JP2019114731A - マルチ荷電粒子ビーム描画装置及びマルチ荷電粒子ビーム描画方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチビームを形成するマスクの配置角度調整誤差に起因して生じるマルチビーム像の回転誤差をスループットの低下を抑制しながら補正することが可能な装置を提供する。【解決手段】描画装置１００は、成形アパーチャアレイ基板の回転調整の残差に起因するマルチビームの試料面上におけるアパーチャアレイ像の回転ずれ量の情報を用いて、アパーチャアレイ像の回転ずれ方向とは逆方向へ図形パターン全体を回転させたパターンデータを生成するデータ回転補正部５８と、逆方向へ回転させられた図形パターンのパターンデータに基づいて成形アパーチャアレイ基板と共に回転調整可能なブランキングアパーチャアレイ機構２０３と、ブランキングアパーチャアレイ機構を通過した、成形アパーチャアレイ基板の回転調整の残差に起因するアパーチャアレイ像の回転ずれが生じるマルチビームを試料上の所望の位置へと偏向する主偏向器２０８と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、マルチ荷電粒子ビーム描画装置及びマルチ荷電粒子ビーム描画方法に係り、例えば、マルチビームを形成するアパーチャアレイ機構の回転ずれに伴う描画されるパターンの描画位置を補正する手法に関する。

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、マスクブランクスへ電子線を使ってマスクパターンを描画することが行われている。

例えば、マルチビームを使った描画装置がある。１本の電子ビームで描画する場合に比べて、マルチビームを用いることで一度に多くのビームを照射できるのでスループットを大幅に向上させることができる。かかるマルチビーム方式の描画装置では、例えば、電子銃から放出された電子ビームを複数の穴を持ったマスクに通してマルチビームを形成し、各々、ブランキング制御され、遮蔽されなかった各ビームが光学系で縮小され、マスク像が縮小されて、偏向器で偏向され試料上の所望の位置へと照射される。

マルチビーム描画装置内において、マルチビームを形成するマスク及び下層のブランキングアレイ装置の配置角度が機械的に調整される。しかしながら、かかる角度誤差をゼロにすることは困難である。残差分はマルチビーム像の回転誤差となり、光学系を使ったビームのキャリブレーションによりマルチビーム像の回転を調整することで補正することも考えられる。しかし、像に生じる伸縮誤差、ｘ，ｙ方向誤差、及び収差等の光学歪等のその他のパラメータも合わせて補正する必要があるため、光学系のみで調整するには、自由度が不足する場合がある。かかる場合、マスク（及びブランキングアレイ装置）の配置角度誤差による像の回転誤差は、描画パターンの補正残差として残ることになる。また、電子ビーム描画では、近接効果等の現象により生じる寸法変動を補正する必要もある。これらの補正成分をドーズ変調によって補正することも想定できるが、補正量が大きくなれば、その分、ドーズ変調幅が大きくなってしまう。マルチビーム描画では、各ビームの照射量を照射時間によって制御している。しかしながら、マルチビームを同時期に照射するため、１ショットあたりのショット時間は、各ビームの最大照射時間によって律速される。描画中のステージを等速連続移動にする場合、ステージ速度は、マルチビームの全ショットにおける最大の照射時間を照射可能とする速度で定義されることになる。よって、最大の照射時間のショットが、ショットサイクルとステージ速度を制約することになる。最大照射時間が大きくなれば、その分、描画装置のスループットは低下することになる。

ここで、マルチビームを形成するマスクの配置角度調整誤差ではないが、マルチビームの一部に特に回転成分を持ったビーム配列が存在する場合に、回転成分を持っていなかったビーム配列の回転限界値を超えないように、マルチビームを一括して偏向走査する偏向方向を選択して補正する点、及び偏向方向の補正による歪に応じて描画データを変更する点が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６−０６２９３９号公報（段落番号００３３−００３４）

そこで、本発明の一態様は、マルチビームを形成するマスクの配置角度調整誤差に起因して生じるマルチビーム像の回転誤差をスループットの低下を抑制しながら補正することが可能な装置及び方法を提供する。

本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、
描画対象となる図形パターンのパターンデータが定義された描画データを記憶する記憶装置と、
試料を載置する、移動可能なステージと、
荷電粒子ビームを放出する放出源と、
複数の開口部が形成され、複数の開口部を荷電粒子ビームの一部がそれぞれ通過することにより、マルチビームを形成すると共に成形する、回転調整可能な成形アパーチャアレイ基板と、
記憶装置から描画データを読み出し、成形アパーチャアレイ基板の回転調整の残差に起因するマルチビームの試料面上におけるアパーチャアレイ像の回転ずれ量の情報を用いて、アパーチャアレイ像の回転ずれ量分、アパーチャアレイ像の回転ずれ方向とは逆方向へ図形パターン全体を回転させたパターンデータを生成するデータ回転補正部と、
逆方向へ回転させられた図形パターンのパターンデータに基づいて、マルチビームの個別ブランキング制御を行う、成形アパーチャアレイ基板と共に回転調整可能なブランキングアパーチャアレイ機構と、
ブランキングアパーチャアレイ機構を通過した、成形アパーチャアレイ基板の回転調整の残差に起因するアパーチャアレイ像の回転ずれが生じるマルチビームを試料上の所望の位置へと偏向する偏向器と、
を備えたことを特徴とする。

また、図形パターンを試料に描画する場合に、成形アパーチャアレイ基板の回転調整の残差に起因するアパーチャアレイ像の回転ずれ量分、アパーチャアレイ像の回転ずれ方向に描画進行方向の角度を合わせるようにステージを斜め移動させるステージ制御回路をさらに備えると好適である。

本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム描画方法は、
描画対象となる図形パターンのパターンデータが定義された描画データを記憶する記憶装置から描画データを読み出し、マルチビームを形成する回転調整可能な成形アパーチャアレイ基板の回転調整の残差に起因するマルチビームの試料面上におけるアパーチャアレイ像の回転ずれ量の情報を用いて、アパーチャアレイ像の回転ずれ量分、アパーチャアレイ像の回転ずれ方向とは逆方向へ図形パターン全体を回転させたパターンデータを生成する工程と、
成形アパーチャアレイ基板と共に回転調整可能なブランキングアパーチャアレイ機構を用いて、逆方向へ回転させられた図形パターンのパターンデータに基づいてマルチビームの個別ブランキング制御を行う工程と、
ブランキングアパーチャアレイ機構を通過した、成形アパーチャアレイ基板の回転調整の残差に起因するアパーチャアレイ像の回転ずれが生じるマルチビームを試料上の所望の位置へと偏向することによって、図形パターンを試料に描画する工程と、
を備えたことを特徴とする。

また、図形パターンを試料に描画する場合に、成形アパーチャアレイ基板の回転調整の残差に起因するアパーチャアレイ像の回転ずれ量分、アパーチャアレイ像の回転ずれ方向に描画進行方向の角度を合わせるように試料を載置するステージを斜め移動させると好適である。

本発明の一態様によれば、マルチビームを形成する成形アパーチャアレイ基板の配置角度調整誤差に起因して生じるマルチビーム像の回転誤差をスループットの低下を抑制しながら補正できる。

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におけるブランキングアパーチャステージ機構の一例を示す断面図である。 実施の形態１における成形アパーチャアレイ基板の構成を示す概念図である。 実施の形態１における成形アパーチャアレイ機構とブランキングアパーチャアレイ機構との各構成を示す断面図である。 実施の形態１におけるブランキングアパーチャアレイ機構のメンブレン領域内の構成の一部を示す上面概念図である。 実施の形態１の個別ブランキング機構の一例を示す図である。 実施の形態１における描画動作の一例を説明するための概念図である。 実施の形態１におけるマルチビームの照射領域と描画対象画素との一例を示す図である。 実施の形態１におけるマルチビームの描画方法の一例を説明するための図である。 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におけるマルチビーム像の回転誤差の測定の仕方の一例を説明するための図である。 実施の形態１におけるマルチビーム像の回転誤差と描画方向との関係を示す図である。 実施の形態１と比較例とにおけるデータ座標系上のパターンと試料面上に形成されるパターンとの一例を示す図である。 実施の形態１におけるチップ領域の各段階での状態を示す図である。

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。

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、描画機構１５０と制御系回路１６０を備えている。描画装置１００は、マルチ荷電粒子ビーム描画装置の一例である。描画機構１５０は、電子鏡筒１０２（マルチ電子ビームカラム）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、成形アパーチャアレイ機構２０３、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４、縮小レンズ２０５、制限アパーチャ基板２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８、偏向器２０９、及び検出器２１１が配置されている。描画室１０３内には、ＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５上には、描画時には描画対象基板となるレジストが塗布されたマスクブランクス等の試料１０１が配置される。試料１０１には、半導体装置を製造する際の露光用マスク、或いは、半導体装置が製造される半導体基板（シリコンウェハ）等が含まれる。ＸＹステージ１０５上には、さらに、ＸＹステージ１０５の位置測定用のミラー２１０、及びマルチビームの位置を測定するためのマーク１０６が配置される。

制御系回路１６０は、制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１３０、デジタル・アナログ変換（ＤＡＣ）アンプユニット１３２，１３４、アンプ１３６、ステージ制御回路１３８、ステージ位置検出器１３９及び磁気ディスク装置等の記憶装置１４０，１４２を有している。制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１３０、アンプ１３６、ステージ制御回路１３８、ステージ位置検出器１３９及び記憶装置１４０，１４２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１３０には、ＤＡＣアンプユニット１３２，１３４及びブランキングアパーチャアレイ機構２０４が接続されている。ＤＡＣアンプユニット１３２の出力は、偏向器２０９に接続される。ＤＡＣアンプユニット１３４の出力は、偏向器２０８に接続される。ステージ位置検出器１３９は、レーザ光をＸＹステージ１０５上のミラー２１０に照射し、ミラー２１０からの反射光を受光する。そして、かかる反射光の情報を使ったレーザ干渉の原理を利用してＸＹステージ１０５の位置を測定する。検出器２１１から出力は、アンプ１３６に接続される。アンプ１３６は、測定対象となるマーク１０６をスキャンした結果放出される反射電子を含む２次電子の情報を制御計算機１１０に出力する。

制御計算機１１０内には、ラスタライズ部５０、照射量演算部５２、照射時間データ加工部５４、回転ずれ量測定部５６、データ回転補正部５８、ステージ走行角補正部５９、及び描画制御部７２が配置されている。ラスタライズ部５０、照射量演算部５２、照射時間データ加工部５４、回転ずれ量測定部５６、データ回転補正部５８、ステージ走行角補正部５９、及び描画制御部７２といった各「〜部」は、処理回路を有する。かかる処理回路は、例えば、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置を含む。各「〜部」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いても良いし、或いは異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。ラスタライズ部５０、照射量演算部５２、照射時間データ加工部５４、回転ずれ量測定部５６、データ回転補正部５８、ステージ走行角補正部５９、及び描画制御部７２に入出力される情報および演算中の情報はメモリ１１２にその都度格納される。

また、描画装置１００の外部から描画データが入力され、記憶装置１４０に格納される。描画データには、通常、描画するための複数の図形パターンの情報が定義される。具体的には、図形パターン毎に、図形コード、及び各頂点の座標等が定義される。

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。

図２は、実施の形態１におけるブランキングアパーチャステージ機構の一例を示す断面図である。図２において、ブランキングアパーチャステージ機構２１２では、固定ステージ６６上に回転ステージ６４を配置する。回転ステージ６４は、回転可能とするために、ボールベアリング６８を介して固定ステージ６６上に配置される。そして、回転ステージ６４上にブランキングアパーチャアレイ機構２０４を載置する。固定ステージ６６は、例えば電子鏡筒１０２の途中に挟まれるように配置される。固定ステージ６５、及び回転ステージ６４は、マルチビーム２０が通過できるように光軸１５を中心に中央部がそれぞれマルチビーム２０の通過領域１７よりも広く開口されている。ブランキングアパーチャアレイ機構２０４は、図２に示すように、支持台３３上にシリコン等からなる半導体基板３１が配置される。

また、ブランキングアパーチャステージ機構２１２上には、さらに、成形アパーチャステージ機構２１４が配置される。成形アパーチャステージ機構２１４では、ブランキングアパーチャステージ機構２１２の回転ステージ６４上に、固定ステージ６２を配置する。固定ステージ６２は、ブランキングアパーチャステージ機構２１２の回転ステージ６４の回転に合わせて光軸１５を中心に回転する。固定ステージ６２上には、複数（例えば、３本）の支持柱６１が配置され、複数の支持柱６１上に成形アパーチャアレイ機構２０３が配置される。成形アパーチャアレイ機構２０３は、図２に示すように、支持台３３３上にシリコン等からなる成形アパーチャアレイ基板３３１が配置される。よって、成形アパーチャアレイ機構２０３とブランキングアパーチャアレイ機構２０４は、回転ステージ６４の回転に合わせて一体となって回転する。

図３は、実施の形態１における成形アパーチャアレイ基板の構成を示す概念図である。図３において、成形アパーチャアレイ機構２０３の成形アパーチャアレイ基板３３１には、縦（ｙ方向）ｐ列×横（ｘ方向）ｑ列（ｐ，ｑ≧２）の穴（開口部）２２が所定の配列ピッチでマトリクス状に形成されている。図３では、例えば、縦横（ｘ，ｙ方向）に５１２×５１２列の穴２２が形成される。各穴２２は、共に同じ寸法形状の矩形で形成される。或いは、同じ直径の円形であっても構わない。これらの複数の穴２２を電子ビーム２００の一部がそれぞれ通過することで、マルチビーム２０が形成されると共に所望の形状に各ビームが成形されることになる。また、穴２２の配列の仕方は、図３のように、縦横が格子状に配置される場合に限るものではない。例えば、縦方向（ｙ方向）ｋ段目の列と、ｋ＋１段目の列の穴同士が、横方向（ｘ方向）に寸法ａだけずれて配置されてもよい。同様に、縦方向（ｙ方向）ｋ＋１段目の列と、ｋ＋２段目の列の穴同士が、横方向（ｘ方向）に寸法ｂだけずれて配置されてもよい。

図４は、実施の形態１における成形アパーチャアレイ機構とブランキングアパーチャアレイ機構との各構成を示す断面図である。
図５は、実施の形態１におけるブランキングアパーチャアレイ機構のメンブレン領域内の構成の一部を示す上面概念図である。なお、図４と図５において、制御電極２４と対向電極２６と制御回路４１とパッド４３の位置関係は一致させて記載していない。上述したように、成形アパーチャアレイ機構２０３は、支持台３３３上にシリコン等からなる成形アパーチャアレイ基板３３１が配置される。基板３３１の中央部は、例えば裏面側から薄く削られ、薄い膜厚ｈのメンブレン領域３３０（第１の領域）に加工されている。メンブレン領域３３０を取り囲む周囲は、厚い膜厚Ｈの外周領域３３２（第２の領域）となる。メンブレン領域３３０の上面と外周領域３３２の上面とは、同じ高さ位置、或いは、実質的に高さ位置になるように形成される。成形アパーチャアレイ基板３３１は、外周領域３３２の裏面で支持台３３３上に保持される。支持台３３３の中央部は開口しており、メンブレン領域３３０の位置は、支持台３３３の開口した領域に位置している。そして、成形アパーチャアレイ基板３３１のメンブレン領域３３０には、図３に示したように、複数の穴（開口部）２２が所定の配列ピッチでマトリクス状に形成されている。

同様に、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４は、支持台３３上にシリコン等からなる半導体基板３１が配置される。基板３１の中央部は、例えば裏面側から薄く削られ、薄い膜厚ｈのメンブレン領域３３０（第１の領域）に加工されている。メンブレン領域３３０を取り囲む周囲は、厚い膜厚Ｈの外周領域３３２（第２の領域）となる。メンブレン領域３３０の上面と外周領域３３２の上面とは、同じ高さ位置、或いは、実質的に高さ位置になるように形成される。基板３１は、外周領域３３２の裏面で支持台３３上に保持される。支持台３３の中央部は開口しており、メンブレン領域３３０の位置は、支持台３３の開口した領域に位置している。

ブランキングアパーチャアレイ機構２０４の基板３１のメンブレン領域３３０には、図３に示した成形アパーチャアレイ基板３３１に形成された各穴２２に対応する位置にマルチビームのそれぞれのビームの通過用の通過孔２５（開口部）が開口される。言い換えれば、基板３１のメンブレン領域３３０には、電子線を用いたマルチビームのそれぞれ対応するビームが通過する複数の通過孔２５がアレイ状に形成される。そして、基板３１のメンブレン領域３３０上であって、複数の通過孔２５のうち対応する通過孔２５を挟んで対向する位置に２つの電極を有する複数の電極対がそれぞれ配置される。具体的には、メンブレン領域３３０上に、図４及び図５に示すように、各通過孔２５の近傍位置に該当する通過孔２５を挟んでブランキング偏向用の制御電極２４と対向電極２６の組（ブランカー：ブランキング偏向器）がそれぞれ配置される。また、基板３１内部であってメンブレン領域３３０上の各通過孔２５の近傍には、各通過孔２５用の制御電極２４に偏向電圧を印加する制御回路４１（ロジック回路）が配置される。各ビーム用の対向電極２６は、グランド接続される。

また、図５に示すように、各制御回路４１は、制御信号用のｎビット（例えば１０ビット）のパラレル配線が接続される。各制御回路４１は、制御信号用のｎビットのパラレル配線の他、クロック信号線、読み込み（ｒｅａｄ）信号、ショット（ｓｈｏｔ）信号および電源用の配線等が接続される。クロック信号線、読み込み（ｒｅａｄ）信号、ショット（ｓｈｏｔ）信号および電源用の配線等はパラレル配線の一部の配線を流用しても構わない。マルチビームを構成するそれぞれのビーム毎に、制御電極２４と対向電極２６と制御回路４１とによる個別ブランキング機構４７が構成される。また、図４の例では、制御電極２４と対向電極２６と制御回路４１とが基板３１の膜厚が薄いメンブレン領域３３０に配置される。但し、これに限るものではない。また、メンブレン領域３３０にアレイ状に形成された複数の制御回路４１は、例えば、同じ行或いは同じ列によってグループ化され、グループ内の制御回路４１群は、図５に示すように、直列に接続される。そして、グループ毎に配置されたパッド４３からの信号がグループ内の制御回路４１に伝達される。具体的には、各制御回路４１内に、図示しないシフトレジスタが配置され、例えば、ｐ×ｑ本のマルチビームのうち例えば同じ行のビームの制御回路４１内のシフトレジスタが直列に接続される。そして、例えば、ｐ×ｑ本のマルチビームの同じ行のビームの制御信号がシリーズで送信され、例えば、ｐ回のクロック信号によって各ビームの制御信号が対応する制御回路４１に格納される。

図６は、実施の形態１の個別ブランキング機構の一例を示す図である。図６において、制御回路４１内には、アンプ４６（スイッチング回路の一例）が配置される。図６の例では、アンプ４６の一例として、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ＭＯＳ）インバータ回路が配置される。そして、ＣＭＯＳインバータ回路は正の電位（Ｖｄｄ：ブランキング電位：第１の電位）（例えば、５Ｖ）（第１の電位）とグランド電位（ＧＮＤ：第２の電位）に接続される。ＣＭＯＳインバータ回路の出力線（ＯＵＴ）は制御電極２４に接続される。一方、対向電極２６は、グランド電位が印加される。そして、ブランキング電位とグランド電位とが切り替え可能に印加される複数の制御電極２４が、基板３１上であって、複数の通過孔２５のそれぞれ対応する通過孔２５を挟んで複数の対向電極２６のそれぞれ対応する対向電極２６と対向する位置に配置される。

ＣＭＯＳインバータ回路の入力（ＩＮ）には、閾値電圧よりも低くなるＬ（ｌｏｗ）電位（例えばグランド電位）と、閾値電圧以上となるＨ（ｈｉｇｈ）電位（例えば、１．５Ｖ）とのいずれかが制御信号として印加される。実施の形態１では、ＣＭＯＳインバータ回路の入力（ＩＮ）にＬ電位が印加される状態では、ＣＭＯＳインバータ回路の出力（ＯＵＴ）は正電位（Ｖｄｄ）となり、対向電極２６のグランド電位との電位差による電界により対応ビーム２０を偏向し、制限アパーチャ基板２０６で遮蔽することでビームＯＦＦになるように制御する。一方、ＣＭＯＳインバータ回路の入力（ＩＮ）にＨ電位が印加される状態（アクティブ状態）では、ＣＭＯＳインバータ回路の出力（ＯＵＴ）はグランド電位となり、対向電極２６のグランド電位との電位差が無くなり対応ビーム２０を偏向しないので制限アパーチャ基板２０６を通過することでビームＯＮになるように制御する。

各通過孔を通過する電子ビーム２０は、それぞれ独立に対となる２つの制御電極２４と対向電極２６に印加される電圧によって偏向される。かかる偏向によってブランキング制御される。具体的には、制御電極２４と対向電極２６の組は、それぞれ対応するスイッチング回路となるＣＭＯＳインバータ回路によって切り替えられる電位によってマルチビームの対応ビームをそれぞれ個別にブランキング偏向する。このように、複数のブランカーが、成形アパーチャアレイ基板３３１の複数の穴２２（開口部）を通過したマルチビームのうち、それぞれ対応するビームのブランキング偏向を行う。

図７は、実施の形態１における描画動作の一例を説明するための概念図である。図７に示すように、試料１０１の描画領域３０（チップ領域）は、例えば、ｙ方向に向かって所定の幅で短冊状の複数のストライプ領域３２に仮想分割される。まず、ＸＹステージ１０５を移動させて、第１番目のストライプ領域３２の左端、或いはさらに左側の位置に一回のマルチビーム２０のショットで照射可能な照射領域３４が位置するように調整し、描画が開始される。第１番目のストライプ領域３２を描画する際には、ＸＹステージ１０５を例えば−ｘ方向に移動させることにより、相対的にｘ方向へと描画を進めていく。ＸＹステージ１０５は例えば等速で連続移動させる。第１番目のストライプ領域３２の描画終了後、ステージ位置を−ｙ方向に移動させて、第２番目のストライプ領域３２の右端、或いはさらに右側の位置に照射領域３４が相対的にｙ方向に位置するように調整し、今度は、ＸＹステージ１０５を例えばｘ方向に移動させることにより、−ｘ方向に向かって同様に描画を行う。第３番目のストライプ領域３２では、ｘ方向に向かって描画し、第４番目のストライプ領域３２では、−ｘ方向に向かって描画するといったように、交互に向きを変えながら描画することで描画時間を短縮できる。但し、かかる交互に向きを変えながら描画する場合に限らず、各ストライプ領域３２を描画する際、同じ方向に向かって描画を進めるようにしても構わない。１回のショットでは、成形アパーチャアレイ基板３３１の各穴２２を通過することによって形成されたマルチビームによって、最大で成形アパーチャアレイ基板３３１に形成された複数の穴２２と同数の複数のショットパターンが一度に形成される。

図８は、実施の形態１におけるマルチビームの照射領域と描画対象画素との一例を示す図である。図８において、ストライプ領域３２には、例えば、試料１０１面上におけるマルチビーム２０のビームサイズピッチで格子状に配列される複数の制御グリッド２７（設計グリッド）が設定される。例えば、１０ｎｍ程度の配列ピッチにすると好適である。かかる複数の制御グリッド２７が、マルチビーム２０の設計上の照射位置となる。制御グリッド２７の配列ピッチはビームサイズに限定されるものではなく、ビームサイズとは関係なく偏向器２０９の偏向位置として制御可能な任意の大きさで構成されるものでも構わない。そして、各制御グリッド２７を中心とした、制御グリッド２７の配列ピッチと同サイズでメッシュ状に仮想分割された複数の画素３６が設定される。各画素３６は、マルチビームの１つのビームあたりの照射単位領域となる。図７の例では、試料１０１の描画領域が、例えばｙ方向に、１回のマルチビーム２０の照射で照射可能な照射領域３４（描画フィールド）のサイズと実質同じ幅サイズで複数のストライプ領域３２に分割された場合を示している。照射領域３４のｘ方向サイズは、マルチビーム２０のｘ方向のビーム間ピッチにｘ方向のビーム数を乗じた値で定義できる。照射領域３４のｙ方向サイズは、マルチビーム２０のｙ方向のビーム間ピッチにｙ方向のビーム数を乗じた値で定義できる。なお、ストライプ領域３２の幅は、これに限るものではない。照射領域３４のｎ倍（ｎは１以上の整数）のサイズであると好適である。図８の例では、例えば５１２×５１２列のマルチビームの図示を８×８列のマルチビームに省略して示している。そして、照射領域３４内に、１回のマルチビーム２０のショットで照射可能な複数の画素２８（ビームの描画位置）が示されている。言い換えれば、隣り合う画素２８間のピッチが設計上のマルチビームの各ビーム間のピッチとなる。図８の例では、隣り合う４つの画素２８で囲まれると共に、４つの画素２８のうちの１つの画素２８を含む正方形の領域で１つのサブ照射領域２９を構成する。図８の例では、各サブ照射領域２９は、４×４画素で構成される場合を示している。

図９は、実施の形態１におけるマルチビームの描画方法の一例を説明するための図である。図９では、図８で示したストライプ領域３２を描画するマルチビームのうち、ｙ方向３段目の座標（１，３），（２，３），（３，３），・・・，（５１２，３）の各ビームで描画するサブ照射領域２９の一部を示している。図９の例では、例えば、ＸＹステージ１０５が８ビームピッチ分の距離を移動する間に４つの画素を描画（露光）する場合を示している。かかる４つの画素を描画（露光）する間、照射領域３４がＸＹステージ１０５の移動によって試料１０１との相対位置がずれないように、偏向器２０８によってマルチビーム２０全体を一括偏向することによって、照射領域３４をＸＹステージ１０５の移動に追従させる。言い換えれば、トラッキング制御が行われる。図９の例では、８ビームピッチ分の距離を移動する間に４つの画素を描画（露光）することで１回のトラッキングサイクルを実施する場合を示している。

具体的には、ステージ位置検出器１３９が、ミラー２１０にレーザを照射して、ミラー２１０から反射光を受光することでＸＹステージ１０５の位置を測長する。測長されたＸＹステージ１０５の位置は、制御計算機１１０に出力される。制御計算機１１０内では、描画制御部７２がかかるＸＹステージ１０５の位置情報を偏向制御回路１３０に出力する。偏向制御回路１３０内では、ＸＹステージ１０５の移動に合わせて、ＸＹステージ１０５の移動に追従するようにビーム偏向するための偏向量データ（トラッキング偏向データ）を演算する。デジタル信号であるトラッキング偏向データは、ＤＡＣアンプユニット１３４に出力され、ＤＡＣアンプ１３４は、デジタル信号をアナログ信号に変換の上、増幅して、トラッキング偏向電圧として偏向器２０８に印加する。

そして、描画機構１５０は、当該ショットにおけるマルチビームの各ビームのそれぞれの照射時間のうちの最大描画時間Ｔｔｒ内のそれぞれの制御グリッド２７に対応する描画時間（照射時間、或いは露光時間）、各制御グリッド２７にマルチビーム２０のうちＯＮビームのそれぞれ対応するビームを照射する。

図９の例では、座標（１，３）のビーム（１）によって、時刻ｔ＝０からｔ＝最大描画時間Ｔｔｒまでの間に注目サブ照射領域２９の例えば最下段右から１番目の画素３６の制御グリッド２７に１ショット目のビームの照射が行われる。これにより、当該画素は、所望の照射時間のビームの照射を受けたことになる。時刻ｔ＝０からｔ＝Ｔｔｒまでの間にＸＹステージ１０５は例えば２ビームピッチ分だけ−ｘ方向に移動する。その間、トラッキング動作は継続している。

当該ショットのビーム照射開始から当該ショットの最大描画時間Ｔｔｒが経過後、偏向器２０８によってトラッキング制御のためのビーム偏向を継続しながら、トラッキング制御のためのビーム偏向とは別に、偏向器２０９によってマルチビーム２０を一括して偏向することによって各ビームの描画位置（前回の描画位置）を次の各ビームの描画位置（今回の描画位置）にシフトする。図９の例では、時刻ｔ＝Ｔｔｒになった時点で、注目サブ照射領域２９の最下段右から１番目の画素３６の制御グリッド２７から下から１段目かつ右から１番目の画素３６の制御グリッド２７へと描画対象制御グリッド２７をシフトする。その間にもＸＹステージ１０５は定速移動しているのでトラッキング動作は継続している。

そして、トラッキング制御を継続しながら、シフトされた各ビームの描画位置に当該ショットの最大描画時間Ｔｔｒ内のそれぞれ対応する描画時間、マルチビーム２０のうちＯＮビームのそれぞれ対応するビームを照射する。図９の例では、座標（１，３）のビーム（１）によって、時刻ｔ＝Ｔｔｒからｔ＝２Ｔｔｒまでの間に注目サブ照射領域２９の例えば下から２段目かつ右から１番目の画素３６の制御グリッド２７に２ショット目のビームの照射が行われる。時刻ｔ＝Ｔｔｒからｔ＝２Ｔｔｒまでの間にＸＹステージ１０５は例えば２ビームピッチ分だけ−ｘ方向に移動する。その間、トラッキング動作は継続している。

図９の例では、時刻ｔ＝２Ｔｔｒになった時点で、注目サブ照射領域２９の下から２段目かつ右から１番目の画素３６の制御グリッド２７から下から３段目かつ右から１番目の画素３６の制御グリッド２７へと偏向器２０９によるマルチビームの一括偏向により描画対象制御グリッド２７をシフトする。その間にもＸＹステージ１０５は移動しているのでトラッキング動作は継続している。そして、座標（１，３）のビーム（１）によって、時刻ｔ＝２Ｔｔｒからｔ＝３Ｔｔｒまでの間に注目サブ照射領域２９の例えば下から３段目かつ右から１番目の画素３６の制御グリッド２７に３ショット目のビームの照射が行われる。これにより、当該画素３６の制御グリッド２７は、所望の照射時間のビームの照射を受けたことになる。

時刻ｔ＝２Ｔｔｒからｔ＝３Ｔｔｒまでの間にＸＹステージ１０５は例えば２ビームピッチ分だけ−ｘ方向に移動する。その間、トラッキング動作は継続している。時刻ｔ＝３Ｔｔｒになった時点で、注目サブ照射領域２９の下から３段目かつ右から１番目の画素３６の制御グリッド２７から下から４段目かつ右から１番目の画素３６の制御グリッド２７へと偏向器２０９によるマルチビームの一括偏向により描画対象画素をシフトする。その間にもＸＹステージ１０５は移動しているのでトラッキング動作は継続している。

そして、座標（１，３）のビーム（１）によって、時刻ｔ＝３Ｔｔｒからｔ＝４Ｔｔｒまでの間に注目サブ照射領域２９の例えば下から４段目かつ右から１番目の画素３６の制御グリッド２７に４ショット目のビームの照射が行われる。これにより、当該画素３６の制御グリッド２７は、所望の照射時間のビームの照射を受けたことになる。

時刻ｔ＝３Ｔｔｒからｔ＝４Ｔｔｒまでの間にＸＹステージ１０５は例えば２ビームピッチ分だけ−ｘ方向に移動する。その間、トラッキング動作は継続している。以上により、注目サブ照射領域２９の右から１番目の画素列の描画が終了する。

図９の例では初回位置から３回シフトされた後の各ビームの描画位置にそれぞれ対応するビームを照射した後、ＤＡＣアンプユニット１３４は、トラッキング制御用のビーム偏向をリセットすることによって、トラッキング位置をトラッキング制御が開始されたトラッキング開始位置に戻す。言い換えれば、トラッキング位置をステージ移動方向と逆方向に戻す。図９の例では、時刻ｔ＝４Ｔｔｒになった時点で、注目サブ照射領域２９のトランキングを解除して、ｘ方向に８ビームピッチ分ずれた注目サブ照射領域２９にビームを振り戻す。なお、図９の例では、座標（１，３）のビーム（１）について説明したが、その他の座標のビームについてもそれぞれの対応するサブ照射領域２９に対して同様に描画が行われる。すなわち、座標（ｎ，ｍ）のビームは、ｔ＝４Ｔｔｒの時点で対応するサブ照射領域２９に対して右から１番目の画素列の描画が終了する。例えば、座標（２，３）のビーム（２）は、図９のビーム（１）用の注目サブ照射領域２９の−ｘ方向に隣り合うサブ照射領域２９に対して右から１番目の画素列の描画が終了する。

なお、各サブ照射領域２９の右から１番目の画素列の描画は終了しているので、トラッキングリセットした後に、次回のトラッキングサイクルにおいてまず偏向器２０９は、各サブ照射領域２９の下から１段目かつ右から２番目の画素の制御グリッド２７にそれぞれ対応するビームの描画位置を合わせる（シフトする）ように偏向する。

以上のように同じトラッキングサイクル中は偏向器２０８によって照射領域３４を試料１０１に対して相対位置が同じ位置になるように制御された状態で、偏向器２０９によって１制御グリッド２７（画素３６）ずつシフトさせながら各ショットを行う。そして、トラッキングサイクルが１サイクル終了後、照射領域３４のトラッキング位置を戻してから、図６の下段に示すように、例えば１制御グリッド（１画素）ずれた位置に１回目のショット位置を合わせ、次のトラッキング制御を行いながら偏向器２０９によって１制御グリッド（１画素）ずつシフトさせながら各ショットを行う。ストライプ領域３２の描画中、かかる動作を繰り返すことで、照射領域３４ａ〜３４ｏといった具合に順次照射領域３４の位置が移動していき、当該ストライプ領域の描画を行っていく。

マルチビーム２０で試料１０１を描画する際、上述したように、偏向器２０８によるトラッキング動作中にＸＹステージ１０５の移動に追従しながらショットビームとなるマルチビーム２０を偏向器２０９によるビーム偏向位置の移動によって１制御グリッド（１画素）ずつ順に連続して照射していく。そして、試料１０１上のどの制御グリッド２７（画素３６）をマルチビームのどのビームが照射するのかは描画シーケンスによって決まる。そして、マルチビームのｘ，ｙ方向にそれぞれ隣り合うビーム間のビームピッチを用いて、試料１０１面上におけるｘ，ｙ方向にそれぞれ隣り合うビーム間のビームピッチ（ｘ方向）×ビームピッチ（ｙ方向）の領域はｎ×ｎ画素の領域（サブ照射領域２９）で構成される。例えば、１回のトラッキング動作で、ＸＹステージ１０５が−ｘ方向にビームピッチ（ｘ方向）だけ移動する場合、上述したようにｙ方向に１つのビームによって照射位置をシフトしながらｎ制御グリッド（ｎ画素）が描画される。或いは、ｘ方向或いは斜め方向に１つのビームによって照射位置をシフトしながらｎ制御グリッド（ｎ画素）が描画されてもよい。同じｎ×ｎ画素の領域内の他のｎ画素が次回のトラッキング動作で上述したビームとは異なるビームによって同様にｎ画素が描画される。このようにｎ回のトラッキング動作でそれぞれ異なるビームによってｎ画素ずつ描画されることにより、１つのｎ×ｎ画素の領域内のすべての画素が描画される。マルチビームの照射領域内の他のｎ×ｎ画素の領域についても同時期に同様の動作が実施され、同様に描画される。

次に描画装置１００における描画機構１５０の動作について説明する。電子銃２０１（放出源）から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２によりほぼ垂直に成形アパーチャアレイ基板３３１全体を照明する。成形アパーチャアレイ基板３３１には、矩形の複数の穴（開口部）が形成され、電子ビーム２００は、すべての複数の穴が含まれる領域を照明する。複数の穴の位置に照射された電子ビーム２００の各一部が、かかる成形アパーチャアレイ基板３３１の複数の穴をそれぞれ通過することによって、例えば矩形形状の複数の電子ビーム（マルチビーム）２０ａ〜ｅが形成される。かかるマルチビーム２０ａ〜ｅは、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４のそれぞれ対応するブランカー（第１の偏向器：個別ブランキング機構）内を通過する。かかるブランカーは、それぞれ、個別に通過する電子ビーム２０を偏向する（ブランキング偏向を行う）。

ブランキングアパーチャアレイ機構２０４を通過したマルチビーム２０ａ〜ｅは、縮小レンズ２０５によって、縮小され、制限アパーチャ基板２０６に形成された中心の穴に向かって進む。ここで、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４のブランカーによって偏向された電子ビーム２０ａは、制限アパーチャ基板２０６の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ基板２０６によって遮蔽される。一方、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４のブランカーによって偏向されなかった電子ビーム２０ｂ〜２０ｅは、図１に示すように制限アパーチャ基板２０６の中心の穴を通過する。かかる個別ブランキング機構のＯＮ／ＯＦＦによって、ブランキング制御が行われ、ビームのＯＮ／ＯＦＦが制御される。このように、制限アパーチャ基板２０６は、個別ブランキング機構４７によってビームＯＦＦの状態になるように偏向された各ビームを遮蔽する。そして、ビーム毎に、ビームＯＮになってからビームＯＦＦになるまでに形成された、制限アパーチャ基板２０６を通過したビームにより、１回分のショットのビームが形成される。制限アパーチャ基板２０６を通過したマルチビーム２０は、対物レンズ２０７により焦点が合わされ、所望の縮小率のパターン像となり、偏向器２０８，２０９によって、制限アパーチャ基板２０６を通過した各ビーム（マルチビーム２０全体）が同方向に一括して偏向され、各ビームの試料１０１上のそれぞれの照射位置に照射される。一度に照射されるマルチビーム２０は、理想的には成形アパーチャアレイ基板３３１の複数の穴２２の配列ピッチに上述した所望の縮小率を乗じたピッチで並ぶことになる。

ここで、上述したように、成形アパーチャアレイ機構２０３で形成されたマルチビームのブランキング偏向制御を個別に行うためには、成形アパーチャアレイ機構２０３の複数の穴２２と、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４の複数の通過孔２５とが、マルチビームの各ビームの軌道上に位置するように調整することが重要である。そのため、描画処理の前（装置立ち上げ時）に、まず、成形アパーチャアレイ基板３３１に形成された各穴２２が、ブランキングアパーチャステージ機構２１２の対応する通過孔２５（開口部）の位置に合うように、成形アパーチャアレイ機構２０３を回転させた位置で、複数の支持柱６１上に成形アパーチャアレイ機構２０３を配置する。或いは、複数の支持柱６１上に成形アパーチャアレイ機構２０３を配置した状態で、成形アパーチャアレイ基板３３１に形成された各穴２２が、ブランキングアパーチャステージ機構２１２の対応する通過孔２５（開口部）の位置に合うように固定ステージ６２を回転させて、ブランキングアパーチャステージ機構２１２の回転ステージ６４上に固定ステージ６２を配置する。以降は、成形アパーチャアレイ機構２０３とブランキングアパーチャステージ機構２１２とは、一体となって、回転ステージ６４の回転によって、配置角度が調整される。言い換えれば、成形アパーチャアレイ基板３３１（成形アパーチャアレイ機構２０３）は、回転調整可能に配置される。同様に、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４は、成形アパーチャアレイ基板３３１と共に回転調整可能に配置される。

しかし、回転ステージ６４の回転による機械的な配置角度調整では、試料１０１上におけるマルチビーム像の回転誤差をゼロにすることは困難である。一方、光学系を使ったビームのキャリブレーションによりマルチビーム像に生じる伸縮誤差、ｘ，ｙ方向誤差、及び収差等の光学歪等のパラメータを調整する。上述したように、伸縮誤差、ｘ，ｙ方向誤差、及び収差等の光学歪等のパラメータの他に、さらにマルチビーム像の回転誤差を補正するには、光学系のみの調整では自由度が不足する場合がある。かかる場合、成形アパーチャアレイ機構２０３とブランキングアパーチャステージ機構２１２の配置角度誤差による像の回転誤差は、描画パターンの補正残差として残ることになる。上述したように、電子ビーム描画では、近接効果等の現象により生じる寸法変動を補正する必要もある。これらの補正成分をドーズ変調によって補正することも想定できるが、補正量が大きくなれば、その分、ドーズ変調幅が大きくなってしまう。ドーズ変調幅が大きくなってしまうとマルチビームの全ショットにおける最大照射時間が長くなってしまう。上述したように、最大の照射時間のショットが、ショットサイクルとステージ速度を制約するので、最大照射時間が大きくなれば、その分、描画装置のスループットは低下することになる。そこで、実施の形態１では、マルチビーム像の回転誤差に起因する描画位置のずれを、描画データの回転補正とＸＹステージ１０５の走行方向補正とによって解消する。以下、具体的に説明する。

図１０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１０において、実施の形態１における描画方法は、像回転ずれ量測定工程（Ｓ１０２）と、ステージ走行角補正工程（Ｓ１０４）と、パターンデータ回転補正工程（Ｓ１０６）と、ラスタライズ工程（Ｓ１０８）と、照射量演算工程（Ｓ１１０）と、照射時間データ加工工程（Ｓ１１２）と、描画工程（Ｓ１１４）と、いう一連の工程を実施する。

像回転ずれ量測定工程（Ｓ１０２）として、回転ずれ量測定部５６は、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４の回転調整誤差、言い換えれば、成形アパーチャアレイ基板３３１の回転調整の残差に起因するマルチビーム２０の試料１０１面上におけるアパーチャアレイ像（マルチビーム像）の回転ずれ量を測定する。具体的には、以下のように動作する。描画制御部７２は、まず、ｐ×ｑ本のマルチビーム２０により形成されるアパーチャアレイ像の外接矩形１３の４角のうち１つの角のビーム群１１を選択し、ＸＹステージ１０５上のマーク１０６がマルチビーム２０の照射領域３４内のかかる１つの角に相対する位置にくるようにＸＹステージ１０５を移動させる。そして、描画制御部７２は、かかる１つの角付近のビーム群１１がビームＯＮとなり、残りのビーム群がビームＯＦＦになるように偏向制御回路１３０に制御信号を出力する。そして、偏向制御回路１３０による制御のもと、ブランキングアパーチャアレイ機構２０３は、選択された１つの角のビーム群１１がビームＯＮとなり、残りのビーム群がビームＯＦＦになるように各ブランカーを制御する。マルチビーム２０が、例えば、５１２×５１２本のビームで構成される場合、４角のうち１つの角に近い例えば１０×１０本のビーム群１１をビームＯＮとし、残りをビームＯＦＦとする。そして、かかる１つの角に近い例えば１０×１０本のビーム群１１を例えば主偏向器２０８で一括して偏向することによって、ＸＹステージ１０５上のマーク１０６を走査（スキャン）する。かかる走査（スキャン）により、ステージ表面或いはマーク１０６から放出される２次電子（反射電子を含んでも構わない）を検出器２１１で検出する。検出器２１１で検出された検出データは、アンプ１３６で増幅されると共にアナログデータからデジタルデータに変換されて、回転ずれ量測定部５６に出力される。また、ステージ位置検出器１３９からＸＹステージ１０５の位置情報が回転ずれ量測定部５６に出力される。残りの他の３つの角においても同様の動作を行う。

図１１は、実施の形態１におけるマルチビーム像の回転誤差の測定の仕方の一例を説明するための図である。回転ずれ量測定部５６では、入力された検出データを使って、マルチビーム像の４角のビーム群１１のそれぞれの位置を測定する。外接矩形１３の４角の位置を測定することによって、外接矩形１３の回転誤差θが演算できる。かかる外接矩形１３の回転誤差θが試料１０１面上におけるアパーチャアレイ像（マルチビーム像）の回転ずれ量に相当する。ひいては、マルチビーム２０の照射領域３４の回転ずれ量に相当する。

ステージ走行角補正工程（Ｓ１０４）として、ステージ走行角補正部５９は、各ストライプ領域３２を描画する場合におけるＸＹステージ１０５の走行角度を補正する。

図１２は、実施の形態１におけるマルチビーム像の回転誤差と描画方向との関係を示す図である。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）では、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４の回転調整誤差、言い換えれば、成形アパーチャアレイ基板３３１の回転調整の残差に起因するマルチビーム２０の試料１０１面上におけるアパーチャアレイ像（マルチビーム像）に、従来の描画方向（ｘ方向）に対して回転ずれ量θが生じている場合を示している。ＸＹステージ１０５が、−ｘ方向に移動すると、相対的にマルチビーム２０の照射領域３４がｘ方向に進む。その際、試料１０１面上におけるアパーチャアレイ像（マルチビーム像）に描画方向（ｘ方向）に対して回転ずれ量θが生じている場合、図１２（ａ）に示すように、マルチビーム２０の照射領域３４’−１，３４’−２，３４’−３，３４’−４の順に、回転ずれ量θが生じたアパーチャアレイ像（マルチビーム像）が試料１０１面上において隣接する照射領域と照射領域の角部の位置をずらしながらｘ方向に並ぶことになる。かかる場合、回転ずれ量θの像の回転によってｘ方向にビーム照射が連続的に続かない部分（Ａ部）が生じてしまう。かかる部分（Ａ部）に位置するビームは、パターン形成に用いることは困難である。そのため、かかる部分（Ａ部）は、描画処理で用いることができず、ｙ方向にストライプ領域３２を形成する際、ストライプ領域３２の幅ｄ１が狭くなってしまう。

そこで、実施の形態１では、図１２（ｂ）に示すように、アパーチャアレイ像（マルチビーム像）の回転ずれ量θに合わせて、描画方向も同様にｘ方向に対して角度θだけずらす。言い換えれば、ステージ走行角補正部５９は、ＸＹステージ１０５の走行座標系（描画進行座標系）をｘ，ｙ軸から角度θだけ回転させたｘ’，ｙ’軸に補正する。これにより、ＸＹステージ１０５が、−ｘ’方向に移動すると、相対的にマルチビーム２０の照射領域３４が、従来の描画方向（ｘ方向）に対して角度θずれたｘ’方向（斜め方向）に進む。よって、回転ずれ量θが生じたアパーチャアレイ像（マルチビーム像）が試料１０１面上においてｘ’方向に並ぶことになる。そのため、図１２（ｂ）に示すように、マルチビーム２０の照射領域３４−１，３４−２，３４−３，３４−４の順に、回転ずれ量θが生じたアパーチャアレイ像（マルチビーム像）が試料１０１面上において隣接する照射領域と照射領域の角部の位置を合わせながらｘ’方向に並ぶようにできる。かかる構成により、ｘ方向にビーム照射が連続的に続かない部分（Ａ部）が無くなり、ｙ’方向にストライプ領域３２を形成する際、ストライプ領域３２の幅ｄ２を幅ｄ１よりも広くできる。補正されたＸＹステージ１０５の走行座標系（描画進行座標系）の情報は、ステージ制御回路１３８に出力される。

図１３は、実施の形態１と比較例とにおけるデータ座標系上のパターンと試料面上に形成されるパターンとの一例を示す図である。描画装置１００に入力され、記憶装置１４０に格納される描画データは、図１３（ａ）に示すように、データ座標系のｘ，ｙ軸に合わせて生成されている。しかし、上述したように、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４の回転調整誤差、言い換えれば、成形アパーチャアレイ基板３３１の回転調整の残差に起因するマルチビーム２０の試料１０１面上におけるアパーチャアレイ像（マルチビーム像）に、ｘ軸に対して回転ずれ量θが生じている。ここで、比較例では、かかる描画データに定義されるパターン（Ｆ）をそのまま試料１０１上に描画する。その結果、図１３（ｂ）に示すように、試料１０１上に描画されるパターン（Ｆ）は、回転ずれ量θだけ回転された形状に形成されてしまう。図１２（ｂ）において説明したＸＹステージ１０５の斜め走行を行った場合でも同様に、パターン（Ｆ）は図１３（ｂ）に示すように回転ずれ量θだけ回転された形状に形成されてしまう。一方、図１３（ｃ）に示すように、データ座標系のｘ，ｙ軸に対してアパーチャアレイ像の回転ずれ方向とは逆方向へパターンを回転ずれ量θだけ回転させる（−θ回転させる）。そして、かかる−θ回転補正が成されたパターン（Ｆ）を試料１０１上に描画する。その結果、図１３（ｄ）に示すように、試料１０１上に描画されるパターン（Ｆ）は、回転ずれ量θが補正された形状に形成できる。１２（ｂ）において説明したＸＹステージ１０５の斜め走行を行った場合でも同様に、パターン（Ｆ）は図１３（ｄ）に示すように回転ずれ量θが補正された形状に形成できる。そこで、実施の形態１では、描画前に、描画データに定義されるパターン自体を予め逆方向に回転させておく。

パターンデータ回転補正工程（Ｓ１０６）として、データ回転補正部５８は、記憶装置１４０から描画データを読み出し、成形アパーチャアレイ基板３３１の回転調整の残差に起因するマルチビーム２０の試料１０１面上におけるアパーチャアレイ像の回転ずれ量θの情報を用いて、アパーチャアレイ像の回転ずれ量θ分、アパーチャアレイ像の回転ずれ方向とは逆方向へ図形パターン全体を回転させたパターンデータを生成する。

図１４は、実施の形態１におけるチップ領域の各段階での状態を示す図である。描画処理は、描画対象チップパターン毎に実施される。そのため、記憶装置１４０には、描画データとして、チップパターンデータが定義される。そこで、データ回転補正部５８は、図１４（ａ）に示すように、描画対象となるチップパターン３７（図形パターン全体）をアパーチャアレイ像の回転ずれ方向とは逆方向へ回転ずれ量θ分だけ回転させたパターンデータを生成する。例えば、チップパターン３７の左下角を支点に回転させると好適である。描画データに定義される各図形パターンのデータには、各頂点座標が定義されるので、かかる各頂点座標を、例えば、チップパターン３７の左下角を支点に回転させたデータを生成すればよい。複数のチップパターンを同じ描画条件で描画する場合には、かかる複数のチップパターンをマージ処理して１つのチップパターンにしてから同様の処理を行えばよい。回転補正されたチップパターン３７のデータは、一時的に記憶装置１４２に格納しておけばよい。

そして、描画制御部７２は、アパーチャアレイ像の回転ずれ方向とは逆方向へ回転補正されたチップパターン３７を、図１４（ｂ）に示すように、データ座標系のｘ，ｙ軸を使って複数のストライプ領域３２に分割する。言い換えれば、描画制御部７２は、回転補正されたチップパターン３７の領域を、回転させていないｙ軸方向に、１回のマルチビーム２０の照射で照射可能な照射領域３４（描画フィールド）のサイズと実質同じ幅サイズで複数のストライプ領域３２に分割する。上述したように、照射領域３４のｘ方向サイズは、マルチビーム２０のｘ方向のビーム間ピッチにｘ方向のビーム数を乗じた値で定義できる。照射領域３４のｙ方向サイズは、マルチビーム２０のｙ方向のビーム間ピッチにｙ方向のビーム数を乗じた値で定義できる。なお、ストライプ領域３２の幅は、これに限るものではない。照射領域３４のｎ倍（ｎは１以上の整数）のサイズであると好適である。

ラスタライズ工程（Ｓ１０８）として、ラスタライズ部５０は、回転補正されたチップパターン３７のデータを読み出し、画素３６毎に、当該画素３６内のパターン面積密度ρ’を演算する。かかる処理は、例えば、ストライプ領域３２毎に実行する。

照射量演算工程（Ｓ１１０）として、照射量演算部５２は、まず、描画領域（ここでは、例えばストライプ領域３２）を所定のサイズでメッシュ状に複数の近接メッシュ領域（近接効果補正計算用メッシュ領域）に仮想分割する。近接メッシュ領域のサイズは、近接効果の影響範囲の１／１０程度、例えば、１μｍ程度に設定すると好適である。照射量演算部５２は、記憶装置１４０から描画データを読み出し、近接メッシュ領域毎に、当該近接メッシュ領域内に配置されるパターンのパターン面積密度ρを演算する。

次に、照射量演算部５２は、近接メッシュ領域毎に、近接効果を補正するための近接効果補正照射係数Ｄｐ（ｘ）（補正照射量）を演算する。未知の近接効果補正照射係数Ｄｐ（ｘ）は、後方散乱係数η、しきい値モデルの照射量閾値Ｄｔｈ、パターン面積密度ρ、及び分布関数ｇ（ｘ）を用いた、従来手法と同様の近接効果補正用のしきい値モデルによって定義できる。

次に、照射量演算部５２は、画素３６毎に、当該画素３６に照射するための入射照射量Ｄ（ｘ）（ドーズ量）を演算する。入射照射量Ｄ（ｘ）は、例えば、予め設定された基準照射量Ｄｂａｓｅに近接効果補正照射係数Ｄｐとパターン面積密度ρ’とを乗じた値として演算すればよい。基準照射量Ｄｂａｓｅは、例えば、Ｄｔｈ／（１／２＋η）で定義できる。以上により、描画データに定義される複数の図形パターンのレイアウトに基づいた、近接効果が補正された本来の所望する入射照射量Ｄ（ｘ）を得ることができる。

そして、照射量演算部５２は、画素３６毎の入射照射量Ｄ（ｘ）を所定の量子化単位Δで階調化された照射時間ｔに変換した、画素３６毎の照射時間を定義した照射時間データマップ（１）を作成する。作成された照射時間データマップ（１）は、例えば、記憶装置１４２に格納される。

照射時間データ加工工程（Ｓ１１２）として、照射時間データ加工部５４は、照射時間データマップ（１）を読み出し、実施の形態１における描画シーケンスに沿ってショット順に並び替える。そして、ショット順に照射時間ｔデータを偏向制御回路１３０に転送する。

描画工程（Ｓ１１４）として、偏向制御回路１３０は、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４にショット順にブランキング制御信号を出力すると共に、ＤＡＣアンプユニット１３２，１３４にショット順に偏向制御信号を出力する。そして、描画機構１５０は、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４を通過した、成形アパーチャアレイ基板３３１の回転調整の残差に起因するアパーチャアレイ像の回転ずれが生じるマルチビーム２０を試料１０１上の所望の位置へと偏向することによって、図形パターンを試料１０１に描画する。具体的には以下の通りである。ブランキングアパーチャアレイ機構２０４は、逆方向へ回転させられたチップパターンデータ（図形パターンのパターンデータ）に基づいて、マルチビーム２０の個別ブランキング制御を行う。ブランキングアパーチャアレイ機構２０４を通過した、成形アパーチャアレイ基板３３１の回転調整の残差に起因するアパーチャアレイ像の回転ずれが生じるマルチビーム２０は、主偏向器２０８及び副偏向器２０９によって試料１０１上の所望の位置へと偏向される。また、ステージ制御回路１３８は、図形パターンを試料１０１に描画する場合に、成形アパーチャアレイ基板３３１の回転調整の残差に起因するアパーチャアレイ像の回転ずれ量θ分、アパーチャアレイ像の回転ずれ方向に描画進行方向の角度を合わせるようにＸＹステージ１０５を斜め移動させる。具体的には、ステージ制御回路１３８は、ｘ，ｙ軸からｘ’，ｙ’軸に補正されたＸＹステージ１０５の走行座標系（描画進行座標系）の情報を入力し、図１４（ｃ）に示すように、かかるｘ’，ｙ’軸に補正された走行座標系（描画進行座標系）に沿って、各ストライプ領域３２を描画する際、ＸＹステージ１０５を斜め移動させる。その結果、試料１０１上に描画されるチップパターン３７は、成形アパーチャアレイ基板３３１の回転調整の残差に起因するアパーチャアレイ像の回転ずれが補正された状態で描画できる。実施の形態１では、描画データ自体を回転補正しているので、回転誤差成分をドーズ変調によって補正する必要がない。よって、回転ずれ補正に伴うドーズ変調幅の増加を回避或いは抑制できる。その結果、回転ずれ補正に伴う最大照射時間の増加を回避或いは抑制できる。

以上のように、実施の形態１によれば、マルチビーム２０を形成する成形アパーチャアレイ基板３３１の配置角度調整誤差に起因して生じるマルチビーム像の回転誤差をスループットの低下を抑制しながら補正できる。

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、上述した例では、各制御回路４１の制御用に１０ビットの制御信号が入力される場合を示したが、ビット数は、適宜設定すればよい。例えば、２ビット、或いは３ビット〜９ビットの制御信号を用いてもよい。なお、１１ビット以上の制御信号を用いてもよい。

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マルチ荷電粒子ビーム描画装置及びマルチ荷電粒子ビーム描画方法は、本発明の範囲に包含される。

１１ ビーム群
１３ 外接矩形
１５ 光軸
１７ 通過領域
２０ マルチビーム
２２ 穴
２４ 制御電極
２５ 通過孔
２６ 対向電極
２７ 制御グリッド
２８ 画素
２９ サブ照射領域
３０ 描画領域
３１ 基板
３２ ストライプ領域
３３ 支持台
３４ 照射領域
３６ 画素
３７ チップパターン
４１ 制御回路
４６ アンプ
４７ 個別ブランキング機構
５０ ラスタライズ部
５２ 照射量演算部
５４ 照射時間データ加工部
５６ 回転ずれ量測定部
５８ データ回転補正部
５９ ステージ走行角補正部
６１ 支持柱
６２ 固定ステージ
６４ 回転ステージ
６６ 固定ステージ
６８ ボールベアリング
７２ 描画制御部
１００ 描画装置
１０１ 試料
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１０６ マーク
１１０ 制御計算機
１１２ メモリ
１３０ 偏向制御回路
１３２，１３４ ＤＡＣアンプユニット
１３６ アンプ
１３８ ステージ制御回路
１３９ ステージ位置検出器
１４０，１４２ 記憶装置
１５０ 描画機構
１６０ 制御系回路
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３ 成形アパーチャアレイ基板
２０４ ブランキングアパーチャアレイ機構
２０５ 縮小レンズ
２０６ 制限アパーチャ基板
２０７ 対物レンズ
２０８ 主偏向器
２０９ 副偏向器
２１０ ミラー
２１１ 検出器
２１２ ブランキングアパーチャステージ機構
２１４ 成形アパーチャステージ機構
３３０ メンブレン領域
３３１ 成形アパーチャアレイ基板
３３２ 外周領域
３３３ 支持台

Claims (4)

1. 描画対象となる図形パターンのパターンデータが定義された描画データを記憶する記憶装置と、
   試料を載置する、移動可能なステージと、
   荷電粒子ビームを放出する放出源と、
   複数の開口部が形成され、前記複数の開口部を前記荷電粒子ビームの一部がそれぞれ通過することにより、マルチビームを形成すると共に成形する、回転調整可能な成形アパーチャアレイ基板と、
   前記記憶装置から前記描画データを読み出し、前記成形アパーチャアレイ基板の回転調整の残差に起因する前記マルチビームの前記試料面上におけるアパーチャアレイ像の回転ずれ量の情報を用いて、前記アパーチャアレイ像の回転ずれ量分、前記アパーチャアレイ像の回転ずれ方向とは逆方向へ前記図形パターン全体を回転させたパターンデータを生成するデータ回転補正部と、
   前記逆方向へ回転させられた図形パターンのパターンデータに基づいて、前記マルチビームの個別ブランキング制御を行う、前記成形アパーチャアレイ基板と共に回転調整可能なブランキングアパーチャアレイ機構と、
   前記ブランキングアパーチャアレイ機構を通過した、前記成形アパーチャアレイ基板の回転調整の残差に起因する前記アパーチャアレイ像の回転ずれが生じる前記マルチビームを前記試料上の所望の位置へと偏向する偏向器と、
   を備えたことを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
2. 前記図形パターンを前記試料に描画する場合に、前記成形アパーチャアレイ基板の回転調整の残差に起因する前記アパーチャアレイ像の回転ずれ量分、前記アパーチャアレイ像の回転ずれ方向に描画進行方向の角度を合わせるように前記ステージを斜め移動させるステージ制御回路をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
3. 描画対象となる図形パターンのパターンデータが定義された描画データを記憶する記憶装置から前記描画データを読み出し、マルチビームを形成する回転調整可能な成形アパーチャアレイ基板の回転調整の残差に起因する前記マルチビームの試料面上におけるアパーチャアレイ像の回転ずれ量の情報を用いて、前記アパーチャアレイ像の回転ずれ量分、前記アパーチャアレイ像の回転ずれ方向とは逆方向へ前記図形パターン全体を回転させたパターンデータを生成する工程と、
   前記成形アパーチャアレイ基板と共に回転調整可能なブランキングアパーチャアレイ機構を用いて、前記逆方向へ回転させられた図形パターンのパターンデータに基づいて前記マルチビームの個別ブランキング制御を行う工程と、
   前記ブランキングアパーチャアレイ機構を通過した、前記成形アパーチャアレイ基板の回転調整の残差に起因する前記アパーチャアレイ像の回転ずれが生じる前記マルチビームを前記試料上の所望の位置へと偏向することによって、前記図形パターンを前記試料に描画する工程と、
   を備えたことを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム描画方法。
4. 前記図形パターンを前記試料に描画する場合に、前記成形アパーチャアレイ基板の回転調整の残差に起因する前記アパーチャアレイ像の回転ずれ量分、前記アパーチャアレイ像の回転ずれ方向に描画進行方向の角度を合わせるように前記試料を載置するステージを斜め移動させることを特徴とする請求項３記載のマルチ荷電粒子ビーム描画方法。

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