JP3807909B2 - 荷電粒子ビーム露光方法及び荷電粒子ビーム露光装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，荷電粒子ビーム露光方法及び荷電粒子ビーム露光装置に関し，特に，電子ビームのような荷電粒子ビームで半導体ウエハ上にパターンを描画するための露光データを作成する方法及びその方法を実施する荷電粒子ビーム露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子ビーム等の荷電粒子ビーム露光は，サブミクロンのパターンを露光することができ，高集積度を有するＬＳＩの製造工程に利用される。特に，最近において，マスクの製造に利用されるだけでなく，半導体ウエハ上に形成したレジストに直接荷電粒子ビームを照射して露光することが行われている。
【０００３】
ＬＳＩの設計工程において，所望の集積回路を形成する為に，複数の層構造のパターンデータが作成される。かかるパターンデータにしたがって，半導体ウエハ上のレジスト或いはマスク基板上のレジストを露光する。レジスト膜に荷電粒子ビームを照射してビームのエネルギーにより，レジストに化学反応を起こさせることで露光が行われる。
【０００４】
その場合に，考慮すべき点は，荷電粒子ビームをレジストに照射した時に，ビームのレジスト内の前方散乱と後方散乱に起因する近接露光効果である。近接露光効果は，ある領域に荷電粒子ビームを照射した時にビームの散乱により隣接する領域にもビームのエネルギーが広がる現象である。例えば，露光パターン密度が高い領域では，近接する露光パターン領域に照射された荷電粒子ビームのエネルギーの影響で，現像後のパターンが拡大する。或いは，露光パターン密度が低い領域では，近接する領域からのエネルギーの影響がなく，現像後のパターンが縮小或いは細くなる。或いは，前方散乱の一種としてクーロン効果によるビームボケが発生し，パターン精度を落とす原因になる。
【０００５】
したがって，かかる近接露光効果を考慮して，設計された露光データを修正する必要がある。本出願人は，かかる露光データの修正の方法について，平成９年（１９９７）１０月１日付けの特許出願，特願平９−２６９０８１（特開平１１−１１１５９５号，平成１１年（１９９９）４月２３日）または米国特許第６０８７０５２号（２０００年７月１１日発行）を提案した。
【０００６】
この特許出願で提案された方法は，要するに，サブフィールド内に複数の補正エリアを発生させ，その補正エリア内の面積密度を，周囲の補正エリアの面積密度からの影響にしたがって修正して，近接露光効果を考慮した修正された面積密度を求め，その修正面積密度にしたがって，補正エリアが属するパターンの主露光量（露光強度）を補正し，更に，露光量が不足している補正エリアに補助露光パターンを発生させる。
【０００７】
この方法によれば，パターン毎に与えられた主露光量を，周囲の露光による近接露光効果を考慮して一旦補正し，更に，パターン内でもパターンの面積密度が小さい領域であってレジストを反転させるに十分でない露光エネルギーしか与えられない領域に，補助露光を行う。主露光量を補正することにより，過剰な露光量によりパターンが膨張することを防止し，補助露光を行うことで不十分な露光量によりパターン先端部などが細くなるのを防止する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，第１に，補助露光パターンを追加して発生することは，新たなビームショットを必要とし，ＬＳＩを描画するために必要なビームショット数の増大を招き，スループットの低下につながる。
【０００９】
更に第２に，補助露光パターンは，パターンの主露光量では露光量が不足する場合に追加され，その露光量が比較的小さい露光パターンである。そして，補助露光パターンは，周囲からの近接露光効果が少ないパターンの周囲や先端に必要になる場合が多い。
【００１０】
このような露光量が小さい補助露光パターンをパターンの角部や細長いパターンの先端に描画すると，角部や先端部で露光エネルギーが少ない領域が拡がり，角部や先端部における露光後の現像パターンのコントラストが低下する問題がある。即ち，現像パターンの断面が，角部や先端部で裾を引くような形状になりがちであり，平面図では丸みを帯びる傾向にある。したがって，できるだけ角部や先端部での補助露光パターンの発生を少なくすることが要求される。
【００１１】
第３に，荷電粒子ビームを照射した場合に，電子のクーロン効果によりビーム内の電子がある広がりをもって照射される。つまり，照射ビームのボケが発生する。このビームボケは，特に０．１μｍ以下のパターンルールにおいては無視できない大きさになる。したがって，ビームボケを考慮して適切にパターン補正を行うことが必要となってくる。
【００１２】
そこで，本発明の目的は，補助露光パターンの数をできるだけ減らすことができる荷電粒子ビーム露光方法及びその装置を提供することにある。
【００１３】
更に，本発明の別の目的は，細長いパターンの先端部での補助露光パターンの発生をできるだけ抑制することができる荷電粒子ビーム露光方法及びその装置を提供することにある。
【００１４】
更に，本発明の別の目的は，ビームボケによる露光パターン精度の低下を防止することができる荷電粒子ビーム露光方法及びその装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために，本発明の第１の側面は，複数のパターンを有するパターンデータから露光パターンデータを有する露光データを生成し，該露光データにしたがって試料を露光する荷電粒子ビーム露光方法において，（ａ）前記パターンに対して複数の補正エリアを発生する工程と，（ｂ）前記パターンデータのパターンであって，高さと幅の比が基準値より大きい細長いパターンを，複数のパターンに分割する工程と，（ｃ）前記補正エリア内のパターンの面積密度を求め，当該補正エリアの周囲の補正エリアの面積密度及び補正エリア間の距離にしたがって，当該補正エリアの面積密度を修正する工程と，（ｄ）前記パターンに交わる補正エリアの前記修正された面積密度のうち最大の修正面積密度にしたがって，各パターンの主露光量を決定する工程と，（ｅ）前記パターン内であって前記主露光量では露光エネルギー不足になる前記補正エリアに補助露光パターンを発生する工程と，（ｆ）前記パターンデータに前記補助露光パターンを追加した露光パターンデータにしたがって，前記試料を露光する工程とを有することを特徴とする。
【００１６】
上記第１の側面によれば，細長いパターンを複数に分割し，それぞれの分割されたパターンに対して，最適な主露光量を決定する。そして，その主露光量では露光エネルギーが不足する領域には，補助露光パターンを発生して，露光不足を解決する。分割されたパターン毎に最適な主露光量が決定されるので，必要な補助露光パターン数を減らすことができる。
【００１７】
上記の目的を達成するために，本発明の第２の側面は，複数のパターンを有するパターンデータから露光パターンデータを有する露光データを生成し，該露光データにしたがって試料を露光する荷電粒子ビーム露光方法において，（ａ）前記パターンに対して複数の補正エリアを発生する工程と，（ｂ）前記パターンを描画する露光ビームサイズのうち，最大サイズに応じて前記ビームの広がりによるビームボケを求め，当該ビームボケに応じて前記パターンを縮小するように変更する工程と，（ｃ）前記変更されたパターンにしたがって求められた露光パターンデータにしたがって，前記試料を露光する工程とを有することを特徴とする。
【００１８】
上記の第２の側面によれば，クーロン効果によるビームボケを，パターンを描画するビームサイズに従って求め，そのビームボケに応じてパターンを縮小変更している。従って，露光・現像後のパターン精度が向上する。
【００１９】
上記の目的を達成するために，本発明の第３の側面は，複数のパターンを有するパターンデータから露光パターンデータを有する露光データを生成し，該露光データにしたがって試料を露光する荷電粒子ビーム露光方法において，（ａ）前記パターンに対して複数の補正エリアを発生する工程と，（ｂ）前記補正エリア内のパターンの面積密度を求め，当該補正エリアの周囲の補正エリアの面積密度及び補正エリア間の距離にしたがって，当該補正エリアの面積密度を修正する工程と，（ｃ）前記パターンの境界に交わる補正エリアの前記修正された面積密度のうち最大の修正面積密度にしたがって，各パターンの主露光量を決定する工程と，（ｄ）前記パターン内であって前記主露光量では露光エネルギー不足になる前記補正エリアに補助露光パターンを発生する工程と，（ｅ）前記パターンデータに前記補助露光パターンを追加した露光パターンデータにしたがって，前記試料を露光する工程とを有することを特徴とする。
【００２０】
上記の第３の側面によれば，パターンの主露光量は，パターン内の補正エリアのうち，パターン境界に交わる補正エリアにおける最大の修正された面積密度を基準として，補正される。この最大の修正面積密度を，パターンを代表する面積密度として，しばしばパターン面積密度と称する。この方法によれば，パターンの主露光量を，パターン境界に最適な露光量に設定することができる。したがって，パターン境界に発生する補助露光パターンの数を減らすことができる。
【００２１】
上記の目的を達成するために，本発明の第４の側面は，複数のパターンを有するブロックマスクを透過した荷電粒子ビームにより試料を露光する荷電粒子ビーム露光方法において，（ａ）前記ブロックマスクのパターンに対して複数の補正エリアを発生する工程と，（ｂ）前記補正エリア内のパターンの面積密度を求め，当該補正エリアの周囲の補正エリアの面積密度及び補正エリア間の距離にしたがって，当該補正エリアの面積密度を修正する工程と，（ｃ）前記パターンの境界に交わる補正エリアの前記修正された面積密度のうち最大の修正面積密度にしたがって，各パターンの露光量を決定し，前記ブロックマスク内の複数のパターンの露光量のうち最小の露光量を，当該ブロックマスクの主露光量にする工程と，（ｄ）前記パターン内であって前記主露光量では露光エネルギー不足になる前記補正エリアに補助露光パターンを発生する工程と，（ｅ）前記ブロックマスクを通過した荷電粒子ビームで前記主露光量にしたがって前記試料を露光し，更に，前記補助露光パターンで前記試料を露光する工程とを有することを特徴とする。
【００２２】
上記の第４の側面によれば，ブロックマスクの露光量を最適化することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下，図面を参照して本発明の実施の形態例を説明する。しかしながら，かかる実施の形態例が，本発明の技術的範囲を限定するものではない。また，本発明は荷電粒子ビーム露光方法及びその装置に適用されるが，以下の実施の形態例は電子ビーム露光方法及びその装置を例にして説明する。
【００２４】
図１は，本実施の形態例における電子ビーム露光装置の概略構成図である。この例では，電子ビーム露光装置は，パターンデータを有する設計データDinを入力し，近接露光効果を考慮した露光データDoutを出力する露光データ作成装置１００と，その露光データDoutを供給され露光装置を制御する電子ビーム制御装置２００と，鏡筒３００とを有する。鏡筒３００内には，電子銃３１，矩形の透過マスク３２，ブロックマスク等の露光用の透過マスク３４，マスク偏向器３３，３５，フォーカスレンズ３６，電磁偏向器３７，静電偏向器３８及びウエハ４０を載せるＸ，Ｙステージ３９が設けられる。透過マスク３２で形成された矩形ビームが，マスク偏向器３３，３５で選択された透過マスク上の所定のマスクを通過し，偏向器３７，３８によりウエハ４０の所望の位置に照射される。
【００２５】
マスク偏向器３３，３５への制御信号Ｓ１，透過マスク３４を水平方向に移動させる制御信号Ｓ２，フォーカスレンズへの制御信号Ｓ３，電磁偏向器３７への制御信号Ｓ４，静電偏向器３８への制御信号Ｓ５，ステージの制御信号Ｓ６が，電子ビーム制御装置２００により生成される。
【００２６】
図２は，上記の露光データ作成装置１００の内部構成を示す図である。パターンデータとして設計データDinが格納されている設計データファイル１０２，サブフィールド領域内に補正エリアを発生する補正エリア発生部１０３，補正エリア内の面積密度を算出する面積密度生成部１０４，補正エリア間の影響を考慮して補正エリア内の面積密度を修正する面積密度修正部１０５，パターンに交わる補正エリアの面積密度のうち最大の面積密度をパターン面積密度（基準面積密度）とし，そのパターン面積密度に応じてパターンの主露光量を補正する露光量補正部１０７，パターンの主露光量と補正エリアの修正面積密度の応じて，露光不足になる補正エリア内に補助露光パターンを生成する補助露光パターン生成部１０８，露光データを格納する露光データファイル１０９を有する。更に，露光データ作成装置１００は，高さｈと幅ｗの比ｈ／ｗが所定の基準値より大きい細長いパターンを，後述するアルゴリズムで分割するパターン分割部１１４と，電子ビームのクーロン効果によるビームぼけを考慮してパターンを収縮させるパターン変更部１１５とを有する。これらは，バス１１０を介して演算部１１１に接続される。
【００２７】
［露光データ生成方法概略］
以下，設計データから露光データを生成する方法の概略について説明する。図３は，半導体チップ１０内のメインフィールドＭＦとサブフィールドＳＦとの関係を示す図である。通常，半導体ウエハ上に複数の半導体チップ１０が形成される。図３は，その半導体チップ１０内のメインフィールドとサブフィールドとの関係を示す。図１の露光装置に示される通り，電子ビームの偏向器は，応答速度は遅いが偏向範囲が大きい電磁偏向器３７と応答速度は速いが偏向範囲が狭い静電偏向器３８とからなる。メインフィールドＭＦは，この電磁偏向器３７により偏向可能な領域をいい，サブフィールドＳＦは，この静電偏向器３８により偏向可能な領域をいう。
【００２８】
露光装置のＸ，Ｙステージ３９を駆動して所望のメインフィールドＭＦの中心にウエハが移動され，そのメインフィールドＭＦ内で電磁偏向器３７により電子ビームが所望のサブフィールドに偏向されて，更に所望の形状にされた電子ビームが静電偏向器３８により偏向されてサブフィールド内の所望の位置に照射される。図３の例では，１つのメインフィールド１２内は，５行５列のサブフィールドＳＦ００〜ＳＦ４４に分けられる。
【００２９】
サブフィールドＳＦには，それぞれ異なるパターンを有するサブフィールドと，同じパターンを有して繰り返し配置されるサブフィールドとがある。繰り返し配置されるサブフィールドは，例えばメモリ装置のメモリセル領域等によく見受けられるサブフィールドである。一方，それぞれ異なるパターンを有するサブフィールドは，周辺回路やロジック回路等に見受けられるサブフィールドである。この様に，チップ１０内は，複数のメインフィールドと，メインフィールド内の複数のサブフィールドに分けられ，設計データDinは，それぞれのサブフィールド内に存在するパターンデータを有する。
【００３０】
尚，サブフィールドは，必ずしも図３の如く重なることなく又は間隔をあけることなく敷き詰められる必要はなく，一部重なったり，間隔が存在しても良い。
【００３１】
図４は，図３のメインフィールド１２内のサブフィールドにかかる設計データの構成例を示す図である。この例では，サブフィールドＳＦ００〜ＳＦ４４のデータは，それぞれサブフィールドの中心座標（ｘ，ｙ），パターン数ｎ，パターンアドレスａｄを有する。この例では，サブフィールドデータは，メインフィールド１２内のサブフィールドＳＦ００，ＳＦ０１....ＳＦ１１，ＳＦ１２....ＳＦ４４の順に並べられる。
【００３２】
一方，パターンデータは，例えば，パターンの左下の座標（ｘ，ｙ），パターンの幅ｗと高さｈとを有する。そして，サブフィールドデータ領域内のアドレスａｄは，パターンデータ内のアドレスを示し，そのアドレスから連続してパターン数ｎ個のアドレス領域のパターンが，それぞれのサブフィールド内のパターンデータであることを意味する。
【００３３】
したがって，それぞれ異なるパターンを有するサブフィールドＳＦ００，ＳＦ０１のデータは，それぞれ異なるパターンデータのアドレスを有する。一方，繰り返し配置されるサブフィールドＳＦ１０〜１３のデータは，それぞれ同じパターンデータのアドレスを有する。
【００３４】
図５は，露光データの作成を含む露光工程のフローチャート図である。そして，図６は，あるサブフィールドＳＦの一例を示す図である。図６のサブフィールドの例を使用して，露光データの作成の方法を説明する。
【００３５】
前提として，各パターンに対してデフォルトの主露光量Ｑｍが設定されている。この主露光量Ｑｍは，例えば基本露光量が設定される。そして，各パターンデータにその設定された主露光量Ｑｍが加えられている。この主露光量Ｑｍの設定の方法は，パターン形状に応じて設定する種々の方法もあるが，本実施の形態例では本質的な部分ではないので省略する。
【００３６】
設計データは，ウエハ上のレジスト層に形成したいパターンを含むのみである。ところが，ウエハ上のレジスト層に電子ビームを照射すると，パターン密度が高い領域では近接露光効果によりより多くのビームエネルギーを受けることになる。その反面，パターン密度が低い領域では近接露光効果がなく，より少ないビームエネルギーにより露光される。したがって，かかる近接露光効果を考慮して，設計データのパターンに対して，その主露光量を補正し，必要な場合は補助露光を行って，現像後のパターン形状の精度を高くする。本実施の形態例では，設計データをもとに露光データを生成する為に，図６に示される通り，チップ全面にサブフィールドより小さいメッシュ状の補正エリアを発生させる（Ｓ１０）。そして，その補正エリア内の面積密度をもとに，上記主露光量の補正と補助露光パターンの生成を行う。
【００３７】
更に，本実施の形態例では，高さｈと幅ｗとの比ｈ／ｗが所定の基準値を超えるような細長いパターンに対して，後述するアルゴリズムでその長辺方向について分割を行う（Ｓ１２）。具体的には，細長いパターンの先端部を分割して，複数のパターンデータにする。それに伴い，分割後のパターンにはそれぞれ補正された主露光量が割り当てられ，パターン先端部により適切な主露光量が割り当てられ，先端部での補助露光パターンの発生を抑えることができる。
【００３８】
また，本実施の形態例では，電子ビームのクーロン効果によるビームの広がり（ビームボケ）を考慮して，パターンサイズを縮小するパターン変更を行う（Ｓ１４）。本実施の形態例では，後述する通り，パターンを描画するためのビームサイズに応じてビームボケを検出し，そのビームボケに応じてパターンサイズを縮小する。
【００３９】
図６に示されたサブフィールドＳＦには，パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３が含まれる。そして，それぞれのパターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３には，露光量Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３が初期設定されている。更に，サブフィールドＳＦ上には，５行５列の補正エリアａ１１〜ａ５５が存在している。この補正エリアは，図２に示される補正エリア発生部１０３により生成される。補正エリアの発生方法は，例えばチップ原点を基準にして，所定の大きさの領域をマトリクス状に配置する。
【００４０】
図６の例では，パターンＰ１が補正エリアａ２１，ａ２２，ａ３１，ａ３２，ａ４１，ａ４２上に位置する。また，パターンＰ２が補正エリアａ１３，ａ２３，ａ３３，ａ４３，ａ５３上に位置する。更に，パターンＰ３が補正エリアａ２４，ａ２５，ａ３４，ａ３５，ａ４４，ａ４５上に位置する。
【００４１】
そこで，ステップＳ１６にて，各補正エリア内のパターンの面積密度を求める。即ち，図２中の面積密度生成部１０４により求められる。図７は，図６の例のサブフィールド上に存在する補正エリア毎の面積密度Ｓｍｎを記入した例である。即ち，補正エリアａ３２，ａ３４等が補正エリア面積に対するパターン面積の比率（面積密度）が７５％と高く，パターンが存在しない補正エリアａ１１等の面積密度は０％である。
【００４２】
次に，ステップＳ１８にて，補正エリア間の近接露光効果による影響に応じてそれぞれの補正エリア内の面積密度を見直す。この面積密度の見直しは，図２中の面積密度修正部１０５にて行われる。近接露光効果にしたがい，補正エリアの周囲の補正エリア内のパターンに照射される電子ビームのエネルギーが，当該補正エリアに対してエリア間の距離に応じた影響を及ぼす。より近い位置の補正エリアからはその影響が大きく，より遠い位置の補正エリアからはその影響が少ない。そこで，本実施の形態例では，距離に略反比例する係数β（ｒ）（ｒはエリア間の距離）を予め設定しておき，周囲の補正エリアの面積密度Ｓｍｎと露光量の積にその係数β（ｒ）を乗算し，注目している補正エリアの面積密度に加算し，最後に注目している補正エリアの露光量で割る。
【００４３】
さて，各補正エリアの面積密度が修正されると，その修正面積密度ＳＲｍｎに基づいて，各パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３の露光量の補正が行われる（Ｓ２０）。この工程では，パターン内の複数の補正エリアのうち最も高い修正面積密度ＳＲｍｎを有する補正エリアを検出し，その修正面積密度（パターンの基準面積密度またはパターン面積密度）から計算される露光エネルギーが解像レベルになるように主露光量Ｑｍを求める。その結果，各パターンの主露光量が補正され，主露光量が高すぎてパターンが膨張したり，低すぎて縮小したりすることが防止される。
【００４４】
パターンの主露光量の補正に伴い，ステップＳ１８で考慮した周辺の補正エリアからの影響にも変動が生じるので，図５に示される通り，ある程度収束するまで，ステップＳ１８とＳ２０とを繰り返し行うことが好ましい。
【００４５】
本実施の形態例では，後述するとおり，主露光量の補正を行う場合，パターンの境界に位置する補正エリアのうち，最大の修正面積密度に応じて主露光量の補正を行う。それにより，ライン・アンド・スペースなどの細長いパターンも，複数の補正エリアにまたがる大きなパターンも，より最適な主露光量に補正され，補助露光パターンの数を減らすことができる。
【００４６】
次に，パターン毎に与えられた主露光量によると，パターンの角部や先端部では露光量不足が発生する。即ち，ステップＳ１８で面積密度を見直した補正エリアの露光エネルギーが解像レベルよりも低い場合は，近接露光効果の影響が少なく，露光量不足でレジストを反転することができない。かかる補正エリアに対しては補助露光を行う為に，補助露光パターンを発生させて露光データに追加する（Ｓ２２）。このとき，補助露光量の下限値をあらかじめ設定しておき，下限値未満であって，現像後のパターン寸法精度にほとんど影響しない程の低い露光量の補助露光パターンは発生させないようにする。ここで，補助露光パターンとは，露光エネルギーが低い領域に対して近接露光効果に該当する量のエネルギーを与える為の露光パターンであり，露光されるエネルギーの例えば数％程度の低い露光量を均一に有する露光パターンである。その補助露光パターンの大きさは，補正エリア程度の大きさが好ましい。但し，補助露光パターンの位置は，必ずしも面積密度見直しに発生させた補正エリアと同一である必要はない。むろん，同一でも良い。
【００４７】
図８は，各パターンの主露光量が補正され，パターンは存在するが露光エネルギーが低い補正エリアに補助露光パターン（太線）を発生させた結果を示す図である。この例では，パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３の主露光量が，補正後の露光量Ｑ１’，Ｑ２’，Ｑ３’になっている。また，低い露光エネルギーを有するエリアａ１３，ａ２１，ａ２５，ａ３１，ａ３５〜ａ４２，ａ４４，ａ４５，ａ５３には，補助露光パターン（太線）が発生される。
【００４８】
補助露光パターンを発生させると，修正面積密度にも影響を及ぼす。したがって，図５に示される通り，工程Ｓ１８，Ｓ２０，Ｓ２２がある程度収束するまで繰り返されることが好ましい。また，繰り返すことにより，上記発生されなかった下限値未満の露光量の補助露光パターンの露光エネルギーを，周辺の補助露光パターンの露光量が調整されることで，ある程度補うこともできる。
【００４９】
図５に示される通り，チップ全面に補正エリアを発生してその面積密度を求め，周囲の補正エリアからの影響で面積密度を修正し，その修正面積密度をもとにして，パターンの主露光量Ｑｍの補正と補助露光パターンの発生を行う。その結果，露光後のパターン精度を高くできる露光データが作成される。
【００５０】
図９は，作成された露光データの構成例を示す図である。第１に，図４の設計データは，パターンデータは，その位置データ（ｘ，ｙ）と幅ｗと高さｈを有するのに対して，露光データのパターンデータは，更に露光量Ｑを有する。この露光量Ｑは，通常パターンに対しては補正された主露光量である。第２に，設計データは，サブフィールドＳＦ００〜ＳＦ４４とそのサブフィールドが有するパターンデータとから構成される。しかし，露光データには，サブフィールドとして補助露光パターンを有する補助露光用のサブフィールドＴＳＦ１〜ＴＳＦｎが追加される。この補助露光パターンには，露光エネルギーの不足分に応じた補助露光量Ｑが与えられる。
【００５１】
サブフィールドは，必ずしも図３に示される通り，メインフィールド内に一面に敷き詰められた領域ではなく，内部の露光パターンによって，お互いに一部重なり合う領域であってもよい。露光工程においては，単にそれぞれのサブフィールドの位置にそのサブフィールドに含まれる露光パターンに電子ビームが照射されるだけである。したがって，露光パターンのサブフィールドに，補助露光パターンのサブフィールドが重なって登録されることも許される。これにより，露光データの階層化データ構造を壊すことなく，補助露光パターンを露光データに追加することができる。
【００５２】
上記のようにして作成された露光データＤｏｕｔが電子ビーム制御装置に供給されて，その露光データにしたがって電子ビーム露光が行われる（Ｓ２４）。その結果，露光現像後のパターンは，設計データにより近い高精度のパターンになる。
【００５３】
［パターン分割工程］
図１０は，本実施の形態例におけるパターン分割工程を説明する図である。本実施の形態例のパターン分割工程では，高さｈと幅ｗの比ｈ／ｗがある基準値よりも高いような細長いパターンを，長手方向に分割して，複数のパターンにする。そして，分割されたパターンそれぞれに主露光量が割り当てられる。パターンの主露光量は，前述した通り，パターンに属する補正エリアの修正面積密度のうち，最大の面積密度にしたがって決定される。より好ましくは，パターンの境界に属する補正エリアのうち最大の面積密度を持つ補正エリアにしたがって決定される。
【００５４】
図１０（ａ）は，一例としての細長いパターンＰ０とメッシュ状の補正エリアＣＡとを示す。最初の設計データでは，一つの細長いパターンＰ０である。図１０（ｂ）は，パターンＰ０が複数のパターンＰ１〜Ｐ５にパターン分割された状態を示す。このパターン分割では，元のパターンＰ０を，先端部では細かく，中央部になるほど大きく分割する。より好ましくは，補正エリア単位の大きさに分割する。図１０の例では，最先端のパターンＰ１，Ｐ５は，補正エリア１個の大きさに，次のパターンＰ２，Ｐ４は，補正エリア２個の大きさであり，中央パターンＰ３は，その残りの大きさである。
【００５５】
そして，図１０（ｃ）に示される通り，分割された５つのパターンＰ１〜Ｐ５に対して，それぞれ補正された主露光量Qm1〜Qm5が与えられる。この主露光量Qm1〜Qm5は，それぞれのパターンに属する補正エリアのうち最大の修正面積密度（パターン面積密度）にしたがって決定される。したがって，中央のパターンＰ３のように修正パターン面積密度が高いものには主露光量が少なく決定され，先端パターンＰ１，Ｐ５のように修正パターン面積密度が低いものには主露光量が高く決定される。その結果，一つのパターンＰ０に一つの主露光量を与えた場合に必要となる補助露光パターンの数を減らすことができる。
【００５６】
図１１は，単一パターンと分割パターンの場合の主露光量と補助露光量との関係を示す図である。図１１（Ａ）は，単一パターンＰ０に単一の主露光量Ｑｍが与えられた場合の主露光量と補助露光量との関係を示す。左側の平面図にはパターンＰ０と補正エリアＣＡが示され，右側のグラフには主露光量Ｑｍと補助露光量Ｑｓが，位置（縦軸）に対応して示される。右側のグラフの位置は，左側の平面図の位置に対応する。
【００５７】
図１１（Ａ）の単一パターンＰ０の場合は，単一の主露光量Ｑｍが与えられる。したがって，パターンＰ０内では，中央部も先端部も同じ主露光量Ｑｍで露光が行われる。しかし，近接露光効果により，実際に与えられる露光エネルギーEngは，図示されるとおり面積密度が高い中央部で高く，面積密度が低い先端部で低い。したがって，先端部で露光量不足になる。
【００５８】
そこで，破線で示される通り補助露光Qs0が必要になる。この補助露光量Qs0は，パターンの先端部で大きく，中央部に向かって徐々に小さくなる。しかも，必要な補助露光量Qs0の変化は，先端部で大きく減少し，中央部に向かって徐々に小さくなる。但し，実際の補助露光パターンは，補正エリアの大きさ単位で設定されるので，実際の補助露光量Qsは，破線のように階段状になる。平面図の斜線部が補助露光パターンを示す。つまり，パターン先端部から６個の補正エリアに補助露光が行われ，その露光量Qsは，先端から徐々に減少する。
【００５９】
そこで，図１０のように，パターンの先端部を分割して複数のパターンにすると，分割したパターンそれぞれに個別の主露光量Qmを設定することができる。図１１（Ｂ）は，分割パターンの場合の主露光量と補助露光量との関係を示す。前述した露光量補正の工程で，先端のパターンＰ１の修正パターン面積密度は低く，次のパターンＰ２の修正パターン面積密度はそれよりやや高く，中央部のパターンＰ３の修正パターン面積密度は一番高くなると予想される。したがって，露光量補正により，先端のパターンＰ１の主露光量Qm1は最も高く，次のパターンＰ２の主露光量Qm2はそれよりも低く，中央部のパターンＰ３の主露光量Qm3は最も低く補正される。その結果，近接露光効果を考慮した露光エネルギーEngは，図示されるとおり，パターン先端部でも現像の十分なレベルを有することになり，パターン先端部での露光量不足は解消される。そのため，パターンＰ１，Ｐ２の領域での補助露光パターンは不要になり，補助露光パターン数を減らすことができるようになる。図１１（Ｂ）の左側の平面図によれば，補助露光パターンはパターンＰ３の上の２個の補正エリアだけになっている。
【００６０】
分割するパターンの形状は，図１１（Ａ）の補助露光量Qsの分布に対応して，先端部で分割パターンは小さく，中央になるにしたがって分割パターンが大きくなることが好ましい。それにより，補正された主露光量Qm1,Qm2,Qm3の変化も，先端部で急峻に変化し中央になるにしたがってなだらかに変化させることができる。つまり，分割で新たに生成されたパターンＰ１，Ｐ２に，補助露光パターンの補助露光量をそのまま割り当てることができ，無駄な補助露光パターンの発生を抑えることができる。
【００６１】
パターン分割の単位は，例えば，補正エリアの大きさの倍数であって，先端部から中央部にかけて，徐々に倍数が大きくなることが好ましい。一例として，先端部で補正エリア１個分，次に補正エリア２個分，次に補正エリア３個分というように徐々に大きくする。或いは，補正エリア１個分の大きさを初項として，等比数列（２0，２1，２2．．．．２n）倍にする。
【００６２】
補正エリア大きさを単位としてパターンを分割し，且つ複数の補正エリアに対応する分割パターンＰ２を生成することにより，分割したことに伴うパターンの増加より補助露光パターンの減少のほうが多くなる。つまり，図１１（Ｂ）の左側の平面図に示される通り，分割によりパターンＰ１，Ｐ２が増加したが，補助露光パターン数は，３補正エリア分減少し，トータルではパターン数が１個減る（増加２と減少３）ことになる。この場合，分割パターンＰ２が補正エリア２個分の大きさになっていることが原因である。分割パターンが全て補正エリア１個分の大きさでは，全体のパターンの減少にはつながらない。
【００６３】
パターンの分割は，長辺方向についてのみ行うことが好ましい。特に，ライン・アンド・スペースのような，図１０に示されるような長いパターンの場合は，補助露光パターンは主にパターンの両先端部にのみ発生する。したがって，先端部を分離して別のパターンにすることで，補助露光パターンを減少させることができる。パターンの短辺方向まで図形分割をすると，分割によりパターン数は増加したが，補助露光パターン数は減少しないことになり，有効ではない。
【００６４】
図１２は，隣接するパターンの場合の分割方法を示す図である。設計データが，連続する１つのパターンに対して，図１２のように複数の隣接するパターンＰ１０，Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３で構成される場合がある。その場合は，パターンＰ１０〜Ｐ１３をそれぞれ分割する必要はない。隣接する複数のパターンのうち，両端のパターンＰ１０の先端側を，パターンＰ１，Ｐ２のように分割すれば良い。パターンＰ１１，Ｐ１２の両端には補助露光パターンが発生する可能性が低く，分割によりむやみにパターン数が増大することを避けることができる。
【００６５】
［パターン変更］
図１３は，パターン変更を説明するための図である。荷電粒子ビームの一種である電子ビームは，電子間のクーロン効果によりビーム形状が大きくなる傾向にある。このビームボケδは，電流密度Ｊとパターン面積Ｓの積に比例する。つまり，δ＝ｋ・Ｊ・Ｓである。電流密度Ｊが大きければそれだけ電子間の反発力が大きくなり，ビームサイズは大きくなる。また，ビームのサイズ自体が大きくなると同様に膨張率も大きくなる。このビームボケδは，より正確には露光強度分布である。クーロン効果により分布が拡がるのである。
【００６６】
従来は，パターン寸法が比較的大きかったため，このクーロン効果によるビームボケを考慮する必要はなかった。或いは，考慮する場合は，設計パターンの面積Ｓと，露光装置に設定された電流密度Ｊとからビームボケを推定し，その分パターンを縮小するパターン変更が行われている。しかし，パターン寸法が０．１μｍのオーダになると，このビームボケによるパターンの膨張は無視できなくなる。
【００６７】
そこで，本実施の形態例では，設計パターンを矩形ビームで描画する場合，パターンを描画矩形ビームに仮想的に分割し，その描画ビームの中で最大の面積を有する描画ビームサイズから，ビームボケを求める。そして，求められたビームボケに応じて，そのパターンを縮小するように変更する。
【００６８】
図１３には，３つのパターン（ａ）（ｂ）（ｃ）が示されている。パターン（ａ）は，細長いパターンであるが，描画ビームで分割すると図示されるとおりである。そこで，斜線部の描画ビームサイズに応じてパターン縮小量が決定される。パターン（ｂ）は，三角形であるが，６個の可変矩形ビームで描画される。したがって，斜線で示される描画ビームサイズに応じてパターン縮小量が決定される。パターン（ｃ）は，平行四辺形でありパターン（ｂ）よりも大きい。しかし，パターン（ｃ）を描画する描画ビームサイズのうち最大サイズは，パターン（ｂ）と同じ斜線部である。したがって，パターン（ｃ）に対するビームボケ量は，パターン（ｂ）に対するビームボケ量と同じである。その結果，パターン（ｃ）のパターン縮小量はパターン（ｂ）と同じになる。
【００６９】
図５に示した通り，パターン変更工程Ｓ１４は，パターン分割後に行われる。このパターン変更工程により，設計パターンは描画ビームサイズに応じて縮小変更される。したがって，クーロン効果により描画ビームサイズが大きくなっても，露光後現像されるパターン形状は，設計パターンの形状に近いものになり，クーロン効果によるパターン精度の低下を避けることができる。
【００７０】
［露光量補正］
図１４は，本実施の形態例における露光量補正を説明する図である。図１４．Ａは比較例１を，図１４．Ｂは比較例２をそれぞれ示す。この例は，幅方向と高さ方向の両方に複数の補正エリアが形成される比較的大きなパターンＰ２０についての露光量補正である。露光量補正は，前述した通り，パターンに与えられている主露光量を，パターン内の補正エリアの修正面積密度の代表であるパターン面積密度に応じて補正をする工程である。
【００７１】
その場合，パターン内のどの補正エリアの修正面積密度を基準にするかが問題になる。比較例１は，パターンＰ２０内の補正エリアのうち，最も高い修正面積密度を有する補正エリアを基準にして露光量補正をする。その場合，図中左側に示す通り，比較的大きなパターンＰ２０では，一般的にパターンの中央部の補正エリアCA1で修正面積密度SR1が最も高く，パターンの境界の一辺の中央の補正エリアCA2の面積密度SR2はそれより低く，パターンの角部の補正エリアCA3,4の面積密度SR3,4は最も低いと考えられる。比較例１では，パターン内の補正エリアで最も高い修正面積密度を基準にして主露光量を補正する。
【００７２】
その結果，補正された主露光量は小さく，その小さな主露光量でパターンＰ２０が露光されると，パターン境界近傍の補正エリアでは露光量不足が発生する。その結果，図中右側に斜線で示す通り，補助露光パターンが，パターンＰ２０の周辺全てに必要になる。
【００７３】
比較例１の方法は，パターン内で最大の修正面積密度を基準にして主露光量を補正することで，少なくとも主露光量が過剰になり現像後のパターンが設計値よりも太くなることを防止する。但し，比較的大きなパターンでは，前述の通り，パターンの境界付近で補助露光パターンが必要になる。
【００７４】
比較例２は，本実施の形態例に従う方法であり，パターンＰ２０の境界の補正エリアのうち，最大の修正面積密度を基準エリアにして，主露光量を補正する。図１４．Ｂに示される例では，パターンＰ２０の境界に位置する１６個の補正エリアのうち，一辺の中央部の補正エリアCA2が境界補正エリアで最大の修正面積密度を持つので，その面積密度を基準に主露光量が補正される。その結果，補正エリアCA2の領域では主露光量が最適化されているので，補助露光パターンの発生は不要になる。また，パターンＰ２０の中央部の補正エリアCA1では，露光量が過剰になるが，中央部であるのでパターン自体が膨張することはない。そして，結局のところ，パターンＰ２０の角部の補正エリアCA3,4で露光量不足が発生し，図中右側に斜線で示される通り，その領域にのみ補助露光パターンが生成される。
【００７５】
比較例１と２を比較すると明らかな通り，露光量補正をパターン中央の補正エリアCA1の面積密度を基準にすると多くの補助露光パターンが必要になるのに対して，パターン境界の補正エリアCA2の面積密度を基準にすると少ない補正露光パターンですむことになる。つまり，主露光量を補正する工程では，パターン形状に最も影響を与えるパターン境界の補正エリアの面積密度を基準にすることが，過剰露光量によるパターンの膨張を防止し，補助露光パターンを減らすことに寄与するのである。
【００７６】
図１５は，細長いパターンが一定間隔で配置されるライン・アンド・スペースタイプのパターンでの露光量補正を説明する図である。図１５の例では，１０本のライン状のパターンが一定スペースを隔てて並べられる。この場合も，補正エリアを発生させ，各補正エリアでの面積密度を求め，近接露光効果を考慮して修正し，パターン内の補正エリアの最大修正面積密度（パターン面積密度）を基準にして主露光量を補正する。
【００７７】
図１５の１０本のパターンに対しては，補正エリアCA11で修正面積密度が最大になり，パターン群の境界領域の補正エリアCA12の修正面積密度はそれより低くなり，更に，パターン群の角部の補正エリアCA13,14の修正面積密度は最も低くなる。
【００７８】
そこで，前述の通り，露光量補正の基準エリアをパターン境界と交わる補正エリアのうち最大修正面積密度を有する補正エリアとすると，中央部のパターンP22では，中央部の補正エリアCA11が最も修正面積密度が高く，それを基準にしてパターンP22の主露光量が補正される。同様に，片隅のパターンP24でも，中央部の補正エリアCA12が最も修正面積密度が高く，それを基準にしてパターンP24の主露光量が補正される。その場合，補正エリアCA12の修正面積密度は中央の補正エリアCA11よりも低いので，パターンP24の主露光量は中央のパターンP22の主露光量よりは大きくなるように補正される。
【００７９】
いずれにしても，それぞれのパターンP22，P24において，最適な主露光量に補正されるので，露光量不足を補う補助露光パターンは，図中斜線で示す通り，上下端の補正エリアCA13,14に生成される。
【００８０】
図１５のように，補正エリアよりもパターン幅が狭い場合は，パターン内の補正エリアのうち最大の修正面積密度を基準にしてパターンの主露光量を補正しても，上記と同じ結果になる。しかし，図１４のように，パターン幅，高さ内に複数の補正エリアが交わる場合は，パターン内の補正エリアで最大の修正面積密度を基準にして露光量補正を行うと，比較例１のように補正露光パターン数が増大する。したがって，比較例２のように，パターンの境界（露光領域と非露光領域の境界，露光境界）と交わる複数の補正エリアのなかで最大の修正面積密度を基準にして露光量補正を行うことが，補正露光パターン数を減少させることになる。
【００８１】
以上の通り，パターンの境界上の補正エリアで最大の修正面積密度を基準にして主露光量を決定することで，パターン境界での露光量不足する領域が減り，補助露光パターン数を減らすことができる。また，基準となる補正エリアを，パターンの境界に限定したことで，露光量補正での計算量を減らすことができる。しかも，露光量補正の基準エリアをパターン境界上に限定したことで，パターンの形状が図１４のように大きな場合も，図１５のように細い場合も汎用的に適用することができる。
【００８２】
上記の露光量補正のアルゴリズムを採用する場合，パターンの境界に交わる補正エリアを検出する必要がある。図１６は，露光境界上の補正エリアを検出する方法を説明する図である。図１６には，２つのパターンP30，P31が接している例である。通常の設計パターンは，矩形で幅と高さで定義されるので，図１６のようなＴ字形のパターンは，２つのパターンに分割される。
【００８３】
パターンの境界に交わる補正エリアを検出する第１の例では，あるパターンに交わる補正エリアでの当該パターンについての面積密度を算出し，その面積密度が１００％未満であれば，パターンの境界に交わる補正エリアと判断する。つまり，周辺に存在するパターンの存在にかかわらず，単独のパターンのエッジをパターン境界とみなす。この方法によれば，パターンP30の境界上の全ての補正エリアが該当し，パターンP32の境界上の全ての補正エリアが該当する。したがって，検出される露光境界上の補正エリアは，図中の斜線で示したエリアになる。
【００８４】
この検出アルゴリズムは，単に注目パターンについて補正エリア内の面積密度を求めて判断することができるので，演算が簡単になり，演算処理の負荷が軽い。しかし，パターンP30とP31の接している領域も境界上の補正エリアとして検出されてしまう。
【００８５】
図１７は，上記第１の例で境界上の補正エリアを求める工程を含めた露光工程のフローチャート図である。図５と同じ工程には同じ番号を与えている。図１７において，ステップＳ３０にて，あるパターンについて，補正エリアの面積密度を求め，ステップＳ３２にて，その面積密度が１００％未満であれば，その補正エリアを境界エリアとする（Ｓ３４）。このステップＳ３０，Ｓ３２，Ｓ３４を，あるパターンの全ての補正エリアについて行う。また，これらのステップを全てのパターンについて行う。その結果，図１６に示す通り，全てのパターンの境界エリアを検出することができる。
【００８６】
ステップＳ１８の補正エリアの面積密度を近接露光補正を考慮して修正するのは，図５と同じである。しかし，ステップＳ２０では，境界エリアで最大の修正面積密度を基準にして主露光量の補正が行われる。ステップＳ１８，Ｓ２０は収束するまで繰り返されることが好ましい。更に，露光量補正が行われてパターンの主露光量が求められた後，ステップＳ２２にて，露光量不足の補正エリアに補助露光パターンを発生する。
【００８７】
図１８は，パターン境界の補正エリアを求める第２の例を説明する図である。第２の例は，隣接する他のパターンを考慮して，パターンの境界上の補正エリアを求める方法である。即ち，パターンP30に交わる補正エリアのうち，パターンP31にも交わる補正エリアCA1，CA2は，境界上の補正エリアとはみなさない。
【００８８】
具体的には，各補正エリアの面積密度を全てのパターンを考慮して求め，その面積密度が１００％であって，回りに面積密度が０％の補正エリアが存在しない場合は，境界上の補正エリアとはみなさない。逆に言えば，回りに面積密度が０％の補正エリアが存在する時は，境界に交わる補正エリアと判定する。このアルゴリズムによれば，補正エリアCA1，CA2は，境界エリアから除外され，より最適化された境界エリアの検出方法となる。
【００８９】
このようにして求めた境界エリアのうち，最大修正面積密度にしたがって，各パターンの主露光量が決定されるのは，前述の通りである。
【００９０】
［ブロックマスク］
電子ビーム露光による直接描画は，露光ショット数が膨大になりスループットの低下を招いている。その理由は，所定のサイズの矩形の透過マスクを２枚重ねることで，所望のサイズの矩形ビームを生成し，その矩形ビームで描画していくからである。そのようなスループットの低下を防止するために，ブロックマスクが提案されている。
【００９１】
図１９は，ブロックマスクの一例を示す図である。図１に示した透過マスク３４として，図１９のようなブロックマスクが利用される。ブロックマスク３４は，使用頻度の高いパターンBM1〜BM9をあらかじめ透過マスクとして用意したものであり，それらのパターンに電子ビームを照射することで，特殊なパターンを一回のショットで露光する。したがって，ショット数を少なくすることでき，露光工程全体のスループットを向上させる。
【００９２】
このようなブロックマスクの特異な点は，一つのブロックマスクＢＭに対して，同じ主露光量しか与えることができないことにある。したがって，ブロックマスクに対してどのようにして主露光量を決定するかが問題になる。
【００９３】
図２０は，本実施の形態例におけるブロックマスクの主露光量を求める方法について説明する図である。本実施の形態例において，ブロックマスクＢＭ内に複数のパターンP40，P41が含まれる場合は，前述した通り，補正エリアを発生し，その補正エリアの面積密度を求め，近接露光効果を考慮して面積密度を修正し，パターン境界の補正エリアの修正面積密度の最大値に応じて，各パターンP40，P41の主露光量を補正する。そして，ブロックマスクＢＭに含まれる複数のパターンの補正露光量のうち，最小の露光量をブロックマスクの露光量に決定する。
【００９４】
上記のアルゴリズムによれば，図２０の例では，パターンP40の露光量補正は，境界の補正エリアCA2の修正面積密度SR2に基づいて行われる。一方，パターンP41の露光量補正も，境界の補正エリアCA3の修正面積密度SR3に基づいて行われる。したがって，パターンP40の補正露光量Ｑ２は，パターンP41の補正露光量Ｑ３より大きくなることが予想される。パターンP41の補正エリアCA3のほうが密度が低いからである。したがって，その場合は，ブロックマスクBMの主露光量は，小さい方のパターンP41の補正露光量Ｑ３になる。そして，ブロックマスクＢＭ内で露光量不足になる補正エリアには，補助露光パターンが生成される。
【００９５】
図中，パターンP40の中央部の補正エリアCA1の面積密度SR1を基準にした補正露光量Q1は，最も低く，それをブロックマスクの露光量に設定すると，補助露光パターンの数が増大することが予測される。
【００９６】
上記の実施の形態例では，露光量補正を行って，パターン内で補正された主露光量では露光エネルギーが不足する補正エリアには，全て補助露光パターンを発生させた。その場合，補助露光パターンの補助露光量は，主露光量と修正面積密度との関係から求められる。そして，その補助露光量が基準値よりも小さい場合は，かかる補助露光パターンの発生を行わないようにすることもできる。それにより補助露光パターンの数を更に抑えることができる。
【００９７】
以上の実施の形態例を次の付記に示す通りまとめる。
（付記１）複数のパターンを有するパターンデータから露光パターンデータを有する露光データを生成し，該露光データにしたがって試料を露光する荷電粒子ビーム露光方法において，
（ａ）前記パターンに対して複数の補正エリアを発生する工程と，
（ｂ）前記パターンデータのパターンであって，高さと幅の比が基準値より大きい細長いパターンを，複数のパターンに分割する工程と，
（ｃ）前記補正エリア内のパターンの面積密度を求め，当該補正エリアの周囲の補正エリアの面積密度及び補正エリア間の距離にしたがって，当該補正エリアの面積密度を修正する工程と，
（ｄ）前記パターンに交わる補正エリアの前記修正された面積密度のうち最大の修正面積密度にしたがって，各パターンの主露光量を決定する工程と，
（ｅ）前記パターン内であって前記主露光量では露光エネルギー不足になる前記補正エリアに補助露光パターンを発生する工程と，
（ｆ）前記パターンデータに前記補助露光パターンを追加した露光パターンデータにしたがって，前記試料を露光する工程とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
（付記２）付記１において，
工程（ｂ）において，前記パターンの長辺方向に対してのみ分割を行うことを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
（付記３）付記１において，
工程（ｂ）において，前記分割されたパターンは，前記補正エリア単位のサイズであることを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
（付記４）付記３において，
工程（ｂ）において，前記分割されたパターンのサイズは，前記パターンの先端から順に徐々に大きくなっていることを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
（付記５）付記１において，
工程（ｂ）において，複数のパターンが互いに接するように１列に配置される場合は，当該１列に配置された複数のパターンのうち，両端側のパターンを分割することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
（付記６）複数のパターンを有するパターンデータから露光パターンデータを有する露光データを生成し，該露光データにしたがって試料を露光する荷電粒子ビーム露光方法において，
（ａ）前記パターンを描画する露光ビームサイズのうち，最大サイズに応じて前記ビームの広がりによるビームボケを求め，当該ビームボケに応じて前記パターンを縮小するように変更する工程と，
（ｂ）前記変更されたパターンにしたがって求められた露光パターンデータにしたがって，前記試料を露光する工程とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
（付記７）複数のパターンを有するパターンデータから露光パターンデータを有する露光データを生成し，該露光データにしたがって試料を露光する荷電粒子ビーム露光方法において，
（ａ）前記パターンに対して複数の補正エリアを発生する工程と，
（ｂ）前記補正エリア内のパターンの面積密度を求め，当該補正エリアの周囲の補正エリアの面積密度及び補正エリア間の距離にしたがって，当該補正エリアの面積密度を修正する工程と，
（ｃ）前記パターンの境界に交わる補正エリアの前記修正された面積密度のうち最大の修正面積密度にしたがって，各パターンの主露光量を決定する工程と，
（ｄ）前記パターン内であって前記主露光量では露光エネルギー不足になる前記補正エリアに補助露光パターンを発生する工程と，
（ｅ）前記パターンデータに前記補助露光パターンを追加した露光パターンデータにしたがって，前記試料を露光する工程とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
（付記８）付記７において，
工程（ｃ）において，前記パターンそれぞれの境界に交わる補正エリアを検出し，当該検出された補正エリアのうち最大の修正面積密度にしたがって，前記各パターンの主露光量を決定することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
（付記９）付記７において，
工程（ｃ）において，前記パターンそれぞれの境界に交わる補正エリアであって，周囲に面積密度がゼロの補正エリアを有する補正エリアを検出し，当該検出された補正エリアのうち最大の修正面積密度にしたがって，前記各パターンの主露光量を決定することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
（付記１０）複数のパターンを有するブロックマスクを透過した荷電粒子ビームにより試料を露光する荷電粒子ビーム露光方法において，
（ａ）前記ブロックマスクのパターンに対して複数の補正エリアを発生する工程と，
（ｂ）前記補正エリア内のパターンの面積密度を求め，当該補正エリアの周囲の補正エリアの面積密度及び補正エリア間の距離にしたがって，当該補正エリアの面積密度を修正する工程と，
（ｃ）前記パターンの境界に交わる補正エリアの前記修正された面積密度のうち最大の修正面積密度にしたがって，各パターンの露光量を決定し，前記ブロックマスク内の複数のパターンの露光量のうち最小の露光量を，当該ブロックマスクの主露光量にする工程と，
（ｄ）前記パターン内であって前記主露光量では露光エネルギー不足になる前記補正エリアに補助露光パターンを発生する工程と，
（ｅ）前記ブロックマスクを通過した荷電粒子ビームで前記主露光量にしたがって前記試料を露光し，更に，前記補助露光パターンで前記試料を露光する工程とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
（付記１１）複数のパターンを有するパターンデータから露光パターンデータを有する露光データを生成し，該露光データにしたがって試料を露光する荷電粒子ビーム露光装置において，
（ａ）前記パターンに対して複数の補正エリアを発生する補正エリア発生部と，
（ｂ）前記パターンデータのパターンであって，高さと幅の比が基準値より大きい細長いパターンを，複数のパターンに分割するパターン分割部と，
（ｃ）前記補正エリア内のパターンの面積密度を求め，当該補正エリアの周囲の補正エリアの面積密度及び補正エリア間の距離にしたがって，当該補正エリアの面積密度を修正する面積密度生成部と，
（ｄ）前記パターンに交わる補正エリアの前記修正された面積密度のうち最大の修正面積密度にしたがって，各パターンの主露光量を決定する露光量補正部と，
（ｅ）前記パターン内であって前記主露光量では露光エネルギー不足になる前記補正エリアに補助露光パターンを発生する補助露光パターン生成部と，
（ｆ）前記パターンデータに前記補助露光パターンを追加した露光パターンデータにしたがって，前記試料を露光する露光部とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。
（付記１２）複数のパターンを有するパターンデータから露光パターンデータを有する露光データを生成し，該露光データにしたがって試料を露光する荷電粒子ビーム露光装置において，
（ａ）前記パターンを描画する露光ビームサイズのうち，最大サイズに応じて前記ビームの広がりによるビームボケを求め，当該ビームボケに応じて前記パターンを縮小するように変更するパターン変更部と，
（ｂ）前記変更されたパターンにしたがって求められた露光パターンデータにしたがって，前記試料を露光する露光部とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。
（付記１３）複数のパターンを有するパターンデータから露光パターンデータを有する露光データを生成し，該露光データにしたがって試料を露光する荷電粒子ビーム露光装置において，
（ａ）前記パターンに対して複数の補正エリアを発生する補正エリア生成部と，
（ｂ）前記補正エリア内のパターンの面積密度を求め，当該補正エリアの周囲の補正エリアの面積密度及び補正エリア間の距離にしたがって，当該補正エリアの面積密度を修正する面積密度生成部と，
（ｃ）前記パターンの境界に交わる補正エリアの前記修正された面積密度のうち最大の修正面積密度にしたがって，各パターンの主露光量を決定する露光量補正部と，
（ｄ）前記パターン内であって前記主露光量では露光エネルギー不足になる前記補正エリアに補助露光パターンを発生する補助露光パターン生成部と，
（ｅ）前記パターンデータに前記補助露光パターンを追加した露光パターンデータにしたがって，前記試料を露光する露光部とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。
（付記１４）複数のパターンを有するブロックマスクを透過した荷電粒子ビームにより試料を露光する荷電粒子ビーム露光装置において，
（ａ）前記ブロックマスクのパターンに対して複数の補正エリアを発生する補正エリア生成部と，
（ｂ）前記補正エリア内のパターンの面積密度を求め，当該補正エリアの周囲の補正エリアの面積密度及び補正エリア間の距離にしたがって，当該補正エリアの面積密度を修正する面積密度生成部と，
（ｃ）前記パターンの境界に交わる補正エリアの前記修正された面積密度のうち最大の修正面積密度にしたがって，各パターンの露光量を決定し，前記ブロックマスク内の複数のパターンの露光量のうち最小の露光量を，当該ブロックマスクの主露光量にする露光量補正部と，
（ｄ）前記パターン内であって前記主露光量では露光エネルギー不足になる前記補正エリアに補助露光パターンを発生する補助露光パターン生成部と，
（ｅ）前記ブロックマスクを通過した荷電粒子ビームで前記主露光量にしたがって前記試料を露光し，更に，前記補助露光パターンで前記試料を露光する露光部とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。
【００９８】
以上，本発明の保護範囲は，上記の実施の形態例に限定されるものではない。
【００９９】
【発明の効果】
以上，本発明によれば，補助露光パターンの発生をできるだけ少なくすることができ，露光工程のスループットを向上し，露光・現像後のパターン形状がシャープになる。更に，ビームサイズのクーロン効果による膨張を適切に防止することができる。また，ブロックマスク露光を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態例における電子ビーム露光装置の概略構成図である。
【図２】露光データ作成装置１００の内部構成を示す図である。
【図３】半導体チップ１０内のメインフィールドＭＦとサブフィールドＳＦとの関係を示す図である。
【図４】メインフィールド１２内のサブフィールドにかかる設計データの構成例を示す図である。
【図５】露光データの作成を含む露光工程のフローチャート図である。
【図６】サブフィールドＳＦとその上に存在する補正エリアの一例を示す図である。
【図７】図６の例のサブフィールドの補正エリア毎の面積密度Ｓｍｎを記入した例である。
【図８】主露光量補正と補助露光パターン発生後のサブフィールドを示す図である。
【図９】作成された露光データの構成例を示す図である。
【図１０】本実施の形態例におけるパターン分割工程を説明する図である。
【図１１】単一パターンと分割パターンの場合の主露光量と補助露光量との関係を示す図である。
【図１２】隣接するパターンの場合の分割方法を示す図である。
【図１３】パターン変更を説明するための図である。
【図１４】本実施の形態例における露光量補正を説明する図である。
【図１５】ライン・アンド・スペースタイプのパターンでの露光量補正を説明する図である。
【図１６】露光境界上の補正エリアを検出する方法を説明する図である。
【図１７】境界上の補正エリアを求める工程が含まれた露光工程のフローチャート図である。
【図１８】パターン境界の補正エリアを求める第２の例を説明する図である。
【図１９】ブロックマスクの一例を示す図である。
【図２０】本実施の形態例におけるブロックマスクの主露光量を求める方法について説明する図である。
【符号の説明】
１００ 露光データ作成装置
２００，３００ 露光部
１０２ 設計データ，パターンデータファイル
１０３ 補正エリア発生部
１０４ 面積密度生成部
１０５ 面積密度修正部
１０７ 露光量補正部
１０８ 補助露光パターン生成部
１０９ 露光データファイル
１１４ パターン分割部
１１５ パターン変更部
【発明の属する技術分野】
本発明は，荷電粒子ビーム露光方法及び荷電粒子ビーム露光装置に関し，特に，電子ビームのような荷電粒子ビームで半導体ウエハ上にパターンを描画するための露光データを作成する方法及びその方法を実施する荷電粒子ビーム露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子ビーム等の荷電粒子ビーム露光は，サブミクロンのパターンを露光することができ，高集積度を有するＬＳＩの製造工程に利用される。特に，最近において，マスクの製造に利用されるだけでなく，半導体ウエハ上に形成したレジストに直接荷電粒子ビームを照射して露光することが行われている。
【０００３】
ＬＳＩの設計工程において，所望の集積回路を形成する為に，複数の層構造のパターンデータが作成される。かかるパターンデータにしたがって，半導体ウエハ上のレジスト或いはマスク基板上のレジストを露光する。レジスト膜に荷電粒子ビームを照射してビームのエネルギーにより，レジストに化学反応を起こさせることで露光が行われる。
【０００４】
その場合に，考慮すべき点は，荷電粒子ビームをレジストに照射した時に，ビームのレジスト内の前方散乱と後方散乱に起因する近接露光効果である。近接露光効果は，ある領域に荷電粒子ビームを照射した時にビームの散乱により隣接する領域にもビームのエネルギーが広がる現象である。例えば，露光パターン密度が高い領域では，近接する露光パターン領域に照射された荷電粒子ビームのエネルギーの影響で，現像後のパターンが拡大する。或いは，露光パターン密度が低い領域では，近接する領域からのエネルギーの影響がなく，現像後のパターンが縮小或いは細くなる。或いは，前方散乱の一種としてクーロン効果によるビームボケが発生し，パターン精度を落とす原因になる。
【０００５】
したがって，かかる近接露光効果を考慮して，設計された露光データを修正する必要がある。本出願人は，かかる露光データの修正の方法について，平成９年（１９９７）１０月１日付けの特許出願，特願平９−２６９０８１（特開平１１−１１１５９５号，平成１１年（１９９９）４月２３日）または米国特許第６０８７０５２号（２０００年７月１１日発行）を提案した。
【０００６】
この特許出願で提案された方法は，要するに，サブフィールド内に複数の補正エリアを発生させ，その補正エリア内の面積密度を，周囲の補正エリアの面積密度からの影響にしたがって修正して，近接露光効果を考慮した修正された面積密度を求め，その修正面積密度にしたがって，補正エリアが属するパターンの主露光量（露光強度）を補正し，更に，露光量が不足している補正エリアに補助露光パターンを発生させる。
【０００７】
この方法によれば，パターン毎に与えられた主露光量を，周囲の露光による近接露光効果を考慮して一旦補正し，更に，パターン内でもパターンの面積密度が小さい領域であってレジストを反転させるに十分でない露光エネルギーしか与えられない領域に，補助露光を行う。主露光量を補正することにより，過剰な露光量によりパターンが膨張することを防止し，補助露光を行うことで不十分な露光量によりパターン先端部などが細くなるのを防止する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，第１に，補助露光パターンを追加して発生することは，新たなビームショットを必要とし，ＬＳＩを描画するために必要なビームショット数の増大を招き，スループットの低下につながる。
【０００９】
更に第２に，補助露光パターンは，パターンの主露光量では露光量が不足する場合に追加され，その露光量が比較的小さい露光パターンである。そして，補助露光パターンは，周囲からの近接露光効果が少ないパターンの周囲や先端に必要になる場合が多い。
【００１０】
このような露光量が小さい補助露光パターンをパターンの角部や細長いパターンの先端に描画すると，角部や先端部で露光エネルギーが少ない領域が拡がり，角部や先端部における露光後の現像パターンのコントラストが低下する問題がある。即ち，現像パターンの断面が，角部や先端部で裾を引くような形状になりがちであり，平面図では丸みを帯びる傾向にある。したがって，できるだけ角部や先端部での補助露光パターンの発生を少なくすることが要求される。
【００１１】
第３に，荷電粒子ビームを照射した場合に，電子のクーロン効果によりビーム内の電子がある広がりをもって照射される。つまり，照射ビームのボケが発生する。このビームボケは，特に０．１μｍ以下のパターンルールにおいては無視できない大きさになる。したがって，ビームボケを考慮して適切にパターン補正を行うことが必要となってくる。
【００１２】
そこで，本発明の目的は，補助露光パターンの数をできるだけ減らすことができる荷電粒子ビーム露光方法及びその装置を提供することにある。
【００１３】
更に，本発明の別の目的は，細長いパターンの先端部での補助露光パターンの発生をできるだけ抑制することができる荷電粒子ビーム露光方法及びその装置を提供することにある。
【００１４】
更に，本発明の別の目的は，ビームボケによる露光パターン精度の低下を防止することができる荷電粒子ビーム露光方法及びその装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために，本発明の第１の側面は，複数のパターンを有するパターンデータから露光パターンデータを有する露光データを生成し，該露光データにしたがって試料を露光する荷電粒子ビーム露光方法において，（ａ）前記パターンに対して複数の補正エリアを発生する工程と，（ｂ）前記パターンデータのパターンであって，高さと幅の比が基準値より大きい細長いパターンを，複数のパターンに分割する工程と，（ｃ）前記補正エリア内のパターンの面積密度を求め，当該補正エリアの周囲の補正エリアの面積密度及び補正エリア間の距離にしたがって，当該補正エリアの面積密度を修正する工程と，（ｄ）前記パターンに交わる補正エリアの前記修正された面積密度のうち最大の修正面積密度にしたがって，各パターンの主露光量を決定する工程と，（ｅ）前記パターン内であって前記主露光量では露光エネルギー不足になる前記補正エリアに補助露光パターンを発生する工程と，（ｆ）前記パターンデータに前記補助露光パターンを追加した露光パターンデータにしたがって，前記試料を露光する工程とを有することを特徴とする。
【００１６】
上記第１の側面によれば，細長いパターンを複数に分割し，それぞれの分割されたパターンに対して，最適な主露光量を決定する。そして，その主露光量では露光エネルギーが不足する領域には，補助露光パターンを発生して，露光不足を解決する。分割されたパターン毎に最適な主露光量が決定されるので，必要な補助露光パターン数を減らすことができる。
【００１７】
上記の目的を達成するために，本発明の第２の側面は，複数のパターンを有するパターンデータから露光パターンデータを有する露光データを生成し，該露光データにしたがって試料を露光する荷電粒子ビーム露光方法において，（ａ）前記パターンに対して複数の補正エリアを発生する工程と，（ｂ）前記パターンを描画する露光ビームサイズのうち，最大サイズに応じて前記ビームの広がりによるビームボケを求め，当該ビームボケに応じて前記パターンを縮小するように変更する工程と，（ｃ）前記変更されたパターンにしたがって求められた露光パターンデータにしたがって，前記試料を露光する工程とを有することを特徴とする。
【００１８】
上記の第２の側面によれば，クーロン効果によるビームボケを，パターンを描画するビームサイズに従って求め，そのビームボケに応じてパターンを縮小変更している。従って，露光・現像後のパターン精度が向上する。
【００１９】
上記の目的を達成するために，本発明の第３の側面は，複数のパターンを有するパターンデータから露光パターンデータを有する露光データを生成し，該露光データにしたがって試料を露光する荷電粒子ビーム露光方法において，（ａ）前記パターンに対して複数の補正エリアを発生する工程と，（ｂ）前記補正エリア内のパターンの面積密度を求め，当該補正エリアの周囲の補正エリアの面積密度及び補正エリア間の距離にしたがって，当該補正エリアの面積密度を修正する工程と，（ｃ）前記パターンの境界に交わる補正エリアの前記修正された面積密度のうち最大の修正面積密度にしたがって，各パターンの主露光量を決定する工程と，（ｄ）前記パターン内であって前記主露光量では露光エネルギー不足になる前記補正エリアに補助露光パターンを発生する工程と，（ｅ）前記パターンデータに前記補助露光パターンを追加した露光パターンデータにしたがって，前記試料を露光する工程とを有することを特徴とする。
【００２０】
上記の第３の側面によれば，パターンの主露光量は，パターン内の補正エリアのうち，パターン境界に交わる補正エリアにおける最大の修正された面積密度を基準として，補正される。この最大の修正面積密度を，パターンを代表する面積密度として，しばしばパターン面積密度と称する。この方法によれば，パターンの主露光量を，パターン境界に最適な露光量に設定することができる。したがって，パターン境界に発生する補助露光パターンの数を減らすことができる。
【００２１】
上記の目的を達成するために，本発明の第４の側面は，複数のパターンを有するブロックマスクを透過した荷電粒子ビームにより試料を露光する荷電粒子ビーム露光方法において，（ａ）前記ブロックマスクのパターンに対して複数の補正エリアを発生する工程と，（ｂ）前記補正エリア内のパターンの面積密度を求め，当該補正エリアの周囲の補正エリアの面積密度及び補正エリア間の距離にしたがって，当該補正エリアの面積密度を修正する工程と，（ｃ）前記パターンの境界に交わる補正エリアの前記修正された面積密度のうち最大の修正面積密度にしたがって，各パターンの露光量を決定し，前記ブロックマスク内の複数のパターンの露光量のうち最小の露光量を，当該ブロックマスクの主露光量にする工程と，（ｄ）前記パターン内であって前記主露光量では露光エネルギー不足になる前記補正エリアに補助露光パターンを発生する工程と，（ｅ）前記ブロックマスクを通過した荷電粒子ビームで前記主露光量にしたがって前記試料を露光し，更に，前記補助露光パターンで前記試料を露光する工程とを有することを特徴とする。
【００２２】
上記の第４の側面によれば，ブロックマスクの露光量を最適化することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下，図面を参照して本発明の実施の形態例を説明する。しかしながら，かかる実施の形態例が，本発明の技術的範囲を限定するものではない。また，本発明は荷電粒子ビーム露光方法及びその装置に適用されるが，以下の実施の形態例は電子ビーム露光方法及びその装置を例にして説明する。
【００２４】
図１は，本実施の形態例における電子ビーム露光装置の概略構成図である。この例では，電子ビーム露光装置は，パターンデータを有する設計データDinを入力し，近接露光効果を考慮した露光データDoutを出力する露光データ作成装置１００と，その露光データDoutを供給され露光装置を制御する電子ビーム制御装置２００と，鏡筒３００とを有する。鏡筒３００内には，電子銃３１，矩形の透過マスク３２，ブロックマスク等の露光用の透過マスク３４，マスク偏向器３３，３５，フォーカスレンズ３６，電磁偏向器３７，静電偏向器３８及びウエハ４０を載せるＸ，Ｙステージ３９が設けられる。透過マスク３２で形成された矩形ビームが，マスク偏向器３３，３５で選択された透過マスク上の所定のマスクを通過し，偏向器３７，３８によりウエハ４０の所望の位置に照射される。
【００２５】
マスク偏向器３３，３５への制御信号Ｓ１，透過マスク３４を水平方向に移動させる制御信号Ｓ２，フォーカスレンズへの制御信号Ｓ３，電磁偏向器３７への制御信号Ｓ４，静電偏向器３８への制御信号Ｓ５，ステージの制御信号Ｓ６が，電子ビーム制御装置２００により生成される。
【００２６】
図２は，上記の露光データ作成装置１００の内部構成を示す図である。パターンデータとして設計データDinが格納されている設計データファイル１０２，サブフィールド領域内に補正エリアを発生する補正エリア発生部１０３，補正エリア内の面積密度を算出する面積密度生成部１０４，補正エリア間の影響を考慮して補正エリア内の面積密度を修正する面積密度修正部１０５，パターンに交わる補正エリアの面積密度のうち最大の面積密度をパターン面積密度（基準面積密度）とし，そのパターン面積密度に応じてパターンの主露光量を補正する露光量補正部１０７，パターンの主露光量と補正エリアの修正面積密度の応じて，露光不足になる補正エリア内に補助露光パターンを生成する補助露光パターン生成部１０８，露光データを格納する露光データファイル１０９を有する。更に，露光データ作成装置１００は，高さｈと幅ｗの比ｈ／ｗが所定の基準値より大きい細長いパターンを，後述するアルゴリズムで分割するパターン分割部１１４と，電子ビームのクーロン効果によるビームぼけを考慮してパターンを収縮させるパターン変更部１１５とを有する。これらは，バス１１０を介して演算部１１１に接続される。
【００２７】
［露光データ生成方法概略］
以下，設計データから露光データを生成する方法の概略について説明する。図３は，半導体チップ１０内のメインフィールドＭＦとサブフィールドＳＦとの関係を示す図である。通常，半導体ウエハ上に複数の半導体チップ１０が形成される。図３は，その半導体チップ１０内のメインフィールドとサブフィールドとの関係を示す。図１の露光装置に示される通り，電子ビームの偏向器は，応答速度は遅いが偏向範囲が大きい電磁偏向器３７と応答速度は速いが偏向範囲が狭い静電偏向器３８とからなる。メインフィールドＭＦは，この電磁偏向器３７により偏向可能な領域をいい，サブフィールドＳＦは，この静電偏向器３８により偏向可能な領域をいう。
【００２８】
露光装置のＸ，Ｙステージ３９を駆動して所望のメインフィールドＭＦの中心にウエハが移動され，そのメインフィールドＭＦ内で電磁偏向器３７により電子ビームが所望のサブフィールドに偏向されて，更に所望の形状にされた電子ビームが静電偏向器３８により偏向されてサブフィールド内の所望の位置に照射される。図３の例では，１つのメインフィールド１２内は，５行５列のサブフィールドＳＦ００〜ＳＦ４４に分けられる。
【００２９】
サブフィールドＳＦには，それぞれ異なるパターンを有するサブフィールドと，同じパターンを有して繰り返し配置されるサブフィールドとがある。繰り返し配置されるサブフィールドは，例えばメモリ装置のメモリセル領域等によく見受けられるサブフィールドである。一方，それぞれ異なるパターンを有するサブフィールドは，周辺回路やロジック回路等に見受けられるサブフィールドである。この様に，チップ１０内は，複数のメインフィールドと，メインフィールド内の複数のサブフィールドに分けられ，設計データDinは，それぞれのサブフィールド内に存在するパターンデータを有する。
【００３０】
尚，サブフィールドは，必ずしも図３の如く重なることなく又は間隔をあけることなく敷き詰められる必要はなく，一部重なったり，間隔が存在しても良い。
【００３１】
図４は，図３のメインフィールド１２内のサブフィールドにかかる設計データの構成例を示す図である。この例では，サブフィールドＳＦ００〜ＳＦ４４のデータは，それぞれサブフィールドの中心座標（ｘ，ｙ），パターン数ｎ，パターンアドレスａｄを有する。この例では，サブフィールドデータは，メインフィールド１２内のサブフィールドＳＦ００，ＳＦ０１....ＳＦ１１，ＳＦ１２....ＳＦ４４の順に並べられる。
【００３２】
一方，パターンデータは，例えば，パターンの左下の座標（ｘ，ｙ），パターンの幅ｗと高さｈとを有する。そして，サブフィールドデータ領域内のアドレスａｄは，パターンデータ内のアドレスを示し，そのアドレスから連続してパターン数ｎ個のアドレス領域のパターンが，それぞれのサブフィールド内のパターンデータであることを意味する。
【００３３】
したがって，それぞれ異なるパターンを有するサブフィールドＳＦ００，ＳＦ０１のデータは，それぞれ異なるパターンデータのアドレスを有する。一方，繰り返し配置されるサブフィールドＳＦ１０〜１３のデータは，それぞれ同じパターンデータのアドレスを有する。
【００３４】
図５は，露光データの作成を含む露光工程のフローチャート図である。そして，図６は，あるサブフィールドＳＦの一例を示す図である。図６のサブフィールドの例を使用して，露光データの作成の方法を説明する。
【００３５】
前提として，各パターンに対してデフォルトの主露光量Ｑｍが設定されている。この主露光量Ｑｍは，例えば基本露光量が設定される。そして，各パターンデータにその設定された主露光量Ｑｍが加えられている。この主露光量Ｑｍの設定の方法は，パターン形状に応じて設定する種々の方法もあるが，本実施の形態例では本質的な部分ではないので省略する。
【００３６】
設計データは，ウエハ上のレジスト層に形成したいパターンを含むのみである。ところが，ウエハ上のレジスト層に電子ビームを照射すると，パターン密度が高い領域では近接露光効果によりより多くのビームエネルギーを受けることになる。その反面，パターン密度が低い領域では近接露光効果がなく，より少ないビームエネルギーにより露光される。したがって，かかる近接露光効果を考慮して，設計データのパターンに対して，その主露光量を補正し，必要な場合は補助露光を行って，現像後のパターン形状の精度を高くする。本実施の形態例では，設計データをもとに露光データを生成する為に，図６に示される通り，チップ全面にサブフィールドより小さいメッシュ状の補正エリアを発生させる（Ｓ１０）。そして，その補正エリア内の面積密度をもとに，上記主露光量の補正と補助露光パターンの生成を行う。
【００３７】
更に，本実施の形態例では，高さｈと幅ｗとの比ｈ／ｗが所定の基準値を超えるような細長いパターンに対して，後述するアルゴリズムでその長辺方向について分割を行う（Ｓ１２）。具体的には，細長いパターンの先端部を分割して，複数のパターンデータにする。それに伴い，分割後のパターンにはそれぞれ補正された主露光量が割り当てられ，パターン先端部により適切な主露光量が割り当てられ，先端部での補助露光パターンの発生を抑えることができる。
【００３８】
また，本実施の形態例では，電子ビームのクーロン効果によるビームの広がり（ビームボケ）を考慮して，パターンサイズを縮小するパターン変更を行う（Ｓ１４）。本実施の形態例では，後述する通り，パターンを描画するためのビームサイズに応じてビームボケを検出し，そのビームボケに応じてパターンサイズを縮小する。
【００３９】
図６に示されたサブフィールドＳＦには，パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３が含まれる。そして，それぞれのパターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３には，露光量Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３が初期設定されている。更に，サブフィールドＳＦ上には，５行５列の補正エリアａ１１〜ａ５５が存在している。この補正エリアは，図２に示される補正エリア発生部１０３により生成される。補正エリアの発生方法は，例えばチップ原点を基準にして，所定の大きさの領域をマトリクス状に配置する。
【００４０】
図６の例では，パターンＰ１が補正エリアａ２１，ａ２２，ａ３１，ａ３２，ａ４１，ａ４２上に位置する。また，パターンＰ２が補正エリアａ１３，ａ２３，ａ３３，ａ４３，ａ５３上に位置する。更に，パターンＰ３が補正エリアａ２４，ａ２５，ａ３４，ａ３５，ａ４４，ａ４５上に位置する。
【００４１】
そこで，ステップＳ１６にて，各補正エリア内のパターンの面積密度を求める。即ち，図２中の面積密度生成部１０４により求められる。図７は，図６の例のサブフィールド上に存在する補正エリア毎の面積密度Ｓｍｎを記入した例である。即ち，補正エリアａ３２，ａ３４等が補正エリア面積に対するパターン面積の比率（面積密度）が７５％と高く，パターンが存在しない補正エリアａ１１等の面積密度は０％である。
【００４２】
次に，ステップＳ１８にて，補正エリア間の近接露光効果による影響に応じてそれぞれの補正エリア内の面積密度を見直す。この面積密度の見直しは，図２中の面積密度修正部１０５にて行われる。近接露光効果にしたがい，補正エリアの周囲の補正エリア内のパターンに照射される電子ビームのエネルギーが，当該補正エリアに対してエリア間の距離に応じた影響を及ぼす。より近い位置の補正エリアからはその影響が大きく，より遠い位置の補正エリアからはその影響が少ない。そこで，本実施の形態例では，距離に略反比例する係数β（ｒ）（ｒはエリア間の距離）を予め設定しておき，周囲の補正エリアの面積密度Ｓｍｎと露光量の積にその係数β（ｒ）を乗算し，注目している補正エリアの面積密度に加算し，最後に注目している補正エリアの露光量で割る。
【００４３】
さて，各補正エリアの面積密度が修正されると，その修正面積密度ＳＲｍｎに基づいて，各パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３の露光量の補正が行われる（Ｓ２０）。この工程では，パターン内の複数の補正エリアのうち最も高い修正面積密度ＳＲｍｎを有する補正エリアを検出し，その修正面積密度（パターンの基準面積密度またはパターン面積密度）から計算される露光エネルギーが解像レベルになるように主露光量Ｑｍを求める。その結果，各パターンの主露光量が補正され，主露光量が高すぎてパターンが膨張したり，低すぎて縮小したりすることが防止される。
【００４４】
パターンの主露光量の補正に伴い，ステップＳ１８で考慮した周辺の補正エリアからの影響にも変動が生じるので，図５に示される通り，ある程度収束するまで，ステップＳ１８とＳ２０とを繰り返し行うことが好ましい。
【００４５】
本実施の形態例では，後述するとおり，主露光量の補正を行う場合，パターンの境界に位置する補正エリアのうち，最大の修正面積密度に応じて主露光量の補正を行う。それにより，ライン・アンド・スペースなどの細長いパターンも，複数の補正エリアにまたがる大きなパターンも，より最適な主露光量に補正され，補助露光パターンの数を減らすことができる。
【００４６】
次に，パターン毎に与えられた主露光量によると，パターンの角部や先端部では露光量不足が発生する。即ち，ステップＳ１８で面積密度を見直した補正エリアの露光エネルギーが解像レベルよりも低い場合は，近接露光効果の影響が少なく，露光量不足でレジストを反転することができない。かかる補正エリアに対しては補助露光を行う為に，補助露光パターンを発生させて露光データに追加する（Ｓ２２）。このとき，補助露光量の下限値をあらかじめ設定しておき，下限値未満であって，現像後のパターン寸法精度にほとんど影響しない程の低い露光量の補助露光パターンは発生させないようにする。ここで，補助露光パターンとは，露光エネルギーが低い領域に対して近接露光効果に該当する量のエネルギーを与える為の露光パターンであり，露光されるエネルギーの例えば数％程度の低い露光量を均一に有する露光パターンである。その補助露光パターンの大きさは，補正エリア程度の大きさが好ましい。但し，補助露光パターンの位置は，必ずしも面積密度見直しに発生させた補正エリアと同一である必要はない。むろん，同一でも良い。
【００４７】
図８は，各パターンの主露光量が補正され，パターンは存在するが露光エネルギーが低い補正エリアに補助露光パターン（太線）を発生させた結果を示す図である。この例では，パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３の主露光量が，補正後の露光量Ｑ１’，Ｑ２’，Ｑ３’になっている。また，低い露光エネルギーを有するエリアａ１３，ａ２１，ａ２５，ａ３１，ａ３５〜ａ４２，ａ４４，ａ４５，ａ５３には，補助露光パターン（太線）が発生される。
【００４８】
補助露光パターンを発生させると，修正面積密度にも影響を及ぼす。したがって，図５に示される通り，工程Ｓ１８，Ｓ２０，Ｓ２２がある程度収束するまで繰り返されることが好ましい。また，繰り返すことにより，上記発生されなかった下限値未満の露光量の補助露光パターンの露光エネルギーを，周辺の補助露光パターンの露光量が調整されることで，ある程度補うこともできる。
【００４９】
図５に示される通り，チップ全面に補正エリアを発生してその面積密度を求め，周囲の補正エリアからの影響で面積密度を修正し，その修正面積密度をもとにして，パターンの主露光量Ｑｍの補正と補助露光パターンの発生を行う。その結果，露光後のパターン精度を高くできる露光データが作成される。
【００５０】
図９は，作成された露光データの構成例を示す図である。第１に，図４の設計データは，パターンデータは，その位置データ（ｘ，ｙ）と幅ｗと高さｈを有するのに対して，露光データのパターンデータは，更に露光量Ｑを有する。この露光量Ｑは，通常パターンに対しては補正された主露光量である。第２に，設計データは，サブフィールドＳＦ００〜ＳＦ４４とそのサブフィールドが有するパターンデータとから構成される。しかし，露光データには，サブフィールドとして補助露光パターンを有する補助露光用のサブフィールドＴＳＦ１〜ＴＳＦｎが追加される。この補助露光パターンには，露光エネルギーの不足分に応じた補助露光量Ｑが与えられる。
【００５１】
サブフィールドは，必ずしも図３に示される通り，メインフィールド内に一面に敷き詰められた領域ではなく，内部の露光パターンによって，お互いに一部重なり合う領域であってもよい。露光工程においては，単にそれぞれのサブフィールドの位置にそのサブフィールドに含まれる露光パターンに電子ビームが照射されるだけである。したがって，露光パターンのサブフィールドに，補助露光パターンのサブフィールドが重なって登録されることも許される。これにより，露光データの階層化データ構造を壊すことなく，補助露光パターンを露光データに追加することができる。
【００５２】
上記のようにして作成された露光データＤｏｕｔが電子ビーム制御装置に供給されて，その露光データにしたがって電子ビーム露光が行われる（Ｓ２４）。その結果，露光現像後のパターンは，設計データにより近い高精度のパターンになる。
【００５３】
［パターン分割工程］
図１０は，本実施の形態例におけるパターン分割工程を説明する図である。本実施の形態例のパターン分割工程では，高さｈと幅ｗの比ｈ／ｗがある基準値よりも高いような細長いパターンを，長手方向に分割して，複数のパターンにする。そして，分割されたパターンそれぞれに主露光量が割り当てられる。パターンの主露光量は，前述した通り，パターンに属する補正エリアの修正面積密度のうち，最大の面積密度にしたがって決定される。より好ましくは，パターンの境界に属する補正エリアのうち最大の面積密度を持つ補正エリアにしたがって決定される。
【００５４】
図１０（ａ）は，一例としての細長いパターンＰ０とメッシュ状の補正エリアＣＡとを示す。最初の設計データでは，一つの細長いパターンＰ０である。図１０（ｂ）は，パターンＰ０が複数のパターンＰ１〜Ｐ５にパターン分割された状態を示す。このパターン分割では，元のパターンＰ０を，先端部では細かく，中央部になるほど大きく分割する。より好ましくは，補正エリア単位の大きさに分割する。図１０の例では，最先端のパターンＰ１，Ｐ５は，補正エリア１個の大きさに，次のパターンＰ２，Ｐ４は，補正エリア２個の大きさであり，中央パターンＰ３は，その残りの大きさである。
【００５５】
そして，図１０（ｃ）に示される通り，分割された５つのパターンＰ１〜Ｐ５に対して，それぞれ補正された主露光量Qm1〜Qm5が与えられる。この主露光量Qm1〜Qm5は，それぞれのパターンに属する補正エリアのうち最大の修正面積密度（パターン面積密度）にしたがって決定される。したがって，中央のパターンＰ３のように修正パターン面積密度が高いものには主露光量が少なく決定され，先端パターンＰ１，Ｐ５のように修正パターン面積密度が低いものには主露光量が高く決定される。その結果，一つのパターンＰ０に一つの主露光量を与えた場合に必要となる補助露光パターンの数を減らすことができる。
【００５６】
図１１は，単一パターンと分割パターンの場合の主露光量と補助露光量との関係を示す図である。図１１（Ａ）は，単一パターンＰ０に単一の主露光量Ｑｍが与えられた場合の主露光量と補助露光量との関係を示す。左側の平面図にはパターンＰ０と補正エリアＣＡが示され，右側のグラフには主露光量Ｑｍと補助露光量Ｑｓが，位置（縦軸）に対応して示される。右側のグラフの位置は，左側の平面図の位置に対応する。
【００５７】
図１１（Ａ）の単一パターンＰ０の場合は，単一の主露光量Ｑｍが与えられる。したがって，パターンＰ０内では，中央部も先端部も同じ主露光量Ｑｍで露光が行われる。しかし，近接露光効果により，実際に与えられる露光エネルギーEngは，図示されるとおり面積密度が高い中央部で高く，面積密度が低い先端部で低い。したがって，先端部で露光量不足になる。
【００５８】
そこで，破線で示される通り補助露光Qs0が必要になる。この補助露光量Qs0は，パターンの先端部で大きく，中央部に向かって徐々に小さくなる。しかも，必要な補助露光量Qs0の変化は，先端部で大きく減少し，中央部に向かって徐々に小さくなる。但し，実際の補助露光パターンは，補正エリアの大きさ単位で設定されるので，実際の補助露光量Qsは，破線のように階段状になる。平面図の斜線部が補助露光パターンを示す。つまり，パターン先端部から６個の補正エリアに補助露光が行われ，その露光量Qsは，先端から徐々に減少する。
【００５９】
そこで，図１０のように，パターンの先端部を分割して複数のパターンにすると，分割したパターンそれぞれに個別の主露光量Qmを設定することができる。図１１（Ｂ）は，分割パターンの場合の主露光量と補助露光量との関係を示す。前述した露光量補正の工程で，先端のパターンＰ１の修正パターン面積密度は低く，次のパターンＰ２の修正パターン面積密度はそれよりやや高く，中央部のパターンＰ３の修正パターン面積密度は一番高くなると予想される。したがって，露光量補正により，先端のパターンＰ１の主露光量Qm1は最も高く，次のパターンＰ２の主露光量Qm2はそれよりも低く，中央部のパターンＰ３の主露光量Qm3は最も低く補正される。その結果，近接露光効果を考慮した露光エネルギーEngは，図示されるとおり，パターン先端部でも現像の十分なレベルを有することになり，パターン先端部での露光量不足は解消される。そのため，パターンＰ１，Ｐ２の領域での補助露光パターンは不要になり，補助露光パターン数を減らすことができるようになる。図１１（Ｂ）の左側の平面図によれば，補助露光パターンはパターンＰ３の上の２個の補正エリアだけになっている。
【００６０】
分割するパターンの形状は，図１１（Ａ）の補助露光量Qsの分布に対応して，先端部で分割パターンは小さく，中央になるにしたがって分割パターンが大きくなることが好ましい。それにより，補正された主露光量Qm1,Qm2,Qm3の変化も，先端部で急峻に変化し中央になるにしたがってなだらかに変化させることができる。つまり，分割で新たに生成されたパターンＰ１，Ｐ２に，補助露光パターンの補助露光量をそのまま割り当てることができ，無駄な補助露光パターンの発生を抑えることができる。
【００６１】
パターン分割の単位は，例えば，補正エリアの大きさの倍数であって，先端部から中央部にかけて，徐々に倍数が大きくなることが好ましい。一例として，先端部で補正エリア１個分，次に補正エリア２個分，次に補正エリア３個分というように徐々に大きくする。或いは，補正エリア１個分の大きさを初項として，等比数列（２0，２1，２2．．．．２n）倍にする。
【００６２】
補正エリア大きさを単位としてパターンを分割し，且つ複数の補正エリアに対応する分割パターンＰ２を生成することにより，分割したことに伴うパターンの増加より補助露光パターンの減少のほうが多くなる。つまり，図１１（Ｂ）の左側の平面図に示される通り，分割によりパターンＰ１，Ｐ２が増加したが，補助露光パターン数は，３補正エリア分減少し，トータルではパターン数が１個減る（増加２と減少３）ことになる。この場合，分割パターンＰ２が補正エリア２個分の大きさになっていることが原因である。分割パターンが全て補正エリア１個分の大きさでは，全体のパターンの減少にはつながらない。
【００６３】
パターンの分割は，長辺方向についてのみ行うことが好ましい。特に，ライン・アンド・スペースのような，図１０に示されるような長いパターンの場合は，補助露光パターンは主にパターンの両先端部にのみ発生する。したがって，先端部を分離して別のパターンにすることで，補助露光パターンを減少させることができる。パターンの短辺方向まで図形分割をすると，分割によりパターン数は増加したが，補助露光パターン数は減少しないことになり，有効ではない。
【００６４】
図１２は，隣接するパターンの場合の分割方法を示す図である。設計データが，連続する１つのパターンに対して，図１２のように複数の隣接するパターンＰ１０，Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３で構成される場合がある。その場合は，パターンＰ１０〜Ｐ１３をそれぞれ分割する必要はない。隣接する複数のパターンのうち，両端のパターンＰ１０の先端側を，パターンＰ１，Ｐ２のように分割すれば良い。パターンＰ１１，Ｐ１２の両端には補助露光パターンが発生する可能性が低く，分割によりむやみにパターン数が増大することを避けることができる。
【００６５】
［パターン変更］
図１３は，パターン変更を説明するための図である。荷電粒子ビームの一種である電子ビームは，電子間のクーロン効果によりビーム形状が大きくなる傾向にある。このビームボケδは，電流密度Ｊとパターン面積Ｓの積に比例する。つまり，δ＝ｋ・Ｊ・Ｓである。電流密度Ｊが大きければそれだけ電子間の反発力が大きくなり，ビームサイズは大きくなる。また，ビームのサイズ自体が大きくなると同様に膨張率も大きくなる。このビームボケδは，より正確には露光強度分布である。クーロン効果により分布が拡がるのである。
【００６６】
従来は，パターン寸法が比較的大きかったため，このクーロン効果によるビームボケを考慮する必要はなかった。或いは，考慮する場合は，設計パターンの面積Ｓと，露光装置に設定された電流密度Ｊとからビームボケを推定し，その分パターンを縮小するパターン変更が行われている。しかし，パターン寸法が０．１μｍのオーダになると，このビームボケによるパターンの膨張は無視できなくなる。
【００６７】
そこで，本実施の形態例では，設計パターンを矩形ビームで描画する場合，パターンを描画矩形ビームに仮想的に分割し，その描画ビームの中で最大の面積を有する描画ビームサイズから，ビームボケを求める。そして，求められたビームボケに応じて，そのパターンを縮小するように変更する。
【００６８】
図１３には，３つのパターン（ａ）（ｂ）（ｃ）が示されている。パターン（ａ）は，細長いパターンであるが，描画ビームで分割すると図示されるとおりである。そこで，斜線部の描画ビームサイズに応じてパターン縮小量が決定される。パターン（ｂ）は，三角形であるが，６個の可変矩形ビームで描画される。したがって，斜線で示される描画ビームサイズに応じてパターン縮小量が決定される。パターン（ｃ）は，平行四辺形でありパターン（ｂ）よりも大きい。しかし，パターン（ｃ）を描画する描画ビームサイズのうち最大サイズは，パターン（ｂ）と同じ斜線部である。したがって，パターン（ｃ）に対するビームボケ量は，パターン（ｂ）に対するビームボケ量と同じである。その結果，パターン（ｃ）のパターン縮小量はパターン（ｂ）と同じになる。
【００６９】
図５に示した通り，パターン変更工程Ｓ１４は，パターン分割後に行われる。このパターン変更工程により，設計パターンは描画ビームサイズに応じて縮小変更される。したがって，クーロン効果により描画ビームサイズが大きくなっても，露光後現像されるパターン形状は，設計パターンの形状に近いものになり，クーロン効果によるパターン精度の低下を避けることができる。
【００７０】
［露光量補正］
図１４は，本実施の形態例における露光量補正を説明する図である。図１４．Ａは比較例１を，図１４．Ｂは比較例２をそれぞれ示す。この例は，幅方向と高さ方向の両方に複数の補正エリアが形成される比較的大きなパターンＰ２０についての露光量補正である。露光量補正は，前述した通り，パターンに与えられている主露光量を，パターン内の補正エリアの修正面積密度の代表であるパターン面積密度に応じて補正をする工程である。
【００７１】
その場合，パターン内のどの補正エリアの修正面積密度を基準にするかが問題になる。比較例１は，パターンＰ２０内の補正エリアのうち，最も高い修正面積密度を有する補正エリアを基準にして露光量補正をする。その場合，図中左側に示す通り，比較的大きなパターンＰ２０では，一般的にパターンの中央部の補正エリアCA1で修正面積密度SR1が最も高く，パターンの境界の一辺の中央の補正エリアCA2の面積密度SR2はそれより低く，パターンの角部の補正エリアCA3,4の面積密度SR3,4は最も低いと考えられる。比較例１では，パターン内の補正エリアで最も高い修正面積密度を基準にして主露光量を補正する。
【００７２】
その結果，補正された主露光量は小さく，その小さな主露光量でパターンＰ２０が露光されると，パターン境界近傍の補正エリアでは露光量不足が発生する。その結果，図中右側に斜線で示す通り，補助露光パターンが，パターンＰ２０の周辺全てに必要になる。
【００７３】
比較例１の方法は，パターン内で最大の修正面積密度を基準にして主露光量を補正することで，少なくとも主露光量が過剰になり現像後のパターンが設計値よりも太くなることを防止する。但し，比較的大きなパターンでは，前述の通り，パターンの境界付近で補助露光パターンが必要になる。
【００７４】
比較例２は，本実施の形態例に従う方法であり，パターンＰ２０の境界の補正エリアのうち，最大の修正面積密度を基準エリアにして，主露光量を補正する。図１４．Ｂに示される例では，パターンＰ２０の境界に位置する１６個の補正エリアのうち，一辺の中央部の補正エリアCA2が境界補正エリアで最大の修正面積密度を持つので，その面積密度を基準に主露光量が補正される。その結果，補正エリアCA2の領域では主露光量が最適化されているので，補助露光パターンの発生は不要になる。また，パターンＰ２０の中央部の補正エリアCA1では，露光量が過剰になるが，中央部であるのでパターン自体が膨張することはない。そして，結局のところ，パターンＰ２０の角部の補正エリアCA3,4で露光量不足が発生し，図中右側に斜線で示される通り，その領域にのみ補助露光パターンが生成される。
【００７５】
比較例１と２を比較すると明らかな通り，露光量補正をパターン中央の補正エリアCA1の面積密度を基準にすると多くの補助露光パターンが必要になるのに対して，パターン境界の補正エリアCA2の面積密度を基準にすると少ない補正露光パターンですむことになる。つまり，主露光量を補正する工程では，パターン形状に最も影響を与えるパターン境界の補正エリアの面積密度を基準にすることが，過剰露光量によるパターンの膨張を防止し，補助露光パターンを減らすことに寄与するのである。
【００７６】
図１５は，細長いパターンが一定間隔で配置されるライン・アンド・スペースタイプのパターンでの露光量補正を説明する図である。図１５の例では，１０本のライン状のパターンが一定スペースを隔てて並べられる。この場合も，補正エリアを発生させ，各補正エリアでの面積密度を求め，近接露光効果を考慮して修正し，パターン内の補正エリアの最大修正面積密度（パターン面積密度）を基準にして主露光量を補正する。
【００７７】
図１５の１０本のパターンに対しては，補正エリアCA11で修正面積密度が最大になり，パターン群の境界領域の補正エリアCA12の修正面積密度はそれより低くなり，更に，パターン群の角部の補正エリアCA13,14の修正面積密度は最も低くなる。
【００７８】
そこで，前述の通り，露光量補正の基準エリアをパターン境界と交わる補正エリアのうち最大修正面積密度を有する補正エリアとすると，中央部のパターンP22では，中央部の補正エリアCA11が最も修正面積密度が高く，それを基準にしてパターンP22の主露光量が補正される。同様に，片隅のパターンP24でも，中央部の補正エリアCA12が最も修正面積密度が高く，それを基準にしてパターンP24の主露光量が補正される。その場合，補正エリアCA12の修正面積密度は中央の補正エリアCA11よりも低いので，パターンP24の主露光量は中央のパターンP22の主露光量よりは大きくなるように補正される。
【００７９】
いずれにしても，それぞれのパターンP22，P24において，最適な主露光量に補正されるので，露光量不足を補う補助露光パターンは，図中斜線で示す通り，上下端の補正エリアCA13,14に生成される。
【００８０】
図１５のように，補正エリアよりもパターン幅が狭い場合は，パターン内の補正エリアのうち最大の修正面積密度を基準にしてパターンの主露光量を補正しても，上記と同じ結果になる。しかし，図１４のように，パターン幅，高さ内に複数の補正エリアが交わる場合は，パターン内の補正エリアで最大の修正面積密度を基準にして露光量補正を行うと，比較例１のように補正露光パターン数が増大する。したがって，比較例２のように，パターンの境界（露光領域と非露光領域の境界，露光境界）と交わる複数の補正エリアのなかで最大の修正面積密度を基準にして露光量補正を行うことが，補正露光パターン数を減少させることになる。
【００８１】
以上の通り，パターンの境界上の補正エリアで最大の修正面積密度を基準にして主露光量を決定することで，パターン境界での露光量不足する領域が減り，補助露光パターン数を減らすことができる。また，基準となる補正エリアを，パターンの境界に限定したことで，露光量補正での計算量を減らすことができる。しかも，露光量補正の基準エリアをパターン境界上に限定したことで，パターンの形状が図１４のように大きな場合も，図１５のように細い場合も汎用的に適用することができる。
【００８２】
上記の露光量補正のアルゴリズムを採用する場合，パターンの境界に交わる補正エリアを検出する必要がある。図１６は，露光境界上の補正エリアを検出する方法を説明する図である。図１６には，２つのパターンP30，P31が接している例である。通常の設計パターンは，矩形で幅と高さで定義されるので，図１６のようなＴ字形のパターンは，２つのパターンに分割される。
【００８３】
パターンの境界に交わる補正エリアを検出する第１の例では，あるパターンに交わる補正エリアでの当該パターンについての面積密度を算出し，その面積密度が１００％未満であれば，パターンの境界に交わる補正エリアと判断する。つまり，周辺に存在するパターンの存在にかかわらず，単独のパターンのエッジをパターン境界とみなす。この方法によれば，パターンP30の境界上の全ての補正エリアが該当し，パターンP32の境界上の全ての補正エリアが該当する。したがって，検出される露光境界上の補正エリアは，図中の斜線で示したエリアになる。
【００８４】
この検出アルゴリズムは，単に注目パターンについて補正エリア内の面積密度を求めて判断することができるので，演算が簡単になり，演算処理の負荷が軽い。しかし，パターンP30とP31の接している領域も境界上の補正エリアとして検出されてしまう。
【００８５】
図１７は，上記第１の例で境界上の補正エリアを求める工程を含めた露光工程のフローチャート図である。図５と同じ工程には同じ番号を与えている。図１７において，ステップＳ３０にて，あるパターンについて，補正エリアの面積密度を求め，ステップＳ３２にて，その面積密度が１００％未満であれば，その補正エリアを境界エリアとする（Ｓ３４）。このステップＳ３０，Ｓ３２，Ｓ３４を，あるパターンの全ての補正エリアについて行う。また，これらのステップを全てのパターンについて行う。その結果，図１６に示す通り，全てのパターンの境界エリアを検出することができる。
【００８６】
ステップＳ１８の補正エリアの面積密度を近接露光補正を考慮して修正するのは，図５と同じである。しかし，ステップＳ２０では，境界エリアで最大の修正面積密度を基準にして主露光量の補正が行われる。ステップＳ１８，Ｓ２０は収束するまで繰り返されることが好ましい。更に，露光量補正が行われてパターンの主露光量が求められた後，ステップＳ２２にて，露光量不足の補正エリアに補助露光パターンを発生する。
【００８７】
図１８は，パターン境界の補正エリアを求める第２の例を説明する図である。第２の例は，隣接する他のパターンを考慮して，パターンの境界上の補正エリアを求める方法である。即ち，パターンP30に交わる補正エリアのうち，パターンP31にも交わる補正エリアCA1，CA2は，境界上の補正エリアとはみなさない。
【００８８】
具体的には，各補正エリアの面積密度を全てのパターンを考慮して求め，その面積密度が１００％であって，回りに面積密度が０％の補正エリアが存在しない場合は，境界上の補正エリアとはみなさない。逆に言えば，回りに面積密度が０％の補正エリアが存在する時は，境界に交わる補正エリアと判定する。このアルゴリズムによれば，補正エリアCA1，CA2は，境界エリアから除外され，より最適化された境界エリアの検出方法となる。
【００８９】
このようにして求めた境界エリアのうち，最大修正面積密度にしたがって，各パターンの主露光量が決定されるのは，前述の通りである。
【００９０】
［ブロックマスク］
電子ビーム露光による直接描画は，露光ショット数が膨大になりスループットの低下を招いている。その理由は，所定のサイズの矩形の透過マスクを２枚重ねることで，所望のサイズの矩形ビームを生成し，その矩形ビームで描画していくからである。そのようなスループットの低下を防止するために，ブロックマスクが提案されている。
【００９１】
図１９は，ブロックマスクの一例を示す図である。図１に示した透過マスク３４として，図１９のようなブロックマスクが利用される。ブロックマスク３４は，使用頻度の高いパターンBM1〜BM9をあらかじめ透過マスクとして用意したものであり，それらのパターンに電子ビームを照射することで，特殊なパターンを一回のショットで露光する。したがって，ショット数を少なくすることでき，露光工程全体のスループットを向上させる。
【００９２】
このようなブロックマスクの特異な点は，一つのブロックマスクＢＭに対して，同じ主露光量しか与えることができないことにある。したがって，ブロックマスクに対してどのようにして主露光量を決定するかが問題になる。
【００９３】
図２０は，本実施の形態例におけるブロックマスクの主露光量を求める方法について説明する図である。本実施の形態例において，ブロックマスクＢＭ内に複数のパターンP40，P41が含まれる場合は，前述した通り，補正エリアを発生し，その補正エリアの面積密度を求め，近接露光効果を考慮して面積密度を修正し，パターン境界の補正エリアの修正面積密度の最大値に応じて，各パターンP40，P41の主露光量を補正する。そして，ブロックマスクＢＭに含まれる複数のパターンの補正露光量のうち，最小の露光量をブロックマスクの露光量に決定する。
【００９４】
上記のアルゴリズムによれば，図２０の例では，パターンP40の露光量補正は，境界の補正エリアCA2の修正面積密度SR2に基づいて行われる。一方，パターンP41の露光量補正も，境界の補正エリアCA3の修正面積密度SR3に基づいて行われる。したがって，パターンP40の補正露光量Ｑ２は，パターンP41の補正露光量Ｑ３より大きくなることが予想される。パターンP41の補正エリアCA3のほうが密度が低いからである。したがって，その場合は，ブロックマスクBMの主露光量は，小さい方のパターンP41の補正露光量Ｑ３になる。そして，ブロックマスクＢＭ内で露光量不足になる補正エリアには，補助露光パターンが生成される。
【００９５】
図中，パターンP40の中央部の補正エリアCA1の面積密度SR1を基準にした補正露光量Q1は，最も低く，それをブロックマスクの露光量に設定すると，補助露光パターンの数が増大することが予測される。
【００９６】
上記の実施の形態例では，露光量補正を行って，パターン内で補正された主露光量では露光エネルギーが不足する補正エリアには，全て補助露光パターンを発生させた。その場合，補助露光パターンの補助露光量は，主露光量と修正面積密度との関係から求められる。そして，その補助露光量が基準値よりも小さい場合は，かかる補助露光パターンの発生を行わないようにすることもできる。それにより補助露光パターンの数を更に抑えることができる。
【００９７】
以上の実施の形態例を次の付記に示す通りまとめる。
（付記１）複数のパターンを有するパターンデータから露光パターンデータを有する露光データを生成し，該露光データにしたがって試料を露光する荷電粒子ビーム露光方法において，
（ａ）前記パターンに対して複数の補正エリアを発生する工程と，
（ｂ）前記パターンデータのパターンであって，高さと幅の比が基準値より大きい細長いパターンを，複数のパターンに分割する工程と，
（ｃ）前記補正エリア内のパターンの面積密度を求め，当該補正エリアの周囲の補正エリアの面積密度及び補正エリア間の距離にしたがって，当該補正エリアの面積密度を修正する工程と，
（ｄ）前記パターンに交わる補正エリアの前記修正された面積密度のうち最大の修正面積密度にしたがって，各パターンの主露光量を決定する工程と，
（ｅ）前記パターン内であって前記主露光量では露光エネルギー不足になる前記補正エリアに補助露光パターンを発生する工程と，
（ｆ）前記パターンデータに前記補助露光パターンを追加した露光パターンデータにしたがって，前記試料を露光する工程とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
（付記２）付記１において，
工程（ｂ）において，前記パターンの長辺方向に対してのみ分割を行うことを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
（付記３）付記１において，
工程（ｂ）において，前記分割されたパターンは，前記補正エリア単位のサイズであることを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
（付記４）付記３において，
工程（ｂ）において，前記分割されたパターンのサイズは，前記パターンの先端から順に徐々に大きくなっていることを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
（付記５）付記１において，
工程（ｂ）において，複数のパターンが互いに接するように１列に配置される場合は，当該１列に配置された複数のパターンのうち，両端側のパターンを分割することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
（付記６）複数のパターンを有するパターンデータから露光パターンデータを有する露光データを生成し，該露光データにしたがって試料を露光する荷電粒子ビーム露光方法において，
（ａ）前記パターンを描画する露光ビームサイズのうち，最大サイズに応じて前記ビームの広がりによるビームボケを求め，当該ビームボケに応じて前記パターンを縮小するように変更する工程と，
（ｂ）前記変更されたパターンにしたがって求められた露光パターンデータにしたがって，前記試料を露光する工程とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
（付記７）複数のパターンを有するパターンデータから露光パターンデータを有する露光データを生成し，該露光データにしたがって試料を露光する荷電粒子ビーム露光方法において，
（ａ）前記パターンに対して複数の補正エリアを発生する工程と，
（ｂ）前記補正エリア内のパターンの面積密度を求め，当該補正エリアの周囲の補正エリアの面積密度及び補正エリア間の距離にしたがって，当該補正エリアの面積密度を修正する工程と，
（ｃ）前記パターンの境界に交わる補正エリアの前記修正された面積密度のうち最大の修正面積密度にしたがって，各パターンの主露光量を決定する工程と，
（ｄ）前記パターン内であって前記主露光量では露光エネルギー不足になる前記補正エリアに補助露光パターンを発生する工程と，
（ｅ）前記パターンデータに前記補助露光パターンを追加した露光パターンデータにしたがって，前記試料を露光する工程とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
（付記８）付記７において，
工程（ｃ）において，前記パターンそれぞれの境界に交わる補正エリアを検出し，当該検出された補正エリアのうち最大の修正面積密度にしたがって，前記各パターンの主露光量を決定することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
（付記９）付記７において，
工程（ｃ）において，前記パターンそれぞれの境界に交わる補正エリアであって，周囲に面積密度がゼロの補正エリアを有する補正エリアを検出し，当該検出された補正エリアのうち最大の修正面積密度にしたがって，前記各パターンの主露光量を決定することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
（付記１０）複数のパターンを有するブロックマスクを透過した荷電粒子ビームにより試料を露光する荷電粒子ビーム露光方法において，
（ａ）前記ブロックマスクのパターンに対して複数の補正エリアを発生する工程と，
（ｂ）前記補正エリア内のパターンの面積密度を求め，当該補正エリアの周囲の補正エリアの面積密度及び補正エリア間の距離にしたがって，当該補正エリアの面積密度を修正する工程と，
（ｃ）前記パターンの境界に交わる補正エリアの前記修正された面積密度のうち最大の修正面積密度にしたがって，各パターンの露光量を決定し，前記ブロックマスク内の複数のパターンの露光量のうち最小の露光量を，当該ブロックマスクの主露光量にする工程と，
（ｄ）前記パターン内であって前記主露光量では露光エネルギー不足になる前記補正エリアに補助露光パターンを発生する工程と，
（ｅ）前記ブロックマスクを通過した荷電粒子ビームで前記主露光量にしたがって前記試料を露光し，更に，前記補助露光パターンで前記試料を露光する工程とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
（付記１１）複数のパターンを有するパターンデータから露光パターンデータを有する露光データを生成し，該露光データにしたがって試料を露光する荷電粒子ビーム露光装置において，
（ａ）前記パターンに対して複数の補正エリアを発生する補正エリア発生部と，
（ｂ）前記パターンデータのパターンであって，高さと幅の比が基準値より大きい細長いパターンを，複数のパターンに分割するパターン分割部と，
（ｃ）前記補正エリア内のパターンの面積密度を求め，当該補正エリアの周囲の補正エリアの面積密度及び補正エリア間の距離にしたがって，当該補正エリアの面積密度を修正する面積密度生成部と，
（ｄ）前記パターンに交わる補正エリアの前記修正された面積密度のうち最大の修正面積密度にしたがって，各パターンの主露光量を決定する露光量補正部と，
（ｅ）前記パターン内であって前記主露光量では露光エネルギー不足になる前記補正エリアに補助露光パターンを発生する補助露光パターン生成部と，
（ｆ）前記パターンデータに前記補助露光パターンを追加した露光パターンデータにしたがって，前記試料を露光する露光部とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。
（付記１２）複数のパターンを有するパターンデータから露光パターンデータを有する露光データを生成し，該露光データにしたがって試料を露光する荷電粒子ビーム露光装置において，
（ａ）前記パターンを描画する露光ビームサイズのうち，最大サイズに応じて前記ビームの広がりによるビームボケを求め，当該ビームボケに応じて前記パターンを縮小するように変更するパターン変更部と，
（ｂ）前記変更されたパターンにしたがって求められた露光パターンデータにしたがって，前記試料を露光する露光部とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。
（付記１３）複数のパターンを有するパターンデータから露光パターンデータを有する露光データを生成し，該露光データにしたがって試料を露光する荷電粒子ビーム露光装置において，
（ａ）前記パターンに対して複数の補正エリアを発生する補正エリア生成部と，
（ｂ）前記補正エリア内のパターンの面積密度を求め，当該補正エリアの周囲の補正エリアの面積密度及び補正エリア間の距離にしたがって，当該補正エリアの面積密度を修正する面積密度生成部と，
（ｃ）前記パターンの境界に交わる補正エリアの前記修正された面積密度のうち最大の修正面積密度にしたがって，各パターンの主露光量を決定する露光量補正部と，
（ｄ）前記パターン内であって前記主露光量では露光エネルギー不足になる前記補正エリアに補助露光パターンを発生する補助露光パターン生成部と，
（ｅ）前記パターンデータに前記補助露光パターンを追加した露光パターンデータにしたがって，前記試料を露光する露光部とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。
（付記１４）複数のパターンを有するブロックマスクを透過した荷電粒子ビームにより試料を露光する荷電粒子ビーム露光装置において，
（ａ）前記ブロックマスクのパターンに対して複数の補正エリアを発生する補正エリア生成部と，
（ｂ）前記補正エリア内のパターンの面積密度を求め，当該補正エリアの周囲の補正エリアの面積密度及び補正エリア間の距離にしたがって，当該補正エリアの面積密度を修正する面積密度生成部と，
（ｃ）前記パターンの境界に交わる補正エリアの前記修正された面積密度のうち最大の修正面積密度にしたがって，各パターンの露光量を決定し，前記ブロックマスク内の複数のパターンの露光量のうち最小の露光量を，当該ブロックマスクの主露光量にする露光量補正部と，
（ｄ）前記パターン内であって前記主露光量では露光エネルギー不足になる前記補正エリアに補助露光パターンを発生する補助露光パターン生成部と，
（ｅ）前記ブロックマスクを通過した荷電粒子ビームで前記主露光量にしたがって前記試料を露光し，更に，前記補助露光パターンで前記試料を露光する露光部とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。
【００９８】
以上，本発明の保護範囲は，上記の実施の形態例に限定されるものではない。
【００９９】
【発明の効果】
以上，本発明によれば，補助露光パターンの発生をできるだけ少なくすることができ，露光工程のスループットを向上し，露光・現像後のパターン形状がシャープになる。更に，ビームサイズのクーロン効果による膨張を適切に防止することができる。また，ブロックマスク露光を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態例における電子ビーム露光装置の概略構成図である。
【図２】露光データ作成装置１００の内部構成を示す図である。
【図３】半導体チップ１０内のメインフィールドＭＦとサブフィールドＳＦとの関係を示す図である。
【図４】メインフィールド１２内のサブフィールドにかかる設計データの構成例を示す図である。
【図５】露光データの作成を含む露光工程のフローチャート図である。
【図６】サブフィールドＳＦとその上に存在する補正エリアの一例を示す図である。
【図７】図６の例のサブフィールドの補正エリア毎の面積密度Ｓｍｎを記入した例である。
【図８】主露光量補正と補助露光パターン発生後のサブフィールドを示す図である。
【図９】作成された露光データの構成例を示す図である。
【図１０】本実施の形態例におけるパターン分割工程を説明する図である。
【図１１】単一パターンと分割パターンの場合の主露光量と補助露光量との関係を示す図である。
【図１２】隣接するパターンの場合の分割方法を示す図である。
【図１３】パターン変更を説明するための図である。
【図１４】本実施の形態例における露光量補正を説明する図である。
【図１５】ライン・アンド・スペースタイプのパターンでの露光量補正を説明する図である。
【図１６】露光境界上の補正エリアを検出する方法を説明する図である。
【図１７】境界上の補正エリアを求める工程が含まれた露光工程のフローチャート図である。
【図１８】パターン境界の補正エリアを求める第２の例を説明する図である。
【図１９】ブロックマスクの一例を示す図である。
【図２０】本実施の形態例におけるブロックマスクの主露光量を求める方法について説明する図である。
【符号の説明】
１００ 露光データ作成装置
２００，３００ 露光部
１０２ 設計データ，パターンデータファイル
１０３ 補正エリア発生部
１０４ 面積密度生成部
１０５ 面積密度修正部
１０７ 露光量補正部
１０８ 補助露光パターン生成部
１０９ 露光データファイル
１１４ パターン分割部
１１５ パターン変更部
Claims (6)
- 複数のパターンを有するパターンデータから露光パターンデータを有する露光データを生成し，該露光データにしたがって試料を露光する荷電粒子ビーム露光方法において，
（ａ）前記パターンに対して複数の補正エリアを発生する工程と，
（ｂ）前記パターンデータのパターンであって，高さと幅の比が基準値より大きい細長いパターンを，複数のパターンに分割する工程と，
（ｃ）前記補正エリア内のパターンの面積密度を求め，当該補正エリアの周囲の補正エリアの面積密度及び補正エリア間の距離にしたがって，当該補正エリアの面積密度を修正する工程と，
（ｄ）前記パターンに交わる補正エリアの前記修正された面積密度のうち最大の修正面積密度にしたがって，各パターンの主露光量を決定する工程と，
（ｅ）前記パターン内であって前記主露光量では露光エネルギー不足になる前記補正エリアに補助露光パターンを発生する工程と，
（ｆ）前記パターンデータに前記補助露光パターンを追加した露光パターンデータにしたがって，前記試料を露光する工程とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。 - 請求項１において，工程（ｂ）において，前記パターンの長辺方向に対してのみ分割を行うことを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
- 請求項１において，工程（ｂ）において，前記分割されたパターンは，前記補正エリア単位のサイズであることを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
- 請求項３において，工程（ｂ）において，前記分割されたパターンのサイズは，前記パターンの先端から順に徐々に大きくなっていることを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
- 複数のパターンを有するパターンデータから露光パターンデータを有する露光データを生成し，該露光データにしたがって試料を露光する荷電粒子ビーム露光方法において，
（ａ）前記パターンに対して当該パターンの内部と境界にわたって複数の補正エリアを発生する工程と，
（ｂ）前記補正エリア内のパターンの面積密度を求め，当該補正エリアの周囲の補正エリアの面積密度及び補正エリア間の距離にしたがって，当該補正エリアの面積密度を修正する工程と，
（ｃ）前記複数の補正エリアのうち前記パターンの境界に交わる補正エリアの前記修正された面積密度のうち最大の修正面積密度にしたがって，各パターンの主露光量を決定する工程と，
（ｄ）前記パターン内であって前記主露光量では露光エネルギー不足になる前記補正エリアに補助露光パターンを発生する工程と，
（ｅ）前記パターンデータに前記補助露光パターンを追加した露光パターンデータにしたがって，前記試料を露光する工程とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。 - 複数のパターンを有するブロックマスクを透過した荷電粒子ビームにより試料を露光する荷電粒子ビーム露光方法において，
（ａ）前記ブロックマスクのパターンに対して複数の補正エリアを発生する工程と，
（ｂ）前記補正エリア内のパターンの面積密度を求め，
当該補正エリアの周囲の補正エリアの面積密度及び補正エリア間の距離にしたがって，当該補正エリアの面積密度を修正する工程と，
（ｃ）前記パターンの境界に交わる補正エリアの前記修正された面積密度のうち最大の修正面積密度にしたがって，各パターンの露光量を決定し，前記ブロックマスク内の複数のパターンの露光量のうち最小の露光量を，当該ブロックマスクの主露光量にする工程と，
（ｄ）前記パターン内であって前記主露光量では露光エネルギー不足になる前記補正エリアに補助露光パターンを発生する工程と，
（ｅ）前記ブロックマスクを通過した荷電粒子ビームで前記主露光量にしたがって前記試料を露光し，更に，前記補助露光パターンで前記試料を露光する工程とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
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