JP2006135260A - 電子ビーム描画装置、偏向アンプ、電子ビーム描画方法、半導体装置の製造方法、及び電子ビーム描画プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】高精度な描画位置補正を行なうことのできる電子ビーム描画装置、偏向アンプ、電子ビーム描画方法、半導体装置の製造方法、及び電子ビーム描画プログラムを提供すること。
【解決手段】少なくとも１段の偏向アンプ及び偏向器（５，９）と、描画時のショット数を記憶する第１の記憶手段（３１）と、ショット数と前記偏向アンプの出力電圧との関係を示す補正テーブルを記憶する第２の記憶手段（３２）と、前記第２の記憶手段に記憶された補正テーブルと、前記第１の記憶手段に記憶されたショット数に基づいて、前記偏向アンプの出力を調整する調整手段（３３，３４）と、を具備する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、半導体集積回路の回路パターンをウェハ上に描画する電子ビーム描画装置、偏向アンプ、電子ビーム描画方法、半導体装置の製造方法、及び電子ビーム描画プログラムに関する。

半導体製造分野において、電子ビーム描画装置はパターン生成機能により、フォトマスク作成や少量多品種のための直接描画、特に先端デバイスの試作に適用されている。電子ビーム描画装置では、点ビーム方式による電子源像や可変成形方式によるビーム成形開口像を試料面上に投影、走査して微細パターンを形成していく。特に後者の可変成形方式では、ビーム形状を矩形成形開口と成形偏向器とで制御し、試料面に縮小投影して効率的にパターンを成形する。このため可変成形方式は、電子源像を転写する点ビーム方式に比べ描画の高速化を実現している。

しかしながら従来の電子ビーム描画装置は、偏向アンプの特性によって、描画位置が設計位置よりずれてしまうという問題がある。これは、偏向アンプの動作状況によって、偏向アンプ内の素子温度、特に出力電圧を決定するための基準抵抗値が変化することによる。これにより、デバイスパターンの疎密差に依存した描画位置ずれが生じ、描画精度の劣化を招いている。

また、ステージも動作状況によって温度変化が生じる。すなわち、ステージが連続して走行する場合には、摩擦熱やステージを駆動するモータからの熱伝導によって、ステージ自体の温度が変化する。この結果、ステージが膨張もしくは収縮する。電子ビーム描画装置のステージ位置は、レーザ干渉計によって計測するのが一般的であるが、例えば、ステージが膨張することによって、ステージに取り付けられたミラー位置が変化すると、正確なステージ位置が計測できない。また、ステージの温度変化は、ウェハの温度変化を引き起こす。特に、Ｓｉウェハは一般的にステージに用いられる種々の材料よりも熱膨張率が大きいため、比較的容易に膨張もしくは収縮する。この結果、所望の描画位置にビームを照射できないといった問題が生じる。電子ビーム描画装置は、ステージを真空中に設置するため、ステージに伝わった熱が逃げにくく、大気中にステージを配置する他の露光装置に比べ、その影響は深刻である。

なお、特許文献１〜３には、この種の電子ビーム描画装置が開示されている。

また、特許文献４〜７には、この種の露光技術が開示されている。
特開平６−１３２９９号公報 特開平６−３６９９７号公報 特開２００３−１８８０７５号公報 特開２０００−１２４１１３号公報 特開２００１−２６７２３８号公報 特開２００２−２４６２９５号公報 特開２００３−１５１８８５号公報

本発明の目的は、高精度な描画位置補正を行なうことのできる電子ビーム描画装置、偏向アンプ、電子ビーム描画方法、半導体装置の製造方法、及び電子ビーム描画プログラムを提供することにある。

本発明の一形態の電子ビーム描画装置は、少なくとも１段の偏向アンプ及び偏向器と、描画時のショット数を記憶する第１の記憶手段と、ショット数と前記偏向アンプの出力電圧との関係を示す補正テーブルを記憶する第２の記憶手段と、前記第２の記憶手段に記憶された補正テーブルと、前記第１の記憶手段に記憶されたショット数に基づいて、前記偏向アンプの出力を調整する調整手段と、を備える。

本発明の一形態の偏向アンプは、描画時のショット情報を記憶する第１の記憶手段と、ショット情報と出力電圧との関係を示す補正テーブルを記憶する第２の記憶手段と、前記第２の記憶手段に記憶された補正テーブルと、前記第１の記憶手段に記憶されたショット情報に基づいて出力を調整する調整手段と、備える。

本発明の一形態の電子ビーム描画装置は、少なくとも１段の偏向アンプ及び偏向器と、前記偏向アンプに設けられた温度センサと、前記温度センサの温度情報を記憶する第１の記憶手段と、前記偏向アンプの温度と前記偏向アンプの出力電圧との関係を示す補正テーブルを記憶する第２の記憶手段と、前記第２の記憶手段に記憶された補正テーブルと、前記第１の記憶手段に記憶された温度情報に基づいて、前記偏向アンプの出力を調整する調整手段と、を備える。

本発明の一形態の偏向アンプは、内部の主要部品に設けられた温度センサと、前記温度センサの温度情報を記憶する第１の記憶手段と、内部温度と出力電圧との関係を示す補正テーブルを記憶する第２の記憶手段と、前記第２の記憶手段に記憶された補正テーブルと、前記第１の記憶手段に記憶された温度情報に基づいて出力を調整する調整手段と、を備える。

本発明の一形態の電子ビーム描画装置は、少なくとも１段の偏向アンプ及び偏向器と、試料を載置するステージと、前記ステージに設けられた温度センサと、前記温度センサの温度情報を記憶する第１の記憶手段と、前記ステージの温度と前記偏向アンプの出力電圧との関係を示す補正テーブルを記憶する第２の記憶手段と、前記第２の記憶手段に記憶された補正テーブルと、前記第１の記憶手段に記憶された温度情報に基づいて、前記偏向アンプの出力を調整する調整手段と、を備える。

本発明の一形態の電子ビーム描画装置は、少なくとも１段の偏向アンプ及び偏向器と、試料を載置するステージと、前記ステージに設けられた温度センサと、前記温度センサの温度情報を記憶する第１の記憶手段と、前記ステージの温度と前記ステージの位置との関係を示す補正テーブルを記憶する第２の記憶手段と、前記第２の記憶手段に記憶された補正テーブルと、前記第１の記憶手段に記憶された温度情報に基づいて、前記ステージの位置を調整する調整手段と、を備える。

本発明の一形態の電子ビーム描画方法は、描画データを小領域に分割する工程と、前記各小領域におけるショット情報を取得する工程と、ショット情報と偏向アンプの出力電圧との関係を示す補正テーブルを作成する工程と、前記ショット情報と前記テーブルに基づいて偏向アンプの出力を補正する工程と、補正された前記アンプの出力を基に試料面上にビームを照射する工程と、を有する。

本発明の一形態の電子ビーム描画方法は、描画データを小領域に分割する工程と、前記各小領域におけるショット情報を取得する工程と、ショット情報と描画データの位置補正との関係を示す補正テーブルを作成する工程と、前記ショット情報と前記補正テーブルに基づいて前記描画データを補正する工程と、補正された描画データを基に試料面上にビームを照射する工程と、を有する。

本発明の一形態の電子ビーム描画プログラムは、コンピュータに、描画データを小領域に分割する工程と、前記各小領域におけるパターン密度を計算し、前記各小領域とパターン密度との関係を記述したマップを作成する工程と、前記パターン密度に対する描画位置の補正量からなるテーブルを作成する工程と、前記マップと前記テーブルに基づいて、パターンの描画位置を補正した描画データを得る工程と、補正された前記描画データを基に試料面上にパターンを描画する工程と、を実行させる。

本発明によれば、高精度な描画位置補正を行なうことのできる電子ビーム描画装置、偏向アンプ、電子ビーム描画方法、半導体装置の製造方法、及び電子ビーム描画プログラムを提供できる。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程で使用する電子ビーム描画装置（荷電ビーム露光装置）の構成を示す図である。図１に示す装置の主要部は、制御計算機１、データ展開回路２、偏向制御回路３、副偏向アンプ４、主偏向アンプ５、鏡筒６、試料室７と、図示しないレンズ制御部、ステージ制御部、電子銃制御部などから構成されている。偏向制御回路３には、第１演算部１６、受信部１７、第１メモリ１８、第２メモリ１９、第２演算部２０、及び第３演算部２１が備えられている。主偏向アンプ５には、デジタル部１２及びアナログ部１３が備えられている。鏡筒６内には、副偏向器８及び主偏向器９が備えられている。試料室７内には、試料１０を載置するためのステージ１１が設けられている。

以下、上述した電子ビーム描画装置の機能について説明する。主偏向アンプ５のデジタル部１２は、偏向制御回路３からの描画データを処理する。主偏向アンプ５のアナログ部１３は、デジタル部１２で処理されたデータを主偏向器９への出力電圧に変換する。またアナログ部１３には、アナログ部１３内の主要部品付近の温度を測定するための温度センサ１４が設けられており、デジタル部１２には、温度センサ１４のデータを処理し偏向制御回路３へ送信するための送信部１５が備えられている。

偏向制御回路３の第１演算部１６は、データ展開回路２からの描画データを処理する。この第１演算部１６では、鏡筒６内に設置されビームを集束するために用いられる図示しないレンズによるビーム偏向位置の歪を補正する演算処理や、図示しないステージ制御部からのステージ位置情報に基づき、主偏向アンプ５の出力を算出する処理などが行われる。

また、偏向制御回路３の受信部１７は、主偏向アンプ５に設けられた温度センサ１４の温度データを送信部１５から受信する。送信部１５から送信された温度データは、受信部１７で受信されてＡ／Ｄ変換された後、偏向制御回路３内の第１メモリ１８に記憶される。偏向制御回路３内の第２メモリ１９には、主偏向アンプ内部の温度と主偏向アンプの出力電圧との関係を記述した温度補正テーブルが格納されている。

第２演算部２０では、第１メモリ１８に記憶された主偏向アンプの温度データと、第２メモリ１９に格納されている温度補正テーブルに基づいて、主偏向アンプ５の出力電圧を調整するための温度調整係数を算出する。第３演算部２１では、第１演算部１６から送出された描画データに、第２演算部２０から送出された温度調整係数を加算もしくは乗算して、描画データを補正する。第３演算部２１は、この補正された描画データを主偏向アンプ５のデジタル部１２に送出する。

主偏向アンプ５のデジタル部１２では、偏向制御回路３から送出された描画データに基づき、アナログ部１３を介して鏡筒６の主偏向器９を制御し、電子ビーム２２を偏向してステージ１１上の試料１０に所望のパターンを描画する。

本第１の実施の形態によれば、主偏向アンプ５の温度を計測し、その温度変化に基づいて主偏向アンプ５の出力を補正している。この結果、試料１０のパターンの粗密に応じて、描画中に主偏向アンプの温度が変動し、主偏向アンプ内の素子の温度特性によって所望の出力電圧が得られない状態となっても、これを補正して高精度の描画を行うことができる。

（第２の実施の形態）
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る電子ビーム描画装置の構成を示す図である。図２において図１と同一な部分には同符号を付してある。図２に示す装置の基本的な構成は、図１と同様であるが、図１では偏向制御回路３に搭載されていた第１メモリ１８、第２メモリ１９、第２演算部２０、及び第３演算部２１が主偏向アンプ５に搭載されている点が異なる。

以下、上述した電子ビーム描画装置の機能について説明する。主偏向アンプ５のアナログ部１３に設けられた温度センサ１４の出力は、主偏向アンプ５のデジタル部１２内に備えられた第１メモリ１８に記憶される。デジタル部１２の第２メモリ１９には、主偏向アンプ温度と主偏向アンプの出力電圧との関係を記述した温度補正テーブルが格納されている。

第２演算部２０では、第１メモリ１８に記憶された主偏向アンプの温度データと、第２メモリ１９に格納されている温度補正テーブルに基づいて、主偏向アンプ５の出力電圧を調整するための温度調整係数を算出する。第３演算部２１では、第１演算部１６から送出された描画データに、第２演算部２０から送出された温度調整係数を加算もしくは乗算する。

主偏向アンプ５のデジタル部１２では、第３演算部２１で補正された描画データに基づき、アナログ部１３を介して鏡筒６の主偏向器９を制御し、電子ビーム２２を偏向してステージ１１上の試料１０に所望のパターンを描画する。

本第２の実施の形態によれば、主偏向アンプ５の温度を計測し、その温度変化に基づいて主偏向アンプ側５で主偏向アンプ５の出力を補正している。この結果、試料１０のパターンの粗密に応じて、描画中に主偏向アンプの温度が変動し、主偏向アンプ内の素子の温度特性によって所望の出力電圧が得られない状態となっても、偏向制御回路３側に温度補正のための機能を持たせることなく、主偏向アンプ側５でこれを補正して高精度の描画を行うことができる。

（第３の実施の形態）
図３は、本発明の第３の実施の形態に係る電子ビーム描画装置の構成を示す図である。図３において図１，図２と同一な部分には同符号を付してある。図３に示す装置の基本的な構成は、図１，図２と同様であるが、図１，図２で主偏向アンプ５に搭載されていた温度センサ１４がなく、偏向制御回路３に、描画時の主偏向距離の総和を記憶するためのメモリ３１、描画時の主偏向距離の総和と主偏向アンプ５の出力電圧との関係を記述した補正テーブルが格納されているメモリ３２、主偏向距離の総和に応じて主偏向アンプ５の出力を補正する第４演算部３３及び第５演算部３４が備えられている点が異なる。ここで主偏向距離の総和とは、主偏向領域内における主偏向中心からの偏向距離の総和を指す。

以下、上述した電子ビーム描画装置の機能について説明する。描画データの補正プロセス及びデータの流れは図４に示す。

偏向制御回路３には、データ展開回路２から主偏向領域内の偏向（ＳＦ）位置及び偏向領域内のショット情報を記述した描画データ６８が送出される。偏向制御回路３に設けられた第１演算部１６では、図示しないステージ制御部からのステージ位置情報に基づいて決定した主偏向距離に基づき、鏡筒６内に設置されている図示しないレンズによるビーム偏向位置の歪、及び試料１０の下地パターンとの位置ズレを考慮した主偏向位置を演算し（レジストレーション・主偏向歪補正演算６９）、第１補正データ７０を第５演算部３４へ送出する。また第１演算部１６は、主偏向領域内の主偏向距離の総和を計算し（主偏向距離計算７１）、メモリ３１に主偏向距離データ７２を記憶する。

第４演算部３３では、メモリ３２に格納されている補正テーブル７４と、メモリ３１に記憶された主偏向距離データ７２から、主偏向位置補正係数７５を算出し（補正係数計算）、この補正係数７５を第５演算部３４に送出する。ここで、メモリ３２に格納されている補正テーブル７４は、偏向アンプの発熱による偏向位置ズレを補正するための補正係数の選択に必要であり、チップレイアウトに依存する長周期成分補正用の補正テーブルと、主偏向領域内の偏向距離のみに依存する短周期成分補正のための補正テーブルとからなる。

図５（ａ）、（ｂ）のようなＳｉウェハ１００を描画した場合に、主偏向器の偏向距離の総和を描画順序にそって時系列にグラフにしたものが図５（ｃ）であり、補正量１０５を折れ線グラフで示している。

図５（ａ）に示すように、Ｓｉウェハ１００には多数のチップ１０１が設けられ、これらがチップ行１０２Ａ，１０２Ｂ，１０３Ｃを構成している。各チップ行は、複数のストライプ１０３Ａ，１０３Ｂ，…からなる。図５（ｂ）（ｃ）において、１０４Ａ，１０４Ｂは主偏向領域を示している。補正量１０５は長周期成分１０６と短周期成分から構成されている。これと予め実験等により作成された長周期及び短周期の補正テーブルを参照して第４演算部３３で補正係数を求め、第５演算部３４で第１演算部１６から送られてきた主偏向位置の補正を行う。この際、第４演算部３３から送出された補正係数７５は、補正対象となっている主偏向領域よりも以前に処理（描画）された主偏向領域の偏向距離データ７２に基づいて算出されている。さらに第５演算部３４では、補正係数７５を用いて主偏向位置補正計算７６を行い、補正した主偏向位置データ７７を、主偏向アンプ５のデジタル部１２に送出する。

主偏向アンプ５のデジタル部１２では、偏向制御回路３から送出された第２補正データ７７をデジタル−アナログ変換７８し、アナログ部１３を介して鏡筒６の主偏向器９を制御し、電子ビーム２２を偏向してステージ１１上の試料１０に所望のパターンを描画する。

また、メモリ３１、メモリ３２、第４演算部３３、及び第５演算部３４の機能を主偏向アンプ５のデジタル部１２内に設けることもできる。

さらに、本実施の形態では偏向距離の総和を元に主偏向位置の補正を行ったが、主偏向領域内の描画する副偏向領域数に対して補正テーブルを準備し、補正演算を行ってもよい。

なお、本実施の形態においてメモリ３２に格納されている、主偏向距離の総和と主偏向アンプ５の出力電圧との関係を記述した補正テーブルは、予め実験またはシミュレーションによって作成するものである。補正テーブルの作成方法に関しては後述する。

本第３の実施の形態によれば、描画する主偏向位置を、それよりも以前に処理（描画）した偏向領域内の偏向距離の総和に基づいて補正している。これにより、描画中に主偏向アンプの温度が変動し、主偏向アンプ内の素子の温度特性によって所望の出力電圧が得られない状態となっても、これを補正して高精度の描画を行うことができる。

（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態は、第３の実施の形態に副偏向アンプの出力補正機能を追加したものである。主偏向アンプ同様、副偏向器のアナログアンプも基準抵抗値が温度によって変化することで出力電圧に変化が生じる。図６（ｂ）は副偏向アンプの温度上昇によるショット位置ズレの例を示している。図６（ａ）のように主偏向領域１０７を描画するとき、副偏向領域１０８内のショット位置は、副偏向領域１０８以前に描画された副偏向領域に起因するアンプ温度の変化に影響を受ける。よって図６（ｂ）に示すように、設計パターン１０９が、例えば描画パターン１１０のように位置ズレを起こして描画される。

図７は、本発明の第４の実施の形態に係る電子ビーム描画装置の構成を示す図である。図７において図３と同一な部分には同符号を付してある。図７に示す装置の基本的な構成は図３に示したものと同様であるが、偏向制御回路３に、描画時の副偏向距離の総和を記憶するためのメモリ３５、描画時の副偏向距離の総和と副偏向アンプ４の出力電圧との関係を記述した補正テーブルが格納されているメモリ３６、副偏向距離の総和に応じて副偏向アンプ４の出力を補正する第６演算部３７及び第７演算部３８が備えられている点が異なる。ここで副偏向距離の総和とは、副偏向領域内における副偏向中心からの偏向距離の総和を指す。

以下、上述した電子ビーム描画装置の機能について説明する。描画データの補正プロセス及びデータの流れは図８に示す。

偏向制御回路３には、データ展開回路２から主偏向領域内の偏向（ＳＦ）位置及び偏向領域内のショット情報を記述した描画データ６８が送出される。偏向制御回路３に設けられた第１演算部１６では、図示しないステージ制御部からのステージ位置情報に基づいて決定した主偏向距離に基づき、鏡筒６内に設置されている図示しないレンズによるビーム偏向位置の歪、及び試料１０の下地パターンとの位置ズレを考慮した主偏向位置を演算し（レジストレーション・主偏向歪補正演算６９）、第１補正データ７０を第５演算部３４へ送出する。また第１演算部１６は、副偏向領域内の副偏向距離の総和を計算し（副偏向距離計算８０）、メモリ３５に副偏向距離データ８１を記憶し、主偏向領域内の主偏向距離の総和を計算し（主偏向距離計算７１）、メモリ３１に主偏向距離データ７２を記憶する。

第４演算部３３では、メモリ３２に格納されている補正テーブル７４と、メモリ３１に記憶された主偏向距離データ７２とから、主偏向位置補正係数７５を算出し（第１補正係数計算７３）、この補正係数７５を第５演算部３４に送出する。ここで、メモリ３２に格納されている補正テーブルは、偏向アンプの発熱による偏向位置ズレを補正するための補正係数を選択するためのものであり、長周期成分を補正するための補正テーブルと短周期成分を補正するための補正テーブルとからなる。

同様に第６演算部３７では、メモリ３６に格納されている副偏向補正テーブル７４と、メモリ３５に記憶された副偏向距離データ８１とから、副偏向位置補正係数８３を算出し（第２補正係数計算８２）、この補正係数８３を第７演算部３８に送出する。ここで、メモリ３６に格納されている補正テーブルは、副偏向アンプの発熱による偏向位置ズレを補正するための補正係数を選択するためのものであり、副偏向領域内の偏向距離の総和に依存する短周期成分補正のための補正テーブルである。

さらに第５演算部３４では、補正係数７５を用いて主偏向位置補正計算７６を行い、補正した主偏向位置データ７７を、主偏向アンプ５のデジタル部１２に送出する。同様に第７演算部３８において、第６演算部３７で算出された副偏向係数８３と第１補正データ７０とによって、副偏向位置補正計算８４を行い、補正した副偏向位置データ８５を副偏向アンプ４のデジタル部３９に送出する。この際、第６演算部３７から送られた補正係数８３は、演算対象となっている副偏向領域よりも以前に処理（描画）された副偏向距離データ８１に基づいて算出されている。

主偏向アンプ５のデジタル部１２で、偏向制御回路３から送出された第２補正データ７７をデジタル−アナログ変換７８し、アナログ部１３を介して鏡筒６の主偏向器９を制御し、同時に副偏向アンプ４を介して副偏向器８を制御することで電子ビーム２２を偏向して、ステージ１１上の試料１０に所望のパターンを描画する。

また、メモリ３１、メモリ３２、第４演算部３３、及び第５演算部３４の機能を主偏向アンプ５のデジタル部１２内に設けることもできる。

さらに、本実施の形態では主偏向距離の総和を元に主偏向位置の補正を行ったが、主偏向領域内の描画する副偏向領域（ＳＦ）数に対して補正テーブルを準備して、第５演算部３４で補正演算を行ってもよい。同様に、本実施の形態では副偏向距離の総和を元に副偏向位置（ショット位置）の補正を行ったが、副偏向領域内のショット数に対して補正テーブルを準備して、第７演算部３８で補正演算を行ってもよい。

なお、本実施の形態においてメモリ３２、３６に格納されている、主偏向距離の総和と主偏向アンプ５の出力電圧との関係を記述した補正テーブル、及び副偏向距離の総和と副偏向アンプ４の出力電圧との関係を記述した補正テーブルは、共に予め実験またはシミュレーションによって作成するものである。補正テーブルの作成方法に関しては後述する。

本第４の実施の形態によれば、描画する主偏向位置及びショット位置を、それらよりも以前に処理（描画）した偏向領域内の偏向距離の総和に基づいて補正している。この結果、描画中に偏向アンプの温度が変動し、偏向アンプ内の素子の温度特性によって所望の出力電圧が得られない状態となっても、これを補正して高精度の描画を行うことができる。

（第５の実施の形態）
図９は、本発明の第５の実施の形態に係る電子ビーム描画装置の構成を示す図である。図９において図１と同一な部分には同符号を付してある。図９に示す装置の基本的な構成は、図１と同様であるが、図１では主偏向アンプ５に設けられていた温度センサ１４がステージ１１に設けられている点が異なる。

以下、上述した電子ビーム描画装置の機能について説明する。試料室７内のステージ１１には、ステージチャックの温度を測定するための温度センサ１４が設けられている。この温度センサ１４を、試料１０であるウェハの近くに配置すれば、ウェハの温度を正確に測定できる。また、ステージ本体の走行による熱膨張を測定する場合には、その影響が顕著となる摩擦駆動部付近に温度センサ１４を配置するのが望ましい。

偏向制御回路３の第１演算部１６は、データ展開回路２からの描画データの処理を行なう。この第１演算部１６では、鏡筒６内に設置されビームを集束するために用いられる図示しないレンズによるビーム偏向位置の歪を補正する演算処理や、図示しないステージ制御部からのステージ位置情報に基づき、主偏向アンプ５の出力を算出する処理などが行われる。

また、偏向制御回路３の受信部１７は、ステージ１１に設けられた温度センサ１４の温度データを温度センサ１４から受け取る。温度センサ１４から送られた温度データは、受信部１７で受信されてＡ／Ｄ変換された後、偏向制御回路３内の第１メモリ１８に記憶される。偏向制御回路３内の第２メモリ１９には、ステージの温度と主偏向アンプの出力電圧（またはステージの位置）との関係を記述した温度補正テーブルが格納されている。

第２演算部２０では、第１メモリ部１８に記憶されたステージの温度データと、第２メモリ１９に格納されている温度補正テーブルとに基づいて、主偏向アンプ５の出力電圧（またはステージ位置）を調整するための温度調整係数を算出する。第３演算部２１では、第１演算部１６から送出された描画データに、第２演算部２０から送出された温度調整係数を加算もしくは乗算して、描画データを補正する。第３演算部２１は、この補正された描画データを主偏向アンプ５のデジタル部１２に送出する。

主偏向アンプ５のデジタル部１２では、偏向制御回路３から送出された描画データに基づき、アナログ部１３を介して鏡筒６の主偏向器９を制御し、電子ビーム２２を偏向してステージ１１上の試料１０に所望のパターンを描画する。

なお、上記第５の実施の形態ではステージ１１の温度変化に基づいて主偏向アンプ５の出力を補正したが、主偏向アンプ５の出力を補正する代わりに、ステージの温度とステージの位置との関係を記述した温度補正テーブルを基に補正された描画データを、第３演算部２１がステージ制御部に送出し、ステージ制御部によりステージ１１の位置を変更してもよい。

本第５の実施の形態によれば、ステージ１１の温度を計測し、その温度変化に基づいて主偏向アンプ５の出力やステージ位置を補正している。この結果、ステージ１１の走行履歴に応じて、ステージ１１や試料１０の温度が変動し熱膨張した場合でも、これを補正して高精度の描画を行うことができる。

（第６の実施の形態）
図１０は、本発明の第６の実施の形態に係る描画データの流れを模式的に示した図である。本第６の実施の形態では、第３の実施の形態において偏向制御回路３で行っていた主偏向（ＳＦ）位置補正のための補正係数算出演算を、補正量マップ５８を予めオフラインで作成し、描画時に補正量マップ５８を参照して偏向位置補正を行う。

データ処理用の演算装置４９で、設計データ５０を電子ビーム描画装置用のデータに変換するために、まず前処理によってストリームデータをプログラムが処理しやすい中間データに変換する。そして、この中間データに対して図形の重なり等を除去する論理演算、近接効果補正のためのパターン補正処理を行い、データ変換して描画データ５２を出力する（データ変換５１）。

次に補正用演算装置９１において、入力された描画データ５２と予め設計されたウェハ上のチップレイアウトデータ５４を用いて、各主偏向領域ごとの偏向距離の総和算出演算５３を行い、主偏向距離マップ５５を作成する。

図１１（ａ）〜（ｄ）を用いて主偏向距離マップを説明する。レイアウトデータ５４によって、図１１（ａ）のようにチップ１０１がＳｉウェハ１００内に配置されている場合、図１１（ｂ）のようなＳｉウェハ１００の描画による主偏向距離の総和は、図１１（ｃ）に示すように主偏向位置に対して決まった値を持つ。例えば、第２主偏向位領域１０４Ｂに対して偏向距離の総和はＬ２である。この値を主偏向領域ごとに記述したファイルが主偏向距離マップであり、模式的には図１１（ｄ）のように表すことができる。

次に、作成された偏向距離マップ５５と補正テーブル５７を用いて、描画データ５２の主偏向（ＳＦ）位置補正係数を算出する補正量計算５６を行い、主偏向距離マップ同様この補正係数を全主偏向領域に対して記述した補正量マップ５８を作成する。

描画時には、制御計算機６１を介して入力された描画データ５２と、オフラインで作成しメモリ８８に格納された補正量マップ５８とを用いて、偏向制御回路３内の第１演算部１６において主偏向位置補正計算５９を行い、電子ビーム描画装置の主偏向アンプ５を介して偏向器を制御し、試料１０にパターンを描画する。例えば図１２（ａ）に示すような補正前の主偏向位置データが、図１２（ｂ）のように偏向位置ズレを考慮したデータに補正されて描画されることになる。

図１３は、本第６の実施の形態に係る電子ビーム描画装置の構成を示す図である。図１１に示す装置の基本的な構成は図２と同様であるが、図２で主偏向アンプ５内に搭載されていた温度センサ１４、第１メモリ１８、第２メモリ１９、第２演算部２０、第３演算部２１によるアンプ内の温度センサを用いた温度調整係数算出機能をもたず、主偏向位置演算のための第８演算部４１を偏向制御回路３にもつ装置構成となっている。

また、本第６の実施の形態では主偏向距離の総和を元に主偏向位置の補正を行ったが、主偏向領域内の描画する副偏向領域（ＳＦ）数に対して補正テーブルを準備して、補正演算を行ってもよい。この結果、偏向領域内のパターンの粗密に応じて、描画中に偏向アンプの温度が変動し、偏向アンプ内の素子の温度特性によって所望の出力電圧が得られない状態となっても、アンプの温度変化を予め考慮した補正データを用いて描画を行うことによって、高精度の描画を行うことができる。

（第７の実施の形態）
本発明の第７の実施の形態は、第６の実施の形態であるオフラインでの主偏向位置補正用の補正量マップ５８の作成に加えて、副偏向位置（ショット位置）補正のための補正量マップ６６の作成を行う。

図１４は、本第７の実施の形態に係る描画データの流れを模式的に示した図である。

データ処理用の演算装置４９で、設計データ５０を電子ビーム描画装置用のデータに変換するために、まず前処理によってストリームデータをプログラムが処理しやすい中間データに変換する。そして、この中間データに対して図形の重なり等を除去する論理演算、近接効果補正のためのパターン補正処理を行い、データ変換して描画データ５２を出力する（データ変換５１）。

次に補正用演算装置９１において、入力された描画データ５２と予め設計されたウェハ上のチップレイアウトデータ５４を用いて、各副偏向領域ごとの偏向距離の総和算出演算６３を行い、副偏向距離マップ６４を作成する。同様に、主偏向距離に関しても計算（主偏向距離計算５３）し、主偏向距離マップ５５を作成する。

副偏向領域内のショット位置補正に関しては、作成された副偏向距離マップ６４と副偏向位置補正用の補正テーブル５７とを用いて、パターンデータの副偏向領域内のショット位置補正係数を算出する補正量計算６５を行い、ショット位置補正係数を全副偏向領域に対して記述した副偏向補正量マップ６６を作成する。主偏向領域内の位置補正に関しては、第６の実施の形態に記述された方法を用いて主偏向補正量マップ５８を作成する。

描画時には、制御計算機６１を介して入力された描画データ５２と、オフラインで作成しメモリ９０に格納された補正量マップ５８を用いて、偏向制御回路３内の第８演算部４１において主偏向位置補正演算５９を行う。主偏向位置補正演算５９と同時に、オフラインで作成しメモリ８９に格納された補正量マップ６６を用いて、第９演算部４２において副偏向位置補正演算６７を行う。演算された各偏向位置データを主偏向アンプ５、副偏向アンプ４にそれぞれ随時転送して各偏向器を制御し、試料１０にパターンを描画する。

図１５は、本第７の実施の形態に係る電子ビーム描画装置の構成を示す図である。図１５に示す装置の基本的な構成は図１３と同様であるが、偏向制御回路３に、主偏向位置補正演算用の第８演算部４１に加えて副偏向位置補正演算用の第９演算部４２を加えた装置構成となっている。

また、本第７の実施の形態では主偏向距離の総和を元に主偏向位置の補正を行ったが、主偏向領域内の描画する副偏向領域（ＳＦ）数に対して補正テーブルを準備して、補正演算を行ってもよい。この結果、偏向領域内のパターンの粗密に応じて、描画中に偏向アンプの温度が変動し、偏向アンプ内の素子の温度特性によって所望の出力電圧が得られない状態となっても、アンプの温度変化を予め考慮した補正データを用いて描画を行うことによって、高精度の描画を行うことができる。

以下、上述した本第７の実施の形態で用いられた補正テーブルの作成方法について説明する。ここでは、主偏向（ＳＦ）位置補正のための主偏向距離に対する補正係数の導出に用いる補正テーブルを例にとって説明する。

主偏向アンプの温度変化による主偏向位置ズレは、チップレイアウトに依存する長周期成分と、主偏向領域内の偏向距離のみに依存する短周期成分とからなる。よって、これら二つの成分を補正するための補正テーブルを実験により作成する。

以下、短周期成分の補正テーブルの作成について、図１６のフローチャートを用いて説明する。まずステップＳ１で、図１７（ａ）（ｂ）に示すダミーパターン２０２と評価パターン２０１を準備する。具体的には図１７（ｃ）のようなダミーパターンと（ｄ）のような評価パターンを準備する。Ｓｉウェハ１００上に描画するパターンとしては、ダミーパターンの主偏向領域内の偏向距離の総和を変化させたパターンを配置しておく。

ステップＳ２で、パターンＡを選択し、ステップＳ３で、複数の露光条件を設定し、次に準備したパターンをＳｉウェハ１００に描画する。このときの描画方法は、まずステップＳ４で、評価パターンＡ２０５を主偏向領域内の複数の偏向位置に描画した後に、ステップＳ５で、総偏向距離が既知のダミーパターンを主偏向領域分描画する。このダミーパターン描画の終了後、ステップＳ６で、先に描画した評価パターンＡ２０５の位置に図１７（ｄ）のように評価パターンＢ２０６を描画する。上記ステップＳ４〜Ｓ６を一つの主偏向距離条件（露光条件）に対する評価パターン描画のサイクルとし、ステップＳ７で、全主偏向距離について行う。ステップＳ８で全パターンを描画するまで、評価パターンＡを別の主偏向領域内に描画し、先ほどと異なる主偏向距離条件に設定したダミーパターンを描画する。ダミーパターン描画後、評価パターンＢを描画する。ステップＳ８で全パターンが描画された後、ステップＳ９で、評価パターンを計測する。

図１８（ａ）は、描画された評価パターンＡ２０５とＢ２０６の一つの主偏向位置での位置ズレ量を、ダミーパターンの主偏向距離に対してプロットしたグラフである。このように、主偏向領域内の複数の偏向位置に対して主偏向距離の総和に対する位置ズレ量のグラフを得ることができるので、主偏向領域内の偏向位置ズレの短周期成分を補正するための補正テーブルを作成できる。なお、測定していない偏向位置には測定点のズレ量を内挿した補正量を用いるものとする。

一方、チップレイアウトに依存する長周期成分を補正するための補正テーブルも、同様の評価パターンを用いて作成することができる。基本的な評価方法は短周期成分の補正テーブル作成時と同様であるが、ダミーパターンの描画時間または描画領域数を変化させて評価パターンを描画する。

この方法で描画された評価パターンから測定できる位置ズレ量は、主偏向距離と描画時間との積に対する位置ズレ量であり、図１８（ｂ）のようなグラフを作成することができる。図１８（ｂ）中のＡ及至Ｄは総偏向距離を４条件に変えたことを表す。このグラフを用いて、累積の偏向距離と描画時間に対する補正量を求めることができ、主偏向領域内の複数点についての位置ズレ量を用いて、主偏向領域内の偏向位置ズレの長周期成分の補正テーブルを作成することができる。なお、測定していない偏向位置は測定点のズレ量を内挿した補正量を用いるものとする。

なお、上記各実施の形態の電子ビーム描画装置における処理は、コンピュータが内蔵の電子ビーム描画プログラムを実行することにより実行される。

本発明は上記各実施の形態のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施できる。

第１の実施の形態に係る電子ビーム描画装置の構成を示す図。 第２の実施の形態に係る電子ビーム描画装置の構成を示す図。 第３の実施の形態に係る電子ビーム描画装置の構成を示す図。 第３の実施の形態に係る描画データの補正プロセス及びデータの流れを示す図。 第３の実施の形態に係る主偏向距離の総和を示す図。 第４の実施の形態に係る疎密差による描画パターンの位置ずれを示す図。 第４の実施の形態に係る電子ビーム描画装置の構成を示す図。 第４の実施の形態に係る描画データの補正プロセス及びデータの流れを示す図。 第５の実施の形態に係る電子ビーム描画装置の構成を示す図。 第６の実施の形態に係る描画データの流れを模式的に示した図。 第６の実施の形態に係る主偏向距離マップを示す図。 第６の実施の形態に係る主偏向位置補正を示す図。 第６の実施の形態に係る電子ビーム描画装置の構成を示す図。 第７の実施の形態に係る描画データの流れを模式的に示した図。 第７の実施の形態に係る電子ビーム描画装置の構成を示す図。 第７の実施の形態に係る補正テーブルの作成を示すフローチャート。 第７の実施の形態に係る補正テーブルの作成を示す図。 第７の実施の形態に係る補正テーブルの作成を示す図。

符号の説明

１…制御計算機 ２…データ展開回路 ３…偏向制御回路 ４…副偏向アンプ ５…主偏向アンプ ６…鏡筒 ７…試料室 ８…副偏向器 ９…主偏向器 １０…試料 １１…ステージ １２…デジタル部 １３…アナログ部 １４…温度センサ １５…送信部 １６…第１演算部 １７…受信部 １８…第１メモリ １９…第２メモリ ２０…第２演算部 ２１…第３演算部 ３３…第４演算部 ３４…第５演算部 ３５…メモリ ３６…メモリ ３７…第６演算部 ３８…第７演算部 ３９…デジタル部 ４０…アナログ部

Claims (14)

1. 少なくとも１段の偏向アンプ及び偏向器と、
   描画時のショット情報を記憶する第１の記憶手段と、
   ショット情報と前記偏向アンプの出力電圧との関係を示す補正テーブルを記憶する第２の記憶手段と、
   前記第２の記憶手段に記憶された補正テーブルと、前記第１の記憶手段に記憶されたショット情報に基づいて、前記偏向アンプの出力を調整する調整手段と、
   を具備することを特徴とする電子ビーム描画装置。
2. 前記偏向アンプ及び偏向器は、主偏向アンプ及び主偏向器と副偏向アンプ及び副偏向器とからなり、
   前記第１の記憶手段は、描画時の副偏向領域内のショット情報を記憶し、
   前記第２の記憶手段は、副偏向領域内のショット情報と前記主偏向アンプの出力電圧との関係を示す補正テーブルを記憶し、
   前記調整手段は、前記第２の記憶手段に記憶された補正テーブルと、前記第１の記憶手段に記憶されたショット情報に基づいて、前記主偏向アンプの出力を調整することを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム描画装置。
3. 描画時のショット情報を記憶する第１の記憶手段と、
   ショット情報と出力電圧との関係を示す補正テーブルを記憶する第２の記憶手段と、
   前記第２の記憶手段に記憶された補正テーブルと、前記第１の記憶手段に記憶されたショット情報に基づいて出力を調整する調整手段と、
   を具備することを特徴とする偏向アンプ。
4. 少なくとも１段の偏向アンプ及び偏向器と、
   前記偏向アンプに設けられた温度センサと、
   前記温度センサの温度情報を記憶する第１の記憶手段と、
   前記偏向アンプの温度と前記偏向アンプの出力電圧との関係を示す補正テーブルを記憶する第２の記憶手段と、
   前記第２の記憶手段に記憶された補正テーブルと、前記第１の記憶手段に記憶された温度情報に基づいて、前記偏向アンプの出力を調整する調整手段と、
   を具備することを特徴とする電子ビーム描画装置。
5. 内部の主要部品に設けられた温度センサと、
   前記温度センサの温度情報を記憶する第１の記憶手段と、
   内部温度と出力電圧との関係を示す補正テーブルを記憶する第２の記憶手段と、
   前記第２の記憶手段に記憶された補正テーブルと、前記第１の記憶手段に記憶された温度情報に基づいて出力を調整する調整手段と、
   を具備することを特徴とする偏向アンプ。
6. 少なくとも１段の偏向アンプ及び偏向器と、
   試料を載置するステージと、
   前記ステージに設けられた温度センサと、
   前記温度センサの温度情報を記憶する第１の記憶手段と、
   前記ステージの温度と前記偏向アンプの出力電圧との関係を示す補正テーブルを記憶する第２の記憶手段と、
   前記第２の記憶手段に記憶された補正テーブルと、前記第１の記憶手段に記憶された温度情報に基づいて、前記偏向アンプの出力を調整する調整手段と、
   を具備することを特徴とする電子ビーム描画装置。
7. 少なくとも１段の偏向アンプ及び偏向器と、
   試料を載置するステージと、
   前記ステージに設けられた温度センサと、
   前記温度センサの温度情報を記憶する第１の記憶手段と、
   前記ステージの温度と前記ステージの位置との関係を示す補正テーブルを記憶する第２の記憶手段と、
   前記第２の記憶手段に記憶された補正テーブルと、前記第１の記憶手段に記憶された温度情報に基づいて、前記ステージの位置を調整する調整手段と、
   を具備することを特徴とする電子ビーム描画装置。
8. 描画データを小領域に分割する工程と、
   前記各小領域におけるショット情報を取得する工程と、
   ショット情報と偏向アンプの出力電圧との関係を示す補正テーブルを作成する工程と、
   前記ショット情報と前記テーブルに基づいて偏向アンプの出力を補正する工程と、
   補正された前記アンプの出力を基に試料面上にビームを照射する工程と、
   を有する電子ビーム描画方法。
9. 前記ショット情報と前記テーブルに基づいて偏向アンプの出力を補正する工程が、前に描画した小領域についての前記ショット情報と、前記補正テーブルとに基づいて、次に描画する小領域の偏向アンプ出力を補正することを特徴とする請求項８に記載の電子ビーム描画方法。
10. 描画データを小領域に分割する工程と、
    前記各小領域におけるショット情報を取得する工程と、
    ショット情報と描画データの位置補正との関係を示す補正テーブルを作成する工程と、
    前記ショット情報と前記補正テーブルに基づいて前記描画データを補正する工程と、
    補正された描画データを基に試料面上にビームを照射する工程と、
    を有する電子ビーム描画方法。
11. 前記ショット情報と前記補正テーブルに基づいて前記描画データを補正する工程が、前に描画した小領域についての前記ショット情報と、前記補正テーブルとに基づいて、次に描画する小領域のパターン位置を補正することを特徴とする請求項１０に記載の電子ビーム描画方法。
12. 前記ショット情報として、前記小領域におけるアンプ偏向距離、アンプ偏向電圧、総描画面積、ショット数及び描画時間のうち少なくとも１つを変数として用いることを特徴とする、請求項８または１０に記載の電子ビーム描画方法。
13. 請求項８乃至１２のいずれかに記載の電子ビーム描画方法により半導体装置を製造することを特徴とする半導体装置の製造方法。
14. コンピュータに、
    描画データを小領域に分割する工程と、
    前記各小領域におけるパターン密度を計算し、前記各小領域とパターン密度との関係を記述したマップを作成する工程と、
    前記パターン密度に対する描画位置の補正量からなるテーブルを作成する工程と、
    前記マップと前記テーブルに基づいて、パターンの描画位置を補正した描画データを得る工程と、
    補正された前記描画データを基に試料面上にパターンを描画する工程と、
    を実行させるための電子ビーム描画プログラム。

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