JP5127581B2 - 荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法 - Google Patents

Description

本発明は、荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法に係り、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１０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（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）描画装置は以下のように動作する。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。かぶりの影響を計算するにあたって、より高精度な補正を行なうために近接効果の影響を考慮する手法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。本来、かぶりと近接効果とではその影響範囲が大きく異なるため、近接効果の影響を計算するにあたっては、かぶりの影響を計算する場合のメッシュサイズよりも十分小さなサイズのメッシュ領域毎に計算される。しかし、影響範囲が大きいかぶりの影響を計算するにあたって、近接効果の影響をその都度すべての領域分計算するとなると計算に時間がかかる。そのため、特許文献１の手法では、本来の近接効果用のメッシュサイズより大きいメッシュサイズでかぶり計算のための近接効果用のメッシュ領域を構成し、かかるかぶり計算のための近接効果用のメッシュ領域毎に、かぶり計算に用いるための近接効果の影響を別途計算している。
特開２００７−２２０７２８号公報

高精度な電子ビーム描画を行なうためには、上述した近接効果やかぶりの影響を考慮する必要がある。その１つの手法として、上述した特許文献１に記載の方法がある。かかる方法では、かぶり計算に用いるための近接効果の影響をかぶり計算のための近接効果用のメッシュ領域の中心位置での値として求め、その値をそのまま使用している。そのため、パターンのレイアウトによっては、近接効果の影響を考慮しないでかぶりの影響を計算するよりはましであるが、それでも誤差が生じてしまう場合がある。

図１１は、２次元パターンがメッシュ領域に合わせて配置される場合の近接効果補正照射量の一例を示す概念図である。図１１では、１：１のラインアンドスペースパターンとなる２次元パターン３３２がレイアウトされている。そして、かぶり計算のための近接効果用のメッシュ領域３１４は、かぶり計算用のメッシュ領域３１２よりは小さいが、本来の近接効果用のメッシュサイズより大きいサイズで領域分割されている。図１０の例では、メッシュ領域３１４が、パターンの面積密度が１００％の箇所と０％の箇所とに分かれている場合を示している。パターンの面積密度が１００％のメッシュ領域３１４での近接効果補正照射量ｄ（ｘ）は、メッシュ領域３１４の中心位置３２０で計算され、図１０では、ｄ_０とｄ_１の中間のｄ_０．５の値となる。他方、パターンのレイアウトがずれると以下のようになる。

図１２は、２次元パターンがメッシュ領域からずれて配置される場合の近接効果補正照射量の一例を示す概念図である。図１２では、メッシュ領域３１４のメッシュサイズの１／２だけずれて２次元パターン３３２がレイアウトされている。すなわち、パターンの面積密度が５０％であって、メッシュ領域３１４の半分に偏って配置されている。かかる場合のメッシュ領域３１４での近接効果補正照射量ｄ（ｘ）は、メッシュ領域３１４の中心位置３２０で計算され、パターンがメッシュ領域３１４の半分に偏っているにもかかわらず、図１１と同様、ｄ_０とｄ_１の中間のｄ_０．５の値となる。しかし、メッシュ領域３１４でパターンが存在するのはメッシュ領域３１４の半分側だけであるので、ｄ_０．５の値では誤差が生じてしまうことになる。

図１３は、図１１と図１２の各ケースで生じる誤差の一例を示す図である。図１３において、グラフ４２は、図１２で示すレイアウトでかぶり計算用に近接効果補正を行なって描画を行なった場合の誤差を示している。グラフ４４は、図１１で示すレイアウトでかぶり計算用に近接効果補正を行なって描画を行なった場合の誤差を示している。図１１のケースでは、グラフ４４が示すように誤差が小さいのに対し、メッシュ領域３１４の半分側だけに偏ってパターンが配置された図１２のケースでは、グラフ４２が示すように誤差が大きく発生していることがわかる。

以上のように、パターンのレイアウトに依存して誤差が発生してしまうといった問題があった。例えば、ナノメートル（ｎｍ）オーダーの精度が要求される近年のパターン描画の際においては、かかる誤差をさらに小さくすることが望ましい。

そこで、本発明は、かかる問題点を克服し、パターンのレイアウトに依存せずに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、
第１のメッシュサイズで描画領域が複数の第１のメッシュ領域に仮想分割された第１のメッシュ領域毎に、荷電粒子ビーム描画における近接効果を補正する第１の近接効果補正照射量を計算する第１の近接効果補正照射量計算部と、
第１のメッシュサイズよりも大きい第２のメッシュサイズで描画領域が複数の第２のメッシュ領域に仮想分割された第２のメッシュ領域毎に、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部と、
第２のメッシュ領域毎に、当該第２の近接効果補正照射量を当該第２のメッシュ領域内の図形の面積重心位置に補間する補間部と、
第１のメッシュサイズよりも大きい第３のメッシュサイズで描画領域が複数の第３のメッシュ領域に仮想分割された第３のメッシュ領域毎に、当該第３のメッシュ領域内の位置に補間された第２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するかぶり補正照射量計算部と、
第１のメッシュ領域毎に、かぶり補正照射量と第１の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。

第２の近接効果補正照射量を当該第２のメッシュ領域内の図形の面積重心位置に補間することで、図形の面積重心位置での第２の近接効果補正照射量を得ることができる。

また、本発明の他の態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
第１のメッシュサイズで描画領域が複数の第１のメッシュ領域に仮想分割された第１のメッシュ領域毎に、荷電粒子ビーム描画における近接効果を補正する第１の近接効果補正照射量を計算する第１の近接効果補正照射量計算部と、
第１のメッシュサイズよりも大きい第２のメッシュサイズで描画領域が複数の第２のメッシュ領域に仮想分割された第２のメッシュ領域毎に、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部と、
第１のメッシュサイズよりも大きく、第２のメッシュサイズよりも小さい第４のメッシュサイズで第２のメッシュ領域が複数の第４のメッシュ領域に仮想分割された第４のメッシュ領域毎に、当該第４のメッシュ領域を含む第２のメッシュ領域の第２の近接効果補正照射量を当該第４のメッシュ領域内の図形の面積重心位置に補間する補間部と、
第１のメッシュサイズよりも大きい第３のメッシュサイズで描画領域が複数の第３のメッシュ領域に仮想分割された第３のメッシュ領域毎に、当該第３のメッシュ領域内の位置に補間された第２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するかぶり補正照射量計算部と、
第１のメッシュ領域毎に、かぶり補正照射量と第１の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。

さらに、第２のメッシュサイズは、前記第３のメッシュサイズ以下であると好適である。

また、本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画方法は、
第１のメッシュサイズで描画領域が複数の第１のメッシュ領域に仮想分割された第１のメッシュ領域毎に、荷電粒子ビーム描画における近接効果を補正する第１の近接効果補正照射量を計算する工程と、
第１のメッシュサイズよりも大きい第２のメッシュサイズで描画領域が複数の第２のメッシュ領域に仮想分割された第２のメッシュ領域毎に、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工程と、
第２のメッシュ領域毎に、当該第２の近接効果補正照射量を当該第２のメッシュ領域内の図形の面積重心位置に補間する工程と、
第１のメッシュサイズよりも大きい第３のメッシュサイズで描画領域が複数の第３のメッシュ領域に仮想分割された第３のメッシュ領域毎に、当該第３のメッシュ領域内の位置に補間された第２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する工程と、
第１のメッシュ領域毎に、かぶり補正照射量と第１の近接効果補正照射量とを合成する工程と、
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工程と、
を備えたことを特徴とする。

また、本発明の他の態様の荷電粒子ビーム描画方法は、
第１のメッシュサイズで描画領域が複数の第１のメッシュ領域に仮想分割された第１のメッシュ領域毎に、荷電粒子ビーム描画における近接効果を補正する第１の近接効果補正照射量を計算する工程と、
第１のメッシュサイズよりも大きい第２のメッシュサイズで描画領域が複数の第２のメッシュ領域に仮想分割された第２のメッシュ領域毎に、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工程と、
第１のメッシュサイズよりも大きく、第２のメッシュサイズよりも小さい第４のメッシュサイズで第２のメッシュ領域が複数の第４のメッシュ領域に仮想分割された第４のメッシュ領域毎に、当該第４のメッシュ領域を含む第２のメッシュ領域の第２の近接効果補正照射量を当該第４のメッシュ領域内の図形の面積重心位置に補間する工程と、
第１のメッシュサイズよりも大きい第３のメッシュサイズで描画領域が複数の第３のメッシュ領域に仮想分割された第３のメッシュ領域毎に、当該第３のメッシュ領域内の位置に補間された第２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する工程と、
第１のメッシュ領域毎に、かぶり補正照射量と第１の近接効果補正照射量とを合成する工程と、
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工程と、
を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、パターンのレイアウトに依存せずに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における描画装置の要部構成の一例を示す概念図である。
図１において、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である。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、補間部１１３、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、及び描画データ処理部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、メモリ１３０、偏向制御回路１４０、及び磁気ディスク装置１４６は、図示していないバスを介して互いに接続されている。偏向制御回路１４０は、ＢＬＫ偏向器２０５に接続される。

図１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ても構わない。また、図１において、かぶり補正用近接効果補正照射量計算部１１２、補間部１１３、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、及び描画データ処理部１２２といった各機能の処理はソフトウェアにより実行しても構わないし、或いは、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。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。

電子銃２０１から照射された電流密度Ｊに制御された電子ビーム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、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１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。

図２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２において、電子ビーム描画方法は、パターンデータ入力工程（Ｓ１０２）と、近接効果補正照射量計算工程（Ｓ２０２）と、かぶり補正用近接効果補正照射量計算工程（Ｓ３０２）と、面積重心位置補間工程（Ｓ３０４）と、かぶり補正照射量計算工程（Ｓ３０６）と、補正照射量合成工程（Ｓ４０２）と、照射時間計算工程（Ｓ４０４）と、照射工程（Ｓ４０６）という一連の工程を実施する。

描画装置１００から試料１０１に照射される照射量Ｄ（ｘ）は、基準照射量（ベースドーズ）Ｄ_{Ｆ０％Ｐ１００}、かぶり補正照射量Ｆ（ｘ）、及び近接効果補正照射量ｄ（ｘ）を用いて、以下の式（１）により求めることで、近接効果の影響とかぶりの影響を補正することができる。

特に、かぶり補正照射量Ｆ（ｘ）は、関数ｆ_ｎ（ｘ）を用いて以下の式（２）で定義することができる。

そして、関数ｆ_ｎ（ｘ）は、係数ζ、かぶり影響分布ｇ_Ｆ（ｘ）、及び関数ρ^＋（ｘ）を用いて以下の式（３−１）及び式（３−２）で定義することができる。

また、関数ρ^＋（ｘ）は、近接効果補正照射量ｄ’（ｘ）、パターン面積密度ρ（ｘ）、かぶり補正用のための近接効果補正用メッシュサイズΔ_Ｐ、及びかぶり補正用メッシュサイズΔ_Ｆを用いて以下の式（４）で定義される。

また、係数ζは、かぶり補正係数θ及び近接効果補正係数ηを用いて、以下の式（５）で定義される。

式（４）に示したように、かぶり補正照射量Ｆ（ｘ）は、近接効果補正照射量を考慮すると精度を向上させることができる。しかし、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数ｍｍ〜数ｃｍである。そして、各補正の計算に用いるためのメッシュ領域のサイズは、影響範囲の１／１０程度のサイズが妥当であることから、近接効果補正用には例えば１μｍ程度のメッシュサイズ（第１のメッシュサイズ）で、かぶり補正用には例えば１ｍｍ程度のメッシュサイズ（第３のメッシュサイズ）で分割する。しかし、このサイズで近接効果補正照射量ｄ（ｘ）を考慮してかぶり補正照射量Ｆ（ｘ）を演算するとかぶり補正用の１つのメッシュ領域を演算するために１０００倍の近接効果補正用のメッシュ領域を演算する必要がある。そのため、このままでは、描画データが処理に時間がかかり、描画動作がこの処理に律速されてしまうことにつながる。そのため、リアルタイム描画を行なうことができなくなってしまう。そこで、かぶり補正用の近接効果補正照射量ｄ’（ｘ）を計算する際には、別途、本来の近接効果補正用メッシュサイズより大きいサイズでメッシュ分割する。

図３は、実施の形態１におけるメッシュサイズの関係の一例を示す概念図である。図３において、試料１０１の描画領域１０をかぶり補正照射量Ｆ（ｘ）の計算用にメッシュサイズΔ_Ｆ（第３のメッシュサイズ）で複数のメッシュ領域１２に仮想分割する。また、かぶり補正用の近接効果補正照射量ｄ’（ｘ）の計算用に、近接効果の影響範囲の１／２のサイズのメッシュサイズΔ_Ｐ（第２のメッシュサイズ）で描画領域１０を複数のメッシュ領域１４に仮想分割する。また、本来の近接効果補正照射量ｄ（ｘ）の計算用に、近接効果の影響範囲の１／１０のサイズのメッシュサイズΔ_Ｐ’（第１のメッシュサイズ）で複数のメッシュ領域１６に仮想分割する。このように、メッシュサイズΔ_Ｐを、例えば、影響範囲の１／２のサイズ、すなわち、５μｍのメッシュサイズにすることで、メッシュ数の２乗に比例するアルゴリズムを用いる場合にはかぶり補正照射量Ｆ（ｘ）を２５倍の速度で演算することができる。しかし、上述したようにこれだけではパターンのレイアウトに依存する寸法誤差を回避することが困難となる。そこで、実施の形態１では、さらに、かぶり補正用の近接効果補正照射量ｄ’（ｘ）の位置を補間することでパターンのレイアウトの依存性を排除する。以下、フローチャートに沿って説明する。

ステップ（Ｓ）１０２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。

Ｓ２０２において、近接効果補正照射量計算工程として、まずは、描画データ処理部１２２が、試料１０１の描画領域を本来の近接効果補正用のメッシュサイズΔ_Ｐ’で複数のメッシュ領域１６（第１のメッシュ領域）に仮想分割する。そして、各メッシュ領域１６内に配置されるパターンの面積密度ρを計算する。そして、近接効果補正照射量計算部１１６は、メッシュ領域１６毎に、近接効果補正係数ηとパターンの面積密度ρと近接効果影響分布ｇ_ｐ（ｘ）とを用いて、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（ｘ）（第１の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は、第１の近接効果補正照射量計算部である。計算式は、一般に用いられる手法と同様で構わない。ここでは、各メッシュ領域１６の中心位置における近接効果補正照射量ｄ（ｘ）が求められる。計算された近接効果補正照射量ｄ（ｘ）はメモリ１３０に記憶される。

Ｓ３０２において、かぶり補正用近接効果補正照射量計算工程として、まずは、描画データ処理部１２２が、試料１０１の描画領域を本来の近接効果補正用のメッシュサイズΔ_Ｐ’よりも大きい、例えば、５μｍのメッシュサイズΔ_Ｐで複数のメッシュ領域１４（第２のメッシュ領域）に仮想分割する。そして、各メッシュ領域１４内に配置されるパターンの面積密度ρとパターンの面積重心Ｇを計算する。そして、かぶり補正用近接効果補正照射量計算部１１２は、メッシュ領域１４毎に、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’（ｘ）（第２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部１１２は、第２の近接効果補正照射量計算部となる。計算式は、一般に用いられる手法と同様で構わない。ここでは、各メッシュ領域１４の中心位置における近接効果補正照射量ｄ’（ｘ）が求められる。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、メッシュ数の２乗に比例するアルゴリズムを用いる場合には１／２５に短縮することができる。計算された近接効果補正照射量ｄ’（ｘ）はメモリ１３０に記憶される。

Ｓ３０４において、面積重心位置補間工程として、補間部１１３は、メッシュ領域１４毎に、該当する近接効果補正照射量ｄ’（ｘ）を該当するメッシュ領域１４内の図形の面積重心位置Ｇに補間する。

図４は、実施の形態１における図形の配置状況の一例を示す図である。図４において、パターンとなる図形３０が、複数のメッシュ領域１４に跨って配置される。上述したかぶり補正用近接効果補正照射量計算工程（３０２）では、メッシュ領域１４について、中心位置２０における近接効果補正照射量ｄ’（ｘ）が演算されている。

図５は、図４に示す１つのメッシュ領域を抜き出した図である。メッシュ領域１４内には、図４で示した図形３０の内の一部である図形３２が配置されている。図５では、図形３２の面積重心位置２２が示されている。補間部１１３は、かかるメッシュ領域１４の近接効果補正照射量ｄ’（ｘ）を中心位置２０から面積重心位置２２に補間する。該当するメッシュ領域１４で計算された近接効果補正照射量ｄ’（ｘ）を、該当するメッシュ領域１４を取り囲む周囲のメッシュ領域で計算された近接効果補正照射量ｄ’（ｘ）を用いて線形補間等の手法により補間すればよい。

Ｓ３０６において、かぶり補正照射量計算工程として、まず、描画データ処理部１２２が、試料１０１の描画領域１０を本来の近接効果補正用のメッシュサイズΔ_Ｐ’よりも大きい、例えば、１ｍｍのメッシュサイズΔ_Ｆ（第３のメッシュサイズ）で複数のメッシュ領域１２（第３のメッシュ領域）に仮想分割する。そして、かぶり補正照射量計算部１１４は、メッシュ領域１２毎に、当該メッシュ領域１２内の位置に補間された近接効果補正照射量ｄ’（ｘ）を用いて電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Ｆ（ｘ）を計算する。計算方法は、式（２）〜式（５）を用いればよい。計算されたかぶり補正照射量Ｆ（ｘ）はメモリ１３０に記憶される。

Ｓ４０２において、補正照射量合成工程と、補正照射量合成部１１８は、メッシュ領域１６毎に、かぶり補正照射量Ｆ（ｘ）と近接効果補正照射量ｄ（ｘ）とを合成して照射量Ｄ（ｘ）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（ｘ）とかぶり補正照射量Ｆ（ｘ）とを読み出し、上述した式（１）に従って近接効果補正照射量ｄ（ｘ）とかぶり補正照射量Ｆ（ｘ）と基準照射量Ｄ_{Ｆ０％Ｐ１００}の積を計算する。そして、計算された照射量Ｄ（ｘ）はメモリ１３０に記憶される。

Ｓ４０４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から照射量Ｄ（ｘ）を読み出し、電流密度Ｊを用いて、照射時間Ｔ（＝照射量Ｄ（ｘ）／電流密度Ｊ）を計算する。

Ｓ４０６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１０１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（ｘ）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。

図６は、実施の形態１における２次元パターンがメッシュ領域からずれて配置される場合の近接効果補正照射量の一例を示す概念図である。図６では、メッシュ領域１４のメッシュサイズの１／２だけずれて図１２で示した２次元パターン３３２がレイアウトされている。すなわち、パターンの面積密度が５０％であって、メッシュ領域１４の半分に偏って配置されている。かかる場合のメッシュ領域１４での近接効果補正照射量ｄ’（ｘ）は、まずは、メッシュ領域１４の中心位置２０で計算され、パターンがメッシュ領域１４の半分に偏っているにもかかわらず、ｄ_０とｄ_１の中間のｄ_０．５の値となる。しかし、実施の形態１では、得られた近接効果補正照射量ｄ’（ｘ）を中心位置２０から図形の面積重心位置２２に補間する。その結果、補間後の近接効果補正照射量ｄ’（ｘ）は、ｄ_０．５の値からｄ_０とｄ_０．５の間のｄ_ｋの値となる。

図７は、実施の形態１における面積重心位置への補間の有無を比較した誤差の一例を示す図である。図７において、グラフ４２は、従来のメッシュ領域の中心位置での近接効果補正照射量ｄ’（ｘ）をかぶり計算用に用いた場合の誤差を示している。図１３にも示したが、グラフ４２が示すように誤差が大きく発生していることがわかる。これに対し、グラフ４０は、メッシュ領域の中心位置からメッシュ領域内の図形の面積重心位置へ補間した近接効果補正照射量ｄ’（ｘ）をかぶり計算用に用いた場合の誤差を示している。グラフ４０が示すように誤差が小さくなっていることがわかる。すなわち、メッシュ領域の中心位置から図形の面積重心位置へ近接効果補正照射量ｄ’（ｘ）を補間することで、補間しない場合に比べて誤差が大幅に改善されていることがわかる。

以上のように、近接効果補正照射量ｄ’（ｘ）が各メッシュ領域１４の図形の面積重心位置に補間されている。そのため、この補間された近接効果補正照射量ｄ’（ｘ）を用いて演算されたかぶり補正照射量Ｆ（ｘ）により、パターンのレイアウトに依存せずに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。

実施の形態２．
実施の形態１では、かぶり補正のための近接効果補正用メッシュサイズΔ_Ｐ毎に近接効果補正照射量ｄ’（ｘ）を補間したが、実施の形態２では、さらに、細分化した領域毎に補間する場合について説明する。描画装置１００の構成は図１と同様である。また、描画方法も面積重心位置補間工程（Ｓ３０４）の内容以外は、図２と同様である。よって、Ｓ１０２からＳ３０２までの各工程の内容は実施の形態１と同様である。

Ｓ３０４において、面積重心位置補間工程として、まずは、描画データ処理部１２２が、本来の近接効果補正用のメッシュサイズΔ_Ｐ’よりも大きく、かぶり補正のための近接効果補正用のメッシュサイズΔ_Ｐよりも小さいメッシュサイズΔ_Ｐ”（第４のメッシュサイズ）でメッシュ領域１４を複数のメッシュ領域１８（第４のメッシュ領域）に仮想分割する。ここでは、メッシュサイズΔ_Ｐ”が、例えばメッシュサイズΔ_Ｐの半分の大きさ、すなわち、２．５μｍを用いると好適である。そして、各メッシュ領域１８内に配置されるパターンの面積重心Ｇを計算する。補間部１１３は、メッシュ領域１８毎に、該当するメッシュ領域１８を含むメッシュ領域１４の近接効果補正照射量ｄ’（ｘ）を該当するメッシュ領域１８内の図形の面積重心位置Ｇに補間する。

図８は、実施の形態２における１つのメッシュ領域を抜き出した図である。メッシュ領域１４内には、２つの図形３４，３６が離れて配置されている。図８では、図形３４の面積重心位置２４と図形３６の面積重心位置２６とが示されている。補間部１１３は、かかるメッシュ領域１４の近接効果補正照射量ｄ’（ｘ）を中心位置２０から図形３４の面積重心位置２４と図形３６の面積重心位置２６とにそれぞれ補間する。該当するメッシュ領域１４で計算された近接効果補正照射量ｄ’（ｘ）を、該当するメッシュ領域１４を取り囲む周囲のメッシュ領域で計算された近接効果補正照射量ｄ’（ｘ）を用いて線形補間等の手法により補間すればよい。図８に示すように、図形が離れて配置される場合には、メッシュ領域１４全体での面積重心位置では、実際には図形上に補間される位置が無い場合があり得る。メッシュ領域を細分化することで、より面積重心位置を図形上に存在させることができる。面積重心位置を図形上に存在させることにより、より実態に即した近接効果補正照射量ｄ’（ｘ）を得ることができる。Ｓ３０２以降の各工程については実施の形態１と同様である。

実施の形態３．
実施の形態１，２では、描画装置１００内で、描画しながらかぶり補正照射量Ｆ（ｘ）を計算していくリアルタイム描画について説明した。しかし、かかる場合に限るものではない。実施の形態３では、描画装置１００外、すなわち、オフラインでかぶり補正照射量Ｆ（ｘ）の演算を行なう場合について説明する。実施の形態３では、予め、かぶり補正照射量Ｆ（ｘ）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。これにより、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９は、実施の形態３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９において、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、及び補間部１１３の代わりに、かぶり補正照射量取得部１１５及び磁気ディスク装置１４４が配置された点以外は、図１と同様である。

制御計算機１１０、メモリ１３０、偏向制御回路１４０、及び磁気ディスク装置１４４，１４６は、図示していないバスを介して互いに接続されている。

図９では、本実施の形態３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ても構わない。また、図９において、かぶり補正照射量取得部１１５、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、及び描画データ処理部１２２といった各機能の処理はソフトウェアにより実行しても構わないし、或いは、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。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。

実施の形態３では、図示しない外部装置において、予め、かぶり補正照射量Ｆ（ｘ）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１４４に格納しておく。言い換えれば、実施の形態１或いは実施の形態２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、及び補間部１１３といった各機能を外部装置に移行させておき、実施の形態１或いは実施の形態２におけるかぶり補正照射量Ｆ（ｘ）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、及び補間部１１３がかぶり補正照射量Ｆ（ｘ）を計算する。そして、計算されたかぶり補正照射量Ｆ（ｘ）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１４４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１４４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（ｘ）と合成することで、高精度な照射量Ｄ（ｘ）を得ることができる。その他は、実施の形態１或いは実施の形態２と同様である。

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１或いは図９における制御計算機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、上述した例では、かぶり補正のための近接効果補正照射量ｄ’（ｘ）について位置を面積重心位置に補間したが、本来の近接効果補正照射量ｄ（ｘ）についても同様に位置を面積重心位置に補間しても好適である。また、上述した例では、補間位置を面積重心位置としたが、面積重心位置を求める手間を考慮して、パターン上の任意の点に近接効果補正照射量ｄ’（ｘ）或いは近接効果補正照射量ｄ（ｘ）を補間する構成にすることも可能である。

また、上述した例では、かぶり補正のための近接効果補正用のメッシュサイズΔ_Ｐは、かぶり補正用のメッシュサイズΔ_Ｆよりも小さくしたが、これに限るものではなく、かぶり補正のための近接効果補正用のメッシュサイズΔ_Ｐは、かぶり補正用のメッシュサイズΔ_Ｆ以下であればよい。

また、上述した各式では説明を理解し得やすくするためにｘ方向についてだけ記載しているが、ｙ方向についても演算する方が好ましいことは言うまでもない。

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におけるメッシュサイズの関係の一例を示す概念図である。 実施の形態１における図形の配置状況の一例を示す図である。 図４に示す１つのメッシュ領域を抜き出した図である。 実施の形態１における２次元パターンがメッシュ領域からずれて配置される場合の近接効果補正照射量の一例を示す概念図である。 実施の形態１における面積重心位置への補間の有無を比較した誤差の一例を示す図である。 実施の形態２における１つのメッシュ領域を抜き出した図である。 実施の形態３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。 ２次元パターンがメッシュ領域に合わせて配置される場合の近接効果補正照射量の一例を示す概念図である。 ２次元パターンがメッシュ領域からずれて配置される場合の近接効果補正照射量の一例を示す概念図である。 図１１と図１２の各ケースで生じる誤差の一例を示す図である。

符号の説明

１０ 描画領域
１２，１４，１６，１８，３１２，３１４ メッシュ領域
２０ 中心位置
２２，２４，２６ 面積重心位置
３０，３２，３４，３６ 図形
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
１１３ 補間部
１１４ かぶり補正照射量計算部
１１５ かぶり補正照射量取得部
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
１４６，１４６ 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
１６０ 制御部
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
３３０ 電子線
３３２ ２次元パターン
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. 第１のメッシュサイズで描画領域が複数の第１のメッシュ領域に仮想分割された第１のメッシュ領域毎に、荷電粒子ビーム描画における近接効果を補正する第１の近接効果補正照射量を計算する第１の近接効果補正照射量計算部と、
   前記第１のメッシュサイズよりも大きい第２のメッシュサイズで前記描画領域が複数の第２のメッシュ領域に仮想分割された第２のメッシュ領域毎に、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部と、
   前記第２のメッシュ領域毎に、当該第２の近接効果補正照射量を当該第２のメッシュ領域内の図形の面積重心位置に補間する補間部と、
   前記第１のメッシュサイズよりも大きい第３のメッシュサイズで前記描画領域が複数の第３のメッシュ領域に仮想分割された第３のメッシュ領域毎に、当該第３のメッシュ領域内の位置に補間された第２の近接効果補正照射量を用いて前記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するかぶり補正照射量計算部と、
   前記第１のメッシュ領域毎に、前記かぶり補正照射量と前記第１の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. 第１のメッシュサイズで描画領域が複数の第１のメッシュ領域に仮想分割された第１のメッシュ領域毎に、荷電粒子ビーム描画における近接効果を補正する第１の近接効果補正照射量を計算する第１の近接効果補正照射量計算部と、
   前記第１のメッシュサイズよりも大きい第２のメッシュサイズで前記描画領域が複数の第２のメッシュ領域に仮想分割された第２のメッシュ領域毎に、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部と、
   前記第１のメッシュサイズよりも大きく、前記第２のメッシュサイズよりも小さい第４のメッシュサイズで前記第２のメッシュ領域が複数の第４のメッシュ領域に仮想分割された第４のメッシュ領域毎に、当該第４のメッシュ領域を含む第２のメッシュ領域の第２の近接効果補正照射量を当該第４のメッシュ領域内の図形の面積重心位置に補間する補間部と、
   前記第１のメッシュサイズよりも大きい第３のメッシュサイズで前記描画領域が複数の第３のメッシュ領域に仮想分割された第３のメッシュ領域毎に、当該第３のメッシュ領域内の位置に補間された第２の近接効果補正照射量を用いて、前記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するかぶり補正照射量計算部と、
   前記第１のメッシュ領域毎に、前記かぶり補正照射量と前記第１の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。
3. 前記第２のメッシュサイズは、前記第３のメッシュサイズ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の荷電粒子ビーム描画装置。
4. 第１のメッシュサイズで描画領域が複数の第１のメッシュ領域に仮想分割された第１のメッシュ領域毎に、荷電粒子ビーム描画における近接効果を補正する第１の近接効果補正照射量を計算する工程と、
   前記第１のメッシュサイズよりも大きい第２のメッシュサイズで前記描画領域が複数の第２のメッシュ領域に仮想分割された第２のメッシュ領域毎に、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第２の近接効果補正照射量を計算する工程と、
   前記第２のメッシュ領域毎に、当該第２の近接効果補正照射量を当該第２のメッシュ領域内の図形の面積重心位置に補間する工程と、
   前記第１のメッシュサイズよりも大きい第３のメッシュサイズで前記描画領域が複数の第３のメッシュ領域に仮想分割された第３のメッシュ領域毎に、当該第３のメッシュ領域内の位置に補間された第２の近接効果補正照射量を用いて前記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する工程と、
   前記第１のメッシュ領域毎に、前記かぶり補正照射量と前記第１の近接効果補正照射量とを合成する工程と、
   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. 第１のメッシュサイズで描画領域が複数の第１のメッシュ領域に仮想分割された第１のメッシュ領域毎に、荷電粒子ビーム描画における近接効果を補正する第１の近接効果補正照射量を計算する工程と、
   前記第１のメッシュサイズよりも大きい第２のメッシュサイズで前記描画領域が複数の第２のメッシュ領域に仮想分割された第２のメッシュ領域毎に、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第２の近接効果補正照射量を計算する工程と、
   前記第１のメッシュサイズよりも大きく、前記第２のメッシュサイズよりも小さい第４のメッシュサイズで前記第２のメッシュ領域が複数の第４のメッシュ領域に仮想分割された第４のメッシュ領域毎に、当該第４のメッシュ領域を含む第２のメッシュ領域の第２の近接効果補正照射量を当該第４のメッシュ領域内の図形の面積重心位置に補間する工程と、
   前記第１のメッシュサイズよりも大きい第３のメッシュサイズで前記描画領域が複数の第３のメッシュ領域に仮想分割された第３のメッシュ領域毎に、当該第３のメッシュ領域内の位置に補間された第２の近接効果補正照射量を用いて、前記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する工程と、
   前記第１のメッシュ領域毎に、前記かぶり補正照射量と前記第１の近接効果補正照射量とを合成する工程と、
   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。

Images