特許 6353229 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

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6353229

(24)【登録日】2018年6月15日

(45)【発行日】2018年7月4日

(54)【発明の名称】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

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20180625BHJP

   H01J 37/305 20060101ALI20180625BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20180625BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/30 541D

   H01L21/30 541W

   H01J37/305 B

   G03F7/20 504

【請求項の数】5

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2014-9591(P2014-9591)

(22)【出願日】2014年1月22日

(65)【公開番号】特開2015-138882(P2015-138882A)

(43)【公開日】2015年7月30日

【審査請求日】2016年12月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】504162958

【氏名又は名称】株式会社ニューフレアテクノロジー

(74)【代理人】

【識別番号】100119035

【弁理士】

【氏名又は名称】池上 徹真

(74)【代理人】

【識別番号】100141036

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 章

(74)【代理人】

【識別番号】100088487

【弁理士】

【氏名又は名称】松山 允之

(72)【発明者】

【氏名】中山田 憲昭

【審査官】 新井 重雄

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１３８５１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０１５２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１６４５８３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０００７００２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−２９７７３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０１３５１２７２（ＥＰ，Ａ２）

【文献】 特開２００７−３２４１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／００６７４４１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｇ０３Ｆ ７／２０

Ｈ０１Ｊ ３７／３０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料の描画領域に同時に照射されるマルチビームのうち代表ビームを垂直入射することにより帯電する帯電量分布を演算する帯電量分布演算部と、
前記帯電量分布を用いて、マルチビームの各ビームの照射位置に依存した、帯電量に起因するビームの照射位置の位置ずれ量分を含む位置ずれ量が補正された各ビームの照射位置の補正位置を演算する位置補正部と、
マルチビームの各ビームの照射パターンの形成位置がそれぞれ対応する補正位置になるように各ビームの照射量を制御することによって、試料に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マルチ荷電粒子ビーム描画装置。

【請求項2】

前記帯電量分布を用いて、マルチビームの各ビームの照射位置における、帯電量に起因する照射位置の第１の位置ずれ量から、前記代表ビームを垂直入射することにより生じる、帯電量に起因する照射位置の第２の位置ずれ量分を除いた、照射位置依存分の残りの位置ずれ量を補正する照射位置依存補正値を演算する照射位置依存補正値演算部をさらに備え、
前記位置補正部は、前記代表ビームを垂直入射することにより生じる、帯電量に起因する照射位置の第２の位置ずれ量を補正する垂直入射補正値を用いて補正された垂直入射補正位置に前記照射位置依存補正値を加算することで前記補正位置を演算す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。

【請求項3】

マルチビームの各ビームの照射位置における、帯電量に起因する各照射位置の第１の位置ずれ量を算出する第１の応答関数と、前記代表ビームを垂直入射することにより生じる、帯電量に起因する各照射位置の第２の位置ずれ量を算出する第２の応答関数との差分を示す複数の差分応答関数を記憶する記憶装置をさらに備え、
前記照射位置依存補正値演算部は、前記複数の差分応答関数の１つを用いて前記照射位置依存補正値を演算することを特徴とする請求項２記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。

【請求項4】

照射位置に応じて前記複数の差分応答関数の１つを選択する選択部をさらに備え、
前記照射位置依存補正値演算部は、選択された前記複数の差分応答関数の１つを用いて前記照射位置依存補正値を演算す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。

【請求項5】

試料の描画領域に同時に照射されるマルチビームのうち代表ビームを垂直入射することにより帯電する帯電量分布を演算する工程と、
前記帯電量分布を用いて、マルチビームの各ビームの照射位置に依存した、帯電量に起因する照射位置の位置ずれ量分を含む位置ずれ量が補正された各照射位置の補正位置を演算する工程と、
マルチビームの各ビームの照射パターンの形成位置がそれぞれ対応する補正位置になるように各ビームの照射量を制御することによって、試料にパターンを描画する工程と、
備えたことを特徴とするマルチ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、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、電子線のマルチビームを用いて試料にパターンを描画する際の帯電量に起因する位置ずれを補正可能なマルチビーム描画装置及び方法に関する。

【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、ウェハ等へ電子線を使って描画することが行われている。

【0003】

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、偏向器で偏向され試料上の所望の位置へと照射される。

【0004】

レジスト膜が塗布されたマスク等の試料にマルチビームを照射する場合に、過去に照射したマルチビームにより照射位置やその周囲が帯電してしまう。従来、マルチビーム描画装置では、かかる帯電現象に起因した位置ずれが問題視されていなかったが、上述したようにパターンの微細化に伴って、かかる帯電現象に起因した位置ずれが問題になってきた。特に、ダブルパターニング技術の導入により、これまで以上にフォトマスクのパターン位置精度の向上が求められている。

【0005】

従来、このビーム照射位置ずれを補正する方法の１つとして、シングルビーム描画方式について、レジスト層上に帯電防止膜（ＣＤＬ：Ｃｈａｒｇｅ Ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）を形成して、レジスト表面の帯電を防止する方法が知られている。しかし、この帯電防止膜は、基本的に酸の特性を有しているため、化学増幅型レジストとの相性が良くない。また、帯電防止膜を形成するために新たな設備を設ける必要があり、フォトマスクの製造コストが更に増大してしまう。このため、帯電防止膜を用いることなく、帯電効果補正（ＣＥＣ：ｃｈａｒｇｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）を行うことが望まれている。

【0006】

そして、帯電に起因する位置ずれ量補正に関して、シングルビーム描画方式について、電界強度に基づいてビーム照射位置の補正量を算出し、該補正量に基づいてビームを照射する描画装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。かかる描画装置によれば、照射量分布と帯電量分布との間に線形比例関係が成立すると仮定し、照射量分布から線形応答関数を介して位置ずれ量分布を算出するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００７−３２４１７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ここで、マルチビーム描画方式では、一度に多くのビームが同時に照射されるため、周囲のビームからの影響もあり、シングルビームとは異なるさらなる工夫が必要と想定される。しかしながら、従来、マルチビーム描画方式において、かかる帯電現象に起因する照射位置の位置ずれを厳密に補正する手法が確立されていなかった。

【0009】

そこで、本発明は、かかる問題点を克服し、マルチビーム描画における帯電量に起因した照射位置の位置ずれを補正する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】

本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、
試料の描画領域に同時に照射されるマルチビームのうち代表ビームを垂直入射することにより帯電する帯電量分布を演算する帯電量分布演算部と、
帯電量分布を用いて、マルチビームの各ビームの照射位置に依存した、帯電量に起因するビームの照射位置の位置ずれ量分を含む位置ずれ量が補正された各ビームの照射位置の補正位置を演算する位置補正部と、
マルチビームの各ビームの照射パターンの形成位置がそれぞれ対応する補正位置になるように各ビームの照射量を制御することによって、試料に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】

また、帯電量分布を用いて、マルチビームの各ビームの照射位置における、帯電量に起因する照射位置の第１の位置ずれ量から、代表ビームを垂直入射することにより生じる、帯電量に起因する照射位置の第２の位置ずれ量分を除いた、照射位置依存分の残りの位置ずれ量を補正する照射位置依存補正値を演算する照射位置依存補正値演算部をさらに備え、
位置補正部は、代表ビームを垂直入射することにより生じる、帯電量に起因する照射位置の第２の位置ずれ量を補正する垂直入射補正値を用いて補正された垂直入射補正位置に照射位置依存補正値を加算することで補正位置を演算するように構成すると好適である。

【0012】

また、マルチビームの各ビームの照射位置における、帯電量に起因する各照射位置の第１の位置ずれ量を算出する第１の応答関数と、代表ビームを垂直入射することにより生じる、帯電量に起因する各照射位置の第２の位置ずれ量を算出する第２の応答関数との差分を示す複数の差分応答関数を記憶する記憶装置をさらに備え、
照射位置依存補正値演算部は、複数の差分応答関数の１つを用いて照射位置依存補正値を演算すると好適である。

【0013】

また、照射位置に応じて複数の差分応答関数の１つを選択する選択部をさらに備え、
照射位置依存補正値演算部は、選択された複数の差分応答関数の１つを用いて照射位置依存補正値を演算すると好適である。

【0014】

本発明の一態様のマルチ荷電粒子ビーム描画方法は、
試料の描画領域に同時に照射されるマルチビームのうちマルチビームの代表ビームを垂直入射することにより帯電する帯電量分布を演算する工程と、
帯電量分布を用いて、マルチビームの各ビームの照射位置に依存した、帯電量に起因する照射位置の位置ずれ量分を含む位置ずれ量が補正された各照射位置の補正位置を演算する工程と、
マルチビームの各ビームの照射パターンの形成位置がそれぞれ対応する補正位置になるように各ビームの照射量を制御することによって、試料にパターンを描画する工程と、
備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、マルチビーム描画における、照射位置依存性を考慮した帯電量に起因した照射位置の位置ずれを補正することができる。その結果、高精度な補正位置で描画され、高精度なパターン位置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【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における帯電量に起因した位置ずれを説明するための図である。

【図3】実施の形態１におけるマルチビーム照射領域の位置関係の一例を示す図である。

【図4】実施の形態１におけるマルチビーム照射領域の中心位置に垂直入射した場合の位置ずれ量と、マルチビーム照射領域の前縁位置に垂直入射した場合の位置ずれ量と、マルチビーム照射領域の後縁位置に垂直入射した場合の位置ずれ量とを重ねて表したグラフである。

【図5】実施の形態１におけるマルチビーム照射領域の中心位置に垂直入射した場合の位置ずれ量とマルチビーム照射領域の各照射位置（前縁位置と後縁位置）に垂直入射した場合の位置ずれ量との差分を示したグラフの一例である。

【図6】実施の形態１におけるマルチビーム照射領域の中心位置に垂直入射の位置ずれ量と、マルチビーム照射領域の中心位置に垂直入射の位置ずれ量からマルチビーム照射領域の各照射位置（前縁位置と後縁位置）に垂直入射した場合の位置ずれ量を引いた差分とを示したグラフの一例である。

【図7】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8】実施の形態１におけるマルチビームのビーム区画位置の一例を示す図である。

【図9】実施の形態１における差分テーブルの一例を示す図である。

【図10】実施の形態１におけるフレーム領域と位置ずれ計算範囲の一例を示す図である。

【図11】実施の形態１におけるフレーム領域をトラッキング区画幅で分割した状態を説明するための図である。

【図12】実施の形態１におけるトラッキング区画とマルチビーム照射領域とを示す図である。

【図13】実施の形態１におけるトラッキング区画番号とトラッキング回数に対応するマルチビーム区画番号の一例を示す図である。

【図14】実施の形態１におけるピクセル位置補正の手法を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

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、イオンビーム等の他の荷電粒子を用いたビームでも構わない。

【0018】

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、アパーチャ部材２０３、ブランキングプレート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。また、試料１０１には、レジストが塗布された、まだ何も描画されていないマスクブランクスが含まれる。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２０９が配置される。

【0019】

制御部１６０は、制御計算機１１０、メモリ１１１、ステージ位置検出部１３６、ステージ駆動部１３８、偏向制御回路１７０、及び、磁気ディスク装置等の記憶装置１４０，１４２，１４４，１４６と、を有している。制御計算機１１０、メモリ１１１、ステージ位置検出部１３６、ステージ駆動部１３８、偏向制御回路１７０、及び記憶装置１４０，１４２，１４４，１４６は、図示しないバスにより互いに接続されている。偏向制御回路１７０は、偏向器２０８に接続される。

【0020】

制御計算機１１０内には、描画データ処理部１１２、パターン面積密度分布演算部１１４、ドーズ分布演算部１１６、かぶり電子量分布演算部１１８、差分テーブル転送部１２０、帯電量分布演算部１２２、帯電量分布切り出し部１２４、及びオフライン帯電補正適用部１２６といった機能が配置される。描画データ処理部１１２、パターン面積密度分布演算部１１４、ドーズ分布演算部１１６、かぶり電子量分布演算部１１８、差分テーブル転送部１２０、帯電量分布演算部１２２、帯電量分布切り出し部１２４、及びオフライン帯電補正適用部１２６は、電気的な回路によるハードウェアで構成されても構わない。或いは、描画データ処理部１１２、パターン面積密度分布演算部１１４、ドーズ分布演算部１１６、かぶり電子量分布演算部１１８、差分テーブル転送部１２０、帯電量分布演算部１２２、帯電量分布切り出し部１２４、及びオフライン帯電補正適用部１２６の各機能の処理内容がコンピュータで実行されるプログラム（ソフトウェア）で構成されても構わない。或いは、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで構成されてもよい。或いは、かかるハードウェアとファームウェアとの組合せでも構わない。制御計算機１１０に入力される情報或いは演算処理中及び処理後の各情報はその都度メモリ１１１に記憶される。

【0021】

偏向制御回路１７０内には、ピクセル位置取得部１７２、ステージ位置取得部１７４、区画位置算出部１７６、差分テーブル選択部１７８、領域決定部１８０、補正位置算出部１８２、位置補正部１８３、及び照射量演算部１８４といった機能が配置される。ピクセル位置取得部１７２、ステージ位置取得部１７４、区画位置算出部１７６、差分テーブル選択部１７８、領域決定部１８０、補正位置算出部１８２、位置補正部１８３、及び照射量演算部１８４は、電気的な回路によるハードウェアで構成されても構わない。或いは、ピクセル位置取得部１７２、ステージ位置取得部１７４、区画位置算出部１７６、差分テーブル選択部１７８、領域決定部１８０、補正位置算出部１８２、位置補正部１８３、及び照射量演算部１８４の各機能の処理内容がコンピュータで実行されるプログラム（ソフトウェア）で構成されても構わない。或いは、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで構成されてもよい。或いは、かかるハードウェアとファームウェアとの組合せでも構わない。偏向制御回路１７０に入力される情報或いは演算処理中及び処理後の各情報はその都度図示しないメモリに記憶される。

【0022】

また、描画装置１００の外部計算機５００には、差分テーブル作成部５０２とオフライン帯電補正演算部５０４が配置される。差分テーブル作成部５０２とオフライン帯電補正演算部５０４は、電気的な回路によるハードウェアで構成されても構わない。或いは、各機能の処理内容がコンピュータで実行されるプログラム（ソフトウェア）で構成されても構わない。或いは、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで構成されてもよい。或いは、かかるハードウェアとファームウェアとの組合せでも構わない。

【0023】

図１では、本実施の形態１を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略している。描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれることは言うまでもない。

【0024】

図１のアパーチャ部材２０３には、縦（ｙ方向）複数列×横（ｘ方向）複数列の穴（開口部）が所定の配列ピッチでマトリクス状に形成されている。例えば、５１２×５１２列の穴が形成される。各穴は、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。これらの複数の穴を電子ビーム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列以上の穴が配置される場合を説明したが、これに限るものではない。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、穴の配列の仕方は、縦横が格子状に配置される。但しこれに限るものではない。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。

【0025】

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によりほぼ垂直にアパーチャ部材２０３全体を照明する。電子ビーム２００は、アパーチャ部材２０３に形成された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、かかるアパーチャ部材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、ブランキングプレート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）。

【0026】

ブランキングプレート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、ブランキングプレート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（ブランキングアパーチャ部材）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、ブランキングプレート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、ステージ位置検出部１３６からレーザをＸＹステージ１０５上のミラー２０９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、理想的にはアパーチャ部材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、ショットビームを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い、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。

【0027】

ＸＹステージ１０５はステージ駆動部１３８によって駆動制御される。そして、ＸＹステージ１０５の位置は、ステージ位置検出部１３６によって検出される。ステージ位置検出部１３６には、例えば、ミラー２０９にレーザを照射して、その反射光に基づいて位置を測定するレーザ測長装置が含まれる。

【0028】

図２は、実施の形態１における帯電量に起因した位置ずれを説明するための図である。図２において、試料１０１の表面上に正の点電荷１２が存在する場合、描画室１０３の上方から同時に照射されるマルチビームの各ビームを構成する負の電子１４は、点電荷１２に引き寄せられる。点電荷１２の真上から入射する電子１４ａは、垂直入射したまま引き寄せされる。これに対して、点電荷１２の真上からずれた位置から垂直入射する電子１４ｂ，１４ｃは、点電荷１２に引き寄せられることで軌道がずれる。そのために、マルチビームでは照射位置に依存した位置ずれが発生する。

【0029】

図３は、実施の形態１におけるマルチビーム照射領域の位置関係の一例を示す図である。図３では、一度に照射されるマルチビーム全体での照射領域（マルチビーム照射領域）の中心位置を「○」で示し、前縁位置（＋ｘ方向）を「◇」で示し、後縁位置（−ｘ方向）を「△」で示している。

【0030】

図４は、実施の形態１におけるマルチビーム照射領域の中心位置に垂直入射した場合の位置ずれ量と、マルチビーム照射領域の前縁位置に垂直入射した場合の位置ずれ量と、マルチビーム照射領域の後縁位置に垂直入射した場合の位置ずれ量とを重ねて表したグラフである。図４に示すように、マルチビームでは、照射位置（前縁位置と中心位置と後縁位置）によって位置ずれ量の差が大きいことがわかる。言い換えれば、照射位置依存性が大きいことがわかる。

【0031】

図５は、実施の形態１におけるマルチビーム照射領域の中心位置に垂直入射した場合の位置ずれ量とマルチビーム照射領域の各照射位置（前縁位置と後縁位置）に垂直入射した場合の位置ずれ量との差分を示したグラフの一例である。図５に示すグラフでは、縦軸を図４の２倍に拡大している。図５に示すように、マルチビーム照射領域の中心位置に垂直入射した場合の位置ずれ量とマルチビーム照射領域の各照射位置（前縁位置と後縁位置）に垂直入射した場合の位置ずれ量には、ずれが生じていることがわかる。すなわち、帯電量に起因した位置ずれ量の中には、中心位置に垂直入射した場合の位置ずれ量の他に、照射位置依存の位置ずれ量分が存在することがわかる。マルチビームにおける照射位置依存の位置ずれ量は、シングルビームにおける主偏向位置依存（前縁位置と後縁位置）の位置ずれ量に比べて例えば１００倍以上大きい。よって、マルチビーム描画において、かかる位置ずれ量を補正することは、シングルビームで同様に補正する場合に比べて、その効果が大幅に大きくなる。

【0032】

図６は、実施の形態１におけるマルチビーム照射領域の中心位置に垂直入射の位置ずれ量と、マルチビーム照射領域の中心位置に垂直入射の位置ずれ量からマルチビーム照射領域の各照射位置（前縁位置と後縁位置）に垂直入射した場合の位置ずれ量を引いた差分とを示したグラフの一例である。図６では、横軸に点電荷からの描画位置までの距離を、縦軸に位置ずれ量を示す。例えば、位置ずれ量を補正する範囲を１×１０^−６μｍ以上とすると、帯電位置からの計算範囲（影響範囲）は、中心位置に垂直入射の位置ずれ量を計算する場合、２０ｍｍ必要である。これに対し、マルチビーム照射領域の中心位置に垂直入射の位置ずれ量からマルチビーム照射領域の各照射位置（前縁位置と後縁位置）に垂直入射した場合の位置ずれ量を引いた差分を計算する場合、約１３．５ｍｍ必要である。すなわち、帯電位置からの計算範囲（影響範囲）は、マルチビーム照射領域の中心位置に垂直入射の位置ずれ量を計算する場合よりも、マルチビーム照射領域の中心位置に垂直入射の位置ずれ量から各照射位置（前縁位置と後縁位置）に垂直入射した場合の位置ずれ量を引いた差分を計算する場合の方が狭くできる。計算時間は、計算範囲の２乗に比例するので描画装置１００内で垂直入射の位置ずれ量を計算するのではなく、差分を計算することで、４５．５％の計算時間にすることができる。その結果、計算時間を短縮できる。よって、描画処理とリアルタイムで補正計算が可能となる。位置ずれ量を補正する範囲の閾値をさらに狭くすれば、さらに計算の高速化が可能となる。そこで、実施の形態１では、描画開始前に予めマルチビーム照射領域の中心位置に垂直入射の位置ずれ量を補正する補正値を算出しておき、描画装置１００内では描画処理とリアルタイムで差分を補正する補正値を算出する。そして、両者を加算することでマルチビームの照射位置を考慮した位置ずれ量を補正できる。なお、実施の形態１においては、試料１０１上の実際の帯電量分布に関する測定情報を必要とせずに位置ずれ量の補正計算を行うため、帯電量分布演算部１２２と偏向制御回路１７０の計算速度によって補正周期が決まる。そのため描画処理とリアルタイムで補正計算を行うためには、ステージトラッキング単位の周期での補正が現実的となる。具体的な時間周期では、数μｓ〜数１００μｓの周期での補正が現実的となる。

【0033】

なお、マルチビーム描画では、描画処理の前の段階で予め各照射位置（ピクセル）が、どのビームによって照射されるか決定されているので、描画処理とリアルタイムで補正計算しなくても構わない。

【0034】

また、上述した例では、マルチビーム照射領域の中心位置を代表位置にして説明しているが、これに限るものではない。代表位置は、マルチビーム照射領域の中心位置とは異なる位置で設定されても構わない。

【0035】

図７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７において、事前準備として、外部計算機５００において、マルチビームの代表ビームの垂直入射での位置ずれ応答テーブル計算工程（Ｓ１０２）と、ビーム区画位置に応じた位置ずれ応答テーブル計算工程（Ｓ１０４）と、差分テーブル計算工程（Ｓ１０６）と、マルチビームの代表ビームの垂直入射での位置ずれ補正値計算工程（Ｓ１０８）といった一連の工程を実施する。

【0036】

そして、描画装置１００内では、初期化工程（Ｓ１１０）と、パターン面積密度分布とドーズ分布と照射量分布とかぶり電子量分布とを演算する演算工程（Ｓ１１２）と、帯電量分布演算工程（Ｓ１１４）と、代表ビームの垂直入射でのピクセル位置補正工程（Ｓ１１６）と、帯電量分布切り出し工程（Ｓ１１８）と、代表ビームの垂直入射でのピクセル補正位置取得工程（Ｓ１２０）と、ステージ位置取得工程（Ｓ１２２）と、マルチビーム区画位置割り出し工程（Ｓ１２４）と、差分テーブル選択工程（Ｓ１２６）と、計算領域決定工程（Ｓ１２８）と、区画位置依存補正値算出工程（Ｓ１３０）と、位置補正工程（Ｓ１３１）と、照射量演算工程（Ｓ１３２）と、ピクセル描画工程（Ｓ１３４）といった一連の工程を実施する。

【0037】

マルチビームの代表ビームの垂直入射での位置ずれ応答テーブル計算工程（Ｓ１０２）として、差分テーブル作成部５０２は、マルチビームの代表ビーム（例えば、マルチビーム照射領域の実施的中心位置を照射するビーム：中心ビーム）を垂直入射することにより生じる、帯電量に起因するマルチビーム照射領域の各照射位置の位置ずれ量（第２の位置ずれ量）を算出する応答関数（第２の応答関数）を演算する。言い換えれば、差分テーブル作成部５０２は、マルチビーム照射領域の代表位置（代表ビーム位置）に垂直入射する電子を仮定した位置ずれ応答テーブルｒ０（ｘ，ｙ）を計算し、記憶装置１４４に格納する。位置ずれ応答テーブルｒ０（ｘ，ｙ）は、応答関数（第２の応答関数）の一例である。差分テーブル作成部５０２で作成せずに他の機能或いはユーザによって計算されても構わない。位置ずれ量は、帯電量分布に応答関数を畳み込み積分することで求められる。そのため、マルチビームの代表ビームを垂直入射することにより生じる、帯電量に起因するマルチビーム照射領域の各照射位置の位置ずれ量と帯電量分布を計算し、これらから位置ずれ応答テーブルｒ０（ｘ，ｙ）を算出できる。

【0038】

ビーム区画位置に応じた位置ずれ応答テーブル計算工程（Ｓ１０４）として、差分テーブル作成部５０２は、マルチビームの各ビーム区画位置（ｉ，ｊ）（照射位置の一例）における、帯電量に起因する各区画位置（ｉ，ｊ）の位置ずれ量（第１の位置ずれ量）を算出する応答関数（第１の応答関数）を演算する。言い換えれば、差分テーブル作成部５０２は、区画位置（ｉ，ｊ）での位置ずれ応答テーブルｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）を計算し、記憶装置１４４に格納する。位置ずれ応答テーブルｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）は、応答関数（第１の応答関数）の一例である。差分テーブル作成部５０２で作成せずに他の機能或いはユーザによって計算されても構わない。上述したように、位置ずれ量は、帯電量分布に応答関数を畳み込み積分することで求められる。そのため、各区画位置（ｉ，ｊ）で生じる、帯電量に起因する各区画位置の位置ずれ量と帯電量分布を計算し、これらから位置ずれ応答テーブルｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）を算出できる。

【0039】

図８は、実施の形態１におけるマルチビームのビーム区画位置の一例を示す図である。図８において、マルチビーム照射領域３０はメッシュ状の複数の区画１１（マルチビームの複数の照射位置の一例）に分割される。各区画１１には、複数のビーム１３によって照射される。例えば、マルチビームが５１２×５１２本のビームで構成される場合、数１０本〜数１００本のビーム毎が所属するように区画が定義されるとよい。或いは、各区画に１０００本以上のビームが所属するように構成しても構わない。実施の形態１では、現実的な方法として、ビーム毎ではなく、ある程度の本数をまとめた区画１１毎で補正を行う。もちろん、ビーム毎にその照射位置毎で補正を行う場合を排除するものではない。

【0040】

差分テーブル計算工程（Ｓ１０６）として、差分テーブル作成部５０２は、区画位置（ｉ，ｊ）での位置ずれ応答テーブルｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）と代表ビーム位置に垂直入射する電子を仮定した位置ずれ応答テーブルｒ０（ｘ，ｙ）との差分を示す複数の差分応答関数を計算する。言い換えれば、差分テーブル作成部５０２は、差分テーブルδｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）を計算し、記憶装置１４２に格納する。差分テーブルδｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）は、差分応答関数の一例である。差分テーブルδｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）は、次の式（１）で求めることができる。
（１） δｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）＝ｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）−ｒ０（ｘ，ｙ）

【0041】

ここで、上述した例では、位置ずれ応答テーブルｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）（第１の応答関数）と位置ずれ応答テーブルｒ０（ｘ，ｙ）（第２の応答関数）を記憶装置１４４に格納し、差分テーブルδｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）（差分応答関数）を記憶装置１４２に格納しているが、これに限るものではない。位置ずれ応答テーブルｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）（第１の応答関数）と位置ずれ応答テーブルｒ０（ｘ，ｙ）（第２の応答関数）と差分テーブルδｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）（差分応答関数）を同じ記憶装置に格納してもよい。或いは、位置ずれ応答テーブルｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）（第１の応答関数）と位置ずれ応答テーブルｒ０（ｘ，ｙ）（第２の応答関数）と差分テーブルδｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）（差分応答関数）をすべて別々の記憶装置に格納してもよい。或いは、位置ずれ応答テーブルｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）（第１の応答関数）と差分テーブルδｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）（差分応答関数）を同じ記憶装置に格納し、位置ずれ応答テーブルｒ０（ｘ，ｙ）（第２の応答関数）を別の記憶装置に格納してもよい。或いは、位置ずれ応答テーブルｒ０（ｘ，ｙ）（第２の応答関数）と差分テーブルδｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）（差分応答関数）を同じ記憶装置に格納し、位置ずれ応答テーブルｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）（第１の応答関数）を別の記憶装置に格納してもよい。

【0042】

図９は、実施の形態１における差分テーブルの一例を示す図である。図９に示すように、差分テーブルδｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）は、例えば、区画位置（ｉ，ｊ）に応じて、複数用意される。各差分テーブルδｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）は、記憶装置１４２に格納される。差分テーブルδｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）の計算範囲は、Ｌ×Ｌの範囲で示している。図６で説明したように差分テーブルδｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）を用いることで、位置ずれ応答テーブルｒ０（ｘ，ｙ）を用いる場合よりも計算範囲を狭くできる。例えば、図６の例では、位置ずれ応答テーブルｒ０（ｘ，ｙ）を用いる場合、２０ｍｍ（半径）×２倍の４０ｍｍとなるところ、Ｌ＝１３．５（半径）×２倍の２７ｍｍに抑えることができる。

【0043】

マルチビームの代表ビームの垂直入射での位置ずれ補正値計算工程（Ｓ１０８）として、オフライン帯電補正演算部５０４は、代表ビーム垂直入射での応答関数である位置ずれ応答テーブルｒ０（ｘ，ｙ）に基づいて、位置ずれ補正値マップｄＸ（ｘ，ｙ），ｄＹ（ｘ，ｙ）を計算する。補正値マップｄＸ（ｘ，ｙ）はｘ方向の補正値、ｄＹ（ｘ，ｙ）はｙ方向の補正値を示す。補正値マップｄＸ（ｘ，ｙ），ｄＹ（ｘ，ｙ）は記憶装置１４６に格納される。帯電量分布を求め、帯電量分布に位置ずれ応答テーブルｒ０（ｘ，ｙ）を畳み込み積分することで位置ずれ量を求めることができる。補正値は、例えば、位置ずれ量の正負の符号を逆にした値を用いると好適である。

【0044】

描画装置１００内では、描画データ処理工程として、描画データ処理部１１２は、フレーム領域毎に、記憶装置１４０に記憶された描画データの中から該当するレイアウトデータを読み出し、複数段のデータ処理を行なって描画装置固有のフォーマットのショットデータを生成する。

【0045】

そして、初期化工程（Ｓ１１０）として、パターン面積密度分布演算部１１４はパターン面積密度分布を初期化する。ドーズ分布演算部１１６はドーズ分布を初期化する。かぶり電子量分布演算部１１８はかぶり電子量分布を初期化する。帯電量分布演算部１２２は帯電量分布を初期化する。元々、何も計算されていない場合にはかかる工程を省略できる。

【0046】

パターン面積密度分布とドーズ分布と照射量分布とかぶり電子量分布とを演算する演算工程（Ｓ１１２）として、パターン面積密度分布演算部１１４は、記憶装置１４０から読み出されたレイアウトデータに含まれる図形データに基づいて、所定寸法でメッシュ状に仮想分割された各フレームに対して、メッシュ領域毎のパターン面積密度の分布を算出する。ドーズ分布演算部１１６は、後述の後方散乱電子の近接効果補正式を用いてドーズ量（照射量密度）の分布を算出する。かぶり電子量分布演算部１１８は、パターン面積密度の分布及びドーズ量の分布に基づいて得られる電子ビームの照射量の分布と、かぶり電子の広がりを記述する関数とに基づいて、かぶり電子量の分布を算出する。

【0047】

図１０は、実施の形態１におけるフレーム領域と位置ずれ計算範囲の一例を示す図である。図１０において、試料１０１に描画する場合には、ＸＹステージ１０５を例えばＸ方向に連続移動させながら、描画（露光）面をマルチビーム照射領域３０幅で短冊状の複数のストライプ領域に仮想分割された試料１０１の１つのストライプ領域上をマルチビームが照射する。また、ストライプ領域はマルチビームの各ビームのビームサイズ程度のサイズでメッシュ状の複数の小領域（ピクセル）に仮想分割され、ピクセル毎に描画される。ＸＹステージ１０５のＸ方向の移動は、例えば連続移動とし、同時にマルチビームの照射位置もステージ移動に追従させる。描画装置１００では、レイアウトデータ（描画データ）を処理するにあたっては、描画領域を短冊状の複数のフレーム領域２１に仮想分割して、フレーム領域２１毎にデータ処理がおこなわれる。そして、例えば、多重露光を行なわない場合には、通常、フレーム領域２１と上述したストライプ領域とが同じ領域となる。多重露光を行なう場合には、多重度に応じてフレーム領域２１と上述したストライプ領域とがずれることになる。或いは、多重度に応じたストライプ領域と同じ領域となる複数のフレーム領域２１に描画領域が仮想分割され、フレーム領域２１毎にデータ処理がおこなわれる。このように、試料１０１の描画領域は、複数の描画単位領域となるフレーム領域２１（ストライプ領域）に仮想分割され、描画部１５０は、かかるフレーム領域２１（ストライプ領域）毎に描画することになる。

【0048】

具体的には、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の左端、或いはさらに左側の位置に一回のマルチビームの照射で照射可能な照射領域（マルチビーム照射領域３０）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。第１番目のストライプ領域の描画終了後、ステージ位置を−ｙ方向に移動させて、第２番目のストライプ領域の右端、或いはさらに右側の位置にマルチビーム照射領域３０が相対的にｙ方向に位置するように調整し、今度は、ＸＹステージ１０５を例えばｘ方向に移動させることにより、−ｘ方向にむかって同様に描画を行う。第３番目のストライプ領域では、ｘ方向に向かって描画し、第４番目のストライプ領域では、−ｘ方向に向かって描画するといったように、交互に向きを変えながら描画することで描画時間を短縮できる。但し、かかる交互に向きを変えながら描画する場合に限らず、各ストライプ領域２１を描画する際、同じ方向に向かって描画を進めるようにしても構わない。１回のショットでは、アパーチャ部材２０３の各穴２０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、各穴２０と同数の複数のショットパターンが一度に形成される。

【0049】

例えば、ｘ，ｙ方向にｍ×ｎのマルチビームを用いてストライプ内を描画する。また、マルチビームの各ビーム間ピッチは、ｘ方向にｍ×ｎピクセル分、ｙ方向にｎピクセル分あるとする。かかる場合、ｘ方向或いはｙ方向に１ピクセルずつ照射位置をずらしながらｍ×ｎ回の複数回のショットでマルチビーム照射領域３０全体の露光（描画）が終了する。ＸＹステージ１０５のＸ方向の移動は、連続移動の場合、所望するピクセル位置に対応するビームが照射されるように偏向器２０８でマルチビーム全体を一括で偏向することでステージ移動に追従させる。

【0050】

ショットデータを生成する制御計算機１１０では、上述したようにフレーム領域２１毎に計算を行なう。よって、パターン面積密度分布とドーズ分布と照射量分布とかぶり電子量分布についても同様にフレーム領域２１毎に計算を行なう。例えば、第ｎフレームの計算を行なっている場合には、偏向制御回路１７０では第ｎ−１フレームについての計算処理が行なわれる。そして、制御計算機１１０で第ｎ＋１フレームのパターン面積密度分布とドーズ分布と照射量分布とかぶり電子量分布の計算を行なっている場合には、偏向制御回路１７０では第ｎフレームについての計算処理が行なわれる。このように所謂パイプライン処理のように計算処理が進んでいく。

【0051】

まず、パターン面積密度分布ρ（ｘ，ｙ）演算工程として、パターン面積密度分布演算部１１４は、フレーム領域毎に、記憶装置１４０から該当するレイアウトデータを読み出し、フレーム領域をさらに複数の小領域（ｘ，ｙ）に仮想分割して、小領域毎のパターン面積密度ρを算出する。かかる演算をフレーム領域全体について行なうことで、フレーム領域毎に、パターン面積密度分布ρ（ｘ，ｙ）を算出する。

【0052】

そして、ドーズ（照射量密度）分布Ｄ（ｘ，ｙ）演算工程として、ドーズ分布演算部１１６は、小領域毎のドーズ分布Ｄ（ｘ，ｙ）を演算する。以下の後方散乱電子の近接効果補正式（２）に従ってドーズ量分布Ｄ（ｘ，ｙ）が算出される。
（２） Ｄ＝Ｄ_０×｛（１＋２×η）／（１＋２×η×ρ）｝
（上式（２）において、Ｄ_０は基準ドーズ量であり、ηは後方散乱率である。）

【0053】

これらの基準ドーズ量Ｄ_０及び後方散乱率ηは、当該描画装置１００のユーザにより設定される。後方散乱率ηは、電子ビーム２００の加速電圧、試料１０１のレジスト膜厚や下地基板の種類、プロセス条件（例えば、ＰＥＢ条件や現像条件）などを考慮して設定することができる。

【0054】

続いて、かぶり電子量分布Ｆ（ｘ，ｙ，σ）演算工程として、かぶり電子量分布演算部１１８は、パターン面積密度分布ρ（ｘ，ｙ）とドーズ量分布Ｄ（ｘ，ｙ）とを乗算することによって得られるメッシュ領域毎の照射量分布Ｅ（ｘ，ｙ）（「照射強度分布」ともいう）を用いて、かぶり電子量分布Ｆ（ｘ，ｙ，σ）を演算する。

【0055】

照射量分布Ｅ（ｘ，ｙ）に対して、かぶり電子の広がり分布を記述する関数ｇ（ｘ，ｙ）があると仮定する。この関数ｇ（ｘ，ｙ）は、例えばガウス分布のモデルであり、次式（３）のように表すことができる。σはかぶり影響半径を示す。
（３） ｇ（ｘ，ｙ）＝（１／πσ^２）×ｅｘｐ｛−（ｘ^２＋ｙ^２）／σ^２｝

【0056】

そして、次式（４）のように、広がり分布関数ｇ（ｘ，ｙ）と照射量分布Ｅ（ｘ，ｙ）とを畳み込み積分することにより、かぶり電子量分布（「かぶり電子量強度」ともいう。）Ｆ（ｘ，ｙ，σ）が求められる。
（４） Ｆ（ｘ，ｙ，σ）
＝∫∫ｇ（ｘ−ｘ″，ｙ−ｙ″）Ｅ（ｘ″，ｙ″）ｄｘ″ｄｙ″

【0057】

帯電量分布演算工程（Ｓ１１４）として、帯電量分布演算部１２２は、フレーム領域毎に、試料１０１の描画領域に代表ビーム３４を垂直入射することにより帯電する帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）を演算する。具体的には、該当フレーム領域を描画する場合の１つ前までのフレーム領域内の各位置（ｘ，ｙ）の帯電量Ｃ（ｘ，ｙ）を求める。

【0058】

ここで、例えば、現在計算している該当するフレーム領域２１が第ｎフレーム領域である場合での第ｎ−１フレーム領域までの各位置（ｘ，ｙ）の帯電量Ｃと該当するフレーム領域２１が第ｎ＋１フレーム領域である場合での第ｎフレーム領域までの各位置（ｘ，ｙ）の帯電量Ｃとでは同じ位置でも値が異なる場合があり得ることは言うまでもない。それは、帯電量が蓄積されていくからである。

【0059】

照射量分布Ｅ（ｘ，ｙ）及びかぶり電子量分布Ｆ（ｘ，ｙ，σ）から帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）を求めるための関数Ｃ（Ｅ，Ｆ）を仮定する。この仮定した関数Ｃ（Ｅ，Ｆ）を、次式（５）のように、照射電子が寄与する変数Ｃ_Ｅ（Ｅ）と、かぶり電子が寄与する変数Ｃ_Ｆｅ（Ｆ）とに分離した。
（５） Ｃ（Ｅ，Ｆ）＝Ｃ_Ｅ（Ｅ）＋Ｃ_Ｆｅ（Ｆ）

【0060】

さらに、非照射域の関数は、変数Ｃ_Ｅ（Ｅ）＝０、すなわち、Ｃ（Ｅ，Ｆ）＝Ｃ_Ｆ（Ｆ）と仮定した。

【0061】

まず、非照射域の帯電量分布Ｃ_Ｆ（Ｆ）とかぶり電子量強度Ｆとの関係は、次式（６）のような多項式関数によって表すことができる。次式（６）において、ｆ_１，ｆ_２，ｆ_３は、定数である。
（６） Ｃ_Ｆ（Ｆ）＝ｆ_１×Ｆ＋ｆ_２×Ｆ^２＋ｆ_３×Ｆ^３

【0062】

次に、照射域の帯電量分布Ｃ（Ｅ，Ｆ）は、以下の式（７）のような多項式関数によって定義できる。
（７） Ｃ（Ｅ，Ｆ）＝Ｃ_Ｅ（Ｅ）＋Ｃ_Ｆｅ（Ｆ）
＝（ｄ_０＋ｄ_１×ρ＋ｄ_２×Ｄ＋ｄ_３×Ｅ）
＋（ｅ_１×Ｆ＋ｅ_２×Ｆ^２＋ｅ_３×Ｆ^３）

【0063】

ここで、Ｆは、最適なかぶり半径σを用いて式（４）で求められる、照射域のかぶり電子量分布である。照射域では、照射電子が寄与する変数Ｃ_Ｅ（Ｅ）だけではなく、かぶり電子が寄与する帯電量分布Ｃ_Ｆｅ（Ｆ）が考慮されている。パラメータｄ_０，ｄ_１，ｄ_２，ｄ_３，ｅ_１，ｅ_２，ｅ_３は定数である。

【0064】

そして、非照射域の上式（６）のＣ_Ｆ（Ｆ）と照射域の上式（７）のＣ（Ｅ，Ｆ）との和集合により帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）を求める。

【0065】

ここで、上述したように、フレーム領域毎に帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）は計算される。そして、計算されたフレーム領域毎の帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）は記憶装置１４６等に記憶される。そのため、第ｎフレームの描画処理を行う際には、既に第ｎ−１フレームまでの帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）が記憶されている。

【0066】

代表ビーム垂直入射でのピクセル位置補正工程（Ｓ１１６）として、オフライン帯電補正適用部１２６は、記憶装置１４６から位置ずれ補正値ｄＸ０（ｘ，ｙ），ｄＹ０（ｘ，ｙ）を入力し、第ｎフレームの描画対象となるピクセル位置（Ｘｍ，Ｙｍ）に基づいて、オフラインで求めた位置ずれ補正値を用いて、帯電補正後のピクセル位置（Ｘｍ’，Ｙｍ’）を計算する。帯電補正後のピクセル位置（Ｘｍ’，Ｙｍ’）は以下の式（８）で求めることができる。
（８） Ｘｍ’＝Ｘｍ＋ｄＸ０（Ｘｍ，Ｙｍ），Ｙｍ’＝Ｙｍ＋ｄＹ０（Ｘｍ，Ｙｍ）

【0067】

帯電量分布切り出し工程（Ｓ１１８）として、帯電量分布切り出し部１２４は、既に計算されている帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）から計算範囲の部分帯電量分布Ｃｓｕｂ（ｘ，ｙ）を切り出し、偏向制御回路１７０に出力する。実施の形態１における計算範囲は、図６及び図９において説明したように、差分テーブルδｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）を用いることで、位置ずれ応答テーブルｒ０（ｘ，ｙ）を用いる場合よりも計算範囲を狭くできる。例えば、図６の例では、位置ずれ応答テーブルｒ０（ｘ，ｙ）を用いる場合、２０ｍｍ（半径）×２倍の４０ｍｍとなるところ、Ｌ＝１３．５（半径）×２倍の２７ｍｍに抑えることができる。よって、該当フレーム領域２１に対して前後に幅Ｌの範囲に位置するフレーム領域の帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）を部分帯電量分布Ｃｓｕｂ（ｘ，ｙ）として切り出せばよい。例えば、第ｎフレームのピクセル位置（Ｘｍ’，Ｙｍ’）を計算している場合には、第ｎ−１フレーム以下のフレームのうち、第ｎフレームからＬ／２の範囲に位置するフレームについての帯電量分布Ｃ（ｘ，ｙ）を切り出せばよい。第ｎ＋１フレーム以降はまだ計算されていないのでデータが無い。

【0068】

代表ビーム垂直入射でのピクセル補正位置取得工程（Ｓ１２０）として、ピクセル位置取得部１７２は、代表ビーム垂直入射での帯電補正後のピクセル位置（Ｘｍ’，Ｙｍ’）を制御計算機１１０から入力し、取得する。

【0069】

ステージ位置取得工程（Ｓ１２２）として、ステージ位置取得部１７４は、ステージ位置検出部１３６から描画対象となるピクセル位置（Ｘｍ，Ｙｍ）を描画する際のステージ位置（ＸＬ，ＹＬ）を入力し、取得する。

【0070】

マルチビーム区画位置割り出し工程（Ｓ１２４）として、区画位置算出部１７６は、マルチビーム照射領域内のどの区画位置（ｉ，ｊ）でマルチビームの対応ビームが照射されるのか、区画位置（ｉ，ｊ）（区画グリッド分割指標）を算出し、割り出す。

【0071】

図１１は、実施の形態１におけるフレーム領域をトラッキング区画幅で分割した状態を説明するための図である。シングルビームの事例と異なり、マルチビームの場合のリアルタイム補正の単位はサブフィールドとせずに、トラッキング区画単位とする。図１１に示すように、フレーム領域２１を、このトラッキング区画幅Ｔで分割する。トラッキング区画幅Ｔは例えば１０μｍとする。図１１では、トラッキング区画番号を左から順番に、ｔ＝１，２，３，・・・，Ｍと名付けた場合を示している。また、当フレーム領域２１の原点を（Ｘｆｏ，Ｙｆｏ）とする。

【0072】

図１２は、実施の形態１におけるトラッキング区画とマルチビーム照射領域とを示す図である。マルチビーム照射領域３０を、トラッキング区画幅Ｔで割った値をｍとする。マルチビーム照射領域３０の大きさを例えば８０μｍとすると、ｍは例えば８となる。このとき、フレーム領域２１全体を描画するのに必要なトラッキング回数は、（Ｍ＋ｍ−１）回となる。このトラッキング回数番号を、ｋ＝１，２，３，・・・，（Ｍ＋ｍ−１）と定義する。

【0073】

上述した図８におけるマルチビーム区画１１による、マルチビーム照射領域の分割数をＮとする。このとき、マルチビーム区画番号ｉ，ｊ（０≦ｉ＜Ｎ、０≦ｊ＜Ｎ）は次の式（９）ように定義される。
（９） ｔ＝ｔｒｕｎｃ（（Ｘｍ’−Ｘｆｏ）／Ｔ）＋１
ｉ＝ｔｒｕｎｃ（（ｍ＋ｔ−ｋ−１）／（ｍ／Ｎ））
ｊ＝ｔｒｕｎｃ（（Ｙｍ’−Ｙｆｏ）／（ｍＴ／Ｎ））

【0074】

ここで、関数ｔｒｕｎｃ（）は、整数切捨て演算を表す。具体的に例えば図８のようにＮ＝４とすると、ｍ＝８のとき、各トラッキング区画番号ｔ、トラッキング回数ｋに対する、ｉの値は次の図１３の表のように表される。

【0075】

図１３は、実施の形態１におけるトラッキング区画番号とトラッキング回数に対応するマルチビーム区画番号の一例を示す図である。なお、Ｙ方向のマルチビーム区画番号ｊについてはトラッキング区画番号ｔとトラッキング回数ｋに依存しないので表を省略する。図１３では、描画進行方向が＋Ｘ方向（ＦＷＤ方向）、つまりステージ移動方向が（−Ｘ）方向における例であるが、描画進行方向が（−Ｘ）方向（ＢＷＤ方向）、つまりステージ移動方向が＋Ｘ方向の場合は、トラッキング回数ｋを大きい方から逆順に辿ることで、まったく同じ式（９）と上記の表が適用可能である。

【0076】

差分テーブル選択工程（Ｓ１２６）として、まず、差分テーブル転送部１２０（転送部）は、記憶装置１４４に格納された複数の差分テーブルδｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）を偏向制御回路１７０に転送する。そして、差分テーブル選択部１７８（選択部）は、転送された、記憶装置１４４に格納されていた複数の差分テーブルδｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）の中から区画位置（ｉ，ｊ）に応じて複数の差分テーブルδｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）の１つを選択する。

【0077】

計算領域決定工程（Ｓ１２８）として、領域決定部１８０は、部分帯電量分布Ｃｓｕｂ（ｘ，ｙ）を入力し、その中から選択された差分テーブルδｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）で畳み込み積分する計算範囲を決定する。図１０では、部分帯電量分布Ｃｓｕｂ（ｘ，ｙ）の範囲になるフレーム領域群２２のうち、該当位置（ｘ，ｙ）を中心にした縦横Ｌの正方形の範囲を計算範囲２４として決定する。上述した図６及び図９において説明したように、差分テーブルδｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）を用いることで、位置ずれ応答テーブルｒ０（ｘ，ｙ）を用いる場合よりも計算範囲を狭くできる。例えば、図６の例では、位置ずれ応答テーブルｒ０（ｘ，ｙ）を用いる場合、２０ｍｍ（半径）×２倍の４０ｍｍとなるところ、Ｌ＝１３．５（半径）×２倍の２７ｍｍに抑えることができる。よって、計算範囲２４を狭くできる。

【0078】

主偏向位置依存補正値算出工程（Ｓ１３０）として、補正位置算出部１８２は、帯電量分布（ここでは部分帯電量分布Ｃｓｕｂ（ｘ，ｙ））を用いて、各区画位置（ｉ，ｊ）での第１の位置ずれ量から代表ビーム垂直入射による第２の位置ずれ量分を除いた残りの照射位置依存分の位置ずれ量（第３の位置ずれ量）を補正する照射位置依存補正値（ｄＸｉｊ，ｄＹｉｊ）を演算する。第１の位置ずれ量は、マルチビーム照射領域の各区画位置（ｉ，ｊ）における、帯電量に起因する区画位置の位置ずれ量である。第２の位置ずれ量は、代表ビームを垂直入射することにより生じる、帯電量に起因する照射位置の位置ずれ量である。補正位置算出部１８２は、照射位置依存補正値演算部の一例である。補正位置算出部１８２は、複数の差分テーブルδｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）の中から選択された１つを用いて照射位置依存補正値（ｄＸｉｊ，ｄＹｉｊ）を演算する。部分帯電量分布Ｃｓｕｂ（ｘ，ｙ）に差分テーブルδｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）を畳み込み積分することで照射位置依存分の位置ずれ量を求めることができるので、補正値（ｄＸｉｊ，ｄＹｉｊ）は、以下の式（１０）に示すように、照射位置依存分の位置ずれ量の正負の符号を逆にすることで得ることができる。なお、式（１０）における記号「・」は畳み込み積分を示す。
（１０） （ｄＸｉｊ，ｄＹｉｊ）＝−δｒ［ｉ，ｊ］（ｘ，ｙ）・Ｃｓｕｂ（ｘ，ｙ）

【0079】

位置補正工程（Ｓ１３１）として、位置補正部１８３は、以下の式（１１）に示すように、ピクセル位置（Ｘｍ’，Ｙｍ’）に照射位置依存補正値（ｄＸｉｊ，ｄＹｉｊ）を加算することで補正位置（Ｘｍ”，Ｙｍ”）を演算する。
（１１） Ｘｍ”＝Ｘｍ’＋ｄＸｉｊ，Ｙｍ”＝Ｙｍ’＋ｄＹｉｊ

【0080】

このように、位置補正部１８３は、代表ビームを垂直入射することにより生じる、帯電量に起因する区画位置（照射位置）の第２の位置ずれ量を補正する垂直入射補正値を用いて補正された垂直入射補正位置に、照射位置依存補正値を加算することで補正位置を演算する。

【0081】

ピクセル位置（Ｘｍ’，Ｙｍ’）は、上述したように垂直入射分を補正した垂直入射補正位置となる。ピクセル位置（Ｘｍ’，Ｙｍ’）は、代表ビームを垂直入射することにより生じる、帯電量Ｃに起因する照射位置の第２の位置ずれ量を補正する補正値マップｄＸ（ｘ，ｙ），ｄＹ（ｘ，ｙ）を用いて補正された値である。補正値マップｄＸ（ｘ，ｙ），ｄＹ（ｘ，ｙ）は、上述したように垂直入射分を補正するための垂直入射補正値である。

【0082】

以上のようにして、位置補正部１８３は、帯電量分布Ｃを用いて、マルチビームの各ビームの照射位置に依存した、帯電量に起因する照射位置の位置ずれ量分を含む位置ずれ量が補正された各ピクセル位置の補正位置（Ｘｍ”，Ｙｍ”）を演算する。これにより、マルチビームの各ビームの照射位置に依存した、帯電量に起因する照射位置の位置ずれ量分を含む位置ずれ量を補正することができる。

【0083】

照射量演算工程（Ｓ１３２）として、照射量演算部１８４は、マルチビームの各ビームの照射パターンの形成位置がそれぞれ対応する補正位置になるように各ビームの照射量を演算する。

【0084】

図１４は、実施の形態１におけるピクセル位置補正の手法を説明するための図である。例えば、本来、マルチビームのうちのビームＡでピクセル４０を照射する。その際、予定の照射量の１００％の照射量で照射すれば、ピクセル４０にはビームＡによる照射パターンが形成される。ここで、ピクセル４０の位置を隣りのピクセル４２側にピクセルサイズの５０％だけずらすように補正するには、ビームＡで予定の照射量の５０％の照射量でピクセル４０を照射すると共に、ビームＢで予定の照射量の５０％の照射量でピクセル４２を照射する。これにより、照射パターンは、ピクセル４０とピクセル４２の中間位置であるピクセル４１に形成されることになる。このように、各ビームの照射量を制御することによって、マルチビームの各ビームの照射パターンの形成位置がそれぞれ対応する補正位置に補正できる。

【0085】

描画工程（Ｓ１３４）として、描画部１５０は、マルチビームの各ビームの照射パターンの形成位置がそれぞれ対応する補正位置になるように各ビームの照射量を制御することによって、試料１０１にパターンを描画する。具体的には、描画部１５０は、試料１０１の第ｎフレームの該当ピクセルの補正位置（Ｘｍ”，Ｙｍ”）に、マルチビームの対応ビームによる照射パターンの形成が行われるように、試料にパターンを描画する。

【0086】

そして、第ｎフレームの描画が終了したら、次の第ｎ＋１フレームの描画のための計算と描画処理とを同様に行う。すなわち、第ｎ＋１フレームでのピクセルの補正位置（Ｘｍ”，Ｙｍ”）を計算する際には、第ｎフレームまでの帯電量分布Ｃの演算が終了しているので、順次、パターン面積密度分布ρとドーズ分布Ｄと照射量分布Ｅとかぶり電子量分布Ｆと帯電量分布Ｃとの各情報を更新していけばよい。

【0087】

以上のように実施の形態１によれば、マルチビームの照射位置依存性を考慮した帯電量に起因した照射位置の位置ずれを補正することができる。その結果、高精度な補正位置で描画され、高精度なパターン位置が得られる。

【0088】

以上の説明において、「〜部」或いは「〜工程」と記載したものの処理内容或いは動作内容は、コンピュータで動作可能なプログラムにより構成することができる。或いは、ソフトウェアとなるプログラムだけではなく、ハードウェアとソフトウェアとの組合せにより実施させても構わない。或いは、ファームウェアとの組合せでも構わない。また、プログラムにより構成される場合、プログラムは、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、ＦＤ、或いはＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記録媒体に記録される。例えば、記憶装置１４２，１４４，１４６に記録される。

【0089】

また、図１等における制御計算機１１０は、さらに、図示していないバスを介して、記憶装置の一例となるＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ、磁気ディスク（ＨＤ）装置、入力手段の一例となるキーボード（Ｋ／Ｂ）、マウス、出力手段の一例となるモニタ、プリンタ、或いは、入力出力手段の一例となる外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）、ＦＤ、ＤＶＤ、ＣＤ等に接続されていても構わない。

【0090】

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。例えば、実施の形態では可変成形ビーム方式の電子ビーム描画装置を用いたが、これ以外の方式の描画装置にも適用できる。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。また、本発明は電子ビーム描画装置の使用目的を限定するものでは無い。例えば、マスクやウェハ上に直接レジストパターンを形成するという使用目的以外にも、光ステッパー用マスク、Ｘ線マスクなどを作成する際にも利用可能である。

【0091】

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。

【0092】

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。

【符号の説明】

【0093】

１１ マルチビーム区画
１２ 点電荷
１３ ビーム
１４ 電子
２０ マルチビーム
２１ フレーム領域
２２ フレーム領域群
２４ 計算範囲
３０ マルチビーム照射領域
４０，４１，４２ ピクセル
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
１１１ メモリ
１１２ 描画データ処理部
１１４ パターン面積密度分布演算部
１１６ ドーズ分布演算部
１１８ かぶり電子量分布演算部
１２０ 差分テーブル転送部
１２２ 帯電量分布演算部
１２４ 帯電量分布切り出し部
１２６ オフライン帯電補正適用部
１３６ ステージ位置検出部
１３８ ステージ駆動部
１４０，１４２，１４４，１４６ 記憶装置
１５０ 描画部
１６０ 制御部
１７０ 偏向制御回路
１７２ ピクセル位置取得部
１７４ ステージ位置取得部
１７６ 区画位置算出部
１７８ 差分テーブル選択部
１８０ 領域決定部
１８２ 補正位置算出部
１８３ 位置補正部
１８４ 照射量演算部
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３ アパーチャ部材
２０４ ブランキングプレート
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
２０９ ミラー
５００ 外部計算機
５０２ 差分テーブル作成部
５０４ オフライン帯電補正演算部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】