JP6428518B2 - データ生成装置、エネルギービーム描画装置、及びエネルギービーム描画方法 - Google Patents

Description

本発明は、データ生成装置、エネルギービーム描画装置、及びエネルギービーム描画方法に関する。

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。高精度の原画パターンの生産には、電子ビーム描画装置による電子ビームリソグラフィ技術が用いられている。

電子ビーム描画装置として、例えば、マルチビームを用いて一度に多くのビームを照射し、スループットを向上させたマルチビーム描画装置が知られている。このマルチビーム描画装置では、例えば、電子銃から放出された電子ビームが、複数の穴を有するアパーチャ部材を通過することでマルチビームが形成され、各ビームがブランキング制御される。遮蔽されなかったビームが、光学系で縮小され、描画対象のマスク上の所望の位置に照射される。１つのビームが照射される画素領域（ピクセル）毎にビームの照射時間が制御される。

電子ビーム描画装置において、電子ビームの広がりを考慮したグレースケール制御によるパターン描画や、近接効果等に伴う線幅変動の補正を行う場合、照射量分布を高精度に制御するため、各画素領域に割り当てられる照射時間が、描画装置で制御可能な最小制御単位時間よりも短い端数を持つ。描画装置における照射時間の最小制御単位を短くすることは技術的に困難であるため、各画素領域に電子ビームを所望の照射時間だけ照射することができず、描画精度を向上させることが困難であった。

特開２０１４−１７３９１号公報 特開平１０−２６１５５７号公報 特表２００５−５１３７７０号公報 特開２０１４−１１２６３９号公報

本発明は、上記従来の実状に鑑みてなされたものであり、照射時間の最小制御単位を短くせずに、描画精度を向上させることができるデータ生成装置、エネルギービーム描画装置、及びエネルギービーム描画方法を提供することを課題とする。

本発明の一態様によるデータ生成装置は、対象物上にエネルギービームを照射してパターンを描画するエネルギービーム描画装置用に、前記対象物上の各ピクセルにおけるビームの照射量を含むデータを生成するデータ生成装置であって、描画データに基づいて各ピクセルの第１照射量を算出する目標照射量算出部と、各ピクセルについて、所定の照射量制御単位に基づいて前記第１照射量を丸めて第２照射量を算出する照射量丸め部と、各ピクセルについて、前記第１照射量と前記第２照射量との差分である第１差分を算出する差分算出部と、隣接する複数のピクセルをグループ化した第１グループ内における前記第１差分の合計を算出する差分合計値算出部と、前記照射量制御単位及び前記第１差分の合計に基づく照射量を前記第１グループ内のピクセルに割り当て、各ピクセルの第３照射量を算出する割当部と、を備えるものである。

本発明の一態様によるデータ生成装置において、前記差分算出部は、各ピクセルについて、前記第１照射量と前記第３照射量との差分である第２差分を算出し、前記差分合計値算出部は、前記第１グループよりも多数のピクセルを含む第２グループ内における前記第２差分の合計を算出し、前記割当部は、前記照射量制御単位及び前記第２差分の合計に基づく照射量を前記第２グループ内のピクセルに割り当て、各ピクセルの第４照射量を算出することが好ましい。

本発明の一態様によるエネルギービーム描画装置は、上記データ生成装置を備え、前記データ生成装置により算出された対象物上の各ピクセルにおけるビームの照射量に基づいて、対象物上にエネルギービームを照射してパターンを描画するものである。

本発明の一態様によるエネルギービーム描画装置は、複数のエネルギービームからなるマルチビームを形成する機構と、前記マルチビームのうち、それぞれ対応するビームに対して個別にビームのオン／オフを行う機構と、を備え、各ピクセルにおけるビームの照射量に基づいて前記マルチビームを制御してもよい。

本発明の一態様によるエネルギービーム描画方法は、対象物上にエネルギービームを照射してパターンを描画するエネルギービーム描画方法であって、描画データに基づいて、前記対象物上の各ピクセルにおける第１照射量を算出する工程と、各ピクセルについて、所定の照射量制御単位に基づいて前記第１照射量を丸めて第２照射量を算出する工程と、各ピクセルについて、前記第１照射量と前記第２照射量との差分である第１差分を算出する工程と、隣接する複数のピクセルをグループ化した第１グループ内における前記第１差分の合計を算出する工程と、前記照射量制御単位及び前記第１差分の合計に基づく照射量を前記第１グループ内のピクセルに割り当て、各ピクセルの第３照射量を算出する工程と、各ピクセルの照射量が前記第３照射量となるように制御して、対象物上にエネルギービームを照射する工程と、を備えるものである。

本発明によれば、照射時間の最小制御単位を短くせずに、描画精度を向上させることができる。

本発明の実施形態に係るエネルギービーム描画装置の概略図である。 アパーチャ部材の概略構成図である。 ブランキングプレートの概略構成図である。 描画動作の説明図である。 各ショットビームの照射量の算出方法を説明するフローチャートである。 ピクセルのグループ化の一例を示す図である。 照射量の算出例を示す図である。 照射量の算出例を示す図である。 照射量の算出例を示す図である。 照射量の算出例を示す図である。 ピクセルのグループ化の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は本実施形態に係るエネルギービーム描画装置の概略図である。本実施形態では、エネルギー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、エネルギービームは、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ビームでもよく、レーザでもよい。

図１に示す描画装置１００は、マスクやウェーハ等の対象物に電子ビームを照射して所望のパターンを描画する描画部１５０と、描画部１５０による描画動作を制御する制御部１６０とを備える。描画部１５０は、電子ビーム鏡筒１０２及び描画室１０３を有している。

電子ビーム鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、アパーチャ部材２０３、ブランキングプレート２０４、縮小レンズ２０５、制限アパーチャ部材２０６、対物レンズ２０７、及び偏向器２０８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、描画対象基板となるマスク１０１が載置されている。対象物として、例えば、ウェーハや、ウェーハにパターンを転写する露光用のマスクが含まれる。また、このマスクは、例えば、まだ何もパターンが形成されていないマスクブランクスが含まれる。ＸＹステージ１０５上には、さらに、ＸＹステージ１０５の位置測定用のミラー２１０が配置される。

制御部１６０は、制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１３０，１３２、ステージ位置検出器１３９、及び磁気ディスク装置等の記憶装置１４０を有している。制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１３０，１３２、ステージ位置検出器１３９、及び記憶装置１４０は、バスを介して互いに接続されている。記憶装置１４０（記憶部）には、描画データが格納されている。

制御計算機１１０は、データ生成部５０及び描画制御部６０を有する。データ生成部５０は、目標照射量算出部５１、照射量丸め部５２、差分算出部５３、差分合計値算出部５４、及び割当部５５を含む。データ生成部５０及び描画制御部６０に入出力される情報および演算中の情報は、メモリ１１２にその都度格納される。

図２は、アパーチャ部材２０３の構成を示す概念図である。アパーチャ部材２０３には、縦（ｙ方向）ｍ列×横（ｘ方向）ｎ列（ｍ，ｎ≧２）の穴（開口部）２２が所定の配列ピッチでマトリクス状に形成されている。例えば、５１２×８列の穴２２が形成される。各穴２２は、共に同じ寸法形状の矩形で形成される。各穴２２は、同じ外径の円形であっても構わない。ここでは、ｙ方向の各列について、ｘ方向にＡからＨまでの８つの矩形の穴２２が形成される例が示されている。これらの複数の穴２２を電子ビーム２００の一部がそれぞれ通過することで、マルチビームが形成されることになる。ここでは、縦横（ｘ，ｙ方向）が共に２列以上の穴２２が配置された例を示したが、これに限るものではない。例えば、縦横（ｘ，ｙ方向）どちらか一方が複数列で他方は１列だけであっても構わない。また、穴２２の配列の仕方は、図２に示すように、縦横が格子状に配置される場合に限るものではない。例えば、縦方向に隣接する穴同士が、千鳥状に互い違いに配置されてもよい。

図３は、ブランキングプレート２０４の構成を示す概念図である。ブランキングプレート２０４には、アパーチャ部材２０３の各穴２２の配置位置に合わせて通過孔が形成され、各通過孔には、対となる２つの電極２４ａ〜ｃ，２６ａ〜ｃの組（ブランカ）が、それぞれ配置される。各通過孔を通過する電子ビーム２０ａ〜ｃは、それぞれ独立に、電極２４ａ〜ｃ，２６ａ〜ｃに印加される電圧によって偏向される。かかる偏向によってブランキング制御される。このように、複数のブランカが、アパーチャ部材２０３の複数の穴２２（開口部）を通過したマルチビームのうち、それぞれ対応するビームのブランキング偏向を行う。

電子銃２０１（放出部）から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２によりほぼ垂直にアパーチャ部材２０３全体を照明する。アパーチャ部材２０３には、複数の穴（開口部）２２が形成され、電子ビーム２００は、すべての複数の穴２２が含まれる領域を照明する。複数の穴２２の位置に照射された電子ビーム２００の各一部が、かかるアパーチャ部材２０３の複数の穴２２をそれぞれ通過することによって、例えば矩形形状の複数の電子ビーム（マルチビーム）２０ａ〜ｅが形成される。

かかるマルチビーム２０ａ〜ｅは、ブランキングプレート２０４のそれぞれ対応するブランカ内を通過する。かかるブランカは、それぞれ、個別に通過する電子ビームを偏向する（ブランキング偏向を行う）。そして、ブランキングプレート２０４を通過したマルチビーム２０ａ〜ｅは、縮小レンズ２０５によって、縮小され、制限アパーチャ部材２０６に形成された中心の穴に向かって進む。ここで、ブランキングプレート２０４のブランカによって偏向された電子ビームは、制限アパーチャ部材２０６（ブランキングアパーチャ部材）の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ部材２０６によって遮蔽される。一方、ブランキングプレート２０４のブランカによって偏向されなかった電子ビームは、制限アパーチャ部材２０６の中心の穴を通過する。

かかるブランカのＯＮ／ＯＦＦによって、ブランキング制御が行われ、ビームのＯＮ／ＯＦＦが制御される。このように、制限アパーチャ部材２０６は、複数のブランカによってビームＯＦＦの状態になるように偏向された各ビームを遮蔽する。そして、ビームＯＮになってからビームＯＦＦになるまでに制限アパーチャ部材２０６を通過したビームにより、１回分のショットのビームが形成される。制限アパーチャ部材２０６を通過したマルチビーム２０ａ〜ｅは、対物レンズ２０７により焦点が合わされ、所望の縮小率のパターン像となる。制限アパーチャ部材２０６を通過した各ビーム（マルチビーム全体）は、偏向器２０８によって同方向にまとめて偏向され、各ビームのマスク１０１上のそれぞれの照射位置に照射される。

ＸＹステージ１０５が連続移動している時、ビームの照射位置がＸＹステージ１０５の移動に追従するように偏向器２０８によって制御される。ＸＹステージ１０５の移動は図示しないステージ制御部により行われ、ＸＹステージ１０５の位置はステージ位置検出器１３９により検出される。

一度に照射されるマルチビームは、理想的にはアパーチャ部材２０３の複数の穴の配列ピッチに上述した所望の縮小率を乗じたピッチで並ぶことになる。描画装置１００は、ショットビームを連続して順に照射していくラスタースキャン方式で描画動作を行い、所望のパターンを描画する際、パターンに応じて必要なビームがブランキング制御によりビームＯＮに制御される。

図４は、本実施形態における描画動作を説明するための概念図である。図４（ａ）に示すように、マスク１０１の描画領域３０は、例えば、ｙ方向に向かって所定の幅で短冊状の複数のストライプ領域３２に仮想分割される。各ストライプ領域３２は、描画単位領域となる。

まず、ＸＹステージ１０５を移動させて、第１番目のストライプ領域３２の左端、或いはさらに左側の位置に一回のマルチビーム２０の照射で照射可能な照射領域３４が位置するように調整し、描画が開始される。第１番目のストライプ領域３２を描画する際には、ＸＹステージ１０５を例えば−ｘ方向に移動させることにより、相対的にｘ方向へと描画を進めていく。ＸＹステージ１０５は所定の速度で例えば連続移動させる。

第１番目のストライプ領域３２の描画終了後、ステージ位置を−ｙ方向に移動させて、第２番目のストライプ領域３２の右端、或いはさらに右側の位置に照射領域３４が相対的にｙ方向に位置するように調整し、描画が開始される。図４（ｂ）に示すように、ＸＹステージ１０５を例えばｘ方向に移動させることにより、−ｘ方向にむかって描画を行う。

第３番目のストライプ領域３２では、ｘ方向に向かって描画し、第４番目のストライプ領域３２では、−ｘ方向に向かって描画するといったように、交互に向きを変えながら描画することで描画時間を短縮できる。但し、かかる交互に向きを変えながら描画する場合に限らず、各ストライプ領域３２を描画する際、同じ方向に向かって描画を進めるようにしても構わない。

１回のショットでは、図４（ｃ）に示すように、アパーチャ部材２０３の各穴２２を通過することによって形成されたマルチビームによって、各穴２２と同数の複数のショットパターン３６が一度に形成される。例えば、アパーチャ部材２０３の１つの穴Ａを通過したビームは、図４（ｃ）で示す「Ａ」の位置に照射され、その位置にショットパターン３６ａを形成する。同様に、例えば、アパーチャ部材２０３の１つの穴Ｂを通過したビームは、図４（ｃ）で示す「Ｂ」の位置に照射され、その位置にショットパターン３６ｂを形成する。以下、Ｃ〜Ｈについても同様である。

各ストライプ３２を描画する際、ｘ方向に向かってＸＹステージ１０５が移動する中、偏向器２０８によってｙ方向或いはｘ，ｙ方向に各ショットが順に移動する（スキャンする）ように偏向し、ショットビームを連続して順に照射していくラスタースキャン方式で描画する。

本実施形態による描画装置１００では、データ生成部５０が記憶装置１４０から描画データを読み出し、複数段のデータ変換処理を行って、装置固有のショットデータを生成する。ショットデータは、各ショットの照射量及び照射位置座標等が定義される。

描画制御部６０は、ショットデータに基づき各ショットの照射量を偏向制御回路１３０に出力する。偏向制御回路１３０は、入力された照射量を電流密度で割って照射時間ｔを求める。そして、偏向制御回路１３０は、対応するショットを行う際、照射時間ｔだけブランカがビームＯＮするように、ブランキングプレート２０４の対応するブランカに偏向電圧を印加する。

また、描画制御部６０は、ショットデータが示す位置（座標）に各ビームが偏向されるように、偏向位置データを偏向制御回路１３２に出力する。偏向制御回路１３２は、偏向量を演算し、偏向器２０８に偏向電圧を印加する。これにより、その回にショットされるマルチビームがまとめて偏向される。

次に、データ生成部５０による各ショットビームの照射量の算出方法を、図５に示すフローチャートを用いて説明する。なお、以下の説明では、アパーチャ部材２０３の１つの穴２２を通過した１本のビームが照射されるマスク１０１上の領域をピクセルと呼ぶ。

［ステップＳ１０１］目標照射量算出部５１（第１算出部）が、記憶装置１４０に格納されている描画データに基づいて、パターン形成に必要な照射量分布を求める。目標照射量算出部５１は、パターン形成に必要な照射量分布と、近接効果やフォギング効果等による線幅変動を補正するための照射量分布とに基づいて、各ピクセルの目標照射量Ｄ１を算出する。

［ステップＳ１０２］ステップＳ１０１で算出した目標照射量Ｄ１は、描画装置１００における照射量の最小制御単位よりも小さい端数を持った詳細な値となっている。そのため、照射量丸め部５２（第２算出部）が、照射量制御単位に基づいて各ピクセルの目標照射量Ｄ１を丸めて照射量Ｄ２（第２照射量）を算出する。例えば、照射量丸め部５２は、照射量制御単位に満たない端数分を切り下げる。

［ステップＳ１０３］差分算出部５３（第３算出部）が、各ピクセルについて、目標照射量Ｄ１と照射量Ｄ２との差分ｄｉｆ１（第１差分）を算出する。

［ステップＳ１０４］差分合計値算出部５４（第４算出部）が、隣接する複数のピクセルをグループ化する。例えばビームブラー（ビーム分解能）に基づく大きさの円内に含まれる複数のピクセルがグループ化される。差分合計値算出部５４は、各グループについて、グループ内のピクセルの差分ｄｉｆ１の合計値ｓｕｍ１を算出する。

［ステップＳ１０５］割当部５５（第５算出部）が、各グループにおいて、１つ以上のピクセルに対し、照射量制御単位及び合計値ｓｕｍ１に基づく照射量を（追加で）割り当てて、各ピクセルの照射量Ｄ３（第３照射量）を算出する。各グループにおいて、照射量Ｄ３の合計の方が、照射量Ｄ２の合計よりも、目標照射量Ｄ１の合計に近付くようにする。

例えば、照射量制御単位をＵとし、あるグループにおける合計値ｓｕｍ１が０．５Ｕ未満の場合は、どのピクセルにも照射量の割り当て（加算）は行わない。従って、この場合、グループ内の各ピクセルの照射量Ｄ３は照射量Ｄ２と同一となる。

合計値ｓｕｍ１が０．５Ｕ以上、１．５Ｕ未満の場合は、同一グループのいずれか１つのピクセルに照射量Ｕを割り当てる（加算する）。従って、照射量Ｕを割り当てられたピクセルは照射量Ｄ３＝Ｄ２＋Ｕとなり、その他のピクセルは照射量Ｄ３＝Ｄ２となる。

合計値ｓｕｍ１が１．５Ｕ以上、２．５Ｕ未満の場合は、照射量の追加割当量は２Ｕとなる。同一グループの１つのピクセルに照射量２Ｕを加算してもよく、２つのピクセルにそれぞれ照射量Ｕを加算してもよい。合計値ｓｕｍ１が２．５Ｕ以上の場合も同様にグループ内の１つ以上のピクセルに照射量の追加割り当てを行う。このように、グループ毎に、目標照射量Ｄ１が持つ端数分を合計し、１つ以上のピクセルに配分する。

図６にピクセルのグループ化の一例を示す。図６に示すように、ビームブラーの大きさに基づく円Ｃ１に含まれるピクセルｐ１〜ｐ４を１つのグループＧ１にグループ化する。同様に、ピクセルｐ５〜ｐ８、ｐ９〜ｐ１２、ｐ１３〜ｐ１６をグループＧ２、Ｇ３、Ｇ４にグループ化する。グループ化するピクセル数はこれに限定されず、ビームブラーの大きさに基づいて適宜設定することができる。

ビームブラーとしては、収差によって決まる試料面での結像の広がり、又はレジストを塗布した試料にビームを照射する時の前方散乱によるビーム広がりの大きさを用いることができる。通常、リソグラフィでは、後者を用いることが実用的である。

ビームブラーは、試料面上のビーム照射位置からの距離ｒ、定数ａ、比例定数Ａを用いて、ガウス分布Ａｅｘｐ（−（ｒ／ａ）^２）で近似することができる。この場合、上述の円Ｃ１の半径としてａを用いることができる。グループ内の最も遠い点間の距離、例えばグループの形状が正方形の場合は対角線の長さがａよりも小さいことが好ましい。ａは例えば３０ｎｍ程度である。ａは試料面内で同じ値を用いてもよく、プロセス条件に応じて分布を与えてもよい。

１ピクセル分の照射を行った際の実際の照射量分布は、そのピクセルに割り当てた照射量分布（アパーチャ部材２０３の各穴２２を通過するビームの電流分布）を縮小率だけ縮小したものと、上述のビームブラーとの畳み込み積分で与えられるので、ガウス分布に近似する。穴２２は小さく、電流分布は一様と考えられるが、分布を考慮する必要がある場合は、例えば、電流分布の重心位置を求め、その試料面上の位置を対応するピクセルの位置とすればよい。

図７は、各ピクセルの目標照射量の丸め、及び端数分の配分の例を示す。図７に示す例では、９個のピクセルをグループ化しており、各ピクセルの目標照射量Ｄ１は図７（ａ）に示すようになっている。図７では照射量の単位を省略しているが、単位は例えばμＣ／ｃｍ^２である。

照射量制御単位を１とした場合、照射量制御単位に満たない端数分を切り下げて丸めた照射量Ｄ２は、図７（ｂ）に示すような値になる。

このグループ内の９個のピクセルについて、目標照射量Ｄ１と照射量Ｄ２との差分ｄｉｆ１は図７（ｃ）のようになり、合計値ｓｕｍ１は１．９となる。照射量制御単位は１であるため、グループ内のピクセルに照射量２を割り当てる。１つのピクセルに照射量２を割り当ててもよく、２つのピクセルに照射量１ずつ割り当ててもよい。例えば、図７（ｄ）に示すように、９個のピクセルのうち中心のピクセルに照射量２を割り当て、照射量Ｄ３を決定する。

図７に示す例では、照射量Ｄ２の合計と目標照射量Ｄ１の合計との差（合計値ｓｕｍ１）は１．９であるが、照射量Ｄ３の合計と目標照射量Ｄ１の合計との差は０．１となる。すなわち、照射量Ｄ３の合計は、照射量Ｄ２の合計よりも目標照射量Ｄ１の合計に近い値となる。従って、照射量Ｄ３分布は、目標照射量Ｄ１分布に近似したものとなる。

データ生成部５０は、このようにして算出した照射量Ｄ３を含むショットデータを生成する。描画制御部６０は、ショットデータに基づき各ショットの照射量を制御する。照射量Ｄ２に基づいてビームを照射する場合よりも、照射量Ｄ３に基づいてビームを照射する場合の方が、精度良くパターンを描画することができる。

本実施形態では、複数のピクセルをグループ化し、目標照射量Ｄ１が持つ最小制御単位に満たない端数分をグループ内で合計し、グループ内のピクセルに配分して照射量Ｄ３を算出する。グループ内での照射量Ｄ３の合計は、目標照射量Ｄ１の合計と極めて近い値となり、このような照射量Ｄ３でビームを照射することで、パターンを精度良く描画できる。また、描画装置１００の照射時間の最小制御単位を小さくする必要がない。このように、本実施形態によれば、照射時間の最小制御単位を短くせずに、描画精度を向上させることができる。

図７（ｄ）に示すように、照射量制御単位及び合計値ｓｕｍ１に基づく端数分照射量をグループ内の中心に位置するピクセルに割り当てる場合は、端数分照射量割り当てピクセル（以下、「端数割り当てピクセル」という）を決定するための処理に伴う演算量が少なく、端数割り当てピクセルを速やかに決定することができる。なお、端数割り当てピクセルを中心ピクセルとする場合は、奇数×奇数のピクセルをグループ化することが好ましい。

端数割り当てピクセルは中心ピクセルに限定されず、例えば差分ｄｉｆ１分布の重心を含むピクセルとしてもよい。グループ内のピクセルの番号をｉ、ピクセルｉのＸ座標、Ｙ座標をそれぞれＸｉ、Ｙｉ、ピクセルｉの目標照射量Ｄ１と照射量Ｄ２との差をＤ１＿ｉとした場合、重心のＸ座標Ｘｇ、Ｙ座標Ｙｇはそれぞれ次式から求められる。

Ｘｇ＝Σ（Ｄ１＿ｉ×Ｘｉ）／ΣＤ１＿ｉ
Ｙｇ＝Σ（Ｄ１＿ｉ×Ｙｉ）／ΣＤ１＿ｉ

図７に示す例では、図７（ｅ）に示すように中段右側のピクセルが差分ｄｉｆ１分布の重心を含み、このピクセルに照射量２が追加で割り当てられる。

重心を含むピクセルに照射量を割り当てることで、差分ｄｉｆ１分布の重心と、照射量Ｄ３と照射量Ｄ２との差分の分布の重心とがほぼ一致するため、中心ピクセルに割り当てる場合と比較して、描画精度をさらに向上させることができる。

重心を含むピクセルへの照射量の割り当てについて、説明を加える。対象とするグループ（以下、領域１とする）内の位置（ｘｉ，ｙｉ)を含む幅ｄｘｉ、高さｄｙｉで与えられる無限小領域に、照射量密度ｄ（ｘｉ，ｙｉ)で照射が行われた場合を考える。ｄ（ｘｉ、ｙｉ）を目標照射量Ｄ１と照射量Ｄ２との差とする。ここで、ビームブラーがガウス分布Ａｅｘｐ（−（ｒ／ａ）^２）で与えられるとすると、点（Ｘ，Ｙ）での、領域１全体から与えられる照射量分布は以下の数式１で表される。

以下、比例定数Ａ＝１とする。領域１内の代表点を（ｘ１，ｙ１)とすると、

であるから、

と表すと、数式１は以下の数式４のようになる。

となる。

ここで、

と近似すると、数式４は

と表される。

ここで、数式６において、右辺の積分は領域１内の全照射量を表すから、この式は、点（Ｘ，Ｙ）への領域１からの照射量の総量は、領域１内の点（ｘ１，ｙ１)に領域１の全照射量があるとして得られる照射量で近似出来ることを意味する。

次に、

のように（ｘｉ−ｘ１）、（ｙｉ−ｙ１)の１次の項まで含めると、

と近似される。

ここで、（ｘ１，ｙ１)を

とすれば

であるので、

は良い近似となる。

さらに展開を進め、（ｘｉ−ｘ１）、（ｙｉ−ｙ１)の２次の項まで求めると、

に比例する項が現れる。ａの値としては、領域１をすべて含むことの出来る円の直径よりも大きくしておくことが好ましい。（Ｘ，Ｙ）が領域１内の点である場合、ａは領域１内の任意の２点間の距離よりも大きいから、上記の指数関数の展開精度を高めることが出来る。

描画部１５０では、光学系の歪等により、ビームの照射位置に誤差が生じる場合がある。例えば、データ上は図８（ａ）に示すようにピクセル（照射領域）が互いに隣接するが、実際に描画部１５０においてビームを照射すると、図８（ｂ）に示すようにグループ内の一部のピクセルの照射位置に誤差が生じ得る。目標照射量Ｄ１が図８（ｃ）のような分布となる場合、差分ｄｉｆ１分布の重心位置（図中×印の位置）にピクセルが存在しないことがある。このように重心位置にピクセルが存在しない場合は、重心位置に最近接のピクセルに端数分照射量を割り当ててもよく、重心位置近傍の複数のピクセルに端数分照射量を分散して割り当ててもよい。

図８（ｄ）は、重心位置に最近接のピクセルに端数分照射量を割り当てた場合の、データ上の照射量Ｄ３分布を示す。図８（ｅ）は、重心位置近傍の２つのピクセルに端数分照射量を割り当てた場合の、データ上の照射量Ｄ３分布を示す。

このように、描画部１５０の光学系の歪の効果等を考慮して差分ｄｉｆ１分布の重心位置を計算し、端数分照射量を割り当てることで、描画精度をさらに向上させることができる。

端数割り当てピクセルはモーメントを考慮して決定してもよい。例えば、差分ｄｉｆ１分布のモーメントと、照射量Ｄ３と照射量Ｄ２との差の分布のモーメントとが同程度となるように端数分照射量の割り当てを行う。

例えば、端数分照射量の割り当て後のピクセルｉの照射量Ｄ３と照射量Ｄ２との差をＤ３＿ｉとした場合、Σ（Ｄ１＿ｉ×（Ｘｉ−Ｘｇ）^２）／ΣＤ１＿ｉとΣ（Ｄ３＿ｉ×（Ｘｉ−Ｘｇ）^２）／ΣＤ３＿ｉ、Σ（Ｄ１＿ｉ×（Ｙｉ−Ｙｇ）^２）／ΣＤ１＿ｉとΣ（Ｄ３＿ｉ×（Ｙｉ−Ｙｇ）^２）／ΣＤ３＿ｉ、Σ（Ｄ１＿ｉ×（Ｘｉ−Ｘｇ）×（Ｙｉ−Ｙｇ））／ΣＤ１＿ｉとΣ（Ｄ３＿ｉ×（Ｘｉ−Ｘｇ）×（Ｙｉ−Ｙｇ））／ΣＤ３＿ｉの違いが小さくなるように端数分照射量の割り当てを行う。このようなモーメントを考慮した端数分照射量の割り当ては、照射量の割当量が照射量制御単位の２倍以上であり、複数のピクセルに端数分照射量を配分できる場合に行うことが好ましい。

モーメントとしてはさらに高次のものを考慮することが出来る。配分する照射量、ピクセル数が大きい場合は、高次のモーメントまで考慮することで、さらに描画精度を向上させることができる。

図９にモーメントを考慮した端数分照射量の割り当ての一例を示す。図９（ａ）は目標照射量Ｄ１の分布を示す。図９（ｂ）は、照射量制御単位に満たない端数分を切り下げて丸めた照射量Ｄ２の分布を示す。図９（ｃ）は、重心に加えてモーメントを考慮して端数分照射量を割り当てた場合の照射量Ｄ３の分布を示す。この例では、中段右のピクセルと中段左のピクセルに照射量１ずつ割り当てる。

このようにモーメントを考慮して端数割り当てピクセルを決定することで、照射量Ｄ３分布が目標照射量Ｄ１分布により近似したものとなるため、描画精度をさらに向上させることができる。

上述したピクセルのグループ化及び端数分照射量の割り当ては、照射位置をずらしながら多重描画を行う描画方式にも適用することができる。例えば、多重度を２とし、図１０（ａ）に示すように、１層目の４つのピクセルｐ１〜ｐ４と、ｘ、ｙ方向にずらした２層目の４つのピクセルｐ１´〜ｐ４´とをグループ化する。図１０（ｂ）は目標照射量Ｄ１の分布を示す。図１０（ｃ）は、照射量制御単位に満たない端数分を切り下げて丸めた照射量Ｄ２の分布を示す。図１０（ｄ）は、端数分照射量を割り当てた照射量Ｄ３の分布を示す。

このように、多重描画を行う場合は、複数の層のピクセルをグループ化して、端数分照射量を割り当ててもよい。

上記実施形態においてビーム分解能に基づく大きさの円内に含まれる複数のピクセルをグループ化したものを第１グループとし、複数の第１グループをグループ化して第２グループを作成し、第２グループ内の各ピクセルの目標照射量Ｄ１と照射量Ｄ３との差分の合計を、１つ以上のピクセルに対し追加で割り当てて、各ピクセルの照射量Ｄ４（第４照射量）を算出してもよい。データ生成部５０は、照射量Ｄ４を含むショットデータを生成する。

例えば、差分算出部５３が、各ピクセルについて、目標照射量Ｄ１と照射量Ｄ３との差分ｄｉｆ２（第２差分）を算出する。

次に、差分合計値算出部５４が、複数の第１グループをグループ化して第２グループを作成する。第２グループは、第１グループよりも多数のピクセルを含むものとなる。例えば、図１１に示すように、後方散乱の大きさで定まる円Ｃ２内に含まれる複数の第１グループがグループ化され、第２グループが作成される。差分合計値算出部５４は、第２グループ内のピクセルの差分ｄｉｆ２の合計値ｓｕｍ２を算出する。

後方散乱の分布は、試料面上のビーム照射位置からの距離ｒ、定数ｂ、比例定数Ｂを用いて、ガウス分布Ｂｅｘｐ（−（ｒ／ｂ）^２）で近似できる。円Ｃ２の半径はｂと同程度にする。ｂは例えば１０μｍ程度であるので、円Ｃ２の半径は、円Ｃ１の半径よりもはるかに大きい。ｂは試料面内で同じ値を用いてもよく、プロセス条件に応じて分布を与えてもよい。

続いて、割当部５５が、第２グループにおいて、１つ以上のピクセルに対し、照射量制御単位及び合計値ｓｕｍ２に基づく照射量を（追加で）割り当てて、各ピクセルの照射量Ｄ４を算出する。第２グループにおいて、照射量Ｄ４の合計の方が、照射量Ｄ３の合計よりも、目標照射量Ｄ１の合計に近付くようにする。照射量を割り当てるピクセルは、第２グループの中心に位置するピクセルでもよく、差分ｄｉｆ２分布の重心を含むピクセルでもよい。また、差分ｄｉｆ２分布のモーメントを考慮して照射量を割り当てるピクセルを決定してもよい。

このように、後方散乱の大きさで定まる円内に含まれる複数の第１グループをグループ化して第２グループを作成し、第２グループ内にて照射量制御単位及び合計値ｓｕｍ２に基づく照射量を割り当てることで、第２グループ内での照射量Ｄ４の合計は、目標照射量Ｄ１の合計と極めて近い値となる。照射量Ｄ４を含むショットデータに基づいてビームを照射することで、近接効果による線幅変動を効果的に抑制し、パターンを精度良く描画することができる。

グループの階層は、第１グループ及び第２グループの２階層に限定されず、さらに階層化してもよい。例えば、差分算出部５３が、各ピクセルについて、目標照射量Ｄ１と照射量Ｄ４との差分ｄｉｆ３（第３差分）を算出する。

そして、差分合計値算出部５４が、複数の第２グループをグループ化して第３グループを作成する。例えば、フォギング効果やローディング効果の影響範囲の大きさで定まる領域内に含まれる複数の第２グループをグループ化して、第３グループが作成される。差分合計値算出部５４は、第３グループ内のピクセルの差分ｄｉｆ３の合計値ｓｕｍ３を算出する。

第３グループの大きさは、試料面内で同一としてもよいし、分布を持たせてもよい。必要な精度が得られる範囲で第３グループを大きくすることで、補正計算の回数を減らすことができる。

続いて、割当部５５が、第３グループにおいて、１つ以上のピクセルに対し、照射量制御単位及び合計値ｓｕｍ３に基づく照射量を（追加で）割り当てて、各ピクセルの照射量Ｄ５（第５照射量）を算出する。データ生成部５０は、照射量Ｄ５を含むショットデータを生成する。照射量Ｄ５を含むショットデータに基づいてビームを照射することで、近接効果やフォギング効果、ローディング効果等による線幅変動を効果的に抑制し、パターンを精度良く描画することができる。

上述した実施形態で説明したラスタースキャン動作は一例であって、マルチビームを用いたラスタースキャン動作はその他の動作方法であってもよい。

マルチビームの発生方式として、上記実施形態ではブランキングアパーチャアレイを用いる方式を示したが、マルチビームの発生方式としては、電子源自身がマルチビームを発生させる方式でも良い。

また、エネルギービームとしてレーザを用いる場合には、複数の反射鏡を１次元又は２次元に配置し、それぞれの反射鏡の反射角を制御する反射鏡アレイを用いた反射光学系でパターン化された光学像を発生させる方式や、複数本のオン／オフを独立に制御できるレーザビームをスキャンさせる方式を用いることができる。

描画装置は、マルチビームでなくシングルビームを用いるものであってもよい。

上記実施形態では、照射量丸め部５２が、照射量制御単位に満たない端数分を切り下げる例について説明したが、四捨五入など他の端数処理を行ってもよい。

上述した実施形態で説明した制御計算機１１０の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、制御計算機１１０の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。

データ生成部５０を有するデータ生成装置により予めショットデータを生成し、記憶部に保存しておき、描画制御部６０が記憶部からショットデータを読み出して描画部１５０による描画動作を制御するようにしてもよい。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１００ 描画装置
１０１ マスク
１０２ 電子ビーム鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１１０ 制御計算機
１４０ 記憶装置
１５０ 描画部
１６０ 制御部
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３ アパーチャ部材
２０４ ブランキングプレート
２０５ 縮小レンズ
２０６ 制限アパーチャ部材
２０７ 対物レンズ
２０８ 偏向器
２１０ ミラー

Claims (5)

1. 対象物上にエネルギービームを照射してパターンを描画するエネルギービーム描画装置用に、前記対象物上の各ピクセルにおけるビームの照射量を含むデータを生成するデータ生成装置であって、
   描画データに基づいて各ピクセルの第１照射量を算出する目標照射量算出部と、
   各ピクセルについて、所定の照射量制御単位に基づいて前記第１照射量を丸めて第２照射量を算出する照射量丸め部と、
   各ピクセルについて、前記第１照射量と前記第２照射量との差分である第１差分を算出する差分算出部と、
   隣接する複数のピクセルをグループ化した第１グループ内における前記第１差分の合計を算出する差分合計値算出部と、
   前記照射量制御単位及び前記第１差分の合計に基づく照射量を前記第１グループ内のピクセルに割り当て、各ピクセルの第３照射量を算出する割当部と、
   を備えることを特徴とするデータ生成装置。
2. 前記差分算出部は、各ピクセルについて、前記第１照射量と前記第３照射量との差分である第２差分を算出し、
   前記差分合計値算出部は、前記第１グループよりも多数のピクセルを含む第２グループ内における前記第２差分の合計を算出し、
   前記割当部は、前記照射量制御単位及び前記第２差分の合計に基づく照射量を前記第２グループ内のピクセルに割り当て、各ピクセルの第４照射量を算出することを特徴とする請求項１に記載のデータ生成装置。
3. 請求項１又は２に記載のデータ生成装置を備え、前記データ生成装置により算出された対象物上の各ピクセルにおけるビームの照射量に基づいて、対象物上にエネルギービームを照射してパターンを描画するエネルギービーム描画装置。
4. 複数のエネルギービームからなるマルチビームを形成する機構と、
   前記マルチビームのうち、それぞれ対応するビームに対して個別にビームのオン／オフを行う機構と、
   を備え、
   各ピクセルにおけるビームの照射量に基づいて前記マルチビームを制御することを特徴とする請求項３に記載のエネルギービーム描画装置。
5. 対象物上にエネルギービームを照射してパターンを描画するエネルギービーム描画方法であって、
   描画データに基づいて、前記対象物上の各ピクセルにおける第１照射量を算出する工程と、
   各ピクセルについて、所定の照射量制御単位に基づいて前記第１照射量を丸めて第２照射量を算出する工程と、
   各ピクセルについて、前記第１照射量と前記第２照射量との差分である第１差分を算出する工程と、
   隣接する複数のピクセルをグループ化した第１グループ内における前記第１差分の合計を算出する工程と、
   前記照射量制御単位及び前記第１差分の合計に基づく照射量を前記第１グループ内のピクセルに割り当て、各ピクセルの第３照射量を算出する工程と、
   各ピクセルの照射量が前記第３照射量となるように制御して、対象物上にエネルギービームを照射する工程と、
   を備えることを特徴とするエネルギービーム描画方法。

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