(57)【要約】【課題】描画スループットを向上させることができる電子ビーム描画装置及び電子ビーム描画方法を提供する。【解決手段】電子ビーム描画装置１００は、電子銃２０１から出射された電子ビームを成形する第１アパーチャ２０３と、第１アパーチャ２０３を通過したアパーチャ像の電子ビームが投影される第２アパーチャ２０６と、それぞれ第１アパーチャ２０３と第２アパーチャ２０６との間に設けられ、電子ビームを偏向させ、第２アパーチャ２０６上における前記アパーチャ像の照射位置を制御して、ショット形状及びショットサイズを決定する第１成形偏向器２２０及び第２成形偏向器２２２と、を備える。第１成形偏向器２２０は、ショット形状及びショットサイズに対応して定まる位置にアパーチャ像が位置するように電子ビームを偏向させ、第２成形偏向器２２２は、第１成形偏向器２２０で偏向された電子ビームを偏向させて所望のショットサイズの形成を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料にパターンを描画するための電子ビームを出射する電子銃と、
前記電子ビームを成形する第１アパーチャと、
前記第１アパーチャを通過したアパーチャ像の電子ビームが投影される第２アパーチャと、
それぞれ前記第１アパーチャと前記第２アパーチャとの間に設けられ、前記電子ビームを偏向し、前記第２アパーチャ上における前記アパーチャ像の照射位置を制御して、前記第２アパーチャを通過した電子ビームの形状及びショットサイズを決定する第１成形偏向器及び第２成形偏向器と、
を備え、
前記第１成形偏向器は、前記試料に照射される電子ビームの形状及びショットサイズに対応して定まる位置に前記アパーチャ像が位置するように電子ビームを偏向させ、
前記第２成形偏向器は、前記第１成形偏向器で偏向された電子ビームを偏向させて所望のショットサイズの形成を制御することを特徴とする電子ビーム描画装置。
【請求項２】
前記試料に照射される電子ビームのサイズが所定値以下となる場合、前記第１成形偏向器は、前記アパーチャ像の全体が前記第２アパーチャで遮蔽されるように前記電子ビームを偏向させ、
前記試料に照射される電子ビームのサイズが前記所定値より大きい場合、前記第１成形偏向器は、前記第２アパーチャを通過する前記アパーチャ像の面積が最大となるように前記電子ビームを偏向させることを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム描画装置。
【請求項３】
複数の図形パターンの形状及び位置と、各図形パターンが高精度描画パターンであるか又は高速度描画パターンであるかが定義された描画データを記憶部から読み出し、前記描画データに定義される図形パターンを電子ビームの１回のショットで照射できる最大ショットサイズで分割し、分割したショット図形毎にショットデータを生成するショットデータ生成部と、
前記ショットデータから前記第１成形偏向器及び前記第２成形偏向器を制御するための偏向信号を生成する偏向制御部と、
をさらに備え、
前記ショットデータ生成部は、前記高精度描画パターンである図形パターンを分割する最大ショットサイズを、前記高速度描画パターンである図形パターンを分割する最大ショットサイズよりも小さくすることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子ビーム描画装置。
【請求項４】
前記ショットデータ生成部は、前記ショット図形の形状、及び該ショット図形のサイズが前記所定値以下であるか否かに基づいて前記ショットデータをグループ化し、ショット順を設定することを特徴とする請求項２を引用する請求項３に記載の電子ビーム描画装置。
【請求項５】
電子銃から電子ビームを出射する工程と、
第１アパーチャの下方に設けられた第２アパーチャと、前記第１アパーチャと前記第２アパーチャとの間に設けられた第１成形偏向器及び第２成形偏向器とを用いて、前記第１アパーチャを通過した前記電子ビームを成形する工程と、
前記第２アパーチャを通過した前記電子ビームを試料に照射する工程と、
を備え、
前記試料に照射する電子ビームの形状、及び該電子ビームのサイズが所定値以下であるか否かに基づいて前記第１成形偏向器による電子ビームの偏向量を制御し、
前記試料に照射する電子ビームのサイズに基づいて前記第２成形偏向器による電子ビームの偏向量を制御することを特徴とする電子ビーム描画方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビーム描画装置及び電子ビーム描画方法に関する。
【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。高精度の原画パターンの生産には、優れた解像性を有する電子線（電子ビーム）描画技術が用いられる。
【０００３】
電子ビーム描画装置は、パターン図形に応じて準備された寸法及び形状のショットを形成する。具体的には、電子銃から出射された電子ビームが、第１成形アパーチャで矩形状に成形された後、偏向器で第２成形アパーチャ上に偏向され、そのビーム形状と寸法が目的形状及び寸法とされる。その後、電子ビームは、ステージ上に載置された試料に照射される（例えば特許文献１、２参照）。第１成形アパーチャ及び第２成形アパーチャを通過させることで、任意形状及び寸法の電子ビームが作成される。
【０００４】
上記特許文献２では、偏向器を２段に配置し、第１偏向器による偏向により電子ビームの形状を決定し、第２偏向器による偏向により電子ビームの寸法を決定する電子ビーム描画装置が記載されている。この電子ビーム描画装置では、第１偏向器は偏向量が大きく低速動作であるのに対し、第２偏向器は偏向量が小さく高速に動作する。そのため、ビーム形状でショットの順番をソートし、偏向器のＤＡＣ（デジタルアナログ変換）ユニットで必要なセトリング時間を短縮し、描画スループットを向上させていた。
【０００５】
各ショットの描画時間（ショット時間）を短縮するには電流密度を大きくすることが有効である。しかし、電流量を増加させると電子間クーロン相互作用（クーロン効果）によるビーム分解能の劣化（ぼけ）が大きくなり、微細パターンを描画できなくなるため、第１成形アパーチャサイズを制限し、最大ショットサイズを制限して電流量が一定値を超えないようにしていた。
【０００６】
電子ビーム描画装置では、描画パターンの微細化に伴い、最大ショットサイズが小さくなっている。周辺回路部のような高い精度が要求されないパターンについても小さいショットサイズで描画すると、全体でのショット数が増加し、描画パターン全体を描画する描画時間が増加する。
【０００７】
特許文献１には、第１成形アパーチャサイズを大きくし、高い精度が要求されないパターンについてはショットサイズを大きくして描画することで描画時間を短縮し、高精度パターンについてはショットサイズを小さくして描画することが記載されている。かかる方式を特許文献２の電子ビーム描画装置に適用することが考えられるが、描画スループットを向上させるために偏向器を２段構成とした電子ビーム描画装置では、電子ビームの寸法を決定する第２偏向器の偏向量は小さく設計されている。そのため、第１成形アパーチャのサイズによって定まる最大ショットサイズの大きさは、第２偏向器の偏向により変更できるショットサイズの範囲以内に制限され、最大ショットサイズをこの範囲より大きくすることはできなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−４３０７８号公報
【特許文献２】特開２０１３−４５８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、従来は、クーロン効果によるビーム分解能の低下及び第２偏向器の偏向量を考慮し、第１成形アパーチャサイズを制限して最大ショットサイズを小さくしていたため、ショット数が多くなり、描画パターン全体を描画する描画時間が増加し、描画スループットが低下するという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記従来の実状に鑑みてなされたものであり、高精度描画が可能であると共に、描画スループットを向上させることができる電子ビーム描画装置及び電子ビーム描画方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様による電子ビーム描画装置は、試料にパターンを描画するための電子ビームを出射する電子銃と、前記電子ビームを成形する第１アパーチャと、前記第１アパーチャを通過したアパーチャ像の電子ビームが投影される第２アパーチャと、それぞれ前記第１アパーチャと前記第２アパーチャとの間に設けられ、前記電子ビームを偏向し、前記第２アパーチャ上における前記アパーチャ像の照射位置を制御して、前記第２アパーチャを通過した電子ビームの形状及びショットサイズを決定する第１成形偏向器及び第２成形偏向器と、を備え、前記第１成形偏向器は、前記試料に照射される電子ビームの形状及びショットサイズに対応して定まる位置に前記アパーチャ像が位置するように電子ビームを偏向させ、前記第２成形偏向器は、前記第１成形偏向器で偏向された電子ビームを偏向させて所望のショットサイズの形成を制御することを特徴とする。
【００１２】
本発明の一態様による電子ビーム描画装置においては、前記試料に照射される電子ビームのサイズが所定値以下となる場合、前記第１成形偏向器は、前記アパーチャ像の全体が前記第２アパーチャで遮蔽されるように前記電子ビームを偏向させ、前記試料に照射される電子ビームのサイズが前記所定値より大きい場合、前記第１成形偏向器は、前記第２アパーチャを通過する前記アパーチャ像の面積が最大となるように前記電子ビームを偏向することが好ましい。
【００１３】
本発明の一態様による電子ビーム描画装置においては、複数の図形パターンの形状及び位置と、各図形パターンが高精度描画パターンであるか又は高速度描画パターンであるかが定義された描画データを記憶部から読み出し、前記描画データに定義される図形パターンを電子ビームの１回のショットで照射できる最大ショットサイズで分割し、分割したショット図形毎にショットデータを生成するショットデータ生成部と、前記ショットデータから前記第１成形偏向器及び前記第２成形偏向器を制御するための偏向信号を生成する偏向制御部と、をさらに備え、前記ショットデータ生成部は、前記高精度描画パターンである図形パターンを分割する最大ショットサイズを、前記高速度描画パターンである図形パターンを分割する最大ショットサイズよりも小さくすることが好ましい。
【００１４】
本発明の一態様による電子ビーム描画装置においては、前記ショットデータ生成部は、前記ショット図形の形状、及び該ショット図形のサイズが前記所定値以下であるか否かに基づいて前記ショットデータをグループ化し、ショット順を設定することが好ましい。
【００１５】
本発明の一態様による電子ビーム描画方法は、電子銃から電子ビームを出射する工程と、第１アパーチャの下方に設けられた第２アパーチャと、前記第１アパーチャと前記第２アパーチャとの間に設けられた第１成形偏向器及び第２成形偏向器とを用いて、前記第１アパーチャを通過した前記電子ビームを成形する工程と、前記第２アパーチャを通過した前記電子ビームを試料に照射する工程と、を備え、前記試料に照射する電子ビームの形状、及び該電子ビームのサイズが所定値以下であるか否かに基づいて前記第１成形偏向器による電子ビームの偏向量を制御し、前記試料に照射する電子ビームのサイズに基づいて前記第２成形偏向器による電子ビームの偏向量を制御することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、微小なショットサイズから大きなショットサイズまでを成形することができ、微小なショットサイズの電子ビームにより微細パターンを高精度に描画することができると共に、精度が要求されないパターンは、大きいショットサイズの電子ビームで描画することでショット数を少なくし、描画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】本発明の実施形態に係る電子ビーム描画装置の概略図である。
【図２】同実施形態におけるビーム成形を説明する概略図である。
【図３】第１アパーチャ像と第２成形アパーチャの可変成形開口との重なり位置の例を示す図である。
【図４】第１アパーチャ像の可変成形開口を通過する部分の例を示す図である。
【図５】第１アパーチャ像の可変成形開口を通過する部分の例を示す図である。
【図６】第１アパーチャ像の偏向位置の例を示す図である。
【図７】第１アパーチャ像の偏向位置の例を示す図である。
【図８】描画領域を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施形態に係る電子ビーム描画装置の概略図である。図１に示す電子ビーム描画装置１００は、描画部１５０と制御部１６０を備えた可変成形型の描画装置である。
【００２０】
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、ブランカー２１２、ブランキングアパーチャ２１４、第１成形アパーチャ２０３、投影レンズ２０４、第１成形偏向器２２０、第２成形偏向器２２２、第２成形アパーチャ２０６、対物レンズ２０７、第１対物主偏向器２３２、第２対物副偏向器２３０、及び第３対物副副偏向器２３４が配置されている。なお、以下の説明では、第１対物主偏向器２３２、第２対物副偏向器２３０、及び第３対物副副偏向器２３４をそれぞれ主偏向器２３２、副偏向器２３０、及び副副偏向器２３４と記載する。
【００２１】
第１成形偏向器２２０及び第２成形偏向器２２２は、円周状に等間隔に配置された８対（１６個）の電極を備えており、対向する電極間に電圧を印加することにより電子ビームを偏向させるように構成されている。
【００２２】
描画室１０３内には、ＸＹステージ１０５が配置されている。ＸＹステージ１０５上には、描画対象基板となるレジストが塗布されたマスク（レチクル）、半導体ウェーハ等の試料１０１が配置される。
【００２３】
制御部１６０は、制御計算機１１０、偏向制御回路１２０、デジタルアナログ変換（ＤＡＣ）ユニット１３０、１３２、１３４、１３６、１３７、１３８、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、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。また、偏向制御回路１２０とＤＡＣユニット１３０、１３２、１３４、１３６〜１３８とは、図示しないバスを介して互いに接続されている。
【００２４】
制御計算機１１０は、ショットデータ生成部１１２及びメモリ１１４を有する。ショットデータ生成部１１２は、ハードウェアで構成してもよく、ソフトウェアで構成してもよい。ショットデータ生成部１１２の入出力データや演算中のデータはメモリ１１４に適宜格納される。
【００２５】
偏向制御回路１２０は、偏向量演算部１２２、偏向信号生成部１２４、及びメモリ１２６を有する。偏向量演算部１２２及び偏向信号生成部１２４はハードウェアで構成してもよく、ソフトウェアで構成してもよい。偏向量演算部１２２及び偏向信号生成部１２４の入出力データや演算中のデータはメモリ１２６に適宜格納される。
【００２６】
ＤＡＣユニット１３０は、偏向制御回路１２０から出力されたブランキング信号をデジタルアナログ変換し、増幅して、ブランカー２１２に印加される偏向電圧を出力する。
【００２７】
ＤＡＣユニット１３２は、偏向制御回路１２０から出力された第１成形偏向信号をデジタルアナログ変換し、増幅して、第１成形偏向器２２０に印加される偏向電圧を出力する。
【００２８】
ＤＡＣユニット１３４は、偏向制御回路１２０から出力された第２成形偏向信号をデジタルアナログ変換し、増幅して、第２成形偏向器２２２に印加される偏向電圧を出力する。
【００２９】
ＤＡＣユニット１３６は、偏向制御回路１２０から出力された副偏向データ信号をデジタルアナログ変換し、増幅して、副偏向器２３０に印加される偏向電圧を出力する。
【００３０】
ＤＡＣユニット１３７は、偏向制御回路ユニット１２０から出力された主偏向データ信号をデジタルアナログ変換し、増幅して、主偏向器２３２に印加される偏向電圧を出力する。
【００３１】
ＤＡＣユニット１３８は、偏向制御回路１２０から出力された副副偏向データ信号をデジタルアナログ変換し、増幅して、副副偏向器２３４に印加される偏向電圧を出力する。
【００３２】
記憶装置１４０（記憶部）には、複数の図形パターンから構成される描画データ（レイアウトデータ）が外部から入力され、格納されている。
【００３３】
電子鏡筒１０２内に設けられた電子銃２０１（放出部）から放出された電子ビーム２００は、ブランカー２１２（ブランキング偏向器）内を通過する際にブランカー２１２によって、ビームオンの状態では、ブランキングアパーチャ２１４を通過するように制御され、ビームオフの状態では、ビーム全体がブランキングアパーチャ２１４で遮蔽されるように偏向される。ビームオフの状態からビームオンとなり、その後ビームオフ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。
【００３４】
ブランカー２１２は、通過する電子ビーム２００の向きを制御して、ビームオンの状態とビームオフの状態とを交互に生成させる。例えば、ビームオンの状態ではブランカー２１２に偏向電圧が印加されず、ビームオフの際にブランカー２１２に偏向電圧が印加される。各ショットの照射時間により、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。
【００３５】
ブランカー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（長方形又は正方形）の開口３２（図２参照）を有する第１成形アパーチャ２０３全体に照射される。第１成形アパーチャ２０３の開口３２を通過することで、電子ビーム２００は矩形に成形される。
【００３６】
第１成形アパーチャ２０３を通過した第１アパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により、開口３４（図２参照）を有した第２成形アパーチャ２０６上に投影される。その際、第１成形偏向器２２０及び第２成形偏向器２２２によって、第２成形アパーチャ２０６上に投影される第１アパーチャ像は偏向制御され、後述の図３の通り、開口３４を通過する電子ビームの形状と寸法を変化させる（可変成形を行う）ことができる。かかる可変成形は、一般に、ショット毎に異なるビーム形状及び／又は寸法に成形される。
【００３７】
第２成形アパーチャ２０６の開口３４を通過した第２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、主偏向器２３２、副偏向器２３０、及び副副偏向器２３４によって３段偏向され、連続的に移動するＸＹステージ１０５上に配置された試料１０１の目標位置に照射される。
【００３８】
図２は、第１成形アパーチャ２０３及び第２成形アパーチャ２０６によるビーム成形を説明するための概略的な斜視図である。第１成形アパーチャ２０３には、電子ビーム２００を成形するための矩形（長方形又は正方形）の開口３２が形成されている。本実施形態では、この開口３２を１辺が０．５〜０．６μｍの正方形としている。
【００３９】
また、第２成形アパーチャ２０６には、第１成形アパーチャ２０３の開口３２を通過した電子ビーム２００を所望の形状に成形するための可変成形開口３４が形成されている。可変成形開口３４は、後述の図３の通り、開口３２の一辺に対して平行な辺３４ａ、３４ｅと、直交する辺３４ｂ、３４ｈと、開口３２の一辺に対して４５度又は１３５度をなす辺３４ｃ、３４ｄ、３４ｆ、３４ｇとが組み合わされた形状を有する。
【００４０】
可変成形開口３４の形状について詳述すると、辺３４ｃ、３４ｄ同士が直交し、辺３４ｆ、３４ｇ同士が直交する。辺３４ｆ、３４ｄの一端同士が辺３４ｅによって接続されている。辺３４ａの両端に、辺３４ｂ、３４ｈの一端側が直交状に連なり、辺３４ｂ、３４ｈの他端側がそれぞれ辺３４ｃ、３４ｇの一端に連なっている。可変成形開口３４は、辺３４ｃ〜３４ｇによって囲まれた六角形状部と、辺３４ａ、３４ｂ、３４ｈによって囲まれ該六角形状部に連なる四角形状部とを共有した八角形状である。
【００４１】
電子銃２０１から照射され、第１成形アパーチャ２０３の開口３２を通過した電子ビーム２００は、第１成形偏向器２２０により第２成形アパーチャ２０６の可変成形開口３４に照射されない第２成形アパーチャ２０６の特定の位置に偏向され、その後、可変成形開口３４を通過させて所望の寸法及び形状の電子ビームを形成するために第２成形偏向器２２２により偏向される。第２成形アパーチャ２０６の可変成形開口３４の一部を通過した所望の寸法及び形状の電子ビームが、所定の一方向（例えば、Ｘ方向とする）に連続的に移動するＸＹステージ１０５上に搭載された試料１０１に照射される。すなわち、第１成形アパーチャ２０３の開口３２と第２成形アパーチャ２０６の可変成形開口３４との両方を通過できるビーム形状が、Ｘ方向に連続的に移動するＸＹステージ１０５上に搭載された試料１０１の描画領域に描画される。
【００４２】
図２の例では、第１成形アパーチャ２０３の開口３２を通過することでまず矩形に成形され、次いで、第２成形アパーチャ２０６の可変成形開口３４の１３５度の辺３４ｃを含む領域に照射される。その結果、開口３２で成形された矩形の電子ビームのうち、可変成形開口３４の１３５度の辺３４ｃよりも可変成形開口３４の内側に照射された電子ビームのみが、第２成形アパーチャ２０６で遮断されずに可変成形開口３４を通過する。これにより、電子ビーム２００は、ビーム軸心方向と垂直な断面形状が直角二等辺三角形となるように成形され、直角二等辺三角形のショットビーム３６が試料１０１上に照射される。
【００４３】
図３は、第１成形アパーチャ２０３の開口３２を通過した第１アパーチャ像５０と、第２成形アパーチャ２０６の可変成形開口３４との重なり位置の例を示す平面図である。
【００４４】
電子ビーム２００を矩形に成形する場合、第１アパーチャ像５０は、第１成形偏向器２２０及び第２成形偏向器２２２によって偏向されて、＃１で示す位置に照射される。可変成形開口３４を通過する斜線部分が成形された像となる。
【００４５】
左下に直角の角が位置する直角二等辺三角形に電子ビーム２００を成形する場合、第１アパーチャ像５０は、第１成形偏向器２２０及び第２成形偏向器２２２によって偏向されて、辺３４ｃの途中の＃２で示す位置に照射される。可変成形開口３４を通過する斜線部分が成形された像となる。
【００４６】
右下に直角の角が位置する直角二等辺三角形に電子ビーム２００を成形する場合、第１アパーチャ像５０は、第１成形偏向器２２０及び第２成形偏向器２２２によって偏向されて、辺３４ｇの途中の＃３で示す位置に照射される。可変成形開口３４を通過する斜線部分が成形された像となる。
【００４７】
右上に直角の角が位置する直角二等辺三角形に電子ビーム２００を成形する場合、第１アパーチャ像５０は、第１成形偏向器２２０及び第２成形偏向器２２２によって偏向されて、辺３４ｆの途中の＃４で示す位置に照射される。可変成形開口３４を通過する斜線部分が成形された像となる。
【００４８】
左上に直角の角が位置する直角二等辺三角形に電子ビーム２００を成形する場合、第１アパーチャ像５０は、第１成形偏向器２２０及び第２成形偏向器２２２によって偏向されて、辺３４ｄの途中の＃５で示す位置に照射される。可変成形開口３４を通過する斜線部分が成形された像となる。
【００４９】
図４（ａ）、（ｂ）及び図５（ａ）、（ｂ）に示すように、第１アパーチャ像５０の可変成形開口３４を通過する部分の大きさを変えることで、矩形又は相似形の直角二等辺三角形状を保持したまま像（ショット）の寸法が変化する。図４（ａ）では第１アパーチャ像５０と可変成形開口３４との重なりを小さくすることにより小寸法の矩形像を形成している。図４（ｂ）では、第１アパーチャ像５０と可変成形開口３４との重なりを大きくすることにより大寸法の矩形像を形成している。図５（ａ）では第１アパーチャ像５０と可変成形開口３４との重なりを小さくすることにより小寸法の直角二等辺三角形の像を形成している。図５（ｂ）では第１アパーチャ像５０と可変成形開口３４との重なりを大きくすることにより大寸法の直角二等辺三角形の像を形成している。
【００５０】
このように、第２成形アパーチャ２０６上での第１アパーチャ像５０の照射位置（偏向位置）を変えることで、電子ビーム２００を所望のサイズの５種類の図形（矩形及び４種類の直角二等辺三角形）に成形することができる。
【００５１】
本実施形態では、第１成形偏向器２２０によって第１アパーチャ像５０を図６（ａ）又は図７（ａ）に示す遮蔽された基準の位置Ａ、もしくは図６（ｂ）又は図７（ｂ）に示す最大ショット寸法となる基準の位置Ｂに位置させる。そして、第２成形偏向器２２２によって第１アパーチャ像５０を図６（ｃ）又は図７（ｃ）に示す中間位置又はその途中まで移動させて、目標形状及びサイズのショットビームを形成する。
【００５２】
図６（ａ）、図７（ａ）に示す第１アパーチャ像５０の位置をショットサイズ０％位置とし、図６（ｂ）、図７（ｂ）に示す第１アパーチャ像５０の位置をショットサイズ１００％位置とし、図６（ｃ）、図７（ｃ）に示す第１アパーチャ像５０の位置をショットサイズ２５％位置とした場合、第１成形偏向器２２０は第１アパーチャ像５０を０％位置又は１００％位置に位置させる。
【００５３】
目標ショットサイズが最大ショットサイズの２５％未満の場合は、第１成形偏向器２２０は、第１アパーチャ像５０を０％位置に位置させ、その後、第２成形偏向器２２２は第１アパーチャ像５０をそこから２５％位置方向に目標ショットサイズ分だけ偏向（移動）させる。
【００５４】
目標ショットサイズが２５〜１００％の場合、第１成形偏向器２２０は、第１アパーチャ像５０を１００％位置に位置させ、その後、第２成形偏向器２２２は第１アパーチャ像５０をそこから２５％位置方向に目標ショットサイズ分だけ偏向させる。
【００５５】
仮に、図６の上下方向、左右方向の各々について、第２成形偏向器２２２の偏向による第１アパーチャ像５０の最大移動距離をＬとした場合、第１アパーチャ像５０を０％位置から１００％位置まで移動させる従来方式では、０％位置と１００％位置との距離（間隔）は、上下方向、左右方向それぞれについてＬ以下に制限される。
【００５６】
これに対し、本実施形態の方式では第１アパーチャ像５０を０％位置から２５％位置まで移動させる第１の描画モード、及び１００％位置から２５％位置まで移動させる第２の描画モードを有しているため、０％位置と１００％位置との距離（間隔）が上下方向、左右方向それぞれについて２Ｌであっても、第２成形偏向器２２２によって第１アパーチャ像５０を０％位置〜１００％位置の間の任意の位置に位置させることができる。
【００５７】
このように、第１アパーチャ像５０の移動範囲が拡張されるので、従来方式の場合の第１アパーチャ像５０の面積に比べ４倍の面積の第１アパーチャ像５０であっても、第１アパーチャ像５０を０％位置と１００％位置との間の任意の位置に位置させることができる。
【００５８】
この実施形態では、電子ビーム描画装置１００は、高精度描画と高スループット描画の２つの描画モードを備え、描画モードに対応して第１成形偏向器２２０及び第２成形偏向器２２２を制御するようになっている。高精度描画では、第１成形偏向器２２０は、矩形の第１アパーチャ像５０を第２成形アパーチャ２０６で完全に遮蔽される位置（図６（ａ）又は図７（ａ）に示される位置）に偏向させ、第２成形偏向器２２２は、ショットサイズが大きくなる（可変成形開口３４を通過する部分が大きくなる）方向に第１アパーチャ像５０を偏向させる。
【００５９】
一方、高スループット描画では、第１成形偏向器２２２は、最大ショットサイズの位置（図６（ｂ）又は図７（ｂ）に示される位置）に第１アパーチャ像５０を偏向させ、第２成形偏向器２２２は、ショットサイズが小さくなる（可変成形開口３４を通過する部分が小さくなる）方向に第１アパーチャ像５０を偏向させる。
【００６０】
高精度描画は高スループット描画よりもショットサイズが小さく、微細パターンをより高精度に描画することができる。高スループット描画は高精度描画よりもショットサイズが大きいため、パターンを描画するためのショット数を少なくし、描画スループットをより高めて描画時間を短縮することができる。
【００６１】
このように、第１成形アパーチャ２０３の開口３２が大きく、第１アパーチャ像５０が大きい場合、描画モードによって第１成形偏向器２２０による第１アパーチャ像５０の基準位置を切り替えることで、微小なショットサイズと大きなショットサイズの両方を形成することが可能となる。
【００６２】
本実施形態では、第１成形偏向器２２０は、ショット形状を決定するだけでなく、ショットサイズに応じて、第１アパーチャ像５０の基準位置（０％位置と１００％位置）を切り替えることができる。
【００６３】
図８は、描画領域を説明するための概略図である。図８において、試料１０１の描画領域１０は、主偏向器２３２の偏向可能幅で、例えばｙ方向に向かって短冊状に複数のストライプ領域２０に仮想分割される。また、各ストライプ領域２０は、副偏向器２３０の偏向可能サイズで、メッシュ状に複数のサブフィールド（ＳＦ）３０に仮想分割される。そして、各ＳＦ３０は、副副偏向器２３４の偏向可能サイズで、メッシュ状に複数のアンダーサブフィールド（ＵＳＦ：ここでは第３の偏向領域を意味するＴｅｒｔｉａｒｙ
Ｆｉｒｌｄの略語を用いて「ＴＦ」とする。）４０に仮想分割される。そして、各ＴＦ４０の各ショット位置４２にショット図形が描画される。各ＳＦ内のＴＦ分割数は、ＴＦの熱拡散計算によって描画動作が律速しない程度の数が望ましい。例えば、縦横１０個以下が好ましく、より好ましくは縦横５個以下である
【００６４】
成形された電子ビーム２００で試料１０１に描画する際、まず、主偏向器２３２が、ショットされるＳＦ３０の基準位置に、成形された電子ビーム２００を偏向する。ＸＹステージ１０５は移動しているため、主偏向器２３２はＸＹステージ１０５の移動に追従するように電子ビーム２００を偏向する。そして、副偏向器２３０が当該ＳＦ３０の基準位置から、当該ＳＦ３０内のショットされるＴＦ４０の基準位置に、成形された電子ビーム２００を偏向する。そして、副副偏向器２３４により偏向された電子ビーム２００が、ＴＦ４０内の各位置に照射される。
【００６５】
このような描画動作を行うにあたり、まず、ショットデータ生成部１１２が記憶装置１４０から描画データ（パターンデータ）を読み出し、複数段のデータ変換処理を行って装置固有のショットデータを生成する。描画データには、複数の図形パターンの形状及び位置が定義されている。また、描画データには、図形パターン毎に、高精度に描画を行う高精度描画パターンであるか、又は高い精度は要求されず描画を高速に行う高速度描画パターン（低精度描画パターン）であるかが設定されている。例えば、試料１０１がウェーハ等に半導体装置を形成するためのマスクである場合、半導体回路を形成するための図形パターンが高精度描画パターンとして設定され、バーコードやＩＤ番号等を形成するための図形パターンが高速度描画パターンとして設定される。
【００６６】
ショットデータ生成部１１２は、描画データに定義された図形パターンを、１回のビームのショットで照射できる最大ショットサイズで分割し、ショット図形を生成する。このとき、ショットデータ生成部１１２は、分割する図形パターンが高精度描画パターンである場合は、高精度描画における最大ショットサイズで分割し、分割する図形パターンが高速度描画パターンである場合は、高スループット描画における最大ショットサイズで分割する。高速度描画パターンを分割する最大ショットサイズは、高精度描画パターンを分割する最大ショットサイズより大きく、分割数を少なくすることができる。
【００６７】
図形パターンの分割後、ショットデータ生成部１１２は、ショット図形毎にショットデータを生成する。ショットデータには、例えば、図形種、図形サイズ、照射位置、照射時間等が定義される。ショットデータに含まれる“図形種”により第１成形偏向器２２０の偏向量が制御され、“図形サイズ”により第２成形偏向器２２２の偏向量が制御される。本実施形態では、図形の形状が同じであってもサイズによって第１成形偏向器２２０の偏向量が異なる。そのため、形状が同じであっても、図形サイズが所定値以下である（高精度描画）か、又は所定値より大きい（高スループット描画）かにより、ショットデータの“図形種”は異なったものとなる。
【００６８】
ショットデータ生成部１１２は、各ショットデータを、当該ショット図形が配置されるＴＦ４０に割り振る。また、ショットデータ生成部１１２は、ＳＦ３０毎に、当該ＳＦ内の複数のＴＦの描画順序を設定する。
【００６９】
ショットデータ生成部１１２は、各ＴＦ４０内に割り振られたショットデータを図形種でソートしてショット順を設定する。図形種の変更は、第１成形偏向器２２０の偏向量制御が必要であり、第２成形偏向器２２２のみで図形サイズを変更するよりもＤＡＣユニットで必要なセトリング時間が長くなる。そのため、ショットデータを図形種でグループ化してソートし、ショット順を設定することで、図形種の変更回数を減らし、描画時間を短縮することができる。
【００７０】
なお、図形種が異なる場合としては、上述したように、形状が異なるものと、形状は同じであるがサイズの大小が異なるものとがある。形状が同じでサイズの大小が異なる場合の方が、形状が異なる場合よりも、図形種変更に伴う第１成形偏向器２２０の偏向量変化が小さく、ＤＡＣユニットで必要なセトリング時間が短いため、ショットデータを形状及び図形種でグループ化してソートし、ショット順を設定することで、描画時間をさらに短縮できる。
【００７１】
このようにして生成されたショットデータはメモリ１１４に格納される。
【００７２】
偏向制御回路１２０は、メモリ１１４に格納されたショットデータを制御計算機１１０から受け取る。偏向量演算部１２２は、入力されたショットデータを用いて、ブランカー２１２、第１成形偏向器２２０、第２成形偏向器２２２、主偏向器２３２、副偏向器２３０、及び副副偏向器２３４における各偏向量を演算する。
【００７３】
偏向信号生成部１２４は、ブランカー２１２における偏向量からブランキング信号を生成し、ＤＡＣユニット１３０へ出力する。また、偏向信号生成部１２４は、第１成形偏向器２２０における偏向量から第１成形偏向信号を生成し、ＤＡＣユニット１３２へ出力する。また、偏向信号生成部１２４は、第２成形偏向器２２２における偏向量から第２成形偏向信号を生成し、ＤＡＣユニット１３４へ出力する。また、偏向信号生成部１２４は、主偏向器２３２における偏向量から主偏向データ信号を生成し、ＤＡＣユニット１３７へ出力する。また、偏向信号生成部１２４は、副偏向器２３０における偏向量から副偏向データ信号を生成し、ＤＡＣユニット１３６へ出力する。また、偏向信号生成部１２４は、副副偏向器２３４における偏向量から副副偏向データ信号を生成し、ＤＡＣユニット１３８へ出力する。
【００７４】
ＤＡＣユニット１３０、１３２、１３４、１３６〜１３８が、偏向信号生成部１２４から出力された信号に基づいて偏向電圧を生成し、対応する偏向器の各電極に印加することで、試料１０１上の所望の位置に、所望の形状の電子ビームを照射することができる。
【００７５】
本実施形態による電子ビーム描画装置１００は、第１成形偏向器２２０が、ショット形状だけでなく、ショットサイズ範囲も決定し、同じショット形状であってもショットサイズに応じて第１アパーチャ像５０の偏向位置を切り替える。そのため、第１成形アパーチャ２０３の開口３２が大きく、かつ第２成形偏向器２２２の偏向量が小さい場合でも、微小なショットサイズから、第１アパーチャ像５０による最大ショットサイズまでを成形することができる。微細パターンは微小なショットサイズの電子ビームにより高精度に描画することができる。また、精度が要求されないパターンは、大きいサイズの電子ビームで描画することで、ショット数を少なくし、描画時間を短縮して描画スループットを向上させることができる。
【００７６】
上記実施形態において、高精度描画時の最大ショットサイズと高スループット描画時の最小ショットサイズは同程度であることが好ましい。高精度描画時の最大ショットサイズは、第２成形偏向器２２２による最大偏向量や第１成形アパーチャ２０３の開口３２の大きさ等から決定され、例えば高スループット描画時の最大ショットサイズの１／４〜１／２程度である。
【００７７】
上記実施形態において、第１成形偏向器２２０の偏向量によりショット形状及びアパーチャ像５０の基準位置（ショットサイズ範囲）が決定され、電子ビーム２００は矩形及び４種類の直角二等辺三角形の５種類の図形に成形できると説明したが、同じ形状であっても、小寸法の図形と大寸法の図形とでショットデータの“図形種”は異なる。そのため、これらを別種の図形とみなす場合、第１成形偏向器２２０は、電子ビーム２００を、小矩形、大矩形、小寸法／大寸法の４種類の直角二等辺三角形の計１０種類の図形に成形できる、ということもできる。
【００７８】
ショットサイズに応じた第１アパーチャ像５０の基準位置の切り替えは、矩形及び４種類の直角二等辺三角形の全ショット形状に適用してもよいし、矩形だけに適用してもよい。
【００７９】
上記実施形態では、高精度描画と高スループット描画の２つの描画モードに対応するように２つのショットサイズ範囲を設定していたが、３つ以上の描画モードを設け、各描画モードに対応するショットサイズ範囲を設定してもよい。例えば、高精度描画、通常描画、高スループット描画の３つの描画モードを設ける場合、各描画モードに対応するように３つのショットサイズ範囲が設定される。この場合、例えば、第１アパーチャ像５０の基準位置を０％位置、２５％位置、１００％位置の３箇所とする。高精度描画では、第２成形偏向器２２２は第１アパーチャ像５０を０％位置から１１％位置まで移動させ、通常描画では２５％位置から１１％位置〜４４％位置の範囲を移動させ、高スループット描画では１００％位置から４４％位置まで移動させる。
【００８０】
このように、３個又はそれ以上の描画モードを設けることで、第１成形アパーチャ２０３の開口３２をより大きく、かつ第２成形偏向器２２２の偏向量をより小さくした場合でも、微小なショットサイズから大きいショットサイズまでを成形することができる。求められる描画精度に応じたショットサイズで描画を行うことができるため、微細パターンを高精度に描画しつつ、全体でのショット数を削減し、パターン全体を描画する時間を短縮できる。
【００８１】
上記実施形態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、イオンビーム等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。
【符号の説明】
【００８２】
１０  描画領域
２０  ストライプ領域
３０  サブフィールド
３２  開口
３４  可変成形開口
３６  ショットビーム
４０  アンダーサブフィールド
１００  電子ビーム描画装置
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  ショットデータ生成部
１１４  メモリ
１２０  偏向制御回路
１２２  偏向量演算部
１２４  偏向信号生成部
１２６  メモリ
１３０，１３２，１３４，１３６，１３７，１３８  ＤＡＣ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成形アパーチャ
２０４  投影レンズ
２０６  第２成形アパーチャ
２０７  対物レンズ
２１２  ブランカー
２１４  ブランキングアパーチャ
２２０  第１成形偏向器
２２２  第２成形偏向器
２３０  第２対物副偏向器
２３２  第１対物主偏向器
２３４  第３対物副副偏向器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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