JPH05160009A - 荷電ビーム描画装置および荷電ビームによるパターン形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 各描画フィールド１２に、電子ビームの偏向
によってある設計寸法の所定のパターンを描画する可変
矩形波成形ビーム描画装置において、描画フィールド１
２内の各領域１２０の電子ビームによる露光時間が、そ
の領域における電子ビームの偏向歪の度合に応じて補正
するための、描画フィールド内補正テーブル２０および
ショット時間補正計算部１９が設けられる。 【効果】 露光時間の補正によって、描画フィールド１
２内の各領域１２０に描画されたパターンの寸法は、通
常の露光量での描画によって得られたパターンよりも大
きくまたは小さくなり、設計寸法に近づく。それゆえ、
所定のパターンが描画フィールド１２上の位置にかかわ
らず高い寸法精度で描画される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置の
ための、荷電ビーム描画装置およびパターン形成方法に
関し、特に、描画精度の向上された荷電ビーム描画装置
およびパターン形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体集積回路装置の製造に
おいては、シリコンウェハ上にレジストと呼ばれる感光
性の有機膜を塗布し、塗布されたレジストに、このウェ
ハ上に形成されるべき回路パターンに応じて選択的に紫
外線，電子線，Ｘ線，イオン線等のエネルギ線を照射し
た後現像することによって、このような回路パターンに
応じた所定のパターンをウェハ上に形成する、いわゆる
マスク合わせの工程が繰り返される。

【０００３】現像によって、エネルギ線が照射された部
分のレジストまたはエネルギ線が照射されていない部分
のレジストが除去されて、表面に所定のパターンでレジ
ストが残存したウェハが得られる。レジストをこのよう
に選択的に除去するために、レジストにエネルギ線が選
択的に照射される。レジストにエネルギ線を選択的に照
射する方法として、多くの場合、レジストが塗布された
ウェハの表面と光源との間に、エネルギ線を吸収遮断す
るマスクが設けられる。

【０００４】マスクは、レジストの現像によって除去さ
れるべき部分または除去されるべきでない部分のみをエ
ネルギ線が通過するように作成される。これによって、
塗布されたレジストが所定のパターンに応じて、選択的
に露光される。

【０００５】しかしながら、レジストを露光するための
エネルギ線として電子線等の荷電ビームを用いる場合に
は、エネルギ線を非常に小さいスポット状にして、塗布
されたレジスト上に照射することによってこれを選択的
に露光することができるため、マスクが不要となる。そ
のため、荷電ビームを用いてレジストを露光する荷電ビ
ーム露光装置によるパターン形成は、ウェハとマスクと
の位置合わせという面倒な工程を必要とせず、ＶＬＳＩ
等の集積度の高い半導体集積回路装置に広く使用されて
いる。

【０００６】荷電ビーム露光装置においては、荷電ビー
ムが、レジストを塗布されたウェハ（以下、試料と呼
ぶ）上を走査させられ、露光されるべきでない部分の走
査期間には、荷電ビームが大きく偏向されて、荷電ビー
ムの試料への照射が禁止される。

【０００７】図５は、このような荷電ビーム描画装置の
１つである、可変矩形成形ビーム描画装置の主要部分の
構成を示す概略ブロック図である。

【０００８】以下、図５を参照しながら、従来の荷電ビ
ーム描画装置の構成および動作について説明する。

【０００９】電子銃１は、電子ビームを発生する。ブラ
ンキング電極２は、電子銃１から発生された電子ビーム
は、試料１３の露光されるべきでない部分に照射されな
いように、電子ビームを偏向する。

【００１０】照射レンズ３は、ブランキング電極２を通
過した電子ビームを第１アパーチャ４の所定の位置に照
射する電磁レンズである。

【００１１】第１アパーチャ４は、照射された電子ビー
ムのスポット形状を矩形に成形する。

【００１２】成形偏向器５は、第１アパーチャ４によっ
て成形された電子ビームを成形レンズ６に与える。

【００１３】成形レンズ６は、成形偏向器５からの電子
ビームを第２アパーチャ７に照射する電磁レンズであ
る。

【００１４】第２アパーチャ７は、成形レンズ６からの
電子ビームの照射位置に応じたスポットサイズおよびス
ポット形状を有する電子ビームを縮小レンズ８に与え
る。

【００１５】縮小レンズ８は、第２アパーチャ７からの
電子ビームを、そのスポットサイズを縮小して投影レン
ズ９に与える電磁レンズである。

【００１６】投影レンズ９は、縮小レンズ８からの電子
ビームを試料１３上に投影すべく位置偏向器１０に与え
る電磁レンズである。位置偏向器１０は、投影レンズ９
からの電子ビームを偏向して、試料１３の所定の部分に
照射する。

【００１７】位置偏向器１０によって電子ビームが偏向
されることにより、試料１３上の露光されるべき部分
に、第１アパーチャ４および第２アパーチャ７によって
成形されたスポット形状およびスポットサイズを有する
電子ビームで走査される。しかしながら、位置偏向器１
０による電子ビームの偏向範囲は小さい。そこで、実際
には試料１３が、位置偏向器１０による電子ビームの偏
向範囲に応じた大きさの描画フィールド１２ごとに、所
定のパターンに露光される（以下、これを「描画され
る」とも言う）。

【００１８】すなわち、各描画フィールド１２の露光の
ために、この描画フィールド１２の中心点１２００がブ
ランキング電極２，照射レンズ３，第１アパーチャ４，
成形偏向器５，成形レンズ６，第２アパーチャ７，縮小
レンズ８，投影レンズ９および位置偏向器１０によって
構成された電磁レンズ系の軸１００に一致するように、
試料１３が移動される。試料１３がこのような位置に移
動された状態でこの描画フィールド１２内を電子ビーム
が位置偏向器１０による偏向によって走査されて、この
描画フィールド１２に所定のパターン１１が描画され
る。

【００１９】このような工程が試料１３内のすべての描
画フィールド１２に関して行なわれることによって、試
料１３が所定のパターンで露光される。

【００２０】第１アパーチャ４および第２アパーチャ７
はいずれも、矩形の開口部４０，７０を有する。照射レ
ンズ３によって電子ビームが第１アパーチャ４の開口部
４０を含む位置に照射されることにより、成形偏向器５
に入射する電子ビームのスポット形状が矩形となる。

【００２１】一方、成形レンズ６によって電子ビームが
第２アパーチャ７の開口部７０と重なるように照射され
ることによって、縮小レンズ８に入射する電子ビームの
スポットサイズおよびスポット形状が、この重なり部分
の形状およびサイズを有するものとなる。したがって、
成形偏向器５による電子ビームの偏向の大きさおよび方
向を変えることによって、第２アパーチャ７における、
開口部７０と電子ビームとの重なり部分の形状およびサ
イズを変化させることができる。

【００２２】ブランキング電極２は、電子銃１からの電
子ビームを電磁レンズ系の軸１００から外側に大きく偏
向させて、照射レンズ３から第１アパーチャ４の開口部
４０に電子ビームが照射されないようにすることによ
り、各描画パターン１２の露光されるべきでない部分へ
の電子ビームの照射を禁止する。

【００２３】したがって、ブランキング電極２における
偏向のタイミングおよび時間と、成形偏向器５における
偏向の大きさおよび向きと、位置偏向器１０における偏
向の大きさおよび向きとを、適当に制御すれば、各描画
フィールド１２を所望の露光量で、かつ、所望のパター
ンで露光することができる。

【００２４】ブランキング電極２における偏向の時間お
よびタイミングは、ブランキング制御回路１４によって
制御される。

【００２５】成形偏向器５における偏向の大きさおよび
向きは、可変成形用高速Ｄ／Ａコンバータ１５によって
制御される。

【００２６】位置偏向器１０における偏向の大きさおよ
び向きは、ビーム位置用高速Ｄ／Ａコンバータ１６によ
って制御される。

【００２７】ブランキング制御回路１４，可変成形用高
速Ｄ／Ａコンバータ１５，およびビーム位置用高速Ｄ／
Ａコンバータ１６は、高速データコントローラ１７によ
って制御されて動作する。

【００２８】高速データコントローラ１７には、コンピ
ュータ（図示せず）から試料１３上に形成されるべきレ
ジストパターンに関するデータが付与される。

【００２９】ユーザは、このコンピュータに、試料１３
上に形成されるべきレジストパターンの形状や寸法等の
情報を入力することによって、ブランキング電極２，成
形偏向器５，および位置偏向器１０とを、試料１３がこ
の所望のパターンで露光されるように制御することがで
きる。

【００３０】コンピュータは、入力された情報に応じ
て、ブランキング電極２，成形偏向器５，および位置偏
向器１０の制御のために必要なデータを発生して高速デ
ータコントローラ１７に与える。高速データコントロー
ラ１７は、このデータに従って、ブランキング制御回路
１４，可変成形用高速Ｄ／Ａコンバータ１５，ビーム位
置用高速Ｄ／Ａコンバータ１６等の動作を制御する。

【００３１】ブランキング制御回路１４は、ブランキン
グ電極２による電子ビームの偏向時間の長さを変化させ
ることによって、電子ビームが試料１３に照射されてい
る時間の長さ、すなわち、描画時の露光量を変えること
ができる。

【００３２】可変成形用高速Ｄ／Ａコンバータ１５は、
成形偏向器５における電子ビームの偏向量および偏向方
向を変えることによって、描画フィールド１２に描画さ
れるパターンの形状および大きさを変えることができ
る。

【００３３】ビーム位置用高速Ｄ／Ａ変換器コンバータ
１６は、位置偏向器１０における電子ビームの偏向量お
よび偏向方向を変えることによって、電子ビームによる
描画フィールドの描画位置を変えることができる。

【００３４】そこで、高速データコントローラ１７は、
ブランキング制御回路１４に露光量を示すデータ信号
（以下、露光量情報と呼ぶ）を与え、可変成形用高速Ｄ
／Ａコンバータ１５には、試料１３上に照射されるべき
電子ビームのスポット形状およびスポットサイズを示す
データ信号（以下、ビームサイズ情報と呼ぶ）を与え、
ビーム位置用高速Ｄ／Ａコンバータ１６には、電子ビー
ムが描画フィールド１２のどの位置に照射されるべきか
を示すデータ信号（以下、偏向位置情報と呼ぶ）を与え
る。

【００３５】ブランキング制御回路１４は、高速データ
コントローラ１７からの露光量情報に応じて、ブランキ
ング電極２による偏向時間の長さを設定する。

【００３６】可変成形用高速Ｄ／Ａコンバータ１５は、
高速データコントローラ１７からのビームサイズ情報に
応じて、成形偏向器５による電子ビームの偏向量および
偏向方向を設定する。

【００３７】同様に、ビーム位置用高速Ｄ／Ａコンバー
タ１６は、高速データコントローラ１７からの偏向位置
情報に応じて、位置偏向器１０における電子ビームの偏
向量および偏向方向を設定する。

【００３８】ブランキング制御回路１４，可変成形用高
速Ｄ／Ａコンバータ１５，ビーム位置用高速Ｄ／Ａコン
バータ１６，および高速データコントローラ１７は、電
子銃１から発生された電子ビームを試料１３上に照射す
るための電子光学系２〜１０を制御するための電子光学
系制御部１８ａを構成する。

【００３９】上記のように、従来の荷電ビーム描画装置
においては、各描画フィールドの露光が、試料の移動で
はなく、荷電ビームの偏向によって行なわれる。

【００４０】一方、荷電ビームは電磁レンズ系の軸から
大きくずれて偏向されるほど、偏向された荷電ビームの
スポット形状は、輪郭が歪んだりぼけたりしたものとな
る。このため、各描画フィールド上に形成されたレジス
トパターンはその描画フィールドの中心点から離れるほ
ど寸法精度が悪くなる。

【００４１】たとえば、図５において、どの描画パター
ン１２が露光される場合でも、その中心点１２００から
離れた部分ほど、位置偏向器１０によって大きく偏向さ
れた電子ビームが照射される。したがって、中心点１２
００から離れた部分の描画パターン１１は、中心点１２
００に近い部分の描画パターン１１に比べ、電子ビーム
の偏向歪による設計寸法からのずれが大きい。

【００４２】それゆえ、従来の荷電ビーム描画装置によ
れば、形成されたレジストパターンの寸法精度が全体的
に悪いという問題が生じる。

【００４３】このような荷電ビームによるパターン形成
における精度の劣化を緩和するために、一例として、以
下のような方法が採用または容易に考えられる。

【００４４】たとえば、描画フィールドの面積を小さく
することが考えられる。すなわち、各描画フィールドの
面積が小さいほど、荷電ビームの偏向のみによって描画
されるべき範囲が電磁レンズ系の軸に近い領域となるの
で、荷電ビームの最大偏向量が小さくなる。したがっ
て、各描画フィールドに実際に描画されたパターンの寸
法と設計寸法からのずれの最大値は小さくなる。

【００４５】また、たとえば、描画されたパターンの寸
法ずれを、各描画フィールドにおける位置による違いを
平均化することによって、試料上に描画されたパターン
の寸法ずれを均一化する方法が、既に実用化されている
露光装置に適用されている。図６は、このような方法の
原理を説明するための図である。

【００４６】たとえば、図６（ａ）に示されるような、
描画フィールドの４分の１程度のサイズのパターンを、
試料１３に描画する場合、このパターンが描画フィール
ド１２の４つの領域Ａ〜Ｄの各々に位置するように、試
料１３上における描画フィールドのとり方を変えて４
回、露光を行なう。

【００４７】具体的には、描画されるべきパターンが左
上の領域Ａに入るような描画フィールド１２ａの中心点
１２００ａを電磁レンズ系の軸に一致するように試料１
３を固定した状態での描画（図５（ｂ））と、描画され
るべきパターンが右上の領域Ｂに入るような描画フィー
ルド１２ｂの中心点１２００ｂが電磁レンズ系の軸に一
致するように試料１３が固定された状態での描画（図５
（ｃ））と、描画されるべきパターンが左下の領域Ｃに
入るような描画フィールド１２ｃの中心点１２００ｃが
電磁レンズ系の軸に一致するように試料１３が固定され
た状態での描画（図５（ｄ））と、描画されるべきパタ
ーンが右下の領域Ｄに入るような描画フィールド１２ｄ
の中心点１２００ｄが電磁レンズ系の軸に一致するよう
に試料１３が固定された状態での描画（図５（ｅ））と
がそれぞれ、通常の４分の１の露光量で行なわれる。

【００４８】描画されたパターンの寸法が設計寸法から
どの方向にどれだけの量ずれているかは、描画フィール
ド上の位置によって異なる。また、描画されるパターン
の大きさは、露光量が大きいほど大きくなる。したがっ
て、上記のように４回の露光によって描画されたパター
ンの寸法の設計寸法からのずれの大きさは、ほぼ一定の
小さい値になる。

【００４９】このように各パターンを描画フィールドを
ずらして複数回露光する方法を、フィールドシフト露光
という。

【００５０】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
荷電ビーム描画装置は、荷電ビームの偏向歪による描画
パターンの寸法ずれが生じるという問題点を有する。

【００５１】このような描画パターンの寸法ずれを軽減
するためには、従来、たとえば上述のような方法があっ
た。しかしながら、描画フィールドの面積を小さくする
方法によれば、試料上の描画フィールドの数が増大する
ので、すべての描画フィールドを露光するために試料を
多数回移動しなければならず、かつ、荷電ビームの偏向
のみによって描画できる範囲が小さくなるので、描画の
効率が悪くなる。さらに、このような方法によれば、描
画されたパターンの、荷電ビームの偏向歪による寸法ず
れの最大量は小さくなるが、このような寸法ずれの量が
描画フィールド上の位置によって異なるという問題点は
解消されない。

【００５２】また、フィールドシフト露光によればこの
ような問題点もある程度解消されるが、各パターンの描
画のために試料を複数回移動されなければならないの
で、描画効率が悪いという問題は残存する。

【００５３】それゆえに、本発明の目的は、上記のよう
な問題点を解決し、描画効率を劣化させることなく、試
料上に所定のパターンを精度よく描画することができる
荷電ビーム描画装置およびパターン形成方法を提供する
ことである。

【００５４】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、本発明に係る荷電ビーム描画装置は、所定
の設計寸法および所定の設計形状のパターンを荷電ビー
ムの偏向によって試料上の各描画フィールドに描画する
装置であって、荷電ビームを試料上に照射するための電
子光学系と、荷電ビームの条件を設定する設定手段と、
描画フィールドに照射される荷電ビームの偏向歪の大き
さと描画フィールド上の位置との間の関係に関連するデ
ータが格納された格納手段と、設定手段により設定され
た条件を補正する補正手段と、補正手段により補正され
た条件に応答して電子光学系を制御する制御手段とを備
える。

【００５５】設定手段は、所定の設計寸法および所定の
設計形状に基づいて、各描画フィールドに描画されるパ
ターンの寸法に影響する、荷電ビームの条件を設定す
る。

【００５６】補正手段は、設定手段により設定された条
件を、格納手段に格納されたデータに基づいて補正す
る。

【００５７】好ましくは、設定手段によって設定される
条件は、荷電ビームによる描画フィールドの露光量や、
荷電ビームのビームサイズであり、格納手段に格納され
るデータは、実際に描画されるパターンが所定の設計寸
法となるような露光量と、描画フィールド上の位置との
関係を示すデータや、実際に描画されるパターンの、荷
電ビームの偏向歪による、所定の設計寸法からのずれの
量と、描画フィールド上の位置との関係を示すデータで
ある。

【００５８】格納手段に格納されたデータが前者である
場合、補正手段は、設定手段により設定された露光量
を、描画フィールド上の位置ごとに、このデータにおい
て対応する露光量となるように補正する。格納手段に格
納されたデータが後者である場合には、補正手段は、設
定手段により設定されたビームサイズを、描画フィール
ド上の位置ごとに、このデータにおいて対応するずれ量
に相当する分だけ補正する。

【００５９】他の局面によれば、本発明に係るパターン
形成方法は、所定の設計寸法および所定の設計形状のパ
ターンを、荷電ビームの偏向によって試料上の各描画フ
ィールドに描画する方法であって、実際に描画されるパ
ターンの、荷電ビームの偏向歪による、所定の設計寸法
からのずれの量と、描画フィールド上の位置との関係に
関連するデータを作成するステップと、所定の設計寸法
および所定の設計形状に基づいて、荷電ビームの条件を
設定するステップと、設定された条件を、作成されたデ
ータに基づいて補正するステップと、補正された条件に
応答して、荷電ビームを制御するステップとを備える。

【００６０】

【作用】本発明に係る荷電ビーム描画装置および、パタ
ーン形成方法は上記のように構成されるので、本来の設
計寸法に基づいて設定された荷電ビームの条件によって
直接電子光学系が制御されるのではなく、この設定され
た条件が、荷電ビームの偏向歪の大きさと描画フィール
ド上の位置との関係に基づいて補正された条件によって
電子光学系が制御される。このため、描画フィールド上
の各位置への荷電ビームの照射条件（露光量やビームサ
イズなど）に、その位置における荷電ビームの偏向歪の
大きさが反映される。

【００６１】

【実施例】図１は、本発明の一実施例の可変矩形成形ビ
ーム描画装置の主要部分の構成を示す概略ブロック図で
ある。

【００６２】図１を参照して、この描画装置において、
電子銃１から発生された電子ビームを試料１３上に照射
するための電子光学系２〜１０の構成は従来と同様であ
る。

【００６３】しかしながら、この描画装置の電子光学系
制御部１８ｂは、図５に示された従来の電子光学系制御
部１８ａの構成に加えて、ショット時間補正計算部１９
および描画フィールド内補正テーブル２０を含む。

【００６４】描画フィールド内補正テーブル２０は、設
計寸法と同じ寸法のパターンを描画するために必要な露
光量と、描画フィールド上の位置との関係がデータとし
て格納されたメモリ（図示せず）を含む。

【００６５】ショット時間補正計算部１９は、描画フィ
ールド内補正テーブル２０に格納されたデータおよび、
高速データコントローラ１７からビーム位置用高速Ｄ／
Ａコンバータ１６に与えられる偏向位置情報に基づい
て、高速データコントローラ１７からの露光量情報に補
正を加えてブランキング制御回路１４に与える。

【００６６】本実施例では、ショット時間補正計算部１
９および描画フィールド内補正テーブル２０によって、
各描画フィールド１２に設計寸法とのずれが小さいパタ
ーンが描画されるように、各描画フィールド１２内の各
部分の露光量が調整される。

【００６７】図２は、本実施例の描画装置における露光
量調整の原理を説明するための図である。

【００６８】各描画フィールド１２が、たとえば５×５
のマトリクス状に配列された正方形の領域１２０に分割
して考えた場合、電子ビームの偏向歪による描画パター
ンの寸法ずれを低減するための手段を用いない従来の描
画装置（図５参照）によれば、各描画フィールド１２に
描画されたパターンの寸法と設計寸法とずれの大きさ
は、各描画フィールド１２において、図２（ａ）に示さ
れるような分布を示す。

【００６９】すなわち、描画時に電磁レンズ系の中心１
００に一致させられる中心点１２００との相対的に位置
関係が同一である領域において、描画されたパターンの
寸法の設計寸法からのずれの大きさはほぼ同じとなる。
図２（ａ）において、各領域に示された英字ａ〜ｅは、
その領域に描画されたパターンの寸法の設計寸法からの
ずれの大きさがどのような範囲に属するかを示す記号で
ある。同一記号は、同一の範囲を示す。

【００７０】前述したように、このような寸法ずれの大
きさは描画フィールド１２の中心点１２００から離れた
領域ほど大きいので、中心点１２００から離れた領域で
の寸法ずれ量ほど、大きい値の範囲に属する。

【００７１】一方、描画されたパターンの寸法は、露光
量が多いほど大きくなる。したがって、描画されたパタ
ーンの寸法が設計寸法よりも小さい領域において、露光
量を通常よりも適当に大きくすれば、設計寸法と同じ寸
法のパターンを描画することができる。同様に、描画さ
れたパターンの寸法が設計寸法よりも大きい領域では、
この領域における露光量を通常よりも適当に少なくすれ
ば、設計寸法と同じ寸法のパターンをこの領域に描画す
ることができる。そこで、描画フィールド１２の各領域
１２０において、設計寸法と同じ寸法のパターンを描画
するためには、露光量を通常の何倍にすればよいか（以
下、これを露光量の変調量と呼ぶ）は、図２（ｂ）に示
されるように、描画フィールド１２上における寸法ずれ
量の分布（図２（ａ））と同様の分布を示す。

【００７２】図２（ｂ）は、露光量の変調量の、描画フ
ィールド１２上における分布を示す図である。図２
（ｂ）の各領域１２０に記入された英字Ａ〜Ｅは、この
領域における露光量の変調量がどのような範囲に属する
かを示す記号である。同一記号は、同一範囲を示す。

【００７３】図２（ｂ）からわかるように、各描画フィ
ールド１２において、その中心点１２００との相対的な
位置関係が同一である領域１２０では、露光量の変調量
は同じ範囲にある。もちろん、中心点１２００から離れ
た領域ほど、描画パターンの寸法ずれ量は大きくなるの
で、露光量の変調量も、中心点１２００から離れた領域
ほど大きい値の範囲に属する。

【００７４】なお、実際には、図２（ａ）における各記
号ａ〜ｅは、対応する範囲における代表的な寸法ずれ量
を一意的に表わす。それゆえ、図２（ｂ）における各記
号Ａ〜Ｅも、対応する範囲における代表的な１つの値を
表わす。

【００７５】図１の描画フィールド内補正テーブル２０
には、図２（ｂ）に示されるような、各領域１２０の描
画フィールド１２上における位置と、露光量の変調量と
の関係がデータとして予め記憶されている。

【００７６】このデータが描画時に、図１のショット時
間補正計算部１９に読出されて、各領域１２０を描画す
る際の露光量が決定される。

【００７７】図２（ｃ）は、描画フィールド１２に描画
されるべきパターンの一例を示す図である。

【００７８】たとえば、図２（ｃ）を参照して、描画フ
ィールド１２に斜線で示されるようなパターン１１を描
画する際、左上の領域１２１への描画のために電子ビー
ムがこの領域１２１に照射されるように偏向されると、
露光量の変調量が範囲Ｅにおける代表的な値に変化させ
る。これによって、領域１２１に描画された長方形１２
２の横方向および縦方向の長さＷ，Ｌは、設計値に等し
くなる。である。

【００７９】次に、図１ないし図３を参照しながらこの
ような原理による描画を実現するための、この描画装置
における制御動作について説明する。

【００８０】図３はこのような制御動作の流れを示すフ
ローチャート図である。なお、本実施例の描画装置にお
ける、電子光学系制御部１８ｂ以外の制御回路系の構成
および動作は従来の描画装置におけるものと同様である
ので説明は省略する。

【００８１】高速データコントローラ１７にコンピュー
タ（図示せず）から、試料１３上に描画されるべきパタ
ーンの形状やサイズ等に関するデータが供給されると、
従来と同様に、高速データコントローラ１７はこのパタ
ーンの形状や大きさ等に応じた、露光量情報，ビームサ
イズ情報，および偏向位置情報を発生する（図３のステ
ップＳ１）。

【００８２】可変成形高速Ｄ／Ａコンバータ１５は、従
来と同様に、ビームサイズ情報に応答して、成形偏向器
５における偏向量および偏向方向を、描画されるべきパ
ターンに応じたスポット形状およびスポットサイズを有
する電子ビームが試料１３上に照射されるように設定す
る。

【００８３】一方、ビーム位置用高速Ｄ／Ａコンバータ
１６も、従来と同様に、偏向位置情報に応答して、その
時点で電磁レンズ系の軸１００に中心点１２００が一致
している１つの描画フィールド１２上の領域１２０のう
ち、偏向位置情報が指示する位置の領域にのみ、電子ビ
ームが照射されるように、位置偏向器１０における偏向
量および偏向方向を設定する。

【００８４】一方、ショット時間補正計算部１９は、高
速データコントローラ１７からの偏向位置情報を取込み
（図３のステップＳ２）、描画フィールド内補正テーブ
ル２０に格納されたデータ（図２（ｂ））から、ステッ
プＳ２において取込んだ偏向位置情報が示す位置の領域
１２０における、露光量の変調量を読出す（図３のステ
ップＳ３）。次に、ショット時間補正計算部１９は、読
出した変調量に相当する分だけ、高速データコントロー
ラ１７からの露光量情報が示す露光量を補正して、ブラ
ンキング制御回路１４に与える（図３のステップＳ
４）。

【００８５】たとえば、ステップＳ３において読出され
た変調量が１０５％であれば、ショット時間補正計算部
１９は、高速データコントローラ１７からの露光量情報
が示す露光量を５％だけ大きく補正して、補正した露光
量に対応する露光量情報をブランキング制御回路１４に
供給する。

【００８６】ステップＳ４における処理が終了すると、
ショット時間補正計算部１９の動作は、ステップＳ２に
戻る。したがって、高速データコントローラ１７からの
偏向位置情報が変化し、位置偏向器１０における電子ビ
ームの偏向量および偏向方向が変化して、描画フィール
ド１２において電子ビームの照射領域１２０が切換わる
と、ショット時間補正計算部１９によって読出される変
調量も変化後の偏向位置情報が示す位置の領域１２０に
おけるものに切換わる。このため、描画フィールド１２
におけるいずれの領域１２０も、設計寸法に一致する寸
法のパターンを描画することができるような露光量で、
電子ビームが照射される。

【００８７】このように、本実施例では、ショット時間
補正計算部１９が常に、高速データコントローラ１７か
らの偏向位置情報を監視しており、高速データコントロ
ーラ１７からの露光量情報を、現在電子ビームが照射さ
れている領域１２０における最適な露光量を示すものに
補正する。このため、各描画フィールド１２の描画時
に、電子ビームの照射領域の切換わりにリアルタイムで
追従して、露光量が補正される。この結果、各描画フィ
ールド１２に描画されたパターンは、その位置にかかわ
らず、設計寸法とのずれが低減されたものとなる。

【００８８】次に、描画フィールド内補正テーブル２０
に格納されるべきデータの作成方法について図４を参照
しながら説明する。

【００８９】図４は、このようなデータを作成するため
に、実験的に、試料上に描画されるパターンの一例を示
す図である。

【００９０】まず、実際に描画を行なう試料１３上の、
描画フィールド１２に、図４に示されるような十字形の
パターンを、高速データコントローラ１７により発生さ
れた露光量情報に上記のような補正を加えずに、たとえ
ば５×５のマトリクス状に描画する。この描画フィール
ドは、実際のパターンが描画されるべき試料上における
描画フィールドと同一のサイズに設定される。

【００９１】描画フィールド１２のサイズは、たとえ
ば、１．５ｍｍ×１．５ｍｍ程度であるので、描画フィ
ールド内に描画された各パターンの寸法は極めて微細で
あるが、このような微細なパターンの寸法は、既に市販
されている微小寸法測定装置によって測定可能である。
そこで、上記のような試験的な描画によって得られたレ
ジストパターンをこのような微小寸法測定装置によって
測定して、実際に描画されたパターンの寸法の設計寸法
からのずれを、描画フィールド１２内の各領域１２０ご
とに算出する。これによって、図２（ａ）に示されるよ
うな、描画パターンの寸法ずれ量の、描画フィールド１
２における分布状態を知ることができる。

【００９２】さらに、高速データコントローラ１７によ
り発生された露光量情報に補正を加えずに、実際にパタ
ーンが描画されるべき試料とは別の試料上に、露光量の
みをある基準値から微小量ずつ変化させて描画を行なう
ことによって、実際に描画されたパターンの寸法の設計
寸法からのずれの大きさと、露光量との関係を導出す
る。

【００９３】具体的に説明すると、露光量が基準値のｋ
％であるときに描画されたパターンの寸法，露光量が基
準値の（ｋ＋δｄ）％であるときに描画されたパターン
の寸法，露光量が基準値の（ｋ−δｄ）％であるときに
描画されたパターンの寸法…をそれぞれ、前述のような
微小寸法測定装置で測定することによって、露光量が基
準値のｋ％であるときの描画パターンの寸法の設計寸法
からのずれ，露光量が基準値の（ｋ＋δｄ）％であると
きの描画パターンの寸法の設計寸法からのずれ，露光量
が基準値の（ｋ−δｄ）％であるときの描画パターンの
寸法の設計寸法からのずれ，…を実験的に導出する。

【００９４】次に、このようにして得られた、露光量
と、実際に描画されたパターンの設計寸法からのずれの
大きさとの間の関係から、逆に、実際に描画されるパタ
ーンの寸法をある量δαだけ変化させるには露光量を基
準値からどの程度変化させればよいかを算出する。これ
によって、基準露光量の描画によって、設計寸法よりも
ある量δαだけ大きい（または小さい）寸法のパターン
が得られる領域１２０において設計寸法と同じ寸法のパ
ターンを得るためには、露光量を基準値からどの程度変
化させて描画を行なえばよいかを知ることができる。

【００９５】たとえば、基準露光量での描画においてあ
るパターンが設計寸法よりも０．１μｍだけ小さい寸法
で描画されるならば、このパターンを設計寸法と同じ寸
法で描画するには、露光量を基準露光量の１０５％にし
て描画を行なえばよいというように、設計寸法からのず
れ量（−０．１μｍ）とこのずれを０にするための露光
量の変調量（１０５％）との対応関係を知ることができ
る。

【００９６】このようにして得られた、露光量の変調量
と、描画パターンの設計寸法からのずれ量との関係を、
前述のようにして得た、描画フィールド１２における各
領域１２０での描画パターンの寸法ずれ量に対応させれ
ば、各領域１２０における描画パターンの設計寸法から
のずれ量を、これを０にすることができる、露光量の変
調量に置換えることができる。この結果、図２（ｂ）に
示されるような補正テーブルが得られる。

【００９７】上記実施例では、露光量を変えることによ
って寸法の異なるパターンを描画することができること
を利用して、実際に描画されたパターンの寸法と設計寸
法との間のずれ、および、このようなずれの描画フィー
ルド上における不均一性が解消されたが、描画されるべ
きパターンの寸法を描画フィールド１２上の領域１２０
ごとに補正することによっても同様の効果が得られる。

【００９８】具体的に説明すると、描画フィールド１２
上の位置と実際に描画されたパターンの設計寸法からの
ずれ量との関係（図２（ａ）参照）から、露光量を通常
値とした場合、描画フィールド１２内の各領域１２０に
設計寸法と同じ寸法でパターンを描画するためには、描
画フィールド１２上の位置ごとに設計寸法を本来の値か
ら若干補正すればよいことがわかる。つまり、設計寸法
をある値に設定して通常の露光量で描画を行なった場
合、得られたパターンがこの設計寸法よりもある量だけ
大きい（または小さい）ならば、通常の露光量で描画さ
れたパターンの寸法をこの設計寸法に一致させるために
は、この設計寸法よりもδαだけ小さい（または大き
い）寸法を設計寸法として設定すればよい。

【００９９】そこで、露光量が通常値である場合、描画
フィールド１２内の各領域１２０に関して、本来の設計
寸法と同じ寸法でパターンを描画するためには、設計寸
法をこの本来の設計寸法からどれだけ補正すればよいか
（これを、以下の説明において設計寸法変調量と呼ぶ）
を、描画フィールド内補正テーブル２０に格納すべきデ
ータとして用いる。すなわち、描画フィールド内補正テ
ーブル２０には、描画フィールド１２上の位置と、設計
寸法変調量との関係が補正テーブルとして格納される。

【０１００】そして、このような場合には、ショット時
間補正計算部１９の代わりに、可変成形用高速Ｄ／Ａコ
ンバータ１５の前段に、この補正テーブルに基づいて高
速データコントローラ１７からのビームサイズ情報を補
正するための回路が設けられればよい。

【０１０１】具体的には、この回路は、高速データコン
トローラ１７からの偏向位置情報が示す位置に対応す
る、描画フィールド１２上の領域１２０における設計寸
法変調量を、描画フィールド内補正テーブル２０に格納
されたデータから読出す。さらに、この回路は、高速デ
ータコントローラ１７からのビームサイズ情報を、コン
ピュータに入力された設計寸法に、読出した設計寸法変
調量分だけ補正を加えた寸法に対応するものに補正し
て、可変成形用高速Ｄ／Ａコンピュータ１５に与える。
これによって、各領域１２０に対する描画が、コンピュ
ータに入力された本来の設計寸法でなく、これに適当な
補正が加えられた寸法に対応するビームサイズを有する
電子ビームによって行なわれる。この結果、上記実施例
の場合と同様に、本来の設計寸法とのずれが描画フィー
ルド１２上のいずれの位置においても軽減され、従来よ
りも寸法精度の高い描画を行なうことができる。

【０１０２】上記いずれの実施例においても、補正テー
ブル２０に格納されたデータに基づく露光量や設計寸法
の補正は、高速データコントローラ１７により発生され
た露光量情報やビームサイズ情報に対して行なわれる
が、コンピュータから高速データコントローラ１７に供
給される、描画されるべきパターンに関する種々のデー
タに対して行なわれてもよい。すなわち、補正テーブル
２０に基づく露光時間や設計寸法の補正は、この描画装
置の制御系において任意の段階で行なわれてよい。

【０１０３】上記実施例では、本発明が可変矩形波成形
ビーム描画装置に適用された場合について説明された
が、本発明は、マスクを用いずに描画を行なう荷電ビー
ム描画装置一般に適用可能である。

【０１０４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、荷電ビ
ーム描画装置における、荷電ビームの偏向ずれによる描
画パターンの設計寸法からのずれが、描画フィールド上
のすべての位置において低減されるので、試料上に形成
されるパターンの寸法精度が向上される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の可変矩形成形ビーム描画装
置の主要部分の構成を示す概略ブロック図である。

【図２】実施例の描画装置における露光量の補正原理を
説明するための図である。

【図３】図１のショット時間補正計算部の動作を説明す
るためのフローチャート図である。

【図４】図１の描画フィールド内補正テーブルに格納さ
れるべきデータの作成方法を説明するための図である。

【図５】従来の可変矩形成形ビーム描画装置の主要部分
の構成を示す概略ブロック図である。

【図６】荷電ビーム描画装置における荷電ビームの偏向
歪による描画パターンの設計寸法からのずれを低減する
ための従来の方法の一例を示す図である。

【符号の説明】

１ 電子銃 ２ ブランキング電極 ３ 照射レンズ ４ 第１アパーチャ ５ 成形偏向器 ６ 成形レンズ ７ 第２アパーチャ ８ 縮小レンズ ９ 投影レンズ １０ 位置偏向器 １２ 描画フィールド １３ 試料 １４ ブランキング制御回路 １５ 可変成形用高速Ｄ／Ａコンバータ １６ ビーム位置用高速Ｄ／Ａコンバータ １７ 高速データコントローラ １８ａ，１８ｂ 電子光学系制御部 １９ ショット時間補正計算部 ２０ 描画フィールド内補正テーブル なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の設計寸法および所定の設計形状の
   パターンを、試料上の複数の各々に、荷電ビームの偏向
   によって描画する荷電ビーム描画装置であって、 前記荷電ビームを偏向して前記試料上の各描画フィール
   ドに照射するための電子光学系と、 前記所定の設計寸法および前記所定の形状に基づいて、
   前記荷電ビームの条件を設定する設定手段と、 前記描画フィールド上に照射される前記荷電ビームの前
   記偏向による歪の大きさと、前記描画フィールド上の位
   置との関係に関連する所定のデータが格納された格納手
   段と、 前記設定手段により設定された条件を、前記格納手段に
   格納された前記所定のデータに基づいて補正する補正手
   段と、 前記補正手段により補正された条件に応答して、前記電
   子光学系を制御する制御手段とを備えた、荷電ビーム描
   画装置。
2. 【請求項２】 前記条件は、前記荷電ビームによる前記
   描画フィールドの露光量を含み、 前記データは、前記描画フィールド上に前記パターンを
   前記所定の設計寸法で描画するために必要な露光量と、
   前記描画フィールド上の位置との関係を示す露光量デー
   タを含み、 前記補正手段は、前記設定手段により設定された露光量
   を、前記露光量データに応じて、前記描画フィールド上
   の位置ごとに補正する、請求項１記載の荷電ビーム描画
   装置。
3. 【請求項３】 前記条件は、前記荷電ビームのビームサ
   イズを含み、 前記データは、前記描画フィールド上に実際に描画され
   るパターンの寸法の前記所定の設計寸法からのずれと、
   前記描画フィールド上の位置との関係を示す寸法ずれデ
   ータを含み、 前記補正手段は前記設定手段により設定されたビームサ
   イズを、前記寸法ずれデータに基づいて補正する、請求
   項１記載の荷電ビーム描画装置。
4. 【請求項４】 所定の設計寸法および所定の設計形状の
   パターンを、荷電ビームの偏向によって試料上の各描画
   フィールドに描画するための方法であって、 前記描画フィールドに照射される前記荷電ビームの前記
   偏向による歪の大きさと、前記描画フィールド上の位置
   との関係に関連するデータを作成するステップと、 前記所定の設計寸法および前記所定の設計形状に基づい
   て、前記荷電ビームの条件を設定するステップと、 前記設定された条件を、前記作成されたデータに基づい
   て補正するステップと、 前記補正された条件に応答して、前記荷電ビームを制御
   するステップとを備えた、パターン形成方法。