JP4747112B2 - パターン形成方法及び荷電粒子ビーム描画装置 - Google Patents

Description

本発明は、パターン形成方法及び荷電粒子ビーム描画装置に関する。例えば、電子ビームを用いてパターンを描画する電子ビーム描画における寸法補正手法に関する。

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）では、以下のように描画される。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、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、開口４１１を通過した電子線３３０は、偏向器により偏向される。そして、可変成形開口４２１の一部を通過して、ステージ上に搭載された試料３４０に照射される。その際、ステージは、所定の一方向（例えば、Ｘ方向とする）に連続的に移動している。すなわち、開口４１１と可変成形開口４２１との両方を通過できる矩形形状が、試料３４０の描画領域に描画される。開口４１１と可変成形開口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。可変成形型の電子ビーム描画装置については、開示された文献が存在する（例えば、特許文献１参照）。

上述した試料３４０には、レジスト膜が塗布されている。そして、このレジスト膜に電子線３３０を照射することによりパターンが形成される。そして、現像してレジストパターンを形成する。このレジストパターンをマスクとして、下層の遮光膜をエッチングする。そして、レジストパターンを剥離し、洗浄することで、例えば、半導体装置露光用のマスクが完成する。

ここで、電子線用のレジスト膜の材料として、化学増幅型レジストが用いられる。しかし、化学増幅型レジストは、マスク基板間でレジスト感度むらが生じてしまうといった問題があった。そのため、パターン寸法ＣＤの変動が引き起こされる。そのためＣＤの精度を劣化させてしまうことになる。特に、影響範囲が数ｍｍ〜数ｃｍのオーダーとなる、所謂グローバル領域のＣＤの精度を劣化させてしまう。従来、このようなグローバルＣＤの変動は、突発的に生じる上、現像するまでわからなかった。そのため、事前に補正することが困難であった。レジスト感度むら以外にも、現像むらやレジスト塗布むらによっても同様に、ＣＤの変動が引き起こされ、ＣＤの精度を劣化させてしまっていた。
特開平９−２９３６７０号公報

上述したように、レジスト感度むら、現像むら、或いはレジスト塗布むらによって、ＣＤ変動が引き起こされ、ＣＤの精度を劣化させてしまっていた。そのため、描画する際にこれらを補正することができると望ましい。従来、これらを解決する有効な手段が確立されているとは言えなかった

そこで、本発明は、かかる問題点を克服し、レジスト感度むら、現像むら、或いはレジスト塗布むらによって生じる寸法変動量を補正したパターン形成方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様のパターン形成方法は、
被エッチング膜上に所定の膜厚のレジスト膜が塗布された基板を第１の時間現像処理する第１の現像工程と、
第１の時間現像後のレジスト膜の膜厚を測定する膜厚測定工程と、
荷電粒子ビームを用いて、レジスト膜上にレジスト膜の減膜量に基づいて寸法を補正した所定のパターンを描画する描画工程と、
描画後に、基板を第１の時間よりも長い第２の時間現像処理する第２の現像工程と、
第２の時間現像後のレジスト膜をマスクとして、被エッチング膜をエッチングするエッチング工程と、
を備えたことを特徴とする。

描画前に第１の時間現像後のレジスト膜の膜厚を測定することで、レジスト膜の減膜量を得ることができる。その結果、第２の時間現像によるレジストパターンの寸法変動量を得ることができる。そのため、描画する際に、その分だけ寸法を補正して所定のパターンを描画することができる。

その際、上述した寸法は、減膜量と寸法との相関関係に基づいて補正される。特に、その寸法は、減膜量に第１と第２の時間の比と所定の係数とを乗じた値が減算された寸法に補正されると好適である。

また、第１の時間現像前に、レジスト膜の膜厚を測定する事前膜厚測定工程をさらに備えても好適である。

そして、上述したパターン形成方法には、レジスト膜の材料として、化学増幅型レジストを用いると好適である。或いは、非化学増幅型レジスト(例えば主鎖切断型レジストなど)を用いても好適である。

本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
予め膜厚測定で得られたレジスト膜の膜厚値を入力し、減膜量を演算し、減膜量に基づいて所定のパターンの寸法を補正するための補正情報を生成する補正部と、
補正情報に基づいて所定のパターンの寸法を修正する修正部と、
荷電粒子ビームを用いて、修正された寸法になるように試料に所定のパターンを描画する描画部と、
を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、減膜量から描画後に現像する際の寸法変動量を得ることができる。この寸法変動量は、レジスト感度むら、現像むら、或いはレジスト塗布むらによって生じる。よって、描画する際に、その分だけ予め寸法を補正して描画することができる。よって、高精度な寸法のパターンを形成することができる。

以下、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における描画装置の構成を示す概念図である。
図１において、描画装置１００は、試料１０１に所定のパターンを描画する。試料１０１としては、例えば、半導体装置製造用のマスクが含まれる。描画装置１００は、描画部１５０と制御部１６０を備えている。描画装置１００は、荷電粒子ビーム描画装置の一例となる。描画部１５０は、電子鏡筒１０２と描画室１０３を有している。そして、電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、ブランキング（ＢＬＫ）偏向器２１６、ＢＬＫアパーチャ２３２、投影レンズ２２２、第１のアパーチャ２０３、成形偏向器２０５、投影レンズ２０４、第２のアパーチャ２０６、縮小レンズ２２４、副偏向器２１２、対物レンズ２０７、主偏向器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、ＸＹステージ１０５上に描画される試料１０１が載置される。また、ＸＹステージ１０５には、レーザ測長用のミラー２０９が配置されている。一方、制御部１６０は、偏向制御部１１０、ＢＬＫ回路１１２、ビーム成形器ドライバ１１４、主偏向器ドライバ１１６、副偏向器ドライバ１１８、制御計算機１２０、パターンメモリ１２２、ショットデータ修正部１３０、ステージ駆動回路１４０、位置回路１４２、磁気ディスク装置１４４，１４６，１７２、インターフェース回路１８０を有している。偏向制御部１１０、制御計算機１２０、パターンメモリ１２２、ショットデータ修正部１３０、ステージ駆動回路１４０、位置回路１４２、磁気ディスク装置１４４，１４６，１７２、インターフェース回路１８０は、図示しないバスを介して互いに接続されている。また、偏向制御部１１０には、ＢＬＫ回路１１２、ビーム成形器ドライバ１１４、主偏向器ドライバ１１６、副偏向器ドライバ１１８が、図示しないバスを介して接続されている。また、磁気ディスク装置１７２には描画データが格納されている。そして、磁気ディスク装置１４６には、後述するレジスト膜の膜厚ｈ’とΔＣＤとの相関データ、及びレジスト膜の減膜量ΔｈとΔＣＤとの相関データが格納されている。また、電子鏡筒１０２内および描画室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１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成部分について記載している。描画装置１００にとって、その他の構成が含まれても構わない。

電子銃２０１から出た電子ビーム２００は、照明レンズ２０２と投影レンズ２２２により矩形例えば長方形の穴を持つ第１のアパーチャ２０３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２０３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２０４により第２のアパーチャ２０６上に投影される。かかる第２のアパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像の位置は、成形偏向器２０５によって制御される。その結果、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２０６を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、縮小レンズ２２４によって縮小される。また、対物レンズ２０７により焦点を合わせる。そして、副偏向器２１２及び主偏向器２１４により偏向され、ＸＹステージ１０５上の試料１０１に照射される。描画中、ＸＹステージ１０５が連続移動しながら描画する。成形偏向器２０５の偏向電圧は、偏向制御部１１０により制御されたビーム成形器ドライバ１１４によって制御される。副偏向器２１２の偏向電圧は、偏向制御部１１０により制御された副偏向器ドライバ１１８によって制御される。主偏向器２１４の偏向電圧は、偏向制御部１１０により制御された主偏向器ドライバ１１６によって制御される。

以上のように、電子銃２０１から出た電子ビーム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、電子ビーム２００が試料１０１面上に到達しないようにする。そのために、ＢＬＫ偏向器２１６で電子ビーム２００を偏向すると共にＢＬＫアパーチャ２３２で電子ビーム２００をカットする。これにより、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ことができる。ＢＬＫ偏向器２１６の偏向電圧は、偏向制御部１１０により制御されたＢＬＫ回路１１２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、試料１０１まで到達することができる。一方、ビームＯＦＦ（ブランキングＯＮ）の場合、電子ビーム２００は、ＢＬＫアパーチャ２３２でカットされる。この照射時間ｔを調整することで、電子ビームの照射量を調整することができる。

ここで、描画装置１００で描画する前に、まずは、レジスト膜の減膜量と△ＣＤとの相関データ及びΔＣＤとｈ’の相関データを取得する。
図２は、実施の形態１におけるレジスト膜の減膜量と△ＣＤとの相関関係を説明するための図である。
まず、評価用の評価基板５２０を用意する。評価基板５２０は、次のような構成となる。すなわち、ガラス基板５１０上に遮光膜となるクロム（Ｃｒ）膜５１２を形成する。そして、Ｃｒ膜５１２上にレジスト膜５１６を形成する。レジスト膜５１６の材料としては、化学増幅型レジストを用いる。ここでは、ポジ型の化学増幅型レジストを用いる。そして、まず、レジスト膜５１６の膜厚ｈを測定しておく。次に、評価基板５２０を描画装置１００のＸＹステージ１０５上に設置して、所定の幅寸法ＣＤを持つラインパターンを描画する。そして、所定の時間ｔだけ現像液に浸漬して現像する。そして、現像後のパターン幅ＣＤ’とレジスト膜の膜厚ｈ’を測定する。続いて、また、所定の時間ｔだけ現像液に浸漬して現像する。そして、現像後のパターン幅ＣＤ’とレジスト膜の膜厚ｈ’を測定する。この作業を繰り返す。
また、ΔＣＤとｈ’の関係を調べるため、所定の幅寸法ＣＤを持つラインパターンをマスク上に複数描画する。その際ｈ’の幅を振るため、パターンは広い範囲に配置するようにする。そして、所定の時間ｔだけ現像液に浸漬して現像する。そして、現像後のラインパターン幅ＣＤ’とレジスト膜の膜厚ｈ’をそれぞれ測定する。

図３は、実施の形態１におけるレジスト膜の減膜量と△ＣＤとの相関関係の一例を示す図である。
図４は、実施の形態１におけるレジスト感度むら、現像むら、及びレジスト塗布むらの一例を示す図である。
現像時間ｔ毎のパターン幅ＣＤ’を測定することで、図３に示すような減膜量ΔｈとＣＤ’−ＣＤである寸法変動量△ＣＤとの相関関係を得ることができる。また、図３では、ΔＣＤとΔｈの相関関係を示しているが、同様に、ＣＤ’とレジスト膜の膜厚ｈ’をそれぞれ測定することで、ΔＣＤとｈ’の相関関係も別に得ることができる。ΔＣＤとｈ’の相関関係は、図示していないが、例えば、横軸がｈ’縦軸がΔＣＤとなるグラフとして得ることができる。ここで、図２に示すように、現像により、レジスト膜５１６の表面では、膜厚ｈが膜厚ｈ’になり、Δｈだけ減膜する。一方、パターン寸法についても、寸法幅ＣＤがＣＤ’になり、ΔＣＤだけ寸法変動する。また、レジスト膜５１６の表面のレジスト材とパターン壁面のレジスト材は、所定の相関で減膜する。そして、現像むら及びレジスト塗布むらは図４（ａ）に示すように場所に無関係に等間隔で減膜するのに対し、スプレータイプの現像装置で生じる現像むら及びレジスト感度むらは図４（ｂ）に示すように場所によって減膜量が異なってくる。よって、レジスト感度ムラによるΔＣＤは膜厚ｈ’と関係があるのに対し、現像ムラ及びレジスト感度ムラによるΔＣＤは減膜量Δｈと関係がある。よって、膜厚ｈ’、減膜量ΔｈとΔＣＤの関係は、関数ｆ、ｇを用いてΔＣＤ＝ｆ（ｈ’）×ｇ（Δｈ）と定義することができる。ここで、レジスト塗布ムラの影響はｆ（ｈ’）、現像ムラ、レジスト感度ムラの影響はｇ（Δｈ）で表している。ｆ（ｈ’）はｈ’とΔＣＤの関係から、ｇ（Δｈ’）はΔｈとΔＣＤの関係から求めることができる。現像むら及びレジスト塗布むらに起因するΔＣＤは現像時間に無関係に値が定まるのに対し、レジスト感度むらに起因するΔＣＤは現像時間によってその値が異なってくる。そのため、後述するように、事前現像時と実現像時の現像時間に差を設け、事前現像時のΔｈで実現像時のΔＣＤを求める場合には、感度むらの項を係数ｋで補正する必要がある。その場合の寸法変動量を△ＣＤ’とすると、ΔＣＤ’=ｆ（ｈ’）×ｋｇ（Δｈ）で定義することができる。ここで、ｋ＝ｔ_２／ｔ_１となる。ｔ_１は事前現像の時間、ｔ_２は実現像の時間である。よって、事前現像時の膜厚ｈ’と減膜量Δｈがわかれば、実現像時のパターン幅の変動量ΔＣＤ’を予測することができる。以上のように、実現像時のパターン幅の広がり量△ＣＤ’は、ｆ（ｈ’）×ｋｇ（Δｈ）で定義することができる。よって、その分だけ描画時にパターン幅を補正して描画すれば実現像後に所望する寸法に仕上げることができる。以下、各工程に沿って、説明する。

図５は、実施の形態１におけるパターン形成方法の要部工程を示すフローチャート図である。
図５において、パターン形成方法は、短時間の事前現像工程（Ｓ１０２）と、描画を行なうにあたって事前に膜厚を測定する膜厚測定工程（Ｓ１０４）と、描画工程（Ｓ１０６）と、ＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）工程（Ｓ１０８）と、現像工程（Ｓ１１０）と、エッチング工程（Ｓ１１２）と、剥離・洗浄工程（Ｓ１１４）という一連の工程を実施する。

図６は、図５の各工程における工程断面図である。図６では、図５の現像工程（Ｓ１０２）から現像工程（Ｓ１１０）までを示している。

図６（ａ）において、短時間の事前現像工程として、Ｃｒ膜５０２上に所定の膜厚ｈのレジスト膜５０４が塗布された試料１０１を第１の時間ｔ_１だけ現像液に浸漬して現像処理する。ここで、描画対象となる試料１０１は、次のような構成となる。すなわち、ガラス基板５００上に遮光膜となるＣｒ膜５０２を形成する。そして、Ｃｒ膜５０２上にレジスト膜５０６を形成する。レジスト膜５０６の材料としては、評価基板５２０と同じ化学増幅型レジストを用いる。特に、同じロットのレジスト材を用いると好適である。例えば、同じ時期に同じ容器に入ったレジスト材で評価用の評価基板５２０と、描画用の基板となる試料１０１にレジスト膜を塗布すると良い。そして、Ｃｒ膜５０２が被エッチング膜の一例となる。ここで、例えば、時間ｔ_１を描画後の現像時間よりも短い１０ｓ程度にすると好適である。

そして、膜厚測定工程として、現像後のレジスト膜５０４の膜厚ｈ’を測定する。膜厚ｈ’を測定することで、元の膜厚ｈとの差分を演算し、減膜量Δｈを得ることができる。
図７は、実施の形態１における膜厚測定位置の一例を示す図である。
図７では、試料１０１の描画領域を所定の寸法のグリッドで格子状に仮想分割して、１２×１２＝１４４箇所の位置で膜厚を測定する。そして、後述する描画工程では、それぞれの位置での減膜量に基づいて補正する。このように、複数の領域で膜厚測定を行なうことで位置に依存した減膜量に基づいてパターン寸法を補正することができる。また、グリッドとグリッドの間の補正はスムージングした値を使うなどして補完すればよい。

図６（ｂ）において、描画工程として、電子ビーム２００を用いて、レジスト膜５０４上にレジスト膜の膜厚ｈ’と減膜量Δｈに基づいて寸法を補正した所定のパターンを描画する。まず、描画装置１００では、制御計算機１２０が、磁気ディスク装置１７２に格納された描画データを入力する。そして、制御計算機１２０が、描画データを変換して、装置内部フォーマットとなるショットデータを生成する。生成されたショットデータは、パターンメモリ１２２に一時的に格納される。ここで、描画データは複数のファイルにより構成される。そして、制御計算機１２０は、一定の領域毎に対応する描画データを入力し、変換する。そのため、パターンメモリ１２２には、一定の領域のショットデータが蓄積され、その領域分のデータの蓄積が完了すると描画が開始される。ここで、制御計算機１２０は、Ｉ／Ｆ回路１８０を介して、膜厚測定で得られたレジスト膜５０６の膜厚値ｈ’を入力する。そして、入力された膜厚値ｈ’とレジスト膜５０６が塗布された際の元々の膜厚ｈとの差分を演算し、減膜量Δｈを演算する。元々の膜厚ｈは、事前に装置に設定しておけばよい。そして、制御計算機１２０は、磁気ディスク装置１４６から膜厚ｈ’とΔＣＤとの相関データ、及び減膜量ΔｈとΔＣＤとの相関データを読み出し、膜厚ｈ’と減膜量Δｈに基づいて所定のパターンの寸法を補正するための補正データを生成する。

ここで、上述したように、実現像後の寸法変動量ΔＣＤ’は、ｆ（ｈ’）×ｋｇ（Δｈ）で求めることができる。そこで、制御計算機１２０は、パターン寸法の広がり量となるΔＣＤ’＝ｆ（ｈ’）×ｋｇ（Δｈ）分だけ、描画する際のパターンの寸法ＣＤを狭める補正を行なうための補正データを生成する。

以上のようにして生成された補正データは、磁気ディスク装置１４４に記憶される。このように、制御計算機１２０は、補正情報を生成する補正部の一例となる。次に、ショットデータ修正部１３０は、パターンメモリ１２２からショットデータを読み出す。そして、補正データに基づいてパターンの寸法ＣＤを修正（リサイズ）する。上述したように、現像によりパターン寸法が広がる場合には、その分だけパターン寸法を狭めるように修正する。すなわち、実現像後のパターン寸法の広がり量ΔＣＤ’分が減算された寸法に補正される。そして、パターン寸法が修正されたショットデータは、偏向制御部１１０に出力される。

他方、ステージ駆動回路１４０では、ショットデータに沿ったステージ移動速度でＸＹステージ１０５を移動させる。また、ＸＹステージ１０５の位置は、位置回路１４２によりレーザ測長される。位置回路１４２は、レーザをミラー２０９で反射させて、反射光を受光することでＸＹステージ１０５の位置を測定することができる。そして、その位置情報は、制御計算機１２０に送信される。また、ステージ移動速度も制御計算機１２０に送信される。そして、試料１０１上の描画される領域が主偏向器２１４と副偏向器２１２の偏向可能範囲に入ったら描画が開始される。偏向制御部１１０からは、ブランキングに必要な信号をＢＬＫ回路１１２に出力する。また、ビーム成形に必要な信号をビーム成形器ドライバ１１４に出力する。また、主偏向位置を指定するために必要な信号を主偏向器ドライバ１１６に出力する。また、副偏向位置を指定するために必要な信号を副偏向器ドライバ１１８に出力する。そして、各偏向器に偏向された電子ビーム２００が各レンズを通過することによって試料１０１まで進み、修正された寸法になるように試料１０１上に所定のパターンを描画する。

以上のようにして、ある領域の描画が行なわれる。そして、制御計算機１２０では、並行して次の領域分のショットデータを生成する。そして、パターンメモリ１２２は、前の領域分のデータが読み出された後、次の領域分のデータを蓄積することになる。そして、次の領域分のデータの蓄積が完了し、前の領域の描画が終了すると次の領域の描画が開始される。この動作を繰り返すことで順次描画が行なわれていく。

そして、ＰＥＢ工程として、描画終了後、パターンが描画された試料１０１についてＰＥＢ処理を行なう。

図６（ｃ）において、現像工程として、描画後に、試料１０１を時間ｔ_１よりも長い第２の時間ｔ_２だけ現像液に浸漬して現像処理する。これにより、レジストパターンを形成する。ここで、例えば、時間ｔ_２を事前現像の時間ｔ_１よりも長い６０ｓ程度にすると好適である。

図８は、図５の各工程における工程断面図である。図８では、図５のエッチング工程（Ｓ１１２）から剥離・洗浄工程（Ｓ１１４）までを示している。

図８（ａ）において、エッチング工程として、前記第２の時間現像後の前記レジスト膜をマスクとして、前記被エッチング膜をエッチングする。エッチングは、異方性ドライエッチング技術の１つであるリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）法を用いると好適である。異方性エッチング法を用いることで、Ｃｒ膜５０２の表面に対し、略垂直に開口部を形成することができる。

図８（ｂ）において、剥離・洗浄工程として、エッチングされたＣｒ膜５０２上の不要となったレジスト膜５０６をアッシング等で剥離して、その後、洗浄することで、パターンが形成されたマスク基板を製造することができる。

以上の各工程により、例えば、化学増幅型レジストの基板間の現像むら、或いはレジスト感度むらによるパターン変動を補正することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、レジスト膜が塗布された時点では、試料面全面にて均一な膜厚ｈであると仮定していた。しかしながら、レジストの塗布むらも生じ得る。そこで、実施の形態２では、事前現像前に膜厚を測定する構成を追加する。

図９は、実施の形態２におけるパターン形成方法の要部工程を示すフローチャート図である。
図９において、パターン形成方法は、事前現像工程（Ｓ１０２）前に、レジスト膜の膜厚を測定する事前膜厚測定工程（Ｓ１０１）を追加した以外は、図５と同様である。

図１０は、実施の形態２における塗布むらを説明するための図である。
レジスト膜５０４の表面は、試料面全面にて均一な膜厚ｈではなく、図１０（ａ）に示すように、位置によってレジストの塗布むらも生じ得る。そこで、事前現像工程として、第１の時間ｔ_１だけ現像する前に、レジスト膜５０６の膜厚を測定する。測定箇所は、図７で示した位置で構わない。そして、事前現像工程（Ｓ１０２）から膜厚測定工程（Ｓ１０４）までは、実施の形態１と同様である。そして、描画工程では、制御計算機１２０が、Ｉ／Ｆ回路１８０を介して、現像前後の膜厚測定で得られたレジスト膜５０６の膜厚値ｈとｈ’の両方を入力する。図１０（ａ）では、現像前の事前膜厚測定で得られたレジスト膜５０６の膜厚値ｈの一例となるｈ_１〜ｈ_３を示している。そして、図１０（ｂ）では、現像後の膜厚測定で得られたレジスト膜５０６の膜厚値ｈ’の一例となるｈ’_１〜ｈ’_３を示している。そして、入力された膜厚値ｈとｈ’の差分を演算し、減膜量Δｈを演算する。そして、制御計算機１２０は、磁気ディスク装置１４６から膜厚値ｈ’とΔＣＤとの相関データ及び減膜量ΔｈとΔＣＤとの相関データを読み出し、膜厚値ｈ’と減膜量Δｈに基づいて所定のパターンの寸法を補正するための補正データを生成する。それ以降の工程は実施の形態１と同様である。

以上のように構成することで、化学増幅型レジストの基板間の現像むら、レジスト感度むら、或いはレジストの塗布むらにより生じたパターン変動を補正することができる。

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。例えば、試料は、マスク基板に限らず、半導体装置用のシリコン基板でも同様に効果を発揮することができる。

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パターン形成方法及び荷電粒子ビーム描画装置及びその方法は、本発明の範囲に包含される。

実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。 実施の形態１におけるレジスト膜の減膜量とＣＤとの相関関係を説明するための図である。 実施の形態１におけるレジスト膜の減膜量とΔＣＤとの相関関係の一例を示す図である。 実施の形態１におけるレジスト感度むら、現像むら、及びレジスト塗布むらの一例を示す図である。 実施の形態１におけるパターン形成方法の要部工程を示すフローチャート図である。 図５の各工程における工程断面図である。 実施の形態１における膜厚測定位置の一例を示す図である。 図５の各工程における工程断面図である。 実施の形態２におけるパターン形成方法の要部工程を示すフローチャート図である。 実施の形態２における塗布むらを説明するための図である。 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 測定点
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 偏向制御部
１１２ ＢＬＫ回路
１１４ ビーム成形器ドライバ
１１６ 主偏向器ドライバ
１１８ 副偏向器ドライバ
１２０ 制御計算機
１２２ パターンメモリ
１３０ ショットデータ修正部
１４０ ステージ駆動回路
１４２ 位置回路
１４４，１４６，１７２ 磁気ディスク装置
１５０ 描画部
１６０ 制御部
１８０ Ｉ／Ｆ回路
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３，４１０ 第１のアパーチャ
２０４，２２２ 投影レンズ
２０５ 成形偏向器
２０６，４２０ 第２のアパーチャ
２０７ 対物レンズ
２０９ ミラー
２１２ 副偏向器
２１４ 主偏向器
２１６ ＢＬＫ偏向器
２２４ 縮小レンズ
２３２ ＢＬＫアパーチャ
３３０ 電子線
４１１ 開口
４２１ 可変成形開口
４３０ 荷電粒子ソース
４４２ 電子線
５００，５１０ ガラス基板
５０２，５１２ Ｃｒ膜
５０６，５１６ レジスト膜
５２０ 評価基板

Claims (5)

1. 被エッチング膜上に所定の膜厚のレジスト膜が塗布された基板を第１の時間現像処理する第１の現像処理工程と、
   前記第１の時間現像後の前記レジスト膜の膜厚を測定する膜厚測定工程と、
   荷電粒子ビームを用いて、前記レジスト膜上に前記レジスト膜の減膜量に基づいて寸法を補正した所定のパターンを描画する描画工程と、
   描画後に、前記基板を前記第１の時間よりも長い第２の時間現像処理する第２の現像処理工程と、
   前記第２の時間現像後の前記レジスト膜をマスクとして、前記被エッチング膜をエッチングするエッチング工程と、
   を備えたことを特徴とするパターン形成方法。
2. 前記寸法は、前記減膜量と前記寸法との相関関係に基づいて補正されることを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
3. 前記寸法は、前記減膜量に前記第１と第２の時間の比と所定の係数とを乗じた値が減算された寸法に補正されることを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
4. 前記第１の時間現像前に、前記レジスト膜の膜厚を測定する事前膜厚測定工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
5. 予め膜厚測定で得られたレジスト膜の膜厚値を入力し、減膜量を演算し、前記減膜量に基づいて所定のパターンの寸法を補正するための補正情報を生成する補正部と、
   前記補正情報に基づいて前記所定のパターンの寸法を修正する修正部と、
   荷電粒子ビームを用いて、修正された前記寸法になるように試料に前記所定のパターン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。

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