(57)【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、未知の照射量と分布関数とを畳み込み積分する項を含む近接効果を補正する複数の照射量計算式の中から１つを選択する選択部と、
小領域毎に、選択された照射量計算式を用いて、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、
小領域毎に、演算された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】
前記選択部は、当該小領域のパターン面積密度が１００％であり、当該小領域に隣接する複数の小領域のパターン面積密度がいずれも１００％である第１の条件と、前記第１の条件以外の第２の条件とで選択する照射量計算式を変更することを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項３】
前記第１の条件で選択される照射量計算式を用いた場合は、前記第２の条件で選択される照射量計算式を用いた場合よりも演算される照射量が小さくな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】
前記小領域のメッシュサイズは、荷電粒子ビームの前方散乱の影響半径よりも大きいことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項５】
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、未知の照射量と分布関数とを畳み込み積分する項を含む近接効果を補正する複数の照射量計算式の中から１つを選択する工程と、
小領域毎に、選択された照射量計算式を用いて、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、
小領域毎に、演算された照射量の荷電粒子ビームを用いて、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。
【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１１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例えば長方形の開口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近接効果補正係数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（例えば、特許文献１参照）。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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１５０２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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。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。
【０００９】
そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、過剰な照射量を短縮し、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】
【００１０】
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、未知の照射量と分布関数とを畳み込み積分する項を含む近接効果を補正する複数の照射量計算式の中から１つを選択する選択部と、
小領域毎に、選択された照射量計算式を用いて、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、
小領域毎に、演算された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。
【００１１】
かかる構成により、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できる。
【００１２】
また、選択部は、当該小領域のパターン面積密度が１００％であり、当該小領域に隣接する複数の小領域のパターン面積密度がいずれも１００％である第１の条件と、第１の条件以外の第２の条件とで選択する照射量計算式を変更すると好適である。
【００１３】
また、第１の条件で選択される照射量計算式を用いた場合は、第２の条件で選択される照射量計算式を用いた場合よりも演算される照射量が小さくなるように構成すると好適である。
【００１４】
また、小領域のメッシュサイズは、荷電粒子ビームの前方散乱の影響半径よりも大きいように構成すると好適である。
【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、未知の照射量と分布関数とを畳み込み積分する項を含む近接効果を補正する複数の照射量計算式の中から１つを選択する工程と、
小領域毎に、選択された照射量計算式を用いて、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、
小領域毎に、演算された照射量の荷電粒子ビームを用いて、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。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の一態様によれば、過剰な照射量を抑制し、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。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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におけるフレーム領域の一例を示す概念図である。
【図５】実施の形態１におけるメッシュ領域の一例を示す概念図である。
【図６】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７】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８】実施の形態２における面積モーメントの算出に関わるメッシュ領域の一例を示す図である。
【図９】実施の形態２における面積モーメントの算出手法を説明するための概念図である。
【図１０】実施の形態１におけるメッシュ領域の一例を示す概念図である。
【図１１】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】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
また、制御計算機１１０内には、面積密度算出部５０、判定部５２，５４，６０，６４，６６，７２、選択部５６、ｄ１計算部５８、ｄｎ計算部６２、加算部６８、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、判定部５２，５４，６０，６４，６６，７２、選択部５６、ｄ１計算部５８、ｄｎ計算部６２、加算部６８、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。
【００２３】
図２は、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）に示すパターン幅Ｌの図形パターンを描画する際、図２（ａ）に示すようにレジストを解像するエネルギーの閾値Ｅｔｈがパターンの端部に位置するように照射量が設定されている。例えば、照射エネルギーの最大値の５０％程度に閾値Ｅｔｈが設定されている。そのため、照射エネルギーは、図形の端部から内部に向かって上昇し、図形内部では最大値を維持し、反対側の端部で閾値Ｅｔｈになるように下降する。このように、図形内部では最大値が維持される。そのため、図形パターンが複数のショットをつなげて構成される場合、従来、図２（ｃ）に示すように、図形端部のショット１から反対側の図形端部のショット７まで同じ最大値の照射量ＤＡが入射されていた。しかし、例えば、図形内部のショット３〜５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（ｄ）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ＤＢを端部側の照射量ＤＡよりも小さくする。かかる構成により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。
【００２４】
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）、判定工程（Ｓ１０６）、判定工程（Ｓ１１０）、選択工程（Ｓ１１２）、ｄ１計算工程（Ｓ１１６）、判定工程（Ｓ１１８）、ｄｎ計算工程（Ｓ１２０）、判定工程（Ｓ１２２）、判定工程（Ｓ１２４）、加算工程（Ｓ１２６）、照射量Ｄ計算工程（Ｓ１２８）、判定工程（Ｓ１３０）、照射時間計算工程（Ｓ１３２）、及び描画工程（Ｓ１３４）という一連の工程を実施する。
【００２５】
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。
【００２６】
図４は、実施の形態１におけるフレーム領域の一例を示す概念図である。図４に示すように、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２０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。
【００２７】
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。
【００２８】
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（ｉ，ｊ）を算出する。ここでの座標（ｉ，ｊ）はフレーム領域毎に設定される。
【００２９】
判定工程（Ｓ１０６）として、判定部５２は、パターン面積密度ρ（ｉ，ｊ）が１００％かどうかを判定する。判定の結果、パターン面積密度ρ（ｉ，ｊ）が１００％である場合にはＳ１１０へ、パターン面積密度ρ（ｉ，ｊ）が１００％でない場合はＳ１１２へ進む。
【００３０】
判定工程（Ｓ１１０）として、判定部５４は、座標（ｉ，ｊ）のメッシュ領域を取り囲む複数のメッシュ領域が共にパターン面積密度ρが１００％かどうかを判定する。
【００３１】
図５は、実施の形態１におけるメッシュ領域の一例を示す概念図である。図５において、あるフレーム領域２０内のメッシュ領域（ｉ，ｊ）を想定する。図５の例では、座標（ｉ，ｊ）のメッシュ領域２２と、座標（ｉ，ｊ）のメッシュ領域２２に隣接して座標（ｉ，ｊ）のメッシュ領域２２を取り囲む座標（ｉ−１，ｊ―1），（ｉ，ｊ―1），（ｉ＋１，ｊ―1），（ｉ−１，ｊ），（ｉ＋１，ｊ），（ｉ−１，ｊ＋1），（ｉ，ｊ＋1），（ｉ＋１，ｊ＋1）の８つのメッシュ領域２２とが示されている。ここで、図５の例では、これらの９つのメッシュ領域２２が図形パターン３０内に位置している。かかる状態では、パターン面積密度ρ（ｉ，ｊ）が１００％であり、座標（ｉ，ｊ）のメッシュ領域２２を取り囲む８つのメッシュ領域２２についてもすべてパターン面積密度ρが１００％となる。
【００３２】
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つの照射量計算式を用いる。一方の照射量計算式１は次の式（１）で定義される。
【００３３】
【数１】
0005616674.tif 000002
【００３４】
ここでは、規格化された照射量Ｄ＊（ｘ）で示している。また、式（１）では、近接効果補正係数ηと分布関数ｇｐ（ｘ）と規格化因子βとを用いている。例えば規格化因子β＝１／２＋ηとなる。また、照射量Ｄ＊（ｘ）は次の式（２）〜（４）によって計算される。
【００３５】
【数２】
0005616674.tif 000003
【００３６】
【数３】
0005616674.tif 000004
【００３７】
【数４】
0005616674.tif 000005
【００３８】
また、他方の照射量計算式２は次の式（５）で定義される。
【００３９】
【数５】
0005616674.tif 000006
【００４０】
例えば規格化因子β＝（１／２＋η）或いは（α＋η）となる。また、式（５）における照射量Ｄ＊（ｘ）は上述した式（２）と次の式（６）〜（７）によって計算される。
【００４１】
【数６】
0005616674.tif 000007
【００４２】
【数７】
0005616674.tif 000008
【００４３】
照射量計算式２となる式群（５）〜（７）では、特に、１／２＜α≦１の値で各式が定義され、照射量計算式１では１／２とされた値の代わりにかかるα値が用いられることで照射量計算式１，２が区別される。照射量計算式２のｄ１及びｄｎ計算では、１／２ではなく、１／２＜α≦１のα値が分母の項として用いられる。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、その場合、α＝１となる。しかし、最大値が一定になるとは限らないので、αは、従来の１／２より大きく１以下の値に設定すると好適である。αが大きくなればなるほど、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。
【００４４】
以上のように、選択部５６は、当該メッシュ領域（ｉ，ｊ）のパターン面積密度ρ（ｉ，ｊ）が１００％であり、当該メッシュ領域（ｉ，ｊ）に隣接して取り囲む８つの複数のメッシュ領域のパターン面積密度がいずれも１００％である条件（第１の条件）下では、照射量計算式２を選択する。他方、かかる条件以外の条件（第２の条件）では照射量計算式１を選択する。照射量計算式２が選択されるメッシュ領域では照射量計算式１で計算される場合よりも照射量を小さくできる。以上のように、選択部５６は、条件により選択する照射量計算式を変更する。以下、照射量を具体的に計算していく。
【００４５】
ｄ１計算工程（Ｓ１１６）として、ｄ１計算部５８は、選択された照射量計算式が照射量計算式１であれば式（３）を用いて、選択された照射量計算式が照射量計算式２であれば式（６）を用いて、照射量計算の内部計算を行ない、関数ｄ１（ｉ，ｊ）を算出する。
【００４６】
判定工程（Ｓ１１８）として、判定部６０は、当該フレーム内の全てのメッシュ領域２２について関数ｄ１を計算したかどうかを判定する。そして、まだ、未計算のメッシュ領域が残っている場合に、Ｓ１０６に戻り、Ｓ１０６からＳ１１８までを繰り返す。当該フレーム内の全てのメッシュ領域２２について関数ｄ１を計算済みの場合に、Ｓ１２０に進む。
【００４７】
ｄｎ計算工程（Ｓ１２０）として、ｄｎ計算部６２は、選択された照射量計算式が照射量計算式１であれば式（４）を用いて、選択された照射量計算式が照射量計算式２であれば式（７）を用いて、照射量計算の内部計算を行ない、関数ｄｎ（ｉ，ｊ）を算出する。既にｎ＝１は計算済みなので、まず、ｎ＝２から計算を開始する。
【００４８】
判定工程（Ｓ１２２）として、判定部６４は、当該フレーム内の全てのメッシュ領域２２について関数ｄｎを計算したかどうかを判定する。そして、まだ、未計算のメッシュ領域が残っている場合に、Ｓ１２０に戻り、すべてのメッシュ領域の計算が完了するまでＳ１２０を繰り返す。当該フレーム内の全てのメッシュ領域２２について関数ｄｎを計算済みの場合に、Ｓ１２４に進む。
【００４９】
判定工程（Ｓ１２４）として、判定部６６は、ｎ＝ｋであるかどうかを判定する。ｋは所望の繰り返し数である。ｋは計算精度に応じて適宜設定すればよい。もしも、ｋ＝１であれば、Ｓ１２０とＳ１２２と後述するＳ１２６は不要となる。もしも、ｋ＝２であれば、Ｓ１２６は不要となる。ｎ＝ｋであれば、Ｓ１２８に進み、ｎ＝ｋでなければ、Ｓ１２６に進む。
【００５０】
加算工程（Ｓ１２６）として、加算部６８は、ｎに１を加算する。そして、Ｓ１２０に戻る。かかるＳ１２０からＳ１２６を繰り返すことで、計算精度を向上できる。
【００５１】
照射量Ｄ計算工程（Ｓ１２８）として、照射量Ｄ計算部７０は、得られたｄ１、ｄ２、・・・ｄｋを用いて、式（２）の計算法に沿って照射量Ｄ（ｉ，ｊ）を求める。以上により、メッシュ領域位置に依存して照射量計算式を使い分けた照射量Ｄ（ｉ，ｊ）が得られる。
【００５２】
判定工程（Ｓ１３０）として、判定部７２は、当該フレーム内の全てのメッシュ領域２２について照射量Ｄを計算したかどうかを判定する。そして、まだ、未計算のメッシュ領域が残っている場合に、Ｓ１２８に戻り、すべてのメッシュ領域の計算が完了するまでＳ１２８を繰り返す。当該フレーム内の全てのメッシュ領域２２について照射量Ｄを計算済みの場合に、Ｓ１３２に進む。
【００５３】
以上のようにして、照射量演算部は、メッシュ領域毎に、選択された照射量計算式を用いて、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を演算する。ｄ１計算部５８、ｄｎ計算部６２、加算部６８、及び照射量Ｄ計算部７０は、照射量演算部を構成する一例となる。
【００５４】
照射時間計算工程（Ｓ１３２）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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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できる。よって、図形内で周囲の面積密度がいずれも１００％であり、パターン寸法が前方散乱の影響を受けないような領域において過剰な照射量を抑制できる。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。
【００６０】
実施の形態２．
実施の形態１では、照射量計算式２の選択条件として、当該メッシュ領域（ｉ，ｊ）のパターン面積密度ρ（ｉ，ｊ）が１００％であり、当該メッシュ領域（ｉ，ｊ）に隣接して取り囲む８つの複数のメッシュ領域のパターン面積密度がいずれも１００％であるという条件（第１の条件）を用いたがこれに限るものではない。実施の形態２では、他の選択条件について説明する。
【００６１】
図６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６において、制御計算機１１０内に面積モーメント算出部７８を追加した点以外は図１と同様である。
【００６２】
図７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７において、判定工程（Ｓ１０６）の代わりに判定工程（Ｓ１０８）を追加した点、面積密度算出工程（Ｓ１０２）と判定工程（Ｓ１０８）の間に面積モーメント算出工程（Ｓ１０４）を追加した点、判定工程（Ｓ１１０）の判定内容を変更した点、及び選択工程（Ｓ１１２）で選択される式の内容が変更される点以外は図３と同様である。以下、特に説明する内容以外は実施の形態１と同様である。
【００６３】
面積モーメント算出工程（Ｓ１０４）として、面積モーメント算出部７８は、各メッシュ領域２２の基準位置での面積モーメントを算出する。
【００６４】
図８は、実施の形態２における面積モーメントの算出に関わるメッシュ領域の一例を示す図である。図８において、フレーム領域２０内の各メッシュ領域２２の基準位置を左下の頂点とする。図８の例では、メッシュ領域（ｉ，ｊ）の基準位置となる頂点を取り囲む４つのメッシュ領域２２が示されている。すなわち、メッシュ領域（ｉ，ｊ）、メッシュ領域（ｉ−１，ｊ−１）、メッシュ領域（ｉ，ｊ−１）、及びメッシュ領域（ｉ−１，ｊ）の４つのメッシュ領域２２である。実施の形態２では、後述するようにメッシュ領域（ｉ，ｊ）の照射量計算式を選択する際に、これら４つのメッシュ領域２２を用いる。
【００６５】
図９は、実施の形態２における面積モーメントの算出手法を説明するための概念図である。図９において、各メッシュ領域内の図形について、各頂点に図形の面積密度を割り振る。例えば、各メッシュ領域内の図形の面積密度を各メッシュ領域内の図形の重心位置が変わらないように各メッシュ領域の４つの頂点に分配する。例えば、メッシュ領域の中心に面積密度１００％の図形の重心が存在すれば、４つの頂点には０．２５（２５％）ずつ分配されることになる。そして、各メッシュ領域２２は隣接するメッシュ領域と頂点を共有するので、各頂点には隣接するメッシュ領域でそれぞれ割り振られた面積密度が存在する。そこで、頂点毎にこれらの面積密度を加算する。メッシュ領域（ｉ，ｊ）の基準位置で加算された面積密度がメッシュ領域（ｉ，ｊ）の面積モーメントｍ（ｉ，ｊ）となる。
【００６６】
判定工程（Ｓ１０８）として、判定部５２は、判定部５２は、面積モーメントｍ（ｉ，ｊ）が１かどうかを判定する。判定の結果、面積モーメントｍ（ｉ，ｊ）が１である場合にはＳ１１０へ、面積モーメントｍ（ｉ，ｊ）が１でない場合はＳ１１２へ進む。
【００６７】
図１０は、実施の形態１におけるメッシュ領域の一例を示す概念図である。図１０において、あるフレーム領域２０内のメッシュ領域（ｉ，ｊ）を想定する。図１０の例では、座標（ｉ，ｊ）のメッシュ領域２２と、座標（ｉ，ｊ）のメッシュ領域２２に隣接して座標（ｉ，ｊ）のメッシュ領域２２の基準位置の頂点を取り囲む座標（ｉ，ｊ），（ｉ−１，ｊ―1），（ｉ，ｊ―1），（ｉ−１，ｊ）の４つのメッシュ領域２２とが示されている。ここで、図１０の例では、これらの４つのメッシュ領域２２がいずれもパターン面積密度ρが１００％である場合を示している。かかる場合には、座標（ｉ，ｊ）のメッシュ領域の基準位置となる頂点には、取り囲む各メッシュ領域から面積密度が０．２５ずつ分配されているので、面積モーメントｍ（ｉ，ｊ）＝１となる。
【００６８】
判定工程（Ｓ１１０）として、判定部５４は、座標（ｉ，ｊ）のメッシュ領域の基準位置となる頂点を取り囲む複数のメッシュ領域が共にパターン面積密度ρが１００％かどうかを判定する。
【００６９】
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３，４を用いる。一方の照射量計算式３は上述した式（１）で定義される。但し、関数ｄ１，ｄｎの計算式が異なる。照射量計算式３では、照射量Ｄ＊（ｘ）は、式（８）と式（９）を用いて計算される。いずれも面積密度ρ（ｘ）の代わりに面積モーメントｍ（ｘ）が用いられる。
【００７０】
【数８】
0005616674.tif 000009
【００７１】
【数９】
0005616674.tif 000010
【００７２】
また、他方の照射量計算式４は、上述した式（５）で定義される。但し、ここでも関数ｄ１，ｄｎの計算式が異なる。照射量計算式４では、照射量Ｄ＊（ｘ）は、式（１０）と式（１１）を用いて計算される。
【００７３】
【数１０】
0005616674.tif 000011
【００７４】
【数１１】
0005616674.tif 000012
【００７５】
照射量計算式４となる式群（５），（１０）〜（１１）では、特に、１／２＜α≦１の値で各式が定義され、照射量計算式３では１／２とされた値の代わりにかかるα値が用いられることで照射量計算式３，４が区別される。照射量計算式４のｄ１及びｄｎ計算では、１／２ではなく、１／２＜α≦１のα値が分母の項として用いられる。そのため、照射量計算式３で求められる照射量よりも照射量計算式４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、その場合、α＝１となる。しかし、最大値が一定になるとは限らないので、αは、従来の１／２より大きく１以下の値に設定すると好適である。αが大きくなればなるほど、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。
【００７６】
以上のように、選択部５６は、当該メッシュ領域（ｉ，ｊ）の面積モーメントｍ（ｉ，ｊ）が１００％であり、当該メッシュ領域（ｉ，ｊ）の基準位置の頂点に隣接して取り囲む４つの複数のメッシュ領域のパターン面積密度がいずれも１００％である条件（第１の条件）下では、照射量計算式４を選択する。他方、かかる条件以外の条件（第２の条件）では照射量計算式３を選択する。照射量計算式４が選択されるメッシュ領域では照射量計算式３で計算される場合よりも照射量を小さくできる。以上のように、選択部５６は、条件により選択する照射量計算式を変更する。ｄ１計算工程（Ｓ１１６）以降の各工程の内容は実施の形態１と同様である。
【００７７】
以上のように、面積モーメントを用いることで、判定材料となるメッシュ領域数を減らすことができる。そして、実施の形態２でも、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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】
【００８１】
５０  面積密度算出部
５２，５４，６０，６４，６６，７２  判定部
５６  選択部
５８  ｄ１計算部
６２  ｄｎ計算部
６８  加算部
７０  照射量Ｄ計算部
７４  照射時間算出部
７６  描画データ処理部
７８  面積モーメント算出部
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
【図１】
0005616674.tif 000013
【図２】
0005616674.tif 000014
【図３】
0005616674.tif 000015
【図４】
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【図５】
0005616674.tif 000017
【図６】
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【図７】
0005616674.tif 000019
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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