特許 7167750 荷電粒子ビーム描画装置及び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】

(24)【登録日】2022-10-31

(45)【発行日】2022-11-09

(54)【発明の名称】荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20221101BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20221101BHJP

   H01J 37/305 20060101ALI20221101BHJP

【ＦＩ】

H01L21/30 541F

H01L21/30 541Q

G03F7/20 504

H01J37/305 B

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019021742

(22)【出願日】2019-02-08

(65)【公開番号】P2020129611

(43)【公開日】2020-08-27

【審査請求日】2021-09-03

(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】100086911

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100144967

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 隆之

(72)【発明者】

【氏名】中山 貴仁

(72)【発明者】

【氏名】安部 勇仁

【審査官】菅原 拓路

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１６０５７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１９２５３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２２８６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０５８８０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３４３０６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｈ０１Ｊ ３７／００

Ｇ０３Ｆ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

荷電粒子ビームを用いて基板の表面にパターンを描画する描画部と、
前記基板の中央部の複数箇所の表面高さを測定する測定部と、
前記測定部による測定値を第１多項式でフィッティングし、該第１多項式を用いた外挿補間により前記基板の周縁部の表面高さの第１高さ分布を算出し、該測定値を該第１多項式より高次の第２多項式でフィッティングし、該第２多項式を用いた内挿補間により前記中央部の表面高さの第２高さ分布を算出し、該第１高さ分布と該第２高さ分布とを結合して、該基板の高さ分布を作成する作成部と、
前記基板の高さ分布から算出した描画位置の表面高さに基づいて、前記荷電粒子ビームの焦点位置を調整する制御部と、
を備える荷電粒子ビーム描画装置。

【請求項2】

荷電粒子ビームを用いて基板の表面にパターンを描画する描画部と、
前記基板の中央部の複数箇所の表面高さを測定する測定部と、
前記測定部による測定値を第１多項式でフィッティングし、該第１多項式を用いた外挿補間により前記基板の周縁部の表面高さの推定値を算出し、該測定値及び該推定値を該第１多項式より高次の第２多項式でフィッティングし、該第２多項式に基づいて該基板の高さ分布を作成する作成部と、
前記基板の高さ分布から算出した描画位置の表面高さに基づいて、前記荷電粒子ビームの焦点位置を調整する制御部と、
を備える荷電粒子ビーム描画装置。

【請求項3】

前記基板の中央部の最外周の測定値を、前記基板の周縁部の最内周の表面高さとして用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の荷電粒子ビーム描画装置。

【請求項4】

荷電粒子ビームを用いて基板の表面にパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法であって、
前記基板の中央部の複数箇所の表面高さを測定する工程と、
前記測定による測定値を第１多項式でフィッティングし、該第１多項式を用いた外挿補間により前記基板の周縁部の表面高さの第１高さ分布を算出する工程と、
前記測定値を前記第１多項式より高次の第２多項式でフィッティングし、該第２多項式を用いた内挿補間により前記中央部の表面高さの第２高さ分布を算出する工程と、
前記第１高さ分布と前記第２高さ分布とを結合して、前記基板の高さ分布を作成する工程と、
前記基板の高さ分布から算出した描画位置の表面高さに基づいて、前記荷電粒子ビームの焦点位置を調整する工程と、
を備える荷電粒子ビーム描画方法。

【請求項5】

荷電粒子ビームを用いて基板の表面にパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法であって、
前記基板の中央部の複数箇所の表面高さを測定する工程と、
前記測定による測定値を第１多項式でフィッティングし、該第１多項式を用いた外挿補間により前記基板の周縁部の表面高さの推定値を算出する工程と、
前記測定値及び前記推定値を前記第１多項式より高次の第２多項式でフィッティングし、該第２多項式に基づいて前記基板の高さ分布を作成する工程と、
前記基板の高さ分布から算出した描画位置の表面高さに基づいて、前記荷電粒子ビームの焦点位置を調整する工程と、
を備え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関する。

【背景技術】

【0002】

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。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、縮小投影型露光装置を用いて、石英上に形成された高精度の原画パターン（マスク、或いは特にステッパやスキャナで用いられるものはレチクルともいう。）をウェーハ上に縮小転写する手法が採用されている。高精度の原画パターンは、電子ビーム描画装置によって描画され、所謂、電子ビームリソグラフィ技術が用いられている。

【0003】

電子ビーム描画装置を用いて基板上にパターンを描画する場合、描画位置のずれや電子ビームの焦点ずれなどを避けるために、基板表面の正確な高さを測定し、測定された高さに応じてレンズを調整し、電子ビームを基板表面に収束させていた。例えば、電子ビーム描画装置の高さ測定部を用いて、描画前に、基板表面に光を照射して反射光を検出し、基板表面の複数箇所の高さを測定し、測定結果に基づき３次多項式等を用いて基板表面の近似曲面を算出し、高さ分布（Ｚマップ）を作成していた。描画装置の構成によっては、基板の周縁部など表面高さを測定できない領域があり、この領域については多項式の外挿補間で対応していた。

【0004】

しかし、多項式近似によるＺマップと、実際の基板表面高さとの誤差が、描画精度の劣化につながることがあった。誤差を小さくするために、多項式の次数を上げることが考えられるが、次数を上げた場合、外挿部（基板周縁部等の測定範囲外）で却って誤差が大きくなり、描画精度が劣化することがあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】国際公開第２０１１／１２２６０８号

【文献】特開２００１－２６５０１２号公報

【文献】特開２００７－１５０２８６号公報

【文献】特開２００４－２９６９３９号公報

【文献】特開２００５－２７４９５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、基板表面の高さ分布を精度良く算出し、描画精度を向上させることができる荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒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】

【0007】

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置は、荷電粒子ビームを用いて基板の表面にパターンを描画する描画部と、前記基板の中央部の複数箇所の表面高さを測定する測定部と、前記測定部による測定値を第１多項式でフィッティングし、該第１多項式を用いた外挿補間により前記基板の周縁部の表面高さの第１高さ分布を算出し、該測定値を該第１多項式より高次の第２多項式でフィッティングし、該第２多項式を用いた内挿補間により前記中央部の表面高さの第２高さ分布を算出し、該第１高さ分布と該第２高さ分布とを結合して、該基板の高さ分布を作成する作成部と、前記基板の高さ分布から算出した描画位置の表面高さに基づいて、前記荷電粒子ビームの焦点位置を調整する制御部と、を備えるものである。

【0008】

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置は、荷電粒子ビームを用いて基板の表面にパターンを描画する描画部と、前記基板の中央部の複数箇所の表面高さを測定する測定部と、前記測定部による測定値を第１多項式でフィッティングし、該第１多項式を用いた外挿補間により前記基板の周縁部の表面高さの推定値を算出し、該測定値及び該推定値を該第１多項式より高次の第２多項式でフィッティングし、該第２多項式に基づいて該基板の高さ分布を作成する作成部と、前記基板の高さ分布から算出した描画位置の表面高さに基づいて、前記荷電粒子ビームの焦点位置を調整する制御部と、を備えるものである。

【0009】

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置は、前記基板の中央部の最外周の測定値を、前記基板の周縁部の最内周の表面高さとして用いる。

【0010】

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画方法は、荷電粒子ビームを用いて基板の表面にパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法であって、前記基板の中央部の複数箇所の表面高さを測定する工程と、前記測定による測定値を第１多項式でフィッティングし、該第１多項式を用いた外挿補間により前記基板の周縁部の表面高さの第１高さ分布を算出する工程と、前記測定値を前記第１多項式より高次の第２多項式でフィッティングし、該第２多項式を用いた内挿補間により前記中央部の表面高さの第２高さ分布を算出する工程と、前記第１高さ分布と前記第２高さ分布とを結合して、前記基板の高さ分布を作成する工程と、前記基板の高さ分布から算出した描画位置の表面高さに基づいて、前記荷電粒子ビームの焦点位置を調整する工程と、を備えるものである。

【0011】

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画方法は、荷電粒子ビームを用いて基板の表面にパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法であって、前記基板の中央部の複数箇所の表面高さを測定する工程と、前記測定による測定値を第１多項式でフィッティングし、該第１多項式を用いた外挿補間により前記基板の周縁部の表面高さの推定値を算出する工程と、前記測定値及び前記推定値を前記第１多項式より高次の第２多項式でフィッティングし、該第２多項式に基づいて前記基板の高さ分布を作成する工程と、前記基板の高さ分布から算出した描画位置の表面高さに基づいて、前記荷電粒子ビームの焦点位置を調整する工程と、を備えるものである。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、基板表面の高さ分布を精度良く算出し、描画精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム描画装置の概略図である。

【図2】ステージ移動の例を示す図である。

【図3】主偏向領域の形状変化の例を示す図である。

【図4】同実施形態に係るＺマップ作成方法を説明するフローチャートである。

【図5】基板表面高さの測定結果の例を示す図である。

【図6】（ａ）は表面高さの測定領域を示し、（ｂ）は基板表面高さの測定結果の例を示し、（ｃ）は近似多項式を示す図である。

【図7】（ａ）～（ｃ）はＺマップの例を示す図である。

【図8】同実施形態に係る描画方法を説明するフローチャートである。

【図9】別の実施形態に係るＺマップ作成方法を説明するフローチャートである。

【図10】（ａ）は基板表面高さの測定結果の例を示し、（ｂ）は周縁部の表面高さ推定値を示し、（ｃ）は近似多項式を示す図である。

【図11】別の実施形態に係るＺマップ作成方法を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、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。

【0015】

図１に示す描画装置は、マスクやウェーハ等の対象物に電子ビームを照射して所望のパターンを描画する描画部１００と、描画部１００による描画動作を制御する制御部２００とを備える。描画部１００は、電子ビーム鏡筒１０２及び描画室１０４を有している。

【0016】

電子ビーム鏡筒１０２内には、電子銃１０１、照明レンズ１１２、投影レンズ１１４、対物レンズ１１６、ブランキングアパーチャ１２０、第１アパーチャ１２２、第２アパーチャ１２４、ブランキング偏向器１３０、成形偏向器１３２、主偏向器１３４及び副偏向器１３６が配置されている。

【0017】

描画室１０４内には、移動可能に配置されたＸＹステージ１４０が配置されている。ＸＹステージ１４０上には、描画対象となる基板１５０が載置されている。基板１５０として、ウェーハや、ウェーハにパターンを転写する露光用のマスクが含まれる。また、このマスクは、まだ何もパターンが形成されていないマスクブランクスが含まれる。

【0018】

描画室１０４には、基板１５０の上方から基板１５０の表面に向かって斜めにレーザ光を照射する照射部、及び基板１５０の表面で反射したレーザ光を受光する受光部を有するＺセンサ１６０（高さ測定部）が設けられている。

【0019】

制御部２００は、記憶装置２０２、２０４、２０６、制御計算機２１０、偏向制御部２２０、及びステージ制御部２３０を備えている。記憶装置２０２、２０４、２０６は、例えば磁気ディスク装置である。記憶装置２０２には描画データが格納されている。この描画データには、図形パターンの形状及び位置が定義されている。

【0020】

制御計算機２１０は、Ｚマップ作成部２１２、ショットデータ生成部２１４、描画制御部２１６、及び補正部２１８を備える。Ｚマップ作成部２１２、ショットデータ生成部２１４、描画制御部２１６、及び補正部２１８の各機能は、ソフトウェアで構成されてもよいし、ハードウェアで構成されてもよい。

【0021】

電子銃１０１から放出された電子ビーム１０３は、照明レンズ１１２により矩形の穴を持つ第１アパーチャ１２２全体を照明する。ここで、電子ビーム１０３は矩形に成形される。そして、第１アパーチャ１２２を通過した第１アパーチャ像の電子ビーム１０３は、投影レンズ１１４により第２アパーチャ１２４上に投影される。第２アパーチャ１２４上での第１アパーチャ像の位置は、成形偏向器１３２によって偏向制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。第２アパーチャ１２４を通過した第２アパーチャ像の電子ビーム１０３は、対物レンズ１１６により焦点を合わせ、主偏向器１３４及び副偏向器１３６により偏向されて、連続移動するＸＹステージ１４０上の基板１５０の所望の位置に照射される。

【0022】

電子銃１０１から放出された電子ビーム１０３は、ブランキング偏向器１３０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１２０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１２０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１２０を通過した電子ビームが１回の電子ビームのショットとなる。各ショットの照射時間により、基板１５０に照射される電子ビームのショットあたりの照射量が調整されることになる。

【0023】

図２は、パターン描画時のステージ移動の一例を示す図である。基板１５０に描画する場合には、ＸＹステージ１４０を例えばｘ方向に連続移動させながら、描画領域１０を電子ビーム１０３が偏向可能な幅の短冊状の複数のストライプ（フレーム）２０に仮想分割し、基板１５０の１つのストライプ２０上に電子ビーム１０３を照射する。連続移動させることで描画時間を短縮させることができる。そして、１つのストライプ２０を描画し終わったら、ＸＹステージ１４０をｙ方向にステップ送りし、ｘ方向（逆向き）に次のストライプ２０の描画動作を行う。

【0024】

ＸＹステージ１４０の移動速度は等速であっても可変速であってもよい。例えば、描画パターンのパターン密度によって速度を変えてもよい。例えば、密なパターンを描画する際はステージ速度を遅くし、疎なパターンを描画する際はステージ速度を速くする。

【0025】

ストライプ２０の幅は、主偏向器１３４により偏向可能な幅である。そして、各ストライプ２０においてｙ方向にもストライプのｘ方向の幅と同じ幅で区切られる。この区切られた領域が、主偏向器１３４により偏向可能な主偏向領域となる。この主偏向領域をさらに細分化した領域が副偏向領域となる。

【0026】

副偏向器１３６は、ショット毎の電子ビーム１０３の位置を高速かつ高精度に制御するために用いられる。そのため、偏向範囲は副偏向領域に限定され、その領域を超える偏向は主偏向器１３４で副偏向領域の位置を移動することによって行う。一方、主偏向器１３４は、副偏向領域の位置を制御するために用いられ、複数の副偏向領域が含まれる範囲（主偏向領域）内で移動する。また、描画中はＸＹステージ１４０がｘ方向に連続的に移動しているため、主偏向器１３４で副偏向領域の描画原点を随時移動（トラッキング）することでＸＹステージ１４０の移動に追従させることができる。

【0027】

電子ビーム描画装置では、焦点高さ位置（Ｚ＝０）が基板１５０の表面と合うように、レンズ系の調整が行われる。基板１５０の高さが焦点高さ位置からずれると、図３に示すように、基板表面における主偏向領域の形状が回転したり伸縮したりする。図３に示す例では、基板の表面高さが負の方向（レンズ系から遠くになる方向）にずれるにしたがって、主偏向領域は、徐々に、左回りに回転していき、領域サイズが伸びていく。逆に、基板の表面高さが正の方向（レンズ系に近づく方向）にずれるにしたがって、主偏向領域は、徐々に、右回りに回転していき、領域サイズが縮小していく。

【0028】

主偏向領域の形状の回転や伸縮は描画位置のずれをもたらす。そのため、基板１５０の表面高さの分布（Ｚマップ）を事前に作成しておき、描画位置の高さに応じた光学系の補正（焦点合わせ、主偏向領域の形状の伸縮・回転補正）を行う。

【0029】

図４に示すフローチャートを用いて、本実施形態に係るＺマップ作成方法を説明する。まず、Ｚセンサ１６０を用いて、基板１５０の表面の複数点で高さを測定する（ステップＳ１０１）。図５は測定結果の一例を示す。例えば、基板１５０の表面の８×８ヶ所の高さを測定する。

【0030】

基板１５０には、基板帯電防止用のカバー（図示略）が載置されており、このカバーは基板１５０の周縁部の上方に位置し、庇となって、基板１５０の周縁部にＺセンサ１６０から出力されたレーザ光が照射されることを妨げる。そのため、図６（ａ）に示すように、基板１５０（描画領域１０）の中央部Ｒ１における高さはＺセンサ１６０により測定できるのに対し、周縁部Ｒ２の高さはＺセンサ１６０で測定できない。

【0031】

図６（ｂ）に示すように、中央部Ｒ１のみ表面高さの測定値が得られる。図６（ｂ）は、ｙ座標を固定した場合のｘ方向の高さ測定値の分布の例を示す。

【0032】

従来は、中央部Ｒ１における高さ測定値（実測値）を用いた近似曲面（多項式）を算出し、周縁部Ｒ２については多項式の外挿補間で対応していた。例えば、図６（ｃ）に示すように、３次の多項式Ｆ３で実測値を近似していた。

【0033】

しかし、３次程度の低次の多項式では近似の誤差が十分小さくならないことがある。近似の誤差は、より高次の多項式を用いることで小さくなる。例えば、６次の多項式Ｆ６で近似することで、３次多項式Ｆ３よりも誤差は小さくなる。

【0034】

しかし、高次の多項式を用いると、周縁部Ｒ２（外挿部）での誤差が大きくなる。そこで、本実施形態では、Ｚマップの作成にあたり、表面高さを測定できない周縁部Ｒ２については低次（例えば３次）の多項式の外挿を使用して誤差が大きくなることを防止すると共に、表面高さを測定できる中央部Ｒ１については高次（例えば６次）の多項式を使用して近似の誤差を小さくする。

【0035】

Ｚマップ作成部２１２が、ステップＳ１０１で得られた測定値を低次の多項式でフィッティングし、近似曲面を算出し（ステップＳ１０２）、この近似曲面の外挿補間により、周縁部Ｒ２のＺマップを作成する（ステップＳ１０３）。例えば、図７（ａ）に示すような、ｘ方向、ｙ方向にそれぞれＺ値が１６個並ぶ、Ｚマップの最外周部分を作成する。

【0036】

次に、Ｚマップ作成部２１２は、ステップＳ１０１で得られた測定値を高次の多項式でフィッティングし、近似曲面を算出し（ステップＳ１０４）、この近似曲面の内挿補間により、中央部Ｒ１のＺマップを作成する（ステップＳ１０５）。例えば、図７（ｂ）に示すような１４個×１４個のＺ値が並ぶ、Ｚマップの中央部分を作成する。

【0037】

Ｚマップ作成部２１２が、ステップＳ１０３で作成した周縁部Ｒ２のＺマップと、ステップＳ１０５で作成した中央部Ｒ１のＺマップを結合して、Ｚマップを作成する（ステップＳ１０６）。例えば、図７（ｃ）に示すような１６×１６個のＺ値が並ぶＺマップが作成される。作成されたＺマップは記憶装置２０４に格納される。

【0038】

次に、図８に示すフローチャートを用いて、本実施形態に係る描画方法を説明する。図８のフローチャートにおいて、ステップＳ２０１～Ｓ２０４は描画開始前の前処理であ

【0039】

まず、ＸＹステージ１４０に評価基板を載置し、図４に示す方法を用いて評価基板のＺマップを作成する（ステップＳ２０１）。

【0040】

続いて、評価基板に評価パターンを描画する（ステップＳ２０２）。ショットデータ生成部２１４が記憶装置２０２から評価パターンの描画データを読み出し、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。ショットデータには、ショット毎に、例えば、各ショット図形の図形種を示す図形コード、図形サイズ、ショット位置、照射時間等が含まれる。ショットデータはメモリ（図示略）に一時的に格納される。描画制御部２１６はショットデータを偏向制御部２２０へ出力する。

【0041】

偏向制御部２２０は、ショットデータに基づいて、偏向器１３０、１３２、１３４、１３６を制御する偏向信号を生成する。偏向信号は、図示しないＤＡＣアンプによりＤ／Ａ変換された後に増幅され、偏向器１３０、１３２、１３４、１３６の電極に印加される。これにより、所望の形状の電子ビームを、評価基板の所望の位置に、所望の照射時間（照射量）で、照射することができる。なお、評価パターンは、評価基板を停止した状態で描画される。評価パターンは、ラインパターンでもよく、ホールパターンでもよい。

【0042】

描画された評価パターンの位置を測定し、主偏向領域の回転量と伸縮量とを測定する（ステップＳ２０３）。例えば、描画された評価パターンの測定位置を、ｘ，ｙの２変数の１次関数でフィッティングすることで各位置での主偏向領域の回転量と伸縮量を演算できる。

【0043】

ステップＳ２０１で作成したＺマップと、ステップＳ２０３で算出した各位置での主偏向領域の回転量及び伸縮量とから、基板面高さが変わることで主偏向領域の形状がどの程度回転及び伸縮するかを示すＺ依存位置ずれ係数Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２を算出する（ステップＳ２０４）。算出された係数Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２は、後述の補正式で利用されるものであり、記憶装置２０６に格納される。

【0044】

また、描画位置に応じた主偏向領域の歪みを補正する補正係数ａ０～ａ９、ｂ０～ｂ９を算出し、記憶装置２０６に格納しておく。例えば、ＸＹステージ１４０を移動させてステージ上のマーク（図示略）を所望する主偏向領域の各位置に移動させる。そして、主偏向領域内の各位置に電子ビームを偏向してマーク位置を計測し、その残差を求める。そして、得られた残差を、ｘ、ｙを変数とする関数式でフィッティングすることにより、係数ａ０～ａ９、ｂ０～ｂ９が算出される。係数ａ０～ａ９、ｂ０～ｂ９も後述の補正式で利用されるものである。

【0045】

補正係数を求めた後、描画対象の基板１５０に対して実描画を行う。基板１５０に対して描画するパターンの描画データは、記憶装置２０２に外部から入力され、格納される。

【0046】

図４に示す方法を用いて基板１５０のＺマップを作成する（ステップＳ２０５）。Ｚマップは記憶装置２０４に格納される。

【0047】

描画処理を開始する（ステップＳ２０６）。例えば、ショットデータ生成部２１４が記憶装置２０２から描画データを読み出し、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。描画装置で図形パターンを描画するためには、１回のビームのショットで照射できるサイズに描画データに定義された各図形パターンを分割する必要がある。そこで、ショットデータ生成部２１４は、描画データが示す図形パターンを１回のビームのショットで照射できるサイズに分割してショット図形を生成する。そして、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、及び照射量が定義される。生成されたショットデータはメモリ（図示略）に順次一時的に格納される。

【0048】

描画制御部２１６が、ショットデータを偏向制御部２２０へ出力する。偏向制御部２２０は、ショットデータに基づいて、各偏向器を制御する偏向信号を生成する。

【0049】

描画制御部２１６は、描画パターンの密度に応じたステージ速度になるように、速度指令信号をステージ制御部２３０へ出力する。ステージ制御部２３０は、速度指令信号に基づいて、ＸＹステージ１４０の速度を制御する。

【0050】

補正部２１８が、偏向制御部２２０へ出力されるショットデータから、描画位置（ビーム照射位置）ｘ、ｙを取得する（ステップＳ２０７）。

【0051】

補正部２１８が、Ｚマップから、描画位置ｘ、ｙにおける基板表面高さｚ＝Ｚｍａｐ（ｘ、ｙ）を算出する（ステップＳ２０８）。補正部２１８は、Ｚマップに定義された値の１次補間で、描画位置ｘ、ｙにおける高さを算出する。１次補間により、中央部Ｒ１と周縁部Ｒ２とで近似多項式の次数が異なることによる不連続性が補正される。

【0052】

ショットデータから、主偏向器１３４による電子ビームの偏向位置ｍｘ、ｍｙ（主偏向位置。副偏向領域の描画原点。）を取得する（ステップＳ２０９）。

【0053】

以下の補正式を用いて、ＤＡＣ値（主偏向器１３４に設定される電圧値を決定するＤＡＣ（図示略）へ出力される値）を求め、主偏向領域の形状を補正する（ステップＳ２１０）。
ＤＡＣ値Ｘ＝ａ０＋（ａ１＋Ａ１＊ｚ）ｍｘ＋（ａ２＋Ａ２＊ｚ）ｍｙ＋ａ３＊ｍｘ^２＋・・・＋ａ９＊ｍｙ^３
ＤＡＣ値Ｙ＝ｂ０＋（ｂ１＋Ｂ１＊ｚ）ｍｘ＋（ｂ２＋Ｂ２＊ｚ）ｍｙ＋ｂ３＊ｍｘ^２＋・・・＋ｂ９＊ｍｙ^３

【0054】

描画制御部２１６は、算出された主偏向領域の形状補正量に基づいて、対物レンズ１１６を制御して、焦点位置を調整し、主偏向領域の回転・伸縮を補正し、描画処理を行う。

【0055】

本実施形態によれば、基板の中央部Ｒ１については、中央部Ｒ１における表面高さ実測値を高次多項式で近似し、この高次多項式に基づいてＺマップを作成する。また、表面高さを測定できない基板の周縁部Ｒ２については、中央部Ｒ１における表面高さ実測値を低次多項式で近似し、この低次多項式を使用した外挿補間によりＺマップを作成する。そして、中央部Ｒ１のＺマップと周縁部Ｒ２のＺマップを結合する。結合したＺマップは、周縁部Ｒ２における誤差増大を防止しつつ、中央部Ｒ１における実測値との誤差が極めて小さいものとなる。

【0056】

このようなＺマップを用いることで、基板面高さを高精度に算出でき、焦点位置の調整等を精度良く行い、ビームの描画位置のずれを低減できる。

【0057】

図９は別の実施形態に係るＺマップ作成方法を説明するフローチャートである。

【0058】

Ｚセンサ１６０を用いて、基板１５０の表面の複数点で高さを測定する（ステップＳ３０１）。例えば、基板１５０の中央部Ｒ１の８×８ヶ所の高さを測定する。例えば、図１０（ａ）に示すような測定値が得られる。

【0059】

図１０（ｂ）に示すように、ステップＳ３０１で得られた測定値を低次の多項式でフィッティングし、近似曲面を算出する（ステップＳ３０２）。この近似曲面を用いて、周縁部Ｒ２における表面高さの推定値を求める（ステップＳ３０３）。

【0060】

図１０（ｃ）に示すように、ステップＳ３０１で得られた測定値と、ステップＳ３０３で得られた推定値とを結合し、測定値及び推定値を高次の多項式でフィッティングして、近似曲面を算出し（ステップＳ３０４）、この近似曲面の内挿補間によりＺマップを作成する（ステップＳ３０５）。

【0061】

このように、表面高さの測定値を近似する低次の多項式を用いて周縁部Ｒ２の表面高さを推定し、測定値と推定値とを高次の多項式で近似することでも、Ｚマップを精度良く作成できる。

【0062】

図１１はさらに別の実施形態に係るＺマップ作成方法を説明するフローチャートである。

【0063】

Ｚセンサ１６０を用いて、基板１５０の表面の複数点で高さを測定する（ステップＳ４０１）。例えば、基板１５０の中央部Ｒ１の１４×１４ヶ所の高さを測定する。

【0064】

ステップＳ４０１で得られた測定値を低次の多項式でフィッティングして近似曲面を算出し（ステップＳ４０２）、この近似曲面の外挿補間により、周縁部Ｒ２のＺマップを作成する（ステップＳ４０３）。

【0065】

ステップＳ４０１で得られた測定値と、ステップＳ４０３で作成した周縁部Ｒ２のＺマップとを結合して、Ｚマップを作成する（ステップＳ４０４）。

【0066】

Ｚセンサ１６０による中央部Ｒ１の表面高さの測定点を増やし、測定値を中央部Ｒ１のＺマップとしてそのまま使用することでも、Ｚマップを精度良く作成できる。また、中央部Ｒ１の測定データを高次の多項式でフィッティングし、周縁部Ｒ２について低次の多項式の外挿補間をして推定値あるいはマップを求めるとき、測定データをフィッティングしたＲ１の最外周のデータを、周縁部Ｒ２の最内周のデータとしてそのまま用いてもよい。

【0067】

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、上述の実施形態において、ショットごとに図形を形成して照射する可変成形ビームを用いているが、所定形状のビームを照射したり、複数のビームを同時に照射したりしてもよい。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0068】

１００ 描画部
１０１ 電子銃
１０２ 電子ビーム鏡筒
１０３ 電子ビーム
１０４ 描画室
１１２ 照明レンズ
１１４ 投影レンズ
１１６ 対物レンズ
１２０ ブランキングアパーチャ
１２２ 第１アパーチャ
１２４ 第２アパーチャ
１３０、１３２、１３４、１３６ 偏向器
１４０ ＸＹステージ
１６０ Ｚセンサ
２００ 制御部
２０２、２０４、２０６ 記憶装置
２１０ 制御計算機
２１２ Ｚマップ作成部
２１４ ショットデータ生成部
２１６ 描画制御部
２２０ 偏向制御部
２３０ ステージ制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】