JP5686829B2 - 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 - Google Patents

Description

本発明は、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関し、より詳しくは、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および荷電粒子ビーム描画装置に関する。

図１１は、特許文献１に開示された電子ビーム描画装置の概略構成を示す模式図である。この図において、試料室１０１の内部には、マスク等の試料１０２を載置したステージ１０３が収容されている。ステージ１０３は、ステージ駆動回路１０４によって、Ｘ方向（紙面左右方向）とＹ方向（紙面表裏方向）に駆動される。ステージ１０３の移動位置は、レーザ測長計などを用いた位置回路１０５により測定される。

試料室１０１の上方には、電子ビーム光学系１０１０が設置されている。光学系１０１０は、電子銃１０６、各種レンズ１０７，１０８，１０９，１０１１，１０１２、ブランキング用偏向器１０１３、ビーム寸法可変用偏向器１０１４、ビーム走査用の主偏向器１０１５、ビーム走査用の副偏向器１０１６および２個のビーム成形用アパーチャ１０１７，１０１８などから構成されている。

電子ビームの照射位置は、主偏向器１０１５によって、所定のサブフィールドに位置決めされる。そして、副偏向器１０１６によって、サブフィールド内での図形描画位置の位置決めが行われる。ビーム寸法可変用偏向器１０１４およびビーム成形用アパーチャ１０１７，１０１８は、電子ビームのビーム形状を制御する。そして、ステージ１０３が一方向に連続移動することによって、サブフィールドの描画処理が行われる。このとき、１つのサブフィールドの描画が終了してから、次のサブフィールドの描画へと移る。

複数のサブフィールドの集合であるフレームの描画が終了したら、ステージ１０３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、各フレーム領域を順次描画して行く。ここで、フレームは、主偏向器１０１５の偏向幅で決まる短冊状の描画領域である。一方、サブフィールドは、副偏向器１０１６の偏向幅で決まる単位描画領域である。

制御計算機１０２０には、記憶媒体である磁気ディスク１０２１にマスクの描画データが格納されている。磁気ディスク１０２１から読み出された描画データは、フレーム領域毎にパターンメモリ１０２２に一時的に格納される。データバッファ部１０２２に格納されたフレーム領域毎のパターンデータ、つまり、描画位置および描画図形データなどで構成されるフレーム情報は、データ解析部であるパターンデータデコーダ１０２３および描画データデコーダ１０２４で解析される。

パターンデータデコーダ１０２３の出力は、ブランキング回路１０２５およびビーム成形器ドライバ１０２６へ送られる。すなわち、パターンデータデコーダ１０２３では、上記データに基づいてブランキングデータが作成され、ブランキング回路１０２５へ送られる。さらに、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１０２６へ送られる。そして、ビーム成形器ドライバ１０２６から、電子光学系１０１０のビーム寸法可変用偏向器１０１４に所定の偏向信号が印加され、これにより電子ビームの寸法が制御される。

描画データデコーダ１０２４の出力は、主偏向感度補正部１０３１に送られる。ここで、フレーム内の主偏向位置（サブフィールド描画位置）に応じて、主偏向器ドライバ１０２７への感度補正がなされ、補正されたデータは、主偏向器ドライバ１０２７および副偏向感度補正部１０３２へと送られる。副偏向感度補正部１０３２では、主偏向感度補正部１０３１で補正された主偏向位置に対する最適副偏向感度を副偏向器ドライバ１０２８へ転送する。ここで、主偏向感度補正部１０３１および副偏向感度補正部１０３２の補正データは、実際のパターン描画に先立つ電子ビームの偏向校正時に決定され、制御計算機１０２０によって予め各補正部に付属のメモリに格納されている。尚、副偏向感度補正部１０３２の補正データは、予め主偏向位置に依存して生じる副偏向の感度ずれを検出することにより作成される。

電子ビームは、主偏向器ドライバ１０２７から前記電子光学系１０１０の主偏向器１０１５に所定の偏向信号が印加されることによって、指定の主偏向位置に偏向走査される。また、副偏向感度補正部１０３２では、副偏向器走査のコントロール信号が発生し、この信号が副偏向器ドライバ１０２８に送られる。そして、副偏向器ドライバ１０２８から副偏向器１０１６に所定の副偏向信号が印加され、これによりサブフィールド内部の描画が行われる。

このような電子ビーム描画装置においては、マスクをステージに搭載することにより、マスクに自重による撓みが生じる。すると、マスクに描かれたパターンが歪み、所望のパターンを形成することができなくなる。そこで、マスクに電子ビームを照射して得られた信号を検出し、マスクに形成されたパターンの位置情報を得るとともに、マスク表面の高さを測定してマスクの撓みを求め、得られた撓みに基づいて、前記パターンの位置情報を補正することが特許文献２に開示されている。

特許文献２では、マスクの撓みに起因するｘ方向とｙ方向の位置補正量は、表面形状を記述する関数の係数を最小自乗法により求めることによって算出される。具体的には、複数の異なる位置で高さを測定して得られたデータを用い、マスク上の位置（ｘ、ｙ）に対して測定した高さをｚとすると、表面形状は、次式からなる関数の係数ａ_０〜ａ_１４で表わされる。

ｚ＝ａ_０＋ａ_１ｘ＋ａ_２ｙ
＋ａ_３ｘ^２＋ａ_４ｘｙ＋ａ_５ｙ^２
＋ａ_６ｘ^３＋ａ_７ｘ^２ｙ＋ａ_８ｘｙ^２＋ａ_９ｙ^３
＋ａ_１０ｘ^４＋ａ_１１ｘ^３ｙ＋ａ_１２ｘ^２ｙ^２＋ａ_１３ｘｙ^３＋ａ_１４ｙ^４

しかし、電子ビームによる描画領域の任意の点（ｘ、ｙ）における補正値を、１つの関数に基づいて計算する方法は、描画領域の一部で補正量が局所的に大きくなっているような場合に適当でない。

そこで、特許文献３には、描画領域を複数の領域に分割し、各領域における描画位置の補正を領域毎に独立して行うことが記載されている。

特開平１０−２８４３９２号公報 特開平８−２５０３９４号公報 特開平１０−２５６１２２号公報

ところで、関数を用いた従来法においては、ドリフトによる変動分を含めて補正係数が算出されることが多いが、ドリフトは随時変化しているので、正確な値を求めることが困難であった。

本発明は、こうした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、ドリフトによる電子ビーム照射位置の変動を抑制して、所望のパターンを描画することのできる電子ビーム描画方法および荷電粒子ビーム描画装置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、
前記荷電粒子ビームの主偏向領域の中心付近における位置ずれ量を求める工程と、
複数の前記位置ずれ量から補正値を求める工程と、
前記補正値から前記荷電粒子ビームの照射位置を補正する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の態様において、前記中心付近は、前記主偏向領域の中心を含む副偏向領域とすることができる。

本発明の第１の態様において、前記位置ずれ量は、前記副偏向領域における任意の１点についてのものとすることができる。

本発明の第１の態様において、前記位置ずれ量は、前記副偏向領域における任意の複数の点の位置ずれ量の平均とすることができる。

本発明の第１の態様において、連続描画の場合には、前記主偏向領域を、前記主偏向領域の中心付近にある第１の副偏向領域と、前記第１の副偏向領域を挟んで前記ステージの移動方向に対して前後に位置する第２の副偏向領域とを合わせた幅にして、前記荷電粒子ビームを照射を行うことが好ましい。

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、
前記荷電粒子ビームの主偏向領域全体における位置ずれ量を求め、該位置ずれ量から第１の補正値を求める工程と、
前記第１の補正値の平均値である第２の補正値を求める工程と、
前記第２の補正値を用いて前記荷電粒子ビームの照射位置を補正する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、
前記荷電粒子ビームの主偏向領域の任意の複数の点における位置ずれ量を求め、該位置ずれ量から第１の補正値を求める工程と、
前記第１の補正値の平均値である第２の補正値を求める工程と、
前記第２の補正値を用いて前記荷電粒子ビームの照射位置を補正する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４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装置であって、
前記荷電粒子ビームの主偏向領域の中心付近における位置ずれ量を求める機能を有する手段と、
複数の前記位置ずれ量から補正値を求める機能を有する手段と、
前記補正値から前記荷電粒子ビームの照射位置を補正する機能を有する手段とを備えることを特徴とするものである。

本発明の第５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装置であって、
前記荷電粒子ビームの主偏向領域全体における位置ずれ量を求め、該位置ずれ量から第１の補正値を求める機能を有する手段と、
前記第１の補正値の平均値である第２の補正値を求める機能を有する手段と、
前記第２の補正値を用いて前記荷電粒子ビームの照射位置を補正する機能を有する手段とを備えることを特徴とするものである。

本発明の第１の態様によれば、ドリフトの変動量による影響を抑制して高い精度での補正を実現することが可能となる。

本発明の第２の態様によれば、主偏向領域の形状に歪みが生じている場合にも、ドリフトの変動量による影響を抑制して高い精度で補正することが可能となる。

本発明の第３の態様によれば、主偏向領域の形状に歪みが生じている場合にも、ドリフトの変動量による影響を抑制して短時間で補正することが可能となる。

本発明の第４の態様によれば、主偏向領域の形状に歪みが生じている場合にも、ドリフトの変動量による影響を抑制して高い精度で補正することが可能となる。

本発明の第５の態様によれば、主偏向領域の形状に歪みが生じている場合にも、ドリフトの変動量による影響を抑制して短時間で補正することが可能となる。

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の様子を説明する図である。 一般的な補正量の与え方を説明する図である。 ドリフトが発生した場合の補正によって与えられるべき格子点を示す図である。 ドリフトが発生していない場合の補正によって与えられるべき格子点を示す図である。 本実施の形態による電子ビーム描画方法を示すフローチャートの一例である。 本実施の形態による電子ビーム描画方法を示すフローチャートの他の例である。 本実施の形態による電子ビーム描画方法を示すフローチャートの他の例である。 本実施の形態による電子ビーム描画方法を示すフローチャートの他の例である。 本実施の形態において、主偏向領域に描画するパターンの例である。 従来の電子ビーム描画装置の構成図である。

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において、試料室１の中には、試料であるマスク２を載置したステージ３が収容されている。ステージ３は、ステージ駆動回路４によって、ｘ方向（紙面に平行な方向）とｙ方向（紙面に垂直な方向）に駆動される。そして、ステージ３の移動位置は、レーザ側長計等を用いた位置回路５によって測定される。

マスク２の上には、電子ビーム光学系１０が配置されている。電子ビーム光学系１０は、電子銃６と、各種レンズ７，８，９，１１，１２と、ブランキング用偏向器１３と、ビーム寸法可変用偏向器１４と、ビーム走査用の主偏向器１５と、ビーム走査用の副偏向器１６と、ビーム成形用アパーチャ１７，１８とを有する。主偏向器１５は、電子ビームを所定のサブフィールドに位置決めする。一方、副偏向器１６は、サブフィールド内での図形描画単位の位置決めを行う。また、ビーム寸法可変用偏向器１４とビーム成形用アパーチャ１７，１８は、ビーム形状を制御する役割を果たす。

電子ビームによる描画工程では、まず、ステージ３を一方向に連続的に移動し、主偏向ビームの偏向幅に応じて短冊状に分割されたフレーム領域に描画処理を行う。次いで、前記方向と直交する方向にステージ３をステップ移動して、同じように描画処理を行う。これを繰り返すことにより、各フレーム領域が順次描画されて行く。

図１において、制御計算機２０には、磁気ディスク２１が接続されている。ここで、磁気ディスク２１には、ＬＳＩの描画データが格納されている。磁気ディスク２１から読み出された描画データは、フレーム領域毎にパターンメモリ２２に一時的に格納される。パターンメモリ２２に格納されたフレーム領域毎のパターンデータ、すなわち、描画位置や図形データ等からなるフレーム情報は、データ解析部であるパターンデータデコーダ２３と描画データデコーダ２４で解析された後、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および副偏向器ドライバ２８に送られる。

パターンデータデコーダ２３では、描画データを入力し、必要に応じて、フレーム領域に包含される図形データに反転処理を施して、反転パターンデータを生成する。次いで、フレームデータとして定義されている図形データを、ビーム成形用アパーチャ１７，１８の組み合わせによって形成可能な単位描画図形群に図形分割する。そして、得られたデータに基づいてブランキングデータを作成した後、これをブランキング回路２５に送る。また、所望とするビーム寸法データを作成して、これをビーム成形器ドライバ２６に送る。次に、ビーム成形器ドライバ２６から電子ビーム光学系１０のビーム寸法可変用偏向器１４に所定の偏向信号が送られ、これによって電子ビームの寸法が制御される。

描画データデコーダ２４では、フレームデータに基づいて、サブフィールドの位置決めのデータが作成される。得られたデータは、主偏向器ドライバ２７に送られる。そして、主偏向器ドライバ２７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、指定されたサブフィールド位置で電子ビームが偏向走査される。また、描画データデコーダ２４では、副偏向器走査のコントロール信号が発生して、副偏向器ドライバ２８に送られる。次いで、副偏向器ドライバ２８から副偏向器１６に所定の副偏向信号が送られ、これによってサブフィールド毎の描画が行われる。

図１において、副偏向器１６は、電子ビームの位置を高速且つ高精度に制御するのに用いられる。このため、副偏向器１６の偏向範囲は、マスク２上のサブフィールドに限定される。偏向がこの範囲を超える場合には、サブフィールドの位置を主偏向器１５で移動させることが必要となる。このように、主偏向器１５は、サブフィールドの位置を制御するのに用いられ、主偏向領域内でサブフィールドを移動させることができる。ここで、主偏向領域は、主偏向器１５によって偏向可能な領域である。また、描画中は、ステージ３が一方向に連続的に移動しているので、描画原点がステージ３の移動に追従するように、主偏向器１５によってサブフィールドの描画原点をトラッキングさせている。

このように、ビーム成形用アパーチャ１７，１８で成形された電子ビームは、主偏向器と副偏向器によって偏向され、連続的に移動するステージ３に追従しながら、照射位置を決められる。図２は、この様子を説明する図である。尚、図２において、３０は主偏向領域（フレーム）、３１は副偏向領域（サブフィールド）、３２はショット図形である。図に示すように、まず、ステージ（図示せず）をｘ方向に移動させながら、電子ビームによってストライプ領域２９を描画する。続いて、ｙ方向にステージをステップ送りして、次のストライプ領域２９を描画する。これを繰り返すことによって、試料の全面に描画を行うことができる。また、ｘ方向のステージ移動を連続的に行うとともに、電子ビームのショット位置をステージ移動に追従させることで、描画時間の短縮を図ることができる。但し、本実施の形態においては、ステージを停止させた状態で１つの主偏向領域の描画を行い、次の領域へ移動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の描画方法であってもよい。

次に、本実施の形態における描画方法の特徴について説明する。

電子ビームによる描画領域の任意の点における補正量は、例えば、マスクの表面形状を記述する関数の係数を最小自乗法により求めることによって算出される。具体的には、マスク上の複数の異なる位置でマスク面の高さを測定する。例えば、マスク上で対物レンズをマスクの高さ方向に上下させて自動的に合焦する検出機能（オートフォーカス機能）を用い、所定の位置に焦点を合わせたときの対物レンズの位置からマスク面の高さを検出する。本実施の形態においては、マスクの表面形状に加えて、ステージの位置決めを行うためにステージの端部に固定されるステージミラーの撓みも考慮して補正量を求める。

マスク上での描画指定位置（ｘ、ｙ）に対して、最小自乗法を用いて算出した補正係数を考慮した描画位置を（ｘ′、ｙ′）とすると、ｘ′とｙ′はそれぞれ次式によって表わされる。

ｘ′＝ａ_０＋ａ_１ｘ＋ａ_２ｙ
＋ａ_３ｘ^２＋ａ_４ｘｙ＋ａ_５ｙ^２
＋ａ_６ｘ^３＋ａ_７ｘ^２ｙ＋ａ_８ｘｙ^２＋ａ_９ｙ^３
＋ａ_１０ｘ^４＋ａ_１１ｘ^３ｙ＋ａ_１２ｘ^２ｙ^２＋ａ_１３ｘｙ^３＋ａ_１４ｙ^４

ｙ′＝ｂ_０＋ｂ_１ｘ＋ｂ_２ｙ
＋ｂ_３ｘ^２＋ｂ_４ｘｙ＋ｂ_５ｙ^２
＋ｂ_６ｘ^３＋ｂ_７ｘ^２ｙ＋ｂ_８ｘｙ^２＋ｂ_９ｙ^３
＋ｂ_１０ｘ^４＋ｂ_１１ｘ^３ｙ＋ｂ_１２ｘ^２ｙ^２＋ｂ_１３ｘｙ^３＋ｂ_１４ｙ^４

マスク上の点（ｘ、ｙ）におけるマスク面の高さをｚとすると、点（ｘ′、ｙ′）における高さｚ′は次式によって表わされる。尚、ｚ′は、マスクの撓みに加えて、ステージの位置決めを行うためにステージの端部に固定されるステージミラーの撓みが反映された値である。

ｚ′＝ｃ_０＋ｃ_１ｘ＋ｃ_２ｙ
＋ｃ_３ｘ^２＋ｃ_４ｘｙ＋ｃ_５ｙ^２
＋ｃ_６ｘ^３＋ｃ_７ｘ^２ｙ＋ｃ_８ｘｙ^２＋ｃ_９ｙ^３
＋ｃ_１０ｘ^４＋ｃ_１１ｘ^３ｙ＋ｃ_１２ｘ^２ｙ^２＋ｃ_１３ｘｙ^３＋ｃ_１４ｙ^４
（１）

図３は、補正量の与え方を説明する図である。図において、Ａは、理想的な描画位置を示す格子点であり、Ｂは、演算を用いた上記の補正によって与えられるべき格子点である。このように、本実施の形態では、試料上の描画領域を複数の領域に分割し、分割した各領域に対して領域毎に独立して補正量を与える。この方法によれば、描画領域の全体における補正量を１つの関数に基づいて計算する方法に比べて、局部的に補正量が増加する場合に補正の精度が低下するのを抑制することができる。

上記の補正には、電子ビームの時間的要因によるドリフト（以下、単にドリフトと称す。）による位置変動分が含まれる。図４は、ドリフトが発生した場合の補正によって与えられるべき格子点の一例である。図４では、理解を容易にするために、各格子点の近傍における主偏向領域部分を示している。この図より、ドリフトによって、主偏向領域に変動が起きていることが分かる。具体的には、主偏向領域が理想的な位置から回転および伸縮している。

図５は、図４と同様の電子ビーム露光装置を用いた他の例であり、実線は、補正によって与えられるべき格子点を結んだものである。また、図４と同じ線を点線で示している。

図５は、主偏向領域に回転や伸縮が起きておらず、ドリフトが発生していない場合に対応する。図５の実線を点線と比較すると、ドリフト発生の有無で補正量に違いが見られる。したがって、単にドリフトによる変動分を含めて補正しただけでは、ドリフトの変動量が考慮されず、補正の精度を低下させる結果となる。

図５において、ドリフトが発生した場合の格子点の位置と、ドリフトが発生していない場合の格子点の位置とを比較すると、両者のずれ量は、主偏向領域の位置によって異なることが分かる。具体的には、主偏向領域の隅でのずれ量は大きいが、主偏向領域の中心付近でのずれ量は小さい。すなわち、主偏向領域の中心付近は、ドリフトの変動量の影響を受け難い。つまり、主偏向領域に回転や伸縮が生じても、中心付近におけるずれは、隅におけるずれより小さいものとなる。したがって、主偏向領域の中心付近、具体的には、主偏向領域の中心を含む副偏向領域で補正係数を算出すれば、ドリフトの変動量による影響を抑制できるため、高い精度での補正を実現することが可能となる。

図６は、本実施の形態による電子ビーム描画方法を示すフローチャートである。

まず、ステップアンドリピート方式によって、電子ビームでマスクの主偏向領域全体に特定パターンを描画する（ステップ１０１）。尚、連続移動方式によって、主偏向領域の中心付近を含む領域のみに描画してもよい。

次いで、ステップ１０１で描画した主偏向領域の中心付近における点（ｘ、ｙ）において、電子ビームの照射位置と理想とする照射位置との位置ずれ量を求める（ステップ１０２）。尚、本例において、主偏向領域の中心付近とは、主偏向領域の中心を含む副偏向領域とすることができる。この場合、位置ずれ量は、主偏向領域の中心を含む副偏向領域における任意の１点についてのものとすることもできるし、また、主偏向領域の中心を含む副偏向領域における任意の複数の点の位置ずれ量の平均とすることもできる。さらに、主偏向領域の中心を含む副偏向領域とその周囲にある４つの副偏向領域における任意の複数の点の位置ずれ量の平均とすることもできる。

ステップ１０２の処理は、マスク上の複数の主偏向領域に対して行う。処理回数が多いほど、補正精度は高いものとなるが、処理に時間を要することにもなるので、場合に応じて適当な処理回数とすればよい。そして、ステップ１０２で得られた複数の位置ずれ量から補正係数を算出する（ステップ１０３）。

ステップ１０２の処理は、描画済みのマスクを計測器で計測し、得られた値から位置ずれ量を算出することによって行われる。補正係数を算出した後は、描画データデコーダ２４において、補正係数を反映したサブフィールドの位置決めのデータが作成される（ステップ１０４）。得られたデータは、主偏向器ドライバ２７と副偏向器ドライバ２８とにそれぞれ送られる。

続いて、送られたデータに基づいて、電子ビームによる描画が行われる（ステップ１０５）。具体的には、主偏向器ドライバ２７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、指定されたサブフィールド位置で電子ビームが偏向走査される。また、副偏向器ドライバ２８から、副偏向器１６に所定の副偏向信号が送られ、これによってサブフィールド毎の描画が行われる。

描画は、ステージをｘ方向に移動しながらストライプ領域に対して行い、次に、ｙ方向にステージをステップ送りした後、次のストライプ領域に対して行う。この際、ステージの移動は、ｘ方向に連続的に移動させるとともに、電子ビームのショット位置をステージ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。また、連続移動方式とする場合には、主偏向領域の幅を狭くして描画することが好ましい。詳しくは、主偏向領域を、主偏向領域の中心付近にある第１の副偏向領域と、第１の副偏向領域を挟んでステージの移動方向に対して前後に位置する第２の副偏向領域とを合わせた幅にして、電子ビームの照射を行うことが好ましい。このようにすると、常に主偏向領域の中心付近で描画を行うことが可能となる。

本実施の形態においては、主偏向領域全体における補正係数を求め、これを反映させた補正量を求めて描画を行うこともできる。この方法は、主偏向領域の形状に大きな歪みが生じている場合に有効である。図７のフローチャートを用いて、上記方法について説明する。

まず、ステップアンドリピート方式によって、電子ビームで試料の主偏向領域全体に特定パターンを描画する（ステップ２０１）。例えば、図１０に示すようなパターンを描画する。図１０では、主偏向領域４１の全体に渡って、パターン４２が等間隔で配置されている。各パターン４２の中心座標はどれもｘとｙが同じ値、すなわち、原点からのｘ方向の距離とｙ方向の距離が同じである。電子ビームによって図１０のパターン４２を描画した後、座標測定器を用いて中心座標の座標位置を測定する。これにより、主偏向領域の実際の形状を知ることができる。

次いで、ステップ２０１で描画した主偏向領域の全体において、電子ビームの照射位置と理想とする照射位置との位置ずれ量を求める（ステップ２０２）。

ステップ２０２の処理は、マスク上の複数の主偏向領域に対して行う。処理回数が多いほど、補正精度は高いものとなるが、処理に時間を要することにもなるので、場合に応じて適当な処理回数とすればよい。そして、ステップ２０２で得られた複数の位置ずれ量から第１の補正係数を算出する（ステップ２０３）。

次に、ステップ２０３で求めた第１の補正係数の平均値（第２の補正係数）を算出する（ステップ２０４）。第２の補正係数は、主偏向領域の形状に生じた歪みに対応するものである。

ステップ２０２の処理は、描画済みのマスクを計測器で計測し、得られた値から位置ずれ量を算出することによって行われる。これらの工程で必要な補正係数が算出された後は、描画データデコーダ２４において、第２の補正係数を反映したサブフィールドの位置決めのデータが作成される（ステップ２０５）。得られたデータは、主偏向器ドライバ２７と副偏向器ドライバ２８とにそれぞれ送られる。

続いて、送られたデータに基づいて、電子ビームによる描画が行われる（ステップ２０６）。具体的には、主偏向器ドライバ２７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、指定されたサブフィールド位置で電子ビームが偏向走査される。また、副偏向器ドライバ２８から、副偏向器１６に所定の副偏向信号が送られ、これによってサブフィールド毎の描画が行われる。

図７の方法によれば、主偏向領域の全体において補正係数を算出するので、図６の方法よりさらに精度の高い描画が可能となる。したがって、主偏向領域の幅を狭くしないでも連続移動方式により描画でき、高速での処理が実現可能である。尚、主偏向領域の任意の複数の点における位置ずれ量を求め、この位置ずれ量から第１の補正値を求めた後、第１の補正値の平均値である第２の補正値を求め、第２の補正値を用いて電子ビームの照射位置を補正してもよい。この方法によっても、精度の高い描画が可能である上に、主偏向領域の全体における補正係数を求める場合に比べて演算時間を短くできるので短時間での処理が可能となる。

図６および図７では、関数を用いて補正量を算出する方法について述べた。しかし、本実施の形態は、これに限られるものではなく、電子ビーム照射位置のマップを作成し、これによって補正量を求めてもよい。図８および図９を用いて、この方法による電子ビーム描画方法について説明する。

図８では、まず、ステップアンドリピート方式によって、電子ビームで試料の主偏向領域全体に特定パターンを描画する（ステップ３０１）。尚、連続移動方式によって、主偏向領域の中心付近を含む領域のみに描画してもよい。

次いで、ステップ３０１で描画した主偏向領域の中心付近における点（ｘ、ｙ）において、電子ビームの照射位置と理想とする照射位置との位置ずれ量を求める（ステップ３０２）。尚、本例において、主偏向領域の中心付近とは、主偏向領域の中心を含む副偏向領域とすることができる。この場合、位置ずれ量は、主偏向領域の中心を含む副偏向領域における任意の１点についてのものとすることもできるし、また、主偏向領域の中心を含む副偏向領域における任意の複数の点の位置ずれ量の平均とすることもできる。さらに、主偏向領域の中心を含む副偏向領域とその周囲にある４つの副偏向領域における任意の複数の点の位置ずれ量の平均とすることもできる。

ステップ３０２の処理は、マスク上の複数の主偏向領域に対して行う。処理回数が多いほど、補正精度は高いものとなるが、処理に時間を要することにもなるので、場合に応じて適当な処理回数とすればよい。そして、ステップ３０２で得られた複数の位置ずれ量から補正値を求める（ステップ３０３）。

ステップ３０２の処理は、描画済みのマスクを計測器で計測し、得られた値から位置ずれ量を算出することによって行われる。一方、ステップ３０３の処理は、図１の描画データデコーダ２４で行われる。補正値を求めた後は、引き続き描画データデコーダ２４において、補正値を反映したサブフィールドの位置決めのデータが作成される（ステップ３０４）。得られたデータは、主偏向器ドライバ２７と副偏向器ドライバ２８とにそれぞれ送られる。

続いて、送られたデータに基づいて、電子ビームによる描画が行われる（ステップ３０５）。具体的には、主偏向器ドライバ２７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、指定されたサブフィールド位置で電子ビームが偏向走査される。また、副偏向器ドライバ２８から、副偏向器１６に所定の副偏向信号が送られ、これによってサブフィールド毎の描画が行われる。

描画は、ステージをｘ方向に移動しながらストライプ領域に対して行い、次に、ｙ方向にステージをステップ送りした後、次のストライプ領域に対して行う。この際、ステージの移動は、ｘ方向に連続的に移動させるとともに、電子ビームのショット位置をステージ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。また、連続移動方式とする場合には、主偏向領域の幅を狭くして描画することが好ましい。詳しくは、主偏向領域を、主偏向領域の中心付近にある第１の副偏向領域と、第１の副偏向領域を挟んでステージの移動方向に対して前後に位置する第２の副偏向領域とを合わせた幅にして、電子ビームの照射を行うことが好ましい。このようにすると、常に主偏向領域の中心付近で描画を行うことが可能となる。尚、主偏向領域の中心が２つの副偏向領域の間にある場合には、これらの副偏向領域と、ステージの移動方向に対しこれらの副偏向領域の前後にそれぞれ３つ程度位置する副偏向領域とを合わせた幅にして、電子ビームの照射を行うことが好ましい。

図９は、主偏向領域全体における補正値を求め、これを反映させた補正量を求めて描画を行う例である。この方法は、主偏向領域の形状に大きな歪みが生じている場合に有効である。

まず、ステップアンドリピート方式によって、電子ビームで試料の主偏向領域全体に特定パターンを描画する（ステップ４０１）。具体的には、図７で説明したのと同様のパターン（例えば、図１０のパターン）を用いることができる。

次いで、ステップ４０１で描画した主偏向領域の全体において、電子ビームの照射位置と理想とする照射位置との位置ずれ量を求める（ステップ４０２）。

ステップ４０２の処理は、マスク上の複数の主偏向領域に対して行う。処理回数が多いほど、補正精度は高いものとなるが、処理に時間を要することにもなるので、場合に応じて適当な処理回数とすればよい。そして、ステップ４０２で得られた複数の位置ずれ量から第１の補正値を求める（ステップ４０３）。

次に、ステップ４０３で求めた第１の補正値の平均値（第２の補正値）を算出する（ステップ４０４）。第２の補正値は、主偏向領域の形状に生じた歪みに対応するものである。

ステップ４０２の処理は、描画済みのマスクを計測器で計測し、得られた値から位置ずれ量を算出することによって行われる。一方、ステップ４０３，４０４の処理は、図１の描画データデコーダ２４で行われる。これらの工程で必要な補正値が求められた後は、引き続き、描画データデコーダ２４において、第２の補正値を反映したサブフィールドの位置決めのデータが作成される（ステップ４０５）。得られたデータは、主偏向器ドライバ２７と副偏向器ドライバ２８とにそれぞれ送られる。

続いて、送られたデータに基づいて、電子ビームによる描画が行われる（ステップ４０６）。具体的には、主偏向器ドライバ２７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、指定されたサブフィールド位置で電子ビームが偏向走査される。また、副偏向器ドライバ２８から、副偏向器１６に所定の副偏向信号が送られ、これによってサブフィールド毎の描画が行われる。

図９の方法によれば、主偏向領域の全体において補正係数を算出するので、図８の方法よりさらに精度の高い描画が可能となる。したがって、主偏向領域の幅を狭くしないでも連続移動方式により描画でき、高速での処理が実現可能である。尚、主偏向領域の任意の複数の点における位置ずれ量を求め、この位置ずれ量から第１の補正値を求めた後、第１の補正値の平均値である第２の補正値を求め、第２の補正値を用いて電子ビームの照射位置を補正してもよい。この方法によっても、精度の高い描画が可能である上に、主偏向領域の全体における補正係数を求める場合に比べて演算時間を短くできるので短時間での処理が可能となる。

以上述べたように、本発明による電子ビーム描画方法および電子ビーム描画装置は、高い精度での描画が要求される用途に特に有効である。すなわち、主偏向領域の中心付近で補正量を求めることにより、ドリフトの変動量の影響を小さくして、高い精度で描画を行うことが可能となる。さらに、電子ビームの主偏向領域の全体または任意の複数の点における位置ずれ量を求め、この位置ずれ量から求めた補正値を用いて電子ビームの照射位置を補正することにより、一層高い精度での描画が可能となる。この方法は、特に、主偏向領域の形状に歪みが生じている場合に有効である。

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で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用いた場合にも適用可能である。

１ 試料室
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 各種レンズ
１０ 電子ビーム光学系
１３ ブランキング用偏向器
１４ ビーム寸法可変用偏向器
１５ 主偏向器
１６ 副偏向器
１７，１８ ビーム成形用アパーチャ
２０ 制御計算機
２１ 磁気ディスク
２２ パターンメモリ
２３ パターンデータデコーダ
２４ 描画データデコーダ
２５ ブランキング回路
２６ ビーム成形器ドライバ
２７ 主偏向ドライバ
２８ 副偏向ドライバ
２９ ストライプ領域
３０ 主偏向領域
３１ 副偏向領域
３２ ショット図形
４１ 主偏向領域
４２ パターン

Claims (3)

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、
   前記試料に所定のパターンを描画する前に、評価用試料を準備し、該評価用試料の描画領域を複数の主偏向領域に分割する工程と、
   前記複数の主偏向領域の各々に対し、荷電粒子ビームの位置ずれを測定するための複数の評価用パターンを描画する工程と、
   前記複数の評価用パターンから前記荷電粒子ビームの位置ずれ量を求め、該位置ずれ量から前記各主偏向領域における複数の第１の補正値を求める工程と、
   前記第１の補正値から平均値である第２の補正値を求める工程とを有し、
   前記試料に所定のパターンを描画する際は、前記第２の補正値を用いて前記荷電粒子ビームを前記ステージ上の試料に照射し、所定のパターンを描画することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
2. 前記荷電粒子ビームの位置ずれ量は、前記電子ビームの照射位置と理想とする照射位置との位置ずれ量とすることを特徴とする請求項１に記載の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装置であって、
   前記試料に所定のパターンを描画する前に、評価用試料を準備し、該評価用試料の描画領域を複数の主偏向領域に分割する機能を有する手段と、
   前記複数の主偏向領域の各々に対し、荷電粒子ビームの位置ずれを測定するための複数の評価用パターンを描画する機能を有する手段と、
   前記複数の評価用パターンから前記荷電粒子ビームの位置ずれ量を求め、該位置ずれ量から前記各主偏向領域における複数の第１の補正値を求める機能を有する手段と、
   前記第１の補正値から平均値である第２の補正値を求める機能を有する手段とを備え、
   前記試料に所定のパターンを描画する際は、前記第２の補正値を用いて前記荷電粒子ビームを前記ステージ上の試料に照射し、所定のパターンを描画することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。