JP2007220728A - 荷電粒子ビーム描画装置、荷電粒子ビーム描画方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【目的】かぶり補正精度を向上させる装置および方法を提供することを目的とする。
【構成】本発明の一態様の描画装置１００は、電子ビーム描画における近接効果の影響を含めたかぶり補正照射量を計算するかぶり補正照射量計算部１１４と、上述した近接効果を補正する近接効果補正照射量を計算する近接効果補正照射量計算部１１６と、かぶり補正照射量と近接効果補正照射量とを合成する補正照射量合成部１１８と、合成された補正照射量に基づいて、試料１０１を描画する描画部１５０と、を備えたことを特徴とする。本発明の一態様によれば、高精度なかぶり補正を実現することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、荷電粒子ビーム描画装置、荷電粒子ビーム描画方法及びプログラムに係り、例えば、照射量を補正する電子ビーム描画装置及びその描画方法に関する。

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７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（ＶＳＢ：Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｓｈａｐｅｄ Ｂｅａｍ）方式という。

ここで、レジスト膜が塗布されたマスク等の試料に電子ビームを照射する場合に、近接効果やかぶりといったレジストパターンの寸法を変動させる要因が存在する。近接効果は照射した電子がマスクで反射し、レジストを再照射する現象で、影響範囲は十数μｍ程度である。一方、かぶりは近接効果による後方散乱電子が、レジストを飛び出し電子鏡筒の下面で再度散乱し、再度マスクを照射するといった多重散乱によるレジスト照射現象で、近接効果に比べて広範囲（数ｍｍ〜数ｃｍ）に及ぶ。近接効果もかぶりもレジストを再照射する現象で、従来、かかる要因を補正するための補正手法が研究されている（例えば、特許文献１参照）。その他、形成されたレジストパターンをマスクとして下層の遮光膜等をエッチングする場合にエッチングされる遮光膜等が寸法変動を引き起こすローディング効果を補正する手法等が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１１−２０４４１５号公報 特許第３６８０４２５号公報

上述したように、電子ビーム描画に代表される荷電粒子ビーム描画では、レジスト膜が塗布されたマスク等の試料に電子ビームを照射する場合に、近接効果やかぶりといったレジストパターンの寸法を変動させる要因が存在する。そのため、例えば、ナノメートル（ｎｍ）オーダの精度が要求されるパターンの描画の際においては、“近接効果”及び“かぶり”の影響によって、描画パターンの仕上がり寸法に不均一な分布が生じるという問題が生じてしまう。そこで、以下に示すような補正照射量Ｄ（ｘ，ｙ）を算出する手法を試みた。

図８は、補正照射量Ｄ（ｘ，ｙ）を計算する計算方法のフローチャートの一例を示す図である。
図８において、補正照射量Ｄ（ｘ，ｙ）は、パターンデータを入力（Ｓ２０２）後、式２に基づいて、近接効果補正メッシュ毎に近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）を計算する工程（Ｓ２０４）、かぶり補正メッシュ毎にかぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）を計算する工程（Ｓ２０６）、補正照射量を合成する工程（Ｓ２０８）という工程を実施する。そして、求められた補正照射量Ｄ（ｘ，ｙ）を使って照射時間を計算する工程（Ｓ２１０）、照射工程（Ｓ２１２）という工程を実施する。

ここで、近接効果とかぶりは以下積分方程式（式１）を解くことで補正することができる。

但し、Ｅはレジストの吸収量で一定値、Ｄ（ｘ，ｙ）は「補正照射量」、ηは「近接効果補正係数」、κ_ｐ（ｘ，ｙ）は「近接効果影響分布」、θは「かぶり効果補正係数」、κ_ｆ（ｘ，ｙ）は「かぶり影響分布」である。ここで、経験的に近接効果とかぶり双方の影響分布κ_ｐ（ｘ，ｙ）とκ_ｆ（ｘ，ｙ）はガウス分布に近いことが知られている。

また、補正照射量Ｄ（ｘ，ｙ）は、以下の式（式２）を用いて求めることができる。

但し、Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）は「かぶり補正照射量」、Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）は「近接効果補正照射量」である。

まず、Ｓ２０２としてパターンデータを入力後、Ｓ２０４として、近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）を求める。ここで、近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）は以下の近接効果のみの積分方程式（式３）を満たす。

そして、近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）は式３において収束する一定値Ｅを用いて以下の式（式４（式４−１〜式４−４））に示すような高次の補正項を含めて計算することができる。ｎは補正項の次数を示している。また、Ｕ（ｘ，ｙ）は「規格化した後方散乱量」を示す。

ここで、例えば、近接効果補正誤差を０．５％程度に抑えるためには、１μｍ程度のメッシュ（領域）ごとにｎ＝３までの項を考慮したＤ_ｐ（ｘ，ｙ）を計算して、ショット毎に照射量を決めて、補正を行えばよい。

そして、式２に示すように、近接効果補正とかぶり補正を分離することで、精度劣化なく高速な補正が可能となる。

次に、Ｓ２０６として、かぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）を求める。式２を式１に代入すると以下の式（式５）のように示すことができる。

ここで、近接効果の影響範囲（数十μｍ）に比べて、かぶりの影響範囲（数ｍｍ〜数ｃｍ）は非常に広いことから、Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）は右辺２項目の積分では一定値とみなすことができる。かかる場合、以下の式（式６）のように示すことができる。

ここで、式６について式３を用いて表すと、以下の式（式７）のように示すことができる。

さらに、式７の積分内で、仮にＤ_ｆ（ｘ，ｙ）が一定であるという近似（近似１）をすると、以下の式（式８）のように示すことができる。

よって、式８は、以下の式（式９）のように示すことができる。

そして、かぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）を得るためには、式９の分母（式１０）の積分を実行することになる。以下に式１０を示す。

ここで、かかる式１０は式１０内の近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）をかぶりの影響範囲領域に渡って計算し、積分することを意味している。しかしながら、かぶりの影響範囲領域は近接効果の影響範囲領域に比べ非常に大きいため、この計算は非常に時間がかかってしまう。そのため、かかる計算式（式１０）、すなわち式９の分母をそのまま計算することは実用が困難であるといった問題があった。また、上述した近似１によりかぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）には５％以内の誤差が生じてしまうといった問題もあった。

そこで、かかる計算時間の短縮のため、以下に説明するような仮定をおいた上で、かぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）を得ることが試みられている。すなわち、式１０の積分計算には非常に時間がかかるので、積分領域内でＤ_ｐ（ｘ，ｙ）が一定であると仮定すると、かぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）は、以下の式（式１１）のように示すことができる。

そして、式４−２における規格化した後方散乱量Ｕ（ｘ，ｙ）を規格化したかぶり量Ｖ（ｘ，ｙ）と仮定すると式４−２は、以下の式（式１２）のように示すことができる。

そして、式１２を式１１に代入することで、かぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）は、以下の式（式１３）のように示すことができる。

よって、式１３は、以下の式（式１４（式１４−１、式１４−２））のように示すことができる。

そして、メッシュ寸法が例えば１ｍｍのメッシュ（かぶり補正メッシュ）毎にかぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）を計算することで、大幅な計算時間の短縮を図ることができる。

そして、Ｓ２０８において、得られたかぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）と既に計算されている近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）とを式２に従って合成し、補正照射量Ｄ（ｘ，ｙ）を得ることができる。そして、求められた補正照射量Ｄ（ｘ，ｙ）を使って照射時間を計算する工程（Ｓ２１０）、照射工程（Ｓ２１２）という工程を実施することでマスクに描画することができる。

ここで、上述した方法では、かぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）を計算する場合に積分領域内でＤ_ｐ（ｘ，ｙ）が一定であるとの仮定の上でかぶり補正メッシュ毎に計算しているため計算回数を大幅に少なくすることができる。よって、高速にかぶり補正照射量を求めることができる。しかしながら、その反面、積分領域内でＤ_ｐ（ｘ，ｙ）が一定であるとの仮定の上で近接効果補正メッシュに比べて非常に大きいメッシュ寸法となるかぶり補正メッシュを用いているためかぶり補正誤差が大きく生じてしまうという課題があった。

上述したようにＬＳＩの集積度の増加により、電子線描画装置によるマスク描画時間や直接ウェハ等に描画する場合の直接描画時間は爆発的に増加している。そのため、かかる描画時間の短縮が望まれている。他方で、ＬＳＩの集積度の増加により、パターン寸法は微細化され、高精度な補正が望まれている。なお、上述した特許文献１では、補正照射量Ｄ（ｘ，ｙ）について最低次項しか考慮されていない。

そこで、本発明は、かかる問題点を克服し、かぶり補正精度を向上させる装置および方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
荷電粒子ビーム描画における近接効果の影響を含めたかぶりを補正するかぶり補正照射量を計算するかぶり補正照射量計算部と、
荷電粒子ビーム描画における上述した近接効果を補正する近接効果補正照射量を計算する近接効果補正照射量計算部と、
かぶり補正照射量と近接効果補正照射量とを合成する補正照射量合成部と、
照射量合成部により合成された補正照射量に基づいて、荷電粒子ビームを用いて試料を描画する描画部と、
を備えたことを特徴とする。

かかる構成によりかぶり補正照射量自体が近接効果の影響を考慮しているので、高精度なかぶり補正照射量を得ることができる。そして、かかるかぶり補正照射量と近接効果補正照射量とを合成することで、補正照射量を得ることができる。

また、上述した近接効果の影響は、試料の描画領域を分割する第１の寸法のメッシュ毎に計算され、
上述したかぶり補正照射量は、描画領域を分割する第２の寸法のメッシュ毎に計算され、
上述した近接効果補正照射量は、描画領域を分割する上述した第２の寸法より小さい第３の寸法のメッシュ毎に計算され、
かかる第１の寸法を第２の寸法と第３の寸法との間の寸法とすることを特徴とする。

第１の寸法を第２の寸法と第３の寸法との間の寸法とすることで、第１の寸法が第３の寸法より大きくなることで計算時間を短縮することができる。そして、後述するようにかぶり誤差を低減することができる。

また、かぶり補正照射量計算部は、最低次項よりも高次の項も含まれるかぶり補正照射量を計算することを特徴とする。

最低次項よりも高次の項も含まれるかぶり補正照射量を計算することで、上述した近似１による誤差を小さくすることができる。

また、本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画方法は、
荷電粒子ビーム描画における近接効果の影響を含めたかぶり補正照射量を計算するかぶり補正照射量計算工程と、
荷電粒子ビーム描画における上述した近接効果を補正する近接効果補正照射量を計算する近接効果補正照射量計算工程と、
かぶり補正照射量と近接効果補正照射量とを合成する補正照射量合成工程と、
照射量合成工程により合成された補正照射量に基づいて、荷電粒子ビームを用いて試料を描画する描画工程と、
を備えたことを特徴とする。

また、本発明の一態様のプログラムは、コンピュータに実行させるためのプログラムであって、
試料の描画領域が第１の寸法でメッシュ状に分割された第１のメッシュ毎に荷電粒子ビーム描画における近接効果の影響を補正する第１の近接効果補正照射量を計算し、記憶装置に記憶する第１の近接効果補正照射量計算処理と、
かかる記憶装置から第１の近接効果補正照射量を読み出し、試料の描画領域が第１の寸法より大きい第２の寸法でメッシュ状に分割された第２のメッシュ毎に第１の近接効果補正照射量を用いて荷電粒子ビーム描画におけるかぶりを補正するかぶり補正照射量を計算し、記憶装置に記憶するかぶり補正照射量計算処理と、
試料の描画領域を第１の寸法より小さい第３の寸法でメッシュ状に分割された第３のメッシュ毎に荷電粒子ビーム描画における近接効果を補正する第２の近接効果補正照射量を計算する第２の近接効果補正照射量計算処理と、
かぶり補正照射量と第２の近接効果補正照射量とを合成する補正照射量合成処理と、
を備えていればよい。

本発明によれば、高精度なかぶり補正を実現することができる。その結果、高精度な補正照射量で描画され、高精度なパターン寸法を得ることができる。

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における描画方法のフローチャートの要部を示す図である。
図１において、電子ビーム描画方法は、パターンデータを入力するパターンデータ入力工程（Ｓ１０２）、近接効果補正照射量を計算する近接効果補正照射量計算工程（Ｓ１０４）、かぶり補正用の近接効果補正照射量を計算するかぶり補正用近接効果補正照射量計算工程（Ｓ１０６）、かぶり補正照射量を計算するかぶり補正照射量計算工程（Ｓ１０８）、補正照射量を合成する補正照射量合成工程（Ｓ１１０）、照射時間計算工程（Ｓ１１２）、照射工程（Ｓ１１４）という一例の工程を実施する。

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であり電子ビーム描画装置の一例となる描画装置１００は、描画部１５０と制御部１６０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２０５、ブランキング（ＢＬＫ）アパーチャ２０６を有している。描画室１０３内には、ＸＹステージ１０５を有している。制御部１６０では、制御計算機１１０と、記憶装置の一例となるメモリ１３０、記憶装置の一例となる磁気ディスク装置１４６、偏向制御回路１４０を備えている。制御計算機１１０内では、かぶり補正用近接効果補正照射量計算部１１２、かぶり補正照射量計算部１１４、近接効果補正照射量計算部１１６、補正照射量合成部１１８、照射時間計算部１２０、描画データ処理部１２２といった各機能を有している。制御計算機１１０には、磁気ディスク装置１４６に記憶されたパターンデータ１５２が磁気ディスク装置１４６を介して入力される。制御計算機１１０に入力される情報或いは演算処理中及び処理後の各情報はその都度メモリ１３０に記憶される。

制御計算機１１０には、メモリ１３０、偏向制御回路１４０、磁気ディスク装置１４６が図示していないバスを介して接続されている。偏向制御回路１４０は、ＢＬＫ偏向器２０５に接続される。

図２では、本実施の形態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、図２では、コンピュータの一例となる制御計算機１１０で、かぶり補正用近接効果補正照射量計算部１１２、かぶり補正照射量計算部１１４、近接効果補正照射量計算部１１６、補正照射量合成部１１８、照射時間計算部１２０、描画データ処理部１２２といった各機能の処理を実行するように記載しているがこれに限るものではなく、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。或いは、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。

電子銃２０１から出た所定の電流密度Ｊに制御された荷電粒子ビームの一例となる電子ビーム２００は、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。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、例えば静電型のブランキング偏向器２０５で電子ビーム２００を偏向すると共にブランキングアパーチャ２０６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。ブランキング偏向器２０５の偏向電圧は、偏向制御回路１４０及び図示していないアンプ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１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１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、本実施の形態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（ＶＳＢ型）ＥＢ描画装置とすることができる。

上述したように、近接効果とかぶりは積分方程式（式１）を解くことで補正することができる。そして、補正照射量Ｄ（ｘ，ｙ）は、式（式２）を用いて求めることができる。また、近接効果の影響範囲は数十μｍであるため、近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）は、試料１０１の描画領域を例えば１μｍ程度（第３の寸法）のメッシュサイズでメッシュ状に分割して、かかる１μｍ程度のメッシュで分割された各メッシュ（近接効果補正メッシュ）毎に計算される。他方、かぶりの影響範囲は数ｍｍ〜数ｃｍであるため、かぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）は、試料１０１の描画領域を例えば１ｍｍ程度（第２の寸法）のメッシュサイズでメッシュ状に分割して、かかる１ｍｍ程度のメッシュで分割された各メッシュ（かぶり補正メッシュ）毎に計算される。以下、近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）とかぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）とを求めていく。

まず、Ｓ１０２において、パターンデータ入力工程として、制御計算機１１０は、磁気ディスク装置１４６を介してパターンデータ１５２を入力する。描画データ処理部１２２は、パターンデータ１５２に基づいて、ショットデータを作成する。以下、各ショットにおける照射時間Ｔをリアルタイムで計算し、かかる照射時間Ｔに沿って電子ビーム２００を照射し、試料１０１を描画していく。

Ｓ１０４として、近接効果補正照射量計算工程（第２の近接効果補正照射量計算工程の一例）として、近接効果補正照射量計算部１１６は、電子ビーム描画における近接効果を補正する近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）を求める。そして、上述したように、近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）は近接効果のみの積分方程式（式３）を満たす。そして、近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）は式３において収束する一定値Ｅを用いて上述した式（式４（式４−１〜式４−４））に示すような高次の補正項を含めて計算することができる。ｎは補正項の次数を示している。また、Ｕ（ｘ，ｙ）は「規格化した後方散乱量」を示す。

そして、例えば、近接効果補正誤差を０．５％程度に抑えるためには、メッシュサイズが１μｍ程度のメッシュ（領域）ごとにｎ＝３までの補正項を考慮したＤ_ｐ（ｘ，ｙ）を計算して、ショット毎に照射量を決めて、補正を行えばよい点は上述した通りである。計算された近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）はメモリ１３０に記憶される。

そして、式２に示すように、近接効果補正とかぶり補正を分離することで、精度劣化なく高速な補正が可能となる。

次に、かぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）を求めていく。式２を式１に代入すると上述した式５のように示すことができる。

そして、上述したように、近接効果の影響範囲（数十μｍ）に比べて、かぶりの影響範囲（数ｍｍ〜数ｃｍ）は非常に広いことから、Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）は右辺２項目の積分では一定値とみなすことができる。よって、上述した式６のように示すことができる。そして、上述したように式６について式３を用いて表すことで、上述した式７のように示すことができる。

そして、上述したように、式７の積分内で、仮にＤ_ｆ（ｘ，ｙ）が一定であるという近似（近似１）をすると、上述した式８のように示すことができる。よって、式８は、上述した式９のように示すことができる。

そして、上述したように、かぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）を得るためには、上述したように式９の分母（式１０）の積分を実行することになる。

ここで、実施の形態１では、式９の分母（式１０）の積分にあたって、近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）をかぶりの影響範囲領域に渡って一定とせずに、かぶり補正用の近接効果補正照射量を計算する。
Ｓ１０６において、かぶり補正用近接効果補正照射量計算工程（第１の近接効果補正照射量計算工程の一例）として、かぶり補正用近接効果補正照射量計算部１１２は、式９の分母（式１０）の積分にあたって、かぶり補正用の近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）を計算する。上述した式１４の誤差を低減するためには、式１０：Ｚ（ｘ，ｙ）をかぶり補正精度を劣化させない程度に粗い（かぶり補正用）近接効果補正計算を行なうことで高速化することができる。以下に説明する。

図３は、実施の形態１におけるかぶり補正用近接効果補正メッシュサイズとかぶり補正誤差との関係を示す図である。
図３では、１０ｃｍ四方の１：１Ｌ／Ｓ（ライン アンド スペース）パターンについて、かぶり補正用近接効果補正メッシュサイズを変えて、式９に基づき補正を行うと図３に示すようなかぶり補正誤差を生じる。なお、ここでは、以下のように設定した。
近接効果補正係数η：０．６
かぶり効果補正係数θ：０．１
近接効果影響分布κ_ｐ：σ＝１０μｍのガウス分布
かぶり影響分布κ_ｆ：σ＝１ｃｍのガウス分布
を用いて計算を行った。以下の本文では、断りのない限りこれらのパラメータを用いる。

図３では、近接効果補正用メッシュサイズを１μｍから３０μｍに変えた場合のかぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）の補正誤差を示している。図３に示すように、５μｍ、すなわち、σの半分程度（第１の寸法）までは、補正誤差は充分小さいことを発明者等は見出した。（なお、近接効果影響分布κ_ｐがガウス分布でない場合は、影響範囲の半分程度（第１の寸法）のメッシュサイズにすればよい。）また、近接効果補正照射量の計算時間は、メッシュ数の２乗に比例するので、σの半分程度、すなわち、５μｍメッシュでの計算時間は、通常近接効果補正に使用するメッシュサイズを１μｍとすると、メッシュ数が１／５となるため、かかる１μｍメッシュ計算に比べて、１／２５に短縮することができる。

よって、かぶり補正用近接効果補正照射量計算部１１２は、試料１０１の描画領域がかぶり補正メッシュサイズ（第２の寸法）と近接効果補正メッシュサイズ（第３の寸法）との間の寸法となるσの半分程度の寸法（第１の寸法）でメッシュ状に分割されたかぶり補正用近接効果補正メッシュ（第１のメッシュ）毎に電子ビーム描画における近接効果の影響を補正するかぶり補正用近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）（第１の近接効果補正照射量）を計算し、メモリ１３０に記憶する。ここで、かぶり補正用近接効果補正メッシュサイズ（第１の寸法）は、補正誤差が充分小さい範囲（σの半分以内）の最大値となるσの半分の値が望ましいが、これに限るものではない。かぶり補正メッシュサイズ（第２の寸法）と近接効果補正メッシュサイズ（第３の寸法）との間の寸法で、必要な精度に応じてサイズを選択可能である。例えば、図のように、２σ程度、σ、σの半分と寸法を減らせば精度を向上できる。

また、図３では、かぶり補正用近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）について、式４−２に示した近接効果の最低次項（０次項）まで計算した場合のかぶり補正誤差と式４−１〜式４−４に示した式で３次項まで計算した場合のかぶり補正誤差とを示している。図３に示すように、０次項まで計算した場合と３次項まで計算した場合では精度の差は少ない。０次項までの計算時間は３次項の計算時間の６０％程度となる。

よって、かぶり補正用近接効果補正照射量計算部１１２は、かぶり補正用近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）を計算する場合に高次の補正項まで計算せずに０次項までを計算することで、精度をあまり劣化させずに計算時間の短縮を図ることができる。

Ｓ１０８において、かぶり補正照射量計算工程として、かぶり補正照射量計算部１１４は、Ｓ１１６で計算されたかぶり補正用近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）を用いて、電子ビーム描画における近接効果の影響を含めたかぶりを補正するかぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）を計算する。まず、メモリ１３０からＳ１０６で計算されたかぶり補正用近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）を読み出し、読み出されたかぶり補正用近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）を用いてかぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）を計算する。かぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）は、上述した式９に従って、かぶり補正用近接効果メッシュサイズより大きいかぶり補正メッシュサイズ（第２の寸法）となる例えば１ｍｍの寸法でメッシュ状に分割されたかぶり補正メッシュ毎に計算する。そして、計算されたかぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）をメモリ１３０に記憶する。

図４は、実施の形態１における１：１Ｌ／Ｓパターン線幅とかぶり補正誤差との関係を示す図である。
図４では、かぶり補正用近接効果補正メッシュを５μｍメッシュとして最低次項である０次項までかぶり補正用近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）を計算した場合のかぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）のかぶり補正誤差（図４では、「ｎｅｗ２」として示している）を示している。また、図４では、かぶり補正用近接効果補正メッシュを１μｍメッシュとして３次項までかぶり補正用近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）を計算した場合のかぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）のかぶり補正誤差（図４では、「ｎｅｗ１」として示している）を示している。そして、式１４に示した式１０の積分領域内でＤ_ｐ（ｘ，ｙ）が一定であるとの仮定の上でのかぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）のかぶり補正誤差（図４では、「ｏｌｄ」として示している）を示している。また、１：１Ｌ／Ｓパターン線幅を１μｍから５１２μｍまで変えた場合の各かぶり補正誤差を示している。

本実施の形態１のようにかぶり補正用近接効果補正メッシュを５μｍメッシュとして最低次項である０次項までかぶり補正用近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）を計算することで、式１４に示した式１０の積分領域内でＤ_ｐ（ｘ，ｙ）が一定であるとの仮定の上でのかぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）のかぶり補正誤差に比べ大幅に補正誤差を改善することができる。さらに、かぶり補正用近接効果補正メッシュを１μｍメッシュとして３次項までかぶり補正用近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）を計算した場合のように計算時間が大幅にかかる場合と比較しても補正精度の劣化を充分小さくすることができる。

以上の説明において、かぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）は、最低次項の０次項までの計算を行なった場合を示した。ここで、上述したように、式７の積分内で、仮にＤ_ｆ（ｘ，ｙ）が一定であるという近似（近似１）をすることで式８を導いたが、近似１によりかぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）には５％以内の誤差が生じてしまうといった問題もあった。そこで、実施の形態１では、かかる誤差をも低減させる。

かぶり補正照射量計算部１１４は、近似１による誤差を低減するために、以下の式（式１５（式１５−１〜式１５−４））のようにかぶり補正照射量の高次の項を計算する。ｎは補正項の次数を示している。

図５は、実施の形態１における計算するかぶり補正照射量の次数とかぶり補正誤差との関係を示す図である。
図５では、１：１Ｌ／Ｓパターン線幅が１μｍから５１２μｍの各場合について最低次項の０次項まで計算した場合と１次項まで計算した場合のかぶり補正誤差を示している。図５に示すように、最低次項よりは、高次項を考慮することで、かぶり補正誤差を低減することが可能である。ここでは、１：１Ｌ／Ｓパターンを用いているので近似１によるかぶり補正誤差が小さい（０．１４％以下である）ため高次項との差が小さいが、矩形パターン等の場合には５％以内のかぶり補正誤差が生じ得る。よって、矩形パターン等の１：１Ｌ／Ｓパターン以外のパターンでは、かぶり補正照射量の計算にあたって高次項を考慮することでよりその差が大きくなる分、より効果を発揮することができる。
よって、かぶり補正照射量計算部１１４は、最低次項よりも高次の項も含まれるかぶり補正照射量を計算することで、よりかぶり補正誤差を低減することができる。

Ｓ１１０において、補正照射量合成工程として、補正照射量合成部１１８は、Ｓ１０４で近接効果補正メッシュで計算された近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）とＳ１０８で計算されたかぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）とを合成して補正照射量Ｄ（ｘ，ｙ）を計算する。補正照射量合成部１１８は、メモリ１３０から近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）とかぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）とを読み出し、上述した式２に従って近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）とかぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）との積を計算する。そして、計算された補正照射量Ｄ（ｘ，ｙ）はメモリ１３０に記憶される。

Ｓ１１２において、照射時間計算工程として、照射時間計算部１２０は、メモリ１３０から補正照射量Ｄ（ｘ，ｙ）を読み出し、電流密度Ｊと基準照射量Ｄｂａｓｅとを用いて、照射時間Ｔ（＝補正照射量Ｄ（ｘ，ｙ）／電流密度Ｊ×基準照射量Ｄｂａｓｅ）を計算する。

Ｓ１１４において、照射工程（描画工程でもある）として、制御計算機１１０は、求めた照射時間Ｔで試料へのビーム照射がＯＦＦになるように偏向制御回路１４０に信号を出力し、偏向制御回路１４０では、かかる信号に沿って、求めた照射時間Ｔに合わせて、電子ビーム２００を偏向するようにブランキング偏向器２０５を制御する。そして、所望する照射量Ｄを試料１０１に照射した後、描画部１５０を構成するブランキング偏向器２０５により偏向された電子ビーム２００は、試料１０１に到達しないようにブランキングアパーチャ２０６によって遮蔽される。このようにして、試料１０１を描画する。

以上のように、かぶり補正照射量自体が近接効果の影響を考慮しているので、高精度なかぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）を得ることができる。そして、かかるかぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）と近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）とを合成することで、高精度な補正照射量Ｄ（ｘ，ｙ）を得ることができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、描画しながらかぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）を計算していくリアルタイム描画について説明した。実施の形態２では、予め、かぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）を描画前に計算しておき、１ｍｍメッシュ毎のかぶり補正照射量マップを作成しておき、これを描画時に入力する。かぶり計算による描画スループットの劣化を防ぐことができる。

図６は、実施の形態２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６において、荷電粒子ビーム描画装置の一例であり電子ビーム描画装置の一例となる描画装置１００は、描画部１５０と制御部１６０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２０５、ブランキング（ＢＬＫ）アパーチャ２０６を有している。描画室１０３内には、ＸＹステージ１０５を有している。制御部１６０では、制御計算機１１０と、記憶装置の一例となるメモリ１３０、記憶装置の一例となる磁気ディスク装置１４６、偏向制御回路１４０を備えている。制御計算機１１０内では、近接効果補正照射量計算部１１６、補正照射量合成部１１８、照射時間計算部１２０、描画データ処理部１２２といった各機能を有している。制御計算機１１０には、磁気ディスク装置１４６に記憶されたパターンデータ１５２が磁気ディスク装置１４６を介して入力される。制御計算機１１０に入力される情報或いは演算処理中及び処理後の各情報はその都度メモリ１３０に記憶される。また、外部装置となるサーバ装置３００内では、かぶり補正用近接効果補正照射量計算部１１２、かぶり補正照射量計算部１１４といった各機能を有している。そして、サーバ装置３００には、磁気ディスク装置１４８が接続されている。また、制御計算機１１０も図示しないバスを介して磁気ディスク装置１４８に接続されている。

実施の形態２では、サーバ装置３００において、予め、かぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）を描画前に計算しておき、１ｍｍメッシュ毎のかぶり補正照射量マップ１５４を作成しておき磁気ディスク装置１４８に格納しておく。言い換えれば、実施の形態１における制御計算機１１０内のかぶり補正用近接効果補正照射量計算部１１２、かぶり補正照射量計算部１１４といった各機能をサーバ装置３００に移行させておき、実施の形態１におけるかぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）の計算と同様に、かぶり補正用近接効果補正照射量計算部１１２、かぶり補正照射量計算部１１４がかぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）を計算する。そして、計算されたかぶり補正照射量Ｄ_ｆ（ｘ，ｙ）を例えば１ｍｍメッシュ毎のかぶり補正照射量マップ１５４として磁気ディスク装置１４８に格納しておく。そして、描画装置１００内の補正照射量合成部１１８は、磁気ディスク装置１４８からかぶり補正照射量マップ１５４を読み出し、必要に応じて近接効果補正照射量計算部１１６により計算された近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）と合成することで、高精度な補正照射量Ｄ（ｘ，ｙ）を得ることができる。その他は実施の形態１と同様であるため説明を省略する。

以上のように、予めかぶり補正照射量マップ１５４を作成しておくことでかぶり補正照射量計算に時間がかかる場合でもかぶり補正照射量計算による描画スループットの劣化を防ぐことができる。

以上の説明において、「〜部」或いは「〜工程」と記載したものの処理内容或いは動作内容は、コンピュータで動作可能なプログラムにより構成することができる。或いは、ソフトウェアとなるプログラムだけではなく、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、ファームウェアとの組合せでも構わない。また、プログラムにより構成される場合、プログラムは、磁気ディスク装置、磁気テープ装置、ＦＤ、或いはＲＯＭ（リードオンリメモリ）等の記録媒体に記録される。例えば、磁気ディスク装置１４６に記録される。

また、図２或いは図６において、コンピュータとなる制御計算機１１０は、さらに、図示していないバスを介して、記憶装置の一例となるＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ、磁気ディスク（ＨＤ）装置、入力手段の一例となるキーボード（Ｋ／Ｂ）、マウス、出力手段の一例となるモニタ、プリンタ、或いは、入力出力手段の一例となる外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）、ＦＤ、ＤＶＤ、ＣＤ等に接続されていても構わない。

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。例えば、実施の形態では可変成形ビーム方式の電子ビーム描画装置を用いたが、これ以外の方式の描画装置にも適用できる。また、本発明は電子ビーム描画装置の使用目的を限定するものでは無い。例えば、マスクやウェハ上に直接レジストパターンを形成するという使用目的以外にも、光ステッパー用マスク、Ｘ線マスクなどを作成する際にも利用可能である。

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における描画方法の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におけるかぶり補正用近接効果補正メッシュサイズとかぶり補正誤差との関係を示す図である。 実施の形態１における１：１Ｌ／Ｓパターン線幅とかぶり補正誤差との関係を示す図である。 実施の形態１における計算するかぶり補正照射量の次数とかぶり補正誤差との関係を示す図である。 実施の形態２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。 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。 補正照射量Ｄ（ｘ，ｙ）を計算する計算方法のフローチャートの一例を示す図である。

符号の説明

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 制御計算機
１１２ かぶり補正用近接効果補正照射量計算部
１１４ かぶり補正照射量計算部
１１６ 近接効果補正照射量計算部
１１８ 補正照射量合成部
１２０ 照射時間計算部
１２２ 描画データ処理部
１３０ メモリ
１４０ 偏向制御回路
１４６，１４８ 磁気ディスク装置
１５０ 描画部
１５２ パターンデータ
１５４ かぶり補正照射量マップ
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０５ ブランキング偏向器
２０６ ブランキングアパーチャ
３００ サーバ装置
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. 荷電粒子ビーム描画における近接効果の影響を含めたかぶりを補正するかぶり補正照射量を計算するかぶり補正照射量計算部と、
   前記荷電粒子ビーム描画における前記近接効果を補正する近接効果補正照射量を計算する近接効果補正照射量計算部と、
   前記かぶり補正照射量と前記近接効果補正照射量とを合成する補正照射量合成部と、
   前記照射量合成部により合成された補正照射量に基づいて、荷電粒子ビームを用いて試料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。
2. 前記近接効果の影響は、前記試料の描画領域を分割する第１の寸法のメッシュ毎に計算され、
   前記かぶり補正照射量は、前記描画領域を分割する第２の寸法のメッシュ毎に計算され、
   前記近接効果補正照射量は、前記描画領域を分割する前記第２の寸法より小さい第３の寸法のメッシュ毎に計算され、
   前記第１の寸法を前記第２の寸法と前記第３の寸法との間の寸法とする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。
3. 前記かぶり補正照射量計算部は、最低次項よりも高次の項も含まれるかぶり補正照射量を計算する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。
4. 荷電粒子ビーム描画における近接効果の影響を含めたかぶり補正照射量を計算するかぶり補正照射量計算工程と、
   前記荷電粒子ビーム描画における前記近接効果を補正する近接効果補正照射量を計算する近接効果補正照射量計算工程と、
   前記かぶり補正照射量と前記近接効果補正照射量とを合成する補正照射量合成工程と、
   前記照射量合成工程により合成された補正照射量に基づいて、荷電粒子ビームを用いて試料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。
5. 試料の描画領域が第１の寸法でメッシュ状に分割された第１のメッシュ毎に荷電粒子ビーム描画における近接効果の影響を補正する第１の近接効果補正照射量を計算し、記憶装置に記憶する第１の近接効果補正照射量計算処理と、
   前記記憶装置から前記第１の近接効果補正照射量を読み出し、前記試料の描画領域が第１の寸法より大きい第２の寸法でメッシュ状に分割された第２のメッシュ毎に前記第１の近接効果補正照射量を用いて荷電粒子ビーム描画におけるかぶりを補正するかぶり補正照射量を計算し、前記記憶装置に記憶するかぶり補正照射量計算処理と、
   前記試料の描画領域を第１の寸法より小さい第３の寸法でメッシュ状に分割された第３のメッシュ毎に前記荷電粒子ビーム描画における近接効果を補正する第２の近接効果補正照射量を計算する第２の近接効果補正照射量計算処理と、
   前記かぶり補正照射量と前記第２の近接効果補正照射量とを合成する補正照射量合成処理と、
   をコンピュータに実行させるためのプログラム。

Images