JP5069052B2 - ドーズ補正方法及び荷電粒子ビーム描画装置 - Google Patents

ドーズ補正方法及び荷電粒子ビーム描画装置 Download PDF

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Description

本発明は荷電粒子ビーム描画装置におけるドーズ補正方法及び荷電粒子ビーム描画装置に関し、更に詳しくは近接効果補正、かぶり誤差補正、プロセス誤差補正等の相互の影響を考慮した補正演算を行ない、その結果に基づき最適ドーズ量を求めるようにした荷電粒子ビーム描画装置におけるドーズ補正方法及び荷電粒子ビーム描画装置に関する。
荷電粒子ビーム描画方法は、基板上にレジストを塗布し、このような被描画材料上の所定の位置に荷電粒子ビームをショットすることにより、被描画材料の所定の位置に所定のパターンを描く方法であり、極めて密度の高い半導体素子を製作することができる。
このような荷電粒子ビーム描画方法において、近接効果や、かぶり（Ｆｏｇｇｙ）誤差、プロセス誤差、転写誤差等の影響を補正するためにドーズ量補正を施しているが、こうした補正はそれぞれ単独にその影響を見積もった上で、描画にはそれぞれのドーズ補正量を単純に合算してショット毎に適用している。近接効果やかぶり誤差は、描画するショットのドーズ量の変化によってその影響の大きさが変化するため、近接効果であれば近接効果補正以外の、かぶり誤差補正であればかぶり誤差補正以外のドーズ量の変化に応じてそれぞれの影響の大きさを補正する機能を設けている。
従来のこの種の装置としては、露光パターンを後方散乱、クーロン効果、プロセス起因の寸法誤差のそれぞれの影響範囲を考慮した区分領域に分割し、区分領域内のパターン面積占有率を保存しておき、パターン変形量をそれぞれのパターン面積密度の関数として求めたパターンにて露光する装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
また、転写元パターンの粗密差に起因した転写パターンの寸法誤差を補正するにあたり、面積率により描画露光量を変調させる補正手法を適用する際、マスク領域の狭い範囲を対象とする転写元パターンの第１の面積率α１と、第１の面積率が対象とするマスク領域より広い範囲を対象とする転写元パターンの第２の面積率α２とを各補正セルに対して設定するステップと、第１の面積率と第２の面積率との種々の組み合わせの夫々に対して、所定の関係に従って、夫々一つの変調パラメータを設定するステップと、基準露光量×変調パラメータ＝補正露光量を求め、求めた補正露光量を描画露光量とするステップを有する装置が知られている（例えば特許文献２参照）。
特開２００３−１５１８８５号公報（段落００１９〜００２１、図１） 特開２００３−１３３２０９号公報（段落００１５〜００２０、図１）
近接効果や、かぶり誤差、プロセス誤差、転写誤差等の影響を補正するためにドーズ量補正は、演算のための処理や考え方を簡単にするため、それぞれ相互の影響は考慮せずに単独でその影響を見積もった上で、描画にはそれぞれのドーズ補正量を単純に合算してショット毎に適用している。近接効果やかぶり誤差は、描画するショットのドーズ量の変化によって影響の大きさが変化するため、それぞれの影響を単独で見積もったドーズ補正量では、描画結果としてそのドーズ補正量が過多であったり、逆に不足してしまったりしているようにみえることがある。
多くの場合、こうした傾向は、描画結果の観察による経験的なパラメータで調整することになるが、当然のことながらその調整は経験的に得られたドーズ量変化の範囲内でしか適用できないケースがほとんどである。また、こうした現象がどういった条件の変化に依存し、その影響がどのように現れるかといったメカニズムを厳密に解明するよりは、現象のみを対処療法的に対処してしまおうとする傾向が強いため、ある程度の精度を得るための対処は可能であるが、それ以上の精度を要求された場合、更に補正項を増やさなければならなくなる。
結論として、こうした対処では、処理が複雑になる上、十分な精度が得られないことになる。本来ならば、こうした相互のドーズ補正量の変化による影響は、それぞれのドーズ補正量を算出する段階で事前にあるいはその算出と同時に見積もっておく必要がある。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、簡単な処理でかつ十分な精度が得られる荷電粒子ビーム描画装置におけるドーズ補正方法及び荷電粒子ビーム描画装置
を提供することを目的としている。
（１）請求項１記載の発明は、荷電粒子ビームのショットにより被描画材料上に所望した寸法のパターンを描く荷電粒子ビーム描画装置におけるドーズ補正方法において、近接効果、かぶり効果誤差の影響を考慮して、レジストに与える荷電粒子ビームの入射エネルギーに対する適正なエネルギーレベルである適正レベルとレジストの現像プロセスに必要なエネルギーレベルであるプロセスレベルに合わせることで荷電粒子ビームのドーズ量を補正するために、被描画材料上の微小な区画（ｎ，ｍ）領域毎に対する近接効果補正の区画（ｎ，ｍ）の再計算０回目のドーズ量の補正値Ｓｍｏｄ n,m を、
後述する段落番号［００７３］において［数１５］に示す式として求める。
この式において、
Ｃ１は、合わせ込むべき現像のプロセスレベルの割合、
Ｃ２は、合わせ込むべきレジストに入射した荷電粒子ビームのエネルギー強度の割合、
ηは、レジストに入射した荷電粒子ビームに対する後方散乱電子のエネルギーの比、
Ｅｂｐ n,m は、近接効果の影響の大きさの割合、
Ｅｂｃｏｒ n,m は、前記被描画材料上に分割された近接効果補正の単位区画（ｎ，ｍ）に
おける近接効果の影響の大きさの補正量、
Ｅｆｏｇ *0 n,m は、前記被描画材料上に分割された単位区画（ｆｎ，ｆｍ）のかぶり誤差
の影響Ｅｆｏｇ *0 fn,fm を近接効果補正の単位区画（ｎ，ｍ）において再計算して最適化
したかぶり誤差の影響の大きさ、
Ｓｍｏｄｆｏｇ *0 n,m は、前記被描画材料上に分割された単位区画（ｆｎ，ｆｍ）のかぶ
り誤差補正のドーズ量のＳｍｏｄｆｏｇ *0 fn,fm を近接効果補正の単位区画（ｎ，ｍ）に
おいて再計算して最適化したかぶり誤差補正の補正量、である。
（２）請求項２記載の発明は、前記（１）記載の式に、プロセス誤差、ローディング効果、転写誤差の影響を考慮して、レジストに与える荷電粒子ビームの入射エネルギーに対する適正なエネルギーレベルである適正レベルとレジストの現像プロセスに必要なエネルギーレベルであるプロセスレベルに合わせることで荷電粒子ビームのドーズ量を補正するために、被描画材料上の微小な区画（ｎ，ｍ）領域毎に対する近接効果補正の区画（ｎ，ｍ）の再計算０回目のドーズ量の補正値Ｓｍｏｄ n,m を、
後述する段落番号［００９７］において［数２６］に示す式として求める。
この式において、
Ｓｍｏｄｐｒｏｃａｌｌ n,m は、プロセス誤差補正とローディング効果補正に基づいた単
位区画（ｎ，ｍ）のドーズ補正量、
Ｓｍｏｄｐｒｏｊ n,m は、転写誤差補正に基づいた単位区画（ｎ，ｍ）の補正量、である
。
（３）請求項３記載の発明は、前記（２）記載の式に基づいて、近接効果補正の区画（ｎ，ｍ）の再計算１回目以降のドーズ量の補正値Ｓｍｏｄ´ n,m を
後述する段落番号［００９８］において［数２７］に示す式として求める。
この式において、
Ｅｂｐ´ n,m は、前回求めた補正量Ｓｍｏｄ before n,m と今回求めた補正量Ｓｍｏｄ now n,m との差分であるＳｍｏｄ FB n,m を用いて計算された近接効果の影響の大きさの割合、
Ｅｆｏｇ *1 n,m は、再計算１回目によって計算されたかぶり誤差の影響の大きさ、である
。
（４）請求項４記載の発明は、前記Ｅｆｏｇ *0 n,m と前記Ｅｆｏｇ *1 n,m と前記Ｓｍｏｄｆ
ｏｇ *0 n,m とは、予めかぶり誤差の成分単独で再計算する、ことを特徴とする。
（５）請求項５記載の発明は、荷電粒子ビームのショットにより被描画材料上に所望した寸法のパターンを描く荷電粒子ビーム描画装置において、各種補正パラメータとかぶり誤差補正プログラムとかぶり誤差補正量マップとローディング効果補正プログラムとローディング効果補正量マップとプロセス誤差補正量マップと転写誤差補正量マップとを有する装置制御計算機システムと、前記かぶり誤差補正量マップと前記ローディング効果補正量マップと前記プロセス誤差補正量マップと前記転写誤差補正量マップとを受けて近接効果補正量を算出し近接効果補正量マップを出力する近接効果補正ユニットと、前記近接効果補正量マップを受けてショット時間を生成するショット生成部と、を有し、前記近接効果補正ユニットが、かぶり誤差補正、ローディング効果補正、プロセス誤差補正、転写誤差補正を加えた近接効果補正の区画（ｎ，ｍ）における荷電粒子ビームのドーズ量の補正値Ｓｍｏｄ n,m を、
後述する段落番号［００９７］において［数２６］に示す式として演算する。
この式において、
Ｃ１は、合わせ込むべき現像のプロセスレベルの割合、
Ｃ２は、合わせ込むべきレジストに入射した荷電粒子ビームのエネルギー強度の割合、
ηは、レジストに入射した荷電粒子ビームに対する後方散乱電子のエネルギーの比、
Ｅｂｐ n,m は、近接効果の影響の大きさの割合、
Ｅｂｃｏｒ n,m は、前記被描画材料上に分割された近接効果補正の単位区画（ｎ，ｍ）に
おける近接効果の影響の大きさの補正量、
Ｅｆｏｇ *0 n,m は、前記被描画材料上に分割された単位区画（ｆｎ，ｆｍ）のかぶり誤差
の影響Ｅｆｏｇ *0 fn,fm を近接効果補正の単位区画（ｎ，ｍ）において再計算して最適化
したかぶり誤差の影響の大きさ、
Ｓｍｏｄｆｏｇ *0 n,m は、前記被描画材料上に分割された単位区画（ｆｎ，ｆｍ）のかぶ
り誤差補正のドーズ量のＳｍｏｄｆｏｇ *0 fn,fm を近接効果補正の単位区画（ｎ，ｍ）に
おいて再計算して最適化したかぶり誤差補正のドーズ補正量、
Ｓｍｏｄｐｒｏｃａｌｌ n,m は、プロセス誤差補正とローディング効果補正に基づいた単
位区画（ｎ，ｍ）のドーズ補正量、
Ｓｍｏｄｐｒｏｊ n,m は、転写誤差補正に基づいた単位区画（ｎ，ｍ）のドーズ補正量、
である。
（１）請求項１記載の発明によれば、適正レベルをプロセスレベルに合わせるため、荷電粒子ビームのドーズ量を補正することで、簡単な処理でかつ十分な精度が得られる荷電粒子ビーム描画装置におけるドーズ補正方法を提供することができる。
（２）請求項２記載の発明によれば、プロセス誤差、ローディング効果、転写誤差の影響を考慮して、レジストに与える荷電粒子ビームの入射エネルギーに対する適正レベルとプロセスレベルに合わせることで荷電粒子ビームのドーズ量を補正することで、十分な精度が得られるドーズ補正方法を提供することができる。
（３）請求項３記載の発明によれば、近接効果補正に着目することで、十分な精度が得られるドーズ補正方法を提供することができる。
（４）請求項４記載の発明によれば、予めかぶり誤差の成分単独で補正量の再計算をしておくことで、荷電粒子ビームの照射量を精度よく補正することができる。
（５）請求項５記載の発明によれば、適正レベルをプロセスレベルに合わせるため、荷電粒子ビームのドーズ量を補正することで、簡単な処理でかつ十分な精度が得られる荷電粒子ビーム描画装置を提供することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。先ず、本発明で補正される各種の誤差について説明する。本発明では、材料上に所望の寸法のパターンを形成させるため、材料面上に塗布されているレジストへの荷電粒子ビームのドーズ量を変化させるものである。本発明によれば、設計パターンそのものを変化させる方法に比べて、微細な寸法制御が可能である。
１）近接効果補正
荷電粒子ビーム描画方法において、ショットした荷電粒子ビームがレジスト内で散乱したり（前方散乱）、レジストを通過して基板中に入り、再び該基板からレジスト内に散乱したり（後方散乱）することにより、ショットした部分以外の近接した部分にもエネルギーが蓄積されてしまう。そのために、現像すると、所定部分内に未露光部が生じたり、所定部分以外の近接した部分が露光されてしまう現象が発生する。
このような現象を近接効果といい、荷電粒子ビームによるパターン描画が始まった頃からこのような近接効果の影響を少なくするため、ドーズ量を補正する方法での種々の対策（近接効果補正）が採られている。
２）かぶり（Ｆｏｇｇｙ）誤差補正
ショットした荷電粒子ビームがレジスト面で反射し、その反射した荷電粒子ビームが被描画材料上に設けられている荷電粒子光学系素子（レンズ）や鏡筒等に当たって再度反射し、ショットした部分以外の遠方まで反射した荷電粒子ビームがレジストに入ることによって蓄積したエネルギーに基づくパターン描画への影響（描画すべきパターンの線幅が所定のものと異なる等の現象）を少なくするために、ドーズ量を補正する方法での種々の対策（かぶり誤差補正）が採られている。
３）近接効果とかぶり誤差は、どちらもドーズ量によってその影響が変化してしまう現象であり、そのため両者をドーズ量で補正するためにはそれぞれ単独ではなく包括的に補正しなければならない。また、こうした影響は周辺のドーズ量の変化によっても変化してしまうため、一度求めたドーズ補正量を使用して再度ドーズ補正量を算出している。
４）プロセス誤差補正
荷電粒子ビームによってパターンが描画された材料を現像或いはエッチング処理する際のプロセスが、材料面上で不均一であること（プロセス誤差）や、周辺（近傍・中域・遠方）のエッチング処理面積等に応じたエッチング速度の違い（ローディング効果）によって、描画されたパターンの寸法にバラツキが発生する。この誤差を少なくするため、ドーズ量を補正する方法での種々の対策（プロセス誤差補正、ローディング効果補正）が採られている。
５）転写誤差補正
荷電粒子ビームによって描画されたレチクル及びマスクを用いて露光装置（ステッパ）でウエハ上にパターンを形成する際に発生する、露光装置の光学系等の歪により、レチクル及びマスク上に描画されたパターンの位置に応じて露光装置でウエハ上に描画されたパターンの寸法にバラツキが発生する。この誤差を少なくするため、ドーズ量を補正する方法での種々の対策（転写誤差補正）が採られている。
上述したような対策は、マスクやウエハ等の半導体製品材料面上の微小な区画領域毎に、所望した寸法のパターンが形成されるように荷電粒子ビームのショットタイムの補正値を求め、これに従って区画領域毎にショットされる荷電粒子ビームのショットタイムを調整して荷電粒子ビームのドーズ量を補正している。ドーズ量の補正量は、荷電粒子ビームによる材料へのパターン描画と並行して算出されるが、パターン描画のスループットへの影響は最小限に抑えられている。
図１は本発明のシステム構成例を示す図である。図において、１は装置制御計算機システム、４０は該装置制御計算機システム１で求められた各種の補正量に基づいて材料上に所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置である。装置制御計算機システム１において、３はパターンレイアウト情報、４はかぶり誤差補正パラメータ、５はかぶり誤差影響補正マップ、８はグローバルローディング効果補正パラメータ、１１はミドルレンジローディング効果補正パラメータ、１２はマイクロローディング効果補正パラメータ、１６はプロセス誤差補正量マップ、１７は転写誤差補正量マップ、１８は近接効果補正パラメータ、１９は近接効果補正マップである。
２はパターンデータを記憶するパターンデータファイル、６はかぶり誤差補正パラメータ４からのパラメータと、かぶり誤差影響補正マップ５からの補正マップと、パターンデータファイル２からのパターンデータを受けてかぶり誤差補正演算を行なうかぶり誤差補正プログラム、７は該かぶり誤差補正プログラム６からの出力を保持するかぶり誤差補正量マップ、９はパターンデータファイル２と、グローバルローディング効果補正パラメータ８とパターンレイアウト情報３の出力を受けてグローバルローディング効果補正演算を行なうグローバルローディング効果補正プログラム、１０は該グローバルローディング効果補正プログラム９からの出力を保持するグローバルローディング効果補正量マップである。
２１は前記パターンデータファイル２の出力を受けてパターンを展開するパターン展開ユニットである。１３は前記パターンデータファイル２の出力、かぶり誤差補正マップ７、グローバルローディング効果補正量マップ１０、ミドルレンジローディング効果補正パラメータ１１、パターンレイアウト情報３、マイクロローディング効果補正パラメータ１２、プロセス誤差補正量マップ１６、転写誤差補正量マップ１７、近接効果補正パラメータ１８及び近接効果影響補正マップ１９の出力を受けて近接効果補正演算を行なう近接効果補正ユニットである。
１４はミドルレンジローディング効果補正パラメータ１１の出力を受けるミドルレンジローディング効果補正量マップ、１５はマイクロローディング効果補正パラメータ１２を受けるマイクロローディング効果補正量マップである。２０は近接効果補正ユニット１３の出力を受ける近接効果補正量マップである。２２は前記パターン展開ユニット２１の出力、前記近接効果補正量マップ２０の出力を受けてショット時間を付与するショット生成ユニットである。
２３は前記ショット付与ユニット２２の出力を受けるショット時間制御用ビーム偏向アンプ、２９はショット付与ユニット２２の出力を受けるショットサイズ制御用ビーム偏向アンプ、３４はショット生成ユニット２２の出力を受けるショット位置制御用ビーム偏向アンプ、３３は前記近接効果補正量マップ２０の出力を受けてステージ位置を制御するステージ位置制御ユニットである。
荷電粒子ビーム描画装置４０において、２５は電子ビームを出射する電子ビーム源、２６は電子ビーム、２４は電子ビーム２６を偏向するビーム偏向電極、３１は第１のビーム成形スリット、３０はビーム偏向電極、３２は第２のビーム成形スリット、３２は第２のビーム成形スリット、３５はビーム偏向電極、２８は被描画材料、２７は被描画材料移動用ステージである。前記ショット時間制御用ビーム偏向アンプ２３の出力はビーム偏向電極２４に与えられ、前記ショットサイズ制御用ビーム偏向アンプ２９の出力はビーム偏向電極３０に与えられ、ショット位置制御用ビーム偏向アンプ３４の出力はビーム偏向電極３６に与えられ、ステージ位置制御ユニット３３の出力は被描画材料移動用ステージ２７に与えられる。このように構成されたシステムの動作を概説すれば、以下の通りである。
装置制御計算機システム１において、かぶり誤差補正プログラム６はかぶり誤差補正量マップ７を出力し、グローバルローディング効果補正プログラム９はグローバルローディング効果補正量マップ１０を出力する。一方、近接効果補正ユニット１３は、前記かぶり補正誤差補正量マップ７の出力と、グローバルローディング効果補正量マップ１０の出力と、パターンデータファイル２からの出力と、パターンレイアウト情報３と、ミドルレンジローディング効果補正パラメータ１１の出力と、マイクロローディング効果補正パラメータ１２の出力と、プロセス誤差補正量マップ１６の出力と、転写誤差補正量マップ１７の出力と、近接効果補正パラメータ１８の出力と、近接効果影響補正マップ１９の出力とを受けて後述する所定の演算を行ない、近接効果補正量マップ２０を出力する。
一方、パターンデータファイル２の出力は、続くパターン展開ユニット２１でパターン展開された後、ショット生成ユニット２２に入力される。該ショット生成ユニット２２は、前記近接効果補正量マップ２０の出力を受けて、ショット時間を付与する。そして、ショット生成ユニット２２はショット時間制御用ビーム偏向アンプ２３と、ショットサイズ制御用ビーム偏向アンプ２９とショット位置制御用ビーム偏向アンプ３４を駆動する。また、ステージ位置制御ユニット３３は、近接効果補正量マップ２０の出力を受けて、ステージ位置制御信号を作成し、被描画材料移動用ステージ２７を駆動する。この結果、被描画材料移動ステージ２７に載置された被描画材料２８に最適なドーズ量でパターンが描画されることになる。
このような制御により、被描画材料２８に描画されるショットパターンは適正なものとなり、簡単な処理でかつ十分な精度が得られる荷電粒子ビーム描画装置におけるドーズ補正方法及び荷電粒子ビーム描画装置を提供することができる。
以下、本発明の動作について詳細に説明する。所望のパターン寸法を得るために、荷電粒子ビームの入射エネルギーに対する適正なエネルギーレベル（以降、入射に対する適正レベルという）を、材料面上に塗布された感光剤（レジスト）の現像及びエッチング等のプロセスに必要なエネルギーレベル（以降、プロセスレベルという）に合わせるため、荷電粒子ビームの照射量（レジストへの荷電粒子ビームの入射量＝ドーズ量）を補正する。
荷電粒子ビームが照射されたことによるレジスト中に蓄積される荷電粒子エネルギー強度の分布は、図２の（ａ）に示すように理想的には入射したビームサイズの範囲内で一様の強度となるはずである。ところが実際には、図２の（ｂ）に示すようにビームのボケやブラー（Ｂｌｕｒ：にじみ）によって入射したビームの一定のサイズのエッジ部分でその分布に傾斜を持つ。
図２において、横軸は長さ、縦軸は荷電粒子エネルギー強度を示す。（ａ）は理想的な荷電粒子エネルギー強度を示す。入射ビームサイズは一定である。（ｂ）において、Ｌはプロセスに必要なエネルギーレベル（プロセスレベル）を示す。入射ビームの最大幅と最小幅間が前述したブラーである。このプロセスレベルＬに相当するビームサイズがＣＤとなる。荷電粒子ビームの入射エネルギーに対する適正なエネルギーレベルが前記Ｌであり、入射の１／Ｃ２となる。ここで、Ｃ２は合わせ込むべき入射荷電粒子エネルギー強度の割合である。
（ｂ）に示すようにサイズのエッジ部分で分布に傾斜を持つため、入射した荷電粒子ビームのサイズと同じサイズのパターンを形成するためには、入射に対する適正レベルでのレジストの現像及びエッチング等のプロセスが必要になる。この時の、入射に対する適正レベルを入射荷電粒子エネルギー強度の１／Ｃ２とし、プロセスレベルもこれに合わせる。
本来ならば、入射に対する適正レベルに対してプロセスレベルを設定してしまえば、入射荷電粒子のビームサイズと同じサイズのパターンが形成できるわけであるが、レジスト中に蓄積される荷電粒子エネルギー強度は、入射荷電粒子エネルギーを含む様々な要因で変化し、その結果、入射荷電粒子エネルギー強度の１／Ｃ２に設定したプロセスレベルでは、入射した荷電粒子ビームのサイズと同じサイズのパターンを形成することができなくなることがある。
入射に対する適正レベルとプロセスレベルが一致しなくなる（変化してしまう）要因として以下の３点が挙げられる。
１．荷電粒子ビームの入射エネルギーとは別のドーズ量に依存した周辺からのエネルギーの蓄積によって入射に対する適正レベルが変化する（近接効果、かぶり誤差等）。
２．材料上の位置や周辺のエッチング処理面積率によってプロセスレベルにバラツキが発生する（プロセス誤差、各種ローディング効果等）。
３．所望のパターン寸法を得るために入射に対する適正レベルを意図的に変化させる（転写誤差補正等）。
前述したそれぞれの要因について、以下に示すようにドーズ量を補正して入射に対する適正レベルがプロセスレベルに一致するように調整する。先ずドーズ量によって変化する成分についてであるが、これには近接効果、かぶり誤差等が相当する。ドーズによってその影響が変化する成分をドーズ量で補正するためには、その影響の大きさに見合う分だけのドーズ量を補正するだけでなく、補正されたドーズ量に見合う分の影響の変化も考慮してドーズ量を合わせ込まなければならない。
近接効果は、前述したように、入射した荷電粒子がレジスト内で散乱（前方散乱）したり、その奥にある材料面で反射（後方散乱）して、入射した荷電粒子エネルギー以外にこうした比較的近隣からの余分な荷電粒子エネルギーをレジスト中に蓄積してしまうことによって発生する。荷電粒子ビームの加速電圧によっては（５０ｋＶ程度以上）、前方散乱は後方散乱に比べてその影響が十分に小さいため、一般に近接効果は後方散乱に的を絞って補正する。
図３の（ｂ）は近接効果が発生している状態を表している。プロセスレベルＬに対して、入射に対する適正レベルは高くなってしまい、ビームのブラーによって形成されるパターンのサイズは大きくなる傾向にある。図３において、（ａ）は近接効果のない状態、（ｂ）は近接効果のある状態、（ｃ）は近接効果を補正した状態、（ｄ）は後方散乱の影響を再計算した状態、（ｅ）は再計算した後方散乱の影響に基づき、近接効果を補正した状態をそれぞれ示している。
図３の（ｃ）に示すようにドーズ量を補正することによって入射荷電粒子エネルギーと後方散乱の荷電粒子エネルギーを調整し、入射に対する適正レベルを従来のプロセスに合わせる。しかしながら、図３の（ｄ）に示すようにドーズ量を補正した結果、近隣周辺からの後方散乱の荷電粒子エネルギーの蓄積が当初の見積もりに対して変化することがある。そのため、プロセスレベルに対し、入射に対する適正レベルがずれてしまうことがある。
これを補正するために、ドーズ量を補正した結果に基づき後方散乱の荷電粒子エネルギーを再度見積もり（再計算）し、その結果に基づき、図３の（ｅ）に示すようにドーズ量を補正することによって入射荷電粒子エネルギーと後方散乱の荷電粒子エネルギーを調整し、入射に対する適正レベルを従来のプロセスレベルに合わせる。こうした再計算を複数回実施して、ドーズ補正量を収束させる。
かぶり誤差は、入射した荷電粒子がレジスト表面で反射し、描画装置を構成する部品との間で乱反射を繰り返しながら、余分な荷電粒子エネルギーを比較的遠方のレジスト中にまで蓄積してしまうことにより発生する。図４の（ｂ）はかぶり誤差が発生している状態を表している。プロセスレベルＬに対し、入射に対する適正レベルは高くなってしまい、ビームのブラーによって形成されるパターンのサイズは大きくなる傾向にある。図４において、（ａ）はかぶり誤差のない状態、（ｂ）はかぶり誤差のある状態、（ｃ）はかぶり誤差を補正した状態、（ｄ）はかぶりの影響を再計算した状態、（ｅ）は再計算したかぶりの影響に基づきかぶり誤差を補正した状態をそれぞれ示す。
図４の（ｃ）に示すようにドーズ量を補正することによって入射荷電粒子エネルギーとかぶりの影響による荷電粒子エネルギーを調整し、入射に対する適正レベルを従来のプロセスレベルＬに合わせる。しかしながら、図４の（ｄ）に示すようにドーズ量を補正した結果、遠方周辺からのかぶりの影響による荷電粒子エネルギーの蓄積が当初の見積もりに対して変化することがある。そのため、プロセスレベルに対して、入射に対する適正レベルがずれてしまうことがある。
これを補正するために、ドーズ量を補正した結果に基づきかぶりの影響による荷電粒子エネルギーを再度見積もり（再計算し）、その結果に基づき図４の（ｅ）に示すようにドーズ量を補正することによって入射荷電粒子エネルギーとかぶりの影響による荷電粒子エネルギーを調整し、入射に対する適正レベルを従来のプロセスレベルに合わせる。こうした再計算を複数回実施して、ドーズ補正量を収束させる。
近接効果とかぶり誤差は、両者の成分を包括してドーズ補正量を算出する。図５の（ｂ）は近接効果及びかぶり誤差が発生している状態を表している。図５の（ａ）は近接効果及びかぶり誤差のない状態を、（ｂ）は近接効果及びかぶり誤差のある状態、（ｃ）は近接効果及びかぶり誤差を補正した状態、（ｄ）は後方散乱の影響を再計算した状態、（ｅ）は再計算した後方散乱の影響に基づき、近接効果を補正した状態をそれぞれ示す。
図５の（ｃ）に示すようにドーズ量を補正することによって入射荷電粒子エネルギーと近接効果及びかぶりの影響による荷電粒子エネルギーを調整し、入射に対する適正レベルをを従来のプロセスレベルに合わせる。近接効果とかぶり誤差の両者の成分を包括した場合でも、図５の（ｄ）に示すようにドーズ量を補正した結果、近隣周辺からの後方散乱及び遠方周辺からのかぶりの影響による荷電粒子エネルギーの蓄積が当初の見積もりに対して変化し、プロセスレベルに対し、入射に対する適正レベルがずれてしまうことがある。
ここでもやはり、ドーズ量を補正した影響を考慮して、後方散乱とかぶりの影響による荷電粒子エネルギーを再計算することで最適なドーズ補正量を得ることができる。しかしながら、かぶりの影響は材料面上の広範な領域に及びため、ドーズ量を補正したことによる近隣から遠方までのそれぞれのかぶりの影響の変化を全て詳細に考慮して再計算するには膨大な計算量が必要になり、そのため所要時間が増大する。
ドーズ量の補正量は、荷電粒子ビームによる材料へのパターン描画と並行して算出することを前提としているため、演算時間が増大することは荷電粒子ビーム描画のためのトータルスループットの悪化につながる。そこで、計算量を抑制するために、かぶりの影響を受ける領域を比較的大きな単位区画に分割し、単位区画内ではかぶりの影響による荷電粒子エネルギーに差異がないものとみなし、予めこうした単位区画毎にかぶりの影響成分だけで最適ドーズ補正量の再計算を施し、最終的に得られたドーズ補正量を導き出したかぶりの影響による荷電粒子エネルギーを、近接効果とかぶり誤差の成分を包括してドーズ補正量を算出する際の再計算０回目のかぶりの影響による荷電粒子エネルギーとする。
かぶりの影響による荷電粒子エネルギーは、再計算０回目で後方散乱の影響と一緒に考慮されることで変化するが、図５の（ｄ）に示すように、再計算０回目で算出されたかぶりの影響による荷電粒子エネルギーは、既にかぶりの影響が十分に収束されている条件で得られたものとみなし、再計算１回目以降の計算ではこれを変化させることはしない。以降、後方散乱の荷電粒子エネルギーを再度見積もり（再計算し）、その結果に基づき、図５の（ｅ）に示すようにドーズ量を補正することによって入射荷電粒子エネルギーと後方散乱の荷電粒子エネルギーを調整し、入射に対する適正レベルを従来のプロセスレベルに合わせる。こうした再計算を複数回実施して、ドーズ補正量を収束させる。
次に、プロセスレベルのバラツキによる成分であるが、これにはレジスト現像後のエッチング・プロセスにおけるプロセス感度（プロセス速度）のバラツキが要因として挙げられる。これらの成分が発生する要因は、材料面の位置によるプロセス感度のバラツキに依存するもの（プロセス誤差）、描画されたパターン周辺の描画面積率のバラツキに依存するもの（各種ローディング効果）があり、ローディング効果には、描画したパターンの局所的な描画面積率に依存するもの（マイクロローディング効果）、近隣周辺の描画面積率に依存するもの（ミドルレンジローディング効果）、遠方の描画面積率に依存するもの（グローバルローディング効果）等がある。これらは、プロセスレベルが局所的に変化したものと考えられる。これらの成分によるパターン寸法のバラツキを補正するために、図６の（ｂ）に示すようなプロセスレベルの変化があった場合、図６の（ｃ）に示すようにドーズ量を補正して入射に対する適正レベルを変化したプロセスレベルに一致させる。
最後に、所望のパターン寸法を得るために入射に対する適正レベルを意図的に変化させたことによる成分であるが、これは荷電粒子ビーム描画装置で作成したマスク乾板を用いてステッパ等の露光装置でウエハ上にパターンを転写した際に発生するパターン寸法のバラツキ（転写誤差）を補正するために、マスク乾板にパターンを描画する際に意図的にパターン寸法を変化させるためのドーズ補正を実施することによって発生する成分である。
ここでは、こうした補正を、荷電粒子ビームのブラーを利用して意図的に現像・エッチングすべき入射荷電粒子エネルギー強度の割合１／Ｃ２（入射に対する適正レベル）を変化させて形成するパターンのサイズを変化させようとするものである。
プロセスレベルが一定の場合、ドーズ量を変化することにより形成されるパターン寸法は変化する。図７の（ｂ）に示すように、通常のプロセスで得られるパターン寸法ＣＤに対してＣＤ＋ΔＣＤのパターン寸法を得るための入射荷電粒子エネルギー強度の割合を１／Ｃ２´とし、図７の（ｃ）に示すように最適な入射荷電粒子エネルギー強度の割合１／Ｃ２´がプロセスレベルに一致するように、入射する荷電粒子ビームのドーズ量を補正する。こうした３つの要因によるドーズ補正量を、以下に説明するような動作で包括して実施する。各種ドーズ補正を包括した近接効果補正を、荷電粒子ビームの内の電子ビーム描画装置で実施した場合の動作を以下に説明する。
１）ドーズによって変化する影響の補正
近接効果とかぶり誤差は、ドーズによってその影響が変化する。こうした影響をドーズ量で補正するためには、その影響の大きさに見合う分だけのドーズ量を補正するだけではなく、補正されたドーズ量に見合う分の影響の変化も考慮してドーズ量を合わせ込む必要がある。従って、近接効果補正区画（ｎ，ｍ）におけるドーズ量の補正量Ｓｍｏｄn,mは以下の式で求める。
Figure 0005069052
ここで、Ｃ１は合わせ込むべき現像・エッチングのプロセスレベルの割合、Ｃ２は合わせ込むべき入射電子エネルギー強度の割合、ηは入射電子に対する後方散乱電子のエネルギーの比を表し、それぞれ定数である。Ｅｂｐn,mは近接効果の影響の大きさの割合を表し、以下の関係式から近接効果補正の単位区画毎に求めておく。ここで、単位区画の大きさは、おおよそ０．１μｍ〜１．０μｍ四方程度である。
Figure 0005069052
ここで、Ｅ（ｋ）n,mは任意の一つの図形ｋを描画する際にそれぞれの区画（ｎ，ｍ）に入射される電子エネルギー量の割合、Ｅｉｄi,jは入射電子が周辺区画（ｉ，ｊ）に与える後方散乱電子エネルギー強度の分布、ｆはパターンデータに含まれる図形数を表す（図８参照）。Ｅｂｃｏｒn,mはマスク乾板面上の位置（近接効果補正区画（ｎ，ｍ））におけるＥｂｐn,mの補正量を表す。図８において、（ａ）は任意の１つの図形ｋを描画する際にそれぞれの区画（ｎ，ｍ）に入射される電子エネルギーの割合を示す図、（ｂ）はＥｉｄi,jを示す。（ｂ）におけるＥｉｄi,jは周りの影響を加味した例を示している。
図８について詳しく説明する。ｋ＝１〜４はパターンを示している。これとは別に５×５の単位区画毎のマトリクスを想定し、それぞれのマトリクスのＥ（ｋ）ｎ，ｍに各パターンが与える影響度を示している。例えば、（ｎ−ｊ，ｍ−ｉ）の区画にパターンｋ＝１が与える影響は０．０％、ｋ＝２が与える影響は０．０％、ｋ＝３が与える影響は０．０％、ｋ＝４が与える影響は０．０％であることを示している。また、（ｎ＋ｊ，ｍ＋ｉ）の区画に与えるパターンの影響は、ｋ＝１が与える影響は１００．０％、ｋ＝２が与える影響は０．０％、ｋ＝３が与える影響は０．０％、ｋ＝４が与える影響は０．０％であることを示している。
同様に、（ｎ，ｍ）の区画に与える影響は、ｋ＝１が与える影響は、ｋ＝１のパターンが食い込んでいるので３７．５％、ｋ＝２が与える影響は０．０％、ｋ＝３が与える影響はｋ＝３のパターンが食い込んでいるので２５．０％、ｋ＝４が与える影響は０．０％である。以下、同様である。
一方、Ｅｆｏｇfn,fmはかぶり誤差の影響の大きさを表し、以下の関係式からかぶり誤差補正の単位区画（ｆｎ，ｆｍ）毎に求めておく。単位区画の大きさは、およそ０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ四方程度である。
Figure 0005069052
ここで、Ｓfn,fmはマスク乾板面上の単位区画（ｆｎ，ｆｍ）の描画面積率、Ｆｅfi,fjは予め実験等で求めておいた距離に応じた塗りつぶし１．０ｍｍ2あたりのかぶり誤差による影響度Ｆｅfrから求めた単位区画（ｆｉ，ｆｊ）毎のかぶり影響度基準マップである（図９参照）。図９において、（ａ）はかぶり影響度基準テーブルを示す。縦軸は１．０ｍｍ2あたりのかぶり影響度Ｆｅr（％）、横軸は距離ｒである。（ｂ）はかぶり影響度基準マップＦｅi,jである。（ａ）に示す特性は、距離ｒが離れるほど影響が小さくなることを示している。この特性を２次元に拡げると、（ｂ）に示すような特性となり、中心点に近い部分が与える影響が大きいことを示している。
なお、近接効果とかぶり誤差は、自身のドーズ量の変化の影響の他に、周辺のドーズ量の変化の影響も考慮しなければならない。そこで、一度算出したドーズ補正量を用いてその影響の大きさを再度見積もる必要がある。従って、再計算で得られるドーズ量の補正量Ｓｍｏｄ´n,mは以下の計算式から求める。
Figure 0005069052
ここで、Ｅｂｐ´n,mは以下の関係式から求める。
Figure 0005069052
再計算２回目以降では、前回求めたＳｍｏｄbefore n,mに対し、今回求めたＳｍｏｄnow n,mとの差分の何割かを適用する（フィードバック係数ＦＢ）ことで、再計算におけるＳｍｏｄ’n,mの収束効率を向上させる。
Figure 0005069052
Figure 0005069052
ここで、ＳｍｏｄFB n,mは、前回の計算で求めた近接効果補正の単位区画（ｎ，ｍ）のショットタイム変調量である。
一方、Ｅｆｏｇ´fn,fmにおいて、かぶり誤差の影響を再度見積もりなおす必要があるが、かぶり誤差の影響はマスク乾板面上の広大な領域に渡るため、近接効果補正の影響を考慮して近接効果補正のセル毎に再計算を施すには膨大なセルについての計算が必要となり、１描画フィールド毎に描画と並行してこうした計算を施すのは、描画スループットへの影響を考慮すると現実的ではない。
そこで、先ずかぶり誤差の成分として与えるＥｆｏｇfn,fm単体について最適化しておき、初回の計算の時から最適化されたＥｆｏｇ*0 fn,fmとその時のドーズ補正量Ｓｍｏｄｆｏｇ*0 fn,fmを使用することにする。次に、上式のドーズ量補正におけるかぶり誤差の影響を、再計算０回目ではその結果によって変化させるが（Ｅｆｏｇ*0 fn,fm→Ｅｆｏｇ*1 fn,fm ）、再計算１回目以降は変化させること（Ｅｆｏｇ*1 fn,fm→Ｅｆｏｇ*2 fn,fm）はしないもの（Ｅｆｏｇ*1 fn,fm→Ｅｆｏｇ*1 fn,fm）とする。かぶり誤差の影響Ｅｆｏｇfn,fmの最適化は、再計算による手法により以下の関係式を用いて実施する。
Figure 0005069052
Figure 0005069052
Figure 0005069052
Figure 0005069052
Figure 0005069052
Figure 0005069052
Figure 0005069052
収束した後、Ｅｆｏｇ*0 fn,fmをＳｍｏｄ算出のための再計算０回目からの演算に適用する。一方、Ｓｍｏｄｆｏｇ*0 fn,fmは再計算０回目のＥｂｐn,m及びＳｍｏｄn,mを求める演算に適用する。
Figure 0005069052
但し、
Figure 0005069052
ここで、Ｅｆｃｏｒn,mはマスク乾板面上の位置（近接効果補正区画（ｎ，ｍ））におけるＥｆｏｇn,mの補正量を表す。Ｅｂｐn,mは、近接効果補正ハードウェアで算出される。Ｅｆｏｇ*0 n,m及びＳｍｏｄｆｏｇ*0 n,mはソフトウェアで算出されたＥｆｏｇ*0 fn,fm及びＳｍｏｄｆｏｇ*0 n,mが近接効果補正ハードウェアでかぶり誤差補正の単位区画（ｆｎ，ｆｍ）内の近接効果補正区画（ｎ，ｍ）における最適化されたかぶり誤差の影響の大きさとその時のドーズ補正量として展開されたものである。
ηは、従来ＥｂｐとＳｍｏｄの関係を定義したテーブルにその成分が含まれていたが、本発明では、近接効果補正とかぶり誤差補正とを包括してＳｍｏｄを算出する必要があるので、近接効果補正ハードウェアで算出したＥｂｐn,mとソフトウェアから与えられるＥｆｏｇ*0 n,mに応じて近接効果補正ハードウェア自身がＳｍｏｄn,mを算出できるように、パラメータとして近接効果補正ハードウェアに与えられる。
一方、再計算１回目以降に適用されるＥｆｏｇ*1 fn,fmは、再計算０回目で得られたＳｍｏｄn,mを用いて以下のとおり求める。
Figure 0005069052
ここで、Ａｖｅｒａｇｅ（Ｓｍｏｄn,m＋１）fn,fmは、かぶり誤差補正の単位区画（ｆｎ，ｆｍ）内の近接効果補正区画（ｎ，ｍ）におけるドーズ補正比率（Ｓｍｏｄn,m）の平均値を表す。即ち、再計算１回目以降のドーズ補正量Ｓｍｏｄ´n,mを求める関係式は以下の通りである。
Figure 0005069052
但し、
Figure 0005069052
Figure 0005069052
２）プロセスレベルの変化に対応させるための補正
プロセスレベルの変化に対応させるための補正には、プロセス誤差補正、マイクロローディング効果補正、ミドルレンジローディング効果補正、グローバルローディング効果補正が相当する。ここでは、プロセス誤差、マイクロローディング効果、ミドルレンジローディング効果、グローバルローディング効果をそれぞれの要因によって現像・エッチングのプロセスレベルＣ１が局所的に変化したものと考える。
こうした影響を包括してドーズ量で補正するためには、変化したプロセスレベルにドーズ量を合わ込むような補正が必要である。それぞれの影響が単独で発生するような状況で、それぞれを単独で補正するに十分なショットタイム変調量をそれぞれの補正の単位区画毎に求めておき、これらを合算して単位補正区画毎の包括されたショットタイム変調量を求める。それぞれの単位区画のプロセスレベルは、それぞれの影響を補正するためのショットタイム変調量分だけ変化しているので、既出の式のＣ１を合算したショットタイム変調量で単位区画毎に補正する。即ち、プロセスレベルの変化に対応させるための補正を包括したドーズ量の補正量Ｓｍｏｄn,mを求める関係式は、近接効果補正の単位区画（ｎ，ｍ）毎に以下の通りとなる。
Figure 0005069052
Figure 0005069052
但し、
Figure 0005069052
ここで、Ｓｍｏｄｐｒｏｃは、プロセス誤差補正、Ｓｍｏｄｍｌｅｃはマイクロローディング効果補正、Ｓｍｏｄｌｅｃはミドルレンジローディング効果補正、Ｓｍｏｄｇｌｅｃはグローバルローディング効果補正のための、それぞれ近接効果補正の単位区画毎に適用されるショットタイム変調量である。
Ｓｍｏｄｐｒｏｃn,m及びＳｍｏｄｇｌｅｃn,mは、ソフトウェアで算出された後、近接効果補正ハードウェアに与えられる。一方、Ｓｍｏｄｍｌｅｃn,m及びＳｍｏｃｌｅｃn,mは、既出の仕様に従って近接効果補正ハードウェアで算出される。Ｓｍｏｄｐｒｏｃａｌｌn,mは、近接効果補正ハードウェアで算出される。
３）入射に対する適正レベルを意図的に変化させるための補正
合わせ込む入射電子エネルギー強度を意図的に変化させるための補正には、転写誤差補正が相当する。ここでは、転写誤差を、入射電子ビームのブラーを利用して、意図的に現像・エッチングすべき入射電子エネルギー強度の割合Ｃ２を変化させて形成するパターンのサイズを変化させようとするものと考える。
プロセスレベルが一定の場合、ドーズ量を変化させることで形成されるパターンのサイズは変化する。転写誤差補正は、ドーズ量を変化させることでプロセスレベルに対する現像・エッチングすべき入射電子エネルギー強度の割合を変化させていることになる。そこで、既出の式のＣ２を転写誤差補正のショットタイム変調量Ｓｍｏｄｐｒｏｊで補正する。即ち、転写誤差補正を包括したドーズ量の補正量Ｓｍｏｄを求める関係式は、近接効果補正の単位区画（ｎ，ｍ）毎に以下のようになる。
Figure 0005069052
Figure 0005069052
ここで、Ｓｍｏｄｐｒｏｊn,mは、ソフトウェアで算出された後、近接効果補正ハードウェアに与えられる。このような補正アルゴリズムの関係を図示すると、図１０，図１１に示すようなものとなる。図１０と図１１はつながったものであり、図中に示すＡ−Ａ´の縦線が共通な線である。従って、一部の波形はだぶって示されている。図１０，図１１において、（ａ）は各種誤差のない状態を、（ｂ）は各種誤差の見積もりを、（ｃ）は近接効果補正再計算０回目を、（ｄ）は後方散乱の影響の再計算を、（ｅ）は近接効果補正再計算１回目を、（ｆ）は後方散乱の影響の再計算を、（ｇ）は近接効果補正再計算Ｎ回目をそれぞれ示している。
４）各種ドーズ量補正の近接効果補正への包括
各種ドーズ補正を包括した近接効果補正では、それぞれのドーズ量は全て近接効果補正に包括される。そのため、近接効果補正を除くその他の各種ドーズ量補正は、近接効果補正を伴う場合は単独でのドーズ量補正は行わない。一方、近接効果補正を伴わない場合は従来通り単独でのドーズ量補正を行なう。各種ドーズ量補正が包括された近接効果補正のショットタイム変調量は以下の通りとなる。
Figure 0005069052
Figure 0005069052
以上説明したドーズ描画補正方法を図１に示すシステム構成図を用いて説明する。各種ドーズ補正を包括した近接効果補正量を算出するために、装置制御計算機システム１において、パターンデータファイル２に格納されているパターンデータと、パターンレイアウト情報３のパターンレイアウト情報、かぶり誤差補正パラメータ４のかぶり誤差補正パラメータ及びかぶり誤差影響補正マップ５のかぶり誤差影響補正マップからかぶり誤差補正プログラム６によってかぶり誤差補正量マップ７を作成する。
同様に、パターンデータファイル２のパターンデータと、パターンレイアウト情報３のパターンレイアウト情報及びグローバルローディング効果補正パラメータ８のパラメータから、グローバルローディング効果補正プログラム９によって、グローバルローディング効果補正量マップ１０を作成する。ミドルレンジローディング効果補正パラメータ１１のミドルレンジローディング効果補正パラメータ及びマイクロローディング効果補正パラメータ１２のマイクロローディング効果補正パラメータは、近接効果補正ユニット１３内でそれぞれミドルレンジローディング効果補正量マップ１４及びマイクロローディング効果補正量マップ１５に変換される。
近接効果補正ユニット１３では、パターンデータファイル２のパターンデータと、パターンレイアウト情報３のパターンレイアウト情報、かぶり誤差補正量マップ７のかぶり誤差補正量、グローバルローディング効果補正量マップ１０のグローバルローディング効果補正量、ミドルレンジローディング効果補正量マップ１４のミドルレンジローディング効果補正量マップ、マイクロローディング効果補正量マップ１５のマイクロローディング効果補正量マップ、プロセス誤差補正量マップ１６のプロセス誤差補正量マップ、転写誤差補正量マップ１７の転写誤差補正量マップ、近接効果補正パラメータ１８の近接効果補正パラメータ、及び近接効果影響補正マップ１９の近接効果影響補正マップから、前述の演算式に基づき、近接効果補正量マップ２０を作成する。
一方、実際に描画されるパターンデータファイル２からのパターンデータは、装置制御計算機システム１からパターン展開ユニット２１へ転送され、そこでデータ圧縮されている成分が展開され、後続するショット生成（ショット時間付与）ユニットへ転送され、描画材料２８上での位置と大きさを持ったショット図形に分割される。ショット図形には、その位置に応じて近接補正量マップ１９に示されているショットタイム変調量に基づくショット時間が設定される。
設定されたショット時間に基づき、ショット時間制御用ビーム偏向アンプ２３を通じてビーム偏向電極２４に電圧を印加し、電子ビーム源２５から照射された電子ビーム２６が、被描画材料移動ステージ２７に固定された被描画材料２８上に照射される時間を制御する。一方、電子ビーム２６で指定された大きさのショットを形成するために、ショット図形の大きさに基づき、ショットサイズ制御用ビーム偏向アンプ２９を通じて、ビーム偏向電極３０に電圧を印加し、ビーム成形スリット１とビーム成形スリット２を通る電子ビーム２６を偏向し、所望の大きさの電子ビームショットを作る。
描画するショットの位置に応じて、ステージ位置制御ユニット３３を通じて被描画材料移動用ステージ２７を移動させて、電子ビーム２６の偏向領域内に描画フィールドを設定し、ショット位置制御用ビーム偏向アンプ３４を通じて、ビーム偏向電極３５に電圧を印加し、描画フィールド内の所望する位置に電子ビームショットを照射する。
このように構成することにより、簡単な処理でかつ十分な精度が得られる荷電粒子ビーム描画装置におけるドーズ補正方法及び荷電粒子ビーム描画装置を提供することができる。
上述の実施の形態では、荷電粒子ビーム描画装置として電子ビーム描画装置を用いた場合を例にとったが、本発明はこれに限るものではなく、その他の装置、例えばイオンビーム描画装置等にも等しく適用することができる。
以上、説明した本発明の効果を列挙すれば、以下の通りである。
Ａ）荷電粒子ビームの入射エネルギーに対する適正なエネルギーレベル（入射に対する適正レベル）を、材料面上に塗布された感光剤（レジスト）の現像及びエッチング等のプロセスに必要なエネルギーレベル（プロセスレベル）に合わせるため、荷電粒子ビームの照射量（レジストへの荷電粒子ビームの入射量＝ドーズ量）を補正することにより、被描画材料上に所望の寸法の描画パターンを形成することができる。
Ｂ）従来、入射に対する適正レベルとプロセスレベルが一致しなくなる（変化してしまう）要因をそれぞれ単独に見積もりドーズ量で補正していたが、これらを包括して補正するドーズ補正量を算出することにより、それぞれの要因のドーズ量補正による相互の影響を別途補正（処理が複雑な上、十分な精度が得られない）する必要がなくなる。
Ｃ）近接効果とかぶり誤差を、荷電粒子ビームの入射エネルギーとは別のドーズ量に依存したエネルギーの蓄積により、入射に対する適正レベルとプロセスレベルが一致しなくなる現象として捕らえられることにより、両者の影響を包括的に補正するドーズ補正量を算出することができるようになる。
Ｄ）プロセス誤差及び各種ローディング効果を、材料上の位置や周辺のエッチング処理面積率によって局所的にプロセスレベルが一定でなくなる現象として捕らえ、その他のドーズ量補正を、こうした局所的に変化したプロセスレベルに、入射に対する適正レベルを合わせ込む補正と位置付けることで、こうした要因によるパターン寸法のバラツキを補正することができる。
Ｅ）転写誤差を補正するために必要なドーズ量補正を、入射に対する適正レベルを意図的に変化させるための補正として捕らえ、その他のドーズ量補正を、このようにして変化させた入射に対する適正レベルをプロセスレベルに合わせ込む補正と位置付けることで、こうした要因によるパターン寸法のバラツキを補正することができる。
Ｆ）ドーズ量に依存したエネルギーの蓄積によって変化する成分のドーズ量を算出する過程において、かぶり誤差補正の影響を比較的大きな単位区画毎に予め最適化（一度得られたドーズ補正量でかぶり誤差の影響を再度見積もった上でドーズ補正量を算出することを繰り返す）しておくことで、近接効果補正ユニットでのドーズ量補正のための計算量（演算時間）の増大を抑制することができる。
各種ドーズ補正を包括した近接効果補正は、荷電粒子ビームによる材料へのパターン描画と並行して算出することを前提としているため、この演算時間を抑制することで描画スループットへの悪影響を排除することができる。
Ｇ）近接効果の影響の大きさを表す後方散乱係数（前方散乱に対する後方散乱の影響の大きさの割合）は材料面上で一定であると考えられているが、これが材料面上の位置によって変化することを想定して補正できる機能を設けることで、こうした変化に対応した補正が可能となる。
Ｈ）かぶり誤差の影響の単位描画面積あたりの大きさは材料面上で一定であると考えられているが、これが材料面上の位置によって変化することを想定して補正できる機能を設けることで、こうした変化に対応した補正が可能になる。
本発明のシステム構成例を示す図である。 荷電粒子エネルギー強度を示す図である。 電子エネルギー強度の変化を示す図である。 電子エネルギー強度の変化を示す図である。 電子エネルギー強度の変化を示す図である。 電子エネルギー強度の変化を示す図である。 電子エネルギー強度の変化を示す図である。 任意の１つの図形ｋを描画する際にそれぞれの区画（ｎ，ｍ）に入射される電子エネルギーの割合を示す図である。 単位区画毎のかぶり影響度基板マップを示す図である。 プロセスレベルの変化に対応するための補正の説明図である。 プロセスレベルの変化に対応させるための補正の説明図である。
符号の説明
１ 装置制御計算機システム
２ パターンデータファイル
３ パターンレイアウト情報
４ かぶり誤差補正パラメータ
５ かぶり誤差影響補正マップ
６ かぶり誤差補正プログラム
７ かぶり誤差補正量マップ
８ グローバルローディング効果補正パラメータ
９ グローバルローディング効果補正プログラム
１０ グローバルローディング効果補正量マップ
１１ ミドルレンジローディング効果補正パラメータ
１２ マイクロローディング効果補正パラメータ
１３ 近接効果補正ユニット
１４ ミドルレンジローディング効果補正量マップ
１５ マイクロローディング効果補正量マップ
１６ プロセス誤差補正量マップ
１７ 転写誤差補正量マップ
１８ 近接効果補正パラメータ
１９ 近接効果影響補正マップ
２０ 近接効果補正量マップ
２１ パターン展開ユニット
２２ ショット生成ユニット
２３ ショット時間制御用ビーム偏向アンプ
２４ ビーム偏向電極
２５ 電子ビーム源
２６ 電子ビーム
２７ 被描画材料移動用ステージ
２８ 被描画材料
２９ ショットサイズ制御用ビーム偏向アンプ
３０ ビーム偏向電極
３１ ビーム成形スリット１
３２ ビーム成形スリット２
３３ ステージ位置制御ユニット
３４ ショット位置制御用ビーム偏向アンプ
３５ ビーム偏向電極

Claims (5)

  1. 荷電粒子ビームのショットにより被描画材料上に所望した寸法のパターンを描く荷電粒子ビーム描画装置におけるドーズ補正方法において、
    近接効果、かぶり効果誤差の影響を考慮して、レジストに与える荷電粒子ビームの入射エネルギーに対する適正なエネルギーレベルである適正レベルとレジストの現像プロセスに必要なエネルギーレベルであるプロセスレベルに合わせることで荷電粒子ビームのドーズ量を補正するために、被描画材料上の微小な区画（ｎ，ｍ）領域毎に対する近接効果補正の区画（ｎ，ｍ）の再計算０回目のドーズ量の補正値Ｓｍｏｄn,mを
    Figure 0005069052
     として求めることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置におけるドーズ補正方法。
    前式において、
    Ｃ１は、合わせ込むべき現像のプロセスレベルの割合、
    Ｃ２は、合わせ込むべきレジストに入射した荷電粒子ビームのエネルギー強度の割合、
    ηは、レジストに入射した荷電粒子ビームに対する後方散乱電子のエネルギーの比、
    Ｅｂｐn,mは、近接効果の影響の大きさの割合、
    Ｅｂｃｏｒn,mは、前記被描画材料上に分割された近接効果補正の単位区画（ｎ，ｍ）に
    おける近接効果の影響の大きさの補正量、
    Ｅｆｏｇ*0 n,mは、前記被描画材料上に分割された単位区画（ｆｎ，ｆｍ）のかぶり誤差
    の影響Ｅｆｏｇ*0 fn,fmを近接効果補正の単位区画（ｎ，ｍ）において再計算して最適化
    したかぶり誤差の影響の大きさ、
    Ｓｍｏｄｆｏｇ*0 n,mは、前記被描画材料上に分割された単位区画（ｆｎ，ｆｍ）のかぶ
    り誤差補正のドーズ量のＳｍｏｄｆｏｇ*0 fn,fmを近接効果補正の単位区画（ｎ，ｍ）に
    おいて再計算して最適化したかぶり誤差補正の補正量、である。
  2. 前記請求項１記載の式に、プロセス誤差、ローディング効果、転写誤差の影響を考慮して、レジストに与える荷電粒子ビームの入射エネルギーに対する適正なエネルギーレベルである適正レベルとレジストの現像プロセスに必要なエネルギーレベルであるプロセスレ
    ベルに合わせることで荷電粒子ビームのドーズ量を補正するために、被描画材料上の微小な区画（ｎ，ｍ）領域毎に対する近接効果補正の区画（ｎ，ｍ）の再計算０回目のドーズ量の補正値Ｓｍｏｄn,mを
    Figure 0005069052
     として求め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におけるドーズ補正方法。
    前式において、
    Ｓｍｏｄｐｒｏｃａｌｌn,mは、プロセス誤差補正とローディング効果補正に基づいた単
    位区画（ｎ，ｍ）のドーズ補正量、
    Ｓｍｏｄｐｒｏｊn,mは、転写誤差補正に基づいた単位区画（ｎ，ｍ）の補正量、である
    。
  3. 前記請求項２記載の式に基づいて、近接効果補正の区画（ｎ，ｍ）の再計算１回目以降のドーズ量の補正値Ｓｍｏｄ´n,mを
    Figure 0005069052
     として求めることを特徴とする請求項２記載の荷電粒子ビーム描画装置におけるドーズ補正方法。
    前式において、
    Ｅｂｐ´n,mは、前回求めた補正量Ｓｍｏｄbefore n,mと今回求めた補正量Ｓｍｏｄnow n,mとの差分であるＳｍｏｄFB n,mを用いて計算された近接効果の影響の大きさの割合、
    Ｅｆｏｇ*1 n,mは、再計算１回目によって計算されたかぶり誤差の影響の大きさ、である
    。
  4. 前記Ｅｆｏｇ*0 n,mと前記Ｅｆｏｇ*1 n,mと前記Ｓｍｏｄｆｏｇ*0 n,mとは、予めかぶり
    誤差の成分単独で再計算する、ことを特徴とする請求項３に記載の荷電粒子ビーム描画装置におけるドーズ補正方法。
  5. 荷電粒子ビームのショットにより被描画材料上に所望した寸法のパターンを描く荷電粒子ビーム描画装置において、
    各種補正パラメータとかぶり誤差補正プログラムとかぶり誤差補正量マップとローディング効果補正プログラムとローディング効果補正量マップとプロセス誤差補正量マップと転写誤差補正量マップとを有する装置制御計算機システムと、
    前記かぶり誤差補正量マップと前記ローディング効果補正量マップと前記プロセス誤差補正量マップと前記転写誤差補正量マップとを受けて近接効果補正量を算出し近接効果補正量マップを出力する近接効果補正ユニットと、
    前記近接効果補正量マップを受けてショット時間を生成するショット生成部と、
    を有し、
    前記近接効果補正ユニットが、かぶり誤差補正、ローディング効果補正、プロセス誤差補正、転写誤差補正を加えた近接効果補正の区画（ｎ，ｍ）における荷電粒子ビームのドーズ量の補正値Ｓｍｏｄn,mを
    Figure 0005069052
     として演算することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
    前式において、
    Ｃ１は、合わせ込むべき現像のプロセスレベルの割合、
    Ｃ２は、合わせ込むべきレジストに入射した荷電粒子ビームのエネルギー強度の割合、
    ηは、レジストに入射した荷電粒子ビームに対する後方散乱電子のエネルギーの比、
    Ｅｂｐn,mは、近接効果の影響の大きさの割合、
    Ｅｂｃｏｒn,mは、前記被描画材料上に分割された近接効果補正の単位区画（ｎ，ｍ）に
    おける近接効果の影響の大きさの補正量、
    Ｅｆｏｇ*0 n,mは、前記被描画材料上に分割された単位区画（ｆｎ，ｆｍ）のかぶり誤差
    の影響Ｅｆｏｇ*0 fn,fmを近接効果補正の単位区画（ｎ，ｍ）において再計算して最適化
    したかぶり誤差の影響の大きさ、
    Ｓｍｏｄｆｏｇ*0 n,mは、前記被描画材料上に分割された単位区画（ｆｎ，ｆｍ）のかぶ
    り誤差補正のドーズ量のＳｍｏｄｆｏｇ*0 fn,fmを近接効果補正の単位区画（ｎ，ｍ）に
    おいて再計算して最適化したかぶり誤差補正のドーズ補正量、
    Ｓｍｏｄｐｒｏｃａｌｌn,mは、プロセス誤差補正とローディング効果補正に基づいた単
    位区画（ｎ，ｍ）のドーズ補正量、
    Ｓｍｏｄｐｒｏｊn,mは、転写誤差補正に基づいた単位区画（ｎ，ｍ）のドーズ補正量、
    である。
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