特許 6376014 荷電粒子ビーム描画装置、荷電粒子ビームのビーム分解能測定方法、及び荷電粒子ビーム描画装置の調整方法

(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】6376014

(24)【登録日】2018年8月3日

(45)【発行日】2018年8月22日

(54)【発明の名称】荷電粒子ビーム描画装置、荷電粒子ビームのビーム分解能測定方法、及び荷電粒子ビーム描画装置の調整方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20180813BHJP

   H01J 37/305 20060101ALI20180813BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20180813BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/30 541N

   H01J37/305 B

   G03F7/20 504

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-58132(P2015-58132)

(22)【出願日】2015年3月20日

(65)【公開番号】特開2016-178231(P2016-178231A)

(43)【公開日】2016年10月6日

【審査請求日】2017年7月13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】100086911

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100144967

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 隆之

(72)【発明者】

【氏名】七尾 翼

(72)【発明者】

【氏名】松本 裕信

【審査官】 長谷 潮

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１２３６７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０３１６５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２１４７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０７１９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１０９８９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２８９８４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２６１５５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１８８６７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２３４２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０２１４３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｇ０３Ｆ ７／２０

Ｈ０１Ｊ ３７／３０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステージ上の試料に荷電粒子ビームを照射してパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置であって、
前記ステージ上に設けられ、回転角の異なるマークパターンが複数形成され、複数のマークパターンはそれぞれ矩形部を有し、各マークパターンの矩形部の辺は非平行であるマーク基板と、
前記マーク基板から反射された荷電粒子を検出する検出器と、
前記検出器の検出結果を用いて、各マークパターンの矩形部を荷電粒子ビームでスキャンした際のスキャン波形の波形幅を算出する算出部と、
前記波形幅が最小となるマークパターンを選択する選択部と、
を備える荷電粒子ビーム描画装置。

【請求項2】

ステージ上の試料に荷電粒子ビームを照射してパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置であって、
前記ステージ上に設けられ、回転角の異なるマークパターンが複数形成され、複数のマークパターンはそれぞれ矩形部を有し、各マークパターンの矩形部の辺は非平行であるマーク基板と、
前記マーク基板から反射された荷電粒子を検出する検出器と、
前記検出器の検出結果を用いて、いずれか１つのマークパターンの矩形部を荷電粒子ビームで方向を変えながらスキャンした際のスキャン波形の波形幅を算出する算出部と、
スキャン方向毎の波形幅と、スキャンしたマークパターンの回転角とに基づいてマークパターンを選択する選択部と、
を備えることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。

【請求項3】

マーク基板に形成された回転角の異なる複数のマークパターンを荷電粒子ビームでスキャンする工程と、
前記マーク基板から反射された荷電粒子を検出器で検出する工程と、
前記検出器の検出結果を用いて、各マークパターンを荷電粒子ビームでスキャンした際のスキャン波形の波形幅を算出する工程と、
算出した波形幅が最小となるマークパターンを選択する工程と、
実描画中に前記選択したマークパターンを荷電粒子ビームでスキャンし、スキャン波形の波形幅からビーム分解能を求める工程と、
を備えることを特徴とする荷電粒子ビームのビーム分解能測定方法。

【請求項4】

マーク基板に形成された回転角の異なる複数のマークパターンを荷電粒子ビームでスキャンする工程と、
前記マーク基板から反射された荷電粒子を検出器で検出する工程と、
前記検出器の検出結果を用いて、各マークパターンを荷電粒子ビームでスキャンした際のスキャン波形の波形幅を算出する工程と、
算出した波形幅が最小となるマークパターンを選択する工程と、
を備えることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置の調整方法。

【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及び荷電粒子ビームのビーム分解能測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

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。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、縮小投影型露光装置を用いて、石英上に形成された高精度の原画パターン（マスク、或いは特に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。）をウェーハ上に縮小転写する手法が採用されている。高精度の原画パターンは、電子ビーム描画装置によって描画され、所謂、電子ビームリソグラフィ技術が用いられている。

【0003】

電子ビーム描画装置では、貫通孔やマークが形成されたマーク基板（較正用基板）に対して電子ビームを走査し、貫通孔を通過した電子ビームの電流値又はマークからの反射電子を検出することで、ビーム分解能を測定していた。マーク基板が載置されるステージの移動方向と電子ビームの走査方向とが合わされているため、ビーム分解能の測定精度は、マーク基板の取り付け精度に依存する。例えば、ライン状のマークと電子ビームの走査方向とが直交していない場合、正確なビーム分解能を測定できなかった。

【0004】

そのため、例えば特許文献１では、回転機構でマーク基板を少しずつ回転させながら電子ビームを走査してビーム分解能を測定し、ビーム分解能が最小となるようにマーク基板を回転させていた。

【0005】

しかし、マーク基板を回転させる回転機構の設置スペースを描画装置内のステージ上に設けることは困難であった。また、磁場の発生源となるような金属を使用せずに回転機構を作製することは困難であった。

【0006】

また、特許文献１のように、マーク基板の回転と電子ビームの走査とを繰り返す方法では、ビーム分解能が最小となるマーク基板の回転角を検出するのに時間がかかるという問題があった。また、ビーム分解能が最小となるマーク基板の回転角を検出しても、回転機構の再現性によっては、検出した回転角に合わせることが困難であり、実際にビーム分解能が最小となっているか確認する手段がなかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平１１−３１６５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、上記従来の実状に鑑みてなされたものであり、マーク基板を回転させる回転機構をステージ上に設置する必要がなく、正確なビーム分解能を速やかに測定できる荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビームのビーム分解能測定方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置は、ステージ上の試料に荷電粒子ビームを照射してパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置であって、前記ステージ上に設けられ、回転角の異なるマークパターンが複数形成されたマーク基板と、前記マーク基板から反射された荷電粒子を検出する検出器と、を備えるものである。

【0010】

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置において、前記複数のマークパターンはそれぞれ矩形部を有し、各マークパターンの矩形部の辺は非平行であることを特徴とする。

【0011】

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置は、前記検出器の検出結果を用いて、各マークパターンの矩形部を荷電粒子ビームでスキャンした際のスキャン波形の波形幅を算出する算出部と、前記波形幅が最小となるマークパターンを選択する選択部と、をさらに備えることを特徴とする。

【0012】

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置は、前記検出器の検出結果を用いて、いずれか１つのマークパターンの矩形部を荷電粒子ビームで方向を変えながらスキャンした際のスキャン波形の波形幅を算出する算出部と、スキャン方向毎の波形幅と、スキャンしたマークパターンの回転角とに基づいてマークパターンを選択する選択部と、をさらに備えることを特徴とする。

【0013】

本発明の一態様による荷電粒子ビームのビーム分解能測定方法は、マーク基板に形成された回転角の異なる複数のマークパターンを荷電粒子ビームでスキャンする工程と、前記マーク基板から反射された荷電粒子を検出器で検出する工程と、前記検出器の検出結果を用いて、各マークパターンを荷電粒子ビームでスキャンした際のスキャン波形の波形幅を算出する工程と、算出した波形幅が最小となるマークパターンを選択する工程と、実描画中に前記選択したマークパターンを荷電粒子ビームでスキャンし、スキャン波形の波形幅からビーム分解能を求める工程と、を備えるものである。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、マーク基板を回転させる回転機構をステージ上に設置せずに、正確なビーム分解能を速やかに測定できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１の実施形態における描画装置の概略構成図である。

【図2】アパーチャ部材の概略構成図である。

【図3】（ａ）はマーク基板の縦断面図であり、（ｂ）はマーク基板の斜視図である。

【図4】（ａ）〜（ｅ）はマーク基板に設けられたマークパターンの概略図である。

【図5】（ａ）はマークパターンのビームスキャンの例を示す図であり、（ｂ）はビームスキャンにより取得されるスキャン波形の例を示す図である。

【図6】（ａ）〜（ｅ）はマークパターンのビームスキャンの例を示す図である。

【図7】（ａ）〜（ｅ）はビームスキャンにより取得されるスキャン波形の例を示す図である。

【図8】第１の実施形態におけるマークパターン選択方法を説明するフローチャートである。

【図9】第２の実施形態におけるマークパターンのビームスキャン方法の例を示す図である。

【図10】スキャン方向とスキャン波形の幅との関係を示すグラフである。

【図11】第２の実施形態におけるマークパターン選択方法を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施の形態では、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が、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。

【0017】

［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態における描画装置の概略構成図である。図１に示すように、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、マルチ荷電粒子ビーム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、アパーチャ部材２０３、ブランキングプレート２０４、縮小レンズ２０５、制限アパーチャ部材２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８、及び検出器２０９が配置されている。

【0018】

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、マーク基板１０、及びパターンが描画される基板（図示せず）が載置される。パターン描画対象となる基板（試料）としては、半導体装置が製造されるウェーハや、ウェーハにパターンを転写する露光用マスクが含まれる。また、このマスクは、まだ何もパターンが形成されていないマスクブランクスを含む。ＸＹステージ１０５上には、さらに、ＸＹステージ１０５の位置測定用のミラー２１０が配置される。

【0019】

制御部１６０は、制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１３０、ステージ位置検出器１３９、及び磁気ディスク装置等の記憶装置１４０を有している。制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１３０、ステージ位置検出器１３９及び記憶装置１４０は、図示しないバスを介して互いに接続されている。記憶装置１４０（記憶部）には、描画データが外部から入力され、格納されている。

【0020】

制御計算機１１０は、描画データ処理部５０、描画制御部５２、波形幅算出部６０、及びマークパターン選択部６２を有する。制御計算機１１０の各部は、ハードウェアで構成されてもよいし、ソフトウェアで構成されてもよい。メモリ１１２は、制御計算機１１０に入出力されるデータや演算中のデータを格納する。

【0021】

図２は、アパーチャ部材２０３の概略構成図である。図２に示すように、アパーチャ部材２０３には、縦（ｙ方向）ｍ列×横（ｘ方向）ｎ列（ｍ，ｎ≧２）の穴（開口部）２０３ａが所定の配列ピッチでマトリクス状に形成されている。図２では、例えば、縦横（ｘ，ｙ方向）に５１２×５１２列の穴２０３ａが形成される。各穴２０３ａは、共に同じ寸法形状の矩形で形成される。各穴２０３ａは、同じ外径の円形であっても構わない。これらの複数の穴２０３ａを電子ビーム２００の一部がそれぞれ通過することで、マルチビーム２００ａ〜２００ｅが形成される。

【0022】

アパーチャ部材２０３に形成される孔２０３ａは、縦横（ｘ，ｙ方向）の一方が複数列で、他方は１列だけでもよい。また、穴２０３ａの配列の仕方は、図２のように、縦横が格子状に配置されるものに限定されず、例えば、縦方向（ｙ方向）ｋ段目（ｋ≧１）の列と、ｋ＋１段目の列の穴同士が、横方向（ｘ方向）にずれて配置されてもよい。

【0023】

ブランキングプレート２０４には、図２に示したアパーチャ部材２０３の各穴２０３ａに対応する位置にマルチビームの各ビームが通過する通過孔（開口部）が開口される。そして、各通過孔の近傍位置に該当する通過孔を挟んでブランキング偏向用の２つの電極の組（ブランカ：ブランキング偏向器）が配置される。また、各通過孔の近傍には、各通過孔用のブランカの一方の電極に偏向電圧を印加する制御回路が配置される。ブランカの２つの電極の他方は、接地される。

【0024】

各通過孔を通過する電子ビームは、ブランカの電極に印加される電圧によって、それぞれ独立に偏向される。この偏向によってブランキング制御される。このように、複数のブランカが、アパーチャ部材２０３の複数の穴２０３ａ（開口部）を通過したマルチビームのうち、それぞれ対応するビームのブランキング偏向を行う。１回のショットでは、、最大で穴２０３ａと同数の複数のショットパターンが一度に形成される。

【0025】

制御計算機１１０の描画データ処理部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、各ビームの描画時間（照射時間）が演算される。

【0026】

描画部１５０は、各ビームのショット毎に、該当する照射時間の描画を実施する。電子銃２０１（放出部）から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２によりほぼ垂直にアパーチャ部材２０３全体を照明する。電子ビーム２００は、アパーチャ部材２０３のすべての穴２０３ａが含まれる領域を照明する。電子ビーム２００が、穴２０３ａを通過することによって、例えば矩形の複数の電子ビーム（マルチビーム）２００ａ〜２００ｅが形成される。マルチビーム２００ａ〜２００ｅは、ブランキングプレート２０４のそれぞれ対応するブランカ内を通過する。ブランカは、それぞれ、個別に通過する電子ビームを偏向する（ブランキング偏向を行う）。

【0027】

ブランキングプレート２０４を通過したマルチビーム２００ａ〜２００ｅは、縮小レンズ２０５によって縮小され、制限アパーチャ部材２０６の中心に形成された穴に向かって進む。ここで、ブランキングプレート２０４のブランカによって偏向された電子ビームは、制限アパーチャ部材２０６（ブランキングアパーチャ部材）の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ部材２０６によって遮蔽される。一方、ブランキングプレート２０４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２０６の中心の穴を通過する。個別ブランキング機構のＯＮ／ＯＦＦによって、ブランキング制御が行われ、ビームのＯＮ／ＯＦＦが制御される。

【0028】

このように、制限アパーチャ部材２０６は、個別ブランキング機構によってビームＯＦＦの状態になるように偏向された各ビームを遮蔽する。そして、ビームＯＮになってからビームＯＦＦになるまでに形成された、制限アパーチャ部材２０６を通過したビームにより、１回分のショットのビームが形成される。

【0029】

制限アパーチャ部材２０６を通過したマルチビームは、対物レンズ２０７により焦点が合わされ、所望の縮小率のパターン像となり、偏向器２０８によって、制限アパーチャ部材２０６を通過した各ビーム（マルチビーム全体）が同方向にまとめて偏向され、試料に照射される。また、例えばＸＹステージ１０５が連続移動している時、ビームの照射位置がＸＹステージ１０５の移動に追従するように偏向器２０８によって制御される。

【0030】

ＸＹステージ１０５の位置は、ステージ位置検出器１３９からレーザをＸＹステージ１０５上のミラー２１０に向けて照射し、その反射光を用いて測定される。測定されたＸＹステージ１０５の位置は、制御計算機１１０に出力される。制御計算機１１０の描画制御部５２がＸＹステージ１０５の位置情報を偏向制御回路１３０に出力する。偏向制御回路１３０は、ＸＹステージ１０５の移動に合わせて、ＸＹステージ１０５の移動に追従するようにビーム偏向するための偏向量データを演算し、偏向電圧を偏向器２０８に印加する。

【0031】

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２０３の複数の穴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。描画装置１００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。

【0032】

描画装置１００では、ビーム位置やビームサイズ等を確認してビーム評価を行うために、定期的にステージ上に載置されたマーク基板１０にビームをスキャンする。図３（ａ）はマーク基板１０の縦断面を示す概念図であり、図３（ｂ）はマーク基板１０の斜視図である。図４（ａ）〜（ｅ）はマーク基板１０に設けられたマークパターンの例を示す図である。

【0033】

マーク基板１０は、シリコン基板１２と、シリコン基板１２上に設けられた金属膜１４とを備える。金属膜１４は、タンタルやタングステン等の重金属の薄膜である。金属膜１４は、マークパターン２０を構成する。

【0034】

マーク基板１０には、直交する２本の直線部からなる十字形状のマークパターン２０が形成されている。マークパターン２０には、マーク基板１０のＸ軸、Ｙ軸に対して回転角が異なるものが複数含まれている。例えば、図４（ａ）〜（ｅ）に示すように、マーク基板１０には、互いに回転角の異なるマークパターングループが複数形成される。各マークパターングループ（ａ）〜（ｅ）が有するマークパターン２０ａ〜２０ｅはそれぞれ回転角が異なるため、直線部は互いに平行とはならない（非平行である）。

【0035】

マークパターングループの各々にそれぞれ同じ回転角を有するマークパターンが複数形成されるのは、電子ビームの照射によりマークパターン２０ａ〜２０ｅが劣化し、ビーム位置の測定再現性や分解能測定の精度が低下するためである。マークパターン２０ａ〜２０ｅが劣化した場合は、電子ビーム未照射の劣化していないマークパターン２０ａ〜２０ｅが選択されて使用される。

【0036】

マーク基板１０を電子ビームでスキャンすると、マーク基板１０で反射した反射電子が検出器２０９によって検出される。検出器２０９は、検出した反射電子の強度（量）を示す反射電子信号を制御計算機１１０へ出力する。波形幅算出部６０は、反射電子信号からスキャン波形の幅を算出する。

【0037】

例えば、図５（ａ）に示すように、マークパターン２０が直交する直線部２１、２２からなり、直線部２１に対し、ｙ軸方向に並ぶマルチビームＢをｘ軸方向にスキャンした場合、検出器２０９から出力される反射電子信号は図５（ｂ）に示すような波形となる。波形幅算出部６０は、反射電子信号から、マークパターン２０（直線部２１）からの反射電子に相当する波形幅Ｗを算出する。

【0038】

波形幅Ｗは、直線部２１の長手方向と、電子ビームのスキャン方向とがなす角度によって変動する。直線部２１の長手方向と、電子ビームのスキャン方向とが直交する場合に、波形幅Ｗは最小となり、波形幅Ｗから、電子ビームのサイズ等について正確な情報を取得することができる。

【0039】

電子ビームのスキャン方向と、ＸＹステージ１０５の移動方向に合わせてある。ＸＹステージ１０５へのマーク基板１０の取付精度の影響により、マーク基板１０のＸ、Ｙ軸と、電子ビームのスキャンのｘ、ｙ方向とを合わせることは困難である。すなわち、回転角が同一のマークパターン２０しかマーク基板１０に形成されていない場合、直線部２１又は２２の長手方向と、電子ビームのスキャン方向とを直交させることは困難である。

【0040】

そこで、本実施形態では、マーク基板１０に回転角の異なる複数のマークパターン２０を設け、実描画前に各マークパターン２０に電子ビームをスキャンし、波形幅Ｗを算出する。波形幅Ｗが最も小さくなるマークパターン２０を、直線部２１又は２２の長手方向と、電子ビームのスキャン方向とが最も直交（ほぼ直交）する関係にあるとみなし、その波形幅Ｗから、電子ビームのサイズ等について情報を取得する。

【0041】

例えば、図６（ａ）〜（ｅ）に示すように、マークパターン２０ａ〜２０ｅに対し、ｙ方向に並ぶマルチビームＢをｘ方向にスキャンした場合、検出器２０９から出力される反射電子信号は図７（ａ）〜（ｅ）に示すような波形となる。波形幅算出部６０は、各マークパターン２０ａ〜２０ｅのスキャン波形の波形幅Ｗａ〜Ｗｅを算出する。マークパターン選択部６２は、最も波形幅が小さくなるマークパターンを選択する。

【0042】

例えば、図７（ａ）〜（ｅ）の例では、波形幅Ｗｂが最も小さく、マークパターンＷｂの直線部の長手方向と、電子ビームのスキャン方向とが最も直交（ほぼ直交）の関係にあるとみなし、マークパターン選択部６２は、マークパターンＷｂを選択する。マークパターンＷｂをスキャンすることで、電子ビームの分解能等について高精度な情報を取得することができ、取得した情報に基づいて、ビームのサイズや照射位置を高精度に補正することができる。補正後の電子ビームで試料に描画を行うことで、パターンを高精度に描画できる。

【0043】

図８は、複数のマークパターン２０から、電子ビームのスキャン方向に対して最適な回転角となっている（直線部がスキャン方向と直交する）マークパターン２０を選択する方法を説明するフローチャートである。

【0044】

複数のマークパターン２０のうち、スキャンを行っていないマークパターン２０の直線部２１又は２２を電子ビームでスキャンし、反射電子信号（スキャン波形）を取得する（ステップＳ１０１、Ｓ１０２）。取得したスキャン波形から波形幅Ｗを算出する（ステップＳ１０３）。

【0045】

スキャンを行っていないマークパターン２０がある場合（ステップＳ１０４＿Ｎｏ）、ステップＳ１０１に戻る。全ての回転角のマークパターン２０をスキャンした場合（ステップＳ１０４＿Ｙｅｓ）、算出した波形幅Ｗのうち、最も小さい波形幅Ｗとなるマークパターン２０を選択する（ステップＳ１０５）。

【0046】

このようにして、電子ビームのスキャン方向に対して最適な回転角となっているマークパターン２０を選択することができる。その後の実描画中においては、選択されたマークパターン２０を用いることで、電子ビームの分解能、サイズ、ボケ、ゆれ、照射位置等を高精度に検出することができる。

【0047】

このように、本実施形態によれば、マーク基板１０に回転角の異なる複数のマークパターン２０を設け、各マークパターン２０のスキャン波形の波形幅Ｗから、電子ビームのスキャン方向に対して最適な回転角となっているマークパターン２０を選択することができる。マーク基板１０自体を回転する必要がないため、ＸＹステージ１０５上にマーク基板１０を回転させる回転機構を設ける必要がない。また、電子ビームのスキャンとマーク基板の回転とを繰り返し行う方法と比較して、正確なビーム分解能を速やかに測定することができる。

【0048】

図８に示すフローチャートでは、全ての回転角のマークパターン２０をスキャンする例について説明したが、未スキャンのマークパターン２０の回転角から、これらのマークパターン２０をスキャンしても、スキャン波形の波形幅が、算出済の波形幅の最小値より小さくならないことが経験上明らかな場合は、未スキャンのマークパターン２０が残っていても、ステップＳ１０５へ進んでよい。

【0049】

上記実施形態では、マークパターン２０の直線部２１に対し、ｙ方向に並ぶマルチビームＢをｘ方向にスキャンする例を示したが、直線部２２に対し、ｘ方向に並ぶマルチビームをｙ方向にスキャンしてもよい。

【0050】

［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、回転角の異なる複数のマークパターン２０をスキャンしていたが、１つのマークパターン２０の直線部２１又は２２を、スキャン方向（角度）を変えて複数回スキャンし、波形幅Ｗが最小となるスキャン方向を求めてもよい。

【0051】

例えば、図９に示すように、１つのマークパターン２０の直線部２１に対し、スキャン方向をＤ１〜Ｄ５に切り替えてマルチビームＢをスキャンする。波形幅算出部６０は、スキャン方向Ｄ１〜Ｄ５毎のスキャン波形の波形幅Ｗ１〜Ｗ５を算出する。

【0052】

マークパターン選択部６２は、図１０に示すように、算出した波形幅Ｗ１〜Ｗ５をプロットし、カーブフィッティングを行い、波形幅が極小となるスキャン方向Ｄ０を求める。そして、マークパターン選択部６２は、スキャンしたマークパターン２０の回転角と、求めたスキャン方向Ｄ０とから、最適な回転角のマークパターン２０、すなわち電子ビームをｘ方向又はｙ方向にスキャンした場合に、直線部２１又は２２の長手方向がスキャン方向と（ほぼ）直交するマークパターン２０を選択する。

【0053】

マークパターン選択部６２が選択したマークパターン２０をスキャンすることで、電子ビームを正確に評価することができる。

【0054】

図１１は、本実施形態における最適マークパターン選択方法を説明するフローチャートである。マーク基板１０に設けられた複数のマークパターン２０のうちのいずれか１つをスキャン対象とする。

【0055】

マークパターン２０の直線部２１又は２２を電子ビームでスキャンし、反射電子信号（スキャン波形）を取得する（ステップＳ２０１、Ｓ２０２）。取得したスキャン波形から波形幅Ｗを算出する（ステップＳ２０３）。

【0056】

未実施のスキャン方向がある場合は（ステップＳ２０４＿Ｎｏ）、スキャン方向を変更し（ステップＳ２０５）、ステップＳ２０１に戻る。全てのスキャン方向について電子ビームのスキャンを行った場合は（ステップＳ２０４＿Ｙｅｓ）、算出した波形幅Ｗをスキャン方向（角度）の順にプロットし、カーブフィッティングを行う（ステップＳ２０６）。

【0057】

そして、波形幅Ｗが極小となるスキャン方向（角度）を求め、ステップＳ２０１でスキャンしたマークパターン２０の回転角と、求めたスキャン方向とから、マーク基板１０上の複数のマークパターン２０のうち、最適な回転角のマークパターン２０を選択する（ステップＳ２０７）。

【0058】

このように、本実施形態によれば、１つのマークパターン２０を複数のスキャン方向でスキャンし、スキャンしたマークパターン２０の回転角と、スキャン波形の波形幅が極小となるスキャン方向とから、最適な回転角となっているマークパターン２０を速やかに選択することができる。選択したマークパターン２０を用いることで、実描画中に正確なビーム評価を行うことができる。

【0059】

上記第２の実施形態では、算出した複数の波形幅をプロットしてカーブフィッティングし、波形幅が極小となるスキャン方向を求めていたが、カーブフィッティングは行わず、算出した複数の波形幅のうち最小の波形幅のスキャン方向と、スキャンしたマークパターン２０の回転角とから、最適な回転角となっているマークパターン２０を選択してもよい。

【0060】

上記第１及び第２の実施形態において、各マークパターン２０の回転角や、何種類の回転角を用意しておくかは、マーク基板１０の取付精度やアパーチャサイズに応じて決定されることが好ましい。例えば、ビーム群全体のサイズが１０μｍであり、１つのビームのサイズが１０ｎｍであった場合、ビーム１列を一度にマークの端に乗せるには、スキャン方向に対するマークの回転角が０．０５７°以内である必要がある。マーク基板の取付精度が±０．５°として、１１種類のマークパターンを設置するとしたら、マークパターンの回転角は０．１°刻みとなる。これにより、測定された角度と、最適と判定されたマークパターンの回転角のずれは０．０５°以内に収まるので、目的を達成できる。

【0061】

マークパターン２０の直線部２１又は２２の一端から、直線部２１及び２２の交点（十字型中心）までの長さは、スキャンする電子ビームの数及び間隔から決定することが好ましい。

【0062】

また、スキャンするマルチビームの全てが直線部２１又は２２に同時に位置するように、直線部２１、２２の長さや幅、各マークパターン２０の回転角を決定することが好ましい。

【0063】

上記実施形態では、細長い長方形形状の直線部２１及び２２が直交する十字形状のマークパターン２０を示したが、直線部２１と直線部２２とが直角をなせばよく、Ｔ字形状やＬ字形状としてもよい。直線部２１と直線部２２とが接続されず、別々に設けられていてもよい。マークパターン２０は直線部２１及び２２の一方のみからなるものでもよい。回転角の異なるマークパターン２０の矩形部の辺は互いに非平行となる。

【0064】

上記実施形態ではマルチビーム描画装置を示したが、シングルビームの描画装置であってもよい。この場合、マークパターン２０をスキャンするビームの数は１つであるため、マークパターン２０は直線部２１、２２のような細長い長方形形状である必要はなく、例えば正方形形状としてもよい。

【0065】

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。

【符号の説明】

【0066】

１０ マーク基板
１２ シリコン基板
１４ 金属膜
２０ マークパターン
６０ 波形幅算出部
６２ マークパターン選択部
１００ 描画装置
１１０ 制御計算機
１５０ 描画部
１６０ 制御部
２００ 電子ビーム
２０９ 検出器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】