JP5406551B2 - 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する。

マスク基板や半導体ウェハなどの試料上に微細パターンを描画する目的で、電子ビーム描画装置が用いられている。この装置を用いて試料上に描画する場合、描画位置のずれや電子ビームの焦点ずれなどを避けるために、描画前に試料表面の正確な高さを測定する必要がある。具体的には、電子ビーム描画装置の高さ測定部において、描画前に、照射領域付近に光を照射して反射光を検出し、試料表面の高さを測定しておく。そして、測定された高さに応じて、例えば、電子ビームを試料表面に収束させるレンズを調整する。これにより、電子ビームを試料の表面に正確に収束させることができる。

ところで、試料が完全な平面であれば、試料面上における任意の１点の高さを測定し、この高さに描画位置や電子ビームの焦点を合わせることで、所望のパターンを描画することができる。しかし、実際の試料は、完全な平面ではなく、僅かながら変形している。したがって、描画位置や電子ビームの焦点を試料面上の１点を基準に決めたのでは、試料面上に描画位置や焦点のない部分が生じてしまう。

そこで、試料の変形による描画位置や焦点のずれを補正する方法が特許文献１に開示されている。この方法によれば、まず、試料面の数点における高さを測定して、複数の２次方程式を得る。次いで、これらの２次方程式の係数を最小自乗法により求め、得られた係数を用いた高さ補正式により、焦点と偏向ゲインの補正を行う。

特開昭６１−３４９３６号公報

特許文献１に記載の方法は、試料面上の複数の点で測定した結果から、試料面の高さを補間演算するものである。このため、各点で正確な測定がされることが前提となる。ここで、測定には、通常、Ｚセンサが用いられる。例えば、試料が載置されたＸＹステージの一端にＬ字型の移動鏡が取り付けられ、移動鏡の鏡面に対向する位置にレーザ干渉計が配置される。レーザ干渉計は、移動鏡からのレーザの反射光を用いて、ＸＹステージのＸ座標とＹ座標およびＸＹ平面内における回転角を計測するように構成されている。これらの計測結果は、制御系に出力され、制御系は、計測結果に基づいて駆動装置に対し制御信号を出力して、ＸＹステージのＸＹ平面内における位置を制御する。制御系は、さらに、Ｚセンサに制御信号を出力し、試料のＺ軸方向における位置座標を計測する。ここで、Ｚセンサは、投光器と受光器を備えた斜入射式の光学位置検出器である。投光器から斜め下側に放射された検出光は、試料の表面に当たった後、斜め上側に反射して受光器に入射する。この受光器に入射する反射光の特性によって試料表面の高さが検出される。

しかしながら、上記測定方法では、レーザ干渉計に入射するレーザ光の光量不足や、レーザ干渉計とＺセンサとの接続不良などによって、測定エラーが生じやすいという問題があった。このため、Ｚセンサでの測定値を基に高さ分布のマップを作成しようとしても、測定エラーが生じることによって、歪んだ形状のマップとなったり、マップそのものが作成できなくなったりしていた。

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、測定エラーが生じた場合であってもマップを作成し、その結果を基に荷電粒子ビームを試料の表面に正確に収束させることが可能な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、ステージ上に載置される試料の表面の高さを測定する高さ測定手段と、
高さ測定手段で得られたデータから試料表面の近似曲面を作成する近似曲面作成手段と、
近似曲面に基づいて試料表面の高さを補正する高さ補正手段とを有することを特徴とする荷電流粒子ビーム描画装置に関する。

高さ測定手段は、試料の周辺部を除いた所定領域における表面の高さを測定する手段とすることができ、この場合、近似曲面作成手段は、高さ測定手段で得られたデータを補間して、所定領域と所定領域以外の領域の近似曲面を作成する手段とすることができる。

本発明の第２の態様は、荷電粒子ビームを用いてステージ上に載置された試料の表面に所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、
試料の表面の高さを測定する第１の工程と、
第１の工程における測定で生じた測定エラーの数を求める第２の工程と、
測定エラーの数が所定値より少ない場合に試料表面の近似曲面を作成する第３の工程と、
近似曲面の信頼性を評価する第４の工程とを有し、
近似曲面の信頼性が高いと判断した場合には、この近似曲面に基づいて試料表面の高さを補正し、
近似曲面の信頼性が低いと判断した場合には、その原因となっている点の総数を測定エラーの数に含め、この測定エラーの数が所定値より少ない場合には、第１の工程から第４の工程までを繰り返すことを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法に関する。

第１の工程は、試料の周辺部を除いた所定領域における表面の高さを測定する工程とすることができ、この場合、第３の工程は、第１の工程で得られたデータを補間して、所定領域と所定領域以外の領域の近似曲面を作成する工程とすることができる。

第４の工程は、近似曲面から得られる点について、隣接する２点間のデータを比較し、その差分が所定の閾値を超えている点の数、および、第１の工程で得られたデータと、近似曲面から得られるデータとを比較し、その差分が所定の閾値を超えている点の数の少なくとも一方を求めることにより、近似曲面の信頼性を評価する工程とすることができる。この場合、近似曲面の信頼性低下の原因となっている点は、所定の閾値を超えている点の少なくとも一方である。

本発明の第１の態様によれば、測定エラーが生じた場合であってもマップを作成して、その結果を基に荷電粒子ビームを試料の表面に正確に収束させることができる。

本発明の第２の態様によれば、測定エラーが生じた場合であってもマップを作成して、その結果を基に荷電粒子ビームを試料の表面に正確に収束させることが可能な荷電粒子ビーム描画装置が提供される。

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。 本実施の形態による電子ビームによる描画方法の説明図である。 本実施の形態による高さ測定方法の説明図である。 高さデータ処理部での処理方法を示すフローチャートである。 高さ分布のマップの作成方法を説明するためのマスクの平面図である。 （ａ）は、近似曲面で表したマスクの表面形状の一例、（ｂ）は、（ａ）の近似曲面に補間処理を行って表したマスクの表面形状の一例、（ｃ）は、近似曲面を用いて得られた高さデータと測定データとの比較図である。

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、電子ビーム描画装置の試料室１内には、試料であるマスク２が設置されたステージ３が設けられている。ステージ３は、ステージ駆動部４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。そして、ステージ駆動部４は、ステージ制御部５を介し、制御計算機６によって制御されている。尚、ステージ３の位置は、レーザ干渉計などを用いた位置回路７によって測定され、測定されたデータは、位置回路７からステージ制御部５に送られる。

試料室１の上方には、電子ビーム光学系１０が設置されている。この光学系１０は、電子銃１１、各種レンズ１２、１３、１４、１５、１６、ブランキング用偏向器１７、成形偏向器１８、ビーム走査用の主偏向器１９、ビーム走査用の副偏向器２０、および、２個のビーム成型用アパーチャ２１、２２などから構成されている。

図２は、電子ビームによる描画方法の説明図である。この図に示すように、マスク２上に描画されるパターン５１は、短冊状のフレーム領域５２に分割されている。電子ビーム５４による描画は、ステージ３が一方向（例えば、Ｘ方向）に連続移動しながら、フレーム領域５２毎に行われる。フレーム領域５２は、さらに副偏向領域５３に分割されており、電子ビーム５４は、副偏向領域５３内の必要な部分のみを描画する。尚、フレーム領域５２は、主偏向器１９の偏向幅で決まる短冊状の描画領域であり、副偏向領域５３は、副偏向器２０の偏向幅で決まる単位描画領域である。

副偏向領域の基準位置の位置決めは、主偏向器１９で行われ、副偏向領域５３内での描画は、副偏向器２０によって制御される。すなわち、主偏向器１９によって、電子ビーム５４が所定の副偏向領域５３に位置決めされ、副偏向器２０によって、副偏向領域５３内での描画位置が決められる。さらに、成形偏向器１８とビーム成型用アパーチャ２１、２２によって、電子ビーム５４の形状と寸法が決められる。そして、ステージ３を一方向に連続移動させながら、副偏向領域５３内を描画し、１つの副偏向領域５３の描画が終了したら、次の副偏向領域５３を描画する。フレーム領域５２内の全ての副偏向領域５３の描画が終了したら、ステージ３を連続移動させる方向と直交する方向（例えば、Ｙ方向）にステップ移動させる。その後、同様の処理を繰り返して、フレーム領域５２を順次描画して行く。

図１で、記憶媒体である磁気ディスク８には、マスク２の描画データが格納されている。磁気ディスク８から読み出された描画データは、フレーム領域５２毎にパターンメモリ２５に一時的に格納される。パターンメモリ２５に格納されたフレーム領域５２毎のパターンデータ、すなわち、描画位置や描画図形データ等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２６と描画データデコーダ２７に送られる。

パターンデータデコーダ２６からの情報は、ブランキング回路２８とビーム成型器ドライバ２９に送られる。具体的には、パターンデータデコーダ２６で上記データに基づいたブランキングデータが作成され、ブランキング回路２８に送られる。また、所望とするビーム寸法データも作成されて、ビーム成型器ドライバ２９に送られる。そして、ビーム成型器ドライバ２９から、電子光学系１０の成形偏向器１８に所定の偏向信号が印加されて、電子ビーム５４の寸法が制御される。

図１の偏向制御部３０は、セトリング時間決定部３１に接続し、セトリング時間決定部３１は、副偏向領域偏向量算出部３２に接続し、副偏向領域偏向量算出部３２は、パターンデータデコーダ２６に接続している。また、偏向制御部３０は、ブランキング回路２８と、ビーム成型器ドライバ２９と、主偏向器ドライバ３３と、副偏向器ドライバ３４とに接続している。

描画データデコーダ２７の出力は、主偏向器ドライバ３３と副偏向器ドライバ３４に送られる。そして、主偏向器ドライバ３３から、電子光学系１０の主偏向器１９に所定の偏向信号が印加されて、電子ビーム５４が所定の主偏向位置に偏向走査される。また、副偏向器ドライバ３４から、副偏向器２０に所定の副偏向信号が印加されて、副偏向領域５３内での描画が行われる。

次に、制御計算機６による描画制御について説明する。

制御計算機６は、記憶媒体である磁気ディスク８に記録されたマスクの描画データを読み出す。読み出された描画データは、フレーム領域５２毎にパターンメモリ２５に一時的に格納される。

パターンメモリ２５に格納されたフレーム領域５２毎の描画データ、つまり、描画位置や描画図形データ等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２６と描画データデコーダ２７を介して、副偏向領域偏向量算出部３２、ブランキング回路２８、ビーム成型器ドライバ２９、主偏向器ドライバ３３、副偏向器ドライバ３４に送られる。

パターンデータデコーダ２６では、描画データに基づいてブランキングデータが作成されてブランキング回路２８に送られる。また、描画データに基づいて所望とするビーム形状データが作成されて副偏向領域偏向量算出部３２とビーム成型器ドライバ２９に送られる。

副偏向領域偏向量算出部３２は、パターンデータデコーダ２６により作成したビーム形状データから、副偏向領域５３における、１ショットごとの電子ビームの偏向量（移動距離）を算出する。算出された情報は、セトリング時間決定部３１に送られ、副偏向による移動距離に対応したセトリング時間が決定される。

セトリング時間決定部３１で決定されたセトリング時間は、偏向制御部３０へ送られた後、パターンの描画のタイミングを計りながら、偏向制御部３０より、ブランキング回路２８、ビーム成型器ドライバ２９、主偏向器ドライバ３３、副偏向器ドライバ３４のいずれかに適宜送られる。

ビーム成型器ドライバ２９では、光学系１０の成形偏向器１８に所定の偏向信号が印加されて、電子ビーム５４の形状と寸法が制御される。

描画データデコーダ２７では、描画データに基づいて副偏向領域５３の位置決めデータが作成され、このデータは主偏向器ドライバ３３に送られる。次いで、主偏向器ドライバ３３から主偏向器１９へ所定の偏向信号が印加されて、電子ビーム５４は、副偏向領域５３の所定位置に偏向走査される。

描画データデコーダ２７では、描画データに基づいて、副偏向器２０の走査のための制御信号が生成される。制御信号は、副偏向器ドライバ３４に送られた後、副偏向器ドライバ３４から副偏向器２０に所定の副偏向信号が印加される。副偏向領域５３内での描画は、設定されたセトリング時間が経過した後、電子ビーム５４を繰り返し照射することによって行われる。

次に、電子ビーム描画装置による描画方法について説明する。

まず、試料室１内のステージ３上にマスク２を載置する。次いで、ステージ３の位置検出を位置回路７により行い、制御計算機６からの信号に基づいて、ステージ制御部５を通じステージ駆動部４によりステージ３を描画可能な位置まで移動させる。

次に、電子銃１１より電子ビーム５４を出射する。出射された電子ビーム５４は、照明レンズ１２により集光される。そして、ブランキング用偏向器１７により、電子ビーム５４をマスク２に照射するか否かの操作を行う。

第１のアパーチャ２１に入射した電子ビーム５４は、第１のアパーチャ２１の開口部を通過した後、ビーム成型器ドライバ２９により制御された成形偏向器１８によって偏向される。そして、第２のアパーチャ２２に設けられた開口部を通過することにより、所望の形状と寸法を有するビーム形状になる。このビーム形状は、マスク２に照射される電子ビーム５４の描画単位である。

電子ビーム５４は、ビーム形状に成形された後、縮小レンズ１５によって縮小される。そして、マスク２上における電子ビーム５４の照射位置は、主偏向器ドライバ３３によって制御された主偏向器１９と、副偏向器ドライバ３４によって制御された副偏向器２０とにより制御される。主偏向器１９は、マスク２上の副偏向領域５３に電子ビーム５４を位置決めする。また、副偏向器２０は、副偏向領域５３内で描画位置を位置決めする。

マスク２への電子ビーム５４による描画は、ステージ３を一方向に移動させながら、電子ビーム５４を走査することにより行われる。具体的には、ステージ３を一方向に移動させながら、各副偏向領域５３内におけるパターンの描画を行う。そして、１つのフレーム領域５２内にある全ての副偏向領域５３の描画を終えた後は、ステージ３を新たなフレーム領域５２に移動して同様に描画する。

上記のようにして、マスク２の全てのフレーム領域５２の描画を終えた後は、新たなマスクに交換し、上記と同様の方法による描画を繰り返す。

ところで、マスク２をステージ３に搭載して複数の支持ピンで支持すると、マスク２には自重による撓みが生じる。また、マスク２をステージ３で下面支持する場合には、マスク固有の厚さおよび平行度もマスク２の表面高さに影響する。このため、マスク２の表面形状、厚さ、平行度および撓みの合成による高さ変化によって、電子ビーム５４の照射位置がずれたり、焦点がぼけたりして、マスク２上に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２の表面の高さを正確に測定する必要がある。

ステージ３上に載置されたマスク２の表面の高さは、高さ測定手段としての高さ測定部４０で測定される。高さ測定部４０は、Ｚセンサとも称され、光源４１と、光源４１から照射される光Ｌｉをマスク２上で収束させる投光レンズ４２と、マスク２上で反射した光Ｌｒを受けて収束させる受光レンズ４３と、受光レンズ４３によって収束された光Ｌｒを受光して光の位置を検出する受光素子４４とを有する。受光素子４４には、位置検出素子（ＰＳＤ：Position Sensitive Detector）を用いることができる。

受光素子４４で光の位置が検出されると、信号処理部６０を経て、高さデータ処理部７０で高さデータが作成される。すなわち、高さデータ処理部７０は、受光素子４４からの出力信号を受けて、この信号を受光素子４４で検出した光の位置に応じたマスク２の表面の高さデータに変換する。

図３に示すように、高さ測定部４０では、受光素子４４から２つの信号（Ｉ_１、Ｉ_２）が出力される。これらの信号は、Ｉ/Ｖ変換アンプ４５で電流値から電圧値に変換された後、信号処理部６０に入力される。信号処理部６０では、信号Ｖ_１、Ｖ_２が、非反転増幅アンプ６１によって適切な電圧レベルに増幅された後、Ａ/Ｄ変換部６２でデジタルデータに変換される。変換されたデータは、高さデータ処理部７０に送られる。

図４は、高さデータ処理部７０でのデータ処理方法を示すフローチャートである。また、図５は、高さ分布のマップの作成方法を説明するためのマスクの平面図であり、図１の試料室１内でステージ３上に載置された状態のマスク２を示している。

図５において、マスク２の表面には、レジスト（図示せず）が塗布されているものとする。この場合、マスク２の周辺部では、レジストの膜厚が不均一となりやすいので、この領域は電子ビームによる描画が行われない描画禁止領域２０１となる。描画禁止領域２０１より内側の領域は描画が行われる領域（描画可能領域２０２）であるが、マスク２の周辺部に近いと描画精度が低下することから、所定の描画精度が保証される描画精度保証領域は、さらに内側の領域（図５の符号２０３で示される領域）となる。

従来法における測定エラーが生じやすいという問題は、マスク２の周辺部で発生することが多い。そこで、本実施の形態においては、高さ測定部４０で測定される領域をマスク２の描画精度保証領域２０３の内側とし、これを高さ測定領域２０４と称する。例えば、描画精度保証領域２０３をメッシュ状に区切り、その交点を測定点として、各点につきｎ回ずつ高さ測定を行う。ｎ’回（ｎ≧ｎ’）以上測定エラーを起こさずに測定することができた点が、所定数以上ある領域を高さ測定領域２０４とすることができる。

尚、測定エラーが生じやすい箇所は、レジストの種類によって異なることが分かっている。したがって、測定エラーが、マスク２の周辺部に集中せず、全体にばらついて発生するレジストでは、高さ測定部４０で測定される領域を描画精度保証領域２０３に一致させることができる。

測定されたデータは、図３に示すように、高さ測定部４０から信号処理部６０を経て高さデータ処理部７０に送られる。次いで、図４に示すように、高さデータ処理部７０において、測定エラーが何点生じているかの確認を行う（Ｓ１０１）。

Ｓ１０２において、測定エラー数が所定値より少ないと判定された場合には、測定データを用いて、マスク２の表面の近似曲面を作成する（Ｓ１０３）。例えば、高さ測定領域２０４をＸ軸方向とＹ軸方向に沿ってメッシュ状に区切り、メッシュの各交点を測定点としたときに、同一のＸ座標またはＹ座標で測定エラー数が３個未満であれば近似曲面を作成する、とすることができる。

Ｓ１０３で近似曲面を作成することにより、図５の高さ測定領域２０４において、測定エラーにより測定できなかった点や、元々測定されなかった点についても、測定された点のデータを用いた補間処理によって高さデータが決定される。

補間処理の方法としては、例えば、マスク２の表面が微分可能な曲面であると仮定し、離散点から滑らかな近似曲線を生成する３次スプライン補間を挙げることができる。ここで、スプライン補間について説明する。隣接する２点間のスプライン曲線が３次の多項式であることは、初等力学的に示すことができる。すなわち、スプライン関数をＳ_i（ｘ）とすれば、Ｓ_i（ｘ）＝ａ_iｘ³ ＋ｂ_iｘ² ＋ｃ_iｘ＋ｄ_i（ｉ＝1,2,……N-1）…(1)と表すことができる。またｘ_iとｘ_i+1との間で使用するスプライン曲線を求めることは、与えられたｘとｙから係数ａ_i，ｂ_i，ｃ_i，ｄ_iを計算することであり、この係数ａ_i ，ｂ_i ，ｃ_i ，ｄ_i を決定することにより、２点を滑らかに結ぶスプライン曲線を決定することができる。したがって、これを２次元に応用すれば、４つの測定点を結ぶスプライン曲面を決定することができる。

例えば、マスク２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で表わされるので、この式を用いて上記点の補間処理を行い、算出されたマスク２の全面における高さデータを、マスク２の近似曲面として決定する。
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

尚、補間処理は、その処理速度を速めるため、次数を削減した２次元スプライン補間や１次元スプライン補間であってもよい。また、スプライン補間に限らず、ラグランジェ近似や最小二乗法などを用いた補間処理であってもよい。

Ｓ１０３では、測定データを用いて、高さ測定領域２０４の外側の領域についても補間処理を行う。ここで、外側の領域には、図５の描画精度保証領域２０３だけでなく、描画可能領域２０２と描画禁止領域２０１も含めることができる。このようにすることにより、測定エラー発生の有無にかかわらず、マスク２の全体について高さ分布のマップを作成することができる。尚、本実施の形態においては、マスク２のさらに外側の領域にまで補間処理を進めることも可能である。

図６（ａ）は、近似曲面で表した、高さ測定領域２０４の表面形状の一例である。また、図６（ｂ）は、図６（ａ）の近似曲面に補間処理を行って表した、マスク２全体の表面形状の一例である。さらに、図６（ｃ）は、近似曲面を用いて得られた高さデータを測定データと比較した図である。図６（ｃ）において、実線は、図６（ｂ）の近似曲面から得られた高さデータを表している。また、点線は、実際の測定データと、実線で示される高さデータとの差分を表している。

近似曲面から得られる高さデータと、実際の測定データとの差が所定の範囲内であれば、近似曲面から得られるデータを用いて高さデータを作成しても問題ないと言える。一方、上記差が所定の範囲を超えている場合には、問題が生じる。そこで、Ｓ１０４〜Ｓ１０５の処理によって、近似曲面の信頼性を評価する。

Ｓ１０４では、上記の近似曲面を用いて得られた各点について、隣接する２点間の高さデータを比較し、その差分が所定の閾値を超えている点があるか否かを確認する。この場合、所定の点について、測定データと、近似曲面から求められた高さデータとを比較し、その差分の絶対値が所定の閾値を超えている点があるか否かを確認することとしてもよい。あるいは、これらの両方を行うことにより、近似曲面の信頼性を評価することとしてもよい。

Ｓ１０５において、閾値を超えている点がないと判定された場合には、近似曲面の信頼性が高い、すなわち、近似曲面から得られるデータを用いて高さデータを作成しても問題ないと判断し、Ｓ１０３で得られた近似曲面を用いて、マスク２の表面の高さデータＺ_１を得る。ここで、高さデータＺ_１は、所定時間間隔（例えば、２０ミリ秒以下）で更新されて得られた値を時間平均（平均化処理）した値である。平均化処理は、サンプリングデータの最大値と最小値を除いた値に対して行うことができる。

続いて、高さ補正手段としての高さ補正部７１において、高さデータＺ_１に対し、上記と同様の平均化処理を行った後に直線化補正処理を行う。この直線化補正処理は、試料面の高さ変化の直線性を校正する処理である。具体的には、受光素子４４で得られた正規化データに特定の分解能（um/bit）を乗ずれば正確に試料面の変化を出力するような固有の補正係数を用いて、多項式演算処理を行う。多項式演算の補正係数の算出は、試料２として高さ基準となる原器を設置して、高さを計測した結果を基に、原器の寸法に一致するような固有の多項式近似係数を最小二乗法より求めることで行う。ここで、原器とは、階段状の形状で複数の段差を持ち、段差の寸法が予め精度良く計測してある試料である。このようにして高さデータは作成されるが、マスク２の表面高さは電子ビーム描画装置の高さ基準面との相対高さとして計測する必要がある。よって、高さ基準面の高さデータとマスク２表面の高さデータの差をとり、マスク２の表面の高さデータＺ_２を得る。

以上のようにして高さデータ処理部７０で得られた高さデータＺ_２は、ステージ制御部５に送られる。そして、ステージ駆動部４を介して、ステージ３の位置調整がされる。これにより、電子ビームによる描画前にマスク２の表面の高さが調整される。この調整工程を終えた後は、高さデータＺ_２に基づいて電子ビーム光学系１０の調整が行われる。例えば、高さデータ処理部７０から制御計算機６を経て偏向制御部３０に高さデータＺ_２が送られた後、主偏向器ドライバ３３から主偏向器１９へ所定の偏向信号が印加されて主偏向器１９が調整される。これにより、高さ基準面で最適に調整されている主偏向器が高さデータＺ_２に応じて調整され、試料の所望の位置および寸法で描画することが可能となる。尚、高さデータＺ_２に応じて調整されるのは主偏向器１９に限定されるものではなく、静電レンズ１６や副偏向器２０が調整されてもよい。これらを調整しても上記と同様の効果が得られる。

一方、Ｓ１０５において、上記差分が所定の閾値を超えている点があると判定された場合には、近似曲面の信頼性が低いと判断する。そして、信頼性低下の原因となっている点、すなわち、上記差分が所定の閾値を超えている点の総数を測定エラーが生じている点の数に含め、Ｓ１０１に戻って同様の処理を繰り返す。そして、Ｓ１０２において、測定エラー数が所定値以上であると判定された場合には、不良マスクと判断して描画対象から外すか、あるいは、図１の高さ測定部４０で問題が生じていると判断して電子ビーム描画装置を停止する。後者の場合には、高さ測定部４０における各種部品の調整や交換を行った後、Ｓ１０１〜１０５を繰り返す。

本実施の形態によれば、測定データを用いて近似曲面を作成し、この近似曲面を用いて、測定できなかった点や測定されなかった点の高さデータを補間する。したがって、測定エラー発生の有無にかかわらず、高さ分布のマップを作成することができる。そして、得られたマスク表面の高さの値を用いることにより、電子ビームでマスクの所望の位置に描画することが可能となる。また、測定エラー数が多いか否かの判断を描画前に行うので、高さ測定が正確に行われない状態で描画がされることがなく、描画時間や描画基板の無駄を低減することもできる。

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において、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、ステージ３上に載置されたマスク２の表面の高さを高さ測定部４０で測定した後、その出力信号を高さデータ処理部７０で受けてマスク２の表面の高さデータに変換した。具体的には、高さ測定部４０での測定エラーが所定値より少ないと判定した場合に、測定データを用いてマスク２の表面の近似曲面を作成し、次いで、この近似曲面を用いてマスク２の表面の高さデータＺ_１を得た。続いて、高さ補正部７１において、高さデータＺ_１に対し平均化処理を行った後、直線化補正処理を行い、マスク２の表面の高さデータＺ_２を得た。これに対し、本発明では、高さ測定部からのデータを高さ補正部に入力し、このデータに上記と同様の平均化処理と直線化補正処理を行った後、高さデータ処理部でマスク表面の近似曲面を作成してもよい。すなわち、上記実施の形態における高さデータ処理部と高さ補正部の処理順序を入れ替えてもよい。このようにしても、測定エラー発生の有無にかかわらず、高さ分布のマップを作成することができる。そして、得られたマスク表面の高さの値を用いることにより、電子ビームでマスクの所望の位置に描画することが可能となる。また、測定エラー数が多いか否かの判断を描画前に行うので、高さ測定が正確に行われない状態で描画がされることがなく、描画時間や描画基板の無駄を低減することもできる。

また、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 ステージ駆動部
５ ステージ制御部
６ 制御計算機
７ 位置回路
８ 磁気ディスク
１０ 電子ビーム光学系
１１ 電子銃
１２、１３、１４、１５、１６ レンズ
１７ ブランキング用偏向器
１８ 成形偏向器
１９ 主偏向器
２０ 副偏向器
２１ 第１のアパーチャ
２２ 第２のアパーチャ
２５ パターンメモリ
２６ パターンデータデコーダ、
２７ 描画データデコーダ
２８ ブランキング回路
２９ ビーム成型器ドライバ
３０ 偏向制御部
３１ セトリング時間決定部
３２ 副偏向領域偏向量算出部
３３ 主偏向器ドライバ
３４ 副偏向器ドライバ
４０ 高さ測定部
４１ 光源
４２ 投光レンズ
４３ 受光レンズ
４４ 受光素子
４５ Ｉ/Ｖ変換アンプ
５１ 描画されるパターン
５２ フレーム領域
５３ 副偏向領域
５４ 電子ビーム
６０ 信号処理部
６１ 非反転増幅アンプ
６２ Ａ/Ｄ変換部
７０ 高さデータ処理部
７１ 高さ補正部
２０１ 描画禁止領域
２０２ 描画可能領域
２０３ 描画精度保証領域
２０４ 高さ測定領域

Claims (5)

1. ステージ上に載置される試料の表面の高さを測定する高さ測定手段と、
   前記高さ測定手段で測定された測定エラーの数を求め、前記測定エラーの数が所定値より少ない場合に、前記高さ測定手段で得られたデータから前記表面の近似曲面を作成し、及び前記近似曲面の信頼性を評価し、前記信頼性が高いと判断した場合には、前記近似曲面を用いて高さデータを作成する高さデータ処理部と、
   前記高さデータに基づいて前記高さを補正する高さ補正手段とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
2. 前記高さ測定手段は、前記試料の周辺部を除いた所定領域における表面の高さを測定する手段であり、
   前記高さデータ処理部は、前記高さ測定手段で得られたデータを補間して、前記所定領域と前記所定領域以外の領域の近似曲面を作成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装置。
3. 荷電粒子ビームを用いてステージ上に載置された試料の表面に所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、
   前記試料の表面の高さを測定する第１の工程と、
   前記測定で生じた測定エラーの数を求める第２の工程と、
   前記測定エラーの数が所定値より少ない場合に前記表面の近似曲面を作成する第３の工程と、
   前記近似曲面の信頼性を評価する第４の工程とを有し、
   前記信頼性が高いと判断した場合には、前記近似曲面に基づいて前記高さを補正し、
   前記信頼性が低いと判断した場合には、その原因となっている点の総数を前記測定エラーの数に含め、該測定エラーの数が所定値より少ない場合には、前記第１の工程から前記第４の工程までを繰り返すことを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
4. 前記第１の工程は、前記試料の周辺部を除いた所定領域における表面の高さを測定する工程であり、
   前記第３の工程は、前記第１の工程で得られたデータを補間して、前記所定領域と前記所定領域以外の領域の近似曲面を作成する工程であることを特徴とする請求項３に記載の荷電粒子ビーム描画方法。
5. 前記第４の工程は、前記近似曲面から得られる点について、隣接する２点間のデータを比較し、その差分が所定の閾値を超えている点の数、および、前記第１の工程で得られたデータと、前記近似曲面から得られるデータとを比較し、その差分が所定の閾値を超えている点の数の少なくとも一方を求めることにより、前記近似曲面の信頼性を評価する工程であって、
   前記信頼性低下の原因となっている点は、前記所定の閾値を超えている点の少なくとも一方であることを特徴とする請求項３または４に記載の荷電粒子ビーム描画方法。

Images