特許 7568166 マルチ荷電粒子ビーム描画領域の実効温度算出方法、マルチ荷電粒子ビーム描画装置、マルチ荷電粒子ビーム描画方法、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-07

(45)【発行日】2024-10-16

(54)【発明の名称】マルチ荷電粒子ビーム描画領域の実効温度算出方法、マルチ荷電粒子ビーム描画装置、マルチ荷電粒子ビーム描画方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/027 20060101AFI20241008BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20241008BHJP

【ＦＩ】

H01L21/30 541W

G03F7/20 521

G03F7/20 504

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2024509504

(86)(22)【出願日】2023-10-18

(86)【国際出願番号】 JP2023037658

【審査請求日】2024-02-16

【早期審査対象出願】

(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】森 紳悟

【審査官】田中 秀直

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０９２４６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００４－５０５４６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１７７０３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２０１０７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｆ ７／２０

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

描画データに基づいて、パターン描画中に移動するステージ上に載置された試料の描画領域を分割した複数の画素の各々のドーズ量を算出するステップと、
温度計算対象の注目メッシュ領域をマルチ荷電粒子ビームのビームアレイ領域が通過する時間領域で、前記注目メッシュ領域の周囲の複数の単位熱源領域が前記注目メッシュ領域に与える温度上昇量を積算して、前記注目メッシュ領域の実効温度を算出するステップと、
を備え、
前記実効温度を算出するステップでは、
前記ビームアレイ領域が前記注目メッシュ領域を通過する時間領域内のトラッキングサイクルの照射終了時刻である複数の観測時刻で、前記注目メッシュ領域の周囲の複数の単位熱源領域の各々について、前記単位熱源領域の総照射時間、前記単位熱源領域への照射開始から前記観測時刻までの時間、及び前記単位熱源領域から前記注目メッシュ領域までの距離に基づいて、前記注目メッシュ領域に与える温度上昇量を求め、この温度上昇量を積算し、前記複数の観測時刻に対応する積算値を平均化して、前記注目メッシュ領域の実効温度を算出し、
前記マルチ荷電粒子ビームの照射を、前記トラッキングサイクルを周期とするパルス状のビーム照射とした時間構造を用いて、温度の時間積分を行う、マルチ荷電粒子ビーム描画領域の実効温度算出方法。

【請求項2】

前記単位熱源領域は、前記注目メッシュ領域からの距離が長い程、サイズが大きい、請求項１に記載のマルチ荷電粒子ビーム描画領域の実効温度算出方法。

【請求項3】

マルチ荷電粒子ビームを試料面上の描画領域に照射する描画装置であって、
描画データに基づいて、前記描画領域を分割した複数の画素の各々のドーズ量を算出するドーズ量算出部と、
前記描画領域を分割した複数のメッシュ領域のうち温度計算対象の注目メッシュ領域を前記マルチ荷電粒子ビームのビームアレイ領域が通過する時間領域で、前記注目メッシュ領域の周囲の複数の単位熱源領域が前記注目メッシュ領域に与える温度上昇量を積算して、前記注目メッシュ領域の実効温度を算出する温度算出部と、
前記実効温度を用いて、前記注目メッシュ領域を照射するビームのドーズ量又は前記注目メッシュ領域内に描画される図形パターンのサイズを補正する補正量を算出する補正部と、
算出された前記補正量を用いて、前記試料にパターンを描画する描画機構と、
を備え、
前記温度算出部は、前記ビームアレイ領域が前記注目メッシュ領域を通過する時間領域内の複数の観測時刻で、前記注目メッシュ領域の周囲の複数の単位熱源領域の各々について、前記単位熱源領域の総照射時間、前記単位熱源領域への照射開始から前記観測時刻までの時間、及び前記単位熱源領域から前記注目メッシュ領域までの距離に基づいて、前記注目メッシュ領域に与える温度上昇量を求め、この温度上昇量を積算し、前記複数の観測時刻に対応する積算値を平均化して、前記注目メッシュ領域の実効温度を算出し、
前記描画機構は、
前記試料を載置する移動可能なステージと、
前記ステージの移動に追従するように前記マルチ荷電粒子ビームを偏向することによるトラッキング制御を行う偏向器と、
を有し、
前記複数の観測時刻は、トラッキングサイクルの照射終了時刻であり、
前記温度算出部は、前記マルチ荷電粒子ビームの照射を、前記トラッキングサイクルを周期とするパルス状のビーム照射とした時間構造を用いて、温度の時間積分を行う、マルチ荷電粒子ビーム描画装置。

【請求項4】

前記ステージの移動速度は可変であり、
前記温度算出部は、前記ステージの速度変化に基づいて、前記注目メッシュ領域の周囲の単位熱源領域の総照射時間及び照射開始から観測時刻までの時間を求め、温度上昇量を算出する、請求項３に記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。

【請求項5】

前記単位熱源領域は、前記注目メッシュ領域からの距離が長い程、サイズが大きい、請求項３に記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。

【請求項6】

描画データに基づいて、試料面上の描画領域を分割した複数の画素の各々のドーズ量を算出するステップと、
温度計算対象の注目メッシュ領域をマルチ荷電粒子ビームのビームアレイ領域が通過する時間領域で、前記注目メッシュ領域の周囲の複数の単位熱源領域が前記注目メッシュ領域に与える温度上昇量を積算して、前記注目メッシュ領域の実効温度を算出するステップと、
前記実効温度を用いて、前記注目メッシュ領域を照射するビームのドーズ量又は前記注目メッシュ領域内に描画される図形パターンのサイズを補正する補正量を算出するステップ、
算出された前記補正量を用いて、移動可能なステージ上に載置された前記試料に対し、前記ステージの移動に追従するようにマルチ荷電粒子ビームを偏向するトラッキング制御を行い、パターンを描画するステップと、
を備え、
前記実効温度を算出するステップでは、
前記ビームアレイ領域が前記注目メッシュ領域を通過する時間領域内のトラッキングサイクルの照射終了時刻である複数の観測時刻で、前記注目メッシュ領域の周囲の複数の単位熱源領域の各々について、前記単位熱源領域の総照射時間、前記単位熱源領域への照射開始から前記観測時刻までの時間、及び前記単位熱源領域から前記注目メッシュ領域までの距離に基づいて、前記注目メッシュ領域に与える温度上昇量を求め、この温度上昇量を積算し、前記複数の観測時刻に対応する積算値を平均化して、前記注目メッシュ領域の実効温度を算出し、
前記マルチ荷電粒子ビームの照射を、前記トラッキングサイクルを周期とするパルス状のビーム照射とした時間構造を用いて、温度の時間積分を行う、マルチ荷電粒子ビーム描画方法。

【請求項7】

描画データに基づいて、パターン描画中に移動するステージ上に載置された試料の描画領域を分割した複数の画素の各々のドーズ量を算出するステップと、
温度計算対象の注目メッシュ領域をマルチ荷電粒子ビームのビームアレイ領域が通過する時間領域で、前記注目メッシュ領域の周囲の複数の単位熱源領域が前記注目メッシュ領域に与える温度上昇量を積算して、前記注目メッシュ領域の実効温度を算出するステップと、
をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記実効温度を算出するステップでは、
前記ビームアレイ領域が前記注目メッシュ領域を通過する時間領域内のトラッキングサイクルの照射終了時刻である複数の観測時刻で、前記注目メッシュ領域の周囲の複数の単位熱源領域の各々について、前記単位熱源領域の総照射時間、前記単位熱源領域への照射開始から前記観測時刻までの時間、及び前記単位熱源領域から前記注目メッシュ領域までの距離に基づいて、前記注目メッシュ領域に与える温度上昇量を求め、この温度上昇量を積算し、前記複数の観測時刻に対応する積算値を平均化して、前記注目メッシュ領域の実効温度を算出する処理、及び
前記マルチ荷電粒子ビームの照射を、前記トラッキングサイクルを周期とするパルス状のビーム照射とした時間構造を用いて、温度の時間積分を行う処理を前記コンピュータに実行させるプログラム。

【請求項8】

描画データに基づいて、パターン描画中に移動するステージ上に載置された試料の描画領域を分割した複数の画素の各々のドーズ量を算出するステップと、
温度計算対象の注目メッシュ領域をマルチ荷電粒子ビームのビームアレイ領域が通過する時間領域で、前記注目メッシュ領域の周囲の複数の単位熱源領域が前記注目メッシュ領域に与える温度上昇量を積算して、前記注目メッシュ領域の実効温度を算出するステップと、
を備え、
前記実効温度を算出するステップでは、
記憶部に格納されている、前記描画領域における単位熱源領域が、前記描画領域を分割した複数のメッシュ領域に与える温度上昇量を、前記単位熱源領域の総照射時間、前記単位熱源領域への照射開始からの経過時間、及び前記単位熱源領域からの距離の複数の組合せについて規定したテーブルを参照し、
前記ビームアレイ領域が前記注目メッシュ領域を通過する時間領域内の観測時刻で、前記注目メッシュ領域の周囲の複数の単位熱源領域の各々について、前記単位熱源領域の総照射時間、前記単位熱源領域への照射開始から前記観測時刻までの時間、及び前記単位熱源領域から前記注目メッシュ領域までの距離に対応する温度上昇量を前記テーブルから取得し、この温度上昇量を積算する、マルチ荷電粒子ビーム描画領域の実効温度算出方法。

【請求項9】

前記ビームアレイ領域が前記注目メッシュ領域を通過する時間領域内の複数の観測時刻について、前記テーブルからの温度上昇量の取得及び積算を行い、前記複数の観測時刻に対応する積算値を平均化して、前記注目メッシュ領域の実効温度を算出する、請求項８に記載のマルチ荷電粒子ビーム描画領域の実効温度算出方法。

【請求項10】

前記単位熱源領域は、前記注目メッシュ領域からの距離が長い程、サイズが大きい、請求項８に記載のマルチ荷電粒子ビーム描画領域の実効温度算出方法。

【請求項11】

マルチ荷電粒子ビームを試料面上の描画領域に照射する描画装置であって、
前記描画領域における単位熱源領域が、前記描画領域を分割した複数のメッシュ領域に与える温度上昇量を、前記単位熱源領域の総照射時間、前記単位熱源領域への照射開始からの経過時間、及び前記単位熱源領域からの距離の複数の組合せについて規定した参照テーブルを格納する記憶部と、
描画データに基づいて、前記描画領域を分割した複数の画素の各々のドーズ量を算出するドーズ量算出部と、
温度計算対象の注目メッシュ領域を前記マルチ荷電粒子ビームのビームアレイ領域が通過する時間領域で、前記注目メッシュ領域の周囲の複数の単位熱源領域が前記注目メッシュ領域に与える温度上昇量を積算して、前記注目メッシュ領域の実効温度を算出する温度算出部と、
前記実効温度を用いて、前記注目メッシュ領域を照射するビームのドーズ量又は前記注目メッシュ領域内に描画される図形パターンのサイズを補正する補正量を算出する補正部と、
算出された前記補正量を用いて、前記試料にパターンを描画する描画機構と、
を備え、
前記温度算出部は、前記ビームアレイ領域が前記注目メッシュ領域を通過する時間領域内の観測時刻で、前記注目メッシュ領域の周囲の複数の単位熱源領域の各々について、前記単位熱源領域の総照射時間、前記単位熱源領域への照射開始から前記観測時刻までの時間、及び前記単位熱源領域から前記注目メッシュ領域までの距離に対応する温度上昇量を前記参照テーブルから取得し、この温度上昇量を積算する、マルチ荷電粒子ビーム描画装置。

【請求項12】

前記温度算出部は、前記ビームアレイ領域が前記注目メッシュ領域を通過する時間領域内の複数の観測時刻について、前記参照テーブルからの温度上昇量の取得及び積算を行い、前記複数の観測時刻に対応する積算値を平均化して、前記注目メッシュ領域の実効温度を算出する、請求項１１に記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。

【請求項13】

前記描画機構は、
前記試料を載置する移動可能なステージと、
前記ステージの移動に追従するように前記マルチ荷電粒子ビームを偏向することによるトラッキング制御を行う偏向器と、
を有し、
前記複数の観測時刻は、トラッキングサイクルの照射終了時刻である、請求項１２に記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。

【請求項14】

前記温度算出部は、前記マルチ荷電粒子ビームの照射を、前記トラッキングサイクルを周期とするパルス状のビーム照射とした時間構造を用いて、温度の時間積分を行う、請求項１３に記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。

【請求項15】

前記ステージの移動速度は可変であり、
前記温度算出部は、前記ステージの速度変化に基づいて、前記注目メッシュ領域の周囲の単位熱源領域の総照射時間及び照射開始から観測時刻までの時間を求め、前記参照テーブルから温度上昇量を取得する、請求項１３に記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。

【請求項16】

前記単位熱源領域は、前記注目メッシュ領域からの距離が長い程、サイズが大きい、請求項１１に記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。

【請求項17】

描画データに基づいて、試料面上の描画領域を分割した複数の画素の各々のドーズ量を算出するステップと、
温度計算対象の注目メッシュ領域をマルチ荷電粒子ビームのビームアレイ領域が通過する時間領域で、前記注目メッシュ領域の周囲の複数の単位熱源領域が前記注目メッシュ領域に与える温度上昇量を積算して、前記注目メッシュ領域の実効温度を算出するステップと、
前記実効温度を用いて、前記注目メッシュ領域を照射するビームのドーズ量又は前記注目メッシュ領域内に描画される図形パターンのサイズを補正する補正量を算出するステップ、
算出された前記補正量を用いて、前記試料にパターンを描画するステップと、
を備え、
前記実効温度を算出するステップでは、
記憶部に格納されている、前記描画領域における単位熱源領域が、前記描画領域を分割した複数のメッシュ領域に与える温度上昇量を、前記単位熱源領域の総照射時間、前記単位熱源領域への照射開始からの経過時間、及び前記単位熱源領域からの距離の複数の組合せについて規定したテーブルを参照し、
前記ビームアレイ領域が前記注目メッシュ領域を通過する時間領域内の観測時刻で、前記注目メッシュ領域の周囲の複数の単位熱源領域の各々について、前記単位熱源領域の総照射時間、前記単位熱源領域への照射開始から前記観測時刻までの時間、及び前記単位熱源領域から前記注目メッシュ領域までの距離に対応する温度上昇量を前記テーブルから取得し、この温度上昇量を積算する、マルチ荷電粒子ビーム描画方法。

【請求項18】

描画データに基づいて、パターン描画中に移動するステージ上に載置された試料の描画領域を分割した複数の画素の各々のドーズ量を算出するステップと、
温度計算対象の注目メッシュ領域をマルチ荷電粒子ビームのビームアレイ領域が通過する時間領域で、前記注目メッシュ領域の周囲の複数の単位熱源領域が前記注目メッシュ領域に与える温度上昇量を積算して、前記注目メッシュ領域の実効温度を算出するステップと、
をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記実効温度を算出するステップでは、
記憶部に格納されている、前記描画領域における単位熱源領域が、前記描画領域を分割した複数のメッシュ領域に与える温度上昇量を、前記単位熱源領域の総照射時間、前記単位熱源領域への照射開始からの経過時間、及び前記単位熱源領域からの距離の複数の組合せについて規定したテーブルを参照する処理、及び
前記ビームアレイ領域が前記注目メッシュ領域を通過する時間領域内の観測時刻で、前記注目メッシュ領域の周囲の複数の単位熱源領域の各々について、前記単位熱源領域の総照射時間、前記単位熱源領域への照射開始から前記観測時刻までの時間、及び前記単位熱源領域から前記注目メッシュ領域までの距離に対応する温度上昇量を前記テーブルから取得し、この温度上昇量を積算する処理を前記コンピュータに実行させるプログラム。

【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領域の実効温度算出方法、マルチ荷電粒子ビーム描画装置、マルチ荷電粒子ビーム描画方法、及びプログラムに関する。

【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、石英基板上に形成された高精度の原画パターン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の作製には、電子ビーム描画装置によってレジストを露光してパターンを形成する、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として、これまでの１本のビームを偏向して試料上の必要な箇所にビームを照射するシングルビーム描画装置に代わって、マルチビームを使った描画装置の開発が進められている。マルチビームを用いることで、１本の電子ビームで描画する場合に比べて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。マルチビーム方式の描画装置では、例えば、電子源から放出された電子ビームを複数の開口部を持った成形アパーチャアレイ部材に通してマルチビームを形成し、ブランキングアパーチャアレイ基板で各ビームのブランキング制御を行い、遮蔽されなかったビームが光学系で縮小され、移動可能なステージ上に載置された試料に照射される。

【0004】

電子ビームを用いた描画では、照射エネルギー量を、より高密度な電子ビームで短時間に照射しようとすると、基板温度が過熱してレジスト感度が変化し、線幅精度が悪化する、レジストヒーティングと呼ばれる現象が生じるという問題があった。

【0005】

例えば、シングルビーム描画では、１本のビームによる過去のショット毎の温度上昇の影響を累積して現在のショットのドーズ補正量を決定するといった手法がとられていた。しかし、マルチビーム描画では、多数のビームが用いられるため、過去のショット毎かつビーム毎の温度上昇の影響を累積する手法では、計算量が膨大となる。また、マルチビーム描画では、複数のビームが同時にショットされるため、同時に照射される広範囲の領域に位置する他の複数のビームからの温度上昇の影響を考慮する必要がある。

【0006】

特許文献１：特表２００３－５０３８３７号公報

【発明の概要】

【0007】

本発明は、マルチビーム描画におけるレジストヒーティングの補正を精度良く高速に計算できる装置及び方法を提供することを課題とする。

【0008】

本発明の一態様によるマルチ荷電粒子ビーム描画領域の実効温度算出方法は、描画データに基づいて、パターン描画中に移動するステージ上に載置された試料の描画領域を分割した複数の画素の各々のドーズ量を算出するステップと、温度計算対象の注目メッシュ領域をマルチ荷電粒子ビームのビームアレイ領域が通過する時間領域で、前記注目メッシュ領域の周囲の複数の単位熱源領域が前記注目メッシュ領域に与える温度上昇量を積算して、前記注目メッシュ領域の実効温度を算出するステップと、を備え、前記実効温度を算出するステップでは、前記ビームアレイ領域が前記注目メッシュ領域を通過する時間領域内のトラッキングサイクルの照射終了時刻である複数の観測時刻で、前記注目メッシュ領域の周囲の複数の単位熱源領域の各々について、前記単位熱源領域の総照射時間、前記単位熱源領域への照射開始から前記観測時刻までの時間、及び前記単位熱源領域から前記注目メッシュ領域までの距離に基づいて、前記注目メッシュ領域に与える温度上昇量を求め、この温度上昇量を積算し、前記複数の観測時刻に対応する積算値を平均化して、前記注目メッシュ領域の実効温度を算出し、前記マルチ荷電粒子ビームの照射を、前記トラッキングサイクルを周期とするパルス状のビーム照射とした時間構造を用いて、温度の時間積分を行うものである。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、マルチビーム描画におけるレジストヒーティングの補正を精度良く高速に計算できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態に係る描画装置の概略図である。

【図2】成形アパーチャアレイ基板の概略図である。

【図3】描画動作の例を説明する図である。

【図4】マルチビームの照射領域と描画対象画素との一例を示す図である。

【図5】マルチビーム描画動作の一例を説明する図である。

【図6】同実施形態に係るマルチ荷電粒子ビーム描画方法を説明するフローチャートである。

【図7】ビーム照射タイミングを示す図である。

【図8】注目メッシュ領域の温度上昇に寄与する矩形熱源の例を示す図である。

【図9】注目メッシュ領域の温度上昇に寄与する矩形熱源の例を示す図である。

【図10】注目メッシュ領域の温度上昇に寄与する矩形熱源の例を示す図である。

【図11】複数の矩形熱源による温度上昇値の足し上げを示す概念図である。

【図12】図１２Ａはステージ速度分布を示し、図１２Ｂは位相空間内のビームアレイ領域を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

【0012】

図１は本発明の実施形態に係る描画装置１００の概略図である。描画装置１００は、描画機構１５０と制御系回路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と共に、マルチ荷電粒子ビーム露光装置の一例である。

【0013】

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、イオンビーム等の他の荷電粒子ビームでもよい。

【0014】

描画機構１５０は、電子鏡筒１０２（電子ビームカラム）と描画室１０３を備える。電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、成形アパーチャアレイ基板２０３、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４、縮小レンズ２０５、制限アパーチャ基板２０６、対物レンズ２０７、主偏向器２０８、及び副偏向器２０９が配置されている。

【0015】

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（露光時）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ている。試料１０１には、例えば、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２１０が配置される。

【0016】

制御系回路１６０は、制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１３０、デジタル・アナログ変換（ＤＡＣ）アンプユニット１３２，１３４、レンズ制御回路１３６、ステージ制御機構１３８、ステージ位置測定器１３９及び磁気ディスク装置等の記憶装置１４０，１４２，１４４を有している。

【0017】

制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１３０、レンズ制御回路１３６、ステージ制御機構１３８、ステージ位置測定器１３９及び記憶装置１４０，１４２，１４４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１３０には、ＤＡＣアンプユニット１３２，１３４及びブランキングアパーチャアレイ機構２０４が接続されている。

【0018】

副偏向器２０９は、４極以上の電極により構成され、電極毎にそれぞれのＤＡＣアンプ１３２を介して偏向制御回路１３０により制御される。主偏向器２０８は、４極以上の電極により構成され、電極毎にそれぞれのＤＡＣアンプ１３４を介して偏向制御回路１３０により制御される。ステージ位置測定器１３９は、ミラー２１０からの反射光を受光することによって、レーザ干渉法の原理でＸＹステージ１０５の位置を測長する。

【0019】

制御計算機１１０内には、パターン密度算出部５０、ドーズ量算出部５２、参照テーブル作成部５４、温度算出部５７、補正部６２、照射時間データ生成部７２、データ加工部７４、転送制御部７９、及び描画制御部８０が配置される。制御計算機１１０内の各部は、処理回路を有する。処理回路は、例えば、電気回路、コンピュータ、プロセッサ、回路基板、量子回路、或いは、半導体装置を含む。

【0020】

各部は、共通する処理回路（同じ処理回路）を用いても良いし、或いは異なる処理回路（別々の処理回路）を用いても良い。各部に入出力される情報および演算中の情報はメモリ１１２に格納される。

【0021】

描画装置１００の描画動作は、描画制御部８０によって制御される。各ショットの照射時間データの偏向制御回路１３０への転送処理は、転送制御部７９によって制御される。

【0022】

描画装置１００の外部から描画データが入力され、記憶装置１４０に格納される。描画データには、チップデータ及び描画条件データが含まれる。チップデータには、図形パターン毎に、例えば、図形コード、座標、及びサイズ等が定義される。描画条件データには、多重度を示す情報、及びステージ速度が含まれる。

【0023】

記憶装置１４４には、矩形熱源が計算対象領域（注目メッシュ領域）に与える温度上昇量を取得するための後述する参照テーブルが格納される。本実施形態では、単位熱源領域の形状が矩形である矩形熱源について説明するが、単位熱源領域の形状は矩形に限定されない。

【0024】

図２に示すように、成形アパーチャアレイ基板２０３には、縦（ｙ方向）ｐ列×横（ｘ方向）ｑ列（ｐ，ｑ≧２）の開口部２２が所定の配列ピッチでマトリクス状に形成されている。図２は、横縦（ｘ，ｙ方向）に３２列×３２行の開口部２２が形成される例を示す。各開口部２２は、共に同じ寸法形状の矩形又は円形で形成される。これらの複数の開口部２２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。

【0025】

ブランキングアパーチャアレイ機構２０４には、成形アパーチャアレイ基板２０３の各開口部２２の配置位置に合わせて貫通孔が形成され、各貫通孔には、対となる２つの電極からなるブランカが配置される。各貫通孔を通過するマルチビーム２０は、それぞれ独立に、ブランカに印加される電圧によって偏向される。この偏向によって、各ビームがブランキング制御される。このように、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４により、成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の開口部２２を通過したマルチビーム２０の各ビームに対してブランキング偏向が行われる。

【0026】

次に、描画機構１５０の動作の具体例について説明する。電子銃２０１（放出源）から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２によりほぼ垂直に成形アパーチャアレイ基板２０３全体を照明する。電子ビーム２００は、成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の開口部２２が含まれる領域を照明する。複数の開口部２２の位置に照射された電子ビーム２００の各一部が、開口部２２をそれぞれ通過することによって、例えばビームアレイ形状が矩形のマルチビーム（複数の電子ビーム）２０が形成される。

【0027】

マルチビーム２０は、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４のそれぞれ対応するブランカ内を通過する。ブランカは、それぞれ、設定された描画時間（照射時間）の間、ビームがＯＮ状態になるように個別に通過するビームをブランキング制御する。

【0028】

ブランキングアパーチャアレイ機構２０４を通過したマルチビーム２０は、縮小レンズ２０５によって、縮小され、制限アパーチャ基板２０６に形成された中心の穴に向かって進む。ブランキングアパーチャアレイ機構２０４のブランカによって偏向された電子ビームは、制限アパーチャ基板２０６の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ基板２０６によって遮蔽される。一方、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４のブランカによって偏向されなかった電子ビームは、図１に示すように制限アパーチャ基板２０６の中心の穴を通過する。

【0029】

このように、制限アパーチャ基板２０６は、ブランカによってビーム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、制限アパーチャ基板２０６を通過したビームにより、１回分のショットの各ビームが形成される。

【0030】

制限アパーチャ基板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、主偏向器２０８及び副偏向器２０９によって、制限アパーチャ基板２０６を通過したマルチビーム２０全体が同方向にまとめて偏向され、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。

【0031】

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主偏向器２０８によってマルチビーム２０を偏向することによるトラッキング制御が行われる。

【0032】

一度に照射されるマルチビーム２０は、理想的には成形アパーチャアレイ基板２０３の複数の開口部２２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。

【0033】

図３は、描画動作の一例を説明するための概念図である。図３に示すように、試料１０１の描画領域３０は、例えば、ｙ方向に向かって所定の幅で短冊状の複数のストライプ領域３２に仮想分割される。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３２の左端に１回のマルチビーム２０のショットで照射可能な照射領域３４が位置するように調整し、描画が開始される。

【0034】

第１番目のストライプ領域３２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は例えば等速で連続移動させる。第１番目のストライプ領域３２の描画終了後、ステージ位置を－ｙ方向に移動させて、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方向に向かって同様に描画を行う。

【0035】

このような動作を繰り返し、各ストライプ領域３２を順に描画する。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、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３２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よい。

【0036】

ＸＹステージ１０５を等速で移動させる場合において、ストライプ毎に連続移動速度が異なっていてもよい。１回のショットでは、成形アパーチャアレイ基板２０３の各開口部２２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、最大で各開口部２２と同数の複数のショットパターンが一度に形成される。

【0037】

図４は、マルチビームの照射領域と描画対象画素との一例を示す図である。図４において、ストライプ領域３２は、例えば、マルチビーム２０を構成する個別ビームのサイズでメッシュ状の複数のメッシュ領域に分割される。各メッシュ領域が、描画対象の画素３６（単位照射領域、照射位置、或いは描画位置）となる。描画対象の画素３６のサイズは、ビームサイズに限定されるものではなく、ビームサイズとは関係なく任意の大きさで構成されるものでも構わない。例えば、ビームサイズの１／ａ（ａは１以上の整数）のサイズで構成されても構わない。

【0038】

図４の例では、試料１０１の描画領域３０が、例えばｙ方向に、１回のマルチビーム２０の照射で照射可能な照射領域３４（ビームアレイ領域）のサイズと実質同じ幅サイズで複数のストライプ領域３２に分割された場合を示している。矩形の照射領域３４のｘ方向のサイズは、ｘ方向のビーム数×ｘ方向のビーム間ピッチで定義できる。矩形の照射領域３４のｙ方向のサイズは、ｙ方向のビーム数×ｙ方向のビーム間ピッチで定義できる。

【0039】

照射領域３４内に、１回のマルチビーム２０のショットで照射可能な複数の画素２８（ビームの描画位置）が示されている。試料面上における隣り合う画素２８間のピッチがマルチビーム２０の各ビーム間のピッチとなる。ｘ，ｙ方向にビームピッチのサイズで囲まれた矩形の領域で１つのサブ照射領域２９（ピッチセル）を構成する。各サブ照射領域２９は、１つの画素２８が含まれる。図４の例では、例えば、各サブ照射領域２９の左上の角部の画素がビームの描画位置となる画素２８として示されている。

【0040】

各サブ照射領域２９は、例えば１０×１０画素で構成される。図４では、１０×１０画素の各サブ照射領域２９を、４×４画素に省略して示している。

【0041】

図５は、マルチビーム描画動作の一例を示す。図５の例では、試料１０１面上の各サブ照射領域２９内を１０本の異なるビームで描画する場合を示している。また、図５の例では、各サブ照射領域２９内の１／１０（照射に用いられるビーム本数分の１）の領域を描画する間に、ＸＹステージ１０５が、例えば、２５ビームピッチ分の距離Ｌだけ移動する速度で、連続移動する描画動作を示している。

【0042】

図５の例に示す描画動作では、例えば、ＸＹステージ１０５が２５ビームピッチ分の距離Ｌを移動する間に副偏向器２０９によって順に照射位置（画素３６）をシフトさせながらショットサイクル時間でマルチビーム２０を１０ショットすることにより同じサブ照射領域２９内の異なる１０個の画素を描画（露光）する場合を示している。

【0043】

１０個の画素を描画（露光）する間、照射領域３４がＸＹステージ１０５の移動によって試料１０１との相対位置がずれないように、主偏向器２０８によってマルチビーム２０全体を一括偏向することによって、照射領域３４をＸＹステージ１０５の移動に追従させる。言い換えれば、トラッキング制御が行われる。よって、１回あたりのトラッキング制御中に主偏向器２０８によって一括偏向される距離Ｌがトラッキング距離となる。

【0044】

１回のトラッキングサイクルが終了するとトラッキングリセットして、前回のトラッキング開始位置に戻る。各サブ照射領域２９の上から１番目の画素行の描画は終了しているので、トラッキングリセットした後、次回のトラッキングサイクルにおいて、副偏向器２０９は、各サブ照射領域２９のまだ描画されていない画素列、例えば上から２行目の画素列、を描画するようにビームを偏向し、描画位置をシフトする。

【0045】

このように、トラッキングリセット毎に、描画する画素列を変えていく。１０回のトラッキング制御を行う間に、各サブ照射領域２９内の各画素３６は１回ずつ描画されることになる。ストライプ領域３２の描画中、このような動作を繰り返すことで、図３に示すように、照射領域３４ａ～３４ｏのように照射領域３４の位置が順次移動していき、ストライプ領域３２の描画を行う。

【0046】

図５の例では、幅Ｗの照射領域３４の右下角部に位置した試料面上のサブ照射領域２９が、２回目のトラッキング制御では、照射領域３４の右下角部から左方向に距離Ｌだけ移動した位置になる。よって、１回目のトラッキング制御で照射領域３４の右下角部に位置したサブ照射領域２９は、２回目のトラッキング制御では、照射領域３４の右下角部から左方向に距離Ｌだけ離れた位置の別のビームによって描画される。ここでは、右下角部のビームから、－ｘ方向に、例えば、画素２５個分の距離（２５ビームピッチ分の距離Ｌ）離れたビームによって描画されることになる。

【0047】

例えば、ステージ１パスあたり多重度２に設定される描画処理では、各サブ照射領域２９内の各画素３６は、２０回のトラッキング制御によって、２回ずつ描画される。

【0048】

マルチビーム描画では、多数のビームが用いられるため、レジストヒーティングが生じる。本実施形態では、周辺のビーム照射領域から与えられる温度上昇値を高速かつ高精度に算出し、温度上昇値に基づいてドーズ量を補正し、レジストヒーティングによる影響を補正する。

【0049】

図６は、本発明の実施形態にかかる描画方法を説明するフローチャートである。この描画方法は、参照テーブル作成工程（Ｓ１０２）と、パターン密度算出工程（Ｓ１０４）と、ドーズ量算出工程（Ｓ１０６）と、温度上昇値算出工程（Ｓ１０８）と、ドーズ量補正工程（Ｓ１１０）と、照射時間データ生成工程（Ｓ１１２）と、データ加工工程（Ｓ１１４）と、描画工程（Ｓ１１６）とを備える。

【0050】

まず、参照テーブル作成工程（Ｓ１０２）において、参照テーブル作成部５４が、１つの矩形熱源が周辺のメッシュ領域に対して発生させる温度を、矩形熱源の総照射時間（Δｔ_ｓｈｏｔ）、矩形熱源への照射開始時を基準とした観測時刻（ｔ_ｏｂｓ）、及び矩形熱源中央からの距離（ｘ）の複数の組合せについて規定した、３次元の参照テーブルを作成し、記憶装置１４４に格納する。矩形熱源及びメッシュ領域の大きさや形状は特に限定されないが、例えば、１辺がマルチビームの２５ビームピッチ分の距離の正方形とすることができる。矩形熱源への照射開始時を基準とした観測時刻（ｔ_ｏｂｓ）は、言い換えれば、矩形熱源への照射を開始してから観測時刻（ｔ_ｏｂｓ）までの経過時間である。

【0051】

参照テーブルの各要素は、下記の数式（１）、（２）を用いて、Ｔ_ｄ（ｘ，ｙ，ｔ＝ｔ_ｏｂｓ，Δｔ_ｓｈｏｔ）として計算する。参照テーブルの次元を減らすため、ｙ＝０とする。Ｔ_ｄ（ｘ，ｙ＝０，ｔ＝ｔ_ｏｂｓ，Δｔ_ｓｈｏｔ）は、原点位置に中心を持つ矩形領域に矩形の連続ビームを時刻０から時刻Δｔ_ｓｈｏｔまで照射するときに、観測時刻ｔ_ｏｂｓで、距離ｘ（ｙは０）離れた点に与える温度上昇値を示す。

【0052】

【数1】

【0053】

【数2】

【0054】

上記の数式（１）において、Ｄ_ＰＥＣは、近接効果補正（ＰＥＣ）後の照射量を示す。
Ｎ_{ｍｕｌｔｉ}は、ストライプ多重度（多重描画の重ね書き回数）を示す。
Ｊ_ｃｕｒｒは、電流密度を示す。
θ（ｔ_ｏｂｓ－ｔ´）は、ヘビサイド関数（ステップ関数）を示す。照射時間ｔ´についての積分範囲から、観測時刻ｔ_ｏｂｓよりも未来の領域の効果をゼロにする。ｔ＜０の場合はθ（ｔ）＝０となり、ｔ≧０の場合はθ（ｔ）＝１となる。

【0055】

Ｎ_ＢＡＳは、ビームアレイ領域１つ分だけｘ方向に進むときのトラッキングサイクル回数を示す。図７は、Ｎ_ＢＡＳ＝４とした場合の、矩形領域をビームアレイ領域が通過している間にビームが照射されているタイミングを示す。上述したように、トラッキング制御中は、照射領域３４がＸＹステージ１０５の移動に追従し、ビームが照射される。トラッキングリセットして、前回のトラッキング開始位置へビームを戻している間は、ビーム照射は行われない。ビーム照射時間の合計が上記のΔｔ_ｓｈｏｔに相当する。

【0056】

ｔ_０（ｉ_ＢＡＳ）は、ｉ_ＢＡＳ回目のトラッキングサイクルでの照射開始時刻を表す。例えば、Ｎ_ＢＡＳ＝４の場合、ｉ_ＢＡＳは１～４の値をとり、ｔ_０（１）、ｔ_０（２）、ｔ_０（３）、ｔ_０（４）が表す時刻を図７に示している。

【0057】

Ｌ_ＢＡは、ビームアレイ領域１つ分の長さを示す。
Δｔ_ｐａｓｓは、ビームアレイ領域がＬ_ＢＡだけ進むのに要する時間を示す。言い換えれば、Ｎ_ＢＡＳ回のトラッキングサイクルに要する時間に相当する。
ｖ_{ｓｔａｇｅ}は、ステージ速度を示す。

【0058】

上記の数式（２）において、ｐは、矩形熱源のサイズを示す。
ｄＴ／ｄｔは、矩形熱源を仮定した熱拡散方程式から得られる解析解を示す。
Ｐは、矩形熱源の入力電力密度を示す。
ρは、試料１０１の質量密度を示す。
Ｃ_ｐは、試料１０１の比熱を示す。
αは、試料１０１の熱拡散係数を示す。
Ｅｒｆは、誤差関数を示す。
ｔは、照射開始時刻からの相対的な観測時刻を示す。
ｔ´は、積分される照射時間を示す。

【0059】

数式（１）に示すように、本実施形態による温度計算では、マルチビームの照射を、連続ビームの照射として扱わずに、トラッキングサイクルの周期のパルス状のビームの照射として扱い、パルス状の時間構造を取り入れた温度の時間積分を行う。

【0060】

上記の数式（１）、（２）を用いて、ｘ、ｔ_ｏｂｓ、Δｔ_ｓｈｏｔの値を変えた複数の組合せの各々について温度上昇量（時間積分）を算出し、ｘ、ｔ_ｏｂｓ、Δｔ_ｓｈｏｔの組合せに対応する温度上昇値を規定した参照テーブルを作成する。

【0061】

参照テーブルにおいて温度上昇量を規定するｘの範囲は例えばゼロからビームアレイ領域の３倍までであり、温度上昇量を規定するｘの間隔は例えば温度メッシュサイズである。参照テーブルにおいて温度上昇量を規定するｔ_ｏｂｓの範囲は例えばゼロからビームアレイの通過時間の２倍であり、温度上昇量を規定するｔ_ｏｂｓの間隔は例えばビームアレイの通過時間の１／１０倍である。参照テーブルにおいて温度上昇量を規定するΔｔ_ｓｈｏｔの範囲は例えばステージ１パス当たりの最大照射量を電流密度で割った時間であり、温度上昇量を規定するΔｔ_ｓｈｏｔの間隔は例えば最大値の１／２０倍などである。

【0062】

図８に示すように、矩形熱源Ｈ１への照射開始時を基準として、観測時刻ｔ_ｏｂｓにおいて矩形熱源Ｈ１が計算対象領域Ｔ１（注目メッシュ領域）に対して発生させる温度は、矩形熱源Ｈ１の中央から計算対象領域Ｔ１の中央までの距離、観測時刻ｔ_ｏｂｓまでの矩形熱源Ｈ１の総照射時間、及び観測時刻ｔ_ｏｂｓに対応する温度上昇値を参照テーブルから抽出することで、取得できる。矩形熱源Ｈ２、Ｈ３が計算対象領域Ｔ１に対して発生させる温度も同様にして取得できる。

【0063】

図８に示す例では、計算対象領域Ｔ１からの距離によらず矩形熱源のサイズを一定として参照テーブルを作成している。時間的、空間的に遠い熱源の発した熱は、周辺の熱源が発した熱と平均化されるため、図９に示すように、計算対象領域Ｔ１からの距離が長い程（計算対象領域Ｔ１から遠い程）、矩形熱源のサイズを大きくして、参照テーブルを作成してもよい。

【0064】

また、マルチビーム描画では、温度分布はｙ方向に広がりを持つため、図１０に示すように、矩形熱源の形状を、ｙ方向を長辺とする長方形として、参照テーブルを作成してもよい。

【0065】

パターン密度算出工程（Ｓ１０４）において、パターン密度算出部５０は、ストライプ領域３２毎に、記憶装置１４０から描画データを読み出し、対象のストライプ領域３２内の画素３６毎にパターン密度（パターンの面積密度）を算出する。パターン密度算出部５０は、ストライプ領域３２毎に、算出された各画素３６のパターン密度を使ってパターン密度マップを作成する。各画素３６のパターン密度は、パターン密度マップの各要素として定義される。作成されたパターン密度マップは記憶装置１４４に格納される。

【0066】

ドーズ量算出工程（Ｓ１０６）において、ドーズ量算出部５２は、画素３６毎に、当該画素３６に照射するためのドーズ量（照射量）を演算する。ドーズ量は、例えば、予め設定された基準照射量に近接効果補正照射係数とパターン密度とを乗じた値として演算すればよい。このように、ドーズ量は、画素３６毎に算出されたパターンの面積密度に比例して求めると好適である。

【0067】

近接効果補正照射係数の演算では、まず、描画領域（ここでは、例えばストライプ領域３２）を所定のサイズでメッシュ状に複数の近接メッシュ領域（近接効果補正計算用メッシュ領域）に仮想分割する。近接メッシュ領域のサイズは、近接効果の影響範囲の１／１０程度、例えば、１μｍ程度に設定すると好適である。そして、記憶装置１４０から描画データを読み出し、近接メッシュ領域毎に、当該近接メッシュ領域内に配置されるパターンのパターン面積密度を演算する。そして、近接メッシュ領域のパターン面積密度に基づいて、近接効果を補正するための近接効果補正照射係数を算出する。近接効果補正照射係数の計算手法は従来のシングルビーム描画方式で使用されている手法と同様で構わない。

【0068】

そして、ドーズ量算出部５２は、ストライプ領域３２毎に、算出された各画素３６のドーズ量を使ってドーズマップ（１）を作成する。各画素３６のドーズ量は、ドーズマップ（１）の各要素として定義される。作成されたドーズマップ（１）は記憶装置１４４に格納される。

【0069】

温度上昇値算出工程（Ｓ１０８）において、温度算出部５７が、温度上昇値の計算対象のメッシュ領域（注目メッシュ領域）について、観測時刻ｔ_ｏｂｓにおける周辺の矩形熱源からの温度上昇の寄与を全て加算し、温度上昇値を算出する。温度算出部５７は、周辺の矩形熱源の各々について、ドーズマップ（１）から求めた照射量と、注目メッシュ領域までの距離と、照射開始から測定した相対的な観測時刻とを用いて、参照テーブルから温度上昇値を取得し、各矩形熱源による温度上昇値を足し合わせる。参照テーブルからの温度上昇値の取得は、補間や補外を含む。

【0070】

例えば、下記の数式（３）を用いて、周辺の矩形熱源からの温度上昇値を参照テーブルから取得し、足し合わせる。

【0071】

【数3】

【0072】

数式（３）において、ｉｘ、ｉｙは、ストライプ領域のｘ方向、ｙ方向のメッシュインデックスのうち、注目メッシュ領域の座標に対応するものである。注目メッシュ領域のサイズをｐとした場合、注目メッシュ領域のｘ方向の座標は、ｐ・ｉｘとなる。
ｔ_ｏｂｓは、ストライプ領域の照射開始時刻を原点とした観測時刻を示す。
ｒ_ｔは、注目メッシュ領域のビーム照射開始からの経過時間を、ビームアレイ領域通過時間Δｔ_ｐａｓｓを単位として測定したものであり、０～１の範囲の値となる。

【0073】

Ｔ（ｉｘ，ｉｙ，ｒ_ｔ）は、注目メッシュ領域における、相対時刻ｒ_ｔでの温度上昇値を示す。
ｉｘ´，ｉｙ´は、注目メッシュ領域の周辺の矩形熱源を表すメッシュ座標でのインデックスを示す。
Ｎ_ｙは、ストライプ領域内のｙ方向の矩形熱源の数を示す。
ｒは、注目メッシュ領域と矩形熱源との距離を示す。
ｔ_ｏｂｓ－ｔ_０（ｉｘ´）は、ｉｘ´の位置にある矩形熱源の照射開始から測定した相対的な観測時刻を示す。
Δｔ_ｓｈｏｔは、（ｉｘ´，ｉｙ´）の位置の矩形熱源の総照射時間を示す。

【0074】

図１１は、周辺の矩形熱源からの温度上昇値の足し合わせを説明する概念図である。図１１の横軸がビームアレイ領域の進行方向と平行な軸を表す。直線Ｌ１がビームアレイ領域の先頭位置を示し、直線Ｌ２がビームアレイ領域の後端位置を示す。直線Ｌ１と直線Ｌ２の間隔がビームアレイ領域のサイズに相当する。実際の描画ではビームアレイ領域１つ分だけ進む間に複数回のトラッキングサイクルが含まれるが、図１１では説明の便宜上、ビームアレイ領域が試料面を等速直線運動しているとしてモデル化する。

【0075】

観測時刻ｔ_ｏｂｓにおける注目メッシュ領域の温度上昇値は、周辺の矩形熱源からの温度上昇値Ｔ_ｄ１、Ｔ_ｄ２等を足し合わせたものである。

【0076】

温度算出部５７は、注目メッシュ領域をビームアレイ領域が通過する時間領域で、Ｔ（ｉｘ，ｉｙ，ｒ_ｔ）を所定時間間隔で算出し、平均化して、注目メッシュ領域の実効温度を算出する。

【0077】

例えば、トラッキングサイクルの照射終了時刻でＴ（ｉｘ，ｉｙ，ｒ_ｔ）を所定算出し、平均化して、注目メッシュ領域の実効温度を算出する。例えば、Ｎ_ＢＡＳ＝４の場合（図７参照）、４つの観測時刻でＴ（ｉｘ，ｉｙ，ｒ_ｔ）を算出し、平均化する。

【0078】

このような計算を繰り返すことで、ストライプ領域内の実効温度マップが得られる。

【0079】

ドーズ量補正工程（Ｓ１１０）において、補正部６２は、実効温度と、単位温度当たりのドーズ変化量を示す変調率とを用いて、各注目メッシュ領域を照射する複数のビームのドーズ量を補正する。変調率は、基板の単位温度当たりの描画パターンの線幅変化量と、単位ドーズ当たりの線幅変化量とに基づいて事前に算出し、記憶装置１４４に格納する。

【0080】

補正部６２は、画素３６のドーズ量をドーズマップ（１）から取り出し、この画素３６を含む注目メッシュ領域の実効温度に変調率を乗じて補正量を求め、取り出したドーズ量から補正量を減じることで、補正ドーズ量を算出する。そして、補正部６２は、ストライプ領域３２毎に、算出された各画素３６の補正ドーズ量を用いてドーズマップ（２）を作成する。各画素３６の補正ドーズ量は、ドーズマップ（２）の各要素として定義される。これにより、補正後（変調後）のドーズ分布が求まる。作成されたドーズマップ（２）は記憶装置１４４に格納される

【0081】

照射時間データ生成工程（Ｓ１１２）において、照射時間データ生成部７２は、画素３６毎に、当該画素３６に演算された補正ドーズを入射させるための電子ビームの照射時間を演算する。照射時間は、補正ドーズ量を電流密度で割ることで演算できる。各画素３６の照射時間は、マルチビーム２０の１ショットで照射可能な最大照射時間内の値として演算される。各画素３６の照射時間は、最大照射時間を例えば１０２４階調（１０ビット）とする０～１０２３の階調値データに変換する。階調化された照射時間データは記憶装置１４２に格納される。

【0082】

データ加工工程（Ｓ１１４）において、データ加工部７４は、描画シーケンスに沿ってショット順に照射時間データを並び替える。

【0083】

描画工程（Ｓ１１６）において、描画制御部８０による制御のもと、転送制御部７９は、ショット順に照射時間データを偏向制御回路１３０に転送する。偏向制御回路１３０は、ブランキングアパーチャアレイ機構２０４にショット順にブランキング制御信号を出力すると共に、ＤＡＣアンプユニット１３２，１３４にショット順に偏向制御信号を出力する。そして、描画機構１５０は、実効温度を用いてそれぞれ補正されたドーズ量のマルチビーム２０を用いて、試料１０１にパターンを描画する。

【0084】

以上のように、本実施形態によれば、注目メッシュ領域と矩形熱源との間での温度計算コストを、参照テーブルからの温度上昇値読み出し及び補間に抑えることができるため、マルチビーム描画におけるレジストヒーティングの補正を精度良く高速に計算できる。

【0085】

上記実施形態による手法は、ステージ速度が等速の場合だけでなく、可変であっても適用できる。ステージ速度が等速の場合は、位相空間においてビームアレイ領域の先頭位置、後端位置は直線で示されるが（例えば図１１の直線Ｌ１、Ｌ２）、ステージ速度が可変の場合は、直線に代えて折れ線や曲線で示すことができる。

【0086】

例えば、ストライプ領域をｘ方向にブロック状の複数の計算処理単位領域（ＤＰＢ領域）に分割し、ＤＰＢ領域毎に描画時間を算出する。描画時間とＤＰＢ領域の幅に基づいてＤＰＢ領域毎のステージ速度を算出し、図１２Ａに示すような、ストライプ領域内でのステージ速度分布を求める。

【0087】

このステージ速度分布から、図１２Ｂに示すようなビームアレイ領域の位相空間が得られる。図１２Ｂにおいて、折れ線Ｌ３がビームアレイ領域の先頭位置を示し、折れ線Ｌ４がビームアレイ領域の後端位置を示す。この位相空間から、注目メッシュ領域の周辺の矩形熱源の総照射時間、及び照射開始から観測時刻までの時間を求め、これらと矩形熱源から注目メッシュ領域までの距離に対応する温度上昇量を参照テーブルから取得し、積算して、注目メッシュ領域の実効温度を算出する。

【0088】

トラッキングサイクルを考慮する場合は、階段状の位相空間を使用すればよい。

【0089】

上記実施形態では、注目メッシュ領域をビームアレイ領域が通過する時間領域で、Ｔ（ｉｘ，ｉｙ，ｒ_ｔ）を所定時間間隔で算出し、平均化して、注目メッシュ領域の実効温度を算出する例について説明したが、後方散乱電子が注目メッシュ領域に到達し得る時間領域でＴ（ｉｘ，ｉｙ，ｒ_ｔ）を所定時間間隔で算出してもよい。

【0090】

注目メッシュ領域をビームアレイ領域が通過した直後の単一の観測時刻でのみＴ（ｉｘ，ｉｙ，ｒ_ｔ）を算出し、これを注目メッシュ領域の実効温度としてもよい。

【0091】

上記実施形態では、注目メッシュ領域の実効温度を算出し、この実効温度に基づくドーズ量の補正によってレジストヒーティングを補正する構成を説明したが、レジストヒーティングを補正する手法はこれに限るものではない。例えば、算出した実効温度に基づいて、描画する図形パターン自体をリサイズすることにより、レジストヒーティングを補正してもよい。

【0092】

この場合、記憶装置１４４には、単位温度ΔＴあたりのＣＤ変化量ΔＣＤを近似した相関データが格納されている。補正部６２は、この相関データを参照し、注目メッシュ領域の実効温度とパターンの寸法変化量（ΔＣＤ／ΔＴ）とを乗じた値を補正量として算出する。そして、補正部６２は、この補正量を用いて図形パターンのサイズをリサイズする。リサイズされた各図形パターンのデータは、記憶装置１４４に格納される。

【0093】

パターン密度算出部５０は、リサイズされた図形パターンのデータを用いて、対象のストライプ領域３２内の画素３６毎にパターン密度ρ（パターンの面積密度）を算出し、パターン密度マップを作成する。ドーズ量算出部５２は、パターン密度マップを用いて、画素３６毎に、当該画素３６に照射するためのドーズ量（照射量）を演算し、ドーズマップを作成する。

【0094】

照射時間データ生成部７２は、画素３６毎に、当該画素３６に演算されたリサイズ補正後のドーズ量を入射させるための電子ビームの照射時間ｔを演算する。照射時間ｔは、ドーズ量を電流密度で割ることで演算できる。照射時間データは記憶装置１４２に格納される。その後、図６のデータ加工工程（Ｓ１１４）及び描画工程（Ｓ１１６）と同様の処理を行うことで、試料１０１にリサイズされたパターンが描画される。リサイズ処理によりレジストヒーティングを補正できる。

【0095】

上述した実施形態で説明した制御計算機１１０の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをＣＤ－ＲＯＭ等の非一時的な記録媒体に収納し、コンピュータ（ＣＰＵ）に読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。図１は、記憶装置１４０にプログラムが格納される例を示している。

【0096】

本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。

【符号の説明】

【0097】

２０ マルチビーム
３２ ストライプ領域
１０１ 試料
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１１０ 制御計算機
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３ 成形アパーチャアレイ基板
２０４ ブランキングアパーチャアレイ機構
２０５ 縮小レンズ
２０６ 制限アパーチャ基板
２０７ 対物レンズ
２０８ 主偏向器
２０９ 副偏向器

【要約】

マルチ荷電粒子ビーム描画領域の実効温度算出方法は、温度計算対象の注目メッシュ領域をビームアレイ領域が通過する時間領域で、注目メッシュ領域の周囲の複数の単位熱源領域が注目メッシュ領域に与える温度上昇量を積算して、注目メッシュ領域の実効温度を算出する。ビームアレイ領域が注目メッシュ領域を通過する時間領域内のトラッキングサイクルの照射終了時刻である複数の観測時刻で、各単位熱源領域について、単位熱源領域の総照射時間、単位熱源領域への照射開始から観測時刻までの時間、及び単位熱源領域から注目メッシュ領域までの距離に基づいて、注目メッシュ領域に与える温度上昇量を求め、この温度上昇量を積算し、複数の観測時刻に対応する積算値を平均化して、注目メッシュ領域の実効温度を算出する。マルチ荷電粒子ビームの照射を、トラッキングサイクルを周期とするパルス状のビーム照射とした時間構造を用いて、温度の時間積分を行う。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】