JP2014060194A - 荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法 - Google Patents

Abstract

【目的】過剰な照射量を短縮し、描画時間を短縮して装置のスループットを向上させることが可能な装置を提供する。
【構成】一態様の描画装置１００は、電子ビームの前方散乱の影響半径よりも大きいサイズよりも大きいサイズで試料の描画領域が仮想分割されたメッシュ状の複数の第１の小領域の第１の小領域毎に、同じ第１の小領域内において、ショットされる各荷電粒子ビームが形成するショット図形が図形パターンに対して図形端のショット図形なのか図形内部のショット図形なのかにより区分されるショット種毎に異なる照射量計算式を用いて、当該第１の小領域内にショットする各荷電粒子ビームの照射量を演算する照射量演算部７２と、第１の小領域毎に、ショット種毎に異なる照射量計算式で演算された照射量で当該第１の小領域内に各ショットの荷電粒子ビームを照射して、図形パターンを描画する描画部１５０と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法に係り、例えば、電子線描画において電子ビームの照射量を求める手法に関する。

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、電子線（電子ビーム）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。

図１３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（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）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。

上述した電子ビーム描画では、図形の端部においてビーム照射量がレジストを解像させる照射量の閾値となるように各ショットの照射量を設定している。通常、図形端でのショットの照射エネルギーの最大値の半分程度で閾値に達するように設定される。そして、照射量の計算には、照射位置によらず１つの照射量計算式が用いられる。そのため、複数のショットを繋げて構成される図形を描画する場合、各ショットでは図形の端部であるかどうかにかかわらず、照射エネルギーの最大値の半分程度で閾値に達するように照射量が設定される。

一方、昨今のパターンの微細化に伴い、描画装置で描画される描画時間が長くなり、その短縮化が要請されている。しかしながら、パターンを寸法通りに描画するためには、計算された照射量をレジストに入射させる必要があり、従来の手法では、描画時間の短縮にも限界があった。

従来の１つの照射量計算式で求めた入射照射量で照射すると、図形端と描画しない場所を除いた全ての領域で、全照射量はレジストの閾値よりも大きくなる。図形端での全照射量がレジストの閾値となるために、図形端近傍での全照射量をレジストの閾値よりも大きくすることは必要となるが、図形端から十分はなれた領域では全照射量が閾値程度でよい。しかし、従来の方法ではそのことを考慮していなかった。そのため、例えば、複数のショットを繋げて構成される図形を描画する場合等に、かかる手法で、図形端からビームの前方散乱半径よりも十分離れた図形内の領域の入射照射量を求めると、かかる領域の照射量はレジストの閾値よりも大きくなる。照射量が大きければその分照射時間も長くなる。このように、図形やその照射位置によっては過剰な照射量が存在し、その分描画時間が必要以上にかかってしまうといった問題があった。

そこで、発明者は、試料の描画領域が仮想分割されたメッシュ領域毎に、複数の照射量計算式の中から１つを選択し、メッシュ領域毎に、選択された照射量計算式を用いて、当該メッシュ領域内にショットする電子ビームの照射量を演算する手法を開発し、先願として出願している（特許文献１参照）。かかる手法では、例えば近接効果を補正するため、前方散乱の影響半径よりも大きいサイズで分割されたメッシュ領域毎に計算式を選択していた。しかしながら、発明者による更なる研究開発によって、図形サイズによっては、図形内の領域でも、各ショットは図形の端部と認識されてしまい、かかる手法が十分に機能しない場合があることが判明した。

特開２０１１−２２８５０３号公報

かかる問題は、分割されたメッシュ領域のサイズに対して、図形サイズが小さい場合に生じてくる。そこで、メッシュ領域のサイズを小さくすることも検討されるが、今度は、メッシュ領域のサイズを小さくすることによりメッシュ領域数が増加してしまい、計算量が増えてしまうといった新たな問題が生じる。

そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、過剰な照射量を短縮し、描画時間を短縮して装置のスループットを向上させ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。

本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
荷電粒子ビームの前方散乱の影響半径よりも大きいサイズよりも大きいサイズで試料の描画領域が仮想分割されたメッシュ状の複数の第１の小領域の第１の小領域毎に、同じ第１の小領域内において、ショットされる各荷電粒子ビームが形成するショット図形が図形パターンに対して図形端のショット図形なのか図形内部のショット図形なのかにより区分されるショット種毎に異なる照射量計算式を用いて、当該第１の小領域内にショットする各荷電粒子ビームの照射量を演算する照射量演算部と、
第１の小領域毎に、ショット種毎に異なる照射量計算式で演算された照射量で当該第１の小領域内に各ショットの荷電粒子ビームを照射して、図形パターンを描画する描画部と、
を備えたことを特徴とする。

また、第１の小領域のサイズよりも小さく、図形パターンがショット分割される際の最小ショットサイズより小さいサイズで試料の描画領域が仮想分割されたメッシュ状の複数の第２の小領域の第２の小領域毎に、図形パターンが配置される面積密度が定義される面積密度マップを作成する第１の面積密度マップ作成部と、
第２の小領域毎に、面積密度マップに定義される面積密度を用いて当該第２の小領域が図形端に位置するのか図形内部に位置するのかを判定する小領域判定部と、
をさらに備えると好適である。

また、ショット種毎に、当該ショット種のショット図形が複数の第１の小領域に配置される場合の第１の小領域毎の面積密度が定義される面積密度マップを作成する第２の面積密度マップ作成部をさらに備えると好適である。

また、図形パターンがショット分割された各ショット図形が図形端のショット図形か図形内部のショット図形かを判定するショット図形判定部をさらに備えると好適である。

本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画方法は、
荷電粒子ビームの前方散乱の影響半径よりも大きいサイズよりも大きいサイズで試料の描画領域が仮想分割されたメッシュ状の複数の第１の小領域の第１の小領域毎に、同じ第１の小領域内において、ショットされる各荷電粒子ビームが形成するショット図形が図形パターンに対して図形端のショット図形なのか図形内部のショット図形なのかにより区分されるショット種毎に異なる照射量計算式を用いて、当該第１の小領域内にショットする各荷電粒子ビームの照射量を演算する工程と、
第１の小領域毎に、ショット種毎に異なる照射量計算式で演算された照射量で当該第１の小領域内に各ショットの荷電粒子ビームを照射して、図形パターンを描画する工程と、
を備えたことを特徴とする。

本発明の一態様によれば、図形パターンのサイズに関わらず、過剰な照射量を抑制し、描画時間を短縮して装置のスループットを向上させることができる。

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。 実施の形態１における照射量と従来の照射量とを比較して説明するためのビームプロファイルの一例を示す図である。 実施の形態１の比較例となる照射量計算手法を説明するための概念図である。 実施の形態１における描画方法の要部工程を示すフローチャート図である。 実施の形態１における図形パターンの一例を示す図である。 実施の形態１における図形パターンの一例とショット種判別メッシュ領域の一例とを示す図である。 実施の形態１におけるショット種判別メッシュの面積密度状況の一例を示す図である。 実施の形態１におけるショット図形のショット種判別状況の一例を示す図である。 実施の形態１における図形パターンの一例と近接効果補正メッシュ領域の一例とを示す図である。 実施の形態１におけるショット種毎の近接効果補正メッシュにおける面積密度マップの一例を示す図である。 実施の形態１におけるショット種毎の照射量マップの一例を示す図である。 実施の形態１におけるショット種毎の照射量合成マップの一例を示す図である。 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。

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。

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、照明レンズ２０２、ブランキング偏向器（ブランカー）２１２、ブランキングアパーチャ２１４、第１の成形アパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２の成形アパーチャ２０６、対物レンズ２０７、及び偏向器２０８が配置されている。描画室１０３内には、少なくともＸＹ方向に移動可能なＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５上には、描画対象となる試料１０１が配置される。試料１０１には、半導体装置を製造するための露光用のマスクやシリコンウェハ等が含まれる。マスクにはマスクブランクスが含まれる。

制御部１６０は、制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１２０、ＤＡＣ（デジタル・アナログコンバータ）アンプユニット１３０（偏向アンプ）、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１２０、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。偏向制御回路１２０にはＤＡＣアンプユニット１３０が接続されている。ＤＡＣアンプユニット１３０は、ブランキング偏向器２１２に接続されている。また、描画装置１００外部から描画データが入力され、記憶装置１４０に記憶される。

偏向制御回路１２０からＤＡＣアンプユニット１３０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、ＤＡＣアンプユニット１３０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、各ショットのビームが形成される。

また、制御計算機１１０内には、面積密度マップ作成部５０、判定部５２，５６，６６、ショット分割部５４、面積密度マップ作成部５８、照射量マップ作成部６０、後方散乱パラメータ演算部６２、ｄｎ計算部６４、照射量マップ作成部６８、加算部７０、照射量演算部７２、照射時間算出部７４、及び描画データ処理部７６が配置されている。面積密度マップ作成部５０、判定部５２，５６，６６、ショット分割部５４、面積密度マップ作成部５８、照射量マップ作成部６０、後方散乱パラメータ演算部６２、ｄｎ計算部６４、照射量マップ作成部６８、加算部７０、照射量演算部７２、照射時間算出部７４、及び描画データ処理部７６といった各機能は、プログラムといったソフトウェアで構成されても良い。或いは、電子回路等のハードウェアで構成されてもよい。或いは、これらの組み合わせであってもよい。制御計算機１１０に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度メモリ１１２に記憶される。同様に、偏向制御回路１２０は、プログラムといったソフトウェアで動作させるコンピュータで構成されても、電子回路等のハードウェアで構成されてもよい。或いは、これらの組み合わせであってもよい。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、偏向器２０５や偏向器２０８のための各ＤＡＣアンプユニットも備えていることは言うまでもない。

図２は、実施の形態１における照射量と従来の照射量とを比較して説明するためのビームプロファイルの一例を示す図である。図２（ｂ）に示すパターン幅Ｌの図形パターンを描画する際、図２（ａ）に示すようにレジストを解像するエネルギーの閾値Ｅｔｈがパターンの端部に位置するように照射量が設定されている。例えば、照射エネルギーの最大値の５０％程度に閾値Ｅｔｈが設定されている。そのため、照射エネルギーは、図形の端部から内部に向かって上昇し、図形内部では最大値を維持し、反対側の端部で閾値Ｅｔｈになるように下降する。このように、図形内部では最大値が維持される。そのため、図形パターンが複数のショットをつなげて構成される場合、従来、図２（ｃ）に示すように、図形端部のショット１から反対側の図形端部のショット７まで同じ最大値の照射量Ｄ_Ａが入射されていた。しかし、例えば、図形内部のショット３〜５のような位置では、前方散乱の影響による寸法変動が無視できる程度なので、理想的にはショットされるビームのエネルギー最大値がレジスト解像の閾値Ｅｔｈまであれば十分である。そこで、実施の形態１では、図２（ｄ）に示すように、かかる図形パターンの内部領域における照射量Ｄ_Ｂを端部側の照射量Ｄ_Ａよりも小さくする。かかる構成により照射量が小さくなった分、かかるショットの照射時間を短縮できる。

図３は、実施の形態１の比較例となる照射量計算手法を説明するための概念図である。例えば、試料１０１の描画領域を電子ビーム２００の前方散乱分布の３σ（前方散乱半径）よりも大きいサイズ、例えば、１〜２μｍのサイズでメッシュ状の複数のメッシュ領域４０（第１の小領域）に分割する場合を想定する。かかるサイズは、例えば、近接効果の影響半径の１／１０程度のサイズとなり、メッシュ領域４１は近接効果補正の計算に用いられる。そして、比較例では、メッシュ領域４１毎にそこに配置される図形が図形端なのか図形内部なのかを判定し、使用する照射量計算式を選択する場合を想定する。ここで、図３（ｂ）に示すように、描画対象となる図形パターン３７の幅寸法が、少なくとも３つのメッシュ領域４０を跨ぐ幅以上の幅であれば、図形パターン３７によって完全に覆われる、すなわち、面積密度１００％のメッシュ領域４１が存在することになる。よって、図形端のメッシュ領域と図形内部のメッシュ領域とに区分することが可能である。その結果、図形端のメッシュ領域と図形内部のメッシュ領域とで使用する照射量計算式を変更することで内部領域における照射量Ｄ_Ｂを端部側の照射量Ｄ_Ａよりも小さくし、ショットの照射時間を短縮できる。一方、図３（ａ）に示すように、描画対象となる図形パターン３１の幅寸法が、１つのメッシュ領域４１よりも小さい幅の場合、図形パターン３１によって完全に覆われる、すなわち、面積密度１００％のメッシュ領域４１が存在しないことになる。よって、図形端のメッシュ領域と図形内部のメッシュ領域とに区分することが困難となる。その結果、各ショット図形３５の位置に関わらず、すべて図形端のメッシュ領域で使用する照射量計算式を使用することになり、照射量に違いを出すことが困難となる。そのため、かかる図形パターンでは、ショットの照射時間を短縮することが困難となる。以上のように、前方散乱分布の３σよりも大きいサイズのメッシュ領域４１単位で、図形端なのかと図形内部なのかを判断すると、図形パターンの幅寸法によって照射量計算式の使い分けが困難になってしまう場合があることを発明者は見出した。そこで、実施の形態１では、図形パターンのサイズに関わらず、照射量計算式の使い分けを可能にする手法を説明する。

図４は、実施の形態１における描画方法の要部工程を示すフローチャート図である。図４において、実施の形態１における描画方法は、面積密度マップ作成工程（Ｓ１０２）、判定工程（Ｓ１０４）、ショット分割工程（Ｓ１０６）、ショット種判定工程（Ｓ１０８）、ショット種毎の面積密度マップ作成工程（Ｓ１１９）、ショット種毎の照射量マップ作成工程（Ｓ１１２）、設定工程（Ｓ１１４）、後方散乱照射量パラメータ演算工程（Ｓ１１６）、ショット種毎の照射量係数演算工程（Ｓ１１８）、判定工程（Ｓ１２０）、照射量マップ作成工程（Ｓ１２２）、加算工程（Ｓ１２４）、照射量演算工程（Ｓ１２５）、照射時間計算工程（Ｓ１２６）、及び描画工程（Ｓ１２８）という一連の工程を実施する。

図５は、実施の形態１における図形パターンの一例を示す図である。図５では、一例として、図形パターン３０が示されている。以下、かかる図形パターン３０を用いて説明する。図５では、図形パターン３０がショット分割された各ショット図形３２が示されているが、ショット分割処理は、後述するショット分割工程（Ｓ１０６）において行う。

図６は、実施の形態１における図形パターンの一例とショット種判別メッシュ領域の一例とを示す図である。まず、描画データ処理部７６は、図６に示すように、試料１０１の描画領域１０をメッシュ状に仮想分割して、ショット種判別メッシュ領域２０（第２の小領域）を定義する。そして、描画データ処理部７６が、外部から入力され記憶装置１４０に記憶された描画データを記憶装置１４０から読み出し、かかるショット種判別メッシュ領域２０上に描画対象となる図形パターン３０を配置する。ショット種判別メッシュ領域２０のメッシュサイズは、図形パターン３０がショット分割される際の最大ショットサイズ以下が好適である。

面積密度マップ作成工程（Ｓ１０２）として、面積密度マップ作成部５０は、ショット種判別メッシュ領域２０（第２の小領域）毎に、図形パターン３０が配置される面積密度を演算する。そして、ショット種判別メッシュ領域２０毎の面積密度を定義した面積密度マップを作成する。面積密度マップ作成部５０は、第１の面積密度マップ作成部の一例である。ショット種判別メッシュにおける面積密度マップは記憶装置１４０に格納される。

図７は、実施の形態１におけるショット種判別メッシュの面積密度状況の一例を示す図である。図７において、「Ｉ」は、面積密度が１００％のメッシュを示し、「Ｅ」は、面積密度が１００％未満のメッシュを示す。

判定工程（Ｓ１０４）として、判定部５２は、ショット種判別メッシュ領域２０毎に、面積密度マップに定義される面積密度を用いて当該ショット種判別メッシュ領域２０が図形端に位置するのか図形内部に位置するのかを判定する。判定部５２は、小領域判定部の一例である。判定部５２は、「Ｉ」で示される面積密度が１００％であるショット種判別メッシュ領域２０を図形内部（ＩＮ）メッシュ２２であると判定する。判定部５２は、「Ｅ」で示される面積密度が１００％未満であるショット種判別メッシュ領域２０を図形端（ＥＮＤ）メッシュ２４であると判定する。なお、判定部５２は、何も表示がないショット種判別メッシュ領域２０を面積密度が０％であり、図形が存在しない空メッシュ２６であると判定する。

ショット分割工程（Ｓ１０６）として、ショット分割部５４は、図形パターンを１回のビームのショットで形成可能なサイズにショット分割する。

ショット種判定工程（Ｓ１０８）として、判定部５６は、ショット分割されたショット図形毎に、当該ショット図形が、図形端のショット図形なのか、図形内部のショット図形なのかを判定する。判定部５６は、ショット図形判定部の一例である。

図８は、実施の形態１におけるショット図形のショット種判別状況の一例を示す図である。図８において、「Ｉ」は、面積密度が１００％のショット種判別メッシュ領域２０だけに配置されたショット図形を示し、「Ｅ」は、面積密度が１００％未満のショット種判別メッシュ領域２０を含むショット種判別メッシュ領域２０に配置されたショット図形を示す。判定部５６は、「Ｉ」で示される面積密度が１００％であるショット種判別メッシュ領域２０だけに配置されるショット図形３４のショット種を図形内部（ＩＮ）と判定する。判定部５６は、「Ｅ」で示される面積密度が１００％未満であるショット種判別メッシュ領域２０を含むショット種判別メッシュ領域２０に配置されたショット図形３６のショット種を図形端（ＥＮＤ）と判定する。

図９は、実施の形態１における図形パターンの一例と近接効果補正メッシュ領域の一例とを示す図である。描画データ処理部７６は、図９に示すように、試料１０１の描画領域１０をメッシュ状に仮想分割して、近接効果補正メッシュ領域４０（第１の小領域）を定義する。そして、描画データ処理部７６が、かかる近接効果補正メッシュ領域４０上にショット分割された各ショット図形３２を配置する。近接効果補正メッシュ領域４０のメッシュサイズは、例えば、後方散乱を含む近接効果の影響半径の１／１０程度から最大ショットサイズ程度に設定されると好適である。図９において、例えば、「Ａ」で示す近接効果補正メッシュ領域４０内には、ショット種が図形内部となるショット図形３４（斜線部）とショット種が図形端となるショット図形３６とが混在することになる。以上により、各近接効果補正メッシュ領域４０内において、ショット図形毎にショット種を図形端と図形内部とに区分けすることができる。

ショット種毎の面積密度マップ作成工程（Ｓ１１９）として、ショット種毎に、面積密度マップ作成部５８は、当該ショット種のショット図形が近接効果補正メッシュ領域４０に配置される場合の近接効果補正メッシュ領域４０毎の面積密度の演算と面積密度マップを作成する。面積密度マップ作成部５８は、第２の面積密度マップ作成部の一例である。近接効果補正メッシュにおける面積密度マップは記憶装置１４０に格納される。

図１０は、実施の形態１におけるショット種毎の近接効果補正メッシュにおける面積密度マップの一例を示す図である。図１０（ａ）には、ショット種が図形端のショット図形３６を抜き出して、近接効果補正メッシュ領域４０毎に求めた面積密度ρｅが定義される面積密度マップ４２の一例が示されている。図１０（ｂ）には、ショット種が図形内部のショット図形３４を抜き出して、近接効果補正メッシュ領域４０毎に求めた面積密度ρｉｎが定義される面積密度マップ４４の一例が示されている。

ショット種毎の照射量マップ作成工程（Ｓ１１２）として、照射量マップ作成部６０は、近接効果補正メッシュにおける面積密度マップ４２，４４を用いて、ショット種毎に、各近接効果補正メッシュ領域４０における照射量を演算する。実施の形態１では、後述するように、照射量係数（照射量密度）を繰り返し演算によって順に求めるが、ここでは、まず、演算回数ｎ＝０における、繰り返し演算の計算式の要素となる照射量係数（照射量密度）と面積密度の積を照射量として演算する。図形端における照射量は、照射量密度ｄｅ_０と、面積密度ρｅの積で定義される。図形内部における照射量は、照射量密度ｄｉｎ_０と、面積密度ρｉｎの積で定義される。すなわち、ｄｅ_０・ρｅとｄｉｎ_０・ρｉｎをそれぞれ演算して、得られた値により照射量マップを作成する。ここで、例えば、ｄｅ_０＝２．０、ｄｉｎ_０＝１．０とショット種毎に異なる重み付けを行う。図形内部は、図形端より小さい照射量で良いため、ｄｅ_０＞ｄｉｎ_０となるように設定する。

図１１は、実施の形態１におけるショット種毎の照射量マップの一例を示す図である。図１１（ａ）には、ショット種が図形端のショット図形３６を抜き出して、ｎ＝０における近接効果補正メッシュ領域４０毎に求めた照射量ｄｅ_０・ρｅが定義される照射量マップの一例が示されている。図１１（ｂ）には、ショット種が図形内部のショット図形３４を抜き出して、ｎ＝０における近接効果補正メッシュ領域４０毎に求めた照射量ｄｉｎ_０・ρｉｎが定義される照射量マップの一例が示されている。

設定工程（Ｓ１１４）として、描画データ処理部７６は、演算の繰り返し回数ｎをｎ＝１に設定する。

後方散乱照射量パラメータ演算工程（Ｓ１１６）として、後方散乱パラメータ演算部６２は、後方散乱照射量パラメータとして、後方散乱照射量分布Ｇ・Ｄ（ｉ）と、パラメータ関数Ｕ（ｉ）を求める。まず、後方散乱照射量分布Ｇ・Ｄ（ｉ）は、分布関数ｇ（ｉ）、照射量係数（照射量密度）ｄｅ_ｎ−１（ｉ）、面積密度ρｅ（ｉ）、照射量係数（照射量密度）ｄｉｎ_ｎ−１（ｉ）、面積密度ρｉｎ（ｉ）を用いて定義した以下の式（２）のＤ_ｎ（ｉ）を用いて以下の式（１）で定義される。ここで、ｉは近接効果補正メッシュ（近接効果補正メッシュ領域４０）座標（位置）を示し、ｊは、メッシュ（ｉ）を中心としたメッシュの座標を示す。

また、パラメータ関数Ｕ（ｉ）は、図形端パラメータ関数Ｕｅ（ｉ）と図形内部パラメータ関数Ｕｉｎ（ｉ）の和で定義される。Ｕ（ｉ）は、以下の式（３）で定義される。

図形端パラメータ関数Ｕｅ（ｉ）は、分布関数ｇ（ｉ）、照射量密度ｄｅ_０（ｉ）、面積密度ρｅ（ｉ）を用いて、以下の式（４）で定義される。

また、図形内部パラメータ関数Ｕｉｎ（ｉ）は、分布関数ｇ（ｉ）、照射量係数（照射量密度）ｄｉｎ_０（ｉ）、面積密度ρｉｎ（ｉ）を用いて、以下の式（５）で定義される。

なお、演算回数ｎをｎ＝１の段階では、後方散乱照射量分布Ｇ・Ｄ（ｉ）とパラメータ関数Ｕ（ｉ）とは同じ値となる。また、各式におけるｄｅ_０（ｉ）・ρｅ（ｉ）、ｄｉｎ_０（ｉ）・ρｉｎ（ｉ）は、既に作成した照射量マップの対応するメッシュ値を用いればよい。

なお、上述したＤ_ｎ−１（ｉ）＝ｄｅ_ｎ−１（ｉ）ρｅ（ｉ）＋ｄｉｎ_ｎ−１（ｉ）ρｉｎ（ｉ）なので、照射量マップ作成工程（Ｓ１１２）と後方散乱照射量パラメータ演算工程（Ｓ１１６）の間に、ショット種毎の照射量マップを合成する合成工程を備えてもよい。

図１２は、実施の形態１におけるショット種毎の照射量合成マップの一例を示す図である。図１２には、図１１（ａ）で示す近接効果補正メッシュ領域４０毎に求めた照射量ｄｅ_０・ρｅと図１１（ｂ）で示す近接効果補正メッシュ領域４０毎に求めた照射量ｄｉｎ_０・ρｉｎとを加算した値が定義される照射量マップの一例が示されている。かかる照射量合成マップを作成することで、後方散乱照射量分布Ｇ・Ｄ（ｉ）と、パラメータ関数Ｕ（ｉ）とを短時間で演算できる。

ショット種毎の照射量係数演算工程（Ｓ１１８）として、ｄｎ計算部６４は、ショット種毎に、照射量密度ｄ_ｎ（ｉ）を演算する。ここでは、まず、図形端用の照射量係数（照射量密度）ｄｅ_１（ｉ）と図形内部用の照射量係数（照射量密度）ｄｉｎ_１（ｉ）と演算する。図形端用の照射量係数（照射量密度）ｄｅ_１（ｉ）は、近接効果補正係数ηを用いて、以下の式（６）で示される。

また、図形内部用の照射量係数（照射量密度）ｄｉｎ_１（ｉ）は、近接効果補正係数ηを用いて、以下の式（７）で示される。

以上のように、図形端用の照射量係数（照射量密度）ｄｅ_１（ｉ）と図形内部用の照射量係数（照射量密度）ｄｉｎ_１（ｉ）とは、その式の内容を異にする。

判定工程（Ｓ１２０）として、判定部６６は、繰り返し演算の演算回数ｎが、設定されたｋ回まで行われたかどうかを判定する。ｎ＝ｋであれば、照射量演算工程（Ｓ１２５）に進み、ｎ＜ｋであれば、照射量マップ作成工程（Ｓ１２２）に進む。

ショット種毎の照射量マップ作成工程（Ｓ１２２）として、照射量マップ作成部６８は、近接効果補正メッシュにおける面積密度マップ４２，４４を用いて、ショット種毎に、各近接効果補正メッシュ領域４０における照射量を演算する。ここでは、演算回数ｎ＝１における、繰り返し演算の計算式の要素となる照射量密度と面積密度の積を照射量として演算する。図形端における照射量は、照射量密度ｄｅ_１と、面積密度ρｅの積で定義される。図形内部における照射量は、照射量密度ｄｉｎ_１と、面積密度ρｉｎの積で定義される。すなわち、ｄｅ_１・ρｅとｄｉｎ_１・ρｉｎをそれぞれ演算して、得られた値により照射量マップを作成する。そして、次回の後方散乱照射量分布Ｇ・Ｄ（ｉ）を演算する際に、かかるｄｅ_１・ρｅとｄｉｎ_１・ρｉｎの各値を用いればよい。

また、Ｄ_ｎ−１（ｉ）＝ｄｅ_ｎ−１（ｉ）ρｅ（ｉ）＋ｄｉｎ_ｎ−１（ｉ）ρｉｎ（ｉ）なので、照射量マップ作成工程（Ｓ１２２）と後方散乱照射量パラメータ演算工程（Ｓ１１６）の間に、ショット種毎の照射量マップを合成する合成工程を備えてもよい。これにより、次回の後方散乱照射量分布Ｇ・Ｄ（ｉ）を演算する際のＤ_ｎ−１（ｉ）を予め演算しておくことができる。

加算工程（Ｓ１２４）として、加算部７０は、繰り返し演算の演算回数ｎに１を加算する。そして、後方散乱照射量パラメータ演算工程（Ｓ１１６）に戻る。そして、判定工程（Ｓ１２０）において、ｎ＝ｋと判定されるまで、後方散乱照射量パラメータ演算工程（Ｓ１１６）から加算工程（Ｓ１２４）を繰り返す。その際、後方散乱照射量パラメータ演算工程（Ｓ１１６）において、パラメータ関数Ｕ（ｉ）は、既に演算されて既知なので計算を省略してもよい点は言うまでもない。

また、各工程が繰り返される中で、ショット種毎の照射量係数演算工程（Ｓ１１８）において、ｎ≧２の場合における、図形端用の照射量密度ｄｅ_ｎ（ｉ）は、以下の式（８）で示される。

また、図形内部用の照射量密度ｄｉｎ_ｎ（ｉ）は、以下の式（９）で示される。

以上のように、図形端用の照射量密度ｄｅ_ｎ（ｉ）と図形内部用の照射量密度ｄｉｎ_ｎ（ｉ）とは、その式の内容を異にする。また、上述した式（８）（９）を演算する際に、それまでに式（１）（３）で得られた値を用いればよい。これにより、演算時間を高速化できる。

以上のようにして、近接効果補正メッシュ領域４０毎に、図形端用の照射量係数（照射量密度）ｄｅ_１（ｉ）、ｄｅ_２（ｉ）、・・・ｄｅ_ｋ（ｉ）と、図形内部用の照射量係数（照射量密度）ｄｉｎ_１（ｉ）、ｄｉｎ_２（ｉ）、・・・ｄｉｎ_ｋ（ｉ）と、を得ることができる。

そして、判定工程（Ｓ１２０）において、ｎ＝ｋと判定された後、照射量演算工程（Ｓ１２５）に進む。

照射量演算工程（Ｓ１２５）として、照射量演算部７２は、近接効果補正メッシュ領域４０毎に、同じ近接効果補正メッシュ領域４０内において、ショットされる各電子ビーム２００が形成するショット図形が図形パターンに対して図形端のショット図形なのか図形内部のショット図形なのかにより区分されるショット種毎に異なる照射量計算式を用いて、当該近接効果補正メッシュ領域４０内にショットする各電子ビームの照射量を演算する。具体的には、ショット種毎に異なる照射量計算式を用いて既に求めた近接効果補正メッシュ領域４０毎の、図形端用の照射量係数（照射量密度）ｄｅ_１（ｉ）、ｄｅ_２（ｉ）、・・・ｄｅ_ｋ（ｉ）と、図形内部用の照射量係数（照射量密度）ｄｉｎ_１（ｉ）、ｄｉｎ_２（ｉ）、・・・ｄｉｎ_ｋ（ｉ）とを用いて、近接効果補正メッシュ領域４０毎の照射量Ｄｅ（ｉ），Ｄｉｎ（ｉ）を演算する。図形端用の照射量Ｄｅ（ｉ）は、基準照射量Ｄ_０を用いて、以下の式（１０）で定義できる。

また、図形内部用の照射量Ｄｉｎ（ｉ）は、基準照射量Ｄ_０を用いて、以下の式（１１）で示される。

各照射量については、必要に応じて、その他の補正係数を乗じても構わない。

照射時間計算工程（Ｓ１２６）として、照射時間算出部７４は、近接効果補正メッシュ領域４０毎に、得られた図形端用の照射量Ｄｅ（ｉ）と図形内部用の照射量Ｄｉｎ（ｉ）とをそれぞれ電子ビームの電流密度Ｊで割ることで、図形端用の照射時間ｔｅと図形内部用の照射時間ｔｉｎとを演算する。算出された図形端用の照射時間ｔｅと図形内部用の照射時間ｔｉｎは偏向制御回路１２０に出力される。

ここでは、照射量と照射時間とを別々に演算したが、これに限るものではなく、照射量演算項を含めて同時に照射時間を演算しても好適である。これにより、照射量演算工程（Ｓ１２５）の内容を照射時間計算工程（Ｓ１２６）の中に含めることができる。

描画工程（Ｓ１２８）として、描画部１５０は、近接効果補正メッシュ領域４０毎に、ショット種毎に異なる照射量計算式で演算された照射量で当該近接効果補正メッシュ領域４０内に、対応する各ショットの電子ビーム２００を照射して、図形パターンを描画する。具体的には、以下のように動作する。偏向制御回路１２０は、ショット毎の照射時間を制御するデジタル信号をＤＡＣアンプユニット１３０に出力する。そして、ＤＡＣアンプユニット１３０は、デジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅し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。

電子銃２０１（放出部）から放出された電子ビーム２００は、ブランキング偏向器２１２内を通過する際にブランキング偏向器２１２によって、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の状態では電圧を印加せず、ビームＯＦＦの際にブランキング偏向器２１２に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。

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、偏向器２０８によって偏向され、連続的に移動するＸＹステージ１０５に配置された試料の所望する位置に照射される。以上のように、各偏向器によって、電子ビーム２００の複数のショットが順に基板となる試料１０１上へと偏向される。

以上のように実施の形態１によれば、図形パターンのサイズに関わらず、図形や位置に応じて照射量計算式を使い分けることができる。そのため、面積密度が１００％であり、パターン寸法が前方散乱の影響を受けないような領域において過剰な照射量を抑制できる。その結果、描画時間を短縮して装置のスループットを向上させることができる。

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。

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。

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及び方法は、本発明の範囲に包含される。

１０ 描画領域
２０ ショット種判別メッシュ領域
２２ 図形内部（ＩＮ）メッシュ
２４ 図形端（ＥＮＤ）メッシュ
２６ 空メッシュ
３０，３１，３７ 図形パターン
３２，３４，３５，３６ ショット図形
４０ 近接効果補正メッシュ領域
４１ メッシュ領域
４２，４４ 面積密度マップ
５０ 面積密度マップ作成部
５２，５６，６６ 判定部
５４ ショット分割部
５８ 面積密度マップ作成部
６０ 照射量マップ作成部
６２ 後方散乱パラメータ演算部
６４ ｄｎ計算部
６８ 照射量マップ作成部
７０ 加算部
７２ 照射量演算部
７４ 照射時間算出部
７６ 描画データ処理部
１００ 描画装置
１０１ 試料
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１１０ 制御計算機
１１２ メモリ
１２０ 偏向制御回路
１３０ ＤＡＣアンプユニット
１４０ 記憶装置
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 第１の成形アパーチャ
２０４ 投影レンズ
２０５ 偏向器
２０６ 第２の成形アパーチャ
２０７ 対物レンズ
２０８ 偏向器
２１２ ブランキング偏向器
２１４ ブランキングアパーチャ
３３０ 電子線
３４０ 試料
４１０ 第１のアパーチャ
４１１ 開口
４２０ 第２のアパーチャ
４２１ 可変成形開口
４３０ 荷電粒子ソース

Claims (5)

1. 荷電粒子ビームの前方散乱の影響半径よりも大きいサイズで試料の描画領域が仮想分割されたメッシュ状の複数の第１の小領域の第１の小領域毎に、同じ第１の小領域内において、ショットされる各荷電粒子ビームが形成するショット図形が前記図形パターンに対して図形端のショット図形なのか図形内部のショット図形なのかにより区分されるショット種毎に異なる照射量計算式を用いて、当該第１の小領域内にショットする各荷電粒子ビームの照射量を演算する照射量演算部と、
   第１の小領域毎に、ショット種毎に異なる照射量計算式で演算された照射量で当該第１の小領域内に各ショットの荷電粒子ビームを照射して、図形パターンを描画する描画部と、
   を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
2. 前記第１の小領域のサイズよりも小さく、図形パターンがショット分割される際の最小ショットサイズより小さいサイズで試料の描画領域が仮想分割されたメッシュ状の複数の第２の小領域の第２の小領域毎に、図形パターンが配置される面積密度が定義される面積密度マップを作成する第１の面積密度マップ作成部と、
   第２の小領域毎に、前記面積密度マップに定義される面積密度を用いて当該第２の小領域が図形端に位置するのか図形内部に位置するのかを判定する小領域判定部と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム描画装置。
3. 前記ショット種毎に、当該ショット種のショット図形が前記複数の第１の小領域に配置される場合の前記第１の小領域毎の面積密度が定義される面積密度マップを作成する第２の面積密度マップ作成部をさらに備えたことを特徴とする請求項２記載の荷電粒子ビーム描画装置。
4. 図形パターンがショット分割された各ショット図形が図形端のショット図形か図形内部のショット図形かを判定するショット図形判定部をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の荷電粒子ビーム描画装置。
5. 荷電粒子ビームの前方散乱の影響半径よりも大きいサイズで試料の描画領域が仮想分割されたメッシュ状の複数の第１の小領域の第１の小領域毎に、同じ第１の小領域内において、ショットされる各荷電粒子ビームが形成するショット図形が前記図形パターンに対して図形端のショット図形なのか図形内部のショット図形なのかにより区分されるショット種毎に異なる照射量計算式を用いて、当該第１の小領域内にショットする各荷電粒子ビームの照射量を演算する工程と、
   第１の小領域毎に、ショット種毎に異なる照射量計算式で演算された照射量で当該第１の小領域内に各ショットの荷電粒子ビームを照射して、図形パターンを描画する工程と、
   を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。

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