JP7087964B2 - セトリング時間の取得方法及びマルチ荷電粒子ビーム描画方法 - Google Patents

Description

本発明は、セトリング時間の取得方法及びマルチ荷電粒子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。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、縮小投影型露光装置を用いて、石英上に形成された高精度の原画パターン（マスク、或いは特にステッパやスキャナで用いられるものはレチクルともいう。）をウェーハ上に縮小転写する手法が採用されている。高精度の原画パターンは、電子ビーム描画装置によって描画され、所謂、電子ビームリソグラフィ技術が用いられている。

例えば、マルチビームを使った描画装置がある。１本の電子ビームで描画する場合に比べて、マルチビームを用いることで一度に多くのビームを照射できるのでスループットを大幅に向上させることができる。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を複数の穴を持ったマスクに通してマルチビームを形成し、各々、ブランキング制御され、遮蔽されなかった各ビームが光学系で縮小され、偏向器で偏向され試料上の所望の位置へと照射される。

マルチビーム描画では、個々のビームの照射量を照射時間により個別に制御する。各ビームの照射量を高精度に制御するためには、ビームのＯＮ／ＯＦＦを行うブランキング制御を高速で行う必要がある。従来のマルチビーム描画装置では、マルチビームの各ブランキング電極を配置したブランキングプレートに、各ビーム用のブランキング制御回路を搭載していた。ブランキング制御回路に制御信号を送り、各ビームの照射時間を制御していた。

しかし、ブランキングプレート上の回路設置スペースや使用可能な電流量に制限があるため、制御信号の情報量に対して簡単な回路にせざるを得ず、高速・高精度な動作が可能なブランキング制御回路を搭載することが困難であった。そこで、特許文献１には、各ビームのＯＮ／ＯＦＦを切り替える個別ブランキング機構と、マルチビーム全体に対して一括してビームのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う共通ブランキング機構とを備える描画装置が開示されている。

特許文献１の描画装置では、照射量を精度良く制御するために、個別ブランキング制御用の偏向器に電圧を印加する個別アンプの出力が安定している時に、共通ブランキング制御用の偏向器に電圧を印加する共通アンプが出力のＯＮ／ＯＦＦ切り替えを行う。例えば、個別アンプがＯＮになった後、所定のセトリング時間経過後に、共通アンプをＯＮにしていた。

個別アンプは、個別ブランキング制御用の偏向器と同数、すなわちマルチビームのビーム本数分設けられている。各個別アンプは、出力が安定するまでに要する時間がそれぞれ異なるが、従来は、その差異を考慮せずにセトリング時間を設定していた。そのため、照射量が不足するビームが発生し、パターン寸法やラフネスに影響を与えるおそれがあった。セトリング時間を十分長く設定すると、スループットが低下するという問題がある。

特開２０１４－１１２６３９号公報 特開２００９－８８２０２号公報 特開２０１４－１８３２６７号公報 特開２０１５－１５３８７３号公報 特表２００６－５０５１２４号公報 特開平１０－２８９８４３号公報

本発明は、描画精度及びスループットの低下を防止しつつ、照射量を精度良く制御するセトリング時間の取得方法及びマルチ荷電粒子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セトリング時間の取得方法は、荷電粒子ビームが成形アパーチャプレートに設けられた複数の開口部を通過することでマルチビームを形成する工程と、複数の個別ブランカを用いて、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／オフ制御を行う工程と、共通ブランカを用いて、前記マルチビーム全体に対して一括してビームのオン／オフ制御を行う工程と、偏向器を用いて前記マルチビームを偏向し、基板上にビーム毎に評価パターンを描画する工程と、前記個別ブランカに電圧を印加する個別アンプの出力タイミングと、前記共通ブランカに電圧を印加する共通ブランカの出力タイミングとの差であるセトリング時間を可変にしながら、セトリング時間毎に前記基板上に評価パターンを描画する工程と、前記評価パターンの寸法又はラフネスを測定する工程と、各ビームについて、前記寸法又はラフネスの測定結果が所定の範囲内となる評価パターンを描画した時のセトリング時間のうち最短の第１セトリング時間を求める工程と、各ビームの前記第１セトリング時間から、実描画時に描画装置に設定する第２セトリング時間を取得する工程と、を備えるものである。

本発明の一態様によるセトリング時間の取得方法は、各ビームの第１セトリング時間のうち、最も長い第１セトリング時間を前記第２セトリング時間として取得する。

本発明の一態様によるセトリング時間の取得方法は、前記成形アパーチャプレートを複数の領域に分割し、各領域に対応するビームで描画した評価パターンの面積の和又は平均寸法を測定し、各領域について、前記面積の和又は平均寸法の測定結果が所定の範囲内となる評価パターンを描画した時のセトリング時間のうち最短の第３セトリング時間を求める工程と、前記第３セトリング時間が最長の領域に含まれる各ビームについて前記第１セトリング時間を求め、求めた第１セトリング時間から前記第２セトリング時間を取得する。

本発明の一態様によるセトリング時間の取得方法は、前記寸法又はラフネスの測定結果が所定の範囲内となる評価パターンを描画した時のセトリング時間のうち、最短となるセトリング時間と最長となるセトリング時間との差を求め、前記差を用いて、前記個別アンプに信号を出力する個別レジスタに対してデータ読み出し用のリード信号を出力する間隔を決定する。

本発明の一態様によるマルチ荷電粒子ビーム描画方法は、上記方法で取得した前記第２セトリング時間を設定した描画装置を用いるマルチ荷電粒子ビーム描画方法であって、前記マルチビームのうち、前記第１セトリング時間が前記第２セトリング時間よりも長いビームを使用しないで描画処理を行うものである。

本発明によれば、描画精度及びスループットの低下を防止しつつ、照射量を精度良く制御できる。

本発明の実施形態に係る描画装置の概略構成図である。 成形アパーチャプレート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。 ブランキングプレートの概略構成図である。 ブランキング制御回路の概略構成図である。 照射時間配列データの一例を示す図である。 各信号のタイミングチャートである。 同実施形態に係るセトリング時間取得方法を説明するフローチャートである。 評価パターンの例を示す図である。 評価パターンの寸法測定箇所の説明図である。 セトリング時間毎の寸法及びラフネスの測定結果の例を示すグラフである。 （ａ）（ｂ）は最適セトリング時間に対するビームの累積分布の例を示すグラフである。 ブランキングプレートの分割例を示す図である。 領域毎のセトリング時間と評価パターンの面積の和との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。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なく、イオンビーム等でもよい。

図１は、本発明の実施形態における描画装置の概略構成図である。図１に示すように、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、マルチ荷電粒子ビーム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、成形アパーチャプレート２０３、ブランキングプレート２０４、縮小レンズ２０５、共通ブランキング偏向器（共通ブランカ）２１２、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、描画対象の基板１０１が配置される。基板１０１には、半導体装置を製造する際の露光用マスク、或いは、半導体装置が製造される半導体基板（シリコンウェハ）等が含まれる。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。ＸＹステージ１０５上には、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、ロジック回路１３２、ステージ位置測定部１３９及び磁気ディスク装置等の記憶装置１４０，１４２を有している。制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１３０、ステージ位置測定部１３９及び記憶装置１４０，１４２は、図示しない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、描画データが外部から入力され、格納されている。また、記憶装置１４０には、後述する方法で算出されたセトリング時間情報が格納されている。

制御計算機１１０内には、面積密度算出部６０、照射時間算出部６２、階調値算出部６４、ビット変換部６６、転送処理部６８、及び描画制御部７２が配置されている。面積密度算出部６０、照射時間算出部６２、階調値算出部６４、ビット変換部６６、転送処理部６８、及び描画制御部７２の各機能は、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。各部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１では、実施形態を説明する上で必要な構成を記載している。描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成を備えていても構わない。

図２は、成形アパーチャプレート２０３の概略構成図である。図２に示すように、成形アパーチャプレート２０３には、縦（ｙ方向）ｍ列×横（ｘ方向）ｎ列（ｍ，ｎ≧２）の開口部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。各開口部２２は、共に同じ寸法形状の矩形又は円形である。これらの複数の開口部２２を電子ビーム２００の一部がそれぞれ通過することで、マルチビーム２０が形成される。

図３、図４に示すように、ブランキングプレート２０４には、成形アパーチャプレート２０３の各開口部２２の配置位置に合わせて通過孔（開口部）Ｈが形成され、各通過孔Ｈには、対となる２つの電極２４，２６の組からなる個別ブランカが配置される。各ビーム用の２つの電極２４，２６の一方（例えば、電極２４）には、個別アンプ４６から出力される電圧が印加される。個別アンプ４６は、個別ブランカごとに設けられている。

個別アンプ４６には、それぞれ独立にロジック回路４１が配置される。各ビーム用の２つの電極２４，２６の他方（例えば、電極２６）は、接地される。各通過孔Ｈを通過する電子ビーム２０は、それぞれ独立に、対となる２つの電極２４，２６に印加される電圧によって偏向され、ブランキング制御される。このように、複数の個別ブランカが、成形アパーチャプレート２０３の複数の開口部２２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。

図５に示すように、ブランキングプレート２０４に配置された各ロジック回路４１には、シフトレジスタ４０、レジスタ４２、及びＡＮＤ演算器４４（論理積演算器）が配置される。ＡＮＤ演算器４４は省略してもよい。本実施形態では、各ビーム用の個別ブランキング制御を、１ビットの制御信号によって制御する。すなわち、シフトレジスタ４０、レジスタ４２、及びＡＮＤ演算器４４には、１ビットの制御信号が入出力される。制御信号の情報量が少ないことにより、制御回路の設置面積を小さくできる。言い換えれば、設置スペースが狭いブランキングプレート２０４上にロジック回路４１を配置する場合でも、より小さいビームピッチでより多くのビームを配置できる。

共通ブランカ２１２には、共通アンプ５４が接続されている。共通アンプ５４にはロジック回路１３２が接続されている。ロジック回路１３２には、レジスタ５０、及びカウンタ５２（ショット時間制御部の一例）が配置される。こちらは、同時に複数の異なる制御を行うわけではなく、ＯＮ／ＯＦＦ制御を行う１回路で済むため、高速に応答させるための回路を配置する場合でも設置スペース、回路の使用電流の制限の問題が生じない。そのため、共通アンプ５４はブランキングプレート２０４上に搭載される個別アンプ４６よりも格段に高速で動作する。共通アンプ５４は例えば、１０ビットの制御信号によって制御する。すなわち、レジスタ５０、及びカウンタ５２には、例えば１０ビットの制御信号が入出力される。

描画装置１００は、個別ブランキング制御用の各ロジック回路４１によるビームＯＮ／ＯＦＦ制御と、マルチビーム全体を一括してブランキング制御する共通ブランキング制御用のロジック回路１３２によるビームＯＮ／ＯＦＦ制御との両方を用いて、各ビームのブランキング制御を行う。

面積密度算出部６０は、記憶装置１４０から描画データを読み出し、基板１０１の描画領域がメッシュ状に仮想分割された複数のメッシュ領域のメッシュ領域毎に、その内部に配置されるパターンの面積密度を算出する。例えば、まず、基板１０１の描画領域を所定の幅で短冊状のストライプ領域に分割する。そして、各ストライプ領域を上述した複数のメッシュ領域に仮想分割する。メッシュ領域のサイズは、例えば、ビームサイズである。面積密度算出部６０は、ストライプ領域毎に記憶装置１４０から対応する描画データを読み出し、描画データ内に定義された複数の図形パターンをメッシュ領域に割り当てる。そして、メッシュ領域毎に配置される図形パターンの面積密度を算出する。

照射時間算出部６２は、メッシュ領域毎に、１ショットあたりの電子ビームの照射時間Ｔ（ショット時間、或いは露光時間ともいう）を算出する。多重描画を行う場合には、各階層における１ショットあたりの電子ビームの照射時間Ｔを算出すればよい。照射時間Ｔは、図示しない近接効果、かぶり効果、ローディング効果等の寸法変動を引き起こす現象に対する寸法変動分を照射量によって補正した補正後の照射量に相当する時間にすると好適である。メッシュ領域毎の照射時間Ｔは、照射時間マップに定義され、照射時間マップが例えば記憶装置１４２に格納される。

階調値算出部６４は、照射時間マップに定義されたメッシュ領域毎の照射時間Ｔを所定の量子化単位Δを用いて定義する際の整数の階調値Ｎを算出する。照射時間Ｔは、Ｔ＝ΔＮという式で定義される。階調値Ｎは、照射時間Ｔを量子化単位Δで割った整数の値として定義される。量子化単位Δは、様々に設定可能であるが、例えば、１ｎｓ（ナノ秒）等で定義できる。Δは、カウンタで制御する場合のクロック周期等、制御上の量子化単位を意味する。

ビット変換部６６は、ショット毎に、マルチビームの各ビームの照射時間（ここでは、階調値Ｎ）を予め設定された桁数ｎの２進数の値に変換する。例えば、Ｎ＝５０であれば、５０＝２^１+２^４+２^５なので、１０桁の２進数の値に変換すると”００００１１００１０”となる。例えば、Ｎ＝５００であれば、同様に、”０１１１１１０１００”となる。Ｎ＝７００であれば”１０１０１１１１００”となる。各ビームの照射時間は、ショット毎に、各ビームが照射することになるメッシュ領域に定義された照射時間が相当する。

各ビームのショットは、２進数の桁数（ｎ回）の照射に分割される。桁数ｎ＝１０とする場合、１ショットは、１０回の照射ステップに分割される。

例えば、桁数ｎ＝１０とする場合、Ｎ＝７００（”１０１０１１１１００”）であれば、１０桁目（１０ビット目）の照射時間がΔ×５１２×１となる。９桁目（９ビット目）の照射時間がΔ×２５６×０＝０となる。８桁目（８ビット目）の照射時間がΔ×１２８×１となる。７桁目（７ビット目）の照射時間がΔ×６４×０＝０となる。６桁目（６ビット目）の照射時間がΔ×３２×１となる。５桁目（５ビット目）の照射時間がΔ×１６×１となる。４桁目（４ビット目）の照射時間がΔ×８×１となる。３桁目（３ビット目）の照射時間がΔ×４×１となる。２桁目（２ビット目）の照射時間がΔ×２×０＝０となる。１桁目（１ビット目）の照射時間がΔ×１×０＝０となる。

そして、例えば桁数の大きい方から順に照射する場合、例えばΔ＝１ｎｓとすれば、１回目の照射ステップが５１２ｎｓ（ビームＯＮ）の照射となる。２回目の照射ステップが０ｎｓ（ビームＯＦＦ）の照射となる。３回目の照射ステップが１２８ｎｓ（ビームＯＮ）の照射となる。４回目の照射ステップが０ｎｓ（ビームＯＦＦ）の照射となる。５回目の照射ステップが３２ｎｓ（ビームＯＮ）の照射となる。６回目の照射ステップが１６ｎｓ（ビームＯＮ）の照射となる。７回目の照射ステップが８ｎｓ（ビームＯＮ）の照射となる。８回目の照射ステップが４ｎｓ（ビームＯＮ）の照射となる。９回目の照射ステップが０ｎｓ（ビームＯＦＦ）の照射となる。１０回目の照射ステップが０ｎｓ（ビームＯＦＦ）の照射となる。各桁にそれぞれ対応する照射時間のビームを順に基板１０１に照射する。

転送処理部６８は、各ビームのショット毎に、２進数データに変換された照射時間配列データを偏向制御回路１３０に出力する。

偏向制御回路１３０は、ショット毎に、各ビーム用のロジック回路４１に照射時間配列データを出力する。また、これと同期して、偏向制御回路１３０は、共通ブランキング用のロジック回路１３２に各照射ステップのタイミングデータを出力する。

図６は、照射時間配列データの一部の一例を示す図である。図６では、マルチビームを構成するビームの内、例えばビーム＃１～＃５についての所定のショットの照射時間配列データの一部を示している。図６の例では、ビーム＃１～＃５について、ｋビット目（ｋ桁目）の照射ステップからｋ－３ビット目（ｋ－３桁目）の照射ステップまでの照射時間配列データを示している。

図６の例では、ビーム＃１について、ｋビット目（ｋ桁目）からｋ－３ビット目（ｋ－３桁目）までの照射ステップについてデータ”１１０１”を示す。同様に、ビーム＃２についてデータ”１１００”を示す。ビーム＃３についてデータ”０１１０”を示す。ビーム＃４についてデータ”０１１１”を示す。ビーム＃５についてデータ”１０１１”を示す。

図５に示したように、ロジック回路４１にシフトレジスタ４０を用いているので、データ転送の際、偏向制御回路１３０は、同じビット（同じ桁）のデータをビームの配列順にブランキングプレート２０４の各ロジック回路４１にデータ転送する。また、同期用のクロック信号（ＣＬＫ１）、データ読み出し用のリード信号（ｒｅａｄ）、及びゲート信号（ＢＬＫ）を出力する。図６の例では、例えば、ビーム＃１～＃５のｋビット目（ｋ桁目）のデータとして、後のビーム側から”１００１１”の各１ビットデータを転送する。

各ビームのシフトレジスタ４０は、クロック信号（ＣＬＫ１）に従って、上位側から順にデータを次のシフトレジスタ４０に転送する。例えば、ビーム＃１～＃５のｋビット目（ｋ桁目）のデータは、５回のクロック信号によって、ビーム＃１のシフトレジスタ４０には１ビットデータである”１”が格納される。ビーム＃２のシフトレジスタ４０には１ビットデータである”１”が格納される。ビーム＃３のシフトレジスタ４０には１ビットデータである”０”が格納される。ビーム＃４のシフトレジスタ４０には１ビットデータである”０”が格納される。ビーム＃５のシフトレジスタ４０には１ビットデータである”１”が格納される。

次に、各ビームの個別レジスタ４２が、リード信号（ｒｅａｄ）の入力に伴い、シフトレジスタ４０からそれぞれのビームのｋビット目（ｋ桁目）のデータを読み込む。図６の例では、ｋビット目（ｋ桁目）のデータとして、ビーム＃１の個別レジスタ４２には１ビットデータである”１”が格納される。ｋビット目（ｋ桁目）のデータとして、ビーム＃２の個別レジスタ４２には１ビットデータである”１”が格納される。ｋビット目（ｋ桁目）のデータとして、ビーム＃３の個別レジスタ４２には１ビットデータである”０”が格納される。ｋビット目（ｋ桁目）のデータとして、ビーム＃４の個別レジスタ４２には１ビットデータである”０”が格納される。ｋビット目（ｋ桁目）のデータとして、ビーム＃５の個別レジスタ４２には１ビットデータである”１”が格納される。

各ビームの個別レジスタ４２は、ｋビット目（ｋ桁目）のデータを入力すると、そのデータに従って、ＯＮ／ＯＦＦ信号をＡＮＤ演算器４４に出力する。ｋビット目（ｋ桁目）のデータが”１”であればＯＮ信号を、”０”であればＯＦＦ信号を出力する。ＡＮＤ演算器４４では、ＢＬＫ信号がＯＮ信号であって、個別レジスタ４２の信号がＯＮであれば、個別アンプ４６にＯＮ信号を出力し、個別アンプ４６は、ＯＮ電圧を個別ブランカの電極２４に印加する。それ以外では、ＡＮＤ演算器４４は、個別アンプ４６にＯＦＦ信号を出力し、個別アンプ４６は、ＯＦＦ電圧を個別ブランカの電極２４に印加する。

ｋビット目（ｋ桁目）のデータが処理されている間に、偏向制御回路１３０は、次のｋ－１ビット目（ｋ－１桁目）のデータをビームの配列順にブランキングプレート２０４の各ロジック回路４１にデータ転送する。図６の例では、例えば、ビーム＃１～＃５のｋ－１ビット目（ｋ－１桁目）のデータとして、後のビーム側から”０１１１１”の各１ビットデータを転送する。各ビームのシフトレジスタ４０は、クロック信号（ＣＬＫ１）に従って、上位側から順にデータを次のシフトレジスタ４０に転送する。

例えば、ビーム＃１～＃５のｋ－１ビット目（ｋ－１桁目）のデータは、５回のクロック信号によって、ビーム＃１のシフトレジスタ４０には１ビットデータである”１”が格納される。ビーム＃２のシフトレジスタ４０には１ビットデータである”１”が格納される。ビーム＃３のシフトレジスタ４０には１ビットデータである”１”が格納される。ビーム＃４のシフトレジスタ４０には１ビットデータである”１”が格納される。ビーム＃５のシフトレジスタ４０には１ビットデータである”０”が格納される。そして、ｋ－１ビット目（ｋ－１桁目）のリード信号によって、各ビームの個別レジスタ４２が、シフトレジスタ４０からそれぞれのビームのｋ－１ビット目（ｋ－１桁目）のデータを読み込めばよい。以下、同様に、１ビット目（１桁目）のデータ処理まで進めればよい。

対象桁の照射時間による描画工程として、各ビームのショット毎に、複数の照射ステップに分割した照射のうち、対象桁（例えばｋビット目（ｋ桁目））の照射時間の描画を実施する。

図７は、１ショット中の照射ステップの一部についてのビームＯＮ／ＯＦＦ切り替え動作を示すフローチャートである。図７では、例えば、マルチビームを構成する複数のビームのうち、１つのビーム（ビーム＃１）について示している。ビーム＃１のｋビット目（ｋ桁目）からｋ－３ビット目（ｋ－３桁目）までの照射時間配列データは、図７の例では、”１１０１”で示される。まず、ｋビット目（ｋ桁目）のリード信号の入力によって、個別レジスタ４２（個別レジスタ１）は、格納されているｋビット目（ｋ桁目）のデータに従ってＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する。図７では、ＯＮ出力となる。個別レジスタ４２は、ｋビット目の照射時間に対応する時間だけ、データ出力が維持される。

ｋビット目（ｋ桁目）のデータがＯＮデータであるので、個別アンプ４６はＯＮ電圧を出力し、ビーム＃１用のブランキング電極２４にＯＮ電圧を印加する。一方、共通ブランキング用のロジック回路１３２内では、１０ビットの各照射ステップのタイミングデータに従って、ＯＮ／ＯＦＦを切り替える。共通ブランキング機構では、各照射ステップの照射時間だけＯＮ信号を出力する。例えば、Δ＝１ｎｓとすれば、１回目の照射ステップ（例えば１０桁目（１０ビット目））の照射時間がΔ×５１２＝５１２ｎｓとなる。２回目の照射ステップ（例えば９桁目（９ビット目））の照射時間がΔ×２５６＝２５６ｎｓとなる。３回目の照射ステップ（例えば８桁目（８ビット目））の照射時間がΔ×１２８＝１２８ｎｓとなる。以下、同様に、各桁目（各ビット目）の照射時間だけＯＮとなる。

ロジック回路１３２内では、レジスタ５０に各照射ステップのタイミングデータが入力され、レジスタ５０がｋ桁目（ｋビット目）のＯＮデータを出力すると、カウンタ５２がｋ桁目（ｋビット目）の照射時間をカウントし、所定の照射時間の経過時にＯＦＦとなるように制御される。

また、共通ブランキング機構では、個別ブランキング機構のＯＮ／ＯＦＦ切り替えに対して、個別アンプ４６の電圧安定時間（セトリング時間）を経過した後にＯＮ／ＯＦＦ切り替えを行う。図７の例では、個別レジスタ４２にリード信号が入力された後（偏向制御回路１３０からのリード信号出力後）、セトリング時間Ｓ１の経過後に、共通アンプ５４がＯＮになる。これにより、個別アンプ４６の立ち上がり時の不安定な電圧でのビーム照射を排除できる。そして、共通アンプ５４はｋ桁目（ｋビット目）の照射時間の経過時にＯＦＦとなる。その結果、実際のビームは、個別アンプ４６と共通アンプ５４が共にＯＮであった場合に、ビームＯＮとなり、基板１０１に照射される。よって、共通アンプ５４のＯＮ時間が実際のビームの照射時間になるように制御される。

換言すれば、共通ブランキング機構が照射時間を規定することになる。カウンタ５２（照射時間制御部）によって、共通アンプ５４及び共通ブランカ２１２が照射時間を規定するように制御される。

個別レジスタ４２の出力がＯＦＦになってから所定時間Ｓ２経過後にリード信号（ｒｅａｄ）が入力すると、個別レジスタ４２は、シフトレジスタ４０からｋ－１ビット目（ｋ－１桁目）のデータを読み込む。

このように、個別ビームＯＮ／ＯＦＦ切り替え工程として、複数の個別ブランキング機構（ロジック回路４１、電極２４、２６）により、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ＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。

そして、共通ビームＯＮ／ＯＦＦ切り替え工程として、ｋ桁目（ｋビット目）の照射ステップ（照射）について、個別ブランキング機構によりビームのＯＮ／ＯＦＦ切り替えが行われた後、共通ブランキング機構（ロジック回路１３２、共通ブランカ２１２等）を用いて、マルチビーム全体に対して一括してビームのＯＮ／ＯＦＦ制御を行い、ｋ桁目（ｋビット目）の照射ステップ（照射）に対応する照射時間だけビームＯＮの状態になるようにブランキング制御を行う。

描画制御部７２は、照射時間配列データのデータ転送を制御する。

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によりほぼ垂直に成形アパーチャプレート２０３全体を照明する。成形アパーチャプレート２０３には、矩形の複数の開口部２２が形成され、電子ビーム２００は、すべての開口部２２が含まれる領域を照明する。電子ビーム２００の一部が複数の開口部２２を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）２０が形成される。マルチビーム２０は、ブランキングプレート２０４のそれぞれ対応する個別ブランカ内を通過する。個別ブランカは、それぞれ個別に電子ビーム２０を偏向する（ブランキング偏向を行う）。

ブランキングプレート２０４を通過したマルチビーム２０は、縮小レンズ２０５によって縮小され、制限アパーチャ部材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の個別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の個別ブランカによって偏向されなかった電子ビーム２０は、共通ブランカ２１２によって偏向されなければ、制限アパーチャ部材２０６の中心の穴を通過する。

個別ブランキング機構のＯＮ／ＯＦＦと共通ブランキング機構のＯＮ／ＯＦＦとの組み合わせによって、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、個別ブランキング機構又は共通ブランキング機構によってビーム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になるまでに形成された、制限アパーチャ部材２０６を通過したビームにより１回分のショットをさらに分割した照射ステップ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２０は、対物レンズ２０７により焦点が合わされ、所望の縮小率のパターン像となり、偏向器２０８によって、同方向にまとめて偏向され、基板１０１上に照射される。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。一度に照射されるマルチビーム２０は、理想的には成形アパーチャプレート２０３の複数の開口部２２の配列ピッチに、上述した所望の縮小率を乗じたピッチで並ぶことになる。

上述したように、共通アンプ５４の出力は、偏向制御回路１３０からのリード信号出力後、セトリング時間Ｓ１の経過後にＯＮになる。個別アンプ４６は、出力が安定するまでに要する時間に個体差がある。セトリング時間Ｓ１が短すぎると、照射量不足となるビームが発生し得る。一方、セトリング時間Ｓ１が長すぎると、スループットが低下する。そこで、本実施形態では、各個別アンプ４６の出力特性を考慮して、好適なセトリング時間Ｓ１を決定する。

図８は、セトリング時間決定方法を示すフローチャートである。まず、セトリング時間Ｓ１をｔ１として（ステップＳ１０２）、評価用の基板１０１に評価パターンを描画する（ステップＳ１０４）。マルチビームの各個別ビームを用いて評価パターンを描画する。

すなわち、１本の個別ビームで１つの評価パターンを描画する。評価パターンは、例えば、コンタクトホール（矩形パターン）である。セトリング時間Ｓ１をｔ１～ｔｊまでｊ通り振って（変えて）、評価パターンを描画する（ステップＳ１０４～Ｓ１０８）。

図９に示すように、マルチビームに含まれる個別ビームの数がＭ本である場合、基板１０１には、Ｍ×ｊ個の評価パターンが描画される。

評価パターンの寸法（ＣＤ）及びラフネス（ＬＥＲ：Line Edge Roughness）を測定する（ステップＳ１１０）。具体的には、描画処理後に現像、エッチング処理等を行い、基板１０１上に形成されているパターンの寸法及びラフネスを測定する。寸法は、図１０に示すように、ブランキング方向に沿った方向における寸法を測定することが好ましい。

１本の個別ビームに着目し、横軸をセトリング時間、縦軸を測定した線幅及びラフネスとしたグラフは、図１１に示すようなものとなる。セトリング時間が短いと、個別アンプ４６の出力が安定する前に共通アンプ５４の出力がＯＮとなって照射量が不足し、寸法は小さく、ラフネスは大きくなる。

一方、セトリング時間が長すぎると、共通アンプ５４の出力がＯＦＦになる前に、個別レジスタの値が立ち下がる。これにより、個別アンプ４６の出力がＯＦＦとなって照射量が不足し、寸法は小さく、ラフネスは大きくなる。

図１１に示すように、寸法及びラフネスが一定となる（所望の範囲内となる）領域のうち、最も短いセトリング時間が、この個別ビームに対応する個別アンプ４６の最適セトリング時間（第１セトリング時間）となる。マルチビームの各ビームについて、同様の手法で最適セトリング時間を求める（ステップＳ１１２）。

図１２（ａ）は、横軸を最適セトリング時間Ｔ、縦軸をビーム数のイールド（累積分布）としたグラフの例である。例えば、図１２（ａ）に示すように、全ビームの最適セトリング時間のうち最長の最適セトリング時間を、製品パターンの実描画時に描画装置に設定するセトリング時間（第２セトリング時間）として決定する（ステップＳ１１４）。これにより、全てのビームについて精度良くパターンを描画しつつ、セトリング時間を抑え、スループットの低下を防止できる。

図１２（ｂ）に示すように、一部の（少数の）ビームの最適セトリング時間が長い場合、最長の最適セトリング時間を描画装置に設定すると、スループットの低下が懸念される。そのため、このような場合は、図１２（ｂ）に示すように、スループットに有利なセトリング時間を選定し、それよりも最適セトリング時間が長い個別ビームは描画に使用しないように設定する。

描画に使用しない個別ビームがある場合は、別途、公知の欠陥補正技術を適用すればよい。

このように、本実施形態によれば、各個別アンプ４６の出力特性を考慮してセトリング時間Ｓ１を設定するため、照射量が不足するビームの発生を防止し、描画精度の低下を抑制できる。また、スループットの低下を防止できる。

図１１に示す寸法及びラフネスが一定となる領域は、個別レジスタ４２の出力がＯＦＦになってから次のリード信号が入力するまでの時間Ｓ２の余裕分に相当する。そのため、寸法及びラフネスの測定結果から、寸法及びラフネスが一定となる領域の大きさ（寸法及びラフネスが一定となる最短のセトリング時間と最長のセトリング時間との差）を求め、それに合わせて時間Ｓ２を短縮し、リード信号のタイミングを早めることで、スループットをさらに向上させることができる。

寸法とラフネスの両方を測定してもよいし、いずれか一方のみを測定してもよい。

上記実施形態では、各ビームで描画した評価パターンの全てについて寸法等を測定する例について説明したが、ビーム本数が多い場合は測定時間が長くなる。そこで、図１３に示すように、ブランキングプレート２０４（又は成形アパーチャプレート２０３）を複数の領域Ｒ１～Ｒｘに分割し、各領域に含まれるビームで描画した評価パターンの面積の和を測定してもよい。

図１４は、領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のビームで描画した評価パターンの面積の和をセトリング時間毎にプロットしたグラフの例を示す。面積の和が一定となり始めるセトリング時間（第３セトリング時間）が長い領域について、領域内のビーム毎の最適セトリング時間（第１セトリング時間）を求める。例えば、領域Ｒ３内の各ビームの最適セトリング時間（第１セトリング時間）を求め、最長の最適セトリング時間を描画装置に設定するセトリング時間（第２セトリング時間）として決定する。全てのビームの最適セトリング時間を求める必要がないため、測定時間を短縮できる。

評価パターンの面積の和でなくてもよく、領域内のいくつかの評価パターンを測定して、寸法の平均値を求めてもよい。また、いくつかの測定結果を用いてフィッティングを行って内挿してもよい。

上記実施形態では、個別レジスタ４２はリード信号の入力後、所定時間が経過すると立ち下がり、連続するビットにおいてビームをＯＮとする場合でも、個別アンプ４６の出力を都度ＯＦＦにしていた。しかし、個別アンプ４６の出力安定性を考慮すると、連続するビットでビームをＯＮとする場合、個別アンプ４６の出力をＯＮにしたままとなるように回路設計される場合がある。

このような場合、評価パターンの描画時、照射時間配列データの奇数ビット又は偶数ビットのみ１（ビームＯＮ）となるように照射時間を設定する。これにより、個別アンプ４６はビット毎にＯＮ／ＯＦＦを切り替えるため、セトリング時間Ｓ１の評価を行うことができる。

共通ブランカが所望の性能を発揮できず、個別ブランカで照射量制御する場合でも、上記実施形態による手法を適用できる。

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。

２０ マルチビーム
４４ ＡＮＤ演算器
４６ 個別アンプ
５４ 共通アンプ
２０４ ブランキングプレート
２１２ 共通ブランカ

Claims (5)

1. 荷電粒子ビームが成形アパーチャプレートに設けられた複数の開口部を通過することでマルチビームを形成する工程と、
   複数の個別ブランカを用いて、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／オフ制御を行う工程と、
   共通ブランカを用いて、前記マルチビーム全体に対して一括してビームのオン／オフ制御を行う工程と、
   偏向器を用いて前記マルチビームを偏向し、基板上にビーム毎に評価パターンを描画する工程と、
   前記個別ブランカに電圧を印加する個別アンプの出力タイミングと、前記共通ブランカに電圧を印加する共通ブランカの出力タイミングとの差であるセトリング時間を可変にしながら、セトリング時間毎に前記基板上に評価パターンを描画する工程と、
   前記評価パターンの寸法又はラフネスを測定する工程と、
   各ビームについて、前記寸法又はラフネスの測定結果が所定の範囲内となる評価パターンを描画した時のセトリング時間のうち最短の第１セトリング時間を求める工程と、
   各ビームの前記第１セトリング時間から、実描画時に描画装置に設定する第２セトリング時間を取得する工程と、
   を備えるセトリング時間の取得方法。
2. 各ビームの第１セトリング時間のうち、最も長い第１セトリング時間を前記第２セトリング時間として取得することを特徴とする請求項１に記載のセトリング時間の取得方法。
3. 前記成形アパーチャプレートを複数の領域に分割し、各領域に対応するビームで描画した評価パターンの面積の和又は平均寸法を測定し、
   各領域について、前記面積の和又は平均寸法の測定結果が所定の範囲内となる評価パターンを描画した時のセトリング時間のうち最短の第３セトリング時間を求める工程と、
   前記第３セトリング時間が最長の領域に含まれる各ビームについて前記第１セトリング時間を求め、求めた第１セトリング時間から前記第２セトリング時間を取得することを特徴とする請求項１又は２に記載のセトリング時間の取得方法。
4. 前記寸法又はラフネスの測定結果が所定の範囲内となる評価パターンを描画した時のセトリング時間のうち、最短となるセトリング時間と最長となるセトリング時間との差を求め、
   前記差を用いて、前記個別アンプに信号を出力する個別レジスタに対してデータ読み出し用のリード信号を出力する間隔を決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のセトリング時間の取得方法。
5. 請求項１に記載の方法で取得した前記第２セトリング時間を設定した描画装置を用いるマルチ荷電粒子ビーム描画方法であって、
   前記マルチビームのうち、前記第１セトリング時間が前記第２セトリング時間よりも長いビームを使用しないで描画処理を行うことを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム描画方法。

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