JP6253924B2 - 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

Description

本発明は、荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法に係り、例えば、描画データの転送処理を高速に行なう描画装置および方法に関する。

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。これらの半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、高精度の原画パターン（レチクル或いはマスクともいう。）が必要となる。ここで、電子ビーム（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）描画技術は本質的に優れた解像性を有しており、高精度の原画パターンの生産に用いられる。

図８は、可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。
可変成形型電子ビーム描画装置は、以下のように動作する。第１のアパーチャ４１０には、電子線３３０を成形するための矩形の開口４１１が形成されている。また、第２のアパーチャ４２０には、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０を所望の矩形形状に成形するための可変成形開口４２１が形成されている。荷電粒子ソース４３０から照射され、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０は、偏向器により偏向され、第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１の一部を通過して、所定の一方向（例えば、Ｘ方向とする）に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０に照射される。すなわち、第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過できる矩形形状が、Ｘ方向に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０の描画領域に描画される。第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過させ、任意形状を作成する方式を可変成形方式（ＶＳＢ方式）という。

可変成形方式では、第１の成形アパーチャにより、一端、例えば矩形ビームに成形した後に、第２のアパーチャの開口部に偏向する矩形ビームの位置を調整することで、ビーム形状とサイズを決定する。そのため、成形後のビームの位置は、その図形種によって異なっている。そのため、マスク上の所望する位置にかかる成形後のビームを照射するためには、ビーム成形のために異なった位置に偏向した（振った）ビームを振り戻すことが必要となる。しかし、偏向器で偏向可能な範囲には限りがある。そのため、マスク上に成形ビームを偏向する際に、同じ偏向器で偏向する場合でも偏向可能な領域が図形種によってずれが生じてしまう。各図形で偏向可能な領域を重ね合わせた重複部分がすべての図形種について偏向可能な領域となる。よって、かかるすべての図形種について偏向可能な領域に偏向器での偏向領域が限定され、偏向領域が狭くなってしまうといった問題があった。

かかる問題に対して、従来、各ショットのためのショットデータを生成する際に、成形する図形種に応じて、ショットデータ上の位置を移動させることで、上述した補正を行うことが検討されていた（例えば、特許文献１参照）。しかし、かかる手法では、ショットデータ自体を補正するための演算処理が必要となってしまう。可変成形方式では、描画対象となる図形パターンを一度に描画することが困難であるため、各図形パターンを１回のショットで照射可能なサイズのショット図形に分割して、これらを組み合わせることで所望の図形パターンを描画する。そのため、膨大な数のショット図形に分割されることになる。そして、かかる膨大な数のショット図形についてそれぞれショットデータが生成される。よって、ショットデータ上の位置を補正しようとすると、ショット毎にそれぞれ位置の移動計算処理が行われることになるので、ショットデータ生成における演算処理時間が増加してしまうといった新たな問題が生じることになる。

一方、可変成形方式ではないが、キャラクタプロジェクション方式の描画装置において、描画領域をサブフィールドに分割して、サブフィールド原点位置をキャラクタ形状によって補正する手法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。しかし、かかる手法を可変成形方式に適用すると、別の新たな問題が生じる。サブフィールド偏向は、成形偏向に比べて偏向速度が例えば１０倍程度遅い。そのため、各ショットにおいて、サブフィールドの原点位置を移動させる動作（偏向動作）を行うと描画処理のスループットが大幅に低下してしまうといった問題がある。

特開２０１０−２１９４８２号公報 特開平６−２６７８３４号公報

そこで、本発明は、上述した問題点の少なくとも１つを克服し、ショットデータ上での各ショット図形に対するビーム振り戻しのための位置の補正を行うことなく、スループットの低下を抑制しながら成形ビームの振り戻しが可能な描画装置および方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
偏向領域のサイズが各段によってそれぞれ異なる３段以上の偏向領域層のうちの最小偏向領域層を、第１と第２の成形アパーチャを用いて可変成形可能な複数の図形種の図形種毎に作成する作成部と、
複数のショット図形パターンを、それぞれ対応する図形種の最小偏向領域層の偏向領域に割り当てる割り当て部と、
図形種毎の可変成形位置に応じて、各最小偏向領域層の位置をずらすように補正する補正部と、
図形種毎に最小偏向領域層の位置が補正された状態で、前記位置が補正された前記最小偏向領域層の該当する偏向領域の基準位置に偏向する偏向量と、前記位置が補正された前記最小偏向領域層の前記基準位置から当該ショット図形パターンの照射位置に偏向する偏向量とを用いて偏向される荷電粒子ビームを用いて、試料上に各ショット図形パターンを描画する描画部と、
を備えたことを特徴とする。

また、時間経過に伴う前記荷電粒子ビームのドリフト量を測定する測定部と、
ドリフト量を補正するドリフト補正量を、各最小偏向領域層が補正された位置にそれぞれ加算する加算部と、
をさらに備えと好適である。

また、描画部は、複数の偏向器を有し、
複数の偏向器のうち、少なくとも各最小偏向領域層の偏向領域の基準位置に荷電粒子ビームを偏向する偏向器を制御する偏向制御回路をさらに備え、
加算部は、偏向制御回路内に配置されると好適である。

本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画方法は、
偏向領域のサイズが各段によってそれぞれ異なる３段以上の偏向領域層のうちの最小偏向領域層を、第１と第２の成形アパーチャを用いて可変成形可能な複数の図形種の図形種毎に作成する工程と、
複数のショット図形パターンを、それぞれ対応する図形種の最小偏向領域層の偏向領域に割り当てる工程と、
図形種毎の可変成形位置に応じて、各最小偏向領域層の位置をずらすように補正する工程と、
図形種毎に最小偏向領域層の位置が補正された状態で、前記位置が補正された前記最小偏向領域層の該当する偏向領域の基準位置に偏向する偏向量と、前記位置が補正された前記最小偏向領域層の前記基準位置から当該ショット図形パターンの照射位置に偏向する偏向量とを用いて偏向される荷電粒子ビームを用いて、試料上に各ショット図形パターンを描画する工程と、
を備えたことを特徴とする。

また、時間経過に伴う荷電粒子ビームのドリフト量を測定する工程と、
ドリフト量を補正するドリフト補正量を、各最小偏向領域層が補正された位置にそれぞれ加算する工程と、
をさらに備えると好適である。

本発明の一態様によれば、ショットデータ上での各ショット図形に対するビーム振り戻しのための位置の補正を行うことなく、スループットの低下を抑制しながら成形ビームの振り戻しができる。

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における各領域を説明するための概念図である。 実施の形態１における可変成形アパーチャの成形開口と可変成形されるビームの一例を示す図である。 実施の形態１における試料上の照射位置と振り戻し量との一例を示す図である。 実施の形態１におけるショットビームの軌道の一例を示す図である。 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ＴＦとショット図形の構成の一例を示す図である。 可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。

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。また、荷電粒子ビーム装置として、可変成形型の描画装置について説明する。

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、描画部１５０と制御部１６０を備えている。描画装置１００は、荷電粒子ビーム描画装置の一例である。特に、可変成形型の描画装置の一例である。描画部１５０は、電子鏡筒１０２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、ブランキング偏向器２１２、ブランキングアパーチャ２１４、第１の成形アパーチャ２０３、投影レンズ２０４、成形偏向器２０５、第２の成形アパーチャ２０６、対物レンズ２０７、主偏向器２０８、副偏向器２０９、及び副副偏向器２１６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となるマスク等の試料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が含まれる。また、試料１０１には、レジストが塗布された、まだ何も描画されていないマスクブランクスが含まれる。また、ＸＹステージ１０５上には、ビーム位置を測定するためのマーク１０６が配置される。マーク１０６は、試料１０１が配置される位置とは異なる位置に配置される。

制御部１６０は、制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１２０、制御回路１３０、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）アンプ１３２，１３４，１３６、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１２０、制御回路１３０、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１２０にはＤＡＣアンプ１３２，１３４，１３６が接続されている。ＤＡＣアンプ１３２は、副偏向器２０９に接続されている。ＤＡＣアンプ１３４は、主偏向器２０８に接続されている。ＤＡＣアンプ１３６は、副副偏向器２１６に接続されている。

制御計算機１１０内には、ＳＦ分割部６０、ＴＦレイヤ作成部６２、ショット分割部６４、割り当て部６５、ＴＦ位置補正部６６、ドリフト測定部６８、ドリフト補正量演算部７０、及び描画制御部７２が配置される。ＳＦ分割部６０、ＴＦレイヤ作成部６２、ショット分割部６４、割り当て部６５、ＴＦ位置補正部６６、ドリフト測定部６８、ドリフト補正量演算部７０、及び描画制御部７２といった機能は、電気回路等のハードウェアで構成されてもよいし、これらの機能を実行するプログラム等のソフトウェアで構成されてもよい。或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより構成されてもよい。制御計算機１１０に入出力される情報および演算中の情報はその都度メモリ１１２に格納される。

偏向制御回路１２０内には、ドリフト位置補正部１２２、及び、偏向量演算部１２４が配置される。ドリフト位置補正部１２２、及び、偏向量演算部１２４といった機能は、電気回路等のハードウェアで構成されてもよいし、これらの機能を実行するプログラム等のソフトウェアで構成されてもよい。或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより構成されてもよい。偏向量演算部１２４内には、主偏向量演算部１２６、副偏向量演算部１２８、及び副副偏向量演算部１２９が配置される。主偏向量演算部１２６、副偏向量演算部１２８、及び副副偏向量演算部１２９といった機能は、電気回路等のハードウェアで構成されてもよいし、これらの機能を実行するプログラム等のソフトウェアで構成されてもよい。或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより構成されてもよい。ドリフト位置補正部１２２、及び、偏向量演算部１２４に入出力される情報および演算中の情報はその都度図示しないメモリに格納される。

図２は、実施の形態１における各領域を説明するための概念図である。図２において、試料１０１の描画領域１０は、主偏向器２０８の偏向可能幅で、例えばｙ方向に向かって短冊状に複数のストライプ領域２０に仮想分割される。また、各ストライプ領域２０は、副偏向器２０９の偏向可能サイズで、メッシュ状に複数のサブフィールド（ＳＦ）３０（小領域）に仮想分割される。そして、各ＳＦ３０は、副副偏向器２１６の偏向可能サイズで、メッシュ状に複数のアンダーサブフィールド（ＵＳＦ：ここでは第３の偏向領域を意味するＴｅｒｔｉａｒｙ Ｆｉｒｌｄの略語を用いて「ＴＦ」とする。以下、同じ）４０（小領域）に仮想分割される。そして、各ＴＦ４０の各ショット位置４２にショット図形のパターンが描画される。

偏向制御回路１２０からＤＡＣアンプ１３４に対して、主偏向制御用のデジタル信号が出力される。そして、ＤＡＣアンプ１３４では、デジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅させた上で偏向電圧として、主偏向器２０８に印加する。かかる偏向電圧によって電子ビーム２００が偏向させられ、各ショットのビームがメッシュ状に仮想分割された所定のサブフィールド（ＳＦ）の基準位置に偏向される。

偏向制御回路１２０からＤＡＣアンプ１３２に対して、副偏向制御用のデジタル信号が出力される。そして、ＤＡＣアンプ１３２では、デジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅させた上で偏向電圧として、副偏向器２０９に印加する。かかる偏向電圧によって電子ビーム２００が偏向させられ、各ショットのビームがメッシュ状に仮想分割された所定のＳＦ３０内にさらにメッシュ状に仮想分割された最小偏向領域となるＴＦ４０の基準位置に偏向される。

偏向制御回路１２０からＤＡＣアンプ１３６に対して、副副偏向制御用のデジタル信号が出力される。そして、ＤＡＣアンプ１３６では、デジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅させた上で偏向電圧として、副副偏向器２１６に印加する。かかる偏向電圧によって電子ビーム２００が偏向させられ、各ショットのビームが最小偏向領域となるＴＦ４０内の各ショット位置に偏向される。

描画装置１００では、複数段の偏向器を用いて、ストライプ領域２０毎に描画処理を進めていく。ここでは、一例として、主偏向器２０８、副偏向器２０９、及び副副偏向器２１６といった３段偏向器が用いられる。ＸＹステージ１０５が例えば−ｘ方向に向かって連続移動しながら、１番目のストライプ領域２０についてｘ方向に向かって描画を進めていく。そして、１番目のストライプ領域２０の描画終了後、同様に、或いは逆方向に向かって２番目のストライプ領域２０の描画を進めていく。以降、同様に、３番目以降のストライプ領域２０の描画を進めていく。そして、主偏向器２０８（第１の偏向器）が、ＸＹステージ１０５の移動に追従するように、ＳＦ３０の基準位置Ａに電子ビーム２００を順に偏向する。また、副偏向器２０９（第２の偏向器）が、各ＳＦ３０の基準位置Ａから、ＴＦ４０の基準位置Ｂに電子ビーム２００を順に偏向する。そして、副副偏向器２１６（第３の偏向器）が、各ＴＦ４０の基準位置Ｂから、当該ＴＦ４０内に照射されるビームのショット位置４２に電子ビーム２００を偏向する。このように、主偏向器２０８、副偏向器２０９、及び副副偏向器２１６は、サイズの異なる偏向領域をもつ。そして、ＴＦ４０は、かかる複数段の偏向器の偏向領域のうち、最小偏向領域となる。

図３は、実施の形態１における可変成形アパーチャの成形開口と可変成形されるビームの一例を示す図である。第２の成形アパーチャ２０６には、長方形の１辺と６角形の１辺とを無くしてつなげた成形開口５２が形成されている。成形開口５２は、例えば、４５度の整数倍の角度を頂点とした図形に形成されている。

図３では、第１の成形アパーチャ２０３の開口部を通過した第１の成形アパーチャ像１４と第２の成形アパーチャ２０６の成形開口５２との重なり位置の一例を示す図である。成形偏向器２０５で電子ビーム２００を偏向しない場合、第１の成形アパーチャ像１４は、例えばＯ_０で示す成形開口５２の中心位置に照射されることになる。例えば、正方形或いは長方形といった矩形に電子ビーム２００を成形する場合、第１の成形アパーチャ像１４は、成形偏向器２０５によって偏向されてＡで示す位置に照射され、成形開口５２を通過する斜線部分が成形された第２の成形アパーチャ像１２ａとなる。矩形の第２の成形アパーチャ像１２ａの基準位置Ｏ_１と成形開口５２の中心Ｏ_０との間は、距離Ｌ_１だけ離れている。

また、例えば、図３において右下に直角の角が位置する直角二等辺三角形に電子ビーム２００を成形する場合、第１の成形アパーチャ像１４は、成形偏向器２０５によって偏向されてＢで示す位置に照射され、成形開口５２を通過する斜線部分が成形された第２の成形アパーチャ像１２ｂとなる。直角二等辺三角形の第２の成形アパーチャ像１２ｂの基準位置Ｏ_２と成形開口５２の中心Ｏ_０との間は、距離Ｌ_２だけ離れている。

また、例えば、図３において左下に直角の角が位置する直角二等辺三角形に電子ビーム２００を成形する場合、第１の成形アパーチャ像１４は、成形偏向器２０５によって偏向されてＣで示す位置に照射され、成形開口５２を通過する斜線部分が成形された第２の成形アパーチャ像１２ｃとなる。直角二等辺三角形の第２の成形アパーチャ像１２ｃの基準位置Ｏ_３と成形開口５２の中心Ｏ_０との間は、距離Ｌ_３だけ離れている。

また、例えば、図３において右上に直角の角が位置する直角二等辺三角形に電子ビーム２００を成形する場合、第１の成形アパーチャ像１４は、成形偏向器２０５によって偏向されてＤで示す位置に照射され、成形開口５２を通過する斜線部分が成形された第２の成形アパーチャ像１２ｄとなる。直角二等辺三角形の第２の成形アパーチャ像１２ｄの基準位置Ｏ_４と成形開口５２の中心Ｏ_０との間は、距離Ｌ_４だけ離れている。

また、例えば、図３において左上に直角の角が位置する直角二等辺三角形に電子ビーム２００を成形する場合、第１の成形アパーチャ像１４は、成形偏向器２０５によって偏向されてＥで示す位置に照射され、成形開口５２を通過する斜線部分が成形された第２の成形アパーチャ像１２ｅとなる。直角二等辺三角形の第２の成形アパーチャ像１２ｅの基準位置Ｏ_５と成形開口５２の中心Ｏ_０との間は、距離Ｌ_５だけ離れている。

なお、図３の例では、成形偏向器２０５で電子ビーム２００を偏向しない場合の第１の成形アパーチャ像１４の照射位置Ｏ_０を成形開口５２の中心位置にしたが、これに限るものではない。その他の位置であってもよい。例えば、成形開口５２から外れた位置であってもよい。いずれにしても、図３に示すように、成形される図形種によって、第２の成形アパーチャ２０６上に照射される電子ビームの位置が異なっている。

図４は、実施の形態１における試料上の照射位置と振り戻し量との一例を示す図である。図４（ａ）では、試料１０１上のＴＦ４０内に右下に直角の角が位置する直角二等辺三角形５６ａの１辺と矩形５６ｂとを繋ぎ合わせたパターンを形成する場合を示している。かかる場合、ビーム成形時の位置が異なるので、図４（ｂ）に示すように、ビーム成形後の直角二等辺三角形５６ａの基準位置を距離Ｌ_２だけ離れている基準点Ｏ_０に偏向によって振り戻す（移動させる、或いは補正する）必要がある。同様に、ビーム成形後の矩形５６ｂの基準位置を距離Ｌ_１だけ離れている基準点Ｏ_０に偏向によって振り戻す（移動させる、或いは補正する）必要がある。

図５は、実施の形態１におけるショットビームの軌道の一例を示す図である。図４（ａ）に示したパターンを試料１０１のＴＦ４０上に形成する場合、直角二等辺三角形のショット図形と矩形のショット図形の２つのショット図形を順に成形して、都度、ＴＦ４０上に照射することになる。第１の成形アパーチャ２０３の開口部５０を通過した第１の成形アパーチャ像５４ａは、成形偏向器２０５によって第２の成形アパーチャ２０６の成形開口５２のうちの左上側の斜辺を跨ぐ位置に照射される。これにより、右下に直角の角が位置する直角二等辺三角形のショット図形５６ａを成形できる。そして、成形された直角二等辺三角形のショット図形５６ａのビームは、主偏向器２０８、副偏向器２０９、及び副副偏向器２１６によって偏向され、ＴＦ４０の所望の位置へと照射される。その際、成形位置のずれ分についても補正（振り戻し）されている。そして、次のショットで矩形を成形する。第１の成形アパーチャ２０３の開口部５０を通過した第１の成形アパーチャ像５４ｂは、成形偏向器２０５によって第２の成形アパーチャ２０６の成形開口５２のうちの左側の矩形開口部分の直角２辺を跨ぐ位置に照射される。これにより、矩形のショット図形５６ｂを成形できる。そして、成形された矩形のショット図形５６ｂのビームは、主偏向器２０８、副偏向器２０９、及び副副偏向器２１６によって偏向され、ＴＦ４０の所望の位置へと照射される。その際、成形位置のずれ分についても補正（振り戻し）されている。実施の形態１では、かかる成形位置のずれ分の振り戻し補正を、ＴＦ４０を用いて実施する。

図６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６において、実施の形態１における描画方法は、ＳＦ分割工程（Ｓ１０２）と、ＴＦレイヤ作成工程（Ｓ１０４）と、ショット分割工程（Ｓ１０６）と、割り当て工程（Ｓ１０７）と、ＴＦ位置補正工程（Ｓ１０８）と、ドリフト測定工程（Ｓ１１０）と、ドリフト補正量演算工程（Ｓ１１２）と、ドリフト位置補正工程（Ｓ１２０）と、偏向量演算工程（Ｓ１２４）と、描画工程（Ｓ１２６）と、いう一連の工程を実施する。

ＳＦ分割工程（Ｓ１０２）として、ＳＦ分割部６０は、試料１０１の描画領域１０を副偏向器２０９の偏向可能サイズで、メッシュ状に複数のＳＦ３０に仮想分割する。ＳＦ分割処理は、上述したストライプ領域２０毎に複数のＳＦ３０に仮想分割してもよいし、試料１０１の描画領域１０を複数のＳＦ３０に仮想分割してもよい。１パス描画を行う場合には、作成されるＳＦレイヤは１層でよい。多重描画を行う場合には、多重度（パス数）に応じてＳＦレイヤを複数層作成すればよい。

ここで、実施の形態１では、偏向領域のサイズが各段によってそれぞれ異なる３段以上の偏向領域層のうちの最小偏向領域層を、第１と第２の成形アパーチャ２０３，２０６を用いて可変成形可能な複数の図形種の図形種毎に作成する。具体的には、以下のように動作する。

ＴＦレイヤ作成工程（Ｓ１０４）として、ＴＦレイヤ作成部６２は、ＴＦ４０の層について、図形種毎に作成する。例えば、図３の例では、矩形、右下に直角の角が位置する直角二等辺三角形、左下に直角の角が位置する直角二等辺三角形、右上に直角の角が位置する直角二等辺三角形、及び、左上に直角の角が位置する直角二等辺三角形について、それぞれＴＦレイヤを作成する。よって、例えば、５つの図形種があれば、５つのＴＦレイヤを作成する。各ＴＦレイヤは、試料１０１の描画領域１０全体或いはストライプ領域２０全体について、その内部の各ＳＦ３０がそれぞれ副副偏向器２１６の偏向可能サイズで、メッシュ状に仮想分割された複数のＴＦ４０によって構成される。よって、図形種毎に、試料１０１の描画領域１０全体或いはストライプ領域２０全体について、複数のＴＦ４０によって構成されるＴＦレイヤが作成される。ＴＦレイヤ内の各ＴＦ４０の位置は、当該ＴＦ３０が所属するＳＦ３０の基準位置からの相対位置として定義される。

ショット分割工程（Ｓ１０６）として、ショット分割部６４は、記憶装置１４０から描画データを入力して、複数段のデータ変換処理を行って、図形パターンを各ショットのショット図形に分割する。ここで、記憶装置１４０に格納される描画データには、通常、複数の図形パターンが定義される。描画装置１００で図形パターンを描画するためには、１回のビームのショットで照射できるサイズに各図形パターンを分割する必要がある。そこで、ショット分割部６４では、実際に描画するために、各図形パターンを１回のビームのショットで照射できるサイズに分割してショット図形パターンを生成する。

割り当て工程（Ｓ１０７）として、割り当て部６５は、複数のショット図形パターンを、それぞれ対応する図形種の最小偏向領域層の偏向領域に割り当てる。ここでは、対応する図形種のＴＦレイヤのＴＦ４０に各ショット図形パターンを割り当てる。

図７は、実施の形態１におけるＴＦとショット図形の構成の一例を示す図である。図７（ａ）では、設計上、１つのＴＦ４０ａ内に、図形パターン５７が配置される。図形パターン５７は、１回のビームのショットで描画することが困難であるため、右下に直角の角が位置する直角二等辺三角形のショット図形５６ａと矩形のショット図形５６ｂとにショット分割される。ここで、従来、かかるＴＦ４０ａにショット図形５６ａとショット図形５６ｂとが共に割り当てられていたが、実施の形態１では、以下のように割り当てる。ショット図形５６ａとショット図形５６ｂとでは、図形種が異なるため、実施の形態１では、右下に直角の角が位置する直角二等辺三角形用のＴＦレイヤ上の該当するＴＦ４０ｂにショット図形５６ａを割り当てる。そして、矩形用のＴＦレイヤ上の該当するＴＦ４０ｃにショット図形５６ｂを割り当てる。図形種毎のＴＦレイヤデータは、それぞれ記憶装置１４２に格納される。

ＴＦ位置補正工程（Ｓ１０８）として、ＴＦ位置補正部６６は、図形種毎の可変成形位置に応じて、各最小偏向領域層の位置をずらすように補正する。図３に示したように、図形種毎に、第２の成形アパーチャ２０６上で成形される位置が異なる。そのため、基準位置（例えば、成形開口５２の中心）からのずれ量分のビーム位置の補正（振り戻し）が必要となる。実施の形態１では、図形種毎のＴＦレイヤの基準位置を図形種毎の可変成形位置に応じてずらすように補正する。よって、図７（ｃ）に示すように、右下に直角の角が位置する直角二等辺三角形用のＴＦレイヤ内の該当するＴＦ４０ｂと、矩形用のＴＦレイヤ内の該当するＴＦ４０ｃとは共に同じＴＦ４０ａに相当するが、その位置が補正により移動させられて、互いに異なった位置関係になる。ＴＦ位置補正部６６は、補正部の一例である。位置補正後のＴＦレイヤ内の各ＴＦ４０の位置は、補正前の当該ＴＦ３０が所属するＳＦ３０の基準位置からの相対位置として定義される。

以上のようにして、図形種毎にＴＦレイヤの位置が補正された対応するＴＦ４０に各ショット図形が割り当てられたショットデータが生成される。ショットデータは、記憶装置１４４に格納される。ショットデータは、ショット図形パターン毎に作成され、例えば、対応するＴＦ識別番号、図形種、図形サイズ、及び照射位置といった図形データが定義される。照射位置は、例えば、対応するＴＦの基準位置からの相対位置が定義される。また、ショットデータとして、その他に、各ＳＦ３０の基準位置データ、補正後の各ＴＦレイヤの各ＴＦ４０の基準位置データが定義される。また、ショットデータは、描画処理の進行に合わせてリアルタイムに、ストライプ毎、或いは、ストライプ領域を仮想分割した複数の処理領域の処理領域毎に、順次、生成される。処理領域は、ストライプ領域以下のサイズで、複数のＳＦ３０が含まれるサイズで構成されると好適である。

偏向量演算工程（Ｓ１２４）として、偏向量演算部１２４は、記憶装置１４４からショットデータを読み出し、各偏向器用の偏向量を演算する。主偏向量演算部１２６は、該当するＳＦ３０の基準位置に主偏向器２０８で偏向するための偏向量を演算する。副偏向量演算部１２８は、当該ＳＦ３０の基準位置から該当するＴＦ４０の基準位置への相対位置に副偏向器２０９で偏向するための偏向量を演算する。その際の該当するＴＦ４０は、図形種毎にレイヤが異なり、図形種毎の各ＴＦ４０の基準位置は、図形種毎に補正されていることは上述した通りである。副副偏向量演算部１２９は、ショット図形パターン毎に、対応する図形種のＴＦ４０の基準位置から照射される位置への相対位置に副副偏向器２１６で偏向するための偏向量を演算する。

描画工程（Ｓ１２６）として、描画制御部８６は、制御回路１３０、及び偏向制御回路１２０等を制御して、描画部１５０に描画処理を実行させる。偏向制御回路１２０は、主偏向データとなるデジタル信号をＤＡＣアンプユニット１３４に出力する。そして、ＤＡＣアンプユニット１３４は、デジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅した上で偏向電圧として主偏向器２０８に印加する。同様に、偏向制御回路１２０は、副偏向データとなるデジタル信号をＤＡＣアンプユニット１３２に出力する。そして、ＤＡＣアンプユニット１３２は、デジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅した上で偏向電圧として副偏向器２０９に印加する。同様に、偏向制御回路１２０は、副副偏向データとなるデジタル信号をＤＡＣアンプユニット１３６に出力する。そして、ＤＡＣアンプユニット１３６は、デジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅した上で偏向電圧として副副偏向器２１６に印加する。そして、制御回路１３０の制御の下、描画部１５０は、図形種毎に最小偏向領域層の位置が補正された状態で、電子ビーム２００を用いて、試料１０１上に各ショット図形パターンを描画する。

電子銃２０１（放出部）から放出された電子ビーム２００は、ブランキング偏向器２１２内を通過する際にブランキング偏向器２１２によって、ビームＯＮの状態では、ブランキングアパーチャ２１４を通過するように制御され、ビームＯＦＦの状態では、ビーム全体がブランキングアパーチャ２１４で遮へいされるように偏向される。ビームＯＦＦの状態からビームＯＮとなり、その後ビームＯＦＦになるまでにブランキングアパーチャ２１４を通過した電子ビーム２００が１回の電子ビームのショットとなる。ブランキング偏向器２１２は、通過する電子ビーム２００の向きを制御して、ビームＯＮの状態とビームＯＦＦの状態とを交互に生成する。例えば、ビームＯＮの状態では電圧を印加せず、ビームＯＦＦの際にブランキング偏向器２１２に電圧を印加すればよい。かかる各ショットの照射時間で試料１０１に照射される電子ビーム２００のショットあたりの照射量が調整されることになる。

以上のようにブランキング偏向器２１２とブランキングアパーチャ２１４を通過することによって生成された各ショットの電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により矩形例えば長方形の穴を持つ第１の成形アパーチャ２０３全体を照明する。ここで、電子ビーム２００をまず矩形に成形する。そして、第１の成形アパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により第２の成形アパーチャ２０６上に投影される。成形偏向器２０５によって、かかる第２の成形アパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像は偏向制御され、ビーム形状と寸法を変化させる（可変成形を行なう）ことができる。かかる可変成形はショット毎に行なわれ、通常ショット毎に異なるビーム形状と寸法に成形される。そして、第２の成形アパーチャ２０６を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、主偏向器２０８、副偏向器２０９及び副副偏向器２１６によって偏向され、連続的に移動するＸＹステージ１０５に配置された試料１０１の所望する位置に照射される。

その際、主偏向器２０８によって電子ビーム２００が偏向させられ、今回のショットに対応するＳＦ３０の基準位置に偏向される。そして、副偏向器２０９によって電子ビーム２００が偏向させられ、当該ＳＦ３０の基準位置から当該ＴＦ４０の基準位置に偏向される。かかる偏向により、図形種毎の成形位置ずれは補正（振り戻し）される。そして、偏副副偏向器２１６によって電子ビーム２００が偏向させられ、当該ＴＦ４０の基準位置から照射位置に偏向される。

以上のように、各偏向器によって、電子ビーム２００の複数のショットが順に基板となる試料１０１上へと偏向される。これにより、図７（ｄ）に示すように、設計通り、ＴＦ４０ａ内の所望する位置に、ショット図形５６ａ，５６ｂが照射される。

ＳＦ３０に比べて、ＴＦ４０は、そのサイズが小さいので、ＳＦ３０の基準位置からその内部のＴＦ４０の基準位置までの偏向量（移動量）は小さくできる。よって、ＳＦ３０用と比べて、ダイナミックレンジを大幅に小さくできるので、ＤＡＣアンプ１３２の偏向速度を高速化できる。成形偏向用の図示しないＤＡＣアンプでの偏向速度は、例えば、１００ｎｓオーダーである。一方、ＳＦ３０間を移動する主偏向用のＤＡＣアンプ１３４での偏向速度は、例えば、数μｓオーダーである。よって、成形偏向時の偏向速度に比べて１０倍程度遅い。これに対して、ＴＦ４０間を移動する副偏向用のＤＡＣアンプ１３２での偏向速度は、成形偏向と同様、例えば、１００ｎｓオーダーである。よって、例えば、図形種毎にＳＦレイヤを作成して、ＳＦ３０への偏向により図形種毎の振り戻し量を補正しようとすると、ショットサイクルに影響を及ぼし、描画処理のスループットが大幅に劣化する。これに対して、実施の形態１のように、図形種毎にＴＦレイヤを作成して、ＴＦ４０への偏向により図形種毎の振り戻し量を補正する場合、ショットサイクルへの影響は無い或いはあっても許容できる誤差程度で済ますことができる。よって、描画処理のスループットを低下させずに済ますことができる。このように、成形偏向速度と同程度の偏向速度をＤＡＣアンプに持たせるには、３段以上の多段偏向に構成するとよい。また、図形種毎にＴＦレイヤを作成することで、各ショット図形自体のショットデータの位置を移動させる必要がない。よって、膨大な数のショット図形についてそれぞれショットデータ上の位置を補正する必要がない。よって、ショットデータ生成における演算処理時間の増加を回避できる。しいては描画処理のスループットを向上させることができる。図形種毎の成形位置補正を行う偏向領域は、ショット図形が配置される最小偏向領域が望ましい。

次に、実施の形態１と例えばキャラクタプロジェクション方式の描画とを以下に比較する。振り戻し量が大きい場合、レンズの中心から遠い位置を通るビームで描画されるパターンが存在する。これは、あるパターン種がレンズの中心を通るように調整すると、他のパターン種はそこから振り戻し量の関数分ずれた位置を通るために生じることになる。この場合レンズの歪みの影響によって、描画パターンにも歪みが生じ得る。各変更フィールドの大きさを決めるとき、この歪みが描画精度に影響を与えない程度に収まるように設計される。かかる場合、振り戻し量はＴＦフィールドサイズ程度が望ましく、最大でも副偏向フィールドのサイズより小さいサイズである必要がある。実施の形態１のように可変成形方式（ＶＳＢ）では成形アパーチャの設計上、振り戻し量はせいぜい数μｍ程度でＴＦサイズと同程度に収められる。これに対して、キャラクタ描画では振り戻し量はもっと大きく、キャラクタ描画方法で描画しようとすると、描画精度に影響が出る可能性がある。よって、キャラクタプロジェクション方式の描画に比べて、実施の形態１では、描画精度を向上させることができる。

なお、実施の形態１では、さらに、描画開始前、及び／或いは描画中にドリフト補正を行う。

ドリフト測定工程（Ｓ１１０）として、ドリフト測定部６８は、時間経過に伴う電子ビーム２００のドリフト量を測定する。具体的には、マーク１０６上に電子ビーム２００が照射可能な位置まで、ＸＹステージ１０５を移動させる。マーク１０６は、例えば、十字型のマークが用いられる。例えば、主偏向器２０８、副偏向器２０９、或いは副副偏向器２１６によって、電子ビーム２００をマーク１０６上で走査（スキャン）して、反射電子或いは２次電子を図示しない検出器によって検出することでマーク１０６位置を測定する。そして、図示しないＸＹステージ１０５の位置測定装置で測定されたステージ位置情報を用いて、測定されたステージ位置から得られるマーク位置とビームスキャンによって測定されたマーク位置とのずれから、測定時点での電子ビーム２００のドリフト量を測定する。ドリフト量の測定は、描画開始前、及び／或いは描画中における例えばストライプ領域２０の描画が終了した際に実施されるとよい。毎回、ストライプ描画毎に実施してもよい。或いは。所定の数の複数のストライプ領域２０を描画する毎に実施してもよい。

ドリフト補正量演算工程（Ｓ１１２）として、ドリフト補正量演算部７０は、測定されたビームドリフト量を補正するための補正量を演算する。演算されたドリフト補正量は、偏向制御回路１２０に出力される。

ドリフト位置補正工程（Ｓ１２０）として、ドリフト位置補正部１２２（加算部の一例）は、ドリフト補正量を入力して、ドリフト補正量を図形種毎の補正済みの各ＴＦレイヤの位置にそれぞれ加算する。これにより、図形種毎の各ＴＦ４０の基準位置は、図形種毎に補正されているだけではなく、さらに、ドリフト量分も補正される。よって、加算後の偏向量演算工程（Ｓ１２４）において、副偏向量演算部１２８は、当該ＳＦ３０の基準位置から、図形種毎に位置が補正されているだけではなく、さらに、ドリフト量が補正済の該当するＴＦ４０の基準位置への相対位置に副偏向器２０９で偏向するための偏向量を演算する。

以上のように、ビームドリフトについて、最小偏向領域である図形種毎のＴＦ４０の位置を補正することでかかるドリフト量を補正する。これにより、各ショット図形のショットデータとは切り離すことができる。よって、ビームドリフト補正についても、膨大な数のショット図形のショットデータ生成における演算処理時間が増加を回避できる。

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、ドリフト補正量の演算を制御計算機１１０側で、実際のドリフト補正量の加算を偏向制御回路１２０側でおこなったが、これに限るものではない。制御計算機１１０側で実際のドリフト補正量の加算まで実施してもよい。

また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、描画装置１００を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての荷電粒子ビーム描画装置及び方法は、本発明の範囲に包含される。

１０ 描画領域
２０ ストライプ領域
３０ ＳＦ
４０ ＴＦ
４２ ショット位置
５０ 開口部
５２ 成形開口
５６ ショット図形
５７ 図形パターン
６０ ＳＦ分割部
６２ ＴＦレイヤ作成部
６４ ショット分割部
６５ 割り当て部
６６ ＴＦ位置補正部
６８ ドリフト測定部
７０ ドリフト補正量演算部
７２ 描画制御部
１００ 描画装置
１０１，３４０ 試料
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１０６ マーク
１１０ 制御計算機
１１２ メモリ
１２０ 偏向制御回路
１２２ ドリフト位置補正部
１２４ 偏向量演算部
１２６ 主偏向量演算部
１２８ 副偏向量演算部
１２９ 副副偏向量演算部
１３０ 制御回路
１３２，１３４，１３６ ＤＡＣアンプ
１４０．１４２，１４４ 記憶装置
１５０ 描画部
１６０ 制御部
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３，４１０ 第１のアパーチャ
２０４ 投影レンズ
２０５ 成形偏向器
２０６，４２０ 第２のアパーチャ
２０７ 対物レンズ
２０８ 主偏向器
２０９ 副偏向器
２１２ ブランキング偏向器
２１４ ブランキングアパーチャ
２１６ 副副偏向器
３３０ 電子線
４１１ 開口
４２１ 可変成形開口
４３０ 荷電粒子ソース

Claims (5)

1. 偏向領域のサイズが各段によってそれぞれ異なる３段以上の偏向領域層のうちの最小偏向領域層を、第１と第２の成形アパーチャを用いて可変成形可能な複数の図形種の図形種毎に作成する作成部と、
   複数のショット図形パターンを、それぞれ対応する図形種の最小偏向領域層の偏向領域に割り当てる割り当て部と、
   前記図形種毎の可変成形位置に応じて、各最小偏向領域層の位置をずらすように補正する補正部と、
   前記図形種毎に最小偏向領域層の位置が補正された状態で、前記位置が補正された前記最小偏向領域層の該当する偏向領域の基準位置に偏向する偏向量と、前記位置が補正された前記最小偏向領域層の前記基準位置から当該ショット図形パターンの照射位置に偏向する偏向量とを用いて偏向される荷電粒子ビームを用いて、試料上に各ショット図形パターンを描画する描画部と、
   を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
2. 時間経過に伴う前記荷電粒子ビームのドリフト量を測定する測定部と、
   前記ドリフト量を補正するドリフト補正量を、各最小偏向領域層が補正された位置にそれぞれ加算する加算部と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム描画装置。
3. 前記描画部は、複数の偏向器を有し、
   前記複数の偏向器のうち、少なくとも各最小偏向領域層の偏向領域の基準位置に前記荷電粒子ビームを偏向する偏向器を制御する偏向制御回路をさらに備え、
   前記加算部は、前記偏向制御回路内に配置されることを特徴とする請求項２記載の荷電粒子ビーム描画装置。
4. 偏向領域のサイズが各段によってそれぞれ異なる３段以上の偏向領域層のうちの最小偏向領域層を、第１と第２の成形アパーチャを用いて可変成形可能な複数の図形種の図形種毎に作成する工程と、
   複数のショット図形パターンを、それぞれ対応する図形種の最小偏向領域層の偏向領域に割り当てる工程と、
   前記図形種毎の可変成形位置に応じて、各最小偏向領域層の位置をずらすように補正する工程と、
   前記図形種毎に最小偏向領域層の位置が補正された状態で、前記位置が補正された前記最小偏向領域層の該当する偏向領域の基準位置に偏向する偏向量と、前記位置が補正された前記最小偏向領域層の前記基準位置から当該ショット図形パターンの照射位置に偏向する偏向量とを用いて偏向される荷電粒子ビームを用いて、試料上に各ショット図形パターンを描画する工程と、
   を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
5. 時間経過に伴う前記荷電粒子ビームのドリフト量を測定する工程と、
   前記ドリフト量を補正するドリフト補正量を、各最小偏向領域層が補正された位置にそれぞれ加算する工程と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項４記載の荷電粒子ビーム描画方法。

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