JP6869695B2 - 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、電子ビーム描画装置における偏向領域内でのショット数に依存した偏向ずれ補正方法に関する。

近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスの回路線幅はさらに微細化されてきている。これらの半導体デバイスへ回路パターンを形成するための露光用マスク（レチクルともいう。）を形成する方法として、優れた解像性を有する電子ビーム（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）描画技術が用いられる。

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。可変成形型電子線描画装置は、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。

電子ビーム描画装置では、制御回路や対物偏向器等への電圧印加等により、偏向器の偏向領域の形状に変化が生じることが知られている。そのため、従来、偏向形状計測用の評価パターンを実際に描画し、形成されるパターンの位置等を別途計測機で計測することで、かかる偏向領域形状を測定していた（例えば、特許文献１参照）。

一方、近年の半導体装置に代表される回路パターンの高精度化および微細化が進むに伴い、可変成形方式の電子ビーム描画装置では、ビームサイズを小さくする必要が生じ、その代わりに電子ビームのショット数が増加するといった傾向にある。他方、アライメントマークやＩＤ等の回路パターンに直接関係の無いものは、ショット数の増加は生じない。このように、ショット数に差が生じている。ショット数に大幅な差が生じれば、その分、１つの偏向領域あたりの制御回路や対物偏向器等への電圧印加等の回数にも大幅な差が生じる。よって、偏向器の偏向領域形状への影響が懸念される。しかしながら、計測器で測定可能なサイズには制限があるため、いたずらに小さくすることは困難である。そのため、上述した偏向形状計測用の評価パターンもそのサイズに制限を受けることになる。その結果、ショット数を考慮した評価結果を得るべく、偏向領域内のショット数を増やそうにも上述した制限により増やすことは困難となる。よって、従来、偏向領域形状に対するショット数の影響を評価することができていない状況となっている。かかる状況は、実際に描画される回路パターンの精度に対しても無視できないものとなり得る。

特開２０１３−２３２６１６号公報

そこで、本発明の一態様では、偏向領域形状に対するショット数の影響を考慮した描画を行うことが可能な装置および方法を提供する。

本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
偏向領域内に荷電粒子ビームのショットを行う場合のショット数を演算するショット数演算部と、
偏向領域内にショットするショット数に応じて、当該偏向領域内にショットする荷電粒子ビームの偏向位置を補正する偏向位置補正部と、
荷電粒子ビームを試料面上の補正された偏向位置に偏向する偏向器と、
を備えたことを特徴とする。

また、ショット数に応じた偏向領域の偏向領域形状を演算する偏向領域形状演算部をさらに備え、
偏向領域形状は、解像しないドーズ量に相当する微小サイズのビームの複数の非解像ショットの数によってショット数が可変に調整された複数の評価パターンを描画することによって得られた複数の評価パターンの描画位置の測定データを用いて演算されると好適である。

また、偏向器は、サイズの異なる複数の偏向領域を多段偏向する多段偏向器として構成され、
偏向領域形状演算部は、複数の偏向領域の各偏向領域について、偏向領域形状を演算すると好適である。

また、図形パターンのデータが定義された描画データを記憶する記憶装置と、
描画データを用いて、偏向領域内にショットするショットデータを生成するショットデータ生成部と、
をさらに備え、
偏向領域形状演算部は、ショットデータを生成する前の前処理の段階で、当該偏向領域内にショットするショット数に応じて、当該偏向領域の偏向領域形状を演算し、
偏向位置補正部は、ショット数に応じて演算された偏向領域形状に基づいてショットデータが定義する荷電粒子ビームのショットの偏向位置を補正すると好適である。

本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画方法は、
偏向領域内に荷電粒子ビームのショットを行う場合のショット数を演算する工程と、
偏向領域内にショットするショット数に応じて、当該偏向領域内にショットする荷電粒子ビームの偏向位置を補正する工程と、
荷電粒子ビームを試料面上の補正された偏向位置に偏向することによって、試料にパターンを描画する工程と、
前記ショット数に応じた前記偏向領域の偏向領域形状を演算する工程と、
を備え、
前記偏向領域形状は、解像しないドーズ量に相当する微小サイズのビームの複数の非解像ショットの数によってショット数が可変に調整された複数の評価パターンを描画することによって得られた前記複数の評価パターンの描画位置の測定データを用いて演算されることを特徴とする。

本発明の一態様によれば、偏向領域形状に対するショット数の影響を考慮した描画ができる。その結果、高精度な描画を行うことができる。

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における主偏向領域と評価パターンとの一例を示す図である。 実施の形態１における副偏向領域と評価パターンとの一例を示す図である。 実施の形態１における偏向領域形状の一例を示す図である。 実施の形態１におけるショット密度と偏向領域形状の変化量との関係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、荷電粒子ビーム描画装置の一例として、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、描画機構１５０と制御系回路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（ＶＳＢ型）の描画装置の一例である。描画機構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（ブランカー）２１２、ブランキングアパーチャ基板２１４、第１の成形アパーチャ基板２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２の成形アパーチャ基板２０６、対物レンズ２０７、主偏向器２０８、及び副偏向器２０９が配置されている。描画室１０３内には、少なくともＸＹ方向に移動可能なＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５上には、レジストが塗布された描画対象となる試料１０１（基板）が配置される。試料１０１には、半導体装置を製造するための露光用のマスクやシリコンウェハ等が含まれる。マスクにはマスクブランクスが含まれる。

制御系回路１６０は、制御計算機１１０，１２０、メモリ１１２、偏向制御回路１３０、ＤＡＣ（デジタル・アナログコンバータ）アンプ１３５，１３６，１３８（偏向アンプ）、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１１０，１２０、メモリ１１２、偏向制御回路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１３０にはＤＡＣアンプ１３５，１３６，１３８が接続されている。ＤＡＣアンプ１３６は、副偏向器２０９に接続されている。ＤＡＣアンプ１３８は、主偏向器２０８に接続されている。ＤＡＣアンプ１３６は、副偏向器２０９に接続されている。ＤＡＣアンプ１３５は、偏向器２０５に接続されている。

制御計算機１１０内には、ショット分割部５０、割当処理部５１、ショット数演算部５２、ショット密度演算部５３、偏向領域形状演算部５４、変化量演算部５５、及びフィッティング部５６が配置される。ショット分割部５０、割当処理部５１、ショット数演算部５２、ショット密度演算部５３、偏向領域形状演算部５４、変化量演算部５５、及びフィッティング部５６といった各「〜部」は、処理回路を含み、その処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「〜部」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いてもよい。或いは、異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。ショット分割部５０、割当処理部５１、ショット数演算部５２、ショット密度演算部５３、偏向領域形状演算部５４、変化量演算部５５、及びフィッティング部５６内に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度メモリ１１２に記憶される。

制御計算機１２０内には、ショットデータ生成部６０、及び描画制御部６２が配置される。ショットデータ生成部６０、及び描画制御部６２といった各「〜部」は、処理回路を含み、その処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「〜部」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いてもよい。或いは、異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。ショットデータ生成部６０、及び描画制御部６２内に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度図示しないメモリに記憶される。

偏向制御回路１３０内には、偏向位置補正部１３２、及び偏向量演算部１３４が配置される。偏向位置補正部１３２、及び偏向量演算部１３４といった各「〜部」は、処理回路を含み、その処理回路には、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置等が含まれる。また、各「〜部」は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いてもよい。或いは、異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。偏向位置補正部１３２、及び偏向量演算部１３４内に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度図示しないメモリに記憶される。

評価用図形パターンと非解像パターンとが配置された評価チップ（評価パターン）のデータが定義された評価チップデータが描画装置１００の外部から入力され、記憶装置１４０に格納されている。また、回路パターンを構成する複数の図形パターンが配置されたチップのデータが定義された描画データが描画装置１００の外部から入力され、記憶装置１４０に格納されている。

ここで、図１では、実施の形態１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、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（第１の偏向器）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。そして、ストライプ領域２０のうち、ｘ，ｙ方向に共に主偏向器２０８（第１の偏向器）の偏向可能幅で囲まれる領域が主偏向器２０８（第１の偏向器）の偏向領域２２（主偏向領域）となる。主偏向領域は、ストライプ領域２０上の固定位置に作成されるのではなく電子鏡筒１０２側からの電子ビームの偏向可能範囲となる。よって、ＸＹステージ１０５の移動に伴って、主偏向領域は描画対象ストライプ領域２０上を相対的に移動することになる。各ストライプ領域２０は、副偏向器２０９（第２の偏向器）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（副偏向領域）に仮想分割される。そして、各ＳＦ３０の各ショット位置にショット図形３２，３４がそれぞれ描画される。このように、電子ビーム２００を偏向する２段の偏向器によって、多段偏向器が構成され、各偏向領域は、それぞれ偏向される領域サイズの異なる大きい方から順に主偏向領域、ＳＦ３０となる。

偏向制御回路１３０から図示しないＤＡＣアンプに対して、ブランキング制御用のデジタル信号が出力される。そして、図示しないＤＡＣアンプでは、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、ブランキング偏向器２１２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形成される。

偏向制御回路１３０からＤＡＣアンプ１３５に対して、成形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１３５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、偏向器２０５に印加する。かかる偏向電圧によって電子ビーム２００が成形偏向させられ、各ショットのビームが所望の形状及びサイズに可変成形される。

偏向制御回路１３０からＤＡＣアンプ１３８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１３８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）３０の基準位置（例えば、該当するＳＦ３０の中心位置Ａ等）に偏向される。また、ＸＹステージ１０５が連続移動しながら描画する場合には、かかる偏向電圧には、ステージ移動に追従するトラッキング用の偏向電圧も含まれる。

偏向制御回路１３０からＤＡＣアンプ１３６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ＳＦ３０内の各ショット位置に偏向される。

描画処理を行う場合、描画制御部６２は、偏向制御回路１３０及び描画機構１５０を制御して、描画処理を開始する。偏向制御回路１３０内では、ショットデータに定義されたショット位置（偏向位置）を偏向領域形状誤差に応じて補正する。そして、描画機構１５０は、補正されたショット位置に、電子ビーム２００を用いてパターンを描画する。具体的には、以下のように動作する。

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、例えば、ビームＯＮの状態では、ブランキングアパーチャ基板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基板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基板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基板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により矩形の穴を持つ第１の成形アパーチャ基板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の成形アパーチャ基板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の成形アパーチャ基板２０６上に投影される。偏向器２０５によって、かかる第２の成形アパーチャ基板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の成形アパーチャ基板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、及び副偏向器２０９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。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。

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、及び副偏向器２０９といった２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の基準位置から、当該ＳＦ３０内に照射されるビームのショット位置に電子ビーム２００を偏向する。このように、主偏向器２０８、及び副偏向器２０９は、サイズの異なる偏向領域をもつ。

ここで、ＳＦ３０は、例えば、９μｍ角のサイズで作成される。偏向されたパターンの形状を評価するための評価パターンは、パターン位置測定器（位置測定装置）で測定可能なサイズで形成される必要がある。パターン位置測定器は、例えば、０．２μｍ以上の幅サイズで測定可能である。そこで、評価パターンが、１ショットあたり、例えば、０．３５μｍ角のサイズで作成されると、９μｍ角のサイズのＳＦ３０内には、評価パターンが２５個だけしか配置することができなくなってしまう。位置測定のためには、評価パターン間にスペースが必要となるので、例えば、評価パターンと同じサイズのスペースを設けると１２個だけしか配置することができなくなってしまう。よって、かかる例では、ＳＦ３０内に、最大で、１２×１２の１４４ショットしかできないことになる。

上述した例では、２段偏向を用いているが、多段偏向の段数は２段に限定されるものではない。例えば、ＳＦ３０を複数の小領域（ＴＦ）に分割する３段偏向であってもよい。或いは、４段以上の多段偏向であってもよい。例えば、３段偏向の場合、３段目の偏向領域（ＴＦ）内には、例えば、１ショットしかできない。

以上のように、各段の偏向領域には、ショット数に制限が生じることになる。そのため、ショット数に応じた偏向領域形状の変化を把握することが困難となる。そこで、実施の形態１では、偏向領域のサイズに関わらず、多数のショットを行うことが可能な評価パターンを実現する。以下、具体的に説明する。

図３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３において、実施の形態１における描画方法は、ショット数可変評価パターン描画工程（Ｓ１０２）と、現像工程（Ｓ１０４）と、描画位置測定工程（Ｓ１０６）と、測定データ入力・保存工程（Ｓ１０８）と、偏向領域形状変化量演算工程（Ｓ１１０）と、フィッティング処理工程（Ｓ１１２）と、ショット分割工程（Ｓ１１４）と、ショット数演算工程（Ｓ１１６）と、ショット密度演算工程（Ｓ１１８）と、偏向領域形状演算工程（Ｓ１２０）と、ショットデータ生成工程（Ｓ２００）と、偏向位置補正工程（Ｓ２０２）と、描画工程（Ｓ２０４）と、いう一連の工程を実施する。

ショット数可変評価パターン描画工程（Ｓ１０２）として、評価基板３００上に、ショット数を可変にした複数の評価パターンを描画装置１００で描画する。

図４は、実施の形態１における主偏向領域と評価パターンとの一例を示す図である。図４（ａ）では、主偏向領域２２を示している。主偏向領域２２内には、複数のＳＦ３０がメッシュ状に配列されている。図４（ａ）の例では、７×７列のＳＦ３０が配置された場合を示している。ＳＦ３０の数は、これに限るものではなく、さらに多い場合であっても良い。或いは少ない場合であっても良い。主偏向領域２２の偏向領域形状を特定するためには、主偏向領域２２の４隅のＳＦ３０を含む、例えば、縦横３×３のＳＦ３０への偏向位置を測定すればよい。或いは、例えば、５×５のＳＦ３０への偏向位置を測定しても好適である。数が多い方がより高精度な領域形状を得ることができる。ここでは、縦横３×３のＳＦ３０を描画する場合について説明する。評価基板３００上の１つの主偏向領域２２内の縦横３×３のＳＦ３０に、１００％のショット密度の状態での評価パターンを描画する。また、評価基板３００上の他の１つの主偏向領域２２内の縦横３×３のＳＦ３０に、５０％のショット密度の状態での評価パターンを描画する。また、評価基板３００上のさらに他の１つの主偏向領域２２内の縦横３×３のＳＦ３０に、０％のショット密度の状態での評価パターンを描画する。上述したように、パターン位置測定器でのパターンサイズの下限は決まっているので、そのままでは、従来と同様、ショット密度を大きくした場合、言い換えれば、ショット数を多くした状態を形成することは困難である。そこで、実施の形態１では、解像しないドーズ量に相当する微小サイズのビームの非解像ショットパターンを用いる。例えば、０ｎｍより大きく１ｎｍ以下程度のｘ，ｙ方向サイズの矩形の非解像ショットパターン１４を用いる。ビーム成形用のＤＡＣアンプ１３５の制御グリッドサイズ（ＡＵ：アドレスユニット）までのサイズであれば、微小サイズのビームに成形可能である。

図４（ｂ）には、１００％のショット密度の状態での評価パターンの一例を示している。ここでは、パターン位置測定器で測定可能なサイズ（例えば、０．２μｍ以上）の評価図形パターン１２を主偏向器２０８が偏向するＳＦ３０の基準位置（例えば、ＳＦ３０内の中心位置）に配置し、ＳＦ３０内のその他の領域全体を上述した非解像ショットパターン１４で埋め尽くす。ここでは、例えば、実際の描画の際に用いる可変成形する最大ショットサイズをｘ，ｙ方向のピッチサイズとして、複数の非解像ショットパターン１４をＳＦ３０内の評価図形パターン１２が配置される位置以外のその他の領域全体に配置する。かかる非解像ショットパターン１４をどれだけ描画しても、現像によって解像しないので、現像後には評価図形パターン１２だけが残されることになる。よって、１００％のショット密度の状態で描画しながらパターン位置測定器で評価図形パターン１２の位置を測定できる。

図４（ｃ）には、５０％のショット密度の状態での評価パターンの一例を示している。ここでは、図４（ｂ）と同様、パターン位置測定器で測定可能なサイズ（例えば、０．２μｍ以上）の評価図形パターン１２をＳＦ３０内の中心に配置し、ＳＦ３０内のその他の領域全体を上述した非解像ショットパターン１４で埋め尽くす。但し、ショット密度を減らすために、図４（ｂ）の状態から、例えば、ｙ方向に、１列ずつ非解像ショットパターン１４の列を削除したパターンとして構成する。これにより、５０％のショット密度を形成できる。かかる非解像ショットパターン１４は解像しないので、現像後には評価図形パターン１２だけが残されることになる。よって、５０％のショット密度の状態で描画しながらパターン位置測定器で評価図形パターン１２の位置を測定できる。

図４（ｄ）には、０％のショット密度の状態での評価パターンの一例を示している。ここでは、図４（ｂ）と同様、パターン位置測定器で測定可能なサイズ（例えば、０．２μｍ以上）の評価図形パターン１２をＳＦ３０内の中心に配置し、ＳＦ３０内のその他の領域には何も描画しない。これにより、０％のショット密度を形成できる。現像後には、当然、評価図形パターン１２だけが残されることになる。よって、０％のショット密度の状態で描画しながらパターン位置測定器で評価図形パターン１２の位置を測定できる。

図５は、実施の形態１における副偏向領域と評価パターンとの一例を示す図である。ＳＦ３０（副偏向領域）の偏向領域形状を特定するためには、ＳＦ３０の４隅を含む、例えば、縦横３×３の偏向位置の評価図形パターン１２を測定すればよい。或いは、例えば、５×５の偏向位置の評価図形パターン１２を測定しても好適である。数が多い方がより高精度な領域形状を得ることができる。ここでは、縦横３×３の偏向位置に評価図形パターン１２を描画する場合について説明する。評価基板３００上のＳＦ３０内の４隅を含む縦横３×３の偏向位置に、１００％のショット密度の状態での評価パターンを描画する。また、評価基板３００上の他のＳＦ３０内の４隅を含む縦横３×３の偏向位置に、５０％のショット密度の状態での評価パターンを描画する。また、評価基板３００上のさらに別のＳＦ３０内の４隅を含む縦横３×３の偏向位置に、０％のショット密度の状態での評価パターンを描画する。これらのＳＦ３０の偏向領域形状を測定するためのＳＦ３０は、上述した主偏向領域２２の偏向領域形状を測定するための主偏向領域２２とは別の領域を用いると良い。

図５（ａ）には、１００％のショット密度の状態での評価パターンの一例を示している。ここでは、パターン位置測定器で測定可能なサイズ（例えば、０．２μｍ以上）の評価図形パターン１２を、ＳＦ３０内の４隅を含む縦横３×３の偏向位置に配置し、ＳＦ３０内のその他の領域全体を上述した非解像ショットパターン１４で埋め尽くす。ここでは、例えば、実際の描画の際に用いる可変成形する最大ショットサイズをｘ，ｙ方向のピッチサイズとして、複数の非解像ショットパターン１４をＳＦ３０内の評価図形パターン１２が配置される位置以外のその他の領域全体に配置する。かかる非解像ショットパターン１４をどれだけ描画しても、現像によって解像しないので、現像後には４隅を含む縦横３×３の評価図形パターン１２だけが残されることになる。よって、１００％のショット密度の状態で描画しながらパターン位置測定器で４隅を含む縦横３×３の評価図形パターン１２の位置を測定できる。

図５（ｂ）には、５０％のショット密度の状態での評価パターンの一例を示している。ここでは、図５（ａ）と同様、パターン位置測定器で測定可能なサイズ（例えば、０．２μｍ以上）の評価図形パターン１２をＳＦ３０内の４隅を含む縦横３×３の偏向位置に配置し、ＳＦ３０内のその他の領域全体を上述した非解像ショットパターン１４で埋め尽くす。但し、ショット密度を減らすために、図５（ａ）の状態から、例えば、ｙ方向に、１列ずつ非解像ショットパターン１４の列を削除したパターンとして構成する。これにより、５０％のショット密度を形成できる。かかる非解像ショットパターン１４は解像しないので、現像後には４隅を含む縦横３×３の評価図形パターン１２だけが残されることになる。よって、５０％のショット密度の状態で描画しながらパターン位置測定器で４隅を含む縦横３×３の評価図形パターン１２の位置を測定できる。

図５（ｃ）には、０％のショット密度の状態での評価パターンの一例を示している。ここでは、図５（ａ）と同様、パターン位置測定器で測定可能なサイズ（例えば、０．２μｍ以上）の評価図形パターン１２をＳＦ３０内の４隅を含む縦横３×３の偏向位置に配置し、ＳＦ３０内のその他の領域には何も描画しない。これにより、０％のショット密度を形成できる。現像後には、当然、４隅を含む縦横３×３の評価図形パターン１２だけが残されることになる。よって、０％のショット密度の状態で描画しながらパターン位置測定器で４隅を含む縦横３×３の評価図形パターン１２の位置を測定できる。

以上のように、実施の形態１では、解像しないドーズ量に相当する微小サイズのビームの非解像ショットパターン１４の配置数でショット数（ショット密度）を調整する。また、非解像ショットパターン１４は、解像しないので、ショット数の制限が無い。よって、偏向領域のサイズに関わらず、所望のショット密度の状態を作成できる。

描画装置１００内では、まず、図示しない搬送機構により、ＸＹステージ１０５上にレジストが塗布された評価基板３００を搬送する。

そして、ショットデータ生成部６０は、記憶装置１４０から上述した複数の非解像ショットパターン１４によりショット数が可変に調整されたショット数可変評価パターンが定義された評価チップデータを読み出し、偏向領域形状評価用のショットデータを生成する。描画制御部６２の制御のもと、偏向制御回路１３０及び描画機構１５０により、かかるショット数可変評価パターンをレジストが塗布された評価基板３００上に描画する。

現像工程（Ｓ１０４）として、ショット数可変評価パターンが描画された評価基板３００を現像する。これにより、ショット数可変評価パターンのレジストパターンを形成できる。さらに、レジストパターンをマスクとして、エッチング及びアッシングを行って、レジスト膜の下層の膜（例えば、クロム（Ｃｒ）膜）にショット数可変評価パターンを形成してもよい。

描画位置測定工程（Ｓ１０６）として、パターン位置測定器により、各ショット密度での評価図形パターン１２の位置を測定する。これにより、１００％、５０％、０％の各ショット密度における主偏向領域２２の４隅を含む３×３の偏向位置が測定できる。同様に、１００％、５０％、０％の各ショット密度におけるＳＦ３０（副偏向領域）の４隅を含む３×３の偏向位置が測定できる。

測定データ入力・保存工程（Ｓ１０８）として、測定された測定データは、描画装置１００の外部から入力され、記憶装置１４２に格納される。

以上により、１００％、５０％、０％の各ショット密度における主偏向領域２２の偏向領域形状を特定する測定データを得ることができる。実施の形態１では、解像しないドーズ量に相当する微小サイズのビームの非解像ショットパターン１４の配置数でショット数（ショット密度）を調整するので、評価基板３００のＣｒストレスやレジスト帯電の影響を受けることなくショット数依存の偏向領域形状の変化量を示す基準データを得られる。

なお、上述した例では、１００％、５０％、０％の３種類のショット密度で測定しているがこれに限るものではない。さらに、多くのショット密度で測定しても好適である。ショット密度の種類を増やすことでより正確なショット数依存の評価ができる。

偏向領域形状変化量演算工程（Ｓ１１０）として、変化量演算部５５は、測定結果を用いて、各ショット密度における偏向領域形状の変化量を演算する。

図６は、実施の形態１における偏向領域形状の一例を示す図である。１００％、５０％、０％のショット密度ごとに、それぞれＳＦ３０の４隅を含む３×３の偏向位置３１の位置が測定結果からわかる。上述した主偏向領域２２の１００％のショット密度での測定データから、変化量演算部５５は、１００％のショット密度での主偏向領域２２の偏向領域形状のｘ方向の変化量Δｘ、ｙ方向の変化量Δｙ、ｘ軸の回転変化量Δθｘ、及びｙ軸の回転変化量Δθｙを演算する。同様に、変化量演算部５５は、主偏向領域２２の５０％のショット密度での測定データから、１００％のショット密度での主偏向領域２２の偏向領域形状のｘ方向の変化量Δｘ、ｙ方向の変化量Δｙ、ｘ軸の回転変化量Δθｘ、及びｙ軸の回転変化量Δθｙを演算する。同様に、変化量演算部５５は、主偏向領域２２の０％のショット密度での測定データから、１００％のショット密度での主偏向領域２２の偏向領域形状のｘ方向の変化量Δｘ、ｙ方向の変化量Δｙ、ｘ軸の回転変化量Δθｘ、及びｙ軸の回転変化量Δθｙを演算する。

また、変化量演算部５５は、ＳＦ３０の１００％のショット密度での測定データから、１００％のショット密度でのＳＦ３０の偏向領域形状のｘ方向の変化量Δｘ、ｙ方向の変化量Δｙ、ｘ軸の回転変化量Δθｘ、及びｙ軸の回転変化量Δθｙを演算する。同様に、変化量演算部５５は、ＳＦ３０の５０％のショット密度での測定データから、５０％のショット密度でのＳＦ３０の偏向領域形状のｘ方向の変化量Δｘ、ｙ方向の変化量Δｙ、ｘ軸の回転変化量Δθｘ、及びｙ軸の回転変化量Δθｙを演算する。同様に、変化量演算部５５は、ＳＦ３０の０％のショット密度での測定データから、０％のショット密度でのＳＦ３０の偏向領域形状のｘ方向の変化量Δｘ、ｙ方向の変化量Δｙ、ｘ軸の回転変化量Δθｘ、及びｙ軸の回転変化量Δθｙを演算する。

フィッティング処理工程（Ｓ１１２）として、フィッティング部５５は、各偏向領域形状の変化量の種類ごとに、１００％、５０％、０％の３種類のショット密度で測定結果をフィッティングしてショット密度に依存した近似式を演算する。

図７は、実施の形態１におけるショット密度と偏向領域形状の変化量との関係の一例を示す図である。図７では、横軸にショット密度を示し、縦軸に偏向領域形状の変化量を示す。図７では、例えば、ＳＦ３０のショット密度に依存したＳＦ３０の偏向領域形状のｘ方向の変化量Δｘを示す。そして、フィッティング部５５は、かかる１００％、５０％、０％の３種類のショット密度で測定点をフィッティングしてショット密度に依存したＳＦ３０の偏向領域形状のｘ方向の変化量Δｘの近似式を演算する。同様に、ショット密度に依存したＳＦ３０の偏向領域形状のｙ方向の変化量Δｙの近似式を演算する。同様に、ショット密度に依存したＳＦ３０の偏向領域形状のｘ軸の回転変化量Δθｘの近似式を演算する。同様に、ショット密度に依存したＳＦ３０の偏向領域形状のｙ軸の回転変化量Δθｙの近似式を演算する。

また、主偏向領域２２についても、同様に、フィッティング部５５は、ショット密度に依存した主偏向領域２２の偏向領域形状のｘ方向の変化量Δｘの近似式を演算する。同様に、ショット密度に依存した主偏向領域２２の偏向領域形状のｙ方向の変化量Δｙの近似式を演算する。同様に、ショット密度に依存した主偏向領域２２の偏向領域形状のｘ軸の回転変化量Δθｘの近似式を演算する。同様に、ショット密度に依存した主偏向領域２２の偏向領域形状のｙ軸の回転変化量Δθｙの近似式を演算する。

かかるショット数依存の偏向領域形状の変化量を示す近似式を基に、実際に試料１０１に回路パターンを描画する場合の偏向領域形状を求める。以下、描画装置１００における前処理について説明する。

ショット分割工程（Ｓ１１４）として、ショット分割部５０は、記憶装置１４０から描画データを読み出し、読み出された描画データに定義された各図形パターンデータに定義された図形パターン毎に、電子ビーム２００による１回のショットで照射可能なサイズで図形パターンを複数のショット図形に分割する。描画データは、ストライプ領域２０単位で読み出されると好適である。

そして、割当処理部５１は、当該ストライプ領域２０の複数のＳＦ３０に対してショット図形を割り当てる。

ショット数演算工程（Ｓ１１６）として、ショット数演算部５２は、偏向領域内に電子ビーム２００のショットを行う場合のショット数を演算する。具体的には、ショット数演算部５２は、ＳＦ３０毎に、割り当てられたショット図形の数（ショット数）を演算する。

ショット密度演算工程（Ｓ１１８）として、ショット密度演算部５３は、各ＳＦ３０のショット数を用いて、ＳＦ３０毎のショット密度を演算する。例えば、最大ショットサイズのショット図形が最大ショットサイズの２倍のピッチでＳＦ３０内を埋め尽くす場合を１００％のショット密度として演算する。

また、ショット密度演算部５３は、各ＳＦ３０を１つのメッシュとするストライプ２０単位のショット密度マップを作成する。そして、ショット密度演算部５３は、ストライプ２０単位のショット密度マップを用いて、ストライプ領域２０を主偏向領域サイズで分割した仮の主偏向領域２２毎に、ショット密度を演算する。主偏向領域２２は、描画の進行に合わせて刻々と変化するが、ショット密度が大きく変化するものではない。

偏向領域形状演算工程（Ｓ１２０）として、偏向領域形状演算部５４は、ショット数に応じた偏向領域の偏向領域形状を演算する。偏向領域形状は、上述した解像しないドーズ量に相当する微小サイズのビームの複数の非解像ショットの数によってショット数が可変に調整された複数の評価パターンを描画することによって得られた複数の評価パターンの描画位置の測定データを用いて演算される。言い換えれば、偏向領域形状演算部５４は、ＳＦ３０毎に、当該ＳＦ３０の偏向領域形状を演算する。具体的には、以下のように動作する。偏向領域形状演算部５４は、ショット密度に依存したＳＦ３０の偏向領域形状のｘ方向の変化量Δｘの近似式から当該ＳＦ３０のショット密度に相当する偏向領域形状のｘ方向の変化量Δｘを演算する。同様に、偏向領域形状演算部５４は、ショット密度に依存したＳＦ３０の偏向領域形状のｙ方向の変化量Δｙの近似式から当該ＳＦ３０のショット密度に相当する偏向領域形状のｙ方向の変化量Δｙを演算する。同様に、偏向領域形状演算部５４は、ショット密度に依存したＳＦ３０の偏向領域形状のｘ軸の回転変化量Δθｘの近似式から当該ＳＦ３０のショット密度に相当する偏向領域形状のｘ軸の回転変化量Δθｘを演算する。同様に、偏向領域形状演算部５４は、ショット密度に依存したＳＦ３０の偏向領域形状のｙ軸の回転変化量Δθｙの近似式から当該ＳＦ３０のショット密度に相当する偏向領域形状のｙ軸の回転変化量Δθｙを演算する。かかる演算結果は、偏向制御回路１３０に出力される。

また、偏向領域形状演算部５４は、ストライプ領域２０を分割した仮の主偏向領域２２毎に、当該仮の主偏向領域２２の偏向領域形状を演算する。演算手法はＳＦ３０の場合と同様である。これにより、当該仮の主偏向領域２２のショット密度に相当する主偏向領域形状のｘ方向の変化量Δｘ、ｙ方向の変化量Δｙ、ｘ軸の回転変化量Δθｘ、及びｙ軸の回転変化量Δθｙを演算する。かかる演算結果は、偏向制御回路１３０に出力される。

このように、偏向領域形状演算部５４は、サイズの異なる複数の偏向領域の各偏向領域について、偏向領域形状を演算する。

以上の前処理を踏まえて、描画データに定義された回路パターンを実際に試料１０１に描画する。

ショットデータ生成工程（Ｓ２００）として、ショットデータ生成部６０は、記憶装置１４０から描画データを読み出し、複数段のデータ処理を行って、読み出された描画データに定義された各図形パターンデータに定義された図形パターン毎に、電子ビーム２００による１回のショットで照射可能なサイズで図形パターンを複数のショット図形に分割する。そして、ショットデータ生成部６０は、ショット図形毎に、図形種、座標（偏向位置）、及びサイズが定義されたショットデータを生成する。また、ショットデータに照射時間をさらに定義してもよい。描画データは、ストライプ領域２０単位で読み出されると好適である。生成されたショットデータはショット順に並ぶように組み替えられて記憶装置１４４に一時的に格納される。

偏向位置補正工程（Ｓ２０２）として、まず、偏向制御回路１３０は、記憶装置１４４からショットデータの転送を受ける。そして、偏向位置補正部１３２は、偏向領域内にショットするショット数（ショット密度）に応じて、当該偏向領域内にショットする電子ビーム２００の偏向位置を補正する。具体的には、以下のように動作する。偏向位置補正部１３２は、ショット図形毎に、ショットデータに定義された偏向位置に対応するＳＦ３０を特定する。そして、当該ＳＦ３０における偏向領域形状の変化量データを用いて当該ショットデータに定義されたショット図形の偏向位置（副偏向位置）を補正する。ＳＦ３０における偏向領域形状の変化量データでは、偏向領域形状（外枠）しか特定されない。よって、ショット図形の偏向位置がＳＦ３０内の位置に応じて、ＳＦ３０の偏向領域形状（外枠）の変化量を線形補間すればよい。そして、ずれ量を補正する方向に座標をずらすことで補正できる。また、描画制御部６２の制御による描画シーケンスによって、主偏向器２０８で当該ＳＦ３０の基準位置Ａに偏向する場合の主偏向領域２２内での当該ＳＦ３０の位置は特定される。よって、ショット密度が演算された仮の主偏向領域２２群のうち、当該ＳＦ３０が配置される仮の主偏向領域２２の偏向領域形状の変化量データを用いて当該ＳＦ３０の基準位置Ａを示す偏向位置（主偏向位置）を補正する。かかる場合にも、実際に描画する際の主偏向領域２２内での当該ＳＦ３０の位置に応じて、仮の主偏向領域２２の偏向領域形状（外枠）の変化量を線形補間すればよい。そして、ずれ量を補正する方向に座標をずらすことで補正できる。

なお、主偏向領域２２は、上述したように描画の進行に合わせて刻々と変化するので、描画制御部６２の制御による描画シーケンスに基づいて、当該ショットデータに定義されたショット図形を描画する時点での当該主偏向領域２２のショット密度を改めて演算し、かかるショット密度に応じた当該主偏向領域２２の偏向領域形状の変化量データを求めてもよい。そして、リアルタイムで当該主偏向領域２２の偏向領域形状の変化量データから主偏向位置を補正してもよい。

描画工程（Ｓ２０４）として、まず、偏向量演算部１３４は、主偏向器２０８によって、当該ＳＦ３０の基準位置Ａを示す、ショット密度に応じて補正された偏向位置（主偏向位置）に電子ビーム２００を偏向するための偏向量を演算する。同様に、偏向量演算部１３４は、副偏向器２０９によって、当該ショットデータに定義されたショット図形の、ショット密度に応じて補正された偏向位置（副偏向位置）に電子ビーム２００を偏向するための偏向量を演算する。また、ブランキング制御用の偏向量、及び成形制御用の偏向量も合わせて演算する。そして、それぞれ対応するＤＡＣアンプへと偏向量のデータが出力される。描画機構１５０は、上述した動作を行って、かかるショット図形を試料１０１に描画する。具体的には、主偏向器２０８と副偏向器２０９は、それぞれ、電子ビーム２００を試料１０１面上の補正された偏向位置に偏向する。かかる動作をショット図形毎に行うことで、描画機構１５０は、試料１０１にパターンを描画する。

以上のように、偏向領域形状演算部５４は、後述するショットデータを生成する前の前処理の段階で、当該偏向領域内にショットするショット数に応じて、当該偏向領域の偏向領域形状を演算する。かかる動作により、実際の描画処理の際に、演算処理が入らないのでスループットを低下させることを回避できる。

以上のように、実施の形態１によれば、偏向領域形状に対するショット数の影響を考慮した描画ができる。その結果、高精度な描画を行うことができる。

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。例えば、上述した例では、主偏向領域２２の偏向領域形状を測定するために、ＳＦ３０の中心位置にだけ評価図形パターン１２を配置した例を示したがこれに限るものではない。ＳＦ３０の偏向領域形状を測定する場合と同様、ＳＦ３０の中心位置以外にもさらに評価図形パターン１２を配置しても良い。

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
１２ 評価図形パターン
１４ 非解像ショットパターン
２０ ストライプ領域
２２ 主偏向領域
３０ ＳＦ
３１ 偏向位置
３２，３４ ショット図形
５０ ショット分割部
５１ 割当処理部
５２ ショット数演算部
５３ ショット密度演算部
５４ 偏向領域形状演算部
５５ 変化量演算部
５６ フィッティング部
６０ ショットデータ生成部
６２ 描画制御部
１００ 描画装置
１０１ 試料
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１１０，１２０ 制御計算機
１１２ メモリ
１３０ 偏向制御回路
１３２ 偏向位置補正部
１３４ 偏向量演算部
１３５，１３６，１３８ ＤＡＣアンプ
１４０，１４２，１４４ 記憶装置
１５０ 描画機構
１６０ 制御系回路
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３ 第１の成形アパーチャ基板
２０４ 投影レンズ
２０５ 偏向器
２０６ 第２の成形アパーチャ基板
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基板
３３０ 電子線
３４０ 試料
４１０ 第１のアパーチャ
４１１ 開口
４２０ 第２のアパーチャ
４２１ 可変成形開口
４３０ 荷電粒子ソース

Claims (4)

1. 偏向領域内に荷電粒子ビームのショットを行う場合のショット数を演算するショット数演算部と、
   前記偏向領域内にショットする前記ショット数に応じて、当該偏向領域内にショットする前記荷電粒子ビームの偏向位置を補正する偏向位置補正部と、
   前記荷電粒子ビームを試料面上の補正された偏向位置に偏向する偏向器と、
   前記ショット数に応じた前記偏向領域の偏向領域形状を演算する偏向領域形状演算部と、
   を備え、
   前記偏向領域形状は、解像しないドーズ量に相当する微小サイズのビームの複数の非解像ショットの数によってショット数が可変に調整された複数の評価パターンを描画することによって得られた前記複数の評価パターンの描画位置の測定データを用いて演算されることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
2. 前記偏向器は、サイズの異なる複数の偏向領域を多段偏向する多段偏向器として構成され、
   前記偏向領域形状演算部は、前記複数の偏向領域の各偏向領域について、偏向領域形状を演算する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. 図形パターンのデータが定義された描画データを記憶する記憶装置と、
   前記描画データを用いて、前記偏向領域内にショットするショットデータを生成するショットデータ生成部と、
   をさらに備え、
   前記偏向領域形状演算部は、前記ショットデータを生成する前の前処理の段階で、当該偏向領域内にショットする前記ショット数に応じて、当該偏向領域の偏向領域形状を演算し、
   前記偏向位置補正部は、前記ショット数に応じて演算された偏向領域形状に基づいて前記ショットデータが定義する前記荷電粒子ビームのショットの偏向位置を補正する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。
4. 偏向領域内に荷電粒子ビームのショットを行う場合のショット数を演算する工程と、
   前記偏向領域内にショットする前記ショット数に応じて、当該偏向領域内にショットする前記荷電粒子ビームの偏向位置を補正する工程と、
   前記荷電粒子ビームを試料面上の補正された偏向位置に偏向することによって、前記試料にパターンを描画する工程と、
   前記ショット数に応じた前記偏向領域の偏向領域形状を演算する工程と、
   を備え、
   前記偏向領域形状は、解像しないドーズ量に相当する微小サイズのビームの複数の非解像ショットの数によってショット数が可変に調整された複数の評価パターンを描画することによって得られた前記複数の評価パターンの描画位置の測定データを用いて演算されることを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。

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