JP2016009835A - 荷電粒子ビーム描画装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リミットエラーを回避するとともにスループットの低下を抑制することができる荷電粒子ビーム描画装置及び方法を提供する。
【解決手段】荷電粒子ビーム描画装置は、荷電粒子ビーム１０３を偏向させ、対象物１５０にパターンを描画する描画部１００と、描画部１００の制御を行う制御計算機２１０を有する制御部２００とを備える。制御計算機２１０は、助走開始座標、描画開始座標、及び所定の第１加速度に基づいて前記対象物の描画領域の第１領域における第１描画速度を算出し、前記助走開始座標、前記第１加速度、及び第２描画速度に基づいて前記第１領域の範囲を算出する速度計算部２１６と、前記第１領域を前記第１描画速度で描画し、前記第１領域に続く第２領域を前記第２描画速度で描画するように描画部１００を制御する描画制御部２１８と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、荷電粒子ビーム描画装置及び方法に関する。

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。高精度の原画パターンの生産には、電子ビーム描画装置による電子ビームリソグラフィ技術が用いられている。

電子ビーム描画装置では、描画領域を短冊状のストライプに分割し、そのストライプを描画単位とし、マスク等の対象物が載置されるステージを移動させながら電子ビームを照射して、対象物にパターンを描画している。ここで、描画手法として、パターン密度に応じてステージ速度を変化させる可変速描画と、ステージを等速で移動させる等速描画とが知られている。

等速描画では、ステージを所定の加速度で加速し、ステージ速度が目標速度に到達してから描画を開始する。描画パターンが対象物の端部に位置している場合、このパターンを目標速度で描画するための助走開始座標がリミット座標を越えることがある。すなわち、助走距離が確保出来ないことがある。この場合、目標速度を下げて助走に必要な距離を短くし、リミットエラーを回避していた。

同様に、１ストライプ内のパターンの描画完了後、ステージを所定の加速度で減速した場合に、ステージ停止位置がリミット座標を越えることがある。すなわち、停止距離が確保出来ないことがある。この場合も、目標速度を下げて停止距離を短くし、リミットエラーを回避していた。

しかし、リミットエラーを回避するために目標速度を下げて等速描画を行う場合、ストライプ全域について速度を落として描画することになり、スループットが低下するという問題があった。

特開２０００−２１７４７号公報 特開２００９−３８０５５号公報 特開平１０−２８４３８７号公報 特許第３４６６９８５号公報

本発明は、上記従来の実状に鑑みてなされたものであり、リミットエラーを回避するとともにスループットの低下を抑制することができる荷電粒子ビーム描画装置及び方法を提供することを課題とする。

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置は、荷電粒子ビームを、移動可能なステージ上に載置される対象物の所定位置に照射してパターンを描画する描画部と、前記描画部の制御を行う制御計算機を有する制御部と、を備え、前記制御計算機は、助走開始座標、描画開始座標、及び所定の第１加速度に基づいて前記対象物の描画領域の第１領域における第１描画速度を算出し、前記助走開始座標、前記第１加速度、及び前記第１描画速度より高速な第２描画速度に基づいて前記第１領域の範囲を算出する速度計算部と、前記第１領域を前記第１描画速度で描画し、前記第１領域に続く第２領域を前記第２描画速度で描画するように前記描画部を制御する描画制御部と、を有することを特徴とする。

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置においては、前記速度計算部は、前記第１加速度及び前記第２描画速度から助走距離を算出し、始点側リミット座標及び前記描画開始座標から前記助走距離が確保できるか否か判定し、前記助走距離が確保できない場合に、前記第１描画速度及び前記第１領域の範囲を算出することが好ましい。

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置においては、前記速度計算部は、停止座標、描画終了座標、及び所定の第２加速度に基づいて、前記第２領域に続く第３領域における第３描画速度を算出し、前記停止座標、前記第２加速度、及び前記第２描画速度に基づいて前記第３領域の範囲を算出し、前記描画制御部は、前記第３領域を前記第３描画速度で描画するように前記描画部を制御することが好ましい。

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置においては、前記速度計算部は、前記第２加速度及び前記第２描画速度から停止距離を算出し、終点側リミット座標及び前記描画終了座標から前記停止距離が確保できるか否か判定し、前記停止距離が確保できない場合に、前記第３描画速度及び前記第３領域の範囲を算出することが好ましい。

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画方法は、助走開始座標、描画開始座標、及び所定の第１加速度に基づいて、ステージ上に載置される対象物の描画領域の第１領域における第１描画速度を算出する工程と、前記助走開始座標、前記第１加速度、及び前記第１描画速度より高速な第２描画速度に基づいて前記第１領域の範囲を算出する工程と、前記助走開始座標から前記第１加速度でステージを加速し、前記第１領域を前記第１描画速度で描画する工程と、前記第１領域の描画後、前記ステージを停止し、前記助走開始座標に戻り、該助走開始座標から前記第１加速度でステージを加速し、前記第１領域に続く第２領域を前記第２描画速度で描画する工程と、を備えるものである。

本発明によれば、リミットエラーを回避するとともにスループットの低下を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム描画装置の概略図である。 ステージ移動の例を示す図である。 等速描画における描画速度の変化の一例を示すグラフである。 描画速度と助走距離の関係を示すグラフである。 （ａ）は助走距離が足りない例を示し、（ｂ）及び（ｃ）は同実施形態に係る描画速度制御を示すグラフである。 （ａ）は停止距離が足りない例を示し、（ｂ）及び（ｃ）は同実施形態に係る描画速度制御を示すグラフである。 （ａ）はブロック分割されたストライプの一例を示す図であり、（ｂ）は各ブロックの描画時間の一例を示すグラフである。 速度計算部の処理を説明するフローチャートである。 通常描画での描画方法を説明するフローチャートである。 始点側低速描画での描画方法を説明するフローチャートである。 終点側低速描画での描画方法を説明するフローチャートである。 始点側・終点側低速描画での描画方法を説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は本実施形態に係る荷電粒子ビーム描画装置の概略図である。本実施形態では、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、イオンビーム等の他の荷電粒子を用いたビームでも構わない。

図１に示す描画装置は、マスクやウェーハ等の対象物に電子ビームを照射して所望のパターンを描画する描画部１００と、描画部１００による描画動作を制御する制御部２００とを備える。描画部１００は、電子ビーム鏡筒１０２及び描画室１０４を有している。

電子ビーム鏡筒１０２内には、電子銃１０１、照明レンズ１１２、投影レンズ１１４、対物レンズ１１６、ブランキングアパーチャ１２０、第１アパーチャ１２２、第２アパーチャ１２４、偏向器１３０、１３２及び１３４が配置されている。また、描画室１０４内には、移動可能に配置されたＸＹステージ１４０が配置されている。ＸＹステージ１４０上には、対象物となるマスク１５０が載置されている。なお、対象物として、例えば、ウェーハや、ウェーハにパターンを転写する露光用のマスクが含まれる。また、このマスクは、例えば、まだ何もパターンが形成されていないマスクブランクスが含まれる。

電子銃１０１から出た電子ビーム１０３は、照明レンズ１１２により矩形の穴を持つ第１アパーチャ１２２全体を照明する。ここで、電子ビーム１０３は矩形に成形される。そして、第１アパーチャ１２２を通過した第１アパーチャ像の電子ビーム１０３は、投影レンズ１１４により第２アパーチャ１２４上に投影される。第２アパーチャ１２４上での第１アパーチャ像の位置は、偏向器１３２によって偏向制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。第２アパーチャ１２４を通過した第２アパーチャ像の電子ビーム１０３は、対物レンズ１１６により焦点を合わせ、偏向器１３４により偏向されて、連続移動するＸＹステージ１４０上のマスク１５０の所望の位置に照射される。

電子銃１０１から放出された電子ビーム１０３は、偏向器１３０によって、ビームオンの状態では、ブランキングアパーチャ１２０を通過するように制御され、ビームオフの状態では、ビーム全体がブランキングアパーチャ１２０で遮蔽されるように偏向される。ビームオフの状態からビームオンとなり、その後ビームオフになるまでにブランキングアパーチャ１２０を通過した電子ビームが１回の電子ビームのショットとなる。各ショットの照射時間により、マスク１５０に照射される電子ビームのショットあたりの照射量が調整されることになる。

図２は、パターン描画時のステージ移動の一例を示す図である。マスク１５０に描画する場合には、ＸＹステージ１４０を例えばｘ方向に連続移動させながら、描画領域１０を電子ビーム１０３が偏向可能な幅の短冊状の複数のストライプ（フレーム）２０に仮想分割し、マスク１５０の１つのストライプ２０上に電子ビーム１０３を照射する。ＸＹステージ１４０のｘ方向の移動は連続移動とし、同時に偏向器１３４で電子ビーム１０３のショット位置もステージ移動に追従させる。連続移動させることで描画時間を短縮させることができる。そして、１つのストライプ２０を描画し終わったら、ＸＹステージ１４０をｙ方向にステップ送りし、ｘ方向（逆向き）に次のストライプ２０の描画動作を行う。

本実施形態による描画装置は、描画中は一定の速度でステージを移動させる等速描画を行うものである。図３は、等速描画を行う際の描画速度（ステージ速度）の変化の一例を示す。図３において、横軸はｘ方向の位置（座標）を示し、縦軸は描画速度を示す。等速描画では、助走開始座標ｘ１にて所定の加速度ａ１で加速を開始し、描画開始座標ｘ２にて所定速度（目標速度）ｖ２に到達したらパターンの描画を開始する。所定速度ｖ２の求め方は後述する。その後、一定の速度ｖ２で描画を行い、描画終了座標ｘ７にてこのストライプの最後のパターンの描画を終えると、所定の加速度ａ２で減速し、停止座標ｘ８にてステージ移動を停止する。加速度ａ１、ａ２は予め決められた値であり、加速度ａ１の絶対値と加速度ａ２の絶対値とは同じでもよく、異なってもよい。

加速（助走）を開始してから所定速度ｖ２に到達するまでに要する助走距離Ｌ１は、加速度ａ１及び速度ｖ２から定まる。また、減速を開始してから停止するまでに要する停止距離Ｌ２は加速度ａ２及び速度ｖ２から定まる。図４は、加速度ａ１を０．０１Ｇ（Ｇ＝９８０００００［μｍ／ｓｅｃ^２］）、０．０５Ｇとした場合の速度ｖ２と、必要な助走距離Ｌ１との関係を示すグラフである。

ここで、描画パターンがマスク１５０の始点側（助走開始側）の端部に位置している場合、図５（ａ）に示すように、助走開始座標ｘ１´が始点側のリミット座標ｘ０（ＸＹステージ１４０の構成等から予め定められた限界点）を超えることがある。すなわち、描画開始座標ｘ２がリミット座標ｘ０に接近している場合、所定速度ｖ２に到達するために必要な助走距離Ｌ１が確保できないことがある。

このような場合、本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、まず、リミット座標ｘ０を越えない助走開始座標ｘ１から所定の加速度ａ１で加速を開始し、描画開始座標ｘ２にて所定速度ｖ２より遅い速度ｖ１でパターンの描画を開始する。その後、一定の速度ｖ１で描画を行い、座標ｘ３にてパターンの描画を一旦終え、所定の加速度ａ２で減速し、座標ｘ４にてステージ移動を停止する。ここで座標ｘ１と座標ｘ３との間隔は助走距離Ｌ１と同程度とする。

そして、座標ｘ４から助走開始座標ｘ１へ戻り、図５（ｃ）に示すように、助走開始座標ｘ１から所定の加速度ａ１で加速を開始する。座標ｘ３にて所定速度ｖ２に到達したらパターンの描画を再開し、その後、一定の速度ｖ２で描画を行う。

このように、本実施形態では、描画パターンがマスク１５０の始点側（助走開始側）の端部に位置し、助走距離Ｌ１が確保できない場合、描画領域における始点側の小領域（座標ｘ２〜ｘ３の間）を速度ｖ２より低速な速度ｖ１で描画する。座標ｘ３は、助走開始座標ｘ１及び助走距離Ｌ１から定まり、速度ｖ１での低速描画後、再度、助走開始座標ｘ１から加速度ａ１で加速を開始することで、座標ｘ３では所定速度ｖ２に到達し、座標ｘ３以降は速度ｖ２で描画を行うことが可能となる。これにより、リミットエラーを回避することができる。また、ストライプ全体を速度ｖ１で描画する場合と比較して、スループットの低下を抑制することができる。

描画パターンがマスク１５０の終点側（減速開始側）の端部に位置している場合、図６（ａ）に示すように、停止座標ｘ８´が終点側のリミット座標ｘ９（ＸＹステージ１４０の構成等から予め定められた限界点）を超えることがある。すなわち、描画終了座標ｘ７がリミット座標ｘ９に接近している場合、停止するために必要な停止距離Ｌ２が確保できないことがある。

このような場合、本実施形態では、図６（ｂ）に示すように、まず、描画終了座標ｘ７より始点側の座標ｘ６でパターンの描画を一旦終え、所定の加速度ａ２で減速し、リミット座標ｘ９を越えない停止座標ｘ８にてステージ移動を停止する。そして、停止座標ｘ８から座標ｘ５へ戻り、図６（ｃ）に示すように、座標ｘ５から所定の加速度ａ１で加速を開始する。座標ｘ６にて所定速度ｖ２より遅い速度ｖ３でパターンの描画を再開する。その後、一定の速度ｖ３で描画を行い、描画終了座標ｘ７にてこのストライプの最後のパターンの描画を終えると、所定の加速度ａ２で減速し、停止座標ｘ８にてステージ移動を停止する。

座標ｘ６と停止座標ｘ８との間隔は停止距離Ｌ２と同程度とする。速度ｖ３は、描画終了座標ｘ７、停止座標ｘ８、及び加速度ａ２から定まる。すなわち、速度ｖ３は、描画終了座標ｘ７にてこのストライプの最後のパターンの描画を終えた後、所定の加速度ａ２で減速し、停止座標ｘ８にてステージ移動を停止することができる程度の速度である。座標ｘ５は、座標ｘ６、速度ｖ３、及び加速度ａ１から定まる。すなわち、座標ｘ５は、加速度ａ１で加速を開始し、座標ｘ６にて速度ｖ３に達することができる位置である。

このように、本実施形態では、描画パターンがマスク１５０の終点側（減速開始側）の端部に位置し、停止距離Ｌ２が確保できない場合、描画領域における終点側の小領域（座標ｘ６〜ｘ７の間）を速度ｖ２より低速な速度ｖ３で描画する。停止座標ｘ８で停止できるように、所定速度ｖ２での描画は座標ｘ６までとし、座標ｘ６〜ｘ７の領域は速度ｖ３で低速描画を行う。これにより、リミットエラーを回避することができる。また、ストライプ全体を速度ｖ３で描画する場合と比較して、スループットの低下を抑制することができる。

次に、描画部１００による描画動作全体を制御して上述のような描画処理を実行する制御部２００について説明する。制御部２００は、記憶装置２０２、制御計算機２１０、偏向制御部２２０、及びステージ制御部２３０を備えている。

記憶装置２０２は、例えば磁気ディスク装置であり、描画データが格納されている。この描画データには、図形パターンの形状及び位置が定義されている。制御計算機２１０は、ショットデータ生成部２１２、描画時間計算部２１４、速度計算部２１６、及び描画制御部２１８を備え、それぞれの処理が実行される。制御計算機２１０内での入出力或いは演算されたデータは、メモリ２１９に記憶される。

制御計算機２１０は、記憶装置２０２から１ストライプ分の描画データを読み出す。ショットデータ生成部２１２は、描画データに定義された図形パターンをショット単位に分割したショットデータを生成する。ショットデータは偏向制御部２２０に与えられる。

描画時間計算部２１４は、ショットデータの照射時間、アンプの静定時間、偏向制御部２２０の実際のショットサイクル等を考慮して、描画方向に沿ってストライプを複数のブロックに分割したときの各ブロックの描画に要する描画時間を計算する。速度計算部２１６は、描画時間の最も長いブロックの描画時間及びブロック長さから所定速度ｖ２を計算する。

例えば、描画時間計算部２１４が、図７（ａ）に示すように、ストライプを描画方向に沿って長さＬ_ＢでブロックＢ１〜Ｂ８に分割し、各ブロックの描画時間を計算する。図７（ｂ）は、速度計算部２１６により算出される各ブロックの描画時間である。ブロックＢ４が最も描画時間（Ｔ４）が長く、速度ｖ２は、ｖ２＝Ｌ_Ｂ／Ｔ４で求まる。

また、速度計算部２１６は、助走距離Ｌ１が確保できるか否か、及び停止距離Ｌ２が確保できるか否かを判定する。判定結果により描画モードが決定する。描画モード及び対応する判定結果は以下のようになっている。

通常描画は、図３に示すように、ストライプの全領域を速度ｖ２で描画するモードである。始点側低速描画は、図５（ｂ）（ｃ）に示すように、始点側の小領域を速度ｖ１で低速描画し、その後の領域は速度ｖ２で描画するモードである。終点側低速描画は、図６（ｂ）（ｃ）に示すように、終点側の小領域を速度ｖ３で低速描画し、それ以前の領域は速度ｖ２で描画するモードである。始点側・終点側低速描画は、始点側及び終点側の小領域をそれぞれ速度ｖ１、ｖ３で低速描画し、その間の領域は速度ｖ２で描画するモードである。

速度計算部２１６は、低速描画（始点側低速描画、終点側低速描画、始点側・終点側低速描画）を行う場合、描画速度の切り替え位置、すなわち低速ｖ１での描画を停止し、速度ｖ２での描画を再開する位置（座標ｘ３、図５参照）や、速度ｖ２での描画を停止し、低速ｖ３での描画を再開する位置（座標ｘ６、図６参照）などを求める。

図８に示すフローチャートを用いて、速度計算部２１６の処理を説明する。

（ステップＳ１０１）ストライプを分割した各ブロックの描画時間を計算し、最も長い描画時間と、そのブロック長さから速度ｖ２を計算する。

（ステップＳ１０２）以下の式１を用いて、助走距離Ｌ１を求める。
Ｌ１＝（１／２）×（ｖ２）^２×ａ１＋Ｌｗｉｎ＋Ｓｐｏｓｔ＋Ａｐｒｃｈ …（式１）
ここで、Ｌｗｉｎは主偏向窓幅であり、描画速度に到達する前にビームの偏向範囲に入ってショットが始まることを防止するためのオフセットである。Ｓｐｏｓｔは、ステージ位置決め誤差を考慮したオフセットである。Ａｐｒｃｈは、移動速度がオーバーシュートするようなステージ系で、速度が静定するまでに必要なオフセットである。

このようにして求めた助走距離Ｌ１が確保できるか否か判定する。すなわち、描画データから描画開始座標ｘ２を求め、描画開始座標ｘ２及び助走距離Ｌ１から求まる助走開始座標がリミット座標ｘ０を越えないか否か判定する。助走距離Ｌ１が確保できる（助走開始座標がリミット座標ｘ０を越えない）場合はステップＳ１０３へ進み、確保できない場合はステップＳ１０７へ進む。

（ステップＳ１０３）以下の式２を用いて、停止距離Ｌ２を求める。
Ｌ２＝（１／２）×（ｖ２）^２×ａ２＋Ｌｗｉｎ＋Ｓｐｏｓｔ …（式２）
Ｌｗｉｎ、Ｓｐｏｓｔは上述の式１で説明したオフセットと同様のものである。

このようにして求めた停止距離Ｌ２が確保できるか否か判定する。すなわち、描画データから描画終了座標ｘ７を求め、描画終了座標ｘ７及び停止距離Ｌ２から求まる停止座標がリミット座標ｘ９を越えないか否か判定する。停止距離Ｌ２が確保できる（停止座標がリミット座標ｘ９を越えない）場合はステップＳ１０４へ進み、確保できない場合はステップＳ１０５へ進む。

（ステップＳ１０４）助走距離Ｌ１及び停止距離Ｌ２が共に確保できるため、描画モードは通常描画となる。通常描画では、ストライプの全領域を速度ｖ２で等速描画する。

（ステップＳ１０５）速度ｖ２での描画を停止する座標ｘ６を求める。座標ｘ６は、リミット座標ｘ９を越えない所望の停止座標ｘ８から、式２で算出した停止距離Ｌ２戻った位置に相当する。

さらに、座標ｘ６〜ｘ７の領域の描画速度ｖ３を求める。速度ｖ３は、座標ｘ７とｘ８との間隔をＬ３とした場合、ｖ３＝（２×Ｌ３×ａ２）^１／２で求まる。速度ｖ３での描画を座標ｘ７で終え、加速度ａ２で減速した場合、座標ｘ８で停止することができる。

さらに、加速度ａ１、座標ｘ６、速度ｖ３を用いて、座標ｘ５を求める。具体的には、座標ｘ５から加速度ａ１で加速を開始し、座標ｘ６で速度ｖ３に到達するように、座標ｘ５を求める。

（ステップＳ１０６）助走距離Ｌ１は確保でき、停止距離Ｌ２は確保できないため、描画モードは終点側低速描画となる。

（ステップＳ１０７）速度ｖ２での描画を開始する座標ｘ３を求める。座標ｘ３は、リミット座標ｘ０を越えない所望の助走開始座標ｘ１から、式１で算出した助走距離Ｌ１進んだ位置に相当する。

さらに、座標ｘ２〜ｘ３の領域の描画速度ｖ１を求める。速度ｖ１は、座標ｘ１とｘ２との間隔をＬ４とした場合、ｖ１＝（２×Ｌ４×ａ１）^１／２で求まる。

（ステップＳ１０８）ステップＳ１０３と同様に、停止距離Ｌ２が確保できるか否か判定する。停止距離Ｌ２が確保できる場合はステップＳ１０９へ進み、確保できない場合はステップＳ１１０へ進む。

（ステップＳ１０９）助走距離Ｌ１は確保できず、停止距離Ｌ２は確保できるため、描画モードは始点側低速描画となる。

（ステップＳ１１０）ステップＳ１０５と同様に、座標ｘ５、ｘ６、速度ｖ３を求める。

（ステップＳ１１１）助走距離Ｌ１及び停止距離Ｌ２が確保できないため、描画モードは始点側・終点側低速描画となる。

このように、速度計算部２１６は、助走距離Ｌ１及び停止距離Ｌ２が確保できるか否か判定し、判定結果に応じて、始点側及び／又は終点側で低速描画を行うか否か決定する。低速描画を行う場合、速度計算部２１６は、低速描画を行う低速描画領域の位置（範囲）及び描画速度ｖ１、ｖ３を算出する。

描画制御部２１８は、速度計算部２１６により算出された座標や速度に基づいて、偏向制御部２２０に対し、ショットの開始指示を与えたり、ショットの停止座標を指示したりする。また、描画制御部２１８は、ステージ制御部２３０に対してステージ移動指示を与える。

偏向制御部２２０は、ショットデータ及び描画制御部２１８からの指示に基づいて、偏向器１３０、１３２及び１３４を制御する偏向信号を生成する。偏向信号は、図示しないＤＡＣアンプによりＤ／Ａ変換された後に増幅され、偏向器１３０、１３２及び１３４の電極に印加される。これにより、所望の形状の電子ビームを、マスク１５０の所望の位置に、所望の照射時間（照射量）で、照射することができる。また、低速描画を行う場合は、設定された座標で描画を終了することができる。偏向制御部２２０は、描画を終了した場合、ステージ制御部２３０に対し、ステージ停止指示を出力するとともに、描画が終了したことを描画制御部２１８に通知する。

ステージ制御部２３０は、描画制御部２１８からの指示に基づいてステージ１４０の移動速度を制御する。また、ステージ制御部２３０は、描画制御部２１８から指示された座標にステージ１４０を移動させる。また、ステージ制御部２３０は、偏向制御部２２０からの指示に基づいて、ステージの移動を停止するとともに、ステージ移動が終了したことを描画制御部２１８に通知する。

次に、各描画モードにおける制御部２００の描画制御を説明する。まず、図９に示すフローチャートを用いて通常描画について説明する。

（ステップＳ２０１）描画制御部２１８が偏向制御部２２０へショット指示を出力しステージ待ちの状態にしてから、ステージ制御部２３０へステージ移動開始指示を出力する。ステージ制御部２３０が、助走開始座標ｘ１から加速度ａ１でステージ１４０を加速させる。

（ステップＳ２０２）ステージ制御部２３０は、ステージ速度がｖ２に達したら、この速度ｖ２を維持する。

（ステップＳ２０３）偏向制御部２２０が、偏向器１３０、１３２及び１３４を制御し、マスク１５０の描画開始座標ｘ２から描画終了座標ｘ７までの領域にパターンを描画する。

（ステップＳ２０４）偏向制御部２２０は、座標ｘ７までのパターン描画を終了すると、描画制御部２１８へ描画が終了したことを通知し、ステージ制御部２３０に対しステージ停止指示を出力する。ステージ制御部２３０は、ステージ停止指示に基づいて加速度ａ２での減速を開始する。

（ステップＳ２０５）リミット座標ｘ９を越えない停止座標ｘ８でステージ１４０が停止する。ステージ制御部２３０はステージが停止したことを描画制御部２１８へ通知する。１つのストライプの描画が終了し、次のストライプの描画に進む。

このように、通常描画では、ストライプの全領域（描画開始座標ｘ２から描画終了座標ｘ７までの領域）を速度ｖ２で等速描画する。

次に、図１０に示すフローチャートを用いて始点側低速描画について説明する。

（ステップＳ３０１）描画制御部２１８が偏向制御部２２０へショット指示を出力しステージ待ちの状態にしてから、ステージ制御部２３０へステージ移動開始指示を出力する。ステージ制御部２３０が、助走開始座標ｘ１から加速度ａ１でステージ１４０を加速する。

（ステップＳ３０２）ステージ制御部２３０は、ステージ速度がｖ１に達したら、この速度ｖ１を維持する。偏向制御部２２０が、偏向器１３０、１３２及び１３４を制御し、速度ｖ１で、マスク１５０の描画開始座標ｘ２から座標ｘ３までの領域にパターンを描画する。速度ｖ１及び座標ｘ３は図７のステップＳ１０７で計算されたものである。

（ステップＳ３０３）偏向制御部２２０は、座標ｘ３までのパターン描画を終了すると、描画を一旦終了し、ステージ制御部２３０に対しステージ停止指示を出力し、描画制御部２１８へ描画が終了したことを通知する。ステージ制御部２３０は、ステージ停止指示に基づいて加速度ａ２での減速を開始する。

（ステップＳ３０４）座標ｘ４でステージ１４０が停止すると、描画制御部２１８はステージ制御部２３０へ助走開始座標ｘ１への移動指示を出力する。ステージ制御部２３０は、ステージ１４０を助走開始座標ｘ１に戻し、ステージ移動が完了したことを描画制御部２１８へ通知する。

（ステップＳ３０５）描画制御部２１８が偏向制御部２２０へショット指示を出力しステージ待ちの状態にしてから、ステージ制御部２３０へステージ移動開始指示を出力する。ステージ制御部２３０が、助走開始座標ｘ１から加速度ａ１でステージ１４０を加速する。

（ステップＳ３０６）ステージ制御部２３０は、ステージ速度がｖ２に達したら、この速度ｖ２を維持する。偏向制御部２２０が、偏向器１３０、１３２及び１３４を制御し、速度ｖ２で、マスク１５０の座標ｘ３から描画終了座標ｘ７までの領域にパターンを描画する。

（ステップＳ３０７）偏向制御部２２０は、座標ｘ７までのパターン描画を終了すると、描画制御部２１８へ描画が終了したことを通知し、ステージ制御部２３０に対しステージ停止指示を出力する。ステージ制御部２３０は、ステージ停止指示に基づいて加速度ａ２での減速を開始する。

（ステップＳ３０８）リミット座標ｘ９を越えない停止座標ｘ８でステージ１４０が停止する。ステージ制御部２３０はステージが停止したことを描画制御部２１８へ通知する。１つのストライプの描画が終了し、次のストライプの描画に進む。

次に、図１１に示すフローチャートを用いて終点側低速描画について説明する。

（ステップＳ４０１）描画制御部２１８が偏向制御部２２０へショット指示を出力し、ステージ待ちの状態にしてから、ステージ制御部２３０へステージ移動開始指示を出力する。ステージ制御部２３０が、助走開始座標ｘ１から加速度ａ１でステージ１４０を加速する。

（ステップＳ４０２）ステージ制御部２３０は、ステージ速度がｖ２に達したら、この速度ｖ２を維持する。

（ステップＳ４０３）偏向制御部２２０が、偏向器１３０、１３２及び１３４を制御し、マスク１５０の描画開始座標ｘ２から座標ｘ６までの領域にパターンを描画する。座標ｘ６は図７のステップＳ１０５で計算されたものである。

（ステップＳ４０４）偏向制御部２２０は、座標ｘ６までのパターン描画を終了すると、描画を一旦終了し、ステージ制御部２３０に対しステージ停止指示を出力し、描画制御部２１８へ描画が終了したことを通知する。ステージ制御部２３０は、ステージ停止指示に基づいて加速度ａ２での減速を開始する。

（ステップＳ４０５）リミット座標ｘ９を越えない停止座標ｘ８でステージ１４０が停止すると、描画制御部２１８はステージ制御部２３０へ助走開始座標ｘ５への移動指示を出力する。ステージ制御部２３０は、ステージ１４０を座標ｘ５に戻す。座標ｘ５は図７のステップＳ１０５で計算されたものである。

（ステップＳ４０６）描画制御部２１８が偏向制御部２２０へショット指示を出力しステージ待ちの状態にしてから、ステージ制御部２３０へステージ移動開始指示を出力する。ステージ制御部２３０が、座標ｘ５から加速度ａ１でステージ１４０を加速する。

（ステップＳ４０７）ステージ制御部２３０は、ステージ速度がｖ３に達したら、この速度ｖ３を維持する。偏向制御部２２０が、偏向器１３０、１３２及び１３４を制御し、速度ｖ３で、マスク１５０の座標ｘ６から描画終了座標ｘ７までの領域にパターンを描画する。速度ｖ３は図７のステップＳ１０５で計算されたものである。

（ステップＳ４０８）偏向制御部２２０は、座標ｘ７までのパターン描画を終了すると、ステージ制御部２３０に対しステージ停止指示を出力する。ステージ制御部２３０は、ステージ停止指示に基づいて加速度ａ２での減速を開始する。

（ステップＳ４０９）リミット座標ｘ９を越えない停止座標ｘ８でステージ１４０が停止する。ステージ制御部２３０はステージが停止したことを描画制御部２１８へ通知する。１つのストライプの描画が終了し、次のストライプの描画に進む。

次に、図１２に示すフローチャートを用いて始点側・終点側低速描画について説明する。ステップＳ５０１〜Ｓ５０５は図１０のステップＳ３０１〜Ｓ３０５と同様である。

（ステップＳ５０６）ステージ制御部２３０は、ステージ速度がｖ２に達したら、この速度ｖ２を維持する。偏向制御部２２０が、速度ｖ２で、マスク１５０の座標ｘ３から座標ｘ６までの領域にパターンを描画する。

その後のステップＳ５０７〜Ｓ５１２は図１１のステップＳ４０４〜Ｓ４０９と同様である。

このように、本実施形態では、速度ｖ２で描画を開始するための助走距離Ｌ１が確保できない場合、描画領域における始点側の第１領域（座標ｘ２〜ｘ３の間）を速度ｖ２より低速な速度ｖ１で描画する。第１領域の描画後、助走開始座標ｘ１に戻って加速を開始し、座標ｘ３以降の第２領域を速度ｖ２で描画する。これにより、リミットエラーを回避することができる。また、ストライプ全体を速度ｖ１で描画する場合と比較して、スループットの低下を抑制することができる。

また、停止距離Ｌ２が確保できない場合、描画領域における終点側の第３領域（座標ｘ６〜ｘ７の間）を速度ｖ２より低速な速度ｖ３で描画する。座標ｘ６までの第２領域を速度ｖ２で描画した後、描画を一旦終了し、リミット座標を越えない位置でステージ１４０を停止させる。そして、ステージ１４０を座標ｘ５まで戻して加速を開始し、第３領域を速度ｖ３で低速描画して、リミット座標を越えない位置でステージ１４０を停止できるようにする。これにより、停止側でのリミットエラーを回避することができる。また、ストライプ全体を速度ｖ３で描画する場合と比較して、スループットの低下を抑制することができる。

このように、本実施形態によれば、リミットエラーを回避するとともに、ステージ速度を低下させる（低速描画を行う）範囲を限定することで、スループットの低下を抑えることができる。

上記実施形態において、助走距離Ｌ１、停止距離Ｌ２、低速描画領域の範囲（座標ｘ２〜ｘ３の第１領域、座標ｘ６〜ｘ７の第３領域）などを計算する際は、描画装置の様々な機構の誤差（オフセット）を考慮することが好ましい。

上記実施形態において、停止距離Ｌ２が確保できるか否か、言い換えれば、描画領域における終点側の第３領域（座標ｘ６〜ｘ７の間）を速度ｖ２より低速な速度ｖ３で低速描画するか否かは、ストライプの描画処理開始前に決定してもよいし、描画処理中に決定してもよい。

ＸＹステージ１４０は、摩擦駆動によるものでもよく、加圧空気をガイドに対して噴出させ、発生した静圧によってテーブルを浮上させるエアベアリング（静圧空気軸受）を用いたエアステージでもよい。エアステージは、速度を変えた際にオーバーシュートしやすいため、描画中の速度変化のない等速描画を行うことが好ましい。

上記実施形態では、ストライプを複数ブロックに分割し、各ブロックの描画時間から速度ｖ２を決定していたが、ユーザが予め速度ｖ２の値を設定してもよい。

上記実施形態では、１本の電子ビームで描画するシングルビーム方式の描画装置について説明したが、マルチビーム方式の描画装置としてもよい。マルチビーム方式の描画装置においては、例えば、電子銃から放出された電子ビームを複数の開口部を有するブランキングアパーチャアレイを通過させるとともにそれぞれブランキング制御し、遮蔽されなかった各ビームがマスク上の所望の位置へと照射される。

上述した実施形態で説明した制御計算機２１０の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、制御計算機２１０の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。

１００ 描画部
１０１ 電子銃
１０２ 電子ビーム鏡筒
１０３ 電子ビーム
１０４ 描画室
１１２ 照明レンズ
１１４ 投影レンズ
１１６ 対物レンズ
１２０ ブランキングアパーチャ
１２２ 第１アパーチャ
１２４ 第２アパーチャ
１３０、１３２、１３４ 偏向器
１４０ ＸＹステージ
２００ 制御部
２０２ 記憶装置
２１０ 制御計算機
２１２ ショットデータ生成部
２１４ 描画時間計算部
２１６ 速度計算部
２１８ 描画制御部
２２０ 偏向制御部
２３０ ステージ制御部

Claims (5)

1. 荷電粒子ビームを、移動可能なステージ上に載置される対象物の所定位置に照射してパターンを描画する描画部と、
   前記描画部の制御を行う制御計算機を有する制御部と、
   を備え、
   前記制御計算機は、
   助走開始座標、描画開始座標、及び所定の第１加速度に基づいて前記対象物の描画領域の第１領域における第１描画速度を算出し、前記助走開始座標、前記第１加速度、及び前記第１描画速度より高速な第２描画速度に基づいて前記第１領域の範囲を算出する速度計算部と、
   前記第１領域を前記第１描画速度で描画し、前記第１領域に続く第２領域を前記第２描画速度で描画するように前記描画部を制御する描画制御部と、
   を有することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
2. 前記速度計算部は、前記第１加速度及び前記第２描画速度から助走距離を算出し、始点側リミット座標及び前記描画開始座標から前記助走距離が確保できるか否か判定し、前記助走距離が確保できない場合に、前記第１描画速度及び前記第１領域の範囲を算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装置。
3. 前記速度計算部は、停止座標、描画終了座標、及び所定の第２加速度に基づいて、前記第２領域に続く第３領域における第３描画速度を算出し、前記停止座標、前記第２加速度、及び前記第２描画速度に基づいて前記第３領域の範囲を算出し、
   前記描画制御部は、前記第３領域を前記第３描画速度で描画するように前記描画部を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の荷電粒子ビーム描画装置。
4. 前記速度計算部は、前記第２加速度及び前記第２描画速度から停止距離を算出し、終点側リミット座標及び前記描画終了座標から前記停止距離が確保できるか否か判定し、前記停止距離が確保できない場合に、前記第３描画速度及び前記第３領域の範囲を算出することを特徴とする請求項３に記載の荷電粒子ビーム描画装置。
5. 助走開始座標、描画開始座標、及び所定の第１加速度に基づいて、ステージ上に載置される対象物の描画領域の第１領域における第１描画速度を算出する工程と、
   前記助走開始座標、前記第１加速度、及び前記第１描画速度より高速な第２描画速度に基づいて前記第１領域の範囲を算出する工程と、
   前記助走開始座標から前記第１加速度でステージを加速し、前記第１領域を前記第１描画速度で描画する工程と、
   前記第１領域の描画後、前記ステージを停止し、前記助走開始座標に戻り、該助走開始座標から前記第１加速度でステージを加速し、前記第１領域に続く第２領域を前記第２描画速度で描画する工程と、
   を備える荷電粒子ビーム描画方法。

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