JP6262007B2 - セトリング時間の取得方法 - Google Patents

Description

本発明は、セトリング時間の取得方法に係り、例えば、電子ビーム描画装置における電子ビームの偏向を行う偏向用のアンプのセトリング時間の取得方法に関する。

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、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。

描画装置では、電子ビーム等の荷電粒子ビームを偏向器で偏向させて描画するが、かかるビーム偏向にはＤＡＣ（デジタル・アナログコンバータ）アンプが用いられている。このようなＤＡＣアンプを用いたビーム偏向の役割としては、例えば、ビームショットの形状やサイズの制御、ショット位置の制御、及びビームのブランキングが挙げられる。ビーム偏向を行うためには、設定される移動量を誤差なく偏向させるために必要なＤＡＣアンプのセトリング時間を設定する必要がある。セトリング時間が足りないと偏向移動量に誤差が生じる。また、セトリング時間が長すぎるとスループットが劣化してしまう。そのため、誤差が生じない範囲でできるだけ短いセトリング時間に設定されることが望ましい。

ここで、近年の半導体装置に代表される回路パターンの高精度化および微細化が進むに伴い、電子ビーム描画装置においても、描画精度の高精度化およびスループットの向上が求められている。そのため、上述したビーム偏向によりマスク上の所望の位置へ描画されるパターンのわずかな位置変動も半導体回路を製造するうえで寸法精度に影響を与える。そのため、ＤＡＣアンプを用いたビーム偏向における、特に、ショット位置の制御について、上述したセトリング時間の最適化が必要となる。従来、位置測定器を用いて、描画位置を測定し、位置測定器で測定可能な範囲で位置ずれが生じないようにセトリング時間を設定していた（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、今後のさらなる微細化、高精度化に伴って、かかる手法ではセトリング時間を高精度に評価することができなくなってきている。

特開２０１０−７４０３９号公報

そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、描画されるパターンのショット位置精度を高精度に維持しながらより好適なセトリング時間を取得する手法を提供することを目的とする。

本発明の一態様のセトリング時間の取得方法は、
ＤＡＣ（デジタル・アナログコンバータ）アンプからの偏向信号によって荷電粒子ビームを偏向する偏向器を用いて、第１の時間にＤＡＣアンプのセトリング時間を設定して、ＤＡＣアンプのセトリング時間を評価するための評価偏向移動量よりも小さい偏向移動量になるように偏向器で荷電粒子ビームを試料上に偏向させることにより、幅寸法の両端が異なる２ショットのビームで描画されるリファレンスパターンを形成する工程と、
ＤＡＣアンプのセトリング時間を複数の異なる第２の時間を用いて可変に設定しながら、可変に設定された第２の時間毎に、連続する２ショットの偏向移動量がＤＡＣアンプのセトリング時間を評価するための評価偏向移動量になるように偏向器で荷電粒子ビームを試料上に偏向させることにより、リファレンスパターンと設計上同じ幅寸法の両端がかかる連続する２ショットのビームで描画される評価パターンを形成する工程と、
リファレンスパターンの幅寸法を測定する工程と、
可変に設定された第２の時間毎に、評価パターンの幅寸法を測定する工程と、
可変に設定された第２の時間毎に、評価パターンの幅寸法とリファレンスパターンの幅寸法との差分を演算する工程と、
第２の時間毎の差分を用いて、偏向移動量だけ偏向させるために必要なＤＡＣアンプのセトリング時間を取得する工程と、
を備えたことを特徴とする。

また、リファレンスパターンは、かかる幅寸法と直交する方向に並ぶ複数のショットのビームによるパターンの組み合わせによりリファレンスラインが構成され、
リファレンスラインは、かかる幅寸法と直交する方向に移動するように順にビームがショットされることにより形成されると好適である。

また、リファレンスラインは、かかる幅寸法と直交する方向に向かって互いに接するように連続ショットにより形成されると好適である。

また、評価パターンは、かかる幅寸法の両端の２ショットの間に隙間が形成されるように構成すると好適である。

或いは、リファレンスパターンは、かかる幅寸法方向に３ショット以上のショットのビームによって形成され、
かかる幅寸法の両端の２ショットの間のショットのショットサイズが、両端の２ショットのショットサイズよりも小さいサイズで描画されると好適である。

本発明の一態様によれば、描画されるパターンのショット位置精度を高精度に維持しながらより好適なセトリング時間を取得できる。

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における各領域を説明するための概念図である。 実施の形態１におけるＤＡＣアンプのセトリング時間の取得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におけるリファレンスパターンの一例を示す図である。 実施の形態１におけるリファレンスパターンの他の一例を示す図である。 実施の形態１におけるリファレンスパターンの他の一例を示す図である。 実施の形態１における評価パターンの一例を示す図である。 実施の形態１における評価パターンの他の一例を示す図である。 実施の形態１におけるセトリング時間と差分ΔＣＤとの関係の一例を示すグラフである。 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、ブランキング偏向器２１２、ブランキングアパーチャ２１４、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、レジストが塗布された、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。

制御部１６０は、制御計算機１１０、メモリ１１１、偏向制御回路１２０、制御回路１２２、ＤＡＣ（デジタル・アナログコンバータ）アンプ１３０，１３２、及び磁気ディスク装置等の記憶装置１４０，１４２を有している。制御計算機１１０、メモリ１１１、偏向制御回路１２０、制御回路１２２、及び記憶装置１４０，１４２は、図示しないバスを介して接続されている。

制御計算機１１０内には、セトリング時間Ｔ設定部１１２、描画データ処理部１１４、描画制御部１１６、判定部１１７、判定部１１８、及び、セトリング時間Ｔ変更部１１９が配置される。セトリング時間設定部１１２、描画データ処理部１１４、描画制御部１１６、判定部１１７、判定部１１８、及び、セトリング時間変更部１１９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。セトリング時間設定部１１２、描画データ処理部１１４、描画制御部１１６、判定部１１７、判定部１１８、及び、セトリング時間変更部１１９に入出力される情報および演算中の情報はメモリ１１１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、１段の偏向器或いは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。また、描画装置１００には、マウスやキーボード等の入力装置、モニタ装置、及び外部インターフェース回路等が接続されていても構わない。

図２は、実施の形態１における各領域を説明するための概念図である。図２において、試料１０１の描画領域１０は、主偏向器２０８の偏向可能幅で、例えばｙ方向に向かって短冊状に複数のストライプ領域２０に仮想分割される。また、各ストライプ領域２０は、副偏向器２０９の偏向可能サイズで、メッシュ状に複数のサブフィールド（ＳＦ）３０（小領域）に仮想分割される。そして、各ＳＦ３０の各ショット位置にショット図形５２，５４，５６が描画される。

偏向制御回路１２０から図示しないブランキング制御用のＤＡＣアンプに対して、ブランキング制御用のデジタル信号が出力される。そして、ブランキング制御用のＤＡＣアンプでは、デジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅させた上で偏向電圧として、ブランキング偏向器２１２に印加する。かかる偏向電圧によって電子ビーム２００が偏向させられ、ビームＯＮとビームＯＦＦの切り替えが行われ、これにより各ショットのビームが形成される。

偏向制御回路１２０から図示しない成形偏向制御用のＤＡＣアンプに対して、成形偏向制御用のデジタル信号が出力される。そして、成形偏向制御用のＤＡＣアンプでは、デジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅させた上で偏向電圧として、偏向器２０５に印加する。かかる偏向電圧によって電子ビーム２００が偏向させられ、第１のアパーチャ２０３を通過した電子ビーム２００の第２のアパーチャ２０６の開口部通過位置が制御され、これにより各ショットのビームが可変成形される。

偏向制御回路１２０からＤＡＣアンプ１３２に対して、主偏向制御用のデジタル信号が出力される。そして、ＤＡＣアンプ１３２では、デジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅させた上で偏向電圧として、主偏向器２０８に印加する。かかる偏向電圧によって電子ビーム２００が偏向させられ、各ショットのビームがメッシュ状に仮想分割された所定のサブフィールド（ＳＦ）３０の基準位置に偏向される。

偏向制御回路１２０からＤＡＣアンプ１３０に対して、副偏向制御用のデジタル信号が出力される。そして、ＤＡＣアンプ１３０では、デジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅させた上で偏向電圧として、副偏向器２０９に印加する。かかる偏向電圧によって電子ビーム２００が偏向させられ、各ショットのビームがメッシュ状に仮想分割された所定のサブフィールド（ＳＦ）内にの各ショット位置に偏向される。

描画装置１００では、複数段の偏向器を用いて、ストライプ領域２０毎に描画処理を進めていく。ここでは、一例として、主偏向器２０８、及び副偏向器２０９といった２段偏向器が用いられる。ＸＹステージ１０５が例えば−ｘ方向に向かって連続移動しながら、１番目のストライプ領域２０についてｘ方向に向かって描画を進めていく。そして、１番目のストライプ領域２０の描画終了後、同様に、或いは逆方向に向かって２番目のストライプ領域２０の描画を進めていく。以降、同様に、３番目以降のストライプ領域２０の描画を進めていく。そして、主偏向器２０８が、ＸＹステージ１０５の移動に追従するように、ＳＦ３０の基準位置Ａに電子ビーム２００を順に偏向する。また、副偏向器２０９が、各ＳＦ３０の基準位置Ａから当該ＳＦ３０内に照射されるビームの各ショット位置に電子ビーム２００を偏向する。このように、主偏向器２０８、及び副偏向器２０９は、サイズの異なる偏向領域をもつ。そして、ＳＦ３０は、かかる複数段の偏向器の偏向領域のうち、最小偏向領域となる。

実施の形態１では、かかる最小偏向領域となるＳＦ３０内の各ショット位置に電子ビーム２００を偏向する副偏向器２０９用のＤＡＣアンプ１３０に設定されるべき最適なセトリング時間を取得する手法について、以下、重点をおいて説明する。

図３は、実施の形態１におけるＤＡＣアンプのセトリング時間の取得方法の要部工程を示すフローチャート図である。図３において、実施の形態１におけるＤＡＣアンプのセトリング時間の取得方法は、リファレンスパターン描画工程（Ｓ１０２）と、セトリング時間設定工程（Ｓ１０４）と、評価パターン描画工程（Ｓ１０５）と、判定工程（Ｓ１０６）と、セトリング時間変更工程（Ｓ１０７）と、現像工程（Ｓ１０８）と、エッチング工程（Ｓ１１０）と、測定工程（Ｓ１１２）と、差分ΔＣＤ演算工程（Ｓ１１４）と、判定工程（Ｓ１１６）と、セトリング時間取得（決定）工程（Ｓ１１８）と、いう一連の工程を実施する。

リファレンスパターン描画工程（Ｓ１０２）として、まず、Ｔ設定部１１２は、時間Ｔ_０（第１の時間）にＤＡＣアンプ１３０のセトリング時間を設定する。リファレンスパターンは、複数のショットのビームによって形成されるが、各ショット間の偏向移動量は、ＤＡＣアンプ１３０のセトリング時間Ｔを評価するための偏向移動量Ｑ（評価偏向移動量）よりも小さい偏向移動量に設定される。

そして、ＤＡＣアンプ１３０からの偏向信号によって電子ビーム２００を偏向する副偏向器２０９を用いて、ＤＡＣアンプ１３０のセトリング時間を評価するための評価偏向移動量よりも小さい偏向移動量になるように副偏向器２０９で電子ビーム２００を試料１０１上に偏向させることにより、幅寸法の両端が異なる２ショットのビームで描画されるリファレンスパターンを描画（形成）する。

図４は、実施の形態１におけるリファレンスパターンの一例を示す図である。図４において、リファレンスパターン６０は、幅寸法Ｄ_０が、例えば、電子ビーム４ショット分の幅寸法で設定される。幅寸法Ｄ_０は、各ショットの電子ビームの幅サイズＮ（ショットサイズ）の４倍、すなわち、４Ｎに設定される。また、ここでは、リファレンスパターン６０の両端を形成する２ショット間ピッチを後述する評価パターンにおける評価対象の偏向移動量Ｑ（評価偏向移動量）として想定している。言い換えれば、幅寸法Ｄ_０は、偏向移動量Ｑと、１ショット分のビーム幅サイズＮを加算した値である、Ｄ_０＝Ｑ＋Ｎとなる。例えば、Ｎ＝０．１μｍとすると、図４の例では、Ｑ＝０．３μｍ、Ｄ_０＝０．４μｍとなる。なお、図４の例では、偏向移動量Ｑを３Ｎに設定しているが、これに限るものではなく、３Ｎよりも大きくても良いし、小さくても構わない。但し、例えば、Ｑ＝Ｎにする場合には、ショットサイズＮを大きくすることが望ましい。

リファレンスパターン６０は、かかるｘ方向の幅寸法Ｄ_０を連続する例えば４ショットのビームで形成する。４ショットの各ビームは隣り合うビームと端部同士が接するようにショットする。言い換えれば、ピッチＰ＝Ｎで連続ショットする。図４の例では、ｙ方向１段目を左端から右方向に連続する４ショットのビーム（図４の１，２，３，４で示すショット）で形成する。ｙ方向２段目は、逆に右端から左方向に連続する４ショットのビーム（図４の５，６，７，８で示すショット）で形成する。以下、同様に、ショットを繰り返し、リファレンスパターンは、ｘ方向の幅寸法Ｄ_０と直交するｙ方向に並ぶ複数のショットのビームによるパターンの組み合わせによりリファレンスラインが構成される。

ここで、リファレンスパターン６０を形成する際のショット間の各ショット間の偏向移動量は、例えば１ショット分のサイズＮなので、十分小さい。そのため、時間Ｔ_０（第１の時間）は、短く設定されてセトリングが仮に不十分であったとしても、結果的にｘ方向の２ショット間の位置誤差は小さい。よって、時間Ｔ_０（第１の時間）は、十分長い時間が設定されてもよいが、短く設定されても構わない。このように、図４の例では、互いに端部が接触するように連続ショットを繰り返すため、リファレンスパターン６０を形成する際のセトリング時間の最適化を省くことができる。ショットサイズＮが大きい、例えば、Ｎ＝０．３μｍ以上の場合には、セトリング時間不足による２ショット間の位置誤差が許容可能とは言えなくなるので、時間Ｔ_０（第１の時間）を十分なセトリング時間に設定するとよい。

リファレンスパターン６０が形成されたチップ１のパターンデータは、外部から入力され、記憶装置１４０に記憶される。かかるチップ１のチップパターンを描画するため、描画装置１００は以下のように動作する。まず、描画データ処理部１１４は、記憶装置１４０からチップ１のパターンデータ（描画データ１）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。チップ１のパターンデータには、図４に示したリファレンスパターン６０が定義される。しかしながら、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チップ１のパターンデータに定義されたリファレンスパターン６０を分割する必要がある。そこで、描画データ処理部１１４は、実際に描画するために、各図形パターンを１回のビームのショットで照射できるショットサイズＮ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、及び照射位置といった図形データが定義される。その他、照射量に応じた照射時間が定義される。生成されたショットデータは記憶装置１４２に格納される。ここでは、リファレンスパターン６０は、図４に示すように、例えば、複数の矩形のショット図形に分割されることになる。

次に、描画制御部１１６は、偏向制御回路１２０および制御回路１２２を制御して、チップ１のチップパターンに対応するショットデータの描画処理を行うように制御信号を出力する。偏向制御回路１２０では、ショットデータを記憶装置１４２から読み出し、ショットデータに定義される照射位置データに応じて、ショット図形毎に、主偏向データと副偏向データを生成する。主偏向データは、ＤＡＣアンプ１３２に出力される。副偏向データは、ＤＡＣアンプ１３０に出力される。その際、ＤＡＣアンプ１３０のセトリング時間Ｔを上述した時間Ｔ_０になるようにＤＡＣアンプ１３０に制御信号を出力する。また、偏向制御回路１２０は、ショットデータに定義される照射時間に応じて、ショット図形毎に、ブランキングデータを生成し、図示しないブランキング用のＤＡＣアンプに出力する。また、偏向制御回路１２０は、ショットデータに定義される図形種および図形サイズに応じて成形データを生成し、図示しないビーム成形用のＤＡＣアンプに出力する。そして、制御回路１２２および偏向制御回路１２０から制御された各ＤＡＣアンプからの信号に基づいて、描画部１５０は、電子ビーム２００を用いて、当該図形パターンを試料１００に描画する。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、ブランキング偏向器２１２内を通過する際にブランキング用のＤＡＣアンプからの偏向信号によって制御されるブランキング偏向器２１２によって、ビームＯＮの状態では、ブランキングアパーチャ２１４を通過するように制御され、ビームＯＦＦの状態では、ビーム全体がブランキングアパーチャ２１４で遮へいされるように偏向される。ビームＯＦＦの状態からビームＯＮとなり、その後ビームＯＦＦになるまでにブランキングアパーチャ２１４を通過した電子ビーム２００が１回の電子ビームのショットとなる。ブランキング偏向器２１２は、通過する電子ビーム２００の向きを制御して、ビームＯＮの状態とビームＯＦＦの状態とを交互に生成する。例えば、ビームＯＮの状態では電圧を印加せず、ビームＯＦＦの際にブランキング偏向器２１２に電圧を印加すればよい。かかる各ショットの照射時間ｔで試料１０１に照射される電子ビーム２００のショットあたりの照射量が調整されることになる。

以上のようにブランキング偏向器２１２とブランキングアパーチャ２１４を通過することによって生成された各ショットの電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により矩形の穴を持つ第１の成形アパーチャ２０３全体を照明する。ここで、電子ビーム２００をまず矩形に成形する。そして、第１の成形アパーチャ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の成形アパーチャ２０６上に投影される。偏向器２０５によって、かかる第２の成形アパーチャ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（可変成形を行なう）ことができる。かかる可変成形はショット毎に行なわれ、通常ショット毎に異なるビーム形状と寸法に成形される。但し、ここでは、リファレンスパターン６０を同じショットサイズの図形に分割しているので、同じショット図形の形状になる。そして、第２の成形アパーチャ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ＳＦ３０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。かかる動作を繰り返し、各ショットのショット図形を繋ぎ合わせることで、図４に示すリファレンスパターン６０を描画する。

図５は、実施の形態１におけるリファレンスパターンの他の一例を示す図である。図５において、リファレンスパターン６２は、図４と同様、幅寸法Ｄ_０が、例えば、電子ビーム４ショット分の幅寸法で設定される。但し、リファレンスパターン６２は、各ショットの描画順序が異なる。リファレンスパターン６２は、ｙ方向１段目を左端からｙ方向に向かって連続する複数のショットのビーム（図５の１，２，３，４，・・・１０で示すショット）で形成する。これにより、ｙ方向に並ぶ複数のショットのビームによる１列目を形成する。続いて、２列目をｙ方向上段から下段（−ｙ方向）に向かって連続する複数のショットのビームで形成する。以下、同様に、ショットを繰り返し、リファレンスパターンは、ｘ方向の幅寸法Ｄ_０と直交するｙ方向に並ぶ複数のショットのビームによるパターンの組み合わせによりリファレンスラインパターンが構成される。各ショット間のビームは隣り合うビームと端部同士が接するようにショットする。ピッチＰ＝Ｎで連続ショットする。言い換えれば、リファレンスラインパターンは、幅寸法Ｄ_０と直交するｙ方向に向かって互いに接するように連続ショットにより形成される。

以上のように、図５に示すリファレンスラインパターンは、ｘ方向の幅寸法Ｄ_０と直交するｙ方向に移動するように順にビームがショットされることにより形成される。かかる描画順序でリファレンスパターン６２を形成することにより、偏向方向がｙ方向なので、ｘ方向についての偏向誤差を無くすことができる。また、図５の例でも、互いに端部が接触するように連続ショットを繰り返すため、時間Ｔ_０（第１の時間）は、短く設定されても構わない。よって、リファレンスパターン６２を形成する際のセトリング時間の最適化を省くことができる。図５の例では、ｘ方向の移動がないため、ショットサイズＮが大きい、例えば、Ｎ＝０．３μｍ以上の場合でも時間Ｔ_０（第１の時間）は、短く設定されても構わない。

図６は、実施の形態１におけるリファレンスパターンの他の一例を示す図である。図６において、リファレンスパターン６４は、図４と同様、幅寸法Ｄ_０が、例えば、ショットサイズＮの電子ビーム４ショット分の幅寸法で設定される。但し、リファレンスパターン６４は、両端の２ショットはショットサイズＮのビームで形成され、両端の間の隙間については、ショットサイズＮよりも小さいショットサイズＮ’のビームで形成される。このように、リファレンスパターン６４は、幅寸法Ｄ_０方向（ｘ方向）に３ショット以上のショットのビームによって形成され、幅寸法Ｄ_０の両端の２ショットの間のショットのショットサイズＮ’が、両端の２ショットのショットサイズＮよりも小さいサイズで描画される。リファレンスパターン６４は、ｙ方向１段目を左端から右方向に向かって連続する複数のショットのビーム（図６の１，２，３，４，５，６で示すショット）で形成する。その際、２ショット目から５ショット目までは、ショットサイズＮ’のビームで描画する。これにより、ｙ方向１段目に並ぶ複数のショットのビームを形成する。続いて、ｙ方向２段目を左端から右方向に向かって連続する複数のショットのビーム（図６の７，８，９，１０，１１，１２で示すショット）で形成する。その際、８ショット目から１１ショット目までは、ショットサイズＮ’のビームで描画する。これにより、ｙ方向２段目に並ぶ複数のショットのビームを形成する。以下、同様に、ショットを繰り返し、リファレンスパターンは、ｘ方向の幅寸法Ｄ_０と直交するｙ方向に並ぶ複数のショットのビームによるパターンの組み合わせによりリファレンスラインパターンが構成される。両端の間の隙間を埋めるダミーショットのショットサイズＮ’を両端のショットのショットサイズＮより小さくすることで偏向移動量を小さくし、セトリング時間不足に起因した位置ずれをさらに小さくできる。

次に、ＤＡＣアンプ１３０のセトリング時間を複数の異なる時間Ｔ_ｘ（第２の時間）を用いて可変に設定しながら、可変に設定された時間Ｔ_ｘ毎に、連続する２ショットの偏向移動量がＤＡＣアンプ１３０のセトリング時間を評価するための評価偏向移動量Ｑになるように副偏向器２０９で電子ビーム２００を試料１０１上に偏向させることにより、リファレンスパターン６０（或いはリファレンスパターン６２）と設計上同じ幅寸法Ｄ_０の両端が連続する２ショットのビームで描画される評価パターンを形成する。

まず、セトリング時間設定工程（Ｓ１０４）として、セトリング時間Ｔ設定部１１２は、セトリング時間Ｔ_ｘ（第２の時間）として、初期値をＤＡＣアンプ１３０用に設定する。ここでは、偏向移動量Ｑの評価パターンを形成するためのセトリング時間Ｔ_ｘを設定する。セトリング時間Ｔ_ｘは、可変に設定するので、ここではまず初期値を設定すればよい。初期値は例えば偏向移動量Ｑのためのセトリング時間としては足りない（短い）と想定される値でよい。可変によって徐々に長くすることで最適値を求めればよい。

評価パターン描画工程（Ｓ１０５）として、設定されたセトリング時間Ｔ_ｘで、評価偏向移動量Ｑだけ偏向するように副偏向器２０９で電子ビーム２００を試料１０１上に偏向させることにより、幅寸法Ｄ_０の両端が連続する２ショットのビームで描画される評価パターンを描画（形成）する。

図７は、実施の形態１における評価パターンの一例を示す図である。図７において、評価パターン７０は、設計上、幅寸法が、例えば、電子ビーム４ショット分の幅寸法Ｄ_０で設定される。幅寸法Ｄ_０は、各ショットの電子ビームの幅サイズＮ（ショットサイズ）の４倍、すなわち、４Ｎに設定される。また、ここでは、評価パターン７０の両端を形成する２ショット間ピッチを評価対象の偏向移動量Ｑ（評価偏向移動量）として想定している。言い換えれば、幅寸法Ｄ_０は、偏向移動量Ｑと、１ショット分のビーム幅サイズＮを加算した値である、Ｄ_０＝Ｑ＋Ｎとなる。例えば、Ｎ＝０．１μｍとすると、図７の例では、図４〜図６と同様、Ｑ＝０．３μｍ、Ｄ_０＝０．４μｍとなる。なお、図７の例では、偏向移動量Ｑを３Ｎに設定しているが、これに限るものではなく、３Ｎよりも大きくても良いし、小さくても構わない。但し、例えば、Ｑ＝Ｎにする場合には、ショットサイズＮを大きくすることが望ましい。

評価パターン７０は、かかるｘ方向の幅寸法Ｄ_０の両端を連続する２ショットのビームで形成する。そして、両端をショットしたのちに、その間の隙間をショットする。例えば、２ショットのビームで間の隙間を埋める。そして、４ショットの各ビームは隣り合うビームと端部同士が接するようにショットする。図７の例では、ｙ方向１段目を左端にまず１ショット目（図７の「１」で示すショット）のビームをショットした後、続けて右端に２ショット目（図７の「２」で示すショット）のビームをショットする。この１ショット目から偏向移動量Ｑの位置にある２ショット目のビームを照射する際のセトリング時間Ｔが評価対象となる。そして、２ショット目の後、両端の間の隙間を例えば右側から３ショット目のビームのショット、４ショット目のビームのショットを行う（図７の「３，４」で示すショット）。これにより、１段目のパターンが形成される。両端部のショットを形成後、移動量が小さくなる側から両端の間の隙間を埋めるようにショットするとよい。両端の間の隙間を埋めるショットはダミーショットになるので精度は悪くても構わない。ｙ方向２段目は、左端にまず５ショット目（図７の「５」で示すショット）のビームをショットした後、続けて右端に６ショット目（図７の「６」で示すショット）のビームをショットする。この５ショット目から偏向移動量Ｑの位置にある６ショット目のビームを照射する際のセトリング時間Ｔが評価対象となる。そして、６ショット目の後、両端の間の隙間を例えば右側から７ショット目のビームのショット、８ショット目のビームのショットを行う（図７の「７，８」で示すショット）。これにより、２段目のパターンが形成される。以下、同様に、ショットを繰り返し、評価パターンは、ｘ方向の幅寸法Ｄ_０と直交するｙ方向に並ぶ複数のショットのビームによるパターンの組み合わせにより評価ラインパターンが構成される。

評価パターン７０が形成されたチップ２のパターンデータは、外部から入力され、記憶装置１４０に記憶される。かかるチップ２のチップパターンを描画するため、描画装置１００は以下のように動作する。まず、描画データ処理部１１４は、記憶装置１４０からチップ２のパターンデータ（描画データ２）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。チップ２のパターンデータには、図７に示した評価パターン７０が定義される。しかしながら、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チップ２のパターンデータに定義された評価パターン７０を分割する必要がある。そこで、描画データ処理部１１４は、実際に描画するために、各図形パターンを１回のビームのショットで照射できるショットサイズＮ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、及び照射位置といった図形データが定義される。その他、照射量に応じた照射時間が定義される。生成されたショットデータは記憶装置１４２に格納される。ここでは、評価パターン７０は、図７に示すように、例えば、複数の矩形のショット図形に分割されることになる。

次に、描画制御部１１６は、偏向制御回路１２０および制御回路１２２を制御して、チップ１のチップパターンに対応するショットデータの描画処理を行うように制御信号を出力する。偏向制御回路１２０では、ショットデータを記憶装置１４２から読み出し、ショットデータに定義される照射位置データに応じて、ショット図形毎に、主偏向データと副偏向データを生成する。主偏向データは、ＤＡＣアンプ１３２に出力される。副偏向データは、ＤＡＣアンプ１３０に出力される。その際、ＤＡＣアンプ１３０のセトリング時間Ｔを上述したそれぞれ設定された時間Ｔ_ｘになるようにＤＡＣアンプ１３０に制御信号を出力する。また、偏向制御回路１２０は、ショットデータに定義される照射時間に応じて、ショット図形毎に、ブランキングデータを生成し、図示しないブランキング用のＤＡＣアンプに出力する。また、偏向制御回路１２０は、ショットデータに定義される図形種および図形サイズに応じて成形データを生成し、図示しないビーム成形用のＤＡＣアンプに出力する。そして、制御回路１２２および偏向制御回路１２０から制御された各ＤＡＣアンプからの信号に基づいて、描画部１５０は、電子ビーム２００を用いて、当該図形パターンを試料１００に描画する。具体的な動作は、描画順序を除いてリファレンスパターン６０を描画する際と同様である。

判定工程（Ｓ１０６）として、判定部１１７は、時間Ｔ_ｘがＴmaxまで変更されたかどうかを判定する。変更されている場合には、現像工程（Ｓ１０８）に進む。まだ、変更されていない時間が残っている場合には、セトリング時間変更工程（Ｓ１０７）に進む。

セトリング時間変更工程（Ｓ１０７）として、セトリング時間Ｔ変更部１１９は、セトリング時間Ｔ_ｘ（第２の時間）をＴ_ｘからＴ_ｘ＋αの時間に変更し、Ｔ_ｘ＋αを新たなセトリング時間Ｔ_ｘ（第２の時間）としてＤＡＣアンプ１３０用に設定する。そして、評価パターン描画工程（Ｓ１０５）に戻る。

評価パターン描画工程（Ｓ１０５）として、新たに設定されたセトリング時間Ｔ_ｘで、評価偏向移動量Ｑだけ偏向するように副偏向器２０９で電子ビーム２００を試料１０１上に偏向させることにより、幅寸法Ｄ_０の両端が連続する２ショットのビームで描画される評価パターンを描画（形成）する。ｎ番目に設定されたセトリング時間Ｔ_ｘで評価パターンを描画する場合には、図７に示すように、ｎ−１番目に設定されたセトリング時間Ｔ_ｘで描画された評価パターンからピッチＰだけ例えばｘ方向にずれた位置に描画する。ｎ−１番目の評価パターンとｎ番目の評価パターンとの間の距離Ｒは、寸法測定機でｎ−１番目の評価パターンとｎ番目の評価パターンとを区別可能な距離に設定すればよい。

以上のセトリング時間変更工程（Ｓ１０７）と評価パターン描画工程（Ｓ１０５）と判定工程（Ｓ１０６）とをセトリング時間Ｔ_ｘがＴmaxになるまで変更されるまで繰り返す。

図８は、実施の形態１における評価パターンの他の一例を示す図である。図８において、評価パターン７２は、ｙ方向に並ぶ２列のラインパターンにより構成される。かかる２つのラインパターンは、ピッチが評価対象の偏向移動量Ｑ（評価偏向移動量）に設定される。２列のラインパターンにより構成される評価パターン７２の両端間の幅寸法は、図７と同様、例えば、電子ビーム４ショット分の幅寸法Ｄ_０で設定される。幅寸法Ｄ_０は、各ショットの電子ビームの幅サイズＮ（ショットサイズ）の４倍、すなわち、４Ｎに設定される。図８の例では、評価パターン７２は、幅寸法Ｄ_０の両端の２ショットの間に隙間が形成される。

評価パターン７２は、かかるｘ方向の幅寸法Ｄ_０の両端を連続する２ショットのビームで形成する。そして、両端をショットしたのちに、その間の隙間を埋めないままとする。図８の例では、ｙ方向１段目を左端にまず１ショット目（図８の「１」で示すショット）のビームをショットした後、続けて右端に２ショット目（図８の「２」で示すショット）のビームをショットする。この１ショット目から偏向移動量Ｑの位置にある２ショット目のビームを照射する際のセトリング時間Ｔが評価対象となる。これにより、１段目のパターンが形成される。ｙ方向２段目は、左端にまず３ショット目（図８の「３」で示すショット）のビームをショットした後、続けて右端に４ショット目（図８の「４」で示すショット）のビームをショットする。この３ショット目から偏向移動量Ｑの位置にある４ショット目のビームを照射する際のセトリング時間Ｔが評価対象となる。これにより、２段目のパターンが形成される。以下、同様に、ショットを繰り返し、評価パターンは、ｘ方向の幅寸法Ｄ_０と直交するｙ方向に並ぶ複数のショットのビームによるパターンの組み合わせにより評価ラインパターンが構成される。

以上のように評価パターンは、図７のように両端の間の隙間をダミーショットで埋める構成でもよいし、埋めないで隙間のままにしてもよい。

現像工程（Ｓ１０８）として、リファレンスパターン６０（或いはリファレンスパターン６２，６４）とセトリング時間Ｔ_ｘを可変にして形成された複数の評価パターン７０（或いは評価パターン７２）とが描画された試料１０１を現像処理する。これにより、リファレンスパターン６０（或いはリファレンスパターン６２，６４）とセトリング時間Ｔ_ｘを可変にして形成された複数の評価パターン７０（或いは評価パターン７２）が形成されたレジストパターンが形成される。

エッチング工程（Ｓ１１０）として、試料１０１上に残ったレジストパターンをマスクとして、エッチングを行う。試料１０１上には例えば予めクロム（Ｃｒ）等の遮光膜を全面に形成しておき、その上にレジスト膜を塗布させておけばよい。エッチング工程（Ｓ１１０）によって、試料１０１上には、遮光膜によるリファレンスパターン６０（或いはリファレンスパターン６２，６４）とセトリング時間Ｔ_ｘを可変にして形成された複数の評価パターン７０（或いは評価パターン７２）が形成される。

測定工程（Ｓ１１２）として、寸法測定機を用いて、遮光膜によるリファレンスパターン６０（或いはリファレンスパターン６２，６４）とセトリング時間Ｔ_ｘを可変にして形成された複数の評価パターン７０（或いは評価パターン７２）の両端の幅寸法を測定する。言い換えれば、可変に設定されたセトリング時間Ｔ_ｘ（第２の時間）毎に、評価パターンの幅寸法を測定する。

差分ΔＣＤ演算工程（Ｓ１１４）として、可変に設定されたセトリング時間Ｔ_ｘ（第２の時間）毎に、評価パターン７０（或いは評価パターン７２）の幅寸法とリファレンスパターン６０（或いはリファレンスパターン６２，６４）の幅寸法との差分ΔＣＤを演算する。

判定工程（Ｓ１１６）として、判定部１１８は、差分ΔＣＤが閾値以下かどうかを判定する。

図９は、実施の形態１におけるセトリング時間と差分ΔＣＤとの関係の一例を示すグラフである。縦軸に評価パターン７０（或いは評価パターン７２）の幅寸法とリファレンスパターン６０（或いはリファレンスパターン６２，６４）の幅寸法との差分ΔＣＤを示す。横軸に評価パターン７０（或いは評価パターン７２）を描画する際のＤＡＣアンプ１３０のセトリング時間を示す。図９の例では、セトリング時間Ｔ_ｘが、ｓｔｌ１〜ｓｅｔｌ２までは、許容値（閾値）を超えており、ｓｔｌ３以降では、許容値（閾値）以内に収まっている。図９の例では、同じセトリング時間Ｔ_ｘについて複数の評価パターン７０（或いは評価パターン７２）を作成し、その幅寸法の平均値をそれぞれ用いている。

セトリング時間取得（決定）工程（Ｓ１１８）として、セトリング時間Ｔ_ｘ（第２の時間）毎の差分ΔＣＤを用いて、偏向移動量Ｑだけ偏向させるために必要なＤＡＣアンプ１３０のセトリング時間Ｔを取得する。すなわち、差分ΔＣＤが閾値以下になる時間Ｔ_ｘを取得する。そして、取得した中から最も短い時間をＤＡＣアンプ１３０のセトリング時間Ｔとして取得する。

なお、ここで、評価対象の偏向移動量Ｑに対して十分なセトリング時間に設定されたＤＡＣアンプを用いて、互いに偏向移動量Ｑだけ離れた位置関係で２列のリファレンスラインを描画する。そして、２列のリファレンスラインの一方と端部同士がそれぞれ接するように各リファレンスラインに対応するそれぞれ一方が隣接する２列の評価ラインパターンを描画する。そして、１列目のリファレンスラインと評価ラインの組の合成パターンの幅と、１列目の合成パターンからピッチが偏向移動量Ｑとなる位置に形成された２列目のリファレンスラインと評価ラインの組の合成パターンの幅とを測定する。かかる１列目の合成パターンと２列目の合成パターンの組は、２列目の評価ラインパターンを描画する際のセトリング時間を可変に設定して、複数の組を描画する。そして、かかる１列目の合成パターンの幅寸法と２列目の合成パターンの幅寸法との差分が閾値以下になる２列目の評価ラインパターンを描画した際のセトリング時間を最適値なセトリング時間として取得する方法がある。かかる手法では、評価対象の偏向移動量が２列の合成パターンに跨るので、評価するセトリング時間を変更する毎に、必ず２列描画する必要がある。これに対して、実施の形態１では、リファレンスラインと評価ラインパターンは別々なので、リファレンスラインは１回形成すれば足りる。さらに、評価対象の偏向移動量が２列の合成パターンに跨るので、２列の合成パターンの間の距離を寸法測定機の解像限界以上に設定する必要がある。その結果、評価する偏向移動量を小さくするにも限界がある。

これに対して、実施の形態１では、リファレンスラインと評価ラインパターンは別々なので、評価対象の偏向移動量が２列に跨ることはない。よって、２列の合成パターンを用いて評価する場合よりも、評価する偏向移動量Ｑを小さくすることができる。その結果、従来、測定不能であった短い移動量のセトリング時間の評価も可能となる。

以上のように実施の形態によれば、描画されるパターンのショット位置精度を高精度に維持しながらより好適なセトリング時間を取得できる。

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。

１０ 描画領域
２０ ストライプ領域
３０ ＳＦ
５２，５４，５６ ショット図形
６０，６２，６４ リファレンスパターン
７０，７２ 評価パターン
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
１１１ メモリ
１１２ セトリング時間設定部
１１４ 描画データ処理部
１１６ 描画制御部
１１８ 判定部
１１９ セトリング時間変更部
１２０ 偏向制御回路
１２２ 制御回路
１３０，１３２ ＤＡＣアンプ
１４０，１４２ 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
２１２ ブランキング偏向器
２１４ ブランキングアパーチャ
３３０ 電子線
４１１ 開口
４２１ 可変成形開口
４３０ 荷電粒子ソース
５００ 描画データ変換装置

Claims (5)

1. ＤＡＣ（デジタル・アナログコンバータ）アンプからの偏向信号によって荷電粒子ビームを偏向する偏向器を用いて、第１の時間に前記ＤＡＣアンプのセトリング時間を設定して、前記ＤＡＣアンプのセトリング時間を評価するための評価偏向移動量よりも小さい偏向移動量になるように前記偏向器で荷電粒子ビームを試料上に偏向させることにより、幅寸法の両端が異なる２ショットのビームで描画されるリファレンスパターンを形成する工程と、
   前記ＤＡＣアンプのセトリング時間を複数の異なる第２の時間を用いて可変に設定しながら、可変に設定された第２の時間毎に、連続する２ショットの偏向移動量が前記ＤＡＣアンプのセトリング時間を評価するための評価偏向移動量になるように前記偏向器で荷電粒子ビームを試料上に偏向させることにより、前記リファレンスパターンと設計上同じ幅寸法の両端が前記連続する２ショットのビームで描画される評価パターンを形成する工程と、
   前記リファレンスパターンの幅寸法を測定する工程と、
   可変に設定された第２の時間毎に、前記評価パターンの幅寸法を測定する工程と、
   可変に設定された第２の時間毎に、前記評価パターンの幅寸法と前記リファレンスパターンの幅寸法との差分を演算する工程と、
   前記第２の時間毎の差分を用いて、前記偏向移動量だけ偏向させるために必要な前記ＤＡＣアンプのセトリング時間を取得する工程と、
   を備えたことを特徴とするセトリング時間の取得方法。
2. 前記リファレンスパターンは、前記幅寸法と直交する方向に並ぶ複数のショットのビームによるパターンの組み合わせによりリファレンスラインが構成され、
   前記リファレンスラインは、前記幅寸法と直交する方向に移動するように順にビームがショットされることにより形成されることを特徴とする請求項１記載のセトリング時間の取得方法。
3. 前記リファレンスラインは、前記幅寸法と直交する方向に向かって互いに接するように連続ショットにより形成されることを特徴とする請求項２記載のセトリング時間の取得方法。
4. 前記評価パターンは、前記幅寸法の両端の２ショットの間に隙間が形成されることを特徴とする請求項１記載のセトリング時間の取得方法。
5. 前記リファレンスパターンは、前記幅寸法方向に３ショット以上のショットのビームによって形成され、
   前記幅寸法の両端の２ショットの間のショットのショットサイズが、両端の２ショットのショットサイズよりも小さいサイズで描画されることを特徴とする請求項１記載のセトリング時間の取得方法。

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