JP2003100582A

JP2003100582A - パターン描画方法及び描画装置

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Publication number: JP2003100582A
Application number: JP2001287147A
Authority: JP
Inventors: Soichiro Mitsui; 壮一郎三井; Munehiro Ogasawara; 宗博小笠原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-09-20
Filing date: 2001-09-20
Publication date: 2003-04-04
Anticipated expiration: 2021-09-20
Also published as: JP3708858B2

Abstract

(57)【要約】【課題】処理速度を低下させることなく被処理基板に
対する照射熱損傷を低減することができ、スループット
の向上と共に寸法精度の向上をはかる。【解決手段】電子ビームを用いて感光性レジストが塗
布された被処理基板上にＬＳＩパターンを描画するパタ
ーン描画方法において、主偏向領域を小領域に分割した
副偏向領域内の図形パターンの面積密度を算出するステ
ップＳ１１と、パターン面積密度，最大ショットサイズ
及び基板温度の関係を表すデータベースを参照するステ
ップＳ１２と、データベースに基づき最適描画時の基板
温度を規定するステップＳ１３と、基板温度が許容範囲
となるように面積密度に応じて最大ショットサイズを決
定するステップＳ１４とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビームやレー
ザビームなどを用いたパターン描画技術に係わり、特に
半導体デバイスを製造するために使用される回路パター
ンの描画方法及び描画装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイスのデザインルール
が微細化，高精度化の一途を辿るなか、リソグラフィ技
術に対する寸法精度（ＣＤ精度），重ね合わせ精度，ス
ループット及びコストに対する要求は厳しくなる一方で
ある。特に、マスクヘの要求は非常に厳しく、精度の達
成とＴＡＴ（turn around time）の短縮化はもとより、
製造コストの高騰を抑えることが重要課題の一つになっ
ている。

【０００３】マスク描画に使用される可変成形型電子ビ
ーム描画装置では、設計パターンデータ（ＣＡＤデー
タ）から、近接効果補正や図形パターンの分割などの処
理を施し、描画装置用の特殊なマシンデータとして描画
データが生成される。ここで、図形パターンの分割処理
は、装置の有するビームサイズにより規定される最大シ
ョットサイズ単位で行われ、その際に分割された各ショ
ットの座標位置，サイズ，照射時間が設定される。ま
た、描画する図形パターンの形状や大きさに応じてショ
ットが成形されるようにマシンデータが準備される。

【０００４】マシンデータに変換された描画データは、
短冊状のフレーム（主偏向領域）毎に区切られ、更にそ
の中で副偏向領域単位に分割されている。従って、チッ
プ全体の描画データは、主偏向領域サイズからなる複数
の帯状のフレームデータと、フレーム内で主偏向領域よ
りも小さい複数の副偏向領域単位に分割されたデータ階
層構造から構成されている。

【０００５】描画の際には、特定の一方向に沿って、第
１のフレームに属する１つ目の副偏向領域内のパターン
を描画し、次に主偏向器によりビームを次の副偏向領域
に移動し、対象となる副偏向領域内の描画を行う。１つ
のフレーム内のパターンを全て描画し終えた後は、ステ
ージを移動することにより、次のフレームに描画対象を
移す。順次、これらの動作を繰り返して全域を描画す
る。副偏向領域は、副偏向器により主偏向領域よりも高
速にビームが走査されて描画される領域であり、一般に
最小描画単位となる。副偏向領域内を描画する際には、
パターン図形に応じて準備された寸法と形状のショット
が成形偏向器により形成される。

【０００６】このような電子ビーム描画装置において
は、電子ビームの電流値や位置のドリフト，フォーカス
変動，設置環境の変動による要因、更に前方散乱や後方
散乱に起因するとされる所謂近接効果の影響により、所
望のＣＤ精度を達成することが難しい。これらの変動要
因は、フレーム，副偏向領域，ショット間の接続精度に
も影響を与えるために、local ＣＤ，global ＣＤエラ
ーの原因にもなる。このような描画精度劣化を改善する
手法としては、個々の要因に係る改善を行う一方で、多
重描画を適用して種々の変動要因を平均化することが行
われている。また、レジストの特性やレジストプロセス
に起因したエラーも無視できず、中でもレジストヒーテ
ィングが問題として指摘されている。

【０００７】レジストヒーティングは、ビームの照射に
よってレジストが加熱される際に、レジストの熱特性に
応じてＣＤ変化が生じることに起因する。描画によるレ
ジスト内の熱蓄積量の面内分布は、概ねビーム照射領域
の温度の違いに従って発生し、描画順に応じたＣＤ変化
を引き起こす。この熱分布によるＣＤ変化は、電子ビー
ム直接描画技術においても同様であり問題になってい
る。

【０００８】レジストヒーティングの影響を低減しレジ
ストパターンのＣＤばらつきを改善する方法として、次
の（１）〜（３）が提案されている。（１）パターン露光方法（特許第２９１０４６０号）（２）パターン描画方法及び描画装置（特開平11-27403
8号公報）（３）荷電ビーム露光方法（特許第２６３９１６８号）しかしながら、これらの方法によっても、依然として十
分な改善がみられていないのが現状である。

【０００９】（１）においては、図形パターンを描画す
る際に局所的なヒーティングを抑制しているわけではな
いので、ＣＤ精度の改善には至っていない。さらに、主
偏向器によって副偏向領域をまたいでいるために、接続
精度が劣化しやすくＣＤ精度の低下を招く。（２）で
は、多重描画を行うことで１回当たりの描画によりレジ
ストへ与える熱量を軽減させているが、平均化している
だけであり局所的なヒーティングは抑制できない。つま
り、パターンサイズやパターン面積密度に依存するヒー
ティングの影響を抑制できず、ＣＤ精度の改善効果が不
十分になる。また（３）は、ビームの最大ショット以上
のパターンを露光する場合に限定されており、描画対象
となるパターンのサイズやパターンの面積密度依存して
生じるヒーティングを抑制できず、ＣＤ精度の改善効果
が不十分になる。

【００１０】また、本発明者らの検討では、被処理基板
自身の温度耐性が比較的低い場合、ビーム照射による熱
の影響が大きいと精度や機能の劣化を引き起こすことが
判明している。これらの問題は、例えば将来のリソグラ
フィ技術の候補と考えられているＥＵＶＬ（Extreme Ul
tra Violet Lithography），ＳＣＡＬＰＥＬ（Scatteri
ng with Angular Limitation Projection lithograph
y），ＥＰＬ（ElectronProjection Lithography），Ｐ
ＸＬ（Proximity X-ray Lithography），ＡｒＦリソグ
ラフィ，Ｆ２リソグラフィにおけるマスクヘの描画にお
いて顕著にみられる。

【００１１】ＥＵＶＬリソグラフィ用マスクでは、波長
１３ｎｍの軟Ｘ線の反射率を高めるために、Ｍｏ／Ｓｉ
からなる多層膜構造を搭載していることが一般的である
が、この多層膜は１５０℃程度の温度が印加されると反
射率が低下する。マスクを作製する際に許容以上の温度
が印加された場合には、反射率が低下するために必要な
マスクコントラストが得られなくなり、マスク自身とし
ての転写機能を失う。また、局所的に温度が印加された
場合においても、マスク面内の反射特性が変化するため
にマスクコントラストが部分的に低下し、転写したパタ
ーンに欠陥が発生することになる。さらに、部分的なコ
ントラストの低下を伴ったマスクについては、パターン
欠損を修正するような手段が適用できず、再生不可能で
ある。

【００１２】また、ＡｒＦ用レチクルの位相シフトマス
ク構造体においても、材料によっては位相シフト膜の光
学定数が温度印加によって変化することがあり、時とし
て所定の位相変化を示さなくなる場合がある。従って、
転写パターンの解像性が劣化する問題が生じる。

【００１３】また、Ｆ２用マスクではフッ化カルシウム
がガラス母材として有力候補にあげられているが、この
熱耐性も懸念材料になっている。現在においては、この
母材の熱耐性については、十分な評価を検討できる状況
にないが、局所的な熱印加は、母材内部に透過率の低下
部位を発生させ転写の際に欠陥が生じる恐れがある。ま
た、ガラス母材の寿命にも関係し、マスク作製時や転写
時の温度を厳しく管理する必要がある。

【００１４】その他、ＳＣＡＬＰＥＬ，ＥＰＬ，ＰＸＬ
用のマスクは、所謂メンブレン構造を採用しているが、
薄膜構造ゆえに比較的小さな温度印加によっても、熱膨
張係数に起因する膜の熱応力に不均一性が生じ、寸法変
動や位置誤差が増大する問題がある。また、電子ビーム
直接描画技術のように直接プロセス基板にパターンを描
画する場合にも同様の問題が生じる。一般的に、デバイ
スを製造する上で各プロセスにおけるサーマルバジェッ
トは、良品デバイスを得るために、また電気特性の確保
や歩留まりを向上するために、厳密に規定されている。
従って、描画時のビーム照射による温度上昇が生じる場
合には、このサーマルバジェットを満足する必要があ
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】このように、電子ビー
ム描画技術におけるビーム照射による熱問題は、レジス
トヒーティングを引き起こし所定のＣＤ精度が得られな
いばかりでなく、例えば露光用マスク等の基板自身の結
像機能若しくは諸特性の劣化を招くことになる。前述し
た従来技術は、レジストヘの熱的ダメージを緩和する
か、若しくはＣＤ精度を改善するための手段に過ぎず、
上述したような問題に対して十分な効果は得られなかっ
た。

【００１６】本発明は、上記事情を考慮して成されたも
ので、その目的とするところは、電子ビームやレーザビ
ームなどを用いて被処理基板に回路パターンを描画する
際の処理速度を低下させることなく、照射熱による影響
を低減して寸法精度の向上をはかることができ、且つ被
処理基板に対する照射熱損傷を低減することのできるパ
ターン描画方法及び描画装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】（構成）上記課題を解決
するために本発明は次のような構成を採用している。

【００１８】即ち本発明は、荷電粒子ビーム或いは電磁
波ビームを用いて、感光性レジストが塗布された被処理
基板上に所望の図形パターンを描画するパターン描画方
法であって、所定偏向領域内の図形パターンの面積密度
を算出し、この算出結果に応じて所定偏向領域毎に最大
ショットサイズ（図形パターンの最大ショット分割サイ
ズ又は最大のビームショットサイズ）を決定することを
特徴とする。さらに所定偏向領域は、主偏向領域内を小
領域に分割した副偏向領域であることを特徴とする。

【００１９】また本発明は、荷電粒子ビーム或いは電磁
波ビームを用いて、感光性レジストが塗布された被処理
基板上に所望の図形パターンを描画するパターン描画方
法であって、所定偏向領域内の図形パターン毎の面積密
度を算出し、この算出結果に応じて図形パターン毎に最
大ショットサイズ（図形パターンの最大ショット分割サ
イズ又は最大のビームショットサイズ）を決定すること
を特徴とする。さらに所定偏向領域は、主偏向領域内を
小領域に分割した副偏向領域であることを特徴とする。

【００２０】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものが挙げられる。

【００２１】(1) 副偏向領域内の図形パターンの面積密
度に応じて、該図形パターン毎にショット分割と多重描
画回数，照射量を決定すること。

【００２２】(2) 副偏向領域内の図形パターンの面積密
度に応じて、ショットサイズ，ショット分割，多重度，
照射量を決定する演算において、計算或いは実験的に予
測されたデータ或いはルール化されたパターン面積密度
と基板温度に関するデータベースに基づき、描画条件を
設定すること。

【００２３】(3) 副偏向領域内の図形パターンの面積密
度に応じて、ショットサイズ，ショット分割，多重度，
照射量を決定する演算において、実験的に予測されたデ
ータ或いはルール化されたパターン面積密度と描画精度
に関するデータベースに基づき、描画条件を設定するこ
と。

【００２４】(4) 副偏向領域内に含まれる図形パターン
の寸法や形状のデータを抽出し、パターン面積密度デー
タと合わせて、各描画条件を設定すること。

【００２５】(5) 副偏向領域内の図形パターンの面積密
度に応じて、一度設定した図形パターン毎の最大ショッ
トサイズを用いて、装置用の描画データを展開し、この
装置用描画データにより描画を行ったと想定される処理
時間を見積もり、この処理時間を基に最大ショットサイ
ズを再度設定し、処理時間の観点から最適な最大ショッ
トサイズを決定すること。

【００２６】また本発明は、荷電粒子ビーム或いは電磁
波ビームを用いて、感光性レジストが塗布された被処理
基板上に所望の図形パターンを描画するパターン描画装
置であって、設計パターンデータを展開して描画データ
に変換する手段として、所定偏向領域内の図形パターン
の面積密度を算出する面積密度演算部と、この面積密度
演算部の算出結果に応じて所定偏向領域毎に最大ショッ
トサイズ（図形パターンの最大ショット分割サイズ又は
最大のビームショットサイズ）を決定するショットサイ
ズ決定部とを有し、前記決定されたショットサイズの条
件の下にパターンを描画することを特徴とする。さらに
所定偏向領域は、主偏向領域内を小領域に分割した副偏
向領域であることを特徴とする。

【００２７】また本発明は、荷電粒子ビーム或いは電磁
波ビームを用いて、感光性レジストが塗布された被処理
基板上に所望の図形パターンを描画するパターン描画装
置であって、設計パターンデータを展開して描画データ
に変換する手段として、所定偏向領域内の図形パターン
毎に面積密度を算出する面積密度演算部と、この面積密
度演算部の算出結果に応じて図形パターン毎に最大ショ
ットサイズ（図形パターンの最大ショット分割サイズ又
は最大のビームショットサイズ）を決定するショットサ
イズ決定部とを有し、前記決定されたショットサイズの
条件の下にパターンを描画することを特徴とする。さら
に所定偏向領域は、主偏向領域内を小領域に分割した副
偏向領域であることを特徴とする。

【００２８】また本発明は、荷電粒子ビーム或いは電磁
波ビームを用いて、感光性レジストが塗布された被処理
基板上に所望の図形パターンを描画するパターン描画装
置であって、設計パターンデータを展開して描画データ
に変換する手段として、主偏向領域内を小領域に分割し
た副偏向領域毎の図形パターンの面積密度を計算する手
段と、前記計算された面積密度と描画時の基板温度又は
描画精度に関するデータベースに基づき、副偏向領域毎
に最大ショットサイズを決定する手段と、前記決定され
た最大ショットサイズを元にショット分割数を決定する
手段とを具備してなり、副偏向領域毎の図形パターンの
面積密度に応じて副偏向領域内の最大ショットサイズ及
びショット分割数を変更して描画することを特徴とす
る。

【００２９】また本発明は、荷電粒子ビーム或いは電磁
波ビームを用いて、感光性レジストが塗布された被処理
基板上に所望の図形パターンを描画するパターン描画装
置であって、設計パターンデータを展開して描画データ
に変換する手段として、主偏向領域内を小領域に分割し
た副偏向領域内の図形パターン毎の面積密度を計算する
手段と、前記計算された面積密度と描画時の基板温度又
は描画精度に関するデータベースに基づき、図形パター
ン毎に最大ショットサイズを決定する手段と、前記決定
された最大ショットサイズを元にショット分割数を決定
する手段とを具備してなり、副偏向領域内の図形パター
ン毎の面積密度に応じて副偏向領域内の最大ショットサ
イズ及びショット分割数を変更して描画することを特徴
とする。

【００３０】また本発明は、荷電粒子ビーム或いは電磁
波ビームを用いて、感光性レジストが塗布された被処理
基板上に所望の図形パターンを描画し、且つ少なくとも
所望の同一図形パターンを任意回数の多重度で描画する
パターン描画装置であって、設計パターンデータを展開
して描画データに変換する手段として、主偏向領域内を
小領域に分割した副偏向領域毎の図形パターンの面積密
度を計算する手段と、前記計算された面積密度と描画時
の基板温度又は描画精度に関するデータベースに基づ
き、副偏向領域毎に最大ショットサイズを決定する手段
と、前記データベースに基づき図形パターン毎の多重描
画回数を決定する手段と、前記決定された多重描画回数
に応じてビーム照射量を変化させる手段と、前記決定さ
れた最大ショットサイズを元にショット分割数を決定す
る手段とを具備してなり、副偏向領域毎の図形パターン
の面積密度に応じて副偏向領域内の最大ショットサイ
ズ，ショット分割数，多重度，ビーム照射量を変更して
描画することを特徴とする。

【００３１】また本発明は、荷電粒子ビーム或いは電磁
波ビームを用いて、感光性レジストが塗布された被処理
基板上に所望の図形パターンを描画し、且つ少なくとも
所望の同一図形パターンを任意回数の多重度で描画する
パターン描画装置であって、設計パターンデータを展開
して描画データに変換する手段として、主偏向領域内を
小領域に分割した副偏向領域内の図形パターン毎の面積
密度を計算する手段と、前記計算された面積密度と描画
時の基板温度又は描画精度に関するデータベースに基づ
き、図形パターン毎に最大ショットサイズを決定する手
段と、前記データベースに基づき図形パターン毎の多重
描画回数を決定する手段と、前記決定された多重描画回
数に応じてビーム照射量を変化させる手段と、前記決定
された最大ショットサイズを元にショット分割数を決定
する手段とを具備してなり、副偏向領域内の図形パター
ン毎の面積密度に応じて副偏向領域内の最大ショットサ
イズ，ショット分割数，多重度，ビーム照射量を変更し
て描画することを特徴とする。

【００３２】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものが挙げられる。この実施態様は、荷電ビーム
の照射ダメージを最小限にして、高いＣＤ精度と基板へ
の損傷や欠陥を低減する際に、各図形パターンヘの熱損
傷を最小限にする最大ショットサイズを規定し採用する
ことを特徴とするものである。特に、上述した構成をＶ
ＳＢ（variable Shaped Beam）方式の荷電ビーム描画技
術において、以下の態様を採用することで好適に実現さ
れるものである。

【００３３】(1) 設計データをもとに、副偏向領域内の
パターン面積密度を算出する演算回路を有し、例えば一
つの副偏向領域を小領域の複数のメッシュ部に分割し、
各メッシュにおけるパターン面積密度を求める演算が行
われること。

【００３４】(2) パターン面積密度の算出には、代表図
形法のような近接効果補正演算の結果を流用できる構成
であること。

【００３５】(3) 所望の描画条件とパターン面積密度と
基板温度の関係に基づくデータを演算条件として、最大
ショットサイズ、他の描画パラメータを設定すること。

【００３６】(4) 所望の描画条件とパターン面積密度と
描画精度の関係に基づくデータを演算条件として、最大
ショットサイズ、他の描画パラメータを設定すること。

【００３７】(5) (1)における複数のメッシュ部につい
て、パターン面積密度が所定値以下のメッシュ部は、所
定のショットサイズで図形パターンを分割し、所望の照
射量条件で描画を行うように図形パターンを分割し描画
用のデータを作成すること。

【００３８】(6) 同様に、パターン面積密度が所定値以
上のメッシュ部は、前記所定のショットサイズよりも小
さく、基板温度上昇が所望以下になるサイズに変更して
所定の照射量で描画を行うように図形パターンを分割し
描画用のデータを作成すること。

【００３９】(7) 同様に、パターン面積密度が所定値以
上のメッシュ部は、前記所定のショットサイズ若しくは
より小さいショットサイズを用いて、基板温度が所定値
以下になるように複数回の照射量に分けて描画を行うよ
うに図形パターンを分割し、多重描画用のデータを作成
すること。

【００４０】(8) 描画条件を設定したメッシュ部の描画
の仕方は、その中に含まれる図形パターンの大きさと形
状に基づき決定された描画用データを作成すること。

【００４１】(9) 更に、前記作成された複数の描画用デ
ータについて、描画処理時間を見積もり、処理時間が最
短若しくは所望の値よりも短時間の条件を満たす描画用
データを選択すること。

【００４２】(10)最終的に決定された描画条件により描
画用データを展開し、マシンデータとして転送すること
により、描画の際にビーム形状を変更すること。

【００４３】(11)設計データを描画用データとして伝送
する際に、順次一定のデータ転送量単位で一連の演算処
理を行い、描画条件を設定しながらマシンデータとして
展開し、リアルタイムに描画を行うこと。

【００４４】(12)予め設計データの段階で、描画用デー
タに変換する前に、一連の演算処理を行い描画条件を決
定し、描画用データを作成しバッファに一時蓄積し、そ
の後マシンデータとして展開し描画を行うこと。

【００４５】(13)描画装置の構成要素とは別に、予め設
計データの段階で一連の演算処理を行い描画用データを
作成し、その後に描画装置へ伝送してマシンデータとし
て展開し描画を行うこと。

【００４６】(14)基板温度の関係を示すデータは、基板
の反射率，線膨張係数等の温度依存性のある物性値、ま
たレジストの露光感度，寸法変動についてであること。

【００４７】(15)描画条件と基板温度の関係を示すデー
タベースは、ショットサイズと基板温度、描画位置と距
離による基板温度、パターン面積密度と基板温度であ
り、同様に、レジスト若しくは基板上に形成された膜の
温度であること。

【００４８】(16)描画条件と基板温度の関係を示すデー
タベースは、計算手段、実験的に予測されたデータ、或
いはルール化されたデータであること。

【００４９】(17)描画条件とパターン面積密度と描画精
度の関係に基づくデータは、実験的に予測されたデータ
或いはルール化されたデータであること。

【００５０】要約すると、副偏向領域内のパターン面積
密度，図形サイズと形状を算出し、これらに基づいて、
副偏向領域毎若しくは副偏向領域内の図形毎に最大ショ
ットサイズを変更して図形分割することにより描画用デ
ータを作成し、描画を行うことが適例となる。従って、
図形分割を行う際の最大分割ショットサイズを決定すれ
ば、以降の処理において生成されたマシンデータに基づ
き描画される時の最大ビームショットサイズは、自ずと
してこの最大分割ショットサイズ以下となる。各副偏向
領域に対して最大分割ショットサイズを決定する際に
は、対象とするパターン面積密度の値や範囲に対する許
容温度条件を満たすことを前提として、できるだけ寸法
の大きいショットサイズを最大分割ショットサイズとし
て設定することが、スループット上有効になる。また、
副偏向器により高速に描画される副偏向領域領域におい
て、最大ショットサイズを変更することにより、処理速
度の大幅な低下を回避でき、精度とスループットの両立
が可能となる。

【００５１】なお、描画条件は、ショットサイズ，ショ
ット分割数，図形毎の多重描画回数，及び照射量を含
む。基板温度に関するデータベースは、ショットサイズ
と基板温度の関係、パターンの面積密度と基板温度の関
係、描画位置と距離による基板温度の関係が好適であ
る。また、データベースに基づき各描画条件を規定する
際の基板温度の条件には、温度依存性のある物性値を対
象とすることが適しており、基板の材料力学的特性（線
膨張係数など）、光学的特性（反射率，透過率）とな
る。また、基板だけでなく、基板を構成する要素として
の、無機，有機膜や感光性レジストについての物性特性
を対象とする。描画におけるレジスト感度を対象とする
ことが可能であり、更に、描画とその後のプロセスによ
り形成されたレジストパターン寸法、若しくは無機，有
機膜によるパターン寸法の形状や寸法精度を対象とす
る。

【００５２】（作用）本発明によれば、副偏向領域等の
所定偏向領域内の図形パターンの面積密度に基づいて最
大ショットサイズを規定するために、処理速度を損なう
ことなく、照射熱を最小限にでき高い寸法精度が得られ
る。さらに、基板自身の熱耐性が問題になる場合におい
ても、描画条件の最適化を行うことが可能となるので、
その結果として、所望の寸法精度のみならず、基板自身
への熱損傷が少なく欠陥の無い描画パターンの形成が可
能となる。

【００５３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の各実施形態に使
用した可変成形型電子ビーム描画装置の基本的な形態を
示す概略構成図である。各実施形態では、この基本形態
をベースとして、更に好適となるように形態を変更して
用いている。

【００５４】主な構成は、電子光学鏡筒１０，試料室２
０，制御回路系３０，制御計算機系４０，計測系５０，
及びデータ処理系６０である。電子光学鏡筒１０には、
電子銃１１，各種レンズ１２，ブランキング用スリット
１３，各種偏向器１４，及び各種アパーチャ１５が含ま
れる。試料室２０には試料（被処理基板）２１を搭載す
るステージ２２が収容されており、このステージ２２は
ステージ駆動機構２３により駆動される。また、ステー
ジ２２の位置はレーザ干渉計５１により計測され、これ
をステージ駆動回路部３４にフィードバックすることに
よりステージ位置が制御される。ビーム電流密度は、フ
ァラデイカップ２４により計測され、ビーム電流計測系
５２を通じて制御計算機４１へ電流値が伝達され、さら
に電子銃１１の制御回路を通じて安定出力が保たれてい
る（不示図）。

【００５５】制御回路系３０には、ブランキング制御回
路部３１，可変成形ビーム寸法制御回路部３２，偏向制
御回路部３３，及びステージ駆動回路部３４が含まれ、
制御計算機系４０は、制御計算機４１，バッファメモリ
４２，及び制御回路４３からなる。データ処理系６０
は、ＣＡＤシステム６１，演算処理器６２，及びデータ
変換器６３から構成される。

【００５６】設計パターンデータ（ＣＡＤデータ）は、
ＣＡＤシステム６１に入力され、演算処理器６２におい
て近接効果補正，図形分割などの所定の処理が施された
後、データ変換器６３でＥＢ用の特殊なマシンデータに
変換される。演算処理器６２には、演算結果を一時保存
する機能としてバッファメモリが付属している。そし
て、図形分割処理は、設計パターンデータを順次展開し
て読み込み、演算処理器６２の中の図形分割回路に転送
して行われる。

【００５７】通常、図形分割は、描画処理時間を最短に
するために装置の有するビームサイズにより規定される
最大ショットサイズ単位で行われる。その際に、分割さ
れた各ショットの座標位置，サイズ，照射時間が設定さ
れる。これらを含む描画条件がデータとして準備され、
データ変換器６３に内蔵されるバッファメモリに一時保
存される。さらに、描画する図形パターンの形状や大き
さに応じてショットが成形されるように、成形偏向デー
タも準備される。

【００５８】マシンデータに変換された描画データは、
従来通り短冊状のフレーム（主偏向領域）毎に区切ら
れ、更にその中で副偏向領域単位に分割されている。こ
のマシンデータは制御計算機系４０へ伝送され、マシン
データに基づいて制御計算機４１，バッファメモリ４
２，及び制御回路４３により、ブランキング制御回路部
３１，可変成形ビーム寸法制御回路部３２，偏向制御回
路部３３，及びステージ駆動回路部３４が制御される。

【００５９】電子銃１１を出た電子ビームはブランキン
グ電極によりＯＮ・ＯＦＦ制御され、このＯＮ・ＯＦＦ
時間の調整により描画時の照射量が設定される。ブラン
キング電極は、各種偏向器１４のうち最も電子銃側に位
置し、ブランキング制御回路部３１と接続されている。
そして、ブランキングスリット１３を通過したビーム
は、可変成形ビーム寸法制御回路部３２と接続する成形
偏向器１４、その下段に位置する成形アパーチャ１５に
より所定の形状と寸法に形成される。この成形ビーム
は、偏向制御回路部３３と接続する主偏向器，副偏向器
１４により試料２１上で走査され、これにより所望のパ
ターン描画が施される。

【００６０】図２は、本発明の各実施形態で用いるフロ
ーチャートの基本的な構成であり、本発明の主旨を説明
するためのものである。所望のパターンを描画するため
に、設計データを展開し、データ処理を行うステップ
（Ｓ１）と、各副偏向領域内のパターンの面積密度を算
出するステップ（Ｓ２）と、前記パターン面積密度に応
じて副偏向領域毎に最大ショットサイズを設定するステ
ップ（Ｓ３）と、前記最大ショットサイズで各副偏向領
域内の図形データを分割処理するステップ（Ｓ４）と、
他描画条件を含み準備された描画用マシンデータを展開
するステップ（Ｓ５）とを備え、これらのステップ（Ｓ
１）〜（Ｓ５）を経て描画が行われることを特徴として
いる。

【００６１】以下、本発明の詳細を図示の実施形態によ
って説明する。

【００６２】（第１の実施形態）図３は、本発明の第１
の実施形態に係わる描画方法を説明するためのフローチ
ャートである。前記図２のフローチャートをベースに詳
述したもので、描画条件として最大ショットサイズを設
定する際の主要な手順を説明するためのフローチャート
の例である。

【００６３】所望のパターンを描画するために、設計デ
ータを展開し、各副偏向領域内のパターンの面積密度を
算出するステップ（Ｓ１１）と、被処理基板に対して予
め用意されたパターンの面積密度と最大ショットサイズ
と基板温度の関係を示すデータベースを参照するステッ
プ（Ｓ１２）と、前記データベースに基づいて描画条件
を規定するステップ（Ｓ１３）と、前記規定した描画条
件と前記パターン面積密度に応じて副偏向領域毎の最大
ショットサイズを設定するステップ（Ｓ１４）と、前記
最大ショットサイズで各副偏向領域データを描画用マシ
ンデータとして展開するステップ（Ｓ１５）と、Ｓ１５
で展開されたデータで描画を行うステップ（Ｓ１６）と
を備えている。

【００６４】図４は、本実施形態における図３のプロセ
スを実施する上での装置構成の中のデータ処理系を示し
たものであり、図１におけるデータ処理系６０に加え
て、上記参照するためのデータベース６４を外部データ
として取り込む構成となっている。その他の装置構成
は、図１と同様である。従来技術の項で記述したように
図形分割は主に装置起因の最大ショットサイズの単位で
行われるが、本図に示すように、この分割単位を適正に
規定することにより、照射熱による影響を最小限にした
描画を実現させている。

【００６５】はじめに、通常のデータ処理と同じく、設
計データをＣＡＤシステム６１へ入力し、演算処理器６
２において、近接効果補正，照射量設定などの処理が施
される。次に、各副偏向領域内に含まれる図形パターン
の面積密度が、近接効果補正回路を通じて算出され、一
時保存される。ここでは、既に代表図形法による近接効
果補正処理の際に計算された結果に基づき、この中から
各副偏向領域内に含まれる図形パターンの面積密度が抽
出され、演算処理器６２に付属するバッファメモリに一
時保存されている。

【００６６】次に、演算処理器６２において、データベ
ース６４からの所定の参照データを引き出し、バッファ
メモリに保存されたパターン面積密度と比較を行う。デ
ータベース６４から引用した参照データは、描画対象と
する基板温度とパターン面積密度，最大ショットサイズ
の関係を示すものである。予め、描画における基板の温
度上昇の許容値をオペレータがＣＡＤシステム６０へ入
力して設定する。この基板温度の許容値は、描画対象と
する基板や使用するレジスト特性に応じて異なり、オペ
レータが目的とする描画をするために設定するものであ
る。

【００６７】オペレータの設定した許容温度と、バッフ
ァメモリに保存された副偏向領域毎のパターン面積密
度、データベース６４から引用された描画による基板温
度と最大ショットサイズの関係を示すデータの各３つの
データに基づき、許容温度以下の条件を満足する最大シ
ョットサイズを決定する演算が行われる。この演算を繰
り返すことによって、各副偏向領域に対して個別の最大
ショットサイズが決定される。次に、副偏向領域毎に異
なる最大ショットサイズにより、図形パターンデータの
分割処理が行われる。以降のデータの流れ、描画の様式
は図１で示した通りとなる。

【００６８】ここで、データベース６４から引用した参
照データについて、図５を用いて説明を行う。図５は、
シミュレーションより得られた半実験的データであり、
シミュレーションの際に、実験結果と計算結果が一致す
るようにパラメータフィッティングが行われたものであ
る。グラフは、ビームのショットサイズが２μｍ，１μ
ｍ，０．５μｍ□の条件で描画した場合について、副偏
向領域領域内のパターン面積密度と基板温度の最大値の
関係を示したものである。

【００６９】例えば、ショットサイズ２μｍ□，パター
ン面積密度１００％の条件は、２μｍの矩形ビームを走
査して副偏向領域全面をべた描画したことを意味し、こ
の時の基板温度は２５０℃近くに達したことを示す。な
お、この実験では、基板は通常の６インチガラスレチク
ル（クロムオンガラス）を使用した。本装置の場合、装
置上の最大ショットサイズは約２μｍ□であり、副偏向
領域は６４μｍ□である。また、加速電圧は５０ｋｅＶ
で電流密度は２０Ａ／ｃｍ²に調整した。照射量は、後
述するレジストの感度に合わせて２０μＣ／ｃｍ²とし
た。ショットのセトリング時間は２００ｎｓｅｃを採用
した。

【００７０】このように本図の関係から、副偏向領域内
の全図形パターンを先の描画条件によって描画した際
に、副偏向領域内の最大の基板温度を予測することが可
能となる。本実施形態で使用したレジストは、非化学増
幅型の主鎖切断タイプとした。従って、レジストヒーテ
ィングの影響を考慮して、描画における基板の許容温度
をレジストのガラス転移点より多少低い１８０℃とした
場合に、この許容温度を満足する描画条件を次のように
決定した。

【００７１】図示するように、基板温度が１８０℃にな
るパターン面積密度は約３８％である。よって、３８％
よりも大きなパターン面積密度において、通常の２μｍ
□のビームで描画をすると１８０℃程度の描画箇所が生
じることが予測される。この描画箇所では、レジストの
熱特性が変化し、所定の精度で寸法が形成されなくなる
ことが懸念される。従って、この許容温度を超えない描
画を行うためには、例えば４０％未満のパターン面積密
度を有する副偏向領域については、最大ショットサイズ
を２μｍ□とし、４０％以上では１μｍ□を採用して図
形分割処理を行うことが最低限必要となる。

【００７２】０．５μｍ□の最大ショットサイズを用い
てデータ処理し描画を行うことも可能であるが、図形分
割数の大幅な増加を招くためにスループットが低下する
問題が生じる。従って、パターン面積密度の値や範囲に
応じて、許容温度条件を満たすことを前提として、でき
るだけ大きいショットサイズを最大ショットサイズとし
て設定する条件を付与して、最大ショットサイズを規定
した。図４のデータ処理系において、演算処理器６２で
は上述のようなデータ比較と演算処理が実行された。図
形分割処理では、最大ショットの条件として、４０％未
満のパターン面積密度を有する副偏向領域については２
μｍ□、４０％以上では１μｍ□と設定される。

【００７３】なお、ここでは非化学増幅型レジストを例
にしたが、このようなレジストは感度が比較的低い。一
般的には、感度が高い化学増幅型レジストがＥＢ用レジ
ストとしても導入されている。但し、非化学増幅型レジ
ストに比べて熱的な安定性が不足しており、使用される
ベースポリマーが異なりガラス転移点も低いことが一般
的である。このようなレジストを使用する際には、更に
基板温度の規定値を低く設定することが必要になる。

【００７４】次に図６に、図５の結果をもとに模擬的な
テストパターンを用いて図形分割を行った例を示す。図
中（ａ）は副偏向領域Ａ内のパターン面積密度が約１７
％，（ｂ）は副偏向領域Ｂ内のパターン面積密度が５０
％、（ｃ）は副偏向領域Ｃ内のパターン面積密度が約８
４％の場合の例である。模擬パターンは、６４μｍ□の
副偏向領域を８×８個の８μｍ□の領域に分け、全ての
領域には同一の図形パターンが配置されているものを使
用した。各図においてハッチング部分が図形パターン部
であり、ビームが照射される部分である。先の演算処理
によって、副偏向領域Ａは２μｍ□の最大ショットサイ
ズ、副偏向領域Ｂは１μｍ□、副偏向領域Ｃも１μｍ□
を用いて図形パターンが分割処理されている。

【００７５】一般に、図形分割の際には、禁止されてい
る微小寸法の図形が発生しないように処理が行われるよ
うにルール化されているが、基本的に最大ショットサイ
ズで図形パターンを分割し、残りのエリアはその矩形な
る最大ショットサイズの一辺が最大となるように分割さ
れる。さらに、残りの図形については、その１辺におい
ても最大ショットサイズでパターンを分割できない場合
には、その図形サイズが描画される際のビームの成形サ
イズとなるように図形の分割処理が行われ、描画データ
が準備されている。

【００７６】従って、副偏向領域Ａについては、左部の
Ｌ字図形は、１辺が２μｍで他辺が１μｍの長方形で分
割がされている。右上部に配置されている図形は１μｍ
□であり、２μｍ□のショットサイズで分割できないの
で、１μｍ□の成形ビームで描画されることになる。こ
の場合には、副偏向領域Ａで規定された最大ショットサ
イズ（２μｍ□）よりも小さな図形が発生しているだけ
であるので、ビーム照射により上昇した基板温度が規定
温度１８０℃よりも大きくなることはなく、熱的な問題
が生じる頻度は極めて少ない。

【００７７】副偏向領域Ｂでは、最大ショットサイズを
１μｍ□として分割がされている。従来方法のように図
３のフローチャートに依らずに処理がされると２μｍ□
で分割され、描画の際に規定温度１８０℃を超えるため
にレジストの劣化により精度が低下する。副偏向領域Ｃ
においては、１μｍ□で分割がされるが、白抜きの非描
画部分の寸法は１×０．５μｍである。この部分の下部
に隣接する描画領域は、１×０．５μｍで分割されてい
る。この場合にも、副偏向領域Ｃで規定された最大ショ
ットサイズ（１μｍ□）よりも小さな図形が生じている
だけであるので、描画の際の熱的問題は回避される。

【００７８】なお、副偏向領域内に含まれる図形パター
ンの種類や図形の配置によっては、本実施形態に示した
描画方法では最大ショットサイズを決定することに不確
かさを生じることがある。この場合については、次に記
述する本発明の別実施形態を適用することで解決され
る。また、上述した図形の分割処理において、副偏向領
域毎に最大ショットサイズを規定する仕方については、
複数の組み合わせが存在し唯一に決定できないことがあ
る。従って、この場合には、実施形態中に記載があるよ
うに、各副偏向領域に対し、パターン面積密度の値や範
囲に応じて、許容温度条件を満たすことを前提として、
できるだけ寸法の大きいショットサイズを図形分割の分
割単位として設定することが有効である。

【００７９】このように本実施形態によれば、副偏向領
域内の図形パターンの面積密度に基づいて、基板温度が
許容範囲内となるように最大ショットサイズを規定する
ために、ビーム照射による温度上昇を抑制しながら処理
速度の低下を最小限に抑えることができる。これによっ
て、高いスループットを維持しながら高い寸法精度が得
られる。また、基板自身の熱耐性が問題になる場合にお
いても基板の熱損傷を低減できるため、パターン欠陥の
発生を防止することができる。

【００８０】（第２の実施形態）図７は、本発明の第２
の実施形態に係わる描画方法を説明するためのフローチ
ャートである。以下、このフローチャートに従って、副
偏向領域内の各図形パターンの面積密度に基づいて、最
適な最大ショットサイズを決定する主要な手順を説明す
る。

【００８１】先に説明した第１の実施形態では、パター
ンの種類に依らずに、適例として代表図形法による近接
効果補正回路を通じて算出された結果の中から抽出され
た副偏向領域内のパターン面積密度に基づいて最大ショ
ットサイズを決定した。本実施形態は、同一副偏向領域
内に複数の種類の異なる図形パターンが含まれる場合に
ついて、これらの面積密度に基づいて最大ショットサイ
ズを決定するものである。

【００８２】所望のパターンを描画するために、設計デ
ータを展開し、各副偏向領域内の図形毎のパターンの面
積密度を算出するステップ（Ｓ２１）と、被処理基板に
対して予め用意されたパターンの面積密度と最大ショッ
トサイズと基板温度の関係を示すデータベースを参照す
るステップ（Ｓ２２）と、前記データベースに基づいて
描画条件を規定するステップ（Ｓ２３）と、前記規定し
た描画条件と前記パターンの面積密度に応じて図形毎の
最大ショットサイズを設定するステップ（Ｓ２４）と、
前記最大ショットサイズで各図形データを描画用マシン
データとして展開するステップ（Ｓ２５）と、Ｓ２５で
展開されたデータで描画を行うステップ（Ｓ２６）とを
備えている。

【００８３】本プロセスを実施する上での装置構成の中
のデータ処理系は、前記図４と同様であり、データベー
ス６４を備えた構成になっている。基板温度の許容値と
基板温度、更には副偏向領域内の各図形パターンの面積
密度，最大ショットサイズの関係から、規定した温度条
件を満足する最大ショットサイズを図形パターン毎に応
じて決定する演算が施される。この演算結果から、副偏
向領域内の各図形パターンに応じて最大ショットサイズ
が設定される。

【００８４】本実施形態で参照したデータは、図４に示
したデータ処理系６０の外部データ６４に予め用意され
た副偏向領域サイズよりも狭い領域における面積密度と
基板温度との関係を示すものである。この参照データ
は、例えば図８に示すような各種図形パターンが同一副
偏向領域内に複数含まれる場合の演算処理を行う際に使
用される。図８の図形Ａは孤立ライン、図形Ｂはライン
＆スペース、図形Ｃは孤立スペース、図形Ｄは短いライ
ンの周期パターン（アレイパターン）、図形Ｅはコンタ
クトホール、図形Ｆはパッド付きラインであり、左上を
原点として破線で単位領域を示した。

【００８５】本図では、単位領域を２μｍ□とした。こ
こで、単位領域とは、各図形の面積密度を算出する際の
基準面積として使用するものであり、そのサイズは任意
に設定して良く、２μｍに限定されるものではない。図
形Ａ〜Ｆより明らかなように、各図形の単位領域当たり
の面積密度が異なる。特に図形Ｆにおいては、パターン
の部分によって面積密度が異なっている（で１００
％、で２８％）。

【００８６】次に、このような面積密度の異なる図形デ
ータをもとに、パターン面積密度を算出する演算方法
を、図９を用いて詳細に説明する。なお、データ処理系
は前記図４と同じ構成であり、演算器６２で処理が行わ
れる。図形データは、ＣＡＤシステム６１より入力され
る。先述の通り演算器６２には、近接効果補正計算を行
う回路と分割回路が含まれている。本実施形態では、演
算処理器６２において図形パターン毎の面積密度が算出
される際に、一つの副偏向領域に相当する図形データを
２μｍグリッドで形成される小領域の複数のメッシュ部
に分割し、各メッシュにおけるパターン面積密度を求め
る演算が行われることを特徴とする。ここで言うメッシ
ュ部は、上述の単位領域に相当し基準面積として使用さ
れている。

【００８７】図９は、所定の副偏向領域６４μｍ□に相
当する領域を２μｍグリッドに分割し、例として、図中
２箇所の破線領域ＡとＢで示した領域における図形デー
タについての概略図である。説明のためにＡ領域内の左
下１０μｍ□領域（領域Ｅ）の各メッシュ部をx00〜0
4，y00〜04、Ｂ領域の中央付近の１０μｍ□領域（領域
Ｍ）をx15〜19，y15〜19とナンバリングした。

【００８８】Ａ領域には、領域Ｅのようなパッド付きの
ラインパターンが繰り返し配置されており、Ｂ領域に
は、領域Ｍのようなライン＆スペースパターンが配置さ
れている。領域Ｅの（x00，y00）で指定されるメッシュ
部は２μｍ□領域が図形で埋められており、基準領域
（２μｍ□メッシュ部）当りのパターン面積密度は１０
０％となる。（x01，y00）では６５％、（x01，y01）か
ら（x01，y04）に位置するメッシュ部は、それぞれ３０
％となっている。同様に（x04，y00）は１００％、（x0
3，y00）は６５％、（x03，y01）から（x03，y04）は３
０％である。また、領域Ｍでは、（x15，y15）から（x1
9，y19）におけるメッシュ部は全て６０％である。

【００８９】次に、図１０に外部データ６４に予め用意
された副偏向領域内のメッシュ領域におけるパターン面
積密度と基板温度と最大ショットサイズとの関係を示す
データを例示する。この図は、メッシュサイズ２μｍ□
当りの基準面積内のパターン面積密度についての実験デ
ータである。基板は通常の６インチガラスレチクル（ク
ロムオンガラス）を使用した。本装置の場合、装置上の
最大ショットサイズは約２μｍ□であり、加速電圧５０
ｋｅＶ、電流密度２０Ａ／ｃｍ²、ショットのセトリン
グ時間２００ｎｓｅｃを条件とした。照射量は、本例で
使用した非化学増幅型レジストの感度に合わせて２０μ
Ｃ／ｃｍ²とした。

【００９０】この図の関係から、メッシュサイズ領域に
おける基板温度を予測することが可能であり、メッシュ
サイズ２μｍ□当たりの面積密度の変化に応じて、最大
ショットサイズ２μｍ□で図形分割し描画を行った際
に、基板温度は約３０℃から２００℃弱まで変化してい
ることが分かる。メッシュサイズ２μｍ□当たりの面積
密度は、同図に示したようにメッシュ内の描画エリアを
Ｗ×Ｌとして、寸法Ｗの値に応じて変化させたものであ
る。Ｗ＝Ｌの時はメッシュサイズと描画領域が同一にな
り、面積密度１００％となる。最大ショットサイズ１μ
ｍ□或いは０．５μｍ□で、このメッシュエリア内の図
形を分割し描画を行った際の基板温度は、面積密度１０
０％の時にそれぞれ約１５０℃，約７０℃である。

【００９１】なお、本図の結果は前記図５に示した副偏
向領域内のパターン面積密度と基板温度の結果に比べ
て、最大ショットサイズ２μｍ□と１μｍ□条件での基
板温度が多少低い。この理由は、隣接する描画ショット
からの影響の度合いによるものが主である。定性的に
は、図５では周辺の描画ショットによる照射の影響を受
けて基板がより多く加熱されているのに対し、本例では
最大ショットサイズ２μｍ□時には１ショット分、或い
は最大ショットサイズ１μｍ□時には高々４ショット分
の加熱の寄与のみとなるので、メッシュ領域における基
板温度の上昇が若干低くなっていると考えられる。最大
ショットサイズ０．５μｍ□時には１６ショット分の加
熱の寄与があるので、基板温度の上昇は概ね飽和し図５
と同程度になっていたと考えられる。

【００９２】次に、先の第１の実施形態と同様に描画時
の基板温度の上限を１８０℃と規定した。この条件の場
合には、基準面積当たりのパターン面積密度の許容値は
５５％程度である。図１０のデータを参照し、演算処理
を行うことにより、図９に示した副偏向領域内の図形パ
ターンは分割処理がされた。つまり、パターン面積密度
が５５％以下である（x01，y01）から（x01，y04）、
（x03，y01）から（x03，y04）で指定されるメッシュ部
は、２μｍ□の最大ショットサイズで図形パターンが分
割された。また、パターン面積密度が５５％以上の（x0
0，y00），（x01，y00），（x03，y00），（x04，y0
0），（x15，y15）から（x19，y19）のメッシュ部は、
１μｍ□の最大ショットサイズで図形分割がされた。以
降のデータ処理から描画へ至るまでのフローは、図１で
示した通りとした。

【００９３】次に、本実施形態の適用により描画を行
い、レジストパターンの寸法精度を評価し精度改善の効
果の検証を行った。精度比較のために、本実施形態を適
用せず従来通りの描画も実施した。描画パターンは図９
に示したＡ領域とＢ領域のパターンであり、描画部の設
計寸法は同じ０．６μｍ幅である。レジストは上述の主
鎖切断タイプのＺＥＰ７０００（日本ゼオン製）を使用
し、専用の有機現像液を用いて処理を実施した。描画
は、基準の照射量を２０μＣ／ｃｍ²とし、近接効果補
正のための補助描画を照射量４．５μＣ／ｃｍ²、ぼか
し径２０μｍで行った。寸法計測は、寸法ＳＥＭを使用
し、ガラスレチクルの描画エリアの中央に位置する副偏
向領域内のパターンを対象に、副偏向領域の左端から右
端におけるレジストパターンのスペース寸法を計測し
た。計測数は、Ａ領域でＮ＝１６（全本数を計測）、Ｂ
領域でＮ＝３２（１本おきに計測）とし、それぞれの寸
法の mean 値（平均値）と３σ値を求めた。

【００９４】計測の結果、従来の手法で描画をした場合
には、Ａ領域のパターン寸法は０．６０３±０．０１８
μｍ（mean±３σ）であったが、Ｂ領域のパターンでは
０．６２０±０．０３８μｍであった。本実施形態を適
用した場合には、Ａ領域のパターンでは、０．５９６±
０．０１８μｍと適用しない場合と３σは同じであった
が、領域Ｂのパターンでは、０．６０２±０．０１８μ
ｍであり、３σが大きく改善された。ばらつきだけでな
く mean-to-target 値（設計寸法値と平均の仕上がり寸
法値とのずれ）も十分な精度であることが分かり、顕著
な改善効果のあることが確認できた。

【００９５】（第３の実施形態）次に、本発明の第３の
実施形態を、図１１に示すフローチャートにより説明す
る。

【００９６】本実施形態は、前記図１、図７で示した手
順により設定した最大ショットサイズを用いて描画用マ
シンデータを展開し描画を行う際に、更に図形パターン
毎にショット分割，多重描画回数，照射量を決定するも
のである。多重描画は、種々のランダムな変動要因を平
均化することにより描画精度を改善できる手法であり、
一般的に適用されている。

【００９７】本実施形態のフローチャートは、被処理基
板に対して予め用意されたパターン面積密度と最大ショ
ットサイズと基板温度の関係を示すデータベースを参照
するステップ（Ｓ３１）と、前記データベースに基づい
て描画時の基板温度条件を規定するステップ（Ｓ３２）
と、前記規定した描画条件と前記パターンの寸法に応じ
て図形毎の最大ショットサイズを設定するステップ（Ｓ
３３）と、図形パターン毎に前記最大ショットサイズで
分割するステップ（Ｓ３４）と、図形パターン毎に多重
描画回数を決定するステップ（Ｓ３５）と、図形パター
ン毎に照射量を決定するステップ（Ｓ３６）を有し、こ
れらＳ３４，Ｓ３５，Ｓ３６で決定した描画パラメータ
を用いて描画用マシンデータを展開するステップ（Ｓ３
７）と、前記展開されたデータで描画を行うステップ
（Ｓ３８）とを備えている。

【００９８】本実施形態で参照したデータは、前記図４
に示したデータ処理系６０の外部データ６４に予め用意
された副偏向領域内のパターン面積密度と基板の上昇温
度、更には多重描画回数の関係を示したものである。図
１２は、シミュレーションより得られた半実験的データ
であり、副偏向領域内のパターン面積密度と基板温度の
関係を示している。また、ビームのショットサイズが２
μｍ，１μｍ，０．５μｍ□の条件で、１回描画した場
合と４回多重描画した場合についての基板温度を示すグ
ラフである。

【００９９】描画条件は、５０ｋｅＶ，２０Ａ／ｃｍ²
であり、セトリング時間２００ｎｓｅｃ、１回描画の照
射量を２０μＣ／ｃｍ²、４回多重描画では１回の照射
量を５μＣ／ｃｍ²とした。多重描画は、副偏向領域を
１回の照射量で描画することを４回繰り返した。それぞ
れの描画条件における基板温度をシミュレートしたもの
である。基板は通常の６インチガラスレチクルを使用し
た。

【０１００】図１２に示すように、４回多重描画を行う
ことにより、基板温度が４０％程度軽減されていること
が分かる。第１の実施形態で示したように、レジストの
ガラス転移を考慮して基板温度の上限を１８０℃と設定
すると、副偏向領域内のパターン面積密度が３８％未満
の場合には、最大ショットサイズ２μｍ□の１回描画を
適用することが可能であることが予測される。３８％以
上では、例えば最大ショットサイズ１μｍ□の１回描画
或いは２μｍ□の４回多重描画の条件が温度規定条件を
満たすことが分かる。

【０１０１】このような場合には、最大ショットサイズ
（２μｍ□）をパターン面積密度に依らずに共通の最大
ショットサイズとして使用可能であるので、図形パター
ンを分割処理した際に、データ容量が急激に増加しない
メリットがある。また、多重描画を採用することによ
り、種々のランダムな変動要因を平均化して描画精度を
向上させることが可能になる。これに対し、１μｍ□を
最大ショットサイズとして設定した場合には、描画時の
ショット数が増大する可能性がある。このような場合に
は、描画処理時間，描画精度との兼ね合いから最適な最
大ショットサイズを選択することが望ましい。

【０１０２】次に、本実施形態の適用により描画を行
い、レジストパターンの寸法精度を評価し精度改善の効
果の検証を行った。描画パターンは図１３にあるライン
＆スペースパターンとした。図中に示すように描画部の
ライン寸法幅をＬ＝０．５μｍとし、ライン間の距離を
Ｓ＝０．１，０．５，１，２，９．５μｍと変化させ、
これらが、それぞれの副偏向領域全域に形成されている
５種類の設計データを使用した。従って、パターンの種
類に応じた副偏向領域のパターン面積密度は、５〜７１
％の範囲になる。

【０１０３】レジストは主鎖切断タイプのＺＥＰ７００
０（日本ゼオン製）を使用し、専用の有機現像液を用い
た。描画は、基準の照射量を２０μＣ／ｃｍ²とし、近
接効果補正のための補助描画条件がパターンに応じて演
算され、更に１回描画，４回多重描画のデータが準備さ
れた。図形分割回路では、最大ショットサイズを２μ
ｍ，１μｍ，０．５μｍ□として設定し、５種類のパタ
ーンの処理がされ描画データが準備された。この描画デ
ータに従い、描画時のビームサイズは、最大ショットサ
イズに応じて、０．５μｍ×２μｍ，０．５μｍ×ｌμ
ｍ，０．５μｍ×０．５μｍの矩形ビームになるように
成形データが形成された。

【０１０４】これらの処理を経て、パターンの種類，描
画の多重度，最大ショットサイズをパラメータとした副
偏向領域単位のレジストパターンを同一ガラスレチクル
上に、計３０通りで形成した。寸法計測は、寸法ＳＥＭ
を使用し、それぞれの副偏向領域の左端から右端におけ
るレジストパターンのスペース寸法を計測した。計測数
はＮ＝３２とし、寸法ばらつきとして３σ値を求めた。

【０１０５】図１４に、計測結果を示す。パターン面積
密度が５％の時には、寸法ばらつきは、最大ショットサ
イズ，描画多重度に大きな依存性は見られないが、パタ
ーン面積密度が大きくなるに従い精度が徐々に劣化して
いた。２μｍ□の最大ショットサイズの条件では精度の
劣化が顕著であった。特に、図１２で示したように、本
レジストのヒーティングを考慮して１８０℃を基板温度
の上限として規定した場合には、パターン面積密度が４
０％を超える条件において、最大ショットサイズを２μ
ｍ□から１μｍ□に変更することにより、精度が倍程度
改善していることが確認された。

【０１０６】また、単に多重描画を行った場合において
も、２μｍ□の最大ショットサイズの条件を変更せず
に、全てのパターンにおいて精度が向上していることも
分かった。この理由は、本描画装置を分析した結果か
ら、他のランダムなノイズ的な要因が精度の支配的要因
であるためであることが分かった。しかしながら、本図
から読み取られるように、特にパターン面積密度が高い
場合には、最大ショットサイズを２μｍよりも小さくし
多重描画を行うことにより、更に精度が改善し１０ｎｍ
しており、本実施形態の効果が確認できた。

【０１０７】なお、本実施形態では、描画条件として電
流密度が２０Ａ／ｃｍ²の場合を例示した。しかしなが
ら、電流密度は描画時の基板温度上昇への寄与率が大き
く、電流密度が高くなるに従い照射によるレジストヒー
ティングや照射ダメージの影響は増大する。従って、本
実施形態で示した寸法精度の改善効果は、より高い電流
密度を適用する際に、更に効果が得られるものである。

【０１０８】（第４の実施形態）次に、本発明の第３の
実施形態を、図１５に示すフローチャートにより説明す
る。

【０１０９】本実施形態で、最大ショットサイズを決定
する際に、描画時間の見積を行い、最短の処理時間を示
す条件を考慮した演算処理を含めることにより、最大シ
ョットサイズの規定の仕方を最適にするものである。図
１５では、前記図３で示した手順により、各副偏向領域
内のパターン面積密度を算出し（ステップＳ４１）、各
副偏向領域におけるパターン面積密度と最大ショットサ
イズと基板温度の関係を示すデータベースを参照する
（ステップＳ４２）。参照するデータベースに基づき所
定の描画時の基板温度条件を規定し（ステップＳ４
３）、描画温度条件に基づき、パターン面積密度に応じ
て副偏向領域毎の最大ショットサイズを設定する（ステ
ップＳ４４）。

【０１１０】この時、第１の実施形態で記載したように
最大ショットサイズを規定する方法に複数の組み合わせ
が存在することがある。その数をＮ個とし、第ｉ番目の
条件の設定を行う。Ｓ４４で設定した最大ショットサイ
ズ、描画の第ｉ番目の条件で描画用マシンデータを作成
し、一時保存する（ステップＳ４５）。一時保存された
描画用マシンデータは展開され、描画の制御回路系へ転
送される前に、各描画条件のマシンデータに対しての処
理時間が算出される（ステップＳ４６）。Ｓ４４，Ｓ４
５，Ｓ４６の処理は、全Ｎ個の描画用マシンデータに対
する処理時間を算出するまで繰り返され、その後、これ
らの一覧データが保存される（ステップＳ４７）。そし
て、一覧データを比較し（ステップＳ４８）、最短時間
の描画条件が抽出され（ステップＳ４９）、この描画条
件により実際に描画マシンデータが展開され（ステップ
Ｓ５０）、描画に至る。

【０１１１】図１６〜図１８は更に別の手順を示す図で
ある。図１６では、予め描画時間が所定の値以下になる
条件を満たす描画条件を用いて描画を行う手順を示すも
のである。描画用マシンデータに対して処理時間を算出
するステップまでは、図１５と同様の手順を踏み、ステ
ップ（Ｓ５１）からステップ（Ｓ５６）までとなる。そ
の後、ステップ（Ｓ５７）において、Ｓ５６で算出され
た処理時間が所定の描画時間以下であるか判断が行わ
れ、この条件を満たす場合には、以降ステップ（Ｓ５
８，Ｓ５９）を経て描画となる。条件を満たさない場合
には、条件を満たすまでＳ５４からＳ５７を繰り返し処
理される。但し、５回の処理を繰り返した後において
も、条件を満たさない場合には処理を終え、予め設定し
た所定の描画時間を変更するか、本描画処理を中止す
る。

【０１１２】同様に図１７では、前記図７に示したフロ
ーチャートに従い、各副偏向領域内に含まれる図形パタ
ーン毎の面積密度を算出し、各図形パターンに応じて最
大ショットサイズを規定する場合についての描画時間の
算出結果の比較から、最適な最大ショットサイズを設定
し描画を行う手順である。また、図１８は、図１１のフ
ローチャートに基づき、各図形パターンに応じて多重描
画を行う場合についての手順である。この場合について
も、５回の処理を繰り返した後においても、所定の描画
時間条件を満たさない場合には処理を終え、予め設定し
た所定の描画時間を変更するか、本描画処理を中止す
る。

【０１１３】図１６において、最大ショットサイズを副
偏向領域単位で変更して設定し、さらに副偏向領域毎に
多重描画回数を変更して、描画マシンデータを作成する
場合にいても同様の手順で実行される。

【０１１４】次に、ステップＳ４６、若しくはＳ５６，
Ｓ６６における描画時間の演算は、図１９に示すデータ
処理系６０と制御計算機系４０のデータ経路中に位置す
る描画時間演算機７０で行った。データ処理系６０にお
いて、ＣＡＤシステム６１，演算処理器６２，データ変
換器６３を通じて、設計パターンデータ（ＣＡＤデー
タ）に一連の処理を施しマシンデータが準備され、この
際にデータベース６４を参照して、演算処理器６２にお
いて最大ショットサイズを設定するフローチャートは、
第１〜第３の実施形態に示した通りである。

【０１１５】マシンデータは所定のフォーマット形式
で、データ変換器６３内のバッファメモリに一時保存さ
れている。このマシンデータを制御計算機系４０へ伝送
する際に、描画時間演算機７０において、各マシンデー
タに対する描画時間を計算し、計算結果を一時保存す
る。また、描画時間演算機７０では、一時保存されたマ
シンデータと描画時間の一覧データの中から、最短時間
の条件となるマシンデータが抽出される演算が施され、
選択されたマシンデータは制御計算機系４０へ転送され
る。

【０１１６】以降は、このマシンデータに基づき、制御
計算機４１，バッファメモリ４２及び制御回路４３によ
り、ブランキング制御回路部３１，可変成形ビーム寸法
制御回路部３２，偏向制御回路部３３，及びステージ駆
動回路部３４が制御され、パターン描画が施される。描
画時間演算機７０における描画時間の算出は、次式の
（１）から（３）が、マシンデータのフォーマットに応
じて採用される。

【０１１７】Ｔｗ≒（Ｄ／Ｉ）×ΣＳｎ_i ＋Ｔｓ×ΣＳｎ_i＋Ｔｍ＋Ｔst＋Ｔｌ…（１）但し、ΣＳｎ_i＝Ｓｎ₁＋Ｓｎ₂＋…＋Ｓｎ_N（ｉ＝１〜
Ｎ、Ｎ：副偏向領域の総数）である。

【０１１８】ここで、各パラメータは、Ｔｗ：描画時
間、Ｄ：照射量、Ｉ：電流密度、Ｔｓ：ショット位置決
め時間、Ｓｎ_i：ｉ番目の副偏向領域内のショット数、
Ｔｍ：主偏向位置決め総和時間、Ｔst：ステージ駆動総
和時間、Ｔｌ：マスク搬送，セッティング時間，ビーム
調整等のオーバーヘッド時間の総和である。Ｄ／Ｉは１
ショットの照射時間になる。

【０１１９】より具体的には、Ｔｓはショット位置決め
時間であり、ビーム形状の変更に要する成形偏向時間と
副偏向領域のショット位置決めに要する副偏向時間が含
まれる。Ｓｎ_iは、設計データをマシンデータに変換処
理後の副偏向領域ｉ内のショット総数であり、最大ショ
ットサイズと図形分割数に依存する。Ｔｍは、主偏向位
置決めに要する時間のマスク全面を描画する際の総和、
Ｔｓはフレーム単位のステージ折り返しに要する時間で
あり、マスク全面を描画する際の総和を示した数値であ
る。Ｔｌは、描画開始或いは終了後に必要となる所謂オ
ーバーヘッド時間の総和である。

【０１２０】副偏向領域内の図形毎に最大ショットサイ
ズを変更して描画データを作成した場合には、（１）式
において、Ｓｎ_iをｉ番目の副偏向領域内に含まれる各
種図形のショット数の総和として定義すれば、（１）式
をそのままの形式で使用できる。

【０１２１】次に、多重描画の際には、例えば単純に照
射量を低くして、描画データは各描画時に同等のものを
使用する多重描画においては、（２）式に示すように、
その多重描画回数（Ｍ）に応じて、照射量ＤはＭ分の１
倍の大きさになり、ショット数ＳｎはＭ倍になる。ま
た、主偏向位置決め総和時間はＭ回描画に伴いＴｍ’と
概略Ｔｍ×Ｍ倍に増加し、ステージ駆動総和時間も多重
描画により、ステージの移動が繰り返し行われＴst’
（概略Ｔst×Ｍ倍）となる。

【０１２２】Ｔｗ≒（Ｄ／Ｉ）×ΣＳｎ_i ＋Ｔs×ΣＳｎi×Ｍ＋Ｔm’＋Ｔst’＋Ｔl…（２）但し、ΣＳｎ_i＝Ｓｎ₁＋Ｓｎ₂＋…＋Ｓｎ_N（Ｎ：副偏
向領域の総数）である。また、副偏向領域毎に多重回数
を変更した場合には、（３）式となる。同様に、副偏向
領域内の図形毎に多重度を変更する場合にも（３）式が
使用される。

【０１２３】Ｔｗ≒（Ｄ／Ｉ）×ΣＳｎ_i＋Ｔｓ×ΣＳｎ_i×Ｍｉ＋Ｔm×(1+ｍ)＋Ｔst×(1+m’)＋Ｔl …（３）但し、Ｍｉはｉ番目の副偏向領域における描画の多重
度、ｍは副偏向領域の多重描画回数に伴い加算される主
偏向動作回数、ｍ’は同様に副偏向領域の多重描画回数
に伴い加算されるステージ移動回数である。

【０１２４】従って、第１〜第３の実施形態に示したよ
うに本発明によるプロセスを経て最大ショットサイズを
変更し、多重描画を適用した場合について、（１）〜
（３）式の第２，３，４項を概算して比較することによ
り、描画時間の最短条件を選択することが可能である。
なお、第１項は所定の照射量を設定すれば、総和として
の照射時間は変化しないので、必ずしも計算される必要
はない。また、近接効果補正に係る描画時間について
は、上式においては別項として追加されるものである
が、概ね描画条件によらず定数となる。このため、本実
施形態のように、最大ショットサイズや多重度の違いに
よる描画時間の比較においては、必ずしも計算がされる
必要はない。

【０１２５】（第５の実施形態）次に、本発明の第５の
実施形態として、データベースを参照し最大ショットサ
イズを設定する際に規定する温度条件の対象について説
明する。

【０１２６】上述の実施形態においては、基板上のレジ
ストの熱特性を考慮して、描画時の基板温度の上限を規
定した。ここでは、描画時のビーム照射による基板への
ダメージを考慮した場合に、本発明を適用した例とし
て、基板へのダメージを最も厳密に管理しなければなら
ない描画対象の一つであるＥＵＶ用マスクの描画への適
用を想定して説明を行う。但し、ＥＵＶマスクは、開発
途上の段階にあり市販品、若しくは実験用として入手す
ることができないために、本実施形態では、文献により
示された最新のデータをベースとした思考実験を行い、
本発明の適用効果を予測した。

【０１２７】ＥＵＶマスクは、ガラス母材として低膨張
石英ガラス材が使用され、この上にＭｏ／Ｓｉ多層膜構
造を有し、Ｃｒ吸収体膜を搭載したマスクブランクスが
標準形態であり、諸外国で精力的に開発が進められてい
る。図２０に、文献（Proceedings of SPIE vo1.3331,p
133-148）の実験データをもとにした、印加温度と温度
処理後の露光波長１３ｎｍにおける光学反射率の関係を
表すグラフを示す。反射率の計測値は全て室温である。
本図に示されるように、一度温度処理を行った後の室温
における反射率データであるが、温度印加に対して非可
逆的な光学反射率の低下が起きている。このような反射
率の低下は、露光基板面上での露光強度が減少するばか
りでなく、露光波長におけるマスクコントラストの不均
一性をもたらすことが問題となる。

【０１２８】また、商用向けに開発検討されているＥＵ
Ｖ露光装置では、露光光学系にはマスクを含め１０数枚
の同種の多層膜反射鏡から構成される仕様になってい
る。この場合に、１枚の反射鏡当たりに許容される反射
率の低下若しくは不均一性は、現時点では１％以下とさ
れている。従って、本図から、この１％の反射率低下が
起きる温度は約１５０℃と見積もられ、描画時における
基板温度の上昇を低く抑える必要がある。従って、マス
ク構造が異なるために厳密ではないが、最上面がＣｒ膜
であり、母材が石英ガラスである点が共通であることか
ら、例えば図２０に示した関係をベースとして本発明を
適用することが可能である。

【０１２９】ＥＵＶマスク上にパターン描画を行う際の
場合においても、この１５０℃の温度の条件を満たすよ
うに、副偏向領域内のパターン面積密度の値に応じて、
副偏向領域毎の最大ショットサイズを決定し、多重描画
の手法を適用することにより、要求を達成することが可
能となる。ＥＵＶマスク構造体におけるデータベースを
準備し、これを参照することにより更に本発明を有効に
適用できることは言うまでもない。

【０１３０】（変形例）なお、本発明は上述した各実施
形態に限定されるものではない。第１〜第５の実施形態
を適宜組み合わせて適用することも可能である。例え
ば、マスク全域の描画を行う際に、副偏向領域毎のショ
ットサイズ決定と図形パターン毎のショットサイズ決定
とを併用するようにしてもよい。また、実施形態におい
て被処理基板は、回路パターンの原版として主流に使用
されるＣｒガラスマスクを用いているが、ハーフトーン
マスクやフッ化カルシウムを母材としたマスクを用いる
ことが可能である。また、ＮＧＬマスクとしてＥＵＶ用
マスクに対して、本発明を適用したが、他のＮＧＬマス
クであるステンシルマスクやメンブレンマスクに適用す
ることも可能である。

【０１３１】また、最大ショットサイズを設定する際に
参照したデータについても、実施形態では、最大ショッ
トサイズとパターン面積密度と基板温度との関係とした
が、基板の反射率，線膨張係数等の温度依存性のある物
性値、更にはレジストの露光感度関するデータ、或いは
基板を構成する要素としての、無機，有機膜や感光性レ
ジストについての物性特性を対象に使用しても、本発明
を有効に適用可能である。また、最大ショットサイズと
パターン面積密度と描画精度を対象にすることも可能で
ある。参照データは、実験的に予測されたデータやシミ
ュレーション結果をベースに、グラフ化したデータを用
いて説明を行ったが、これらを数値化したテーブルを用
いても構わない。

【０１３２】また実施形態では、可変成形型電子ビーム
描画装置を例に用いたが、電子線ビーム直接描画装置
や、キャラクタープロジェクションタイプの電子線描画
装置、可変成形型とキャラクタープロジェクションタイ
プを組み合わせた電子線描画装置に対して、本発明を適
用することが可能であることは言うまでもない。また、
電子線転写露光装置のように、キャラクターパターンを
一括して露光する場合においても、キャラクターパター
ンのパターン面積密度に応じて描画時の最大のビームシ
ョットサイズを決定して、キャラクターパターン上を、
この最大ビームショットサイズにより電子線走査するこ
とにより、レジストヒーティングの影響を低減でき、更
に基板への照射ダメージを低減して露光することが可能
である。

【０１３３】また、電子ビームに限らず、イオンビーム
等の荷電ビームや電磁波ビームとして紫外光やレーザビ
ーム、Ｘ線ビームを用いた描画装置や半導体や液晶パネ
ルなどへの露光装置、若しくはイオン注入装置等のプロ
セス製造装置においても、必要に応じて適宜変更を加え
ることにより、本発明を適用することが可能である。

【０１３４】また、実施形態では描画のための偏向を、
主偏向器と副偏向器を備えた２段偏向方式としたが、必
ずしも２段偏向方式に限るものではなく、更に多段の偏
向器を用いた方式であってもよい。さらに、１つの偏向
器で十分な偏向幅と偏向速度が得られるものであれば、
１段の偏向器により描画する方式であってもよい。

【０１３５】また実施形態では、設計データを描画用デ
ータとして伝送する際に、順次一定のデータ転送量単位
で一連の演算処理を行い、描画条件を設定しながらマシ
ンデータとして展開し、リアルタイムに描画を行う装置
構成を用いたが、一連の演算処理は必ずしも、描画装置
上の構成要素で実行させる必要はない。

【０１３６】例えば、図２１に示すように、設計データ
を装置ＣＡＤシステムへ入力せずに、描画装置とは別の
外部データ処理系８０において描画用マシンデータを作
成することが可能である。外部データ処理システム８０
は、ＣＡＤシステム８１，演算処理器８２，データ変換
器８３，メモリ８４，データベース８５を通じて、本発
明の最大ショットサイズを設定する演算処理を含み、図
形分割，近接効果補正等一連の演算処理を行う構成であ
り、描画用マシンデータを作成し保存する機能を有して
いる。このように、外部に保存された描画用マシンデー
タをインターフェイス８６を介して描画装置本体の制御
計算機系４０へ入力することにより、描画装置本体を占
有せずに必要なマシンデータを準備できるメリットがあ
る。

【０１３７】また、本構成において描画時間を算出する
演算機を組み込むことも可能であり、図２２に示すよう
に、描画時間演算機７１を介在させることが一例とな
る。この場合には、外部データ処理系８０において、第
４の実施形態で示したフローチャートを実行可能であ
り、描画時間の条件が考慮されたより最適な描画条件を
規定することが可能になる。なお、図２３に示すよう
に、演算処理器８２の後に描画時間演算機７２を配置
し、データ変換を行う前に所定の計算を行うことも可能
である。

【０１３８】また、実施形態においては、描画条件とし
て、加速電圧，電流密度，照射量に一定の値を用いた
が、これに限定されるものではない。特に、電流密度，
照射量は、描画時の基板温度上昇への寄与率が大きいた
めに、種々の基板対象や描画装置，描画運用条件のもと
に、このパラメータを変更することは当然のことであ
る。参照データは、種々の基板対象や描画装置，描画運
用条件のもとに変更されたパラメータをベースにして、
準備されているものであり、本実施形態における数値条
件に限定されるものではない。また、多重描画回数，最
大ショットサイズの大きさは限定されるものではなく、
成形ビームの形状は、矩形に限らず、可変成形型電子ビ
ーム描画装置で使用される三角形状などを用いても構わ
ない。

【０１３９】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施することができる。

【０１４０】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、副
偏向器等により高速に描画される偏向領域内の図形パタ
ーンの面積密度に基づいて最大ショットサイズを規定す
るため、処理速度を低下させることなく照射熱による影
響を最小限にでき、高い寸法精度が得られる。さらに、
基板自身の熱耐性が問題になる場合においても、所望の
寸法精度が得られるばかりでなく、基板自身への熱損傷
が少なく欠陥の無い描画パターンの形成を実現できる。

【０１４１】また、計算或いは実験的に予測されたデー
タ或いはルール化されたデータベースに基づき、描画条
件を設定することにより、照射領域を所定の温度上昇量
以下にして描画を行うことができ、照射による熱損傷に
よる劣化が極めて少ない描画パターンの形成が実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の各実施形態に使用した可変成形型電子
ビーム描画装置の基本的な概略構成図。

【図２】本発明の基本的な動作を説明するためのフロー
チャート。

【図３】第１の実施形態に係わる描画方法を説明するた
めのフローチャート。

【図４】第１の実施形態に用いたデータ処理系の概略構
成を示すブロック図。

【図５】第１の実施形態に用いた参照データを説明する
ためのもので、副偏向領域内のパターン面積密度と基板
温度との関係を示す図。

【図６】第１の実施形態によって図形分割を行った例を
示す図。

【図７】第２の実施形態に係わる描画方法を説明するた
めのフローチャート。

【図８】第２の実施形態に用いた参照データの例を示す
図。

【図９】第２の実施形態を説明するためのもので、図形
パターン密度演算の模式例を示す図。

【図１０】第２の実施形態を説明するためのもので、基
準面積内のパターン面積密度と基板温度との関係を示す
図。

【図１１】第３の実施形態に係わる描画方法を説明する
ためのフローチャート。

【図１２】第３の実施形態を説明するためのもので、副
偏向領域内のパターン密度と基板温度との関係を示す
図。

【図１３】第３の実施形態における描画パターンの例を
示す図。

【図１４】第３の実施形態を説明するためのもので、副
偏向領域内のパターン密度と寸法ばらつきとの関係を示
す図。

【図１５】第４の実施形態に係わる描画方法を説明する
ための第１のフローチャート。

【図１６】第４の実施形態に係わる描画方法を説明する
ための第２のフローチャート。

【図１７】第４の実施形態に係わる描画方法を説明する
ための第３のフローチャート。

【図１８】第４の実施形態に係わる描画方法を説明する
ための第４のフローチャート。

【図１９】第４の実施形態に用いた制御計算機系とデー
タ処理系の概略構成を示すブロック図。

【図２０】第５の実施形態を説明するためのもので、Ｍ
ｏ／Ｓｉ多層膜のＥＵＶ光反射率と印加温度との関係を
示す図。

【図２１】変形例における制御計算機系とデータ処理系
の概略構成を示すブロック図。

【図２２】外部データ処理システムの別の例を示す図。

【図２３】外部データ処理システムの更に別の例を示す
図。

【符号の説明】

１０…電子光学鏡筒１１…電子銃１２…各種レンズ１３…ブランキング用スリット１４…各種偏向器１５…各種アパーチャ２０…試料室２１…試料（被処理基板）２２…ステージ２３…ステージ駆動機構２４…ファラデイカップ３０…制御回路系３１…ブランキング制御回路部３２…可変成形ビーム寸法制御回路部３３…偏向制御回路部３４…ステージ駆動回路部４０…制御計算機系４１…制御計算機４２…バッファメモリ４３…制御回路５０…計測系５１…レーザ干渉計５２…ビーム電流計測系６０…データ処理系６１，８１…ＣＡＤシステム６２，８２…演算処理器（近接効果補正演算器、図形分
割回路）６３，８３…データ変換器６４，８５…データベース７０，７１，７２…描画時間演算機８０…外部データ処理システム８４…メモリ８６…インターフェイス

【手続補正書】

【提出日】平成１３年１０月５日（２００１．１０．
５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項５

【補正方法】変更

【補正内容】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H097 CA16 GB04 LA10 5F056 AA04 AA16 CA04 CA05 CC16 CD05 DA26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】荷電粒子ビーム或いは電磁波ビームを用い
て、感光性レジストが塗布された被処理基板上に所望の
図形パターンを描画するパターン描画方法であって、所定偏向領域内の図形パターンの面積密度又は図形パタ
ーン毎の面積密度を算出し、この算出結果に応じて所定
偏向領域毎又は所定偏向領域内の図形パターン毎に最大
ショットサイズを決定することを特徴とするパターン描
画方法。
【請求項２】前記所定偏向領域は、主偏向領域内を小領
域に分割した副偏向領域であることを特徴とする請求項
１記載のパターン描画方法。
【請求項３】荷電粒子ビーム或いは電磁波ビームを用い
て、感光性レジストが塗布された被処理基板上に所望の
図形パターンを描画するパターン描画装置であって、設計パターンデータを展開して描画データに変換する手
段として、所定偏向領域内の図形パターンの面積密度を
算出する面積密度演算部と、この面積密度演算部の算出
結果に応じて所定偏向領域毎に最大ショットサイズを決
定するショットサイズ決定部とを有し、前記決定されたショットサイズの条件の下にパターンを
描画することを特徴とするパターン描画装置。
【請求項４】荷電粒子ビーム或いは電磁波ビームを用い
て、感光性レジストが塗布された被処理基板上に所望の
図形パターンを描画するパターン描画装置であって、設計パターンデータを展開して描画データに変換する手
段として、所定偏向領域内の図形パターン毎に面積密度
を算出する面積密度演算部と、この面積密度演算部の算
出結果に応じて図形パターン毎に最大ショットサイズを
決定するショットサイズ決定部とを有し、前記決定されたショットサイズの条件の下にパターンを
描画することを特徴とするパターン描画装置。
【請求項５】前記最大ショットサイズ決定部は、前記計
算された面積密度と共に、描画時の基板温度又は描画精
度に関するデータベースに基づいて最大ショットサイズ
を決定するものであることを特徴とする請求項４又は５
記載のパターン描画装置。
【請求項６】荷電粒子ビーム或いは電磁波ビームを用い
て、感光性レジストが塗布された被処理基板上に所望の
図形パターンを描画し、且つ少なくとも所望の同一図形
パターンを任意回数（１回以上）の多重度で描画するパ
ターン描画装置であって、設計パターンデータを展開して描画データに変換する手
段として、主偏向領域内を小領域に分割した副偏向領域
毎の図形パターンの面積密度又は図形パターン毎の面積
密度を計算する手段と、前記計算された面積密度と描画
時の基板温度又は描画精度に関するデータベースに基づ
き、副偏向領域毎に又は図形パターン毎に最大ショット
サイズを決定する手段と、前記データベースに基づき図
形パターン毎の多重描画回数を決定する手段と、前記決
定された多重描画回数に応じてビーム照射量を変化させ
る手段と、前記決定された最大ショットサイズを元にシ
ョット分割数を決定する手段とを具備してなり、副偏向領域毎の図形パターンの面積密度又は図形パター
ン毎の面積密度に応じて副偏向領域内の最大ショットサ
イズ，ショット分割数，多重度，ビーム照射量を変更し
て描画することを特徴とするパターン描画装置。