JP2015103570A - 荷電粒子ビーム描画方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スループットの向上された荷電粒子ビーム描画方法を提供する。
【解決手段】偏向された電子ビームをステージ上のマスクに照射してパターンを描画する電子ビーム描画方法において、パターンデータからレイアウトデータを作成する工程（１）と、レイアウトデータを主偏向領域のサイズでメッシュ状に分割して複数の小領域を形成する工程（２）と、分割のされたレイアウトデータを用いてパターンの形状を分析する工程（３）と、分析結果に基づき、所定形状のパターンを抽出する工程（４）と、抽出されたパターンに対してステージを静止させて描画を行うかまたはステージをＹ方向に移動させながら描画を行う工程（５）と、それ以外のパターンに対してステージをＸ方向に移動させながら描画を行う工程（６）とを有して構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、荷電粒子ビーム描画方法に関する。

半導体デバイスの回路パターンの形成工程では、原版となるマスクが用いられる。かかるマスクの製造工程において、荷電粒子ビームの一例である電子ビームを用いた電子ビームリソグラフィ技術が利用されている。

電子ビームリソグラフィ技術は、荷電粒子ビームを用いるため、本質的に優れた解像度を有する。また、この技術を利用した電子ビーム描画方法に使用される電子ビーム描画装置は、複雑且つ任意に設計される回路パターンをデータ処理して描画するシステムを備えている。

こうしたことから、電子ビームリソグラフィ技術は、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を代表とする最先端デバイスの開発に適用されている他、一部ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）の生産にも用いられている。さらに、近年では、電子ビームを用いて回路パターンをウェハに直接描画する技術の開発も進められている。

特許文献１には、電子ビームリソグラフィ技術に使用される可変成形型電子ビーム描画装置が開示されている。

従来の電子ビーム描画装置において、描画データは、通常、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）システムを用いて設計された半導体集積回路などの設計データ（ＣＡＤデータ）に、補正や図形パターンの分割などの処理を施し、さらにこれを同じ幅の複数のストライプに分割することによって作成される。ストライプの幅は、主偏向で偏向可能な幅である。さらに各ストライプは、多数の副偏向領域に分割される。これにより、チップ全体の描画データは、主偏向領域のサイズにしたがった複数の帯状のストライプデータと、ストライプ内で主偏向領域よりも小さい複数の副偏向領域単位とからなるデータ階層構造になる。

ステージに載置されたマスクにパターンを描画する際には、ステージを、ストライプの幅方向（例えば、Ｙ方向）と直交する方向（例えば、Ｘ方向）に移動させつつ、電子ビームを各副偏向領域に位置決めする。そして、副偏向領域の所定位置に電子ビームを照射する。

このとき、マスクにパターンを描画するためのステージの移動モード、すなわち、マスクの載置されたステージの動作を制御してパターンを描画する方法としては、特許文献２に開示されているように、ステップ・アンド・リピート方式および連続移動方式が知られている。

ステップ・アンド・リピート方式は、ステージの一方向（例えば、Ｘ方向）の移動と静止とを基本の動作とし、静止した状態での描画を行う。

それに対し、連続移動方式は、ステージの連続移動を基本動作とし、一方向（例えば、Ｘ方向）にステージを連続移動しながら描画する。

特開平９−２９３６７０号公報 特開平４−３０９２１３号公報

このように、従来のパターンの描画方法では、ステップ・アンド・リピート方式および連続移動方式のいずれを採用する場合においても、描画のためのステージの一方向の移動を基本の動作とする。そして、その基本動作に対し、それとは異なる方向の、描画を前提としないスキップ動作を組み合わせて、パターンの描画を行ってきた。
すなわち、従来のパターン描画方法におけるステージの移動モードは、描画のために１種類が使用されてきた。

その場合、従来のパターン描画方法においては、ステージの移動方向と平行な方向に伸びるパターンの描画については高いスループットを得ることができる。しかしながら、そのようなパターンとともにステージの移動方向と垂直な方向に伸びる幅の狭いパターンが混在する場合、描画のスループットが低下してしまうことがあった。すなわち、ステージの移動モードが１種類のみの場合、描画のパターンにしたがってステージに無駄な動作を生じさせることがあり、描画のスループットを低下させる場合があった。

したがって、荷電粒子ビームを用いたパターンの描画方法は、ステップ・アンド・リピート方式および連続移動方式のいずれの採用も可能であるが、描画のパターンによっては、スループットが低下することがあった。そのため、荷電粒子ビームを用いたパターンの描画においては、スループットのさらなる向上が求められていた。

本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、スループットの向上された荷電粒子ビーム描画方法を提供することにある。

本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。

本発明の一態様は、主偏向器および副偏向器により偏向された荷電粒子ビームを、Ｘ方向およびＹ方向に可動なステージ上に載置された試料に照射してパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法であって、
パターンのパターンデータからレイアウトデータを作成するデータ作成工程と、
レイアウトデータを主偏向器の偏向幅で決まる主偏向領域以下となるサイズでメッシュ状に分割して複数の小領域を形成する分割工程と、
分割のされたレイアウトデータを用いてパターンの形状を分析する形状分析工程と、
形状分析工程での分析結果に基づき、所定形状のパターンを抽出する抽出工程と、
抽出されたパターンの描画を、ステージを静止させて描画する第１の方式か、または、ステージをＹ方向に移動させながら描画する第２の方式によって行い、それ以外のパターンの描画を、ステージをＸ方向に移動させながら描画する第３の方式で行う描画工程とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法に関する。

本発明の一態様において、抽出工程は、Ｘ方向のサイズが小領域より小さく、Ｙ方向のサイズが小領域より大きいパターンを抽出することが好ましい。

本発明の一態様において、小領域のサイズは、主偏向領域と等しいことが好ましい。

本発明の一態様において、抽出工程で抽出されたパターンに対し、第１の方式および第２の方式のそれぞれによって描画する場合の描画時間を比較する比較工程を有し、
描画工程は、比較工程での比較結果に基づき、抽出されたパターンの描画を、第１の方式および第２の方式のうちから描画時間の短い方式を選択して行うことが好ましい。

本発明によれば、スループットの向上された荷電粒子ビーム描画方法が提供される。

本発明の実施形態の電子ビーム描画方法に用いる電子ビーム描画装置の構成を示す概念図である。 本発明の実施形態の電子ビーム描画方法の第１例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の電子ビーム描画方法により描画される描画パターンの一例を模式的に示す図である。 本発明の実施形態の電子ビーム描画方法における、レイアウトデータの分割の一例を模式的に示す図である。 抽出されたパターンを示す図である。 本実施形態の電子ビーム描画方法の第１例における描画の工程を模式的に説明する図である。 本発明の実施形態の電子ビーム描画方法における、別の一例となるレイアウトデータの分割を模式的に示す図である。 本発明の実施形態の電子ビーム描画方法の第３例を示すフローチャートである。

図１は、本発明の実施形態の電子ビーム描画方法に用いる電子ビーム描画装置の構成を示す概念図である。

図１では、描画対象となる試料の例であるマスクＭの表面に、荷電粒子ビームの例である電子ビームＢを照射して所望のパターンを描画する電子ビーム描画装置を示している。この本発明の実施形態の電子ビーム描画方法に用いる電子ビーム描画装置は、描画室１と、描画室１の天井部に立設した電子ビーム照射手段である電子光学鏡筒２とを備えている。

描画室１には、ステージ３が配置されている。そして、ステージ３の上には、マスクＭが載置されている。マスクＭは、上述したように、電子ビーム描画の対象となる試料の一例であり、例えば、ガラス基板上にクロム膜などの遮光膜とレジスト膜とが積層されたものである。

ステージ３は、電子ビームＢの光軸方向と直交するＸ方向、および、電子ビームＢの光軸方向と直交しＸ方向と直交するＹ方向に移動可能である。ステージ３の上には、マーク台４が立設されている。マーク台４には、図示されない基準マークが設けられている。基準マークは、電子の反射率がマスクＭと同程度の材料を用いて形成されることが好ましい。また、基準マークの形状は、矩形、円形、三角形または十字形などとすることができる

図１において、電子光学鏡筒２は、内蔵する電子銃１０１から発せられた電子ビームＢを所望の形状に成形した後、偏向させてマスクＭに照射する部分である。

電子光学鏡筒２の内部には、図１で上から順に、電子銃１０１、照明レンズ１０２、ブランキング偏向器１０３、ブランキングアパーチャ１０４、第１成形アパーチャ１０５、投影レンズ１０６、成形偏向器１０７、第２成形アパーチャ１０８、主偏向器１０９、対物レンズ１１０、副偏向器１１１が配置されている。

電子銃１０１から発せられた電子ビームＢは、照明レンズ１０２により、第１成形アパーチャ１０５に照射される。尚、ブランキングオン時（非描画時期）には、電子ビームＢは、ブランキング偏向器１０３により偏向されて、ブランキングアパーチャ１０４の上に照射され、第１成形アパーチャ１０５には照射されない。

第１成形アパーチャ１０５には、矩形状の開口が設けられている。これにより、電子ビームＢは、第１成形アパーチャ１０５を透過する際に、その形状が矩形に成形される。その後、電子ビームＢは、投影レンズ１０６によって、第２成形アパーチャ１０８の上に投影される。ここで、成形偏向器１０７は、第２成形アパーチャ１０８への電子ビームＢの投影場所を変化させる。これによって、電子ビームＢの形状と寸法が制御される。

第２成形アパーチャ１０８を透過した電子ビームＢの焦点は、対物レンズ１１０によりマスクＭの上に合わせられる。そして、主偏向器１０９と副偏向器１１１とによって、マスクＭの上での電子ビームＢの照射位置が制御される。

描画室１と電子光学鏡筒２における電子ビームＢの形状や照射位置、照射のタイミングなどは、照射制御部７を通じて全体制御部１０によって制御される。

全体制御部１０には、記憶媒体であるメモリ１１が接続されている。メモリ１１には、マスクＭに描画するパターンのパターンデータが記憶されている。全体制御部１０は、メモリ１１からのパターンデータに基づいて、描画すべき図形の形状や位置を規定するレイアウトデータを作成する。

設計者（ユーザ）が作成したＣＡＤデータは、ＯＡＳＩＳなどの階層化されたフォーマットの設計中間データに変換される。設計中間データには、レイヤ（層）毎に作成されて各マスクに形成されるパターンデータ（設計パターンデータ）が格納される。メモリ１１には、このパターンデータが記憶される。

全体制御部１０には、メモリ１１を通じてフォーマットデータが入力される。パターンデータに含まれる図形は、長方形や三角形を基本図形としたものであるので、全体制御部１０では、例えば、図形の基準位置における座標（ｘ，ｙ）、辺の長さ、長方形や三角形などの図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報であって、各パターン図形の形、大きさ、位置などを定義したレイアウトデータが作成される。

さらに、数十μｍ程度の範囲に存在する図形の集合を一般にセルと称するが、これを用いてデータを階層化することが行われている。セルには、各種図形を単独で配置したり、ある間隔で繰り返し配置したりする場合の配置座標や繰り返し記述も定義される。

レイアウトデータは、電子ビームＢのサイズにより規定される最大ショットサイズ単位で分割され、併せて、分割された各ショットの座標位置、サイズおよび照射時間が設定される。そして、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、描画データが作成される。

本実施形態の電子ビーム描画方法において、この描画データは、メッシュ状の小領域単位で区切られ、さらにその中は副偏向領域に分割されている。つまり、チップ全体の描画データは、複数の小領域単位と、小領域内に配置される複数の副偏向領域単位とからなるデータ階層構造になっている。

次に、描画データの作成について、図１を参照して説明する。

図１の全体制御部１０のレイアウトデータ生成回路１３では、メモリ１１からのパターンデータに基づいて、レイアウトデータが作成される。次いで、分割回路１７において、レイアウトデータをメッシュ状に分割して複数の小領域を形成する。このとき、矩形状の小領域のサイズは、Ｘ方向およびＹ方向においていずれも、主偏向器１０９の偏向幅で決まる主偏向領域以下となるサイズとする。そして、小領域のサイズとしては、主偏向領域と等しいことが好ましい。その場合、レイアウトデータは、それぞれ主偏向器１０９の偏向幅で決まる主偏向領域のサイズを備えた複数の小領域で分割されることになる。

次に、形状分析回路１８では、分割回路１７によって分割をされたレイアウトデータを用い、パターンの形状の分析を行う。

すなわち、本実施形態の電子ビーム描画方法に用いる電子ビーム描画装置は、分割されたレイアウトデータを用いて、形状分析回路１８によりパターンの形状の分析を行う。

次いで、抽出回路１９は、形状分析回路１８でのパターンの形状の分析結果に基づき、所定形状のパターンを抽出する。

例えば、抽出回路１９は、形状分析回路１８での分析結果に基づき、Ｘ方向のサイズが小領域より小さく、Ｙ方向のサイズが小領域より大きいパターンを抽出する。より具体的には、Ｘ方向のサイズが、小領域のＸ方向のサイズより小さいパターンであって、Ｙ方向が、連なる複数の小領域におよぶサイズであるパターンなど、Ｙ方向に長い形状のパターンを１つのグループとして抽出する。

尚、本実施形態の電子ビーム描画方法において、描画するパターンは複雑な形状からなることが多い。そのため、抽出回路１９では、１回のパターンの形状の抽出によって、Ｘ方向のサイズが小領域のサイズより小さいパターンを抽出するのは、非効率となって好ましくない場合がある。その場合、パターンの抽出を複数段階で行って、Ｘ方向のサイズが小領域のサイズより小さいパターンを抽出することも可能である。

例えば、抽出回路１９では、パターンの抽出を２段階で行って、Ｘ方向のサイズが小領域のサイズより小さいパターンを抽出することも可能である。すなわち、分割のされたレイアウトデータを用い、形状分析回路１８でパターンの形状を分析する。次いで、抽出回路１９は、第１回目のパターンの抽出として、Ｘ方向のサイズが小領域のＸ方向のサイズの２倍以下となるパターンを抽出する。次いで、第２回目のパターンの抽出として、第１回目で抽出されたパターンから、Ｘ方向のサイズが小領域のＸ方向のサイズより小さいパターンを抽出する。

このように複数段階のパターンの抽出を行うことによって、より効率的に所望とする形状のパターンを抽出することができる。

次に、抽出回路１９での上述のパターンの抽出結果に基づき、パターン情報取得回路１６において、抽出されたパターンに対し、１つのグループとして、描画時におけるステージ３の移動モードを設定し、描画方式を設定する。

具体的には、本実施形態の電子ビーム描画方法に用いられる電子ビーム描画装置は、パターン情報取得回路１６を用い、抽出されたパターン毎に、ステップ・アンド・リピート方式の例である、ステージ３を静止させて描画する描画方式を実行するか、または、連続移動方式の例である、ステージ３をＹ方向に移動させながら描画する描画方式を実行するかの設定をすることができる。

そして、電子ビーム描画装置は、上述の抽出回路１９での抽出結果に基づき、抽出されなかったパターンに対し、パターン情報取得回路１６を用いて、ステージ３をＸ方向に移動させながら描画を行う描画方式を実行するように設定することができる。

その結果、パターン情報取得回路１６において、メッシュ状に分割されたレイアウトデータをベースとして、各パターンに対し、その形状に対応する好適な描画方式が設定され、描画データが生成される。そして、この描画データに基づき、パターンの形状に対応した好適な描画方式で描画を行うことができ、パターンの描画において、高スループットを得ることができる。

尚、上述したように、本実施形態の電子ビーム描画方法に用いられる電子ビーム描画装置は、パターン情報取得回路１６を用いて、抽出されたパターン毎に、ステージ３を静止させて描画する描画方式を実行するか、または、ステージ３をＹ方向に移動させながら描画する描画方式を実行するかの設定をすることができる。その場合、抽出されたパターンに対し、いずれの描画方式を設定するかについては、両方式のそれぞれによって描画する場合の描画時間を比較して決めることができる。

例えば、本実施形態の電子ビーム描画方法に用いられる電子ビーム描画装置においては、全体制御部１０において、図示されない比較回路を有することができる。

この比較回路では、抽出回路１９で抽出されたパターンのそれぞれについて、上述のステージ３を静止させて描画する方式およびステージ３をＹ方向に移動させながら描画する方式のそれぞれによって描画する場合の描画時間を比較する。

その場合、パターン情報取得回路１６は、上述の比較回路での比較結果に基づき、抽出回路１９で抽出されたパターンのそれぞれについて、描画方式を設定することができる。

具体的には、パターン情報取得回路１６は、抽出されたパターンに対し、ステージ３を静止させて描画を行う描画方式、および、ステージ３をＹ方向に移動させながら描画する方式のうちから描画時間の短い方式を選択して実行するように設定する。

その結果、パターン情報取得回路１６において、メッシュ状に分割されたレイアウトデータをベースとして、各パターンに対し、比較回路を用いて最適な描画方式が設定され、描画データが生成される。そして、パターンを描画するにあたり、より高いスループットを得ることができる。

尚、本実施形態の電子ビーム描画方法に用いられる電子ビーム描画装置では、上述した比較回路を設けることなく、パターン情報取得回路１６において、比較回路の機能を具備するように構成することも可能である。

また、電子ビーム描画装置は、上述したように、抽出回路１９を用い、Ｘ方向のサイズが小領域のＸ方向のサイズより小さく、Ｙ方向のサイズがＹ方向に連なる複数の小領域におよぶサイズのパターンなどを１つのグループとして抽出する。このとき、電子ビーム描画装置は、抽出回路１９によって、Ｙ方向に連なる複数の小領域におよぶパターンであって、その大部分のＸ方向のサイズが小領域より小さいが、その一部に、小領域のＸ方向のサイズ以上となる部分を含むパターンも抽出するようにすることもできる。

その場合、そのパターンが含まれる、Ｙ方向に連なる複数の小領域の中には、含有するパターンのＸ方向のサイズが小領域のＸ方向のサイズ以上となるものが含まれることがある。このような場合、抽出回路１９は、Ｘ方向のサイズが小領域のサイズ以上であるパターンを含む小領域がＹ方向に複数連続して連なることがなければ、そのパターンを１つのグループとして描画方式の設定を行うことができる。具体的には、そのような形状を備えたパターンに対し、１つのグループとして、ステージ３を静止させて描画する描画方式を実行するか、または、ステージ３をＹ方向に移動させながら描画する描画方式を実行するかの設定をすることができる。

その結果、上述した形状のパターンに対し、１つのグループとして描画方式の設定を行うことによって、より高い描画のスループットが得られるようにすることができる。

そして、電子ビーム描画装置が、上述した比較回路を有する場合、その比較回路を用い、上述した形状のパターンに対し、最適な描画方式を設定することも可能である。すなわち、比較回路での描画時間の比較結果に基づいて、一部に小領域のＸ方向のサイズ以上となる部分を含むパターンを１つのグループとし、ステージ３を静止させて描画する描画方式の設定をするか、または、ステージ３をＹ方向に移動させながら描画する描画方式を実行するかの設定をすることができる。

尚、当然に、上述した比較回路での比較結果に基づき、一部に小領域のＸ方向のサイズ以上となる部分を含むパターンに対し、１つのグループとして扱うことなく、小領域のＸ方向のサイズ以上となる部分を、ステージ３をＸ方向に移動させながら描画を行う描画方式を実行するように設定することも可能である。

以上の構成を備えた、本実施形態の電子ビーム描画方法に用いる電子ビーム描画装置は、さらに、ステージ３のＸ方向およびＹ方向の位置を測定するステージ位置測定手段１２を備えている。ステージ位置測定手段１２は、ステージ３に固定したステージミラー３ａへのレーザ光の入反射でステージ３の位置を測定するレーザ測長計を有する。

そして、電子ビーム描画装置の照射制御部７は、全体制御部１０から入力される描画データに基づき、ステージ位置測定手段１２で測定したステージ３の位置を確認しつつ、電子光学鏡筒２内の電子ビームＢの成形制御や偏向制御を行って、マスクＭの所要の位置に電子ビームＢを照射し、パターンの描画を行うことができる。

次に、本発明の実施形態の電子ビーム描画方法について説明する。本実施形態の電子ビーム描画方法は、例えば、上述した電子ビーム描画装置を用いて実施することができる。したがって、図１を参照しながら、本発明の実施形態の電子ビーム描画方法を詳細に説明する。

図２は、本発明の実施形態の電子ビーム描画方法の第１例を示すフローチャートである。

まず、上述した図１の電子ビーム描画装置のメモリ１１からのパターンデータに基づいて、全体制御部１０のレイアウトデータ生成回路１３でレイアウトデータが作成される（図２の工程（１））。

図３は、本発明の実施形態の電子ビーム描画方法により描画される描画パターンの一例を模式的に示す図である。

図３に示す描画パターンは、電子ビーム描画装置のメモリ１１からのパターンデータに基づいて作成されたレイアウトデータに対応する。

図４は、本発明の実施形態の電子ビーム描画方法における、レイアウトデータの分割の一例を模式的に示す図である。

次に、図４に示すように、図１の分割回路１７において、レイアウトデータをメッシュ状に分割して複数の小領域を形成する（図２の工程（２））。

このとき、矩形状の小領域のサイズは、Ｘ方向およびＹ方向においていずれも、主偏向器１０９の偏向幅で決まる主偏向領域以下となるサイズとする。図４に示す例では、小領域のサイズが主偏向領域と等しく設定されている。その結果、レイアウトデータは、図４に示すように、主偏向器１０９の偏向幅で決まる主偏向領域のサイズを備えた複数の小領域で分割されることになる。

そして、小領域３３から小領域３４までのＹ方向に連なる４つの小領域、小領域３６および小領域３７の境界部分、小領域３８、３９、４０、４１を四隅とする領域、および、小領域４３、４４、４５、４６を四隅とする領域にパターンが存在する。

次に、形状分析回路１８では、分割回路１７によって分割をされたレイアウトデータを用い、パターンの形状の分析を行う（図２の工程（３））。

そして、本実施形態の電子ビーム描画方法の第１例においては、分割されたレイアウトデータを用いて、形状分析回路１８によりパターンの形状の分析を行い、抽出回路１９によって、所定形状のパターンを抽出する（図２の工程（４））。例えば、抽出回路１９は、Ｘ方向のサイズが小領域より小さく、Ｙ方向のサイズが小領域より大きいパターンを抽出する。

図５は、抽出されたパターンを示す図である。

本実施形態の電子ビーム描画方法の第１例において、それぞれ模式的に破線で囲まれた、パターン２１およびパターン２２は、Ｘ方向のサイズが小領域より小さく、Ｙ方向のサイズが小領域より大きいパターンである。すなわち、パターン２１は、小領域３３から小領域３４の４つの小領域におよんで、Ｙ方向に長いパターンである。また、パターン２２は、小領域３６および小領域３７の境界に位置し、Ｙ方向に並ぶ２つの小領域におよんで、Ｙ方向に長いパターンである。したがって、本実施形態の電子ビーム描画方法の第１例では、パターン２１およびパターン２２が抽出される。

一方、小領域３８、３９、４０、４１を四隅とする領域におよんでＸ方向に長い形状のパターン２４、および、小領域４３、４４、４５、４６を四隅とする領域にあるパターン２３は、Ｘ方向のサイズが小領域より大きく、Ｙ方向のサイズが小領域より大きいパターンである。したがって、本実施形態の電子ビーム描画方法の第１例では、パターン２３およびパターン２４抽出されない。

ここで、Ｘ方向のサイズが小領域より小さく、Ｙ方向のサイズが小領域より大きいパターンの抽出は、段階的に行うことが好ましい。

すなわち、分割のされたレイアウトデータを用い、形状分析回路１８でパターンの形状を分析する。次いで、抽出回路１９は、第１回目のパターンの抽出として、Ｙ方向のサイズが小領域より大きく、Ｘ方向のサイズが小領域のＸ方向のサイズの２倍以下となるパターンを抽出する。このとき、図５に示す例において抽出されるパターンは、パターン２１、パターン２２およびパターン２３となる。次いで、第２回目のパターンの抽出として、第１回目で抽出されたパターン２１、２２、２３から、Ｘ方向のサイズが小領域のＸ方向のサイズより小さいパターン２１、２２を抽出する。

その結果、この抽出工程では、上述したように、Ｘ方向のサイズが小領域より小さく、Ｙ方向のサイズが小領域より大きいパターン２１、２２が抽出される。

次に、工程（４）においては、上述した抽出回路１９でのパターンの抽出結果に基づき、パターン情報取得回路１６を用いて、抽出されたパターン２１、２２に対し、描画時のステージの移動モードを定めて描画方式を設定する。

具体的には、本実施形態の電子ビーム描画方法の第１例は、抽出されたパターン２１、２２に対し、ステップ・アンド・リピート方式の例である、ステージ３を静止させて描画を行う描画方式を実行するか、または、連続移動方式の例であるステージ３をＹ方向に移動させながら描画を行う描画方式を実行するかの設定を行う。

その場合、上述の抽出回路１９での抽出結果に基づき、抽出されたパターン２１、２２以外の、所定形状を有していないパターン２３、２４の描画では、連続移動方式の例である、ステージ３をＸ方向に連続移動させながらパターンの描画を行う描画方式を実行するように設定する。

次に、本実施形態の電子ビーム描画方法の第１例においては、工程（４）で設定された描画方式に従い、図５等に示された描画パターンをマスクＭの描画領域に描画する（図２の工程（５）および工程（６））。

具体的には、図５のパターン２１、２２は、工程（４）で抽出回路１９により抽出され、ステージ３を静止させて描画を行う描画方式を実行するように設定されるか、または、ステージ３をＹ方向に移動させながら描画を行う描画方式を実行するように設定されている。したがって、パターン２１、２２に対しては、その設定された描画方式にしたがって描画を行う（図２の工程（５））。

一方、パターン２１、２２以外のパターン２３、２４に対しては、ステージ３をＸ方向に移動させながらパターン２３、２４の描画を行う（図２の工程（６））。すなわち、パターン２３、２４は、抽出回路１９で抽出されずに、ステージ３をＸ方向に連続移動させながら描画を行う描画方式を実行するように設定されたパターンである。したがって、パターン２３、２４に対しては、上述したステージ３をＸ方向に移動させながら描画する描画方式にしたがって描画を行う。

以下、工程（５）および工程（６）における描画について、図面を用いてより詳細に説明する。

図６は、本実施形態の電子ビーム描画方法の第１例における描画の工程を模式的に説明する図である。

図６において、図中の実線の矢印は、ステージ３の動きに追随して行われるパターンの描画を模式的に示している。また、図中の破線の矢印は、パターンを描画するために必要となるスキップ移動を模式的に示している。

そして、本実施形態の電子ビーム描画方法の第１例では、まず、描画領域の端部（図の下方の左側の端部）から描画の工程をスタートさせる。

図６に示す本実施形態の電子ビーム描画方法の第１例では、パターンを含有しない描画領域において、ステージ３がスキップ移動をする。そのため、描画のスタート位置である描画領域端部からパターン２１のＹ方向の端部（図の下方側端部）までは、破線の矢印で示されるように、ステージ３がスキップ移動をする。

パターン２１は、ステップ・アンド・リピート方式の例である、ステージ３を静止させて描画を行う描画方式を実行するように設定されるか、または、連続移動方式の例である、ステージ３をＹ方向に移動させながら描画を行う描画方式を実行するように設定されたパターンである。したがって、パターン２１の描画では、その下方側の端部から上方側の端部に向かって、ステージ３を静止させて描画を行う方式での描画が実行されるか、または、ステージ３をＹ方向に移動させながら描画を行う方式での描画が行われる。

次に、ステージ３はスキップ移動を繰り返し、パターン２２のＹ方向の端部（図の下方側端部）の描画が可能となる位置まで移動する。パターン２２は、ステージ３を静止させて描画を行う描画方式を実行するように設定されるか、または、ステージ３をＹ方向に移動させながら描画を行う描画方式を実行するように設定されたパターンである。したがって、パターン２２の描画では、その下方側の端部から上方側の端部に向かって、ステップ・アンド・リピート方式の例である、ステージ３を静止させて描画を行う方式での描画が実行されるか、または、連続移動方式の例である、ステージ３をＹ方向に移動させながら描画を行う方式での描画が行われる。

尚、パターン２２は、Ｘ方向のサイズが小領域のＸ方向のサイズより小さいパターンであるが、Ｘ方向に連なる２つの小領域の境界上にまたがるパターンとなっている。このようなパターン２２の場合、その描画に際しては、図５のメッシュ状の小領域は無視される。そして、下方側の端部から上方側の端部に向かうＹ方向の一回の移動で、上述した方式のいずれかによる描画が行われる。

そして、パターン２２の描画の後、ステージをパターン２４の端部（図の左下方側の端部）の描画が可能となる位置までスキップ移動させ、パターン２４の描画を開始する。パターン２４は、上述した所定形状のパターンではなく、工程（４）で抽出されなかったパターンとなる。したがって、パターン２４では、ステージ３をＸ方向に連続移動させながら、連続移動方式により、パターン描画を行う。

例えば、図６に示すように、Ｘ方向にステージ連続移動させてパターン２４の左端から右端に向けた描画を行った後、ステージをＹ方向にスキップ移動させる。次いで、再びＸ方向にステージ３を連続移動させながら、次の領域でパターン２４の左端から右端に向けた描画を行う。こうしたステージのＸ方向の連続移動とパターン端部でのＹ方向のスキップ移動を繰り返して、パターン２４全域での描画を行う。

尚、パターン２４の描画では、Ｘ方向のステージ連続移動させて描画を行った後、ステージをそのままＹ方向にスキップ移動させ、次の領域の描画では、逆方向（−Ｘ方向）にステージ３を連続移動させながらパターン描画を行うことも可能である。そして、同様の操作を繰り返して、パターン２４全域の描画を行うことができる。

そして、パターン２４の描画の後、ステージをパターン２３の端部（図の左下方側の端部）までスキップ移動させ、パターン２３の描画を開始する。パターン２３は、上述した所定形状のパターンではなく、工程（４）で抽出されなかったパターンとなる。したがって、パターン２３では、上述したパターン２４と同様に、ステージ３をＸ方向に連続移動させながら、連続移動方式により、パターン描画を行う。

そして、パターン２１、２２、２３、２４の描画を終了し、工程（５）および工程（６）において、描画すべきパターンがない場合には、以上の一連の描画のための工程を終了する。

以上の各工程を有する、本実施形態の電子ビーム描画方法の第１例は、メッシュ状に分割されたレイアウトデータをベースとして、描画するパターン毎に最適となる描画方式を設定されて描画データが生成されている。すなわち、パターン毎に最適なステージの移動モードを選択して、最適な描画方式による描画を行うことができる。その結果、描画するパターンに好適に対応して無駄なステージ移動が低減され、高スループットを得ることができる。

尚、本発明の実施形態の電子ビーム描画方法の第１例では、図４のパターンを描画するに際し、図５に示したように、小領域３３から小領域３４までの４つの領域におよんでＹ方向に長いパターン２１を１つのグループとして抽出した。そして、抽出されたパターン２２に対して描画方式の設定を行った。このとき、パターン２１は、図５に示すように、Ｘ方向のサイズが、小領域のサイズ以上となる部分は含まれていない。

しかしながら、本発明の実施形態の電子ビーム描画方法では、第２例として、上述の第１例と同様の工程（１）〜工程（３）の後、工程（４）において、大部分のＸ方向のサイズが小領域より小さいが、その一部に、小領域のＸ方向のサイズ以上となる部分を含むパターンも抽出するようにすることができる。そして、そのような、一部に小領域のＸ方向のサイズ以上となる部分を含むパターンを、上述したパターン２１と同様に、１つのグループとして描画方式の設定を行うことができる。

図７は、本発明の実施形態の電子ビーム描画方法における、別の一例となるレイアウトデータの分割を模式的に示す図である。

図７では、図３と同様の描画領域が、図４に示したのと同様のメッシュ状に分割されて複数の小領域が形成されている。図７に示された描画パターンは、図３〜図６に示した描画パターンと比較すると、パターン２５の形状が、対応する図５に示したパターン２１と異なる以外は同様の形状を有する。したがって、図７においては、同様のパターンについては、同一の符号を付している。

図７で示した描画パターンに対し、本実施形態の電子ビーム描画方法の第２例では、上述した第１例と同様の工程（１）でレイアウトデータを作成した後、第１例と同様の工程（２）でメッシュ状に分割し、第１例と同様の工程（３）において、分割されたレイアウトデータを用いてパターンの形状の分析を行う。

そして、工程（４）で、所定形状のパターンを抽出する。このとき、上述した電子ビーム描画方法の第１例においては、図７のパターン２５に対して、１つのグループとして抽出されないことになる。

それに対し、本発明の実施形態の電子ビーム描画方法の第２例では、Ｙ方向に連なる複数の小領域におよぶパターンであって、その大部分のＸ方向のサイズが小領域より小さいが、その一部に、小領域のＸ方向のサイズ以上となる部分を含むパターンも、１つのグループとして抽出するようにすることができる。

その場合、そのパターンが含まれる、Ｙ方向に連なる複数の小領域の中には、含有するパターンのＸ方向のサイズが小領域のＸ方向のサイズ以上となるものが含まれることがある。このような場合、本実施形態の電子ビーム描画方法の第２例では、Ｘ方向のサイズが小領域のサイズ以上であるパターンを含む小領域がＹ方向に複数連続して連なることがなければ、抽出回路１９により、そのパターンを抽出し、１つのグループとして描画方式の設定を行うことができる。すなわち、そのような形状を備えたパターンに対し、１つのグループとして、ステージ３を静止させて描画する描画方式を実行するか、または、ステージ３をＹ方向に移動させながら描画する描画方式を実行するかの設定をすることができる。

ここで、図７に示すパターン２５は、Ｙ方向に連なる小領域３３から小領域３４までの４つの小領域におよぶパターンであって、その大部分のＸ方向のサイズが小領域より小さいが、その一部に、小領域のＸ方向のサイズ以上となる部分を含むものである。そして、その小領域３３から小領域３４までの４つの小領域の中には、含有するパターンのＸ方向のサイズが小領域のＸ方向のサイズ以上となる小領域５０が１つだけ含まれる。パターン２５が含まれる、小領域３３から小領域３４までの４つの小領域においては、Ｘ方向のサイズが小領域のサイズ以上であるパターンを含む小領域がＹ方向に複数連続することはない。したがって、本発明の実施形態の電子ビーム描画方法の第２例は、抽出回路１９により、図７に示すパターン２５を抽出し、１つのグループとすることができる。

その結果、パターン２５に対し、１つのグループとして、ステージ３を静止させて描画する描画方式を実行するか、または、ステージ３をＹ方向に移動させながら描画する描画方式を実行するかの設定をすることができる。パターン２５に対し、このような、描画方式の設定を行うことによって、無駄なステージ３の移動を減らすことができ、より高い描画のスループットを得るようにすることができる。

また、さらに、本実施形態の電子ビーム描画方法では、上述したように、使用する電子ビーム描画装置が比較回路を有する場合や、パターン情報取得回路１６において比較回路の機能を有している場合がある。そのような場合、本発明の実施形態の電子ビーム描画方法においては、第３例として、比較回路等での比較結果を利用する電子ビーム描画方法を構成することができる。

すなわち、本発明の実施形態の電子ビーム描画方法の第３例は、使用する電子ビーム描画装置の全体制御部１０に設けられた比較回路（図示されない）を利用する。そして、抽出回路１９で抽出されたパターンのそれぞれについて、上述のステージ３を静止させて描画する方式、および、ステージ３をＹ方向に移動させながら描画する方式のそれぞれによって描画する場合の描画時間を比較するように構成される。

図８は、本発明の実施形態の電子ビーム描画方法の第３例を示すフローチャートである。

そのような本実施形態の電子ビーム描画方法の第３例は、図８に示すように、上述した図２に示す第１例と同様の工程（１）〜工程(４)により、描画のパターンから所定形状のパターンを抽出する。上述したように、工程（２）で形成される各小領域のサイズは、主偏向領域と等しいことが好ましく、抽出される小領域のサイズも主偏向領域と等しいことが好ましい。

次いで、工程（４）で抽出された所定形状のパターンについて、比較回路等を利用し、上述のステージ３を静止させて描画する方式、および、ステージ３をＹ方向に移動させながら描画する方式のそれぞれによって描画する場合の描画時間を比較する（工程（４−２）。

次に、工程（４−２）で、パターン情報取得回路１６は、上述した比較回路での比較結果に基づき、抽出されたパターンの描画方式の設定を行う。すなわち、パターン情報取得回路１６は、抽出されたパターンに対し、ステージを静止させて描画を行う描画方式およびステージをＹ方向に移動させながら描画する方式のうちから描画時間の短い方式を選択して実行するように設定する。尚、工程（４）では、抽出されなかった、所定形状を有しないパターン対しては、パターン情報取得回路１６により、ステージをＸ方向に移動させながら描画を行う描画方式を実行するように設定する。

その結果、工程（４−２）に続く工程（５）において、所定形状のパターンに対し、ステージ３を静止させて描画する方式、または、ステージ３をＹ方向に移動させながら描画する方式で描画する。そして、その際に、ステージを静止させて描画を行う描画方式およびステージをＹ方向に移動させながら描画する方式のうちから描画時間の短い方式が選択される。

すなわち、描画の工程である工程（５）は、所定形状のパターンに対し、ステージ３を静止させて描画する方式、または、ステージ３をＹ方向に移動させながら描画する方式により描画を行う工程であって、その２方式のうちの、より描画時間の短い方式で描画を行う工程となる。

また、工程（４）に続く工程（６）においては、所定形状を有していないため抽出されなかったパターンに対して、ステージをＸ方向に連続移動させながら描画を行うようにすることができる。

そして、工程（５）および工程（６）の後、描画すべきパターンがない場合には、以上の一連の描画のための工程を終了する。

その結果、本実施形態の電子ビーム描画方法の第３例では、パターン情報取得回路１６において、分割されたレイアウトデータをベースとして、各パターンが最適な描画方式を設定されてなる描画データが生成される。そして、パターン毎に最適な描画方式を設定することで、描画を行うにあたり、各パターンの形状に対応し、無駄なステージ移動がなくなって、より高いスループットを得ることができる。

ここで、本発明の実施形態の電子ビーム描画方法の第１例の説明に用いた図６を再び利用し、上述の本実施形態の電子ビーム描画方法の第３例についてより具体的に説明する。

図６に示すように、工程（４）で抽出回路１９によって抽出されるパターン２１は、Ｘ方向のサイズが小領域より小さく、Ｙ方向のサイズが、Ｙ方向に連なった４つの小領域におよぶサイズのＹ方向に長い形状のパターンである。また、抽出回路１９によって抽出されるパターン２２は、Ｘ方向のサイズが小領域より小さく、Ｙ方向のサイズが、Ｙ方向に連なった２つの小領域におよぶサイズのＹ方向に長い形状のパターンである。

したがって、パターン２１およびパターン２２のそれぞれについて、比較回路等を用い、描画時間の比較を行う。すなわち、比較回路等を用い、パターン２１に対して、ステージ３を静止させて描画する方式およびステージ３をＹ方向に移動させながら描画する方式のそれぞれによって描画する場合の描画時間を比較する。同様に、パターン２２に対して、同様の比較を行う。

そして、パターン２１において、ステージ３をＹ方向に移動させながら描画する方式のほうが描画時間を短くできる場合には、パターン情報取得回路１６は、その方式を選択し、パターン２２の描画が実行されるように設定する。

一方、パターン２２において、ステージ３を静止させて描画する方式のほうが描画時間を短くできる場合には、パターン情報取得回路１６は、その方式を選択し、パターン２２の描画が実行されるように設定する。

その結果、本実施形態の電子ビーム描画方法の第３例においては、比較回路での比較結果を利用することによる、各パターンの描画において、より高いスループットを得ることができる。

また、本実施形態の電子ビーム描画方法の第３例は、工程（４）で抽出された所定形状のパターンについて、比較回路等を利用し、上述のステージ３を静止させて描画する方式、ステージ３をＹ方向に移動させながら描画する方式、および、ステージ３をＸ方向に移動させながら描画する方式のそれぞれによって描画する場合の描画時間を比較するようにすることも可能である。

その場合、上述した本発明の実施形態の電子ビーム描画方法の第２例と同様に、工程（４）において、大部分のＸ方向のサイズが小領域より小さいが、その一部に、小領域のＸ方向のサイズ以上となる部分を含むパターンも抽出するようにする。そして、そのような、一部に小領域のＸ方向のサイズ以上となる部分を含むパターンに対し、比較回路等を用い、描画時間の比較を行う。

例えば、上述した本実施形態の電子ビーム描画方法の第２例と同様、図７の描画パターンの例に対しては、パターン２５を抽出する。そして、比較回路等を用い、パターン２５に対して、ステージ３を静止させて描画する方式、ステージ３をＹ方向に移動させながら描画する方式、および、ステージ３をＸ方向に移動させながら描画する方式のそれぞれによって描画する場合の描画時間を比較する。

そして描画時間の比較結果から、一部に小領域のＸ方向のサイズ以上となる部分を含むパターン２５を、１つのグループとして描画方式を設定することができる。具体的には、パターン２５に対し、ステージ３を静止させて描画する方式、および、ステージ３をＹ方向に移動させながら描画する方式のいずれか１つの描画方式を設定することができる。

また一方で、比較回路等による比較結果から、パターン２５に対し、１つのグループとして扱うことを止めることも可能である。そして、パターン２５に対し、ステージ３を静止させて描画する方式、ステージ３をＹ方向に移動させながら描画する方式、および、ステージ３をＸ方向に移動させながら描画する方式の中から最適なものを組み合わせて、パターン２５の部分毎に、異なる描画方式となるように設定を行うことも可能である。

その結果、本実施形態の電子ビーム描画方法の第３例においては、比較回路での比較結果を利用することにより、各パターンの描画において、より高いスループットを得ることができる。

尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。

例えば、本実施の形態においては、主偏向器と副偏向器を有する電子ビーム描画装置について述べたが、本発明はこれに限られるものではない。主偏向器と副偏向器の二段（あるいは複数段）ではなく、一段の偏向器で電子ビームを偏向しながらマスク上での照射位置を決定してパターンを描画する電子ビーム描画装置であっても構わない。その場合、その一段の偏向器が、上述した主偏向器に対応し、本実施の形態が構成される。

さらに、上記実施の形態では電子ビームを用いたが、本発明は、これに限られるものではなく、イオンビームなどの他の荷電粒子ビームを用いた場合にも適用可能である。

Ｂ 電子ビーム
Ｍ マスク
１ 描画室
２ 電子光学鏡筒
３ ステージ
３ａ ミラー
４ マーク台
７ 照射制御部
１０ 全体制御部
１１ メモリ
１２ ステージ位置測定手段
１３ レイアウトデータ生成回路
１６ パターン情報取得回路
１７ 分割回路
１８ 形状分析回路
１９ 抽出回路
２１，２２，２３，２４，２５ パターン
３３，３４，３６，３７，３８，３９，４０，４１，４３，４４，４５，４６，５０ 小領域
１０１ 電子銃
１０２ 照明レンズ
１０３ ブランキング偏向器
１０４ ブランキングアパーチャ
１０５ 第１成形アパーチャ
１０６ 投影レンズ
１０７ 成形偏向器
１０８ 第２成形アパーチャ
１０９ 主偏向器
１１０ 対物レンズ
１１１ 副偏向器

Claims (4)

1. 主偏向器および副偏向器により偏向された荷電粒子ビームを、Ｘ方向およびＹ方向に可動なステージ上に載置された試料に照射してパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法であって、
   前記パターンのパターンデータからレイアウトデータを作成するデータ作成工程と、
   前記レイアウトデータを前記主偏向器の偏向幅で決まる主偏向領域以下となるサイズでメッシュ状に分割して複数の小領域を形成する分割工程と、
   前記分割のされたレイアウトデータを用いて前記パターンの形状を分析する形状分析工程と、
   前記形状分析工程での分析結果に基づき、所定形状のパターンを抽出する抽出工程と、
   前記抽出されたパターンの描画を、前記ステージを静止させて描画する第１の方式か、または、前記ステージをＹ方向に移動させながら描画する第２の方式によって行い、それ以外のパターンの描画を、前記ステージをＸ方向に移動させながら描画する第３の方式で行う描画工程とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
2. 前記抽出工程は、Ｘ方向のサイズが前記小領域より小さく、Ｙ方向のサイズが前記小領域より大きいパターンを抽出することを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム描画方法。
3. 前記小領域のサイズは、前記主偏向領域と等しいことを特徴とする請求項１または２に記載の荷電粒子ビーム描画方法。
4. 前記抽出工程で抽出されたパターンに対し、前記第１の方式および前記第２の方式のそれぞれによって描画する場合の描画時間を比較する比較工程を有し、
   前記描画工程は、前記比較工程での比較結果に基づき、前記抽出されたパターンの描画を、前記第１の方式および前記第２の方式のうちから描画時間の短い方式を選択して行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の荷電粒子ビーム描画方法。