JP4091470B2 - 電子ビーム描画装置および電子ビーム描画方法 - Google Patents
電子ビーム描画装置および電子ビーム描画方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビーム描画装置および電子ビーム描画方法に係り、特に電子ビームの後方散乱による近接効果の影響を除去するための電子ビームの照射時間制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体ウェハやマスク基板等の試料に微細パターンを描画する装置として、電子ビーム描画装置が用いられている。電子ビーム描画装置では、後方散乱電子によりパターンの太りや細りが生じる、いわゆる近接効果の影響が問題となる。そこで、最近、ショット毎に電子ビームの照射時間を変化させる照射量補正方法が用いられている。
【０００３】
図９を用いて、このような照射量補正機能を有する従来例の電子ビーム描画装置について説明する。この例は可変成形型電子ビーム描画装置と呼ばれる装置であり、１はホストコンピュータ、２は図形展開回路、４は図形分割回路、５は照射量補正回路、６は可変成形ビーム寸法制御回路、７はブランキング制御回路、８は偏向制御回路、９はレーザ測長系、１０は試料台駆動回路、１１は試料台、１２は試料、１３は試料室、２０は電子光学鏡筒、２１は電子銃、２２ａ〜２２ｅは各種レンズ系、２３〜２６は各種偏向器、２７ａはブランキング板、２７ｂ，２７ｃはビーム成形用アパーチャマスクを示している。
【０００４】
まず、基本動作を説明すると、電子銃２１から放出された電子ビームは、ブランキング用偏向器２３によりオン・オフされる。このとき、電子ビームのオン状態の時間を調整することによって、照射位置に応じて電子ビーム照射量を変化させることができる。ブランキング板２７ａを通過した電子ビームは、ビーム成形用偏向器２４およびビーム成形用アパーチャマスク２７ｂ，２７ｃにより矩形ビームに成形され、かつ矩形ビームの寸法が可変される。そして、この成形された電子ビームは主副２段で構成されている走査用偏向器２５，２６により試料１２上で偏向走査され、このビーム走査によって試料１２が所望パターンに描画される。
【０００５】
次に、制御方法について説明する。パターンデータは、データ圧縮のためにホストコンピュータ１上では階層化されている。ホストコンピュータ１は、このパターンデータを図形展開回路２に転送する。図形展開回路２は、階層化されたパターンデータを解凍し、図形単位のデータにする。この図形単位のデータは、偏向制御回路８による偏向位置を示す位置データと、図形の寸法を示す図形サイズデータからなっている。
【０００６】
一般に、電子ビーム描画装置で試料１２上に描画する図形（描画対象図形という）の寸法は、装置が一回で描画（転写）できる寸法より大きいため、図形分割回路４によって一回で描画できる寸法以下の大きさに分割される。この一回で描画できる図形はショットと呼ばれており、またその寸法はショットサイズと呼ばれている。図形分割回路４は、図形展開回路２からのデータに基づき各ショットに対応する位置データおよびショットサイズデータを出力する。図形分割回路４から出力される位置データは偏向制御回路８に与えられ、ショットサイズデータは可変成形ビーム寸法制御回路６に与えられる。
【０００７】
照射量補正回路５には、図形分割回路４から出力される位置データおよびショットサイズデータの両方が与えられる。この照射量補正回路５では、ショットの位置と予め入力され格子状に並べられた照射時間を示すデータとからそのショットを描画すべき時間を算出し、その時間データをブランキング制御回路７に出力する。ブランキング制御回路７では、この時間データに基づき電子ビームの照射時間を制御する。
【０００８】
偏向制御回路８は、試料上の所望の位置にショットが描画されるように走査用偏向器２５，２６の制御・駆動を行う。可変成形ビーム寸法制御回路６は、試料上に所望のサイズのショットが描画されるようにビーム成形用偏向器２４の制御・駆動を行う。
【０００９】
次に、図１０を用いて従来の電子ビーム描画装置における照射量補正の原理について説明する。照射量補正は、前述したように後方散乱による近接効果の影響を除去するために、ショット毎に電子ビームの照射時間を補正するものである。図１０（ａ）は試料上に描画すべき描画対象図形であり、この例では図形３１ａと図形３１ｂの２個の図形があるとする。それぞれの図形３１ａ，３１ｂは一回で描画できる寸法より大きいため、前述したように幾つかのショットに分割されて描画される。この例では、図形３１ａ，３１ｂがそれぞれ３個のショット３２に分割されている。
【００１０】
図１０（ｂ）は、図形３１ａ，３１ｂを通る線上の位置（ｘ）と照射量（Ｄ）の関係を示したグラフである。１２２は所望とする電子ビームの照射量Ｄ0 を表し、１２３は各図形とその周囲の図形による後方散乱に依存する照射量の関数ｆ（ｘ）を表している。照射量補正は、全てのショット３２の照射量がＤ0 となるように、図中の１２４に示されるように各ショットの照射時間をＤ0 とｆ（ｘ）の差に応じて制御することで行う。以上説明したことを２次元に拡張すれば、試料上全面において近接効果の補正を行うことができる。
【００１１】
次に、図１１および図１２により従来の照射量補正の制御方法を説明する。電子ビームの照射時間を示す照射時間データは、描画前にパターンデータ１１１より予め求められ、図１１のような等間隔の格子状のデータ１１２として図１２に示すようにホストコンピュータ１からメモリ１０４に転送されている。格子の間隔は数μｍであり、また格子の大きさは補正精度により変化させる。
【００１２】
図１１中に示すショット１１３を描画する際には、まず図１２においてショット位置計算回路１０１でショット１１３の位置を求める。次に、メッシュ位置計算回路１０２でショット１１３が格子状の照射時間データ１１２のどの格子上にあるかを計算する。具体的には、ショット１１３の位置を格子の間隔で割る。そして、求めた格子上のデータ１１４をメモリ１０４内の照射時間データ１１２から読み込み回路１０３によって読み出し、図９中のブランキング制御回路７に出力する。
【００１３】
ところで、電子ビーム描画装置により描画されるパターンサイズの精度を向上させるには、電子ビームの照射量補正の精度を上げる必要がある。照射量補正の精度を上げるためには、照射時間データ１１２の格子間隔を小さくしていけばよい。しかし、こうすると照射時間データ１１２が増加するため、計算量が増加してホストコンピュータ１の負荷が増大し、ホストコンピュータ１から照射量補正回路５へのデータ転送のスループットが低下するという問題が発生する。
【００１４】
また、上記の照射量補正方法では、厳密にはショットの内部に照射量の違いが存在する。すなわち、図１０（ｂ）に示されるように各ショットに対応する照射量は、所望の照射量Ｄ0 の近傍で後方散乱による照射量の関数ｆ（ｘ）に応じて変化している。従来では、電子ビーム描画装置が描画できる最大のショットサイズで描画を行っても、ショット内部の照射量のばらつきは無視できる大きさであった。
【００１５】
しかし、パターンサイズの精度をさらに上げるべく照射量補正の精度をより向上させようとすると、このショット内部の照射量のばらつきが無視できない値となってくる。例えば、図１０において図形３１ｂは図形３１ａに比べて後方散乱の傾き、つまり関数ｆ（ｘ）の傾きが大きいため、図形３１ｂでは各ショットの両端で照射量の誤差が大きくなってしまい、結果的に図形の寸法にばらつきが生じる。これを解決する方法として、ショットサイズの最大サイズを小さくする方法があるが、これはスループットを著しく低下させることになるので、実用的でない。
【００１６】
さらに、パターンサイズの精度向上の他の方法として最近、多重描画法を用いることが考えられている。多重描画法は、描画を数回に分けて行うことにより、偏向器のアンプ等の雑音の影響を減らす手法である。この多重描画法と照射量補正を組み合わせて実施する場合、照射量補正回路５で求めた照射時間を多重描画回数で割り、それを一回分の照射時間とすればよい。しかし、ブランキング制御回路７に供給される照射時間データはディジタルデータであり、制御できる照射時間は有限であるため、照射時間を多重描画の多重回数で割った時間に量子化誤差が生じてしまい、照射量補正の精度を効果的に上げることは難しい。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように従来の電子ビーム描画装置では、後方散乱電子による近接効果の影響を除去すべく、照射量補正の精度を上げるために照射時間データの格子間隔を小さくすると、データ量が増大してスループットが低下し、またショット内部の電子ビームの照射量のばらつきを小さくするためにショットサイズを小さくすると、スループットが低下するという問題があり、さらに従来の照射量補正法を多重描画法と組み合わせた場合には、量子化誤差が問題となっていた。
【００１８】
本発明は、スループットの低下を避けつつ、近接効果の影響を除去するための電子ビームの照射量補正を高精度に行うことができる電子ビーム描画装置および電子ビーム描画方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、次のような構成を採用している。
【００２０】
即ち本発明は、試料上の同じ領域に電子ビームを複数回照射することにより試料上に描画対象図形を描画する電子ビーム描画装置において、前記描画対象図形を描画するための前記電子ビームのトータル照射時間が、電子ビームブランキングの量子化幅ずつショット時間が異なる照射時間データ群Ａの何れかの（ｎ−１）回のショットと電子ビームブランキングの量子化幅ずつショット時間が異なる照射時間データ群Ｂの何れかの１回のショットで償却されるように、異なるトータル照射時間毎に前記照射時間データ群Ａ，Ｂの各ショット時間を定めた変換テーブルを格納する手段と、前記描画対象図形を描画するための前記電子ビームのトータル照射時間を決定する手段と、前記決定されたトータル照射時間を基に、前記変換テーブルから該トータル照射時間に対応する照射時間データ群Ａ，Ｂの各ショット時間を選択する手段とを具備することを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、試料上の同じ領域に電子ビームを複数回照射することにより試料上に描画対象図形を描画する電子ビーム描画方法において、
前記描画対象図形を描画するための前記電子ビームのトータル照射時間が、電子ビームブランキングの量子化幅ずつショット時間が異なる照射時間データ群Ａの何れかの（ｎ−１）回のショットと電子ビームブランキングの量子化幅ずつショット時間が異なる照射時間データ群Ｂの何れかの１回のショットで償却されるように、異なるトータル照射時間毎に前記照射時間データ群Ａ，Ｂの各ショット時間を定めた変換テーブルを格納しておくステップと、前記描画対象図形を描画するための前記電子ビームのトータル照射時間を決定するステップと、前記決定されたトータル照射時間を基に、前記変換テーブルから該トータル照射時間に対応する照射時間データ群Ａ，Ｂの各ショット時間を選択するステップとを具備することを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
【００２３】
まず、図１を用いて本実施形態に係る電子ビーム描画装置の概略構成について説明する。この実施形態は可変成形型電子ビーム描画装置であり、１はホストコンピュータ、２は図形展開回路、３は分割サイズ決定回路、４は図形分割回路、５は照射量補正回路、６は可変成形ビーム寸法制御回路、７はブランキング制御回路、８は偏向制御回路、９はレーザ測長系、１０は試料台駆動回路、１１は試料台、１２は試料、１３は試料室、２０は電子光学鏡筒、２１は電子銃、２２ａ〜２２ｅは各種レンズ系、２３〜２６は各種偏向器、２７ａはブランキング板、２７ｂ，２７ｃはビーム成形用アパーチャマスクを示している。本実施形態の電子ビーム描画装置は、分割サイズ決定回路３が追加されている点と、照射量補正回路５の構成が図９に示した従来の装置と異なっている。
【００２４】
本実施形態の基本動作は、図９に示した従来の電子ビーム描画装置と同様である。すなわち、電子銃２１から放出された電子ビームは、ブランキング用偏向器２３によりオン・オフされる。このとき、電子ビームのオン状態の時間を調整することによって、照射位置に応じて照射量を変化させることができる。ブランキング板２７ａを通過したビームは、ビーム成形用偏向器２４およびビーム成形用アパーチャマスク２７ｂ，２７ｃにより矩形ビームに成形され、かつ矩形ビームの寸法が可変される。そして、この成形されたビームは主副２段で構成されている走査用偏向器２５，２６により試料１２上で偏向走査され、このビーム走査により試料１２が所望パターンに描画される。
【００２５】
次に、本実施形態における制御方法について説明する。パターンデータは、データ圧縮のためにホストコンピュータ１上では階層化されている。ホストコンピュータ１は、このパターンデータを図形展開回路２に転送する。図形展開回路２は、階層されたパターンデータを解凍し、描画対象図形である図形単位のデータ（以下、図形データという）にして取り出す。この図形データは、図形のサイズを示す図形サイズデータと、偏向制御回路８による偏向位置を示す位置データとからなる。
【００２６】
図形展開回路２からの描画対象図形の図形データは、分割サイズ決定回路３に入力される。分割サイズ決定回路３では、図形データ中の位置データから分割サイズ、すなわち図形分割回路４から出力される部分図形（ショット）の最大寸法を計算し、これを図形の各種データと共に図形分割回路４に与える。
【００２７】
図形分割回路４では、図形展開回路２から入力される図形データについて図形サイズが分割サイズ（部分図形の最大寸法）より小さい寸法になるように入力された図形を分割し、各ショットに対応してショットの偏向位置を示す位置データショットのサイズを示すショットサイズデータおよびショットの偏向位置を示す位置データを発生する。ショットサイズデータは可変成形ビーム寸法制御回路６に与えられ、位置データは偏向制御回路８に与えられる。
【００２８】
照射量補正回路５には、図形分割回路４から出力される位置データおよびショットサイズデータの両方が与えられる。この照射量補正回路５では、ショットの位置と予め入力され格子状に並べられた照射時間を示す照射時間データとから、そのショットを描画する際の電子ビームの照射時間を算出し、照射時間データをブランキング制御回路７に出力する。ブランキング制御回路７では、この照射時間データに基づき試料１２に対する電子ビームの照射時間を制御して、所望の照射時間になるようショットを描画する。
【００２９】
偏向制御回路８は、所望の位置にショットが描画されるように走査用偏向器２５，２６の制御・駆動を行う。可変成形ビーム寸法制御回路６は、所望のサイズのショットが描画されるようにビーム成形用偏向器２４の制御・駆動を行う。
【００３０】
次に、図２、図３および図４により分割サイズ決定回路３の具体的な構成例について説明する。
【００３１】
図２は、図形分割サイズ決定回路３の原理図である。図２（ａ）は試料上に描画する図形（描画対象図形）のイメージ図であり、この例では図形３１ａと図形３１ｂの２個の図形があるものとする。それぞれの図形３１ａ，３１ｂは幾つかのショット３２に分割される程度の大きさであるとする。図形３１ａ，３１ｂを通る線１２１上の位置（ｘ）と照射量（Ｄ）の関係を示したのが図２（ｂ）のグラフである。１２２は所望する照射量Ｄ0 を表し、１２３は各図形とその周囲の図形による後方散乱による照射量の関数ｆ（ｘ）を表している。
【００３２】
従来例で説明したように、各ショット３２を描画するときの電子ビームの照射量（照射時間）は、Ｄ0 とｆ（ｘ）の差に応じて補正される。しかし、ｆ（ｘ）の傾きが大きく、かつショットサイズが最大値に近い場合、ショットの両端での照射量の誤差が大きくなってしまう。
【００３３】
そこで、本実施形態では図２（ｂ）に示すように、ｆ（ｘ）の傾きが大きいときにはショットサイズを小さくし、ｆ（ｘ）の傾きが小さいときにはショットサイズを大きくすることで、照射量補正の精度を向上させている。図２では、図形３１ａは３個のショット３２で描画しているが、図形３１ｂはｆ（ｘ）の傾きが大きいため、４個のショット３２で描画する。実際の照射量は、図２（ｂ）のような階段状になるが、それぞれの段差はある値以下になる。このような制御を行うことによって、各ショット３２内の照射量の誤差を減らすと共に、それによる総ショット数の増加を防ぐことができる。
【００３４】
図３は、分割サイズ決定回路３の具体例を示すブロック図である。分割サイズは予め照射時間のデータに基づいて計算され、ホストコンピュータ１からメモリ３５ａ，３５ｂ上に分割サイズデータとして転送されている。この例では図形の分割をＸとＹ両方向に行うため、分割サイズデータはＸとＹの２種類が用意されている。
【００３５】
各々の分割サイズデータは図４のように格子状に配置されている。例えば、図形３１ｄの分割サイズを求めるとすると、その図形に対応した分割サイズデータが必ず存在するので、その分割サイズデータを読み込んで出力する。図４の例では、データＣ１３が図形３１ｄに対応している。また、これらの分割サイズデータの格子の間隔を図形サイズ程度にしておけば、分割サイズデータのデータ量はさほど大きくはならず、データ転送上、特に問題になることはない。
【００３６】
図３の図形位置計算回路３３では、図１の図形展開回路２から入力された図形サイズデータと偏向位置を示す位置データにより、描画対象図形の中心位置を計算する。読み込み回路３４では、この中心位置から分割サイズデータの対応する格子を計算して、メモリ３５ａ，３５ｂからその格子のデータ（Ｘｃ，Ｙｃ）を読み込み、図１中の図形分割回路４にそのデータを出力する。
【００３７】
図５は、分割サイズ決定回路３の別の構成例を示すブロック図である。この例は、分割サイズデータを予め作成せず、回路上で計算する構成となっている。図形位置計算回路３３は、図３中に示したものと同じである。読み込み回路３４ｂは、照射量データを格納したメモリ３５ｃからショットに対応する場所のデータＤi,j とその隣のデータＤi,j+1 ，Ｄi+1,j を読み込む。そして、勾配計算回路３６では次式（１）（２）に示すように両者の差をとり、勾配Δｘ，Δｙを計算する。
【００３８】
Δｘ＝Ｄi,j+1 −Ｄi,j …（１）
Δｙ＝Ｄi+1,j −Ｄi,j …（２）
サイズ変換回路３７では、次式（３）（４）によって勾配Δｘ，Δｙから分割サイズ、すなわちショットのＸ方向の寸法ＸｃおよびＹ方向の寸法Ｙｃを計算する。
【００３９】
Ｘｃ＝Ｋ／Δｘ …（３）
Ｙｃ＝Ｋ／Δｙ …（４）
但し、Ｋは係数
照射量データの格子間隔が図形サイズより十分小さい場合、上記の計算はその図形に対応する照射量データを全て読み込んで各点での勾配Δｘ，Δｙを求め、最大勾配のデータを採用する。
【００４０】
次に、図６、図７および図８により照射量補正の制御方法を説明する。照射時間を示す照射時間データは、描画前にホストコンピュータ１に格納されたパターンデータ等より予め求められ、図１１のような等間隔の格子状のデータ１１２として装置内のメモリに転送されている。この照射時間データ１１２の格子の間隔は数μｍであり、また大きさは補正精度により変化させる。
【００４１】
図６は、照射量補正回路５の構成例を示すブロック図である。照射量補正回路５には、図形分割回路４からショッサイズデータと位置データが入力される。あるショットを描画する際、まずショット位置計算回路５１により、ショッサイズデータと位置データからそのショットの位置が求められる。次に、メッシュ位置計算回路５２により、ショットの位置からそのショットがメモリ５４ａ〜５４ｄに記憶されている格子状に配置された照射時間データのどの格子上にあるかが計算される。具体的には、まずショットの位置を照射時間データの格子の間隔で割る。この割り算で得られた商の整数部はショットの周囲の格子の位置情報であり、読み込み回路５３に出力される。商の小数部はそれらの格子に対するショットの相対位置の情報であり、後述の内挿回路５５に出力される。
【００４２】
読み込み回路で５３は、メモリ５４ａ〜５４ｄに記憶された照射時間データからショットの周囲４点のデータを読み出して、内挿回路５５に出力する。ここでメモリ５４ａ〜５４ｄからの読み込み時間が大きくなり、描画スループットに影響を及ぼすときには、メモリのバンク数を４または２にして、読み込み回路５３を並列化すればよい。
【００４３】
図７を用いて内挿回路５５の動作を説明する。あるショットに対応する照射時間を計算する際、格子状に配置された照射量データ、つまり○印で示す格子点上のデータを用いる。ショット５０１に対応する照射時間を計算する場合は、読み込み回路５３によりショット５０１の周囲４点５０２ａ，５０２ｂ，５０２ｃ，５０２ｄのデータＤ1 ，Ｄ2 ，Ｄ3 ，Ｄ4 を読み込む。一方、メッシュ位置計算回路５２では、格子間隔を１としたときのショット５０１の格子からの距離ｓとｔを計算する。内挿回路５５では、これらのデータＤ1 ，Ｄ2 ，Ｄ3 ，Ｄ4 およびｓ，ｔから次式（５）に示す内挿計算を行ってショット５０１に対応する照射時間Ｄを求め、それを照射時間変換回路５６に出力する。
【００４４】
Ｄ＝Ｄ1 （１−ｔ）（１−ｓ）＋Ｄ2 （１−ｔ）ｓ
＋Ｄ3 ・ｔ（１−ｓ）＋Ｄ4 ・ｔ・ｓ …（５）
このように内挿計算によって照射時間を求めることにより、照射量データの格子間隔を必要以上に小さくすることなく、照射量補正の精度を上げることが可能となる。
【００４５】
なお、上記の例ではショットの周囲４点の照射時間データを用いて内挿計算を行ったが、読み込む照射時間データの数をさらに増やして内挿計算を行えば、照射量補正の精度をより高くかることができる。内挿計算の方法としては、スプライン補間、線形補間など種々の方法があるが、どの方法を選択するかは要求精度と回路規模の兼ね合いで決定すればよい。
【００４６】
次に、図６中の照射時間変換回路５６について説明する。
【００４７】
照射時間変換回路５６は、照射量補正と同時に多重描画を行う場合に、内挿回路５５で計算された照射時間を多重描画の各段階での照射時間に変換する回路である。この場合、計算された照射時間を多重描画の多重回数で割ることで、一回の描画当たりの照射時間を求めることができる。しかし、照射量補正回路５からブランキング制御回路７に入力される照射時間データはディジタル量であるので、単純に割り算を行ったのでは、多重描画の多重回数が多くなると量子化誤差が大きくなり、精度の高い照射量補正が難しくなる。この対策として、本実施形態の照射時間変換回路５６では、上記の割り算に代えて、メモリ５７ａ，５７ｂに格納された変換テーブルＡ，Ｂを読み込んで変換された照射時間データを取り出すことにより、量子化誤差をなくしている。
【００４８】
図８は、メモリ５７ａ，５７ｂに格納された変換テーブルの例を示したものであり、照射時間に対応させて２組の照射時間データ群Ａ，Ｂを記述している。ブランキング量子化幅（照射量補正回路５からブランキング制御回路７に入力される照射時間データの量子化幅）を５nsecとし、多重描画の多重回数を４としたとき、計算される照射時間が２００nsec，２０５nsec，２１０nsec，２１５nsec，２２０nsecであるとすると、照射時間データ群Ａ，Ｂとして図のようなデータを記憶しておく。
【００４９】
そして、内挿回路５５で計算された照射時間をキーとして、４回の多重描画のうち、３回の描画時には照射時間データ群Ａを参照して、計算された照射時間に対応するデータを読み込み、残り１回の描画時には照射時間データ群Ｂを参照して、計算された照射時間に対応するデータを読み込む。このようにすると、例えば計算された照射時間が２１５nsecの場合、照射時間データは
２１５nsec＝５０nsec×（４−１）＋６５nsec
となり、量子化誤差は発生しない。これに対して、計算された照射時間を単純に多重回数で割り算した場合、商は５３．７５nsecとなり、量子化幅が５nsecであることを考慮すると、４回の各描画時の照射時間データは５０nsecとなるから、２１５−（５０×４）＝１５nsecの誤差が発生してしまう。
【００５０】
２組の照射時間データ群Ａ，Ｂのいずれを参照するかは、ホストコンピュータ１が判断して指定する。また、メモリ５７ａ，５７ｂ上に変換テーブルを作成するのも、ホストコンピュータ１である。
【００５１】
また、多重回数ｎに対応してｎ種の変換テーブルを設ければ、多重回数に対応して異なる照射時間で描画することができるので（但し、トータルの照射時間はは同じになる）、照射時間補正の誤差の累積を防いで、より高精度の描画が可能となる。
【００５２】
なお、変換テーブルとして１組の照射時間データ群のみを照射時間に対応させたテーブルを用意し、多重描画の各段階の描画毎にホストコンピュータ１によりテーブルの内容を書き換え、照射時間データ群より選択された照射時間データを読み込んで出力することによっても、同様の効果が得られる。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態に係る電子ビーム描画装置によると、以下の効果が得られる。
【００５４】
（１）ショット数を必要以上に増加させずに、ショット内の電子ビーム照射量（照射時間）の補正誤差が減少する。
【００５５】
（２）照射量補正用のデータを減少させつつ、補正の精度を高めることができる。
【００５６】
（３）多重描画時においても照射時間の誤差を発生させない。
【００５７】
すなわち、照射量補正の精度を上げることが可能なため、より精度の高いパターンを描画することが可能となる。
【００５８】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、部分図形位置に対応する照射時間を内挿計算により求めることによって、部分図形の最大寸法を必要以上に小さくすることなく、部分図形内の電子ビームの照射量のばらつきを小さくできるので、同様に照射量補正の精度が向上する。しかも、照射時間をショット回数で割り算して得られる余り時間を少なくとも１回のショットで償却するように、ショット毎のショット時間を決定することにより、多重描画の多重回数が多くなっても量子化誤差を小さくして、精度の高い照射量補正を行うことができる。
【００５９】
また、多重描画時には描画対象図形毎に電子ビームの照射時間を決定して照射時間データを出力する際、複数組の照射時間データ群を記憶した記憶手段から１組または複数組の照射時間データ群より選択された照射時間データを読み込んで出力するか、記憶された照射時間データ群を多重描画の各段階の描画毎に書き換えて照射時間データ群より選択された照射時間データを読み込んで出力することにより、決定した照射時間に一致したあるいはより近い誤差の少ない照射時間データを得ることが可能となる。特に、描画対象図形を複数の部分図形に分割して多重描画を行う際には、このように照射時間データを求めることによって、ブランキング制御の量子化誤差の影響を受けにくくなり、照射量補正の精度が向上する。
【００６０】
このように本発明では照射量補正の精度を上げることが可能であるため、より精度の高いパターンを描画することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子ビーム描画装置の構成を示す図
【図２】同実施形態における分割サイズ決定回路の原理説明図
【図３】同実施形態における分割サイズ決定回路の構成例を示すブロック図
【図４】図３の分割サイズ決定回路の動作説明図
【図５】同実施形態における分割サイズ決定回路の他の構成例を示すブロック図
【図６】同実施形態における照射量補正回路の構成例を示すブロック図
【図７】図６中の内挿回路の動作説明図
【図８】図６中のメモリに格納された変換テーブルの例を示す図
【図９】従来の電子ビーム描画装置の構成を示すブロック図
【図１０】従来の電子ビーム描画装置における照射量補正の原理説明図
【図１１】従来の電子ビーム描画装置における照射量補正動作を説明するための図
【図１２】従来の電子ビーム描画装置における照射量補正回路の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１…ホストコンピュータ
２…図形展開回路
３…分割サイズ決定回路
４…図形分割回路
５…照射量補正回路
６…可変成形ビーム寸法制御回路
７…ブランキング制御回路
８…偏向制御回路
９…レーザ測長系
１０…試料台駆動回路
１１…試料台
１２…試料
１３…試料室
２０…電子光学鏡筒
２１…電子銃
２２ａ〜２２ｅ…レンズ系
２３〜２６…偏向器
２７ａ…ブランキング板
２７ｂ，２７ｃ…ビーム成形用アパーチャマスク
３１ａ〜３１ｄ…描画対象図形
３２…ショット（部分図形）
３３…図形位置計算回路
３４，３４ａ，３４ｂ…読み込み回路
３５ａ，３５ｂ…分割サイズデータメモリ
３５ｃ…照射量データメモリ
３６…勾配計算回路
３７…サイズ変換回路
５１…ショット位置計算回路
５２…メッシュ位置計算回路
５３…読み込み回路
５４ａ〜５４ｄ…メモリ
５５…内挿回路
５６…照射時間変換回路
５７ａ，５７ｂ…変換テーブル格納メモリ
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビーム描画装置および電子ビーム描画方法に係り、特に電子ビームの後方散乱による近接効果の影響を除去するための電子ビームの照射時間制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体ウェハやマスク基板等の試料に微細パターンを描画する装置として、電子ビーム描画装置が用いられている。電子ビーム描画装置では、後方散乱電子によりパターンの太りや細りが生じる、いわゆる近接効果の影響が問題となる。そこで、最近、ショット毎に電子ビームの照射時間を変化させる照射量補正方法が用いられている。
【０００３】
図９を用いて、このような照射量補正機能を有する従来例の電子ビーム描画装置について説明する。この例は可変成形型電子ビーム描画装置と呼ばれる装置であり、１はホストコンピュータ、２は図形展開回路、４は図形分割回路、５は照射量補正回路、６は可変成形ビーム寸法制御回路、７はブランキング制御回路、８は偏向制御回路、９はレーザ測長系、１０は試料台駆動回路、１１は試料台、１２は試料、１３は試料室、２０は電子光学鏡筒、２１は電子銃、２２ａ〜２２ｅは各種レンズ系、２３〜２６は各種偏向器、２７ａはブランキング板、２７ｂ，２７ｃはビーム成形用アパーチャマスクを示している。
【０００４】
まず、基本動作を説明すると、電子銃２１から放出された電子ビームは、ブランキング用偏向器２３によりオン・オフされる。このとき、電子ビームのオン状態の時間を調整することによって、照射位置に応じて電子ビーム照射量を変化させることができる。ブランキング板２７ａを通過した電子ビームは、ビーム成形用偏向器２４およびビーム成形用アパーチャマスク２７ｂ，２７ｃにより矩形ビームに成形され、かつ矩形ビームの寸法が可変される。そして、この成形された電子ビームは主副２段で構成されている走査用偏向器２５，２６により試料１２上で偏向走査され、このビーム走査によって試料１２が所望パターンに描画される。
【０００５】
次に、制御方法について説明する。パターンデータは、データ圧縮のためにホストコンピュータ１上では階層化されている。ホストコンピュータ１は、このパターンデータを図形展開回路２に転送する。図形展開回路２は、階層化されたパターンデータを解凍し、図形単位のデータにする。この図形単位のデータは、偏向制御回路８による偏向位置を示す位置データと、図形の寸法を示す図形サイズデータからなっている。
【０００６】
一般に、電子ビーム描画装置で試料１２上に描画する図形（描画対象図形という）の寸法は、装置が一回で描画（転写）できる寸法より大きいため、図形分割回路４によって一回で描画できる寸法以下の大きさに分割される。この一回で描画できる図形はショットと呼ばれており、またその寸法はショットサイズと呼ばれている。図形分割回路４は、図形展開回路２からのデータに基づき各ショットに対応する位置データおよびショットサイズデータを出力する。図形分割回路４から出力される位置データは偏向制御回路８に与えられ、ショットサイズデータは可変成形ビーム寸法制御回路６に与えられる。
【０００７】
照射量補正回路５には、図形分割回路４から出力される位置データおよびショットサイズデータの両方が与えられる。この照射量補正回路５では、ショットの位置と予め入力され格子状に並べられた照射時間を示すデータとからそのショットを描画すべき時間を算出し、その時間データをブランキング制御回路７に出力する。ブランキング制御回路７では、この時間データに基づき電子ビームの照射時間を制御する。
【０００８】
偏向制御回路８は、試料上の所望の位置にショットが描画されるように走査用偏向器２５，２６の制御・駆動を行う。可変成形ビーム寸法制御回路６は、試料上に所望のサイズのショットが描画されるようにビーム成形用偏向器２４の制御・駆動を行う。
【０００９】
次に、図１０を用いて従来の電子ビーム描画装置における照射量補正の原理について説明する。照射量補正は、前述したように後方散乱による近接効果の影響を除去するために、ショット毎に電子ビームの照射時間を補正するものである。図１０（ａ）は試料上に描画すべき描画対象図形であり、この例では図形３１ａと図形３１ｂの２個の図形があるとする。それぞれの図形３１ａ，３１ｂは一回で描画できる寸法より大きいため、前述したように幾つかのショットに分割されて描画される。この例では、図形３１ａ，３１ｂがそれぞれ３個のショット３２に分割されている。
【００１０】
図１０（ｂ）は、図形３１ａ，３１ｂを通る線上の位置（ｘ）と照射量（Ｄ）の関係を示したグラフである。１２２は所望とする電子ビームの照射量Ｄ0 を表し、１２３は各図形とその周囲の図形による後方散乱に依存する照射量の関数ｆ（ｘ）を表している。照射量補正は、全てのショット３２の照射量がＤ0 となるように、図中の１２４に示されるように各ショットの照射時間をＤ0 とｆ（ｘ）の差に応じて制御することで行う。以上説明したことを２次元に拡張すれば、試料上全面において近接効果の補正を行うことができる。
【００１１】
次に、図１１および図１２により従来の照射量補正の制御方法を説明する。電子ビームの照射時間を示す照射時間データは、描画前にパターンデータ１１１より予め求められ、図１１のような等間隔の格子状のデータ１１２として図１２に示すようにホストコンピュータ１からメモリ１０４に転送されている。格子の間隔は数μｍであり、また格子の大きさは補正精度により変化させる。
【００１２】
図１１中に示すショット１１３を描画する際には、まず図１２においてショット位置計算回路１０１でショット１１３の位置を求める。次に、メッシュ位置計算回路１０２でショット１１３が格子状の照射時間データ１１２のどの格子上にあるかを計算する。具体的には、ショット１１３の位置を格子の間隔で割る。そして、求めた格子上のデータ１１４をメモリ１０４内の照射時間データ１１２から読み込み回路１０３によって読み出し、図９中のブランキング制御回路７に出力する。
【００１３】
ところで、電子ビーム描画装置により描画されるパターンサイズの精度を向上させるには、電子ビームの照射量補正の精度を上げる必要がある。照射量補正の精度を上げるためには、照射時間データ１１２の格子間隔を小さくしていけばよい。しかし、こうすると照射時間データ１１２が増加するため、計算量が増加してホストコンピュータ１の負荷が増大し、ホストコンピュータ１から照射量補正回路５へのデータ転送のスループットが低下するという問題が発生する。
【００１４】
また、上記の照射量補正方法では、厳密にはショットの内部に照射量の違いが存在する。すなわち、図１０（ｂ）に示されるように各ショットに対応する照射量は、所望の照射量Ｄ0 の近傍で後方散乱による照射量の関数ｆ（ｘ）に応じて変化している。従来では、電子ビーム描画装置が描画できる最大のショットサイズで描画を行っても、ショット内部の照射量のばらつきは無視できる大きさであった。
【００１５】
しかし、パターンサイズの精度をさらに上げるべく照射量補正の精度をより向上させようとすると、このショット内部の照射量のばらつきが無視できない値となってくる。例えば、図１０において図形３１ｂは図形３１ａに比べて後方散乱の傾き、つまり関数ｆ（ｘ）の傾きが大きいため、図形３１ｂでは各ショットの両端で照射量の誤差が大きくなってしまい、結果的に図形の寸法にばらつきが生じる。これを解決する方法として、ショットサイズの最大サイズを小さくする方法があるが、これはスループットを著しく低下させることになるので、実用的でない。
【００１６】
さらに、パターンサイズの精度向上の他の方法として最近、多重描画法を用いることが考えられている。多重描画法は、描画を数回に分けて行うことにより、偏向器のアンプ等の雑音の影響を減らす手法である。この多重描画法と照射量補正を組み合わせて実施する場合、照射量補正回路５で求めた照射時間を多重描画回数で割り、それを一回分の照射時間とすればよい。しかし、ブランキング制御回路７に供給される照射時間データはディジタルデータであり、制御できる照射時間は有限であるため、照射時間を多重描画の多重回数で割った時間に量子化誤差が生じてしまい、照射量補正の精度を効果的に上げることは難しい。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように従来の電子ビーム描画装置では、後方散乱電子による近接効果の影響を除去すべく、照射量補正の精度を上げるために照射時間データの格子間隔を小さくすると、データ量が増大してスループットが低下し、またショット内部の電子ビームの照射量のばらつきを小さくするためにショットサイズを小さくすると、スループットが低下するという問題があり、さらに従来の照射量補正法を多重描画法と組み合わせた場合には、量子化誤差が問題となっていた。
【００１８】
本発明は、スループットの低下を避けつつ、近接効果の影響を除去するための電子ビームの照射量補正を高精度に行うことができる電子ビーム描画装置および電子ビーム描画方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、次のような構成を採用している。
【００２０】
即ち本発明は、試料上の同じ領域に電子ビームを複数回照射することにより試料上に描画対象図形を描画する電子ビーム描画装置において、前記描画対象図形を描画するための前記電子ビームのトータル照射時間が、電子ビームブランキングの量子化幅ずつショット時間が異なる照射時間データ群Ａの何れかの（ｎ−１）回のショットと電子ビームブランキングの量子化幅ずつショット時間が異なる照射時間データ群Ｂの何れかの１回のショットで償却されるように、異なるトータル照射時間毎に前記照射時間データ群Ａ，Ｂの各ショット時間を定めた変換テーブルを格納する手段と、前記描画対象図形を描画するための前記電子ビームのトータル照射時間を決定する手段と、前記決定されたトータル照射時間を基に、前記変換テーブルから該トータル照射時間に対応する照射時間データ群Ａ，Ｂの各ショット時間を選択する手段とを具備することを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、試料上の同じ領域に電子ビームを複数回照射することにより試料上に描画対象図形を描画する電子ビーム描画方法において、
前記描画対象図形を描画するための前記電子ビームのトータル照射時間が、電子ビームブランキングの量子化幅ずつショット時間が異なる照射時間データ群Ａの何れかの（ｎ−１）回のショットと電子ビームブランキングの量子化幅ずつショット時間が異なる照射時間データ群Ｂの何れかの１回のショットで償却されるように、異なるトータル照射時間毎に前記照射時間データ群Ａ，Ｂの各ショット時間を定めた変換テーブルを格納しておくステップと、前記描画対象図形を描画するための前記電子ビームのトータル照射時間を決定するステップと、前記決定されたトータル照射時間を基に、前記変換テーブルから該トータル照射時間に対応する照射時間データ群Ａ，Ｂの各ショット時間を選択するステップとを具備することを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
【００２３】
まず、図１を用いて本実施形態に係る電子ビーム描画装置の概略構成について説明する。この実施形態は可変成形型電子ビーム描画装置であり、１はホストコンピュータ、２は図形展開回路、３は分割サイズ決定回路、４は図形分割回路、５は照射量補正回路、６は可変成形ビーム寸法制御回路、７はブランキング制御回路、８は偏向制御回路、９はレーザ測長系、１０は試料台駆動回路、１１は試料台、１２は試料、１３は試料室、２０は電子光学鏡筒、２１は電子銃、２２ａ〜２２ｅは各種レンズ系、２３〜２６は各種偏向器、２７ａはブランキング板、２７ｂ，２７ｃはビーム成形用アパーチャマスクを示している。本実施形態の電子ビーム描画装置は、分割サイズ決定回路３が追加されている点と、照射量補正回路５の構成が図９に示した従来の装置と異なっている。
【００２４】
本実施形態の基本動作は、図９に示した従来の電子ビーム描画装置と同様である。すなわち、電子銃２１から放出された電子ビームは、ブランキング用偏向器２３によりオン・オフされる。このとき、電子ビームのオン状態の時間を調整することによって、照射位置に応じて照射量を変化させることができる。ブランキング板２７ａを通過したビームは、ビーム成形用偏向器２４およびビーム成形用アパーチャマスク２７ｂ，２７ｃにより矩形ビームに成形され、かつ矩形ビームの寸法が可変される。そして、この成形されたビームは主副２段で構成されている走査用偏向器２５，２６により試料１２上で偏向走査され、このビーム走査により試料１２が所望パターンに描画される。
【００２５】
次に、本実施形態における制御方法について説明する。パターンデータは、データ圧縮のためにホストコンピュータ１上では階層化されている。ホストコンピュータ１は、このパターンデータを図形展開回路２に転送する。図形展開回路２は、階層されたパターンデータを解凍し、描画対象図形である図形単位のデータ（以下、図形データという）にして取り出す。この図形データは、図形のサイズを示す図形サイズデータと、偏向制御回路８による偏向位置を示す位置データとからなる。
【００２６】
図形展開回路２からの描画対象図形の図形データは、分割サイズ決定回路３に入力される。分割サイズ決定回路３では、図形データ中の位置データから分割サイズ、すなわち図形分割回路４から出力される部分図形（ショット）の最大寸法を計算し、これを図形の各種データと共に図形分割回路４に与える。
【００２７】
図形分割回路４では、図形展開回路２から入力される図形データについて図形サイズが分割サイズ（部分図形の最大寸法）より小さい寸法になるように入力された図形を分割し、各ショットに対応してショットの偏向位置を示す位置データショットのサイズを示すショットサイズデータおよびショットの偏向位置を示す位置データを発生する。ショットサイズデータは可変成形ビーム寸法制御回路６に与えられ、位置データは偏向制御回路８に与えられる。
【００２８】
照射量補正回路５には、図形分割回路４から出力される位置データおよびショットサイズデータの両方が与えられる。この照射量補正回路５では、ショットの位置と予め入力され格子状に並べられた照射時間を示す照射時間データとから、そのショットを描画する際の電子ビームの照射時間を算出し、照射時間データをブランキング制御回路７に出力する。ブランキング制御回路７では、この照射時間データに基づき試料１２に対する電子ビームの照射時間を制御して、所望の照射時間になるようショットを描画する。
【００２９】
偏向制御回路８は、所望の位置にショットが描画されるように走査用偏向器２５，２６の制御・駆動を行う。可変成形ビーム寸法制御回路６は、所望のサイズのショットが描画されるようにビーム成形用偏向器２４の制御・駆動を行う。
【００３０】
次に、図２、図３および図４により分割サイズ決定回路３の具体的な構成例について説明する。
【００３１】
図２は、図形分割サイズ決定回路３の原理図である。図２（ａ）は試料上に描画する図形（描画対象図形）のイメージ図であり、この例では図形３１ａと図形３１ｂの２個の図形があるものとする。それぞれの図形３１ａ，３１ｂは幾つかのショット３２に分割される程度の大きさであるとする。図形３１ａ，３１ｂを通る線１２１上の位置（ｘ）と照射量（Ｄ）の関係を示したのが図２（ｂ）のグラフである。１２２は所望する照射量Ｄ0 を表し、１２３は各図形とその周囲の図形による後方散乱による照射量の関数ｆ（ｘ）を表している。
【００３２】
従来例で説明したように、各ショット３２を描画するときの電子ビームの照射量（照射時間）は、Ｄ0 とｆ（ｘ）の差に応じて補正される。しかし、ｆ（ｘ）の傾きが大きく、かつショットサイズが最大値に近い場合、ショットの両端での照射量の誤差が大きくなってしまう。
【００３３】
そこで、本実施形態では図２（ｂ）に示すように、ｆ（ｘ）の傾きが大きいときにはショットサイズを小さくし、ｆ（ｘ）の傾きが小さいときにはショットサイズを大きくすることで、照射量補正の精度を向上させている。図２では、図形３１ａは３個のショット３２で描画しているが、図形３１ｂはｆ（ｘ）の傾きが大きいため、４個のショット３２で描画する。実際の照射量は、図２（ｂ）のような階段状になるが、それぞれの段差はある値以下になる。このような制御を行うことによって、各ショット３２内の照射量の誤差を減らすと共に、それによる総ショット数の増加を防ぐことができる。
【００３４】
図３は、分割サイズ決定回路３の具体例を示すブロック図である。分割サイズは予め照射時間のデータに基づいて計算され、ホストコンピュータ１からメモリ３５ａ，３５ｂ上に分割サイズデータとして転送されている。この例では図形の分割をＸとＹ両方向に行うため、分割サイズデータはＸとＹの２種類が用意されている。
【００３５】
各々の分割サイズデータは図４のように格子状に配置されている。例えば、図形３１ｄの分割サイズを求めるとすると、その図形に対応した分割サイズデータが必ず存在するので、その分割サイズデータを読み込んで出力する。図４の例では、データＣ１３が図形３１ｄに対応している。また、これらの分割サイズデータの格子の間隔を図形サイズ程度にしておけば、分割サイズデータのデータ量はさほど大きくはならず、データ転送上、特に問題になることはない。
【００３６】
図３の図形位置計算回路３３では、図１の図形展開回路２から入力された図形サイズデータと偏向位置を示す位置データにより、描画対象図形の中心位置を計算する。読み込み回路３４では、この中心位置から分割サイズデータの対応する格子を計算して、メモリ３５ａ，３５ｂからその格子のデータ（Ｘｃ，Ｙｃ）を読み込み、図１中の図形分割回路４にそのデータを出力する。
【００３７】
図５は、分割サイズ決定回路３の別の構成例を示すブロック図である。この例は、分割サイズデータを予め作成せず、回路上で計算する構成となっている。図形位置計算回路３３は、図３中に示したものと同じである。読み込み回路３４ｂは、照射量データを格納したメモリ３５ｃからショットに対応する場所のデータＤi,j とその隣のデータＤi,j+1 ，Ｄi+1,j を読み込む。そして、勾配計算回路３６では次式（１）（２）に示すように両者の差をとり、勾配Δｘ，Δｙを計算する。
【００３８】
Δｘ＝Ｄi,j+1 −Ｄi,j …（１）
Δｙ＝Ｄi+1,j −Ｄi,j …（２）
サイズ変換回路３７では、次式（３）（４）によって勾配Δｘ，Δｙから分割サイズ、すなわちショットのＸ方向の寸法ＸｃおよびＹ方向の寸法Ｙｃを計算する。
【００３９】
Ｘｃ＝Ｋ／Δｘ …（３）
Ｙｃ＝Ｋ／Δｙ …（４）
但し、Ｋは係数
照射量データの格子間隔が図形サイズより十分小さい場合、上記の計算はその図形に対応する照射量データを全て読み込んで各点での勾配Δｘ，Δｙを求め、最大勾配のデータを採用する。
【００４０】
次に、図６、図７および図８により照射量補正の制御方法を説明する。照射時間を示す照射時間データは、描画前にホストコンピュータ１に格納されたパターンデータ等より予め求められ、図１１のような等間隔の格子状のデータ１１２として装置内のメモリに転送されている。この照射時間データ１１２の格子の間隔は数μｍであり、また大きさは補正精度により変化させる。
【００４１】
図６は、照射量補正回路５の構成例を示すブロック図である。照射量補正回路５には、図形分割回路４からショッサイズデータと位置データが入力される。あるショットを描画する際、まずショット位置計算回路５１により、ショッサイズデータと位置データからそのショットの位置が求められる。次に、メッシュ位置計算回路５２により、ショットの位置からそのショットがメモリ５４ａ〜５４ｄに記憶されている格子状に配置された照射時間データのどの格子上にあるかが計算される。具体的には、まずショットの位置を照射時間データの格子の間隔で割る。この割り算で得られた商の整数部はショットの周囲の格子の位置情報であり、読み込み回路５３に出力される。商の小数部はそれらの格子に対するショットの相対位置の情報であり、後述の内挿回路５５に出力される。
【００４２】
読み込み回路で５３は、メモリ５４ａ〜５４ｄに記憶された照射時間データからショットの周囲４点のデータを読み出して、内挿回路５５に出力する。ここでメモリ５４ａ〜５４ｄからの読み込み時間が大きくなり、描画スループットに影響を及ぼすときには、メモリのバンク数を４または２にして、読み込み回路５３を並列化すればよい。
【００４３】
図７を用いて内挿回路５５の動作を説明する。あるショットに対応する照射時間を計算する際、格子状に配置された照射量データ、つまり○印で示す格子点上のデータを用いる。ショット５０１に対応する照射時間を計算する場合は、読み込み回路５３によりショット５０１の周囲４点５０２ａ，５０２ｂ，５０２ｃ，５０２ｄのデータＤ1 ，Ｄ2 ，Ｄ3 ，Ｄ4 を読み込む。一方、メッシュ位置計算回路５２では、格子間隔を１としたときのショット５０１の格子からの距離ｓとｔを計算する。内挿回路５５では、これらのデータＤ1 ，Ｄ2 ，Ｄ3 ，Ｄ4 およびｓ，ｔから次式（５）に示す内挿計算を行ってショット５０１に対応する照射時間Ｄを求め、それを照射時間変換回路５６に出力する。
【００４４】
Ｄ＝Ｄ1 （１−ｔ）（１−ｓ）＋Ｄ2 （１−ｔ）ｓ
＋Ｄ3 ・ｔ（１−ｓ）＋Ｄ4 ・ｔ・ｓ …（５）
このように内挿計算によって照射時間を求めることにより、照射量データの格子間隔を必要以上に小さくすることなく、照射量補正の精度を上げることが可能となる。
【００４５】
なお、上記の例ではショットの周囲４点の照射時間データを用いて内挿計算を行ったが、読み込む照射時間データの数をさらに増やして内挿計算を行えば、照射量補正の精度をより高くかることができる。内挿計算の方法としては、スプライン補間、線形補間など種々の方法があるが、どの方法を選択するかは要求精度と回路規模の兼ね合いで決定すればよい。
【００４６】
次に、図６中の照射時間変換回路５６について説明する。
【００４７】
照射時間変換回路５６は、照射量補正と同時に多重描画を行う場合に、内挿回路５５で計算された照射時間を多重描画の各段階での照射時間に変換する回路である。この場合、計算された照射時間を多重描画の多重回数で割ることで、一回の描画当たりの照射時間を求めることができる。しかし、照射量補正回路５からブランキング制御回路７に入力される照射時間データはディジタル量であるので、単純に割り算を行ったのでは、多重描画の多重回数が多くなると量子化誤差が大きくなり、精度の高い照射量補正が難しくなる。この対策として、本実施形態の照射時間変換回路５６では、上記の割り算に代えて、メモリ５７ａ，５７ｂに格納された変換テーブルＡ，Ｂを読み込んで変換された照射時間データを取り出すことにより、量子化誤差をなくしている。
【００４８】
図８は、メモリ５７ａ，５７ｂに格納された変換テーブルの例を示したものであり、照射時間に対応させて２組の照射時間データ群Ａ，Ｂを記述している。ブランキング量子化幅（照射量補正回路５からブランキング制御回路７に入力される照射時間データの量子化幅）を５nsecとし、多重描画の多重回数を４としたとき、計算される照射時間が２００nsec，２０５nsec，２１０nsec，２１５nsec，２２０nsecであるとすると、照射時間データ群Ａ，Ｂとして図のようなデータを記憶しておく。
【００４９】
そして、内挿回路５５で計算された照射時間をキーとして、４回の多重描画のうち、３回の描画時には照射時間データ群Ａを参照して、計算された照射時間に対応するデータを読み込み、残り１回の描画時には照射時間データ群Ｂを参照して、計算された照射時間に対応するデータを読み込む。このようにすると、例えば計算された照射時間が２１５nsecの場合、照射時間データは
２１５nsec＝５０nsec×（４−１）＋６５nsec
となり、量子化誤差は発生しない。これに対して、計算された照射時間を単純に多重回数で割り算した場合、商は５３．７５nsecとなり、量子化幅が５nsecであることを考慮すると、４回の各描画時の照射時間データは５０nsecとなるから、２１５−（５０×４）＝１５nsecの誤差が発生してしまう。
【００５０】
２組の照射時間データ群Ａ，Ｂのいずれを参照するかは、ホストコンピュータ１が判断して指定する。また、メモリ５７ａ，５７ｂ上に変換テーブルを作成するのも、ホストコンピュータ１である。
【００５１】
また、多重回数ｎに対応してｎ種の変換テーブルを設ければ、多重回数に対応して異なる照射時間で描画することができるので（但し、トータルの照射時間はは同じになる）、照射時間補正の誤差の累積を防いで、より高精度の描画が可能となる。
【００５２】
なお、変換テーブルとして１組の照射時間データ群のみを照射時間に対応させたテーブルを用意し、多重描画の各段階の描画毎にホストコンピュータ１によりテーブルの内容を書き換え、照射時間データ群より選択された照射時間データを読み込んで出力することによっても、同様の効果が得られる。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態に係る電子ビーム描画装置によると、以下の効果が得られる。
【００５４】
（１）ショット数を必要以上に増加させずに、ショット内の電子ビーム照射量（照射時間）の補正誤差が減少する。
【００５５】
（２）照射量補正用のデータを減少させつつ、補正の精度を高めることができる。
【００５６】
（３）多重描画時においても照射時間の誤差を発生させない。
【００５７】
すなわち、照射量補正の精度を上げることが可能なため、より精度の高いパターンを描画することが可能となる。
【００５８】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、部分図形位置に対応する照射時間を内挿計算により求めることによって、部分図形の最大寸法を必要以上に小さくすることなく、部分図形内の電子ビームの照射量のばらつきを小さくできるので、同様に照射量補正の精度が向上する。しかも、照射時間をショット回数で割り算して得られる余り時間を少なくとも１回のショットで償却するように、ショット毎のショット時間を決定することにより、多重描画の多重回数が多くなっても量子化誤差を小さくして、精度の高い照射量補正を行うことができる。
【００５９】
また、多重描画時には描画対象図形毎に電子ビームの照射時間を決定して照射時間データを出力する際、複数組の照射時間データ群を記憶した記憶手段から１組または複数組の照射時間データ群より選択された照射時間データを読み込んで出力するか、記憶された照射時間データ群を多重描画の各段階の描画毎に書き換えて照射時間データ群より選択された照射時間データを読み込んで出力することにより、決定した照射時間に一致したあるいはより近い誤差の少ない照射時間データを得ることが可能となる。特に、描画対象図形を複数の部分図形に分割して多重描画を行う際には、このように照射時間データを求めることによって、ブランキング制御の量子化誤差の影響を受けにくくなり、照射量補正の精度が向上する。
【００６０】
このように本発明では照射量補正の精度を上げることが可能であるため、より精度の高いパターンを描画することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子ビーム描画装置の構成を示す図
【図２】同実施形態における分割サイズ決定回路の原理説明図
【図３】同実施形態における分割サイズ決定回路の構成例を示すブロック図
【図４】図３の分割サイズ決定回路の動作説明図
【図５】同実施形態における分割サイズ決定回路の他の構成例を示すブロック図
【図６】同実施形態における照射量補正回路の構成例を示すブロック図
【図７】図６中の内挿回路の動作説明図
【図８】図６中のメモリに格納された変換テーブルの例を示す図
【図９】従来の電子ビーム描画装置の構成を示すブロック図
【図１０】従来の電子ビーム描画装置における照射量補正の原理説明図
【図１１】従来の電子ビーム描画装置における照射量補正動作を説明するための図
【図１２】従来の電子ビーム描画装置における照射量補正回路の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１…ホストコンピュータ
２…図形展開回路
３…分割サイズ決定回路
４…図形分割回路
５…照射量補正回路
６…可変成形ビーム寸法制御回路
７…ブランキング制御回路
８…偏向制御回路
９…レーザ測長系
１０…試料台駆動回路
１１…試料台
１２…試料
１３…試料室
２０…電子光学鏡筒
２１…電子銃
２２ａ〜２２ｅ…レンズ系
２３〜２６…偏向器
２７ａ…ブランキング板
２７ｂ，２７ｃ…ビーム成形用アパーチャマスク
３１ａ〜３１ｄ…描画対象図形
３２…ショット（部分図形）
３３…図形位置計算回路
３４，３４ａ，３４ｂ…読み込み回路
３５ａ，３５ｂ…分割サイズデータメモリ
３５ｃ…照射量データメモリ
３６…勾配計算回路
３７…サイズ変換回路
５１…ショット位置計算回路
５２…メッシュ位置計算回路
５３…読み込み回路
５４ａ〜５４ｄ…メモリ
５５…内挿回路
５６…照射時間変換回路
５７ａ，５７ｂ…変換テーブル格納メモリ
Claims (2)
- 試料上の同じ領域に電子ビームをｎ回（ｎは２以上の整数）照射することにより試料上に描画対象図形を描画する電子ビーム描画装置において、
前記描画対象図形を描画するための前記電子ビームのトータル照射時間が、電子ビームブランキングの量子化幅ずつショット時間が異なる照射時間データ群Ａの何れかの（ｎ−１）回のショットと電子ビームブランキングの量子化幅ずつショット時間が異なる照射時間データ群Ｂの何れかの１回のショットで償却されるように、異なるトータル照射時間毎に前記照射時間データ群Ａ，Ｂの各ショット時間を定めた変換テーブルを格納する手段と、
前記描画対象図形を描画するための前記電子ビームのトータル照射時間を決定する手段と、
前記決定されたトータル照射時間を基に、前記変換テーブルから該トータル照射時間に対応する照射時間データ群Ａ，Ｂの各ショット時間を選択する手段と、
を具備することを特徴とする電子ビーム描画装置。 - 試料上の同じ領域に電子ビームをｎ回（ｎは２以上の整数）照射することにより試料上に描画対象図形を描画する電子ビーム描画方法において、
前記描画対象図形を描画するための前記電子ビームのトータル照射時間が、電子ビームブランキングの量子化幅ずつショット時間が異なる照射時間データ群Ａの何れかの（ｎ−１）回のショットと電子ビームブランキングの量子化幅ずつショット時間が異なる照射時間データ群Ｂの何れかの１回のショットで償却されるように、異なるトータル照射時間毎に前記照射時間データ群Ａ，Ｂの各ショット時間を定めた変換テーブルを格納しておくステップと、
前記描画対象図形を描画するための前記電子ビームのトータル照射時間を決定するステップと、
前記決定されたトータル照射時間を基に、前記変換テーブルから該トータル照射時間に対応する照射時間データ群Ａ，Ｂの各ショット時間を選択するステップと、
を含むことを特徴とする電子ビーム描画方法。
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