JP5688308B2 - 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、基板の高さ方向分布による偏向位置補正を行なう描画方法および装置に関する。

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６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方式（ＶＳＢ方式）という。

かかる電子ビーム描画を行う際、描画装置の位置誤差を生む要因は様々あるが、その１つとして電子ビームの偏向誤差が挙げられる。基板の描画面は完全な平面とはいかないので、描画面には凹凸が生じている。かかる凹凸による高さ方向分布によって焦点位置がずれ描画寸法も変動する。よって、描画面のかかる高さ方向分布による描画寸法のずれをビームの偏向位置で補正すべく、例えば、基板面の高さ方向分布によって偏向位置を補正する等の手法（例えば、特許文献１参照）が行なわれている。しかしながら、パターンの微細化に伴って、従来の偏向位置補正だけでは、その寸法精度の要求に対して補正残差が残ってしまい、かかる寸法精度の要求に応えられないようになりつつある。例えば、ダブルパターニング等の多重描画法においては位置誤差を例えば数ｎｍ以下に抑える必要が生じている。

特開２００７−０４３０８３号公報

上述したように、パターンの微細化に伴って、従来の偏向位置補正だけでは、その寸法精度の要求に対して補正残差が残ってしまい、かかる寸法精度の要求に応えられないようになりつつある。

そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、従来よりもさらに偏向精度を向上させることが可能な描画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、
描画対象となる基板の高さ方向分布を測定する測定部と、
基板の描画位置に依存して生じるパターンの位置誤差を高さ方向の値に換算した位置依存高さ方向分布を入力し、基板の高さ方向分布に、位置依存高さ方向分布を加算して、基板の高さ方向分布を補正する高さ方向分布補正部と、
補正された高さ方向分布を用いて描画されるパターンの位置ずれ量を演算する偏向ずれ量演算部と、
得られた偏向ずれ量が補正された位置に荷電粒子ビームを偏向するための偏向量を演算する偏向量演算部と、
得られた偏向量で荷電粒子ビームを偏向して、基板にパターンを描画する描画部と、
を備え、
前記位置依存高さ方向分布は、荷電粒子ビームを用いて事前に評価基板に描画したパターンを基に得られた前記基板の描画位置に依存して生じるパターンの位置誤差を高さ方向の値に換算することによって求められることを特徴とする。

また、高さ方向分布補正部は、さらに、基板への描画時間に依存して生じるパターンの位置誤差を高さ方向の値に換算した時間依存高さ方向分布を入力し、補正後の基板の高さ方向分布に、さらに、時間依存高さ方向分布を加算して、基板の高さ方向分布をさらに補正し、
偏向ずれ量演算部は、さらに、時間依存高さ方向分布によって補正された高さ方向分布を用いて描画されるパターンの偏向ずれ量を演算し、
偏向量演算部は、さらに、時間依存高さ方向分布を用いて補正された高さ方向分布による偏向ずれ量が補正された位置に荷電粒子ビームを偏向するための偏向量を演算すると好適である。

本発明の他の態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
描画対象となる基板の高さ方向分布を測定する測定部と、
基板への描画時間に依存して生じるパターンの位置誤差を高さ方向の値に換算した時間依存高さ方向分布を入力し、基板の高さ方向分布に、時間依存高さ方向分布を加算して、基板の高さ方向分布を補正する高さ方向分布補正部と、
補正された高さ方向分布を用いて描画されるパターンの位置ずれ量を演算する偏向ずれ量演算部と、
得られた偏向ずれ量が補正された位置に荷電粒子ビームを偏向するための偏向量を演算する偏向量演算部と、
得られた偏向量で荷電粒子ビームを偏向して、基板に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。

本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画方法は、
描画対象となる基板の高さ方向分布を測定する工程と、
基板の描画位置に依存して生じるパターンの位置誤差を高さ方向の値に換算した位置依存高さ方向分布を入力し、基板の高さ方向分布に、位置依存高さ方向分布を加算して、基板の高さ方向分布を補正する工程と、
補正された高さ方向分布を用いて描画されるパターンの偏向ずれ量を演算する工程と、
得られた偏向ずれ量が補正された位置に荷電粒子ビームを偏向するための偏向量を演算する工程と、
得られた偏向量で荷電粒子ビームを偏向して、基板にパターンを描画する工程と、
を備え、
前記位置依存高さ方向分布は、荷電粒子ビームを用いて事前に評価基板に描画したパターンを基に得られた前記基板の描画位置に依存して生じるパターンの位置誤差を高さ方向の値に換算することによって求められることを特徴とする。

本発明の他の態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
描画対象となる基板の高さ方向分布を測定する工程と、
基板への描画時間に依存して生じるパターンの位置誤差を高さ方向の値に換算した時間依存高さ方向分布を入力し、基板の高さ方向分布に、時間依存高さ方向分布を加算して、基板の高さ方向分布を補正する工程と、
補正された高さ方向分布を用いて描画されるパターンの偏向ずれ量を演算する工程と、
得られた偏向ずれ量が補正された位置に荷電粒子ビームを偏向するための偏向量を演算する工程と、
得られた偏向量で荷電粒子ビームを偏向して、基板にパターンを描画する工程と、
を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、基板の高さ方向分布だけでは残ってしまう補正残差をさらに補正できる。よって、従来よりもさらに偏向精度を向上させることができる。

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における描画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１における高さ方向の分布によって変化するパターンのずれを説明するための概念図である。 実施の形態１における高さ方向の分布に対する偏向ずれを示すグラフと式の一例を示す図である。 実施の形態１における評価基板と評価パターンの一例を示す図である。 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。

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。また、荷電粒子ビーム装置の一例として、可変成形型の描画装置について説明する。

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、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。特に、可変成形型の描画装置の一例である。描画部１５０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、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、主偏向器２０８及び副偏向器２０９が配置されている。描画室１０３内には、ＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５上には、描画時には描画対象となるマスク等の試料１０１が配置される。試料１０１には、半導体装置を製造する際の露光用マスクが含まれる。また、試料１０１には、レジストが塗布された、まだ何も描画されていないマスクブランクスが含まれる。また、描画室１０３には、試料１０１の上方から試料１０１面に向かって斜めにレーザを照射する照射部と試料１０１で反射したレーザ光を受光する受光部によって構成されるＺセンサ２１０が配置される。

制御部１６０は、制御計算機ユニット１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１２０、アンプ２１２、及び磁気ディスク装置等の記憶装置１４０，１４２，１４６，１４７，１４８，１４９を有している。制御計算機ユニット１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１２０、アンプ２１２、及び磁気ディスク装置等の記憶装置１４０，１４２，１４６，１４７，１４８，１４９は、図示しないバスを介して互いに接続されている。

制御計算機ユニット１１０内には、Ｚ測定部５０、Ｚマップ作成部５２、Ｚマップ補正部５４、描画データ処理部５６、描画制御部５８、位置依存ずれ量演算部７２、時間依存ずれ量演算部７４、位置依存Ｚマップ演算部７６、及び時間依存Ｚマップ演算部７８が配置されている。Ｚ測定部５０、Ｚマップ作成部５２、Ｚマップ補正部５４、描画データ処理部５６、描画制御部５８、位置依存ずれ量演算部７２、時間依存ずれ量演算部７４、位置依存Ｚマップ演算部７６、及び時間依存Ｚマップ演算部７８といった機能は、電気回路等のハードウェアで構成されてもよいし、これらの機能を実行するプログラム等のソフトウェアで構成されてもよい。或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより構成されてもよい。Ｚ測定部５０、Ｚマップ作成部５２、Ｚマップ補正部５４、描画データ処理部５６、描画制御部５８、位置依存ずれ量演算部７２、時間依存ずれ量演算部７４、位置依存Ｚマップ演算部７６、及び時間依存Ｚマップ演算部７８に入出力される情報および演算中の情報はメモリ１１２にその都度格納される。

偏向制御回路１２０内には、Ｚ補正部６０、及び偏向量演算部６２が配置されている。Ｚ補正部６０、及び偏向量演算部６２といった機能は、電気回路等のハードウェアで構成されてもよいし、これらの機能を実行するプログラム等のソフトウェアで構成されてもよい。或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより構成されてもよい。Ｚ補正部６０、及び偏向量演算部６２に入出力される情報および演算中の情報は図示しないメモリにその都度格納される。

ここで、図１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成を記載している。描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成を備えていても構わない。例えば、位置偏向用には、主偏向器２０８と副偏向器２０９の主副２段の多段偏向器を用いているが、３段以上の多段偏向器によって位置偏向を行なう場合であってもよい。

図２は、実施の形態１における描画方法の要部工程を示すフローチャート図である。図２において、実施の形態１における描画方法は、描画開始前の前処理と実描画処理とを実施する。まず、前処理として、Ｚ測定工程（Ｓ１０２）と、Ｚマップ作成工程（Ｓ１０４）と、評価パターン描画工程（Ｓ１０６）と、回転、伸縮測定工程（Ｓ１０８）と、位置依存ずれ量演算工程（Ｓ１１０）と、時間依存ずれ量演算工程（Ｓ１１２）と、位置依存ΔＺ分布演算工程（Ｓ１１４）と、時間依存ΔＺ分布演算工程（Ｓ１１６）といった一連の工程を実施する。次に、実描画工程として、Ｚ測定工程（Ｓ２０２）と、Ｚマップ作成工程（Ｓ２０４）と、Ｚマップ補正工程（Ｓ２０６）と、描画開始処理工程（Ｓ２０８）と、Ｚマップ補正工程（Ｓ２１０）と、描画再開処理工程（Ｓ２１２）といった一連の工程を実施する。

図３は、実施の形態１における高さ方向の分布によって変化するパターンのずれを説明するための概念図である。電子ビーム描画において、磁場レンズ系での偏向領域のＺ（基板面と垂直な方向：高さ方向）に対して、図３に示すように偏向ずれが生じることで偏向領域の位置がずれる。焦点高さ位置（Ｚ＝０）において、正確な位置に描画される場合に、Ｚ値が変化するのに応じて、偏向領域が回転（ｒｏｔ）し、さらに、領域サイズの伸縮（ｓｃａｌｅ、或いは「Ｅｘｐ．」と示す）も生じる。例えば、図３の例では、Ｚ値が負の方向（レンズ系から遠くになる方向）にずれるにしたがって、徐々に、左回りに回転していき、領域サイズが伸びていく。逆に、Ｚ値が正の方向（レンズ系に近づく方向）にずれるにしたがって、徐々に、右回りに回転していき、領域サイズが縮小していく。例えば、ＸＹステージ１０５に高さ位置の異なる複数のマークを配置しておき、かかる複数のマーク位置を電子ビームでスキャンすることでＺ値に対する偏向ずれの変化率を求めることができる。

図４は、実施の形態１における高さ方向の分布に対する偏向ずれを示すグラフと式の一例を示す図である。図３に示した偏向ずれの測定値から、図４に示すようなＺ値に対する回転量と伸縮量とを求めることができる。かかる相対関係から偏向ずれ量（ｄｘ，ｄｙ）は、図４に示す式で求めることができる。よって、描画対象となる試料１０１の各位置でのＺ値（高さ位置）をＺセンサ２１０で測定することで高さ方向分布を測定し、マップ化することでかかる偏向ずれ量（ｄｘ，ｄｙ）を演算できる。実際に描画する際には、例えば、かかる偏向ずれ量（ｄｘ，ｄｙ）を、符号を反転させて設計上の描画位置（ｘ，ｙ）に加算した位置で偏向量を演算すればよい。しかしながら、上述したように、パターンの微細化に伴い、かかる補正による補正残差も無視できなくなってきている。補正残差には、描画位置に依存した位置依存の補正残差分と描画時間に応じて生じる時間依存の補正残差分が存在すると考えられる。そこで、実施の形態１では、かかる位置依存の補正残差分と時間依存の補正残差分を求めて、かかる補正残差も補正の対象とする。そのために、実描画前に前処理として、かかる補正残差分を求める。

図５は、実施の形態１における評価基板と評価パターンの一例を示す図である。図５（ａ）に示すように、評価基板には、１順目（１ｓ）のチップパターンと２順目（２ｓ）のチップパターンとが隣接或いは近隣に描画される。評価パターンは、評価基板面内に格子状に配置される複数のチップパターンで構成される。各チップは、図５（ｂ）に示すように、例えば正方形或いは長方形といった矩形の複数のコンタクトパターンが位置測定用に配列されるようにレイアウトされるとよい。１つのチップは、例えば、偏向領域サイズに設定されると好適である。かかる評価パターンを描画すべく、描画装置１００のＸＹステージ１０５上に評価基板が載地される。評価パターンのパターンデータは記憶装置１４２に外部より入力され、格納されている。

Ｚ測定工程（Ｓ１０２）として、まず、評価基板面の高さ位置（Ｚ値）を測定する。測定は、ＸＹステージ１０５を移動させながらＺセンサ２１０で各位置のＺ値を測定する。Ｚセンサ２１０の出力はアンプ２１２を介してＺ測定部５０に出力される。Ｚ測定部５０は、かかる測定値を取得する。Ｚ値を測定する位置は細分化した方がより精度が向上するが、例えば、上述したチップを配置する位置毎に測定してもよい。

Ｚマップ作成工程（Ｓ１０４）として、Ｚマップ作成部５２は、得られたＺ値から高さ方向分布（Ｚマップ）を作成する。Ｚマップは記憶装置１４９に格納されればよい。

評価パターン描画工程（Ｓ１０６）として、まず、描画データ処理部５６が記憶装置１４２から評価パターンのパターンデータを読み出し、複数段のデータ変換処理を行って、装置固有のショットデータを生成する。ショットデータは記憶装置１４６に一時的に格納される。描画制御部５８の制御の下、偏向制御回路１２０がショットデータを入力し、Ｚ補正部６０によって、上述したＺ値（高さ位置）に対する偏向ずれ量（ｄｘ，ｄｙ）を演算する。そして、偏向量演算部６２が評価パターンのパターンデータ上の偏向位置（ｘ，ｙ）に演算された偏向ずれ量（ｄｘ，ｄｙ）を、符号を反転させて加算した位置への偏向量を演算する。以上のようにして、各位置へビームをショットする際の偏向量が演算される。そして、描画制御部５８の制御の下、描画部１５０は、図５（ａ）に示すように、評価基板に満遍なく偏向領域を設定して、各偏向領域について、図５（ｂ）に示す評価パターンを描画する。例えば、左下から順に、その段の右側へと描画を進めていく。そして、その段の描画が終了したら、上側に１つ段をずらして、ずらした段の描画を進めていく。このように、順に、描画を進め、評価基板全面について描画する。かかる動作を１順目（１ｓ）と２順目（２ｓ）といったように例えば２回繰り返す。２ｓでは、１ｓで描画した評価パターンに隣接した位置あるいは近隣の位置に同じパターンを描画するとよい。

回転、伸縮測定工程（Ｓ１０８）として、各チップのコンタクトパターンの位置を測定して、各チップが配置された偏向領域における回転量と伸縮量を測定する。上述したようにして描画された評価パターンは、評価基板面の高さ位置での偏向ずれ補正が行なわれて描画されたパターンである。よって、評価パターンの位置を測定すれば、各偏向領域における回転量と伸縮量とがわかる。例えば、チップ毎に、ｘ，ｙの２変数の１次関数でフィッティングすることで各位置での偏向領域の回転量（ｒｏｔ）と伸縮量（ｓｃａｌｅ）を演算できる。評価パターンの測定結果（測定データ）は、記憶装置１４７に外部より入力され、格納される。

位置依存ずれ量演算工程（Ｓ１１０）として、位置依存ずれ量演算部７２は、評価パターンの測定データを読み出し、描画位置に依存したずれ量を演算する。ここでは、例えば、各位置で、１ｓでの測定結果と２ｓでの測定結果の平均値を求めることで、時間に依存しないで描画位置に依存したずれ量を求めることができる。

時間依存ずれ量演算工程（Ｓ１１２）として、時間依存ずれ量演算部７４は、評価パターンの測定データを読み出し、描画時間に依存したずれ量を演算する。ここでは、例えば、各位置で、１ｓでの測定結果から先に求めた位置依存ずれ量を差し引く。同様に、各位置で、２ｓでの測定結果から先に求めた位置依存ずれ量を差し引く。そして、描画時間順に、差分値を並べることで、位置に依存しない、時間に依存したずれ量を求めることができる。

実施の形態１では、さらに、これらの位置依存ずれ量と時間依存ずれ量とをＺ値に換算する。

位置依存ΔＺ分布演算工程（Ｓ１１４）として、位置依存Ｚマップ演算部７６は、基板の描画位置に依存して生じるパターンの位置誤差（設計位置に対する位置ずれ量）を高さ方向のＺ値に換算した位置依存高さ方向分布Δｚ（ｐｏｓ．）を演算する。図４で示した式を用いて、各位置（ｘ，ｙ）における位置依存ずれ量（ｄｘ，ｄｙ）からｚ値（Δｚ）を逆算すればよい。以上のようにして、位置依存高さ方向分布Δｚ（ｐｏｓ．）（或いはΔｚ（ｐｏｓ．）マップともいう）を演算する。演算された位置依存高さ方向分布Δｚ（ｐｏｓ．）は、記憶装置１４８に格納される。

時間依存ΔＺ分布演算工程（Ｓ１１６）として、時間依存Ｚマップ演算部７８は、基板への描画時間に依存して生じるパターンの位置誤差（設計位置に対する位置ずれ量）を高さ方向の値に換算した時間依存高さ方向分布Δｚ（ｔｉｍｅ）を演算する。図４で示した式を用いて、各位置（ｘ，ｙ）における時間依存ずれ量（ｄｘ，ｄｙ）からｚ値（Δｚ）を逆算すればよい。以上のようにして、時間依存高さ方向分布Δｚ（ｔｉｍｅ）（或いはΔｚ（ｔｉｍｅ）マップともいう）を演算する。演算された時間依存高さ方向分布Δｚ（ｔｉｍｅ）は、記憶装置１４８に格納される。

以上のようにして、位置依存高さ方向分布Δｚ（ｐｏｓ．）と時間依存高さ方向分布Δｚ（ｔｉｍｅ）とを取得する。上述した例では、描画装置１００内で位置依存高さ方向分布Δｚ（ｐｏｓ．）と時間依存高さ方向分布Δｚ（ｔｉｍｅ）とを演算して求めているが、これに限るものではない。描画装置１００の外部で求めてから記憶装置１４８に格納してもよい。そして、これらを用いて、描画対象基板となる試料１０１に対して実描画を行う。試料１０１に対して描画する描画データ（レイアウトデータ）は、記憶装置１４０に外部から入力され、格納される。

Ｚ測定工程（Ｓ２０２）として、Ｚ測定部５０は、描画対象となる基板の高さ方向分布を測定する。言い換えれば、各位置において、描画対象基板となる試料１０１の描画面の高さ位置（Ｚ値）を測定する。測定方法は、上述した内容と同様である。

Ｚマップ作成工程（Ｓ２０４）として、Ｚマップ作成部５２は、各位置で測定された高さ位置（Ｚ値）を用いて、高さ方向分布（Ｚマップ）を作成する。Ｚマップは、記憶装置１４９に格納される。

Ｚマップ補正工程（Ｓ２０６）として、Ｚマップ補正部５４は、基板の描画位置に依存して生じるパターンの位置誤差を高さ方向の値に換算した位置依存高さ方向分布を入力し、基板の高さ方向分布に、位置依存高さ方向分布を加算して、基板の高さ方向分布を補正する。Ｚマップ補正部５４は、高さ方向分布補正部の一例である。具体的には、Ｚマップ補正部５４は、記憶装置１４８から位置依存高さ方向分布Δｚ（ｐｏｓ．）を読み出し、作成されたＺマップの各値に、位置依存高さ方向分布Δｚ（ｐｏｓ．）の対応位置の値を加算する。これにより、位置依存のずれ量が補正されたＺマップにすることができる。補正後のＺマップは、記憶装置１４９に格納され、先に格納されているＺマップと置き換える。或いは上書きされてもよい。

描画開始処理工程（Ｓ２０８）として、まず、描画データ処理部５６は、記憶装置１４０から描画データを読み出し、複数段のデータ変換処理を行って、装置固有のショットデータを生成する。描画装置１００で図形パターンを描画するためには、１回のビームのショットで照射できるサイズに描画データに定義された各図形パターンを分割する必要がある。そこで、描画データ処理部５６は、描画データが示す図形パターンを１回のビームのショットで照射できるサイズに分割してショット図形を生成する。そして、ショット図形毎にショットデータを生成する。ショットデータには、例えば、図形種、図形サイズ、照射位置、及び照射量が定義される。生成されたショットデータは記憶装置１４６に順次一時的に格納される。

そして、偏向ずれ量演算工程として、Ｚ補正部６０は、ショットデータを読み出し、ショットデータ毎に、補正されたＺ’マップ（Ｚマップ＋Δｚ（ｐｏｓ．））を参照して、各位置（ｘ，ｙ）に対して描画されるパターンの偏向ずれ量（ｄｘ，ｄｙ）を演算する。Ｚ補正部６０は、偏向ずれ量演算部の一例である。補正演算は、図４で示した式を用いればよい。

そして、偏向量演算工程として、偏向量演算部６２は、得られた偏向ずれ量（ｄｘ，ｄｙ）が補正された位置（ｘ，ｙ）に電子ビーム２００を偏向するための偏向量を演算する。具体的には、偏向量演算部６２がショットデータ上の偏向位置（ｘ，ｙ）に演算された偏向ずれ量（ｄｘ，ｄｙ）を、符号を反転させて加算した位置への偏向量を演算する。以上のようにして、各位置へビームをショットする際の偏向量が演算される。そして、描画制御部５８の制御の下、描画部１５０は、得られた偏向量で電子ビーム２００を偏向して、試料１０１にパターンを描画する。具体的には、以下のように動作する。

電子銃２０１（放出部）から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２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。偏向器２０５によって、かかる第２のアパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像は偏向制御され、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２０６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２０７により焦点を合わせ、主偏向器２０８及び副偏向器２０９によって偏向され、連続的に移動するＸＹステージ１０５に配置された試料１０１の所望する位置に照射される。図１では、位置偏向に、主副２段の多段偏向を用いた場合を示している。かかる場合には、主偏向器２０８で描画領域を仮想分割したサブフィールド（ＳＦ）の基準位置にステージ移動に追従しながら該当ショットの電子ビーム２００を偏向し、副偏向器２０９でＳＦ内の各照射位置にかかる該当ショットのビームを偏向すればよい。

ここで、描画を開始してから時間が経過することで、時間依存のずれ量が生じてくる。そこで、実施の形態１では、描画処理を開始した後、所定の時間が経過後、先に求めた時間依存のずれ量を補正する。描画処理は、描画領域を短冊状にストライプ領域に分割して、ストライプ領域毎に描画処理を進めていく。そして、電子ビーム描画では、時間の経過等によりビームドリフトが生じる。そのため、例えば、描画中に定期的或いは不定期で一時描画処理を中断し、ドリフト補正を行う。例えば、１０分後、或いは２０分後といった時間経過後に描画を一時中断して補正する。ドリフト補正は、ストライプ領域間で行うことが多い。そこで、実施の形態１では、かかるドリフト補正といった一旦描画処理を中断した際に、Ｚマップを補正する。

Ｚマップ補正工程（Ｓ２１０）として、Ｚマップ補正部５４は、さらに、時間依存高さ方向分布Δｚ（ｔｉｍｅ）を入力し、描画開始前に補正した基板の高さ方向分布に、さらに、時間依存高さ方向分布Δｚ（ｔｉｍｅ）を加算して、基板の高さ方向分布をさらに補正する。具体的には、一旦描画処理を中断した際に、Ｚマップ補正部５４は、描画開始時点から中断した時点での描画時間を測定する。そして、Ｚマップ補正部５４は、記憶装置１４８から時間依存高さ方向分布Δｚ（ｔｉｍｅ）を読み出し、かかる描画時間に応じた高さ位置Δｚ（ｔｉｍｅ）をＺマップの各位置の値に加算する。これにより、さらに、時間依存のずれ量が補正されたＺマップにすることができる。補正後のＺマップは、記憶装置１４９に格納され、先に格納されているＺマップと置き換える。或いは上書きされてもよい。

描画再開処理工程（Ｓ２１２）として、描画処理を再開する。具体的には、偏向ずれ量演算工程として、Ｚ補正部６０は、ショットデータを読み出し、ショットデータ毎に、さらに時間依存分も補正されたＺ”マップ（Ｚマップ＋Δｚ（ｐｏｓ．）＋Δｚ（ｔｉｍｅ））を参照して、各位置（ｘ，ｙ）に対して描画されるパターンの偏向ずれ量（ｄｘ，ｄｙ）を演算する。Ｚ補正部６０は、偏向ずれ量演算部の一例である。補正演算は、図４で示した式を用いればよい。

そして、偏向量演算工程として、偏向量演算部６２は、得られた偏向ずれ量（ｄｘ，ｄｙ）が補正された位置（ｘ，ｙ）に電子ビーム２００を偏向するための偏向量を演算する。具体的には、偏向量演算部６２がショットデータ上の偏向位置（ｘ，ｙ）に演算された偏向ずれ量（ｄｘ，ｄｙ）を、符号を反転させて加算した位置への偏向量を演算する。以上のようにして、各位置へビームをショットする際の偏向量が演算される。そして、描画制御部５８の制御の下、描画部１５０は、得られた偏向量で電子ビーム２００を偏向して、試料１０１にパターンを描画する。

そして、次の描画中断時に、再度、Ｚマップ補正工程（Ｓ２１０）から描画再開処理工程（Ｓ２１２）までを繰り返す。ここで、次のＺマップ補正工程（Ｓ２１０）では、再開時から更なる中断時までの時間に相当する高さ位置Δｚを時間依存高さ方向分布Δｚ（ｔｉｍｅ）から読み出して加算してもよい。或いは、先に加算した時間依存高さ方向分布Δｚ（ｔｉｍｅ）値を差分し、その代わりに、当初の描画開始時から今回の中断時の時点までの時間に相当する高さ位置Δｚを時間依存高さ方向分布Δｚ（ｔｉｍｅ）から読み出して加算してもよい。

以上のように時間経過に応じて時間依存高さ方向分布Δｚ（ｔｉｍｅ）を補正していく。これにより、当初は位置依存分の補正残差が補正され、描画開始後は時間経過に応じて時間依存の補正残差を補正できる。

ここで、上述した例では、位置依存分の補正残差と時間依存の補正残差の両方を補正しているが、これに限るものではない。精度は落ちるが、Ｚマップに対して時間依存の補正残差だけを補正するようにしても構わない。或いは、Ｚマップに対して位置依存の補正残差だけを補正するようにしても構わない。いずれにしても当初のＺマップだけでは補正できなかった補正残差を補正できる。よって、基板の高さ方向分布だけでは残ってしまう補正残差をさらに補正できる。よって、偏向形状の残差を補正でき、従来よりもさらに偏向精度を向上させることができる。

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。

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方法は、本発明の範囲に包含される。

５０ Ｚ測定部
５２ Ｚマップ作成部
５４ Ｚマップ補正部
５６ 描画データ処理部
５８ 描画制御部
６０ Ｚ補正部
６２ 偏向量演算部
７２ 位置依存ずれ量演算部
７４ 時間依存ずれ量演算部
７６ 位置依存Ｚマップ演算部
７８時間依存Ｚマップ演算部
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 制御計算機ユニット
１１２ メモリ
１２０ 偏向制御回路
１４０，１４２，１４６，１４７，１４８，１４９ 記憶装置
１５０ 描画部
１６０ 制御部
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 投影レンズ
２０５ 偏向器
２０６，４２０ 第２のアパーチャ
２０７ 対物レンズ
２０８ 主偏向器
２０９ 副偏向器
２１０ Ｚセンサ
２１２ アンプ
３３０ 電子線
４１１ 開口
４２１ 可変成形開口
４３０ 荷電粒子ソース

Claims (5)

1. 描画対象となる基板の高さ方向分布を測定する測定部と、
   前記基板の描画位置に依存して生じるパターンの位置誤差を高さ方向の値に換算した位置依存高さ方向分布を入力し、前記基板の高さ方向分布に、前記位置依存高さ方向分布を加算して、前記基板の高さ方向分布を補正する高さ方向分布補正部と、
   補正された前記高さ方向分布を用いて描画されるパターンの偏向ずれ量を演算する偏向ずれ量演算部と、
   得られた偏向ずれ量が補正された位置に荷電粒子ビームを偏向するための偏向量を演算する偏向量演算部と、
   得られた偏向量で荷電粒子ビームを偏向して、基板にパターンを描画する描画部と、
   を備え、
   前記位置依存高さ方向分布は、荷電粒子ビームを用いて事前に評価基板に描画したパターンを基に得られた前記基板の描画位置に依存して生じるパターンの位置誤差を高さ方向の値に換算することによって求められることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
2. 前記高さ方向分布補正部は、さらに、前記基板への描画時間に依存して生じるパターンの位置誤差を高さ方向の値に換算した時間依存高さ方向分布を入力し、補正後の基板の高さ方向分布に、さらに、前記時間依存高さ方向分布を加算して、前記基板の高さ方向分布をさらに補正し、
   前記位置ずれ量演算部は、さらに、前記時間依存高さ方向分布によって補正された前記高さ方向分布を用いて描画されるパターンの偏向ずれ量を演算し、
   前記偏向量演算部は、さらに、前記時間依存高さ方向分布を用いて補正された高さ方向分布による偏向ずれ量が補正された位置に荷電粒子ビームを偏向するための偏向量を演算す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。
3. 描画対象となる基板の高さ方向分布を測定する測定部と、
   前記基板への描画時間に依存して生じるパターンの位置誤差を高さ方向の値に換算した時間依存高さ方向分布を入力し、前記基板の高さ方向分布に、前記時間依存高さ方向分布を加算して、前記基板の高さ方向分布を補正する高さ方向分布補正部と、
   補正された前記高さ方向分布を用いて描画されるパターンの偏向ずれ量を演算する偏向ずれ量演算部と、
   得られた偏向ずれ量が補正された位置に荷電粒子ビームを偏向するための偏向量を演算する偏向量演算部と、
   得られた偏向量で荷電粒子ビームを偏向して、基板に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。
4. 描画対象となる基板の高さ方向分布を測定する工程と、
   前記基板の描画位置に依存して生じるパターンの位置誤差を高さ方向の値に換算した位置依存高さ方向分布を入力し、前記基板の高さ方向分布に、前記位置依存高さ方向分布を加算して、前記基板の高さ方向分布を補正する工程と、
   補正された前記高さ方向分布を用いて描画されるパターンの偏向ずれ量を演算する工程と、
   得られた偏向ずれ量が補正された位置に荷電粒子ビームを偏向するための偏向量を演算する工程と、
   得られた偏向量で荷電粒子ビームを偏向して、基板にパターンを描画する工程と、
   を備え、
   前記位置依存高さ方向分布は、荷電粒子ビームを用いて事前に評価基板に描画したパターンを基に得られた前記基板の描画位置に依存して生じるパターンの位置誤差を高さ方向の値に換算することによって求められることを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
5. 描画対象となる基板の高さ方向分布を測定する工程と、
   前記基板への描画時間に依存して生じるパターンの位置誤差を高さ方向の値に換算した時間依存高さ方向分布を入力し、前記基板の高さ方向分布に、前記時間依存高さ方向分布を加算して、前記基板の高さ方向分布を補正する工程と、
   補正された前記高さ方向分布を用いて描画されるパターンの偏向ずれ量を演算する工程と、
   得られた偏向ずれ量が補正された位置に荷電粒子ビームを偏向するための偏向量を演算する工程と、
   得られた偏向量で荷電粒子ビームを偏向して、基板にパターンを描画する工程と、
   を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。

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