荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法
【目的】照射量を繰り返し演算により求める際に、解の収束をより早め、描画時間を短縮することが可能な装置を提供する。
【構成】描画装置１００は、試料の描画領域が仮想分割されたメッシュ毎に、繰り返し演算により当該小領域内にショットする荷電粒子ビームの繰り返し数第ｎ回目の照射量補正係数を算出する照射量係数計算部６０と、小領域毎に、第ｎ−１回目の照射量補正係数から、繰り返し数ｎ回目に算出された第ｎ回目の照射量補正係数への変化率を第ｎ回目の変化率として演算する変化率計算部６２と、小領域毎に、第ｎ回目の変化率を用いて第ｎ回目の照射量補正係数を補正する照射量係数計算部６５と、小領域毎に、補正された第ｎ回目の照射量補正係数を用いて当該小領域内にショットする荷電粒子ビームの照射量を演算する照射量計算部７０と、照射量で当該小領域内に所望のパターンを描画する描画部１５０と、を備えたことを特徴とする。
【構成】描画装置１００は、試料の描画領域が仮想分割されたメッシュ毎に、繰り返し演算により当該小領域内にショットする荷電粒子ビームの繰り返し数第ｎ回目の照射量補正係数を算出する照射量係数計算部６０と、小領域毎に、第ｎ−１回目の照射量補正係数から、繰り返し数ｎ回目に算出された第ｎ回目の照射量補正係数への変化率を第ｎ回目の変化率として演算する変化率計算部６２と、小領域毎に、第ｎ回目の変化率を用いて第ｎ回目の照射量補正係数を補正する照射量係数計算部６５と、小領域毎に、補正された第ｎ回目の照射量補正係数を用いて当該小領域内にショットする荷電粒子ビームの照射量を演算する照射量計算部７０と、照射量で当該小領域内に所望のパターンを描画する描画部１５０と、を備えたことを特徴とする。
【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装置及び荷電粒子ビーム描画方法に係り、例えば、電子線描画において電子ビームの照射量を求める手法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、電子線（電子ビーム）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。
【０００３】
図１０は、従来の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（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）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。
【０００４】
上述した電子ビーム描画では、図形の端部においてビーム照射量がレジストを解像させる照射量の閾値となるように各ショットの照射量を設定している。通常、図形端でのショットの照射エネルギーの最大値の半分程度で閾値に達するように設定される。そして、照射量の計算には、照射位置によらず１つの照射量計算式が用いられる。そのため、複数のショットを繋げて構成される図形を描画する場合、各ショットでは図形の端部であるかどうかにかかわらず、照射エネルギーの最大値の半分程度で閾値に達するように照射量が設定される。
【０００５】
一方、昨今のパターンの微細化に伴い、描画装置で描画される描画時間が長くなり、その短縮化が要請されている。しかしながら、パターンを寸法通りに描画するためには、計算された照射量をレジストに入射させる必要があり、従来の手法では、描画時間の短縮にも限界があった。
【０００６】
ここで、電子ビーム描画の照射量計算式に関連して、近接効果と呼ばれる現象等を補正するために、照射量の演算に用いる基準照射量Ｄｂａｓｅと、近接効果を補正するための後方散乱係数ηといった値を位置に依存して変更して照射量を演算するといった手法も存在する。しかしながら、かかる手法においても用いる照射量計算式自体は同じであり、式内の変数を調整するものである。
【０００７】
上述したように、従来、設定される１つの照射量計算式で各ショットの照射量を計算していた。従来の照射量計算式で求めた入射照射量で照射すると、図形端と描画しない場所を除いた全ての領域で、全照射量はレジストの閾値よりも大きくなる。図形端での全照射量がレジストの閾値となるために、図形端近傍での全照射量をレジストの閾値よりも大きくすることは必要となるが、図形端から十分はなれた領域では全照射量が閾値程度でよい。しかし、従来の方法ではそのことを考慮していなかった。そのため、例えば、複数のショットを繋げて構成される図形を描画する場合等に、かかる手法で、図形端からビームの前方散乱半径よりも十分離れた図形内の領域の入射照射量を求めると、かかる領域の照射量はレジストの閾値よりも大きくなる。照射量が大きければその分照射時間も長くなる。このように、図形やその照射位置によっては過剰な照射量が存在し、その分描画時間が必要以上にかかってしまうといった問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−２２８５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
これに対して、本願発明者は図形端と図形内の領域との間で照射量計算式を分けて用いる手法を提案した（例えば特許文献１参照）が、用いた式での収束時間についてさらなる短縮化が求められていた。
【００１０】
上述したように、従来の照射量計算式では、照射量を演算するうえでの収束に時間がかかる場合があり、所定のイタレーション回数で演算した際、まだ収束しきれておらず、照射量の不足を招く場合があり得ることがわかった。しかし、かかる問題に対して従来十分な手法が確立されていなかった。イタレーション回数を増やせばよいが、その分演算時間が長くなり、描画時間に影響するおそれがあった。昨今のパターンの微細化に伴うデータ量の増加に伴い、描画時間を短縮するためにも、照射量演算の演算時間の短縮化が望ましい。
【００１１】
そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、照射量を繰り返し演算により求める際に、解の収束をより早めることが可能な装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
試料の描画領域が仮想分割されたメッシュ状の複数の小領域の小領域毎に、繰り返し演算により当該小領域内にショットする荷電粒子ビームの繰り返し数第ｎ回目の照射量補正係数を算出する照射量係数演算部と、
小領域毎に、第ｎ−１回目の照射量補正係数から、繰り返し数ｎ回目に算出された第ｎ回目の照射量補正係数への変化率を第ｎ回目の変化率として演算する変化率演算部と、
小領域毎に、第ｎ回目の変化率を用いて第ｎ回目の照射量補正係数を補正する補正演算部と、
小領域毎に、補正された第ｎ回目の照射量補正係数を用いて当該小領域内にショットする荷電粒子ビームの照射量を演算する照射量演算部と、
照射量で当該小領域内に所望の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。
【００１３】
また、小領域毎に、第ｎ−１回目の照射量補正係数を用いて、当該小領域に荷電粒子ビームを照射した場合に当該小領域を除いた他の複数の小領域に蓄積されるそれぞれの照射量の後方散乱成分係数の合計を示す第ｎ回目の後方散乱成分係数を演算する後方散乱成分関数演算部をさらに備え、
照射量係数演算部は、第ｎ回目の照射量補正係数を算出する際に、第ｎ回目の後方散乱成分係数を用いると好適である。
【００１４】
また、照射量係数演算部は、第ｎ回目の照射量補正係数を算出する際に、さらに、当該小領域に荷電粒子ビームを照射した場合に当該小領域に分布する荷電粒子ビームの照射量分布関数値を用いると好適である。
【００１５】
本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画方法は、
試料の描画領域が仮想分割されたメッシュ状の複数の小領域の小領域毎に、繰り返し演算により当該小領域内にショットする荷電粒子ビームの繰り返し数第ｎ回目の照射量補正係数を算出する工程と、
小領域毎に、繰り返し数第ｎ−１回目の照射量補正係数から、第ｎ回目の照射量補正係数への変化率を第ｎ回目の変化率として演算する工程と、
小領域毎に、第ｎ回目の変化率を用いて第ｎ回目の照射量補正係数を補正する工程と、
小領域毎に、補正された第ｎ回目の照射量補正係数を用いて当該小領域内にショットする荷電粒子ビームの照射量を演算する工程と、
照射量で当該小領域内に所望のパターンを描画する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、小領域毎に、前記第ｎ−１回目の照射量補正係数を用いて、当該小領域に荷電粒子ビームを照射した場合に当該小領域を除いた他の複数の小領域に蓄積されるそれぞれの照射量の後方散乱成分係数の合計を示す第ｎ回目の後方散乱成分係数を演算する工程をさらに備え、
第ｎ回目の照射量補正係数を算出する際に、第ｎ回目の後方散乱成分係数を用いると好適である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一態様によれば、照射量を繰り返し演算により求める際に、解の収束をより早め、描画時間を短縮できる。よって、装置のスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】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２】実施の形態１における照射量と従来の照射量とを比較して説明するためのビームプロファイルの一例を示す図である。
【図３】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４】実施の形態１における面積密度マップの一例を示す図である。
【図５】実施の形態１における図形端・図形内部識別マップの一例を示す図である。
【図６】実施の形態１におけるメッシュ領域の座量の一例を示す図である。
【図７】実施の形態１の照射量補正係数と従来の照射量補正係数との収束速度の違いを示す概念図である。
【図８】実施の形態１の照射量補正係数の収束の仕方を説明するための概念図である。
【図９】実施の形態１と比較するための照射量の一例を示す図である。
【図１０】従来の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。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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の一例として、可変成形型の描画装置について説明する。
【００２０】
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（ＶＳＢ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（ブランカー）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、偏向器２０５、第２の成形アパーチャ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、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、描画対象となる試料１０１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。
【００２１】
制御部１６０は、制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１２０、ＤＡＣ（デジタル・アナログコンバータ）アンプユニット１３０（偏向アンプ）、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１２０、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。偏向制御回路１２０にはＤＡＣアンプユニット１３０が接続されている。ＤＡＣアンプユニット１３０は、ブランキング偏向器２１２に接続されている。
【００２２】
偏向制御回路１２０からＤＡＣアンプユニット１３０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、ＤＡＣアンプユニット１３０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。
【００２３】
また、制御計算機１１０内には、面積密度算出部５０、識別マップ作成部５１、繰り返し回数（ｎ）設定部５２、判定部５３，５４、選択部５６、係数ｄｎ計算部６０、後方散乱成分係数ｂｓｎ計算部６１、変化率δｎ計算部６２、判定部６３、選択部６４、係数ｄｎ’計算部６５、判定部６６、置換部６７、判定部６８、加算部６９、判定部７２、照射量Ｄ計算部７０、照射時間算出部７４、及び描画データ処理部７６が配置されている。面積密度算出部５０、識別マップ作成部５１、繰り返し回数（ｎ）設定部５２、判定部５３，５４、選択部５６、係数ｄｎ計算部６０、後方散乱成分係数ｂｓｎ計算部６１、変化率δｎ計算部６２、判定部６３、選択部６４、係数ｄｎ’計算部６５、判定部６６、置換部６７、判定部６８、加算部６９、照射量Ｄ計算部７０、照射時間算出部７４、及び描画データ処理部７６といった各機能は、プログラムといったソフトウェアで構成されても良い。或いは、電子回路等のハードウェアで構成されてもよい。或いは、これらの組み合わせであってもよい。制御計算機１１０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。同様に、偏向制御回路１２０は、プログラムといったソフトウェアで動作させるコンピュータで構成されても、電子回路等のハードウェアで構成されてもよい。或いは、これらの組み合わせであってもよい。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。例えば、偏向器２０５や偏向器２０８のための各ＤＡＣアンプユニットも備えていることは言うまでもない。
【００２４】
図２は、図２（ａ）に示すパターン幅Ｌの図形パターンを描画する場合に実施の形態１における照射量と従来の照射量とを比較して説明するためのビームプロファイルの一例を示す図である。図２（ｂ）は従来の補正手法による照射量プロファイルを示しており、各ショットの入射照射量は、隣接したショットが無くても各ショット端での全照射量がレジストを解像する照射量閾値Ｅｔｈとなるように設定されている。そのため各ショットの入射照射量は、レジストを解像する照射量閾値Ｅｔｈからショットの位置での後方散乱照射量分を引いた値の２倍になるように設定されている。しかし、例えば、図形内部のショット２〜６のような位置では、前方散乱の影響による寸法変動が無視できる程度なので、理想的にはショットされるビームのエネルギー最大値がレジスト解像の閾値Ｅｔｈまであれば十分である。そこで、実施の形態１では、図２（ｃ）に示すように、かかる図形パターンの内部領域における照射量Ｄ２〜Ｄ３をレジストが解像する照射量閾値Ｅｈからショット位置での後方散乱照射量分を引いた値に設定する。かかる構成により図形パターンの内部領域２〜６における照射量が小さくなった分、かかるショットの照射時間を短縮できる。以下、具体的に処理フローを説明する。
【００２５】
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、面積密度算出工程（Ｓ１０２）と、図形端・図形内部識別マップ作成工程（Ｓ１０４）と、繰り返し回数ｎ設定工程（Ｓ１０６）と、判定工程（Ｓ１０８）と、判定工程（Ｓ１１０）と、選択工程（Ｓ１１２）と、ｄｎ（ｉ，ｊ）計算工程（Ｓ１１４）、δｎ（ｉ，ｊ）計算工程（Ｓ１１６）と、判定工程（Ｓ１１８）と、判定工程（Ｓ１１９）と、選択工程（Ｓ１２０）と、ｄｎ’（ｉ，ｊ）計算工程（Ｓ１２２）と、判定工程（Ｓ１２４）と、置換工程（Ｓ１２６）と、判定工程（Ｓ１２８）と、加算工程（Ｓ１３０）と、照射量Ｄ計算工程（Ｓ１３２）と、照射時間計算工程（Ｓ１３４）と、描画工程（Ｓ１３６）と、いう一連の工程を実施する。
【００２６】
まず、描画装置１００外部から描画データが入力され、記憶装置１４０に記憶される。そして、描画装置１００内では、描画データ処理部７６が、外部から入力され記憶装置１４０に記憶された描画データを記憶装置１４０から読み出し、複数段のデータ変換処理を行う。そして、かかる複数段のデータ変換処理により描画装置固有のショットデータを生成する。そして、かかるショットデータに従って描画処理が行なわれることになる。
【００２７】
試料１０１の描画面は、計算処理単位の描画領域となる複数のフレーム領域に仮想分割される。そして、複数のフレーム領域内のデータ処理が図示しない複数のＣＰＵ等によって並列に進められる。先に描画されるフレーム領域側から順に並列処理が行なわれる。
【００２８】
また、試料１０１の描画面は、所定のサイズでメッシュ状のメッシュ領域（小領域の一例）に仮想分割される。メッシュサイズは、電子ビーム２００の前方散乱の影響半径よりも大きいサイズとする。例えば、電子ビーム２００の前方散乱分布の３σよりも大きくするとよい。また、メッシュサイズは最小ショットサイズよりも大きいサイズとするとよい。
【００２９】
面積密度算出工程（Ｓ１０２）として、面積密度算出部５０は、描画データをフレーム領域毎に記憶装置１４０から読み出して、各メッシュ位置におけるメッシュ領域内のパターン面積密度ρを算出する。
【００３０】
図４は、実施の形態１における面積密度マップの一例を示す図である。図４において、パターン１０が点線で示されている。かかるパターン１０により完全に覆われているメッシュ領域では、面積密度が１．０（１００％）で示されている。また、パターン１０が全く被さっていないメッシュ領域では、面積密度が０（０％）で示されている。そして、パターン１０の図形端では、メッシュ領域の一部にかかっているので、その含まれる領域の面積に応じて、それぞれ面積密度が求められる。図４では、メッシュサイズｍで格子状に分割されている例を示している。
【００３１】
図形端・図形内部識別マップ作成工程（Ｓ１０４）として、識別マップ作成部５１は、メッシュ領域毎に、かかる領域が図形端に位置するのか、或いは図形内部に位置するのかを識別する識別マップを作成する。
【００３２】
図５は、実施の形態１における図形端・図形内部識別マップの一例を示す図である。図５において、当該メッシュ領域のパターン面積密度ρが１００％であり、かつ、当該メッシュ領域を取り囲む周囲のすべてのメッシュ領域が共にパターン面積密度ρが１００％である領域を図形内部（「内」で示す）としている。そして、かかる条件に該当しないが面積密度ρが０％ではないメッシュ領域を図形端（「端」で示す）としている。面積密度ρが０％のメッシュ領域は、そもそもパターンが配置されていないので、「空」とする。例えば、図５において、下端の各メッシュ領域では、面積密度が０％なので、いずれも「空」とする。下端から２段目の各メッシュ領域および下端から３段目以降の左右端の各メッシュ領域では、面積密度が０％ではないが１００％ではないので、いずれも「端」とする。下端から３段目以降の左右端から内側に２列目の各メッシュ領域は、当該メッシュ領域のパターン面積密度ρは１００％であるが、当該メッシュ領域を取り囲むメッシュ領域の中に面積密度ρが１００％ではない領域があるので、いずれも「端」とする。同様に、下端から３段目の残りの各メッシュ領域についても、当該メッシュ領域のパターン面積密度ρは１００％であるが、当該メッシュ領域を取り囲むメッシュ領域の中に面積密度ρが１００％ではない領域があるので、いずれも「端」とする。そして、下端から４段目以降の左右端から内側に３列目の各メッシュ領域は、当該メッシュ領域のパターン面積密度ρ（ｉ，ｊ）が１００％であり、かつ、当該メッシュ領域を取り囲む周囲のすべてのメッシュ領域が共にパターン面積密度ρが１００％であるので、「内」とする。ここでは、「内」、「端」、及び「空」で示したが、実際の識別マップでは、これらを識別可能な記号或いは情報であればよい。作成された識別マップは、記憶装置１４２に格納される。
【００３３】
繰り返し回数ｎ設定工程（Ｓ１０６）として、ｎ設定部５２は、照射量演算を行う際の繰り返し回数（ｎ）を設定する。ここでは、初回のｎ＝１を設定すればよい。以降、フレーム毎、かつ、各フレーム内のメッシュ領域毎に、当該メッシュ領域用に用いる照射量を求めていく。
【００３４】
判定工程（Ｓ１０８）として、判定部５３は、当該メッシュ領域が図形端メッシュかどうかを判定する。具体的には、判定部５３は、メッシュ領域毎に、記憶装置１４２に格納された識別マップを参照し、当該メッシュ領域が図形端メッシュかどうかを判定する。図形端メッシュの場合は、選択工程（Ｓ１１２）へ進む。図形端メッシュではない場合は、判定工程（Ｓ１１０）へ進む。
【００３５】
判定工程（Ｓ１１０）として、判定部５４は、当該メッシュ領域が図形内部メッシュかどうかを判定する。具体的には、判定部５３は、メッシュ領域毎に、記憶装置１４２に格納された識別マップを参照し、当該メッシュ領域が図形内部メッシュかどうかを判定する。図形内部メッシュの場合は、選択工程（Ｓ１１２）へ進む。図形内部メッシュではない場合は、判定工程（Ｓ１２４）へ進む。
【００３６】
選択工程（Ｓ１１２）として、選択部５６は、メッシュ領域毎に、複数の照射量計算式の中から１つを選択する。ここでは、２つの照射量計算式１，２を用いる。図形端に使用する一方の照射量計算式１は次の式（１）で定義される。照射量計算式１，２は予め描画装置１００に設定しておけばよい。
【００３７】
【数１】
【００３８】
式（１）では、照射量補正係数ｄｎ（ｉ）と、電子ビームの後方散乱係数ηと、電子ビームの後方散乱分布関数ｇ（ｘ）と、後方散乱成分係数ｂｓｎ（ｉ）と、メッシュサイズｍとを用いている。また、ｎは、繰り返し演算回数を示す。ｉは、メッシュ領域の座標を示すベクトルである。また、ｇ（０）は、分布関数の中心値を示す。言い換えれば、ｇ（０）は、座標ｉの当該メッシュ領域に電子ビーム２００を照射した場合に座標ｉの当該メッシュ領域に分布する電子ビームの照射量分布関数値となる。
【００３９】
また、図形内部に使用する他方の照射量計算式２は次の式（２）で定義される。
【００４０】
【数２】
【００４１】
また、式（１）及び式（２）における後方散乱成分係数ｂｓｎ（ｉ）は、次の式（３）で定義される。
【００４２】
【数３】
【００４３】
図６は、実施の形態１におけるメッシュ領域の座量の一例を示す図である。図６に示すように、ベクトルｊは、座標ｉのメッシュ領域を基準とした場合の相対座標を示す。よって、繰り返し計算回数第ｎ回目の後方散乱成分係数ｂｓｎ（ｉ）は、メッシュ領域（ｉ＋ｊ）における繰り返し計算回数第ｎ−１回目の照射量補正係数ｄｎ−１を用いて、メッシュ領域（ｉ）を除いた他のメッシュ領域（i＋ｊ）へ電子ビーム２００を照射した場合に生じるメッシュ領域（ｉ）での後方散乱成分係数を示す。
【００４４】
ここでは、図形内部と識別されたメッシュ領域については、式（１）を、図形端と識別されたメッシュ領域については、式（２）を選択する。そのため、照射量計算式１で求められる照射量よりも、照射量計算式２で求められる照射量の方が小さくできる。上述したように、前方散乱の影響を無視できる図形内部のショット位置では、理想的には、照射エネルギーの最大値がレジストの解像閾値Ｅｔｈであればよく、その分、照射エネルギーの最大値を小さくできる。よって、余分な照射量を排除できる。
【００４５】
ｄｎ（ｉ，ｊ）計算工程（Ｓ１１４）として、まず、ｂｓｎ計算部６１は、式（３）を用いて、メッシュ領域（ｉ＋ｊ）における繰り返し計算回数第ｎ−１回目の照射量補正係数ｄｎ−１を用いて、メッシュ領域（ｉ）を除いた他のメッシュ領域（i＋ｊ）へ電子ビーム２００を照射した場合に生じるメッシュ領域（ｉ）での後方散乱成分係数ｂｓｎ（ｉ）を計算する。ｂｓｎ計算部６１は、後方散乱成分関数演算部の一例である。続いて、ｄｎ計算部６０は、選択された照射量計算式（１又は２）を用いて、メッシュ領域毎に、繰り返し演算により当該メッシュ領域内にショットする電子ビームの繰り返し数第ｎ回目の照射量補正係数ｄｎ（ｉ）を算出する。
【００４６】
ここでは、ｂｓｎ計算部６１が後方散乱成分係数ｂｓｎ（ｉ）の計算を行い、ｄｎ計算部６０が照射量補正係数ｄｎ（ｉ）の計算を行うといった、計算処理を分けて行う例を示しているが、１つの計算処理の中で同時に行ってもよい。
【００４７】
照射量計算式（１又は２）に示すように、ｄｎ計算部６０は、第ｎ回目の照射量補正係数ｄｎを算出する際に、第ｎ回目の後方散乱成分係数ｂｓｎ（ｉ）を用いる。また、照射量計算式（１又は２）に示すように、ｄｎ計算部６０は、第ｎ回目の照射量補正係数ｄｎを算出する際に、当該メッシュ領域に電子ビーム２００を照射した場合に当該メッシュ領域に分布する電子ビームの照射量分布関数値ｇ（０）を用いる。ｄｎ計算部６０は、照射量係数演算部の一例である。ここでは、ｎ＝１が設定されているので、照射量補正係数ｄ１（ｉ）を算出する。その際、初期値として、図形端のメッシュ領域における照射量補正係数ｄ０（ｉ）＝２ρ、図形内部のメッシュ領域における照射量補正係数ｄ０（ｉ）＝ρとする。ρは、当該メッシュ領域における面積密度の値を示す。
【００４８】
δｎ（ｉ，ｊ）計算工程（Ｓ１１６）として、δｎ計算部６２は、メッシュ領域毎に、第ｎ−１回目の照射量補正係数ｄｎ−１から、繰り返し数ｎ回目に算出された第ｎ回目の照射量補正係数ｄｎへの変化率を第ｎ回目の変化率δｎとして演算する。δｎ計算部６２は、変化率演算部の一例である。ここでは、ｎ＝１が設定されているので、照射量補正係数δ１（ｉ）を算出する。変化率δｎは、次の式（４）で定義される。
【００４９】
【数４】
【００５０】
判定工程（Ｓ１１８）として、判定部６３は、変化率δｎが許容値Δより小さいかどうかを判定する。変化率δｎが許容値Δより小さい場合は、選択工程（Ｓ１２０）へ進む。変化率δｎが許容値Δより小さくない場合は、判定工程（Ｓ１１９）へ進む。
【００５１】
判定工程（Ｓ１１９）として、判定部７２は、変化率δｎが許容値Δより小さくない場合に、当該メッシュ領域が図形端メッシュかどうかを判定する。具体的には、判定部５３は、メッシュ領域毎に、記憶装置１４２に格納された識別マップを参照し、当該メッシュ領域が図形端メッシュかどうかを判定する。
【００５２】
選択工程（Ｓ１２０）として、選択部６４は、照射量補正係数ｄｎを補正するための複数の照射量計算式３〜５の中から１つを選択する。選択部６４は、変化率δｎが許容値Δより小さくなく、かつ、当該メッシュ領域が図形端メッシュの場合、照射量計算式３を選択する。照射量計算式３は次の式（５）で定義される。照射量計算式３〜５は予め描画装置１００に設定しておけばよい。
【００５３】
【数５】
【００５４】
式（５）では、補正された照射量補正係数ｄｎ’（ｉ）と、変化率δｎと、後方散乱係数ηと、分布関数ｇ（ｘ）と、後方散乱成分係数ｂｓｎ（ｉ）と、メッシュサイズｍとを用いている。また、係数ｋは、０≦ｋ＜１の値をとる。
【００５５】
選択部６４は、変化率δｎが許容値Δより小さくなく、かつ、当該メッシュ領域が図形端メッシュではない場合（すなわち、図形内部メッシュの場合）、照射量計算式４を選択する。照射量計算式４は次の式（６）で定義される。
【００５６】
【数６】
【００５７】
選択部６４は、変化率δｎが許容値Δより小さい場合、照射量計算式５を選択する。照射量計算式５は次の式（７）で定義される。係数αは、０≦α＜１の値をとる。
【００５８】
【数７】
【００５９】
ｄｎ’（ｉ，ｊ）計算工程（Ｓ１２２）として、ｄｎ’計算部６５は、選択された照射量計算式（３，４，或いは５）を用いて、補正された照射量補正係数ｄｎ’（ｉ）を計算する。照射量計算式（３，４，或いは５）で照射量補正係数ｄｎを補正することで、照射量補正係数ｄｎの収束を早めることができる。特に、変化率δｎが許容値Δより小さくない場合に、照射量計算式３，或いは照射量計算式４を用いることで演算式の収束をより早めることができる。このように、照射量計算式３，或いは照射量計算式４を用いる場合、ｄｎ’計算部６５は、メッシュ領域毎に、第ｎ回目の変化率δｎを用いて第ｎ回目の照射量補正係数ｄｎを補正する。ｄｎ’計算部６５は、補正演算部の一例である。
【００６０】
判定工程（Ｓ１２４）として、判定部６６は、該当フレーム内のすべてのメッシュ領域について上述した計算が終了したかどうかを判定する。そして、すべてのメッシュ領域について終了した場合には、置換工程（Ｓ１２６）へ進む。すべてのメッシュ領域について終了した場合には、判定工程（Ｓ１０８）に戻る。そして、該当フレーム内のすべてのメッシュ領域について上述した計算が終了するまで、判定工程（Ｓ１０８）から判定工程（Ｓ１２４）までの各工程を繰り返す。以上のようにして、ｎ＝１について、該当フレーム内のすべてのメッシュ領域の補正された照射量補正係数ｄ１’（ｉ）を求める。
【００６１】
置換工程（Ｓ１２６）として、置換部６７は、補正された照射量補正係数ｄｎ’（ｉ）を照射量補正係数ｄｎ（ｉ）に置き換える（設定し直す）。
【００６２】
判定工程（Ｓ１２８）として、判定部６８は、繰り返し計算回数ｎが所定の回数ｋになったかどうかを判定する。繰り返し計算回数ｎが所定の回数ｋになった場合には、照射量Ｄ計算工程（Ｓ１３２）へと進む。繰り返し計算回数ｎがまだ所定の回数ｋになっていない場合には、加算工程（Ｓ１３０）に進む。
【００６３】
加算工程（Ｓ１３０）として、加算部６９は、現在設定される繰り返し計算回数ｎに値「１」を加算する。そして、判定工程（Ｓ１０８）に戻る。そして、繰り返し計算回数ｎが所定の回数ｋになるまで、判定工程（Ｓ１０８）から加算工程（Ｓ１３０）までの各工程を繰り返す。以上のようにして、ｎ＝１，２，・・・，ｋについて、該当フレーム内のすべてのメッシュ領域における、補正され、かつ補正後の照射量補正係数ｄｎ’（ｉ）にそれぞれ置き換えられた照射量補正係数ｄｎ（ｉ）を求める。
【００６４】
なお、上述した工程において計算された、後方散乱成分係数ｂｓｎ（ｉ）、照射量補正係数ｄｎ（ｉ）、照射量補正係数ｄｎ’（ｉ）、及び変化率δｎは、その都度、記憶装置１４２に格納しておけばよい。
【００６５】
図７は、実施の形態１の照射量補正係数と従来の照射量補正係数との収束速度の違いを示す概念図である。従来の照射量計算式で照射量補正係数ｄｎを繰り返し計算により求める場合を点線で示している。これに対して、実施の形態１では、照射量計算式（３〜５のいずれか）で補正するため、収束速度を速めることができ、より少ない計算回数で照射量計算式の解を真の値に収束させることができる。
【００６６】
図８は、実施の形態１の照射量補正係数の収束の仕方を説明するための概念図である。照射量計算式（３〜５のいずれか）で補正しない場合、照射量計算式の解は、点線で示すような収束速度の遅い軌跡をたどることになる。これに対して、照射量計算式（３〜５のいずれか）で補正することで、繰り返し計算を行う際、解を真の値を跨ぎながら徐々に真の値に近づけることができる。
【００６７】
図９は、実施の形態１と比較するための照射量の一例を示す図である。図９（ａ）では、１：１のラインアンドスペースパターン２０が示されている。そして、ラインアンドスペースパターン２０の隣りに１００％の面積密度をもった所謂べたパターン２２が示されている。かかるパターンを描画するための照射量を演算する場合、従来の照射量計算式を用いると、図９（ｂ）に示すような照射量プロファイルを得る。図９（ｂ）の下段は後方散乱電子による照射量を、上段には入射照射量を示した。ただし、図形端での入射照射量は実際の値の１／２の値で表現してある。図９（ｂ）に示したように、従来の照射量計算式を用いると、照射量計算式の解が収束する前に計算が終了してしまう場合があるため、得られる照射量が閾値Ｄｔｈに届かない場合があり得る。特に、図形端部において、発生しやすい傾向にある。これに対して、実施の形態１では、照射量計算式の解をより少ない繰り返し計算回数で収束させることができるので、得られる照射量を閾値Ｄｔｈに届かせることができる。よって、従来のような得られる照射量が閾値Ｄｔｈに届かない場合を排除できる。
【００６８】
照射量Ｄ計算工程（Ｓ１３２）として、Ｄ計算部７０は、得られた、ｎ＝１，２，・・・，ｋについての、補正され、かつ補正後の照射量補正係数ｄｎ’（ｉ）にそれぞれ置き換えられた照射量補正係数ｄｎ（ｉ）と基準照射量Ｄｂａｓｅｄｏｓｅとを用いて、当該メッシュ領域の照射量Ｄ（ｉ）を演算する。照射量Ｄ（ｉ）は、次の式（８）で定義できる。
【００６９】
【数８】
【００７０】
このように、Ｄ計算部７０は、メッシュ領域毎に、補正された第ｎ回目の照射量補正係数ｄｎ（ｉ）を用いて当該メッシュ領域内にショットする電子ビーム２００の照射量Ｄ（ｉ）を演算する。Ｄ計算部７０は、照射量演算部の一例である。
【００７１】
照射時間計算工程（Ｓ１３４）として、照射時間算出部７４は、各ショットにおける電子ビーム２００の照射時間Ｔを計算する。照射量Ｄは、照射時間Ｔと電流密度Ｊとの積で定義することができるので、照射時間Ｔは、照射量Ｄを電流密度Ｊで除することで求めることができる。算出された照射時間は偏向制御回路１２０に出力される。
【００７２】
描画工程（Ｓ１３４）として、描画部１５０は、メッシュ領域２２毎に、演算された照射量で当該メッシュ領域内に所望のパターンを描画する。具体的には、以下のように動作する。偏向制御回路１２０は、ショット毎の照射時間を制御するデジタル信号をＤＡＣアンプユニット１３０に出力する。そして、ＤＡＣアンプユニット１３０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ブランキング偏向器２１２に印加する。
【００７３】
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Ｔ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。
【００７４】
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をまず矩形例えば長方形に成形する。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。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、偏向器２０８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。
【００７５】
上述した各フレーム２０内の計算処理が描画処理の進行に合わせてリアルタイムで順に行われる。
【００７６】
以上のように実施の形態１によれば、図形や位置に応じて照射量計算式を使い分けることができる。そのため、演算される照射量自体を制御し、過剰な照射量を抑制できる。さらに、照射量計算式の解を上述した照射量計算式で補正することで、解の収束を早め、演算時間の短縮を図ることができる。また、照射量計算式の解が収束する前に繰り返し計算を終了してしまうことを防止できる。その結果、照射量が不足してしまうリスクを回避できる。その結果、描画時間を短縮して装置のスループットを向上させることができる。
【００７７】
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、変化率δｎが許容値Δより小さくない場合に、特に、変化率が大きい照射量計算式３，４を用いて補正したが、これに限るものではない。例えば、繰り返し回数１回目については、変化の大きい照射量計算式３，４を用い、２回目以降は、照射量計算式５を用いて補正するようにしても好適である。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【符号の説明】
【００８０】
５０ 面積密度算出部
５１ 識別マップ作成部
５２ ｎ設定部
５３，５４ 判定部
５６ 選択部
６０ ｄｎ計算部
６１ ｂｓｎ計算部
６２ δｎ計算部
６３ 判定部
６４ 選択部
６５ ｄｎ’計算部
６６ 判定部
６７ 置換部
６８ 判定部
６９ 加算部
７０ Ｄ計算部
７２ 判定部
７４ 照射時間算出部
７６ 描画データ処理部
１００ 描画装置
１０１ 試料
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１１０ 制御計算機
１１２ メモリ
１２０ 偏向制御回路
１３０ ＤＡＣアンプユニット
１４０ 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 第１の成形アパーチャ
２０４ 投影レンズ
２０５ 偏向器
２０６ 第２の成形アパーチャ
２０７ 対物レンズ
２０８ 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
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
【技術分野】
【０００１】
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、電子線描画において電子ビームの照射量を求める手法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、電子線（電子ビーム）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。
【０００３】
図１０は、従来の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（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）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。
【０００４】
上述した電子ビーム描画では、図形の端部においてビーム照射量がレジストを解像させる照射量の閾値となるように各ショットの照射量を設定している。通常、図形端でのショットの照射エネルギーの最大値の半分程度で閾値に達するように設定される。そして、照射量の計算には、照射位置によらず１つの照射量計算式が用いられる。そのため、複数のショットを繋げて構成される図形を描画する場合、各ショットでは図形の端部であるかどうかにかかわらず、照射エネルギーの最大値の半分程度で閾値に達するように照射量が設定される。
【０００５】
一方、昨今のパターンの微細化に伴い、描画装置で描画される描画時間が長くなり、その短縮化が要請されている。しかしながら、パターンを寸法通りに描画するためには、計算された照射量をレジストに入射させる必要があり、従来の手法では、描画時間の短縮にも限界があった。
【０００６】
ここで、電子ビーム描画の照射量計算式に関連して、近接効果と呼ばれる現象等を補正するために、照射量の演算に用いる基準照射量Ｄｂａｓｅと、近接効果を補正するための後方散乱係数ηといった値を位置に依存して変更して照射量を演算するといった手法も存在する。しかしながら、かかる手法においても用いる照射量計算式自体は同じであり、式内の変数を調整するものである。
【０００７】
上述したように、従来、設定される１つの照射量計算式で各ショットの照射量を計算していた。従来の照射量計算式で求めた入射照射量で照射すると、図形端と描画しない場所を除いた全ての領域で、全照射量はレジストの閾値よりも大きくなる。図形端での全照射量がレジストの閾値となるために、図形端近傍での全照射量をレジストの閾値よりも大きくすることは必要となるが、図形端から十分はなれた領域では全照射量が閾値程度でよい。しかし、従来の方法ではそのことを考慮していなかった。そのため、例えば、複数のショットを繋げて構成される図形を描画する場合等に、かかる手法で、図形端からビームの前方散乱半径よりも十分離れた図形内の領域の入射照射量を求めると、かかる領域の照射量はレジストの閾値よりも大きくなる。照射量が大きければその分照射時間も長くなる。このように、図形やその照射位置によっては過剰な照射量が存在し、その分描画時間が必要以上にかかってしまうといった問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−２２８５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
これに対して、本願発明者は図形端と図形内の領域との間で照射量計算式を分けて用いる手法を提案した（例えば特許文献１参照）が、用いた式での収束時間についてさらなる短縮化が求められていた。
【００１０】
上述したように、従来の照射量計算式では、照射量を演算するうえでの収束に時間がかかる場合があり、所定のイタレーション回数で演算した際、まだ収束しきれておらず、照射量の不足を招く場合があり得ることがわかった。しかし、かかる問題に対して従来十分な手法が確立されていなかった。イタレーション回数を増やせばよいが、その分演算時間が長くなり、描画時間に影響するおそれがあった。昨今のパターンの微細化に伴うデータ量の増加に伴い、描画時間を短縮するためにも、照射量演算の演算時間の短縮化が望ましい。
【００１１】
そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、照射量を繰り返し演算により求める際に、解の収束をより早めることが可能な装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
試料の描画領域が仮想分割されたメッシュ状の複数の小領域の小領域毎に、繰り返し演算により当該小領域内にショットする荷電粒子ビームの繰り返し数第ｎ回目の照射量補正係数を算出する照射量係数演算部と、
小領域毎に、第ｎ−１回目の照射量補正係数から、繰り返し数ｎ回目に算出された第ｎ回目の照射量補正係数への変化率を第ｎ回目の変化率として演算する変化率演算部と、
小領域毎に、第ｎ回目の変化率を用いて第ｎ回目の照射量補正係数を補正する補正演算部と、
小領域毎に、補正された第ｎ回目の照射量補正係数を用いて当該小領域内にショットする荷電粒子ビームの照射量を演算する照射量演算部と、
照射量で当該小領域内に所望の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。
【００１３】
また、小領域毎に、第ｎ−１回目の照射量補正係数を用いて、当該小領域に荷電粒子ビームを照射した場合に当該小領域を除いた他の複数の小領域に蓄積されるそれぞれの照射量の後方散乱成分係数の合計を示す第ｎ回目の後方散乱成分係数を演算する後方散乱成分関数演算部をさらに備え、
照射量係数演算部は、第ｎ回目の照射量補正係数を算出する際に、第ｎ回目の後方散乱成分係数を用いると好適である。
【００１４】
また、照射量係数演算部は、第ｎ回目の照射量補正係数を算出する際に、さらに、当該小領域に荷電粒子ビームを照射した場合に当該小領域に分布する荷電粒子ビームの照射量分布関数値を用いると好適である。
【００１５】
本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画方法は、
試料の描画領域が仮想分割されたメッシュ状の複数の小領域の小領域毎に、繰り返し演算により当該小領域内にショットする荷電粒子ビームの繰り返し数第ｎ回目の照射量補正係数を算出する工程と、
小領域毎に、繰り返し数第ｎ−１回目の照射量補正係数から、第ｎ回目の照射量補正係数への変化率を第ｎ回目の変化率として演算する工程と、
小領域毎に、第ｎ回目の変化率を用いて第ｎ回目の照射量補正係数を補正する工程と、
小領域毎に、補正された第ｎ回目の照射量補正係数を用いて当該小領域内にショットする荷電粒子ビームの照射量を演算する工程と、
照射量で当該小領域内に所望のパターンを描画する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、小領域毎に、前記第ｎ−１回目の照射量補正係数を用いて、当該小領域に荷電粒子ビームを照射した場合に当該小領域を除いた他の複数の小領域に蓄積されるそれぞれの照射量の後方散乱成分係数の合計を示す第ｎ回目の後方散乱成分係数を演算する工程をさらに備え、
第ｎ回目の照射量補正係数を算出する際に、第ｎ回目の後方散乱成分係数を用いると好適である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一態様によれば、照射量を繰り返し演算により求める際に、解の収束をより早め、描画時間を短縮できる。よって、装置のスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】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２】実施の形態１における照射量と従来の照射量とを比較して説明するためのビームプロファイルの一例を示す図である。
【図３】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４】実施の形態１における面積密度マップの一例を示す図である。
【図５】実施の形態１における図形端・図形内部識別マップの一例を示す図である。
【図６】実施の形態１におけるメッシュ領域の座量の一例を示す図である。
【図７】実施の形態１の照射量補正係数と従来の照射量補正係数との収束速度の違いを示す概念図である。
【図８】実施の形態１の照射量補正係数の収束の仕方を説明するための概念図である。
【図９】実施の形態１と比較するための照射量の一例を示す図である。
【図１０】従来の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。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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の一例として、可変成形型の描画装置について説明する。
【００２０】
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（ＶＳＢ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（ブランカー）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、偏向器２０５、第２の成形アパーチャ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、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、描画対象となる試料１０１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。
【００２１】
制御部１６０は、制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１２０、ＤＡＣ（デジタル・アナログコンバータ）アンプユニット１３０（偏向アンプ）、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１２０、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。偏向制御回路１２０にはＤＡＣアンプユニット１３０が接続されている。ＤＡＣアンプユニット１３０は、ブランキング偏向器２１２に接続されている。
【００２２】
偏向制御回路１２０からＤＡＣアンプユニット１３０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、ＤＡＣアンプユニット１３０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。
【００２３】
また、制御計算機１１０内には、面積密度算出部５０、識別マップ作成部５１、繰り返し回数（ｎ）設定部５２、判定部５３，５４、選択部５６、係数ｄｎ計算部６０、後方散乱成分係数ｂｓｎ計算部６１、変化率δｎ計算部６２、判定部６３、選択部６４、係数ｄｎ’計算部６５、判定部６６、置換部６７、判定部６８、加算部６９、判定部７２、照射量Ｄ計算部７０、照射時間算出部７４、及び描画データ処理部７６が配置されている。面積密度算出部５０、識別マップ作成部５１、繰り返し回数（ｎ）設定部５２、判定部５３，５４、選択部５６、係数ｄｎ計算部６０、後方散乱成分係数ｂｓｎ計算部６１、変化率δｎ計算部６２、判定部６３、選択部６４、係数ｄｎ’計算部６５、判定部６６、置換部６７、判定部６８、加算部６９、照射量Ｄ計算部７０、照射時間算出部７４、及び描画データ処理部７６といった各機能は、プログラムといったソフトウェアで構成されても良い。或いは、電子回路等のハードウェアで構成されてもよい。或いは、これらの組み合わせであってもよい。制御計算機１１０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。同様に、偏向制御回路１２０は、プログラムといったソフトウェアで動作させるコンピュータで構成されても、電子回路等のハードウェアで構成されてもよい。或いは、これらの組み合わせであってもよい。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。例えば、偏向器２０５や偏向器２０８のための各ＤＡＣアンプユニットも備えていることは言うまでもない。
【００２４】
図２は、図２（ａ）に示すパターン幅Ｌの図形パターンを描画する場合に実施の形態１における照射量と従来の照射量とを比較して説明するためのビームプロファイルの一例を示す図である。図２（ｂ）は従来の補正手法による照射量プロファイルを示しており、各ショットの入射照射量は、隣接したショットが無くても各ショット端での全照射量がレジストを解像する照射量閾値Ｅｔｈとなるように設定されている。そのため各ショットの入射照射量は、レジストを解像する照射量閾値Ｅｔｈからショットの位置での後方散乱照射量分を引いた値の２倍になるように設定されている。しかし、例えば、図形内部のショット２〜６のような位置では、前方散乱の影響による寸法変動が無視できる程度なので、理想的にはショットされるビームのエネルギー最大値がレジスト解像の閾値Ｅｔｈまであれば十分である。そこで、実施の形態１では、図２（ｃ）に示すように、かかる図形パターンの内部領域における照射量Ｄ２〜Ｄ３をレジストが解像する照射量閾値Ｅｈからショット位置での後方散乱照射量分を引いた値に設定する。かかる構成により図形パターンの内部領域２〜６における照射量が小さくなった分、かかるショットの照射時間を短縮できる。以下、具体的に処理フローを説明する。
【００２５】
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、面積密度算出工程（Ｓ１０２）と、図形端・図形内部識別マップ作成工程（Ｓ１０４）と、繰り返し回数ｎ設定工程（Ｓ１０６）と、判定工程（Ｓ１０８）と、判定工程（Ｓ１１０）と、選択工程（Ｓ１１２）と、ｄｎ（ｉ，ｊ）計算工程（Ｓ１１４）、δｎ（ｉ，ｊ）計算工程（Ｓ１１６）と、判定工程（Ｓ１１８）と、判定工程（Ｓ１１９）と、選択工程（Ｓ１２０）と、ｄｎ’（ｉ，ｊ）計算工程（Ｓ１２２）と、判定工程（Ｓ１２４）と、置換工程（Ｓ１２６）と、判定工程（Ｓ１２８）と、加算工程（Ｓ１３０）と、照射量Ｄ計算工程（Ｓ１３２）と、照射時間計算工程（Ｓ１３４）と、描画工程（Ｓ１３６）と、いう一連の工程を実施する。
【００２６】
まず、描画装置１００外部から描画データが入力され、記憶装置１４０に記憶される。そして、描画装置１００内では、描画データ処理部７６が、外部から入力され記憶装置１４０に記憶された描画データを記憶装置１４０から読み出し、複数段のデータ変換処理を行う。そして、かかる複数段のデータ変換処理により描画装置固有のショットデータを生成する。そして、かかるショットデータに従って描画処理が行なわれることになる。
【００２７】
試料１０１の描画面は、計算処理単位の描画領域となる複数のフレーム領域に仮想分割される。そして、複数のフレーム領域内のデータ処理が図示しない複数のＣＰＵ等によって並列に進められる。先に描画されるフレーム領域側から順に並列処理が行なわれる。
【００２８】
また、試料１０１の描画面は、所定のサイズでメッシュ状のメッシュ領域（小領域の一例）に仮想分割される。メッシュサイズは、電子ビーム２００の前方散乱の影響半径よりも大きいサイズとする。例えば、電子ビーム２００の前方散乱分布の３σよりも大きくするとよい。また、メッシュサイズは最小ショットサイズよりも大きいサイズとするとよい。
【００２９】
面積密度算出工程（Ｓ１０２）として、面積密度算出部５０は、描画データをフレーム領域毎に記憶装置１４０から読み出して、各メッシュ位置におけるメッシュ領域内のパターン面積密度ρを算出する。
【００３０】
図４は、実施の形態１における面積密度マップの一例を示す図である。図４において、パターン１０が点線で示されている。かかるパターン１０により完全に覆われているメッシュ領域では、面積密度が１．０（１００％）で示されている。また、パターン１０が全く被さっていないメッシュ領域では、面積密度が０（０％）で示されている。そして、パターン１０の図形端では、メッシュ領域の一部にかかっているので、その含まれる領域の面積に応じて、それぞれ面積密度が求められる。図４では、メッシュサイズｍで格子状に分割されている例を示している。
【００３１】
図形端・図形内部識別マップ作成工程（Ｓ１０４）として、識別マップ作成部５１は、メッシュ領域毎に、かかる領域が図形端に位置するのか、或いは図形内部に位置するのかを識別する識別マップを作成する。
【００３２】
図５は、実施の形態１における図形端・図形内部識別マップの一例を示す図である。図５において、当該メッシュ領域のパターン面積密度ρが１００％であり、かつ、当該メッシュ領域を取り囲む周囲のすべてのメッシュ領域が共にパターン面積密度ρが１００％である領域を図形内部（「内」で示す）としている。そして、かかる条件に該当しないが面積密度ρが０％ではないメッシュ領域を図形端（「端」で示す）としている。面積密度ρが０％のメッシュ領域は、そもそもパターンが配置されていないので、「空」とする。例えば、図５において、下端の各メッシュ領域では、面積密度が０％なので、いずれも「空」とする。下端から２段目の各メッシュ領域および下端から３段目以降の左右端の各メッシュ領域では、面積密度が０％ではないが１００％ではないので、いずれも「端」とする。下端から３段目以降の左右端から内側に２列目の各メッシュ領域は、当該メッシュ領域のパターン面積密度ρは１００％であるが、当該メッシュ領域を取り囲むメッシュ領域の中に面積密度ρが１００％ではない領域があるので、いずれも「端」とする。同様に、下端から３段目の残りの各メッシュ領域についても、当該メッシュ領域のパターン面積密度ρは１００％であるが、当該メッシュ領域を取り囲むメッシュ領域の中に面積密度ρが１００％ではない領域があるので、いずれも「端」とする。そして、下端から４段目以降の左右端から内側に３列目の各メッシュ領域は、当該メッシュ領域のパターン面積密度ρ（ｉ，ｊ）が１００％であり、かつ、当該メッシュ領域を取り囲む周囲のすべてのメッシュ領域が共にパターン面積密度ρが１００％であるので、「内」とする。ここでは、「内」、「端」、及び「空」で示したが、実際の識別マップでは、これらを識別可能な記号或いは情報であればよい。作成された識別マップは、記憶装置１４２に格納される。
【００３３】
繰り返し回数ｎ設定工程（Ｓ１０６）として、ｎ設定部５２は、照射量演算を行う際の繰り返し回数（ｎ）を設定する。ここでは、初回のｎ＝１を設定すればよい。以降、フレーム毎、かつ、各フレーム内のメッシュ領域毎に、当該メッシュ領域用に用いる照射量を求めていく。
【００３４】
判定工程（Ｓ１０８）として、判定部５３は、当該メッシュ領域が図形端メッシュかどうかを判定する。具体的には、判定部５３は、メッシュ領域毎に、記憶装置１４２に格納された識別マップを参照し、当該メッシュ領域が図形端メッシュかどうかを判定する。図形端メッシュの場合は、選択工程（Ｓ１１２）へ進む。図形端メッシュではない場合は、判定工程（Ｓ１１０）へ進む。
【００３５】
判定工程（Ｓ１１０）として、判定部５４は、当該メッシュ領域が図形内部メッシュかどうかを判定する。具体的には、判定部５３は、メッシュ領域毎に、記憶装置１４２に格納された識別マップを参照し、当該メッシュ領域が図形内部メッシュかどうかを判定する。図形内部メッシュの場合は、選択工程（Ｓ１１２）へ進む。図形内部メッシュではない場合は、判定工程（Ｓ１２４）へ進む。
【００３６】
選択工程（Ｓ１１２）として、選択部５６は、メッシュ領域毎に、複数の照射量計算式の中から１つを選択する。ここでは、２つの照射量計算式１，２を用いる。図形端に使用する一方の照射量計算式１は次の式（１）で定義される。照射量計算式１，２は予め描画装置１００に設定しておけばよい。
【００３７】
【数１】
【００３８】
式（１）では、照射量補正係数ｄｎ（ｉ）と、電子ビームの後方散乱係数ηと、電子ビームの後方散乱分布関数ｇ（ｘ）と、後方散乱成分係数ｂｓｎ（ｉ）と、メッシュサイズｍとを用いている。また、ｎは、繰り返し演算回数を示す。ｉは、メッシュ領域の座標を示すベクトルである。また、ｇ（０）は、分布関数の中心値を示す。言い換えれば、ｇ（０）は、座標ｉの当該メッシュ領域に電子ビーム２００を照射した場合に座標ｉの当該メッシュ領域に分布する電子ビームの照射量分布関数値となる。
【００３９】
また、図形内部に使用する他方の照射量計算式２は次の式（２）で定義される。
【００４０】
【数２】
【００４１】
また、式（１）及び式（２）における後方散乱成分係数ｂｓｎ（ｉ）は、次の式（３）で定義される。
【００４２】
【数３】
【００４３】
図６は、実施の形態１におけるメッシュ領域の座量の一例を示す図である。図６に示すように、ベクトルｊは、座標ｉのメッシュ領域を基準とした場合の相対座標を示す。よって、繰り返し計算回数第ｎ回目の後方散乱成分係数ｂｓｎ（ｉ）は、メッシュ領域（ｉ＋ｊ）における繰り返し計算回数第ｎ−１回目の照射量補正係数ｄｎ−１を用いて、メッシュ領域（ｉ）を除いた他のメッシュ領域（i＋ｊ）へ電子ビーム２００を照射した場合に生じるメッシュ領域（ｉ）での後方散乱成分係数を示す。
【００４４】
ここでは、図形内部と識別されたメッシュ領域については、式（１）を、図形端と識別されたメッシュ領域については、式（２）を選択する。そのため、照射量計算式１で求められる照射量よりも、照射量計算式２で求められる照射量の方が小さくできる。上述したように、前方散乱の影響を無視できる図形内部のショット位置では、理想的には、照射エネルギーの最大値がレジストの解像閾値Ｅｔｈであればよく、その分、照射エネルギーの最大値を小さくできる。よって、余分な照射量を排除できる。
【００４５】
ｄｎ（ｉ，ｊ）計算工程（Ｓ１１４）として、まず、ｂｓｎ計算部６１は、式（３）を用いて、メッシュ領域（ｉ＋ｊ）における繰り返し計算回数第ｎ−１回目の照射量補正係数ｄｎ−１を用いて、メッシュ領域（ｉ）を除いた他のメッシュ領域（i＋ｊ）へ電子ビーム２００を照射した場合に生じるメッシュ領域（ｉ）での後方散乱成分係数ｂｓｎ（ｉ）を計算する。ｂｓｎ計算部６１は、後方散乱成分関数演算部の一例である。続いて、ｄｎ計算部６０は、選択された照射量計算式（１又は２）を用いて、メッシュ領域毎に、繰り返し演算により当該メッシュ領域内にショットする電子ビームの繰り返し数第ｎ回目の照射量補正係数ｄｎ（ｉ）を算出する。
【００４６】
ここでは、ｂｓｎ計算部６１が後方散乱成分係数ｂｓｎ（ｉ）の計算を行い、ｄｎ計算部６０が照射量補正係数ｄｎ（ｉ）の計算を行うといった、計算処理を分けて行う例を示しているが、１つの計算処理の中で同時に行ってもよい。
【００４７】
照射量計算式（１又は２）に示すように、ｄｎ計算部６０は、第ｎ回目の照射量補正係数ｄｎを算出する際に、第ｎ回目の後方散乱成分係数ｂｓｎ（ｉ）を用いる。また、照射量計算式（１又は２）に示すように、ｄｎ計算部６０は、第ｎ回目の照射量補正係数ｄｎを算出する際に、当該メッシュ領域に電子ビーム２００を照射した場合に当該メッシュ領域に分布する電子ビームの照射量分布関数値ｇ（０）を用いる。ｄｎ計算部６０は、照射量係数演算部の一例である。ここでは、ｎ＝１が設定されているので、照射量補正係数ｄ１（ｉ）を算出する。その際、初期値として、図形端のメッシュ領域における照射量補正係数ｄ０（ｉ）＝２ρ、図形内部のメッシュ領域における照射量補正係数ｄ０（ｉ）＝ρとする。ρは、当該メッシュ領域における面積密度の値を示す。
【００４８】
δｎ（ｉ，ｊ）計算工程（Ｓ１１６）として、δｎ計算部６２は、メッシュ領域毎に、第ｎ−１回目の照射量補正係数ｄｎ−１から、繰り返し数ｎ回目に算出された第ｎ回目の照射量補正係数ｄｎへの変化率を第ｎ回目の変化率δｎとして演算する。δｎ計算部６２は、変化率演算部の一例である。ここでは、ｎ＝１が設定されているので、照射量補正係数δ１（ｉ）を算出する。変化率δｎは、次の式（４）で定義される。
【００４９】
【数４】
【００５０】
判定工程（Ｓ１１８）として、判定部６３は、変化率δｎが許容値Δより小さいかどうかを判定する。変化率δｎが許容値Δより小さい場合は、選択工程（Ｓ１２０）へ進む。変化率δｎが許容値Δより小さくない場合は、判定工程（Ｓ１１９）へ進む。
【００５１】
判定工程（Ｓ１１９）として、判定部７２は、変化率δｎが許容値Δより小さくない場合に、当該メッシュ領域が図形端メッシュかどうかを判定する。具体的には、判定部５３は、メッシュ領域毎に、記憶装置１４２に格納された識別マップを参照し、当該メッシュ領域が図形端メッシュかどうかを判定する。
【００５２】
選択工程（Ｓ１２０）として、選択部６４は、照射量補正係数ｄｎを補正するための複数の照射量計算式３〜５の中から１つを選択する。選択部６４は、変化率δｎが許容値Δより小さくなく、かつ、当該メッシュ領域が図形端メッシュの場合、照射量計算式３を選択する。照射量計算式３は次の式（５）で定義される。照射量計算式３〜５は予め描画装置１００に設定しておけばよい。
【００５３】
【数５】
【００５４】
式（５）では、補正された照射量補正係数ｄｎ’（ｉ）と、変化率δｎと、後方散乱係数ηと、分布関数ｇ（ｘ）と、後方散乱成分係数ｂｓｎ（ｉ）と、メッシュサイズｍとを用いている。また、係数ｋは、０≦ｋ＜１の値をとる。
【００５５】
選択部６４は、変化率δｎが許容値Δより小さくなく、かつ、当該メッシュ領域が図形端メッシュではない場合（すなわち、図形内部メッシュの場合）、照射量計算式４を選択する。照射量計算式４は次の式（６）で定義される。
【００５６】
【数６】
【００５７】
選択部６４は、変化率δｎが許容値Δより小さい場合、照射量計算式５を選択する。照射量計算式５は次の式（７）で定義される。係数αは、０≦α＜１の値をとる。
【００５８】
【数７】
【００５９】
ｄｎ’（ｉ，ｊ）計算工程（Ｓ１２２）として、ｄｎ’計算部６５は、選択された照射量計算式（３，４，或いは５）を用いて、補正された照射量補正係数ｄｎ’（ｉ）を計算する。照射量計算式（３，４，或いは５）で照射量補正係数ｄｎを補正することで、照射量補正係数ｄｎの収束を早めることができる。特に、変化率δｎが許容値Δより小さくない場合に、照射量計算式３，或いは照射量計算式４を用いることで演算式の収束をより早めることができる。このように、照射量計算式３，或いは照射量計算式４を用いる場合、ｄｎ’計算部６５は、メッシュ領域毎に、第ｎ回目の変化率δｎを用いて第ｎ回目の照射量補正係数ｄｎを補正する。ｄｎ’計算部６５は、補正演算部の一例である。
【００６０】
判定工程（Ｓ１２４）として、判定部６６は、該当フレーム内のすべてのメッシュ領域について上述した計算が終了したかどうかを判定する。そして、すべてのメッシュ領域について終了した場合には、置換工程（Ｓ１２６）へ進む。すべてのメッシュ領域について終了した場合には、判定工程（Ｓ１０８）に戻る。そして、該当フレーム内のすべてのメッシュ領域について上述した計算が終了するまで、判定工程（Ｓ１０８）から判定工程（Ｓ１２４）までの各工程を繰り返す。以上のようにして、ｎ＝１について、該当フレーム内のすべてのメッシュ領域の補正された照射量補正係数ｄ１’（ｉ）を求める。
【００６１】
置換工程（Ｓ１２６）として、置換部６７は、補正された照射量補正係数ｄｎ’（ｉ）を照射量補正係数ｄｎ（ｉ）に置き換える（設定し直す）。
【００６２】
判定工程（Ｓ１２８）として、判定部６８は、繰り返し計算回数ｎが所定の回数ｋになったかどうかを判定する。繰り返し計算回数ｎが所定の回数ｋになった場合には、照射量Ｄ計算工程（Ｓ１３２）へと進む。繰り返し計算回数ｎがまだ所定の回数ｋになっていない場合には、加算工程（Ｓ１３０）に進む。
【００６３】
加算工程（Ｓ１３０）として、加算部６９は、現在設定される繰り返し計算回数ｎに値「１」を加算する。そして、判定工程（Ｓ１０８）に戻る。そして、繰り返し計算回数ｎが所定の回数ｋになるまで、判定工程（Ｓ１０８）から加算工程（Ｓ１３０）までの各工程を繰り返す。以上のようにして、ｎ＝１，２，・・・，ｋについて、該当フレーム内のすべてのメッシュ領域における、補正され、かつ補正後の照射量補正係数ｄｎ’（ｉ）にそれぞれ置き換えられた照射量補正係数ｄｎ（ｉ）を求める。
【００６４】
なお、上述した工程において計算された、後方散乱成分係数ｂｓｎ（ｉ）、照射量補正係数ｄｎ（ｉ）、照射量補正係数ｄｎ’（ｉ）、及び変化率δｎは、その都度、記憶装置１４２に格納しておけばよい。
【００６５】
図７は、実施の形態１の照射量補正係数と従来の照射量補正係数との収束速度の違いを示す概念図である。従来の照射量計算式で照射量補正係数ｄｎを繰り返し計算により求める場合を点線で示している。これに対して、実施の形態１では、照射量計算式（３〜５のいずれか）で補正するため、収束速度を速めることができ、より少ない計算回数で照射量計算式の解を真の値に収束させることができる。
【００６６】
図８は、実施の形態１の照射量補正係数の収束の仕方を説明するための概念図である。照射量計算式（３〜５のいずれか）で補正しない場合、照射量計算式の解は、点線で示すような収束速度の遅い軌跡をたどることになる。これに対して、照射量計算式（３〜５のいずれか）で補正することで、繰り返し計算を行う際、解を真の値を跨ぎながら徐々に真の値に近づけることができる。
【００６７】
図９は、実施の形態１と比較するための照射量の一例を示す図である。図９（ａ）では、１：１のラインアンドスペースパターン２０が示されている。そして、ラインアンドスペースパターン２０の隣りに１００％の面積密度をもった所謂べたパターン２２が示されている。かかるパターンを描画するための照射量を演算する場合、従来の照射量計算式を用いると、図９（ｂ）に示すような照射量プロファイルを得る。図９（ｂ）の下段は後方散乱電子による照射量を、上段には入射照射量を示した。ただし、図形端での入射照射量は実際の値の１／２の値で表現してある。図９（ｂ）に示したように、従来の照射量計算式を用いると、照射量計算式の解が収束する前に計算が終了してしまう場合があるため、得られる照射量が閾値Ｄｔｈに届かない場合があり得る。特に、図形端部において、発生しやすい傾向にある。これに対して、実施の形態１では、照射量計算式の解をより少ない繰り返し計算回数で収束させることができるので、得られる照射量を閾値Ｄｔｈに届かせることができる。よって、従来のような得られる照射量が閾値Ｄｔｈに届かない場合を排除できる。
【００６８】
照射量Ｄ計算工程（Ｓ１３２）として、Ｄ計算部７０は、得られた、ｎ＝１，２，・・・，ｋについての、補正され、かつ補正後の照射量補正係数ｄｎ’（ｉ）にそれぞれ置き換えられた照射量補正係数ｄｎ（ｉ）と基準照射量Ｄｂａｓｅｄｏｓｅとを用いて、当該メッシュ領域の照射量Ｄ（ｉ）を演算する。照射量Ｄ（ｉ）は、次の式（８）で定義できる。
【００６９】
【数８】
【００７０】
このように、Ｄ計算部７０は、メッシュ領域毎に、補正された第ｎ回目の照射量補正係数ｄｎ（ｉ）を用いて当該メッシュ領域内にショットする電子ビーム２００の照射量Ｄ（ｉ）を演算する。Ｄ計算部７０は、照射量演算部の一例である。
【００７１】
照射時間計算工程（Ｓ１３４）として、照射時間算出部７４は、各ショットにおける電子ビーム２００の照射時間Ｔを計算する。照射量Ｄは、照射時間Ｔと電流密度Ｊとの積で定義することができるので、照射時間Ｔは、照射量Ｄを電流密度Ｊで除することで求めることができる。算出された照射時間は偏向制御回路１２０に出力される。
【００７２】
描画工程（Ｓ１３４）として、描画部１５０は、メッシュ領域２２毎に、演算された照射量で当該メッシュ領域内に所望のパターンを描画する。具体的には、以下のように動作する。偏向制御回路１２０は、ショット毎の照射時間を制御するデジタル信号をＤＡＣアンプユニット１３０に出力する。そして、ＤＡＣアンプユニット１３０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ブランキング偏向器２１２に印加する。
【００７３】
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Ｔ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。
【００７４】
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をまず矩形例えば長方形に成形する。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。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、偏向器２０８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。
【００７５】
上述した各フレーム２０内の計算処理が描画処理の進行に合わせてリアルタイムで順に行われる。
【００７６】
以上のように実施の形態１によれば、図形や位置に応じて照射量計算式を使い分けることができる。そのため、演算される照射量自体を制御し、過剰な照射量を抑制できる。さらに、照射量計算式の解を上述した照射量計算式で補正することで、解の収束を早め、演算時間の短縮を図ることができる。また、照射量計算式の解が収束する前に繰り返し計算を終了してしまうことを防止できる。その結果、照射量が不足してしまうリスクを回避できる。その結果、描画時間を短縮して装置のスループットを向上させることができる。
【００７７】
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、変化率δｎが許容値Δより小さくない場合に、特に、変化率が大きい照射量計算式３，４を用いて補正したが、これに限るものではない。例えば、繰り返し回数１回目については、変化の大きい照射量計算式３，４を用い、２回目以降は、照射量計算式５を用いて補正するようにしても好適である。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【符号の説明】
【００８０】
５０ 面積密度算出部
５１ 識別マップ作成部
５２ ｎ設定部
５３，５４ 判定部
５６ 選択部
６０ ｄｎ計算部
６１ ｂｓｎ計算部
６２ δｎ計算部
６３ 判定部
６４ 選択部
６５ ｄｎ’計算部
６６ 判定部
６７ 置換部
６８ 判定部
６９ 加算部
７０ Ｄ計算部
７２ 判定部
７４ 照射時間算出部
７６ 描画データ処理部
１００ 描画装置
１０１ 試料
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１１０ 制御計算機
１１２ メモリ
１２０ 偏向制御回路
１３０ ＤＡＣアンプユニット
１４０ 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 第１の成形アパーチャ
２０４ 投影レンズ
２０５ 偏向器
２０６ 第２の成形アパーチャ
２０７ 対物レンズ
２０８ 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
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の描画領域が仮想分割されたメッシュ状の複数の小領域の小領域毎に、繰り返し演算により当該小領域内にショットする荷電粒子ビームの繰り返し数第ｎ回目の照射量補正係数を算出する照射量係数演算部と、
小領域毎に、第ｎ−１回目の照射量補正係数から、繰り返し数ｎ回目に算出された前記第ｎ回目の照射量補正係数への変化率を第ｎ回目の変化率として演算する変化率演算部と、
小領域毎に、前記第ｎ回目の変化率を用いて前記第ｎ回目の照射量補正係数を補正する補正演算部と、
小領域毎に、補正された前記第ｎ回目の照射量補正係数を用いて当該小領域内にショットする荷電粒子ビームの照射量を演算する照射量演算部と、
前記照射量で当該小領域内に所望の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。
【請求項２】
小領域毎に、前記第ｎ−１回目の照射量補正係数を用いて、当該小領域に荷電粒子ビームを照射した場合に当該小領域を除いた他の複数の小領域に蓄積されるそれぞれの照射量の後方散乱成分係数の合計を示す第ｎ回目の後方散乱成分係数を演算する後方散乱成分関数演算部をさらに備え、
前記照射量係数演算部は、前記第ｎ回目の照射量補正係数を算出する際に、前記第ｎ回目の後方散乱成分係数を用い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。
【請求項３】
前記照射量係数演算部は、前記第ｎ回目の照射量補正係数を算出する際に、さらに、当該小領域に荷電粒子ビームを照射した場合に当該小領域に分布する荷電粒子ビームの照射量分布関数値を用い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。
【請求項４】
試料の描画領域が仮想分割されたメッシュ状の複数の小領域の小領域毎に、繰り返し演算により当該小領域内にショットする荷電粒子ビームの繰り返し数第ｎ回目の照射量補正係数を算出する工程と、
小領域毎に、繰り返し数第ｎ−１回目の照射量補正係数から、前記第ｎ回目の照射量補正係数への変化率を第ｎ回目の変化率として演算する工程と、
小領域毎に、前記第ｎ回目の変化率を用いて前記第ｎ回目の照射量補正係数を補正する工程と、
小領域毎に、補正された前記第ｎ回目の照射量補正係数を用いて当該小領域内にショットする荷電粒子ビームの照射量を演算する工程と、
前記照射量で当該小領域内に所望の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。
【請求項５】
小領域毎に、前記第ｎ−１回目の照射量補正係数を用いて、当該小領域に荷電粒子ビームを照射した場合に当該小領域を除いた他の複数の小領域に蓄積されるそれぞれの照射量の後方散乱成分係数の合計を示す第ｎ回目の後方散乱成分係数を演算する工程をさらに備え、
前記第ｎ回目の照射量補正係数を算出する際に、前記第ｎ回目の後方散乱成分係数を用いる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。
【請求項１】
試料の描画領域が仮想分割されたメッシュ状の複数の小領域の小領域毎に、繰り返し演算により当該小領域内にショットする荷電粒子ビームの繰り返し数第ｎ回目の照射量補正係数を算出する照射量係数演算部と、
小領域毎に、第ｎ−１回目の照射量補正係数から、繰り返し数ｎ回目に算出された前記第ｎ回目の照射量補正係数への変化率を第ｎ回目の変化率として演算する変化率演算部と、
小領域毎に、前記第ｎ回目の変化率を用いて前記第ｎ回目の照射量補正係数を補正する補正演算部と、
小領域毎に、補正された前記第ｎ回目の照射量補正係数を用いて当該小領域内にショットする荷電粒子ビームの照射量を演算する照射量演算部と、
前記照射量で当該小領域内に所望の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。
【請求項２】
小領域毎に、前記第ｎ−１回目の照射量補正係数を用いて、当該小領域に荷電粒子ビームを照射した場合に当該小領域を除いた他の複数の小領域に蓄積されるそれぞれの照射量の後方散乱成分係数の合計を示す第ｎ回目の後方散乱成分係数を演算する後方散乱成分関数演算部をさらに備え、
前記照射量係数演算部は、前記第ｎ回目の照射量補正係数を算出する際に、前記第ｎ回目の後方散乱成分係数を用い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。
【請求項３】
前記照射量係数演算部は、前記第ｎ回目の照射量補正係数を算出する際に、さらに、当該小領域に荷電粒子ビームを照射した場合に当該小領域に分布する荷電粒子ビームの照射量分布関数値を用い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。
【請求項４】
試料の描画領域が仮想分割されたメッシュ状の複数の小領域の小領域毎に、繰り返し演算により当該小領域内にショットする荷電粒子ビームの繰り返し数第ｎ回目の照射量補正係数を算出する工程と、
小領域毎に、繰り返し数第ｎ−１回目の照射量補正係数から、前記第ｎ回目の照射量補正係数への変化率を第ｎ回目の変化率として演算する工程と、
小領域毎に、前記第ｎ回目の変化率を用いて前記第ｎ回目の照射量補正係数を補正する工程と、
小領域毎に、補正された前記第ｎ回目の照射量補正係数を用いて当該小領域内にショットする荷電粒子ビームの照射量を演算する工程と、
前記照射量で当該小領域内に所望の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。
【請求項５】
小領域毎に、前記第ｎ−１回目の照射量補正係数を用いて、当該小領域に荷電粒子ビームを照射した場合に当該小領域を除いた他の複数の小領域に蓄積されるそれぞれの照射量の後方散乱成分係数の合計を示す第ｎ回目の後方散乱成分係数を演算する工程をさらに備え、
前記第ｎ回目の照射量補正係数を算出する際に、前記第ｎ回目の後方散乱成分係数を用いる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。
【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２０１３−１１５３０３（Ｐ２０１３−１１５３０３Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６１５６１（Ｐ２０１１−２６１５６１）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（５０４１６２９５８）株式会社ニューフレアテクノロジー (669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（５０４１６２９５８）株式会社ニューフレアテクノロジー (669)
【Ｆターム（参考）】
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