JP2010147449A - 荷電粒子ビーム描画方法および荷電粒子ビーム描画装置 - Google Patents

Abstract

【課題】寸法変動を低減することのできる荷電粒子ビーム描画方法および荷電粒子ビーム描画装置を提供する。
【解決手段】電子ビーム描画装置は、レジスト膜のロット毎の平均膜厚が入力される入力部２０と、フレーム情報をレジスト膜の膜厚に応じて補正する描画データ補正部３１とを有する。描画データ補正部３１は、平均膜厚に対応した補正照射量を求める補正照射量算出部と、補正照射量から試料の所定位置における荷電粒子ビームの照射量を求める照射量算出部とを有し、この照射量に基づいてマスク２に対し電子ビームで描画が行われる。補正照射量は、近接効果補正照射量、かぶり補正照射量およびローディング効果補正照射量の少なくとも１つである。
【選択図】図１

Description

本発明は、荷電粒子ビーム描画方法および荷電粒子ビーム描画装置に関する。

近年、半導体装置の集積度の増加に伴い個々の素子の寸法は微小化が進み、各素子を構成する配線やゲートなどの幅も微細化されている。

この微細化を支えているフォトリソグラフィ技術には、加工や処理を受ける基板の表面にレジスト組成物を塗布してレジスト膜を形成する工程、光や電子線を照射して所定のレジストパターンを露光することによりレジストパターン潜像を形成する工程、必要に応じて加熱処理する工程、次いでこれを現像して所望の微細パターンを形成する工程、および、この微細パターンをマスクとして基板に対してエッチングなどの加工を行う工程が含まれる。

フォトリソグラフィ技術においては、露光光の波長が解像可能な配線パターン等の幅と比例関係にある。従って、パターンの微細化を図る手段の一つとして、上記のレジストパターン潜像を形成する際に使用される露光光の短波長化が進められている。また、より高解像度の露光技術として、電子線リソグラフィ技術の開発も進められている。電子線リソグラフィ技術は、利用する電子線が荷電粒子線であるために本質的に優れた解像度を有している。また、焦点深度を大きく確保することができるため、高い段差上でも寸法変動を抑制できるという利点を有しており、ＤＲＡＭを代表とする最先端デバイスの開発に適用されている他、一部ＡＳＩＣの生産にも用いられている。さらに、ウェハにＬＳＩパターンを転写する際の原版となるマスクまたはレチクルの製造現場では、電子線リソグラフィ技術が広く一般に使われている。

特許文献１には、電子線リソグラフィ技術に使用される可変成形型電子ビーム描画装置が開示されている。こうした装置における描画データは、ＣＡＤシステムを用いて設計された半導体集積回路などの設計データ（ＣＡＤデータ）に、補正や図形パターンの分割などの処理を施すことによって作成される。例えば、図形パターンの分割処理は、電子ビームのサイズにより規定される最大ショットサイズ単位で行われ、併せて、分割された各ショットの座標位置、サイズおよび照射時間が設定される。そして、描画する図形パターンの形状や大きさに応じてショットが成形されるように、描画データが作成される。描画データは、短冊状のフレーム（主偏向領域）単位で区切られ、さらにその中は副偏向領域に分割されている。つまり、チップ全体の描画データは、主偏向領域のサイズにしたがった複数の帯状のフレームデータと、フレーム内で主偏向領域よりも小さい複数の副偏向領域単位とからなるデータ階層構造になっている。

副偏向領域は、副偏向器によって、主偏向領域よりも高速に電子ビームが走査されて描画される領域であり、一般に最小描画単位となる。副偏向領域内を描画する際には、パターン図形に応じて準備された寸法と形状のショットが成形偏向器により形成される。具体的には、電子銃から出射された電子ビームが、第１のアパーチャで矩形状に成形された後、成形偏向器で第２のアパーチャ上に投影されて、そのビーム形状と寸法を変化させる。その後、上述の通り、副偏向器と主偏向器により偏向されて、ステージ上に載置されたマスクに照射される。

特開平９−２９３６７０号公報

近年、半導体デバイスのデザインルールが微細化、高精度化の一途を辿るなか、リソグラフィ技術に対する寸法精度（ＣＤ精度）に対する要求は厳しくなる一方である。特に、マスクヘの要求は非常に厳しいものとなっている。そこで、本発明は、こうした点に鑑み、寸法変動を低減することのできる荷電粒子ビーム描画方法および荷電粒子ビーム描画装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、所定数の試料により構成されるロットを製造単位とし、荷電粒子ビームを用いて試料に所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、
試料の膜厚と近接効果補正係数および近接効果影響分布との関係を求める工程と、
ロット毎に試料の平均膜厚を求める工程と、
上記工程で求めた関係から平均膜厚に対応した近接効果補正照射量を求める工程と、
この近接効果補正照射量に基づいて、試料の所定位置における荷電粒子ビームの照射量を求める工程とを有することを特徴とするものである。

本発明の第２の態様は、所定数の試料により構成されるロットを製造単位とし、荷電粒子ビームを用いて試料に所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、
試料の膜厚とかぶり補正係数およびかぶり影響分布との関係を求める工程と、
ロット毎に試料の平均膜厚を求める工程と、
上記工程で求めた関係から平均膜厚に対応したかぶり補正照射量を求める工程と、
このかぶり補正照射量に基づいて、試料の所定位置における荷電粒子ビームの照射量を求める工程とを有することを特徴とするものである。

本発明の第３の態様は、所定数の試料により構成されるロットを製造単位とし、荷電粒子ビームを用いて試料に所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、
試料の膜厚とローディング効果補正係数およびローディング効果影響分布との関係を求める工程と、
ロット毎に試料の平均膜厚を求める工程と、
上記工程で求めた関係から平均膜厚に対応したローディング効果補正照射量を求める工程と、
このローディング効果補正照射量に基づいて、試料の所定位置における荷電粒子ビームの照射量を求める工程とを有することを特徴とするものである。

本発明の第４の態様は、試料のロット毎の平均膜厚が入力される入力部と、
平均膜厚に対応した補正照射量を求める補正照射量算出部と、
補正照射量から試料の所定位置における荷電粒子ビームの照射量を求める照射量算出部と、
この照射量に基づいて、試料に荷電粒子ビームで描画する描画部とを有する荷電粒子ビーム描画装置に関する。
この荷電粒子ビーム描画装置において、補正照射量は、近接効果補正照射量、かぶり補正照射量およびローディング効果補正照射量の少なくとも１つである。
近接効果補正照射量は、平均膜厚と近接効果補正係数および近接効果影響分布との関係から求められる。
かぶり補正照射量は、平均膜厚とかぶり補正係数およびかぶり影響分布との関係から求められる。
ローディング効果補正照射量は、平均膜厚とローディング効果補正係数およびローディング効果影響分布との関係から求められる。

本発明の第５の態様においては、試料の膜厚を測定する膜厚測定部と、
測定した膜厚から試料のロット毎の平均膜厚を求める平均膜厚算出部とをさらに有することができる。
この場合、平均膜厚算出部から入力部に平均膜厚が入力される。

本発明の第１の態様によれば、ロット毎の試料の平均膜厚に対応した近接効果補正照射量を求め、この値から試料に照射する荷電粒子ビームの照射量を求めるので、描画パターンの寸法変動を低減することができる。

本発明の第２の態様によれば、ロット毎の試料の平均膜厚に対応したかぶり補正照射量を求め、この値から試料に照射する荷電粒子ビームの照射量を求めるので、描画パターンの寸法変動を低減することができる。

本発明の第３の態様によれば、ロット毎の試料の平均膜厚に対応したローディング効果補正照射量を求め、この値から試料に照射する荷電粒子ビームの照射量を求めるので、描画パターンの寸法変動を低減することができる。

本発明の第４の態様によれば、ロット毎の試料の平均膜厚に対応した補正照射量を求め、この値から得られた照射量に基づいて試料に荷電粒子ビームで描画するので、描画パターンの寸法変動を低減することのできる荷電粒子ビーム描画装置が提供される。

電子ビーム描画装置における描画データは、ＣＡＤシステムを用いて設計された半導体集積回路などの設計データ（ＣＡＤデータ）に、補正や図形パターンの分割などの処理を施すことによって作成される。上記補正は、近接効果、かぶり、ローディング効果といった、レジストパターンの寸法変動を引き起こす要因に対して行われる。ここで、近接効果とは、レジスト膜に照射された電子がガラス基板の内部で反射してレジスト膜を再照射する現象を言う。一方、かぶりは、レジスト膜に照射された電子がその表面で反射し、さらに電子ビーム描画装置の光学部品に反射した後、レジスト膜を広範囲に渡って再照射してしまう現象である。この現象は、レジスト膜に電子が照射されて発生した二次電子によっても引き起こされる。また、ローディング効果は、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際に、面内でのレジスト膜や遮光膜の面積の違いが原因となって起こる寸法変動を言う。近接効果の影響半径σが十数μｍ程度であるのに対して、かぶりの影響半径σ_Ｆは十ｍｍ程度、さらに、ローディング効果の影響半径σ_Ｌは十ｍｍ〜数十ｍｍにも及ぶ。

近接効果やかぶりの影響分布は、ガウス分布で近似される。図３は、マスク面内のｘ方向におけるかぶりの影響分布を示したものである。対応する描画パターンを図４に示す。図４において、２０１はマスク、２０２ａおよび２０２ｂは描画パターンである。そして、図４のＸ方向に描画した際のかぶりの影響分布を示した結果が図３である。描画パターン２０２ａと描画パターン２０２ｂとが重なる箇所ではパターン密度が高くなるために、図４に示すようにかぶりの影響が大きくなる。また、図３から分かるように、かぶりの影響分布、すなわち、かぶりの大きさやかぶりの影響半径は、レジスト膜の膜厚によって異なる。すなわち、レジスト膜の厚さが３０００Åの方が、レジスト膜の厚さが２０００Åのものより、かぶりの大きさが大きく、影響半径σ_Ｆも大きくなっている。こうしたことは、近接効果やローディング効果についても言える。

近接効果や、かぶり、ローディング効果によるレジストパターンの寸法変動は、電子ビームの照射量を調整することによって補正される。一方、レジスト膜は製造ロットの違いにより膜厚に変動を生じ、ロット間での膜厚の変動はロット内での膜厚の変動より大きい。しかしながら、従来の補正方法では、ロット間の膜厚差に関係なく一定の補正係数を適用していた。そこで、本発明者は上記事実に鑑み、予めレジストの膜厚と補正係数との関係を求めておき、ロット毎の膜厚に応じた最適な補正係数を用いて電子ビームの照射量を決定することを考え、本発明に至った。この補正方法によれば、膜厚に応じて補正係数を変えるので、より厳密な補正が可能となる。したがって、電子ビームの照射量の最適化が図られ、レジストパターンの寸法変動を低減することが可能となる。

以下では、本発明の電子ビーム照射方法および電子ビーム照射装置の好ましい形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

まず、電子ビームによる描画対象である試料を準備する。本実施の形態においては、レジスト膜の膜厚が異なる試料を複数準備し、各試料について以下の方法により膜厚と補正係数との関係を求める。試料としては、例えば、石英等の透明ガラス基板上に、遮光膜としてクロム膜が形成され、さらにこの上にレジスト膜が形成されたものを用いることができる。

近接効果は、（式１）で表される。但し、Ｅはレジスト膜の電子ビーム吸収量で一定値、Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）は近接効果補正照射量、ηは近接効果補正係数、κ_ｐ（ｘ，ｙ）は近接効果影響分布である。

本実施の形態においては、実際に描画した結果を用いて、近接効果補正係数ηおよび近接効果影響分布κ_ｐ（ｘ，ｙ）をレジスト膜の膜厚が異なる試料毎に求める。次いで、レジスト膜の膜厚毎にηとσを求めて補正テーブルを作成する。

一方、近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）は、（式１）を満たし、さらに以下の（式２−１）〜（式２−４）で表される。

近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）は、（式２−１）〜（式２−４）を解くことにより求められる。補正係数ηおよび近接効果影響分布κ_ｐ（ｘ，ｙ）に、レジスト膜の膜厚に対応した値を用いることにより、レジスト膜の膜厚に対応した近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）が求められる。ここで、例えば、近接効果補正照射量の計算誤差を０．５％程度に抑えるには、上式でｎ＝３までの補正項を考慮したＤ_ｐ（ｘ，ｙ）を計算すればよい。

以上のようにして、近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）とレジスト膜の膜厚との相関関係を求める。尚、レジスト膜の膜厚は、試料間で異なるだけではなく、厳密には、同一の試料であっても面内で分布を有している。例えば、試料表面を１ｍｍ程度のメッシュ状の小領域に区切った場合、レジスト膜の膜厚はメッシュ間で異なる。しかし、通常は、メッシュ間での膜厚のばらつきより、ロット間でのばらつきの方が大きい。したがって、本実施の形態では、レジスト面内での膜厚の平均値を求め、この値に対応する補正係数を適用する。但し、本発明においては、ロット間のレジスト膜厚差に応じて補正係数を変えるだけでなく、さらに、メッシュ領域毎に対応する補正係数を適用することとしてもよい。尚、後述するかぶりやローディング効果についても同様である。

かぶりやローディング効果がある場合には、上記の（式１）を拡張して（式３）のように表すことができる。但し、Ｄ（ｘ，ｙ）は補正照射量、θはかぶり補正係数、κ_ｐ（ｘ，ｙ）はかぶり影響分布、Ｓ（ｘ，ｙ）は寸法感度（ｎｍ/％）、Ｌ（ｘ，ｙ）はローディング効果による寸法エラー（ｎｍ）である。

ローディング効果による寸法エラーＬ（ｘ，ｙ）は、（式４）のように表される。但し、γはローディング効果補正係数（ｎｍ）、Ｐ（ｘ，ｙ）はパターン密度、κ_Ｌ（ｘ，ｙ）はローディング効果影響分布である。

（式１）では、左辺のレジスト膜の電子ビーム吸収量Ｅについて、パターン密度に関係なく一定であるとした。また、ローディング効果も、パターン密度に関係なく寸法が一定量変化する現象である。しかし、寸法感度Ｓ（ｘ，ｙ）は、近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）に応じて変化し、近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）は、パターン密度に応じて変化するので、寸法感度Ｓ（ｘ，ｙ）はパターン密度毎に異なる値になる。したがって、パターン密度に応じて、（式４）の左辺のレジスト膜の電子ビーム吸収量Ｅを変える必要がある。

また、補正照射量Ｄ（ｘ，ｙ）は、（式５）に示すように、各補正照射量の積として求められる。（式５）において、Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）は近接効果補正照射量であり、この値は、（式１）の解となる（式２−１）〜（式２−４）を満たす。また、Ｄ_Ｐ（ｘ，ｙ）はかぶり補正照射量、Ｄ_Ｌ（ｘ，ｙ）はローディング効果補正照射量である。

まず、ローディング効果が存在しない場合について考える。この場合、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）との積は、次の微分方程式（式６）を満足する。

近接効果の影響範囲は数十μｍであるのに対し、かぶりの影響範囲はｍｍ〜ｃｍオーダーであり、近接効果に比べると非常に広いものとなる。したがって、かぶり補正照射量Ｄ_Ｆ（ｘ，ｙ）は、（式８）の右辺２項目の積分において一定とみなすことができ、（式６）は（式７）のように変形できる。

（式７）に（式１）を代入すると、（式８）のようになる。

（式８）の積分内でＤ_F（ｘ，ｙ）が一定であるとすると、（式８）は（式９）のように変形できる。

ローディング効果を含めた場合、（式３）に（式５）を代入すると（式１０）のようになる。

近接効果の影響範囲（数十μｍ）に比べて、かぶりとローディング効果の影響範囲（ｍｍ〜ｃｍ）は非常に広いことから、（式１０）において、Ｄ_Ｆ（ｘ，ｙ）とＤ_Ｌ（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。また、右辺３項目の積分で、Ｄ_Ｆ（ｘ，ｙ）とＤ_Ｌ（ｘ，ｙ）が一定であると仮定すると、（式１０）は（式１１）のようになる。

さらに、（式１）を用いると、（式１１）は（式１２）のようになる。

（式１２）の右辺の分子は、一定値Ｅを外に出した関数として表すことで、（式１３）のように変形できる。

（式１３）を（式１２）に代入すると、（式１４）のようになる。

したがって、ローディング効果補正照射量Ｄ_Ｌ（ｘ，ｙ）は、（式９）より（式１５）のようになる。

以上の計算結果を踏まえて、まず、かぶり補正照射量Ｄ_Ｆ（ｘ，ｙ）について計算する。

かぶり補正照射量Ｄ_Ｆ（ｘ，ｙ）を求めるには、（式９）の分母となる（式１６）の積分を実行する必要がある。

ここで、（式１６）の積分計算をそのまま実行してもよいが、計算に要する時間を考慮して、次のようにしてもよい。すなわち、積分領域内で近接効果補正照射量Ｄ_Ｐ（ｘ，ｙ）が一定であるとし、その値をＥ／｛Ｅ＋ηＶ（ｘ，ｙ）｝と仮定して、（式９）を（式１７）のように計算してもよい。

本実施の形態においては、実際に描画した結果を用いて、かぶり補正係数θおよびかぶり影響分布κ_Ｆ（ｘ，ｙ）をレジスト膜の膜厚が異なる試料毎に求める。次いで、レジスト膜の膜厚毎にθとκ_Ｆを求めて補正テーブルを作成する。図５に一例として、レジスト膜の膜厚と、かぶり補正係数θおよびGaussianをカーネルとした場合のかぶりの影響半径σ_Ｆとの関係を示す。

かぶり補正照射量Ｄ_Ｆ（ｘ，ｙ）は（式９）より求められるので、かぶり補正係数θおよびかぶり影響分布κ_Ｆ（ｘ，ｙ）に、レジスト膜の膜厚に対応した値を用いることにより、レジスト膜の膜厚に対応したかぶり補正照射量Ｄ_Ｆ（ｘ，ｙ）が求められる。

次に、ローディング効果補正照射量について計算する。

電子ビームの照射量に対するレジストパターンの寸法変動は、パターン密度によって異なる。具体的には、パターン密度が大きいほど、照射量に対する寸法変動が大きくなる。ここで、パターン寸法と照射量とが比例関係にあるとすると、ローディング効果による寸法変動がＬ（ｘ，ｙ）（ｎｍ）のとき、ローディング効果補正照射量Ｄ_Ｌ（ｘ，ｙ）は（式１８）で表される。但し、Ｓ（ｘ，ｙ）は寸法感度（ｎｍ/％）であり、近接効果補正照射量と場所に依存する値である。

また、パターン寸法が照射量の自然対数に比例する場合には、ローディング効果補正照射量Ｄ_Ｌ（ｘ，ｙ）は（式１９）で表される。

パターン寸法と照射量との関係は、プロセスに合わせて最適となるような関係式を選べばよい。

本実施の形態においては、実際に描画した結果を用いて、ローディング効果補正係数γおよびローディング効果影響分布κ_Ｌ（ｘ，ｙ）をレジスト膜の膜厚が異なる試料毎に求める。

例えば、κ_Ｌ（ｘ，ｙ）をガウス分布で近似すると、（式２０）のようになる。但し、σ_Ｌはローディング効果の影響半径であり、ａ’’はローディングの大きさを示す。b’’とC’’は被覆率が変わる境界の座標を示す。

（式２０）および（式２１）からγとσ_Ｌが得られるので、レジスト膜の膜厚毎にγとσ_Ｌを求めて補正テーブルを作成する。

ローディング効果補正照射量Ｄ_Ｌ（ｘ，ｙ）は（式１８）や（式１９）から求められるので、ローディング効果補正係数γおよびローディング効果影響分布κ_Ｌ（ｘ，ｙ）に、レジスト膜の膜厚に対応した値を用いることにより、レジスト膜の膜厚に対応したローディング効果補正照射量Ｄ_Ｌ（ｘ，ｙ）が求められる。

以上のようにして求めた近接効果補正照射量Ｄ_ｐ（ｘ，ｙ）、かぶり補正照射量Ｄ_Ｐ（ｘ，ｙ）、ローディング効果補正照射量Ｄ_Ｌ（ｘ，ｙ）を（式７）に代入することにより、補正照射量Ｄ（ｘ，ｙ）が求められる。この補正照射量Ｄ（ｘ，ｙ）は、ロット間におけるレジスト膜の膜厚差を考慮した値であるので、電子ビームの照射量を最適化なものとして、レジストパターンの寸法変動を低減できる。

図１は、本実施の形態における電子ビーム描画装置の構成図である。

図１に示すように、電子ビーム描画装置は、試料に電子ビームで描画する描画部と、描画を制御する制御部とを有する。試料室１内には、試料であるマスク２が設置されるステージ３が設けられている。マスク２は、例えば、石英等の透明ガラス基板上に、遮光膜としてクロム膜が形成され、さらにこの上にレジスト膜が形成されたものである。本実施の形態では、レジスト膜に対して電子ビームで描画を行う。ステージ３は、ステージ駆動回路４によりＸ方向（紙面における左右方向）とＹ方向（紙面における垂直方向）に駆動される。ステージ３の移動位置は、レーザ測長計等を用いた位置回路５により測定される。

試料室１の上方には、電子ビーム光学系１０が設置されている。この光学系１０は、電子銃６、各種レンズ７、８、９、１１、１２、ブランキング用偏向器１３、成形偏向器１４、ビーム走査用の主偏向器１５、ビーム走査用の副偏向器１６、および、２個のビーム成型用アパーチャ１７、１８等から構成されている。

図２は、電子ビームによる描画方法の説明図である。この図に示すように、マスク２上に描画されるパターン５１は、短冊状のフレーム領域５２に分割されている。電子ビーム５４による描画は、ステージ３が一方向（例えば、Ｘ方向）に連続移動しながら、フレーム領域５２毎に行われる。フレーム領域５２は、さらに副偏向領域５３に分割されており、電子ビーム５４は、副偏向領域５３内の必要な部分のみを描画する。尚、フレーム領域５２は、主偏向器１５の偏向幅で決まる短冊状の描画領域であり、副偏向領域５３は、副偏向器１６の偏向幅で決まる単位描画領域である。

副偏向領域の基準位置の位置決めは、主偏向器１５で行われ、副偏向領域５３内での描画は、副偏向器１６によって制御される。すなわち、主偏向器１５によって、電子ビーム５４が所定の副偏向領域５３に位置決めされ、副偏向器１６によって、副偏向領域５３内での描画位置が決められる。さらに、成形偏向器１４とビーム成型用アパーチャ１７、１８によって、電子ビーム５４の形状と寸法が決められる。そして、ステージ３を一方向に連続移動させながら、副偏向領域５３内を描画し、１つの副偏向領域５３の描画が終了したら、次の副偏向領域５３を描画する。フレーム領域５２内の全ての副偏向領域５３の描画が終了したら、ステージ３を連続移動させる方向と直交する方向（例えば、Ｙ方向）にステップ移動させる。その後、同様の処理を繰り返して、フレーム領域５２を順次描画して行く。

図１で、符号２０は入力部であり、記憶媒体である磁気ディスクを通じて電子ビーム描画装置に、マスク２の描画データおよびロット毎のレジスト膜の平均膜厚データが入力される部分である。入力部２０から読み出された描画データは、フレーム領域５２毎にパターンメモリ２１に一時的に格納される。パターンメモリ２１に格納されたフレーム領域５２毎のパターンデータ、すなわち、描画位置や描画図形データ等で構成されるフレーム情報は、描画データ補正部３１でレジスト膜の膜厚に応じて補正された後、データ解析部であるパターンデータデコーダ２２と描画データデコーダ２３に送られる。

描画データ補正部３１は、レジスト膜の膜厚に対応した補正照射量を求める補正照射量算出部と、補正照射量からマスク２の所定位置における電子ビームの照射量を求める照射量算出部とを有する。ここで、補正照射量は、近接効果補正照射量、かぶり補正照射量およびローディング効果補正照射量の少なくとも１つである。上述の通り、近接効果補正照射量は、レジスト膜の膜厚と近接効果補正係数および近接効果影響分布との関係から求められる。また、かぶり補正照射量は、レジスト膜の膜厚とかぶり補正係数およびかぶり影響分布との関係から求められる。さらに、ローディング効果補正照射量は、レジスト膜の膜厚とローディング効果補正係数およびローディング効果影響分布との関係から求められる。

パターンデータデコーダ２２からの情報は、ブランキング回路２４とビーム成型器ドライバ２５に送られる。具体的には、パターンデータデコーダ２２で上記データに基づいたブランキングデータが作成され、ブランキング回路２４に送られる。また、所望とするビーム寸法データも作成されて、ビーム成型器ドライバ２５に送られる。そして、ビーム成型器ドライバ２５から、電子光学系１０の成形偏向器１４に所定の偏向信号が印加されて、電子ビーム５４の寸法が制御される。

図１の偏向制御部３０は、セトリング時間決定部２９に接続し、セトリング時間決定部２９は、副偏向領域偏向量算出部２８に接続し、副偏向領域偏向量算出部２８は、パターンデータデコーダ２２に接続している。また、偏向制御部３０は、ブランキング回路２４と、ビーム成型器ドライバ２５と、主偏向器ドライバ２６と、副偏向器ドライバ２７とに接続している。

描画データデコーダ２３の出力は、主偏向器ドライバ２６と副偏向器ドライバ２７に送られる。そして、主偏向器ドライバ２６から、電子光学系１０の主偏向部１５に所定の偏向信号が印加されて、電子ビーム５４が所定の主偏向位置に偏向走査される。また、副偏向器ドライバ２７から、副偏向器１６に所定の副偏向信号が印加されて、副偏向領域５３内での描画が行われる。

次に、電子ビーム描画装置による描画方法について説明する。

まず、試料室１内のステージ３上にマスク２を載置する。次いで、ステージ３の位置検出を位置回路５により行い、制御計算機１９からの信号に基づいて、ステージ駆動回路４によりステージ３を描画可能な位置まで移動させる。

次に、電子銃６より電子ビーム５４を出射する。出射された電子ビーム５４は、照明レンズ７により集光される。そして、ブランキング用偏向器１３により、電子ビーム５４をマスク２に照射するか否かの操作を行う。

第１のアパーチャ１７に入射した電子ビーム５４は、第１のアパーチャ１７の開口部を通過した後、ビーム成型器ドライバ２５により制御された成形偏向器１４によって偏向される。そして、第２のアパーチャ１８に設けられた開口部を通過することにより、所望の形状と寸法を有するビーム形状になる。このビーム形状は、マスク２に照射される電子ビーム５４の描画単位である。

電子ビーム５４は、ビーム形状に成形された後、縮小レンズ１１によって縮小される。そして、マスク２上における電子ビーム５４の照射位置は、主偏向器ドライバ２６によって制御された主偏向器１５と、副偏向器ドライバ２７によって制御された副偏向器１６とにより制御される。主偏向器１５は、マスク２上の副偏向領域５３に電子ビーム５４を位置決めする。また、副偏向器１６は、副偏向領域５３内で描画位置を位置決めする。

マスク２への電子ビーム５４による描画は、ステージ３を一方向に移動させながら、電子ビーム５４を走査することにより行われる。具体的には、ステージ３を一方向に移動させながら、各副偏向領域５３内におけるパターンの描画を行う。そして、１つのフレーム領域５２内にある全ての副偏向領域５３の描画を終えた後は、ステージ３を新たなフレーム領域５２に移動して同様に描画する。

上記のようにして、マスク２の全てのフレーム領域５２の描画を終えた後は、新たなマスクに交換し、上記と同様の方法による描画を繰り返す。

次に、制御計算機１９による描画制御について説明する。

制御計算機１９は、入力部２０で磁気ディスクに記録されたマスクの描画データを読み出す。読み出された描画データは、フレーム領域５２毎にパターンメモリ２１に一時的に格納される。

パターンメモリ２１に格納されたフレーム領域５２毎の描画データ、つまり、描画位置や描画図形データ等で構成されるフレーム情報は、描画データ補正部３１でレジスト膜の膜厚に応じて補正された後、データ解析部であるパターンデータデコーダ２２と描画データデコーダ２３を介して、副偏向領域偏向量算出部２８、ブランキング回路２４、ビーム成型器ドライバ２５、主偏向器ドライバ２６、副偏向器ドライバ２７に送られる。

パターンデータデコーダ２２では、描画データに基づいてブランキングデータが作成されてブランキング回路２４に送られる。また、描画データに基づいて所望とするビーム形状データが作成されて副偏向領域偏向量算出部２８とビーム成型器ドライバ２５に送られる。

副偏向領域偏向量算出部２８は、パターンデータデコーダ２２により作成したビーム形状データから、副偏向領域５３における、１ショットごとの電子ビームの偏向量（移動距離）を算出する。算出された情報は、セトリング時間決定部２９に送られ、副偏向による移動距離に対応したセトリング時間が決定される。

セトリング時間決定部２９で決定されたセトリング時間は、偏向制御部３０へ送られた後、パターンの描画のタイミングを計りながら、偏向制御部３０より、ブランキング回路２４、ビーム成型器ドライバ２５、主偏向器ドライバ２６、副偏向器ドライバ２７のいずれかに適宜送られる。

ビーム成型器ドライバ２５では、光学系１０の成形偏向器１４に所定の偏向信号が印加されて、電子ビーム５４の形状と寸法が制御される。

描画データデコーダ２３では、描画データに基づいて副偏向領域５３の位置決めデータが作成され、このデータは主偏向器ドライバ２６に送られる。次いで、主偏向器ドライバ２６から主偏向器１５へ所定の偏向信号が印加されて、電子ビーム５４は、副偏向領域５３の所定位置に偏向走査される。

描画データデコーダ２３では、描画データに基づいて、副偏向器１６の走査のための制御信号が生成される。制御信号は、副偏向器ドライバ２７に送られた後、副偏向器ドライバ２７から副偏向器１６に所定の副偏向信号が印加される。副偏向領域５３内での描画は、設定されたセトリング時間が経過した後、電子ビーム５４を繰り返し照射することによって行われる。

尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。

例えば、図１の例では、レジスト膜の平均膜厚を磁気ディスクに記録し、これを入力部２０で読み出していた。しかし、本実施の形態では、図６に示すように、電子ビーム描画装置が、レジスト膜の膜厚を測定する膜厚測定部１０１と、測定した膜厚からロット毎のレジスト膜の平均膜厚を求める平均膜厚算出部１０２とを有し、平均膜厚算出部１０２から入力部２０に平均膜厚が入力される構成であってもよい。また、図６では、膜厚測定部１０１を試料室１内に設けているが、これに限られるものではなく、電子ビーム照射装置内の他の箇所に設けてもよい。例えば、試料室１内にマスク２が搬送される前段階、あるいは、試料室１外からマスク２が搬送された後段階で、マスクが載置される箇所に膜厚測定部を設けてもよい。例えば、図６では図示されていないが、マスク２がセットされる箇所であるレチクル管理システム（Reticle Management System）、電子ビーム描画装置内で大気と窒素ガスなどとの入れ替えを行うチャンバ、試料室１に搬入する前にマスク２の位置合わせを行うチャンバなどの内部に膜厚測定部を設けることができる。尚、図６において、図１と同じ符号は同じものであることを示している。

また、上記実施の形態では、レジスト膜の膜厚に対応した補正係数を求め、この値に基づいてレジスト膜に照射する電子ビームの照射量を決定したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、レジスト膜に代えて、クロム膜やハードマスクであってもよい。

また、上記実施の形態では電子ビームを用いたが、本発明はこれに限られるものではなく、イオンビームなどの他の荷電粒子ビームを用いた場合にも適用可能である。

本実施の形態の電子ビーム描画装置の構成を示す概念図である。 本実施の形態による電子ビーム描画方法の一例である。 マスク面内のＸ方向におけるかぶりの影響分布を示す図である。 図３に対応する描画パターンを示す図である。 レジスト膜の膜厚とかぶり補正係数θおよびかぶりの影響半径σ_Ｆとの関係を示す一例である。 本実施の形態の電子ビーム描画装置の他の構成を示す概念図である。

符号の説明

１ 試料室
２ マスク
３ ステージ
４ ステージ駆動回路
５ 位置回路
６ 電子銃
７、８、９、１１、１２ 各種レンズ
１０ 光学系
１３ ブランキング用偏向器
１４ 成形偏向器
１５ 主偏向器
１６ 副偏向器
１７ 第１のアパーチャ
１８ 第２のアパーチャ
１９ 制御計算機
２０ 入力部
２１ パターンメモリ
２２ パターンデータデコーダ
２３ 描画データデコーダ
２４ ブランキング回路
２５ ビーム成形器ドライバ
２６ 主偏向器ドライバ
２７ 副偏向器ドライバ
２８ 副偏向領域偏向量算出部
２９ セトリング時間決定部
３０ 偏向制御部
３１ 描画データ補正部
５１ 描画されるパターン
５２ フレーム領域
５３ 副偏向領域
５４ 電子ビーム
１０１ 膜厚測定部
１０２ 平均膜厚算出部
２０１ マスク
２０２ａ、２０２ｂ 描画パターン

Claims (5)

1. 所定数の試料により構成されるロットを製造単位とし、荷電粒子ビームを用いて前記試料に所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、
   前記試料の膜厚と近接効果補正係数および近接効果影響分布との関係を求める工程と、
   前記ロット毎に前記試料の平均膜厚を求める工程と、
   前記関係から前記平均膜厚に対応した近接効果補正照射量を求める工程と、
   前記近接効果補正照射量に基づいて、前記試料の所定位置における前記荷電粒子ビームの照射量を求める工程とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
2. 所定数の試料により構成されるロットを製造単位とし、荷電粒子ビームを用いて前記試料に所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、
   前記試料の膜厚とかぶり補正係数およびかぶり影響分布との関係を求める工程と、
   前記ロット毎に前記試料の平均膜厚を求める工程と、
   前記関係から前記平均膜厚に対応したかぶり補正照射量を求める工程と、
   前記かぶり補正照射量に基づいて、前記試料の所定位置における前記荷電粒子ビームの照射量を求める工程とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
3. 所定数の試料により構成されるロットを製造単位とし、荷電粒子ビームを用いて前記試料に所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、
   前記試料の膜厚とローディング効果補正係数およびローディング効果影響分布との関係を求める工程と、
   前記ロット毎に前記試料の平均膜厚を求める工程と、
   前記関係から前記平均膜厚に対応したローディング効果補正照射量を求める工程と、
   前記ローディング効果補正照射量に基づいて、前記試料の所定位置における前記荷電粒子ビームの照射量を求める工程とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
4. 試料のロット毎の平均膜厚が入力される入力部と、
   前記平均膜厚に対応した補正照射量を求める補正照射量算出部と、
   前記補正照射量から前記試料の所定位置における前記荷電粒子ビームの照射量を求める照射量算出部と、
   前記照射量に基づいて、前記試料に荷電粒子ビームで描画する描画部とを有し、
   前記補正照射量は、近接効果補正照射量、かぶり補正照射量およびローディング効果補正照射量の少なくとも１つであって、
   前記近接効果補正照射量は、前記平均膜厚と近接効果補正係数および近接効果影響分布との関係から求められ、
   前記かぶり補正照射量は、前記平均膜厚とかぶり補正係数およびかぶり影響分布との関係から求められ、
   前記ローディング効果補正照射量は、前記平均膜厚とローディング効果補正係数およびローディング効果影響分布との関係から求められることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
5. 前記試料の膜厚を測定する膜厚測定部と、
   前記測定した膜厚から前記試料のロット毎の平均膜厚を求める平均膜厚算出部とをさらに有し、
   前記平均膜厚算出部から前記入力部に前記平均膜厚が入力されることを特徴とする請求項４に記載の荷電粒子ビーム描画装置。