンズに印加する電圧を可変にして荷電粒子ビームを収束させ、電子レンズに印加する電圧毎に、試料上に照射された前記荷電粒子ビームの照射位置の位置ずれ量を測定する工程と、
電子レンズに印加する電圧毎に、位置ずれ量が許容値内かどうかを判定する工程と、
を備え、
電子レンズに印加する電圧は、位置ずれ量が許容値内に入るように調整されることを特徴とする。

【0011】

本発明の他の態様の試料面へのビーム入射角調整方法は、
電子レンズと、光軸方向に対して電子レンズよりも後側に配置されたブランキング偏向器と、光軸方向に対してブランキング偏向器よりも後側に配置された複数の電磁コイルと、を用いて、ブランキング偏向器にビームＯＮになる電圧を印加し、複数の電磁コイルに、ブランキング偏向器でビームＯＦＦになるように偏向する偏向量よりも小さい偏向量になる電流であって、複数の電磁コイルによって偏向された荷電粒子ビームの軌道の延長線と光軸との交点が、ブランキング偏向器の中心高さ位置になる電流を流した状態で、電子レンズに印加する電圧を可変にして荷電粒子ビームを収束させ、電子レンズに印加する電圧毎に、試料上に照射された荷電粒子ビームの照射位置の位置ずれ量を測定する工程と、
電子レンズに印加する電圧毎に、位置ずれ量が許容値内かどうかを判定する工程と、
を備え、
電子レンズに印加する電圧は、位置ずれ量が許容値内に入るように調整されることを特徴とする。

【0012】

本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画方法は、
上述したいずれかの試料面へのビーム入射角調整方法によって試料面へのビーム入射角が調整された荷電粒子ビームを用いて、ブランキング偏向器を用いてブランキング動作を行いながら試料にパターンを描画することを特徴とする。

【0013】

本発明の他の態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
荷電粒子ビームを収束させる電子レンズと、
光軸方向に対して前記電子レンズよりも後側に配置され、ビームＯＮとビームＯＦＦとを切り替えるブランキング制御を行う場合に、荷電粒子ビームを偏向するブランキング偏向器と、
光軸方向に対して前記ブランキング偏向器よりも後側に配置され、ビームＯＦＦの状態になるように偏向された前記荷電粒子ビームを遮蔽するブランキングアパーチャ部材と、
ブランキング偏向器にビームＯＮの電圧とビームＯＦＦの電圧の印加する第１のアンプと、
第１のアンプと並列に前記ブランキング偏向器に接続され、ブランキング偏向器によるビームＯＮの状態から、さらに、ビームＯＦＦにならない程度に荷電粒子ビームを偏向する電圧をブランキング偏向器に印加する第２のアンプと、
を備えたことを特徴とする。

【0014】

本発明の他の態様の試料面へのビーム入射角調整方法は、
荷電粒子ビームを収束させる電子レンズに印加する電圧を設定する工程と、
光軸方向に対して前記電子レンズよりも後側に配置されたブランキング偏向器によりビームＯＮの状態に制御する工程と、
ビームＯＮの状態に制御された状態で、ブランキング偏向器よりも後段側に配置された対物レンズで調整される第１と第２の焦点位置毎に、第１と第２の焦点位置とは異なる高さ位置に配置されたマーク上に照射された荷電粒子ビームの照射位置を測定し、測定された照射位置間の位置ずれ量が第１の閾値以下となるように、ブランキング偏向器と対物レンズの間に配置された電磁コイルを用いて、対物レンズのレンズ中心側に荷電粒子ビームのビーム中心を移動させる工程と、
ブランキング偏向器によるビームＯＮの状態から、ブランキング偏向器の中心高さ位置を偏向支点にして、さらに、ビームＯＦＦにならない程度に荷電粒子ビームを偏向する工程と、
荷電粒子ビームが偏向された状態で、対物レンズで調整される第１と第２の焦点位置毎に、マーク上に照射された荷電粒子ビームの照射位置を測定し、測定された照射位置間の位置ずれ量が第１の閾値以下となるように、電磁コイルを用いて、対物レンズのレンズ中心側に荷電粒子ビームのビーム中心を移動させる工程と、
ビームＯＮの状態に制御された状態での荷電粒子ビームのビーム中心の移動量と、荷電粒子ビームが偏向された状態での荷電粒子ビームのビーム中心の移動量との差分が第２の閾値以下かどうかを判定する工程と、
を備え、
差分が第２の閾値よりも小さくなるまで、電子レンズに印加する電圧を可変にしながら前記各工程を繰り返すことを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

本発明の一態様によれば、ビームＯＮの際のブランキング電圧が変動した場合でも、ブランキング電圧の変動に起因して試料面へのビームの入射角の変動が生じないようにできる。その結果、描画の位置精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】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2】実施の形態１における各領域を説明するための概念図である。

【図3】実施の形態１におけるクロスオーバー位置がブランキング偏向器の中心高さ位置に制御されている場合のブランキング電圧変動の有無を比較した概念図である。

【図4】実施の形態１におけるクロスオーバー位置がブランキング偏向器の中心高さ位置からずれた位置に制御されている場合のブランキング電圧変動の有無を比較した概念図である。

【図5】実施の形態１におけるブランキング動作時の偏向支点位置とクロスオーバー位置との関係を示す図である。

【図6】実施の形態１におけるビーム入射角と焦点位置との関係を示す図である。

【図7】実施の形態１における電磁コイルの構成を示す概念図である。

【図8】実施の形態１におけるビーム入射角調整方法の要部工程を示すフローチャート図である。

【図9】実施の形態１における電磁コイルによるビーム偏向を説明するための概念図である。

【図10】実施の形態１におけるブランキング軌道とコイルによるビーム軌道の一例を示す図である。

【図11】実施の形態１における電磁コイルの配置位置を説明するための概念図である。

【図12】実施の形態２における描画装置の構成を示す概念図である。

【図13】実施の形態２における複数の電磁コイルの配置位置と複数の電磁コイルによるビーム偏向とを説明するための概念図である。

【図14】実施の形態３における描画装置の構成を示す概念図である。

【図15】実施の形態４における描画装置の構成を示す概念図である。

【図16】実施の形態４における描画装置の他の構成を示す概念図である。

【図17】実施の形態４におけるビーム入射角調整方法の要部工程を示すフローチャート図である。

【図18】実施の形態４における焦点位置の一例を示す図である。

【図19】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。

【発明を実施するための形態】

【0017】

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。

【0018】

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（ＶＳＢ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、電子レンズ２１１、照明レンズ２０２、ブランキング偏向器２１２、電磁コイル２１６、ブランキングアパーチャ２１４、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、主偏向器２０８、副偏向器２０９、検出器２２０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、レジストが塗布された、まだ何も描画されていないマスクブランクスが含まれる。また、ＸＹステージ１０５面上には、試料１０１が配置される位置とは異なる位置にマーク１０６が形成されている。マーク１０６は、例えば、十字型に形成されたものを用いると好適である。また、電磁コイル２１６は、ブランキング偏向器２１２の中心高さ位置に配置されると好適である。ブランキング偏向器２１２として、例えば１対の電極が用いられる。

【0019】

制御部１６０は、制御計算機１１０、メモリ１１１、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路１１２、制御回路１２０、ＤＡＣ（デジタル・アナログコンバータ）アンプ１２２、レンズ制御回路１３０、コイル制御回路１３２、及びアンプ１３８を有している。制御計算機１１０、メモリ１１１、外部Ｉ／Ｆ回路１１２、制御回路１２０、レンズ制御回路１３０、コイル制御回路１３２、及びアンプ１３８は、図示しないバスを介して互いに接続されている。

【0020】

制御計算機１１０内には、測定部６０、位置ずれ量演算部６２、判定部６４、及び描画制御部６６が配置される。測定部６０、位置ずれ量演算部６２、判定部６４、及び描画制御部６６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。測定部６０、位置ずれ量演算部６２、判定部６４、及び描画制御部６６に入出力される情報および演算中の情報はメモリ１１２にその都度格納される。

【0021】

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、主偏向器２０８と副偏向器２０９の主副２段の多段偏向器を用いているが、１段の偏向器或いは３段以上の多段偏向器によって位置偏向を行なう場合であってもよい。また、描画装置１００には、マウスやキーボード等の入力装置、及びモニタ装置等が接続されていても構わない。また、図１の例では、ブランキングアパーチャ２１４が、第１のアパーチャ２０３よりも上方側に配置されているが、これに限るものではなく、ブランキング動作が可能である位置であれば構わない。例えば、第１のアパーチャ２０３或いは第２のアパーチャ２０６よりも下方側に配置されても構わない。

【0022】

図２は、実施の形態１における各領域を説明するための概念図である。図２において、試料１０１の描画領域１０は、主偏向器２０８のＹ方向偏向可能幅である、短冊状の複数のストライプ領域２０に仮想分割される。また、各ストライプ領域２０は、副偏向器２０９の偏向可能サイズである複数のサブフィールド（ＳＦ）３０（小領域）に仮想分割される。そして、各ＳＦ３０の各ショット位置にショット図形５２，５４，５６が描画される。

【0023】

制御回路１２０からブランキング制御用のＤＡＣアンプ１２２に対して、ブランキング制御用のデジタル信号が出力される。そして、ブランキング制御用のＤＡＣアンプ１２２では、デジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅させた上で偏向電圧として、ブランキング偏向器２１２に印加する。かかる偏向電圧によって電子ビーム２００が偏向させられ、各ショットの照射時間（照射量）が制御される。

【0024】

制御回路１２０から図示しないＤＡＣアンプに対して、主偏向制御用のデジタル信号が出力される。そして、主偏向制御用のＤＡＣアンプでは、デジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅させた上で偏向電圧として、主偏向器２０８に印加する。かかる偏向電圧によって電子ビーム２００が偏向させられ、各ショットのビームがメッシュ状に仮想分割された、目標となるＳＦ３０の基準位置に偏向される。

【0025】

制御回路１２０から図示しないＤＡＣアンプに対して、副偏向制御用のデジタル信号が出力される。そして、副偏向制御用のＤＡＣアンプでは、デジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅させた上で偏向電圧として、副偏向器２０９に印加する。かかる偏向電圧によって電子ビーム２００が偏向させられ、各ショットのビームが対象となるＳＦ３０内の各ショット位置に偏向される。

【0026】

描画装置１００では、複数段の多段偏向器を用いて、ストライプ領域２０毎に描画処理を進めていく。ここでは、一例として、主偏向器２０８、及び副偏向器２０９といった２段偏向器が用いられる。ＸＹステージ１０５が例えば−ｘ方向に向かって連続移動しながら、１番目のストライプ領域２０についてｘ方向に向かって描画を進めていく。そして、１番目のストライプ領域２０の描画終了後、同様に、或いは逆方向に向かって２番目のストライプ領域２０の描画を進めていく。以降、同様に、３番目以降のストライプ領域２０の描画を進めていく。そして、主偏向器２０８が、ＸＹステージ１０５の移動に追従するように、ＳＦ３０の基準位置に電子ビーム２００を順に偏向する。また、副偏向器２０９が、各ＳＦ３０の基準位置から当該ＳＦ３０内に照射されるビームの各ショット位置に電子ビーム２００を偏向する。このように、主偏向器２０８、及び副偏向器２０９は、サイズの異なる偏向領域をもつ。そして、ＳＦ３０は、かかる複数段の偏向器の偏向領域のうち、最小偏向領域となる。

【0027】

電子銃２０１（放出部）から放出された電子ビーム２００は、電子レンズ２１１により例えばブランキング偏向器２１２内の所定の高さ位置に収束させられ、収束点（クロスオーバー：Ｃ．Ｏ．）を形成する。そして、光軸方向に対して電子レンズ２１１よりも後側に配置されたブランキング偏向器２１２内を通過する際に、ブランキング用のＤＡＣアンプ１２２からの偏向信号によって制御されるブランキング偏向器２１２によって、ビームのＯＮ／ＯＦＦが制御される。言い換えれば、ブランキング偏向器２１２は、ビームＯＮとビームＯＦＦとを切り替えるブランキング制御を行う場合に、電子ビームを偏向する。光軸方向に対してブランキング偏向器２１２よりも後側に配置されたブランキングアパーチャ２１４（ブランキングアパーチャ部材）によって、ビームＯＦＦの状態になるように偏向された電子ビームは遮蔽される。すなわち、ビームＯＮの状態では、ブランキングアパーチャ２１４を通過するように制御され、ビームＯＦＦの状態では、ビーム全体がブランキングアパーチャ２１４で遮へいされるように偏向される。ビームＯＦＦの状態からビームＯＮとなり、その後ビームＯＦＦになるまでにブランキングアパーチャ２１４を通過した電子ビーム２００が１回の電子ビームのショットとなる。ブランキング偏向器２１２は、通過する電子ビーム２００の向きを制御して、ビームＯＮの状態とビームＯＦＦの状態とを交互に生成する。例えば、ビームＯＮの状態では電圧０Ｖを印加し（或いは電圧を印加せず）、ビームＯＦＦの際にブランキング偏向器２１２に数Ｖの電圧を印加すればよい。かかる各ショットの照射時間ｔで試料１０１に照射される電子ビーム２００のショットあたりの照射量が調整されることになる。

【0028】

以上のようにブランキング偏向器２１２とブランキングアパーチャ２１４を通過することによって生成された各ショットの電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により矩形の穴を持つ第１の成形アパーチャ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の成形アパーチャ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の成形アパーチャ２０６上に投影される。偏向器２０５によって、かかる第２の成形アパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像は偏向制御され、ビーム形状と寸法を変化させる（可変成形を行なう）ことができる。かかる可変成形はショット毎に行なわれ、通常ショット毎に異なるビーム形状と寸法に成形される。そして、第２の成形アパーチャ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、主偏向器２０８及び副偏向器２０９によって偏向され、連続的に移動するＸＹステージ１０５に配置された試料１０１の所望する位置に照射される。図１では、位置偏向に、主副２段の多段偏向を用いた場合を示している。かかる場合には、主偏向器２０８でＳＦ３０の基準位置にステージ移動に追従しながら該当ショットの電子ビーム２００を偏向し、副偏向器２０９でＳＦ内の各照射位置にかかる該当ショットのビームを偏向すればよい。かかる動作を繰り返し、各ショットのショット図形を繋ぎ合わせることで、描画データに定義された図形パターンを描画する。

【0029】

ここで、ブランキング制御用のＤＡＣアンプ１２２が不安定である場合等に、ビームＯＮ時の電圧が変動する場合がある。例えば、数ｍＶの電圧変動（例えば±５ｍＶ）が生じる。あるいはもっと大きい電圧変動が生じる場合も想定される。かかる変動によって、ブランキング偏向器２１２を通過する電子ビーム２００が偏向されることになる。

【0030】

図３は、実施の形態１におけるクロスオーバー位置がブランキング偏向器の中心高さ位置に制御されている場合のブランキング電圧変動の有無を比較した概念図である。図３（ａ）では、ブランキング偏向器２１２にビームＯＮ時のブランキング電圧（例えば０Ｖ）が印加され、かかるブランキング電圧に電圧変動が生じていない（或いは無視できる程度の変動である）場合を示している。また、図３（ａ）では、ブランキング動作以外のビーム偏向を成形用の偏向器２０５、副偏向器２０９、及び主偏向器２０８等によっておこなわず、例えば光軸上をビームが通過する場合を示している。図３（ａ）において、電子銃２０１（放出部）から放出された電子ビーム２００は、電子レンズ２１１によりブランキング偏向器２１２内の中心高さ位置Ｈに収束点（クロスオーバー：Ｃ．Ｏ．）を形成するように制御されている。ここでは、ビームＯＮの状態なので、電子ビーム２００は、ブランキング偏向器２１２によって偏向されずに通過する。図３（ａ）では、クロスオーバー系の光路を示している。ブランキング偏向器２１２を通過した電子ビームは、照明レンズ２０２により第１の成形アパーチャ２０３全体を照明する。そして、第１の成形アパーチャ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の成形アパーチャ２０６に形成された開口部上に投影される。そして、第２の成形アパーチャ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により試料１０１面上に焦点を合わせて結像する。かかる構成では、電子ビーム２００は、試料１０１面に垂直入射する。言い換えれば、ビーム入射角θが０°になる。

【0031】

図３（ａ）に示した状態からブランキング偏向器２１２に印加されるブランキング電圧にビームＯＦＦにならない程度に電圧変動が生じた場合を図３（ｂ）に示している。図３（ｂ）に示すように、ブランキング電圧の電圧変動によりブランキング偏向器２１２の中心高さ位置Ｈでビームが偏向される。しかし、クロスオーバー位置がブランキング偏向器２１２の中心高さ位置に制御されている場合、ブランキング電圧の電圧変動が生じても、電子ビーム２００は、試料１０１面に垂直入射と実質的に同等の角度で入射する。言い換えれば、ビーム入射角θを略０°にできる。かかる構成では、後述するようにクロスオーバー位置が光軸上からずれないために、電子ビーム２００は、試料１０１面に垂直入射することができる。

【0032】

図４は、実施の形態１におけるクロスオーバー位置がブランキング偏向器の中心高さ位置からずれた位置に制御されている場合のブランキング電圧変動の有無を比較した概念図である。図４（ａ）では、ブランキング偏向器２１２にビームＯＮ時のブランキング電圧（例えば０Ｖ）が印加され、かかるブランキング電圧に電圧変動が生じていない（或いは無視できる程度の変動である）場合を示している。また、図４（ａ）では、ブランキング動作以外のビーム偏向、例えば、成形用の偏向器２０５、副偏向器２０９、及び主偏向器２０８等による偏向動作をおこなわず、例えば光軸上をビームが通過する場合を示している。図４（ａ）において、電子銃２０１（放出部）から放出された電子ビーム２００は、電子レンズ２１１によりブランキング偏向器２１２内の中心高さ位置Ｈより例えば上方に収束点（クロスオーバー：Ｃ．Ｏ．）を形成するように調整されている。ここでは、ビームＯＮの状態なので、電子ビーム２００は、ブランキング偏向器２１２によって偏向されずに通過する。図４（ａ）では、クロスオーバー系の光路を示している。ブランキング偏向器２１２を通過した電子ビームは、照明レンズ２０２により第１の成形アパーチャ２０３全体を照明する。そして、第１の成形アパーチャ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の成形アパーチャ２０６に形成された開口部上に投影される。そして、第２の成形アパーチャ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により試料１０１面上に焦点を合わせて結像する。かかる状態では、後述するようにクロスオーバー位置が光軸上からずれないために、電子ビーム２００は、試料１０１面に垂直入射する。言い換えれば、ビーム入射角θが０°になる。

【0033】

図４（ａ）に示した状態からブランキング偏向器２１２に印加されるブランキング電圧にビームＯＦＦにならない程度に電圧変動が生じた場合を図４（ｂ）に示している。図４（ｂ）に示すように、ブランキング電圧の電圧変動によりブランキング偏向器２１２の中心高さ位置Ｈでビームが偏向される。しかし、クロスオーバー位置がブランキング偏向器２１２の中心高さ位置Ｈよりも上方に制御されている場合、ブランキング電圧の電圧変動が生じると、電子ビーム２００は、試料１０１面に垂直方向からずれた方向から入射する。言い換えれば、ビーム入射角θが０°ではなくなる。その結果、デフォーカスされた状態では試料１０１上に照射されたビーム位置が設計上の所望の位置から位置ずれを生じる。図４（ｂ）において、ブランキング偏向器２１２中の破線部分は、後述するように、偏向後のビームにとって、見かけ上、クロスオーバー位置は、光軸上の位置から破線の位置へ移動したことになる。

【0034】

図５は、実施の形態１におけるブランキング動作時の偏向支点位置とクロスオーバー位置との関係を示す図である。図５（ａ）では、電子レンズ２１１によりブランキング偏向器２１２内の中心高さ位置Ｈに収束点（クロスオーバー：Ｃ．Ｏ．）を形成するように調整されている場合を示している。ブランキング偏向器２１２に電圧が印加され、電子ビーム２００が偏向される場合、その偏向支点はブランキング偏向器２１２の中心高さ位置Ｈとなる。クロスオーバー位置がブランキング偏向器２１２内の中心高さ位置Ｈにある場合、偏向支点と位置が一致するので、クロスオーバー位置は光軸上に存在することになる。そのため、図５（ｃ）に示すように、最終のクロスオーバー位置も光軸上の位置に形成される。これに対して、図４（ｂ）に示したように、クロスオーバー位置がブランキング偏向器２１２内の中心高さ位置Ｈからずれている場合、図５（ｂ）に示すようにクロスオーバー位置と偏向支点の位置が不一致となる。上述したように、偏向支点はブランキング偏向器２１２の中心高さ位置Ｈとなるので、偏向後のビームにとって、見かけ上、クロスオーバー位置は、偏向後のビームの軌道と偏向支点との延長線上となる。そのため、クロスオーバー位置は、光軸上の点Ａの位置から点Ｂの位置へ移動したことになる。言い換えれば、クロスオーバー位置が光軸上から外れた位置に形成されていることになる。かかるビームは、図５（ｄ）に示すように、最終のクロスオーバー位置も光軸上からΔＬだけ外れた位置に形成される。そのため、ブランキング電圧の電圧変動により偏向されたビームは、垂直入射（θ＝０）ではないビーム入射角θをもって試料１０１上に照射される。その結果、焦点位置がずれた場合（デフォーカスされた場合）、照射されたビームの中心位置が設計上の所望の位置から位置ずれを生じる。他方、図４（ａ）に示したように、ブランキング電圧の電圧変動がない状態では、ブランキング偏向器２１２内での偏向支点がそもそも生じないので、クロスオーバー位置は光軸上に存在できる。よって、かかる場合にはビームは、垂直入射（θ＝０）をもって試料１０１上に照射される。なお、上述した例では、クロスオーバー位置が、ブランキング偏向器２１２内の中心高さ位置Ｈよりも上方にずれた場合について説明したが、下方にずれても、最終のクロスオーバーが軸からはずれるという効果は同様である。

【0035】

図６は、実施の形態１におけるビーム入射角と焦点位置との関係を示す図である。焦点位置が試料１０１面上に合っている（フォーカスされている）場合、図６（ａ）に示すように、ビーム入射角θが０°ではなくても（垂直入射していなくても）、ビームの照射位置は、設計上の所望の位置になる。これに対して、焦点位置が試料１０１面上からずれる（デフォーカスされている）場合、図６（ｂ）に示すように、ビーム入射角θが０°ではない場合（垂直入射していない場合）、ビームの照射位置は、設計上の所望の位置から位置ずれ量Δｘの位置にずれることになる。

【0036】

そこで、実施の形態１では、ビーム入射角を調整するために、クロスオーバー位置がブランキング偏向器２１２の中心高さ位置になるように、電子レンズ２１１を調整する。かかる調整には、ビームＯＮ時にビームＯＦＦにならない程度の偏向量でブランキング偏向器２１２の中心高さ位置Ｈに偏向支点が形成されるようにビームを偏向させる必要がある。そこで、実施の形態１では、電磁コイル２１６をブランキング偏向器２１２の中心高さ位置に配置し、ビームＯＦＦにならない程度の偏向量で電子ビーム２００を偏向する。

【0037】

図７は、実施の形態１における電磁コイルの構成を示す概念図である。図７において、電磁コイル２１６（例えば、アライメントコイル）は、ドーナツ状の中空円板のコアに電線を巻いて形成される。電線は、例えば、９０度方向ずつ４か所に巻かれているものを用いることができる。電磁コイル２１６は、例えば、ブランキング偏向器２１２の外側に配置されればよい。

【0038】

図８は、実施の形態１におけるビーム入射角調整方法の要部工程を示すフローチャート図である。図８において、実施の形態１におけるビーム入射角調整方法は、デフォーカス設定工程（Ｓ１０２）と、ビームＯＮ設定工程（Ｓ１０４）と、コイル電流設定工程（Ｓ１０６）と、レンズ値仮設定工程（Ｓ１０８）と、照射位置測定工程（Ｓ１１０）と、位置ずれ量算出工程（Ｓ１１２）と、判定工程（Ｓ１１４）と、レンズ値設定工程（Ｓ１２０）と、いう一連の工程を実施する。また、実施の形態１における描画方法は、かかるビーム入射角調整方法の各工程と、描画工程（Ｓ１２２）という一連の工程を実施する。

【0039】

まずは、通常の電子光学系の調整を行っておく。かかる状態では、例えば、ブランキング動作以外のビーム偏向をおこなわない場合に、ビームＯＮの際のブランキング電圧での電子ビーム２００の試料１０１面への入射角θ（ランディングアングル）は不明である。

【0040】

デフォーカス設定工程（Ｓ１０２）として、まず、対物レンズ２０７への印加電圧を調整して、あえて、電子ビーム２００の焦点位置を試料１０１面（マーク１０６面）上からずらす（デフォーカスさせる）。或いは、図示しない静電レンズ等を用いて焦点位置をずらしてもよい。具体的には、描画制御部６６が制御信号を制御回路１２０に出力する。制御回路１２０は、指示されたレンズ値になるように、対物レンズ２０７に電圧を印加する。

【0041】

ここで、上述した例では、ＸＹステージ１０５上のマーク１０６の高さ位置が試料１０１面の高さ位置と同じ高さ位置になるように設定されている場合に特に有効である。しかしながら、対物レンズ２０７で焦点位置をずらす場合に限るものではない。例えば、ＸＹステージ１０５上のマーク１０６の高さ位置を試料１０１面の高さ位置から予めΔＺの高さ位置だけずらして形成してもよい。或いは、ＸＹステージ１０５にＺステージ機構を追加して、ＸＹステージ１０５を高さ方向に移動させることにより、電子ビーム２００の焦点位置を試料１０１面上からずらすようにしてもよい。

【0042】

ビームＯＮ設定工程（Ｓ１０４）として、ブランキング偏向器２１２にビームＯＮになる電圧を印加する。ここでは、ブランキング偏向器２１２のビームＯＮ時の電圧に電圧変動は生じない、或いは無視できる程度のものであるとする。或いは、電圧変動が生じていてもよい。具体的には、描画制御部６６が制御信号を制御回路１２０に出力する。制御回路１２０は、指示された偏向量になるように、ＤＡＣアンプ１２２に制御信号を出力する。ＤＡＣアンプ１２２はデジタル信号をアナログ信号に変換の上、増幅してブランキング偏向器２１２に偏向電圧を印加する。ここでは、ビームＯＮになる電圧なので、例えば、０Ｖの電圧を印加する。

【0043】

コイル電流設定工程（Ｓ１０６）として、電磁コイル２１６に、ブランキング偏向器２１２でビームＯＦＦになるように偏向する偏向量よりも小さい偏向量になる電流を流す。言い換えれば、ブランキングアパーチャ２１４によってビームＯＦＦにならない程度に電子ビーム２００を偏向する。かかる偏向量は、ブランキング偏向器２１２のビームＯＮ時の電圧変動で生じる偏向量よりも大きい偏向量であると好適である。より大きい偏向量（偏向電圧）で後述する設定が行われれば、それ以下の電圧変動量ではビーム入射角がずれないからである。具体的には、描画制御部６６が制御信号を制御回路１２０に出力する。制御回路１２０は、指示された電流値になるように、コイル制御回路１３４に制御信号を出力する。コイル制御回路１３４は、電磁コイル２１６に指示された電流を流す。

【0044】

図９は、実施の形態１における電磁コイルによるビーム偏向を説明するための概念図である。上述したように、ブランキング偏向器２１２で電子ビーム２００のブランキング偏向を行う場合、偏向支点がブランキング偏向器２１２の中心高さ位置Ｈに位置することになる。そこで、図９（ａ）に示すように、電磁コイル２１６をブランキング偏向器２１２の中心高さ位置Ｈに配置する。これにより、図９（ｂ）に示すように、電磁コイル２１６の磁場中心をブランキング偏向器２１２の中心高さ位置Ｈに形成できる。そして、電磁コイル２１６により電子ビームを偏向することで、あたかもブランキング偏向器２１２で偏向した際と同様（相似）のビーム軌道を形成できる。

【0045】

図１０は、実施の形態１におけるブランキング軌道とコイルによるビーム軌道の一例を示す図である。図１０では、ブランキング偏向器２１２でビームＯＦＦにならない程度にブランキング偏向させたビーム軌道をシミュレーションにより演算した結果を示す。そして、同様の偏向量になるように電磁コイル２１６でビーム偏向させた際のビーム軌道をシミュレーションにより演算した結果をさらに重ねて示している。図１０に示すように、両者はほぼ同様の軌道を示す。よって、ビーム入射角を測定するにあたり、ブランキング偏向器２１２の代わりに、電磁コイル２１６により電子ビーム２００を偏向することが有効であることがわかる。

【0046】

図１１は、実施の形態１における電磁コイルの配置位置を説明するための概念図である。上述した例では、電磁コイル２１６をブランキング偏向器２１２の中心高さ位置Ｈに配置したが、電磁コイル２１６の中心がブランキング偏向器２１２の中心高さ位置Ｈに完全一致させる場合に限るものではない。図１１に示すように、例えば、電磁コイル２１６の一部がブランキング偏向器２１２の中心高さ位置Ｈに配置される程度であれば、同様の効果を発揮できる。

【0047】

レンズ値仮設定工程（Ｓ１０８）として、電子レンズ２１１に仮の印加電圧を設定する。最初は、通常の電子光学系の調整で設定されたレンズ値をそのまま用いてもよい。具体的には、描画制御部６６が制御信号を制御回路１２０に出力する。制御回路１２０は、指示された電圧値になるように、レンズ制御回路１３０に制御信号を出力する。レンズ制御回路１３０は、電子レンズ２１１に指示された電圧を印加する。

【0048】

照射位置測定工程（Ｓ１１０）として、測定部６０は、上述した状態で電子ビーム２００を試料１０１上に照射して、試料１０１上に照射された電子ビーム２００の照射位置を測定する。具体的には、まず、ＸＹステージ１０５上のマーク１０６が設計上の電子ビーム２００の照射位置に配置されるようにＸＹステージ１０５を移動させる。かかる状態で、電子ビーム２００を照射して、例えば、副偏向器２０９でビームをｘ，ｙ方向に偏向させることで、試料１０１面に見立てたマーク１０６上をｘ，ｙ方向に走査（スキャン）する。そして、マーク１０６およびその周辺から発生した反射電子或いは２次電子を検出器２２０で検出（測定）する。検出器２２０の出力は、アンプ１３８でデジタル信号に変換され、増幅の上、制御計算機１１０に入力される。制御計算機１１０内では、測定部６０が、スキャン結果からビームの照射位置を演算する。ビームの照射位置は、外部Ｉ／Ｆ回路１１２等を介して外部に出力される。

【0049】

位置ずれ量算出工程（Ｓ１１２）として、位置ずれ量演算部６２は、ビームの照射位置の設計位置からの位置ずれ量を演算する。位置ずれ量は、外部Ｉ／Ｆ回路１１２等を介して外部に出力される。

【0050】

以上のようにして、ビームの照射位置の設計位置からの位置ずれ量Δｘを測定する。ここでは、説明を理解しやすくするためにｘ方向の位置ずれ量Δｘを示したが、ｙ方向の位置ずれ量も同様に測定すると好適である。

【0051】

判定工程（Ｓ１１４）として、判定部６４は、位置ずれ量が許容値Ｌ以下かどうかを判定する。判定の結果、位置ずれ量が許容値Ｌ以下でない場合には、レンズ値仮設定工程（Ｓ１０８）に戻る。位置ずれ量が許容値Ｌ以下の場合にはレンズ値設定工程（Ｓ１２０）に進む。レンズ値仮設定工程（Ｓ１０８）では、レンズ値を可変に設定して、位置ずれ量が許容値Ｌ以下になるまで、レンズ値仮設定工程（Ｓ１０８）から判定工程（Ｓ１１４）までを繰り返す。

【0052】

以上のように、ブランキング偏向器２１２にビームＯＮになる電圧を印加し、電磁コイル２１６にブランキング偏向器２１２でビームＯＦＦになるように偏向する偏向量よりも小さい偏向量になる電流を流した状態で、電子レンズ２１１に印加する電圧を可変にして電子ビームを収束させ、電子レンズ２１１に印加される電圧毎に、試料１０１上に照射された電子ビーム２００の照射位置の位置ずれ量を測定する。そして、電子レンズに印加する電圧毎に、位置ずれ量が許容値Ｌ以下かどうかを判定する。位置ずれ量が許容値Ｌ以下になれば、ビーム入射角θを実質的に垂直入射した状態にできる。

【0053】

レンズ値設定工程（Ｓ１２０）として、位置ずれ量が許容値Ｌ以下となった際のレンズ値（電圧値）を電子レンズ２１１に設定する。以上のように、電子レンズ２１１に印加する電圧は、ビーム照射位置の位置ずれ量が許容値Ｌ内に入るように調整される。具体的には、描画制御部６６が制御信号を制御回路１２０に出力する。制御回路１２０は、指示された電圧値になるように、レンズ制御回路１３０に制御信号を出力する。レンズ制御回路１３０は、電子レンズ２１１に指示された電圧を印加する。

【0054】

以上により、電子レンズ２１１により収束させられる電子ビーム２００のクロスオーバー位置がブランキング偏向器２１２の中心高さ位置Ｈに調整される。よって、図３（ｂ）及び図５（ａ）で説明したように、クロスオーバー位置がブランキング偏向器２１２の中心高さ位置に制御されている場合、ブランキング電圧の電圧変動が生じても、電子ビーム２００は、試料１０１面に垂直入射と実質的に同等の角度で入射する。言い換えれば、ビーム入射角θを略０°にできる。

【0055】

以上のように実施の形態１によれば、ビームＯＮの際のブランキング電圧が変動した場合でも、ブランキング電圧の変動に起因して試料面へのビームの入射角の変動が生じないようにできる。

【0056】

描画工程（Ｓ１２２）として、上述した試料１０１面へのビーム入射角調整方法によって試料面へのビーム入射角が調整された電子ビーム２００を用いて、ブランキング偏向器２１２を用いてブランキング動作を行いながら試料１０１にパターンを描画する。描画動作は、上述した通りである。かかるビーム入射角の調整を行った描画装置１００で描画を行うことで、描画の位置精度を向上させることができる。

【0057】

実施の形態２．
実施の形態１では、電磁コイル２１６をブランキング偏向器２１２の中心高さ位置Ｈに配置したが、あたかもブランキング偏向器２１２で偏向した際と同様のビーム軌道を形成するための構成はこれに限るものではない。実施の形態２では、複数の電磁コイルを用いて、別の構成によりブランキング偏向器２１２で偏向した際と同様のビーム軌道を形成する。

【0058】

図１２は、実施の形態２における描画装置の構成を示す概念図である。図１２において、電磁コイル２１６の代わりに、複数の電磁コイル２１８，２１９を電磁コイル２１６とは別の位置に配置した以外は、図１と同様である。また、実施の形態２におけるビーム入射角調整方法の要部工程を示すフローチャート図は、図８と同様である。以下、特に説明する点以外の内容は実施の形態１と同様である。

【0059】

図１３は、実施の形態２における複数の電磁コイルの配置位置と複数の電磁コイルによるビーム偏向とを説明するための概念図である。実施の形態２では、図１３に示すように、光軸方向に対してブランキング偏向器２１２よりも後側に複数の電磁コイル２１８，２１９を配置する。そして、複数の電磁コイル２１８，２１９で電子ビーム２００を偏向する。なお、複数の電磁コイル２１８，２１９の配置位置は、光軸方向に対してブランキング偏向器２１２よりも後側で、最終のクロスオーバー位置よりも前側に配置できれば配置位置は任意でよい。

【0060】

コイル電流設定工程（Ｓ１０６）として、複数の電磁コイル２１８，２１９に、ブランキング偏向器２１２でビームＯＦＦになるように偏向する偏向量よりも小さい偏向量になる電流であって、複数の電磁コイル２１８，２１９によって偏向された電子ビーム２００の軌道の延長線と光軸との交点が、ブランキング偏向器２１２の中心高さ位置Ｈになる電流を流す。言い換えれば、ブランキングアパーチャ２１４によってビームＯＦＦにならない程度に電子ビーム２００を偏向する。これにより、複数の電磁コイル２１８，２１９によって偏向された電子ビーム２００の軌道の延長線と光軸との交点が、ブランキング偏向器２１２の中心高さ位置になるように、複数の電磁コイル２１８，２１９によって形成される磁場が調整されることになる。複数の電磁コイル２１８，２１９を用いることで、電磁コイル２１８により光軸からビームを偏向し、電磁コイル２１９によりビーム偏向の一部を振り戻すことができる。かかる多段偏向により、電子ビーム２００の軌道の延長線と光軸との交点が、ブランキング偏向器２１２の中心高さ位置になるように調整できる。電磁コイルをブランキング偏向器２１２の中心高さ位置Ｈに配置しない場合に、見かけ上、ブランキング偏向器２１２の中心高さ位置に偏向支点があるようにビーム軌道を調整するためには、偏向したビームを振り戻す必要がある。複数の電磁コイル２１８，２１９によってこれを達成できる。具体的には、描画制御部６６が制御信号を制御回路１２０に出力する。制御回路１２０は、指示された電流値の組み合わせになるように、コイル制御回路１３４に制御信号を出力する。コイル制御回路１３４は、電磁コイル２１８，２１９に指示されたそれぞれの電流を流す。電磁コイル２１８，２１９による偏向量は、ブランキング偏向器２１２のビームＯＮ時の電圧変動する電圧よりも大きい電圧であると好適である。

【0061】

以上のように、構成しても、実施の形態１と同様の効果を発揮できる。

【0062】

実施の形態３．
上述した実施の形態では、電磁コイル２１６或いは電磁コイル２１８，２１９を用いて、微小偏向を作り出していたが、これに限るものではない。実施の形態３では、調整用のアンプを別途用意してブランキング偏向器２１２で偏向する構成について説明する。

【0063】

図１４は、実施の形態３における描画装置の構成を示す概念図である。図１４において、電磁コイル２１６とコイル制御回路１３２の代わりに、ＤＡＣアンプ１２３を配置した以外は、図１と同様である。また、実施の形態３におけるビーム入射角調整方法の要部工程を示すフローチャート図は、図８のＳ１０６のコイル電流設定（ブランキング偏向調整）を「ブランキング偏向調整」と読み替える点以外、図８と同様である。以下、特に説明する点以外の内容は実施の形態１或いは実施の形態２と同様である。

【0064】

図１４において、ＤＡＣアンプ１２３（第２のアンプ）は、ＤＡＣアンプ１２２（第１のアンプ）と並列にブランキング偏向器２１２に接続される。ＤＡＣアンプ１２３は、ＤＡＣアンプ１２３は、ビームＯＦＦにならない程度に電子ビーム２００を偏向する電圧を出力可能であればよい。よって、ＤＡＣアンプ１２３は、ＤＡＣアンプ１２２に比べて応答速度が遅くても構わない。

【0065】

ブランキング偏向調整工程（Ｓ１０６）として、ＤＡＣアンプ１２３は、ブランキング偏向器１２２によるビームＯＮの状態から、さらに、ビームＯＦＦにならない程度に電子ビーム２００を偏向する電圧をブランキング偏向器２１２に印加する。かかる偏向量は、ブランキング偏向器２１２のビームＯＮ時の電圧変動で生じる偏向量よりも大きい偏向量であると好適である。より大きい偏向量（偏向電圧）で後述する設定が行われれば、それ以下の電圧変動量ではビーム入射角がずれないからである。具体的には、描画制御部６６が制御信号を制御回路１２０に出力する。制御回路１２０は、指示された電圧値になるように、ＤＡＣアンプ１２３に制御信号を出力する。ＤＡＣアンプ１２３は、デジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅させた上で偏向電圧として、ブランキング偏向器２１２に指示された電圧を印加する。

【0066】

以上のように、調整用のアンプを別途用意してブランキング偏向器２１２で偏向しても実施の形態１或いは実施の形態２と同様の効果を発揮できる。

【0067】

実施の形態４．
実施の形態４では、対物レンズ２０７上でのビーム中心を調整することでビーム入射角の調整をおこなう構成について説明する。実施の形態４において、以下、特に説明する点以外の内容は実施の形態１〜３のいずれかと同様である。

【0068】

図１５は、実施の形態４における描画装置の構成を示す概念図である。図１５において、制御計算機１１０内の測定部６０、位置ずれ量演算部６２、及び判定部６４の代わりに、制御計算機１１０内に測定部７０、位置ずれ量演算部７２、及び判定部７４，７６を配置した点と、電磁コイル２１８と、コイル制御回路１３３と、レンズ制御回路１３１を追加した点と、以外は図１と同様である。なお、測定部７０、位置ずれ量演算部７２、判定部７４，７６、及び描画制御部６６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。測定部７０、位置ずれ量演算部７２、判定部７４，７６、及び描画制御部６６に入出力される情報および演算中の情報はメモリ１１２にその都度格納される。また、レンズ制御回路１３１については、実施の形態１〜３において存在しないわけではなく、図示を省略しただけ、或いは制御回路１２０としてまとめただけであることは言うまでもない。また、電磁コイル２１８は、ブランキング偏向器２１２と対物レンズ２０７の間に配置される。また、マーク１０６の高さ位置は、試料１０１面と同じ高さ位置にすると好適である。マーク１０６の配置位置自体を試料１０１面と同じ高さ位置にしても良いし、或いは、ＸＹステージ１０５にＺステージ機構を追加して、ＸＹステージ１０５を高さ方向に移動させることにより、マーク１０６の高さ位置を描画を行う際の試料１０１面と同じ高さ位置に調整しても好適である。

【0069】

図１６は、実施の形態４における描画装置の他の構成を示す概念図である。図１６において、電磁コイル２１６とコイル制御回路１３２の代わりに、ＤＡＣアンプ１２３を配置した以外は、図１５と同様である。

【0070】

図４（ｂ）に示したように、クロスオーバー位置がブランキング偏向器２１２の中心高さ位置Ｈよりも例えば上方に制御されている場合、ブランキング電圧の電圧変動が生じると、対物レンズ２０７の磁場中において電子ビーム２００のビーム中心位置が対物レンズ２０７の磁場中心からずれた状態になる。そこで、実施の形態４では、かかる現象を利用して、電子ビーム２００のビーム中心位置が対物レンズ２０７の磁場中心に近づくように電子レンズ２１１への印加電圧を調整することによって、ビーム入射角の調整をおこなう。

【0071】

図１７は、実施の形態４におけるビーム入射角調整方法の要部工程を示すフローチャート図である。図１７において、実施の形態１におけるビーム入射角調整方法は、レンズ値仮設定工程（Ｓ２０２）と、ビームＯＮ設定工程（Ｓ２０４）と、ビーム中心移動工程（Ｓ２０６）と、対物レンズ設定（１）工程（Ｓ２０８）と、照射位置測定工程（Ｓ２１０）と、対物レンズ設定（２）工程（Ｓ２１２）と、照射位置測定工程（Ｓ２１４）と、判定工程（Ｓ２１６）と、ブランキング偏向調整工程（Ｓ２１８）と、ビーム中心移動工程（Ｓ２２０）と、対物レンズ設定（１）工程（Ｓ２２２）と、照射位置測定工程（Ｓ２２４）と、対物レンズ設定（２）工程（Ｓ２２６）と、照射位置測定工程（Ｓ２２８）と、判定工程（Ｓ２３０）と、判定工程（Ｓ２３２）と、レンズ値設定工程（Ｓ２３４）と、いう一連の工程を実施する。また、実施の形態４における描画方法は、かかるビーム入射角調整方法の各工程と、描画工程（Ｓ２３６）という一連の工程を実施する。

【0072】

レンズ値仮設定工程（Ｓ２０２）として、電子レンズ２１１に仮の印加電圧を設定する。最初は、通常の電子光学系の調整で設定されたレンズ値をそのまま用いてもよい。具体的には、描画制御部６６が制御信号を制御回路１２０に出力する。制御回路１２０は、指示された電圧値になるように、レンズ制御回路１３０に制御信号を出力する。レンズ制御回路１３０は、電子レンズ２１１に指示された電圧を印加する。

【0073】

ビームＯＮ設定工程（Ｓ２０４）として、ブランキング偏向器２１２にビームＯＮになる電圧を印加する。ここでは、ブランキング偏向器２１２のビームＯＮ時の電圧に電圧変動は生じない、或いは無視できる程度のものであるとする。或いは、電圧変動が生じていてもよい。具体的には、描画制御部６６が制御信号を制御回路１２０に出力する。制御回路１２０は、指示された偏向量になるように、ＤＡＣアンプ１２２に制御信号を出力する。ＤＡＣアンプ１２２はデジタル信号をアナログ信号に変換の上、増幅してブランキング偏向器２１２に偏向電圧を印加する。ここでは、ビームＯＮになる電圧なので、例えば、０Ｖの電圧を印加する。

【0074】

ビーム中心移動工程（Ｓ２０６）として、電磁コイル２１８を用いて、対物レンズ２０７のレンズ中心側に電子ビーム２００を偏向して、電子ビーム２００のビーム中心を移動させる。電子ビーム２００のビーム中心位置が対物レンズ２０７の磁場中心の位置になるように調整することが望ましい。具体的には、描画制御部６６が制御信号を制御回路１２０に出力する。制御回路１２０は、指示された電流値になるように、コイル制御回路１３３に制御信号を出力する。コイル制御回路１３３は、電磁コイル２１８に指示された電流を流す。ここでは、まず、仮の電流値を設定する。

【0075】

対物レンズ設定（１）工程（Ｓ２０８）として、対物レンズ２０７により、電子ビーム２００の焦点位置を設定する。ここでは、マーク１０６高さとは異なる高さ位置に焦点を設定する。具体的には、描画制御部６６が制御信号を制御回路１２０に出力する。制御回路１２０は、指示された電圧値になるように、レンズ制御回路１３１に制御信号を出力する。レンズ制御回路１３１は、対物レンズ２０７に指示された電圧を印加する。

【0076】

図１８は、実施の形態４における焦点位置の一例を示す図である。図１８において、マーク１０６高さ位置（試料１０１面位置）に対して、上方或いは下方に焦点位置を設定する。ここでは、例えば、上方（Ｚ方向＋側）に焦点位置（焦点１）を調整する。

【0077】

照射位置測定工程（Ｓ２１０）として、測定部７０は、上述した状態で電子ビーム２００をマーク１０６（試料１０１）上に照射して、マーク１０６（試料１０１）上に照射された電子ビーム２００の照射位置を測定する。具体的には、まず、ＸＹステージ１０５上のマーク１０６が設計上の電子ビーム２００の照射位置に配置されるようにＸＹステージ１０５を移動させる。かかる状態で、電子ビーム２００を照射して、例えば、副偏向器２０９でビームをｘ，ｙ方向に偏向させることで、マーク１０６上をｘ，ｙ方向に走査（スキャン）する。そして、マーク１０６およびその周辺から発生した反射電子或いは２次電子を検出器２２０で検出（測定）する。検出器２２０の出力は、アンプ１３８でデジタル信号に変換され、増幅の上、制御計算機１１０に入力される。制御計算機１１０内では、測定部７０が、スキャン結果からビームの照射位置を演算する。ビームの照射位置は、外部Ｉ／Ｆ回路１１２等を介して外部に出力される。

【0078】

対物レンズ設定（２）工程（Ｓ２１２）として、対物レンズ２０７により、電子ビーム２００の焦点位置を別の高さ位置に設定する。ここでも、マーク１０６高さとは異なる高さ位置に焦点を設定する。ここでは、例えば、図１８に示すように、下方（Ｚ方向−側）に焦点位置（焦点２）を調整する。

【0079】

照射位置測定工程（Ｓ２１４）として、測定部７０は、上述した状態で電子ビーム２００をマーク１０６（試料１０１）上に照射して、マーク１０６（試料１０１）上に照射された電子ビーム２００の照射位置を測定する。具体的には、電子ビーム２００を照射して、例えば、副偏向器２０９でビームをｘ，ｙ方向に偏向させることで、マーク１０６上をｘ，ｙ方向に走査（スキャン）する。そして、マーク１０６およびその周辺から発生した反射電子或いは２次電子を検出器２２０で検出（測定）する。検出器２２０の出力は、アンプ１３８でデジタル信号に変換され、増幅の上、制御計算機１１０に入力される。制御計算機１１０内では、測定部７０が、スキャン結果からビームの照射位置を演算する。ビームの照射位置は、外部Ｉ／Ｆ回路１１２等を介して外部に出力される。

【0080】

判定工程（Ｓ２１６）として、まず、位置ずれ量演算部７２が、焦点１で示した＋側の焦点位置でのマーク１０６上の照射位置と、焦点２で示した−側の焦点位置でのマーク１０６上の照射位置との差を演算する。そして、判定部７４は、測定された照射位置間の位置ずれ量が閾値Δ１（第１の閾値）以下かどうかを判定する。測定された照射位置間の位置ずれ量が閾値Δ１以下でない場合には、ビーム中心移動工程（Ｓ２０６）に戻り、閾値Δ１以下になるまでビーム中心移動工程（Ｓ２０６）から判定工程（Ｓ２１６）を繰り返す。電子ビーム２００のビーム中心位置が対物レンズ２０７の磁場中心の位置に近づくほど、測定される照射位置間の位置ずれ量は小さくなる。すなわち、測定された照射位置間の位置ずれ量が閾値Δ１以下であれば、電子ビーム２００のビーム中心位置が対物レンズ２０７の磁場中心の位置により近づいたことになる。言い換えれば、測定された照射位置間の位置ずれ量が閾値Δ１以下となるように、電磁コイル２１８を用いて、対物レンズ２０７のレンズ中心側に電子ビーム２００のビーム中心を移動させる。

【0081】

ブランキング偏向調整工程（Ｓ２１８）として、図１５の例であれば、電磁コイル２１６に、ブランキング偏向器２１２でビームＯＦＦになるように偏向する偏向量よりも小さい偏向量になる電流を流す。言い換えれば、ブランキングアパーチャ２１４によってビームＯＦＦにならない程度に電子ビーム２００を偏向する。かかる偏向量は、ブランキング偏向器２１２のビームＯＮ時の電圧変動で生じる偏向量よりも大きい偏向量であると好適である。より大きい偏向量（偏向電圧）で後述する設定が行われれば、それ以下の電圧変動量ではビーム入射角がずれないからである。具体的には、描画制御部６６が制御信号を制御回路１２０に出力する。制御回路１２０は、指示された電流値になるように、コイル制御回路１３４に制御信号を出力する。コイル制御回路１３４は、電磁コイル２１６に指示された電流を流す。

【0082】

或いは、図１６の例であれば、ＤＡＣアンプ１２３は、ブランキング偏向器１２２によるビームＯＮの状態から、さらに、ビームＯＦＦにならない程度に電子ビーム２００を偏向する電圧をブランキング偏向器２１２に印加する。かかる偏向量は、ブランキング偏向器２１２のビームＯＮ時の電圧変動で生じる偏向量よりも大きい偏向量であると好適である。より大きい偏向量（偏向電圧）で後述する設定が行われれば、それ以下の電圧変動量ではビーム入射角がずれないからである。具体的には、描画制御部６６が制御信号を制御回路１２０に出力する。制御回路１２０は、指示された電圧値になるように、ＤＡＣアンプ１２３に制御信号を出力する。ＤＡＣアンプ１２３は、デジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅させた上で偏向電圧として、ブランキング偏向器２１２に指示された電圧を印加する。

【0083】

ビーム中心移動工程（Ｓ２２０）として、電磁コイル２１８を用いて、対物レンズ２０７のレンズ中心側に電子ビーム２００を偏向して、電子ビーム２００のビーム中心を移動させる。電子ビーム２００のビーム中心位置が対物レンズ２０７の磁場中心の位置になるように調整することが望ましい。具体的には、描画制御部６６が制御信号を制御回路１２０に出力する。制御回路１２０は、指示された電流値になるように、コイル制御回路１３３に制御信号を出力する。コイル制御回路１３３は、電磁コイル２１８に指示された電流を流す。ここでは、まず、仮の電流値を設定する。

【0084】

対物レンズ設定（１）工程（Ｓ２２２）として、対物レンズ２０７により、電子ビーム２００の焦点位置を設定する。ここでは、マーク１０６高さとは異なる高さ位置に焦点を設定する。ここでは、図１８に示した、上方（Ｚ方向＋側）に焦点位置（焦点１）を調整する。

【0085】

照射位置測定工程（Ｓ２２４）として、測定部７０は、上述した状態で電子ビーム２００をマーク１０６（試料１０１）上に照射して、マーク１０６（試料１０１）上に照射された電子ビーム２００の照射位置を測定する。具体的には、まず、ＸＹステージ１０５上のマーク１０６が設計上の電子ビーム２００の照射位置に配置されるようにＸＹステージ１０５を移動させる。かかる状態で、電子ビーム２００を照射して、例えば、副偏向器２０９でビームをｘ，ｙ方向に偏向させることで、マーク１０６上をｘ，ｙ方向に走査（スキャン）する。そして、マーク１０６およびその周辺から発生した反射電子或いは２次電子を検出器２２０で検出（測定）する。検出器２２０の出力は、アンプ１３８でデジタル信号に変換され、増幅の上、制御計算機１１０に入力される。制御計算機１１０内では、測定部７０が、スキャン結果からビームの照射位置を演算する。ビームの照射位置は、外部Ｉ／Ｆ回路１１２等を介して外部に出力される。

【0086】

対物レンズ設定（２）工程（Ｓ２２６）として、対物レンズ２０７により、電子ビーム２００の焦点位置を別の高さ位置に設定する。ここでも、マーク１０６高さとは異なる高さ位置に焦点を設定する。ここでは、例えば、図１８に示すように、下方（Ｚ方向−側）に焦点位置（焦点２）を調整する。

【0087】

照射位置測定工程（Ｓ２２８）として、測定部７０は、上述した状態で電子ビーム２００をマーク１０６（試料１０１）上に照射して、マーク１０６（試料１０１）上に照射された電子ビーム２００の照射位置を測定する。具体的には、電子ビーム２００を照射して、例えば、副偏向器２０９でビームをｘ，ｙ方向に偏向させることで、マーク１０６上をｘ，ｙ方向に走査（スキャン）する。そして、マーク１０６およびその周辺から発生した反射電子或いは２次電子を検出器２２０で検出（測定）する。検出器２２０の出力は、アンプ１３８でデジタル信号に変換され、増幅の上、制御計算機１１０に入力される。制御計算機１１０内では、測定部７０が、スキャン結果からビームの照射位置を演算する。ビームの照射位置は、外部Ｉ／Ｆ回路１１２等を介して外部に出力される。

【0088】

判定工程（Ｓ２３０）として、まず、位置ずれ量演算部７２が、焦点１で示した＋側の焦点位置でのマーク１０６上の照射位置と、焦点２で示した−側の焦点位置でのマーク１０６上の照射位置との差を演算する。そして、判定部７４は、測定された照射位置間の位置ずれ量が閾値Δ１（第１の閾値）以下かどうかを判定する。測定された照射位置間の位置ずれ量が閾値Δ１以下でない場合には、ビーム中心移動工程（Ｓ２２０）に戻り、閾値Δ１以下になるまでビーム中心移動工程（Ｓ２２０）から判定工程（Ｓ２３０）を繰り返す。電子ビーム２００のビーム中心位置が対物レンズ２０７の磁場中心の位置に近づくほど、測定される照射位置間の位置ずれ量は小さくなる。すなわち、測定された照射位置間の位置ずれ量が閾値Δ１以下であれば、電子ビーム２００のビーム中心位置が対物レンズ２０７の磁場中心の位置により近づいたことになる。言い換えれば、測定された照射位置間の位置ずれ量が閾値Δ１以下となるように、電磁コイル２１８を用いて、対物レンズ２０７のレンズ中心側に電子ビーム２００のビーム中心を移動させる。

【0089】

判定工程（Ｓ２３２）として、判定部７６は、ビームＯＮの状態に制御された状態（ビームＯＮ設定工程（Ｓ２０４）後の状態）での電子ビーム２００のビーム中心の移動量Ｌ１と、電子ビーム２００がビームＯＮの状態からさらに偏向された状態（ブランキング偏向調整工程（Ｓ２１８）後の状態）での電子ビーム２００のビーム中心の移動量Ｌ２との差分（Ｌ１−Ｌ２）が閾値Δ２（第２の閾値）以下かどうかを判定する。

【0090】

ビームＯＮの状態に制御された状態でのビーム中心の移動量Ｌ１は、電磁コイル２１８への入力電流の累積変化量から換算しても好適である。言い換えれば、判定工程（Ｓ２１６）において、測定された照射位置間の位置ずれ量が閾値Δ１以下になるまでに行ったビーム中心移動工程（Ｓ２０６）でのビーム中心を移動させた距離の合計を用いる。

【0091】

同様に、ビームＯＮの状態からさらに偏向された状態でのビーム中心の移動量Ｌ２は、電磁コイル２１８への入力電流の累積変化量から換算しても好適である。言い換えれば、判定工程（Ｓ２３０）において、測定された照射位置間の位置ずれ量が閾値Δ１以下になるまでに行ったビーム中心移動工程（Ｓ２２０）でのビーム中心を移動させた距離の合計を用いる。

【0092】

ビーム中心の移動量Ｌ１，Ｌ２の差分（Ｌ１−Ｌ２）が閾値Δ２以下でない場合、レンズ値仮設定工程（Ｓ２０２）に戻り、電子レンズ２１１に次の印加電圧を設定する。そして、ビーム中心の移動量Ｌ１，Ｌ２の差分（Ｌ１−Ｌ２）が閾値Δ２以下になるまで、レンズ値仮設定工程（Ｓ２０２）から判定工程（Ｓ２３２）までを繰り返す。言い換えれば、差分（Ｌ１−Ｌ２）が閾値Δ２以下になるまで、電子レンズ２１１に印加する電圧を可変にしながら上述した各工程を繰り返す。

【0093】

電子レンズ２１１によって、クロスオーバー位置がブランキング偏向器２１２の中心高さ位置に調整されれば、上述したように偏向支点とクロスオーバー位置とがずれないので、図４（ａ）に示すように、そもそも、微小偏向が生じてもビーム中心は対物レンズ２０７のレンズ中心からずれない。

【0094】

レンズ値設定工程（Ｓ２３４）として、差分（Ｌ１−Ｌ２）が閾値Δ２以下となった際のレンズ値（電圧値）を電子レンズ２１１に設定する。以上のように、電子レンズ２１１に印加する電圧は、差分（Ｌ１−Ｌ２）が閾値Δ２以下になるように調整される。具体的には、描画制御部６６が制御信号を制御回路１２０に出力する。制御回路１２０は、指示された電圧値になるように、レンズ制御回路１３０に制御信号を出力する。レンズ制御回路１３０は、電子レンズ２１１に指示された電圧を印加する。

【0095】

以上により、電子レンズ２１１により収束させられる電子ビーム２００のクロスオーバー位置がブランキング偏向器２１２の中心高さ位置Ｈに調整される。よって、図３（ｂ）及び図５（ａ）で説明したように、クロスオーバー位置がブランキング偏向器２１２の中心高さ位置に制御されている場合、ブランキング電圧の電圧変動が生じても、電子ビーム２００は、試料１０１面に垂直入射と実質的に同等の角度で入射する。言い換えれば、ビーム入射角θを略０°にできる。

【0096】

以上のように実施の形態４によれば、ビームＯＮの際のブランキング電圧が変動した場合でも、ブランキング電圧の変動に起因して試料面へのビームの入射角の変動が生じないようにできる。

【0097】

描画工程（Ｓ２３６）として、描画工程（Ｓ１２２）と同様、上述した試料１０１面へのビーム入射角調整方法によって試料面へのビーム入射角が調整された電子ビーム２００を用いて、ブランキング偏向器２１２を用いてブランキング動作を行いながら試料１０１にパターンを描画する。

【0098】

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、実施の形態１，２において位置ずれ量が許容値Ｌ以下かどうかを判定する判定工程（Ｓ１１４）は、描画装置１００内で実施せずに外部で判定してもよい。例えば、ユーザ等によって判定されてもよい。また、位置ずれ量の演算についても描画装置１００内で実施せずに外部で演算してもよい。例えば、ユーザ等によって演算されてもよい。

【0099】

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。

【0100】

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描画装置、試料面へのビーム入射角調整方法、および荷電粒子ビーム描画方法は、本発明の範囲に包含される。

【符号の説明】

【0101】

１０ 描画領域
２０ ストライプ領域
３０ ＳＦ
５２，５４，５６ ショット図形
６０，７０ 測定部
６２，７２ 位置ずれ量演算部
６４，７４，７６ 判定部
６６ 描画制御部
１００ 描画装置
１０１，３４０ 試料
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１１０ 制御計算機
１１１ メモリ
１１２ 外部Ｉ／Ｆ回路
１２０ 制御回路
１２２，１２３ ＤＡＣアンプ
１３０ レンズ制御回路
１３１ レンズ制御回路
１３２ コイル制御回路
１３３ コイル制御回路
１３８ アンプ
１５０ 描画部
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 偏向器
２０６，４２０ 第２のアパーチャ
２０７ 対物レンズ
２０８ 主偏向器
２０９ 副偏向器
２１１ 電子レンズ
２１２ ブランキング偏向器
２１４ ブランキングアパーチャ
２１６，２１８，２１９ 電磁コイル
３３０ 電子線
４１１ 開口
４２１ 可変成形開口
４３０ 荷電粒子ソース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】