JP6575455B2 - 荷電粒子ビーム描画方法及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及び荷電粒子ビーム描画装置に関する。

ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスの回路線幅は年々微細化されてきている。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、縮小投影型露光装置を用いて、石英上に形成された高精度の原画パターン（マスク、或いは特にステッパやスキャナで用いられるものはレチクルともいう。）をウェーハ上に縮小転写する手法が採用されている。高精度の原画パターンは、電子ビーム描画装置によって描画され、所謂、電子ビームリソグラフィ技術が用いられている。

電子ビームによる描画では、描画パターンの寸法が設計データの寸法と同一になるようにビーム照射量を変動させる補正処理が必要である。この補正処理は、近接効果、フォギング効果、ローディング効果といった、パターンの寸法変動を引き起こす要因に対して行われる。

電子ビームを用いたリソグラフィ技術においては、例えば、基板表面にレジスト膜を塗布し、電子ビームの照射及び現像処理を行い、レジストパターンを形成する。そして、レジストパターンをマスクとして、下地のクロム膜（遮光膜）のエッチングを行う。

クロム膜のエッチング後のレジスト膜厚が厚い場合と薄い場合とで、クロム膜のパターン寸法（ＣＤ：Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）が異なることが知られている（例えば非特許文献１参照）。そのため、従来の補正処理では、エッチング後のレジスト膜の膜厚とクロム膜のＣＤ分布との相関テーブルを作成するとともに、エッチング後のレジスト膜の膜厚特性を測定する。そして、レジスト膜の初期膜厚と、エッチング後のレジスト膜の膜厚特性とから、エッチング後のレジスト膜の膜厚を計算する。次いで、計算した膜厚と相関テーブルとから、クロム膜のＣＤ分布を予測する。そして、基板上の各位置におけるクロム膜の寸法補正量を求めて、寸法補正マップを作成する。この寸法補正マップを用いて、基板上の各位置における電子ビームの照射量を算出し、この照射量に基づいて電子ビームを照射していた（例えば特許文献５参照）。

半導体素子の微細化に伴い、エッチング後のレジスト膜の膜厚をさらに正確に計算し、電子ビームの照射量を補正し、描画精度を高めることが求められている。

特開２００２−９９０７２号公報 国際公開第２００４／９０６３５号 特開２００１−２４９４３９号公報 特開２００３−４３６６１号公報 特開２０１１−１９８９２２号公報

Satoru Nemoto et al., "Etch Characterization of Binary Mask Dependence on Mask Material and Resist Thickness for 22nm Mask Fabrication", Proc. of SPIE Vol.7379, 737907, 2009

本発明は、エッチング後のレジスト膜の膜厚を正確に算出して照射量を求め、描画精度を向上させることができる荷電粒子ビーム描画方法及び荷電粒子ビーム描画装置を提供することを課題とする。

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画方法は、基板上のレジスト膜に荷電粒子ビームを照射し、前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成し、前記レジストパターンをマスクに前記レジスト膜の下層の遮光膜をエッチングして遮光膜パターンを形成する荷電粒子ビーム描画方法であって、描画データに基づいて、基板に描画するパターンの面積率を算出する工程と、レジスト面積率とレジスト減膜量との関係を示すデータと、算出した前記面積率とから、エッチングによるレジスト減膜量を算出する工程と、荷電粒子ビーム照射前の前記レジスト膜の初期膜厚と、算出した前記レジスト減膜量とを用いて、エッチング後のレジスト残膜厚分布を算出する工程と、前記レジストパターンの膜厚と前記遮光膜パターンの寸法との相関性を示すデータと、算出した前記レジスト残膜厚分布とから、前記遮光膜パターンの寸法分布を予測する工程と、予測した前記遮光膜パターンの寸法分布と、設計寸法とから、前記遮光膜パターンの寸法補正量を求めて第１寸法補正マップを作成する工程と、大局的寸法変動を補正するための第２寸法補正マップと、前記第１寸法補正マップとを合成して第３寸法補正マップを作成する工程と、前記第３寸法補正マップを用いて、荷電粒子ビームの照射量を算出する工程と、算出した照射量で前記レジスト膜に荷電粒子ビームを照射してパターンを描画する工程と、を備えるものである。

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画方法において、レジスト面積率とレジスト減膜量との関係を示すデータは、レジスト面積率とレジスト減膜量との対応関係を示すレジスト減膜量関数であり、前記描画データに基づく面積率と所定のレジスト面積率との差分を前記レジスト減膜量関数に代入してレジスト減膜量オフセットを算出し、前記所定のレジスト面積率でのレジスト減膜量分布に前記レジスト減膜量オフセットを加えてレジスト減膜量分布を求め、該レジスト減膜量分布と前記レジスト膜の初期膜厚とから、前記エッチング後のレジスト残膜厚分布を算出する。

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画方法は、面積率の異なる評価パターンを描画して面積率毎のレジスト減膜量を求め、前記レジスト減膜量関数を生成する。

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画方法は、面積率の異なる評価パターンを描画して面積率毎にレジスト減膜量マップを作成し、面積率毎の前記レジスト減膜量マップをそれぞれ関数近似し、レジスト面積率とレジスト減膜量との関係を示すデータとして、レジスト減膜量分布関数を生成し、面積率毎のレジスト減膜量分布関数を用いて、前記描画データに基づく面積率におけるレジスト減膜量分布を求め、該レジスト減膜量分布と前記レジスト膜の初期膜厚とから、前記エッチング後のレジスト残膜厚分布を算出するものである。

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置は、請求項１に記載の荷電粒子ビーム描画方法を実施するための荷電粒子ビーム描画装置であって、レジスト面積率とレジスト減膜量との関係を示すデータ、前記描画データ、前記第２寸法補正マップ、前記レジスト膜の初期膜厚、及び前記レジストパターンの膜厚と前記遮光膜パターンの寸法との相関性を示すデータを格納する記憶部と、前記描画データに基づいて、基板に描画するパターンの面積率を算出する面積率計算部と、レジスト面積率とレジスト減膜量との関係を示すデータと、算出した前記面積率とを用いて、エッチングによるレジスト減膜量分布を算出する減膜量分布計算部と、前記初期膜厚と、算出した前記レジスト減膜量分布とから、エッチング後のレジスト残膜厚分布を算出する残膜厚分布計算部と、前記相関性を示すデータと、算出した前記レジスト残膜厚分布とから、前記遮光膜パターンの寸法分布を予測し、予測した寸法分布と、設計寸法とから、前記遮光膜パターンの寸法補正量を求めて第１寸法補正マップを作成する寸法補正マップ作成部と、前記第２寸法補正マップと、前記第１寸法補正マップとを合成して第３寸法補正マップを作成するマップ合成部と、前記第３寸法補正マップを用いて、荷電粒子ビームの照射量を算出する照射量計算部と、算出した照射量で前記レジスト膜に荷電粒子ビームを照射してパターンを描画する描画部と、を備えるものである。

本発明によれば、エッチング後のレジスト膜の膜厚を正確に算出して照射量を求め、描画精度を向上させることができる

本発明の第１の実施形態に係る電子ビーム描画装置の概略図である。 電子ビームの可変成形を説明する図である。 電子ビームによる描画方法の説明図である。 （ａ）は電子ビーム照射前のマスク基板の断面図であり、（ｂ）はエッチング処理後のマスク基板の断面図であり、（ｃ）はクロム膜のＣＤ分布を示すグラフである。 （ａ）は電子ビーム照射前のマスク基板の断面図であり、（ｂ）はエッチング処理後のマスク基板の断面図であり、（ｃ）はクロム膜のＣＤ分布を示すグラフである。 第１の実施形態に係る描画方法を説明するフローチャートである。 評価パターンの例を示す図である。 レジスト減膜量関数の例を示すグラフである。 第２の実施形態に係る電子ビーム描画装置の概略図である。 第２の実施形態に係る描画方法を説明するフローチャートである。 レジスト減膜量分布関数の例を示すグラフである。 レジスト減膜量分布関数の算出方法を説明するグラフである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態に係る電子ビーム描画装置の概略図である。図１に示す電子ビーム描画装置は、制御部１と描画部３とを備えた可変成形型の描画装置である。

制御部１は、制御計算機１０、制御回路２０、及び記憶部２２を有する。記憶部２２には、レイアウトデータとなる描画データや、後述する照射量補正に用いられる各種データが外部から入力され、格納されている。記憶部２２は複数の記憶装置で構成されていてもよい。

制御計算機１０は、面積率計算部１１、減膜量オフセット計算部１２、減膜量分布計算部１３、レジスト残膜厚分布計算部１４、寸法補正マップ作成部１５、マップ合成部１６、照射量計算部１７、ショット変換部１８、及び照射量割当部１９を有する。制御計算機１０の各部は、電気回路等のハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、少なくとも一部の機能を実現するプログラムを記録媒体に収納し、電気回路を含むコンピュータに読み込ませて実行させてもよい。

描画部３は、電子鏡筒４と描画室５を備えている。描画室５内には、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能なＸＹステージ５２が配置されている。ＸＹステージ５２上には、描画対象の基板Ｓが載置される。基板Ｓは、例えば、石英等のマスク基板上に、遮光膜としてのクロム（Ｃｒ）膜が形成され、さらにその上にレジスト膜が形成されたものである。クロム膜に代えてモリブデンシリコン（ＭｏＳｉ）膜等を用いてもよい。レジスト膜は、化学増幅型レジストを用いて形成された膜とすることができる。

電子鏡筒４内には、電子銃４１、ブランキングアパーチャ４２、第１成形アパーチャ４３、第２成形アパーチャ４４、ブランキング偏向器４５、成形偏向器４６、主偏向器４７、副偏向器４８、レンズ４９（照明レンズＣＬ、投影レンズＰＬ、対物レンズＯＬ）が配置されている。

電子銃４１（放出部）から放出された電子ビームＢは、ブランキング偏向器４５によって、電子ビームＢを基板Ｓに照射するか否か切り替えられる。

電子ビームＢは、照明レンズＣＬにより、矩形の開口４３ａ（図２参照）を有する第１成形アパーチャ４３全体に照射される。第１成形アパーチャ４３の開口４３ａを通過することで、電子ビームＢは矩形に成形される。

第１成形アパーチャ４３を通過した第１アパーチャ像の電子ビームＢは、投影レンズＰＬにより、可変成形開口４４ａ（図２参照）を有した第２成形アパーチャ４４上に投影される。その際、成形偏向器４６によって、第２成形アパーチャ４４上に投影される第１アパーチャ像は偏向制御され、可変成形開口４４ａを通過する電子ビームの形状と寸法を変化させる（可変成形を行う）ことができる。

第２成形アパーチャ４４の可変成形開口４４ａを通過した電子ビームＢは、対物レンズＯＬにより焦点を合わせ、主偏向器４７及び副偏向器４８によって偏向され、連続的に移動するＸＹステージ５２上に載置された基板Ｓに照射される。

図３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、基板Ｓの描画領域６０は、主偏向器４７の偏向幅で決まる複数の短冊状のストライプ領域６２に仮想分割されている。電子ビームによる描画は、ＸＹステージ５２が一方向（例えば、Ｘ方向）に連続移動しながら、ストライプ領域６２毎に行われる。

各ストライプ領域６２は、副偏向器４８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）６４に仮想分割される。そして、各ＳＦ６４の各ショット位置６６にショット図形が描画される。

電子ビームの照射、レジスト膜の現像、クロム膜のエッチング等の幾つかの工程を経てマスクが製造されることになる。このような工程を経て形成されたパターンには、局所的には設計寸法との差がほぼ同一に仕上がっているが、マスク全体で見るとパターン寸法が徐々に変化し、設計寸法との差が緩やかに変化する、いわゆる大局的寸法変動の問題がある。

この問題は、レジスト膜に照射された電子がその表面で反射し、さらに電子ビーム描画装置の光学部品に反射した後、レジスト膜を再照射したり、基板Ｓが僅かに傾いて支持されたり、エッチング装置の特性によって場所によって寸法が変動したりする等の様々な要因によって起こる。

大局的寸法変動が生じる領域はｃｍ単位の大きさであり、数１０〜数１００μｍと小さな領域の中を局所的にみると、この小領域内では寸法変化が均一であるとみなすことができる。そこで、マスクの製造に使用する装置群（電子ビーム描画装置、現像装置、エッチング装置）を用いた時の、マスク上の位置と寸法変動との相関関係及びパターンの特性と寸法変動との相関関係を予め調べておき、装置群を用いてマスクを作製する際に、各相関関係のデータを利用して、寸法変動が許容範囲となる小領域毎に寸法補正量を求め、この寸法補正量を表した寸法補正マップを作成する。この寸法補正マップを第２寸法補正マップと称する。後述するように、第２寸法補正マップは、マスク上の各位置における電子ビームの照射量計算に用いられる。

レジスト膜の膜厚は、同一の試料であっても面内で分布を有している。図４、図５は、レジストの膜厚とクロム膜の寸法（ＣＤ）分布との関係を示したものである。図４（ａ）、図５（ａ）は、マスク基板７１の上に、クロム膜７２とレジスト膜７３が順に形成されたマスクの断面図である。レジスト膜７３は電子ビーム照射前の状態である。図５（ａ）に示すレジスト膜７３は、図４（ａ）に示すレジスト膜７３よりも膜厚が薄くなっている。

図４（ｂ）、図５（ｂ）は、クロム膜７２がエッチングされた後の断面図であり、エッチング後のレジスト膜７３の膜厚分布を模式化したものである。エッチング条件は、図４、図５でいずれも同じとする。図４（ｃ）、図５（ｃ）は、マスク面内でのクロム膜７２のＣＤ分布を示したものである。

図４（ｂ）、図５（ｂ）に示すように、クロム膜７２をエッチングすると、レジスト膜７３に膜減りが起こる。そして、膜減り後のレジスト膜７３のマスク面内における膜厚は一定ではなく、ばらつきを持っている。例えば、マスクの中央付近で薄く、周辺部に行くほど厚くなる傾向がある。

図４（ａ）（ｂ）に示すようにレジスト初期膜厚（電子ビーム照射前の膜厚）が十分にある場合は、エッチング後のレジスト膜厚にばらつきがあっても十分な膜厚があるため、図４（ｃ）に示すように、クロム膜７２のＣＤ誤差はほとんどない。

一方、図５（ａ）（ｂ）に示すようにレジスト膜厚が薄い場合は、エッチング後のレジスト膜厚が極めて薄くなり、図５（ｃ）に示すように、クロム膜７２にＣＤ誤差が生じる。

また、本発明者らは、レジスト面積率が、エッチングに伴うレジスト減膜量（レジスト膜厚減少量）に影響を与え、レジスト面積率が小さい程、レジスト減膜量が大きくなるということを見出した。

そこで、本実施の形態では、このような現象に着目してエッチングに伴うレジスト減膜量を計算してレジスト残膜厚（エッチング後のレジスト膜厚）を求め、マスク上の各位置におけるクロム膜のＣＤ補正量を算出し、電子ビームの照射量を補正する。

本実施の形態による照射量補正処理を含む描画方法を図６に示すフローチャートを用いて説明する。

まず、複数の基板を準備する。基板は、例えば、石英基板上に、遮光膜及びレジスト膜が積層されたものである。基板面の複数点でレジスト膜の初期膜厚を測定しておく。そして、描画装置を用いて、パターン面積率（密度）の異なる評価パターンを基板毎に描画する（ステップＳ１）。評価パターンとして、例えば、図７に示すような、基板全面に均等に配置された島状パターンを描画する。評価パターンは、基板にパターンが均等に配置されているものであればよく、例えばラインアンドスペースパターンであってもよい。

レジスト膜がネガ型の場合、パターン面積率［％］＝レジスト面積率［％］となり、レジスト面積率１００％では、基板全面にビームを照射する。一方、レジスト膜がポジ型の場合、パターン面積率［％］＝１００−レジスト面積率［％］となり、レジスト面積率１００％では基板にビームを照射しない。

現像処理を行ってレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクに下層の遮光膜をエッチングする（ステップＳ２）。エッチング後、基板面の複数点でレジスト残膜厚を測定する（ステップＳ３）。

予め測定していたレジスト膜の初期膜厚からステップＳ３で測定したレジスト残膜厚を減じて、エッチングに伴うレジスト減膜量を算出する。レジスト膜厚の測定点毎にレジスト減膜量を算出し、レジスト減膜量マップを作成する（ステップＳ４）。このレジスト減膜量マップは基板毎（面積率別）に作成する。ここで面積率は、ステップＳ１で描画した評価パターンのパターン面積率に対応する。

レジスト面積率毎のレジスト減膜量を算出する。例えば、複数の測定点でのレジスト減膜量の平均値を、そのレジスト面積率でのレジスト減膜量として算出する。そして、図８に示すように、レジスト面積率とレジスト減膜量を関数でフィッティングする（ステップＳ５）。以下、この関数をレジスト減膜量関数と称する。レジスト減膜量関数は１次式でもよいし、２次以上の高次の多項式でもよい。図８に示す例では、レジスト面積率をｘ、レジスト減膜量をｙとした場合、レジスト減膜量関数はｙ＝ａｘとなる。

レジスト膜を除去し、遮光膜パターンのＣＤ（寸法）を測定する（ステップＳ６）。

ステップＳ３で測定したレジスト残膜厚と、ステップＳ６で測定したＣＤとから、レジスト残膜厚と遮光膜のＣＤ分布との相関テーブルを作成する（ステップＳ７）。

上述の第２寸法補正マップ、ステップＳ４で作成したレジスト減膜量マップ、ステップＳ５で算出したレジスト減膜量関数、ステップＳ７で作成した相関テーブルを、描画装置に入力し、記憶部２２に格納しておく（ステップＳ８）。レジスト減膜量マップは、例えば面積率が、１００％、５０％、３０％の３つのマップが入力される。

また、描画対象の基板Ｓに形成されているレジスト膜の初期膜厚データ、及び基板Ｓに描画するパターンの基データである描画データも描画装置に入力し、記憶部２２に格納しておく。描画データは設計データ（ＣＡＤデータ）を、描画装置内での演算処理が可能となるようフォーマットを変換したデータである。

制御計算機１０が、記憶部２２に格納されているデータを読み出す。そして、面積率算出部１１が、描画データから、基板Ｓに描画するパターンのレジスト面積率（パターン面積率）ｘ１を算出する（ステップＳ９）。

減膜量オフセット計算部１２が、レジスト減膜量マップが準備されている面積率のうち、ステップＳ９で算出された面積率ｘ１に最も近い面積率ｘ２を選択する。例えば、面積率が、１００％、５０％、３０％の３つのレジスト減膜量マップが準備されており、ステップＳ９で算出された面積率ｘ１が４５％の場合、最も近い面積率ｘ２は５０％である。

減膜量オフセット計算部１２は、面積率ｘ１とｘ２との差分をレジスト減膜量関数に代入し、レジスト減膜量のオフセットを算出する（ステップＳ１０）。例えば、レジスト減膜量関数がｙ＝ａｘの場合、オフセットはａ（ｘ２−ｘ１）となる。

レジスト減膜量分布計算部１３が、ステップＳ１０で求めたオフセットを、面積率ｘ２のレジスト減膜量マップに加えることで、面積率ｘ１でのレジスト減膜量分布（マップ）を計算して求める（ステップＳ１１）。

レジスト残膜厚分布計算部１４が、レジスト初期膜厚データと、ステップＳ１１で算出したレジスト減膜量分布とを用いて、レジスト残膜厚分布を計算する（ステップＳ１２）。算出されるレジスト残膜厚分布は、エッチング後のレジスト残膜厚の分布である。

寸法補正マップ作成部１５が、ステップＳ１２で算出したレジスト残膜厚分布と、上述の相関テーブルとから、エッチング後の遮光膜のＣＤ分布を予測する。そして、寸法補正マップ作成部１５が、設計値と、予測したＣＤ分布とから、基板上の各位置における遮光膜の寸法補正量を求めて、第１寸法補正マップを作成する（ステップＳ１３）。

マップ合成部１６が、第１寸法補正マップと第２寸法補正マップとを合成して、第３寸法補正マップを作成する（ステップＳ１４）。例えば、第１寸法補正マップから求まる遮光膜の寸法補正量と、第２寸法補正マップから求まる寸法補正量とを加算することで、第３寸法補正マップが作成される。

照射量計算部１７が、第３寸法補正マップを用いて、描画領域の各位置における電子ビームの照射量を算出する（ステップＳ１５）。これにより、レジスト膜厚によらず、エッチング後のパターン寸法と設計寸法とを合わせることができる。

描画領域の各位置における電子ビームの照射量は、公知の方法を用いることができる。例えば、特開２００７−１５０２４３号公報に記載の方法を用いることができる。この方法では、まず、描画領域が第１寸法でメッシュ状に分割された第１メッシュ領域におけるフォギング効果補正照射量を計算する。また、描画領域が第２寸法でメッシュ状に分割された第２メッシュ領域におけるローディング効果補正寸法値を計算する。そして、この補正寸法値に基づいて、第２メッシュ領域における電子ビームの基準照射量マップと近接効果補正係数マップを作成する。次いで、これらのマップを用いて、描画領域が第１寸法及び第２寸法よりも小さい第３寸法でメッシュ状に分割された第３メッシュ領域における近接効果補正照射量を計算する。そして、フォギング効果補正照射量と近接効果補正照射量とに基づいて、描画領域の各位置における電子ビーム照射量を計算する。

ショット変換部１８が、描画データに対し複数段のデータ変換処理を行って、ショットデータを生成する（ステップＳ１６）。ショットデータには、ショット形状、ショットサイズ、ショット位置等の情報が含まれている。照射量割当部１９が、ステップＳ１５で算出された照射量に基づいて、ショットデータに照射量を割り当てる。

その後、制御回路２０が、ショットデータに基づき描画部３を制御し、基板Ｓ上に順次電子ビームを照射することで描画を行う（ステップＳ１７）。

このように、本実施形態によれば、描画するパターンの面積率に応じたレジスト減膜量を求めて、エッチング後のレジスト残膜厚を計算する。そして、レジスト残膜厚と遮光膜パターンのＣＤ分布との相関テーブル、及び計算したレジスト残膜厚から、遮光膜のＣＤ分布を予測する。エッチングに伴うレジスト減膜量がレジスト面積率によって変わることを考慮しているため、レジスト残膜厚を正確に算出することができ、遮光膜のＣＤ分布を高精度に予測できる。

高精度に予測したＣＤ分布から遮光膜の寸法補正量を求め、電子ビームの照射量を算出し、この照射量に基づいて電子ビームを照射することで、描画精度を向上させることができる。

［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、図８に示すように、レジスト面積率に対するレジスト減膜量を関数で定義していたが、面積率毎のレジスト減膜量マップを関数化し、描画するパターンの面積率に対応するレジスト減膜量分布関数を求めるようにしてもよい。

図９は本実施形態に係る電子ビーム描画装置の概略図である。図１に示す第１の実施形態と比較して、制御計算機１０から減膜量オフセット計算部１２を省略し、関数計算部２４が設けられている点と、記憶部２２にレジスト減膜量マップ及びレジスト減膜量関数が格納されず、レジスト減膜量分布関数が格納されている点が異なる。本実施形態による照射量補正処理を含む描画方法を図１０に示すフローチャートを用いて説明する。

面積率の異なる評価パターンの描画からレジスト減膜量マップの作成（ステップＳ２１〜Ｓ２４）は、図６のステップＳ１〜Ｓ４と同様であるため、説明を省略する。

レジスト減膜量マップを面積率毎に関数でフィッティングする（ステップＳ２５）。例えば、面積率１００％、５０％、３０％のレジスト減膜量マップをフィッティングした関数ｆ（１００）、ｆ（５０）、ｆ（３０）はそれぞれ以下のように表される。
ｆ（１００）＝ａ_０＋ａ_１ｘ＋ａ_２ｙ＋ａ_３ｘ^２＋ａ_４ｘｙ＋ａ_５ｙ^２
ｆ（５０） ＝ｂ_０＋ｂ_１ｘ＋ｂ_２ｙ＋ｂ_３ｘ^２＋ｂ_４ｘｙ＋ｂ_５ｙ^２
ｆ（３０） ＝ｃ_０＋ｃ_１ｘ＋ｃ_２ｙ＋ｃ_３ｘ^２＋ｃ_４ｘｙ＋ｃ_５ｙ^２

ｘ、ｙは基板上の座標である。以下、この関数をレジスト減膜量分布関数と称する。ｙをある値で固定した場合のレジスト減膜量分布関数の例を図１１に示す。

ステップＳ２６、Ｓ２７の遮光膜パターンのＣＤ測定及び相関テーブルの作成は、図６のステップＳ６、Ｓ７と同じであるため、説明を省略する。

上述の第２寸法補正マップ、ステップＳ２５で算出したレジスト減膜量分布関数、ステップＳ２７で作成した相関テーブル、レジスト初期膜厚データ、及び描画データを描画装置に入力し、記憶部２２に格納しておく（ステップＳ２８）。

制御計算機１０が、記憶部２２に格納されているデータを読み出す。そして、面積率算出部１１が、描画データから、基板Ｓに描画するパターンのレジスト面積率（パターン面積率）Ｄを算出する（ステップＳ２９）。

関数計算部２４が、面積率Ｄでのレジスト減膜量分布関数ｆ（Ｄ）を算出する（ステップＳ３０）。関数ｆ（Ｄ）は以下のように表され、関数計算部２４は係数ｄ０〜ｄ５を求める。
ｆ（ｘ１）＝ｄ_０＋ｄ_１ｘ＋ｄ_２ｙ＋ｄ_３ｘ^２＋ｄ_４ｘｙ＋ｄ_５ｙ^２

関数計算部２４は、関数ｆ（１００）、ｆ（５０）、ｆ（３０）の係数ａ_０〜ａ_５、ｂ_０〜ｂ_５、ｃ_０〜ｃ_５を用いて関数ｆ（Ｄ）の係数ｄ_０〜ｄ_５を求める。例えば、図１２に示すように、面積率１００％、５０％、３０％の係数ａ_０、ｂ_０、ｃ_０から面積率Ｄの係数ｄ_０を求める。係数ｄ_１〜ｄ_５も同様にして求めることができる。

レジスト減膜量分布計算部１３が、ステップＳ３０で求めた関数ｆ（Ｄ）を用いて、面積率Ｄでのレジスト減膜量分布を計算する（ステップＳ３１）。

その後のレジスト残膜厚分布の計算、第１寸法補正マップの作成、照射量算出、ショットデータの生成、描画（ステップＳ３２〜Ｓ３７）は、図６のステップＳ１２〜Ｓ１７と同様であるため、説明を省略する。

このように、本実施形態によれば、描画するパターンの面積率に応じたレジスト減膜量分布関数を求めて、エッチング後のレジスト残膜厚を計算する。そして、レジスト残膜厚と遮光膜パターンのＣＤ分布との相関テーブル、及び計算したレジスト残膜厚から、遮光膜のＣＤ分布を予測する。上記第１の実施形態と同様に、エッチングに伴うレジスト減膜量がレジスト面積率によって変わることを考慮しているため、レジスト残膜厚を正確に算出することができ、遮光膜のＣＤ分布を高精度に予測できる。

高精度に予測したＣＤ分布から遮光膜の寸法補正量を求め、電子ビームの照射量を算出し、この照射量に基づいて電子ビームを照射することで、描画精度を向上させることができる。

上記第１及び第２の実施形態において、第３寸法補正マップの作成までの処理は、外部装置で行ってもよい。

上記第１及び第２の実施形態では、複数の基板に面積率の異なる評価パターンを描画して現像、エッチングする例について説明したが、評価パターンと同様の形状のガラス板をマスクブランクス上にのせてもよい。

また、前記レジスト減膜量マップ、レジスト減膜量関数、相関テーブル、レジスト減膜量関数等は、レジスト材料によっても変わるため、レジスト材料毎に用意するのが好適である。さらに、ここでいうレジストは、エッチング対象膜をエッチングする際にカバーとなる膜のことを指しており、材料は樹脂に限らず、例えばＣｒ、ＭｏＳｉ、ハードマスク等であっても構わない。

エッチング後のレジスト残膜厚は、エッチング時のガス流量、プラズマパワー、圧力、時間等のエッチング条件によって変わるため、複数のエッチング条件毎に、レジスト減膜量マップ、レジスト減膜量関数、相関テーブル、レジスト減膜量関数等を用意しておいてもよい。

上記実施形態では、電子ビームを照射する描画装置について説明したが、イオンビーム等の他の荷電粒子ビームを照射するものであってもよい。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１ 制御部
３ 描画部
４ 電子鏡筒
５ 描画室
１０ 制御計算機
１１ 面積率計算部
１２ 減膜量オフセット計算部
１３ 減膜量分布計算部
１４ レジスト残膜厚計算部
１５ 寸法補正マップ作成部
１６ マップ合成部
１７ 照射量計算部
１８ ショット変換部
１９ 照射量割当部
２０ 制御回路
２２ 記憶部

Claims (5)

1. 基板上のレジスト膜に荷電粒子ビームを照射し、前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成し、前記レジストパターンをマスクに前記レジスト膜の下層の遮光膜をエッチングして遮光膜パターンを形成する荷電粒子ビーム描画方法であって、
   描画データに基づいて、基板に描画するパターンの面積率を算出する工程と、
   レジスト面積率とレジスト減膜量との関係を示すデータと、算出した前記面積率とから、エッチングによるレジスト減膜量を算出する工程と、
   荷電粒子ビーム照射前の前記レジスト膜の初期膜厚と、算出した前記レジスト減膜量とを用いて、エッチング後のレジスト残膜厚分布を算出する工程と、
   前記レジストパターンの膜厚と前記遮光膜パターンの寸法との相関性を示すデータと、算出した前記レジスト残膜厚分布とから、前記遮光膜パターンの寸法分布を予測する工程と、
   予測した前記遮光膜パターンの寸法分布と、設計寸法とから、前記遮光膜パターンの寸法補正量を求めて第１寸法補正マップを作成する工程と、
   大局的寸法変動を補正するための第２寸法補正マップと、前記第１寸法補正マップとを合成して第３寸法補正マップを作成する工程と、
   前記第３寸法補正マップを用いて、荷電粒子ビームの照射量を算出する工程と、
   算出した照射量で前記レジスト膜に荷電粒子ビームを照射してパターンを描画する工程と、
   を備えることを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
2. レジスト面積率とレジスト減膜量との関係を示すデータは、レジスト面積率とレジスト減膜量との対応関係を示すレジスト減膜量関数であり、
   前記描画データに基づく面積率と所定のレジスト面積率との差分を前記レジスト減膜量関数に代入してレジスト減膜量オフセットを算出し、
   前記所定のレジスト面積率でのレジスト減膜量分布に前記レジスト減膜量オフセットを加えてレジスト減膜量分布を求め、該レジスト減膜量分布と前記レジスト膜の初期膜厚とから、前記エッチング後のレジスト残膜厚分布を算出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方法。
3. 面積率の異なる評価パターンを描画して面積率毎のレジスト減膜量を求め、前記レジスト減膜量関数を生成することを特徴とする請求項２に記載の荷電粒子ビーム描画方法。
4. 面積率の異なる評価パターンを描画して面積率毎にレジスト減膜量マップを作成し、
   面積率毎の前記レジスト減膜量マップをそれぞれ関数近似し、レジスト面積率とレジスト減膜量との関係を示すデータとして、レジスト減膜量分布関数を生成し、
   面積率毎のレジスト減膜量分布関数を用いて、前記描画データに基づく面積率におけるレジスト減膜量分布を求め、該レジスト減膜量分布と前記レジスト膜の初期膜厚とから、前記エッチング後のレジスト残膜厚分布を算出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方法。
5. 請求項１に記載の荷電粒子ビーム描画方法を実施するための荷電粒子ビーム描画装置であって、
   レジスト面積率とレジスト減膜量との関係を示すデータ、前記描画データ、前記第２寸法補正マップ、前記レジスト膜の初期膜厚、及び前記レジストパターンの膜厚と前記遮光膜パターンの寸法との相関性を示すデータを格納する記憶部と、
   前記描画データに基づいて、基板に描画するパターンの面積率を算出する面積率計算部と、
   レジスト面積率とレジスト減膜量との関係を示すデータと、算出した前記面積率とを用いて、エッチングによるレジスト減膜量分布を算出する減膜量分布計算部と、
   前記初期膜厚と、算出した前記レジスト減膜量分布とから、エッチング後のレジスト残膜厚分布を算出する残膜厚分布計算部と、
   前記相関性を示すデータと、算出した前記レジスト残膜厚分布とから、前記遮光膜パターンの寸法分布を予測し、予測した寸法分布と、設計寸法とから、前記遮光膜パターンの寸法補正量を求めて第１寸法補正マップを作成する寸法補正マップ作成部と、
   前記第２寸法補正マップと、前記第１寸法補正マップとを合成して第３寸法補正マップを作成するマップ合成部と、
   前記第３寸法補正マップを用いて、荷電粒子ビームの照射量を算出する照射量計算部と、
   算出した照射量で前記レジスト膜に荷電粒子ビームを照射してパターンを描画する描画部と、
   を備えることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。

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