JP5576332B2 - 電子ビーム露光装置及び電子ビーム露光方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数のコラムセルで露光処理を並列して行うマルチコラム型の電子ビーム露光装置及び電子ビーム露光方法に関する。

近年、半導体装置の微細化が進み、フォトマスク上の微細なパターンを電子ビーム露光装置用を用いた露光により描画することが行われている。

このような電子ビーム露光装置の一つとして、電子ビームを照射するコラムセルを複数並べて配置したマルチコラム型の電子ビーム露光装置が提案されている。

マルチコラム型の電子ビーム露光装置では、複数のコラムセルで露光を並列して行うため、シングルコラム型の電子ビーム露光装置に比べて処理速度が向上する。

特開２００６−２７８４９２号公報

しかし、マルチコラム型の電子ビーム露光装置では、機械的工作精度の制約等により、各コラムセル間で電子光学系の収差、電子ビームの実効電流密度、及び露光マスク（又は矩形アパーチャ）の開口サイズ等が異なる。そのため、同じパターンを同じ露光時間で露光しても、各コラムセルで仕上がり線幅がばらついてしまう。

そこで、各コラムセルの仕上がり線幅を測定し、その仕上がり線幅が一致するように各コラムセルの露光時間を補正することが考えられる。

ところが、電子ビームを用いた露光では、パターンの粗密に応じて電子ビームの後方散乱量が変わってパターンの線幅が変化する、いわゆる近接効果が生じる。このため、電子ビーム露光装置では、近接効果の補正を行うべくパターンの粗密に応じて露光時間を変えている。

しかし、上記のように特定の仕上がり線幅に対して各コラムセルの露光時間を合わせ込むだけでは、近接効果の補正等で露光時間を変えたときに各コラムセルの線幅のばらつきを防ぐことができない。

また別の補正方法として、近接効果の補正計算を利用して各コラムセルの線幅のばらつきを補正することが考えられる。この場合には、各コラムセルの線幅が等しくなるようにコラムセルに固有の前方散乱長、後方散乱長及び散乱強度を実験的に定め、これらのパラメータに基づいて近接効果の補正計算を行って各コラムセルの露光時間を算出する。

しかし、各コラムセル毎に固有の条件で近接効果補正計算を行うと、計算量が増加して露光データの生成時間が長くなってしまう。また、各コラムセルに固有の露光データを多数管理する必要があり現実的ではない。

さらに、近接効果補正計算のための３つのパラメータでは、近接効果、電子光学系の収差、電子ビームの実効電流密度、及び露光マスクの開口サイズといった線幅のばらつきの発生原因の補正には自由度が足りず、精度の良い補正を行うことができない。

そこで、近接効果補正を行う場合であっても、コラムセル間の線幅のばらつきを補正できるマルチコラム型の電子ビーム露光装置及び電子ビーム露光方法を提供することを目的とする。

上記した課題は、試料の上方に配置され、それぞれが並列して前記試料の表面に電子ビームを照射する複数のコラムセルと、前記複数のコラムセルの各ショットの露光位置、露光パターン及び露光時間を含む露光データを生成する統合制御部と、前記コラムセルの各々に設けられ、前記露光データに基づいてコラムセルを制御するコラムセル制御部と、前記統合制御部に設けられ、前記複数のコラムセルのいずれかから選ばれる基準コラムセルの露光量と線幅の関係式に補正対象コラムセルの露光量と線幅の関係を一致させるべく、基準コラムセル以外の各コラムセルにそれぞれ設定された補正パラメータを記憶する補正パラメータ記憶部と、前記統合制御部に設けられ、前記基準コラムセルで所定の基準パターンを設計値通りの線幅に形成するための基準露光時間を記憶する基準露光時間記憶部と、前記統合制御部に設けられ、前記補正パラメータに基づいて前記基準露光時間を補正して前記補正対象コラムセルの露光時間を求める露光時間演算部と、を有し、前記補正パラメータは、前記補正対象コラムセルの露光量と線幅の関係式の傾きを補正する第１の補正パラメータと、前記補正対象コラムセルの露光量と線幅の関係式の切片を補正する第２の補正パラメータとを含み、第１の補正パラメータ及び第２の補正パラメータは、露光対象パターンで設計値どおりの線幅を得るのに必要な露光量と前記基準パターンで設計値通りの線幅を得るのに必要な露光量との比を表す近接効果補正係数の関数として規定されており、前記露光時間演算部は、前記露光データに含まれる前記近接効果補正係数の値を前記第１の補正パタメータ及び第２の補正パラメータを規定する関数に代入することで、近接効果補正係数に応じた前記第１及び第２の補正パラメータの値を算出する電子ビーム露光装置により解決する。

上記電子ビーム露光装置において、前記補正パラメータは、前記補正対象コラムセルの露光量と線幅の関係式の傾きを補正する第１の補正パラメータと、前記補正対象コラムセルの露光量と線幅の関係式の切片を補正する第２の補正パラメータとを含んでもよい。また、前記露光時間演算部は、前記基準コラムセルの露光時間に前記第１の補正パラメータを乗じるとともに、前記第２の補正パラメータを加算して前記補正対象コラムセルの露光時間を求めてもよい。

さらに、上記した課題は、電子ビームを照射するコラムセルを複数使用して一枚のウェハ上に並列して複数のパターンを露光する電子ビーム露光方法であって、各コラムセルで露光時間を変えながら露光を行って前記パターンの線幅を測定して、各コラムセルの露光量と線幅の関係を求めるステップと、前記コラムセルのいずれかから選ばれた基準コラムセルの線幅と露光量の関係式に補正対象コラムセルの露光量と線幅の関係式を一致させる補正パラメータを求めるステップと、前記基準コラムセルで所定の基準パターンを設計値通りの線幅に形成するのに必要な基準露光時間を求めるステップと、前記補正パラメータと前記基準露光時間とに基づいて、前記補正対象コラムセルの露光時間を算出するステップと、前記補正対象コラムセルの露光時間に基づいて、前記補正対処コラムで露光を行うステップと、を有し前記補正パラメータは、前記補正対象コラムセルの露光量と線幅の関係式の傾きを補正する第１の補正パラメータと、前記補正対象コラムセルの露光量と線幅の関係式の切片を補正する第２の補正パラメータとを含み、第１の補正パラメータ及び第２の補正パラメータは、露光対象パターンで設計値どおりの線幅を得るのに必要な露光量と前記基準パターンで設計値通りの線幅を得るのに必要な露光量との比を表す近接効果補正係数の関数として規定されており、前記補正パラメータを求めるステップでは、前記露光データに含まれる前記近接効果補正係数の値を前記第１の補正パタメータ及び第２の補正パラメータを規定する関数に代入することで、近接効果補正係数に応じた前記第１及び第２の補正パラメータの値を算出する電子ビーム露光方法により解決する。

上記の電子ビーム露光装置では、基準コラムセルの露光量と線幅の関係式に補正対象コラムセルの露光量と線幅の関係を一致させる補正パラメータに基づいて、基準コラムセルの露光時間を補正して各コラムセルの露光時間を求める。これにより、露光量（露光時間）が近接効果の補正等により変わった場合であっても、コラムセル間の線幅のばらつきを補正できる。

図１は、実施形態に係る電子ビーム露光装置のブロック図である。 図２は、ウェハ上で各コラムセルが描画を行う領域の一例を示す平面図である。 図３は、図１の電子ビーム露光装置のコラムセルのブロック図である。 図４は、図１の電子ビーム露光装置の統合制御系のブロック図である。 図５は、図４の統合制御系による各コラムセルの露光データの生成方法を示すフローチャートである。 図６は、全体露光データの一例を示す表である。 図７は、露光対象パターンの露光量の分布の一例を表す図である。 図８は、基準パターンの露光量の分布の一例を表す図である。 図９は補正パラメータの求め方を示すフローチャートである。 図１０は、各コラムセルの線幅と照射量との関係の測定結果の一例を示す図である。 図１１は、孤立パターンにおける、基準コラムセル及び補正対象コラムセルの線幅と照射量の関係を示す図である。 図１２は、密集パターンにおける、基準コラムセル及び補正対象コラムセルの線幅と照射量の関係を示す図である。

以下、実施形態について、添付の図面を参照して説明する。

図１は、実施形態に係る電子ビーム露光装置のブロック図である。

図１のように、電子ビーム露光装置１は、複数のコラムセル１１を備えた電子ビームコラム１０と、電子ビームコラム１０を制御する制御部２０とを備える。このうち、制御部２０は、電子銃高圧電源２１、レンズ電源２２、バッファメモリ２３、ステージ駆動コントローラ２４及びステージ位置センサ２５を有する。

電子銃高圧電源２１は、電子ビームコラム１０内の各コラムセル１１の電子銃を駆動させるための高電圧を発生させる。レンズ電源２２は、電子ビームコラム１０内の各コラムセル１１の電磁レンズに駆動電流を供給する。バッファメモリ２３は、コラムセル１１の数に対応する分だけ用意されており、統合制御系２６から送出された露光データを格納し、露光データに含まれる各ショットの露光条件を順次読みだしてコラムセル１１に転送する。ステージ駆動コントローラ２４は、ステージ位置センサ２５からの位置情報に基づいて、ウェハ１２の位置を移動させる。

上記の制御部２０の各部２１〜２４は、ワークステーション等よりなる統合制御系２６によって制御される。

電子ビームコラム１０は、同等なコラムセル１１を複数、例えば４本備えている。そして、各コラムセル１１の下には、ウェハ１２を搭載するウェハステージ１３が配置されている。

図２は、ウェハ上で各コラムが描画を行う領域の一例を示す平面図である。なお、図２は電子ビームコラム１０が４本のコラムセル１１を備えている場合を示している。

図２に示すように、１回のショット（露光ステップ）において、各コラムセル１１はそれぞれウェハ１２上の異なる領域ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１に同時に電子ビームを照射して露光を行う。各コラムセル１１は、このようなショットを電子ビームの照射位置及びウェハの位置を変えながら複数回繰り返すことで、ウェハ１２の上の各領域ａ〜ｄの露光を行う。

図３は、図１の電子ビーム露光装置１のコラムセル１１のブロック図である。

図３に示すように、コラムセル１１は、露光部１００と、露光部１００を制御するコラムセル制御部３１とに大別される。このうち、露光部１００は、電子ビーム生成部１３０、マスク偏向部１４０及び基板偏向部１５０を備えている。

電子ビーム生成部１３０では、電子銃１０１から電子ビームＥＢを発生させ、この電子ビームＥＢを第１電子レンズ１０２で収束させて、所定の電流密度の電子ビームＥＢを生成する。さらに、収束された電子ビームＥＢは、ビーム整形用マスク１０３の矩形アパーチャ１０３ａを通過することにより、矩形状の断面に整形される。

このようにして電子ビーム生成部１３０で生成された電子ビームＥＢは、マスク偏向部１４０の第２電子レンズ１０５によって露光マスク１１０上に結像される。そして、電子ビームＥＢは、第１静電偏向器１０４及び第２静電偏向器１０６により、露光マスク１１０に形成された特定のパターンＳ_iに偏向される。露光マスク１１０を通過することにより、電子ビームＥＢの断面の形状がパターンＳ_iの形状に整形される。

なお、露光マスク１１０はマスクステージ１２３に固定されるが、そのマスクステージ１２３は水平面内で移動することができる。第１静電偏向器１０４及び第２静電偏向器１０６の偏向範囲（ビーム偏向領域）を超える部分にあるパターンＳ_iを使用する場合には、マスクステージ１２３を移動させて、そのパターンＳ_iをビーム偏向領域内に移動させる。

露光マスク１１０の上下に配置された第３電磁レンズ１０８及び第４電磁レンズ１１１は、電子ビームＥＢをウェハ１２上で結像させる。

露光マスク１１０を通った電子ビームＥＢは、第３静電偏向器１１２及び第４静電偏向器１１３によって光軸Ｃに振り戻された後、第５電磁レンズ１１４によってそのサイズが縮小される。

マスク偏向部１４０の静電偏向器１０４、１０６、１１２、１１３で発生する電子ビームＥＢの偏向収差は、第１補正コイル１０７及び第２補正コイル１０９によりが補正される。

その後、電子ビームＥＢは、基板偏向部１５０に設けられた遮蔽板１１５のアパーチャ１０５ａを通過して、第５静電偏向器１１９及び電磁偏向器１２０によってウェハ１２上の所定の位置に偏向される。そして、電子ビームＥＢは、第１投影用電磁レンズ１１６及び第２投影用電磁レンズ１２１を通じてウェハ１２の表面に投影される。

なお、基板偏向部１５０の偏向器１１９、１２０で生じた電子ビームＥＢの偏向収差は、第３補正コイル１１７及び第４補正コイル１１８によって補正される。

以上の電子光学系により、露光マスク１１０のパターンＳ_iの像が、所定の縮小率、例えば１／２０の縮小率でウェハ１２上に転写される。

一方、コラムセル制御部３１は、電子銃制御部２０２、電子光学系制御部２０３、マスク偏向制御部２０４、マスクステージ制御部２０５、ブランキング制御部２０６及び基板偏向制御部２０７を有する。これらのうち、電子銃制御部２０２は電子銃１０１を制御して、電子ビームＥＢの加速電圧やビーム放射条件などを制御する。また、電子光学系制御部２０３は、電磁レンズ１０２、１０５、１０８、１１１、１１４、１１６及び１２１へ供給する電流量を制御して、電子光学系の倍率や焦点位置を調整する。

ブランキング制御部２０６は、ブランキング電極１２７へ印加する電圧を制御して、電子ビームＥＢを所定の露光時間の間だけ遮蔽板１１５のアパーチャ１１５ａを通過させてウェハ１２の表面に照射させる。基板偏向制御部２０７は、第５静電偏向器１１９に印加する電圧と、電磁偏向器１２０に供給する電流量を制御して、ウェハ１２の所望の位置に電子ビームＥＢを偏向させる。

上記のコラムセル制御部３１の各部２０２〜２０７は、統合制御系２６からバッファメモリ２３を介して送出された露光データに基づいて動作する。

以上の電子ビーム露光装置１の各コラムセル１１間には、電子光学系の収差、実効電流密度、及び露光マスクのパターンサイズ等に差があり、同一のパターンを同じ露光時間で露光しても各コラムセル１１で形成されるパターンの仕上がり線幅が異なる。

そこで、本実施形態の電子ビーム露光装置１では、統合制御系２６により各コラムセル１１の露光時間の補正計算を行い、各コラムセル１１間の線幅の誤差を補正する。

図４は、図１の統合制御系２６のブロック図である。

図４に示すように、統合制御系２６は、露光データ分割部２７、露光時間演算部２８、基準露光時間演算部２９、及び補正パラメータ記憶部３０を有する。このうち、露光データ分割部２７は、電子ビーム露光装置１に入力された全体露光データ８０を各コラムセル１１用の露光データ８１に分割する。

基準露光時間記憶部２９には、各コラムセル１１のいずれか一つから選ばれる基準コラムセルにおいて、露光されたパターンの仕上がり線幅が設計値又は入射電子ビームの線幅と等しくなる露光時間（以下、基準露光時間Ｔ₀と呼ぶ）が記憶されている。また、補正パラメータ記憶部３０には、基準コラムセルの露光量と線幅の関係に、他のコラムセルの露光量と線幅の関係を一致させるための補正パラメータが記憶される。

露光時間演算部２８は、基準露光時間Ｔ₀、露光データに含まれる近接効果補正係数Ｐ、及び補正パラメータに基づいて、基準コラムセル及びその他のコラムセルの露光時間を算出して各コラムセル１１の露光データ８１を生成する。

以下、統合制御系２６による各コラムセル１１の露光データ８１の生成方法について説明する。ここに、図５は、統合制御系２６による各コラムセル１１の露光データ８１の生成方法を示すフローチャートである。

まず、図５のステップＳ１０において、統合制御系２６は、全体露光データ８０を読み込む。ここで、図６は、可変矩形ビームの場合の全体露光データ８０の一例を示す表である。図６に示すように、全体露光データ８０には、各ショットの露光位置座標（ｘ，ｙ）と、ビームサイズ（Ｘ，Ｙ）と、近接効果補正係数Ｐとを含む。このうち、露光位置座標（ｘ，ｙ）は、ウェハ１２上で電子ビームＥＢの照射位置をウェハ１２上の座標系で指定する。ビームサイズは可変矩形ビームを用いる際のＸ方向及びＹ方向のビームサイズを指定する。なお、部分一括露光法による露光を行う場合には、ビームサイズの代わりに露光マスク上のパターンを指定するデータとしてもよい。

また、近接効果補正係数Ｐは、露光対象パターンで設計通りの線幅を得るのに必要な露光量と、基準パターンで設計通りの線幅を得るのに必要な露光量との比を表している。

以下、近接効果補正係数Ｐについて更に説明する。

近接効果の補正では、無限小のサイズの電子ビームＥＢをレジストに照射したときに、前方散乱及び後方散乱による電子ビームの広がりを、下記の露光量分布（Exposure Intensity Distribution; EID）関数で表す。

上記の（１）式の第１項は電子ビームの前方散乱をガウス分布で近似し、第２項は電子ビームの後方散乱をガウス分布で近似している。なお、（１）式においてηはレジスト材料及び下地材料等によって決まる電子ビームの散乱強度であり、ａは前方散乱長さ、βは後方散乱長である。βは電子ビームＥＢの加速電圧等によって変わるが、例えば加速電圧が５０ｋｅｖの場合には約６μｍ程度の長さである。

レジストの堆積エネルギーの分布は、照射する電子ビームＥＢのエネルギー分布と上記のＥＩＤ関数との畳み込み積分で求められる。例えば、エネルギー密度がＥで、ｘ方向のサイズがΔｘ＝ｘ１−ｘ２、ｙ方向のサイズがΔｙ＝ｙ１−ｙ２の矩形状の電子ビームＥＢを照射したときの堆積エネルギーの分布Ｅ（ｘ、ｙ）は、下記の式で表される。

上記の堆積エネルギー分布Ｅ（ｘ、ｙ）の中心の露光量のうち、ＥＩＤ関数の第１項の寄与分を２εとし、第２項の寄与分をαηとすると、εは露光対象パターンの面積、幅、形状によって近似される。また、αは後方散乱長さβの３倍程度の範囲内の重みつきパターン密度で近似できる。

図７は、（２）式のエネルギー密度Ｅを、照射する電子ビームＥＢの電流密度Ｊに置き換えて求めた露光対象パターンの露光量の分布Ｑ（ｘ）の一例を示すグラフである。なお、図７においてＱ_Aは、電子ビームＥＢの電流密度Ｊと、電子ビームＥＢの露光時間ｔとの積による露光量の設定値を示している。

図７に示すように、露光対象パターンの露光量の分布Ｑの最大値は、ＥＩＤ関数の第１項の寄与分の２εＱ_Aと、ＥＩＤ関数の第２項の寄与分によるαηＱ_Aとの和で表される。この露光対象パターンにおいて、εＱ_A及びαηＱ_Aの和とレジストの最小解像露光量ＲＴとが一致するように露光量Ｑ_Aを設定すると、露光対象パターンの線幅が設計値の線幅と等しくなる。このＲＴ＝εＱ_A＋αηＱ_Aを満たす露光量Ｑ_Aが、露光対象パターンで設計通りの線幅を得るのに必要な露光量である。なお、図７に示す例では、εＱ_A及びαηＱ_Aの和がＲＴよりも小さいため、Ｑ_Aを増加させる必要がある。

図８は基準パターンにおける露光量の分布を示している。ここで、基準パターンは電子ビームの左右、上下のエッジのぼけ（ｂｌｕｒ）が互いに干渉せず、中央部に平坦な部分が生じるような十分な大きさのパターンである。この基準パターンでは、ε＝１／２であり、α＝１となる。基準パターンにおいて、設計値と同じサイズとなる露光量（基準露光量）をＱ₀とすると、この基準露光量Ｑ₀とレジストの最小解像露光量ＲＴとは、ＲＴ＝Ｑ₀／２＋ηＱ₀の関係を満たす。

従って、露光対象パターンに必要な露光量Ｑ_Aは、基準露光量Ｑ₀に基づいて、下記の式から求められる。

そして、各ショットの近接効果補正係数Ｐは、下記の式のように露光対象パターンの露光量Ｑ_Aを基準露光量Ｑ₀で除算して求める。

近接効果補正係数Ｐは、パターン自身の形状や周辺のパターン密度等を反映したパラメータε、α及びレジスト材料を反映した基準露光量Ｑ₀等によってによって決まり、電子ビーム露光装置に固有の条件からは独立している。そのため、露光位置、電子ビームサイズ及び近接効果補正係数Ｐを含む全体露光データ８０は、異なる電子ビーム露光装置間で共有できる。このように、全体露光データ８０を異なる電子ビーム露光装置１間で共有化しておけば、近接効果補正の計算を個々の電子ビーム露光装置１で行う必要がなく、露光データの作成時間を短縮でき、露光データの管理も容易となる。

次に、図５のステップＳ２０において、統合制御系２６の露光データ分割部２７が全体露光データ８０を分割する。ここでは、露光データ分割部２７は、全体露光データ８０（図６参照）の露光位置座標に基づいて、全体露光データ８０の各ショットを各コラムセル１１に割り振る。そして、露光データ分割部２７は露光位置座標を、各コラムセル１１の座標系に変換する。以上により、全体露光データ８０の分割が完了する。

次に、ステップＳ３０に移行し、露光時間演算部２８が基準露光時間記憶部２９に記憶された基準露光時間Ｔ₀と、分割された露光データに含まれる近接効果補正係数Ｐとに基づいて、基準コラムセルの露光時間Ｔ₁を算出する。

なお、基準露光時間Ｔ₀は、基準露光量Ｑ₀を、予め測定して求めた基準コラムセルの電子ビームＥＢの電流密度ｄで除算して求めた値であり、基準コラムセルで基準パターンを設計値どおりに形成するのに必要な露光時間を与える。

露光時間演算部２８は、上記の基準露光時間Ｔ₀に近接効果補正係数Ｐを乗ずることにより、近接効果を考慮した基準コラムセルの露光時間Ｔ₁を求める。

次に、ステップＳ４０に移行し、統合制御系２６の露光時間演算部２９が補正パラメータ記憶部３０の補正パラメータと、基準露光時間記憶部２８の基準露光時間Ｔ₀及び近接効果補正係数Ｐとに基づいて、基準コラムセル以外の各コラムセル１１の露光時間Ｔ_nを算出する。なお、ｎはコラムセルの番号を示している。

ここでは、露光時間演算部２９は、ｎ番目のコラムセルの露光時間Ｔ_nを、基準露光時間Ｔ₀に第１の補正パラメータＡ_nを乗じた値に、第２の補正パラメータＢ_nを加算して求める。

ここで、補正パラメータＡ_n、Ｂ_nは、ｎ番目のコラムセルの露光量と線幅の関係Ｑ_n（ｗ）を、基準コラムセルの露光量と線幅の関係式Ｑ（ｗ）に一致させるための補正パラメータである。第１の補正パラメータＡ_nは、ｎ番目のコラムセルの露光量と線幅の関係Ｑ_n（ｗ）の傾きを補正し、第２の補正パラメータＢ_nはｎ番目のコラムセルの露光量と線幅の関係Ｑ_n（ｗ）の切片を補正する。

図９は、第１の補正パラメータＡ及び第２の補正パラメータＢの求め方を示すフローチャートである。

まず、図９のステップＳ４１において、孤立したラインパターンを露光する場合の露光量と線幅の関係を各コラムセル１１について求める。

図１０は、線幅の設定値が８０ｎｍの孤立したラインパターンを露光する場合の、各コラムセル１１の露光量と線幅との関係の一例を示している。

図１０に示すように、露光量Ｑ（ｄｏｓｅ）と線幅ｗ（ｗｉｄｔｈ）との関係が各コラムセル１１で、切片及び傾きがそれぞれ異なっている。そのため、各コラムセル１１間の露光量と線幅の関係を切片及び傾きのいずれか一方のみで補正するだけでは、全ての露光量の範囲で線幅を一致させることができない。基準コラムセルの露光量と線幅の関係に他の各コラムセル１１の露光量と線幅の関係を一致させるためには、切片及び傾きを補正する２つの補正パラメータが必要となる。

次に、ステップＳ４２において、基準コラムセルの露光量Ｑと線幅ｗの関係を下記の式でフィッティングした近似関数Ｑ_1i（ｗ）を求める。

ここで、ｅｒｆは誤差関数であり、ＲＴはレジストの最小解像露光量（μＣ／ｃｍ²）であり、Ｄ（Ａ／ｃｍ²）は電子ビームのエネルギー密度である。また、ｗ（ｎｍ）はビーム幅であり、ｂｌｕｒ（ｎｍ）はビームのぼけ量であり、ＢＳは方散乱寄与量である。

Ｑ_1i（ｗ）が基準コラムセルの露光量Ｑと線幅ｗの測定結果と一致するように、（６）式のＢＳ、Ｂｌｕｒ及びＲＴを定めることにより基準コラムセルの近似関数Ｑ_1i（ｗ）が求まる。なお、図１０の場合には、ＢＳが０．０９７、ＲＴが４２．３２（μＣ／ｃｍ²）、ｂｌｕｒが１４．６１（ｎｍ）となる。

次に、ステップＳ４３において、ｎ番目のコラムセルの露光量Ｑと線幅ｗとの関係Ｑ_ni（ｗ）と、基準コラムセルの関数Ｑ_1i（ｗ）とに基づいて、下記の式を満たすｎ番目のコラムセルの第１の補正パラメータＡ_ni及び第２の補正パラメータＢ_niを最小二乗法で求める。

ここでは、基準コラムセル以外の全てのコラムセルについて第１の補正パラメータＡ_ni及び第２の補正パラメータＢ_niを求める。

図１１は、孤立パターンにおいて、基準コラムセルの露光量と線幅の関係に他のコラムセルの露光量と線幅の関係を一致させた例を示している。図１１の場合には、第１の補正パラメータＡ_3iを０．７９７、第２の補正パラメータＢ_3iを１１．６２（μＣ）とすることで、露光量と線幅の関係が一致する。

ところで、各コラムセル１１の露光量と線幅の関係はパターンの粗密（近接効果補正係数Ｐ）によって変化し、これに伴い第１の補正係数Ａ_ni、第２の補正係数Ｂ_niは近接効果補正係数Ｐに応じて変化する。

そこで、本実施形態では下記のステップＳ４４〜Ｓ４７に示すように密集パターンについても補正パラメータＡ_nd、Ｂ_ndを求め、線形補完により、補正パラメータＡ_n，Ｂ_nの近接効果補正係数Ｐに対する依存性を求める。

すなわち、ステップＳ４４において、密集パターンを露光した場合の、各コラムセル１１の露光量と線幅の関係を求める。なお、本実施形態では、密集パターンとしてラインパターン及びスペースの幅がそれぞれ１：１のラインアンドスペースパターンを用いるものとする。密集パターンのパターン密度は５０％あれば十分である。パターン密度が５０％以上のパターンは、ネガとポジの関係を反転すれば実質的にパターン密度が５０％以下のパターンとして露光できる。

次いで、ステップＳ４５において、密集パターンでの基準コラムセルの露光量と線幅の関係を（６）式でフィッティングした近似関数Ｑ_1d（ｗ）を求める。

その後、ステップＳ４６において、ｎ番目のコラムセルの露光量Ｑと線幅ｗとの関係Ｑ_nd（ｗ）を、基準コラムセルの関数Ｑ_1d（ｗ）に一致させる第１の補正パラメータＡ_nd及び第２の補正パラメータＢ_ndを最小二乗法で求める。

図１２は、ラインパターン及びスペースの幅がそれぞれ８０ｎｍのラインアンドスペースパターンにおいて、基準コラムセルの露光量と線幅の関係式に他のコラムセルの露光量と線幅の関係とを一致させた例を示している。図１２の場合には、第１の補正パラメータＡ_3dを０．９８５、第２の補正パラメータＢ_3dを−１．１２６とすることで、露光量と線幅の関係が一致する。

次に、ステップＳ４７において、孤立パターン及び密集パターンの補正パラメータＡ、Ｂを線形補完して、第１の補正パラメータＡ_n及び第２の補正パラメータＢ_nの近接効果補正係数Ｐに対する依存性を求める。

ここで、孤立パターン及び密集パターンの近接効果補正係数をそれぞれＰ_i、Ｐ_dとすると、ｎ番目のコラムセルの第１の補正パラメータＡ_n（Ｐ）は下記の式により求まる。

また、第２の補正パラメータＢ_n（Ｐ）は下記の式で求まる。

以上により、近接効果補正係数Ｐの関数として、第１の補正パラメータＡ_n（Ｐ）及び第２の補正パラメータＢ_n（Ｐ）が求まる。

統合制御系２６の補正パラメータ記憶部３０（図４参照）には、各コラムセル１１の第１の補正パラメータＡ_n（Ｐ）及び第２の補正パラメータＢ_n（Ｐ）が、上記（８）式及び（９）として記憶される。

そして、露光時間演算部２８が、（８）式及び（９）式に露光対象パターンの近接効果補正強度Ｐを代入することにより、第１の補正パラメータＡ_nの値及び第２の補正パラメータＢ_nの値を決定する。

以上により、各コラムセル１１の第１の補正パラメータＡ及び第２の補正パラメータＢが求まる。そして、露光時間演算部２８が（５）式により各コラムセル１１の露光時間Ｔ_nを算出して各コラムセル１１の露光データ８１が完成する。

本実施形態に係る電子ビーム露光装置１において、統合制御系２６で生成された各コラムセル１１の露光データ８１はバッファメモリ２３に格納される。そして、各コラムセル１１のコラムセル制御部３１は、バッファメモリ２３から露光データ８１に含まれる各ショットの露光条件を順次読み込んで、各コラムセル１１で露光を行う。

以上のように、本実施形態では、基準コラムセルの露光量と線幅の関係式に補正対象となるコラムセルの露光量と線幅の関係式を一致させる補正パラメータに基づいて、基本コラムセルの露光時間を補正することで補正対象となるコラムセルの露光時間を求める。

これにより、全ての露光量の範囲で基準コラムセルと補正対象コラムセルとの線幅を一致させることができる。

また、コラムセル間の露光時間の補正に用いる補正パラメータＡ、Ｂを、孤立パターン及び密集パターンのそれぞれの露光量と線幅の関係から求めた補正パラメータＡ_i、Ｂ_i、Ａ_d、Ｂ_dと、近接効果補正係数Ｐといった５つのパラメータに基づいて決定する。そのため、（１）各コラム間の収差の差、（２）露光マスクの開口サイズの差、（３）各コラム間の実効電流密度の差、及び（４）パターンの形状（密度）による電子ビームの後方散乱による線幅の差、といった４つの誤差要因の補正に対して十分な自由度を有している。

さらに、各コラムセル１１の露光時間は、基準コラムセルの基準露光時間Ｔ₀の一次関数として簡単に求めることができる。これにより、各コラムセル１１毎に固有の近接効果補正係数Ｐを求める場合に比べて迅速に各コラムセル１１の露光データ８１を生成できる。また、各コラムセル１１に固有の露光データを保存する必要もないので露光データの管理も容易となる。

（その他の実施形態）
上記の実施形態では、近接効果の補正を露光時間で行う場合の各コラムセル１１間の線幅を補正する方法について説明したが、上記実施形態の補正方法は近接効果の補正を補助露光で行う場合にも適用できる。

以下、補助露光を行う場合の各コラムセル１１間の線幅の補正方法について説明する。

まず、各コラムセル１１で、所定のパターンを露光及び補助露光を行って形成し、補助露光時間と線幅との関係を求める。次に、基準コラムセルの補助露光時間と線幅の関係式に補正対象となるコラムセルの補助露光時間と線幅の関係を一致させる補正パラメータを求める。

ここでは、補正パラメータとして、補正対象となるコラムセルの補助露光時間と線幅の関係式の傾きを補正する第３の補正パラメータと、同じく切片を補正する第４の補正パラメータとを求める。

以上のようにして求めた、第３の補正パラメータ及び第４の補正パラメータは、図４の統合制御系２６の補正パラメータ記憶部３０に記憶される。

そして、統合制御系２６の露光時間演算部２８が基準コラムセルの補助露光時間に第３の補正パラメータを乗じた値と第４の補正パラメータとを加算して、補正対象のコラムセルの補助露光時間を求める。

上記の方法で求めた補助露光時間に基づいて各コラムセル１１で補助露光を行うことにより、近接効果補正を補助露光で行う場合にも各コラムセル１１の線幅のばらつきを補正できる。

１…電子ビーム露光装置、１０…電子ビームコラム、１１…コラムセル、１２…ウェハ、１３…ウェハステージ、２０…制御部、２１…電子銃高圧電源、２２…レンズ電源、２３…バッファメモリ、２４…ステージ駆動コントローラ、２５…ステージ位置センサ、２６…統合制御系、２７…露光データ分割部、２８…露光時間演算部、２９…基準露光時間記憶部、３０…補正パラメータ記憶部、３１…コラムセル制御部、８０…全体露光データ、８１…各コラムセルの露光データ、１００…露光部、１０１…電子銃、１０２…第１電子レンズ、１０３…ビーム整形用マスク、１０３ａ…矩形アパーチャ、１０４…第１静電偏向器、１０５…第２電子レンズ、１０６…第２静電偏向器、１０７…第１補正コイル、１０８…第３電磁レンズ、１０９…第２補正コイル、１１０…露光マスク、１１１…第４電磁レンズ、１１２…第３静電偏向器、１１３…第４静電偏向器、１１４…第５電磁レンズ、１１５…遮蔽板、１１５ａ…アパーチャ、１１６…第１投影用電磁レンズ、１１７…第３補正コイル、１１８…第４補正コイル、１１９…第５静電偏向器、１２０…電磁偏向器、１２３…マスクステージ、１３０…電子ビーム生成部、１４０…マスク偏向部、１５０…基板偏向部、２０２…電子銃制御部、２０３…電子光学系制御部、２０４…マスク偏向制御部、２０５…マスクステージ制御部、２０６…ブランキング制御部、２０７…基板偏向制御部。

Claims (12)

1. 試料の上方に配置され、それぞれが並列して前記試料の表面に電子ビームを照射する複数のコラムセルと、
   前記複数のコラムセルの各ショットの露光位置、露光パターン及び露光時間を含む露光データを生成する統合制御部と、
   前記コラムセルの各々に設けられ、前記露光データに基づいてコラムセルを制御するコラムセル制御部と、
   前記統合制御部に設けられ、前記複数のコラムセルのいずれかから選ばれる基準コラムセルの露光量と線幅の関係式に補正対象コラムセルの露光量と線幅の関係を一致させるべく、基準コラムセル以外の各コラムセルにそれぞれ設定された補正パラメータを記憶する補正パラメータ記憶部と、
   前記統合制御部に設けられ、前記基準コラムセルで所定の基準パターンを設計値通りの線幅に形成するための基準露光時間を記憶する基準露光時間記憶部と、
   前記統合制御部に設けられ、前記補正パラメータに基づいて前記基準露光時間を補正して前記補正対象コラムセルの露光時間を求める露光時間演算部と、を有し、
   前記補正パラメータは、前記補正対象コラムセルの露光量と線幅の関係式の傾きを補正する第１の補正パラメータと、前記補正対象コラムセルの露光量と線幅の関係式の切片を補正する第２の補正パラメータとを含み、
   第１の補正パラメータ及び第２の補正パラメータは、露光対象パターンで設計値どおりの線幅を得るのに必要な露光量と前記基準パターンで設計値通りの線幅を得るのに必要な露光量との比を表す近接効果補正係数の関数として規定されており、
   前記露光時間演算部は、前記露光データに含まれる前記近接効果補正係数の値を前記第１の補正パタメータ及び第２の補正パラメータを規定する関数に代入することで、近接効果補正係数に応じた前記第１及び第２の補正パラメータの値を算出すること
   を特徴とする電子ビーム露光装置。
2. 前記露光時間演算部は、前記補正対象コラムセルの露光時間を前記基準露光時間に前記第１の補正パラメータを乗じた値と前記第２の補正パラメータとを加算して求めることを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム露光装置。
3. 前記基準パターンは、対向するエッジ間の距離が、電子ビームの散乱によるぼやけの範囲よりも大きいパターンであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子ビーム露光装置。
4. 前記露光時間演算部は、露光対象パターンの近接効果補正係数に、前記基準露光時間を乗じることにより、前記基準コラムセルで前記露光対象パターンの露光に必要な露光時間を求めることを特徴とする請求項３に記載の電子ビーム露光装置。
5. 孤立パターンと密集パターンとにおいてそれぞれ前記第１の補正パラメータ及び第２の補正パラメータを求め、線形補完により前記第１の補正パラメータ及び第２の補正パラメータの前記近接効果補正係数に対する依存性を前記近接効果補正係数の関数として求め、前記露光対象パターンの近接効果補正係数に基づいて第１の補正パラメータ及び第２の補正パラメータの値を求めることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電子ビーム露光装置。
6. 試料の上方に配置され、それぞれが並列して前記試料の表面に電子ビームを照射する複数のコラムセルと、
   前記複数のコラムセルの各ショットの露光位置、露光パターン、露光時間及び近接効果を補正するための補助露光の時間を含む露光データを生成する統合制御部と、
   前記コラムセルの各々に設けられ、前記露光データに基づいてコラムセルを制御するコラムセル制御部と、
   前記統合制御部に設けられ、前記基準コラムセルで所定の基準パターンを設計値通りの線幅に形成するための基準露光時間を記憶する基準露光時間記憶部と、
   前記統合制御部に設けられ、前記複数のコラムセルのいずれかから選ばれる基準コラムセルの補助露光における露光量と所定の露光及び前記補助露光により形成されるパターンの線幅との関係式に、補正対象コラムセルの補助露光における露光量と最終的な線幅の仕上がり寸法との関係を一致させるべく、基準コラムセル以外の各コラムセルにそれぞれ設定された補助露光量補正パラメータを記憶する補正パラメータ記憶部と、
   前記統合制御部に設けられ、前記補助露光量補正パラメータに基づいて前記基準コラムセルの補助露光時間を補正して前記補正対象コラムセルの補助露光時間を求める露光時間演算部と、
   を有することを特徴とする電子ビーム露光装置。
7. 電子ビームを照射するコラムセルを複数使用して一枚のウェハ上に並列して複数のパターンを露光する電子ビーム露光方法であって、
   各コラムセルで露光時間を変えながら露光を行って前記パターンの線幅を測定して、各コラムセルの露光量と線幅の関係を求めるステップと、
   前記コラムセルのいずれかから選ばれた基準コラムセルの線幅と露光量の関係式に補正対象コラムセルの露光量と線幅の関係式を一致させる補正パラメータを求めるステップと、
   前記基準コラムセルで所定の基準パターンを設計値通りの線幅に形成するのに必要な基準露光時間を求めるステップと、
   前記補正パラメータと前記基準露光時間とに基づいて、前記補正対象コラムセルの露光時間を算出するステップと、
   前記補正対象コラムセルの露光時間に基づいて、前記補正対処コラムで露光を行うステップと、を有し
   前記補正パラメータは、前記補正対象コラムセルの露光量と線幅の関係式の傾きを補正する第１の補正パラメータと、前記補正対象コラムセルの露光量と線幅の関係式の切片を補正する第２の補正パラメータとを含み、
   第１の補正パラメータ及び第２の補正パラメータは、露光対象パターンで設計値どおりの線幅を得るのに必要な露光量と前記基準パターンで設計値通りの線幅を得るのに必要な露光量との比を表す近接効果補正係数の関数として規定されており、
   前記補正パラメータを求めるステップでは、前記露光データに含まれる前記近接効果補正係数の値を前記第１の補正パタメータ及び第２の補正パラメータを規定する関数に代入することで、近接効果補正係数に応じた前記第１及び第２の補正パラメータの値を算出すること
   を特徴とする電子ビーム露光方法。
8. 前記補正対象コラムセルの露光時間は、前記基準露光時間に前記第１の補正パラメータを乗じた値と前記第２の補正パラメータとを加算して求めることを特徴とする請求項７に記載の電子ビーム露光方法。
9. 前記基準パターンは、対向するエッジ間の距離が、電子ビームの散乱によるぼやけの範囲よりも大きいパターンであることを特徴とする請求項７又は８に記載の電子ビーム露光方法。
10. 露光対象パターンの近接効果補正係数に、前記基準露光時間を乗じることにより、前記基準コラムセルで前記露光対象パターンの露光に必要な露光時間を求めることを特徴とする請求項９に記載の電子ビーム露光方法。
11. 孤立パターンと密集パターンについて、それぞれ前記第１の補正パラメータ及び第２の補正パラメータを求め、線形補完により前記第１の補正パラメータ及び前記第２の補正パラメータの前記近接効果補正係数に対する依存性を前記近接効果補正係数の関数として求め、
    前記露光対象パターンの近接効果補正係数に基づいて前記第１の補正パラメータ及び第２の補正パラメータの値を決定することを特徴とする請求項９に記載の電子ビーム露光方法。
12. 電子ビームを照射するコラムセルを複数使用して一枚のウェハ上に並列して複数のパターンを露光した後、補助露光を行って前記露光の際の近接効果の影響を補正する電子ビーム露光方法であって、
    前記各コラムセルの各々で露光されたパターンに補助露光時間を変えながら補助露光を行って前記パターンの線幅を測定して、前記各コラムセルの補助露光における露光量と所定の露光及び前記補助露光を行って形成されるパターンの線幅との関係を求め、
    前記各コラムセルのいずれかから選ばれた基準コラムセルの補助露光における露光量と所定の露光及び前記補助露光を行って形成されるパターンの線幅との関係式に、補正対象コラムセルの補助露光における露光量と所定の露光及び前記補助露光を行って形成されるパターンの線幅との関係式を一致させるための補正パラメータを求め、
    前記補正パラメータに基づいて前記基準コラムセルの補助露光時間を補正して前記補正対象コラムセルの補助露光時間を算出し、
    前記補正対象コラムセルの補助露光時間に基づいて、前記補正対象コラムセルで補助露光を行うことを特徴とする電子ビーム露光方法。

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