JP2007200968A - パターン面積値算出方法、近接効果補正方法及び荷電粒子ビーム描画方法 - Google Patents

Abstract

【目的】後方散乱エネルギー分布の誤差を低減させることを目的とする。
【構成】本発明の一態様のパターン面積値算出方法は、描画パターンを面積メッシュに仮想分割して、各面積メッシュの中心位置に定義される各面積値を電子ビーム描画の近接効果補正用に算出する方法であって、描画パターンを面積メッシュから１／２メッシュずらした同じメッシュサイズの図形分割メッシュに仮想分割する仮想分割工程（Ｓ１０４）と、各図形分割メッシュ内のパターンの面積値を重心位置が変わらないように各図形分割メッシュの複数の頂点に分配する面積値分配工程（Ｓ１１６）と、を備えたことを特徴とする。本発明の一態様によれば、後方散乱エネルギー分布の誤差を低減させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、パターン面積値算出方法、近接効果補正照射量の演算方法、及び荷電粒子ビーム描画方法に係り、例えば、描画すべきパターンを所定の単位区画（升目）に分割し、電子の後方散乱に起因した蓄積エネルギーを考慮して、各単位区画に照射すべき電子ビーム照射量を補正する近接効果補正技術に関する。

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。

図１１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。
可変成形型電子線描画装置（ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）描画装置）における第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という。

電子ビームを用いて、半導体集積回路のパターンを試料３４０上に形成されたレジスト材料に対して描画する場合、描画に用いた電子ビームがレジスト材料を透過し、試料３４０に入射する。そして、後方散乱が発生し、その一部は再びレジスト材料に入射する。その結果、電子ビームの入射部位に比較して遥かに広い範囲のレジスト材料が感光し所望する線幅のパターンが得られなくなってしまう。描画されるパターンが微細化により近接し、密集してくると後方散乱に起因したレジスト材料の露光が非常に広い範囲にわたって発生する。かかる近接効果が生じてしまうため補正する必要が生じる。一般には、基板上のレジスト材料にパターンを描画する場合、描画すべきパターンを所定の単位区画（升目、或いはメッシュともいう。）に分割し、単位区画の中心位置において、後方散乱に起因した蓄積エネルギーをＥＩＤ関数に基づき算出する。そして、かかる蓄積エネルギーを考慮して、各単位区画に照射すべき電子ビーム照射量を補正している。

かかる近接効果補正に関連して、単位区画の中心点を面積重心点に置き換えてＥＩＤ関数に基づき算出するとする技術が文献に開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−１８６０５８号公報

上述したように、近接効果補正の計算において、描画すべきパターンを所定のメッシュに分割し、メッシュの中心位置において、後方散乱に起因した蓄積エネルギーをＥＩＤ関数に基づき算出する。
しかしながら、メッシュ内に含まれる面積値は、かかるメッシュの中心に集まるようにみなして後方散乱エネルギー分布を見積もるため、実際のパターンの配置位置とはズレが生じてしまう。その結果、かかる後方散乱エネルギー分布にも誤差が生じてしまう。そして、かかる誤差が生じている後方散乱エネルギー分布をパターンの照射量を計算する際に利用することからかかる誤差分が影響して、計算されるビーム照射量にも誤差が生じてしまうといった問題があった。
ＬＳＩの集積度の増加により、高精度な近接効果補正が求められる中、かかる面積位置の不確定による誤差が、図形パターン近傍での補正精度を低下される要因となる。

そこで、本発明は、かかる問題点を克服し、後方散乱エネルギー分布の誤差を低減させることを目的とする。

本発明の一態様のパターン面積値算出方法は、
荷電粒子ビームを用いて描画される描画パターンを所定の寸法の第１の升目に仮想分割して、各第１の升目の中心位置に定義される各第１の升目内のパターンの面積値を荷電粒子ビーム描画の近接効果補正用に算出する面積値算出方法であって、
描画パターンを第１の升目から所定の寸法の半分位置をずらした上述した所定の寸法の第２の升目に仮想分割する仮想分割工程と、
各第２の升目内のパターンの面積値を各第２の升目内のパターンの重心位置が変わらないように各第２の升目の複数の頂点に分配する面積値分配工程と、
を備えたことを特徴とする。

第２の升目は、第１の升目から所定の寸法の半分位置をずらした位置にあるため、各第２の升目の頂点は、各第１の升目の中心位置になる。そして、各第２の升目内のパターンの面積値を各第２の升目内のパターンの重心位置が変わらないように各第２の升目の複数の頂点に分配することで、各第１の升目の中心位置における面積値を得ることができる。そして、各第２の升目内のパターンの重心位置が変わらないように分配されているため、各第２の升目の複数の頂点の面積値を合成した場合の重心位置は同じになる。その結果、各第１の升目の中心位置の面積値を合成した場合の重心位置も同じになる。よって、実際のパターンの配置位置とのズレを解消することができる。

上述した面積値分配工程において、他の第２の升目内のパターンの面積値が自己の第２の升目のいずれかの頂点に分配された場合には、頂点毎に累積加算することを特徴とする。

頂点毎に累積加算することで、他の第２の升目内に分割されたパターンの影響をも考慮することができる。

また、上述したパターン面積値算出方法は、さらに、
パターンの面積値を演算する面積値演算工程と、
パターンの重心位置を演算する重心位置演算工程と、
パターンの面積値とパターンの重心位置とに基づいて、パターンの重心モーメントを演算する重心モーメント演算工程と、
を備え、
面積値分配工程において、パターンの面積値とパターンの重心モーメントとを用いて、パターンの面積値を各第２の升目の複数の頂点に分配することを特徴とする。

パターンの面積値とパターンの重心モーメントとを用いることで、各第２の升目内のパターンの面積値を各第２の升目内のパターンの重心位置が変わらないように分配することができる。

本発明の一態様の近接効果補正照射量の演算方法は、
荷電粒子ビームを用いて描画される描画パターンを所定の寸法の升目に仮想分割して、各升目の中心位置に定義される各升目内のパターンの面積値を用いて近接効果が補正された荷電粒子ビーム照射量を演算する近接効果補正方法であって、
各升目内のパターンの面積値の一部をかかる各升目内のパターンの重心位置が一致するように別の複数の升目の中心位置でも定義されるように分配することを特徴とする。

各升目内のパターンの面積値の一部をかかる各升目内のパターンの重心位置が一致するように別の複数の升目の中心位置でも定義されるように分配することにより、各升目内のパターンの分配された各面積値を合成した場合の重心位置は元のパターンの重心位置と同じになる。その結果、実際のパターンの配置位置とのズレを解消することができる。

本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画方法は、
荷電粒子ビームを用いて描画される描画パターンを所定の寸法の升目に仮想分割する仮想分割工程と、
各升目内のパターンの面積値を各升目内のパターンの重心位置が一致するように各升目の中心位置と他の升目の中心位置とで定義されるように分配する面積値分配工程と、
面積値が分配された後に、各升目の中心位置で定義された面積値を用いて近接効果が補正された荷電粒子ビーム照射量を演算する照射量演算工程と、
荷電粒子ビームを用いて、かかる荷電粒子ビーム照射量で描画パターンを描画する描画工程と、
を備えたことを特徴とする。

各升目内のパターンの面積値を各升目内のパターンの重心位置が一致するように各升目の中心位置と他の升目の中心位置とで定義されるように分配することで、上述したように、分配された各面積値を合成した場合の重心位置は元のパターンの重心位置と同じになる。その結果、実際のパターンの配置位置とのズレを解消することができる。そして、面積値が分配された後に、各升目の中心位置で定義された面積値を用いて荷電粒子ビームの近接効果補正照射量を演算することで、実際のパターンに合った近接効果補正照射量を演算することができる。そして、かかる荷電粒子ビームの近接効果補正照射量に基づいて補正された照射量で描画パターンを描画することで近接効果補正精度を向上させることができる。

本発明の一態様によれば、実際のパターンの配置位置とのズレを解消することができるので、面積位置の不確定性を改善することができる。その結果、後方散乱エネルギー分布の誤差を低減させることができ、近接効果補正精度を向上させることができる。

以下、各実施の形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の他の荷電粒子を用いたビームでも構わない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるフローチャートの要部を示す図である。
図１において、パターン面積値算出方法は、チェック及びメッシュサイズ算出工程（Ｓ１０２）、図形分割メッシュ仮想分割工程（Ｓ１０４）、図形座標及び図形サイズ読み込み工程（Ｓ１０６）、図形コード読み込み工程（Ｓ１０８）、メッシュ単位系変換工程（Ｓ１１０）、図形分割工程（Ｓ１１２）、面積、重心及びモーメント算出工程（Ｓ１１４）、面積値分散工程（Ｓ１１６）、面積値加算工程（Ｓ１１８）といった一連の工程を実施する。そして、近接効果補正方法では、かかるパターン面積値算出方法によって得られた面積値を用いて、さらに、面積率算出工程（Ｓ１２０）、ビーム照射量演算工程（Ｓ１２２）といった一連の工程を実施する。そして、荷電粒子ビーム描画方法は、かかる近接効果補正照射量の演算方法によって得られたビーム照射量を用いて、描画工程（Ｓ１２４）といった工程を実施する。

図２は、実施の形態１における描画装置の要部構成の一例を示す概念図である。
図２において、荷電粒子ビーム描画装置の一例として電子ビーム描画装置である描画装置１００は、描画部１５０と制御系を備えている。描画部１５０では、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、ブランキング（ＢＬＫ）偏向器２１２、ブランキング（ＢＬＫ）アパーチャ２１４が配置されている。描画室１０３内には、ＸＹステージ１０５が配置されている。制御系では、偏向アンプ１１０、偏向制御回路１１２、描画データ発生回路１２０、ステージ制御回路１４２を備えている。描画データ発生回路１２０内では、近接効果補正部１２２、ショットデータ演算部１２４、ショットデータ展開部１２６、面積処理演算部１３０、記憶装置の一例となる磁気ディスク装置１２８が配置されている。面積処理演算部１３０内では、分割部１３２、面積演算部１３４、重心演算部１３６、モーメント演算部１３８、分配部１４０といった各機能を有している。磁気ディスク装置１２８には、パターンデータが格納されている。そして、面積処理演算部１３０には、磁気ディスク装置１２８から、かかるパターンデータが入力される。同様に、ショットデータ展開部１２６には、磁気ディスク装置１２８から、かかるパターンデータが入力される。図２では、実施の形態１を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略している。描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれることは言うまでもない。

また、描画データ発生回路１２０内では、磁気ディスク装置１２８を除いて、その他の全部或いは一部がコンピュータの一例となるＣＰＵで構成されてもよい。かかる場合には、かかるＣＰＵで、近接効果補正部１２２、ショットデータ演算部１２４、ショットデータ展開部１２６、面積処理演算部１３０といった各機能の処理が実行される。或いは、近接効果補正部１２２、ショットデータ演算部１２４、ショットデータ展開部１２６を除いて、面積処理演算部１３０がコンピュータの一例となるＣＰＵで構成されてもよい。かかる場合には、ＣＰＵで、分割部１３２、面積演算部１３４、重心演算部１３６、モーメント演算部１３８、分配部１４０といった各機能の処理が実行される。しかしながら、これに限るものではなく、描画データ発生回路１２０、近接効果補正部１２２、ショットデータ演算部１２４、ショットデータ展開部１２６、面積処理演算部１３０、分割部１３２、面積演算部１３４、重心演算部１３６、モーメント演算部１３８、分配部１４０の全部或いは一部は、電気的な回路によるハードウェアにより実施させても構わないし、電気的な回路によるハードウェアとソフトウェアとの組合せにより実施させても構わない。或いは、かかるハードウェアとファームウェアとの組合せでも構わない。

偏向制御回路１１２には、図示していないバスを介して描画データ発生回路１２０内のショットデータ演算部１２４が接続される。ショットデータ演算部１２４には、近接効果補正部１２２とショットデータ展開部１２６とが図示していないバスを介して接続される。近接効果補正部１２２には、面積処理演算部１３０が図示していないバスを介して接続される。ショットデータ展開部１２６には、ステージ制御回路１４２が図示していないバスを介して接続される。

電子銃２０１から出た荷電粒子ビームの一例となる電子ビーム２００は、ステージ制御回路１４２により制御されて移動可能に配置されたＸＹステージ１０５上の試料１０１の所望する位置に照射される。ステージ制御回路１４２は、ショットデータ展開部１２６からショット密度を入力して、かかるショット密度からＸＹステージ１０５のステージ速度を求める。ここで、試料１０１上の電子ビーム２００が、所望する照射量を試料１０１に入射させる照射時間に達した場合、試料１０１上に必要以上に電子ビーム２００が照射されないようにするため、例えば静電型のＢＬＫ偏向器２１２で電子ビーム２００を偏向すると共にＢＬＫアパーチャ２１４で電子ビーム２００をカットし、電子ビーム２００が試料１０１面上に到達しないようにする。ＢＬＫ偏向器２１２の偏向電圧は、偏向制御回路１１２及び偏向アンプ１１０によって制御される。

ビームＯＮ（ブランキングＯＦＦ）の場合、電子銃２０１から出た電子ビーム２００は、図２における実線で示す軌道を進むことになる。一方、ビームＯＦＦ（ブランキングＯＮ）の場合、電子銃２０１から出た電子ビーム２００は、図２における点線で示す軌道を進むことになる。また、電子鏡筒１０２内およびＸＹステージ１０５が配置された描画室１０３内は、図示していない真空ポンプにより真空引きされ、大気圧よりも低い圧力となる真空雰囲気となっている。

図２では、実施の形態１を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略しているが、描画装置１００は、上述した構成の他に、電子鏡筒１０２内に、照明レンズ、第１のアパーチャ、投影レンズ、成形偏向器、第２のアパーチャ、対物レンズ、対物偏向器等を備えていても構わない。ビームＯＮ（ブランキングＯＦＦ）の場合、かかる構成では、電子銃２０１から出た電子ビーム２００が、照明レンズにより矩形、例えば長方形の穴を持つ第１のアパーチャ全体を照明する。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のアパーチャを通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズにより第２のアパーチャ上に投影される。かかる第２のアパーチャ上での第１のアパーチャ像の位置は、成形偏向器によって制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。そして、第２のアパーチャを通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、対物レンズにより焦点を合わせ、対物偏向器により偏向されて、移動可能に配置されたＸＹステージ１０５上の試料１０１の所望する位置に照射される。かかる構成にすることにより可変成形型ＥＢ描画装置とすることができる。

Ｓ（ステップ）１０２において、チェック及びメッシュサイズ算出工程として、描画データ発生回路１２０は、メッシュパラメータＮ、ｍ等の初期値をチェックする。近接効果補正処理にあたっては、電子ビーム２００を用いて描画される描画パターンを所定の単位区画（升目、或いはメッシュともいう。）に分割し、単位区画の中心位置において、後方散乱に起因した蓄積エネルギーをＥＩＤ関数に基づき算出することになる。

図３は、実施の形態１におけるメッシュ状に分割された描画パターンの一部を示す図である。
図３では、一例として、描画パターン１０に描画されるべき図形パターン４０と図形パターン５０とが定義されている。ここでは、描画パターン１０が、まず、近接効果補正処理用の面積メッシュ（第１の升目）に仮想分割されている。各面積メッシュは、所定の寸法幅で引かれた面積メッシュグリッド２０（実線）で囲まれた領域として定義される。かかる面積メッシュは、所定の寸法（メッシュサイズ）として、描画パターンの座標および図形サイズを整数値で表現した場合の最小単位（以降ＡＵ単位系）を用いて表される２^ｍ／Ｎ（ＡＵ）に設定される。（通常１ＡＵあたり数ｎｍから数Åの値をとる）２^ｍ／Ｎに設定することで、以降必要とされる除算の演算を整数値のビットシフトで済ますことができる。その結果、演算量を低減することができる。例えば、１２≦ｍ≦１５、１≦Ｎ≦７の値をとる。本実施の形態１における面積値算出方法では、後述する手法により、各かかる面積メッシュの中心位置に定義される各面積メッシュ内のパターンの面積値を電子ビーム描画の近接効果補正用に算出する。

まず、描画データ発生回路１２０は、かかるメッシュパラメータＮ、ｍ等の初期値をチェックする。そして、メッシュサイズとなる２^ｍ／Ｎを算出する。

Ｓ１０４において、仮想分割工程の一例となる図形分割メッシュ仮想分割工程として、分割部１３２は、描画パターン１０を面積メッシュからｘ方向及びｙ方向にメッシュ原点位置をそれぞれメッシュサイズの半分（１／２メッシュ）ずらした同じメッシュサイズの図形分割メッシュ（第２の升目）に仮想分割する。各図形分割メッシュは、図３に示すように、面積メッシュと同じメッシュサイズの寸法幅で引かれた図形分割メッシュグリッド３０（点線）で囲まれた領域として定義される。１／２メッシュ位置をずらして定義することで、図形分割メッシュグリッド３０の交点、すなわち、各図形分割メッシュの頂点の位置を、各面積メッシュの中心位置とすることができる。

Ｓ１０６において、図形座標及び図形サイズ読み込み工程として、面積処理演算部１３０は、磁気ディスク装置１２８からパターンデータを読み込み、パターンデータに定義された描画パターン１０の図形座標と図形サイズを読み込む。

Ｓ１０８において、図形コード読み込み工程として、面積処理演算部１３０は、読み込んだ図形座標に定義される図形コードを読み込む。図３では、一例として、かかる図形座標と図形サイズと図形コードに基づいた図形パターン４０及び図形パターン５０が記載されている。

Ｓ１１０において、メッシュ単位系変換工程として、面積処理演算部１３０は、描画パターン１０の座標及び図形サイズをＡＵ単位系からメッシュ単位系に変換する。変換式は、各値をメッシュサイズで除する次式によればよい。
変換式：（座標，長さ）［メッシュ］＝（座標，長さ）［ＡＵ］×Ｎ／２^ｍ

Ｓ１１２において、図形分割工程として、分割部１３２は、各図形分割メッシュの境界上で図形パターンを分割する。
図４は、実施の形態１における各図形分割メッシュで分割された図形パターンの一例を示す図である。
図４では、一例として、図形パターン４０を図形分割メッシュ３２と図形分割メッシュ３４とで分割する場合を示している。その結果、図形分割メッシュ３２には、面積Ｓの図形パターン４０の一部となる面積Ｓ’の図形パターン４２が分割される。そして、図形分割メッシュ３４には、図形パターン４０の一部となる面積Ｓ”の図形パターン４４が分割される。Ｓ＝Ｓ’＋Ｓ”であることは言うまでもない。図形パターン５０の分割については図示及び説明を省略する。

Ｓ１１４において、面積、重心及びモーメント算出工程として、面積処理演算部１３０は、各図形の辺の長さと図形座標より図形の面積、重心位置及び重心モーメントを算出する。まず、面積値演算工程として、面積演算部１３４は、各図形の辺の長さから図形パターンの面積値を算出する。

図５は、実施の形態１における図形パターンが分割された図形分割メッシュの一例を示す図である。
図５では、一例として、図形分割メッシュ３２の様子を示している。図形分割メッシュ３２に分割された図形パターン４２の辺の長さが、ｘ方向にＬ_１、ｙ方向にＬ_２とすると、図形パターン４２の面積Ｓ’＝Ｌ_１×Ｌ_２で算出することができる。

次に、重心位置演算工程として、重心演算部１３６は、各図形の辺の長さと図形座標から図形パターンの重心位置を算出する。図５の例では、図形分割メッシュ左下隅を原点（０，０）とし、図形パターン４２の図形原点の座標を（ｘ_１，ｙ_１）とすると、図形パターン４２の重心位置座標（ｇｘ_１，ｇｙ_１）は、次式で算出することができる。（但し、以降の座標系はｍｅｓｈ単位系に変換されているものとする。）
ｇｘ_１＝ｘ_１＋Ｌ_１／２、ｇｙ_１＝ｙ_１＋Ｌ_２／２

次に、重心モーメント演算工程として、モーメント演算部１３８は、図形パターンの面積値と図形パターンの重心位置とに基づいて、図形パターンの重心モーメントを演算する。図５の例では、図形パターン４２の重心モーメント（Ｓ’ｇｘ_１，Ｓ’ｇｙ_１）は、次式で算出することができる。
Ｓ’ｇｘ_１＝Ｓ’×ｇｘ_１、Ｓ’ｇｙ_１＝Ｓ’×ｇｙ_１

以上説明したかかるＳ１０６〜Ｓ１１４までの各工程について、全図形パターン分ループさせる（繰り返す）。

Ｓ１１６において、面積値分配工程の一部となる面積値分散工程として、分配部１４０は、各図形分割メッシュ内のパターンの面積値を各図形分割メッシュ内のパターンの重心位置が変わらないように各図形分割メッシュの複数の頂点に分配する。分配部１４０は、各図形分割メッシュ内の図形パターンの面積値と図形パターンの重心モーメントとを用いて、各図形分割メッシュ内の図形パターンの面積値を各図形分割メッシュの複数の頂点、すなわち、各図形分割メッシュグリッド３０の交点に振り分ける（分散させる）ことで分配する。
言い換えれば、各面積メッシュ（升目）内のパターンの面積値を各面積メッシュ内のパターンの重心位置が一致するように各面積メッシュの中心位置となる図形分割メッシュの頂点と他の面積メッシュの中心位置となる図形分割メッシュの頂点とで定義されるように分配する。すなわち、各面積メッシュ内の図形パターンの面積値の一部を各面積メッシュ内のパターンの重心位置が一致するように別の複数の面積メッシュの中心位置でも定義されるように分配する。

図６は、実施の形態１における分配された面積値の一例を示す図である。
図６では、一例として、図形分割メッシュ３２の様子を示している。図形分割メッシュ３２に分割された図形パターン４２の面積値Ｓ’は、図形分割メッシュ３２の４つの頂点（１〜４）に面積値Ｓ’_１〜Ｓ’_４として分散され、分配される。
分散される面積値はそれぞれ次式で示される。
Ｓ’_１＝Ｓ’−Ｓ’_２−Ｓ’_３−Ｓ’_４
Ｓ’_２＝（Ｓ’ｇｘ_１−Ｓ’ｇｙ_１）／２＋Ｓ’／４
Ｓ’_３＝（Ｓ’ｇｙ_１−Ｓ’ｇｘ_１）／２＋Ｓ’／４
Ｓ’_４＝（Ｓ’ｇｘ_１＋Ｓ’ｇｙ_１）／２−Ｓ’／４
かかる式に従うことで、図形分割メッシュ３２の４つの頂点に定義された面積値Ｓ’_１〜Ｓ’_４を合成した場合の面積重心位置座標と図形パターン４２の重心位置座標（ｇｘ_１，ｇｙ_１）とを一致させることができる。Ｓ’＝Ｓ’_１＋Ｓ’_２＋Ｓ’_３＋Ｓ’_４となることはいうまでもない。
また、図形分割メッシュ左下隅を原点（０，０）とし重心モーメントを算出すると
ｍｅｓｈ単位系で表した図形分割メッシュサイズは１であるので、４つの頂点に配置された面積の合計の重心モーメントは
（１×Ｓ’２＋１×Ｓ’４、１×Ｓ’３＋１×Ｓ’４）
となり、上記式に夫々Ｓ’１〜Ｓ’４の式を代入すると図５（段落番号００３８）で求めた重心モーメントと一致することがわかる。

Ｓ１１８において、面積値分配工程の一部となる面積値加算工程として、分配部１４０は、他の図形分割メッシュ内のパターンの面積値が自己の図形分割メッシュのいずれかの頂点に分配された場合には、頂点毎に累積加算する。図４の例では、図形分割メッシュ３２の他に図形分割メッシュ３４に図形パターン４０の一部となる図形パターン４４が分割されているので、かかる図形分割メッシュ３４に分割された図形パターン４４の面積値のうち、図形分割メッシュ３２の頂点に分配された面積値を足しこむ、すなわち、累積加算する。図形分割メッシュ３４に分割された図形パターン４４の面積値の分配については後述する。

以上説明したかかるＳ１１６〜Ｓ１１８までの各工程について、全図形分割メッシュ分ループさせる（繰り返す）。

図７は、実施の形態１における図形パターンが分割された図形分割メッシュの他の一例を示す図である。
図７では、一例として、図形分割メッシュ３４の様子を示している。上述したように、面積値演算工程として、面積演算部１３４は、各図形の辺の長さから図形パターンの面積値を算出する。図形分割メッシュ３４に分割された図形パターン４４の辺の長さが、ｘ方向にＬ_１、ｙ方向にＬ_２とすると、図形パターン４４の面積Ｓ”＝Ｌ_１×Ｌ_２で算出することができる。

次に、重心位置演算工程として、重心演算部１３６は、各図形の辺の長さと図形座標から図形パターンの重心位置を算出する。図７の例では、図形パターン４４の図形原点の座標を（ｘ_２，ｙ_２）とすると、図形パターン４４の重心位置座標（ｇｘ_２，ｇｙ_２）は、次式で算出することができる。
ｇｘ_２＝ｘ_２＋Ｌ_１／２、ｇｙ_２＝ｙ_２＋Ｌ_２／２

次に、重心モーメント演算工程として、モーメント演算部１３８は、図形パターンの面積値と図形パターンの重心位置とに基づいて、図形パターンの重心モーメントを演算する。図７の例では、図形パターン４４の重心モーメント（Ｓ”ｇｘ_２，Ｓ”ｇｙ_２）は、次式で算出することができる。
Ｓ”ｇｘ_２＝Ｓ”×ｇｘ_２、Ｓ”ｇｙ_２＝Ｓ”×ｇｙ_２

そして、面積値分配工程の一部となる面積値分散工程（Ｓ１１６）として、分配部１４０は、各図形分割メッシュ内のパターンの面積値を各図形分割メッシュ内のパターンの重心位置が変わらないように各図形分割メッシュの複数の頂点に分配する。分配部１４０は、各図形分割メッシュ内の図形パターンの面積値と図形パターンの重心モーメントとを用いて、各図形分割メッシュ内の図形パターンの面積値を各図形分割メッシュの複数の頂点、すなわち、各図形分割メッシュグリッド３０の交点に振り分ける（分散させる）ことで分配する。

図８は、実施の形態１における分配された面積値の他の一例を示す図である。
図８では、一例として、図形分割メッシュ３４の様子を示している。図形分割メッシュ３４に分割された図形パターン４４の面積値Ｓ”は、図形分割メッシュ３４の４つの頂点（１〜４）に面積値Ｓ”_１〜Ｓ”_４として分散され、分配される。
分散される面積値はそれぞれ次式で示される。
Ｓ”_１＝Ｓ”−Ｓ”_２−Ｓ”_３−Ｓ”_４
Ｓ”_２＝（Ｓ”ｇｘ_２−Ｓ”ｇｙ_２）／２＋Ｓ”／４
Ｓ”_３＝（Ｓ”ｇｙ_２−Ｓ”ｇｘ_２）／２＋Ｓ”／４
Ｓ”_４＝（Ｓ”ｇｘ_２＋Ｓ”ｇｙ_２）／２−Ｓ”／４
かかる式に従うことで、図形分割メッシュ３４の４つの頂点に定義された面積値Ｓ”_１〜Ｓ”_４を合成した場合の面積重心位置座標と図形パターン４４の重心位置座標（ｇｘ_２，ｇｙ_２）とを一致させることができる。Ｓ”＝Ｓ”_１＋Ｓ”_２＋Ｓ”_３＋Ｓ”_４となることはいうまでもない。

ここで、図形分割メッシュ３２の４つの頂点のうちの頂点１は、図形分割メッシュ３４の頂点３でもある。同様に、図形分割メッシュ３２の４つの頂点のうちの頂点２は、図形分割メッシュ３４の頂点４でもある。よって、上述した面積値分配工程の一部となる面積値加算工程（Ｓ１１８）として、分配部１４０は、図形分割メッシュ３２の４つの頂点のうちの頂点１について、分散されたＳ’_１にＳ”_３を累積加算する。同様に、分配部１４０は、図形分割メッシュ３２の４つの頂点のうちの頂点２について、分散されたＳ’_２にＳ”_４を累積加算する。

図９は、実施の形態１における分配された面積値と後方散乱エネルギー分布との一例を示す図である。
図９（ａ）には、一例として、図形分割メッシュ３２と図形分割メッシュ３４の様子を示している。図９（ａ）における頂点２の面積値Ｓ_２は面積値Ｓ’_１と面積値Ｓ”_３の和となる。同様に、図９（ａ）における頂点５の面積値Ｓ_５は面積値Ｓ’_２と面積値Ｓ”_４の和となる。このように頂点毎に累積加算した場合、図形分割メッシュ３２と図形分割メッシュ３４との６つの頂点に定義された面積値Ｓ_１〜Ｓ_６を合成した場合の面積重心位置座標と図形分割前の元の図形パターン４０の重心位置座標（ｇｘ，ｇｙ）とを一致させることができる。図形パターン４０の面積値Ｓ＝Ｓ_１＋Ｓ_２＋Ｓ_３＋Ｓ_４＋Ｓ_５＋Ｓ_６となることはいうまでもない。

そして、かかる図形分割メッシュの各頂点、すなわち、各面積メッシュの中心位置に定義される各面積メッシュ内のパターンの面積値（Ｓ_１〜Ｓ_６）を用いて後方散乱エネルギー分布を求めると、図９（ｂ）に示すように、求めた後方散乱エネルギー分布の位置と図形パターン４０の後方散乱エネルギー分布とを一致させることができる。

以上のように、実施の形態１では、各面積メッシュ内のパターンの面積値の一部を各面積メッシュ内のパターンの重心位置が一致するように別の複数の面積メッシュの中心位置でも定義されるように分配する。その結果、各面積メッシュの中心位置に定義される各面積メッシュ内のパターンの面積値を用いて後方散乱エネルギー分布を求めた場合に、実際のパターンの配置位置とのズレを解消することができるので、面積位置の不確定性を改善することができる。その結果、求めた後方散乱エネルギー分布の位置と実際の図形パターンの後方散乱エネルギー分布とを一致させる、或いは後方散乱エネルギー分布の誤差を低減させることができる。

図１０は、面積メッシュ内の図形パターンの面積値を分散させない場合の様子と後方散乱エネルギー分布との一例を示す図である。
図３に示す図形パターンの配置と同じ図形パターンの配置で面積メッシュ内の図形パターンの面積値を分散させない場合について説明する。図１０（ａ）に示すように、面積メッシュ２２内の図形パターン４０の面積値を分散させない場合、面積メッシュ２２の中心位置と、図形パターン４０の重心位置座標（ｇｘ，ｇｙ）とがずれてしまうため、面積メッシュ２２の中心位置に図形パターン４０の面積値が定義されると、かかる面積値を用いて後方散乱エネルギー分布を求めた場合に、図形パターン４０の配置位置とのズレが生じてしまう。その結果、図１０（ｂ）に示すように、求めた後方散乱エネルギー分布の位置と実際の図形パターンの後方散乱エネルギー分布との間に誤差Ｃが生じてしまう。そして、図形パターン５０の位置にあたる誤差Ｄが図形パターン５０の描画に影響を及ぼしてしまうことになる。

よって、実施の形態１にように求めた後方散乱エネルギー分布の位置と実際の図形パターンの後方散乱エネルギー分布とを一致させる、或いは後方散乱エネルギー分布の誤差を低減させることで、かかる影響を排除或いは低減することができる。

Ｓ１２０において、面積率算出工程として、近接効果補正部１２２は、上述したパターン面積値算出方法によって得られたそれぞれの図形分割メッシュのグリッド交点に持つ面積値を用いて、各面積メッシュ内の面積率を算出する。

Ｓ１２２において、ビーム照射量演算工程として、近接効果補正部１２２は、それぞれの図形分割メッシュのグリッド交点、すなわち面積メッシュの中心に持つ面積値を用いて求められた各面積メッシュ内の面積率に応じて、各面積メッシュ内の近接効果補正量を演算する。そして、ショットデータ演算部１２４は、近接効果補正部１２２から近接効果補正量を入力し、他方、ショットデータ展開部１２６から展開されたショットデータを入力し、かかるショットデータに対する近接効果補正された電子ビーム照射量を演算する。図９（ｂ）に示す後方散乱エネルギー分布は、後方散乱に起因した蓄積エネルギーＥをＥＩＤ関数に基づき算出すればよい。そして、かかる蓄積エネルギーＥを考慮して、各面積メッシュに照射すべき電子ビーム照射量を補正して、近接効果が補正された電子ビーム照射量を求めればよい。

Ｓ１２４において、描画工程として、描画部１５０は、かかる電子ビーム照射量で描画パターンを描画する。上述したショットデータ演算部１２４が、演算された近接効果が補正された電子ビーム照射量になるように偏向制御回路１１２に信号を出力する。偏向制御回路１１２は、偏向アンプ１１０を介して、近接効果が補正された電子ビーム照射量だけ試料１０１に電子ビーム２００を照射（ビームＯＮ）し、電子ビーム照射量に達する照射時間が来たら電子ビーム２００がＢＬＫアパーチャ２１４の面に衝突するようにＢＬＫ偏向器２１２に電圧を印加して電子ビーム２００を偏向させる（ビームＯＦＦ）。

以上のように、実際のパターンの配置位置とのズレを解消することができるので、求めた後方散乱エネルギー分布の位置と実際の図形パターンの後方散乱エネルギー分布とを一致させた、或いは後方散乱エネルギー分布の誤差を低減させた近接効果補正により、より高精度なパターンを描画することができる。

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。

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。

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パターン面積値算出方法、近接効果補正方法、荷電粒子ビーム描画装置、及び荷電粒子ビーム描画方法は、本発明の範囲に包含される。

実施の形態１におけるフローチャートの要部を示す図である。 実施の形態１における描画装置の要部構成の一例を示す概念図である。 実施の形態１におけるメッシュ状に分割された描画パターンの一部を示す図である。 実施の形態１における各図形分割メッシュで分割された図形パターンの一例を示す図である。 実施の形態１における図形パターンが分割された図形分割メッシュの一例を示す図である。 実施の形態１における分配された面積値の一例を示す図である。 実施の形態１における図形パターンが分割された図形分割メッシュの他の一例を示す図である。 実施の形態１における分配された面積値の他の一例を示す図である。 実施の形態１における分配された面積値と後方散乱エネルギー分布との一例を示す図である。 面積メッシュ内の図形パターンの面積値を分散させない場合の様子と後方散乱エネルギー分布との一例を示す図である。 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。

符号の説明

１０ 描画パターン
２０ 面積メッシュグリッド
２２ 面積メッシュ
３０ 図形分割メッシュグリッド
３２，３４ 図形分割メッシュ
４０，４２，４４，５０ 図形パターン
１００ 描画装置
１０１，３４０ 試料
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１１０ 偏向アンプ
１１２ 偏向制御回路
１２０ 描画データ発生回路
１２２ 近接効果補正部
１２４ ショットデータ演算部
１２６ ショットデータ展開部
１２８ 磁気ディスク装置
１３０ 面積処理演算部
１３２ 分割部
１３４ 面積演算部
１３６ 重心演算部
１３８ モーメント演算部
１４０ 分配部
１４２ ステージ制御回路
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２１２ ＢＬＫ偏向器
２１４ ＢＬＫアパーチャ
３３０ 電子線
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

Claims (5)

1. 荷電粒子ビームを用いて描画される描画パターンを所定の寸法の第１の升目に仮想分割して、前記各第１の升目の中心位置に定義される前記各第１の升目内のパターンの面積値を荷電粒子ビーム描画の近接効果補正用に算出する面積値算出方法であって、
   前記描画パターンを前記第１の升目から前記所定の寸法の半分位置をずらした前記所定の寸法の第２の升目に仮想分割する仮想分割工程と、
   前記各第２の升目内のパターンの面積値を前記各第２の升目内のパターンの重心位置が変わらないように前記各第２の升目の複数の頂点に分配する面積値分配工程と、
   を備えたことを特徴とするパターン面積値算出方法。
2. 前記面積値分配工程において、他の第２の升目内のパターンの面積値が自己の第２の升目のいずれかの頂点に分配された場合には、頂点毎に累積加算することを特徴とする請求項１記載のパターン面積値算出方法。
3. 前記パターン面積値算出方法は、さらに、
   前記パターンの面積値を演算する面積値演算工程と、
   前記パターンの重心位置を演算する重心位置演算工程と、
   前記パターンの面積値と前記パターンの重心位置とに基づいて、前記パターンの重心モーメントを演算する重心モーメント演算工程と、
   を備え、
   前記面積値分配工程において、前記パターンの面積値と前記パターンの重心モーメントとを用いて、前記パターンの面積値を前記各第２の升目の複数の頂点に分配することを特徴とする請求項１記載のパターン面積値算出方法。
4. 荷電粒子ビームを用いて描画される描画パターンを所定の寸法の升目に仮想分割して、前記各升目の中心位置に定義される各升目内のパターンの面積値を用いて近接効果が補正された荷電粒子ビーム照射量を演算する近接効果補正方法であって、
   前記各升目内のパターンの面積値の一部を前記各升目内のパターンの重心位置が一致するように別の複数の升目の中心位置でも定義されるように分配することを特徴とする近接効果補正方法。
5. 荷電粒子ビームを用いて描画される描画パターンを所定の寸法の升目に仮想分割する仮想分割工程と、
   前記各升目内のパターンの面積値を前記各升目内のパターンの重心位置が一致するように前記各升目の中心位置と他の升目の中心位置とで定義されるように分配する面積値分配工程と、
   面積値が分配された後に、前記各升目の中心位置で定義された面積値を用いて近接効果が補正された荷電粒子ビーム照射量を演算する照射量演算工程と、
   前記荷電粒子ビームを用いて、前記荷電粒子ビーム照射量で前記描画パターンを描画する描画工程と、
   を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。

Images