JP5597403B2

JP5597403B2 - 荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法

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Description

本発明は、荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法に関し、より詳しくは、アパーチャを用いて荷電粒子ビームを成形する可変成形型の荷電粒子ビーム描画装置と、アパーチャを用いて荷電粒子ビームを成形する荷電粒子ビーム描画方法に関する。

近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化および大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅は益々狭くなっている。半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスクまたはレチクルを指す。以下では、マスクと総称する。）を用い、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。こうした微細な回路パターンをウェハに転写するためのマスクの製造には、微細パターンを描画可能な電子ビーム描画装置が用いられる。また、レーザビームを用いて描画するレーザビーム描画装置の開発も試みられている。尚、電子ビーム描画装置は、ウェハに直接回路パターンを描画する場合にも用いられる。

電子ビーム描画装置では、ウェハ上に転写する回路パターンが基本図形に分解され、複数の成形アパーチャによって、電子ビームが各基本図形と同じ大きさおよび形状に成形される。その後、成形された電子ビームがレジスト上に順次照射されていく。

電子ビームの成形方法の１つとして、可変成形ビーム方式（ＶａｒｉａｂｌｅＳｈａｐｅｄＢｅａｍ：ＶＳＢ方式）が挙げられる。これは、基本図形として、矩形、三角形および台形のパターンを入力し、２枚のアパーチャの重なり量を制御することによって、電子ビームを矩形および三角形に成形する方式である。

可変成形型の電子ビーム描画装置は、電子銃から出射した電子ビームを所定の形状に成形する２つのアパーチャと、これらのアパーチャ間に設けられてアパーチャ同士の光学的な重なりを所定の形状に成形する成形偏向器とを有する。また、アパーチャ間には、第１のアパーチャを物面として第２のアパーチャ上に像面を結像させる投影レンズと、２つのアパーチャで成形された電子ビームを試料上に結像させる縮小レンズおよび対物レンズとが配置されている。

このような電子ビーム描画装置において、任意の角度を有する斜めの線を滑らかに描画するのは難しい。すなわち、斜めの線を任意の角度で滑らかに描画するのは困難である。

マスク上の斜めの線は、図１０（ａ）に示すように、矩形状の電子ビーム１０１を少しずつずらしながら複数ショットしていくことで描画される。描画されたパターンをウェハに転写すると、理想的には図１０（ｂ）のようになる。しかしながら、斜めの線を矩形で近似しているために、斜め部分が階段状になってエッジラフネスを生じる。それ故、ウェハ転写後の形状に、許容される範囲を超えたエッジラフネスが残る場合がある。

ショット回数を増やせばエッジラフネスは低減される。しかしながら、スループットが低下する。一方、マスクパターンのウェハ転写像に問題がない程度のエッジラフネスはよいとして、スループットを考慮しながら矩形ショットの形状とショット間の重なり量を決定する方法もある。しかし、この方法では、斜めの線の傾斜角度に応じて矩形ショットの形状や重なり量を変える必要があり、描画パターンデータの処理が複雑になる。

また、傾斜角度や線幅の異なる斜めの線を描画するときは、矩形ショットの形状やショット間の重なり量を変える必要がある。例えば、図１０（ｂ）のように、傾斜角度θで線幅Ｗの線に対し、図１１（ｂ）のように、傾斜角度θ’で線幅Ｗ’の線を描画するとする。この場合には、図１１（ａ）のように、電子ビーム１０３を図１０（ａ）とは異なる矩形形状に成形する。また、ショット間の重なり量も、図１０（ａ）に示す重なり１０２から図１１に示す重なり１０４のように変更して描画する。これにより、理想的には図１１（ｂ）に示すような斜めの線が描画できる。しかし、傾斜角度や線幅を変える度に矩形ショットの形状やショット間の重なり量を変えるのは、描画パターンのデータ準備を複雑にする。事前にショットの重なり量を角度に応じて決めるため、シミュレーションや実験で条件出しをする必要があるからである。

上記問題に対し、特許文献１は、非矩形パターンを複数の矩形パターンに分割する際、矩形パターンのエッジが非矩形パターンの斜辺から突出しないようにし、斜辺に近接する矩形ショットに他の矩形パターンより高い露光量を与えたり、あるいは、矩形パターンのエッジが非矩形パターンの斜辺から突出するようにし、斜辺を含む矩形ショットに他の矩形パターンより低い露光量を与えたりすることで、斜辺の段差を緩和する方法を開示する。しかし、このような露光量の調整によってエッジラフネスの改善を図るのは難しいと思われる。

一方、特許文献２は、２つの矩形アパーチャの下方に、光軸の周囲で回転可能なスリットが形成された第３のアパーチャを有する電子ビーム描画装置を開示する。この装置によれば、任意の平行四辺形ビームを形成できるとされる。しかし、第３アパーチャや、これを回転させるための高精度モータなどが必要になり、装置が複雑化する。

特開平５−３６５９５号公報特開平９−８２６３０号公報

本発明は、こうした点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、２つのアパーチャによってビームを成形する荷電粒子ビーム描画装置であって、パターンデータの準備と条件出しが容易であり、スループットの向上を図ることもできる装置を提供することにある。

また、本発明の目的は、２つのアパーチャによってビームを成形する荷電粒子ビーム描画方法であって、パターンデータの準備と条件出しが容易であり、スループットの向上を図ることもできる方法を提供することにある。

本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。

本発明の第１の態様は、複数のアパーチャを用いて形成された荷電粒子ビームを試料面上に照射して、所望のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置において、
開口部の形状が、第１象限で矩形状であり、第２象限、第３象限および第４象限で四分円形状である第１のアパーチャと、
開口部の形状が、第３象限で矩形状であり、第１象限、第２象限および第４象限で四分円形状である第２のアパーチャとを有することを特徴とするものである。

本発明の第１の態様では、第１のアパーチャの第１象限と、第２のアパーチャの第３象限とを透過させて矩形状の荷電粒子ビームを形成することが好ましい。

本発明の第１の態様では、第１のアパーチャの第３象限と第２のアパーチャの第１象限、第１のアパーチャの第２象限と第２のアパーチャの第４象限、および、第１のアパーチャの第４象限と第２のアパーチャの第２象限のいずれか１つを透過させて紡錘形の断面形状の荷電粒子ビームを形成することが好ましい。

本発明の第２の態様は、複数のアパーチャを用いて形成された荷電粒子ビームを試料面上に照射して、所望のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置において、
開口部の形状が、第１象限と第４象限で四分円形状であり、第２象限と第３象限で矩形状である第１のアパーチャと、
開口部の形状が、第１象限と第４象限で矩形状であり、第２象限と第３象限で四分円形状である第２のアパーチャとを有することを特徴とするものである。

本発明の第２の態様では、第１のアパーチャの第２象限および第３象限からなる領域の少なくとも一部と、第２のアパーチャの第１象限および第４象限からなる領域の少なくとも一部とを透過させて、矩形状の荷電粒子ビームを形成することが好ましい。

本発明の第２の態様では、第１のアパーチャの第１象限および第４象限からなる領域の少なくとも一部と、第２のアパーチャの第２象限および第３象限からなる領域の少なくとも一部とを透過させて紡錘形の断面形状の荷電粒子ビームを形成することが好ましい。

本発明の第３の態様は、複数のアパーチャを用いて形成された荷電粒子ビームを試料面上に照射して、所望のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、
開口部の形状が、第１象限で矩形状であり、第２象限、第３象限および第４象限で四分円形状である第１のアパーチャと、
開口部の形状が、第３象限で矩形状であり、第１象限、第２象限および第４象限で四分円形状である第２のアパーチャとを用い、
第１のアパーチャの第１象限と、第２のアパーチャの第３象限とを透過させて矩形状の荷電粒子ビームを形成することを特徴とするものである。

本発明の第４の態様は、複数のアパーチャを用いて形成された荷電粒子ビームを試料面上に照射して、所望のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、
開口部の形状が、第１象限で矩形状であり、第２象限、第３象限および第４象限で四分円形状である第１のアパーチャと、
開口部の形状が、第３象限で矩形状であり、第１象限、第２象限および第４象限で四分円形状である第２のアパーチャとを用い、
第１のアパーチャの第３象限と第２のアパーチャの第１象限、第１のアパーチャの第２象限と第２のアパーチャの第４象限、および、第１のアパーチャの第４象限と第２のアパーチャの第２象限のいずれか１つを透過させて紡錘形の断面形状の荷電粒子ビームを形成することを特徴とするものである。

本発明の第５の態様は、複数のアパーチャを用いて形成された荷電粒子ビームを試料面上に照射して、所望のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、
開口部の形状が、第１象限と第４象限で四分円形状であり、第２象限と第３象限で矩形状である第１のアパーチャと、
開口部の形状が、第１象限と第４象限で矩形状であり、第２象限と第３象限で四分円形状である第２のアパーチャとを用い、
第１のアパーチャの第２象限および第３象限と、第２のアパーチャの第１象限および第４象限とを透過させて矩形状の荷電粒子ビームを形成することを特徴とするものである。

本発明の第６の態様は、複数のアパーチャを用いて形成された荷電粒子ビームを試料面上に照射して、所望のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、
開口部の形状が、第１象限と第４象限で四分円形状であり、第２象限と第３象限で矩形状である第１のアパーチャと、
開口部の形状が、第１象限と第４象限で矩形状であり、第２象限と第３象限で四分円形状である第２のアパーチャとを用い、
第１のアパーチャの第１象限および第４象限からなる領域の少なくとも一部と、第２のアパーチャの第２象限および第３象限からなる領域の少なくとも一部とを透過させて紡錘形の断面形状の荷電粒子ビームを形成することを特徴とするものである。

本発明によれば、２つのアパーチャによってビームを成形し、パターンデータの準備や露光条件出しが容易であって、スループットの向上を図ることもできる荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法が提供される。

本実施の形態における電子ビーム描画装置の構成図である。電子ビームによる描画方法の説明図である。本実施の形態におけるデータの流れを示す概念図である。実施の形態１において、（ａ）は第１のアパーチャの開口部の平面図であり、（ｂ）は第２のアパーチャの開口部の平面図である。（ａ）は、実施の形態１におけるビーム成形の一例であり、（ｂ）は、直線を描画する様子を示す図である。（ａ）は、実施の形態１におけるビーム成形の他の例であり、（ｂ）は、斜めの線を描画する様子を示す図である。実施の形態２において、（ａ）は第１のアパーチャの開口部の平面図であり、（ｂ）は第２のアパーチャの開口部の平面図である。（ａ）は、実施の形態２におけるビーム成形の一例であり、（ｂ）は、直線を描画する様子を示す図である。（ａ）は、実施の形態２におけるビーム成形の他の例であり、（ｂ）は、斜めの線を描画する様子を示す図である。（ａ）は従来法による直線描画を示す図であり、（ｂ）はウェハ転写像の模式図である。（ａ）は従来法による直線描画を示す図であり、（ｂ）はウェハ転写像の模式図である。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態における電子ビーム描画装置の構成図である。

図１において、電子ビーム描画装置の試料室１内には、マスク基板２が設置されたステージ３が設けられている。ステージ３は、ステージ駆動回路４によりＸ方向（紙面における左右方向）とＹ方向（紙面における垂直方向）に駆動される。ステージ３の移動位置は、レーザ測長計などを用いた位置回路５により測定される。

試料室１の上方には、電子ビーム光学系１０が設置されている。電子ビーム光学系１０は、電子銃６、各種レンズ７、８、９、１１、１２、ブランキング用偏向器１３、成形偏向器１４、ビーム走査用の主偏向器１５、ビーム走査用の副偏向器１６、ビーム成形用の第１のアパーチャ１７および第２のアパーチャ１８などから構成されている。

図２は、電子ビームによる描画方法の説明図である。この図に示すように、マスク基板２上に描画されるパターン５１は、短冊状のフレーム領域５２に分割されている。電子ビーム５４による描画は、ステージ３が一方向（例えば、Ｘ方向）に連続移動しながら、フレーム領域５２毎に行われる。フレーム領域５２は、さらに副偏向領域５３に分割されており、電子ビーム５４は、副偏向領域５３内の必要な部分のみを描画する。尚、フレーム領域５２は、主偏向器１５の偏向幅で決まる短冊状の描画領域であり、副偏向領域５３は、副偏向器１６の偏向幅で決まる単位描画領域である。

図３に示すように、副偏向領域５３内での電子ビーム５４の位置決めは、副偏向器１６で行われる。副偏向領域５３の位置制御は、主偏向器１５によってなされる。すなわち、主偏向器１５によって、副偏向領域５３の位置決めがされ、副偏向器１６によって、副偏向領域５３内でのビーム位置が決められる。さらに、成形偏向器１４と２つのアパーチャ１７、１８によって、電子ビーム５４の形状と寸法が決められる。そして、ステージ３を一方向に連続移動させながら、副偏向領域５３内を描画し、１つの副偏向領域５３の描画が終了したら、次の副偏向領域５３を描画する。フレーム領域５２内の全ての副偏向領域５３の描画が終了したら、ステージ３を連続移動させる方向と直交する方向（例えば、Ｙ方向）にステップ移動させる。その後、同様の処理を繰り返して、フレーム領域５２を順次描画して行く。

設計者（ユーザ）が作成したＣＡＤデータ２０１は、ＯＡＳＩＳなどの階層化されたフォーマットの設計中間データ２０２に変換される。設計中間データ２０２には、レイヤ（層）毎に作成されて各マスクに形成されるパターンデータが格納される。ここで、一般に、描画装置３００は、ＯＡＳＩＳデータを直接読み込めるようには構成されていない。すなわち、描画装置３００の製造メーカー毎に、異なるフォーマットデータが用いられている。このため、ＯＡＳＩＳデータは、レイヤ毎に各描画装置に固有のフォーマットデータ２０３に変換された後に描画装置３００に入力される。

フォーマットデータ２０３は、図１の入力部２１に記録される。記録されたデータは制御計算機２０によって読み出され、フレーム領域５２毎にパターンメモリ２２に一時的に格納される。パターンメモリ２２に格納されたフレーム領域５２毎のパターンデータ、すなわち、描画位置や描画図形データなどで構成されるフレーム情報は、データ解析部であるパターンデータデコーダ２３と描画データデコーダ２４に送られる。次いで、これらを介して、副偏向領域偏向量算出部３０、ブランキング回路２５、ビーム成形器ドライバ２６、主偏向器ドライバ２７、副偏向器ドライバ２８に送られる。

また、制御計算機２０には、偏向制御部３２が接続している。偏向制御部３２は、セトリング時間決定部３１に接続し、セトリング時間決定部３１は、副偏向領域偏向量算出部３０に接続し、副偏向領域偏向量算出部３０は、パターンデータデコーダ２３に接続している。また、偏向制御部３２は、ブランキング回路２５と、ビーム成形器ドライバ２６と、主偏向器ドライバ２７と、副偏向器ドライバ２８とに接続している。

パターンデータデコーダ２３からの情報は、ブランキング回路２５とビーム成形器ドライバ２６に送られる。具体的には、パターンデータデコーダ２３で描画データに基づいてブランキングデータが作成され、ブランキング回路２５に送られる。また、描画データに基づいて所望とするビーム寸法データも作成されて、副偏向領域偏向量算出部３０とビーム成形器ドライバ２６に送られる。そして、ビーム成形器ドライバ２６から、電子ビーム光学系１０の成形偏向器１４に所定の偏向信号が印加されて、電子ビーム５４の形状と寸法が制御される。

副偏向領域偏向量算出部３０は、パターンデータデコーダ２３で作成したビーム形状データから、副偏向領域５３における、１ショットごとの電子ビームの偏向量（移動距離）を算出する。算出された情報は、セトリング時間決定部３１に送られ、副偏向による移動距離に対応したセトリング時間が決定される。

セトリング時間決定部３１で決定されたセトリング時間は、偏向制御部３２へ送られた後、パターンの描画のタイミングを計りながら、偏向制御部３２より、ブランキング回路２５、ビーム成形器ドライバ２６、主偏向器ドライバ２７、副偏向器ドライバ２８のいずれかに適宜送られる。

描画データデコーダ２４では、描画データに基づいて副偏向領域５３の位置決めデータが作成され、このデータは、主偏向器ドライバ２７と副偏向器ドライバ２８に送られる。そして、主偏向器ドライバ２７から、電子ビーム光学系１０の主偏向器１５に所定の偏向信号が印加されて、電子ビーム５４が所定の主偏向位置に偏向走査される。また、副偏向器ドライバ２８から、副偏向器１６に所定の副偏向信号が印加されて、副偏向領域５３内での描画が行われる。この描画は、具体的には、設定されたセトリング時間が経過した後、電子ビーム５４を繰り返し照射することによって行われる。

次に、本実施の形態における電子ビームの具体的な成形方法について述べる。

矩形ショットによりショットを重ねて斜めの線を描画する場合において、描画パターンのデータ準備が複雑になるのは、斜めの線の傾斜角度が変わるとショット間の重なり量を変えねばならず、その条件出しには膨大なシミュレーションが必要なためである。ここで、傾斜角度が変わってもショット間の重なり量が変わらないようにするには、ショット形状を円形にすればよい。しかし、円形ショットの大きさを変えるには、電子ビーム光学系に配置されたレンズの調整が必要になり、任意の大きさの円形ショットを形成するのは困難である。

そこで、本発明者は、鋭意研究した結果、２つのアパーチャの開口部を円形と矩形を組み合わせた形状にすることで、ショット間の重なり量を変えずに傾斜角度の異なる斜めの線を描画できることを見出した。以下、本実施の形態におけるアパーチャと、これを用いて電子ビームを成形する方法について説明する。

図４（ａ）は、図１における第１のアパーチャ１７の開口部の平面図である。この図に示すように、第１のアパーチャ１７の開口部１７ａの形状は、ＸＹ座標平面で、第１象限（Ｘ＞０、Ｙ＞０）が矩形状であり、第２象限（Ｘ＜０、Ｙ＞０）、第３象限（Ｘ＜０、Ｙ＜０）および第４象限（Ｘ＞０、Ｙ＜０）が四分円形状である。

図４（ｂ）は、図１における第２のアパーチャ１８の開口部の平面図である。この図に示すように、第２のアパーチャ１８の開口部１８ａの形状は、ＸＹ座標平面で、第３象限（Ｘ＜０、Ｙ＜０）が矩形状であり、第１象限（Ｘ＞０、Ｙ＞０）、第２象限（Ｘ＜０、Ｙ＞０）および第４象限（Ｘ＞０、Ｙ＜０）が四分円形状である。

本実施の形態においては、第１のアパーチャ１７の開口部１７ａと、第２のアパーチャ１８の開口部１８ａとが、同一の形状および大きさを有する。すなわち、図４（ａ）の開口部１７ａを原点を中心に１８０度回転させると、図４（ｂ）の開口部１８ａと完全に重なり合う。

図５（ａ）は、第１のアパーチャ１７と第２のアパーチャ１８を用いた電子ビーム描画装置におけるビーム成形の一例である。

図５（ａ）において、第１のアパーチャ１７の開口部１７ａを透過した電子ビーム５４は、第２のアパーチャ１８に照射される。そして、図１の成形偏向器１４によって偏向されて、第２のアパーチャ１８の開口部１８ａを透過する。

図５（ａ）の符号６１は、開口部１７ａを透過して第２のアパーチャ１８上に照射された電子ビーム５４の照射像である。照射像６１をＸＹ座標平面上で見ると、その第１、第２、第３および第４象限は、それぞれ第１のアパーチャ１７の開口部１７ａの第１、第２、第３および第４象限に対応する。

図５（ａ）に示すように、照射像６１の第１象限、すなわち、第１のアパーチャ１７の第１象限は、第２のアパーチャ１８の第３象限と重なっている。ここで、第１のアパーチャ１７の第１象限における開口部１７ａの形状は矩形状である。また、第２のアパーチャ１８の第３象限における開口部１８ａの形状も矩形状である。したがって、第１のアパーチャ１７の第１象限と、第２のアパーチャ１８の第３象限とが重なる領域の形状は矩形状になり、第２のアパーチャ１８の開口部１８ａを透過した電子ビーム５４は矩形状に成形されて矩形ショット６２が形成される。

このように、２つのアパーチャを矩形状開口部同士が重なるように配置することで、これらを透過した電子ビームは矩形状に成形される。図５（ｂ）は、矩形ショット６２をそのショット位置を少しずつずらしながら照射して、直線を描画する様子を示している。

図６（ａ）は、第１のアパーチャ１７と第２のアパーチャ１８を用いた電子ビーム描画装置におけるビーム成形の他の例である。

図６（ａ）において、第１のアパーチャ１７の開口部１７ａを透過した電子ビーム５４は、第２のアパーチャ１８に照射される。そして、図１の成形偏向器１４によって偏向されて、第２のアパーチャ１８の開口部１８ａを透過する。

図６（ａ）の符号６３は、開口部１７ａを透過して第２のアパーチャ１８上に照射された電子ビーム５４の照射像である。照射像６３をＸＹ座標平面上で見ると、その第１、第２、第３および第４象限は、それぞれ第１のアパーチャ１７の開口部１７ａの第１、第２、第３および第４象限に対応する。

図６（ａ）に示すように、照射像６３の第３象限、すなわち、第１のアパーチャ１７の第３象限は、第２のアパーチャ１８の第１象限と重なっている。ここで、第１のアパーチャ１７の第３象限における開口部１７ａの形状は四分円形状である。また、第２のアパーチャ１８の第１象限における開口部１８ａの形状も四分円形状である。したがって、第１のアパーチャ１７の第１象限と、第２のアパーチャ１８の第３象限とが重なる領域は、２つの円弧に囲まれた紡錘形の断面形状になる。そして、第２のアパーチャ１８の開口部１８ａを透過した電子ビーム５４はこの形状に成形され、紡錘形の断面形状のショット６４が形成される。

図６（ｂ）は、ショット６４をそのショット位置を少しずつずらしながら照射して、斜めの線を描画する様子を示している。同様に、図６（ｃ）も斜めの線を描画する様子を示している。図６（ｂ）と図６（ｃ）では、線の傾斜角度が異なるが、ショット６４の重なり部分６４’の面積は同じである。

上述したように、矩形ショットを用いる従来法によれば、傾斜角度の異なる斜めの線を描画する場合、ショット間の重なり量を変える必要があり、データ準備の複雑化を招いていた。これに対して、本実施の形態によれば、ショット間の重なり量を変えずに任意の傾斜角度の線を描画できるので、従来法に比べてデータ準備を簡略化することができる。尚、線幅を変える場合には、照射像６３と、第２のアパーチャ１８の開口部１８ａとの重なり量を変えることが必要になる。しかし、傾斜角度の違いによるショット間の重なり量の違いを考慮する必要がないことにより、全体のデータ準備の負担は従来法に比べて格段に簡略化する。

尚、図６（ｂ）では、線が断裂しないよう、ショット間に重なり部分６４’が生じるようにしている。しかし、重なり部分６４’では、照射量が２倍になることによって所望の寸法が得られないおそれがある。そこで、断裂があったとしても、マスクパターンのウェハ転写像に問題がない程度であればよいとして、重なり部分６４’を設けずにショットしてもよい。この場合にも、傾斜角度によってショット間の間隔を変える必要はない。

また、本実施の形態における２つのアパーチャの態様は、図４（ａ）および（ｂ）の例に限られるものではない。すなわち、これらの開口部が同一の形状と大きさを有するとともに、一方の開口部について、原点を中心に１８０度回転させる、Ｘ軸を中心に上下を反転させる、または、Ｙ軸を中心に左右を反転させると、他方の開口部と完全に重なり合うように配置されていればよい。

例えば、図４（ａ）を第１のアパーチャとし、図４（ｂ）を第２のアパーチャとしたが、これらは逆であってもよい。すなわち、第１のアパーチャ１７の開口部の形状を、ＸＹ座標平面で、第３象限（Ｘ＜０、Ｙ＜０）を矩形状とし、第１象限（Ｘ＞０、Ｙ＞０）、第２象限（Ｘ＜０、Ｙ＞０）および第４象限（Ｘ＞０、Ｙ＜０）が四分円形状とすることもできる。この場合、第２のアパーチャ１８の開口部の形状は、ＸＹ座標平面で、第１象限（Ｘ＞０、Ｙ＞０）が矩形状で、第２象限（Ｘ＜０、Ｙ＞０）、第３象限（Ｘ＜０、Ｙ＜０）および第４象限（Ｘ＞０、Ｙ＜０）が四分円形状になる。

また、第１のアパーチャ１７の開口部の形状は、ＸＹ座標平面で、第２象限（Ｘ＜０、Ｙ＞０）が矩形状であり、第１象限（Ｘ＞０、Ｙ＞０）、第３象限（Ｘ＜０、Ｙ＜０）および第４象限（Ｘ＞０、Ｙ＜０）が四分円形状とすることもできる。この場合、第２のアパーチャ１８の開口部の形状は、ＸＹ座標平面で、第４象限（Ｘ＞０、Ｙ＜０）が矩形状であり、第１象限（Ｘ＞０、Ｙ＞０）、第２象限（Ｘ＜０、Ｙ＞０）および第３象限（Ｘ＜０、Ｙ＜０）が四分円形状となる。

さらに、本実施の形態では、第１のアパーチャ１７の第３象限と、第２のアパーチャ１８の第１象限とを重ねて、紡錘形の断面形状のショットを形成したが、第１のアパーチャ１７の第２象限と、第２のアパーチャの第４象限とを重ねてもよく、第１のアパーチャの第４象限と、第２のアパーチャの第２象限とを重ねてもよい。これらによっても、同様に紡錘形の断面形状のショットを形成できる。

実施の形態２．
本実施の形態は、実施の形態１で述べた２つのアパーチャとは開口部の形状の異なるアパーチャを用いることを特徴とする。尚、本実施の形態の電子ビーム描画装置には、図１で説明した装置と同様のものを適用できる。

図７（ａ）は、図１における第１のアパーチャ１７の開口部の平面図である。この図に示すように、第１のアパーチャ１７の開口部１７ｂの形状は、ＸＹ座標平面で、第１象限（Ｘ＞０、Ｙ＞０）と第４象限（Ｘ＞０、Ｙ＜０）が四分円形状であり、第２象限（Ｘ＜０、Ｙ＞０）と第３象限（Ｘ＜０、Ｙ＜０）が矩形状である。

図７（ｂ）は、図１における第２のアパーチャ１８の開口部の平面図である。この図に示すように、第２のアパーチャ１８の開口部１８ａの形状は、ＸＹ座標平面で、第１象限（Ｘ＞０、Ｙ＞０）と第４象限（Ｘ＞０、Ｙ＜０）が矩形状であり、第２象限（Ｘ＜０、Ｙ＞０）と第３象限（Ｘ＜０、Ｙ＜０）が四分円形状である。

本実施の形態においては、第１のアパーチャ１７の開口部１７ｂと、第２のアパーチャ１８の開口部１８ｂとが、同一の形状および大きさを有する。すなわち、図７（ａ）の開口部１７ｂについて、原点を中心に１８０度回転させる、Ｘ軸を中心に上下を反転させる、または、Ｙ軸を中心に左右を反転させると、図４（ｂ）の開口部１８ｂと完全に重なり合う。

図７（ａ）および（ｂ）に示すアパーチャについても、図５および図６で説明したのと同様にして電子ビームを成形できる。但し、図７で見ると、実施の形態１で述べたアパーチャよりＹ軸方向に長いショットを形成することができる。

図８（ａ）および（ｂ）を用いて、本実施の形態による直線描画について説明する。

図８（ａ）において、第１のアパーチャ１７の開口部１７ｂを透過した電子ビーム５４は、第２のアパーチャ１８に照射される。そして、図１の成形偏向器１４によって偏向されて、第２のアパーチャ１８の開口部１８ｂを透過する。

図８（ａ）の符号６５は、開口部１７ｂを透過して第２のアパーチャ１８上に照射された電子ビーム５４の照射像である。照射像６５をＸＹ座標平面上で見ると、その第１、第２、第３および第４象限は、それぞれ第１のアパーチャ１７の開口部１７ａの第１、第２、第３および第４象限に対応する。

図８（ａ）に示すように、照射像６５の第２象限および第３象限、すなわち、第１のアパーチャ１７の第２象限および第３象限は、第２のアパーチャ１８の第１象限および第４象限と重なっている。開口部１７ｂにおいて、第２象限と第３象限を合わせた形状は全体として矩形状である。また、開口部１８ｂにおいて、第１象限と第４象限を合わせた形状も全体として矩形状である。したがって、第１のアパーチャ１７の第２象限および第３象限と、第２のアパーチャ１８の第１象限および第４象限とが重なる領域の形状は矩形状になり、第２のアパーチャ１８の開口部１８ｂを透過した電子ビームは矩形状に成形されて矩形ショット６６が形成される。

尚、電子ビーム５４は、第１のアパーチャ１７の第２象限および第３象限からなる領域の少なくとも一部と、第２のアパーチャ１８の第１象限および第４象限からなる領域の少なくとも一部とを透過すればよく、これにより、矩形状の荷電粒子ビームが形成される。

このように、２つのアパーチャを矩形状開口部同士が重なるように配置することで、これらを透過した電子ビームは矩形状に成形される。図８（ｂ）は、矩形ショット６６をそのショット位置を少しずつずらしながら照射して、直線を描画する様子を示している。開口部１７ｂの第２象限、第３象限における各矩形状部分と、開口部１８ｂの第１象限、第４象限における各矩形状部分とが、実施の形態１におけるアパーチャの開口部１７ａ、１８ａにおける矩形状部分と同一の形および大きさであるとすると、図８（ｂ）でＹ軸方向の１ショットの長さは、図５（ｂ）の場合の２倍になる。したがって、実施の形態１に比べてショット数を少なくすることができる。

図９（ａ）および（ｂ）を用いて、本実施の形態により斜めの線を描画する場合を説明する。

図９（ａ）において、第１のアパーチャ１７の開口部１７ｂを透過した電子ビーム５４は、第２のアパーチャ１８に照射される。そして、図１の成形偏向器１４によって偏向されて、第２のアパーチャ１８の開口部１８ｂを透過する。

図９（ａ）の符号６７は、開口部１７ｂを透過して第２のアパーチャ１８上に照射された電子ビーム５４の照射像である。照射像６７をＸＹ座標平面上で見ると、その第１、第２、第３および第４象限は、それぞれ第１のアパーチャ１７の開口部１７ｂの第１、第２、第３および第４象限に対応する。

図９（ａ）に示すように、照射像６７の第１象限および第４象限、すなわち、第１のアパーチャ１７の第１象限および第４象限は、第２のアパーチャ１８の第２象限および第３象限と重なっている。ここで、第１のアパーチャ１７の第１象限と第４象限を合わせた開口部１７ｂの形状は半円形状である。また、第２のアパーチャ１８の第３象限と第４象限を合わせた開口部１８ｂの形状も半円形状である。したがって、第１のアパーチャ１７の第１象限および第４象限と、第２のアパーチャ１８の第２象限および第３象限とが重なる領域は、２つの円弧に囲まれた紡錘形の断面形状になる。そして、第２のアパーチャ１８の開口部１８ｂを透過した電子ビーム５４はこの形状に成形され、紡錘形の断面形状のショット６８が形成される。

電子ビーム５４は、第１のアパーチャ１７の第１象限および第４象限からなる領域の少なくとも一部と、第２のアパーチャ１８の第２象限および第３象限からなる領域の少なくとも一部とが重なる領域を透過すればよく、これにより、紡錘形の断面形状の電子ビームが形成される。

図９（ｂ）は、ショット６６をそのショット位置を少しずつずらしながら照射して、斜めの線を描画する様子を示している。図６（ｂ）で説明したのと同様に、本実施の形態によれば、ショット間の重なり部分６８’の面積を変えずに、任意の傾斜角度を有する斜めの線を描画できる。

尚、図９（ｂ）では、線が断裂しないよう、ショット間に重なり部分６８’が生じるようにしている。しかし、重なり部分６８’では、照射量が２倍になることによって所望の寸法が得られないおそれがある。そこで、断裂があったとしても、マスクパターンのウェハ転写像に問題がない程度であればよいとして、重なり部分６８’を設けずにショットしてもよい。この場合にも、傾斜角度によってショット間の間隔を変える必要はない。

また、本実施の形態における２つのアパーチャの態様は、図７（ａ）および（ｂ）の例に限られるものではない。すなわち、これらの開口部が同一の形状と大きさを有するとともに、図７で、一方の開口部について、原点を中心に１８０度回転させる、または、Ｙ軸を中心に左右を反転させると、他方の開口部と完全に重なり合うように配置されていればよい。換言すると、２つのアパーチャの開口部の形状は相補的な関係にあり、これらを組み合わせることで、完全な円形または矩形が形成される。例えば、図７（ａ）の第１象限および第４象限と、図７（ｂ）の第２象限および第３象限とを組み合わせると、完全な円形状になる。また、図７（ａ）の第２象限および第３象限と、図７（ｂ）の第１象限および第４象限を組み合わせると、完全な矩形状になる。

例えば、本実施の形態では、図７（ａ）を第１のアパーチャとし、図７（ｂ）を第２のアパーチャとしたが、これらは逆であってもよい。すなわち、第１のアパーチャ１７の開口部の形状を、ＸＹ座標平面で、第１象限（Ｘ＞０、Ｙ＞０）と第４象限（Ｘ＞０、Ｙ＜０）を矩形状とし、第２象限（Ｘ＜０、Ｙ＞０）と第３象限（Ｘ＜０、Ｙ＜０）を四分円形状とすることもできる。この場合、第２のアパーチャ１８の開口部１８ｂの形状は、ＸＹ座標平面で、第１象限（Ｘ＞０、Ｙ＞０）と第４象限（Ｘ＞０、Ｙ＜０）が四分円形状で、第２象限（Ｘ＜０、Ｙ＞０）と第３象限（Ｘ＜０、Ｙ＜０）が矩形状になる。

本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。例えば、上記では電子ビームを用いたが、本発明はこれに限られるものではなく、イオンビームなどの他の荷電粒子ビームを用いた場合にも適用可能である。

また、上記各実施の形態では、本発明の電子ビーム描画装置により直線および斜めの線を描画する例について述べたが、曲線を描画する場合にも適用可能である。

例えば、磁気ディスク媒体では一般に同心円状のトラック配置が採用されており、サーボパターンなどの情報パターンは同心円状のトラックに沿って形成される。本発明の荷電粒子ビーム描画装置は、磁気ディスク媒体を製造するための磁気転写用マスター担体の原盤などに、サーボパターンなどの所定の高密度パターンを描画するのに好適である。

また、上記各実施の形態では、装置構成や制御手法など、本発明の説明に直接必要としない部分についての記載を省略したが、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得る全てのパターン検査装置またはパターン検査方法は、本発明の範囲に包含される。

１試料室
２マスク基板
３ステージ
４ステージ駆動回路
５位置回路
６電子銃
７、８、９、１１、１２各種レンズ
１０電子ビーム光学系
１３ブランキング用偏向器
１４成形偏向器
１５主偏向器
１６副偏向器
１７第１のアパーチャ
１８第２のアパーチャ
１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂ開口部
２０制御計算機
２１入力部
２２パターンメモリ
２３パターンデータデコーダ
２４描画データデコーダ
２５ブランキング回路
２６ビーム成形器ドライバ
２７主偏向器ドライバ
２８副偏向器ドライバ
３０副偏向領域偏向量算出部
３１セトリング時間決定部
３２偏向制御部
５１描画されるパターン
５２フレーム領域
５３副偏向領域
５４電子ビーム
６１、６３、６５、６７照射像
６２、６４、６６、６８ショット
６４’、６８’ 重なり部分
１０２、１０４重なり
２０１ＣＡＤデータ
２０２設計中間データ
２０３フォーマットデータ
３００描画装置
ω、ω’ 線幅
θ、θ’ 傾斜角度

Claims

複数のアパーチャを用いて形成された荷電粒子ビームを試料面上に照射して、所望のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置において、
開口部の形状が、第１象限で矩形状であり、第２象限、第３象限および第４象限で四分円形状である第１のアパーチャと、
開口部の形状が、第３象限で矩形状であり、第１象限、第２象限および第４象限で四分円形状である第２のアパーチャとを有することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
複数のアパーチャを用いて形成された荷電粒子ビームを試料面上に照射して、所望のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、
開口部の形状が、第１象限で矩形状であり、第２象限、第３象限および第４象限で四分円形状である第１のアパーチャと、
開口部の形状が、第３象限で矩形状であり、第１象限、第２象限および第４象限で四分円形状である第２のアパーチャとを用い、
前記第１のアパーチャの第１象限と、前記第２のアパーチャの第３象限とを透過させて矩形状の荷電粒子ビームを形成することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
複数のアパーチャを用いて形成された荷電粒子ビームを試料面上に照射して、所望のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、
開口部の形状が、第１象限で矩形状であり、第２象限、第３象限および第４象限で四分円形状である第１のアパーチャと、
開口部の形状が、第３象限で矩形状であり、第１象限、第２象限および第４象限で四分円形状である第２のアパーチャとを用い、
前記第１のアパーチャの第３象限と前記第２のアパーチャの第１象限、前記第１のアパーチャの第２象限と前記第２のアパーチャの第４象限、および、前記第１のアパーチャの第４象限と前記第２のアパーチャの第２象限のいずれか１つを透過させて紡錘形の断面形状の荷電粒子ビームを形成することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。