JP6456118B2 - 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、データ変換時にＡＵ（アドレスユニット）の最小単位に丸められることで生じる誤差（ＡＵ誤差）を補正する装置および方法に関する。

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（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）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９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。

まず、描画したい図形パターンが配置されたレイアウトデータ（設計データ）が作成されると、描画装置に入力可能なフォーマットの描画データへとデータ変換される。そして、かかる描画データが描画装置に入力されると、描画装置では、描画データを複数段のデータ変換処理を行って、描画データに定義された図形パターンを１回のビームのショットで照射可能な複数のショット図形に分割する。かかる複数のショット図形を繋ぎ合わせることで、レイアウトデータに定義された設計上の図形パターンを試料上に描画する。かかる一連の処理の際、データ上の図形サイズが、いくつかのデータ変換処理の前後でＡＵ（アドレスユニット）にずれが生じるため、最終的に描画される各ショット図形のサイズにかかるデータ変換時にＡＵ（アドレスユニット）の最小単位に丸められることで生じるＡＵ誤差に起因した誤差が生じる。その結果、レイアウトデータで定義した図形パターンのサイズに対して最終的に描画される図形パターンのサイズに誤差が生じる。ＡＵ誤差は、直接的には補正することが困難である。従来、ショットサイズに対して、かかる誤差のサイズが相対的に無視できる程度であったため、考慮されてこなかった。しかし、昨今のパターンの微細化に伴って、ショットサイズの微細化も進んでいる。

一方で、電子ビーム描画では、電子ビームをレジストが塗布されたマスクに照射して回路パターンを描画する場合、電子ビームがレジスト層を透過してその下の層に達し、再度レジスト層に再入射する後方散乱による近接効果と呼ばれる現象が生じてしまう。これにより、描画の際、所望する寸法からずれた寸法に描画されてしまう寸法変動が生じてしまう。かかる現象を回避するために、描画装置内では、近接効果補正演算を行って、例えば、照射量を変調することでかかる寸法変動を抑制することが行われる。

従来の近接効果補正演算では、最終的に描画されるショット図形のサイズについては考慮されてこなかった。しかし、かかるショットサイズの微細化に伴い、かかるＡＵ誤差が、近接効果に与える影響が大きくなってきている。そのため、従来の手法で近接効果補正演算を行って、照射量を変調しても、近接効果補正に補正残差が生じてしまうといった問題があった。

なお、ショット図形をサイズに応じて予め決められたリサイズ値でリサイズして、リサイズ処理されたショット図形に基づいて近接効果補正量を算出するという技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、ＡＵ誤差は、そもそもリサイズが困難な誤差であり、かかる技術によっても上述した問題を解決することは困難である。

特開２０１２−０１９０６６号公報

そこで、本発明は、かかる問題を克服しＡＵ誤差に起因する近接効果の補正残差を抑制す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、
図形パターンを用いて、近接効果密度を演算する近接効果密度演算部と、
設計上の図形パターンに対する描画される図形パターンの近接効果密度の誤差を補正する補正項を演算する補正項演算部と、
補正項を用いて、近接効果を補正する近接効果補正照射係数を演算する近接効果補正照射係数演算部と、
近接効果補正照射係数を用いて、荷電粒子ビームの照射量を演算する照射量演算部と、
照射量の荷電粒子ビームを用いて試料上に図形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。

また、補正項は、設計上の図形パターンに対する描画される図形パターンのパターン密度の誤差値であると好適である。

本発明の他の態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
図形パターンを、１回の荷電粒子ビームのショットで照射可能なサイズの複数のショット図形に分割するショット分割部と、
前記複数のショット図形が実際に描画される場合のＡＵ（アドレスユニット）ずれの情報を記憶する記憶装置と、
前記記憶装置から前記ＡＵずれの情報を読み出し、前記ＡＵずれの情報と分割された前記複数のショット図形を用いて、かかる複数のショット図形が実際に描画される場合のＡＵ誤差を考慮したパターン密度を演算するパターン密度演算部と、
複数のショット図形を用いて演算されたパターン密度を用いて、近接効果を補正する近接効果補正照射係数を演算する近接効果補正照射係数演算部と、
近接効果補正照射係数を用いて、荷電粒子ビームの照射量を演算する照射量演算部と、
照射量の荷電粒子ビームを用いて試料上に図形パターンを描画する描画部と、
を備えると好適である。

また、本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画方法は、
図形パターンを用いて、近接効果密度を演算する工程と、
設計上の図形パターンに対する描画される図形パターンの近接効果密度の誤差を補正する補正項を演算する工程と、
補正項を用いて、近接効果を補正する近接効果補正照射係数を演算する工程と、
近接効果補正照射係数を用いて、荷電粒子ビームの照射量を演算する工程と、
照射量の荷電粒子ビームを用いて試料上に図形パターンを描画する工程と、
を備えたことを特徴とする。

また、本発明の他の態様の荷電粒子ビーム描画方法は、
図形パターンを、１回の荷電粒子ビームのショットで照射可能なサイズの複数のショット図形に分割する工程と、
前記複数のショット図形が実際に描画される場合のＡＵ（アドレスユニット）ずれの情報を記憶する記憶装置から前記ＡＵずれの情報を読み出し、前記ＡＵずれの情報と分割された前記複数のショット図形を用いて、かかる複数のショット図形が実際に描画される場合のＡＵ誤差を考慮したパターン密度を演算する工程と、
複数のショット図形を用いて演算されたパターン密度を用いて、近接効果を補正する近接効果補正照射係数を演算する工程と、
近接効果補正照射係数を用いて、荷電粒子ビームの照射量を演算する工程と、
照射量の荷電粒子ビームを用いて試料上に図形パターンを描画する工程と、
を備えたことを特徴とする。

本発明の一態様によれば、ＡＵ誤差に起因する近接効果の補正残差を抑制できる。よって、精度の高い寸法でパターンを描画できる。

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におけるショット図形のＡＵ誤差の一例を示す図である。 実施の形態１におけるショット図形の設計上のサイズと実際に生成されるサイズとの関係を示す図である。 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２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２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２におけるΔρ（ｘ）の計算手法を説明するための図である。 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（ＶＳＢ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（ブランカー）２１２、ブランキングアパーチャ２１４、第１の成形アパーチャ２０３、投影レンズ２０４、成形偏向器２０５、第２の成形アパーチャ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、少なくともＸＹ方向に移動可能な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試料１０１（基板）が配置される。試料１０１には、半導体装置を製造するための露光用のマスクやシリコンウェハ等が含まれる。マスクには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１１２、偏向制御回路１２０、ＤＡＣ（デジタル・アナログコンバータ）アンプユニット１３０，１３２（偏向アンプ）、及び磁気ディスク装置等の記憶装置１４０，１４２，１４４を有している。制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１２０、及び記憶装置１４０，１４２，１４４は、図示しないバスを介して互いに接続されている。偏向制御回路１２０にはＤＡＣアンプユニット１３０，１３２が接続されている。ＤＡＣアンプユニット１３０は、ブランキング偏向器２１２に接続されている。ＤＡＣアンプユニット１３２は、成形偏向器２０５に接続されている。主偏向器２０８、及び副偏向器２０９用のＤＡＣアンプユニットについては、記載を省略している。

また、制御計算機１１０内には、ショット分割部６４、割り当て処理部６６、ρ’（ｘ）演算部６８、Ｕ’（ｘ）演算部７０、Ｄｐ（ｘ）演算部７２、Ｄ（ｘ）演算部７４、照射時間ｔ（ｘ）演算部７６、及び、描画制御部７８が配置される。ショット分割部６４、割り当て処理部６６、ρ’（ｘ）演算部６８、Ｕ’（ｘ）演算部７０、Ｄｐ（ｘ）演算部７２、Ｄ（ｘ）演算部７４、照射時間ｔ（ｘ）演算部７６、及び、描画制御部７８といった各機能は、プログラムといったソフトウェアで構成されても良い。或いは、電子回路等のハードウェアで構成されてもよい。或いは、これらの組み合わせであってもよい。制御計算機１１０内に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度メモリ１１２に記憶される。

描画データが描画装置１００の外部から入力され、記憶装置１４０に格納されている。また、後述する各ＡＵずれ情報が描画装置１００の外部から入力され、記憶装置１４４に格納されている。ＡＵずれ情報には、各データのデータフォーマットのＡＵの最小単位ＡＵｕｎｉｔの情報が含まれる。

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。

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内の各ショット位置４２にショット図形が描画される。

偏向制御回路１２０からＤＡＣアンプユニット１３０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、ＤＡＣアンプユニット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、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、各ショットのビームが形成される。

偏向制御回路１２０からＤＡＣアンプユニット１３２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、ＤＡＣアンプユニット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、成形偏向器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、各ショットのビームの図形種とサイズが決定される。

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（第２の偏向器）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ショット位置４２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。

図３は、実施の形態１における図形パターンのＡＵ誤差の一例を示す図である。上述したように、設計上の図形パターンが配置されたレイアウトデータが、描画装置１００に入力可能なフォーマットの描画データに変換され、かかる描画データが描画装置に入力される。レイアウトデータと描画データではデータフォーマットが異なるため、変換の際、ＡＵ（アドレスユニット）にずれが生じる。その結果、定義される図形パターンのサイズにもデータ変換時にＡＵ（アドレスユニット）の最小単位に丸められることで生じるＡＵ誤差（ａ）が生じる。さらに、描画装置１００では、描画データを複数段のデータ変換処理を行って、描画データ上の図形パターンを１回のビームのショットで照射可能な複数のショット図形に分割する。かかる複数のショット図形を繋ぎ合わせることで、設計上の図形パターンを試料上に描画する。かかるショット図形に分割する際、ショット図形のデータフォーマットが描画データと異なるため、変換の際、ＡＵにずれが生じる。その結果、分割されたショット図形のサイズにもＡＵ誤差（ｂ）が生じる。さらに、ショット図形を定義したショットデータが、ビーム成形する偏向電圧を生成するＤＡＣアンプ１３２でデジタル信号をアナログ信号に変換する際にも、ＤＡＣアンプ１３２のデジタル信号のＡＵがショットデータ上のＡＵと異なる場合があるため、ＡＵにずれが生じる。その結果、描画されるショット図形のサイズにさらにＡＵ誤差（ｃ）が生じる。このように、レイアウトデータ上（設計上）の段階から実際に描画される段階までの間に、ＡＵ誤差（ａ）からＡＵ誤差（ｃ）といった複数のＡＵ誤差（例えば、３回のＡＵ誤差）が積み重なり得る。図３の例では、設計上の理想的な矩形の図形５０に対して、実際に生成される図形５２は、ＡＵ誤差δ分だけ、例えば、小さくなり、サイズに誤差が生じる。

図４は、実施の形態１における設計上の図形パターンのサイズと変換後の図形パターンのサイズとの関係を示す図である。図４の例では、上述した例えば３回のＡＵ誤差発生原因となる各工程において、それぞれ、例えば、設計上の理想的な図形サイズＬに対して、変換後の図形は、図４（ａ）に示すサイズＬ’_１、若しくは図４（ｂ）に示すサイズＬ’_２となる。その際、設計上の理想的な図形サイズＬと、ＡＵの最小単位ＡＵｕｎｉｔと、描画の最初(もしくはストライプ領域を描画する毎)のオフセット調整後に残る誤差Δが決まれば、データ変換前後のＡＵの差により丸められることで図４（ａ）に示すＡＵ誤差δ１或いは図４（ｂ）に示すＡＵ誤差δ２が求まる。誤差Δは、オフセット調整後の描画の最初、もしくはストライプ領域を描画する毎に得られる。なお、サイズＬ’_１＝Ｌ’_２となるが、δ１≠δ２となる。図形サイズＬが小さい方が、大きい場合に比べて、変換後の図形のサイズへ誤差が与える影響は大きくなる。なお、複数の処理工程で生じるＡＵ誤差の値は、処理工程毎に異なることは言うまでもない。

一連のＡＵ誤差のうち、ＡＵ誤差（ｂ）とＡＵ誤差（ｃ）の合成後のＡＵ誤差を例えば０．０５ｎｍとすると、ショットサイズ１０ｎｍの５０％ラインアンドスペースパターンに対して、最大−０．０５ｎｍの寸法誤差が生じると、実際に描画されるショット図形（ライン部）のサイズは、９．９５ｎｍとなり、逆にスペース部のサイズは、１０．０５ｎｍになる。よって、描画データ上のパターン密度５０％に対して、実際に描画されるパターンは、４９．７５％のパターン密度（面積率）となる。例えば、近接効果補正係数ηについて、η＝０．５にしたとき、近接効果補正時の近接効果補正照射係数Ｄｐ（ｘ）は、簡易計算を行うと、以下の式（１）で定義できる。

近接効果密度Ｕ（ｘ）は、パターン密度ρ（ｘ）と分布関数ｇ（ｘ）を用いて、以下の式（２）で定義できる。分布関数ｇ（ｘ）として、例えば、ガウシアン関数を用いると好適である。

ここで、設計上、５０％ラインアンドスペースパターンなので、近接効果補正係数ηは０．５とし、近接効果密度Ｕ（ｘ）も０．５とする。かかる場合、Ｄｐ＝（１／２＋０．５）／（１／２＋０．５×０．５）となる。

一方、実際に描画されるショット図形では、パターン密度が４９．７５％なので、近接効果密度Ｕ（ｘ）は、０．４９７５となる。かかる場合、Ｄｐ’＝（１／２＋０．５）／（１／２＋０．５×０．４９７５）となる。よって、Ｄｐ’／Ｄｐ＝１．００１７となり、誤差が最大で０．１７％生じることになる。

他方、近接効果補正演算において、尤度ＤＬ＝０．８〜１．０ｎｍ／％ｄｏｓｅを仮定すると、かかる０．１７％の誤差によって、近接効果補正でのＣＤ誤差は、０．１４〜０．１７ｎｍとなる。よって、ＡＵ誤差に起因する近接効果補正誤差（残差）は、ＡＵ誤差に起因する実際に描画された図形サイズ誤差０．０５ｎｍの約３倍の誤差が生じることになる。よって、実施の形態１では、かかるＡＵ誤差に起因する近接効果の補正残差を抑制する。

なお、レイアウトデータと描画データとの間でのＡＵずれの情報と、描画データとショットデータの間でのＡＵずれの情報と、ショットデータとＤＡＣアンプ制御データとの間でのＡＵずれの情報とは、それぞれの仕様が定まれば、予め、描画装置１００に入力できる。よって、ＡＵの最小単位ＡＵｕｎｉｔがわかる。また、描画の最初（もしくはストライプ領域を描画する毎）のオフセット調整後に残る誤差Δは、オフセット調整後に、描画制御部７８から入力すればよい。よって、描画データに定義される図形パターン毎に、当該図形パターンについてのＡＵ誤差（ａ）からＡＵ誤差（ｃ）といった複数のＡＵ誤差のそれぞれに起因する寸法ずれ量が演算できる。同様に、当該図形パターンがショット分割された後の各ショット図形についてのＡＵ誤差（ａ）からＡＵ誤差（ｃ）といった複数のＡＵ誤差のそれぞれに起因する寸法ずれ量が演算できる。よって、実施の形態１では、かかるＡＵ誤差を事前に考慮して、近接効果補正計算を行う。なお、実施の形態１では、描画データに定義された既にＡＵ誤差（ａ）が生じている図形パターンに基づく近接効果の補正残差を抑制するので、描画データとショットデータの間でのＡＵずれの情報と、ショットデータとＤＡＣアンプ制御データとの間でのＡＵずれの情報とがあれば足りる。よって、レイアウトデータと描画データとの間でのＡＵずれの情報は記憶装置１４４に格納されていなくてもよい。

図５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５において、実施の形態１における描画方法は、ショット分割工程（Ｓ１０２）と、割り当て工程（Ｓ１０４）と、パターン密度ρ’（ｘ）演算工程（Ｓ２０４）と、近接効果密度Ｕ’（ｘ）演算工程（Ｓ２０６）と、近接効果補正照射係数Ｄｐ（ｘ）演算工程（Ｓ２１０）と、照射量Ｄ（ｘ）演算工程（Ｓ２１４）と、描画工程（Ｓ２２０）と、いう一連の工程を実施する。かかる一連の各工程はストライプ領域毎に実施される。すなわち、前のストライプ領域の描画工程（Ｓ２２０）が終了する前に次のストライプ領域のショット分割工程（Ｓ１０２）から照射量Ｄ（ｘ）演算工程（Ｓ２１４）までの各工程が終了するようにリアルタイム処理が実施される。その際、描画制御部７８は、当該ストライプ領域用のパターン密度ρ’（ｘ）演算工程（Ｓ２０４）が開示されるまでに当該ストライプ領域のオフセット調整を終了させておく。これにより、オフセット調整後の誤差Δを得ることができる。

ショット分割工程（Ｓ１０２）として、ショット分割部６４は、記憶装置１４０から描画データを読み出し、描画データに定義された図形パターンを、１回の電子ビーム２００のショットで照射可能なサイズの複数のショット図形に分割する。描画データは、例えば、描画対象チップのチップ領域を短冊上に仮想分割されたフレーム領域毎にファイル構成されている。また、チップには複数の図形パターンが配置されるが、描画装置１００では、１回のビームショットで形成可能なサイズが限られている。そのため、データ変換処理の中で、各図形パターンは、１回のビームショットで形成可能なショット図形に分割される。かかるショット分割の際、各ショット図形のサイズには、データ変換時にＡＵの最小単位に丸められることで生じるＡＵ誤差δが含まれる。

割り当て工程（Ｓ１０４）として、割り当て処理部６６は、各ショット図形を試料１０１の描画領域が仮想分割された所定のサイズの複数のメッシュ領域のうち該当するメッシュ領域に割り当てる。これにより、各ショット図形の図形種、サイズ、位置等がショットデータとして生成される。ショットデータは、順次、記憶装置１４２に格納される。かかるメッシュ領域のサイズは、近接効果補正用のメッシュ（近接効果メッシュ）よりもサイズが小さい。近接効果メッシュは、近接効果の影響半径の例えば１／１０程度に設定される。例えば、１μｍ程度である。これに対して、ショット分割されたショット図形を割り当てるメッシュ領域のサイズは、かかる１μｍよりも小さいサイズに設定される。

パターン密度ρ’（ｘ）演算工程（Ｓ２０４）として、ρ’（ｘ）演算部６８は、分割された複数のショット図形を用いて、パターン密度ρ’（ｘ）を演算する。具体的には、メッシュ領域毎のパターン密度ρ’（ｘ）を演算する。ショット分割されたショット図形のサイズには、レイアウトデータが描画データに変換される際に生じるＡＵ誤差（ａ）とショット分割される際に生じるＡＵ誤差（ｂ）とが含まれる。しかし、ＤＡＣアンプ１３２で偏向電圧に変換される際に生じるＡＵ誤差（ｃ）は含まれていない。そこで、ρ’（ｘ）演算部６８は、分割された複数のショット図形が実際に描画される場合のＡＵ誤差（ｃ）を考慮したパターン密度ρ’（ｘ）を演算する。ＡＵ誤差（ｃ）については、ショットデータとＤＡＣアンプ制御データとの間でのＡＵずれの情報を記憶装置１４４から読み出し、かかるＡＵずれの情報と、当該ストライプ領域のオフセット調整後の誤差Δと、ショット図形のサイズ及び位置とを用いて演算可能である。そして、これにより、積み重ねられたＡＵ誤差が含まれた、最終的に描画されるショット図形を用いたパターン密度ρ’（ｘ）が演算できる。

次に、演算されたパターン密度ρ’（ｘ）を用いて、近接効果を補正する近接効果補正照射係数Ｄｐ（ｘ）を演算する。そのために、まず、近接効果密度Ｕ（ｘ）を演算する。

近接効果密度Ｕ’（ｘ）演算工程（Ｓ２０６）として、Ｕ’（ｘ）演算部７０は、積み重ねられたＡＵ誤差が含まれた、最終的に描画されるショット図形を用いたパターン密度ρ’（ｘ）を用いて、近接効果密度Ｕ’（ｘ）を演算する。近接効果密度Ｕ’（ｘ）は、ショット図形を用いたパターン密度ρ’（ｘ）と分布関数ｇ（ｘ）を用いて、以下の式（３）で定義できる。分布関数ｇ（ｘ）として、例えば、ガウシアン関数を用いると好適である。かかる近接効果密度Ｕ’（ｘ）の演算は、近接効果補正用のメッシュ（近接効果メッシュ）よりもサイズが小さいショット分割用の上述したメッシュ領域単位で実施すればよい。

かかる近接効果密度Ｕ’（ｘ）は、積み重ねられた例えば複数のＡＵ誤差が含まれた、最終的に描画されるショット図形に基づいた値となる。

近接効果補正照射係数Ｄｐ（ｘ）演算工程（Ｓ２１０）として、Ｄｐ（ｘ）演算部７２は、複数のショット図形を用いて演算されたパターン密度ρ’（ｘ）を用いて、近接効果を補正する近接効果補正照射係数Ｄｐ（ｘ）を演算する。近接効果補正照射係数Ｄｐ（ｘ）は、以下の式（４）で定義できる。かかる演算により求められた近接効果補正照射係数Ｄｐ（ｘ）は、積み重ねられた例えば複数のＡＵ誤差が含まれた、最終的に描画されるショット図形に基づいた値となる。よって、積み重ねられた例えば複数のＡＵ誤差に起因する近接効果の補正残差を抑制できる。

上述した例では、近接効果密度Ｕ’（ｘ）を演算した後に、近接効果補正照射係数Ｄｐ（ｘ）を演算しているが、これに限るものではなく、近接効果密度Ｕ’（ｘ）の項を含めた近接効果補正照射係数Ｄｐ（ｘ）を同時に演算しても構わない。

照射量Ｄ（ｘ）演算工程（Ｓ２１４）として、Ｄ（ｘ）演算部７４は、近接効果補正照射係数Ｄｐ（ｘ）を用いて、電子ビームの照射量Ｄ（ｘ）を演算する。照射量Ｄ（ｘ）は、近接効果補正照射係数Ｄｐ（ｘ）と基準照射量Ｄｂを用いて、以下の式（５）で定義できる。

そして、照射時間ｔ（ｘ）演算部７６は、得られた照射量Ｄ（ｘ）を電流密度Ｊで割ることで照射時間を演算する。演算された照射時間データ（照射量データ）は、記憶装置１４２に格納される。

描画工程（Ｓ２２０）として、描画制御部８６は、偏向制御回路１２０等を介して描画部１５０を制御して、描画処理を開始する。描画部１５０は、演算された照射量Ｄ（ｘ）の電子ビーム２００を用いて試料１０１上に図形パターンを描画する。具体的には、以下のように動作する。偏向制御回路１２０は、記憶装置１４２に格納された照射時間データを取得する。そして、偏向制御回路１２０は、ショット毎の照射時間を制御するデジタル信号をＤＡＣアンプユニット１３０に出力する。そして、ＤＡＣアンプユニット１３０は、デジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅し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。

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。成形偏向器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。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。

以上のように、実施の形態１によれば、一連のＡＵ誤差によって、パターンサイズそのものをそれ以上補正することが困難な場合であっても、さらに、近接効果補正でパターンの寸法ずれを広げないようにできる。上述したように、一連のＡＵ誤差に起因する近接効果の補正残差は、一連のＡＵ誤差による描画されるショット図形の寸法誤差よりも大きい。よって、かかる一連のＡＵ誤差に起因する近接効果の補正残差を無くすように演算することで、精度の高い寸法でパターンを描画できる。

実施の形態２．
実施の形態１では、近接効果補正用のメッシュ（近接効果メッシュ）よりもサイズが小さいショット分割用の上述したメッシュ領域単位で実施するため、近接効果メッシュ単位で実施する場合よりも計算領域数が増え、計算時間が長くかかることになる。そこで、実施の形態２では、近接効果メッシュ単位で実施した結果を流用する構成について説明する。

図６は、実施の形態２における描画装置の構成を示す概念図である。図６において、制御計算機１１０内の構成が異なる点以外は、図１と同様である。制御計算機１１０内には、近接メッシュ分割部６２、ショット分割部６４、割り当て処理部６６、ρ（ｘ）演算部６９、Ｕ（ｘ）演算部７１、Ｄｐ（ｘ）演算部７２、Ｄ（ｘ）演算部７４、ｔ（ｘ）演算部７６、描画制御部７８、パターン分割部８０、及び、Δρ（ｘ）演算部８２が配置される。近接メッシュ分割部６２、ショット分割部６４、割り当て処理部６６、ρ（ｘ）演算部６９、Ｕ（ｘ）演算部７１、Ｄｐ（ｘ）演算部７２、Ｄ（ｘ）演算部７４、ｔ（ｘ）演算部７６、描画制御部７８、パターン分割部８０、及び、Δρ（ｘ）演算部８２といった各機能は、プログラムといったソフトウェアで構成されても良い。或いは、電子回路等のハードウェアで構成されてもよい。或いは、これらの組み合わせであってもよい。制御計算機１１０内に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度メモリ１１２に記憶される。

図７は、実施の形態２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７において、実施の形態１における描画方法は、ショット分割工程（Ｓ１０２）と、割り当て工程（Ｓ１０４）と、パターン分割工程（Ｓ２０２）と、パターン密度ρ（ｘ）演算工程（Ｓ２０５）と、近接効果密度Ｕ（ｘ）演算工程（Ｓ２０７）と、Δρ（ｘ）演算工程（Ｓ２０８）と、近接効果補正照射係数Ｄｐ（ｘ）演算工程（Ｓ２１０）と、照射量Ｄ（ｘ）演算工程（Ｓ２１４）と、描画工程（Ｓ２２０）と、いう一連の工程を実施する。ショット分割工程（Ｓ１０２）と割り当て工程（Ｓ１０４）とによる工程グループは、パターン分割工程（Ｓ２０２）とパターン密度ρ（ｘ）演算工程（Ｓ２０５）と近接効果密度Ｕ（ｘ）演算工程（Ｓ２０７）とによる工程グループと、並列に実施されると好適である。但し、これに限るものではなく、ショット分割工程（Ｓ１０２）と割り当て工程（Ｓ１０４）との工程グループは、パターン分割工程（Ｓ２０２）とパターン密度ρ（ｘ）演算工程（Ｓ２０５）と近接効果密度Ｕ（ｘ）演算工程（Ｓ２０７）との工程グループと、直列に実施されてもよい。また、両工程グループは、いずれが先に実施されても構わない。

ショット分割工程（Ｓ１０２）と、割り当て工程（Ｓ１０４）との内容は実施の形態１と同様である。

パターン分割工程（Ｓ２０２）として、まず、近接メッシュ分割部６２は、試料１０１の描画領域１０をメッシュ状の複数の近接効果メッシュ領域に分割する。かかる近接効果メッシュ領域のサイズは、上述したように、近接効果の影響半径の例えば１／１０程度に設定される。例えば、１μｍ程度にすると好適である。次に、パターン分割部８０は、記憶装置１４０から描画データを読み出し、描画データに定義された図形パターンを、近接効果メッシュ領域単位で分割する。近接効果メッシュ領域よりも小さい図形パターンは、分割せずにその近接効果メッシュ領域に割り当てればよいことは言うまでもない。このように、複数のショット図形に分割される前の図形パターンを近接効果メッシュ領域単位で分割する。

パターン密度ρ（ｘ）演算工程（Ｓ２０５）として、ρ（ｘ）演算部６９は、近接効果メッシュ領域毎に、パターン密度ρ（ｘ）を演算する。

近接効果密度Ｕ（ｘ）演算工程（Ｓ２０７）として、Ｕ（ｘ）演算部７１は、複数のショット図形に分割される前の図形パターンを用いて、近接効果密度Ｕ（ｘ）を演算する。近接効果密度Ｕ（ｘ）は、上述した式（２）で定義できる。

Δρ（ｘ）演算工程（Ｓ２０８）として、Δρ（ｘ）演算部８２は、複数のショット図形に分割される前の図形パターンを用いたパターン密度ρ（ｘ）と、最終的に描画されるショット図形を用いた場合のパターン密度ρ’（ｘ）との差分Δρ（ｘ）を演算する。上述した近接効果密度Ｕ（ｘ）は、描画データに定義された図形パターンに基づいて演算されているので、レイアウトデータが描画データに変換される際に生じるＡＵ誤差（ａ）は含まれている。しかし、ショット分割される際に生じるＡＵ誤差（ｂ）と、ＤＡＣアンプ１３２で偏向電圧に変換される際に生じるＡＵ誤差（ｃ）は含まれていない。そこで、さらに、ＡＵ誤差（ｂ）とＡＵ誤差（ｃ）とが含まれる場合のショット図形を用いた場合のパターン密度ρ’（ｘ）を演算し、一連のＡＵ誤差のうち、ＡＵ誤差（ａ）しか含まれていないパターン密度ρ（ｘ）との差分Δρ（ｘ）を演算する。ＡＵ誤差（ｂ）とＡＵ誤差（ｃ）については、記憶装置１４４に格納された各ＡＵずれの情報と、分割前の図形パターンのサイズ及び位置、及び分割後のショット図形のサイズ及び位置とを用いて演算可能である。そして、これにより、積み重ねられたＡＵ誤差が含まれた、最終的に描画されるショット図形を用いたパターン密度ρ’（ｘ）が演算できる。或いは、ＡＵ誤差（ｂ）とＡＵ誤差（ｃ）で生じたサイズ誤差分についてのパターン密度を演算し、それを差分Δρ（ｘ）としても同じ結果が得られる。

ここで、ＡＵ誤差（ｂ）とＡＵ誤差（ｃ）により図形サイズが変更になると、最終的に描画されるショット図形を用いた場合のパターン密度ρ’（ｘ）は、ρ’（ｘ）＝ρ（ｘ）＋Δρ（ｘ）で定義できる。差分Δρ（ｘ）は、ＡＵ誤差（ｂ）とＡＵ誤差（ｃ）により図形サイズが変更した分の面積密度変化を示す。よって、最終的に描画されるショット図形を用いた場合の近接効果密度Ｕ’（ｘ）は、以下の式（６）で定義できる。かかる近接効果密度Ｕ’（ｘ）の演算は、近接効果補正用のメッシュ（近接効果メッシュ）単位で実施することを想定している。

図８は、実施の形態２におけるΔρ（ｘ）の計算手法を説明するための図である。図８（ａ）では、隣接する近接効果メッシュ毎のパターン密度の差分Δρ（ｘ）の一例を示す図である。ここで、実施の形態２では、式（６）の右辺第２項を演算する際、計算対象の近接効果メッシュを取り囲む周囲の積分範囲の近接効果メッシュについて、図８（ｂ）及び図８（ｃ）に示すように、差分Δρ（ｘ）の値を計算対象の近接効果メッシュの値と同じ値にみなす。これにより、式（６）の右辺第２項の補正項Ｅｒｒｏｒ（ｘ）は、Δρ（ｘ）と近似できる。すなわち、式（６）は、以下の式（７）にように近似できる。

よって、差分Δρ（ｘ）は、設計上の図形パターンに対する描画される図形パターンの近接効果密度の誤差を補正する補正項となる。よって、Δρ（ｘ）演算工程（Ｓ２０８）では、Δρ（ｘ）演算部８２が、設計上の図形パターンに対する描画される図形パターンの近接効果密度の誤差を補正する補正項を演算することになる。Δρ（ｘ）演算部８２は、補正項演算部の一例となる。式（７）を用いることで、周囲の近接効果メッシュを積分範囲とした畳み込み積分計算を省略できる。その結果、演算時間を大幅に短縮できる。

近接効果補正照射係数Ｄｐ（ｘ）演算工程（Ｓ２１０）として、Ｄｐ（ｘ）演算部７２は、近接効果密度Ｕ（ｘ）演算工程（Ｓ２０７）で演算済の近接効果密度Ｕ（ｘ）と、Δρ（ｘ）演算工程（Ｓ２０８）で演算済の差分Δρ（ｘ）とを用いて、近接効果を補正する近接効果補正照射係数Ｄｐ（ｘ）を演算する。近接効果補正照射係数Ｄｐ（ｘ）は、以下の式（８）で定義できる。

実施の形態２によれば、近接効果メッシュで近接効果密度Ｕ（ｘ）を演算することで、ショット分割用メッシュよりも領域数を少なくでき、計算時間を短縮できる。また、近接効果密度Ｕ（ｘ）演算工程（Ｓ２０７）での近接効果密度Ｕ（ｘ）の計算手法は、従来の近接効果補正演算と同様の手法であるので、従来の計算機構をそのまま流用できる。

照射量Ｄ（ｘ）演算工程（Ｓ２１４）と、描画工程（Ｓ２２０）との内容は、実施の形態１と同様である。

以上のように、実施の形態２によれば、実施の形態１よりも演算時間を短縮しながら、一連のＡＵ誤差に起因する近接効果の補正残差を無くすように演算できる。よって、精度の高い寸法でパターンを描画できると共に、装置のスループットを向上できる。

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。例えば、実施の形態２では、式（６）の右辺第２項のＥｒｒｏｒ（ｘ）をΔρ（ｘ）と置き換えて計算したが、これに限るものではない。置き換えずに補正項Ｅｒｒｏｒ（ｘ）を用いて式（４）（或いは式（８））の近接効果補正照射係数Ｄｐ（ｘ）を演算しても良い。

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
６２ 近接メッシュ分割部
６４ ショット分割部
６６ 割り当て処理部
６８ ρ’（ｘ）演算部
６９ ρ（ｘ）演算部
７０ Ｕ’（ｘ）演算部
７１ Ｕ（ｘ）演算部
７２ Ｄｐ（ｘ）演算部
７４ Ｄ（ｘ）演算部
７６ ｔ（ｘ）演算部
７８ 描画制御部
８０ パターン分割部
８２ Δρ（ｘ）演算部
１００ 描画装置
１０１ 試料
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１１０ 制御計算機
１１２ メモリ
１２０ 偏向制御回路
１３０，１３２ ＤＡＣアンプユニット
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 第１の成形アパーチャ
２０４ 投影レンズ
２０５ 成形偏向器
２０６ 第２の成形アパーチャ
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
３４０ 試料
４１０ 第１のアパーチャ
４１１ 開口
４２０ 第２のアパーチャ
４２１ 可変成形開口
４３０ 荷電粒子ソース

Claims (5)

1. 図形パターンを用いて、近接効果密度を演算する近接効果密度演算部と、
   設計上の前記図形パターンに対する描画される前記図形パターンの近接効果密度の誤差を補正する補正項を演算する補正項演算部と、
   前記補正項を用いて、近接効果を補正する近接効果補正照射係数を演算する近接効果補正照射係数演算部と、
   前記近接効果補正照射係数を用いて、荷電粒子ビームの照射量を演算する照射量演算部と、
   前記照射量の荷電粒子ビームを用いて試料上に前記図形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。
2. 前記補正項は、設計上の前記図形パターンに対する描画される前記図形パターンのパターン密度の誤差値であ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. 図形パターンを、１回の荷電粒子ビームのショットで照射可能なサイズの複数のショット図形に分割するショット分割部と、
   前記複数のショット図形が実際に描画される場合のＡＵ（アドレスユニット）ずれの情報を記憶する記憶装置と、
   前記記憶装置から前記ＡＵずれの情報を読み出し、前記ＡＵずれの情報と分割された前記複数のショット図形を用いて、前記複数のショット図形が実際に描画される場合のＡＵ誤差を考慮したパターン密度を演算するパターン密度演算部と、
   前記パターン密度を用いて、近接効果を補正する近接効果補正照射係数を演算する近接効果補正照射係数演算部と、
   前記近接効果補正照射係数を用いて、荷電粒子ビームの照射量を演算する照射量演算部と、
   前記照射量の荷電粒子ビームを用いて試料上に前記図形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. 図形パターンを用いて、近接効果密度を演算する工程と、
   設計上の前記図形パターンに対する描画される前記図形パターンの近接効果密度の誤差を補正する補正項を演算する工程と、
   前記補正項を用いて、近接効果を補正する近接効果補正照射係数を演算する工程と、
   前記近接効果補正照射係数を用いて、荷電粒子ビームの照射量を演算する工程と、
   前記照射量の荷電粒子ビームを用いて試料上に前記図形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。
5. 図形パターンを、１回の荷電粒子ビームのショットで照射可能なサイズの複数のショット図形に分割する工程と、
   前記複数のショット図形が実際に描画される場合のＡＵ（アドレスユニット）ずれの情報を記憶する記憶装置から前記ＡＵずれの情報を読み出し、前記ＡＵずれの情報と分割された前記複数のショット図形を用いて、前記複数のショット図形が実際に描画される場合のＡＵ誤差を考慮したパターン密度を演算する工程と、
   前記複数のショット図形を用いて演算された前記パターン密度を用いて、近接効果を補正する近接効果補正照射係数を演算する工程と、
   前記近接効果補正照射係数を用いて、荷電粒子ビームの照射量を演算する工程と、
   前記照射量の荷電粒子ビームを用いて試料上に前記図形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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