(57)【要約】【課題】スループットの向上を図ることの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を提供する。【解決手段】制御計算機１９は、描画パタンを精度を要求される領域とそうでない領域に弁別し、入力部２０から基準値以上の描画精度を要求されるパターンの面積がパターン全体の面積に占める割合を取得し、この割合が所定値以上であるか否かによって描画条件を決定する。割合が所定値未満である場合、基準値未満の描画精度を要求されるパターンを、基準値以上の描画精度を要求されるパターンより高い電流密度で描画する。割合が所定値以上である場合、全てのパターンを同じ電流密度で描画する。電流密度の変化は、電子ビーム５４を透過させる開口部を備えた電流密度調整用アパーチャ１０１を鉛直方向に移動させることで行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームによりパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置において、
基準値以上の描画精度を要求されるパターンの面積がパターン全体の面積に占める割合を取得し、前記割合が所定値以上であるか否かによって描画条件を決定する制御部と、
前記荷電粒子ビームが透過する開口部を有し、鉛直方向に移動可能な絞りと、
前記制御部からの信号を受け取って、前記絞りの位置を調整する調整部とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項２】
前記荷電粒子ビームを所定の形状に成形するアパーチャと、
前記荷電粒子ビームを前記アパーチャに照明するレンズとを有し、
前記絞りは、前記アパーチャと前記レンズの間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項３】
荷電粒子ビームにより所定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、
基準値以上の描画精度を要求されるパターンの面積がパターン全体の面積に占める割合を所定値と比較し、
前記割合が所定値未満である場合、前記基準値未満の描画精度を要求されるパターンを、前記基準値以上の描画精度を要求されるパターンより高い電流密度で描画し、
前記割合が所定値以上である場合、全てのパターンを同じ電流密度で描画することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
【請求項４】
前記荷電粒子ビームを透過させる開口部を備えた絞りを鉛直方向に移動させることで前記電流密度を変化させることを特徴とする請求項３に記載の荷電粒子ビーム描画方法。
【請求項５】
前記描画は、アパーチャにレンズで前記荷電粒子ビームを照明することにより、前記荷電粒子ビームを所定の形状に成形して行われ、
前記絞りは、前記アパーチャと前記レンズの間に配置されることを特徴とする請求項３または４に記載の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および荷電粒子ビーム描画方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。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。
【０００３】
特許文献１には、電子ビームリソグラフィ技術に使用される可変成形型電子ビーム描画装置が開示されている。こうした装置における描画データは、ＣＡＤシステムを用いて設計された半導体集積回路などの設計データ（ＣＡＤデータ）に、補正や図形パターンの分割などの処理を施すことによって作成される。
【０００４】
例えば、図形パターンの分割処理は、電子ビームのサイズにより規定される最大ショットサイズ単位で行われ、併せて、分割された各ショットの座標位置、サイズおよび照射時間が設定される。そして、描画する図形パターンの形状や大きさに応じてショットが成形されるように、描画データが作成される。描画データは、短冊状のフレーム（主偏向領域）単位で区切られ、さらにその中は副偏向領域に分割されている。つまり、チップ全体の描画データは、主偏向領域のサイズにしたがった複数の帯状のフレームデータと、フレーム内で主偏向領域よりも小さい複数の副偏向領域単位とからなるデータ階層構造になっている。
【０００５】
副偏向領域内を描画する際には、パターン図形に応じて準備された寸法と形状のショットが成形偏向器により形成される。具体的には、電子銃から出射された電子ビームが、第１のアパーチャで矩形状に成形された後、成形偏向器で第２のアパーチャ上に投影されて、そのビーム形状と寸法を変化させる。その後、上述の通り、副偏向器と主偏向器により偏向されて、ステージ上に載置されたマスクに照射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２９３６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。これに対応して、電子ビーム描画装置における電子ビームのショットサイズや偏向器の偏向幅も小さくなる傾向にある。しかしながら、ショットサイズや偏向幅の縮小化は描画処理の長時間化を招くため、全体のスループットを向上させることが急務となっている。
【０００８】
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、スループットの向上を図ることの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を提供することにある。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様は、荷電粒子ビームによりパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置において、
基準値以上の描画精度を要求されるパターンの面積がパターン全体の面積に占める割合を取得し、この割合が所定値以上であるか否かによって描画条件を決定する制御部と、
荷電粒子ビームが透過する開口部を有し、鉛直方向に移動可能な絞りと、
制御部からの信号を受け取って、絞りの位置を調整する調整部とを有することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の第１の態様は、荷電粒子ビームを所定の形状に成形するアパーチャと、
荷電粒子ビームをアパーチャに照明するレンズとを有し、
アパーチャとレンズの間に絞りが配置されることが好ましい。
【００１２】
本発明の第２の態様は、荷電粒子ビームにより所定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、
基準値以上の描画精度を要求されるパターンの面積がパターン全体の面積に占める割合を所定値と比較し、
上記割合が所定値未満である場合、上記基準値未満の描画精度を要求されるパターンを、上記基準値以上の描画精度を要求されるパターンより高い電流密度で描画し、
上記割合が所定値以上である場合、全てのパターンを同じ電流密度で描画することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の第２の態様では、荷電粒子ビームを透過させる開口部を備えた絞りを鉛直方向に移動させることで電流密度を変化させることが好ましい。
【００１４】
本発明の第２の態様において、描画は、アパーチャにレンズで荷電粒子ビームを照明することにより、荷電粒子ビームを所定の形状に成形して行われ、
絞りは、アパーチャとレンズの間に配置されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、スループットの向上を図ることの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。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態による電子ビーム描画装置の構成を示す図である。
【図２】電子ビームによる描画方法の説明図である。
【図３】電流密度調整用アパーチャにより、電子ビームを低電流密度にする様子を示す図である。
【図４】電流密度調整用アパーチャにより、電子ビームを高電流密度にする様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
上述したように、電子ビーム描画装置における電子ビームのショットサイズや偏向器の偏向幅は小さくなっている。こうしたショットサイズや偏向幅の縮小化は、描画処理の長時間化を招き、スループットを低下させる。ところで、マスク上に描画されるパターンにおいては、必ずしもその全てに高い描画精度が要求されるものではない。つまり、描画パターンのうち、その一部には高解像度であることが要求されるものの、他の部分はこれより低い解像度で十分であることが多い。しかしながら、従来の描画方法では、高解像度が要求される一部のパターンの描画条件に合わせて、全体の描画条件を決定していた。このことは、高い描画精度が必要とされないパターンに対して、過剰の精度で描画を行っていることになる。
【００１８】
そこで、本実施の形態においては、基準値以上の描画精度を要求されるパターンの面積（ＳＨ）を求め、この面積が描画パターン全体の面積（Ｓ）に占める割合（ＳＨ／Ｓ）を算出する。この割合が所定値以上であるか否かによって描画条件を変えることにより、全体のスループット向上を図る。
【００１９】
電子ビーム描画装置における描画速度を決定する主たる要因として、電子ビームの電流密度が挙げられる。電流密度が高いほど、感光剤を感光する時間が短くなるので、描画速度は速くなる。しかし、電流密度が高くなると、クーロン効果によるビーム分解能の低下（ビームぼけ）が大きくなる。このため、要求される描画精度を考慮して、電流密度を決定することが必要になる。本実施の形態では、上記の割合（ＳＨ／Ｓ）が所定値以上である場合には、描画パターンの殆どに高い描画精度が要求されるため、低電流密度で描画する。一方、上記の割合（ＳＨ／Ｓ）が所定値未満である場合には、高い描画精度が要求されるパターンと、そうでないパターンとが混在しているため、前者に対しては低電流密度で描画し、後者に対しては高電流密度で描画する。つまり、パターンの描画精度に応じて電流密度の切り替えを行う。
【００２０】
図１は、本実施の形態における電子ビーム描画装置の一例である。
【００２１】
図１に示すように、電子ビーム描画装置の試料室１内には、試料２が設置されるステージ３が設けられている。試料２は、例えば、ガラス基板または石英基板の上に、クロム膜とレジストがこの順で形成されたものである。本実施の形態では、レジストに対して電子ビームで描画を行う。
【００２２】
ステージ３は、ステージ駆動回路４によりＸ方向とＹ方向に駆動される。ステージ３の移動位置は、レーザ測長計等を用いた位置回路５により測定される。
【００２３】
試料室１の上方には、電子ビーム光学系３１が設置されている。この電子ビーム光学系３１は、電子銃６、照明レンズ７、８、投影レンズ９、１０、縮小レンズ１１、対物レンズ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、電流密度調整用アパーチャ１０１、および、２個のビーム成形用の第１のアパーチャ１７と第２のアパーチャ１８などから構成されている。
【００２４】
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、試料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。
【００２５】
副偏向領域５３の基準位置の位置決めは、主偏向器１５で行われ、副偏向領域５３内での描画は、副偏向器１６によって制御される。すなわち、主偏向器１５によって、電子ビーム５４が所定の副偏向領域５３に位置決めされ、副偏向器１６によって、副偏向領域５３内での描画位置が決められる。さらに、成形偏向器１４とビーム成形用の第１のアパーチャ１７と第２のアパーチャ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。
【００２６】
副偏向領域５３は、副偏向器１６によって、主偏向領域よりも高速に電子ビーム５４が走査されて描画される領域であり、一般に最小描画単位となる。副偏向領域５３内を描画する際には、パターン図形に応じて準備された寸法と形状のショットが成形偏向器１４により形成される。具体的には、電子銃６から出射された電子ビーム５４が、第１のアパーチャ１７で矩形状に成形された後、成形偏向器１４で第２のアパーチャ１８に投影されて、そのビーム形状と寸法を変化させる。その後、電子ビーム５４は、上述の通り、副偏向器１６と主偏向器１５により偏向されて、ステージ３上に載置された試料２に照射される。
【００２７】
設計者（ユーザ）が作成したＣＡＤデータは、ＯＡＳＩＳなどの階層化されたフォーマットの設計中間データに変換される。設計中間データには、レイヤ（層）毎に作成されて各マスクに形成される設計パターンデータが格納される。ここで、一般に、電子ビーム描画装置は、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、電子ビーム描画装置の製造メーカ毎に、独自の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、レイヤ毎に各電子ビーム描画装置に固有のフォーマットデータに変換されてから装置に入力される。
【００２８】
図１で、符号２０は入力部であり、記憶媒体である磁気ディスクを通じて電子ビーム描画装置にフォーマットデータが入力される部分である。設計パターンに含まれる図形は、長方形や三角形を基本図形としたものであるので、入力部２０には、例えば、図形の基準位置における座標（ｘ，ｙ）、辺の長さ、長方形や三角形等の図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報であって、各パターン図形の形、大きさ、位置等を定義した図形データが格納される。
【００２９】
さらに、数十μｍ程度の範囲に存在する図形の集合を一般にクラスタまたはセルと称するが、これを用いてデータを階層化することが行われている。クラスタまたはセルには、各種図形を単独で配置したり、ある間隔で繰り返し配置したりする場合の配置座標や繰り返し記述も定義される。クラスタデータまたはセルデータは、さらにフレームまたはストライプと称される、幅が数百μｍであって、長さがマスクのＸ方向またはＹ方向の全長に対応する１００ｍｍ程度の短冊状領域に配置される。
【００３０】
図形パターンの分割処理は、電子ビームのサイズにより規定される最大ショットサイズ単位で行われ、併せて、分割された各ショットの座標位置、サイズおよび照射時間が設定される。そして、描画する図形パターンの形状や大きさに応じてショットが成形されるように、描画データが作成される。描画データは、短冊状のフレーム（主偏向領域）単位で区切られ、さらにその中は副偏向領域に分割されている。つまり、チップ全体の描画データは、主偏向領域のサイズにしたがった複数の帯状のフレームデータと、フレーム内で主偏向領域よりも小さい複数の副偏向領域単位とからなるデータ階層構造になっている。
【００３１】
本実施の形態においては、試料２の描画パターンのうちで、基準値以上の描画精度が要求されるパターンの面積（ＳＨ）が求められる。そして、この面積が描画パターン全体の面積（Ｓ）に占める割合（ＳＨ／Ｓ）が求められ、入力部２０を通じて制御計算機１９へ入力される。制御計算機１９は、本発明における「制御部」であり、後述するように、調整部としての電流密度調整用アパーチャ駆動回路１００の動作を制御する。
【００３２】
制御計算機１９は、上記の割合（（ＳＨ／Ｓ）；以下、高解像度率とも称す。）が所定値ｒ０以上であるか否かを判定する。判定の基準となる所定値ｒ０は、例えば、次のようにして決定される。
【００３３】
高解像度率をｒとすると、０＜ｒ＜ｒ０の場合、描画時間ｔは式（１）で表される。尚、式（１）において、ｔｆは、ｒ＝１のときの描画時間（総描画時間）である。また、ｔ０は、オフセット時間、例えば、ステージの移動時間、セトリング時間および電子ビームのドリフト補正時間などである。
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【００３４】
また、ｒ０≦ｒ＜１の場合、描画時間ｔは式（２）で表される。
2013074207.tif 000004
【００３５】
式（１）および式（２）より、低電流密度と高電流密度の組合せで描画することによる描画時間の短縮率Δｔ／ｔｆは、式（３）で表される。但し、ｋ＝（ｔ０／ｔｆ）であり、総描画時間に対するオフセット時間の割合を示している。通常、ｋ＝０．１〜０．２である。
2013074207.tif 000005
【００３６】
例えば、ウェハ３２ｎｍ世代用のマスクの場合、従来の描画方法による総描画時間は、ｔｆ＝２０時間程度である。これを１０％程度短縮しようとすると、式（４）の関係が成立する。
2013074207.tif 000006
【００３７】
式（３）および式（４）より、所定値ｒ０は、式（５）で表される。
2013074207.tif 000007
【００３８】
上記例によれば、所定値ｒ０を０．９とすることにより、ｒ＜ｒ０のパターンでは、総描画時間を１０％以上短縮できることになる。
【００３９】
例えば、所定値ｒ０＝０．７とする。基準値以上の描画精度が要求されるパターンの面積（ＳＨ）が描画パターン全体の面積（Ｓ）に占める割合（ＳＨ／Ｓ）が０．７以上である場合、制御計算機１９は、描画パターンの殆どに高い描画精度が要求されると判断し、描画条件を低電流密度に設定する。この場合、描画時間ｔは、式（６）で表される。但し、Ｄ０は、描画対象となるレジストの感度である。
【００４０】
2013074207.tif 000008
【００４１】
一方、上記の割合（ＳＨ／Ｓ）が０．７未満である場合、制御計算機１９は、高い描画精度が要求されるパターンと、そうでないパターンとが混在していると判断し、パターンの描画精度に応じて電流密度の切り替えを行う。すなわち、前者を描画する際には、描画条件が低電流密度となるようにし、後者を描画する際には、描画条件が高電流密度となるようにする。この場合の描画時間ｔは、式（７）で表される。但し、ＪＨは高電流密度、ＪＬは低電流密度である。
【００４２】
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【００４３】
電子ビーム５４の電流密度の切り替えは、図１の電流密度調整用アパーチャ１０１によって行う。電流密度調整用アパーチャ１０１は、本発明における「絞り」であり、電子ビーム５４の光路に沿って移動可能であって、電子ビーム５４が透過する開口部を備える。
【００４４】
図３および図４は、電流密度調整用アパーチャ１０１を用いて電子ビーム５４の電流密度を変化させる様子を示す図である。
【００４５】
図３および図４に示すように、電子銃６から出射された電子ビーム５４は、照明レンズ７、８によって、ビーム成形用の第１のアパーチャ１７に照射される。このとき、照明レンズ８とビーム成形用の第１のアパーチャ１７との間に、電流密度調整用アパーチャ１０１が配置される。電流密度調整用アパーチャ１０１は、電子ビーム５４を透過させる開口部１０２を有する。また、図示を省略するが、電流密度調整用アパーチャ１０１は、電子ビーム５４のビーム軸２００に沿って上下に移動可能なように構成されている。
【００４６】
電流密度調整用アパーチャ１０１を上記のように配置し、これを上下に移動させることで、電子ビーム５４の電流密度を変えることができる。尚、電流密度調整用アパーチャ１０１を設けずに、図１に示したビーム成形用の第１のアパーチャ１７と第２のアパーチャ１８の相対距離を変えることで、電子ビーム５４の電流密度を変えることも可能である。しかしながら、この方法の場合、電子ビーム５４のぼけ量が、第１のアパーチャ１７で成形される部分と第２のアパーチャ１８で成形される部分とで変化することから、電流密度調整用アパーチャ１０１による方が好ましい。
【００４７】
図３と図４では、電流密度調整用アパーチャ１０１の位置が異なる。図３によれば、電子ビーム５４を低電流密度にすることができる。一方、図４によれば、電子ビーム５４を図３に比べて高電流密度にすることができる。
【００４８】
図１の入力部２０には、既に説明したように、電子ビーム描画装置に固有のフォーマットデータに変換された描画データと、描画パターンのうちで、基準値以上の描画精度が要求されるパターンの面積（ＳＨ）が描画パターン全体の面積（Ｓ）に占める割合（ＳＨ／Ｓ）とが入力される。
【００４９】
制御計算機１９によって入力部２０から読み出された描画データは、まず、描画精度が要求される部分とその他の部分に分けられる。そして、その各々について、フレーム領域５２毎にパターンメモリ２１に一時的に格納される。パターンメモリ２１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等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２２と描画データデコーダ２３に送られる。
【００５０】
パターンデータデコーダ２２からの情報は、ブランキング回路２４とビーム成形器ドライバ２５に送られる。具体的には、パターンデータデコーダ２２で上記データに基づいたブランキングデータが作成され、ブランキング回路２４に送られる。また、所望とするビーム寸法データも作成されて、ビーム成形器ドライバ２５に送られる。そして、ビーム成形器ドライバ２５から、電子ビーム光学系３１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。
【００５１】
また、パターンデータデコーダ２２では、描画データに基づいて所望とするビーム形状データが作成されて、副偏向領域偏向量算出部２８に送られる。
【００５２】
副偏向領域偏向量算出部２８は、パターンデータデコーダ２２により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２９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。
【００５３】
セトリング時間決定部２９で決定されたセトリング時間は、偏向制御部３０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３０より、ブランキング回路２４、ビーム成形器ドライバ２５、主偏向器ドライバ２６、副偏向器ドライバ２７のいずれかに適宜送られる。
【００５４】
描画データデコーダ２３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２６に送られる。次いで、主偏向器ドライバ２６から主偏向器１５へ所定の偏向信号が印加されて、電子ビーム５４は、副偏向領域５３の所定位置に偏向走査される。
【００５５】
また、描画データデコーダ２３では、描画データに基づいて、副偏向器１６の走査のための制御信号が生成される。制御信号は、副偏向器ドライバ２７に送られた後、副偏向器ドライバ２７から副偏向器１６に所定の副偏向信号が印加される。副偏向領域５３内での描画は、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。
【００５６】
制御計算機１９は、偏向制御部３０にも接続している。偏向制御部３０は、制御計算機１９からの情報と、セトリング時間決定部２９からの情報に基づいて、ブランキング回路２４、ビーム成形器ドライバ２５、主偏向器ドライバ２６および副偏向器ドライバ２７の動作を制御する。
【００５７】
制御計算機１９は、入力部２０から入力された情報、すなわち、描画パターンのうちで、基準値以上の描画精度が要求されるパターンの面積（ＳＨ）が描画パターン全体の面積（Ｓ）に占める割合（ＳＨ／Ｓ）について、この割合が所定値ｒ０以上であるか否かを判定する。
【００５８】
例えば、所定値ｒ０＝０．７とした場合、上記の割合（ＳＨ／Ｓ）が０．７以上であれば、制御計算機１９は、試料２に対する描画条件を低電流密度に設定する。そして、電流密度調整用アパーチャ駆動回路１００を通じて、電流密度調整用アパーチャ１０１を電子ビーム５４が低電流密度となる位置に調整する。例えば、電流密度調整用アパーチャ１０１が図３の位置となるようにする。
【００５９】
一方、上記の割合（ＳＨ／Ｓ）が０．７未満であれば、制御計算機１９は、試料２に対する描画条件を低電流密度と高電流密度の２条件に設定し、パターンの描画精度に応じて電流密度調整用アパーチャ１０１の位置が切り替わるよう、電流密度調整用アパーチャ駆動回路１００に信号を送る。電流密度調整用アパーチャ駆動回路１００は、基準値以上の描画精度が要求されるパターンを描画する際には、電流密度調整用アパーチャ１０１を電子ビーム５４が低電流密度となる位置（例えば、図３の位置）にし、要求される描画精度が基準値未満であるパターンを描画する際には、電流密度調整用アパーチャ１０１を電子ビーム５４が高電流密度となる位置（例えば、図４の位置）にする。
【００６０】
次に、図１および図２を参照して、本実施の形態による電子ビーム描画方法について説明する。
【００６１】
まず、試料室１内のステージ３上に試料２を載置する。次いで、ステージ３の位置検出を位置回路５により行い、制御計算機１９からの信号に基づいて、ステージ駆動回路４によりステージ３を描画可能な位置まで移動させる。
【００６２】
制御計算機１９からの指令にしたがって、電流密度調整用アパーチャ駆動回路１００は、電流密度調整用アパーチャ１０１の位置を調整する。
【００６３】
描画パターンのうちで、基準値以上の描画精度が要求されるパターンの面積（ＳＨ）が描画パターン全体の面積（Ｓ）に占める割合（ＳＨ／Ｓ）を所定値ｒ０と比較し、所定値ｒ０以上である場合、制御計算機１９は、電流密度調整用アパーチャ駆動回路１００を通じて、電流密度調整用アパーチャ１０１を電子ビーム５４が低電流密度となる位置に調整する。この場合、試料２への描画を全て終えるまで、電流密度調整用アパーチャ１０１の位置は変更しない。尚、電流密度の値と、電流密度調整用アパーチャ１０１の位置との関係は予め把握しておく。これにより、調整時の手間を最小限に抑えることができる。
【００６４】
一方、上記割合（ＳＨ／Ｓ）が所定値ｒ０未満である場合、制御計算機１９は、パターンの描画精度に応じて電流密度調整用アパーチャ１０１の位置が変わるように、電流密度調整用アパーチャ駆動回路１００へ信号を送る。
【００６５】
例えば、最初に基準値以上の描画精度が要求されるパターンを描画する場合、制御計算機１９は、電流密度調整用アパーチャ駆動回路１００に信号を送り、電流密度調整用アパーチャ１０１を電子ビーム５４が低電流密度となる位置となるようにする。この場合も、電流密度の値と、電流密度調整用アパーチャ１０１の位置との関係は予め把握しておく。また、基準値以上の描画精度が要求されるパターンに適した電流密度と、基準値未満の描画精度で問題ないパターンに適した電流密度も予め定めておく。
【００６６】
次に、電子銃６より電子ビーム５４を出射する。出射された電子ビーム５４は、照明レンズ７により集光される。そして、ブランキング用偏向器１３により、電子ビーム５４を試料２に照射するか否かの操作を行う。
【００６７】
第１のアパーチャ１７に入射した電子ビーム５４は、第１のアパーチャ１７の開口部を通過した後、ビーム成形器ドライバ２５により制御された成形偏向器１４によって偏向される。そして、第２のアパーチャ１８に設けられた開口部を通過することにより、所望の形状と寸法を有するビーム形状になる。このビーム形状は、試料２に照射される電子ビーム５４の描画単位である。
【００６８】
電子ビーム５４は、ビーム形状に成形された後、縮小レンズ１１によって縮小される。そして、試料２上における電子ビーム５４の照射位置は、主偏向器ドライバ２６によって制御された主偏向器１５と、副偏向器ドライバ２７によって制御された副偏向器１６とにより制御される。主偏向器１５は、試料２上の副偏向領域５３に電子ビーム５４を位置決めする。また、副偏向器１６は、副偏向領域５３内で描画位置を位置決めする。
【００６９】
試料２への電子ビーム５４による描画は、ステージ３を一方向に移動させながら、電子ビーム５４を走査することにより行われる。具体的には、ステージ３を一方向に移動させながら、各副偏向領域５３内におけるパターンの描画を行う。そして、１つのフレーム領域５２内にある全ての副偏向領域５３の描画を終えた後は、ステージ３を新たなフレーム領域５２に移動して同様に描画する。
【００７０】
描画パターンのうちで、基準値以上の描画精度が要求されるパターンの面積（ＳＨ）が描画パターン全体の面積（Ｓ）に占める割合（ＳＨ／Ｓ）が所定値ｒ０未満である場合、描画途中で制御計算機１９は、電流密度調整用アパーチャ駆動回路１００に信号を送る。そして、パターンの描画精度に応じた電流密度となるように電流密度調整用アパーチャ１０１の位置を調整する。
【００７１】
例えば、上記のように、最初に、基準値以上の描画精度が要求されるパターンを描画する場合、電流密度調整用アパーチャ１０１は、低電流密度の位置に調整される。その後、要求される描画精度が基準値未満のパターンを描画する際に、電流密度調整用アパーチャ１０１の位置を変える。具体的には、制御計算機１９から電流密度調整用アパーチャ駆動回路１００に信号が送られ、電流密度調整用アパーチャ１０１を電子ビーム５４が高電流密度となる位置に変更する。
【００７２】
尚、本実施の形態において、低電流密度とは、例えば３０Ａ／ｃｍ２の電流密度とすることができ、高電流密度とは、例えば２００Ａ／ｃｍ２の電流密度とすることができる。尚、電流密度の変化は、２段階に限られるものではなく、３段階以上とすることも可能である。
【００７３】
上記のようにして、試料２の全てのフレーム領域５２の描画を終えた後は、新たなマスクに交換し、上記と同様の方法による描画を繰り返す。このとき、マスクの交換とともに、描画パターンの品種（例えば、ライン系パターンやホール系パターンなど）や描画パターンの世代が変わる場合には、入力部２０から新たに情報、すなわち、描画パターンのうちで、基準値以上の描画精度が要求されるパターンの面積（ＳＨ）が描画パターン全体の面積（Ｓ）に占める割合（ＳＨ／Ｓ）を制御計算機１９へ入力する。
【００７４】
制御計算機１９は、描画精度が要求されるパターン領域とそうでない領域を弁別し、上記の割合（ＳＨ／Ｓ）が所定値ｒ０以上であるか否かを判定して新たに描画条件を設定する。そして、電流密度調整用アパーチャ駆動回路１００を通じて、電流密度調整用アパーチャ１０１の位置を調整する。
【００７５】
以上述べたように、本実施の形態においては、基準値以上の描画精度が要求されるパターンの面積（ＳＨ）を求め、この面積が描画パターン全体の面積（Ｓ）に占める割合（ＳＨ／Ｓ）を算出する。この割合が所定値以上であるか否かによって、電子ビームの電流密度を変えるので、描画処理全体のスループット向上を図ることができる。例えば、所定値を０．９とすると、先端マスクとされる、ウェハ３２ｎｍ世代用のマスクの場合、パターンによっては、従来の描画方法による総描画時間を１０％以上短縮することが可能である。
【００７６】
また、本実施の形態においては、要求される描画精度との関係で電流密度の高低を決定するので、電流密度を高くすることでビーム分解能が低下しても、問題となるような描画精度の低下を招くことがない。換言すると、高い描画精度が要求されるパターンを含むパターンを効率的に描画することができる。
【００７７】
尚、本発明は上記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において、種々変形して実施することができる。
【００７８】
例えば、上記実施の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。
【００７９】
また、本実施の形態では、照明レンズを２つ設けているが、本発明はこれに限られるものではない。２つの照明レンズを設けることで、電流密度の調整をレンズで行うことができる。しかしながら、本実施の形態では、電流密度調整用アパーチャによりこれを行うことが可能であるので、照明レンズを１つとしてもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１    試料室
２    試料
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    照明レンズ
９、１０    投影レンズ
１１    縮小レンズ
１２    対物レンズ
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
１９    制御計算機
２０    入力部
２１    パターンメモリ
２２    パターンデータデコーダ
２３    描画データデコーダ
２４    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    副偏向領域偏向量算出部
２９    セトリング時間決定部
３０    偏向制御部
３１    電子ビーム光学系
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
１００    電流密度調整用アパーチャ駆動回路
１０１    電流密度調整用アパーチャ
１０２    開口部
２００    ビーム軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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