JP6438280B2 - マルチ荷電粒子ビーム描画装置及びマルチ荷電粒子ビーム描画方法 - Google Patents

Description

本発明は、マルチ荷電粒子ビーム描画装置及びマルチ荷電粒子ビーム描画方法に係り、例えば、マルチビーム描画におけるビームの位置ずれに起因するパターンの位置ずれ、寸法ずれを照射量の変調により補正する方法に関する。

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、マスクブランクスへ電子線を使ってマスクパターンを描画することが行われている。

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

ここで、マルチビーム描画では、光学系の歪み、マルチビームを形成するアパーチャアレイの設計値からのずれ、及び／或いはクーロン効果等に起因してビームの位置ずれが生じ得る。マルチビームを構成するビームに位置ずれが生じると、描画されたパターンも位置ずれ、寸法ずれが生じてしまうといった問題があった。よって、位置ずれが生じているビームが照射されるによって形成されるパターンの位置ずれ、寸法ずれを補正することが望ましい。例えば、光学歪による位置ずれに対して、歪み分を含むショット位置を演算し、かかる歪み分を含むショット位置を前提に構成された領域内に位置するパターンの面積密度に応じてかかるショット位置に照射するビームのドーズ量を調整することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−００７３７９号公報

しかしながら、従来、位置ずれが生じているビームが照射されることによって形成されるパターンの位置ずれ、寸法ずれを補正するための十分に有効な手法は確立されていなかった。

そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、位置ずれが生じているビームを含むマルチビームが照射されるによって形成されるパターンの位置ずれ、寸法ずれを補正することが可能なマルチ荷電粒子ビーム描画装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、
マルチ荷電粒子ビームの１つのビームあたりの照射単位領域となる画素毎に、当該画素を多重描画する複数の異なるビームの照射量に重み付けする複数の重み付け係数を演算する重み付け係数演算部と、
画素毎に、複数の重み付け係数のうち、対応する重み付け係数を用いて重み付けされた複数の異なるビームの照射量を演算する照射量演算部と、
それぞれ重み付けされた照射量の複数の異なるビームが対応する画素に照射されるように、マルチ荷電粒子ビームを用いて試料にパターンを描画する描画部と、
を備え、
前記複数の重み付け係数として、前記多重描画の各パスの担当ビームに対する重み付け係数が演算されることを特徴とする。

また、複数の重み付け係数の各重み付け係数は、複数の異なるビームの位置ずれ量の逆数の和に対する当該ビームの位置ずれ量の逆数の比で演算されると好適である。

また、複数の重み付け係数の各重み付け係数は、複数の異なるビームの位置ずれ量とオフセット値との和の逆数の和に対する、当該ビームの位置ずれ量とオフセット値との和の逆数の比で演算されると好適である。

また、多重描画の各パスで照射される最大照射量が予め設定され、
複数の異なるビームの照射量が最大照射量を超えないようにオフセット値が設定されると好適である。

本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム描画方法は、
マルチ荷電粒子ビームの１つのビームあたりの照射単位領域となる画素毎に、当該画素を多重描画する複数の異なるビームの照射量に重み付けする複数の重み付け係数を演算する工程と、
画素毎に、複数の重み付け係数のうち、対応する重み付け係数を用いて重み付けされた複数の異なるビームの照射量を演算する工程と、
それぞれ重み付けされた照射量の複数の異なるビームが対応する画素に照射されるように、マルチ荷電粒子ビームを用いて試料にパターンを描画する工程と、
を備え、
前記複数の重み付け係数として、前記多重描画の各パスの担当ビームに対する重み付け係数が演算されることを特徴とする。

本発明の一態様によれば、位置ずれが生じているビームを含むマルチビーム２０が照射されることによって形成されるパターンの位置ずれ、及び寸法ずれを補正できる。よって、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における成形アパーチャアレイ部材の構成を示す概念図である。 実施の形態１におけるブランキングアパーチャアレイ部材の構成を示す断面図である。 実施の形態１におけるブランキングアパーチャアレイ部材のメンブレン領域内の構成の一部を示す上面概念図である。 実施の形態１における描画動作の一例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における照射位置の位置ずれの一例を示す図である。 実施の形態１の比較例における各パスの照射量のシミュレーション結果の一例を示す図である。 実施の形態１における各パスの照射量のシミュレーション結果の一例を示す図である。 実施の形態１と比較例とにおける位置ずれ量のシミュレーション結果の一例を示す図である。 実施の形態１と比較例とにおけるパターンの線幅寸法ずれ量のシミュレーション結果の一例を示す図である。 実施の形態２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２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２における１つのパスの照射量のシミュレーション結果の一例を示す図である。 実施の形態２におけるオフセット値を可変に設定した場合の位置ずれ量のシミュレーション結果の一例を示す図である。 実施の形態２におけるオフセット値を可変に設定した場合のパターンの線幅寸法ずれ量のシミュレーション結果の一例を示す図である。

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。

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、マルチ荷電粒子ビーム描画装置の一例である。描画部１５０は、電子鏡筒１０２と描画室１０３を備えている。電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、成形アパーチャアレイ部材２０３、ブランキングアパーチャアレイ部材２０４、縮小レンズ２０５、制限アパーチャ部材２０６、対物レンズ２０７、及び偏向器２０８が配置されている。描画室１０３内には、ＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５上には、描画時には描画対象基板となるマスクブランクス等の試料１０１が配置される。試料１０１には、半導体装置を製造する際の露光用マスク、或いは、半導体装置が製造される半導体基板（シリコンウェハ）等が含まれる。ＸＹステージ１０５上には、さらに、ＸＹステージ１０５の位置測定用のミラー２１０が配置される。

制御部１６０は、制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１３０、ステージ位置検出器１３９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、メモリ１１２、偏向制御回路１３０、ステージ位置検出器１３９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。記憶装置１４０（記憶部）には、描画データが外部から入力され、格納されている。

制御計算機１１０内には、位置ずれデータ取得部５０、重み係数演算部５４、照射量演算部５５、パターン面積密度ρ演算部５７、データ処理部５８、及び描画制御部６０が配置されている。位置ずれデータ取得部５０、重み係数演算部５４、照射量演算部５５、パターン面積密度ρ演算部５７、データ処理部５８、及び描画制御部６０といった各機能は、電気回路等のハードウェアで構成されてもよいし、これらの機能を実行するプログラム等のソフトウェアで構成されてもよい。或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより構成されてもよい。位置ずれデータ取得部５０、重み係数演算部５４、照射量演算部５５、パターン面積密度ρ演算部５７、データ処理部５８、及び描画制御部６０に入出力される情報および演算中の情報はメモリ１１２にその都度格納される。

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における成形アパーチャアレイ部材の構成を示す概念図である。図２（ａ）において、成形アパーチャアレイ部材２０３には、縦（ｙ方向）ｍ列×横（ｘ方向）ｎ列（ｍ，ｎ≧２）の穴（開口部）２２が所定の配列ピッチでマトリクス状に形成されている。図２（ａ）では、例えば、５１２×８列の穴２２が形成される。各穴２２は、共に同じ寸法形状の矩形で形成される。或いは、同じ外径の円形であっても構わない。ここでは、ｙ方向の各列について、ｘ方向にＡからＨまでの８つの穴２２がそれぞれ形成される例が示されている。これらの複数の穴２２を電子ビーム２００の一部がそれぞれ通過することで、マルチビーム２０が形成されることになる。ここでは、縦横（ｘ，ｙ方向）が共に２列以上の穴２２が配置された例を示したが、これに限るものではない。その他、例えば、縦横（ｘ，ｙ方向）どちらか一方が複数列で他方は１列だけであっても構わない。また、穴２２の配列の仕方は、図２（ａ）のように、縦横が格子状に配置される場合に限るものではない。図２（ｂ）に示すように、例えば、縦方向（ｙ方向）１段目の列と、２段目の列の穴同士が、横方向（ｘ方向）に寸法ａだけずれて配置されてもよい。同様に、縦方向（ｙ方向）２段目の列と、３段目の列の穴同士が、横方向（ｘ方向）に寸法ｂだけずれて配置されてもよい。

図３は、実施の形態１におけるブランキングアパーチャアレイ部材の構成を示す断面図である。
図４は、実施の形態１におけるブランキングアパーチャアレイ部材のメンブレン領域内の構成の一部を示す上面概念図である。なお、図３と図４において、制御電極２４と対向電極２６と制御回路４１，４３の位置関係は一致させて記載していない。ブランキングアパーチャアレイ部材２０４は、図３に示すように、支持台３３上にシリコン等からなる半導体基板３１が配置される。基板３１の中央部は、例えば裏面側から薄く削られ、薄い膜厚ｈのメンブレン領域３０（第１の領域）に加工されている。メンブレン領域３０を取り囲む周囲は、厚い膜厚Ｈの外周領域３２（第２の領域）となる。メンブレン領域３０の上面と外周領域３２の上面とは、同じ高さ位置、或いは、実質的に高さ位置になるように形成される。基板３１は、外周領域３２の裏面で支持台３３上に保持される。支持台３３の中央部は開口しており、メンブレン領域３０の位置は、支持台３３の開口した領域に位置している。

メンブレン領域３０には、図２に示した成形アパーチャアレイ部材２０３の各穴２２に対応する位置にマルチビーム（マルチ荷電粒子ビーム）のそれぞれのビームの通過用の通過孔２５（例えば２５ａ〜２５ｃ）（開口部）が開口される。そして、メンブレン領域３０上には、図３及び図４に示すように、各通過孔２５の近傍位置に該当する通過孔２５を挟んでブランキング偏向用の制御電極２４（例えば２４ａ〜２４ｃ）と対向電極２６（例えば２６ａ〜２６ｃ）の組（ブランカー：ブランキング偏向器）がそれぞれ配置される。また、メンブレン領域３０上の各通過孔２５の近傍には、各通過孔２５用の制御電極２４に偏向電圧を印加する制御回路４１（例えば４１ａ〜４１ｂ）（ロジック回路）が配置される。各ビーム用の対向電極２６は、グランド接続される。

また、図４に示すように、各制御回路４１は、制御信号用の例えば１０ビットのパラレル配線が接続される。各制御回路４１は、制御用の例えば１０ビットのパラレル配線の他、クロック信号線および電源用の配線が接続される。クロック信号線および電源用の配線はパラレル配線の一部の配線を流用しても構わない。マルチビームを構成するそれぞれのビーム毎に、制御電極２４と対向電極２６と制御回路４１とによる個別ブランキング機構４７（例えば４７ａ〜４７ｃ）が構成される。また、図３の例では、制御電極２４と対向電極２６と制御回路４１とが基板３１の膜厚が薄いメンブレン領域３０に配置される。但し、これに限るものではない。

各通過孔２５を通過する電子ビーム２０は、それぞれ独立にかかる対となる２つの電極２４，２６に印加される電圧によって偏向される。かかる偏向によってブランキング制御される。言い換えれば、制御電極２４と対向電極２６の組は、成形アパーチャアレイ部材２０３の複数の穴２２（開口部）を通過したマルチビームのうちの対応ビームをそれぞれブランキング偏向する。

次に描画装置１００における描画部１５０の動作について説明する。電子銃２０１（放出部）から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２によりほぼ垂直に成形アパーチャアレイ部材２０３全体を照明する。成形アパーチャアレイ部材２０３には、矩形の複数の穴（開口部）が形成され、電子ビーム２００は、すべての複数の穴が含まれる領域を照明する。複数の穴の位置に照射された電子ビーム２００の各一部が、かかる成形アパーチャアレイ部材２０３の複数の穴をそれぞれ通過することによって、例えば矩形形状の複数の電子ビーム（マルチビーム）２０ａ〜ｅが形成される。かかるマルチビーム２０ａ〜ｅは、ブランキングアパーチャアレイ部材２０４のそれぞれ対応するブランカー（第１の偏向器：個別ブランキング機構）内を通過する。かかるブランカーは、それぞれ、個別に通過する電子ビーム２０を偏向する（ブランキング偏向を行う）。

ブランキングアパーチャアレイ部材２０４を通過したマルチビーム２０ａ〜ｅは、縮小レンズ２０５によって、縮小され、制限アパーチャ部材２０６に形成された中心の穴に向かって進む。ここで、ブランキングアパーチャアレイ部材２０４のブランカーによって偏向された電子ビーム２０は、制限アパーチャ部材２０６の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ部材２０６によって遮蔽される。一方、ブランキングアパーチャアレイ部材２０４のブランカーによって偏向されなかった電子ビーム２０は、図１に示すように制限アパーチャ部材２０６の中心の穴を通過する。かかる個別ブランキング機構のＯＮ／ＯＦＦによって、ブランキング制御が行われ、ビームのＯＮ／ＯＦＦが制御される。このように、制限アパーチャ部材２０６は、個別ブランキング機構によってビームＯＦＦの状態になるように偏向された各ビームを遮蔽する。そして、ビーム毎に、ビームＯＮになってからビームＯＦＦになるまでに形成された、制限アパーチャ部材２０６を通過したビームにより、１回分のショットのビームが形成される。制限アパーチャ部材２０６を通過したマルチビーム２０は、対物レンズ２０７により焦点が合わされ、所望の縮小率のパターン像となり、偏向器２０８によって、制限アパーチャ部材２０６を通過した各ビーム（マルチビーム２０全体）が同方向に一括して偏向され、各ビームの試料１０１上のそれぞれの照射位置に照射される。また、例えばＸＹステージ１０５が連続移動している時、ビームの照射位置がＸＹステージ１０５の移動に追従（トラッキング）するように偏向器２０８によって制御される。ＸＹステージ１０５の位置は、ステージ位置検出器１３９からレーザをＸＹステージ１０５上のミラー２１０に向けて照射し、その反射光を用いて測定される。一度に照射されるマルチビーム２０は、理想的には成形アパーチャアレイ部材２０３の複数の穴の配列ピッチに上述した所望の縮小率を乗じたピッチで並ぶことになる。描画装置１００は、各回のトラッキング動作中にＸＹステージ１０５の移動に追従しながらショットビームとなるマルチビーム２０を偏向器２０８によるビーム偏向位置の移動によって１画素ずつ連続して順に照射していくラスタースキャン方式で描画動作を行う。所望のパターンを描画する際、パターンに応じて必要なビームがブランキング制御によりビームＯＮに制御される。

図５は、実施の形態１における描画動作の一例を説明するための概念図である。図５（ａ）に示すように、試料１０１の描画領域３１は、例えば、ｙ方向に向かって所定の幅で短冊状の複数のストライプ領域３５に仮想分割される。かかる各ストライプ領域３５は、描画単位領域となる。まず、ＸＹステージ１０５を移動させて、第１番目のストライプ領域３５の左端、或いはさらに左側の位置に一回のマルチビーム２０の照射で照射可能な照射領域３４が位置するように調整し、描画が開始される。第１番目のストライプ領域３５を描画する際には、ＸＹステージ１０５を例えば−ｘ方向に移動させることにより、相対的にｘ方向へと描画を進めていく。ＸＹステージ１０５は所定の速度で例えば連続移動させる。実施の形態１では、各ストライプ領域３５を描画する際に、図５（ｂ）に示すように、例えば、ｙ方向に位置をずらしながら多重描画を行う。図５（ｂ）の例では、多重度が４（Ｎ＝４）の場合を示している。多重描画における各パス（各回の描画処理）では、ｙ方向に、ストライプｙ方向幅（「ストライプ高さ」ともいう）／Ｎずつ位置をずらしながら描画を行う。

また、各ストライプ領域は、複数のメッシュ領域（画素）に仮想分割される。図５（ｃ）の例では、複数の画素１０に分割されたストライプ領域３５のうちの一部を１回のショットの照射領域３４とする場合について示している。画素１０のサイズは、例えば、ビームサイズ、或いは、それ以下のサイズであると好適である。例えば、１０ｎｍ程度のサイズにすると好適である。画素は、マルチビームの１つのビームあたりの照射単位領域となる。図５（ｃ）の例では、４×４のマルチビームで１回のショットをする際の４×４の照射画素１２を一例として示している。１回のショットでは、成形アパーチャアレイ部材２０３の各穴２２を通過することによって形成されたマルチビームによって、最大で各穴２２と同数の複数のショットパターンが一度に形成される。よって、マルチビーム２０で照射するにしても、パス毎に同じ位置を照射するビームが異なることになる。言い換えれば、成形アパーチャアレイ部材２０３の縦（ｙ方向）ｍ列×横（ｘ方向）ｎ列（ｍ，ｎ≧２）の穴２２のうち、パス毎にいずれも異なる穴２２によって成形されたビームが同じ位置に照射されることになる。ここでは、１つのストライプ領域３５を描画する際に、各パス分も連続して描画する場合を示しているが、これに限るものではない。１パス目（Ｎ＝１ｓｔ）のすべてのストライプ領域３５の描画が終了した後に、２パス目（Ｎ＝２ｎｄ）のすべてのストライプ領域３５の描画を行うといったようにパス毎にすべてのストライプ領域３５の描画を行うようにしても良い。

マルチビーム２０で試料１０１を描画する際、トラッキング動作中にＸＹステージ１０５の例えばｘ方向への移動に追従しながらショットビームとなるマルチビーム２０を偏向器２０８によるビーム偏向位置の移動によって１画素ずつ順に連続して照射していく。そして、試料１０１上のどの画素をマルチビームのどのビームが照射するのかは描画シーケンスによって決まる。マルチビームのｘ，ｙ方向にそれぞれ隣り合うビーム間のビームピッチを用いて、試料１０１面上におけるｘ，ｙ方向にそれぞれ隣り合うビーム間のビームピッチ（ｘ方向）×ビームピッチ（ｙ方向）の領域はｎ×ｎ画素の領域（サブピッチ領域）で構成される。図５（ｃ）の例では、４×４画素１０の領域がサブピッチ領域となる。例えば、１回のトラッキング動作で、ＸＹステージ１０５が−ｘ方向にビームピッチ（ｘ方向）だけ移動する場合、ｘ方向或いはｙ方向（或いは斜め方向）に１つのビームによって照射位置をシフトしながらｎ画素が描画される。同じｎ×ｎ画素の領域内の他のｎ画素が次回のトラッキング動作で上述したビームとは異なるビームによって同様にｎ画素が描画される。このようにｎ回のトラッキング動作でそれぞれ異なるビームによってｎ画素ずつ描画されることにより、１つのｎ×ｎ画素の領域内のすべての画素が描画される。マルチビームの照射領域内の他のｎ×ｎ画素の領域についても同時期に同様の動作が実施され、同様に描画される。かかる描画動作を例えばストライプ領域単位で繰り返すことで同じ画素を多重描画することになる。その際、上述したようにパス毎に位置をずらすことで同じ画素を異なるビームを用いて多重描画することになる。

ここで、マルチビーム２０は、ビーム毎に試料面１０１上における照射位置に異なる量の位置ずれが生じ得る。よって、多重描画する場合には、同じ画素にビームを照射する場合でもパス毎に使用するビームが異なるので、例えば同じ照射量で照射すれば位置ずれ量もパス毎に異なる。そこで、実施の形態１では、ビーム毎の位置ずれ量の違いに応じて、パス毎に同じ画素に使用するビームの照射量に重み付けを行う。

図６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６において、重み係数演算工程（Ｓ１０４）と、各パスの照射量演算工程（Ｓ１０６）と、描画工程（Ｓ１１２）と、いう一連の工程を実施する。

図７は、実施の形態１における照射位置の位置ずれの一例を示す図である。描画処理を実施する前に、予め、試料１０１面上にマルチビームを照射した際の画素毎の位置ずれ量を測定する。図示しないレジストが塗布された測定用基板をステージ１０５上に配置して、マルチビームを照射して、その照射位置１４を測定すればよい。予め設定された描画シーケンスに沿って、照射領域３４と同等のサイズの測定領域内のすべての画素１０を描画する。そして、測定用基板上の測定領域内のすべての画素１０のビーム照射位置１４を例えば位置計測装置を用いて測定すればよい。なお、１つの測定領域内のすべての画素１０を描画シーケンスに沿ってすべて描画してしまうと画素毎の位置ずれ量を測定することが困難となってしまうので、複数の測定領域を設定して、各測定領域について照射後の画素位置を測定可能な程度に距離を離してマルチビームを照射すればよい。そして、測定領域間で照射される画素を調整し、複数の測定領域の照射画素を合成することで測定領域内のすべての画素１０を描画したものと見做せるようにすればよい。設計上の画素位置１０と測定された照射位置１４との差を求めれば、ビーム毎の位置ずれ量を測定できる。

実際には、ストライプ領域３５を描画するので、測定領域をストライプ領域３５中に見立てて、多重描画する各パスのストライプ領域３５分のすべての画素１０について照射を担当するビームの位置ずれ量を推定すればよい。或いは、ストライプ領域３５分のすべての画素１０を多重描画して、各画素のパス毎のビームの位置ずれ量を測定してもよい。

そして、位置ずれデータ取得部５０が描画装置１００外部から、かかる得られた位置ずれデータを入力し、記憶装置１４４に格納する。図７の例では、ｎパス目に座標（ｘ_ｉ，ｙ_ｊ）の画素１０に照射したビームの照射位置１４が、ｘ方向にΔｘ_{ｎ，ｉ，ｊ}の位置ずれ量の位置ずれが、ｙ方向にΔｙ_{ｎ，ｉ，ｊ}の位置ずれ量の位置ずれが生じる場合を示している。よって、ベクトル量Δｒ_{ｎ，ｉ，ｊ}の位置ずれが生じることになる。実施の形態１では、かかる位置ずれ量となるベクトル量Δｒ_{ｎ，ｉ，ｊ}を用いた重み付け関数を用いて、重み付け係数を演算する。

重み係数演算工程（Ｓ１０４）として、重み係数演算部５４（重み付け係数演算部）は、マルチビーム２０の１つのビームあたりの照射単位領域となる画素１０毎に、当該画素１０を多重描画する複数の異なるビームの照射量に重み付けする複数の重み付け係数を演算する。上述したように、試料１０１のストライプ領域３５は、複数の画素１０に分割される。そして、予め設定された描画シーケンスに沿って、多重描画する場合の各パスにおいて、各画素１０を照射するビームがマルチビームのうちのどのビームなのかがわかる。重み係数演算部５４は、画素（ｉ，ｊ）毎に、記憶装置１４４から多重度Ｎの多重描画における各パスの担当ビームの位置ずれ量Δｒ_{ｎ，ｉ，ｊ}のデータを読み出し、以下の式（１）に示す重み付け関数を解いて、各パスの担当ビームに対する重み付け係数ｗ_{ｎ，ｉ，ｊ}を演算する。複数のパスの各重み付け係数ｗ_{ｎ，ｉ，ｊ}は、すべてのパスの複数の異なるビームの位置ずれ量Δｒ_{ｎ，ｉ，ｊ}の逆数の和に対する当該ビームの位置ずれ量Δｒ_{ｎ，ｉ，ｊ}の逆数の比で演算される。

なお、画素毎の多重描画における各パスのビーム用の重み付け係数ｗ_{ｎ，ｉ，ｊ}の和は、以下の式（２）に示すように１となる。

式（１）からわかるように、各パスのビームのうち、位置ずれ量が小さいビームほど重み付け係数ｗ_{ｎ，ｉ，ｊ}の値が大きくなり、逆に位置ずれ量が大きいビームほど重み付け係数ｗ_{ｎ，ｉ，ｊ}の値が小さくなる。

各パスの照射量演算工程（Ｓ１０６）として、照射量演算部５５は、画素１０毎に、全パス用の複数の重み付け係数のうち、対応する重み付け係数ｗ_{ｎ，ｉ，ｊ}を用いて重み付けされた全パス用の複数の異なるビームの照射量Ｄ_{ｎ，ｉ，ｊ}を演算する。まず、ρ演算部５７は、記憶装置１４０から描画データを読み出し、描画データに定義されたパターンを用いて、各ストライプ領域３５内のすべての画素のパターン面積密度ρを演算する。ここでは、各画素に照射される基準照射量Ｄ_０が予め設定される。実際に、各画素に照射されるビームの照射量は、算出されたパターンの面積密度ρに比例して求めると好適である。例えば、各画素への照射量Ｄ_{ｔｏｔａｌ，ｉ，ｊ}は、ρＤ_０によって求めることができる。その他、各画素への照射量は、図示しない近接効果、かぶり効果、ローディング効果等の寸法変動を引き起こす現象に対する寸法変動分を照射量によって補正した補正後の照射量にすると好適である。よって、実際に照射される各画素への照射量Ｄ_{ｔｏｔａｌ，ｉ，ｊ}は、画素毎に異なり得る。画素毎の照射量Ｄ_{ｔｏｔａｌ，ｉ，ｊ}は、多重描画の各パスでの照射量の合計である。よって、かかる照射量Ｄ_{ｔｏｔａｌ，ｉ，ｊ}は多重描画の各パスに振り分けられる。その際の多重描画の各パスの照射量Ｄ_{ｎ，ｉ，ｊ}を算出するにあたって、上述した重み付け係数ｗ_{ｎ，ｉ，ｊ}が用いられる。座標（ｉ，ｊ）の画素に対する多重描画のｎ番目のパスのビームの照射量Ｄ_{ｎ，ｉ，ｊ}は、次の式（３）によって定義される。例えば、ストライプ領域毎に、多重描画の各パスのビームの照射量Ｄ_{ｎ，ｉ，ｊ}を演算する。

描画工程（Ｓ１１２）として、描画部１５０は、それぞれ重み付けされた照射量Ｄ_{ｎ，ｉ，ｊ}の複数の異なるビームが対応する画素に照射されるように、マルチビームを用いて試料１０１にパターンを描画する。まず、データ処理部５８は、照射量Ｄ_{ｎ，ｉ，ｊ}を照射時間に変換のうえ、描画シーケンスに沿ったショット順に並び替える。そして、並び替えられた照射時間配列データは、偏向制御回路１３０に出力される。

偏向制御回路１３０は、ショット毎に、各制御回路４１に照射時間配列データを出力する。そして、描画制御部６０の制御のもとで、描画部１５０は、各ビームのショット毎に、該当する照射時間の描画を実施する。描画部１５０の動作は、上述した通りである。

実施の形態１では、多重描画を行う際の各パスの照射量を調整することで当該画素の位置ずれを低減する。照射量Ｄ_{ｎ，ｉ，ｊ}は、使用するビームの位置ずれ量が小さいビームほど、より多くの照射量を照射する。逆に、使用するビームの位置ずれ量が大きいビームほど、より少ない照射量に留まる。これにより、多重描画後の各画素に形成されるパターンの位置ずれ量を低減させることができる。

図８は、実施の形態１の比較例における各パスの照射量のシミュレーション結果の一例を示す図である。図８の例では、多重度Ｎ＝４の多重描画を行う際の照射量の一例を示している。ここでは、８０ｎｍ（ｘ方向サイズ）×２００ｎｍ（ｙ方向サイズ）の評価パターンをマルチビームにより多重描画する場合における、パス毎の各画素の照射量を求めるシミュレーションを実施した。図８の比較例では、パス間での照射量調整は行わず、同じパス内で周囲の画素に照射量を分配することで位置ずれを補正する手法を用いた場合を示す。図８（ａ）では１パス目の照射量を示す。図８（ｂ）では２パス目の照射量を示す。図８（ｃ）では３パス目の照射量を示す。図８（ｄ）では４パス目の照射量を示す。図８（ａ）から図８（ｄ）に示すように、各パスの最大照射量が、０．２５〜０．４の間に収まり、パス間の照射量差は小さいものとなっている。なお、照射量を規格化された値を示している。

図９は、実施の形態１における各パスの照射量のシミュレーション結果の一例を示す図である。図９の例では、図８の比較例と同様、多重度Ｎ＝４の多重描画を行う際の照射量の一例を示している。ここでは、８０ｎｍ（ｘ方向サイズ）×２００ｎｍ（ｙ方向サイズ）の評価パターンをマルチビームにより多重描画する場合における、パス毎の各画素の照射量を求めるシミュレーションを実施した。図９の比較例では、上述したようにパス間での照射量の調整をおこなった場合を示す。ここでは、逆に同じパス内で周囲の画素に照射量を分配することは行っていない。図９（ａ）では１パス目の照射量を示す。図９（ｂ）では２パス目の照射量を示す。図９（ｃ）では３パス目の照射量を示す。図９（ｄ）では４パス目の照射量を示す。図９（ａ）から図９（ｄ）に示すように、３パス目の最大照射量が、他のパスに比べて大きいことがわかる。なお、照射量を規格化された値を示している。

図１０は、実施の形態１と比較例とにおける位置ずれ量のシミュレーション結果の一例を示す図である。図１０において、縦軸は評価パターンの左端（ｘ方向端部）における位置ずれ量を示し、横軸はｙ方向の位置を示す。図１０（ａ）では、比較例における位置ずれ量のシミュレーション結果の一例を示す。図１０（ｂ）では、実施の形態１における位置ずれ量のシミュレーション結果の一例を示す。図１０（ａ）と図１０（ｂ）とを比較してわかるように、パス間での照射量の調整をおこなうことで位置ずれを補正する場合の方が、同じパス内で周囲の画素に照射量を分配することで位置ずれを補正する場合よりも位置ずれ量を小さくできる。

図１１は、実施の形態１と比較例とにおけるパターンの線幅寸法ずれ量のシミュレーション結果の一例を示す図である。図１１において、縦軸は評価パターンの線幅寸法ずれ量ΔＣＤを示し、横軸はｙ方向の位置を示す。図１１（ａ）では、比較例におけるΔＣＤのシミュレーション結果の一例を示す。図１１（ｂ）では、実施の形態１におけるΔＣＤのシミュレーション結果の一例を示す。パターンは複数のビーム照射画素が繋ぎ合わされて形成される。図１１（ａ）と図１１（ｂ）とを比較してわかるように、パス間での照射量の調整をおこなうことで位置ずれを補正する場合の方が、同じパス内で周囲の画素に照射量を分配することで位置ずれを補正する場合よりも結果的に形成されるパターンの寸法ずれ量ΔＣＤを小さくできる。

以上のように、実施の形態１によれば、位置ずれが生じているビームを含むマルチビーム２０が照射されることによって形成されるパターンの位置ずれ、及び寸法ずれを補正できる。よって、高精度な描画を行うことができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、パス毎の異なるビームの位置ずれ量の逆比によってパス毎のビームの照射量に重み付けを行う場合を示したが、実施の形態１では、位置ずれ量の小さいビームに照射量が偏る場合が有り得る。レジストヒーティング等の影響を回避するべく、１回のショットのビーム照射量には制限がある。多重描画において、１つのパス用のビーム照射量への割合が著しく大きくなった場合に、かかる１回のショットのビーム照射量の制限値を超えることもあり得る。そこで、実施の形態２では、かかる制限値以内の照射量で調整する手法を説明する。

図１２は、実施の形態２における描画装置の構成を示す概念図である。図１２において、制御計算機１１０内に、オフセット設定部５２、及び判定部５６を追加した点以外は、図１と同様である。位置ずれデータ取得部５０、オフセット設定部５２、重み係数演算部５４、照射量演算部５５、判定部５６、ρ演算部５７、データ処理部５８、及び描画制御部６０といった各機能は、電気回路等のハードウェアで構成されてもよいし、これらの機能を実行するプログラム等のソフトウェアで構成されてもよい。或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより構成されてもよい。位置ずれデータ取得部５０、オフセット設定部５２、重み係数演算部５４、照射量演算部５５、判定部５６、ρ演算部５７、データ処理部５８、及び描画制御部６０に入出力される情報および演算中の情報はメモリ１１２にその都度格納される。

図１３は、実施の形態２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１３において、重み係数演算工程（Ｓ１０４）の前にオフセット設定工程（Ｓ１０２）を追加し、各パスの照射量演算工程（Ｓ１０６）と描画工程（Ｓ１１２）との間に判定工程（Ｓ１１０）を追加した点以外は、図６と同様である。なお、以下説明する点以外の内容は実施の形態１と同様である。

オフセット設定工程（Ｓ１０２）として、オフセット設定部５２は、ビームの位置ずれ量をオフセットするベクトル量となるオフセット値Δｒ_{ｏｆｆｓｅｔ}を設定する。オフセット値Δｒ_{ｏｆｆｓｅｔ}は、ビームサイズよりも小さい値にすると好適である。特に、ビームサイズの１／２以下に設定するとより好適である。なお、異なる複数のオフセット値Δｒ_{ｏｆｆｓｅｔ}を予め用意しておくと良い。そして、後述するようにオフセット値Δｒ_{ｏｆｆｓｅｔ}は、再設定され得るので、小さい方のオフセット値Δｒ_{ｏｆｆｓｅｔ}から順に設定していくとよい。

重み係数演算工程（Ｓ１０４）として、重み係数演算部５４（重み付け係数演算部）は、マルチビーム２０の１つのビームあたりの照射単位領域となる画素１０毎に、オフセット値Δｒ_{ｏｆｆｓｅｔ}を用いて、当該画素１０を多重描画する複数の異なるビームの照射量に重み付けする複数の重み付け係数を演算する。上述したように、重み係数演算部５４は、画素（ｉ，ｊ）毎に、記憶装置１４４から多重度Ｎの多重描画における各パスの担当ビームの位置ずれ量Δｒ_{ｎ，ｉ，ｊ}のデータを読み出し、以下の式（４）に示す重み付け関数を解いて、各パスの担当ビームに対する重み付け係数ｗ_{ｎ，ｉ，ｊ}を演算する。複数のパスの各重み付け係数ｗ_{ｎ，ｉ，ｊ}は、すべてのパスの複数の異なるビームの位置ずれ量Δｒ_{ｎ，ｉ，ｊ} とオフセット値Δｒ_{ｏｆｆｓｅｔ}との和の逆数の和に対する、当該ビームの位置ずれ量Δｒ_{ｎ，ｉ，ｊ}とオフセット値Δｒ_{ｏｆｆｓｅｔ}との和の逆数の比で演算される。

なお、画素毎の多重描画における各パスのビーム用の重み付け係数ｗ_{ｎ，ｉ，ｊ}の和は、式（２）に示したように１となる点は同様である。

式（４）からわかるように、各パスのビームのうち、位置ずれ量が小さいビームほど重み付け係数ｗ_{ｎ，ｉ，ｊ}の値が大きくなり、逆に位置ずれ量が大きいビームほど重み付け係数ｗ_{ｎ，ｉ，ｊ}の値が小さくなる。但し、重み付け係数ｗ_{ｎ，ｉ，ｊ}の値の違いがオフセット値Δｒ_{ｏｆｆｓｅｔ}を用いない場合よりも小さくできる。各パスの照射量演算工程（Ｓ１０６）は、実施の形態１と同様である。

判定工程（Ｓ１１０）として、判定部５６は、演算された多重描画の各パスのビームの照射量Ｄ_{ｎ，ｉ，ｊ}が最大照射量Ｄｍａｘを超えていないかどうかを判定する。多重描画の各パスで照射される最大照射量Ｄｍａｘは、予め設定される。超えていない場合には、描画工程（Ｓ１１２）に進む。超えている場合には、オフセット設定工程（Ｓ１０２）に戻る。そして、オフセット設定工程（Ｓ１０２）においてオフセット値Δｒ_{ｏｆｆｓｅｔ}を変更し、再度、重み係数演算工程（Ｓ１０４）から判定工程（Ｓ１１０）までの各工程を繰り返す。すなわち、判定工程（Ｓ１１０）において照射量Ｄ_{ｎ，ｉ，ｊ}が最大照射量Ｄｍａｘを超えないようになるまで、オフセット設定工程（Ｓ１０２）から判定工程（Ｓ１１０）までの各工程を繰り返す。これにより、すべてのパスの複数の異なるビームの照射量Ｄ_{ｎ，ｉ，ｊ}が最大照射量Ｄｍａｘを超えないようにオフセット値Δｒ_{ｏｆｆｓｅｔ}が設定される。描画工程（Ｓ１１２）の内容は実施の形態１と同様である。

図１４は、実施の形態２における１つのパスの照射量のシミュレーション結果の一例を示す図である。図１４の例では、図９の３パス目における照射量についてオフセット値Δｒ_{ｏｆｆｓｅｔ}を可変にした場合の照射量の変化を示している。その他の評価条件は図９と同様である。図１４（ａ）では、オフセット値Δｒ_{ｏｆｆｓｅｔ}が０．１の場合を示す。図１４（ｂ）では、オフセット値Δｒ_{ｏｆｆｓｅｔ}が０．５の場合を示す。図１４（ｃ）では、オフセット値Δｒ_{ｏｆｆｓｅｔ}が１．０の場合を示す。図１４（ｄ）では、オフセット値Δｒ_{ｏｆｆｓｅｔ}が５．０の場合を示す。図１４（ａ）から図１４（ｄ）に示すように、オフセット値Δｒ_{ｏｆｆｓｅｔ}を大きくするに従い、３パス目の照射量が小さくなることがわかる。言い換えれば、位置ずれ量が最も小さい１つのビームへの依存度（重み付け）が小さくなることがわかる。

図１５は、実施の形態２におけるオフセット値を可変に設定した場合の位置ずれ量のシミュレーション結果の一例を示す図である。図１５において、縦軸は評価パターンの左端（ｘ方向端部）における位置ずれ量を示し、横軸はｙ方向の位置を示す。図１５（ａ）では、オフセット値Δｒ_{ｏｆｆｓｅｔ}が０．１の場合を示す。図１５（ｂ）では、オフセット値Δｒ_{ｏｆｆｓｅｔ}が０．５の場合を示す。図１５（ｃ）では、オフセット値Δｒ_{ｏｆｆｓｅｔ}が１．０の場合を示す。図１５（ｄ）では、オフセット値Δｒ_{ｏｆｆｓｅｔ}が５．０の場合を示す。図１５（ａ）から図１５（ｄ）までを比較してわかるように、オフセット値Δｒ_{ｏｆｆｓｅｔ}を大きくするに従い、位置ずれ量が大きくなることがわかる。言い換えれば、位置ずれ補正の効果が小さくなる。

図１６は、実施の形態２におけるオフセット値を可変に設定した場合のパターンの線幅寸法ずれ量のシミュレーション結果の一例を示す図である。図１６において、縦軸は評価パターンの線幅寸法ずれ量ΔＣＤを示し、横軸はｙ方向の位置を示す。図１６（ａ）では、オフセット値Δｒ_{ｏｆｆｓｅｔ}が０．１の場合を示す。図１６（ｂ）では、オフセット値Δｒ_{ｏｆｆｓｅｔ}が０．５の場合を示す。図１６（ｃ）では、オフセット値Δｒ_{ｏｆｆｓｅｔ}が１．０の場合を示す。図１６（ｄ）では、オフセット値Δｒ_{ｏｆｆｓｅｔ}が５．０の場合を示す。図１６（ａ）から図１６（ｄ）までを比較してわかるように、オフセット値Δｒ_{ｏｆｆｓｅｔ}を大きくするに従い、寸法ずれ量ΔＣＤが大きくなることがわかる。言い換えれば、寸法ずれ量補正の効果が小さくなる。

よって、各パスのビームの照射量Ｄ_{ｎ，ｉ，ｊ}が制限値（最大照射量Ｄｍａｘ）を超えない範囲で、より小さいオフセット値Δｒ_{ｏｆｆｓｅｔ}に調整すると好適である。

以上のように、実施の形態２によれば、位置ずれが生じているビームを含むマルチビーム２０が照射されることによって形成されるパターンの位置ずれ、及び寸法ずれを、制限値（最大照射量Ｄｍａｘ）を超えない照射量で補正できる。よって、実施の形態１よりもより実効的な補正ができる。

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。

また、上述した例では、各制御回路４１の制御用に１０ビットの制御信号が入力される場合を示したが、ビット数は、適宜設定すればよい。例えば、２ビット、或いは３ビット〜９ビットの制御信号を用いてもよい。なお、１１ビット以上の制御信号を用いてもよい。

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マルチ荷電粒子ビーム描画装置及びマルチ荷電粒子ビーム描画方法は、本発明の範囲に包含される。

１０ 画素
１２ 照射画素
２０ マルチビーム
２２ 穴
２４ 制御電極
２５ 通過孔
２６ 対向電極
３１ 描画領域
３４ 照射領域
３５ ストライプ領域
４１ 制御回路
４７ 個別ブランキング機構
５０ 位置ずれデータ取得部
５２ オフセット設定部
５４ 重み係数演算部
５５ 照射量演算部
５６ 判定部
５７ ρ演算部
５８ データ処理部
６０ 描画制御部
６１ 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
１３０ 偏向制御回路
１３９ ステージ位置検出器
１４０，１４２，１４４ 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 成形アパーチャアレイ部材
２０４ ブランキングアパーチャアレイ部材
２０５ 縮小レンズ
２０６ 制限アパーチャ部材
２０７ 対物レンズ
２０８ 偏向器
２１０ ミラー

Claims (5)

1. マルチ荷電粒子ビームの１つのビームあたりの照射単位領域となる画素毎に、当該画素を多重描画する複数の異なるビームの照射量に重み付けする複数の重み付け係数を演算する重み付け係数演算部と、
   前記画素毎に、前記複数の重み付け係数のうち、対応する重み付け係数を用いて重み付けされた前記複数の異なるビームの照射量を演算する照射量演算部と、
   それぞれ重み付けされた照射量の前記複数の異なるビームが対応する画素に照射されるように、マルチ荷電粒子ビームを用いて試料にパターンを描画する描画部と、
   を備え、
   前記複数の重み付け係数として、前記多重描画の各パスの担当ビームに対する重み付け係数が演算されることを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
2. 前記複数の重み付け係数の各重み付け係数は、前記複数の異なるビームの位置ずれ量の逆数の和に対する当該ビームの位置ずれ量の逆数の比で演算されることを特徴とする請求項１記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
3. 前記複数の重み付け係数の各重み付け係数は、前記複数の異なるビームの位置ずれ量とオフセット値との和の逆数の和に対する、当該ビームの位置ずれ量と前記オフセット値との和の逆数の比で演算されることを特徴とする請求項１記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
4. 前記多重描画の各パスで照射される最大照射量が予め設定され、
   前記複数の異なるビームの照射量が前記最大照射量を超えないように前記オフセット値が設定されることを特徴とする請求項３記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
5. マルチ荷電粒子ビームの１つのビームあたりの照射単位領域となる画素毎に、当該画素を多重描画する複数の異なるビームの照射量に重み付けする複数の重み付け係数を演算する工程と、
   前記画素毎に、前記複数の重み付け係数のうち、対応する重み付け係数を用いて重み付けされた前記複数の異なるビームの照射量を演算する工程と、
   それぞれ重み付けされた照射量の前記複数の異なるビームが対応する画素に照射されるように、マルチ荷電粒子ビームを用いて試料にパターンを描画する工程と、
   を備え、
   前記複数の重み付け係数として、前記多重描画の各パスの担当ビームに対する重み付け係数が演算されることを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム描画方法。