JP2012044044A - 荷電粒子ビーム描画方法 - Google Patents

Abstract

【課題】偏向器による照射位置のずれを精度よく補正して、描画精度を向上させることのできる荷電粒子ビーム描画方法を提供する。
【解決手段】主偏向領域を等間隔のメッシュで分割して各格子点の位置を測定し、測定した位置から電子ビームの照射位置のずれ量を求めて、主偏向領域の形状歪みに対する補正係数を算出する。次いで、主偏向領域の周辺部についてこの補正係数による補正後の位置ずれ量を求め、補正後の位置ずれ量が閾値内でない場合に、主偏向領域の周辺部が中央部より細かい等間隔でないメッシュで主偏向領域を分割して各格子点の位置を測定し、測定した位置から電子ビームの照射位置のずれ量を求めて、主偏向領域の形状歪みに対する補正係数を算出する。
【選択図】図３

Description

本発明は、荷電粒子ビーム描画方法に関する。

近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化および大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅は益々狭くなっている。半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスクまたはレチクルを指す。以下では、マスクと総称する。）を用い、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。こうした微細な回路パターンをウェハに転写するためのマスクの製造には、電子ビーム描画装置が用いられる。

電子ビーム描画装置は、利用する電子ビームが荷電粒子ビームであるため本質的に優れた解像度を有し、また、焦点深度を大きく確保することができるので、高い段差上でも寸法変動を抑制できるという利点を有する。特許文献１には、電子ビーム描画装置の構成が開示されている。

電子ビームの照射位置は、主偏向器によって、所定の副偏向領域に位置決めされる。また、副偏向器によって、副偏向領域内での図形描画位置の位置決めが行われる。そして、ステージが一方向に連続移動することによって、副偏向領域の描画処理が行われる。このとき、１つの副偏向領域の描画が終了してから、次の副偏向領域の描画へと移る。

複数の副偏向領域の集合である主偏向領域の描画が終了したら、ステージを連続移動の方向と直交する方向にステップ移動させる。そして、上記処理を繰り返して、各主偏向領域を順次描画して行く。ここで、主偏向領域は、主偏向器の偏向幅で決まる短冊状の描画領域（フレーム）である。一方、副偏向領域は、副偏向器の偏向幅で決まる単位描画領域（サブフィールド）である。

電子ビームによる描画では、描画パターンの寸法と位置が設計データと同じになるようにする必要がある。しかし、偏向器で電子ビームを偏向した際に、電子ビームの照射位置が予定していた照射位置からずれることがある。このため、電子ビームを精度よく照射するには、この位置ずれに対する補正処理が必要である。

特開平１０−２８４３９２号公報

偏向器による照射位置のずれは、主偏向領域と副偏向領域のそれぞれに形状歪みを生じさせる。例えば、副偏向領域の形状に歪みが生じている場合、これを補正するために、従来は、主偏向領域をメッシュで等間隔に分割し、各格子点におけるマークの位置を検出する。そして、実際の電子ビームの照射位置と理想とする照射位置とのずれ量を求めて補正係数を算出していた。

しかしながら、副偏向領域の形状歪みは、主偏向領域の周辺部ほど大きいことが分かっている。図７は、この様子を示す図である。図７では、副偏向領域の形状は、主偏向領域の中央部ではあまり歪んでいないが、周辺部へ行くほど歪みが大きくなる。このため、従来法により算出した補正係数を用いて、偏向領域全体に対する補正式から補正値を算出するのでは、補正の精度が低くなるという問題があった。尚、こうしたことは、主偏向領域の形状歪みについても同様である。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、偏向器による照射位置のずれを精度よく補正して、描画精度を向上させることのできる荷電粒子ビーム描画方法を提供することにある。

本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。

本発明の第１の態様は、荷電粒子ビームの光路上に配置された主偏向器および副偏向器を用いて荷電粒子ビームを偏向し、ステージ上の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であって、
主偏向領域を等間隔のメッシュで分割して各格子点の位置を測定し、測定した位置から荷電粒子ビームの照射位置のずれ量を求めて、主偏向領域の形状歪みに対する第１の補正係数を算出する工程と、
主偏向領域の周辺部について第１の補正係数による補正後の位置ずれ量を求め、補正後の位置ずれ量が閾値内でない場合に、主偏向領域の周辺部が中央部より細かい等間隔でないメッシュで主偏向領域を分割して各格子点の位置を測定し、測定した位置から荷電粒子ビームの照射位置のずれ量を求めて、主偏向領域の形状歪みに対する第２の補正係数を算出する工程と、
第２の補正係数を用いて荷電粒子ビームによる描画を行う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、荷電粒子ビームの光路上に配置された主偏向器および副偏向器を用いて荷電粒子ビームを偏向し、ステージ上の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であって、
主偏向領域を等間隔のメッシュで分割して各格子点の位置を測定し、測定した位置から荷電粒子ビームの照射位置のずれ量を求めて、副偏向領域の形状歪みに対する第３の補正係数を算出する工程と、
主偏向領域の周辺部について第３の補正係数による補正後の位置ずれ量を求め、補正後の位置ずれ量が閾値内でない場合に、主偏向領域の周辺部が中央部より細かい等間隔でないメッシュで主偏向領域を分割して各格子点の位置を測定し、測定した位置から荷電粒子ビームの照射位置のずれ量を求めて、副偏向領域の形状歪みに対する第４の補正係数を算出する工程と、
第４の補正係数を用いて荷電粒子ビームによる描画を行う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、荷電粒子ビームの光路上に配置された主偏向器および副偏向器を用いて荷電粒子ビームを偏向し、ステージ上の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であって、
主偏向領域を等間隔のメッシュで分割して各格子点の位置を測定し、測定した位置から荷電粒子ビームの照射位置のずれ量を求めて、主偏向領域の形状歪みに対する第１の補正係数を算出する工程と、
主偏向領域の周辺部について第１の補正係数による補正後の位置ずれ量を求め、補正後の位置ずれ量が閾値内でない場合に、主偏向領域の周辺部が中央部より細かい等間隔でないメッシュで主偏向領域を分割して各格子点の位置を測定し、測定した位置から荷電粒子ビームの照射位置のずれ量を求めて、主偏向領域の形状歪みに対する第２の補正係数を算出する工程と、
主偏向領域を等間隔のメッシュで分割して各格子点の位置を測定し、測定した位置から荷電粒子ビームの照射位置のずれ量を求めて、副偏向領域の形状歪みに対する第３の補正係数を算出する工程と、
主偏向領域の周辺部について第３の補正係数による補正後の位置ずれ量を求め、補正後の位置ずれ量が閾値内でない場合に、主偏向領域の周辺部が中央部より細かい等間隔でないメッシュで主偏向領域を分割して各格子点の位置を測定し、測定した位置から荷電粒子ビームの照射位置のずれ量を求めて、副偏向領域の形状歪みに対する第４の補正係数を算出する工程と、
第２の補正係数と第４の補正係数を用いて荷電粒子ビームによる描画を行う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１の態様または第３の態様において、第１の補正係数および第２の補正係数には、それぞれ収束値を用いることが好ましい。

本発明の第２の態様または第３の態様において、第３の補正係数および第４の補正係数には、それぞれ収束値を用いることが好ましい。

本発明によれば、偏向器による照射位置のずれを精度よく補正して、描画精度を向上させることのできる荷電粒子ビーム描画方法が提供される。

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。 電子ビームによる描画方法の説明図である。 本実施の形態による主偏向領域の形状歪みの補正方法を示すフローチャートである。 本実施の形態による副偏向領域の形状歪みの補正方法を示すフローチャートである。 主偏向領域を等間隔のメッシュで分割した模式図である。 主偏向領域を不等間隔のメッシュで分割した模式図である。 副偏向領域の形状歪みの分布を示す模式図である。

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の描画室１内には、描画対象となるマスク２が設置されるステージ３が設けられている。ステージ３は、ステージ駆動回路４によりＸ方向とＹ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。

描画室１の上方には、電子ビーム光学系１０が設置されている。電子ビーム光学系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個のビーム成形用のアパーチャ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、短冊状の主偏向領域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、主偏向領域５２毎に行われる。主偏向領域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、主偏向領域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とビーム成形用のアパーチャ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。主偏向領域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、同様の操作を繰り返して、主偏向領域５２を順次描画して行く。

副偏向領域は、副偏向器１６によって、主偏向領域よりも高速に電子ビーム５４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１４により形成される。具体的には、電子銃６から放出された電子ビーム５４が、第１のアパーチャ１７で矩形状に成形された後、成形偏向器１４で第２のアパーチャ１８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、電子ビーム５４は、上述の通り、副偏向器１６と主偏向器１５により偏向されて、ステージ３上に載置されたマスク２に照射される。

設計者（ユーザ）が作成したＣＡＤデータは、ＯＡＳＩＳなどの階層化されたフォーマットの設計中間データに変換される。設計中間データには、レイヤ（層）毎に作成されて各マスクに形成される設計パターンデータが格納される。ここで、一般に、電子ビーム描画装置は、ＯＡＳＩＳデータを直接読み込めるようには構成されていない。すなわち、電子ビーム描画装置の製造メーカー毎に、独自のフォーマットデータが用いられている。このため、ＯＡＳＩＳデータは、レイヤ毎に各電子ビーム描画装置に固有のフォーマットデータに変換されてから装置に入力される。

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フォーマットデータが入力される部分である。設計パターンに含まれる図形は、長方形や三角形を基本図形としたものであるので、入力部２０には、例えば、図形の基準位置における座標（ｘ，ｙ）、辺の長さ、長方形や三角形等の図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報であって、各パターン図形の形、大きさ、位置等を定義した図形データが格納される。

さらに、数十μｍ程度の範囲に存在する図形の集合を一般にクラスタまたはセルと称するが、これを用いてデータを階層化することが行われている。クラスタまたはセルには、各種図形を単独で配置したり、ある間隔で繰り返し配置したりする場合の配置座標や繰り返し記述も定義される。クラスタまたはセルデータは、さらにフレームまたはストライプと称される、幅が数百μｍであって、長さがフォトマスクのＸ方向またはＹ方向の全長に対応する１００ｍｍ程度の短冊状領域に配置される。

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、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。

電子ビーム描画装置では、描画後のパターンの寸法と位置が設計データと同じになるようにする補正処理が必要である。

図３は、本実施の形態による主偏向領域の形状歪みの補正方法を示すフローチャートである。

まず、電子ビームでマスク２の主偏向領域全体に特定パターンを描画する。

次に、Ｓ１０１において、主偏向領域を等間隔のメッシュ（等メッシュ）で分割し、各格子点の位置を測定する。図５は、主偏向領域を等間隔のメッシュで分割した模式図である。

次に、Ｓ１０２において、Ｓ１０１で測定した各格子点の位置と、理想とする電子ビームの照射位置とのずれ量を求めて、主偏向領域の形状歪みに対する補正係数を算出する。下記にその一例を示す。尚、この処理は、図１の描画データデコーダ２３で行われる。

主偏向領域の形状歪みΔ_ij（x,y）は、次の多項式で表される。但し、この場合、主偏向領域は５×５の格子点で区切られているものとする。

ここで、ｘとｙは、点（i,j）における電子ビームによる読み取り位置であり、（Δxij,Δyij）について全部で２５の方程式ができる。これは、主偏向器で偏向されて点（xij,yij）に位置決めされたときの歪み誤差が（Δxij,Δyij）になることを意味する。これらの方程式を解いて係数を求めると下記のように表される。

上式において、Ｌ（x,y）は理想とする電子ビームの照射位置であり、Ｄ（x,y）は主偏向器で偏向された位置である。すなわち、Ｄ_ij（x,y）−Ｌ_ij（x,y）で表されるΔ_ij（x,y）は、主偏向領域の形状歪みである。したがって、主偏向領域の形状歪みは、理想とする電子ビームの照射位置に対応する座標系を基準として補正される。一方、副偏向領域の形状歪みは、主偏向の座標系を基準として補正される。つまり、副偏向の座標系は、主偏向の座標系を介して、理想とする電子ビームの照射位置に対応する座標系と関連付けられる。

次に、Ｓ１０３において、Ｓ１０２で得られた補正係数が収束したか否か、すなわち、所定の閾値の範囲に収まっているか否かを判定する。収束していない場合には、Ｓ１０１に戻って各格子点の位置を再測定し、Ｓ１０２で補正係数の算出をする工程を繰り返す。一方、Ｓ１０３において、補正係数が収束したと判定されたら、Ｓ１０４に進み、主偏向領域の周辺部について補正後の位置ずれ量、すなわち、補正後の各格子点の位置と、理想とする電子ビームの照射位置とのずれ量を測定する。

次に、Ｓ１０５において、Ｓ１０４で求めた位置ずれ量が所定の閾値内であるか否かを判定し、閾値内である場合には、Ｓ１０９に進んで補正係数（第１の補正係数）を保存する。保存場所は、図１の描画データデコーダ２３とすることができる。

一方、Ｓ１０５において、所定の閾値内でないと判定された場合にはＳ１０６に進む。Ｓ１０６では、主偏向領域を等間隔でないメッシュ（不等メッシュ）で分割し、各格子点の位置を測定する。

図６は、主偏向領域を不等間隔のメッシュで分割した模式図である。図７で説明したように、副偏向領域の形状歪みは主偏向領域の周辺部ほど大きい。したがって、Ｓ１０５で主偏向領域周辺部における補正後の位置ずれ量が閾値内でないと判定された場合には、主偏向領域周辺部のメッシュを中央部より細かくして各格子点の位置を測定する。

次に、Ｓ１０７において、Ｓ１０６で測定した各格子点の位置と、理想とする電子ビームの照射位置とのずれ量を求めて、主偏向領域の形状歪みに対する補正係数を算出する。この処理は、図１の描画データデコーダ２３で行われる。尚、この場合、測定点の分布が主偏向領域全体で一様となっていないので補間処理も併せて行う。また、各格子点のマップを用いて補正係数を求めてもよい。

Ｓ１０６では、主偏向領域周辺部における測定点の数を多くしているので、周辺部での補正をより正確に行うことができる。また、Ｓ１０１で用いたメッシュを単純に細かくして測定点を増やす場合に比べて、測定時間を短くして電子ビーム描画装置のスループットを向上させることができる。

次に、Ｓ１０８において、Ｓ１０７で得られた補正係数が収束したか否か、すなわち、所定の閾値の範囲に収まっているか否かを判定する。収束していない場合には、Ｓ１０６に戻って各格子点の位置を再測定し、Ｓ１０７で補正係数の算出をする工程を繰り返す。一方、Ｓ１０８において、補正係数が収束したと判定されたら、Ｓ１０９に進んで補正係数（第２の補正係数）を描画データデコーダ２３に保存する。

図３に示す工程にしたがって、主偏向領域の形状歪みに対する補正係数を求めた後は、副偏向領域の形状歪みに対する補正係数を求める。図４は、この工程を示すフローチャートである。

まず、Ｓ２０１において、主偏向領域を等間隔のメッシュで分割し、各格子点の位置を測定する。

次に、Ｓ２０２において、Ｓ２０１で測定した各格子点の位置と、理想とする電子ビームの照射位置とのずれ量を求めて、副偏向領域の形状歪みに対する補正係数を算出する。この処理は、図１の描画データデコーダ２３で行われる。

次に、Ｓ２０３において、Ｓ２０２で得られた補正係数が収束したか否か、すなわち、所定の閾値の範囲に収まっているか否かを判定する。収束していない場合には、Ｓ２０１に戻って各格子点の位置を再測定し、Ｓ２０２で補正係数の算出をする工程を繰り返す。一方、Ｓ２０３において、補正係数が収束したと判定されたら、Ｓ２０４に進み、主偏向領域の周辺部について補正後の位置ずれ量、すなわち、補正後の各格子点の位置と、理想とする電子ビームの照射位置とのずれ量を測定する。

次に、Ｓ２０５において、Ｓ２０４で求めた位置ずれ量が所定の閾値内であるか否かを判定し、閾値内である場合には、Ｓ２０９に進んで補正係数（第３の補正係数）を保存する。保存場所は、図１の描画データデコーダ２３とすることができる。

一方、Ｓ２０５において、所定の閾値内でないと判定された場合にはＳ２０６に進む。Ｓ２０６では、主偏向領域を等間隔でないメッシュで分割し、各格子点の位置を測定する。すなわち、主偏向領域周辺部のメッシュを中央部より細かくして各格子点の位置を測定する。

次に、Ｓ２０７において、Ｓ２０６で測定した各格子点の位置と、理想とする電子ビームの照射位置とのずれ量を求めて、主偏向領域の形状歪みに対する補正係数を算出する。この処理は、図１の描画データデコーダ２３で行われる。尚、この場合、測定点の分布が主偏向領域全体で一様となっていないので補間処理も併せて行う。また、各格子点のマップを用いて補正係数を求めてもよい。

Ｓ２０６では、主偏向領域周辺部における測定点の数を多くしているので、周辺部での補正をより正確に行うことができる。また、Ｓ２０１で用いたメッシュを単純に細かくして測定点を増やす場合に比べて、測定時間を短くして電子ビーム描画装置のスループットを向上させることができる。

次に、Ｓ２０８において、Ｓ２０７で得られた補正係数が収束したか否か、すなわち、所定の閾値の範囲に収まっているか否かを判定する。収束していない場合には、Ｓ２０６に戻って各格子点の位置を再測定し、Ｓ２０７で補正係数の算出をする工程を繰り返す。一方、Ｓ２０８において、補正係数が収束したと判定されたら、Ｓ２０９に進んで補正係数（第４の補正係数）を描画データデコーダ２３に保存する。

次に、Ｓ２１０において、図１の描画データデコーダ２３から主偏向領域の形状歪みに対する補正係数が主偏向器ドライバ２６へ送られる。また、副偏向領域の形状歪みに対する補正係数が副偏向器ドライバ２７へ送られる。そして、送られた補正係数に基づいて電子ビームによる描画が行われる（Ｓ２１１）。

具体的には、主偏向器ドライバ２６から、電子ビーム光学系１０の主偏向器１５に所定の信号が送られて、指定された副偏向領域で電子ビームが偏向走査される。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送られ、これによって副偏向領域毎の描画が行われる。

描画は、ステージ３をＸ方向に移動しながら主偏向領域に対して行い、次に、ｙ方向にステージをステップ送りした後、次の主偏向領域に対して行う。この際、ステージ３の移動は、Ｘ方向に連続的に移動させるとともに、電子ビームの照射位置をステージ３の移動に追従させる連続移動方式とすることができる。また、ステージ３を停止して１つの主偏向領域の描画を行い、次の領域にステップするときには描画を行わないステップアンドリピート方式とすることもできる。描画精度を高める点からは、ステップアンドリピート方式とする方が好ましい。

尚、パターンの寸法変動を引き起こす要因には、近接効果、かぶり効果、ローディング効果といったものもあり、これらに対する補正処理は、図１の描画データ補正部３１で行われる。描画データ補正部３１は、寸法補正マップ作成部３１ａと、この寸法補正マップに対応した補正照射量を求める補正照射量算出部３１ｂと、補正照射量からマスク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３１ｃ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つとすることができる。

図１の入力部２０には、既に説明したように、電子ビーム描画装置に固有のフォーマットデータに変換された描画データが入力される。制御計算機１９によって入力部２０から読み出された描画データは、主偏向領域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に格納された主偏向領域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情報は、描画データ補正部３１に送られて補正された後、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。

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とビーム成形器ドライバ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、ビーム成形器ドライバ２５に送られる。そして、ビーム成形器ドライバ２５から、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、ビーム成形器ドライバ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。

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、描画室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を放出する。放出された電子ビーム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、ビーム成形器ドライバ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つの主偏向領域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を新たな主偏向領域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の全ての主偏向領域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、主偏向領域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に格納された主偏向領域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情報は、描画データ補正部３１で補正された後、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、ビーム成形器ドライバ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とビーム成形器ドライバ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、ビーム成形器ドライバ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。

ビーム成形器ドライバ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。

以上述べたように、本実施の形態によれば、主偏向領域周辺部における補正後の位置ずれ量が閾値内でないと判定された場合に、主偏向領域を不等間隔のメッシュで分割し、周辺部のメッシュを中央部より細かくして各格子点の位置を測定する。これにより、主偏向領域周辺部における測定点の数を多くすることができるので、周辺部での補正をより正確に行うことができる。また、主偏向領域全体についてメッシュを一様に細かくして測定点を増やす場合に比べると、測定時間を短くして電子ビーム描画装置のスループットを向上させることができる。

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、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放出する荷電粒子銃を有す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にも適用可能である。

１ 描画室
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 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
３１ａ 寸法補正マップ作成部
３１ｂ 補正照射量算出部
３１ｃ 照射量算出部
５１ 描画されるパターン
５２ 主偏向領域
５３ 副偏向領域
５４ 電子ビーム

Claims (5)

1. 荷電粒子ビームの光路上に配置された主偏向器および副偏向器を用いて前記荷電粒子ビームを偏向し、ステージ上の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であって、
   主偏向領域を等間隔のメッシュで分割して各格子点の位置を測定し、前記測定した位置から前記荷電粒子ビームの照射位置のずれ量を求めて、前記主偏向領域の形状歪みに対する第１の補正係数を算出する工程と、
   前記主偏向領域の周辺部について前記第１の補正係数による補正後の位置ずれ量を求め、前記補正後の位置ずれ量が閾値内でない場合に、前記主偏向領域の周辺部が中央部より細かい等間隔でないメッシュで前記主偏向領域を分割して各格子点の位置を測定し、前記測定した位置から前記荷電粒子ビームの照射位置のずれ量を求めて、前記主偏向領域の形状歪みに対する第２の補正係数を算出する工程と、
   前記第２の補正係数を用いて前記荷電粒子ビームによる描画を行う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. 荷電粒子ビームの光路上に配置された主偏向器および副偏向器を用いて前記荷電粒子ビームを偏向し、ステージ上の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であって、
   主偏向領域を等間隔のメッシュで分割して各格子点の位置を測定し、前記測定した位置から前記荷電粒子ビームの照射位置のずれ量を求めて、副偏向領域の形状歪みに対する第３の補正係数を算出する工程と、
   前記主偏向領域の周辺部について前記第３の補正係数による補正後の位置ずれ量を求め、前記補正後の位置ずれ量が閾値内でない場合に、前記主偏向領域の周辺部が中央部より細かい等間隔でないメッシュで前記主偏向領域を分割して各格子点の位置を測定し、前記測定した位置から前記荷電粒子ビームの照射位置のずれ量を求めて、前記副偏向領域の形状歪みに対する第４の補正係数を算出する工程と、
   前記第４の補正係数を用いて前記荷電粒子ビームによる描画を行う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. 荷電粒子ビームの光路上に配置された主偏向器および副偏向器を用いて前記荷電粒子ビームを偏向し、ステージ上の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であって、
   主偏向領域を等間隔のメッシュで分割して各格子点の位置を測定し、前記測定した位置から前記荷電粒子ビームの照射位置のずれ量を求めて、前記主偏向領域の形状歪みに対する第１の補正係数を算出する工程と、
   前記主偏向領域の周辺部について前記第１の補正係数による補正後の位置ずれ量を求め、前記補正後の位置ずれ量が閾値内でない場合に、前記主偏向領域の周辺部が中央部より細かい等間隔でないメッシュで前記主偏向領域を分割して各格子点の位置を測定し、前記測定した位置から前記荷電粒子ビームの照射位置のずれ量を求めて、前記主偏向領域の形状歪みに対する第２の補正係数を算出する工程と、
   前記主偏向領域を等間隔のメッシュで分割して各格子点の位置を測定し、前記測定した位置から前記荷電粒子ビームの照射位置のずれ量を求めて、副偏向領域の形状歪みに対する第３の補正係数を算出する工程と、
   前記主偏向領域の周辺部について前記第３の補正係数による補正後の位置ずれ量を求め、前記補正後の位置ずれ量が閾値内でない場合に、前記主偏向領域の周辺部が中央部より細かい等間隔でないメッシュで前記主偏向領域を分割して各格子点の位置を測定し、前記測定した位置から前記荷電粒子ビームの照射位置のずれ量を求めて、前記副偏向領域の形状歪みに対する第４の補正係数を算出する工程と、
   前記第２の補正係数と前記第４の補正係数を用いて前記荷電粒子ビームによる描画を行う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. 前記第１の補正係数および前記第２の補正係数には、それぞれ収束値を用いることを特徴とする請求項１または３に記載の荷電粒子ビーム描画方法。
5. 前記第３の補正係数および前記第４の補正係数には、それぞれ収束値を用いることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の荷電粒子ビーム描画方法。

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