荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法
【目的】現像ローディング効果とエッチングローディング効果による寸法変動の両方を近接効果も補正しながら補正する。
【構成】描画装置１００は、それぞれ異なる近接効果密度の複数のパターン寸法マップデータを入力し、記憶する記憶装置１４２と、マップ位置毎に、照射量関数により得られる照射量で当該マップ位置を描画した際に、一部の近接効果密度ではパターン寸法の寸法誤差が補正され、残りの近接効果密度ではパターン寸法の寸法誤差に補正残りが生じる近接効果補正係数と基準照射量の組を選択する選択部１０と、マップ位置毎に、近接効果密度に依存した補正残りを補正する補正項を演算する補正項演算部１６と、マップ位置毎に、選択された組と補正項とを用いて照射量を演算する照射量演算部１８と、得られた照射量の電子ビームを用いて、基板上に所望のパターンを描画する描画部１５０と、を備えたことを特徴とする。
【構成】描画装置１００は、それぞれ異なる近接効果密度の複数のパターン寸法マップデータを入力し、記憶する記憶装置１４２と、マップ位置毎に、照射量関数により得られる照射量で当該マップ位置を描画した際に、一部の近接効果密度ではパターン寸法の寸法誤差が補正され、残りの近接効果密度ではパターン寸法の寸法誤差に補正残りが生じる近接効果補正係数と基準照射量の組を選択する選択部１０と、マップ位置毎に、近接効果密度に依存した補正残りを補正する補正項を演算する補正項演算部１６と、マップ位置毎に、選択された組と補正項とを用いて照射量を演算する照射量演算部１８と、得られた照射量の電子ビームを用いて、基板上に所望のパターンを描画する描画部１５０と、を備えたことを特徴とする。
【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係り、例えば、電子線描画において線幅均一性を向上させるための電子ビームの照射量を求める手法に関する。
【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。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、高精度の原画パターンの生産に用いられる。
【０００３】
図１３は、従来の可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。
可変成形型電子線（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）描画装置は、以下のように動作する。第１のアパーチャ４１０には、電子線３３０を成形するための矩形例えば長方形の開口４１１が形成されている。また、第２のアパーチャ４２０には、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０を所望の矩形形状に成形するための可変成形開口４２１が形成されている。荷電粒子ソース４３０から照射され、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０は、偏向器により偏向され、第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１の一部を通過して、所定の一方向（例えば、Ｘ方向とする）に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０に照射される。すなわち、第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過できる矩形形状が、Ｘ方向に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０の描画領域に描画される。第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過させ、任意形状を作成する方式を可変成形方式（ＶＳＢ方式）という。
【０００４】
上述した電子ビーム描画では、より高精度な試料面内、例えばマスク面内の線幅均一性が求められている。ここで、かかる電子ビーム描画では、電子ビームをレジストが塗布されたマスクに照射して回路パターンを描画する場合、電子ビームがレジスト層を透過してその下の層に達し、再度レジスト層に再入射する後方散乱による近接効果と呼ばれる現象が生じてしまう。これにより、描画の際、所望する寸法からずれた寸法に描画されてしまう寸法変動が生じてしまう。一方、描画後の現像やエッチングを行なう場合においても、回路パターンの粗密に起因したローディング効果と呼ばれる寸法変動が生じてしまう。
【０００５】
電子ビームの照射量は、例えば、基準照射量Ｄｂａｓｅと、近接効果を補正するための近接効果補正係数ηとパターン面積密度ρ或いは近接効果密度Ｕに依存した近接効果補正照射量Ｄｐ（η，Ｕ）との積で計算される。ここで、基準照射量Ｄｂａｓｅ毎に近接効果補正がよく合う近接効果補正係数ηが存在する。そして、基準照射量Ｄｂａｓｅが大きいほどレレスト像の寸法が大きくなる。
【０００６】
そこで、基板の位置毎に基準照射量Ｄｂａｓｅと近接効果補正係数ηとの組を変えて近接効果補正を維持しながらローディング効果による寸法変動量もあわせて補正する第１の手法がある（例えば、特許文献１参照）。かかる第１の手法で得られる照射量では、近接効果密度Ｕに関係なく、同じ寸法変化量が得られる。つまり、近接効果補正がずれないように寸法補正を行なう。かかる補正は、描画後の遮光膜のエッチング時に生じるローディング効果の補正に適している。
【０００７】
一方、近接効果補正係数ηは変えずに補正したい寸法と裕度に応じて基準照射量Ｄｂａｓｅを変更して補正する第２の手法もある。かかる第２の手法では、近接効果密度毎に異なる寸法補正量が得られる。近接効果密度を合わせた照射量がレジスト現像時の閾値からずれる場合の補正に適している。そのため、現像液の濃度ムラにより生じる現像閾値の不均一性に起因するローディング効果の補正に適している。
【０００８】
実際のマスク製造時に生じるローディング効果によるパターン寸法の誤差には、上述した現像時に生じるローディング効果とエッチング時に生じるローディング効果とが融合されている。すなわち、同じ位置にて両者が混在している場合がある。そのため、上述したいずれか一方の補正では補正しきれない場合がある。そこで、前者を第１の手法で補正し、後者を第２の手法で補正するといった第３の手法が検討されている。しかしながら、第３の手法で補正するためには、ユーザ等が実際に生じた寸法誤差を第１の手法の成分と第２の手法の成分に分離する必要があり、これを行なうことは非常に難しい。また、現像時に生じるローディング効果とエッチング時に生じるローディング効果との間で補正に用いる近接効果補正係数ηを変更する必要が生じた場合には上述した第３の手法は対応できなくなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１５０４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したいずれの手法においても、現像時に生じるローディング効果による寸法変動とエッチング時に生じるローディング効果による寸法変動との両方を近接効果も補正しながら十分に補正することは困難であるといった問題があった。しかし、かかる問題に対して従来十分な手法が確立されていなかった。
【００１１】
そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、現像時に生じるローディング効果による寸法変動とエッチング時に生じるローディング効果による寸法変動との両方を近接効果も補正しながら補正することが可能な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】
【００１２】
本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
近接効果密度を可変にして基板にパターンを描画した際に基板に形成されたパターン寸法の分布を示す、それぞれ異なる近接効果密度の複数のパターン寸法マップデータを入力し、記憶する記憶装置と、
マップ位置毎に、近接効果補正係数と基準照射量とを用いて計算される寸法誤差を補正する照射量関数により得られる照射量で当該マップ位置を描画した際に、一部の近接効果密度ではパターン寸法の寸法誤差が補正され、残りの近接効果密度ではパターン寸法の寸法誤差に補正残りが生じる近接効果補正係数と基準照射量の組を選択する選択部と、
マップ位置毎に、近接効果密度に依存した補正残りを補正する補正項を演算する補正項演算部と、
マップ位置毎に、選択された近接効果補正係数と基準照射量の組と補正項とを用いて照射量を演算する照射量演算部と、
マップ位置毎に得られた照射量の荷電粒子ビームを用いて、基板上に所望の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。
【００１３】
かかる構成により、近接効果補正条件に縛られることなく、近接効果補正係数と基準照射量を選択できる。そして、寸法変動の現象に関係なく寸法補正ができる。
【００１４】
また、異なる近接効果密度として、１０％以下のいずれかと、５０％と、９０％以上のいずれかとの３つを用いると好適である。
【００１５】
また、選択部は、マップ位置毎に、補正残りがより小さくなる近接効果補正係数と基準照射量の前記組を選択すると好適である。
【００１６】
また、異なる近接効果密度のうちの１つを基準近接効果密度として、近接効果補正係数と基準照射量の組は、基準近接効果密度において所望のパターン寸法が得られるように相関され、
記憶装置は、さらに、近接効果補正係数と基準照射量の複数の組と、基準近接効果密度において複数の組でそれぞれ得られるパターン寸法と、残りの近接効果密度における複数の組での寸法変動量とを示す相関データを記憶し、
選択部は、相関データを参照して、近接効果補正係数と基準照射量の前記組を選択すると好適である。
【００１７】
本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画方法は、
近接効果密度を可変にして基板にパターンを描画した際に基板に形成されたパターン寸法の分布を示す、それぞれ異なる近接効果密度の複数のパターン寸法マップデータを記憶する記憶装置から複数のパターン寸法マップデータを読み出し、マップ位置毎に、近接効果補正係数と基準照射量とを用いて計算される寸法誤差を補正する照射量関数により得られる照射量で当該マップ位置を描画した際に、一部の近接効果密度ではパターン寸法の寸法誤差が補正され、残りの近接効果密度ではパターン寸法の寸法誤差に補正残りが生じる近接効果補正係数と基準照射量の組を選択する工程と、
マップ位置毎に、近接効果密度に依存した補正残りを補正する補正項を演算する工程と、
マップ位置毎に、選択された近接効果補正係数と基準照射量の組と補正項とを用いて照射量を演算する工程と、
マップ位置毎に得られた照射量の荷電粒子ビームを用いて、基板上に所望のパターンを描画する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の一態様によれば、現像時に生じるローディング効果による寸法変動とエッチング時に生じるローディング効果による寸法変動といった複数の現象に基づく寸法変動全体を現象を区別することなく近接効果も補正しながら補正できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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における描画方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図３】実施の形態１におけるパターン寸法と照射量との相関データの一例を示すグラフである。
【図４】実施の形態１における近接効果補正係数と基準照射量との相関データの一例を示すグラフである。
【図５】実施の形態１におけるパターン寸法と近接効果補正係数との相関データの一例を示すグラフである。
【図６】実施の形態１における基準照射量と近接効果補正係数とＵ（ｘ）＝０．５でのパターン寸法とＵ（ｘ）＝０．５以外での寸法変動量との相関データの一例を示す図である。
【図７】実施の形態１における寸法マップの作成方法を説明するための概念図である。
【図８】実施の形態１における近接効果補正係数と基準照射量の組を選択する手法を説明するための概念図である。
【図９】実施の形態１における補正項を演算するための手法を説明するための概念図である。
【図１０】実施の形態１における照射量補正の一例を示す図である。
【図１１】実施の形態１における照射量補正の他の一例を示す図である。
【図１２】実施の形態１における照射量補正の他の一例を示す図である。
【図１３】従来の可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームでも構わない。また、荷電粒子ビーム装置の一例として、可変成形型の描画装置について説明する。
【００２１】
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、荷電粒子ビーム描画装置の一例である。特に、可変成形型（ＶＳＢ型）の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、ブランキング偏向器（ブランカー）２１２、ブランキングアパーチャ２１４、第１の成形アパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２の成形アパーチャ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、少なくともＸＹ方向に移動可能なＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５上には、描画対象となる試料１０１が配置される。試料１０１には、半導体装置を製造するための露光用のマスクやシリコンウェハ等が含まれる。マスクにはマスクブランクスが含まれる。
【００２２】
制御部１６０は、制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１２０、ＤＡＣ（デジタル・アナログコンバータ）アンプユニット１３０（偏向アンプ）、及び磁気ディスク装置等の記憶装置１４０，１４２を有している。制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１２０、及び磁気ディスク装置等の記憶装置１４０，１４２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１２０にはＤＡＣアンプユニット１３０が接続されている。ＤＡＣアンプユニット１３０は、ブランキング偏向器２１２に接続されている。
【００２３】
偏向制御回路１２０からＤＡＣアンプユニット１３０に対して、ブランキング制御用のデジタル信号が出力される。そして、ＤＡＣアンプユニット１３０では、デジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅させた上で偏向電圧として、ブランキング偏向器２１２に印加する。かかる偏向電圧によって電子ビーム２００が偏向させられ、各ショットのビームが形成される。
【００２４】
また、制御計算機１１０内には、選択部１０、近接効果補正係数η，基準照射量Ｄｂａｓｅマップ作成部１２、補正残フィッティング処理部１４、補正項算出部１６、照射量演算部１８、照射時間演算部２０、及び描画データ処理部２２が配置されている。選択部１０、近接効果補正係数η，基準照射量Ｄｂａｓｅマップ作成部１２、補正残フィッティング処理部１４、補正項算出部１６、照射量演算部１８、照射時間演算部２０、及び描画データ処理部２２といった各機能は、プログラムといったソフトウェアで構成されても良い。或いは、電子回路等のハードウェアで構成されてもよい。或いは、これらの組み合わせであってもよい。制御計算機１１０に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度メモリ１１２に記憶される。同様に、偏向制御回路１２０は、プログラムといったソフトウェアで動作させるコンピュータで構成されても、電子回路等のハードウェアで構成されてもよい。或いは、これらの組み合わせであってもよい。ここで、図１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成を記載している。描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成を備えていても構わない。例えば、偏向器２０５や偏向器２０８のための各ＤＡＣアンプユニットも備えていることは言うまでもない。
【００２５】
図２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２において、描画装置１００に入力する前に事前に行なう工程として、パターン寸法ＣＤと照射量Ｄとの相関データ取得工程（Ｓ１０２）、近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅとの相関データ取得工程（Ｓ１０４）、パターン寸法ＣＤと近接効果補正係数ηとの相関データ取得工程（Ｓ１０６）、及び補正パラメータ作成工程（Ｓ１０８）を実施する。さらに、事前に行なう工程として、寸法マップ作成工程（Ｓ１１０）を実施する。そして、実施の形態１における描画装置１００内で行う描画方法は、近接効果補正係数η，基準照射量Ｄｂａｓｅ選択工程（Ｓ１２０）、近接効果補正係数η，基準照射量Ｄｂａｓｅマップ作成工程（Ｓ１２２）、補正残フィッティング工程（Ｓ１２４）、補正項算出工程（Ｓ１２６）、照射量演算工程（Ｓ１２８）、照射時間演算工程（Ｓ１３０）、及び描画工程（Ｓ１３２）といった一連の工程を実施する。
【００２６】
まず、パターン寸法ＣＤと照射量Ｄとの相関データ取得工程（Ｓ１０２）として、近接効果密度Ｕ毎に、パターン寸法ＣＤと照射量Ｄとの相関データを実験により取得する。ここで、近接効果密度Ｕ（ｘ）は、近接効果メッシュ内のパターン面積密度ρ（ｘ）に分布関数ｇ（ｘ）を近接効果の影響範囲以上の範囲で畳み込み積分した値で定義される。近接効果メッシュは、近接効果の影響範囲の例えば１／１０程度のサイズが好適であり、例えば、１μｍ程度のサイズが好適である。近接効果密度Ｕ（ｘ）は次の式（１）で定義できる。ｘは位置を示すベクトルとする。
【００２７】
【数１】
【００２８】
図３は、実施の形態１におけるパターン寸法ＣＤと照射量Ｄとの相関データの一例を示すグラフである。縦軸はパターン寸法ＣＤを示し、横軸は照射量Ｄを対数で示している。ここでは、例えば、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０（０％），０．５（５０％），１（１００％）の各場合について実験により求めている。近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０は実際にはパターンが無いことになってしまうので、周囲に何もない状態で測定用のラインパターンを例えば１つ描画することで近似して求めることができる。逆に、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝１は周囲を含めてメッシュ内全体がパターンになってしまい寸法が測れないので、周囲がパターンで埋め尽くされた状態で測定用のラインパターンを例えば１つ描画することで近似して求めることができる。また、例えば、密度５０％を想定して、１：１ラインアンドスペースパターンを描画した場合に、メッシュサイズが小さいため、１つのメッシュではラインパターンだけ、隣のメッシュではスペースパターンだけとなってしまうことも起こりえる。かかる場合、パターン面積密度ρ（ｘ）ではそのまま周囲に関係なくメッシュ内の密度となってしまう。これに対して近接効果密度Ｕ（ｘ）を用いることで、各メッシュが密度５０％と算出可能となる。ここで、設定する近接効果密度Ｕ（ｘ）は、０％，５０％，１００％の各場合に限るものではない。例えば、１０％以下のいずれかと、５０％と、９０％以上のいずれかとの３つを用いても好適である。また、３種類に限らず、その他の数の種類で測定してもよい。例えば４種類以上測定しても構わない。
【００２９】
次に、近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅとの相関データ取得工程（Ｓ１０４）として、実験で得られたＣＤと照射量Ｄとの相関データを用いて、近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅとの相関データを算出する。
【００３０】
図４は、実施の形態１における近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅとの相関データの一例を示すグラフである。縦軸は基準照射量Ｄｂａｓｅを示し、横軸は近接効果補正係数ηを示している。ここでは、例えば、近接効果密度Ｕ（ｘ）が５０％を基準近接効果密度として、かかる基準近接効果密度においてパターン寸法ＣＤが一定となる近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅとの相関データを算出する。基準照射量Ｄｂａｓｅ毎に近接効果補正がよく合う近接効果補正係数ηが存在する。パターン寸法を可変にして、かかる相関データをパターン寸法毎に算出する。
【００３１】
次に、パターン寸法ＣＤと近接効果補正係数ηとの相関データ取得工程（Ｓ１０６）として、パターン寸法毎に得られた近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅとの相関データを用いて、パターン寸法ＣＤと近接効果補正係数ηとの相関データを算出する。
【００３２】
図５は、実施の形態１におけるパターン寸法ＣＤと近接効果補正係数ηとの相関データの一例を示すグラフである。縦軸はパターン寸法ＣＤを示し、横軸は近接効果補正係数ηを示している。ここでは、さらに、残りの近接効果密度Ｕ（ｘ）について、近接効果補正係数ηに依存したパターン寸法ＣＤの相関データも同様に算出しておく。図５に示すように、基準近接効果密度とした５０％以外の近接効果密度Ｕ（ｘ）では、近接効果補正係数ηに依存してパターン寸法ＣＤは変化する。図５では、基準近接効果密度以外の近接効果補正係数ηに依存したパターン寸法ＣＤの寸法変動量δを示し、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０についてはδ０、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝１についてはδ１００で示している。
【００３３】
次に、補正パラメータ作成工程（Ｓ１０８）として、上述した相関データを使って、補正パラメータを作成する。
【００３４】
図６は、実施の形態１における基準照射量と近接効果補正係数とＵ（ｘ）＝０．５でのパターン寸法とＵ（ｘ）＝０．５以外での寸法変動量との相関データの一例を示す図である。上述したように、複数の近接効果密度Ｕ（ｘ）のうちの１つを基準近接効果密度として、近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅの組は、基準近接効果密度において所望のパターン寸法が得られるように相関される。そこで、図６では、近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅの複数の組と、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０．５において複数の組でそれぞれ得られるパターン寸法ＣＤと、残りの近接効果密度におけるかかる複数の組での寸法変動量δ０，δ１００との相関データとなる補正パラメータ３０を示している。図６で示す補正パラメータ３０では、例えば、パターン寸法ＣＤ毎に、近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅの組を可変にして、各場合の寸法変動量δ０，δ１００を示している。
【００３５】
次に、寸法マップ作成工程（Ｓ１１０）として、近接効果密度Ｕ（ｘ）毎に、試料１０１の位置に依存した寸法マップを作成する。
【００３６】
図７は、実施の形態１における寸法マップの作成方法を説明するための概念図である。図７（ａ）において、評価用基板３００に評価パターン３０２が評価用基板３００の実質的全面に分布されるように規則的に評価パターン３０２を形成する。各評価パターン３０２には、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０，０．５，１となるパターンが配置される。描画装置１００を用いてレジストが塗布された評価用基板３００にかかる評価パターン３０２を全面に描画後、レジストを現像し、下地の遮光膜となる例えばクロム（Ｃｒ）膜をエッチングし、さらにアッシングする。そして、評価用基板３００に形成された遮光膜のパターン寸法をそれぞれ測定する。そして、図７（ｂ）に示すように、近接効果密度Ｕ（ｘ）毎に、測定されたパターン寸法を位置に依存させて定義したパターン寸法マップ４０を作成する。以上のようにして、近接効果密度Ｕ（ｘ）を可変にして評価用基板３００にパターンを描画した際に評価用基板３００に形成されたパターン寸法ＣＤの分布を示す、それぞれ異なる近接効果密度の複数のパターン寸法マップ４０のデータを作成する。測定されたパターン寸法には、現像時に生じるローディング効果による寸法変動分とエッチング時に生じるローディング効果による寸法変動分との両方が含まれる。パターン寸法マップ４０のメッシュサイズは、ローディング効果補正用として、ローディング効果の影響範囲の１／１０程度が好適である。例えば、１ｍｍ角のメッシュとすると好適である。
【００３７】
以上のようにして、補正パラメータ３０と近接効果密度Ｕ（ｘ）毎のパターン寸法マップ４０とを描画装置１００で描画する前に事前に作成しておく。そして、かかる補正パラメータ３０と近接効果密度Ｕ（ｘ）毎のパターン寸法マップ４０の各データは、描画装置１００の外部から描画装置１００内に入力され、記憶装置１４２に記憶される。ここでは、１つの記憶装置１４２に格納しているが、これに限るものではなく、複数の記憶装置に分けて格納されても構わない。そして、これらのデータを用いて、以下、描画装置１００でパターンを描画する。
【００３８】
描画装置１００内では、描画データ処理部２２が、外部から入力され記憶装置１４０に記憶された描画データを記憶装置１４０から読み出し、複数段のデータ変換処理を行う。そして、かかる複数段のデータ変換処理により描画装置固有のショットデータを生成する。そして、かかるショットデータに従って描画処理が行なわれることになる。また、描画データ処理部２２は、描画データを読み出して、各位置でのパターン面積密度を算出し、さらに各位置での近接効果密度Ｕ（ｘ）を算出する。
【００３９】
近接効果補正係数η，基準照射量Ｄｂａｓｅ選択工程（Ｓ１２０）として、選択部１０は、パターン寸法マップ４０のマップ位置毎に、近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅとを用いて計算される寸法誤差を補正する照射量関数により得られる照射量Ｄで当該分布位置を描画した際に、一部の近接効果密度Ｕ（ｘ）ではパターン寸法の寸法誤差が補正され、残りの近接効果密度Ｕ（ｘ）ではパターン寸法の寸法誤差に補正残りとなる寸法変動量δ０，δ１００が生じる近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅの組を選択する。照射量関数は、次の式（２）で定義できる。
【００４０】
【数２】
【００４１】
式（２）に示すように、照射量Ｄ（ｘ，Ｕ）は、基準照射量Ｄｂａｓｅ（ｘ）と、近接効果補正係数η（ｘ）及び近接効果密度Ｕ（ｘ）に依存した近接効果補正照射量Ｄｐ（η（ｘ），Ｕ（ｘ））の積で定義できる。
【００４２】
ここで、図５で示したように、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０．５でパターン寸法ＣＤが一定となるように近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅの組が構成されている。そのため、全ての近接効果密度Ｕ（ｘ）で所望のパターン寸法ＣＤになる１点の近接効果補正係数ηを選択しなければ、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０．５以外については、ローディング効果がない条件では近接効果補正の補正残りが生じることになる。実施の形態１では、あえて、全ての近接効果密度Ｕ（ｘ）で所望のパターン寸法ＣＤになる１点の近接効果補正係数ηを選択せずに、近接効果補正係数ηをずらして選択する。その結果、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０．５では、照射量関数により得られる照射量Ｄで当該分布位置を描画した際に、ローディング効果を打ち消すことによりパターン寸法の寸法誤差が補正され、所望の寸法となる。これに対して、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０，１では、照射量関数により得られる照射量Ｄで当該分布位置を描画すると、パターン寸法の寸法誤差に補正残りが生じることになる。次に、選択手法について具体的に説明する。
【００４３】
図８は、実施の形態１における近接効果補正係数と基準照射量の組を選択する手法を説明するための概念図である。パターン寸法マップ４０の位置毎に、各近接効果密度Ｕ（ｘ）におけるパターン寸法ＣＤを読み出す。そして、まず、図８（ａ）に示すように、基準近接効果密度となる近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０．５におけるパターン寸法ＣＤになる近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅの組を想定する。次に、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０におけるパターン寸法マップ４０に定義されたパターン寸法のＵ（ｘ）＝０．５におけるパターン寸法からの寸法誤差ΔＣＤ０と近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０における当該組で得られる照射量Ｄで描画した際のパターン寸法変動量δ０との差分の絶対値Δ０を演算する。絶対値Δ０が、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０における補正残りとなる。同様に、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝１におけるパターン寸法マップ４０に定義されたパターン寸法のＵ（ｘ）＝０．５におけるパターン寸法からの寸法誤差ΔＣＤ１００と近接効果密度Ｕ（ｘ）＝１における当該組で得られる照射量Ｄで描画した際のパターン寸法変動量δ１００との差分の絶対値Δ１００を演算する。絶対値Δ１００が、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝１における補正残りとなる。そして、次の式（３）で示すように、両者を加算する。
【００４４】
【数３】
【００４５】
そして、図８（ｂ）に示すように、選択部１０は、パターン寸法マップ４０の分布位置毎に、補正パラメータ３０を参照して、式（３）で示したΔｅｒｒが最小となる近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅの組を選択する。言い換えれば、補正残りがより小さくなる近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅの組を選択する。
【００４６】
そして、近接効果補正係数η，基準照射量Ｄｂａｓｅマップ作成工程（Ｓ１２２）として、近接効果補正係数η，基準照射量Ｄｂａｓｅマップ作成部１２は、パターン寸法マップ４０の分布位置毎に選択された近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅの組を用いて、それぞれ位置に依存した近接効果補正係数ηマップと基準照射量Ｄｂａｓｅマップを作成する。ここでは、近接効果補正係数η，基準照射量Ｄｂａｓｅマップ作成部１２が両方のマップを作成している構成になっているが、近接効果補正係数ηマップ作成部と基準照射量Ｄｂａｓｅマップ作成部とに作成機能が別々であっても構わない。
【００４７】
以上の構成により、近接効果密度Ｕ（ｘ）毎のパターン寸法マップから、現像時に生じるローディング効果による寸法変動とエッチング時に生じるローディング効果による寸法変動といった複数の現象に基づく寸法変動全体を、現象を区別することなく補正できる近接効果補正係数ηマップと基準照射量Ｄｂａｓｅマップを作成できる。そして、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０．５については近接効果も同時に補正できる。しかし、このままでは、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０．５以外において、かかる補正残りが生じたままなので、次に、以下のように補正項を設ける。
【００４８】
図９は、実施の形態１における補正項を演算するための手法を説明するための概念図である。図９（ａ）において、縦軸は補正残りΔ、横軸は近接効果密度Ｕ（ｘ）を示す。図９（ｂ）において、縦軸は補正項Ｄｃｏｒｒ、横軸は近接効果密度Ｕ（ｘ）を示す。
【００４９】
まず、補正残フィッティング工程（Ｓ１２４）として、図９（ａ）に示すように、補正残フィッティング処理部１４は、近接効果密度Ｕ（ｘ）毎の補正残差Δを所定の関数でフィッティングして近似式を演算する。
【００５０】
そして、補正項算出工程（Ｓ１２６）して、補正項算出部１６は、マップ位置毎に、近接効果密度Ｕ（ｘ）に依存した補正残りΔを補正する補正項Ｄｃｏｒｒを演算する。ここでは補正残フィッティング工程（Ｓ１２４）で作成した近似式で得られる近接効果密度Ｕ（ｘ）に依存した補正残りΔを補正するように補正項Ｄｃｏｒｒの関数を設定すればよい。
【００５１】
照射量演算工程（Ｓ１２８）として、照射量演算部１８は、マップ位置毎に、選択された近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅの組と補正項Ｄｃｏｒｒとを用いて照射量Ｄを演算する。照射量Ｄは、次の式（４）で定義される。
【００５２】
【数４】
【００５３】
式（４）に示すように、実施の形態１における照射量Ｄ（ｘ，Ｕ）は、基準照射量Ｄｂａｓｅ（ｘ）と、近接効果補正係数η（ｘ）及び近接効果密度Ｕ（ｘ）に依存した近接効果補正照射量Ｄｐ（η（ｘ），Ｕ（ｘ））の積に、さらに、位置ｘ及び近接効果密度Ｕ（ｘ）に依存した補正項Ｄｃｏｒｒ（ｘ，Ｕ（ｘ））を乗じた式で定義できる。
【００５４】
以上のように照射量Ｄを演算することで、現像時に生じるローディング効果による寸法変動とエッチング時に生じるローディング効果による寸法変動といった複数の現象に基づく寸法変動全体を、現象を区別することなく近接効果も補正しながら補正できる。
ここで、照射量演算部１８は、マップ位置毎に、選択された近接効果補正係数η（ｘ）と基準照射量Ｄｂａｓｅの組と補正項Ｄｃｏｒｒとを用いて演算された照射量Ｄ（ｘ，Ｕ）に、さらに、マップ位置ごとに定義されたかぶり効果の補正計数を乗じた値を算出して、かかる結果を照射量Ｄ（ｘ，Ｕ）としても好適である。
【００５５】
照射時間演算工程（Ｓ１３０）として、照射時間演算部２０は、描画領域の各位置における電子ビーム２００の照射時間Ｔを計算する。照射量Ｄは、照射時間Ｔと電流密度Ｊとの積で定義することができるので、照射時間Ｔは、照射量Ｄを電流密度Ｊで除することで求めることができる。算出された照射時間は偏向制御回路１２０に出力される。
【００５６】
描画工程（Ｓ１３２）として、描画部１５０は、マップ位置毎に得られた照射量の電子ビーム２００を用いて、試料１０１上に所望のパターンを描画する。具体的には、以下のように動作する。偏向制御回路１２０は、ショット毎の照射時間を制御するデジタル信号をＤＡＣアンプユニット１３０に出力する。そして、ＤＡＣアンプユニット１３０は、デジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅した上で偏向電圧としてブランキング偏向器２１２に印加する。
【００５７】
電子銃２０１（放出部）から放出された電子ビーム２００は、ブランキング偏向器２１２内を通過する際にブランキング偏向器２１２によって、ビームＯＮ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ＯＦＦの状態では、ビーム全体がブランキングアパーチャ２１４で遮へいされるように偏向される。ビームＯＦＦの状態からビームＯＮとなり、その後ビームＯＦＦ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。ブランキング偏向器２１２は、通過する電子ビーム２００の向きを制御して、ビームＯＮの状態とビームＯＦＦの状態とを交互に生成する。例えば、ビームＯＮの状態では電圧を印加せず、ビームＯＦＦの際にブランキング偏向器２１２に電圧を印加すればよい。かかる各ショットの照射時間Ｔで試料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。
【００５８】
以上のようにブランキング偏向器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により矩形例えば長方形の穴を持つ第１の成形アパーチャ２０３全体を照明する。ここで、電子ビーム２００をまず矩形例えば長方形に成形する。そして、第１の成形アパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により第２の成形アパーチャ２０６上に投影される。偏向器２０５によって、かかる第２の成形アパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像は偏向制御され、ビーム形状と寸法を変化させる（可変成形を行なう）ことができる。かかる可変成形はショット毎に行なわれ、通常ショット毎に異なるビーム形状と寸法に成形される。そして、第２の成形アパーチャ２０６を通過した第２の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、偏向器２０８によって偏向され、連続的に移動するＸＹステージ１０５に配置された試料の所望する位置に照射される。以上のように、各偏向器によって、電子ビーム２００の複数のショットが順に基板となる試料１０１上へと偏向される。
【００５９】
以上のように実施の形態１によれば、複数の現象に基づく寸法変動をまとめて補正できる。近接効果密度毎の寸法マップを直接入力して処理するため、従来法のようにユーザ側で現象毎に補正幅を振り分ける必要がない。また、複数の現象に対して、従来法ではηをそれぞれ変更するような補正が必要なケースでも対応可能である。さらに、近接効果密度に依存する補正項を導入したことにより、補正精度を向上できる。
【００６０】
図１０は、実施の形態１における照射量補正の一例を示す図である。図１０（ａ）では、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０，１におけるパターン寸法マップ４０に定義されたパターン寸法のＵ（ｘ）＝０．５におけるパターン寸法からの寸法誤差ΔＣＤ０が例えば１ｎｍ、ΔＣＤ１００が例えば−１ｎｍである場合を示している。また、図１０（ｃ）では、かかる場合に、パターン寸法ＣＤと近接効果補正係数ηとの相関関係の一例を示している。図１０（ｃ）の相関関係の例では、δ０＝１、δ１００＝−１となる近接効果補正係数ηが存在する。この例では、かかる近接効果補正係数ηを選択することで、図１０（ｂ）に示すように補正残り無く寸法誤差を補正できる。よって補正項Ｄｃｏｒｒ＝１にできる。
【００６１】
図１１は、実施の形態１における照射量補正の他の一例を示す図である。図１１（ａ）では、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０，１におけるパターン寸法マップ４０に定義されたパターン寸法のＵ（ｘ）＝０．５におけるパターン寸法からの寸法誤差ΔＣＤ０が例えば１ｎｍ、ΔＣＤ１００が例えば０である場合を示している。かかる場合、図１１（ｃ）の相関関係の例では、δ０＝１、δ１００＝０となる近接効果補正係数ηは存在しない。そこで、図１０（ｂ）に示すように、例えば共に−０．５ｎｍずつ補正残りが生じる近接効果補正係数ηを選択する。かかる選択により、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０，１においてそれぞれ完全ではないがある程度の補正をすることができる。実施の形態１では、補正項Ｄｃｏｒｒを用いることで補正残りも補正できる。
【００６２】
図１２は、実施の形態１における照射量補正の他の一例を示す図である。図１２（ａ）では、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０，１におけるパターン寸法マップ４０に定義されたパターン寸法のＵ（ｘ）＝０．５におけるパターン寸法からの寸法誤差ΔＣＤ０が例えば１ｎｍ、ΔＣＤ１００が例えば１ｎｍである場合を示している。かかる場合、図１２（ｂ）の相関関係の例では、δ０＝１、δ１００＝１となる近接効果補正係数ηは存在しない。近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０，１における寸法変動は反対側に働くので両者を共に補正することは従来困難であった。これに対して、実施の形態１では、補正項Ｄｃｏｒｒを用いることでかかるケースでも補正できる。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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荷電粒子ビーム描画装置及び方法は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００６６】
１０ 選択部
１２ 近接効果補正係数η，基準照射量Ｄｂａｓｅマップ作成部
１４ 補正残フィッティング処理部
１６ 補正項算出部
１８ 照射量演算部
２０ 照射時間演算部
２２ 描画データ処理部
３０ 補正パラメータ
４０ 寸法マップ
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
１１２ メモリ
１２０ 偏向制御回路
１３０ ＤＡＣアンプユニット
１４０，１４２ 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の成形アパーチャ
２０４ 投影レンズ
２０５ 偏向器
２０６ 第２の成形アパーチャ
２０７ 対物レンズ
２０８ 偏向器
２１２ ブランキング偏向器
２１４ ブランキングアパーチャ
３３０ 電子線
３４０ 試料
４１０ 第１のアパーチャ
４１１ 開口
４２０ 第２のアパーチャ
４２１ 可変成形開口
４３０ 荷電粒子ソース
【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係り、例えば、電子線描画において線幅均一性を向上させるための電子ビームの照射量を求める手法に関する。
【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。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、高精度の原画パターンの生産に用いられる。
【０００３】
図１３は、従来の可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。
可変成形型電子線（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）描画装置は、以下のように動作する。第１のアパーチャ４１０には、電子線３３０を成形するための矩形例えば長方形の開口４１１が形成されている。また、第２のアパーチャ４２０には、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０を所望の矩形形状に成形するための可変成形開口４２１が形成されている。荷電粒子ソース４３０から照射され、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０は、偏向器により偏向され、第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１の一部を通過して、所定の一方向（例えば、Ｘ方向とする）に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０に照射される。すなわち、第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過できる矩形形状が、Ｘ方向に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０の描画領域に描画される。第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過させ、任意形状を作成する方式を可変成形方式（ＶＳＢ方式）という。
【０００４】
上述した電子ビーム描画では、より高精度な試料面内、例えばマスク面内の線幅均一性が求められている。ここで、かかる電子ビーム描画では、電子ビームをレジストが塗布されたマスクに照射して回路パターンを描画する場合、電子ビームがレジスト層を透過してその下の層に達し、再度レジスト層に再入射する後方散乱による近接効果と呼ばれる現象が生じてしまう。これにより、描画の際、所望する寸法からずれた寸法に描画されてしまう寸法変動が生じてしまう。一方、描画後の現像やエッチングを行なう場合においても、回路パターンの粗密に起因したローディング効果と呼ばれる寸法変動が生じてしまう。
【０００５】
電子ビームの照射量は、例えば、基準照射量Ｄｂａｓｅと、近接効果を補正するための近接効果補正係数ηとパターン面積密度ρ或いは近接効果密度Ｕに依存した近接効果補正照射量Ｄｐ（η，Ｕ）との積で計算される。ここで、基準照射量Ｄｂａｓｅ毎に近接効果補正がよく合う近接効果補正係数ηが存在する。そして、基準照射量Ｄｂａｓｅが大きいほどレレスト像の寸法が大きくなる。
【０００６】
そこで、基板の位置毎に基準照射量Ｄｂａｓｅと近接効果補正係数ηとの組を変えて近接効果補正を維持しながらローディング効果による寸法変動量もあわせて補正する第１の手法がある（例えば、特許文献１参照）。かかる第１の手法で得られる照射量では、近接効果密度Ｕに関係なく、同じ寸法変化量が得られる。つまり、近接効果補正がずれないように寸法補正を行なう。かかる補正は、描画後の遮光膜のエッチング時に生じるローディング効果の補正に適している。
【０００７】
一方、近接効果補正係数ηは変えずに補正したい寸法と裕度に応じて基準照射量Ｄｂａｓｅを変更して補正する第２の手法もある。かかる第２の手法では、近接効果密度毎に異なる寸法補正量が得られる。近接効果密度を合わせた照射量がレジスト現像時の閾値からずれる場合の補正に適している。そのため、現像液の濃度ムラにより生じる現像閾値の不均一性に起因するローディング効果の補正に適している。
【０００８】
実際のマスク製造時に生じるローディング効果によるパターン寸法の誤差には、上述した現像時に生じるローディング効果とエッチング時に生じるローディング効果とが融合されている。すなわち、同じ位置にて両者が混在している場合がある。そのため、上述したいずれか一方の補正では補正しきれない場合がある。そこで、前者を第１の手法で補正し、後者を第２の手法で補正するといった第３の手法が検討されている。しかしながら、第３の手法で補正するためには、ユーザ等が実際に生じた寸法誤差を第１の手法の成分と第２の手法の成分に分離する必要があり、これを行なうことは非常に難しい。また、現像時に生じるローディング効果とエッチング時に生じるローディング効果との間で補正に用いる近接効果補正係数ηを変更する必要が生じた場合には上述した第３の手法は対応できなくなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１５０４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したいずれの手法においても、現像時に生じるローディング効果による寸法変動とエッチング時に生じるローディング効果による寸法変動との両方を近接効果も補正しながら十分に補正することは困難であるといった問題があった。しかし、かかる問題に対して従来十分な手法が確立されていなかった。
【００１１】
そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、現像時に生じるローディング効果による寸法変動とエッチング時に生じるローディング効果による寸法変動との両方を近接効果も補正しながら補正することが可能な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】
【００１２】
本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
近接効果密度を可変にして基板にパターンを描画した際に基板に形成されたパターン寸法の分布を示す、それぞれ異なる近接効果密度の複数のパターン寸法マップデータを入力し、記憶する記憶装置と、
マップ位置毎に、近接効果補正係数と基準照射量とを用いて計算される寸法誤差を補正する照射量関数により得られる照射量で当該マップ位置を描画した際に、一部の近接効果密度ではパターン寸法の寸法誤差が補正され、残りの近接効果密度ではパターン寸法の寸法誤差に補正残りが生じる近接効果補正係数と基準照射量の組を選択する選択部と、
マップ位置毎に、近接効果密度に依存した補正残りを補正する補正項を演算する補正項演算部と、
マップ位置毎に、選択された近接効果補正係数と基準照射量の組と補正項とを用いて照射量を演算する照射量演算部と、
マップ位置毎に得られた照射量の荷電粒子ビームを用いて、基板上に所望の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。
【００１３】
かかる構成により、近接効果補正条件に縛られることなく、近接効果補正係数と基準照射量を選択できる。そして、寸法変動の現象に関係なく寸法補正ができる。
【００１４】
また、異なる近接効果密度として、１０％以下のいずれかと、５０％と、９０％以上のいずれかとの３つを用いると好適である。
【００１５】
また、選択部は、マップ位置毎に、補正残りがより小さくなる近接効果補正係数と基準照射量の前記組を選択すると好適である。
【００１６】
また、異なる近接効果密度のうちの１つを基準近接効果密度として、近接効果補正係数と基準照射量の組は、基準近接効果密度において所望のパターン寸法が得られるように相関され、
記憶装置は、さらに、近接効果補正係数と基準照射量の複数の組と、基準近接効果密度において複数の組でそれぞれ得られるパターン寸法と、残りの近接効果密度における複数の組での寸法変動量とを示す相関データを記憶し、
選択部は、相関データを参照して、近接効果補正係数と基準照射量の前記組を選択すると好適である。
【００１７】
本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画方法は、
近接効果密度を可変にして基板にパターンを描画した際に基板に形成されたパターン寸法の分布を示す、それぞれ異なる近接効果密度の複数のパターン寸法マップデータを記憶する記憶装置から複数のパターン寸法マップデータを読み出し、マップ位置毎に、近接効果補正係数と基準照射量とを用いて計算される寸法誤差を補正する照射量関数により得られる照射量で当該マップ位置を描画した際に、一部の近接効果密度ではパターン寸法の寸法誤差が補正され、残りの近接効果密度ではパターン寸法の寸法誤差に補正残りが生じる近接効果補正係数と基準照射量の組を選択する工程と、
マップ位置毎に、近接効果密度に依存した補正残りを補正する補正項を演算する工程と、
マップ位置毎に、選択された近接効果補正係数と基準照射量の組と補正項とを用いて照射量を演算する工程と、
マップ位置毎に得られた照射量の荷電粒子ビームを用いて、基板上に所望のパターンを描画する工程と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の一態様によれば、現像時に生じるローディング効果による寸法変動とエッチング時に生じるローディング効果による寸法変動といった複数の現象に基づく寸法変動全体を現象を区別することなく近接効果も補正しながら補正できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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における描画方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図３】実施の形態１におけるパターン寸法と照射量との相関データの一例を示すグラフである。
【図４】実施の形態１における近接効果補正係数と基準照射量との相関データの一例を示すグラフである。
【図５】実施の形態１におけるパターン寸法と近接効果補正係数との相関データの一例を示すグラフである。
【図６】実施の形態１における基準照射量と近接効果補正係数とＵ（ｘ）＝０．５でのパターン寸法とＵ（ｘ）＝０．５以外での寸法変動量との相関データの一例を示す図である。
【図７】実施の形態１における寸法マップの作成方法を説明するための概念図である。
【図８】実施の形態１における近接効果補正係数と基準照射量の組を選択する手法を説明するための概念図である。
【図９】実施の形態１における補正項を演算するための手法を説明するための概念図である。
【図１０】実施の形態１における照射量補正の一例を示す図である。
【図１１】実施の形態１における照射量補正の他の一例を示す図である。
【図１２】実施の形態１における照射量補正の他の一例を示す図である。
【図１３】従来の可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームでも構わない。また、荷電粒子ビーム装置の一例として、可変成形型の描画装置について説明する。
【００２１】
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、荷電粒子ビーム描画装置の一例である。特に、可変成形型（ＶＳＢ型）の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、ブランキング偏向器（ブランカー）２１２、ブランキングアパーチャ２１４、第１の成形アパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２の成形アパーチャ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、少なくともＸＹ方向に移動可能なＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５上には、描画対象となる試料１０１が配置される。試料１０１には、半導体装置を製造するための露光用のマスクやシリコンウェハ等が含まれる。マスクにはマスクブランクスが含まれる。
【００２２】
制御部１６０は、制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１２０、ＤＡＣ（デジタル・アナログコンバータ）アンプユニット１３０（偏向アンプ）、及び磁気ディスク装置等の記憶装置１４０，１４２を有している。制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１２０、及び磁気ディスク装置等の記憶装置１４０，１４２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１２０にはＤＡＣアンプユニット１３０が接続されている。ＤＡＣアンプユニット１３０は、ブランキング偏向器２１２に接続されている。
【００２３】
偏向制御回路１２０からＤＡＣアンプユニット１３０に対して、ブランキング制御用のデジタル信号が出力される。そして、ＤＡＣアンプユニット１３０では、デジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅させた上で偏向電圧として、ブランキング偏向器２１２に印加する。かかる偏向電圧によって電子ビーム２００が偏向させられ、各ショットのビームが形成される。
【００２４】
また、制御計算機１１０内には、選択部１０、近接効果補正係数η，基準照射量Ｄｂａｓｅマップ作成部１２、補正残フィッティング処理部１４、補正項算出部１６、照射量演算部１８、照射時間演算部２０、及び描画データ処理部２２が配置されている。選択部１０、近接効果補正係数η，基準照射量Ｄｂａｓｅマップ作成部１２、補正残フィッティング処理部１４、補正項算出部１６、照射量演算部１８、照射時間演算部２０、及び描画データ処理部２２といった各機能は、プログラムといったソフトウェアで構成されても良い。或いは、電子回路等のハードウェアで構成されてもよい。或いは、これらの組み合わせであってもよい。制御計算機１１０に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度メモリ１１２に記憶される。同様に、偏向制御回路１２０は、プログラムといったソフトウェアで動作させるコンピュータで構成されても、電子回路等のハードウェアで構成されてもよい。或いは、これらの組み合わせであってもよい。ここで、図１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成を記載している。描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成を備えていても構わない。例えば、偏向器２０５や偏向器２０８のための各ＤＡＣアンプユニットも備えていることは言うまでもない。
【００２５】
図２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２において、描画装置１００に入力する前に事前に行なう工程として、パターン寸法ＣＤと照射量Ｄとの相関データ取得工程（Ｓ１０２）、近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅとの相関データ取得工程（Ｓ１０４）、パターン寸法ＣＤと近接効果補正係数ηとの相関データ取得工程（Ｓ１０６）、及び補正パラメータ作成工程（Ｓ１０８）を実施する。さらに、事前に行なう工程として、寸法マップ作成工程（Ｓ１１０）を実施する。そして、実施の形態１における描画装置１００内で行う描画方法は、近接効果補正係数η，基準照射量Ｄｂａｓｅ選択工程（Ｓ１２０）、近接効果補正係数η，基準照射量Ｄｂａｓｅマップ作成工程（Ｓ１２２）、補正残フィッティング工程（Ｓ１２４）、補正項算出工程（Ｓ１２６）、照射量演算工程（Ｓ１２８）、照射時間演算工程（Ｓ１３０）、及び描画工程（Ｓ１３２）といった一連の工程を実施する。
【００２６】
まず、パターン寸法ＣＤと照射量Ｄとの相関データ取得工程（Ｓ１０２）として、近接効果密度Ｕ毎に、パターン寸法ＣＤと照射量Ｄとの相関データを実験により取得する。ここで、近接効果密度Ｕ（ｘ）は、近接効果メッシュ内のパターン面積密度ρ（ｘ）に分布関数ｇ（ｘ）を近接効果の影響範囲以上の範囲で畳み込み積分した値で定義される。近接効果メッシュは、近接効果の影響範囲の例えば１／１０程度のサイズが好適であり、例えば、１μｍ程度のサイズが好適である。近接効果密度Ｕ（ｘ）は次の式（１）で定義できる。ｘは位置を示すベクトルとする。
【００２７】
【数１】
【００２８】
図３は、実施の形態１におけるパターン寸法ＣＤと照射量Ｄとの相関データの一例を示すグラフである。縦軸はパターン寸法ＣＤを示し、横軸は照射量Ｄを対数で示している。ここでは、例えば、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０（０％），０．５（５０％），１（１００％）の各場合について実験により求めている。近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０は実際にはパターンが無いことになってしまうので、周囲に何もない状態で測定用のラインパターンを例えば１つ描画することで近似して求めることができる。逆に、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝１は周囲を含めてメッシュ内全体がパターンになってしまい寸法が測れないので、周囲がパターンで埋め尽くされた状態で測定用のラインパターンを例えば１つ描画することで近似して求めることができる。また、例えば、密度５０％を想定して、１：１ラインアンドスペースパターンを描画した場合に、メッシュサイズが小さいため、１つのメッシュではラインパターンだけ、隣のメッシュではスペースパターンだけとなってしまうことも起こりえる。かかる場合、パターン面積密度ρ（ｘ）ではそのまま周囲に関係なくメッシュ内の密度となってしまう。これに対して近接効果密度Ｕ（ｘ）を用いることで、各メッシュが密度５０％と算出可能となる。ここで、設定する近接効果密度Ｕ（ｘ）は、０％，５０％，１００％の各場合に限るものではない。例えば、１０％以下のいずれかと、５０％と、９０％以上のいずれかとの３つを用いても好適である。また、３種類に限らず、その他の数の種類で測定してもよい。例えば４種類以上測定しても構わない。
【００２９】
次に、近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅとの相関データ取得工程（Ｓ１０４）として、実験で得られたＣＤと照射量Ｄとの相関データを用いて、近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅとの相関データを算出する。
【００３０】
図４は、実施の形態１における近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅとの相関データの一例を示すグラフである。縦軸は基準照射量Ｄｂａｓｅを示し、横軸は近接効果補正係数ηを示している。ここでは、例えば、近接効果密度Ｕ（ｘ）が５０％を基準近接効果密度として、かかる基準近接効果密度においてパターン寸法ＣＤが一定となる近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅとの相関データを算出する。基準照射量Ｄｂａｓｅ毎に近接効果補正がよく合う近接効果補正係数ηが存在する。パターン寸法を可変にして、かかる相関データをパターン寸法毎に算出する。
【００３１】
次に、パターン寸法ＣＤと近接効果補正係数ηとの相関データ取得工程（Ｓ１０６）として、パターン寸法毎に得られた近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅとの相関データを用いて、パターン寸法ＣＤと近接効果補正係数ηとの相関データを算出する。
【００３２】
図５は、実施の形態１におけるパターン寸法ＣＤと近接効果補正係数ηとの相関データの一例を示すグラフである。縦軸はパターン寸法ＣＤを示し、横軸は近接効果補正係数ηを示している。ここでは、さらに、残りの近接効果密度Ｕ（ｘ）について、近接効果補正係数ηに依存したパターン寸法ＣＤの相関データも同様に算出しておく。図５に示すように、基準近接効果密度とした５０％以外の近接効果密度Ｕ（ｘ）では、近接効果補正係数ηに依存してパターン寸法ＣＤは変化する。図５では、基準近接効果密度以外の近接効果補正係数ηに依存したパターン寸法ＣＤの寸法変動量δを示し、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０についてはδ０、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝１についてはδ１００で示している。
【００３３】
次に、補正パラメータ作成工程（Ｓ１０８）として、上述した相関データを使って、補正パラメータを作成する。
【００３４】
図６は、実施の形態１における基準照射量と近接効果補正係数とＵ（ｘ）＝０．５でのパターン寸法とＵ（ｘ）＝０．５以外での寸法変動量との相関データの一例を示す図である。上述したように、複数の近接効果密度Ｕ（ｘ）のうちの１つを基準近接効果密度として、近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅの組は、基準近接効果密度において所望のパターン寸法が得られるように相関される。そこで、図６では、近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅの複数の組と、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０．５において複数の組でそれぞれ得られるパターン寸法ＣＤと、残りの近接効果密度におけるかかる複数の組での寸法変動量δ０，δ１００との相関データとなる補正パラメータ３０を示している。図６で示す補正パラメータ３０では、例えば、パターン寸法ＣＤ毎に、近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅの組を可変にして、各場合の寸法変動量δ０，δ１００を示している。
【００３５】
次に、寸法マップ作成工程（Ｓ１１０）として、近接効果密度Ｕ（ｘ）毎に、試料１０１の位置に依存した寸法マップを作成する。
【００３６】
図７は、実施の形態１における寸法マップの作成方法を説明するための概念図である。図７（ａ）において、評価用基板３００に評価パターン３０２が評価用基板３００の実質的全面に分布されるように規則的に評価パターン３０２を形成する。各評価パターン３０２には、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０，０．５，１となるパターンが配置される。描画装置１００を用いてレジストが塗布された評価用基板３００にかかる評価パターン３０２を全面に描画後、レジストを現像し、下地の遮光膜となる例えばクロム（Ｃｒ）膜をエッチングし、さらにアッシングする。そして、評価用基板３００に形成された遮光膜のパターン寸法をそれぞれ測定する。そして、図７（ｂ）に示すように、近接効果密度Ｕ（ｘ）毎に、測定されたパターン寸法を位置に依存させて定義したパターン寸法マップ４０を作成する。以上のようにして、近接効果密度Ｕ（ｘ）を可変にして評価用基板３００にパターンを描画した際に評価用基板３００に形成されたパターン寸法ＣＤの分布を示す、それぞれ異なる近接効果密度の複数のパターン寸法マップ４０のデータを作成する。測定されたパターン寸法には、現像時に生じるローディング効果による寸法変動分とエッチング時に生じるローディング効果による寸法変動分との両方が含まれる。パターン寸法マップ４０のメッシュサイズは、ローディング効果補正用として、ローディング効果の影響範囲の１／１０程度が好適である。例えば、１ｍｍ角のメッシュとすると好適である。
【００３７】
以上のようにして、補正パラメータ３０と近接効果密度Ｕ（ｘ）毎のパターン寸法マップ４０とを描画装置１００で描画する前に事前に作成しておく。そして、かかる補正パラメータ３０と近接効果密度Ｕ（ｘ）毎のパターン寸法マップ４０の各データは、描画装置１００の外部から描画装置１００内に入力され、記憶装置１４２に記憶される。ここでは、１つの記憶装置１４２に格納しているが、これに限るものではなく、複数の記憶装置に分けて格納されても構わない。そして、これらのデータを用いて、以下、描画装置１００でパターンを描画する。
【００３８】
描画装置１００内では、描画データ処理部２２が、外部から入力され記憶装置１４０に記憶された描画データを記憶装置１４０から読み出し、複数段のデータ変換処理を行う。そして、かかる複数段のデータ変換処理により描画装置固有のショットデータを生成する。そして、かかるショットデータに従って描画処理が行なわれることになる。また、描画データ処理部２２は、描画データを読み出して、各位置でのパターン面積密度を算出し、さらに各位置での近接効果密度Ｕ（ｘ）を算出する。
【００３９】
近接効果補正係数η，基準照射量Ｄｂａｓｅ選択工程（Ｓ１２０）として、選択部１０は、パターン寸法マップ４０のマップ位置毎に、近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅとを用いて計算される寸法誤差を補正する照射量関数により得られる照射量Ｄで当該分布位置を描画した際に、一部の近接効果密度Ｕ（ｘ）ではパターン寸法の寸法誤差が補正され、残りの近接効果密度Ｕ（ｘ）ではパターン寸法の寸法誤差に補正残りとなる寸法変動量δ０，δ１００が生じる近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅの組を選択する。照射量関数は、次の式（２）で定義できる。
【００４０】
【数２】
【００４１】
式（２）に示すように、照射量Ｄ（ｘ，Ｕ）は、基準照射量Ｄｂａｓｅ（ｘ）と、近接効果補正係数η（ｘ）及び近接効果密度Ｕ（ｘ）に依存した近接効果補正照射量Ｄｐ（η（ｘ），Ｕ（ｘ））の積で定義できる。
【００４２】
ここで、図５で示したように、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０．５でパターン寸法ＣＤが一定となるように近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅの組が構成されている。そのため、全ての近接効果密度Ｕ（ｘ）で所望のパターン寸法ＣＤになる１点の近接効果補正係数ηを選択しなければ、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０．５以外については、ローディング効果がない条件では近接効果補正の補正残りが生じることになる。実施の形態１では、あえて、全ての近接効果密度Ｕ（ｘ）で所望のパターン寸法ＣＤになる１点の近接効果補正係数ηを選択せずに、近接効果補正係数ηをずらして選択する。その結果、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０．５では、照射量関数により得られる照射量Ｄで当該分布位置を描画した際に、ローディング効果を打ち消すことによりパターン寸法の寸法誤差が補正され、所望の寸法となる。これに対して、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０，１では、照射量関数により得られる照射量Ｄで当該分布位置を描画すると、パターン寸法の寸法誤差に補正残りが生じることになる。次に、選択手法について具体的に説明する。
【００４３】
図８は、実施の形態１における近接効果補正係数と基準照射量の組を選択する手法を説明するための概念図である。パターン寸法マップ４０の位置毎に、各近接効果密度Ｕ（ｘ）におけるパターン寸法ＣＤを読み出す。そして、まず、図８（ａ）に示すように、基準近接効果密度となる近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０．５におけるパターン寸法ＣＤになる近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅの組を想定する。次に、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０におけるパターン寸法マップ４０に定義されたパターン寸法のＵ（ｘ）＝０．５におけるパターン寸法からの寸法誤差ΔＣＤ０と近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０における当該組で得られる照射量Ｄで描画した際のパターン寸法変動量δ０との差分の絶対値Δ０を演算する。絶対値Δ０が、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０における補正残りとなる。同様に、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝１におけるパターン寸法マップ４０に定義されたパターン寸法のＵ（ｘ）＝０．５におけるパターン寸法からの寸法誤差ΔＣＤ１００と近接効果密度Ｕ（ｘ）＝１における当該組で得られる照射量Ｄで描画した際のパターン寸法変動量δ１００との差分の絶対値Δ１００を演算する。絶対値Δ１００が、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝１における補正残りとなる。そして、次の式（３）で示すように、両者を加算する。
【００４４】
【数３】
【００４５】
そして、図８（ｂ）に示すように、選択部１０は、パターン寸法マップ４０の分布位置毎に、補正パラメータ３０を参照して、式（３）で示したΔｅｒｒが最小となる近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅの組を選択する。言い換えれば、補正残りがより小さくなる近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅの組を選択する。
【００４６】
そして、近接効果補正係数η，基準照射量Ｄｂａｓｅマップ作成工程（Ｓ１２２）として、近接効果補正係数η，基準照射量Ｄｂａｓｅマップ作成部１２は、パターン寸法マップ４０の分布位置毎に選択された近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅの組を用いて、それぞれ位置に依存した近接効果補正係数ηマップと基準照射量Ｄｂａｓｅマップを作成する。ここでは、近接効果補正係数η，基準照射量Ｄｂａｓｅマップ作成部１２が両方のマップを作成している構成になっているが、近接効果補正係数ηマップ作成部と基準照射量Ｄｂａｓｅマップ作成部とに作成機能が別々であっても構わない。
【００４７】
以上の構成により、近接効果密度Ｕ（ｘ）毎のパターン寸法マップから、現像時に生じるローディング効果による寸法変動とエッチング時に生じるローディング効果による寸法変動といった複数の現象に基づく寸法変動全体を、現象を区別することなく補正できる近接効果補正係数ηマップと基準照射量Ｄｂａｓｅマップを作成できる。そして、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０．５については近接効果も同時に補正できる。しかし、このままでは、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０．５以外において、かかる補正残りが生じたままなので、次に、以下のように補正項を設ける。
【００４８】
図９は、実施の形態１における補正項を演算するための手法を説明するための概念図である。図９（ａ）において、縦軸は補正残りΔ、横軸は近接効果密度Ｕ（ｘ）を示す。図９（ｂ）において、縦軸は補正項Ｄｃｏｒｒ、横軸は近接効果密度Ｕ（ｘ）を示す。
【００４９】
まず、補正残フィッティング工程（Ｓ１２４）として、図９（ａ）に示すように、補正残フィッティング処理部１４は、近接効果密度Ｕ（ｘ）毎の補正残差Δを所定の関数でフィッティングして近似式を演算する。
【００５０】
そして、補正項算出工程（Ｓ１２６）して、補正項算出部１６は、マップ位置毎に、近接効果密度Ｕ（ｘ）に依存した補正残りΔを補正する補正項Ｄｃｏｒｒを演算する。ここでは補正残フィッティング工程（Ｓ１２４）で作成した近似式で得られる近接効果密度Ｕ（ｘ）に依存した補正残りΔを補正するように補正項Ｄｃｏｒｒの関数を設定すればよい。
【００５１】
照射量演算工程（Ｓ１２８）として、照射量演算部１８は、マップ位置毎に、選択された近接効果補正係数ηと基準照射量Ｄｂａｓｅの組と補正項Ｄｃｏｒｒとを用いて照射量Ｄを演算する。照射量Ｄは、次の式（４）で定義される。
【００５２】
【数４】
【００５３】
式（４）に示すように、実施の形態１における照射量Ｄ（ｘ，Ｕ）は、基準照射量Ｄｂａｓｅ（ｘ）と、近接効果補正係数η（ｘ）及び近接効果密度Ｕ（ｘ）に依存した近接効果補正照射量Ｄｐ（η（ｘ），Ｕ（ｘ））の積に、さらに、位置ｘ及び近接効果密度Ｕ（ｘ）に依存した補正項Ｄｃｏｒｒ（ｘ，Ｕ（ｘ））を乗じた式で定義できる。
【００５４】
以上のように照射量Ｄを演算することで、現像時に生じるローディング効果による寸法変動とエッチング時に生じるローディング効果による寸法変動といった複数の現象に基づく寸法変動全体を、現象を区別することなく近接効果も補正しながら補正できる。
ここで、照射量演算部１８は、マップ位置毎に、選択された近接効果補正係数η（ｘ）と基準照射量Ｄｂａｓｅの組と補正項Ｄｃｏｒｒとを用いて演算された照射量Ｄ（ｘ，Ｕ）に、さらに、マップ位置ごとに定義されたかぶり効果の補正計数を乗じた値を算出して、かかる結果を照射量Ｄ（ｘ，Ｕ）としても好適である。
【００５５】
照射時間演算工程（Ｓ１３０）として、照射時間演算部２０は、描画領域の各位置における電子ビーム２００の照射時間Ｔを計算する。照射量Ｄは、照射時間Ｔと電流密度Ｊとの積で定義することができるので、照射時間Ｔは、照射量Ｄを電流密度Ｊで除することで求めることができる。算出された照射時間は偏向制御回路１２０に出力される。
【００５６】
描画工程（Ｓ１３２）として、描画部１５０は、マップ位置毎に得られた照射量の電子ビーム２００を用いて、試料１０１上に所望のパターンを描画する。具体的には、以下のように動作する。偏向制御回路１２０は、ショット毎の照射時間を制御するデジタル信号をＤＡＣアンプユニット１３０に出力する。そして、ＤＡＣアンプユニット１３０は、デジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅した上で偏向電圧としてブランキング偏向器２１２に印加する。
【００５７】
電子銃２０１（放出部）から放出された電子ビーム２００は、ブランキング偏向器２１２内を通過する際にブランキング偏向器２１２によって、ビームＯＮ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ＯＦＦの状態では、ビーム全体がブランキングアパーチャ２１４で遮へいされるように偏向される。ビームＯＦＦの状態からビームＯＮとなり、その後ビームＯＦＦ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。ブランキング偏向器２１２は、通過する電子ビーム２００の向きを制御して、ビームＯＮの状態とビームＯＦＦの状態とを交互に生成する。例えば、ビームＯＮの状態では電圧を印加せず、ビームＯＦＦの際にブランキング偏向器２１２に電圧を印加すればよい。かかる各ショットの照射時間Ｔで試料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。
【００５８】
以上のようにブランキング偏向器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により矩形例えば長方形の穴を持つ第１の成形アパーチャ２０３全体を照明する。ここで、電子ビーム２００をまず矩形例えば長方形に成形する。そして、第１の成形アパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により第２の成形アパーチャ２０６上に投影される。偏向器２０５によって、かかる第２の成形アパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像は偏向制御され、ビーム形状と寸法を変化させる（可変成形を行なう）ことができる。かかる可変成形はショット毎に行なわれ、通常ショット毎に異なるビーム形状と寸法に成形される。そして、第２の成形アパーチャ２０６を通過した第２の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、偏向器２０８によって偏向され、連続的に移動するＸＹステージ１０５に配置された試料の所望する位置に照射される。以上のように、各偏向器によって、電子ビーム２００の複数のショットが順に基板となる試料１０１上へと偏向される。
【００５９】
以上のように実施の形態１によれば、複数の現象に基づく寸法変動をまとめて補正できる。近接効果密度毎の寸法マップを直接入力して処理するため、従来法のようにユーザ側で現象毎に補正幅を振り分ける必要がない。また、複数の現象に対して、従来法ではηをそれぞれ変更するような補正が必要なケースでも対応可能である。さらに、近接効果密度に依存する補正項を導入したことにより、補正精度を向上できる。
【００６０】
図１０は、実施の形態１における照射量補正の一例を示す図である。図１０（ａ）では、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０，１におけるパターン寸法マップ４０に定義されたパターン寸法のＵ（ｘ）＝０．５におけるパターン寸法からの寸法誤差ΔＣＤ０が例えば１ｎｍ、ΔＣＤ１００が例えば−１ｎｍである場合を示している。また、図１０（ｃ）では、かかる場合に、パターン寸法ＣＤと近接効果補正係数ηとの相関関係の一例を示している。図１０（ｃ）の相関関係の例では、δ０＝１、δ１００＝−１となる近接効果補正係数ηが存在する。この例では、かかる近接効果補正係数ηを選択することで、図１０（ｂ）に示すように補正残り無く寸法誤差を補正できる。よって補正項Ｄｃｏｒｒ＝１にできる。
【００６１】
図１１は、実施の形態１における照射量補正の他の一例を示す図である。図１１（ａ）では、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０，１におけるパターン寸法マップ４０に定義されたパターン寸法のＵ（ｘ）＝０．５におけるパターン寸法からの寸法誤差ΔＣＤ０が例えば１ｎｍ、ΔＣＤ１００が例えば０である場合を示している。かかる場合、図１１（ｃ）の相関関係の例では、δ０＝１、δ１００＝０となる近接効果補正係数ηは存在しない。そこで、図１０（ｂ）に示すように、例えば共に−０．５ｎｍずつ補正残りが生じる近接効果補正係数ηを選択する。かかる選択により、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０，１においてそれぞれ完全ではないがある程度の補正をすることができる。実施の形態１では、補正項Ｄｃｏｒｒを用いることで補正残りも補正できる。
【００６２】
図１２は、実施の形態１における照射量補正の他の一例を示す図である。図１２（ａ）では、近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０，１におけるパターン寸法マップ４０に定義されたパターン寸法のＵ（ｘ）＝０．５におけるパターン寸法からの寸法誤差ΔＣＤ０が例えば１ｎｍ、ΔＣＤ１００が例えば１ｎｍである場合を示している。かかる場合、図１２（ｂ）の相関関係の例では、δ０＝１、δ１００＝１となる近接効果補正係数ηは存在しない。近接効果密度Ｕ（ｘ）＝０，１における寸法変動は反対側に働くので両者を共に補正することは従来困難であった。これに対して、実施の形態１では、補正項Ｄｃｏｒｒを用いることでかかるケースでも補正できる。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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荷電粒子ビーム描画装置及び方法は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００６６】
１０ 選択部
１２ 近接効果補正係数η，基準照射量Ｄｂａｓｅマップ作成部
１４ 補正残フィッティング処理部
１６ 補正項算出部
１８ 照射量演算部
２０ 照射時間演算部
２２ 描画データ処理部
３０ 補正パラメータ
４０ 寸法マップ
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
１１２ メモリ
１２０ 偏向制御回路
１３０ ＤＡＣアンプユニット
１４０，１４２ 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の成形アパーチャ
２０４ 投影レンズ
２０５ 偏向器
２０６ 第２の成形アパーチャ
２０７ 対物レンズ
２０８ 偏向器
２１２ ブランキング偏向器
２１４ ブランキングアパーチャ
３３０ 電子線
３４０ 試料
４１０ 第１のアパーチャ
４１１ 開口
４２０ 第２のアパーチャ
４２１ 可変成形開口
４３０ 荷電粒子ソース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
近接効果密度を可変にして基板にパターンを描画した際に前記基板に形成されたパターン寸法の分布を示す、それぞれ異なる近接効果密度の複数のパターン寸法マップデータを入力し、記憶する記憶装置と、
マップ位置毎に、近接効果補正係数と基準照射量とを用いて計算される寸法誤差を補正する照射量関数により得られる照射量で当該分布位置を描画した際に、一部の近接効果密度では前記パターン寸法の寸法誤差が補正され、残りの近接効果密度では前記パターン寸法の寸法誤差に補正残りが生じる近接効果補正係数と基準照射量の組を選択する選択部と、
マップ位置毎に、近接効果密度に依存した前記補正残りを補正する補正項を演算する補正項演算部と、
マップ位置毎に、選択された近接効果補正係数と基準照射量の組と前記補正項とを用いて照射量を演算する照射量演算部と、
マップ位置毎に得られた照射量の荷電粒子ビームを用いて、前記基板上に所望の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荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項２】
前記異なる近接効果密度として、１０％以下のいずれかと、５０％と、９０％以上のいずれかとの３つを用いたことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項３】
前記選択部は、分布位置毎に、前記補正残りがより小さくなる近接効果補正係数と基準照射量の前記組を選択することを特徴とする請求項１又は２記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項４】
前記異なる近接効果密度のうちの１つを基準近接効果密度として、近接効果補正係数と基準照射量の組は、前記基準近接効果密度において所望のパターン寸法が得られるように相関され、
前記記憶装置は、さらに、近接効果補正係数と基準照射量の複数の組と、前記基準近接効果密度において前記複数の組でそれぞれ得られるパターン寸法と、残りの近接効果密度における前記複数の組での寸法変動量とを示す相関データを記憶し、
前記選択部は、前記相関データを参照して、近接効果補正係数と基準照射量の前記組を選択することを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項５】
近接効果密度を可変にして基板にパターンを描画した際に前記基板に形成されたパターン寸法の分布を示す、それぞれ異なる近接効果密度の複数のパターン寸法マップデータを記憶する記憶装置から複数のパターン寸法マップデータを読み出し、マップ位置毎に、近接効果補正係数と基準照射量とを用いて計算される寸法誤差を補正する照射量関数により得られる照射量で当該分布位置を描画した際に、一部の近接効果密度では前記パターン寸法の寸法誤差が補正され、残りの近接効果密度では前記パターン寸法の寸法誤差に補正残りが生じる近接効果補正係数と基準照射量の組を選択する工程と、
マップ位置毎に、近接効果密度に依存した前記補正残りを補正する補正項を演算する工程と、
マップ位置毎に、選択された近接効果補正係数と基準照射量の組と前記補正項とを用いて照射量を演算する工程と、
マップ位置毎に得られた照射量の荷電粒子ビームを用いて、前記基板上に所望のパターンを描画する工程と、
を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
【請求項６】
前記照射量演算部は、前記マップ位置毎に、選択された近接効果補正係数と基準照射量の組と前記補正項とを用いて演算された照射量に、さらに、マップ位置ごとに定義されたかぶり効果の補正計数を乗じた値を算出することを特徴とする請求項１又は４記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項７】
前記照射量を演算する際に、前記マップ位置毎に、選択された近接効果補正係数と基準照射量の組と前記補正項とを用いて演算された照射量に、マップ位置ごとに定義されたかぶり効果の補正計数を乗じた値を算出することを特徴とする請求項５記載の荷電粒子ビーム描画方法。
【請求項１】
近接効果密度を可変にして基板にパターンを描画した際に前記基板に形成されたパターン寸法の分布を示す、それぞれ異なる近接効果密度の複数のパターン寸法マップデータを入力し、記憶する記憶装置と、
マップ位置毎に、近接効果補正係数と基準照射量とを用いて計算される寸法誤差を補正する照射量関数により得られる照射量で当該分布位置を描画した際に、一部の近接効果密度では前記パターン寸法の寸法誤差が補正され、残りの近接効果密度では前記パターン寸法の寸法誤差に補正残りが生じる近接効果補正係数と基準照射量の組を選択する選択部と、
マップ位置毎に、近接効果密度に依存した前記補正残りを補正する補正項を演算する補正項演算部と、
マップ位置毎に、選択された近接効果補正係数と基準照射量の組と前記補正項とを用いて照射量を演算する照射量演算部と、
マップ位置毎に得られた照射量の荷電粒子ビームを用いて、前記基板上に所望の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荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項２】
前記異なる近接効果密度として、１０％以下のいずれかと、５０％と、９０％以上のいずれかとの３つを用いたことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項３】
前記選択部は、分布位置毎に、前記補正残りがより小さくなる近接効果補正係数と基準照射量の前記組を選択することを特徴とする請求項１又は２記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項４】
前記異なる近接効果密度のうちの１つを基準近接効果密度として、近接効果補正係数と基準照射量の組は、前記基準近接効果密度において所望のパターン寸法が得られるように相関され、
前記記憶装置は、さらに、近接効果補正係数と基準照射量の複数の組と、前記基準近接効果密度において前記複数の組でそれぞれ得られるパターン寸法と、残りの近接効果密度における前記複数の組での寸法変動量とを示す相関データを記憶し、
前記選択部は、前記相関データを参照して、近接効果補正係数と基準照射量の前記組を選択することを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項５】
近接効果密度を可変にして基板にパターンを描画した際に前記基板に形成されたパターン寸法の分布を示す、それぞれ異なる近接効果密度の複数のパターン寸法マップデータを記憶する記憶装置から複数のパターン寸法マップデータを読み出し、マップ位置毎に、近接効果補正係数と基準照射量とを用いて計算される寸法誤差を補正する照射量関数により得られる照射量で当該分布位置を描画した際に、一部の近接効果密度では前記パターン寸法の寸法誤差が補正され、残りの近接効果密度では前記パターン寸法の寸法誤差に補正残りが生じる近接効果補正係数と基準照射量の組を選択する工程と、
マップ位置毎に、近接効果密度に依存した前記補正残りを補正する補正項を演算する工程と、
マップ位置毎に、選択された近接効果補正係数と基準照射量の組と前記補正項とを用いて照射量を演算する工程と、
マップ位置毎に得られた照射量の荷電粒子ビームを用いて、前記基板上に所望のパターンを描画する工程と、
を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
【請求項６】
前記照射量演算部は、前記マップ位置毎に、選択された近接効果補正係数と基準照射量の組と前記補正項とを用いて演算された照射量に、さらに、マップ位置ごとに定義されたかぶり効果の補正計数を乗じた値を算出することを特徴とする請求項１又は４記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項７】
前記照射量を演算する際に、前記マップ位置毎に、選択された近接効果補正係数と基準照射量の組と前記補正項とを用いて演算された照射量に、マップ位置ごとに定義されたかぶり効果の補正計数を乗じた値を算出することを特徴とする請求項５記載の荷電粒子ビーム描画方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−２２８４８９（Ｐ２０１１−２２８４８９Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９７１６２（Ｐ２０１０−９７１６２）
【出願日】平成２２年４月２０日（２０１０．４．２０）
【出願人】（５０４１６２９５８）株式会社ニューフレアテクノロジー (669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２０日（２０１０．４．２０）
【出願人】（５０４１６２９５８）株式会社ニューフレアテクノロジー (669)
【Ｆターム（参考）】
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