荷電粒子ビーム描画方法及び装置
【課題】荷電粒子ビーム描画方法及び装置に関し、限られた数の円形開口を用いながら広いサイズ範囲にわたる円形パターンを得る。
【解決手段】荷電粒子ビーム源１と、該荷電粒子ビーム源から出射した荷電粒子ビームが照射する第１の矩形開口を有する第１成形スリット４と、開口径が異なる複数の円形開口を有する第２成形スリット７と、該第１成形スリットの開口を通過した荷電粒子ビームを第２成形スリット上に結像させる成形レンズ６と、該第１成形スリットの開口を通過した電子ビームを偏向させて前記第２成形スリット上の所望の円形開口に照射させる偏向器５とを備え、第２成形スリットのいずれかの円形開口を通過した成形円形ビームを描画材料１３上にショットし、円形パターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、前記第２成形スリット上の異なった円形開口で形成された成形円形ビームを、描画材料上に中心位置を一致させ重ねてショットする。
【解決手段】荷電粒子ビーム源１と、該荷電粒子ビーム源から出射した荷電粒子ビームが照射する第１の矩形開口を有する第１成形スリット４と、開口径が異なる複数の円形開口を有する第２成形スリット７と、該第１成形スリットの開口を通過した荷電粒子ビームを第２成形スリット上に結像させる成形レンズ６と、該第１成形スリットの開口を通過した電子ビームを偏向させて前記第２成形スリット上の所望の円形開口に照射させる偏向器５とを備え、第２成形スリットのいずれかの円形開口を通過した成形円形ビームを描画材料１３上にショットし、円形パターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、前記第２成形スリット上の異なった円形開口で形成された成形円形ビームを、描画材料上に中心位置を一致させ重ねてショットする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は荷電粒子ビーム描画方法及び装置に関し、更に詳しくは円形パターンを描画材料上に描画する場合における荷電粒子ビーム描画方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
微細なパターンを荷電粒子ビーム（例えば電子ビーム）を用いて高速度で描画する装置として、可変面積型電子ビーム描画装置が開発され、使用されている。この可変面積型電子ビーム描画装置においては、矩形状開口を有する２枚の成形開口板とその間に配置される成形偏向器を使用して作成した矩形状の可変成形ビームを描画材料上の任意の位置にショットし、次々と電子ビームの形状および断面積を変化させてショットを行うことにより、微細なパターンを高速度で描画することが可能である。
【０００３】
このような可変面積型電子ビーム描画装置において、描画パターンが円形の場合、矩形状のビームの組み合わせで円形パターンを描画するのが困難なため、矩形状開口とは別に円形開口を設け、この円形開口を用いて作成した円形断面の電子ビームを用いて描画することが行われる。
【０００４】
図７は円形開口を備えた可変面積型電子ビーム描画装置の概略説明図であり、電子銃１から発生した電子ビームが、第１成形スリット４に照射される。第１成形スリット４には矩形状開口４ａが穿たれており、この開口４ａを通過した矩形状断面を持った電子ビームは、成形レンズ６を介して同じく矩形状開口７ａを有する第２成形スリット７に投射される。成形レンズ６は、開口４ａの像を第２成形スリット７の開口７ａの位置に結像し、この像の位置を、第１及び第２成形スリットの間に配置された成形偏向器５により変えることにより、第２成形スリット７の開口７ａを通過する電子ビームの形状および断面積を変化させることができる。そして、開口７ａを通過した成形電子ビームは、静電レンズ９、対物レンズ１０、位置決め偏向器１１、位置決め副偏向器１２を介して描画材料１３上に投射される。
【０００５】
一方、第２成形スリット７には、矩形開口７ａに隣接して径の異なる複数の円形開口Ａ，Ｂ，Ｃが設けられており、円形パターン描画を行う際には、この円形開口が使用される。すなわち、円形パターン描画を行う際には、第１成形スリット４を通過した電子ビームは、円形開口Ａ，Ｂ，Ｃのいずれかに照射されるように成形偏向器５によって偏向される。そして、いずれかの円形開口を通過して円形断面が与えられた成形電子ビームは、静電レンズ９、対物レンズ１０、位置決め偏向器１１、位置決め副偏向器１２を介して描画材料１３上の所定の位置にジャストフォーカスの状態で投射される。
【０００６】
円形ビームの径は、基本的には、円形開口Ａ（小），Ｂ（中），Ｃ（大）を使い分けることにより、小中大の３段階に切り換えることが出来る。円形開口の数を増やせば、更に多段階に切り換えることができるが、製作コスト及び配列スペースなどの面で制約がある。
【０００７】
そこで、例えば３種類の径の成形電子ビームを使用しながらも、ショット時間を調節して入射エネルギーを変化させることにより、現像された際に得られる径を変化させ、更に多段階の大きさの円形パターンが得られるようにしている。
【０００８】
図８は、入射エネルギーと現像後に得られる円形パターンの直径との関係を説明するための図である。例えば円形開口Ａを用いた径Ｄａの成形電子ビーム５０を、レジストを表面に塗布した材料にショット時間を３段階に変えてショットした時の、レジストが受けた円形ビームショットの中心を通る線５０Ｄ上の入射エネルギー分布を示す図である。横軸が材料上の位置で０が円形ビーム中心を示し、縦軸が入射エネルギーを示している。
【０００９】
入射エネルギー分布曲線５１が、ショット時間が一番短いときのもので、５２，５３とショット時間が長くなるにつれて、入射エネルギーが高まることが分かる。Ｌはレジストの解像（現像）レベルを示し、この解像レベルと各入射エネルギー分布曲線５１，５２，５３との２交点の距離が、現像により得られる円形パターンの直径を示している。図９から、ショット時間が長くなるにつれて、現像により得られる円形パターンの直径は、Ｄａ＋、Ｄａ＋＋、Ｄａ＋＋＋と、増加することが分かる。
【００１０】
このように、円形開口Ａを用いた成形電子ビームでショット時間を３段階に調節することにより３段階に径を変化させた円形パターンを得ることができ、他の２つの円形開口を用いた場合でも同様に３段階にショット時間を変化させれば、合計９段階に径を変化させた円形パターンを得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１０−６２５６２号公報（段落００２４、図４）
【特許文献２】米国公開特許公報ＵＳ ２０１０／００５５５８０ Ａ１（Ｍａｒ．４， ２０１０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述したように、成形ビームのショット時間（入射エネルギー／ビーム照射量）を調整してサイズ調整を実施すると、以下のような問題が発生する。
【００１３】
すなわち、ビーム照射量でサイズ（直径）調整すると、レジスト感度により照射量に対するサイズの変化量が変わってしまう。このため、描画材料上に描画する際、レジストによっては所望の円サイズをカバーすることが出来なくなることがある。
【００１４】
以下、この問題点を詳細に説明する。図９は、サイズが３段階に異なる３つの円形開口（Ａ、Ｂ、Ｃ）を使用して成形した３種類の径の電子ビームを使用し、ショット時間を変化させてビーム照射量を変化させることにより、現像後に得られる円形パターン直径を変化させた場合の例を示す図である。図９より、円形開口Ａを使用して成形した電子ビームにより実現可能な直径の範囲と、円形開口Ｂを使用して成形した電子ビームにより実現可能な直径の範囲とは重なっており、また、円形開口Ｂを使用して成形した電子ビームにより実現可能な直径の範囲と、円形開口Ｃを使用して成形した電子ビームにより実現可能な直径の範囲とも重なっていることが分かる。
【００１５】
従って、要求される円形パターンの直径Ｄ１から直径ＤＮまで、３つの円形開口（Ａ、Ｂ、Ｃ）のいずれかを使用して成形した電子ビームについて、ショット時間を調節することにより、対応可能である。
【００１６】
一方、同じ３つの円形開口（Ａ、Ｂ、Ｃ）を使用し、図９の場合とは感度及び／又は性能の異なるレジストについて測定した、ビーム照射量に対する現像後得られる円形パターンの直径の変化を図１０に示す。このレジストは、入射エネルギーの変化による現像後得られる円形パターンの直径の変化幅が図１０の場合のレジストよりも狭い。このため、図９の例の場合と異なり、図１０では開口Ａで得られる最大パターン直径と開口Ｂで得られる最小パターン直径とが重なっていない。同様に、開口Ｂで得られる最大パターン直径と開口Ｃで得られる最小パターン直径とも重なっていない。このような重ならない領域ＢＤ１，ＢＤ２が存在すると、この領域の直径の円形パターンを形成できないことになる。
【００１７】
特に、現在開発されているレジストは、レジスト自身のボケを小さくして解像度を上げることを目指している。この方向性は、ビーム照射量の変化に対して現像後得られるパターン直径の変化が小さくなっていくことに結びつく。そのため、サイズ変化をビーム照射量で調整するのは次第に困難になりつつあると言える。
【００１８】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、複数のサイズの異なった円形開口で成形された荷電粒子ビームを同じ位置で重ねて露光することにより、現像後得られる円形パターンのサイズの変化幅を増やすことができる荷電粒子ビーム描画方法及び装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の課題を解決するために、本発明の荷電粒子ビーム描画方法は、荷電粒子ビーム源と、該荷電粒子ビーム源から出射した荷電粒子ビームが照射する第１の矩形開口を有する第１成形スリットと、開口径が異なる複数の円形開口を有する第２成形スリットと、該第１成形スリットの開口を通過した荷電粒子ビームを第２成形スリット上に結像させる成形レンズと、該第１成形スリットの開口を通過した電子ビームを偏向させて前記第２成形スリット上の所望の円形開口に照射させる偏向器とを備え、第２成形スリットの円形開口を通過した成形円形ビームを描画材料上にショットし、円形パターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、前記第２成形スリット上の異なった円形開口で形成された成形円形ビームを描画材料上の中心位置を一致させ重ねてショットすることにより、所望のサイズの円形パターンを描画することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の荷電粒子ビーム描画装置は、荷電粒子ビーム源と、該荷電粒子ビーム源から出射した荷電粒子ビームが照射する第１の矩形開口を有する第１成形スリットと、開口径が異なる複数の円形開口を有する第２成形スリットと、該第１成形スリットの開口を通過した電子ビームを第２成形スリット上に結像させる成形レンズと、該第１成形スリットの開口を通過した電子ビームを偏向させて前記第２成形スリット上の所望の円形開口に照射させる偏向器とを備え、第２成形スリットのいずれかの円形開口を通過した成形円形ビームを描画材料上にショットし、円形パターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置において、円形パターンの直径サイズに応じた、ショットに用いる前記複数の円形開口の単独または組み合わせの種類と、照射量の関係を記憶させたメモリを設け、描画すべき円形パターンの直径サイズに基づき、前記メモリからショットに用いる前記複数の円形開口の単独または組み合わせの種類と、照射量のデータを読み出し、該データに基づいて、第２成形スリットのいずれかの円形開口を通過した成形円形ビームの単独ショットで円形パターンを描画するか、あるいは前記第２成形スリット上の異なった円形開口で形成された成形円形ビームを、描画材料上に中心位置を一致させ重ねてショットすることにより、円形パターンを描画することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、複数のサイズの異なった円形成形スリットで形成された荷電粒子ビームを同じ位置で重ねて描画することにより、現像により得られる円形パターンのサイズ調整の幅を増やすことができ、ビーム照射量の変化に対して現像後得られるパターン直径の変化が小さいレジストを用いた場合であっても、所望の円形パターンサイズを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の方法を実施するための荷電粒子ビーム装置の構成例を示す図である。
【図２】円形開口ＡとＢを通り、それぞれのサイズに成形された荷電粒子ビームの入射エネルギー分布とそれぞれの照射量を１／２にして、同じ位置に照射した際の入射強度分布を示す図である。
【図３】円形開口ＡとＢの入射エネルギー分布とそれぞれの１／２照射量の和の比較グラフを示す図である。
【図４】本発明の動作を示すフローチャートである。
【図５】メモリ２０ａに記憶させた、データを説明するための図である。
【図６】副偏向領域の描画の説明図である。
【図７】円形開口を備えた可変面積型電子ビーム描画装置の概略説明図である。
【図８】入射エネルギーと現像後に得られる円形パターンの直径との関係を説明するための図である。
【図９】円形開口Ａ，Ｂ，Ｃを使用し形成した電子ビームについて、ビーム照射量の変化に対する現像後得られる円形パターン直径の変化を示す図である。
【図１０】感度・性能の異なるレジストを用い、図１０と同様に求めたビーム照射量の変化に対する現像後得られる円形パターン直径の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施例について、詳細に説明する。図１は本発明方法を実施するための電子ビーム描画装置の構成例を示す図である。図１の装置は基本的には図７と同じ構成であり、図７と同一の構成要素には同一の符号が付されているが、図７では省略されているブランカーなどの構成要素が加えられている。図１において、１は荷電粒子ビームを発生する荷電粒子源としての電子銃であり、電子銃１から発生した電子ビームはブランカー２及び照射レンズ３を介して第１成形スリット４上に照射される。
【００２４】
第１成形スリット４には矩形状開口が穿たれており、この開口を通過した矩形状断面を持った電子ビームは、成形レンズ６を介して同じく矩形状開口を有する第２成形スリット７に投射される。成形レンズ６は、開口４ａの像を第２成形スリット７の開口の位置に結像し、この像の位置を、第１及び第２成形スリットの間に配置された成形偏向器５により変えることにより、第２成形スリット７の開口を通過する電子ビームの形状および断面積を変化させることができる。そして、第２成形スリット７の開口を通過した成形電子ビームは、縮小レンズ８、静電レンズ９、対物レンズ１０、位置決め偏向器１１、位置決め副偏向器１２を介してステージ１４上に載置された描画材料１３に照射される。
【００２５】
制御ＣＰＵ２１は、パターンデータメモリ２２からパターンデータを読み出し、データ転送回路２０を介してブランカー制御回路１５、成形偏向器駆動回路１６、静電レンズ駆動回路１７，位置決め偏向器駆動回路１８へ送る。更に、制御ＣＰＵ２１は、描画材料１３のフィールド毎移動のために、ステージ駆動回路１９を介して描画材料１３が載せられたステージ１４を制御する。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００２６】
先ず、矩形状断面の成形電子ビームを用いた基本的な描画動作について説明する。パターンデータメモリ２２に格納されたパターンデータは、制御ＣＰＵ２１により逐次読み出され、データ転送回路２０に供給される。このデータ転送回路２０からのデータに基づき、成形偏向器駆動回路１６は成形偏向器５を駆動し、また位置決め偏向器駆動回路１８は位置決め偏向器１１と位置決め副偏向器１２を駆動する。この結果、各パターンデータに基づき、成形偏向器５により電子ビームの断面がデータに基づくパターン形状（矩形）に成形される。この時、ブランカー制御回路１５からのブランキング信号によりブランカー２から電子ビームが１ショットずつ取り出されるため、データに基づくパターン形状に成形された成形ビームが順次描画材料１３上にショットされ、所望の形状のパターン描画が行われる。
【００２７】
また、位置決め偏向器駆動回路１８の偏向範囲内における偏向位置によるフォーカスずれを補正するため、静電レンズ駆動回路１７が位置決め偏向器駆動回路１８と連動して静電レンズ９を動作させる。
【００２８】
更に、描画材料１３上の次の領域への描画の際には、制御ＣＰＵ２１からステージ駆動回路１９への指令により、ステージ１４は所定の距離（例えば１フィールド分）移動させられる。なお、ステージ１４の移動距離は、図示しないレーザー測長器により監視されており、測長器からの測長結果に基づいてステージ１４の位置は正確に制御されるようになっている。
【００２９】
図１における第１成形スリット４及び第２成形スリット７は、図７に示される円形開口Ａ（小），Ｂ（中），Ｃ（大）を有しており、円形パターン、若しくは円形パターンの集合を描画する場合、先に説明したように、第１成形スリット４を通過した電子ビームを第２成形スリット７の円形開口Ａ，Ｂ，Ｃのいずれかに照射することにより、第２成形スリット７から円形開口Ａ，Ｂ又はＣの径に応じたサイズの円形の成形ビームが取り出されて順次描画材料１３上にショットされる。
【００３０】
先に説明した従来技術では、その時、ショットは１回で、そのショット時間（照射時間／入射エネルギー）を調節することにより、現像後に得られる円形パターンのサイズを調節しているが、本発明では、複数回、例えば２回のショットで１つの円形パターンを描画する。例えば最初に円形開口Ａを使用した小径の円形成形ビームがショットされ、次に円形開口Ｂを使用した中径の円形成形ビームが同じ位置に重ねてショットされる。
【００３１】
更に、それぞれのショットの際、ブランカー２によりビーム照射時間（ビーム照射量）をそれぞれのショットに対してコントロールすることにより、現像後に得られる円形パターンのサイズを精密に調節することが可能になる。
【００３２】
図２において（Ａ），（Ｂ）は、円形開口ＡとＢを通過し、それぞれのサイズ（小径、中径）に成形された電子ビームをショット時間Ｔでショットした時の入射エネルギー分布と、ショット時間をＴ／２としそれぞれの照射量を１／２（５０％）にして照射した際の入射エネルギー分布を示す図である。
【００３３】
（Ａ）において、ｆ１は円形開口Ａによる小径ビームのショット時間Ｔの１回のショットでの入射エネルギー分布を、ｆ２はその小径ビームをショット時間Ｔ／２でショットした時の入射エネルギー分布を示している。一方、（Ｂ）において、ｆ３は円形開口Ｂによる中径ビームのショット時間Ｔの１回のショットでの入射エネルギー分布を、ｆ４はその中径ビームをショット時間Ｔ／２でショットした時の入射エネルギー分布を示している。
【００３４】
ここで、円形開口Ａによる１／２の入射エネルギー分布ｆ２と、円形開口Ｂによる１／２の入射エネルギー分布ｆ４とを加算すると、（Ａ＋Ｂ）においてｆ５で示すような入射エネルギー分布が得られる。このｆ５の入射エネルギー分布は、円形開口Ａによるエネルギー分布ｆ１より小さく、円形開口Ｂによるエネルギー分布ｆ３よりも大きい強度を有していることがわかる。
【００３５】
ｆ５の入射エネルギー分布を同じレジスト解像レベルＬで現像すると、得られる円形パターンの直径は、円形開口Ａを用いた場合と円形開口Ｂを用いた場合の中間の値になっていることが分かる。
【００３６】
図３は上記入射エネルギー分布ｆ１，ｆ３，ｆ５を、中心を一致させ重ねて描いたものである。ｆ５が分布のダレなどもなくちょうどｆ１とｆ３の間に入っていることから、径の異なる円形ビームを同一場所に重ねてショットし２回のショットで円形パターンを得ても、１回のショットで形成する場合（ｆ１，ｆ３）とレジストに与えるボケなどの特性は変化しないことが分かる。
【００３７】
ここで、円形開口Ａによる小径ビームを例えばショット時間５５Ｔ／１００でショットし、円形開口Ｂによる中径ビームもショット時間５５Ｔ／１００で同一場所にショットした場合には、２回のショットによる合成の入射エネルギー分布ｆ５は、図３に比べてｆ３に近付いたものとなる。逆に、例えばそれぞれのショット時間を４５Ｔ／１００とした場合には、２回のショットによる合成の入射エネルギー分布ｆ５は、図３に比べてｆ１に近付いたものとなる。従って、２回のショットのショット時間を調節することにより、現像後に得られる円形パターンのサイズを精密に調節することが可能になる。
【００３８】
なお、上述の説明では、円形開口Ａによる小径ビームと円形開口Ｂによる中径ビームによる２回のショットを例にとって説明したが、円形開口Ｂによる中径ビームと円形開口Ｃによる大径ビームによる２回のショットを組み合わせれば、全く同様に更に大きな径の円形パターンに適用することが出来ることは言うまでもない。
【００３９】
また、上述の説明では、２回のショットにおけるショット時間を１：１で等しくした場合を例にとった。しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、２回のショットにおけるショット時間を１：１から変化させて合成することもできる。例えば、１ショット目と２ショット目のショット時間比率を４：６と１ショット目を少なめにすることにより、２ショット目へのレジストヒーティングの影響を少なくすることができる。この結果、感度変化を発生させずに本来の感度に極力近い感度で適正なサイズのパターンを得ることができるようになる。
【００４０】
図４は本発明の第１の動作を示すフローチャートである。図において、２２はパターンデータメモリであり、描画すべき多数のパターンのパターンデータが所定のフォーマットで格納されている。データ転送回路２０は、円形パターンのサイズと、そのショットサイズに応じて第２成形スリットで使用する円形開口の種類（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ａ＋Ｂ，Ｂ＋Ｃ）とショット時間 （照射量）を記憶したメモリ２０ａを備え、制御ＣＰＵ２１により１つずつ読み出されたデータを元に、以下に示すような動作を行なう。なお、このフローチャートは、円形パターンのパターンデータが読み出された場合について説明するものである。
【００４１】
データ転送回路２０は、制御ＣＰＵ２１からの指令に基づきパターンデータメモリ２２から副偏向位置の範囲毎に円形パターンの描画データを読み出す（Ｓ１）。次に、この描画データの円形パターンのサイズに基づいてメモリ２０ａから円形パターンのサイズに対応した第２成形スリットで使用する円形開口の種類と電子ビームのショット時間を読み出す（Ｓ２）。
【００４２】
メモリ２０ａには、この描画装置で描画可能な円形パターンの直径サイズがＤｏからＤ５の範囲である場合、図５に示すように、ＤｏからＤ５の範囲を円形開口Ａ，Ｂ，Ｃをそれぞれ単独で使用して描画する３つの範囲Ｒａ（Ｄｏ≦Ｒａ＜Ｄ１），Ｒｂ（Ｄ２≦Ｒｂ＜Ｄ３），Ｒｃ（Ｄ４≦Ｒｃ≦Ｄ５）に、範囲ＲａとＲｂの間で円形開口Ａ，Ｂを使用する範囲Ｒａｂ（Ｄ１≦Ｒａ＜Ｄ２）と、範囲ＲｂとＲｃの間で円形開口Ｂ，Ｃを使用する範囲Ｒｂｃ（Ｄ３≦Ｒａ＜Ｄ４）とを加えた５つの範囲に分け、各領域毎に、図５においてＦａ，Ｆａｂ，Ｆｂ，Ｆｂｃ，Ｆｃで表される直径とショット時間（ビーム照射量）の関係曲線を示すテーブルあるいは近似式が記憶されている。
【００４３】
そして、読み出された円形パターンのサイズが、範囲Ｒａ，Ｒｂ又はＲｃにあった場合、Ｓ３，Ｓ４又はＳ５に移り、メモリ２０ａから読み出された円形開口Ａ，Ｂ又はＣとショット時間の情報に基づき、いずれかの円形開口を使用して形成した円形ビームを用い、読み出されたショット時間でショットを行い、読み出されたサイズの円形パターンを描画する。
【００４４】
読み出された円形パターンのサイズが、範囲Ｒａｂにあった場合、Ｓ６に移り、メモリ２０ａから読み出された円形開口Ａ＋Ｂとショット時間の情報に基づき、円形開口Ａを使用して形成した円形ビームと、円形開口Ｂを使用して形成した円形ビームを順次同じ位置に照射する。その際の各円形ビームのショット時間は、前述した１：１のケースでは、メモリ２０ａから読み出されたショット時間の１／２ずつとなる。
【００４５】
読み出された円形パターンのサイズが、範囲Ｒｂｃにあった場合、Ｓ７に移り、メモリ２０ａから読み出された円形開口Ｂ＋Ｃとショット時間の情報に基づき、円形開口Ｂを使用して形成した円形ビームと、円形開口Ｃを使用して形成した円形ビームを順次同じ位置に照射する。その際の各円形ビームのショット時間は、同様にメモリ２０ａから読み出されたショット時間の１／２ずつとなる。
【００４６】
そして、Ｓ８において位置決め副偏向範囲の円形パターンの描画がすべて完了したかどうかチェックが行われ、未完了であれば、Ｓ２へ戻って次の円形パターンの描画が完了まで行われる。位置決め副偏向範囲の描画が完了した場合には、位置決め偏向器１１で次の位置決め副偏向範囲に移動（Ｓ９）し、すべての位置決め副偏向範囲の円形パターン描画が完了するまで、Ｓ１に戻って次々と円形パターンの描画が行われる。
【００４７】
図６は副偏向範囲の露光の説明図である。図６において、３０〜３３は副偏向範囲である。この副偏向範囲は、位置決め副偏向器１２で一度に露光できる範囲である。先ず、位置決め偏向器１１で偏向開始ポイントをＡの位置にもってくる。そして、位置決め副偏向器１２による最初のショットａ１１が副偏向範囲にショットされる。それ以降、ショットａ１２〜ａ５５まで、次々とショットが行われ、このようなショットを副偏向範囲３０内で繰り返す。そして、この副偏向領域の露光がショットａ５５で完了すると、今度は位置決め偏向器１１で次の副偏向範囲３１の開始位置Ｂに偏向させる。
【００４８】
このような描画を繰り返して、その都度位置決め偏向範囲の描画が完了したかどうかチェックする（Ｓ１０）。完了していない場合は、ステップＳ１に戻り次の位置決め偏向範囲毎に繰り返し描画が行なわれる。完了した場合には、制御ＣＰＵ２１がステージ駆動回路１９を制御してステージ１４を次の位置決め偏向器範囲へ移動する（Ｓ１１）。
【００４９】
この実施例によれば、メモリ２０ａに、円形パターンのサイズと、そのショットサイズに応じて第２成形スリットで使用する円形開口の種類（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ａ＋Ｂ，Ｂ＋Ｃ）とショット時間（照射量）を記憶させたため、描画すべき円形パターンの直径サイズに応じて、使用する円形開口の種類と、ショット時間をメモリ２０ａから読み出して円形パターンをショットすることにより、所望のサイズの円形パターンを描画することができる。
【００５０】
なお、上記例では、メモリ２０ａに、描画すべき円形パターンの直径サイズに応じて、使用する円形開口の種類と、ショット時間を記憶させたが、あらかじめ、ショット分割の際に、円形ショットの場合には、直径サイズに応じて、使用する円形開口の種類と、ショット時間を表すデータを円形ショットの描画データとして付加してパターンデータメモリに記憶させるようにしても良い。
【００５１】
このようにすれば、図４におけるメモリ２０ａが不要となり、パターンデータメモリ２２からショットデータを読み出すと、円形ショットの場合には、直径サイズに応じた、使用する円形開口の種類と、ショット時間を表すデータが一緒に読み出され、そのデータに基づいて、Ｓ３〜Ｓ７に移って所望の円形パターンをショットすることができる。
【００５２】
上述の実施例では、荷電粒子ビームとして電子ビームを用いた場合を例にとったが、本発明はこれに限るものではなく、各種のイオンビームを用いる場合にも同様に適用することができる。
【００５３】
以上詳細に説明したように、本発明によれば第２のアパーチャの直径の異なる複数の円形開口を用いて形成した円形ビームを照射量調節して描画材料上の同じ位置に重ねて描画することにより、広いサイズ範囲の所望の円形パターンを描画することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１：電子銃 ２：ブランカー ３：照射レンズ ４：第１成形スリット
５：成形偏向器 ６：成形レンズ ７：第２成形スリット ８：縮小レンズ
９：静電レンズ １０：対物レンズ １１：位置決め偏向器
１２：位置決め副偏向器 １３：描画材料 １４：ステージ
１５：ブランカー制御回路 １６：成形偏向器駆動回路
１７：静電レンズ駆動回路 １８：位置決め偏向器駆動回路
１９：ステージ駆動回路 ２０：データ転送回路 ２０ａ：メモリ
２１：制御ＣＰＵ ２２：パターンデータメモリ
【技術分野】
【０００１】
本発明は荷電粒子ビーム描画方法及び装置に関し、更に詳しくは円形パターンを描画材料上に描画する場合における荷電粒子ビーム描画方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
微細なパターンを荷電粒子ビーム（例えば電子ビーム）を用いて高速度で描画する装置として、可変面積型電子ビーム描画装置が開発され、使用されている。この可変面積型電子ビーム描画装置においては、矩形状開口を有する２枚の成形開口板とその間に配置される成形偏向器を使用して作成した矩形状の可変成形ビームを描画材料上の任意の位置にショットし、次々と電子ビームの形状および断面積を変化させてショットを行うことにより、微細なパターンを高速度で描画することが可能である。
【０００３】
このような可変面積型電子ビーム描画装置において、描画パターンが円形の場合、矩形状のビームの組み合わせで円形パターンを描画するのが困難なため、矩形状開口とは別に円形開口を設け、この円形開口を用いて作成した円形断面の電子ビームを用いて描画することが行われる。
【０００４】
図７は円形開口を備えた可変面積型電子ビーム描画装置の概略説明図であり、電子銃１から発生した電子ビームが、第１成形スリット４に照射される。第１成形スリット４には矩形状開口４ａが穿たれており、この開口４ａを通過した矩形状断面を持った電子ビームは、成形レンズ６を介して同じく矩形状開口７ａを有する第２成形スリット７に投射される。成形レンズ６は、開口４ａの像を第２成形スリット７の開口７ａの位置に結像し、この像の位置を、第１及び第２成形スリットの間に配置された成形偏向器５により変えることにより、第２成形スリット７の開口７ａを通過する電子ビームの形状および断面積を変化させることができる。そして、開口７ａを通過した成形電子ビームは、静電レンズ９、対物レンズ１０、位置決め偏向器１１、位置決め副偏向器１２を介して描画材料１３上に投射される。
【０００５】
一方、第２成形スリット７には、矩形開口７ａに隣接して径の異なる複数の円形開口Ａ，Ｂ，Ｃが設けられており、円形パターン描画を行う際には、この円形開口が使用される。すなわち、円形パターン描画を行う際には、第１成形スリット４を通過した電子ビームは、円形開口Ａ，Ｂ，Ｃのいずれかに照射されるように成形偏向器５によって偏向される。そして、いずれかの円形開口を通過して円形断面が与えられた成形電子ビームは、静電レンズ９、対物レンズ１０、位置決め偏向器１１、位置決め副偏向器１２を介して描画材料１３上の所定の位置にジャストフォーカスの状態で投射される。
【０００６】
円形ビームの径は、基本的には、円形開口Ａ（小），Ｂ（中），Ｃ（大）を使い分けることにより、小中大の３段階に切り換えることが出来る。円形開口の数を増やせば、更に多段階に切り換えることができるが、製作コスト及び配列スペースなどの面で制約がある。
【０００７】
そこで、例えば３種類の径の成形電子ビームを使用しながらも、ショット時間を調節して入射エネルギーを変化させることにより、現像された際に得られる径を変化させ、更に多段階の大きさの円形パターンが得られるようにしている。
【０００８】
図８は、入射エネルギーと現像後に得られる円形パターンの直径との関係を説明するための図である。例えば円形開口Ａを用いた径Ｄａの成形電子ビーム５０を、レジストを表面に塗布した材料にショット時間を３段階に変えてショットした時の、レジストが受けた円形ビームショットの中心を通る線５０Ｄ上の入射エネルギー分布を示す図である。横軸が材料上の位置で０が円形ビーム中心を示し、縦軸が入射エネルギーを示している。
【０００９】
入射エネルギー分布曲線５１が、ショット時間が一番短いときのもので、５２，５３とショット時間が長くなるにつれて、入射エネルギーが高まることが分かる。Ｌはレジストの解像（現像）レベルを示し、この解像レベルと各入射エネルギー分布曲線５１，５２，５３との２交点の距離が、現像により得られる円形パターンの直径を示している。図９から、ショット時間が長くなるにつれて、現像により得られる円形パターンの直径は、Ｄａ＋、Ｄａ＋＋、Ｄａ＋＋＋と、増加することが分かる。
【００１０】
このように、円形開口Ａを用いた成形電子ビームでショット時間を３段階に調節することにより３段階に径を変化させた円形パターンを得ることができ、他の２つの円形開口を用いた場合でも同様に３段階にショット時間を変化させれば、合計９段階に径を変化させた円形パターンを得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１０−６２５６２号公報（段落００２４、図４）
【特許文献２】米国公開特許公報ＵＳ ２０１０／００５５５８０ Ａ１（Ｍａｒ．４， ２０１０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述したように、成形ビームのショット時間（入射エネルギー／ビーム照射量）を調整してサイズ調整を実施すると、以下のような問題が発生する。
【００１３】
すなわち、ビーム照射量でサイズ（直径）調整すると、レジスト感度により照射量に対するサイズの変化量が変わってしまう。このため、描画材料上に描画する際、レジストによっては所望の円サイズをカバーすることが出来なくなることがある。
【００１４】
以下、この問題点を詳細に説明する。図９は、サイズが３段階に異なる３つの円形開口（Ａ、Ｂ、Ｃ）を使用して成形した３種類の径の電子ビームを使用し、ショット時間を変化させてビーム照射量を変化させることにより、現像後に得られる円形パターン直径を変化させた場合の例を示す図である。図９より、円形開口Ａを使用して成形した電子ビームにより実現可能な直径の範囲と、円形開口Ｂを使用して成形した電子ビームにより実現可能な直径の範囲とは重なっており、また、円形開口Ｂを使用して成形した電子ビームにより実現可能な直径の範囲と、円形開口Ｃを使用して成形した電子ビームにより実現可能な直径の範囲とも重なっていることが分かる。
【００１５】
従って、要求される円形パターンの直径Ｄ１から直径ＤＮまで、３つの円形開口（Ａ、Ｂ、Ｃ）のいずれかを使用して成形した電子ビームについて、ショット時間を調節することにより、対応可能である。
【００１６】
一方、同じ３つの円形開口（Ａ、Ｂ、Ｃ）を使用し、図９の場合とは感度及び／又は性能の異なるレジストについて測定した、ビーム照射量に対する現像後得られる円形パターンの直径の変化を図１０に示す。このレジストは、入射エネルギーの変化による現像後得られる円形パターンの直径の変化幅が図１０の場合のレジストよりも狭い。このため、図９の例の場合と異なり、図１０では開口Ａで得られる最大パターン直径と開口Ｂで得られる最小パターン直径とが重なっていない。同様に、開口Ｂで得られる最大パターン直径と開口Ｃで得られる最小パターン直径とも重なっていない。このような重ならない領域ＢＤ１，ＢＤ２が存在すると、この領域の直径の円形パターンを形成できないことになる。
【００１７】
特に、現在開発されているレジストは、レジスト自身のボケを小さくして解像度を上げることを目指している。この方向性は、ビーム照射量の変化に対して現像後得られるパターン直径の変化が小さくなっていくことに結びつく。そのため、サイズ変化をビーム照射量で調整するのは次第に困難になりつつあると言える。
【００１８】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、複数のサイズの異なった円形開口で成形された荷電粒子ビームを同じ位置で重ねて露光することにより、現像後得られる円形パターンのサイズの変化幅を増やすことができる荷電粒子ビーム描画方法及び装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の課題を解決するために、本発明の荷電粒子ビーム描画方法は、荷電粒子ビーム源と、該荷電粒子ビーム源から出射した荷電粒子ビームが照射する第１の矩形開口を有する第１成形スリットと、開口径が異なる複数の円形開口を有する第２成形スリットと、該第１成形スリットの開口を通過した荷電粒子ビームを第２成形スリット上に結像させる成形レンズと、該第１成形スリットの開口を通過した電子ビームを偏向させて前記第２成形スリット上の所望の円形開口に照射させる偏向器とを備え、第２成形スリットの円形開口を通過した成形円形ビームを描画材料上にショットし、円形パターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、前記第２成形スリット上の異なった円形開口で形成された成形円形ビームを描画材料上の中心位置を一致させ重ねてショットすることにより、所望のサイズの円形パターンを描画することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の荷電粒子ビーム描画装置は、荷電粒子ビーム源と、該荷電粒子ビーム源から出射した荷電粒子ビームが照射する第１の矩形開口を有する第１成形スリットと、開口径が異なる複数の円形開口を有する第２成形スリットと、該第１成形スリットの開口を通過した電子ビームを第２成形スリット上に結像させる成形レンズと、該第１成形スリットの開口を通過した電子ビームを偏向させて前記第２成形スリット上の所望の円形開口に照射させる偏向器とを備え、第２成形スリットのいずれかの円形開口を通過した成形円形ビームを描画材料上にショットし、円形パターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置において、円形パターンの直径サイズに応じた、ショットに用いる前記複数の円形開口の単独または組み合わせの種類と、照射量の関係を記憶させたメモリを設け、描画すべき円形パターンの直径サイズに基づき、前記メモリからショットに用いる前記複数の円形開口の単独または組み合わせの種類と、照射量のデータを読み出し、該データに基づいて、第２成形スリットのいずれかの円形開口を通過した成形円形ビームの単独ショットで円形パターンを描画するか、あるいは前記第２成形スリット上の異なった円形開口で形成された成形円形ビームを、描画材料上に中心位置を一致させ重ねてショットすることにより、円形パターンを描画することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、複数のサイズの異なった円形成形スリットで形成された荷電粒子ビームを同じ位置で重ねて描画することにより、現像により得られる円形パターンのサイズ調整の幅を増やすことができ、ビーム照射量の変化に対して現像後得られるパターン直径の変化が小さいレジストを用いた場合であっても、所望の円形パターンサイズを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の方法を実施するための荷電粒子ビーム装置の構成例を示す図である。
【図２】円形開口ＡとＢを通り、それぞれのサイズに成形された荷電粒子ビームの入射エネルギー分布とそれぞれの照射量を１／２にして、同じ位置に照射した際の入射強度分布を示す図である。
【図３】円形開口ＡとＢの入射エネルギー分布とそれぞれの１／２照射量の和の比較グラフを示す図である。
【図４】本発明の動作を示すフローチャートである。
【図５】メモリ２０ａに記憶させた、データを説明するための図である。
【図６】副偏向領域の描画の説明図である。
【図７】円形開口を備えた可変面積型電子ビーム描画装置の概略説明図である。
【図８】入射エネルギーと現像後に得られる円形パターンの直径との関係を説明するための図である。
【図９】円形開口Ａ，Ｂ，Ｃを使用し形成した電子ビームについて、ビーム照射量の変化に対する現像後得られる円形パターン直径の変化を示す図である。
【図１０】感度・性能の異なるレジストを用い、図１０と同様に求めたビーム照射量の変化に対する現像後得られる円形パターン直径の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施例について、詳細に説明する。図１は本発明方法を実施するための電子ビーム描画装置の構成例を示す図である。図１の装置は基本的には図７と同じ構成であり、図７と同一の構成要素には同一の符号が付されているが、図７では省略されているブランカーなどの構成要素が加えられている。図１において、１は荷電粒子ビームを発生する荷電粒子源としての電子銃であり、電子銃１から発生した電子ビームはブランカー２及び照射レンズ３を介して第１成形スリット４上に照射される。
【００２４】
第１成形スリット４には矩形状開口が穿たれており、この開口を通過した矩形状断面を持った電子ビームは、成形レンズ６を介して同じく矩形状開口を有する第２成形スリット７に投射される。成形レンズ６は、開口４ａの像を第２成形スリット７の開口の位置に結像し、この像の位置を、第１及び第２成形スリットの間に配置された成形偏向器５により変えることにより、第２成形スリット７の開口を通過する電子ビームの形状および断面積を変化させることができる。そして、第２成形スリット７の開口を通過した成形電子ビームは、縮小レンズ８、静電レンズ９、対物レンズ１０、位置決め偏向器１１、位置決め副偏向器１２を介してステージ１４上に載置された描画材料１３に照射される。
【００２５】
制御ＣＰＵ２１は、パターンデータメモリ２２からパターンデータを読み出し、データ転送回路２０を介してブランカー制御回路１５、成形偏向器駆動回路１６、静電レンズ駆動回路１７，位置決め偏向器駆動回路１８へ送る。更に、制御ＣＰＵ２１は、描画材料１３のフィールド毎移動のために、ステージ駆動回路１９を介して描画材料１３が載せられたステージ１４を制御する。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００２６】
先ず、矩形状断面の成形電子ビームを用いた基本的な描画動作について説明する。パターンデータメモリ２２に格納されたパターンデータは、制御ＣＰＵ２１により逐次読み出され、データ転送回路２０に供給される。このデータ転送回路２０からのデータに基づき、成形偏向器駆動回路１６は成形偏向器５を駆動し、また位置決め偏向器駆動回路１８は位置決め偏向器１１と位置決め副偏向器１２を駆動する。この結果、各パターンデータに基づき、成形偏向器５により電子ビームの断面がデータに基づくパターン形状（矩形）に成形される。この時、ブランカー制御回路１５からのブランキング信号によりブランカー２から電子ビームが１ショットずつ取り出されるため、データに基づくパターン形状に成形された成形ビームが順次描画材料１３上にショットされ、所望の形状のパターン描画が行われる。
【００２７】
また、位置決め偏向器駆動回路１８の偏向範囲内における偏向位置によるフォーカスずれを補正するため、静電レンズ駆動回路１７が位置決め偏向器駆動回路１８と連動して静電レンズ９を動作させる。
【００２８】
更に、描画材料１３上の次の領域への描画の際には、制御ＣＰＵ２１からステージ駆動回路１９への指令により、ステージ１４は所定の距離（例えば１フィールド分）移動させられる。なお、ステージ１４の移動距離は、図示しないレーザー測長器により監視されており、測長器からの測長結果に基づいてステージ１４の位置は正確に制御されるようになっている。
【００２９】
図１における第１成形スリット４及び第２成形スリット７は、図７に示される円形開口Ａ（小），Ｂ（中），Ｃ（大）を有しており、円形パターン、若しくは円形パターンの集合を描画する場合、先に説明したように、第１成形スリット４を通過した電子ビームを第２成形スリット７の円形開口Ａ，Ｂ，Ｃのいずれかに照射することにより、第２成形スリット７から円形開口Ａ，Ｂ又はＣの径に応じたサイズの円形の成形ビームが取り出されて順次描画材料１３上にショットされる。
【００３０】
先に説明した従来技術では、その時、ショットは１回で、そのショット時間（照射時間／入射エネルギー）を調節することにより、現像後に得られる円形パターンのサイズを調節しているが、本発明では、複数回、例えば２回のショットで１つの円形パターンを描画する。例えば最初に円形開口Ａを使用した小径の円形成形ビームがショットされ、次に円形開口Ｂを使用した中径の円形成形ビームが同じ位置に重ねてショットされる。
【００３１】
更に、それぞれのショットの際、ブランカー２によりビーム照射時間（ビーム照射量）をそれぞれのショットに対してコントロールすることにより、現像後に得られる円形パターンのサイズを精密に調節することが可能になる。
【００３２】
図２において（Ａ），（Ｂ）は、円形開口ＡとＢを通過し、それぞれのサイズ（小径、中径）に成形された電子ビームをショット時間Ｔでショットした時の入射エネルギー分布と、ショット時間をＴ／２としそれぞれの照射量を１／２（５０％）にして照射した際の入射エネルギー分布を示す図である。
【００３３】
（Ａ）において、ｆ１は円形開口Ａによる小径ビームのショット時間Ｔの１回のショットでの入射エネルギー分布を、ｆ２はその小径ビームをショット時間Ｔ／２でショットした時の入射エネルギー分布を示している。一方、（Ｂ）において、ｆ３は円形開口Ｂによる中径ビームのショット時間Ｔの１回のショットでの入射エネルギー分布を、ｆ４はその中径ビームをショット時間Ｔ／２でショットした時の入射エネルギー分布を示している。
【００３４】
ここで、円形開口Ａによる１／２の入射エネルギー分布ｆ２と、円形開口Ｂによる１／２の入射エネルギー分布ｆ４とを加算すると、（Ａ＋Ｂ）においてｆ５で示すような入射エネルギー分布が得られる。このｆ５の入射エネルギー分布は、円形開口Ａによるエネルギー分布ｆ１より小さく、円形開口Ｂによるエネルギー分布ｆ３よりも大きい強度を有していることがわかる。
【００３５】
ｆ５の入射エネルギー分布を同じレジスト解像レベルＬで現像すると、得られる円形パターンの直径は、円形開口Ａを用いた場合と円形開口Ｂを用いた場合の中間の値になっていることが分かる。
【００３６】
図３は上記入射エネルギー分布ｆ１，ｆ３，ｆ５を、中心を一致させ重ねて描いたものである。ｆ５が分布のダレなどもなくちょうどｆ１とｆ３の間に入っていることから、径の異なる円形ビームを同一場所に重ねてショットし２回のショットで円形パターンを得ても、１回のショットで形成する場合（ｆ１，ｆ３）とレジストに与えるボケなどの特性は変化しないことが分かる。
【００３７】
ここで、円形開口Ａによる小径ビームを例えばショット時間５５Ｔ／１００でショットし、円形開口Ｂによる中径ビームもショット時間５５Ｔ／１００で同一場所にショットした場合には、２回のショットによる合成の入射エネルギー分布ｆ５は、図３に比べてｆ３に近付いたものとなる。逆に、例えばそれぞれのショット時間を４５Ｔ／１００とした場合には、２回のショットによる合成の入射エネルギー分布ｆ５は、図３に比べてｆ１に近付いたものとなる。従って、２回のショットのショット時間を調節することにより、現像後に得られる円形パターンのサイズを精密に調節することが可能になる。
【００３８】
なお、上述の説明では、円形開口Ａによる小径ビームと円形開口Ｂによる中径ビームによる２回のショットを例にとって説明したが、円形開口Ｂによる中径ビームと円形開口Ｃによる大径ビームによる２回のショットを組み合わせれば、全く同様に更に大きな径の円形パターンに適用することが出来ることは言うまでもない。
【００３９】
また、上述の説明では、２回のショットにおけるショット時間を１：１で等しくした場合を例にとった。しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、２回のショットにおけるショット時間を１：１から変化させて合成することもできる。例えば、１ショット目と２ショット目のショット時間比率を４：６と１ショット目を少なめにすることにより、２ショット目へのレジストヒーティングの影響を少なくすることができる。この結果、感度変化を発生させずに本来の感度に極力近い感度で適正なサイズのパターンを得ることができるようになる。
【００４０】
図４は本発明の第１の動作を示すフローチャートである。図において、２２はパターンデータメモリであり、描画すべき多数のパターンのパターンデータが所定のフォーマットで格納されている。データ転送回路２０は、円形パターンのサイズと、そのショットサイズに応じて第２成形スリットで使用する円形開口の種類（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ａ＋Ｂ，Ｂ＋Ｃ）とショット時間 （照射量）を記憶したメモリ２０ａを備え、制御ＣＰＵ２１により１つずつ読み出されたデータを元に、以下に示すような動作を行なう。なお、このフローチャートは、円形パターンのパターンデータが読み出された場合について説明するものである。
【００４１】
データ転送回路２０は、制御ＣＰＵ２１からの指令に基づきパターンデータメモリ２２から副偏向位置の範囲毎に円形パターンの描画データを読み出す（Ｓ１）。次に、この描画データの円形パターンのサイズに基づいてメモリ２０ａから円形パターンのサイズに対応した第２成形スリットで使用する円形開口の種類と電子ビームのショット時間を読み出す（Ｓ２）。
【００４２】
メモリ２０ａには、この描画装置で描画可能な円形パターンの直径サイズがＤｏからＤ５の範囲である場合、図５に示すように、ＤｏからＤ５の範囲を円形開口Ａ，Ｂ，Ｃをそれぞれ単独で使用して描画する３つの範囲Ｒａ（Ｄｏ≦Ｒａ＜Ｄ１），Ｒｂ（Ｄ２≦Ｒｂ＜Ｄ３），Ｒｃ（Ｄ４≦Ｒｃ≦Ｄ５）に、範囲ＲａとＲｂの間で円形開口Ａ，Ｂを使用する範囲Ｒａｂ（Ｄ１≦Ｒａ＜Ｄ２）と、範囲ＲｂとＲｃの間で円形開口Ｂ，Ｃを使用する範囲Ｒｂｃ（Ｄ３≦Ｒａ＜Ｄ４）とを加えた５つの範囲に分け、各領域毎に、図５においてＦａ，Ｆａｂ，Ｆｂ，Ｆｂｃ，Ｆｃで表される直径とショット時間（ビーム照射量）の関係曲線を示すテーブルあるいは近似式が記憶されている。
【００４３】
そして、読み出された円形パターンのサイズが、範囲Ｒａ，Ｒｂ又はＲｃにあった場合、Ｓ３，Ｓ４又はＳ５に移り、メモリ２０ａから読み出された円形開口Ａ，Ｂ又はＣとショット時間の情報に基づき、いずれかの円形開口を使用して形成した円形ビームを用い、読み出されたショット時間でショットを行い、読み出されたサイズの円形パターンを描画する。
【００４４】
読み出された円形パターンのサイズが、範囲Ｒａｂにあった場合、Ｓ６に移り、メモリ２０ａから読み出された円形開口Ａ＋Ｂとショット時間の情報に基づき、円形開口Ａを使用して形成した円形ビームと、円形開口Ｂを使用して形成した円形ビームを順次同じ位置に照射する。その際の各円形ビームのショット時間は、前述した１：１のケースでは、メモリ２０ａから読み出されたショット時間の１／２ずつとなる。
【００４５】
読み出された円形パターンのサイズが、範囲Ｒｂｃにあった場合、Ｓ７に移り、メモリ２０ａから読み出された円形開口Ｂ＋Ｃとショット時間の情報に基づき、円形開口Ｂを使用して形成した円形ビームと、円形開口Ｃを使用して形成した円形ビームを順次同じ位置に照射する。その際の各円形ビームのショット時間は、同様にメモリ２０ａから読み出されたショット時間の１／２ずつとなる。
【００４６】
そして、Ｓ８において位置決め副偏向範囲の円形パターンの描画がすべて完了したかどうかチェックが行われ、未完了であれば、Ｓ２へ戻って次の円形パターンの描画が完了まで行われる。位置決め副偏向範囲の描画が完了した場合には、位置決め偏向器１１で次の位置決め副偏向範囲に移動（Ｓ９）し、すべての位置決め副偏向範囲の円形パターン描画が完了するまで、Ｓ１に戻って次々と円形パターンの描画が行われる。
【００４７】
図６は副偏向範囲の露光の説明図である。図６において、３０〜３３は副偏向範囲である。この副偏向範囲は、位置決め副偏向器１２で一度に露光できる範囲である。先ず、位置決め偏向器１１で偏向開始ポイントをＡの位置にもってくる。そして、位置決め副偏向器１２による最初のショットａ１１が副偏向範囲にショットされる。それ以降、ショットａ１２〜ａ５５まで、次々とショットが行われ、このようなショットを副偏向範囲３０内で繰り返す。そして、この副偏向領域の露光がショットａ５５で完了すると、今度は位置決め偏向器１１で次の副偏向範囲３１の開始位置Ｂに偏向させる。
【００４８】
このような描画を繰り返して、その都度位置決め偏向範囲の描画が完了したかどうかチェックする（Ｓ１０）。完了していない場合は、ステップＳ１に戻り次の位置決め偏向範囲毎に繰り返し描画が行なわれる。完了した場合には、制御ＣＰＵ２１がステージ駆動回路１９を制御してステージ１４を次の位置決め偏向器範囲へ移動する（Ｓ１１）。
【００４９】
この実施例によれば、メモリ２０ａに、円形パターンのサイズと、そのショットサイズに応じて第２成形スリットで使用する円形開口の種類（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ａ＋Ｂ，Ｂ＋Ｃ）とショット時間（照射量）を記憶させたため、描画すべき円形パターンの直径サイズに応じて、使用する円形開口の種類と、ショット時間をメモリ２０ａから読み出して円形パターンをショットすることにより、所望のサイズの円形パターンを描画することができる。
【００５０】
なお、上記例では、メモリ２０ａに、描画すべき円形パターンの直径サイズに応じて、使用する円形開口の種類と、ショット時間を記憶させたが、あらかじめ、ショット分割の際に、円形ショットの場合には、直径サイズに応じて、使用する円形開口の種類と、ショット時間を表すデータを円形ショットの描画データとして付加してパターンデータメモリに記憶させるようにしても良い。
【００５１】
このようにすれば、図４におけるメモリ２０ａが不要となり、パターンデータメモリ２２からショットデータを読み出すと、円形ショットの場合には、直径サイズに応じた、使用する円形開口の種類と、ショット時間を表すデータが一緒に読み出され、そのデータに基づいて、Ｓ３〜Ｓ７に移って所望の円形パターンをショットすることができる。
【００５２】
上述の実施例では、荷電粒子ビームとして電子ビームを用いた場合を例にとったが、本発明はこれに限るものではなく、各種のイオンビームを用いる場合にも同様に適用することができる。
【００５３】
以上詳細に説明したように、本発明によれば第２のアパーチャの直径の異なる複数の円形開口を用いて形成した円形ビームを照射量調節して描画材料上の同じ位置に重ねて描画することにより、広いサイズ範囲の所望の円形パターンを描画することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１：電子銃 ２：ブランカー ３：照射レンズ ４：第１成形スリット
５：成形偏向器 ６：成形レンズ ７：第２成形スリット ８：縮小レンズ
９：静電レンズ １０：対物レンズ １１：位置決め偏向器
１２：位置決め副偏向器 １３：描画材料 １４：ステージ
１５：ブランカー制御回路 １６：成形偏向器駆動回路
１７：静電レンズ駆動回路 １８：位置決め偏向器駆動回路
１９：ステージ駆動回路 ２０：データ転送回路 ２０ａ：メモリ
２１：制御ＣＰＵ ２２：パターンデータメモリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビーム源と、該荷電粒子ビーム源から出射した荷電粒子ビームが照射する第１の矩形開口を有する第１成形スリットと、開口径が異なる複数の円形開口を有する第２成形スリットと、該第１成形スリットの開口を通過した荷電粒子ビームを第２成形スリット上に結像させる成形レンズと、該第１成形スリットの開口を通過した電子ビームを偏向させて前記第２成形スリット上の所望の円形開口に照射させる偏向器とを備え、第２成形スリットのいずれかの円形開口を通過した成形円形ビームを描画材料上にショットし、円形パターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、前記第２成形スリット上の異なった円形開口で形成された成形円形ビームを、描画材料上に中心位置を一致させ重ねてショットすることにより、所望のサイズの円形パターンを描画することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
【請求項２】
円形パターンの直径サイズに応じた、ショットに用いる前記複数の円形開口の単独または組み合わせの種類と、照射量の関係をメモリに記憶させ、描画すべき円形パターンの直径サイズに基づき、前記メモリからショットに用いる前記複数の円形開口の単独または組み合わせの種類と、照射量のデータを読み出し、該データに基づいて、第２成形スリットのいずれかの円形開口を通過した成形円形ビームの単独ショットで円形パターンを描画するか、あるいは前記第２成形スリット上の異なった円形開口で形成された成形円形ビームを、描画材料上に中心位置を一致させ重ねてショットすることにより、円形パターンを描画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方法。
【請求項３】
前記第２成形スリット上の異なった円形開口で形成された成形円形ビームを、描画材料上に中心位置を一致させ重ねてショットする際、各ショットの照射時間を等しくしたことを特徴とする請求項１又は２記載の荷電粒子ビーム描画方法。
【請求項４】
荷電粒子ビーム源と、該荷電粒子ビーム源から出射した荷電粒子ビームが照射する第１の矩形開口を有する第１成形スリットと、開口径が異なる複数の円形開口を有する第２成形スリットと、該第１成形スリットの開口を通過した電子ビームを第２成形スリット上に結像させる成形レンズと、該第１成形スリットの開口を通過した電子ビームを偏向させて前記第２成形スリット上の所望の円形開口に照射させる偏向器とを備え、第２成形スリットのいずれかの円形開口を通過した成形円形ビームを描画材料上にショットし、円形パターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置において、円形パターンの直径サイズに応じた、ショットに用いる前記複数の円形開口の単独または組み合わせの種類と、照射量の関係を記憶させたメモリを設け、描画すべき円形パターンの直径サイズに基づき、前記メモリからショットに用いる前記複数の円形開口の単独または組み合わせの種類と、照射量のデータを読み出し、該データに基づいて、第２成形スリットのいずれかの円形開口を通過した成形円形ビームの単独ショットで円形パターンを描画するか、あるいは前記第２成形スリット上の異なった円形開口で形成された成形円形ビームを、描画材料上に中心位置を一致させ重ねてショットすることにより、円形パターンを描画することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項１】
荷電粒子ビーム源と、該荷電粒子ビーム源から出射した荷電粒子ビームが照射する第１の矩形開口を有する第１成形スリットと、開口径が異なる複数の円形開口を有する第２成形スリットと、該第１成形スリットの開口を通過した荷電粒子ビームを第２成形スリット上に結像させる成形レンズと、該第１成形スリットの開口を通過した電子ビームを偏向させて前記第２成形スリット上の所望の円形開口に照射させる偏向器とを備え、第２成形スリットのいずれかの円形開口を通過した成形円形ビームを描画材料上にショットし、円形パターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、前記第２成形スリット上の異なった円形開口で形成された成形円形ビームを、描画材料上に中心位置を一致させ重ねてショットすることにより、所望のサイズの円形パターンを描画することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
【請求項２】
円形パターンの直径サイズに応じた、ショットに用いる前記複数の円形開口の単独または組み合わせの種類と、照射量の関係をメモリに記憶させ、描画すべき円形パターンの直径サイズに基づき、前記メモリからショットに用いる前記複数の円形開口の単独または組み合わせの種類と、照射量のデータを読み出し、該データに基づいて、第２成形スリットのいずれかの円形開口を通過した成形円形ビームの単独ショットで円形パターンを描画するか、あるいは前記第２成形スリット上の異なった円形開口で形成された成形円形ビームを、描画材料上に中心位置を一致させ重ねてショットすることにより、円形パターンを描画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方法。
【請求項３】
前記第２成形スリット上の異なった円形開口で形成された成形円形ビームを、描画材料上に中心位置を一致させ重ねてショットする際、各ショットの照射時間を等しくしたことを特徴とする請求項１又は２記載の荷電粒子ビーム描画方法。
【請求項４】
荷電粒子ビーム源と、該荷電粒子ビーム源から出射した荷電粒子ビームが照射する第１の矩形開口を有する第１成形スリットと、開口径が異なる複数の円形開口を有する第２成形スリットと、該第１成形スリットの開口を通過した電子ビームを第２成形スリット上に結像させる成形レンズと、該第１成形スリットの開口を通過した電子ビームを偏向させて前記第２成形スリット上の所望の円形開口に照射させる偏向器とを備え、第２成形スリットのいずれかの円形開口を通過した成形円形ビームを描画材料上にショットし、円形パターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置において、円形パターンの直径サイズに応じた、ショットに用いる前記複数の円形開口の単独または組み合わせの種類と、照射量の関係を記憶させたメモリを設け、描画すべき円形パターンの直径サイズに基づき、前記メモリからショットに用いる前記複数の円形開口の単独または組み合わせの種類と、照射量のデータを読み出し、該データに基づいて、第２成形スリットのいずれかの円形開口を通過した成形円形ビームの単独ショットで円形パターンを描画するか、あるいは前記第２成形スリット上の異なった円形開口で形成された成形円形ビームを、描画材料上に中心位置を一致させ重ねてショットすることにより、円形パターンを描画することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−４１９０３（Ｐ２０１３−４１９０３Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７６４６８（Ｐ２０１１−１７６４６８）
【出願日】平成２３年８月１２日（２０１１．８．１２）
【出願人】（０００００４２７１）日本電子株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１２日（２０１１．８．１２）
【出願人】（０００００４２７１）日本電子株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
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