JP2015095524A - 描画装置、および物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】重ね合わせ精度およびスループットの点で有利な描画装置を提供する。【解決手段】荷電粒子線を用いて基板に描画を行う描画装置は、前記荷電粒子線を前記基板上で走査するための偏向器と、前記基板を保持して移動可能なステージと、前記偏向器による主走査と前記ステージの移動による副走査とを制御する制御部と、を含み、前記制御部は、前記主走査の幅を、前記基板上の描画対象領域の前記主走査の方向における幅に基づいて制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、描画装置、および物品の製造方法に関する。

半導体集積回路における回路パターンの微細化および高集積化に伴い、荷電粒子線（電子線）を用いて基板にパターンの描画を行う描画装置が注目されている（特許文献１参照）。このような描画装置において、荷電粒子線による描画の対象となる基板上の描画対象領域が、本来あるべき基板上の位置からずれていると、高い重ね合わせ精度でパターンの描画を行うことが困難となりうる。そこで、描画対象領域の位置ずれを補償することができるように、荷電粒子線を偏向させる偏向幅を拡げて描画を行う描画装置が提案されている（特許文献２および３参照）。なお、その拡げた偏向幅を常に用いるのは、描画装置のスループットの点で好ましくない。

国際公開２００９−１４７２０２号公報 特許第３９４０３１０号公報 特許第４５６３７５６号公報

特許文献２および３に記載された描画装置では、基板上に形成された描画対象領域の中心座標がずれた分だけ荷電粒子線の偏向幅を拡げているに過ぎない。即ち、特許文献２および３には、荷電粒子線を偏向させる方向における描画対象領域の長さに応じて荷電粒子線の偏向幅を拡げることは記載されていない。

そこで、本発明は、重ね合わせ精度およびスループットの点で有利な描画装置を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての描画装置は、荷電粒子線を用いて基板に描画を行う描画装置であって、前記荷電粒子線を前記基板上で走査するための偏向器と、前記基板を保持して移動可能なステージと、前記偏向器による主走査と前記ステージの移動による副走査とを制御する制御部と、を含み、前記制御部は、前記主走査の幅を、前記基板上の描画対象領域の前記主走査の方向における幅に基づいて制御する、ことを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、重ね合わせ精度およびスループットの点で有利な描画装置を提供することができる。

本発明に係る描画装置を示す図である。 基板に描画するパターンを示す図である。 偏向器アレイによる荷電粒子線の偏向と基板の移動とによって描画可能となる範囲を説明するための図である。 各対物レンズとストライプ領域との位置関係を示す図である。 基板に形成された複数のショット領域の配列を示す図である。 ストライプ領域とショット領域との関係を示す図である。 描画対象領域の描画を行う方法を説明するための図である。 荷電粒子線の偏向幅をショット領域列の単位で決定する方法を説明するための図である。 荷電粒子線の偏向幅をショット領域の単位で決定する方法を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材ないし要素については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

本発明に係る描画装置１００について、図１を参照しながら説明する。描画装置１００は、荷電粒子線を基板１０（例えばウエハ）に照射してパターンを描画する描画部３０と、描画部３０の各部を制御する制御部４０とで構成されうる。描画部３０は、例えば、荷電粒子源１、コリメータレンズ２、第１アパーチャアレイ３、コンデンサレンズアレイ４、第２アパーチャアレイ５、ブランカアレイ６、ブランキングアパーチャ７、偏向器アレイ８および対物レンズアレイ９を含む。また、描画部３０は、基板１０を保持して移動可能に構成されたステージ１１（Ｘ−Ｙステージ）を含む。

荷電粒子源１は、荷電粒子線（電子線）を放射する。荷電粒子源１としては、例えば、ＬａＢ６やＢａＯ／Ｗ（ディスペンサカソード）などの熱電子放出材を含むいわゆる熱電子放出型の電子源が用いられうる。コリメータレンズ２は、例えば、電界により荷電粒子線を収束させる静電型のレンズが用いられ、荷電粒子源１から放射された荷電粒子線を平行ビームにし、第１アパーチャアレイ３に入射させる。ここで、描画装置１００は、複数の電子線で基板上にパターンの描画を行うものであるが、イオン線等の電子線以外の荷電粒子線を用いてもよく、複数の荷電粒子線で基板上のパターンの描画を行う描画装置に一般化しうるものである。

第１アパーチャアレイ３は、２次元に配列された開口を有し、これにより、平行ビームとして入射した荷電粒子線は複数に分割される。第１アパーチャアレイ３によって分割された荷電粒子線は、コンデンサレンズアレイ４を通過し、第２アパーチャアレイ５を照射する。第２アパーチャアレイは、荷電粒子線の形状を規定する（決定する）複数の開口５ｂが形成されたサブアレイ５ａを複数含む。各サブアレイ５ａは、第１アパーチャアレイ３によって分割された各荷電粒子線に対応するように配置され、各荷電粒子線を更に分割して複数の荷電粒子線を生成する。図１に示すサブアレイ５ａは、例えば、１６個（４×４個）の開口５ｂを有しており、これにより第１アパーチャアレイ３によって分割された各荷電粒子線を１６本（４×４本）に更に分割することができる。

第２アパーチャアレイ５によって分割された複数の荷電粒子線は、複数の荷電粒子線を個別に偏向するブランカを複数含むブランカアレイ６に入射する。ブランカは、対向する２枚の電極によって構成され、２枚の電極の間に電圧を与えることにより電界を発生させて荷電粒子線を偏向することができる。ブランカアレイ６によって偏向された荷電粒子線は、ブランカアレイ６の後段に配置されたブランキングアパーチャ７により遮断されて基板上には到達しない。一方で、ブランカアレイ６によって偏向されない荷電粒子線は、ブランキングアパーチャ７に形成された開口を通過して基板上に到達する。即ち、ブランカアレイ６は、基板１０への荷電粒子線の照射と非照射とを切り換えている。ブランキングアパーチャ７を通過した荷電粒子線は、荷電粒子線を基板上で走査させるために偏向する偏向器アレイ８に入射する。偏向器アレイ８は、複数の偏向器を含み、各偏向器は、例えば、複数の荷電粒子線を、ブランカアレイ６による各荷電粒子線の偏向と並行して、例えばＸ方向（第１方向）に一括に偏向する。これにより、対物レンズアレイ９を通過した複数の荷電粒子線を基板上で走査させることができる。ここで、図１に示す偏向器アレイ８は、１つのサブアレイ５ａに１つの偏向器が対応するように複数の偏向器によって構成されているが、それに限られるものではなく、例えば、複数のサブアレイ５ａに１つの偏向器が対応するように構成されてもよい。

ここで、描画装置１００では、サブアレイ５ａが配列されている面が物面となり、基板１０の上面が像面となる。また、荷電粒子源１から放射された荷電粒子線は、コリメータレンズ２とコンデンサレンズアレイ４の１つのコンデンサレンズとを介してブランキングアパーチャ７上に結像される。結像される像の大きさは、ブランキングアパーチャ７の開口より大きくなるように設定されている。このため、基板１０に照射される荷電粒子線のセミアングル（半角）は、ブランキングアパーチャ７の開口により規定されることとなる。ブランキングアパーチャ７の開口は、それに対応する対物レンズＯＬの前側焦点位置に配置されているため、サブアレイ５ａの複数の開口５ｂから射出された複数の荷電粒子線の主光線は、基板上に略垂直に入射する。このため、基板の上面が上下に変位しても、水平面内での荷電粒子線の変位は微小となる。

ステージ１１（Ｘ−Ｙステージ）は、基板１０を保持し、光軸と直交するＸ−Ｙ平面（水平面）内で移動可能に構成される。ステージ１１は、基板１０を保持する（引きつける）ための静電チャックなどのチャック機構（不図示）を含んでいる。ステージ１１には、荷電粒子線が入射する開口パータンを含んで荷電粒子線の位置を検出する検出部１８と、基板１０に形成された各ショット領域ＳＨの形状を計測するアライメント計測部１７とが設けられている。検出部１８は、例えば、荷電粒子線の入射を検知するファラデーカップを含み、荷電粒子線の入射を検知した際におけるステージ１１の位置によって荷電粒子線の位置を検出することができる。ステージ１１の位置は、例えば、レーザ干渉計やエンコーダなどを含む計測器（不図示）によって計測されうる。アライメント計測部１７は、例えば、各ショット領域ＳＨの四隅にそれぞれ設けられた複数のアライメントマークの位置を検出することにより、各ショット領域ＳＨの形状を計測することができる。また、搬送機構１２は、基板１０を搬送し、ステージ１１との間で基板１０の受け渡しを行う。

制御部４０は、例えば、ブランキング制御回路１３、偏向器制御回路１４、ステージ制御回路１５、アライメント制御回路２０、検出部制御回路１９およびコントローラ１６を含みうる。ブランキング制御回路１３は、コントローラ１６から供給される描画データに基づいて、ブランカアレイ６を構成する複数のブランカを個別に制御する。偏向器制御回路１４は、偏向器アレイ８を構成する複数の偏向器を、コントローラ１６から供給される共通の信号で制御する。ステージ制御回路１５は、ステージ１１の位置を計測するための計測器（不図示）と協同してステージの位置決めを制御する。計測器は、例えば、レーザ干渉計やエンコーダなどを含みうる。アライメント制御回路２０は、各ショット領域ＳＨの形状を計測するようにアライメント計測部１７を制御する。検出部制御回路１９は、荷電粒子線の位置を検出するように検出部１８を制御する。コントローラ１６は、ＣＰＵやメモリなどを含み、上記の複数の制御回路１３〜１５、１９、２０を制御し、描画装置１００を統括的に制御する。ここで、描画装置１００の制御部４０は、図１では、複数の制御回路１３〜１５、１９、２０とコントローラ１６とにより構成されているが、これには一例に過ぎず、適宜変更が可能である。

このように構成された描画装置１００に係るラスター走査式の描画方法について、図２を参照しながら説明する。図２は、基板１０に描画するパターンを示す図である。荷電粒子線は、偏向器アレイ８による偏向とステージ１１の位置とで決定される基板上の走査グリッド上で走査されながら、描画パターンＰに応じて、基板上への照射と非照射とがブランカアレイ６によって制御される。ここで、走査グリッドとは、Ｘ方向にピッチＧＸ、およびＹ方向にピッチＧＹで規定されるグリッドであり、図２に示す縦線と横線との交点（グリッド点）に、荷電粒子線の照射または非照射が割り当てられる。制御部４０は、各荷電粒子線を偏向器アレイ８により偏向して基板上でＸ方向（第１方向）に走査（主走査）させながら、基板１０をステージ１１によりＹ方向（第２方向）に連続移動（副走査）させる。そして、制御部４０は、各荷電粒子線を偏向器アレイ８によりＸ方向に偏向することと並行して、各荷電粒子線の照射と非照射とを、ピッチＧＸで規定されるグリッド点ごとにブランカアレイ６により制御する。本実施形態では、第１方向と第２方向とをそれぞれ、基板面と平行な面上で互いに直交するＸ方向とＹ方向とにしたが、第１方向と第２方向は、基板面と平行な面上で互いに異なる方向であればよい。また、本実施形態では、第１方向（Ｘ方向）が主走査の方向となり、第２方向（Ｙ方向）が副走査の方向となる。

ここで、１つのサブアレイ５ａによって分割された複数の荷電粒子線が、偏向器アレイ８による荷電粒子線の偏向（主走査）とステージ１１による基板１０の移動（副走査）とによって描画することができる基板上の範囲について、図３を参照しながら説明する。図３（ａ）は、１つのサブアレイによって分割された複数の荷電粒子線を偏向器アレイ８によってＸ方向に１回偏向した際に、各荷電粒子線が描画する基板上の領域２４を示す図である。図３（ｂ）は、１つのサブアレイによって分割された複数の荷電粒子線が、偏向器アレイ８による荷電粒子線の偏向とステージ１１による基板１０の移動とによって描画することができる範囲（ストライプ領域ＳＡ）を示す図である。図３では、各荷電粒子線が常に基板１０に照射されるものとして説明するが、実際には、上述のように、ピッチＧＸで規定されるグリッド点ごとに各荷電粒子線の照射と非照射とがブランカアレイ６により制御される。

図３（ｂ）において、黒く塗りつぶされた領域２４ａは、サブアレイ５ａに形成された開口５ｂ_１を通過した荷電粒子線が偏向器アレイ８の偏向によって描画する領域２４を示している。開口５ｂ_１を通過した荷電粒子線は、最上部の領域２４ａを描画した後、破線の矢印で示すように、−Ｘ方向へのフライバック（距離ＤＰ）および−Ｙ方向へのステージ１１の移動を介して領域２４ａを順次描画していく。このとき、開口５ｂ_１以外の開口５ｂを通過した荷電粒子線も、開口５ｂ_１を通過した荷電粒子線と同様に基板１０を描画していく。これにより、ストライプ幅ＳＷを有するストライプ領域ＳＡを、図３において破線で示すように、各荷電粒子線によって描画される各領域２４によって埋め尽くすことができる。即ち、描画装置１００は、ステージ１１の連続移動と、偏向器アレイ８による荷電粒子線の偏向とを繰り返すによって、ストライプ領域ＳＡを描画することができる。このストライプ領域ＳＡが、１つのサブアレイ５ａを通過した複数の荷電粒子線によって描画可能となる基板上の領域である。

図４は、対物レンズアレイ９の各対物レンズＯＬ（または各サブアレイ５ａ）とストライプ領域ＳＡとの位置関係を示す図である。上述したように、１つのストライプ領域ＳＡは、１つのサブアレイによって分割された複数の荷電粒子線によって描画することができる基板上の領域である。また、１つのサブアレイ５ａによって分割された複数の荷電粒子線は、対物レンズアレイ９における１つの対物レンズＯＬを通過する。

対物レンズアレイ９は、例えば、図４に示すように、Ｘ方向に１４４μｍのピッチで配列した複数の対物レンズＯＬをそれぞれ有する複数の列が、ストライプ幅ＳＷである２μｍだけＸ方向に互いにずれながらＹ方向に並ぶように構成される。このように対物レンズアレイ９を構成することによって、複数のストライプ領域ＳＡを隙間なく配置することができる。対物レンズアレイ９は、図４では４×８個の対物レンズＯＬによって構成されているが、実際には、例えば、７２×１８０個といった多くの対物レンズＯＬによって構成されうる。このような構成によれば、ステージ１１をＹ方向に沿った一方向に連続移動（副走査）させることにより、描画領域ＥＡで基板上に描画を行うことができる。

次に、基板上に２次元に配列された複数のショット領域ＳＨに描画を行う方法について、図５を参照しながら説明する。ショット領域ＳＨは描画の単位であり、この単位で描画データが処理および加工されうる。ここで、ショット領域ＳＨのサイズは、光露光装置のショット領域のサイズ（２６ｍｍ×３３ｍｍ）と整合させると、光露光装置とのミックアンドマッチでのプロセス上好ましい。

描画領域ＥＡの幅（Ｘ方向の長さ）は、例えば、１つのショット領域ＳＨのＸ方向における幅より広くなるように設定される。これにより、ステージ１１で基板１０をＹ方向に連続移動させることにより、Ｙ方向に沿って配列した少なくとも２つのショット領域ＳＨを含むショット領域列ＳＬの単位で描画を行うことができる。そして、描画装置１００は、１つのショット領域列ＳＬに含まれる複数のショット領域に対して描画を行った後、ステージ１１で基板１０をＸ方向に移動させ、隣り合うショット領域列ＳＬに含まれる複数のショット領域に対して描画を行う。この処理を繰り返すことにより、描画装置１００は、基板１０に形成された複数のショット領域ＳＨに対して、図５の矢印で示す順番で描画を行うことができる。ここで、基板に配置された複数のショット領域ＳＨにおいて形状が同じであれば同じ描画データを繰り返し使用することができるため、描画データを処理するための時間を短縮でき、生産性の点で有利となる。また、図５では、描画領域ＥＡの幅がショット領域のＸ方向の幅よりも広い場合について説明したが、描画領域ＥＡの幅がショット領域ＳＨの幅よりも狭い場合でも、描画領域ＥＡでショット領域ＳＨの描画を行うことができる。例えば、ショット領域ＳＨを、複数の描画領域ＥＡによって分割して描画を行うとよい。

図６は、描画領域ＥＡを構成するストライプ領域ＳＡとショット領域ＳＨとの関係を示す図である。図４では、４×８本のストライプ領域ＳＡで描画領域ＥＡが構成される場合を示した。図６では、より説明を容易にするため、描画領域ＥＡは４つのストライプ領域ＳＡで構成されるものとし、４つのストライプ領域ＳＡはそれぞれストライプ領域ＳＡ１〜ＳＡ４と表わされる。また、ショット領域ＳＨはストライプ領域ＳＡ１〜ＳＡ４によって分割され、分割されたショット領域の各部分をそれぞれ描画対象領域ＷＡ１〜ＷＡ４と表す。各描画対象領域ＷＡ１〜ＷＡ４は、各サブアレイ５ａ（各対物レンズＯＬ）を通過した複数の荷電粒子線によって描画が行われる対象の領域のことであり、ショット領域の一部である。以降の説明においても、描画領域ＥＡは４つのストライプ領域ＳＡ１〜ＳＡ４で構成され、ショット領域ＳＨは４つの描画対象領域ＷＡ１〜ＷＡ４で構成されるものとする。

＜補正領域の付加による補正＞
ショット領域ＳＨの描画を行う際、基板１０に形成されたショット領域ＳＨの歪み（変形）による誤差や荷電粒子線の照射位置のずれによる誤差によって、ショット領域ＳＨにパターンを精度よく描画することが困難になることがある。そのため、描画装置１００は、ショット領域の歪みを示す情報（ショット領域の主走査の方向におけるサイズに係る情報）や荷電粒子線の照射位置のずれを示す情報を取得し、それらの情報に基づいてショット領域ＳＨの描画を制御するとよい。ここで、荷電粒子線の照射位置のずれによる誤差とは、基板上における荷電粒子線の照射位置の目標位置からのずれによって生じる誤差のことである。

ショット領域ＳＨの歪みを示す情報は、アライメント計測部１７によってショット領域ＳＨの形状（位置を含む）を計測した計測結果を含みうる。また、ショット領域ＳＨの歪みを示す情報は、アライメント計測部１７の計測誤差を示す情報や、基板１０に荷電粒子線を照射することによるショット領域ＳＨの熱変形を示す情報なども含みうる。アライメント計測部１７の計測誤差は、アライメント計測部１７によって計測されたショット領域ＳＨの形状を、オーバーレイ検査装置などの描画装置１００外のアライメント計測機器によって再度計測することによって取得されうる。ショット領域ＳＨの熱変形は、実験やシミュレーションなどによって取得されうる。このようなショット領域ＳＨの歪みを示す情報に基づくショット領域の補正量は、式（１）によって与えられるものとする。ここで、ＸｓおよびＹｓは、ショット領域ＳＨの中心を原点としたショット座標系における任意の描画座標であり、ｄＸｓおよびｄＹｓは、各描画座標におけるショット領域ＳＨの補正量である。また、Ａｘ、Ｂｘ、Ｃｘ、Ｄｘ、Ａｙ、Ｂｙ、ＣｙおよびＤｙは、ショット領域ＳＨの位置や形状の補正係数である。

同様に、電子レンズや偏向器の誤差やコンタミネーションを起因とする荷電粒子線の照射位置のずれは、主にサブアレイ５ａ（または対物レンズＯＬ）を単位として発生する。このような荷電粒子線の照射位置のずれを示す情報は、サブアレイ５ａによって分割された複数の荷電粒子線の平均量として検出部１８によって予め検出され、その情報に基づくショット領域ＳＨの補正量は式（２）によって与えられるものとする。ここで、ＸｂおよびＹｂは、サブアレイ５ａ（または対物レンズＯＬ）を単位とする補正を表現するために、ショット座標系を各サブアレイ５ａの偏向中心を原点としたビーム偏向座標系に置き換えた描画座標である。ｄＸｎおよびｄＹｎは、各描画座標におけるショット領域ＳＨの補正量である。また、Ａｘｎ、Ｂｘｎ、Ｃｘｎ、Ｄｘｎ、Ａｙｎ、Ｂｙｎ、ＣｙｎおよびＤｙｎは、荷電粒子線の照射位置のずれの補正係数であり、ｎには各サブアレイ５ａ（または対物レンズＯＬ）を区別するための数字が入力される。

式（１）によって表されるショット領域ＳＨの歪みによる誤差と、式（２）によって表される荷電粒子線の照射位置のずれによる誤差とを補正した後の描画座標（Ｘｓ’、Ｙｓ’）は式（３）によって表される。

次に、ショット領域ＳＨの歪みによる誤差や荷電粒子線の照射位置のずれによる誤差を補正して描画対象領域ＷＡ１〜ＷＡ４の描画を行う方法について、図７を参照しながら説明する。図７（ａ）は、各描画対象領域ＷＡ１〜ＷＡ４を設計データの通りに配置させた状態を示す図であり、図７（ｂ）〜（ｅ）は、説明を容易にするため、図７（ａ）における各描画対象領域ＷＡ１〜ＷＡ４を個別に示した図である。ショット領域ＳＨを構成する描画対象領域ＷＡ１〜ＷＡ４の描画データは、上述の式（３）による補正を行った結果、図７の破線で示す領域ＷＡ１’〜ＷＡ４’のようになるものとする。即ち、式（３）による補正が行われた描画データ（図７の破線で示す領域ＷＡ’〜ＷＡ４’）に基づいて描画を行うことにより、ショット領域ＳＨの歪みによる誤差や荷電粒子線の照射位置のずれによる誤差を補正することができる。そして、このように式（３）による補正が行われた描画データに基づいて描画を行うためには、図７に示すように、各描画対象領域ＷＡ１〜ＷＡ４に補正領域ＣＡ１〜ＣＡ４をそれぞれ付加するとよい。例えば、補正領域ＣＡ１〜ＣＡ４は、Ｘ方向にはストライプ幅ＳＷを拡張して隣接するストライプ領域ＳＡ間でオーバーラップさせ、Ｙ方向には単純に領域を拡張することにより付加される。図７では、判りやすくするため、描画対象領域ＷＡ１に補正領域ＣＡ１を付加した領域を太線で示している。

したがって、描画装置１００（制御部４０）は、各描画対象領域ＷＡ１〜ＷＡ４の周辺に補正領域ＣＡ１〜ＣＡ４を冗長的に付加してストライプ領域ＳＡを広げ、荷電粒子線をオーバースキャンさせる。これにより、描画装置１００は、式（３）による補正が行われた描画データに基づいて描画を行うことができる。また、このように補正が行われた描画データを用いる場合、ブランカアレイ６の各ブランカは、ショット領域ＳＨの外側（主走査の期間外）では荷電粒子線が照射されないように制御部４０によって制御される。一方で、各ブランカは、ショット領域ＳＨの内側（主走査の期間内）では描画データに基づいて描画が行われるように制御部４０によって制御される。

このように、描画装置１００は、描画対象領域ＷＡ１〜ＷＡ４ごとに描画データを式（３）によって補正をし、補正領域ＣＡ１〜ＣＡ４を含めた領域で描画を行う。このとき、Ｘ方向における補正領域ＣＡ１〜ＣＡ４は、上述のように各ストライプ幅ＳＷを拡張することによって確保されるため、偏向器アレイ８による荷電粒子線の偏向幅（主走査の幅）を増加させる必要が生じうる。このように偏向幅を増加させることは、上述の補正を行うために必要であるが、描画に要する時間を増加させることになりうる。

従来の露光装置では、基板上に形成された複数のショット領域ＳＨにおいて歪みが互いに異なる場合であっても、荷電粒子線の偏向幅は、複数のショット領域ＳＨのすべてで共通に用いられる所定値に予め設定されていた。このように複数のショット領域ＳＨで共通の偏向幅を用いると、ショット領域ＳＨによっては荷電粒子線の偏向幅が冗長となることがあり、その結果、生産性（スループット）の低下を招きうる。そこで、本発明に係る描画装置１００は、描画対象領域ＷＡ１〜ＷＡ４にそれぞれ付加される補正領域ＣＡ１〜ＣＡ４の量を、ショット領域ＳＨを実際に補正する際に必要となる最低限な量に調整して荷電粒子線の偏向幅を決定する。以下に、荷電粒子線の偏向幅を決定する方法について説明する。

＜第１実施形態＞
第１実施形態では、ショット領域の列（ショット領域列ＳＬ）ごとに荷電粒子線の偏向幅を決定する方法について説明する。描画装置１００は、ステージ１１で基板１０をＹ方向に連続移動させながら、偏向器アレイ８で荷電粒子線をＸ方向に偏向し、各ストライプ領域ＳＡの描画を行う。これにより、基板上に形成された複数のショット領域ＳＨの描画をショット領域列ＳＬの単位で行うことができる。ここで、各ストライプ領域ＳＡの描画を行う際に荷電粒子線をＹ方向に走査する速度（ステージのＹ方向への移動速度（副走査の速度））は、荷電粒子線のＸ方向への偏向幅に依存し、荷電粒子線の偏向幅が小さいほど早くすることができる。上述のように荷電粒子線のＹ方向への走査はステージ１１の移動によって制御されるため、荷電粒子線をＹ方向に走査する速度を複数のストライプ領域ＳＡで共通にすることが好ましい。即ち、荷電粒子線のＸ方向への偏向幅（ストライプ幅ＳＷ）を、複数のストライプ領域ＳＡで共通に設定することが好ましい。そして、複数のストライプ領域ＳＡで共通に設定される荷電粒子線の偏向幅は、ショット領域の歪みを示す情報や荷電粒子線の照射位置のずれを示す情報に基づいて、ショット領域列ＳＬの単位で変更されうる。

図８は、荷電粒子線の偏向幅を、ショット領域列ＳＬの単位で決定する方法を説明するための図である。ショット領域列ＳＬに含まれる複数のショット領域ＳＨでは、図８（ａ）に示すように形状が互いに異なる。また、各荷電粒子線の照射位置は、サブアレイ５ａ（または対物レンズＯＬ）を単位に発生する。そのため、式（１）の補正係数はショット領域列ＳＬに含まれる複数のショット領域ＳＨで互いに異なり、式（２）の補正係数は複数のストライプ領域ＳＡで互いに異なることとなる。その結果、各ショット領域ＳＨを構成する各描画対象領域ＷＡ１〜ＷＡ４では、式（３）によって表される補正量（補正後の描画座標）が互いに異なり、ショット領域ＳＨを補正する際に必要となる補正領域の量が互いに異なることとなる。そこで、第１実施形態の描画装置１００（制御部４０）は、ショット領域列ＳＬに含まれる各ショット領域ＳＨをそれぞれ構成する複数の描画対象領域ＷＡ１〜ＷＡ４の各々に必要な補正領域の量（±Ｘ方向）を求める。そして、制御部４０は、求めた補正領域の量（±Ｘ方向）のうち最大値を描画対象領域の幅に加えることによりストライプ幅ＳＷを拡張し、拡張したストライプ幅ＳＷに基づいて、当該ショット領域列ＳＬにおける荷電粒子線の偏向幅を決定する。

例えば、制御部４０は、ショット領域列ＳＬに含まれる複数のショット領域ＳＨをそれぞれ構成する複数の描画対象領域ＷＡ１〜ＷＡ４の各々について、それらに必要な補正領域の量をそれぞれ求める。ここで、描画対象領域ＷＡｍに必要な補正領域の量を決定する方法について、図８（ｂ）を参照しながら説明する。図８（ｂ）は、図８（ａ）における太線部を拡大した図である。図８（ｂ）において、描画対象領域ＷＡｍ（ｍは各描画対象領域を区別するための任意の数が入力される）は、図８（ａ）の太線部で示される描画対象領域ＷＡを示し、補正が行われた描画対象領域ＷＡｍ’が破線で示されている。また、図８（ｂ）において、事前に見積もられ、かつ複数のショット領域ＳＨのすべてで共通に設定された補正領域をＣＡｍとし、描画対象領域ＷＡｍに必要な補正領域をＣＡｍ’（一点破線）とする。

式（１）〜式（３）によって表されるショット領域ＳＨの補正量に基づく描画対象領域ＷＡｍの形状の補正は、四角形から四角形に変換するものである。そのため、制御部４０は、描画対象領域ＷＡｍの４つの頂点Ｖ１ｍ〜Ｖ４ｍの補正量に基づいて必要な補正領域ＣＡｍ’の量（Ｘ方向）を求めることができる。制御部４０は、描画対象領域ＷＡｍの４つの頂点Ｖ１ｍ〜Ｖ４ｍの座標を式（１）および式（２）を用いて座標変換すると、Ｘ座標における補正量（ｄＸｓ＋ｄＸｎ）を各頂点Ｖ１ｍ〜Ｖ４ｍについて求めることができる。ここで、４つの頂点Ｖ１ｍ〜Ｖ４ｍの補正量をそれぞれｄＸＶ１ｍ、ｄＸＶ２ｍ、ｄＸＶ３ｍおよびｄＸＶ４ｍとする。そして、制御部４０は、補正が行われた描画対象領域ＷＡｍ’の４つの頂点Ｖ１ｍ〜Ｖ４ｍのうち最も−Ｘ方向側に位置する頂点と、最もＸ方向側に位置する頂点とを選択する。図８（ｂ）の例では、制御部４０は、最も−Ｘ方向側に位置する頂点として頂点Ｖ１ｍを選択し、最もＸ方向側に位置する頂点として頂点Ｖ３ｍを選択する。そして、制御部４０は、頂点Ｖ１ｍの補正量ｄＸＶ１ｍを補正領域ＣＡｍ’の−Ｘ方向における量とし、頂点Ｖ３ｍの補正量ｄＸＶ３ｍを補正領域ＣＡｍ’のＸ方向における量とする。これにより、制御部４０は、補正領域ＣＡｍ’の量（Ｘ方向および−Ｘ方向）を求めることができる。

制御部４０は、上述の方法により、ショット領域列ＳＬに含まれる複数のショット領域ＳＨをそれぞれ構成する複数の描画対象領域の各々に必要な補正領域の量（Ｘ方向および−Ｘ方向）をそれぞれ求める。そして、制御部４０は、求めた補正領域の量（Ｘ方向および−Ｘ方向）のうち最大値を描画対象領域ＷＡの幅に加えた値をストライプ幅ＳＷに設定し、設定したストライプ幅ＳＷに基づいて当該ショット領域列ＳＬにおける荷電粒子線の偏向幅を決定する。例えば、図８（ｂ）に示す描画対象領域ＷＡｍにおける補正領域ＣＡｍ’の量（Ｘ方向および−Ｘ方向）が最大値であるとする。この場合、制御部４０は、描画対象領域ＷＡｍの幅に頂点Ｖ１ｍの補正量ｄＸＶ１ｍを−Ｘ方向に、かつ頂点Ｖ３ｍの補正量ｄＸＶ３ｍをＸ方向に加えた値をストライプ幅ＳＷに設定する。そして、制御部４０は、設定したストライプ幅ＳＷに基づいて、図８（ａ）に示すショット領域列ＳＬにおける荷電粒子線の偏向幅を決定する。決定された偏向幅は、図８（ａ）に示すショット領域列ＳＬに含まれる複数のショット領域ＳＨにおいて共通に用いられる。

また、上述したように、各ストライプ領域ＳＡの描画を行う際に荷電粒子線をＹ方向に走査する速度（ステージ１１のＹ方向への移動速度）は荷電粒子線のＸ方向への偏向幅に依存する。そのため、制御部４０は、ショット領域列ＳＬごとに決定した荷電粒子線の偏向幅に応じて、ステージ１１の移動速度をショット領域列ＳＬごとに決定するとよい。これにより、荷電粒子線の偏向幅を狭めた分だけステージ１１の移動速度を高くすることができ、生産性を更に向上させることができる。ここで、ステージ１１の移動速度を決定する方法の一つとして、例えば、荷電粒子線の偏向幅とステージ１１の移動速度との関係式を予め取得しておき、その関係式に基づいて決定した偏向幅からステージ１１の移動速度を決定する方法が挙げられる。

上述したように、第１実施形態では、描画装置１００（制御部４０）は、各荷電粒子線による描画の対象となる各描画対象領域ＷＡのＸ方向の長さ（幅）に応じて、ショット領域列ＳＬの単位で荷電粒子線の偏向幅を制御する。これにより、描画装置１００は、荷電粒子線の偏向幅が複数のショット領域ＳＨのすべてで共通に用いられる所定値に予め設定されていた従来の描画装置に比べて荷電粒子線の偏向幅を狭めることができるため、生産性を向上させることができる。ここで、第１実施形態では、各描画対象領域のＸ方向における補正領域の量を求めてからショット領域列ＳＬの単位で荷電粒子線の偏向幅を求めたが、各描画対象領域の各頂点の補正量からショット領域列ＳＬの単位で荷電粒子線の偏向幅を直接求めてもよい。

＜第２実施形態＞
第２実施形態では、ショット領域ＳＨごとに荷電粒子線の偏向幅を決定する方法について説明する。図９は、荷電粒子線の偏向幅を、ショット領域ＳＨごとに決定する方法を説明するための図である。ショット領域列ＳＬに含まれる複数のショット領域ＳＨでは、図９（ａ）に示すように、回転成分だけでなく、Ｘ方向への倍率成分も互いに異なる。図９（ａ）では、各ショット領域ＳＨを紙面の下から順にショット領域ＳＨ１〜ＳＨ４と称し、ショット領域ＳＨ１からＳＨ４にいくにつれて倍率成分が小さくなっているものとする。

図９（ｂ）は、図９（ａ）のショット領域ＳＨ１における太線部を拡大した図であり、図９（ｃ）は、図９（ａ）のショット領域ＳＨ４における太線部を拡大した図である。図９（ｂ）において、描画対象領域ＷＡ１ｍ（ｍは各描画対象領域を区別するための任意の数が入力される）は、図９（ａ）のショット領域ＳＨ１の太線部で示される描画対象領域ＷＡを示し、補正が行われた描画対象領域ＷＡ１ｍ’が破線で示されている。また、図９（ｂ）において、事前に見積もられ、かつ複数のショット領域ＳＨのすべてで共通に設定された補正領域をＣＡ１ｍとし、描画対象領域ＷＡ１ｍに必要な補正領域をＣＡ１ｍ’（一点破線）とする。同様に、図９（ｃ）において、描画対象領域ＷＡ４ｍ（ｍは各描画対象領域を区別するための任意の数が入力される）は、図９（ｃ）のショット領域ＳＨ４の太線で示される描画対象領域ＷＡを示し、補正が行われた描画対象領域ＷＡ４ｍ’が破線で示されている。また、図９（ｃ）において、事前に見積もられ、かつ複数のショット領域ＳＨのすべてで共通に設定された補正領域をＣＡ４ｍとし、描画対象領域ＷＡ４ｍに必要な補正領域をＣＡ４ｍ’（一点破線）とする。

ここで、制御部４０は、第１実施形態において説明した補正領域の量（±Ｘ方向）を決定する方法を用いて、偏向器アレイ８により荷電粒子線を偏向する偏向幅をショット領域ＳＨごとに決定する。例えば、図８（ｂ）に示す描画対象領域ＷＡ１ｍにおける補正領域ＣＡ１ｍ’の量（Ｘ方向および−Ｘ方向）が、ショット領域ＳＨ１に含まれる複数の描画対象領域ＷＡのうち最大値であるとする。この場合、制御部４０は、描画対象領域ＷＡ１ｍの幅に頂点Ｖ１ｍの補正量ｄＸ１Ｖ１ｍを−Ｘ方向に、かつ頂点Ｖ３ｍの補正量ｄＸ１Ｖ３ｍをＸ方向に加えた値をストライプ幅ＳＷに設定する。そして、制御部４０は、設定したストライプ幅ＳＷに基づいてショット領域ＳＨ１における偏向幅を決定する。このように偏向幅を決定することにより、補正領域ＣＡ１ｍ’の量（±Ｘ方向）を事前に見積もられた補正領域ＣＡ１ｍの量（±Ｘ方向）よりも小さくすることができ、偏向器アレイ８による荷電粒子線の偏向幅を狭めることができる。そして、偏向幅を狭めた分だけステージ１１のＹ方向への移動速度（副走査の速度）を高くすることができるため、基板１０の描画に要する時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。

同様に、例えば、図８（ｃ）に示す描画対象領域ＷＡ４ｍにおける補正領域ＣＡ４ｍ’の量（Ｘ方向および−Ｘ方向）が、ショット領域ＳＨ４に含まれる複数の描画対象領域ＷＡのうち最大値であるとする。この場合、制御部４０は、描画対象領域ＷＡ４ｍの幅に頂点Ｖ２ｍの補正量ｄＸ４Ｖ２ｍを−Ｘ方向に、かつ頂点Ｖ４ｍの補正量ｄＸ４Ｖ４ｍをＸ方向に加えた値をストライプ幅ＳＷに設定する。そして、制御部４０は、設定したストライプ幅ＳＷに基づいてショット領域ＳＨ４における偏向幅を決定する。このように偏向幅を決定することにより、補正領域ＣＡ４ｍ’の量（±Ｘ方向）を事前に見積もられた補正領域ＣＡ４ｍの量（±Ｘ方向）よりも小さくすることができ、偏向器アレイ８による荷電粒子線の偏向幅を狭めることができる。そして、偏向器を狭めた分だけステージ１１のＹ方向への移動速度を高くすることができるため、基板１０の描画に要する時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。

また、例えば、図９（ｃ）に示す補正領域ＣＡ４ｍ’の量（±Ｘ方向）は、図９（ｂ）に示す補正領域ＣＡ１ｍ’の量（±Ｘ方向）より小さい。この場合、ショット領域ＳＨ１を描画する際の偏向幅より、ショット領域ＳＨ４を描画する際の偏向幅を狭めることができるため、ショット領域ＳＨ１よりショット領域ＳＨ４の方が描画に要する時間を短くすることができる。即ち、複数のショット領域ＳＨ１〜ＳＨ４の間において補正領域ＣＡ１ｍ’〜ＣＡ４ｍ’のＸ方向の幅が互いに異なる場合は、ショット領域ＳＨごとに偏向幅を決定するとよい。このようにショット領域ＳＨごとに偏向幅を決定することにより、ショット領域列ＳＬごとに偏向幅を決定したときと比べて基板１０の描画に要する時間を短縮することができる。

上述したように、第２実施形態では、描画装置１００（制御部４０）は、各荷電粒子線による描画の対象となる描画対象領域ＷＡのＸ方向における長さに応じて、ショット領域ＳＨの単位で荷電粒子線の偏向幅を制御する。これにより、描画装置１００は、荷電粒子線の偏向幅が複数のショット領域ＳＨのすべてで共通に用いられる所定値に予め設定されていた従来の描画装置に比べて荷電粒子線の偏向幅を狭めることができるため、生産性を向上させることができる。ここで、制御部４０は、ショット領域ＳＨごとに決定した荷電粒子線の偏向幅に応じて、ステージ１１の移動速度をショット領域ＳＨごとに決定するとよい。これにより、荷電粒子線の偏向幅を狭めた分だけステージ１１の移動速度を高くすることができ、生産性を更に向上させることができる。

ここで、第１実施形態および第２実施形態では、ショット領域ＳＨをストライプ領域ＳＡの単位で分割して描画対象領域ＷＡとし、各々を補正する例で説明したが、それに限られるものではない。分割する方向によらず、かつより細かく分割して補正を行うことでより高次の非線形形状の補正にも対応することができる。例えば、より細かく分割した複数の描画対象領域ＷＡにおいて、ショット領域ＳＨまたはショット領域列の単位、もしくは他の単位で共通の偏向幅を、上述した方法によって求めてればよい。また、上述した実施形態では、四角形を四角形に補正する方法について説明したが、四角形を任意の図形に補正する場合も、四角形の外周における座標から、上述した方法によって求めることができる。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の描画装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板に描画を行う工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

Claims (12)

1. 荷電粒子線を用いて基板に描画を行う描画装置であって、
   前記荷電粒子線を前記基板上で走査するための偏向器と、
   前記基板を保持して移動可能なステージと、
   前記偏向器による主走査と前記ステージの移動による副走査とを制御する制御部と、
   を含み、
   前記制御部は、前記主走査の幅を、前記基板上の描画対象領域の前記主走査の方向における幅に基づいて制御する、ことを特徴とする描画装置。
2. 前記荷電粒子線のブランキングを行うブランカを更に含み、
   前記制御部は、前記主走査の期間外は前記荷電粒子線をブランキングし、前記主走査の期間内は描画データに基づいて前記荷電粒子線をブランキングするように、前記ブランカを制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の描画装置。
3. 前記制御部は、前記基板上の各ショット領域の前記主走査の方向におけるサイズに係る情報に基づいて前記主走査の幅をショット領域ごとに決定する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の描画装置。
4. 前記制御部は、ショット領域ごとに決定された前記主走査の幅に基づいて、前記副走査の速度をショット領域ごとに制御する、ことを特徴とする請求項３に記載の描画装置。
5. 前記制御部は、前記基板上の各ショット領域の前記主走査の方向におけるサイズに係る情報に基づいて前記副走査の方向におけるショット領域の列ごとに前記主走査の幅を決定する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の描画装置。
6. 前記制御部は、前記列ごとに決定された前記主走査の幅に基づいて、前記副走査の速度を前記列ごとに制御する、ことを特徴とする請求項５に記載の描画装置。
7. 前記サイズに係る情報を得るための計測部を含む、ことを特徴とする請求項３乃至６のうちいずれか１項に記載の描画装置。
8. 前記計測部は、各ショット領域に関して形成されたマークの位置を計測する、ことを特徴とする請求項７に記載の描画装置。
9. 前記制御部は、前記基板上における前記荷電粒子線の位置の目標位置からのずれを示す情報にも基づいて前記主走査の幅を決定する、ことを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の描画装置。
10. 前記描画装置は、前記主走査の方向に沿って配列された複数の荷電粒子線を用いて描画を行い、
    前記複数の荷電粒子線のそれぞれに関して前記描画対象領域を含む、ことを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の描画装置。
11. 前記制御部は、前記複数の荷電粒子線に対応する複数の前記描画対象領域それぞれの前記幅に基づいて、前記複数の荷電粒子線に関して前記主走査の幅を同一とする、ことを特徴とする請求項１０に記載の描画装置。
12. 請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載の描画装置を用いて基板に描画を行う工程と、
    前記工程で描画を行われた前記基板を現像する工程と、
    を含むことを特徴とする物品の製造方法。

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