JP2023056384A - マルチ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】マルチビーム描画において、各ビームの位置ずれ補正をドーズ変調により行う場合におけるドーズ変調率の増大を抑制可能な装置を提供する。【構成】本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、マルチ荷電粒子ビームの設計上の照射位置となる複数の設計グリッドの設計グリッド毎に、マルチ荷電粒子ビームのうち、対象ビームの設計グリッドから実際の照射位置が最も近い第１のビームを特定する特定部５２と、設計グリッド毎に、マルチ荷電粒子ビームから第１のビームを含む２つ以上のビームで構成される複数の組み合わせを設定する設定部５６と、設計グリッド毎、かつ、複数の組み合わせの組み合わせ毎に、当該組み合わせを構成する２つ以上のビームの各ビームへのドーズ分配率を算出するドーズ分配率算出部５８と、設計グリッド毎に、第１のビームのドーズ分配率が当該組み合わせを構成する２つ以上のビームの残りの１つ以上のビームのドーズ分配率よりも大きくなる組み合わせを選択する組み合わせ選択部６２と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明の一態様は、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、マルチビーム描画によるパターンの寸法ずれを低減する手法に関する。

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ることによりマスク像が縮小されて、偏向器で偏向されることにより試料上の所望の位置へと照射される。

マルチビームでは、光学系の特性上、露光フィールドに歪が生じ、かかる歪等によって、個々のビームの照射位置が理想グリッドからずれてしまう。しかし、マルチビームでは、個々のビームを個別に偏向することは難しいので個々のビームの試料面上の位置を個別に制御することは困難である。そのため、各ビームの位置ずれをドーズ変調によって補正することが行われる（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、ドーズ変調により位置ずれを補正する場合、ドーズ変調後の各ビームのドーズ変調率のうちの最大変調率が大きくなってしまう場合があるといった問題があった。最大変調率が大きくなるのに伴い、最大照射時間が長くなってしまう。

特開２０１９－０２９５７５号公報

本発明の一態様は、マルチビーム描画において、各ビームの位置ずれ補正をドーズ変調により行う場合におけるドーズ変調率の増大を抑制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、
マルチ荷電粒子ビームを形成するビーム形成機構と、
マルチ荷電粒子ビームの設計上の照射位置となる複数の設計グリッドの設計グリッド毎に、マルチ荷電粒子ビームのうち、対象ビームの設計グリッドから実際の照射位置が最も近い第１のビームを特定する特定部と、
設計グリッド毎に、マルチ荷電粒子ビームから第１のビームを含む２つ以上のビームで構成される複数の組み合わせを設定する組み合わせ設定部と、
設計グリッド毎、かつ、複数の組み合わせの組み合わせ毎に、当該組み合わせを構成する２つ以上のビームに、分配後の各分配ドーズ量の総和が当該設計グリッドに照射される予定のドーズ量と同等になるように当該設計グリッドに照射される予定のドーズ量を分配するための、当該組み合わせを構成する２つ以上のビームの各ビームへのドーズ分配率を算出する分配率算出部と、
設計グリッド毎に、第１のビームのドーズ分配率が当該組み合わせを構成する２つ以上のビームの残りの１つ以上のビームのドーズ分配率よりも大きくなる組み合わせを選択する組み合わせ選択部と、
前記マルチ荷電粒子ビームのビームアレイ全体における設計グリッド毎に選択される組み合わせを構成する前記２つ以上のビームへのドーズ分配率に応じて、ビームの設計上の照射位置毎に分配された前記ドーズ量を当該照射位置のドーズ量に加算することにより補正し、この補正された補正ドーズ量を出力するドーズ補正部と、
前記補正ドーズ量のマルチ荷電粒子ビームを用いて、試料にパターンを描画する描画機構と、
を備えたことを特徴とする。

本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム描画方法は、
マルチ荷電粒子ビームを形成する工程と、
マルチ荷電粒子ビームの設計上の照射位置となる複数の設計グリッドの設計グリッド毎に、マルチ荷電粒子ビームのうち、対象ビームの設計グリッドから実際の照射位置が最も近い第１のビームを特定する工程と、
設計グリッド毎に、マルチ荷電粒子ビームから第１のビームを含む２つ以上のビームで構成される複数の組み合わせを設定する工程と、
設計グリッド毎、かつ、複数の組み合わせの組み合わせ毎に、当該組み合わせを構成する２つ以上のビームに、分配後の各分配ドーズ量の総和が当該設計グリッドに照射される予定のドーズ量と同等になるように当該設計グリッドに照射される予定のドーズ量を分配するための、当該組み合わせを構成する２つ以上のビームの各ビームへのドーズ分配率を算出する工程と、
設計グリッド毎に、第１のビームのドーズ分配率が当該組み合わせを構成する２つ以上のビームの残りの１つ以上のビームのドーズ分配率よりも大きくなる組み合わせを選択する工程と、
前記マルチ荷電粒子ビームのビームアレイ全体における設計グリッド毎に選択される組み合わせを構成する前記２つ以上のビームへのドーズ分配率に応じて、ビームの設計上の照射位置毎に分配された前記ドーズ量を当該照射位置のドーズ量に加算することにより補正し、この補正された補正ドーズ量を出力する工程と、
前記補正ドーズ量のマルチ荷電粒子ビームを用いて、試料に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、マルチビーム描画において、各ビームの位置ずれ補正をドーズ変調により行う場合におけるドーズ変調率の増大を抑制できる。

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におけるブランキングアパーチャアレイ機構の構成を示す断面図である。 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におけるビームの位置ずれと位置ずれ周期性とを説明するための図である。 実施の形態１の比較例におけるビーム照射位置と位置ずれ補正を行う場合のドーズ分配率の一例を示す図である。 実施の形態１の比較例におけるビーム照射位置と位置ずれ補正を行う場合のドーズ分配率の他の一例を示す図である。 実施の形態１における制御グリットと実際のビーム照射位置との一例を示す図である。 実施の形態１における制限領域の一例を示す図である。 実施の形態１における制御グリットと実際のビーム照射位置とビームの組み合わせとの一例を示す図である。 実施の形態１における電流密度分布の一例を示す図である。 実施の形態１における位置ずれ補正に伴う最大変調率と最大位置ずれ量との関係のシミュレーション結果の一例を示す図である。 実施の形態１における繰り返し演算処理部の内部構成の一例を示すブロック図である。

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基板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、及び偏向器２０９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が配置される。ＸＹステージ１０５上には、さらに、ファラディーカップ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、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１４０，１４２，１４４を有している。制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１３０、ＤＡＣアンプユニット１３２，１３４、ステージ位置検出器１３９及び記憶装置１４０，１４２，１４４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。偏向器２０８は、４極以上の電極により構成され、電極毎にＤＡＣアンプ１３４を介して偏向制御回路１３０により制御される。偏向器２０９は、４極以上の電極により構成され、電極毎にＤＡＣアンプ１３２を介して偏向制御回路１３０により制御される。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。

制御計算機１１０内には、ビーム位置ずれマップ作成部５０、特定部５２、領域制限部５４、設定部５６、ドーズ分配率算出部５８、電流密度補正部６０、組み合わせ選択部６２、繰り返し演算処理部６４、ラスタライズ部６６、ドーズマップ作成部６８、ドーズ補正部７０、照射時間演算部７２、及び描画制御部７４が配置されている。ビーム位置ずれマップ作成部５０、特定部５２、領域制限部５４、設定部５６、ドーズ分配率算出部５８、電流密度補正部６０、組み合わせ選択部６２、繰り返し演算処理部６４、ラスタライズ部６６、ドーズマップ作成部６８、ドーズ補正部７０、照射時間演算部７２、及び描画制御部７４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。ビーム位置ずれマップ作成部５０、特定部５２、領域制限部５４、設定部５６、ドーズ分配率算出部５８、電流密度補正部６０、組み合わせ選択部６２、繰り返し演算処理部６４、ラスタライズ部６６、ドーズマップ作成部６８、ドーズ補正部７０、照射時間演算部７２、及び描画制御部７４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、座標、及びサイズ等が定義される。

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２において、成形アパーチャアレイ基板２０３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２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。成形アパーチャアレイ基板２０３（ビーム形成機構）は、マルチビーム２０を形成する。具体的には、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が形成されることになる。また、穴２２の配列の仕方は、図２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３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構成を示す断面図である。ブランキングアパーチャアレイ機構２０４は、図３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。基板３１の中央部は、例えば裏面側から削られ、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、実質的に同じ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。

メンブレン領域３３０には、図２に示した成形アパーチャアレイ基板２０３の各穴２２に対応する位置にマルチビーム２０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２０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３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。

制御回路４１内には、図示しないアンプ（スイッチング回路の一例）が配置される。アンプの一例として、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マルチビーム２０中の対応する１本を偏向し、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マルチビーム２０中の対応する１本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マルチビーム２０中の対応する１本の電子ビームは、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２０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２０３の複数の穴２２（開口部）を通過したマルチビーム２０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４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４に示すように、試料１０１の描画領域３０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２０３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２０３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。また、図４の例では、各ストライプ領域３２を１回ずつ描画する場合を示しているが、これに限るものではない。同じ領域を複数回描画する多重描画を行っても好適である。多重描画を行う場合には、位置をずらしながら各パスのストライプ領域３２を設定すると好適である。

図５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５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。この制御グリッド２７は、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５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（ビームアレイ）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５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５の例では、ビーム間ピッチで囲まれる領域で１つのサブ照射領域２９を構成する。図５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６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６では、図５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ｋ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６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。これによって、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６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、各ショットにおいて、設定された最大照射時間内のそれぞれの制御グリッド２７に対応する照射時間（描画時間、或いは露光時間）ビームを照射する。具体的には、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。そして、最大照射時間にＤＡＣアンプの整定時間を加算したショットサイクル時間Ｔｔｒ毎に、偏向器２０９による一括偏向により各ビームの照射位置を次のショット位置へと移動する。

そして、図６の例では４ショット終了した時点で、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。これにより、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。

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。よって、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照射位置を合わせる（シフトする）ように偏向する。かかる動作を繰り返すことで、すべての画素の描画が行われる。サブ照射領域２９がｎ×ｎ画素で構成される場合に、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。これにより、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により成形アパーチャアレイ基板２０３全体を照明する。成形アパーチャアレイ基板２０３には、矩形の複数の穴２２（開口部）が形成される。そして、電子ビーム２００は、すべての複数の穴２２が含まれる領域を照明する。複数の穴２２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２０３の複数の穴２２をそれぞれ通過する。これによって、例えば矩形形状の複数の電子ビーム（マルチビーム２０）が形成される。かかるマルチビーム２０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２０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、マルチビーム２０のうち、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４７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（通過したマルチビーム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２０３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。

上述したように、マルチビーム描画では、光学系の特性上、露光フィールドに歪が生じ、かかる歪等によって、マルチビーム２０の個々のビームの照射位置が理想グリッドからずれてしまう。しかし、マルチビーム２０の個々のビームを個別に偏向することは難しいので個々のビームの試料１０１面上の位置を個別に制御することは困難である。そのため、各ビームの位置ずれをドーズ変調によって補正することが行われる。しかしながら、ドーズ変調後の各ビームのドーズ変調率のうちの最大変調率が大きくなってしまう場合がある。最大変調率が大きくなるのに伴い、最大照射時間が長くなってしまう。そこで、実施の形態１では、制御グリッド２７に最も近くに照射される最近接ビームに着目し、かかる最近接ビームへのドーズ分配量を高くすることで、最大変調率を低減する。以下、具体的に説明する。

図７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７において、実施の形態１における描画方法は、ビーム位置ずれ量測定工程（Ｓ１０２）と、第１近接ビーム特定工程（Ｓ１０４）と、領域制限工程（Ｓ１０６）と、組み合わせ設定工程（Ｓ１０８）と、ドーズ分配率算出工程（Ｓ１１０）と、電流密度補正工程（Ｓ１１２）と、組み合わせ選択工程（Ｓ１１４）と、繰り返し演算処理工程（Ｓ１１８）と、ドーズ量演算工程（Ｓ１３０）と、ドーズ補正工程（Ｓ１３４）と、照射時間演算工程（Ｓ１４０）と、描画工程（Ｓ１４２）と、いう一連の工程を実施する。

ビーム位置ずれ量測定工程（Ｓ１０２）と、第１近接ビーム特定工程（Ｓ１０４）と、領域制限工程（Ｓ１０６）と、組み合わせ設定工程（Ｓ１０８）と、ドーズ分配率算出工程（Ｓ１１０）と、電流密度補正工程（Ｓ１１２）と、組み合わせ選択工程（Ｓ１１４）と、繰り返し演算処理工程（Ｓ１１８）と、の各工程は、描画処理を開始する前の前処理として実施される。

なお、実施の形態１における描画方法では、繰り返し演算処理工程（Ｓ１１８）を実施した方が好適であるが、省略しても構わない。繰り返し演算処理工程（Ｓ１１８）を省略する場合、図１において制御計算機１１０内に配置される繰り返し演算処理部６４を省略して構わない。逆に、繰り返し演算処理工程（Ｓ１１８）を実施する場合、その内部工程として、合成マップ作成工程（Ｓ１２０）と、判定工程（Ｓ１２２）と、組み合わせ更新工程（Ｓ１２４）と、組み合わせ変更工程（Ｓ１２５）と、判定工程（Ｓ１２６）と、いう一連の工程を実施する。

また、実施の形態１における描画方法では、電流密度補正工程（Ｓ１１２）を実施した方が好適であるが、省略しても構わない。電流密度補正工程（Ｓ１１２）を省略する場合、図１において制御計算機１１０内に配置される電流密度補正部６０を省略して構わない。

ビーム位置ずれ量測定工程（Ｓ１０２）として、描画装置１００は、マルチビーム２０の各ビームの試料１０１面上の照射位置が、対応する制御グリッド２７からずれる位置ずれ量を測定する。

図８は、実施の形態１におけるビームの位置ずれと位置ずれ周期性とを説明するための図である。マルチビーム２０では、図８（ａ）に示すように、光学系の特性上、露光フィールドに歪が生じ、かかる歪等によって、個々のビームの実際の照射位置３９が理想グリッドである制御グリッド２７からずれてしまう。そこで、実施の形態１では、かかる個々のビームの実際の照射位置３９の位置ずれ量を測定する。具体的には、レジストが塗布された評価基板に、マルチビーム２０を照射し、評価基板を現像することで生成されるレジストパターンの位置を位置測定器で測定する。これにより、ビーム毎の位置ずれ量を測定する。各ビームのショットサイズでは、各ビームの照射位置におけるレジストパターンのサイズを位置測定器で測定困難であれば、各ビームで、位置測定器で測定可能なサイズの図形パターン（例えば矩形パターン）を描画する。そして、図形パターン（レジストパターン）の両側のエッジ位置を測定して、両エッジ間の中間位置と設計上の図形パターンの中間位置との差分から対象ビームの位置ずれ量を測定すればよい。そして、得られた各ビームの照射位置の位置ずれ量データは、描画装置１００に入力され、記憶装置１４４に格納される。また、マルチビーム描画では、ストライプ領域３２内において照射領域３４をずらしながら描画を進めていくため、例えば、図６において説明した描画シーケンスでは、図４の下段に示すように、ストライプ領域３２の描画中、照射領域３４ａ～３４ｏといった具合に順次照射領域３４の位置が移動する。そして、照射領域３４の移動毎に、各ビームの位置ずれに周期性が生じることになる。或いは、各ビームが、それぞれ対応するサブ照射領域２９内のすべての画素３６を照射する描画シーケンスの場合であれば、図８（ｂ）に示すように、少なくとも照射領域３４と同じサイズの単位領域３５毎（３５ａ、３５ｂ、・・・）に各ビームの位置ずれに周期性が生じることになる。よって、ビームアレイの照射領域３４分の各ビームの位置ずれ量を測定すれば、測定結果を流用できる。言い換えれば、各ビームについて、対応するサブ照射領域２９内の各画素３６での位置ずれ量を測定できれば良い。

そして、ビーム位置ずれマップ作成部５０は、まず、ビームアレイ単位、言い換えれば、照射領域３４に対応する試料面上の１つの矩形単位領域３５内の各画素３６の各ビームの位置ずれ量を定義するビーム位置ずれ量マップを作成する。具体的には、ビーム位置ずれマップ作成部５４は、記憶装置１４４から各ビームの照射位置の位置ずれ量データを読み出し、かかるデータをマップ値としてビーム位置ずれ量マップを作成すればよい。マルチビーム２０全体の照射領域３４に対応する試料面上の１つの矩形単位領域３５内の各画素３６の制御グリッド２７をどのビームが照射するのかは、例えば図６において説明したように、描画シーケンスによって決まる。よって、ビーム位置ずれマップ作成部５０は、描画シーケンスに応じて１つの単位領域３５内の各画素３６の制御グリッド２７毎に当該制御グリッド２７への照射を担当するビームを特定して、当該ビームの位置ずれ量を演算する。作成されたビーム位置ずれ量マップは、記憶装置１４４に格納しておく。

図９は、実施の形態１の比較例におけるビーム照射位置と位置ずれ補正を行う場合のドーズ分配率の一例を示す図である。
図１０は、実施の形態１の比較例におけるビーム照射位置と位置ずれ補正を行う場合のドーズ分配率の他の一例を示す図である。図９及び図１０では、例えば５×５個の画素３６が配列される領域を示している。各画素３６を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。格子状に配列される制御グリッド２７に対して、各ビームの実際の照射位置３９はずれてしまう場合が多い。図９の例では、中心に位置する画素の制御グリッド２７ａに所望のドーズ量を照射したい場合、比較例では、制御グリッド２７ａを取り囲む３つのビームに制御グリッド２７ａに照射予定のドーズ量を分配する。図９の例では、例えば、照射位置３９ａのビームと照射位置３９ｂのビームと照射位置３９ｃのビームとにドーズ分配する。ドーズ分配量の重心が制御グリッド２７ａの位置になるようにドーズ分配率が算出される。この結果、照射位置３９ａのビームは、制御グリッド２７ａからのずれ量が小さいにもかかわらず、ドーズ分配率が０．０３となる。この結果、制御グリッド２７ａから離れた照射位置３９ｂのビームへのドーズ分配率が０．６４となる。同様に、照射位置３９ｂのビームよりももっと離れた照射位置３９ｃのビームへのドーズ分配率が０．３３となる。このようにして、各制御グリッド２７について、同様に、周囲のビームへとドーズを分配するためのドーズ分配率を算出する。

図１０の例では、制御グリッド２７ａのｙ方向に隣接する画素３６の制御グリッド２７ｂについてドーズを分配する場合の一例を示している。図１０の例では、制御グリッド２７ｂを取り囲む、例えば、照射位置３９ｂのビームと照射位置３９ｄのビームと照射位置３９ｅのビームとにドーズ分配する。制御グリッド２７ａの場合と同様、ドーズ分配量の重心が制御グリッド２７ｂの位置になるようにドーズ分配率が算出される。その結果、制御グリッド２７ｂに最も近い照射位置３９ｂのビームは、ドーズ分配率が０．８２となる。照射位置３９ｄのビームへのドーズ分配率が０．１５となる。同様に、照射位置３９ｅのビームへのドーズ分配率が０．０３となる。２つの制御グリッド２７ａ，２７ｂについての７ドーズ分配だけで、照射位置３９ｂのビームへのドーズ分配率が１．４６（＝０．６４＋０．８２）になる。その他の制御グリッド２７からの照射位置３９ｂのビームへのドーズ分配率も加算される可能性が高い。このように、比較例では、合計ドーズ分配率が、１を大きく超えてしまうビームが生じる。この原因として、制御グリッド２７ａからのずれ量が小さい照射位置３９ａのビームへの制御グリッド２７ａからのドーズ分配率が０．０３と小さいことが挙げられる。そこで、実施の形態１では、各制御グリッド２７に最も近くに照射される最近接ビームへのドーズ分配率を高くする。そのために、以下の工程を実施する。

第１近接ビーム特定工程（Ｓ１０４）として、特定部５２は、マルチビーム２０の設計上の照射位置となる複数の制御グリッド２７の制御グリッド２７毎に、マルチビーム２０のうち、対象の制御グリッド２７から実際の照射位置３９が最も近い最近接ビーム（第１のビーム）を特定する。

図１１は、実施の形態１における制御グリットと実際のビーム照射位置との一例を示す図である。図１１の例では、例えば５×５個の画素３６が配列される領域を示している。各画素３６を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。格子状に配列される制御グリッド２７に対して、各ビームの実際の照射位置３９はずれてしまう場合が多い。図１１の例では、図９及び図１０と同じ位置関係にある制御グリット２７と実際のビーム照射位置３９との一例を示している。図１１において、中心に位置する画素３６の制御グリッド２７ａから最も近い最近接ビームは、照射位置３９ａのビームであることがわかる。よって、特定部５２は、制御グリッド２７ａについて、照射位置３９ａのビームを最近接ビームと特定する。その他の制御グリッド２７についても、同様に、最近接ビームを特定する。

領域制限工程（Ｓ１０６）として、領域制限部５４は、制御グリッド２７毎に、マルチビーム２０から最近接ビームを含む２つ以上のビームで構成される複数の組み合わせを設定するための２番目のビーム（第２のビーム）を選択するための領域（制限領域）を制限する。

図１２は、実施の形態１における制限領域の一例を示す図である。図１２において、制限領域１７は、対象の制御グリッド２７ａと最近接ビームの照射位置３９ａとを結ぶ直線１１に直交すると共に制御グリッド２７ａを通る直線１３に対して、最近接ビームの照射位置３９ａとは反対側の領域である。

組み合わせ設定工程（Ｓ１０８）として、設定部５６（組み合わせ設定部）は、制御グリッド２７毎に、マルチビーム２０から最近接ビームを含む２つ以上のビーム、例えば３つで構成される複数の組み合わせを設定する。

図１３は、実施の形態１における制御グリットと実際のビーム照射位置とビームの組み合わせとの一例を示す図である。上述したように、設定部５６は、複数の組み合わせの組み合わせ毎に、制限された制限領域１７内のビーム群の中から２つ以上のビームのうちの第２番目のビームを選択する。図１３の例では、第２番目のビームは、直線１３に対して、照射位置３９ａとは反対側の制限領域１７から選択される。図１３の例では、例えば、照射位置３９ｆのビームが第２番目のビーム（第２のビーム）として選択される。第２番目のビームが、最近接ビームに対して直線１３の反対側に位置することで、最近接ビームのドーズ分配率を高めることができる。

設定部５６は、組み合わせを構成する２つ以上のビームの第３番目以降のビームを選択する。第３番目以降のビームについては、組み合わせを構成する３つ以上のビームで対象の制御グリッド２７を取り囲むことができる位置であれば良い。図１３の例では、照射位置３９ｇのビームが第３番目のビーム（第３のビーム）として選択される。このように、図１３では、制御グリッド２７ａについて設定される複数の組み合わせのうちの１つが、照射位置３９ａのビームと照射位置３９ｆのビームと照射位置３９ｇのビームとで構成される場合を示している。その他の組み合わせについては、図示を省略している。ここでは、３つのビームで組み合わせを構成する場合を説明するが、３つ以上のビームであればよい。

ドーズ分配率算出工程（Ｓ１１０）として、ドーズ分配率算出部５８（分配率算出部）は、制御グリッド２７毎、かつ、複数の組み合わせの組み合わせ毎に、当該組み合わせを構成する２つ以上のビームに、分配後の各分配ドーズ量の総和が当該制御グリッド２７に照射される予定のドーズ量と同等になるように、例えば一致するように当該制御グリッド２７に照射される予定のドーズ量を分配するための、当該組み合わせを構成する２つ以上のビームの各ビームへのドーズ分配率を算出する。ドーズ分配率算出部５８は、２つ以上のビームに分配後の各分配ドーズ量の重心と対応する制御グリッド２７とのずれが許容範囲Ｔｈ内になるように２つ以上のビームの各ビームへのドーズ分配率を算出する。実施の形態１において、重心が制御グリッド２７と完全一致することが望ましいが、これに限るものではない。重心と制御グリッド２７とのずれが許容範囲Ｔｈ内であればよい。例えば、画素サイズの１／５内であれば好適である。さらに望ましくは画素サイズの１／１０内であると良い。対象の制御グリッド２７の規格化されたドーズ量ｄ（ｉ）をｄ（ｉ）＝１とした場合に、最近接ビームと第２番目のビームと第３番目のビームへのドーズ分配率ｄ_１、ｄ_２，ｄ_３は、任意の基準位置から対象の制御グリッド２７へのベクトルｒと各ビームへのベクトルｒ_１，ｒ_２，ｒ_３を用いて以下の式（１－１）及び式（１－２）を満たす値として求めることができる。ｉはインデックスを示す。

Ｔｈ＝０の場合のドーズ分配率ｄ_１、ｄ_２，ｄ_３の他、Ｔｈ＝０でない場合のドーズ分配率ｄ_１、ｄ_２，ｄ_３が算出でき得るが、これらのうち最近接ビームのドーズ分配率ｄ_１ができるだけ大きくなる値を採用することが望ましい。

電流密度補正工程（Ｓ１１２）として、電流密度補正部６０（重み付け処理部）は、制御グリッド２７毎、かつ、複数の組み合わせの組み合わせ毎に、２つ以上のビームへのドーズ分配率に、電流密度のずれを補正する電流密度補正値を用いて重み付けされたドーズ分配率を算出する。

図１４は、実施の形態１における電流密度分布の一例を示す図である。図１４の例では、例えば、５×５本のマルチビーム２０を用いる場合を示している。図１４の例に示すように、電流密度は、一般的に、中心ビームが最も高く、外周方向に向かって小さくなる分布を形成する。よって、中心ビームで照射される場合と、外周ビームで照射される場合とで、同じ照射時間であっても入射ドーズ量は異なる。そこで、電流密度補正部６０は、対応するビームの電流密度のずれを補正する電流密度補正値を用いて重み付けされたドーズ分配率を算出する。重み付けされたドーズ分配率ｄｉ′は、以下の式（２）で定義できる。具体的には、理想的な電流密度Ｊをｉ番目のビームの実際の電流密度Ｊ（ｉ）で割った比をｉ番目のビームへのドーズ分配率ｄｉに乗じる。これにより、ｉ番目のビームへの重み付けされたドーズ分配率ｄｉ′を求めることができる。理想的な電流密度Ｊをｉ番目のビームの実際の電流密度Ｊ（ｉ）で割った比（Ｊ／Ｊ（ｉ））が電流密度補正値の一例となる。

ここで、ｎ回の多重描画を行う場合、各制御グリッド２７についてドーズ分配されるビームは異なることになる。各制御グリッド２７に照射する予定の照射時間を各パスにおいて均一に分割する場合、各パスの照射時間は、ｎ回分の電流密度ｎ・Ｊを各パスのビームの電流密度Ｊ（ｉ）の合計で割った比で重み付けすることができる。一方、パス毎に、各制御グリッド２７からドーズ分配される２つ以上のビームは異なる。このため、各パスの第２番目或いは／及び第３番目のビームの中には、他のパスと照射位置が全く異なる位置になる場合もあり得る。一方、最近接ビームは、対象の制御グリッド２７付近を照射する。そこで、制御グリッド２７毎に、各パスの最近接ビームの電流密度Ｊ（ｉ）を用いて、ｎ回分の電流密度ｎ・Ｊを各パスの最近接ビームの電流密度Ｊ（ｉ）の合計で割った比で各パスの２つ以上のビームの各ドーズ分配率ｄｉの重み付けを行う。重み付けされたドーズ分配率ｄｉ′は、以下の式（３）で定義できる。ｎ回分の電流密度ｎ・Ｊを各パスの最近接ビームの電流密度Ｊ（ｉ）の合計で割った比が電流密度補正値の他の一例となる。

ここで、理想的な電流密度Ｊを規格化した１とした場合に、４回の多重描画の各パスでの最近接ビームの電流密度が、例えば１．０，０．９，０．９５，０．８５であるとする。式（２）を用いた電流密度補正値は、パス毎に、（１．０／１．０）、（１．０／０．９）、（１．０／０．９５）、（１．０／０．８５）となる。よって、これらの中の最大値は、１．１８（＝１．０／０．８５）となる。これに対して、式（３）を用いた電流密度補正値の計算では、４回のパスの実際の電流密度の合計値が３．７（＝１．０＋０．９＋０．９５＋０．８５）となる。４回のパスの理想的な電流密度の合計ｎ・Ｊが４（＝４×１．０）となる。よって、各パスの電流密度補正値は、１．０８（＝４／３．７）となり、式（２）を用いた場合よりも小さくできる。

組み合わせ選択工程（Ｓ１１４）として、組み合わせ選択部６２は、制御グリッド２７毎に、最近接ビームのドーズ分配率が当該組み合わせを構成する２つ以上のビームの残りの１つ以上のビームのドーズ分配率よりも大きくなる組み合わせを選択する。最近接ビームのドーズ分配率が当該組み合わせを構成する２つ以上のビームの残りの１つ以上のビームのドーズ分配率よりも大きくなる組み合わせが２以上存在する場合には、最近接ビームのドーズ分配率が最も大きくなる組み合わせを選択すると好適である。

なお、電流密度補正工程（Ｓ１１２）を省略する場合、組み合わせ選択工程（Ｓ１１４）で対象となるドーズ分配率は、電流密度補正値で重み付けされる前のドーズ分配率を用いる。電流密度補正工程（Ｓ１１２）を実施する場合、組み合わせ選択部６２は、最近接ビームの重み付けされたドーズ分配率が当該組み合わせを構成する２つ以上のビームの残りの１つ以上のビームの重み付けされたドーズ分配率よりも大きくなる組み合わせを選択する。

図１５は、実施の形態１における位置ずれ補正に伴う最大変調率と最大位置ずれ量との関係のシミュレーション結果の一例を示す図である。図１５において縦軸は最大変調率を示す。横軸はマルチビーム２０の最大位置ずれ量を示す。最大変調率は、各制御グリット２７でドーズ分配された各ドーズ分配率をビーム毎に合計した合計ドーズ分配率のうちの最大値で定義する。◇で示すデータは、最近接ビームのドーズ分配率が残りのビームのドーズ分配率より大きくするように考慮していない場合を示している。図１５の例では、最近接ビームのドーズ分配率を大きくする考慮を実施しないと、いずれの場合でも最大変調率が１以上になることがわかる。また、位置ずれ量が大きくなるのに伴い、最大変調率も大きくなることがわかる。これに対して、実施の形態１では、最近接ビームのドーズ分配率が残りのビームのドーズ分配率より大きくなるように組み合わせを選択することで、最大変調率を低減することができる（□で示すデータ）。また、位置ずれ量が大きくなるのに伴い、最大変調率も大きくなる傾向は同様である。また、電流密度補正値でドーズ分配率を重み付けした上で組み合わせを選択することで最大変調率をさらに低減することができる（△で示すデータ）。図１５の例での電流密度補正値は式（３）の比を用いた場合を示している。

次に、繰り返し演算処理工程（Ｓ１１８）を実施する場合について説明する。

繰り返し演算処理工程（Ｓ１１８）として、繰り返し演算処理部６４は、制御グリッド毎に選択される組み合わせを変えながら、その都度ビームアレイ全体におけるビームの設計上の照射位置毎に合計した合計ドーズ分配率を算出する。具体的には以下のように動作する。

図１６は、実施の形態１における繰り返し演算処理部の内部構成の一例を示すブロック図である。図１６において、繰り返し演算処理部６４内には、合成マップ作成部８０、判定部８２、判定部８６、及び組み合わせ変更部８８が配置される。合成マップ作成部８０、判定部８２、判定部８６、及び組み合わせ変更部８８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。合成マップ作成部８０、判定部８２、判定部８６、及び組み合わせ変更部８８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。

合成マップ作成工程（Ｓ１２０）として、合成マップ作成部８０（合計算出部）は、マルチビーム２０のビームアレイ全体における制御グリッド２７毎に選択される組み合わせを構成する２つ以上のビームへのドーズ分配率を、ビームの設計上の照射位置毎に合計（合成）した合計ドーズ分配率を算出する。そして、各ビームの設計上の照射位置の合計ドーズ分配率を要素とする合成マップを作成する。合成マップは、マルチビーム２０のビームアレイ配列と同様の配列で作成されると好適である。１つのビームに複数の制御グリッド２７からドーズ分配される場合がある。そこで、複数の制御グリッド２７からドーズ分配された各ドーズ分配率をビームの設計上の照射位置毎に合成する。ここでは単純に合計値を算出すればよい。

判定工程（Ｓ１２２）として、判定部８２は、ｋ回目の制御グリッド２７毎に選択された組み合わせでの各ビームの設計上の照射位置の合計ドーズ分配率の最大値（最大変調量）が、ｋ－１回目以前の制御グリッド２７毎に選択された組み合わせでの各ビームの設計上の照射位置の合計ドーズ分配率の最大値（最大変調量）よりも小さくなったかどうかを判定する。初回は、前回以前の合計ドーズ分配率の最大値と比較できないので、小さくならないと判定すればよい。２回目以降では、前回以前の最大変調量が存在するのでその都度大小関係を判定すればよい。最大変調量が小さくなった場合には、組み合わせ更新工程（Ｓ１２４）に進む。最大変調量が小さくならなかった場合には、組み合わせ変更工程（Ｓ１２５）に進む。また、この工程で、仮で、合計ドーズ分配率を更新しても良い。その場合の更新は注目している制御グリッド２７にかかわる部分だけ実施する。

組み合わせ更新工程（Ｓ１２４）として、組み合わせ選択部６２は、ｋ回目（ｋは２以上の整数）のビームアレイ全体における各ビームの設計上の照射位置の合計ドーズ分配率の最大値がｋ－１回目以前のビームアレイ全体における各ビームの設計上の照射位置の合計ドーズ分配率の最大値よりも小さい場合に、ｋ回目のビームアレイ全体における各ビームの設計上の照射位置の合計ドーズ分配率の基となる制御グリッド２７毎の組み合わせを選択し直す。言い換えれば、現在選択されている制御グリッド２７毎の組み合わせを更新する。あわせて、合計ドーズ分配率を更新する。この更新は、組み合わせを更新した制御グリッド２７にかかわる部分だけ実施する。

組み合わせ変更工程（Ｓ１２５）として、組み合わせ変更部８８は、制御グリッド２７毎に選択される組み合わせを変更する。制御グリッド２７毎に最近接ビームは特定されている。第２番目のビームは制限領域１７内を照射位置３９とするビームに制限される。かかる条件で、他の組み合わせに変更する。制御グリッド２７毎に、最近接ビームのドーズ分配率が当該組み合わせを構成する２つ以上のビームの残りの１つ以上のビームのドーズ分配率よりも大きくなる組み合わせが２以上存在する場合には、この中から組み合わせを変更しても好適である。そして、合成マップ作成工程（Ｓ１２０）に戻り、次の判定工程（Ｓ１２６）で規定回数に達するまで、合成マップ作成工程（Ｓ１２０）から組み合わせ変更工程（Ｓ１２５）を繰り返す。なお、繰り返す場合の合成マップ作成工程（Ｓ１２０）では、ビームアレイ全体における各ビームの設計上の照射位置の合計ドーズ分配率を計算し直す場合に限るものではなく、組み合わせを変更した制御グリッドの組み合わせ対象となる照射位置での合計ドーズ分配率だけを算出しても良い。

判定工程（Ｓ１２６）として、判定部８６は、組み合わせ更新がなされた繰り返し演算処理の回数ｋが予め設定された回数ｍに達したかどうかを判定する。組み合わせ更新がなされた繰り返し演算処理の回数ｋが予め設定された回数ｍに達した場合、現在選択されている制御グリッド２７毎の組み合わせを維持して繰り返し演算処理を終了する。組み合わせ更新がなされた繰り返し演算処理の回数ｋが予め設定された回数ｍに達していない場合、組み合わせ変更工程（Ｓ１２５）に進む。組み合わせ更新がなされた繰り返し演算処理の回数ｋがｍ回に達していなくても、ｋ－１回目との最大値の差分が、予め設定された値よりも小さい場合に繰り返し演算処理を終了しても好適である。また、繰り返し演算処理を行った結果、組み合わせ更新がなされることが無かった場合でも、制御グリッド毎に当該制御グリッドでの繰り返し演算処理の回数が予め設定された回数ｑに達したら当該制御グリッドでの繰り返し演算処理を終了しても構わない。

そして、合成マップ作成工程（Ｓ１２０）に戻り、繰り返し演算処理の回数ｋが予め設定された回数ｍに達するまで、合成マップ作成工程（Ｓ１２０）から組み合わせ変更工程（Ｓ１２５）までの各工程を繰り返す。

合成マップ作成部８０は、制御グリッド２７毎に選択される組み合わせを変えながら、その都度ビームアレイ全体におけるビームの設計上の照射位置毎に合計した合計ドーズ分配率を算出する。組み合わせを変更後の各組み合わせを構成する２つ以上のビームへの各ドーズ分配率はドーズ分配率算出工程（Ｓ１１０）で既に算出された結果を流用すればよい。

制御グリッド２７毎の組み合わせを変えることで、ビームの設計上の照射位置毎の合計ドーズ分配率が変化する。この結果、合成後の最大変調率が変化する。よって、繰り返し演算処理（イタレーション）を行うことで、最大変調率をさらに低減できる。

そして、制御グリッド２７毎に選択された組み合わせを構成する２つ以上のビームへのビームの変調率は、位置ずれ補正データとして、記憶装置１４４に格納される。位置ずれ補正データは、照射領域３４に対応する試料面上の１つの矩形単位領域３５について作成されればよい。

ドーズ量演算工程（Ｓ１３０）として、ドーズマップ作成部６８（ドーズ量演算部）は、描画パターン毎に、当該描画パターンに応じた試料１０１上の各画素３６の個別のドーズ量を演算する。具体的には、以下のように動作する。まず、ラスタライズ部６６は、記憶装置１４０から描画データを読み出し、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。

次に、ドーズマップ作成部６８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。ドーズマップ作成部６８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、ドーズマップ作成部６８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、ドーズマップ作成部６８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、ドーズマップ作成部６８は、ストライプ単位で画素３６毎の入射照射量Ｄ（ｘ）を定義したドーズマップを作成する。かかる画素３６毎の入射照射量Ｄ（ｘ）は、設計上、当該画素３６の制御グリッド２７に照射される予定の入射照射量Ｄ（ｘ）となる。言い換えれば、ドーズマップ作成部６８は、ストライプ単位で制御グリッド２７毎の入射照射量Ｄ（ｘ）を定義したドーズマップを作成する。この作成されたドーズマップは、例えば、記憶装置１４４に格納される。

ドーズ補正工程（Ｓ１３４）として、ドーズ補正部７０は、描画パターン毎に、記憶装置１４４から位置ずれ補正データを読み出し、当該描画パターンに応じた各画素の個別のドーズ量に位置ずれ補正データを適用して、ドーズ量を補正する。具体的には、ドーズ補正部７０は、制御グリッド２７毎に、対象の制御グリッド２７に照射される予定の入射照射量Ｄ（ｘ）をドーズ分配率に応じて組み合わせを構成する２つ以上のビームが照射する設計上の照射位置となる画素へと分配される。そして、ビームの設計上の照射位置となる画素毎に分配されたドーズ量を加算する。言い換えれば、ドーズ補正部７０は、画素毎に分配されたドーズ量を当該画素のドーズ量に加算することにより補正し、補正された補正ドーズ量を出力する。加算される当該画素のドーズ量は、他の画素への分配がある場合には、他の画素へ分配されて残ったドーズ量に相当する。

照射時間演算工程（Ｓ１４０）として、照射時間演算部７２は、ビームの位置ずれが補正された各画素のドーズ量に対応する照射時間ｔを演算する。照射時間ｔは、ドーズ量Ｄを電流密度Ｊで割ることで演算できる。各画素３６（制御グリッド２７）の照射時間ｔは、マルチビーム２０の１ショットで照射可能な最大照射時間Ｔｔｒ内の値として演算される。各画素３６（制御グリッド２７）の照射時間ｔは、最大照射時間Ｔｔｒを例えば１０２３階調（１０ビット）とする０～１０２３階調の階調値データに変換する。階調化された照射時間データは記憶装置１４２に格納される。

描画工程（Ｓ１４２）として、まず、描画制御部７４は、照射時間データを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データを偏向制御回路１３０に転送する。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、各制御グリッド２７に照射される予定のドーズ量がそれぞれ選択された組み合わせを構成する２つ以上のビームに分配されたマルチビーム２０を用いて、試料１０１にパターンを描画する。言い換えれば、ドーズ補正工程（Ｓ１３４）によるドーズ量の加算によって補正された補正ドーズ量のマルチビーム２０を用いて、試料１０１にパターンを描画する。

以上のように、実施の形態１によれば、マルチビーム描画において、各ビームの位置ずれ補正をドーズ変調により行う場合におけるドーズ変調率の増大を抑制できる。よって、最大照射時間の増大を抑制し、ひいては描画時間の増加を抑制できる。

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。上述した例では、１ショット分の最大照射時間Ｔｔｒ内で、マルチビーム２０の各ビームが照射時間をビーム毎に個別に制御する場合について説明した。しかし、これに限るものではない。例えば、１ショット分の最大照射時間Ｔｔｒを照射時間の異なる複数のサブショットに分割する。そして、各ビームに対して、それぞれ複数のサブショットの中から１ショット分の照射時間になるようにサブショットの組合せを選択する。そして、同じ画素に対して連続して同じビームで選択されたサブショットの組合せ分が照射されることにより、ビーム毎に１ショット分の照射時間を制御するようにしても好適である。

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。

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
３２ ストライプ領域
３１ 基板
３３ 支持台
３４ 照射領域
３５ 矩形単位領域
３６ 画素
３９ 照射位置
４１ 制御回路
５０ ビーム位置ずれマップ作成部
５２ 特定部
５４ 領域制限部
５６ 設定部
５８ ドーズ分配率算出部
６０ 電流密度補正部
６２ 組み合わせ選択部
６４ 繰り返し演算処理部
６６ ラスタライズ部
６８ ドーズマップ作成部
７０ ドーズ補正部
７２ 照射時間演算部
７４ 描画制御部
８０ 合成マップ作成部
８２，８６ 判定部
８８ 組み合わせ変更部
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
１３０ 偏向制御回路
１３２，１３４ ＤＡＣアンプユニット
１３９ ステージ位置検出器
１４０，１４２，１４４ 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
２０８，２０９ 偏向器
２１０ ミラー
３３０ メンブレン領域
３３２ 外周領域

Claims (7)

1. マルチ荷電粒子ビームを形成するビーム形成機構と、
   前記マルチ荷電粒子ビームの設計上の照射位置となる複数の設計グリッドの設計グリッド毎に、前記マルチ荷電粒子ビームのうち、対象ビームの設計グリッドから実際の照射位置が最も近い第１のビームを特定する特定部と、
   設計グリッド毎に、前記マルチ荷電粒子ビームから前記第１のビームを含む２つ以上のビームで構成される複数の組み合わせを設定する組み合わせ設定部と、
   設計グリッド毎、かつ、前記複数の組み合わせの組み合わせ毎に、当該組み合わせを構成する２つ以上のビームに、分配後の各分配ドーズ量の総和が当該設計グリッドに照射される予定のドーズ量と同等になるように当該設計グリッドに照射される予定の前記ドーズ量を分配するための、当該組み合わせを構成する前記２つ以上のビームの各ビームへのドーズ分配率を算出する分配率算出部と、
   設計グリッド毎に、前記第１のビームのドーズ分配率が当該組み合わせを構成する２つ以上のビームの残りの１つ以上のビームのドーズ分配率よりも大きくなる組み合わせを選択する組み合わせ選択部と、
   前記マルチ荷電粒子ビームのビームアレイ全体における設計グリッド毎に選択される組み合わせを構成する前記２つ以上のビームへのドーズ分配率に応じて、ビームの設計上の照射位置毎に分配された前記ドーズ量を当該照射位置のドーズ量に加算することにより補正し、この補正された補正ドーズ量を出力するドーズ補正部と、
   前記補正ドーズ量のマルチ荷電粒子ビームを用いて、試料にパターンを描画する描画機構と、
   を備えたマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
2. 前記組み合わせ設定部は、前記複数の組み合わせの組み合わせ毎に、制限された制限領域内のビーム群の中から前記２つ以上のビームのうちの第２のビームを選択する請求項１記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
3. 前記制限領域は、前記第１のビームの対象の設計グリッドと前記第１のビームの照射位置とを結ぶ直線に直交すると共に、前記第１のビームの対象の設計グリッドを通る直線に対して、前記第１のビームの照射位置とは反対側の領域である請求項２記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
4. 前記分配率算出部は、２つ以上のビームに分配後の各分配ドーズ量の重心と対応する設計グリッドとのずれが許容範囲内になるように前記２つ以上のビームの各ビームへのドーズ分配率を算出する請求項１～３のいずれかに記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
5. 設計グリッド毎、かつ、前記複数の組み合わせの組み合わせ毎に、前記２つ以上のビームへのドーズ分配率に、電流密度のずれを補正する電流密度補正値を用いて重み付けされたドーズ分配率を算出する重み付け処理部をさらに備えた請求項１～４のいずれかに記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
6. 前記マルチ荷電粒子ビームのビームアレイ全体における設計グリッド毎に選択される組み合わせを構成する前記２つ以上のビームへのドーズ分配率を、ビームの設計上の照射位置毎に合計した合計ドーズ分配率を算出する合計算出部をさらに備え、
   前記合計算出部は、設計グリッド毎に選択される組み合わせを変えながら、その都度ビームアレイ全体における前記ビームの設計上の照射位置毎に合計した合計ドーズ分配率を算出し、
   前記組み合わせ選択部は、ｋ回目（ｋは２以上の整数）のビームアレイ全体における各ビームの設計上の照射位置の合計ドーズ分配率の最大値がｋ－１回目以前のビームアレイ全体における各ビームの設計上の照射位置の合計ドーズ分配率の最大値よりも小さい場合に、ｋ回目のビームアレイ全体における各ビームの設計上の照射位置の合計ドーズ分配率の基となる設計グリッド毎の組み合わせを選択し直す請求項１～５のいずれかに記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
7. マルチ荷電粒子ビームを形成する工程と、
   前記マルチ荷電粒子ビームの設計上の照射位置となる複数の設計グリッドの設計グリッド毎に、前記マルチ荷電粒子ビームのうち、対象ビームの設計グリッドから実際の照射位置が最も近い第１のビームを特定する工程と、
   設計グリッド毎に、前記マルチ荷電粒子ビームから前記第１のビームを含む２つ以上のビームで構成される複数の組み合わせを設定する工程と、
   設計グリッド毎、かつ、前記複数の組み合わせの組み合わせ毎に、当該組み合わせを構成する２つ以上のビームに、分配後の各分配ドーズ量の総和が当該設計グリッドに照射される予定のドーズ量と同等になるように当該設計グリッドに照射される予定の前記ドーズ量を分配するための、当該組み合わせを構成する前記２つ以上のビームの各ビームへのドーズ分配率を算出する工程と、
   設計グリッド毎に、前記第１のビームのドーズ分配率が当該組み合わせを構成する２つ以上のビームの残りの１つ以上のビームのドーズ分配率よりも大きくなる組み合わせを選択する工程と、
   前記マルチ荷電粒子ビームのビームアレイ全体における設計グリッド毎に選択される組み合わせを構成する前記２つ以上のビームへのドーズ分配率に応じて、ビームの設計上の照射位置毎に分配された前記ドーズ量を当該照射位置のドーズ量に加算することにより補正し、この補正された補正ドーズ量を出力する工程と、
   前記補正ドーズ量のマルチ荷電粒子ビームを用いて、試料にパターンを描画する工程と、
   を備えたマルチ荷電粒子ビーム描画方法。

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