JPH11204415A

JPH11204415A - 電子ビーム描画装置及び電子ビーム描画方法

Info

Publication number: JPH11204415A
Application number: JP10007666A
Authority: JP
Inventors: Masamitsu Ito; 正光伊藤; Takayuki Abe; 隆幸阿部; Takashi Kamikubo; 貴司上久保; Naoharu Shimomura; 尚治下村; Mitsuko Shimizu; みつ子清水; Yoshiaki Hattori; 芳明服部; Tomohiro Iijima; 智浩飯島
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-01-19
Filing date: 1998-01-19
Publication date: 1999-07-30
Anticipated expiration: 2018-01-19
Also published as: JP3466900B2

Abstract

(57)【要約】【課題】“かぶり”による照射量変動を抑制して、仕上
がり寸法が均一なパターンを形成する。【解決手段】先ず、ＣＡＤシステムにより設計されたパ
ターンを描画データに変換するデータ変換用計算機に入
力し、変換された描画データを制御計算部に入力する
（ステップＳ１）。次いで、試料基板を近接効果補正用
と“かぶり”補正用とのそれぞれ別のメッシュに分割す
る。そして、それぞれのメッシュを用いて、近接効果補
正データＵ(X) と“かぶり”補正データＶ(X) とを演算
する（ステップＳ２）。制御回路は、“かぶり”補正デ
ータＶ(X) と近接効果補正データＵ(X) を用いて照射量
Ｄ(X) を決定する（ステップＳ３）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビームの照射
量を照射位置毎に求めて、“かぶり”の影響による照射
量変動を抑制する電子ビーム描画装置及び電子ビーム描
画方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、電子ビームを用いて試料基板に所
定パターンを描画する際、近接効果によって、電子ビー
ムの照射量が変動することが知られており、補正を行っ
てパターンの均一化を図っている。

【０００３】ところで、試料基板に対して照射された電
子が反射し、さらに試料室の内壁で多重反射を繰り返し
再び試料上に戻ってくる現象が知られている。また、電
子ビームが試料に照射されるとＸ線等の電磁波が発生
し、この電磁波も試料室内を反射して再び試料に入射す
る。この様な試料に入射する所望の電子ビーム以外の電
子及び電磁波を本願明細書では“かぶり”と称する。

【０００４】試料基板面内に描画面積率の分布があり、
描画面積率の大きい場所が存在すると、そこを発生源と
した“かぶり”により試料面内の照射量に分布が生じて
しまう。

【０００５】従来、この“かぶり”対策としては、試料
室内の構造物で試料基板に対向する部分の材質を電子線
の反射率が小さいＣやＢｅなどの軽元素にすることが行
われていた。また、試料室内の構造物で試料基板に面す
る部分に蜂の巣状に穴をあけ、入射してきた電子を反射
させない構造等も提案されている。

【０００６】しかしながら、試料室内を工夫する方法は
“かぶり”の低減にある程度の効果があるものの、近年
半導体製造工程での電子ビーム描画に求められるナノメ
ートルオーダーの精度には不十分であり、描画したパタ
ーンの仕上がり寸法に不均一な分布が発生する問題があ
る。

【０００７】従って、ナノメートルオーダの精度を要求
するパターンの描画の際においては、近接効果及び“か
ぶり”の影響によって、描画パターンの仕上がり寸法に
不均一な分布が生じるという問題が生じている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、ナノ
メートル・オーダーの精度を要求する電子ビーム描画に
おいては、近接効果及び“かぶり”の影響により照射量
が変動して、描画パターンの仕上がり寸法に不均一な分
布が生じるという問題があった。

【０００９】本発明の目的は、近接効果及び“かぶり”
の影響による照射量変動を抑制し、描画パターンの仕上
がり寸法を均一にし得る電子ビーム描画装置及び電子ビ
ーム描画方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】［構成］本発明は、上記
目的を達成するために以下のように構成されている。（１）本発明（請求項１）は、光学系から試料基板に
対して電子ビームを照射してパターンを描画する電子ビ
ーム描画装置であって、近接効果によって前記試料基板
に照射される照射量を演算する第１の演算手段と、“か
ぶり”によって前記試料基板に照射される照射量を演算
する第２の演算手段と、前記電子ビームの各照射位置に
おいて、該試料基板に対して与えられる実照射量が所定
照射量になるように、第１及び第２の演算手段で演算さ
れた照射量に応じて、前記光学系から照射される照射量
を求める第３の演算手段と、第３の演算手段で演算され
た照射量に基づいて、前記試料基板に対して各照射位置
毎に電子ビームを照射する手段とを具備してなることを
特徴とする。（２）本発明（請求項２）は、電子ビーム露光装置の
光学系から試料基板に対して電子ビームを照射してパタ
ーンを描画するに先立ち、前記電子ビームの各照射位置
において、該試料基板に対して与えられる実照射量が所
定照射量になるように、前記光学系から照射される照射
量を求め、求められた照射量に基づいて前記電子ビーム
を照射する電子ビーム描画方法であって、近接効果及び
“かぶり”により前記試料基板に与えられる照射量をそ
れぞれ別個に演算し、前記電子ビームの照射位置毎に、
演算された二つの照射量に応じて、前記光学系から照射
される照射量を求めることを特徴とする。（３）本発明（請求項３）は、電子ビーム露光装置の
光学系から試料基板に対して電子ビームを照射してパタ
ーンを描画するに先立ち、前記電子ビームの各照射位置
において、該試料基板に対して与えられる実照射量が所
定照射量になるように、前記光学系から照射される照射
量を求め、求められた照射量に基づいて電子ビームを照
射する電子ビーム描画方法であって、前記試料基板のパ
ターン描画領域を複数の第１小領域に分割して，各第１
小領域において近接効果により該試料基板に与えられる
照射量を演算し、該パターン描画領域を複数の第２小領
域に分割して，各第２小領域において“かぶり”により
該試料基板に与えられる照射量を演算するステップと、
前記電子ビームの照射位置毎に、演算された照射量に応
じて、前記光学系から照射される照射量を求めるステッ
プを含むことを特徴とする。 (3-1) “かぶり”によって照射される照射量を演算する
に際し、第２小領域に含まれるパターンを代表する代表
図形を設定するステップと、前記代表図形を描画した
際、“かぶり”によって第２領域に照射される照射量を
演算するステップと、演算された照射量を、“かぶり”
によって第２小領域内に含まれるパターンに照射される
照射量とするステップとを含む。

【００１１】代表図形の設定を一部の第２小領域につい
てのみ行い、他の第２小領域についてはパターンをその
まま利用する。第２の小領域内に存在するパターン全体
を合計した面積を有する１個の矩形図形を設定する。

【００１２】第２の小領域内に存在するパターン全体の
重心と一致した１個の体表図形を設定する。 (3-2) 第１小領域は、近接効果の影響が及ぶ領域より小
さく，且つ前記電子ビームの最小図形より大きく、第２
小領域は、“かぶり”の影響が及ぶ領域より小さく，且
つ第１小領域より大きい。

【００１３】［作用］本発明は、上記構成によって以下
の作用・効果を有する。近接効果と“かぶり”との影響
によって、照射量が変動することを抑制することがで
き、面内の照射量の分布を均一にすることができる。

【００１４】また、近接効果の補正処理と“かぶり”の
補正処理とを別々に行った後、処理結果を用いて照射量
を求めることにより、計算が簡単になり計算時間が短縮
される。

【００１５】また、“かぶり”の補正処理を行う際、代
表図形を用いて処理を行うことによって、処理時間を更
に短縮することができる。第２小領域の大きさを第１小
領域より大きく設定することで、計算の処理時間を短く
することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に図面
を参照して説明する。［第１実施形態］近接効果と“かぶり”とを考慮した位
置Ｘへの最適な照射量Ｄ(X) は、照射パターンの存在す
る領域をＥとして、

【００１７】

【数１】で定められる。なお、ηは前方散乱に対する後方散乱係
数、θは“かぶり”の係数、ｆ(X) は近接効果の後方散
乱の分布関数、ｇ(X) は“かぶり”の分布関数である。
ただしＸ，Ｘ’は座標ベクトルを表わす。

【００１８】（１）式を用いて最適照射量を求めること
によって、近接効果と“かぶり”による寸法変動を抑制
することができる。ところが、“かぶり”による影響が
及ぶ領域（“かぶり”の広がり）を１ｃｍ，１μｍに１
つのパターンがあるとすると、相互作用が及ばされる図
形の数は１０⁸ 個であり、（１）式を用いて補正計算を
行うと、計算に要する時間は約１００日もかかることに
なる。そこで、積分範囲Ｅ内でＤ(X) がほぼ一定である
とすると、（１）式は次式のように近似することができ
る。

【００１９】

【数２】

【００２０】後方散乱の広がりや“かぶり”の広がりは
パターンサイズにくらべて十分大きいので、このような
近似をしても生じる誤差はたかだか５％程度である。そ
して、（２）式を変形すると次式が得られる。

【００２１】

【数３】

【００２２】従って、近接効果補正データＵ(X) と“か
ぶり”補正データＶ(X) とを別々に求めた後、二つの補
正データから、“かぶり”と近接効果との両方による照
射量変動を考慮した最適照射量を求めることができる。

【００２３】なお、データＵ(X) は近接効果によって位
置Ｘに入射する電子量、データＶ(X) は“かぶり”によ
って位置Ｘに入射する電子量である。近接効果補正のた
めの処理と“かぶり”補正のための処理を別々に行なう
と、処理が簡単になり、補正計算に要する時間が短縮さ
れる。

【００２４】［第２実施形態］図１は、本発明の第２実
施形態に係わる電子ビーム描画装置を示す概略構成図で
ある。

【００２５】電子光学鏡筒１０内に電子銃１１が設置さ
れている。電子銃１１から照射された電子ビームの経路
に沿って、ブランキング用レンズ１２、ブランキング用
偏向器１３、ブランキング板１４，第１成形レンズ１
５、第１ビーム成形用アパーチャ１６、ビーム成形偏向
器１７、第２成形レンズ１８、第２ビーム成形用アパー
チャ１９、縮小レンズ２０、ビーム走査用副偏向器２
１、収束レンズ２２、ビーム走査用主偏向器２３が鏡筒
１０内に設置されている。

【００２６】鏡筒１０に接続された試料室３０内に、試
料基板３１が載置され、平面内を移動する試料台３２が
設置されている。制御計算部４０が、ブランキング制御
回路部５１を介してブランキング用偏向器１３に接続さ
れている。また、制御計算部４０は、可変成形ビーム寸
法制御回路部５２を介してビーム成形偏向器１７に接続
されている。また、制御計算部４０が、偏向制御回路部
５３を介してビーム走査用副偏向器２１及びビーム走査
用主偏向器２３に接続されている。試料台３２の位置を
測定するためのレーザ測長系５４が制御計算部４０に接
続されている。また、制御計算部４０が試料台駆動回路
部５５を介して試料台３２に接続されている。そして、
パターンを設計するＣＡＤシステム６１が、データ変換
用計算機６２を介して制御計算部４０に接続されてい
る。

【００２７】なお、本装置での標準の加速電圧は５０ｋ
Ｖであり、発生し得る電子ビームの最大のサイズは２μ
ｍ角の矩形である。本装置では、電子銃１１から放出さ
れた電子ビームは、ブランキング用偏向器１３によって
ブランキング板１４への照射位置を調節することによ
り、試料基板３１に対する電子ビームのＯＮ−ＯＦＦが
調節される。電子ビームのＯＮ−ＯＦＦを調整すること
により、電子ビームの照射量を変化させることを可能に
している。

【００２８】ブランキング板１４を通過したビームは、
ビーム成形偏向器１７並びに第１及び第２ビーム成形用
アパーチャ１６，１９により矩形ビームに成形され、ま
たその矩形の寸法が制御される。そして、この成形され
たビームはビーム走査用偏向器２１，２３によって試料
基板３１上を偏向走査し、このビーム走査により試料基
板３１に所望のパターンが描画される。

【００２９】なお、ビーム走査用主偏向器２３は１ｍｍ
程度の大きな距離の偏向を行い、ビーム走査用副偏向器
２１は、１００μｍ×１００μｍ程度のサブフィールド
と呼ばれる領域内の偏向を高速に行う。サブフィールド
内の描画が終わると、主偏向器２３によって次のサブフ
ィールドに電子ビームを偏向させて描画を行う。

【００３０】本装置を用いて“かぶり”の広がりについ
て調べた。なお、「広がり」とは、“かぶり”或いは近
接効果によって試料基板上に入射した電子が、レジスト
パターンの仕上がり寸法に所定寸法から変動が起こる領
域である。

【００３１】本発明装置の“かぶり”の広がりを見積も
った。先ず、ポジ型レジストを塗布した試料基板３１上
の中心部の１ｍｍ角領域に、５ｍＣ／ｃｍ² に相当する
照射量の電子ビームを照射した。次に、照射された１ｍ
ｍ角領域の周辺に、１０μＣ／ｃｍ² の照射量にて１０
０μｍ角の１μｍライン＆スペース（Ｌ＆Ｓ）パターン
を５ｍｍ間隔に描画する。図２は、１μｍＬ＆Ｓパター
ンの仕上がり寸法と１ｍｍ角パターンの中心部からの距
離との関係を示す特性図である。

【００３２】近接効果はμｍオーダーで起こり、１μｍ
Ｌ＆Ｓパターンを描画しているので、近接効果は各Ｌ＆
Ｓパターンに対して一様に起きる。従って、図５の寸法
変動には、近接効果によるものは現れていない。つま
り、図２に示されている寸法変動は、“かぶり”の影響
によるものだけである。

【００３３】図から分かるように、寸法変動は、約１０
ｃｍという広範囲に渡って起こっている。近接効果の広
がりはμｍオーダーであり、“かぶり”の広がりはｃｍ
オーダーであるので、両者の広がりは全く異なる。従っ
て、近接効果補正データＵ(X) 及び“かぶり”補正デー
タＶ(X) を求める際、“かぶり”補正データＶ(X) を
（５）式の積分範囲を、近接効果補正データＵ(X) を求
める（４）式のものより大きくとって良いことが分か
る。

【００３４】以下に、本装置による描画過程を図３のフ
ローチャートを用いて説明する。先ず、ＣＡＤシステム
６１により設計されたパターンを描画データに変換する
データ変換用計算機６２に入力し、変換された描画デー
タＤ１を制御計算部４０に入力する（ステップＳ１）。

【００３５】次いで、試料基板３１を近接効果補正用と
“かぶり”補正用とのそれぞれ別の小領域に分割する。
そして、それぞれの小領域を用いて、近接効果補正デー
タＵ(X) と“かぶり”補正データＶ(X) とを演算する
（ステップＳ２）。なお、近接効果補正用の小領域は近
接効果の影響の及ぶ範囲より小さく，かつ描画装置の最
小ビーム寸法より大きく設定し、“かぶり”補正用の小
領域は“かぶり”の影響の及ぶ範囲より小さく，且つ近
接効果補正用の小領域より大きく設定する。

【００３６】このステップＳ２について、制御計算部４
０の構成を示す図４を参照して詳細に説明する。データ
変換用計算機６２から描画データＤ１が、ネットワーク
を介して制御計算部４０内の制御計算機４１及び補正計
算機４２に入力される。補正計算機４２では、試料基板
３１を１μｍ□の小領域（第１小領域）に分割し、各小
領域に対して（４）式を用いて近接効果による照射量変
動を補正するための近接効果補正データＵ(X) を演算
し、その演算結果をハードディスク４３に格納する。そ
して、補正計算機４２は、試料基板３１を１ｍｍ□の小
領域（第２小領域）に分割し、各小領域に対して（５）
式を用いて“かぶり”による照射量変動を補正するため
の“かぶり”補正データＶ(X) を演算し、演算結果をハ
ードディスク４３に格納する。

【００３７】そして、制御計算機４１により、データＵ
(X) 及びＶ(X) をフレームごとにハードディスク４３か
ら制御回路４４内のメモリ（不図示）にコピーする。そ
して、制御回路４４は、“かぶり”補正データＶ(X) と
近接効果補正データＵ(X) を用いて、（３）式から実際
の照射量Ｄ(X) を決定する（ステップＳ３）。

【００３８】制御回路４４での照射量Ｄ(X) を決定する
過程を、制御回路４４の構成を示す図５を参照しながら
説明する。制御計算機４１は、描画データＤ１を制御回
路４４内の描画制御回路４４₁ に出力する。また、“か
ぶり”補正データＶ(X) 及び近接効果データＵ(X) を制
御回路４４内のメモリ４４₂ に格納する。

【００３９】描画制御回路４４₁ は、入力された描画デ
ータＤ１からショットデータＤ２とサブフィールド・デ
ータＤ３を演算し、ショットデータＤ２をショット中心
算出部４４₃ に、サブフィールドデータＤ３をショット
中心算出部４４₃ 及びサブフィールド原点算出部４４₄
に出力する。なお、ショットデータとは、電子ビームの
照射位置（ショット位置）及びビーム形状のデータであ
る。

【００４０】ショット中心算出部４４₃ は、ショットデ
ータＤ２とサブフィールドデータＤ３とから各ショット
の中心位置を計算し、近接効果補正データＵ(X) のアド
レスを求める。一方、サブフィールド原点算出部４４₄
は、サブフィールドデータＤ３から各サブフィールドの
原点を計算し、“かぶり”補正データＶ(X) のアドレス
を求める。

【００４１】近接効果補正データＵ(X) のアドレスは、
サブフィールド内のショット位置のデータから求めら
れ、サブフィールドとショットの両方の位置に依存して
いる。それに対し、“かぶり”補正データＶ(X) のアド
レスは、サブフィールドデータのみから求められ、１つ
のサブフィールド内のショット内での“かぶり”補正デ
ータＶ(X) は一定である。

【００４２】照射時間換算部４４₅ では、あらかじめデ
ータＵ(X) とＶ(X) とから（３）式により照射量を求め
ておき、Ｕ(X) とＶ(X) を引数にして照射量を参照する
テーブルを作成しておく。実際の描画の際、照射時間換
算部４４₅ は、作成したテーブルからデータＵ(X) 及び
Ｖ(X) を引数として照射量を求める。データＵ(X) 及び
Ｖ(X) がそれぞれ８ビットデータであるとすると、照射
量の格納されているアドレスの数は２５６×｛Ｖ(X) ＋
Ｕ(X) ｝になる。アドレスを引数にしてテーブルから照
射量Ｄ(X) を引き出し、引き出された照射量Ｄ(X) を照
射時間に変換して、照射時間データを偏向制御回路に出
力する（ステップＳ４）。

【００４３】そして、偏向制御回路５３は、描画データ
及び照射時間データに基いて電子光学系を制御し、試料
基板３１に対して、電子ビームの照射を行う（ステップ
Ｓ５）。

【００４４】図６に図４と異なる制御計算部４０の構成
を示す。この制御計算部４０では、“かぶり”補正のた
めの計算は補正計算機４２によって行なうが、近接効果
補正の計算は近接効果補正回路４５によって行なってい
る。このため、近接効果補正のための計算は描画時にリ
アルタイムで実行することができるようになるので、ト
ータルで時間が短縮される。

【００４５】図６に示した制御計算部４０の場合、補正
計算機４２は描画に先立って、（５）式により“かぶ
り”補正データＶ(X) を演算し、ハードディスク４３に
格納する。制御計算機４１は描画時に“かぶり”補正デ
ータＶ(X) をフレーム毎にハードディスクからとりだ
し、制御回路内のメモリーに格納する。一方、制御計算
機から近接効果補正回路に描画データが送られ、（４）
式によって近接効果補正のための計算をおこない、Ｕ
(X) を求める。制御回路ではデータＵ(X) 及びＶ(X)を
用い、（３）式によって場所毎の照射量が得られる。照
射量は照射時間に変換され、ショットデータ、サブフィ
ールドデータと共に偏向制御回路に送られる。偏向制御
回路はこれらの情報に基いて電子光学系を制御する。

【００４６】なお、（４）式の近接効果補正のための計
算と（５）式の“かぶり”補正のための演算をともに回
路によって行なう事も可能である。近接効果の為の計算
と“かぶり”の為の計算とを別々に行って最適照射量を
求めたところ、計算時間は約３時間であり、従来に比べ
て格段に計算時間が短くなった。

【００４７】［第３実施形態］また、図２に示した特性
図を詳細に調べた結果、図７に示すように、寸法変動か
ら求めた実効照射量変動と中心部からの距離の関係はガ
ウス分布で近似できることが分かった。実効照射量の位
置分布がガウス分布で近似できることにより、以下に示
す代表図形を用いて“かぶり”を補正する計算が可能で
あることが分かる。

【００４８】以下に、少数の代表単位図形で小領域中に
含まれる数多くのパターンを代表することができる理由
を説明する。先ず、図８（ａ）に示すような小領域７０
の内部にパターン７１を、図８（ｂ）に示すような矩形
の代表図形７２で代表させるものとする。このとき、位
置Ｘでの“かぶり”よって照射される照射量Ｖ(X)
（“かぶり”補正データ）は次式で表わされる。

【００４９】

【数４】ここで、σは“かぶり”の広がり、ηは直接入射による
レジストの感光量と“かぶり”による感光量との比を表
わす。また、積分は小領域７０内のパターン部について
行うものとする。小領域のサイズをΔとして、（６）式
を（Δ／σ）について摂動展開すると、次式が得られ
る。

【００５０】

【数５】また、小領域内部に図８（ｂ）のような代表図形７２が
１個存在する場合、場所Ｘでの“かぶり”よってＶ’
(X) は、次式で表される。

【００５１】

【数６】ここで、矩形の中心をｘ、代表図形のサイズを（２ａ，
２ｂ）とした。このとき、

【００５２】

【数７】の関係が満たされれば、次式が得られる。

【００５３】Ｖ(X) ＝Ｖ’(X) ＋Ｏ（Δ⁴ ／σ⁴ ）（１１）ここで、Ｖ(X) 自身、Δ² ／σ² のオーダーであるか
ら、相対誤差は（Δ⁴ ／σ⁴ ）／（Δ² ／σ² ）〜（Δ
² ／σ² ）となる。即ち、元のパターンを（９），（１
０）式の関係を満たす矩形で置き換えても、その“かぶ
り”の影響は（誤差Δ² ／σ² の範囲で）変わらないこ
とになる。

【００５４】つまり、元のパターン７１に代えて代表図
形７２について“かぶり”の補正を行っても、置き換え
そのものにより生じる誤差は、高々Δ² ／σ² 程度とな
る。例えば、Ｓｉ基板に対し５０ｋＶ加速電圧の加速電
圧で電子ビームを照射すると、本実施形態に用いた装置
では“かぶり”の広がりσは１０ｍｍであるから、この
誤差を１％に抑えるためには、Δ＝１ｍｍ、即ち小領域
のサイズとして２ｍｍ□をとればよい。

【００５５】以上説明したように、小領域のサイズは許
容される誤差と“かぶり”の広がりのみで決まり、描画
すべきパターンの性質とは一切関係しない。また、本発
明によれば、小領域毎に設定された代表位置に対して
“かぶり”の広がりと同程度かそれ以下の大きさの領域
に対して設定された代表図形を用いて照射量を計算し
て、この結果を元の集積回路パターンに設定しているの
で、元のパターンそのものを用いて“かぶり”補正デー
タＶ(X) を直接計算する必要がなくなり、“かぶり”補
正データＶ(X) を計算するのに要する時間を大幅に短縮
することが可能となる。しかも、代表位置を設定する小
領域、及び代表図形を設定する領域のサイズ自身は、加
速電圧や基板の種類、描画装置内部の構造のみに依存
し、描画すべきパターンの特性（例えばパターン密度
等）には一切依存しない。

【００５６】例えば、Ｓｉ基板に対して５０ｋＶの加速
電圧で電子ビームを照射した場合、代表位置を設定する
小領域のサイズとしては２ｍｍ×２ｍｍ、代表図形を設
定する領域のサイズとしては１０ｍｍ×１０ｍｍをとれ
ば十分である。即ち、最も計算時間が必要となる「補正
データを計算するステップ」では、計算時間はＬＳＩの
集積度やパターン密度に全く依存せず、代表位置を設定
する小領域の数や代表図形のパターン密度だけで決まる
ことになる。

【００５７】代表図形を用いた“かぶり”補正の計算に
ついて以下に説明する。先ず、図９（ａ）に示すよう
に、描画領域を電子線の“かぶり”の広がりよりも小さ
く，且つ近接効果補正用の小領域よりも大きな複数の小
領域（破線で囲まれた領域）７０ａ，ｂ，ｃ，ｄに分割
する。

【００５８】次いで、図９（ｂ）に示すように、各小領
域の内部に描画すべきパターンとは異なる１個の代表図
形をそれぞれ設定する。ここで、各小領域において、代
表図形の面積及び重心位置は描画すべきパターンの全体
の面積及び重心位置と一致するようにする。

【００５９】次いで、図９（ｃ）に示すように、各小領
域７０において、代表図形７２を描画すると仮定して
“かぶり”補正データＶ(X) を演算する。そして、図９
（ｄ）に示すように、各小領域７０において演算された
“かぶり”補正データＶ(X) を、各小領域７０に含まれ
るパターン７１の補正データとして決定する。

【００６０】このように本実施形態では、最適照射量を
計算すべき図形数が従来よりも格段に少なくなり、最適
照射量を決定するに要する計算時間を大幅に短縮するこ
とが可能となる。

【００６１】より具体的な実施形態を、以下に説明す
る。実際のＤＲＡＭパターンについて、“かぶり”補正
に要する時間を代表図形を使用した場合と使用しない場
合とを比較した結果を図１０に示す。補正計算のアルゴ
リズムには行列法を用いた。使用した計算機の乗算速度
は［１０ｎ秒／回の乗算］である。

【００６２】Ｓｉ基板に対して５０ｋＶの加速電圧で電
子ビームを照射するものとし、“かぶり”の広がりσ＝
１０ｍｍ、小領域のサイズを２ｍｍとした。アレイ構造
を用いて補正時間を短縮することができるが、ここでは
あえてそれを行わず、アレイを全て展開し補正計算を行
った。代表図形を利用する場合は、代表点として代表図
形の中心を、利用しない場合は各パターンの重心を代表
点として用いた。

【００６３】代表図形を用いない場合、行列法による補
正計算時間はパターン密度ρの３乗で増える。そのた
め、この計算時間はデザインルール（Ｌ）の縮小に伴い
（１／Ｌ）⁶ で増大していく。これに対応して、実際の
計算時間も膨大なものとなり、０．５μｍより小さなデ
ザインルールでは、補正計算を実行することは実質的に
不可能であった。

【００６４】これにに対し、本実施形態のように代表図
形を用いた場合には、計算時間は元のパターン密度には
依存しないため、１μｍルールから０．１２５μｍルー
ルまでほぼ同一の処理時間となる。特に、０．５μｍ以
下のルールでは代表図形を用いない従来方法に比して、
計算時間が大幅に短縮されることになった。行列法のみ
で“かぶり”の補正を行った場合と、行列法と本実施形
態方法を用いて補正を行った場合について、電子ビーム
描画装置を用いてその補正効果を調べたところ、“かぶ
り”補正による寸法変動は共に±２ｎｍとなった。この
寸法変動は、測定誤差の範囲である。このことから、本
実施形態方法を用いることにより生じる補正精度の劣化
は実用上問題とならなない事が分かる。

【００６５】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではない。例えば、実施形態では可変成形ビー
ム方式の電子ビーム描画装置を用いたが、これ以外の方
式の描画装置にも適用できる。また、本発明は電子ビー
ム描画装置の使用目的を限定するものでは無い。例え
ば、ウエハ上に直接レジストパターンを形成するという
使用目的以外にも、光ステッパー用マスク、Ｘ線マスク
などを作成する際にも利用可能である。その他、本発明
は、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施す
ることが可能である。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、近
接効果及び“かぶり”の影響による照射量変動を考慮し
て照射量を決定することによって、近接効果及び“かぶ
り”の影響による照射量の変動を抑制することができ、
パターンの出来上がり寸法を均一にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第２実施形態に係わる電子ビーム描画装置の構
成を示す図。

【図２】１μｍＬ＆Ｓパターンの仕上がり寸法と１ｍｍ
角パターンの中心部からの距離との関係を示す特性図

【図３】電子ビームの描画過程を示す図。

【図４】図１の電子ビーム描画装置の制御計算部の構成
を示す図。

【図５】図１の電子ビーム描画装置の制御回路の構成を
示す図。

【図６】図４と異なる制御計算部の構成を示す図。

【図７】“かぶり”の影響による照射量変動を示す図。

【図８】小領域内のパターンを代表図形で代用させるこ
とを示す模式図。

【図９】代表図形を用いた場合の補正計算の手順を示す
模式図。

【図１０】デザインルールに対する補正計算時間の変化
を示す特性図。

【符号の説明】

１０…電子光学鏡筒１１…電子銃１２…ブランキング用レンズ１３…ブランキング用偏向器１４…ブランキング板１５…第１成形レンズ１６…第１ビーム成形用アパーチャ１７…ビーム成形偏向器１８…第２成形レンズ１９…第２ビーム成形用アパーチャ２０…縮小レンズ２１…ビーム走査用副偏向器２２…収束レンズ２３…ビーム走査用主偏向器３０…試料室３１…試料基板３２…試料台４０…制御計算部４１…制御計算機４２…補正計算機４３…ハードディスク４４…制御回路４４₁ …描画制御回路４４₂ …メモリ４４₃ …ショット中心算出部４４₄ …サブフィールド原点算出部４４₅ …照射時間変換部４５…近接効果補正回路５１…ブランキング制御回路部５２…可変成形ビーム寸法制御回路部５３…偏向制御回路部５４…レーザ測長系５５…試料台駆動回路部６１…ＣＡＤシステム６２…データ変換用計算機７０…小領域７１…パターン７２…代表図形

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学系から試料基板に対して電子ビームを
照射してパターンを描画する電子ビーム描画装置であっ
て、近接効果によって前記試料基板に照射される照射量を演
算する第１の演算手段と、 “かぶり”によって前記試料基板に照射される照射量を
演算する第２の演算手段と、前記電子ビームの各照射位置において、該試料基板に対
して与えられる実照射量が所定照射量になるように、第
１及び第２の演算手段で演算された照射量に応じて、前
記光学系から照射される照射量を求める第３の演算手段
と、第３の演算手段で演算された照射量に基づいて、前記試
料基板に対して各照射位置毎に電子ビームを照射する手
段とを具備してなることを特徴とする電子ビーム描画装
置。
【請求項２】電子ビーム露光装置の光学系から試料基板
に対して電子ビームを照射してパターンを描画するに先
立ち、前記電子ビームの各照射位置において、該試料基板に対
して与えられる実照射量が所定照射量になるように、前
記光学系から照射される照射量を求め、求められた照射
量に基づいて前記電子ビームを照射する電子ビーム描画
方法であって、近接効果及び“かぶり”により前記試料基板に与えられ
る照射量をそれぞれ別個に演算し、前記電子ビームの照
射位置毎に、演算された二つの照射量に応じて、前記光
学系から照射される照射量を求めることを特徴とする電
子ビーム描画方法。
【請求項３】電子ビーム露光装置の光学系から試料基板
に対して電子ビームを照射してパターンを描画するに先
立ち、前記電子ビームの各照射位置において、該試料基板に対
して与えられる実照射量が所定照射量になるように、前
記光学系から照射される照射量を求め、求められた照射
量に基づいて電子ビームを照射する電子ビーム描画方法
であって、前記試料基板のパターン描画領域を複数の第１小領域に
分割して，各第１小領域において近接効果により該試料
基板に与えられる照射量を演算し、該パターン描画領域
を複数の第２小領域に分割して，各第２小領域において
“かぶり”により該試料基板に与えられる照射量を演算
するステップと、前記電子ビームの照射位置毎に、演算された照射量に応
じて、前記光学系から照射される照射量を求めるステッ
プを含むことを特徴とする電子ビーム描画方法。
【請求項４】“かぶり”によって照射される照射量を演
算するに際し、第２小領域に含まれるパターンを代表する代表図形を設
定するステップと、前記代表図形を描画した際、“かぶり”によって第２領
域に照射される照射量を演算するステップと、演算された照射量を、“かぶり”によって第２小領域内
に含まれるパターンに照射される照射量とするステップ
とを含むことを特徴とする請求項３に記載の電子ビーム
描画方法。
【請求項５】第１小領域は、近接効果の影響が及ぶ領域
より小さく，且つ前記光学系から照射される電子ビーム
の最小図形より大きく、第２小領域は、“かぶり”の影響が及ぶ領域より小さ
く，且つ第１小領域より大きいことを特徴とする請求項
４に記載の電子ビーム描画方法。