JP2016082131A - 荷電粒子ビーム描画装置、荷電粒子ビームを用いた描画方法、および荷電粒子ビーム描画でのショット補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被パターニング部材上にレジスト層が形成された試料におけるレジスト層に荷電粒子ビームで微細パターンの潜像を描画するにあたって、当該潜像を被パターニング部材に転写することで当該被パターニング部材に形成される微細パターンでのＸＹ寸法変動量を被パターニング部材の全面に亘って低減させることが容易な荷電粒子ビーム描画装置を提供する。
【解決手段】潜像を描画すべき試料に対応した層構成を有するテストサンプルに、所定の条件下に多数の寸法測定用パターンを形成したときにおけるＸＹ寸法変動量の面内分布データから得られるショット断面サイズおよびショット照射位置それぞれの補正情報と、前記微細パターンの設計データとを用いて、前記レジスト層に照射すべき各ショットのショットデータを作成するショットデータ作成処理装置３２を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、荷電粒子ビーム装置、荷電粒子ビームを用いた描画方法、および荷電粒子ビーム描画でのショット補正方法に関する。

エッチングマスク等の母材となるレジスト層に電子ビーム等の荷電粒子ビームを照射して当該レジスト層に所定形状の潜像を描画する荷電粒子ビーム描画装置は、高解像度の下に潜像を描画することができることから、高精細の原画パターン（レチクルあるいはマスクともいう。）の生産に用いられる。

例えば可変成形ビーム型の電子ビーム描画装置によって微細パターンの潜像をレジスト層に描画するときには、まず、当該電子ビーム描画装置で成形可能なビーム断面形状および断面サイズそれぞれの情報と描画すべき潜像の設計データとを用いて、描画すべき潜像の平面形状を多数の図形の組み合わせで構築する図形割付けを行う。図形割付けに用いる個々の図形は、電子ビームを１ショット照射することによって、または複数ショットに分けて逐次照射することによって描画可能な形状および大きさを有する。次いで、割付けた図形毎に、当該図形を描画するための１または複数のショットを割付けるショット分割を行う。この後、ショット分割で割付けた全てのショットの中から、断面サイズのゲインまたはオフセットを補正することが必要なショットを抽出して当該ショットの補正量を設定する補正処理を行って、潜像を描画する際の電子ビームの制御内容を示すショットデータを作成する。そして、このショットデータに従って電子ビームを制御して、レジスト層に微細パターンの潜像を描画する。

潜像の描画精度を高めるために、荷電粒子ビームの寸法精度を評価する方法が既に提案されている。また、所定のショットをリサイズすることで潜像の描画精度を高めることが可能な荷電粒子ビーム描画装置が既に提案されている。

例えば特許文献１に記載された可変成形ビーム評価方法は、同一寸法の複数の矩形パターンを用意し、そのうち少なくとも１つは単一のショットで矩形パターンを描画し、残りは矩形パターンの一方の辺に平行な直線でパターンを分割して２つのショットで描画し、これらを現像して得られた実際のパターンに対し所定のパターン寸法測定手段を用いて分割線と垂直方向のパターン寸法を測定し、測定されたパターン寸法と分割の有無或いは分割位置との関係を調査することによって可変成形ビームの寸法精度を評価する。この評価方法を利用すれば、ゲインおよびオフセットの具体的なずれの量を正確に評価することができるようになるので、最大ショットサイズ以内のどのような寸法でも正確な寸法のショットを形成することが可能になる。

また、特許文献２に記載された荷電粒子ビーム描画装置は、レジスト層に描画した潜像を顕像化させるときに不可避的に生じるローディング効果等によって、レジスト層に実際に形成される微細パターンの寸法が設計寸法から変動してしまうことを抑えるために、当該寸法変動を考慮して、図形割付け時に所定の図形を抽出して当該図形をリサイズする。

特開平９−１８６０７０号公報 特開２０１２−１１４１０５号公報

例えば、マスクブランク上に設けたレジスト層に荷電粒子ビーム描画装置によって微細パターンの潜像を描画し、当該潜像をマスクブランクの遮光膜に転写してフォトマスクを作製した場合、すなわち、上記の潜像を描画したレジスト層を現像処理してエッチングマスクを得、このエッチングマスクを介してマスクブランクの遮光膜をドライエッチングして上記の潜像に対応する微細パターンを遮光膜に形成してフォトマスクを作製した場合、たとえレジスト層上の所定箇所で所望の寸法精度の潜像が描画されるように荷電粒子ビーム装置でのショットを調整したとしても、フォトマスク全体では、遮光膜に形成された微細パターンの寸法に製造誤差が生じる。

そして、微細パターンでのＸ方向（潜像描画時に用いられる精密ステージでのＸ軸方向に相当する方向を意味する。）における製造誤差の値と、Ｙ方向（潜像描画時に用いられる精密ステージでのＹ軸方向に相当する方向を意味する。）における製造誤差の値とは、フォトマスクの面内で一様とはならない。フォトマスクの面内では、Ｘ方向における製造誤差の値とＹ方向における製造誤差の値との差（以下、「ＸＹ寸法変動量」という。）が微細パターンの形成位置によって不可避的に変化する。すなわち、フォトマスク面内でＸＹ寸法変動量に分布が生じる。

フォトマスク面内でのＸＹ寸法変動量の分布形態は、荷電粒子ビームによって潜像が描画されるレジスト層の材質や当該レジスト層の下地となっている遮光膜の材質に応じて変化することが実験的に確認されている。また、レジスト層および遮光膜それぞれの材質を固定した場合には、レジスト層に描画した潜像を顕像化する際の現像条件や、潜像を描画したフォトレジスト層から作製したエッチングマスクを用いて遮光膜をパターニングする際のドライエッチング条件に応じて、上記の分布形態が変化することも実験的に確認されている。さらには、レジスト層および遮光膜それぞれの材質ならびに上記の現像条件やエッチング条件を固定した場合には、作製したフォトマスク間でＸＹ寸法変動量の分布形態に再現性があることも実験的に確認されている。

これらのことから、フォトマスク面内でのＸＹ寸法変動量の分布は、潜像描画後のレジスト層を現像するときに、現像液がレジスト層に当たる角度およびその後の現像液の流れ方向に分布が生じること等に起因して、あるいは潜像描画後のレジスト層から作製したエッチングマスクを用いて遮光膜をドライエッチングする際に生じるプラズマの空間的な密度分布とエッチングガスの流れとの相互作用等に起因して、生じるものと推測される。

このため、特許文献１に記載された評価方法による評価結果を用いて寸法精度が高いショットを荷電粒子ビーム描画装置で形成してレジスト層に潜像を描画したとしても、フォトマスクに形成される微細パターンでのＸＹ寸法変動量をフォトマスクの全面に亘って低減させることは困難である。同様に、特許文献２の記載にしたがって図形割付け時に所定の図形を抽出して当該図形をリサイズしたとしても、フォトマスクに形成される微細パターンでのＸＹ寸法変動量をフォトマスクの全面に亘って低減させることは困難である。

本発明の目的は、被パターニング部材上に形成されたレジスト層に荷電粒子ビームで微細パターンの潜像を描画するにあたって、当該潜像を被パターニング部材に転写することで形成される微細パターンでのＸＹ寸法変動量を被パターニング部材の全面に亘って低減させることが容易な荷電粒子ビーム描画装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、被パターニング部材上に形成されたレジスト層に荷電粒子ビームで微細パターンの潜像を描画するにあたって、当該潜像を被パターニング部材に転写することで形成される微細パターンでのＸＹ寸法変動量を被パターニング部材の全面に亘って低減させることが容易な荷電粒子ビームを用いた描画方法を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、被パターニング部材上に形成されたレジスト層に荷電粒子ビームで微細パターンの潜像を描画するにあたって、当該潜像を被パターニング部材に転写することで形成される微細パターンでのＸＹ寸法変動量を被パターニング部材の全面に亘って低減させることが容易な荷電粒子ビーム描画でのショット補正方法を提供することにある。

本発明の第１の態様の荷電粒子ビーム描画装置は、ブランキング偏向器と第１成形アパーチャとにより荷電粒子ビームのショットを形成する第１偏向制御系、前記ショットの断面形状と断面サイズとを成形偏向器と第２成形アパーチャとにより制御する第２偏向制御系、および前記断面形状と断面サイズとが制御されたショットの照射位置を少なくとも１つの対物偏向器により制御する第３偏向制御系を含む荷電粒子光学系と、
被パターニング部材上にレジスト層が形成された試料の前記被パターニング部材に形成される微細パターンの設計データと、前記試料に対応した層構成を有するテストサンプルのレジスト層に複数のテストパターンを荷電粒子ビームによって描画し、該複数のテストパターンを前記テストサンプルの被パターニング部材に転写して複数の寸法測定用パターンを形成したときのＸＹ寸法変動量の面内分布データから得たショット断面サイズおよびショット照射位置それぞれの補正情報とを用いて、前記試料のレジスト層に潜像を描画する際のショットデータを作成するショットデータ作成処理装置と、
前記ショットデータに従って前記ブランキング偏向器、前記成形偏向器、および前記少なくとも１つの対物偏向器それぞれの駆動電圧を調整することにより前記ショットの形成、該ショットの断面形状および断面サイズ、ならびに該ショットの照射位置の各々を制御する偏向制御装置と、
を備えたことを特徴とする。

上記第１の態様の荷電粒子ビーム描画装置では、前記ＸＹ寸法変動量の面内分布データは、
平面形状が矩形の潜像からなる第１サブテストパターンと該第１サブテストパターンを９０°回転させた第２サブテストパターンとを有するテストパターンを、前記テストサンプルのレジスト層に複数描画し、
該複数のテストパターンを前記テストサンプルの被パターニング部材に転写して、前記第１のサブテストパターンに対応する第１の実パターンと、前記第２のサブテストパターンに対応する第２の実パターンとを有する寸法測定用パターンを前記被パターニング部材に複数形成し、
前記第１の実パターンにおける１つの辺を基準辺として、該第１の実パターンの基準辺と前記第２の実パターンにおいて前記基準辺に対応する辺との寸法差を、前記複数の寸法測定用パターンの各々について実測し、
前記複数の寸法測定用パターンそれぞれにおける前記寸法差から作成したＸＹ寸法変動量の面内分布データである、
ことが好ましい。

本発明の第２の態様の荷電粒子ビームを用いた描画方法は、被パターニング部材と該被パターニング部材上に形成されたレジスト層とを有する試料の前記被パターニング部材に形成される微細パターンの設計データを用いて、前記試料のレジスト層に荷電粒子ビームによって潜像を描画するときに用いるショットデータのベースとなるベースデータを作成するベースデータ作成工程と、
前記試料に対応した層構成を有するテストサンプルのレジスト層に複数のテストパターンを荷電粒子ビームによって描画し、該複数のテストパターンを前記テストサンプルの被パターニング部材に転写して複数の寸法測定用パターンを形成し、該複数の寸法測定用パターンの各々におけるＸＹ寸法差を実測してＸＹ寸法変動量の面内分布データを得、該ＸＹ寸法変動量の面内分布データを用いてショット断面サイズおよびショット照射位置それぞれの補正情報を作成して前記ベースデータを補正するデータ補正工程と、
前記データ補正工程で前記ベースデータを補正して得たショットデータに従って前記試料のレジスト層に荷電粒子ビームを１ショットずつ逐次照射して、前記試料のレジスト層に前記微細パターンに対応した潜像を描画する描画工程と、
を含むことを特徴とする。

上記第２の態様の荷電粒子ビームを用いた描画方法では、前記ＸＹ寸法変動量の面内分布データは、
平面形状が矩形の潜像からなる第１サブテストパターンと該第１サブテストパターンを９０°回転させた第２サブテストパターンとを有するテストパターンを、前記テストサンプルのレジスト層に複数描画し、
該複数のテストパターンを前記テストサンプルの被パターニング部材に転写して、前記第１のサブテストパターンに対応する第１の実パターンと、前記第２のサブテストパターンに対応する第２の実パターンとを有する寸法測定用パターンを前記被パターニング部材に複数形成し、
前記第１の実パターンにおける１つの辺を基準辺として、該第１の実パターンの基準辺と前記第２の実パターンにおいて前記基準辺に対応する辺との寸法差を、前記複数の寸法測定用パターンの各々について実測し、
前記複数の寸法測定用パターンそれぞれにおける前記寸法差から作成したＸＹ寸法変動量の面内分布データである、
ことが好ましい。

本発明の第３の態様の荷電粒子ビーム描画でのショット補正方法は、被パターニング部材と該被パターニング部材上に形成されたレジスト層とを有する試料の前記被パターニング部材に形成される微細パターンの設計データを用いて、前記試料のレジスト層に荷電粒子ビームによって潜像を描画するときに用いるショットデータのベースとなるベースデータを作成するベースデータ作成工程と、
前記試料に対応した層構成を有するテストサンプルのレジスト層に複数のテストパターンを荷電粒子ビームによって描画し、該複数のテストパターンを前記テストサンプルの被パターニング部材に転写して複数の寸法測定用パターンを形成し、該複数の寸法測定用パターンの各々におけるＸＹ寸法差を実測してＸＹ寸法変動量の面内分布データを得、該ＸＹ寸法変動量の面内分布データを用いてショット断面サイズおよびショット照射位置それぞれの補正情報を作成して前記ベースデータを補正するデータ補正工程と、
を含むことを特徴とする。

上記第３の態様の荷電粒子ビーム描画でのショット補正方法では、前記ＸＹ寸法変動量の面内分布データは、
平面形状が矩形の潜像からなる第１サブテストパターンと該第１サブテストパターンを９０°回転させた第２サブテストパターンとを有するテストパターンを、前記テストサンプルのレジスト層に複数描画し、
該複数のテストパターンを前記テストサンプルの被パターニング部材に転写して、前記第１のサブテストパターンに対応する第１の実パターンと、前記第２のサブテストパターンに対応する第２の実パターンとを有する寸法測定用パターンを前記被パターニング部材に複数形成し、
前記第１の実パターンにおける１つの辺を基準辺として、該第１の実パターンの基準辺と前記第２の実パターンにおいて前記基準辺に対応する辺との寸法差を、前記複数の寸法測定用パターンの各々について実測し、
前記複数の寸法測定用パターンそれぞれにおける前記寸法差から作成したＸＹ寸法変動量の面内分布データである、
ことが好ましい。

本発明の第１の態様による荷電粒子ビーム描画装置によれば、テストサンプルに寸法測定用パターンを形成したときにおけるＸＹ寸法差を実測して得たＸＹ寸法変動量の面内分布データを用いてショット断面サイズおよびショット照射位置の各々を補正するので、試料を構成する被パターニング部材に最終的に形成される微細パターンでのＸＹ寸法変動量を被パターニング部材の全面に亘って低減させることが容易になる。

本発明の第２の態様による荷電粒子ビームを用いた描画方法によれば、テストサンプルに寸法測定用パターンを形成したときにおけるＸＹ寸法差を実測して得たＸＹ寸法変動量の面内分布データを用いてショット断面サイズおよびショット照射位置の各々を補正してショットデータを作成し、当該ショットデータに従って荷電粒子ビームを制御して試料に潜像を描画するので、試料を構成する被パターニング部材に最終的に形成される微細パターンでのＸＹ寸法変動量を被パターニング部材の全面に亘って低減させることが容易になる。

本発明の第３の態様による荷電粒子ビーム描画でのショット補正方法によれば、テストサンプルに寸法測定用パターンを形成したときにおけるＸＹ寸法差を実測して得たＸＹ寸法変動量の面内分布データを用いてショット断面サイズおよびショット照射位置の各々を補正するので、試料を構成する被パターニング部材に最終的に形成される微細パターンでのＸＹ寸法変動量を被パターニング部材の全面に亘って低減させることが容易になる。

実施の形態１の荷電粒子ビーム描画装置である電子ビーム描画装置の要部を示す模式図である。 本発明の第２の態様による荷電粒子ビームを用いた描画方法によって試料に潜像を描画する際の工程順を示すフローチャートである。 図２に示したフレーム・サブフィールド設定工程からショット分割工程までの手順の一例を概略的に示す概念図である。 図１に示した電子ビーム描画装置が用いるショットサイズ／位置補正テーブルを作成するにあたって使用されるＸＹ寸法変動量の面内分布データを得るときに用いることが可能なテストパターンの一例を示す平面図である。 図１に示した電子ビーム描画装置が用いるショットサイズ／位置補正テーブルを作成するにあたって使用されるＸＹ寸法変動量の面内分布データの一例を示す概念図である。 エッジショットと非エッジショットとによって描画される潜像の一例を概略的に示す平面図である。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態の荷電粒子ビーム描画装置の要部、具体的には電子ビーム描画装置の要部を示す模式図である。図１に示す電子ビーム描画装置１００は、描画装置本体１、演算・制御装置３０、補助記憶装置４０、入力装置５０、および表示装置６０を備える。以下、電子ビーム描画装置１００の各構成要素について説明する。

描画装置本体１は、電子鏡筒１０と描画室２０とを備える。電子鏡筒１０内には、電子銃１１、集束レンズ１２、ブランキング偏向器１３、第１成形アパーチャＡ１、投影レンズ１４、成形偏向器１５、第２成形アパーチャＡ２、対物レンズ１６、対物副偏向器１７、および対物主偏向器１８を有する荷電粒子光学系、具体的には電子光学系ＥＯＳが組み込まれている。また、描画室２０内には精密ステージ２１と撮像装置２２が配置されており、描画室２０外にはレーザ測長器２３の測長器本体２３ａと高さ検出装置２４とが配置されている。

電子光学系ＥＯＳを構成する電子銃１１は、荷電粒子源として機能する。この電子銃１１は固体中の電子を空間に放出させ、当該電子を電界により加速させて描画室２０側に照射する。集束レンズ１２は電子レンズによって構成され、電子銃１１から放出された電子を集束させて、ケーラー照明条件を満たす所定電流密度の電子ビームにする。第１成形アパーチャＡ１は、集束レンズ１２で形成されて当該第１成形アパーチャＡ１の開口部ＯＰ１からその周辺にかけて照射された電子ビームの断面形状を開口部ＯＰ１の平面形状に対応した形状に成形する。ブランキング偏向器１３は例えば静電型偏向器によって構成されて、第１成形アパーチャＡ１とともに第１偏向制御系ＤＣ１を形成する。この第１偏向制御系は、集束レンズ１２で形成された電子ビームの軌道を第１成形アパーチャＡ１の開口部ＯＰ１を通る軌道と第１成形アパーチャＡ１の非開口部にのみ入射する軌道とに制御して電子ビームのショットを形成する。

投影レンズ１４は電子レンズによって構成され、第１成形アパーチャＡ１の開口部ＯＰ１を通過した電子ビーム（ショット）によって形成される開口部ＯＰ１の像を、第２成形アパーチャＡ２の所定箇所に投影する。成形偏向器１５は例えば静電型偏向器によって構成されて、第２成形アパーチャＡ２とともに第２偏向制御系ＤＣ２を形成する。この第２偏向制御系は、電子ビーム（ショット）の軌道を第２成形アパーチャＡ２の開口部ＯＰ２からその周辺にかけて入射する軌道に偏向させて、当該ショットの断面形状および断面サイズを制御する。

なお、第２成形アパーチャＡ２の開口部ＯＰ２は、例えば矩形の１つの角部に当該矩形よりも小さな矩形を平面上で重ね合わせた七角形状を呈する。第１成形アパーチャＡ１の開口部ＯＰ１の像の一部が第２成形アパーチャＡ２の開口部ＯＰ２の所定箇所を通過するように第２偏向制御系ＤＣ２によって電子ビーム（ショット）の軌道を制御することにより、第２成形アパーチャＡ２の開口部ＯＰ２を通過する電子ビーム（ショット）の断面形状を所望の大きさおよび形状の四角形または三角形に成形することができる。

対物レンズ１６は電子レンズによって構成されて、第２成形アパーチャＡ２の開口部ＯＰ２を通過した電子ビーム（ショット）を集束させる。対物副偏向器１７および対物主偏向器１８の各々は、第３偏向制御系ＤＣ３を形成する。対物副偏向器１７は例えば静電偏向器によって構成され、対物レンズ１６で集束された電子ビーム（ショット）の軌道を対物主偏向器１８よりも小さな偏向量の下に制御する。対物主偏向器１８は例えば静電偏向器によって構成され、対物副偏向器１７で制御された電子ビーム（ショット）の軌道を対物副偏向器１７よりも大きな偏向量の下に制御する。第３偏向制御系ＤＣ３は、第２成形アパーチャＡ２の開口部ＯＰ２を通過した電子ビーム（ショット）の軌道をこれら対物副偏向器１７と対物主偏向器１８とによって偏向させて、当該ショットの照射位置を制御する。電子ビーム（ショット）は、対物副偏向器１７と対物主偏向器１８とによって当該電子ビーム（ショット）の軌道が最終的に制御されて描画室２０内に入り、精密ステージ２１上に載置された試料Ｓの所定箇所に照射される。

なお、試料Ｓは電子ビーム描画装置１００の構成要素ではない。試料Ｓは、電子ビームによって潜像が形成されるレジスト層と、当該レジスト層の下地となる被パターニング部材とを有する。被パターニング部材の具体例としては、マスクブランク、半導体基板、上面側に導電膜または電気絶縁膜が設けられた半導体基板、上面側に導電膜または電気絶縁膜が設けられたＳＯＧ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）基板等が挙げられる。

試料Ｓが載置される精密ステージ２１は、例えばＸ軸方向およびＹ軸方向に変位可能な２軸精密ステージであり、当該精密ステージ２１の上面に試料Ｓが載置される。撮像装置２２は、精密ステージ２１上に載置された試料Ｓの光学画像を撮影する。撮像装置２２が撮影した試料Ｓの光学画像のデータは、試料Ｓに予め設定された位置合わせ箇所、例えば所定箇所に形成されたアライメントマークや試料Ｓの所定のエッジ部が電子ビーム描画装置１００での位置合わせ基準位置にくるように精密ステージ２１を変位させるための情報として使用される。上記位置合わせ基準位置は、例えば撮像装置２２による撮影画像の中央部とすることができる。

レーザ測長器２３は、描画室２０外に配置された測長器本体２３ａと、精密ステージ２１上に配置された２つのミラー（図１には、１つのミラー２３ｂのみが表れている。）とを備え、位相差検出法を用いて精密ステージ２１の２次元方向変位量、すなわちＸ軸方向の変位量とＹ軸方向の変位量とを測定する。高さ検出装置２４は、描画室２０外に配置された高さ検出装置本体２４ａと投光器２４ｂとを有し、投光器２４ｂから出射して試料Ｓの表面で反射した測定光を高さ検出装置本体２４ａで受光して、試料Ｓの上面の高さ位置を検出する。

電子ビーム描画装置１００を構成する演算・制御装置３０は、電子ビームによって試料Ｓに所定パターンの潜像を描画するために、電子鏡筒１０内の各構成要素および描画室２０内の精密ステージ２１それぞれの動作を制御する。この制御を行うために、演算・制御装置３０は、主記憶装置３１、ショットデータ作成処理装置３２、試料位置算出装置３３、ステージ制御装置３４、ビーム制御装置３５、偏向制御装置３６、および主制御装置３７を有する。

主記憶装置３１は、例えばハードディスクや半導体記憶素子を用いて構成することができる。この主記憶装置３１には、演算・制御装置３０の動作を管理、制御する基本ソフト等のコンピュータプログラム、試料Ｓに電子ビームで描画した潜像を被パターニング部材に転写することで当該被パターニング部材に形成すべき微細パターンの設計データ（以下の説明および図１においては、「パターン設計データ」と略記する。）、対物主偏向器１８による電子ビームの最大偏向幅で決まる描画領域であるフレーム領域のサイズに係る情報、試料Ｓに仮想的に設定すべき複数のフレーム領域それぞれの識別情報および位置情報、対物副偏向器１７による電子ビームの最大偏向幅で決まる描画領域であるサブフィールドのサイズに係る情報、個々のフレーム領域に仮想的に設定すべき複数のサブフィールドそれぞれの識別情報および位置情報が格納されている。また、図形割付けを行う際の割付け規則に係る情報、ショット分割を行う際の分割規則に係る情報、ショット分割の基本単位となるショットの断面形状および断面サイズそれぞれに係る情報、電子ビームの電流密度に係る情報、および電子ビームの照射時間に係る情報も、主記憶装置３１に格納されている。

さらには、電子ビームのショット断面サイズのみを１ショット単位で補正することを可能にする情報、例えば成形偏向器１５に印加する駆動電圧のゲインおよびオフセットを１ショット単位で補正することを可能にするゲイン／オフセット補正テーブルと、当該情報を用いて補正すべきショットの抽出条件に係る情報も主記憶装置３１に格納されている。そして、電子ビームのショット断面サイズおよびショット照射位置の各々を１ショット単位で補正することを可能にする情報、例えば電子ビームのショット断面サイズおよびショット照射位置それぞれの補正テーブル（以下の説明および図１においては、「ショットサイズ／位置補正テーブル」と略記する。）も主記憶装置３１に格納されている。

ショットデータ作成処理装置３２は、主記憶装置３１に格納されている各種のデータおよび情報を読み出し、試料Ｓに潜像を描画するうえで必要となる各ショットについてのビーム電流密度、ビーム照射時間、ショット断面サイズ、ショット照射位置等を演算してショットデータを作成する。ショットデータ作成処理装置３２は、主制御装置３７による制御の下に動作する。

試料位置算出装置３３は、描画室２０内の撮像装置２２が撮影した試料Ｓの光学画像のデータを用いて、試料Ｓに予め設定された位置合わせ箇所と電子ビーム描画装置１００での位置合わせ基準位置とのズレ量およびズレの方向を算出する。また、上記の位置合わせ箇所と位置合わせ基準位置とを一致させたときのレーザ測長器２３の測定結果を用いて精密ステージ２１の２次元方向変位量、すなわちＸ軸方向変位量およびＹ軸方向変位量と、上記の位置合わせ箇所と位置合わせ基準位置とを一致させた後にレーザ測長器２３が逐次測定する精密ステージ２１の２次元方向変位量とを用いて、試料室２０内での試料Ｓの相対位置を算出する。

ステージ制御装置３４は、主制御装置３７による制御の下に動作して、試料位置算出装置３３が算出した上述のズレ量が０（ゼロ）以外のときに当該ズレ量が０（ゼロ）となるように精密ステージ２１を駆動させる。また、ステージ制御装置３４は、主制御装置３７による制御の下に動作して、試料Ｓを構成するレジスト層への潜像の描画開始から描画終了までの間、精密ステージ２１を所定の方向に連続的に駆動させる。

ビーム制御装置３５は、主制御装置３７による制御の下に動作して、電子銃１１の動作を制御するとともに集束レンズ１２、投影レンズ１４、および対物レンズ１６の各々に印加する駆動電圧を各々別個に調整する。さらには、高さ検出装置２４の動作を制御する。集束レンズ１２の駆動電圧を調整することにより、電子ビームの電流密度を制御することができる。投影レンズ１４の駆動電圧を調整することにより、第２成形アパーチャＡ２に投影される第１成形アパーチャＡ１の開口部ＯＰ１の像のサイズを制御することができる。そして、対物レンズ１６の駆動電圧を調整することにより、高さ検出装置２４によって検出された試料Ｓの上面の高さ位置に当該対物レンズ１６の焦点を合わせるフォーカシング動作を行うことができる。主制御装置３７は、ショットデータ作成処理装置３２が作成したショットデータに従って、ビーム制御装置３５の動作を制御する。

偏向制御装置３６は、図示を省略した複数のアンプを含んで構成され、主制御装置３７による制御の下に動作してブランキング偏向器１３、成形偏向器１５、対物副偏向器１７、および対物主偏向器１８それぞれの駆動電圧を各々別個に調整する。ブランキング偏向器１３の駆動電圧を調整することにより電子ビームのショットの形成を制御することができ、結果として、試料Ｓへのショットの照射、非照射を制御することができるとともに１ショットの照射時間を制御することができる。成形偏向器１５の駆動電圧を調整することにより、電子ビームの断面形状および断面サイズを調整することができる。対物副偏向器１７の駆動電圧を調整することにより、サブフィールド内でのショットの照射位置を制御することができる。そして、対物主偏向器１８の駆動電圧を調整することにより、ショットの照射位置をサブフィールド単位で制御することができる。主制御装置３７は、ショットデータ作成処理装置３２が作成したショットデータに従って偏向制御装置３６の動作を制御する。

電子ビーム描画装置１００を構成する補助記憶装置４０は、例えば光ディスクや半導体メモリ等のリムーバブル記憶媒体からの情報の読出し、および当該リムーバブル記憶媒体への情報の書込みを行う駆動装置によって構成することができる。補助記憶装置４０の動作は、主制御装置３７によって制御される。補助記憶装置４０がリムーバブル記憶媒体から読み出した情報は、主制御装置３７による制御の下に主記憶装置３１に格納される。

入力装置５０は、例えばキーボード、タッチパネル、または操作盤等によって構成することができる。入力装置５０から入力された情報や指令等は主制御装置３７に伝えられ、当該情報や指令等を受けた主制御装置３７は、所定の処理または制御を行う。

表示装置６０は、例えば液晶表示パネル等のフラットパネルディスプレイによって構成することができる。表示装置６０は、主制御装置３７による制御の下に動作して、情報や指令等の入力画面、描画開始や描画終了等の情報を報知する報知画面等を表示するための装置として機能する。

上述した各構成要素を有する電子ビーム描画装置１００では、ショットデータ作成処理装置３２が作成したショットデータに従って主制御装置３７がステージ制御装置３４、ビーム制御装置３５、および偏向制御装置３６の各々を制御する。そして、これらステージ制御装置３４、ビーム制御装置３５、および偏向制御装置３６の各々が所定の構成要素の動作を制御して試料Ｓに電子ビームを１ショットずつ逐次照射することにより、試料Ｓのレジスト層に所定形状の潜像を描画する。

このときの電子ビーム描画装置１００による潜像の描画は、本発明の第２の態様による描画方法に従って行われる。そして、本発明の第２の態様による描画方法では、本発明の第３の態様によるショット補正方法を用いてショットデータを作成する。以下、図２および図３を参照して、電子ビーム描画装置１００による潜像の描画方法について詳述する。

図２は、本発明の第２の態様による描画方法によって試料Ｓに潜像を描画する際の工程順を示すフローチャートである。同図に示すように、本発明の第２の態様による描画方法では、ベースデータ作成工程Ｓ１、データ補正工程Ｓ２、および描画工程Ｓ３をこの順番で順次行う。これらの工程Ｓ１〜Ｓ３のうち、ベースデータ作成工程Ｓ１およびデータ補正工程Ｓ２は、本発明の第３の態様のショット補正方法に従ってショットを補正する際にも行われる。図１に示した電子ビーム描画装置１００は、上述のベースデータ作成工程Ｓ１、データ補正工程Ｓ２、および描画工程Ｓ３をこの順番で順次行って、試料Ｓのレジスト層に潜像を描画する。以下、図１で用いた参照符号を適宜引用して、各工程Ｓ１〜Ｓ３順に電子ビーム描画装置１００の動作を具体的に説明する。

＜ベースデータ作成工程＞
潜像を描画するにあたって最初に行われるベースデータ作成工程Ｓ１では、主記憶装置３１に格納されているパターン設計データを用いて、潜像を描画するときに用いられるショットデータのベースとなるベースデータをショットデータ作成処理装置３２が作成する。当該ベースデータ作成工程Ｓ１は、図２に示すように、フレーム・サブフィールド設定工程Ｓ１ａ、図形割付け工程Ｓ１ｂ、ショット分割工程Ｓ１ｃ、およびショットサイズ補正工程Ｓ１ｄを含む。ただし、ショットサイズ補正工程Ｓ１ｄは省略することも可能である。

フレーム・サブフィールド設定工程Ｓ１ａでは、まず、主記憶装置３１に格納されているパターン設計データ、試料Ｓに仮想的に設定すべき複数のフレーム領域それぞれのサイズに係る情報、ならびに複数のフレーム領域それぞれの識別情報および位置情報を用いて、ショットデータ作成処理装置３２が試料Ｓのレジスト層Ｒに複数のフレーム領域を仮想的に設定する。次いで、主記憶装置３１に格納されているサブフィールドのサイズに係る情報、ならびに個々のフレーム領域に仮想的に設定すべき複数のサブフィールドそれぞれの識別情報および位置情報を用いて、ショットデータ作成処理装置３２が個々のフレーム領域Ｆ１〜Ｆ４に複数のサブフィールドを仮想的に設定する。サブフィールドの仮想的な設定が終了すると、図形割付け工程に進む。

図形割付け工程Ｓ１ｂでは、主記憶装置３１に格納されているパターン設計データと図形割付けを行う際の割付け規則に係る情報とを用いて、ショットデータ作成処理装置３２が各サブフィールドに所定形状の図形を割付ける。図形の割付けが終了すると、ショット分割工程Ｓ１ｃに進む。

ショット分割工程Ｓ１ｃでは、主記憶装置３１に格納されているショット分割を行う際の分割規則に係る情報ならびにショット分割の基本単位となるショットの断面形状および断面サイズそれぞれに係る情報を用いて、ショットデータ作成処理装置３２が各図形を所定数のショットに分割する。

図３は、フレーム・サブフィールド設定工程Ｓ１ａからショット分割工程Ｓ１ｃまでの手順の一例を概略的に示す概念図である。同図に示すように、試料Ｓは、レジスト層Ｒと当該レジスト層Ｒの下地となる遮光膜ＰＭとを有する。そして、レジスト層Ｒには計４つのフレーム領域Ｆ１〜Ｆ４が仮想的に設定されている。個々のフレーム領域Ｆ１〜Ｆ４は、平面視上、精密ステージ２１のＸ軸に平行な長辺を有する長方形を呈し、これらのフレーム領域Ｆ１〜Ｆ４は精密ステージ２１のＹ軸方向に整列している。フレーム領域Ｆ１〜Ｆ４それぞれのＹ軸方向の幅は対物主偏向器１８のＹ軸方向偏向可能幅と同等であり、Ｘ軸方向の幅は対物主偏向器１８のＸ軸方向偏向可能幅よりも広い。

また、個々のフレーム領域Ｆ１〜Ｆ４には、４５個のサブフィールドＳＦが仮想的に設定されている。各サブフィールドＳＦは、平面視上、矩形を呈する。図３には、フレーム領域Ｆ３に仮想的に設定された計４５個のサブフィールドのみが示されており、これら４５個のサブフィールドのうちの１個のサブフィールドにのみ参照符号「ＳＦｎ」を付している。このサブフィールドＳＦｎには、三角形を呈する図形ＦＧ１とＬ字状を呈する図形ＦＧ２とが割付けられている。そして、図形ＦＧ１は、断面形状が三角形を呈する２つのショットと、断面形状が矩形を呈する１つのショットとに分割されており、図形ＦＧ２は、断面形状が矩形を呈する５つのショットに分割されている。なお、図３においては、サブフィールドＳＦｎに照射すべき計８つのショットのうちの１つのショットにのみ参照符号「Ｓｈｎ」を付している。なお、ショット分割が終了すると、ショットサイズ補正工程Ｓ１ｄに進む。ただし、前述したように、ショットサイズ補正工程Ｓ１ｄは省略することも可能である。

ショットサイズ補正工程Ｓ１ｄでは、主記憶装置３１に格納されている２つの補正情報のうちの一方、すなわち、電子ビームのショット断面サイズのみを１ショット単位で補正することを可能にする情報、具体的にはゲイン／オフセット補正テーブルと、当該情報を用いて補正すべきショットの抽出条件に係る情報とを用いて、ショット断面サイズのみを補正すべきショットをショットデータ作成処理装置３２が抽出するとともに当該ショットの断面サイズのデータを補正する。フレーム・サブフィールド設定工程Ｓ１ａ、図形割付け工程Ｓ１ｂ、ショット分割工程Ｓ１ｃ、および必要に応じてのショットサイズ補正工程Ｓ１ｄまで行うことにより、試料Ｓのレジスト層Ｒに潜像を描画する際に用いるショットデータのベースとなるベースデータが得られる。

＜データ補正工程＞
データ補正工程では、主記憶装置３１に格納されている２つの補正情報のうちの他方、すなわち、電子ビームのショット断面サイズおよびショット照射位置の各々を１ショット単位で補正することを可能にする情報、具体的にはショットサイズ／位置補正テーブルを用いて、ベースデータ作成工程で得たベースデータ中の所定のショットデータ、例えば所定のエッジショットのデータについて、その断面サイズおよび照射位置をショットデータ作成処理装置３２が補正する。この補正まで行うことにより、ショットデータが得られる。ショットデータ作成処理装置３２はサブフィールド単位でショットデータを逐次作成して、主記憶装置３１に格納する。なお、電子ビームのショット断面サイズおよびショット照射位置の各々を１ショット単位で補正することを可能にする上記の情報の詳細については、後に図４〜図６を参照して詳述する。

＜描画工程＞
描画工程では、ショットデータ作成処理装置３２が作成したショットデータに従って主制御装置３７がステージ制御装置３４、ビーム制御装置３５、および偏向制御装置３６の各々を制御して、試料Ｓのレジスト層に所定形状の潜像を描画する。以下、図３に示した試料Ｓのレジスト層Ｒに潜像を描画する場合を例にとり、電子ビーム描画装置１００における描画工程を具体的に説明する。

試料Ｓのレジスト層Ｒに潜像を描画するにあたっては、まず、精密ステージ２１上に試料Ｓを載置する。精密ステージ２１上への試料Ｓの載置は、例えば図１では図示を省略したオートローダによって行うことができる。次いで、レーザ測長器２３の測定結果と電子ビーム描画装置１００での位置合わせ基準位置の情報とを用いて、試料位置算出装置３３が試料Ｓの相対的な位置を算出する。次いで、撮像装置２２が撮影した試料Ｓの光学画像データを用いて試料位置算出装置３３が作成したズレ量とズレの方向に係る情報、すなわち、試料Ｓに設定された位置合わせ箇所と電子ビーム描画装置１００での位置合わせ基準位置とのズレ量およびズレの方向に係る情報を用いて、ステージ制御装置３４が精密ステージ２１の動作を制御して、試料Ｓに設定された位置合わせ箇所を上記位置合わせ基準位置に合わせる。

また、対物レンズ１６に印加すべき電圧値を偏向制御装置３６が制御して、高さ検出装置２４によって検出された試料Ｓの上面の高さ位置に当該対物レンズ１６の焦点を合わせる。さらには、ショットデータ作成処理装置３２がサブフィールド単位でのショットデータの作成を逐次開始する。

この後、ショットデータ作成処理装置３２が作成したショットデータに従って主制御装置３７がステージ制御装置３４、ビーム制御装置３５、および偏向制御装置３６の各々に所定の制御を行わせて、フレーム領域Ｆ１〜Ｆ４毎に潜像を描画する。最初に潜像を描画すべきフレーム領域、例えばフレーム領域Ｆ１への潜像の描画が開始されてから最後に潜像を描画すべきフレーム領域、例えばフレーム領域Ｆ４への潜像の描画が終了するまでの間、ステージ制御装置３４は、試料位置算出装置３３が逐次算出する試料Ｓの位置情報と個々のフレーム領域における描画開始基準位置の情報とを用いて精密ステージ２１を連続的に駆動させる。

例えば、個々のフレーム領域Ｆ１〜Ｆ４についてＸ軸の正方向に向けて潜像を順次描画する場合には、電子光学系ＥＯＳの光軸がフレーム領域Ｆ１における所定箇所、例えば幾何学中心を通ることになるように、ステージ制御装置３４による制御の下に精密ステージ２１をＸ軸の負方向に連続的に駆動させる。そして、フレーム領域Ｆ１での潜像の描画が終了した後には、電子光学系ＥＯＳの光軸がフレーム領域Ｆ２における所定箇所、例えば幾何学中心を通ることになるように、ステージ制御装置３４による制御の下に精密ステージ２１をＸ軸の正方向およびＹ軸の負方向に一旦駆動させた後にＸ軸の負方向に連続的に駆動させる。以降、同様に精密ステージ２１を駆動させて、フレーム領域Ｆ３，Ｆ４に潜像を描画する。なお、フレーム領域Ｆ１，Ｆ３についてはＸ軸の正方向に向けて潜像を順次描画し、フレーム領域Ｆ２，Ｆ４についてはＸ軸の負方向に向けて潜像を順次描画することになるように精密ステージ２１を連続的に駆動させることも可能である。

レジスト層Ｒに潜像を描画する間、ブランキング偏向器１３は、ビーム制御装置３５による制御の下に、１ショットの照射時間および照射タイミングが所定の時間およびタイミングとなるように、電子ビームの軌道を第１成形アパーチャＡ１の開口部ＯＰ１を通る軌道と非開口部にのみ入射する軌道とに適宜制御する。また、投影レンズ１４は、第１成形アパーチャＡ１の開口部ＯＰ１を通過した電子ビームによって形成される開口部ＯＰ１の像を第２成形アパーチャＡ２に投影する。また、成形偏向器１５は、偏向制御装置３６による制御の下に、第２成形アパーチャＡ２に投影される開口部ＯＰ１の像の投影位置を調整して、電子ビームの断面サイズおよび断面形状を制御する。

そして、対物主偏向器１８は、精密ステージ２１をＸ軸の負方向または正方向に駆動させることに伴って当該対物主偏向器１８の偏向可能領域、すなわち対物主偏向器１８のＸ軸方向偏向可能幅とＹ軸方向偏向可能幅とで規定される矩形領域に入ってくるサブフィードの各々に対して、ビーム制御装置３５による制御の下に、個々のサブフィールドに予め設定された基準位置に向けて所定の順番および時間間隔で順次、電子ビームを偏向させる。また、対物副偏向器１７は、ビーム制御装置３５による制御の下に、サブフィールドの基準位置に向けて偏向された上記の電子ビームを更に所定の方向に偏向させて、当該サブフィールド内のショット分割箇所の各々に電子ビームを照射する。すなわち、サブフィールド内のショット分割箇所の各々にショットを照射する。試料Ｓ中の全てのショット分割箇所に所定のショットを照射することにより潜像の描画が完了し、描画工程が終了する。

ここで、上述したデータ補正工程で用いられるショット断面サイズおよびショット照射位置の各々を１ショット単位で補正することを可能にする情報、具体的にはショットサイズ／位置補正テーブルは、試料Ｓに対応した層構成を有するテストサンプルのレジスト層に複数、具体的には多数のテストパターンを荷電粒子ビームによって描画し、当該多数のテストパターンをテストサンプルの被パターニング部材に転写することで多数の寸法測定用パターンを形成し、これらの寸法測定用パターンに生じたＸＹ寸法差を実測して得たＸＹ寸法変動量の面内分布データを用いて作成することができる。以下、上記ＸＹ寸法変動量の面内分布データの取り方について図４または図５を適宜参照して説明した後、ショットサイズ／位置補正テーブルの作成方法について図６を参照して説明する。

ＸＹ寸法変動量の面内分布データを取るにあたっては、まず、試料Ｓに対応した層構成を有するテストサンプル、すなわち試料Ｓにおけるレジスト層と同質、同一厚み、同一サイズのレジスト層と、試料Ｓにおける被パターニング部材と同質、同一厚み、同一サイズの被パターニング部材とを有するテストサンプルを用意する。

次いで、テストサンプルにおけるレジスト層に、平面形状が矩形の潜像からなる第１サブテストパターンと当該第１サブテストパターンを平面上で９０°回転させた形状および大きさを有する潜像からなる第２サブテストパターンとを有するテストパターンを複数、具体的には多数描画する。次に、これら多数のテストパターンをテストサンプルの被パターニング部材に転写して、第１のサブテストパターンに対応する第１の実パターンと、第２のサブテストパターンに対応する第２の実パターンとを有する寸法測定用パターンをテストサンプルの被パターニング部材に多数形成する。このとき、レジスト層の現像条件およびレジスト層を現像処理して得たエッチングマスクを介して被パターニング部材をパターニングする際のエッチング条件は、試料Ｓの被パターニング部材ＰＭ（図３参照）に微細パターンを形成する際の現像条件およびエッチング条件と同一にする。

この後、テストパターンの被パターニング部材に形成した多数の寸法測定用パターンの各々について、第１の実パターンにおける１つの辺を基準辺として、当該第１の実パターンの基準辺と第２の実パターンにおいて上記の基準辺に対応する辺との寸法差を実測する。そして、寸法測定用パターン毎の当該寸法差を用いてＸＹ寸法変動量の面内分布データ（マップデータ）を作成する。

図４は、ＸＹ寸法変動量の面内分布データを得るときに用いることが可能なテストパターンの一例を示す平面図である。同図に示すテストパターンＴＰは、第１サブテストパターンＳＴ１と第２サブテストパターンＳＴ２とを有する。第１サブテストパターンＳＴ１は、互いに合同な３つの矩形パターンＬＰ１〜ＬＰ３が図１に示した精密ステージ２１のＸ軸方向に沿って等間隔で配置されたパターンであり、第２サブテストパターンＳＴ２は、矩形パターンＬＰ１〜ＬＰ３と互いに合同な３つの矩形パターンＬＰ１１〜ＬＰ１３が図１に示した精密ステージ２１のＹ軸方向に沿って等間隔で配置されたパターンである。

第１サブテストパターンＳＴ１を構成する各矩形パターンＬＰ１〜ＬＰ３は、図１に示した精密ステージ２１のＸ軸方向に沿った短辺とＹ軸方向に沿った長辺とを有し、個々の矩形パターンＬＰ１〜ＬＰ３は、互いに合同な平面形状を有する３つのショットＳｈ１〜Ｓｈ３を照射することによって描画される。また、第２サブテストパターンＳＴ２を構成する各矩形パターンＬＰ１１〜ＬＰ１３は、図１に示した精密ステージ２１のＸ軸方向に沿った長辺とＹ軸方向に沿った短辺とを有し、個々の矩形パターンＬＰ１１〜ＬＰ１３は、互いに合同な平面形状を有する３つのショットＳｈ１１〜Ｓｈ１３を照射することによって描画される。各サブテストパターンＳＴ１，ＳＴ２をテストサンプルに描画するにあたっては、必要に応じて成形偏向器１５（図１参照）に印加する電圧値をゲイン／オフセット補正テーブル等を用いて調整して、ショット断面サイズを補正してもよい。

テストサンプルのレジスト層にテストパターンＴＰを描画し、このテストパターンＴＰをテストサンプルの被パターニング部材に転写することで当該被パターニング部材に寸法測定用パターンを形成した場合、当該寸法測定用パターンでのＸＹ寸法差は、第１サブテストパターンＳＴ１を構成する３つの矩形パターンＬＰ１〜ＬＰ３のうちの任意の１つに対応する第１の実パターンでの短辺の長さＬ１と、第２サブテストパターンＳＴ２を構成する３つの矩形パターンＬＰ１１〜ＬＰ１３のうちの任意の１つに対応する第２の実パターンでの短辺の長さＬ２とを実測し、これらの差（Ｌ１−Ｌ２）を求めることによって得られる。

あるいは、第１サブテストパターンＳＴ１を構成する３つの矩形パターンＬＰ１〜ＬＰ３に対応する計３つの第１の実パターンそれぞれでの短辺の長さの実測値の平均値Ｍ１と、第２サブテストパターンＳＴ２を構成する３つの矩形パターンＬＰ１１〜ＬＰ１３に対応する計３つの第２の実パターンそれぞれでの短辺の長さの実測値の平均値Ｍ２とを算出し、これらの差（Ｍ１−Ｍ２）を求めることによって得られる。

ＸＹ寸法変動量の面内分布データは、寸法測定用パターン毎の上記ＸＹ寸法差からマップデータを作成することによって得られる。

図５は、ＸＹ寸法変動量の面内分布データの一例を示す概念図である。同図は、レジスト層が設けられたマスクブランクに対応するテストサンプルのレジスト層に図４に示したテストパターンＴＰを電子ビームで多数描画し、当該レジスト層を現像してエッチングマスクを得た後、当該エッチングマスクを介して被パターンニング部材（遮光膜）をドライエッチングすることで多数の寸法測定用パターンを形成し、寸法測定用パターン毎の上記ＸＹ寸法差（Ｍ１−Ｍ２）から作成したマップデータＭＤを示している。

図５に示す例では、寸法測定用パターン形成後のテストサンプルの面内に、ＸＹ寸法差（Ｍ１−Ｍ２）の値が０（ゼロ）である領域Ｒ１と、正の所定値である領域Ｒ２と、負の所定値である領域Ｒ３，Ｒ４とが生じている。領域Ｒ４でのＸＹ寸法差の絶対値は、領域Ｒ３でのＸＹ寸法差の絶対値よりも大きい。

このようなＸＹ寸法変動量の面内分布は、電子ビームによって潜像が描画されるレジスト層の材質や当該レジスト層の下地となっている被パターニング部材の材質に応じて変化する。また、レジスト層および被パターニング部材それぞれの材質を固定した場合には、潜像を顕像化する際の現像条件や被パターニング部材をパターニングする際のパターニング条件に応じて変化する。さらには、テストパターン描画時のショット断面サイズに応じても変化する。

このため、ＸＹ寸法変動量の面内分布データは、電子ビームによって潜像が描画されるレジスト層の材質、当該レジスト層の下地となる遮光膜等の被パターニング部材の材質、レジスト層に描画した潜像を顕像化する際の現像条件、被パターニング部材のパターニング条件、およびテストパターン描画時のショット断面サイズの各々をパラメータとし、これらのパラメータのうちの少なくとも１つを変えて当該ＸＹ寸法変動量の面内分布データを取るという作業を複数回行って、複数種類得ることが好ましい。そして、ショットサイズ／位置補正テーブルは、上述のようにして得た複数種類のＸＹ寸法変動量の面内分布データ毎に作成して、図１に示した主記憶装置３１に格納することが好ましい。ショットサイズ／位置補正テーブルを複数種類揃えることにより、電子ビーム描画装置１００の汎用性を高めることができる。

次に、ショットサイズ／位置補正テーブルの作成方法について説明する。ショットサイズ／位置補正テーブルを作成するにあたっては、まず、ＸＹ寸法変動量の面内分布データと前述したベースデータとを用いて、ショット断面サイズおよびショット照射位置の各々を補正することが必要なエッジショットをサブフィールド単位で、または互いに隣接する２以上の所定数のサブフィールド単位で抽出する。このとき抽出するエッジショットは、断面形状が矩形のエッジショットのみとすることができる。

次に、当該エッジショットのショット断面サイズおよびショット照射位置それぞれの補正量を、ＸＹ寸法変動量の面内分布データを用いて算出する。具体的には、前述したＸＹ寸法差（Ｌ１−Ｌ２）または（Ｍ１−Ｍ２）が０（ゼロ）または実質的に０（ゼロ）となる領域が面内に一様に分布した状態に近づくように、上記抽出した各エッジショットのショット断面サイズおよびショット照射位置それぞれの補正量を設定する。当該補正量の設定は、コンピュータを用いて行うことができる。

例えば、ＸＹ寸法差（Ｌ１−Ｌ２）が０（ゼロ）よりも大きな値の領域に対応する試料上の領域に潜像を描画する場合には、Ｌ１の値が小さくなってＸＹ寸法差（Ｌ１−Ｌ２）が０（ゼロ）または実質的に０（ゼロ）となるように、例えば寸法Ｌ１の値がＸ軸の正方向または負方向に所定量小さくなるように、ショット断面サイズおよびショット照射位置それぞれの補正量を設定する。また、ＸＹ寸法差（Ｌ１−Ｌ２）が０（ゼロ）よりも小さな値の領域に対応する試料上の領域に潜像を描画する場合には、Ｌ１の値が大きくなってＸＹ寸法差（Ｌ１−Ｌ２）が０（ゼロ）または実質的に０（ゼロ）となるように、例えば寸法Ｌ１の値がＸ軸の正方向または負方向に所定量大きくなるように、ショット断面サイズおよびショット照射位置それぞれの補正量を設定する。

この後、抽出したエッジショット毎に、当該エッジショットの識別情報および補正前の位置情報と、ショット断面サイズの補正量に係る情報と、ショット照射位置の補正量に係る情報とをセットにして、例えばサブフィールド単位で所望の記憶媒体に格納する。

ここで、上記のエッジショットとは、最終的に潜像の輪郭を描くことになるショットを意味する。ただし、ショットサイズ／位置補正テーブルを作成するにあたっては、最終的には潜像の輪郭を描くショットにならないが中途段階では潜像の輪郭を描くショットをエッジショットとして抽出してもよい。

例えば、図６に示す潜像ＬＩを描くにあたって、主記憶装置３１に入力されたパターン設計データ上はＬＩａとＬＩｂという二つの独立した図形として入力されており、ショットデータ作成処理装置３２内において、それぞれＳｈ２１〜Ｓｈ２９，Ｓｈ３０〜Ｓｈ３８の９個ずつのショットに分割されるが、実際は図６に示すように、図形ＬＩａと図形ＬＩｂが隣接していて、Ｓｈ２１〜３８の１８個のショットでＬＩという１つの図形を形成する。この場合、パターン設計データからは、Ｓｈ２１〜Ｓｈ２４，Ｓｈ２６〜Ｓｈ３３およびＳｈ３５〜Ｓｈ３８の１６個のショットがエッジショットとして抽出されるが、潜像ＬＩを描画し終えた段階では、Ｓｈ２６とＳｈ３３の２個のショットは非エッジショットとなる。

この場合、ショットＳｈ２６をエッジショットと判断してショット断面サイズおよびショット照射位置を補正しても、当該ショットＳｈ２６は８つのショットＳｈ２２，Ｓｈ２３，Ｓｈ２５，Ｓｈ２８，Ｓｈ２９，Ｓｈ３０，Ｓｈ３３，Ｓｈ３６によって周囲を囲まれているので、被パターニング部材に最終的に形成される微細パターンの寸法変動に及ぼす影響は実質的に無視できる。また、パターン設計データからエッジショットを抽出した場合にエッジショットとして抽出されるショットＳｈ２３，Ｓｈ２９，Ｓｈ３０，Ｓｈ３６について、図６での左右方向にショット断面サイズおよびショット照射位置を補正した場合でも、これらのショットＳｈ２３，Ｓｈ２９，Ｓｈ３０，Ｓｈ３６の左右方向には他のショットが隣接しているので、被パターニング部材に最終的に形成される微細パターンの寸法変動に及ぼす影響は実質的に無視できる。

図形割付け時またはショット分割時に、他の図形と所定の箇所で隣接することを示す図形隣接情報を所定の図形に設定するか、または他のショットと所定の辺で隣接することを示すショット隣接情報を所定のショットに設定し、これらの情報と前述したパターン設計データとを用いてエッジショットの抽出を行えば、最終的には潜像の輪郭を描くショットにならないが中途段階では潜像の輪郭を描くショットをエッジショットとして抽出してしまうのを防止することが可能になる。なお、図６は、エッジショットと非エッジショットとによって描画される潜像の一例を概略的に示す平面図である。

図１に示した電子ビーム描画装置１００は、上述のようにして作成することができるショットサイズ／位置補正テーブルを用いてショットデータを作成するので、前述したベースデータに従ってショット断面サイズおよびショット照射位置の各々を制御して潜像を描画する場合に比べて、潜像の寸法を調整し易い。結果として、被パターニング部材に最終的に形成される微細パターンの実寸法も調整し易い。

このため、ショット断面サイズを拡大するときに隣のショットの照射位置との重なりが生じたり、ショット断面サイズを縮小するときに隣のショットの照射位置との間に隙間が生じたりして、レジスト層の現像処理時に所望寸法のパターンを形成できない。より具体的には、例えば前記第２成形アパーチャＡ２の開口部ＯＰ２により、矩形ショット断面の左側の辺と下側の辺それぞれの位置が固定される場合、矩形断面のショットのショット断面サイズの補正とは即ち前記矩形断面のショットの右側の辺および上側の辺の位置を移動することによって実現される。この時、例えば図６のような潜像ＬＩを補正するケースにおいて、各ショットＳｈ２１，Ｓｈ２４，Ｓｈ２７についてはショットの左側の辺を移動するような補正が求められ、各ショットＳｈ２７〜Ｓｈ２９，Ｓｈ３６〜Ｓｈ３８についてはショットの下側の辺を移動するような補正が求められるが、前記矩形断面のショットのショット断面サイズの補正のみでは、ショットの左側や下側の辺を移動するような補正が行えない。

そのため、これらのショットにおいては、ベースデータで規定されたショット断面サイズとショット照射位置の両方をショットサイズ／位置補正テーブルを用いて補正する必要がある。例えば、ショットの右側または上側、或いはその両方の辺を移動するような補正を行うと同時に、前記補正後のショットが、その右側や上側のショットと重ならないように、または右側や上側のショットとの隙間ができないように、対物副偏向器によるショット位置補正を同時に行う必要がある。具体的には、例えば図６におけるＳｈ２７〜Ｓｈ
２９，Ｓｈ３６〜Ｓｈ３８の６個のショットを、下側に２ｎｍ大きくしたい場合、矩形断面のショットのショット断面サイズの補正により、当該６ショットの断面形状を上側に２ｎｍ大きくするのと同時に、当該６ショットの位置を、前記ショット断面サイズの補正前に計算された個所よりも２ｎｍ下になるように補正する。こうすることで、Ｓｈ２７〜Ｓｈ２９，Ｓｈ３６〜Ｓｈ３８の６ショットは、その上側に位置するＳｈ２４〜Ｓｈ２６，Ｓｈ３３〜Ｓｈ３５の６ショットとそれぞれ重なりもせず隣接した状態を保ち、あたかも断面サイズだけを下側に２ｎｍ大きくしたように見える補正を実現することができる。

また、電子ビーム描画装置１００で用いるショットサイズ／位置補正テーブルは、前述したＸＹ寸法変動量の面内分布データから作成されるものであるので、当該電子ビーム描画装置１００によれば、試料Ｓを構成する被パターニング部材ＰＭ（図３参照）に最終的に形成される微細パターンでのＸＹ寸法変動量を被パターニング部材ＰＭの全面に亘って低減させることが可能になる。結果として、被パターニング部材ＰＭに最終的に形成される微細パターンに電子ビーム描画装置１００のユーザが意図していない寸法変動が生じてしまうのを抑制することが可能になる。

以上、実施の形態を挙げて本発明の荷電粒子ビーム描画装置、荷電粒子ビームを用いた描画方法、および荷電粒子ビーム描画でのショット補正方法について説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。

例えば、本発明の荷電粒子ビーム描画装置は、可変成形型の電子ビーム描画装置とする他に、可変成形型のイオンビーム描画装置とすることもできる。試料Ｓに予め設定された位置合わせ箇所を荷電粒子ビーム描画装置での位置合わせ基準位置に合わせるにあたっては、パッシブアライメント法を適用することもできる。この場合、例えば試料における１または複数の側面が当該試料の位置合わせ箇所となり、精密ステージには、試料における位置合わせ箇所を係止する所望形状の係止部が固定配置される。当該係止部が試料を係止する箇所が、荷電粒子ビーム描画装置での位置合わせ基準位置となる。また、ショットデータを作成するにあたってゲイン／オフセット補正テーブル等、荷電粒子ビームのショット断面サイズのみを１ショット単位で補正することを可能にする情報を用いることは必須ではなく、当該情報を用いることなくショットデータを作成する装置構成とすることも可能である。

ショットサイズ／位置補正テーブル等、荷電粒子ビームのショット断面サイズおよびショット照射位置の各々を１ショット単位で補正することを可能にする情報も、実施の形態で挙げた情報に限定されるものではない。例えば、本実施の形態では、対物副偏向器による位置の補正量はショット断面サイズの補正量と同じにしたが、それぞれ独立の値を用いても構わない。また、図４に示したテストパターンＴＰ以外のテストパターンをテストサンプルの被パターニング部材に転写して当該被パターニング部材に寸法測定用パターンを形成して、ＸＹ寸法変動量の面内分布データを得ることもできる。第１サブテストパターンと第２サブテストパターンとを有するテストパターンをテストサンプルに描画する場合、第１サブテストパターンは平面形状が矩形の潜像を少なくとも１つ含んでいればよく、第２サブテストパターンは、第１サブテストパターンが含んでいる上記矩形の潜像を平面上で９０°回転させた形状および大きさを有する潜像を少なくとも１つ含んでいればよい。

また、２つのマップデータを組にして、または２つのマップデータを合成して、ＸＹ寸法変動量の面内分布データとすることもできる。第１マップデータと第２マップデータの２つのマップデータによってＸＹ寸法変動量の面内分布データを構成する場合、第１マップデータは、例えば、平面形状が矩形の潜像を少なくとも１つ含んだ第１テストパターンをテストサンプルのレジスト層に多数描画し、これらの第１テストパターン（潜像）をテストサンプルの被パターニング部材に転写することで当該被パターニング部材に寸法測定用パターンを多数形成した後に、個々の寸法測定用パターンを平面視したときの所望の辺について実寸法と設計寸法との差を実測して得ることができる。また、第２マップデータは、第１テストパターンが含んでいる上記矩形の潜像を平面上で９０°回転させた形状および大きさを有する潜像を少なくとも１つ含んだ第２テストパターンをテストサンプルのレジスト層に多数描画し、これらの第２テストパターン（潜像）をテストサンプルの被パターニング部材に転写することで当該被パターニング部材に寸法測定用パターンを多数形成した後に、個々の寸法測定用パターンを平面視したときの所定の辺、すなわち第１マップデータを得る際に実測した辺に対応する辺について実寸法と設計寸法との差を実測して得ることができる。

上述した第１マップデータと第２マップデータとを組にして、または第１マップデータと第２マップデータとを合成してＸＹ寸法変動量の面内分布データとし、当該ＸＹ寸法変動の面内分布データを用いてショットサイズ／補正テーブルを作成した場合には、試料の被パターニング部材に最終的に形成される微細パターンでのＸＹ寸法変動量を被パターニング部材の全面に亘って低減させることが容易になるとともに、試料の被パターニング部材に最終的に形成される微細パターンの寸法精度を高めることも可能になる。

ゲイン／オフセット補正テーブル等、荷電粒子ビームのショット断面サイズのみを１ショット単位で補正することを可能にする情報と、ショットサイズ／位置補正テーブル等、荷電粒子ビームのショット断面サイズおよびショット照射位置の各々を１ショット単位で補正することを可能にする情報とは、互いに別個の情報として扱うこともできるし、両者を１つの情報にまとめて、例えば１つのテーブルにまとめて扱うこともできる。その他、本発明については種々の変更、改良、組み合わせ等が可能である。

１ 描画装置本体
１１ 電子銃
１２ 集束レンズ
１３ ブランキング偏向器
１５ 成形偏向器
１７ 対物副偏向器
１８ 対物主偏向器
３０ 演算・制御装置
３１ 主記憶装置
３２ ショットデータ作成処理装置
３３ 試料位置算出装置
３４ ステージ制御装置
３５ ビーム制御装置
３６ 偏向制御装置
１００ 電子ビーム描画装置
Ａ１ 第１成形アパーチャ
ＯＰ１ 第１成形アパーチャの開口部
Ａ２ 第２成形アパーチャ
ＯＰ２ 第２成形アパーチャの開口部
ＥＯＳ 電子光学系
ＤＣ１ 第１偏向制御系
ＤＣ２ 第２偏向制御系
ＤＣ３ 第３偏向制御系
Ｓ 試料
Ｒ レジスト層
ＰＭ 遮光膜（被パターニング部材）
ＴＰ テストパターン
ＳＴ１ 第１サブテストパターン
ＳＴ２ 第２サブテストパターン
ＭＤ マップデータ（ＸＹ寸法変動量の面内分布データ）
Ｓ１ ベースデータ作成工程
Ｓ２ データ補正工程
Ｓ３ 描画工程

Claims (6)

1. ブランキング偏向器と第１成形アパーチャとにより荷電粒子ビームのショットを形成する第１偏向制御系、前記ショットの断面形状と断面サイズとを成形偏向器と第２成形アパーチャとにより制御する第２偏向制御系、および前記断面形状と断面サイズとが制御されたショットの照射位置を少なくとも１つの対物偏向器により制御する第３偏向制御系を含む荷電粒子光学系と、
   被パターニング部材上にレジスト層が形成された試料の前記被パターニング部材に形成される微細パターンの設計データと、前記試料に対応した層構成を有するテストサンプルのレジスト層に複数のテストパターンを荷電粒子ビームによって描画し、該複数のテストパターンを前記テストサンプルの被パターニング部材に転写して複数の寸法測定用パターンを形成したときのＸＹ寸法変動量の面内分布データから得たショット断面サイズおよびショット照射位置それぞれの補正情報とを用いて、前記試料のレジスト層に潜像を描画する際のショットデータを作成するショットデータ作成処理装置と、
   前記ショットデータに従って前記ブランキング偏向器、前記成形偏向器、および前記少なくとも１つの対物偏向器それぞれの駆動電圧を調整することにより前記ショットの形成、該ショットの断面形状および断面サイズ、ならびに該ショットの照射位置の各々を制御する偏向制御装置と、
   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ＸＹ寸法変動量の面内分布データは、
   平面形状が矩形の潜像からなる第１サブテストパターンと該第１サブテストパターンを９０°回転させた第２サブテストパターンとを有するテストパターンを、前記テストサンプルのレジスト層に複数描画し、
   該複数のテストパターンを前記テストサンプルの被パターニング部材に転写して、前記第１のサブテストパターンに対応する第１の実パターンと、前記第２のサブテストパターンに対応する第２の実パターンとを有する寸法測定用パターンを前記被パターニング部材に複数形成し、
   前記第１の実パターンにおける１つの辺を基準辺として、該第１の実パターンの基準辺と前記第２の実パターンにおいて前記基準辺に対応する辺との寸法差を、前記複数の寸法測定用パターンの各々について実測し、
   前記複数の寸法測定用パターンそれぞれにおける前記寸法差から作成したＸＹ寸法変動量の面内分布データである、
   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. 被パターニング部材と該被パターニング部材上に形成されたレジスト層とを有する試料の前記被パターニング部材に形成される微細パターンの設計データを用いて、前記試料のレジスト層に荷電粒子ビームによって潜像を描画するときに用いるショットデータのベースとなるベースデータを作成するベースデータ作成工程と、
   前記試料に対応した層構成を有するテストサンプルのレジスト層に複数のテストパターンを荷電粒子ビームによって描画し、該複数のテストパターンを前記テストサンプルの被パターニング部材に転写して複数の寸法測定用パターンを形成し、該複数の寸法測定用パターンの各々におけるＸＹ寸法差を実測してＸＹ寸法変動量の面内分布データを得、該ＸＹ寸法変動量の面内分布データを用いてショット断面サイズおよびショット照射位置それぞれの補正情報を作成して前記ベースデータを補正するデータ補正工程と、
   前記データ補正工程で前記ベースデータを補正して得たショットデータに従って前記試料のレジスト層に荷電粒子ビームを１ショットずつ逐次照射して、前記試料のレジスト層に前記微細パターンに対応した潜像を描画する描画工程と、
   を含むことを特徴とする荷電粒子ビームを用いた描画方法。
4. 前記ＸＹ寸法変動量の面内分布データは、
   平面形状が矩形の潜像からなる第１サブテストパターンと該第１サブテストパターンを９０°回転させた第２サブテストパターンとを有するテストパターンを、前記テストサンプルのレジスト層に複数描画し、
   該複数のテストパターンを前記テストサンプルの被パターニング部材に転写して、前記第１のサブテストパターンに対応する第１の実パターンと、前記第２のサブテストパターンに対応する第２の実パターンとを有する寸法測定用パターンを前記被パターニング部材に複数形成し、
   前記第１の実パターンにおける１つの辺を基準辺として、該第１の実パターンの基準辺と前記第２の実パターンにおいて前記基準辺に対応する辺との寸法差を、前記複数の寸法測定用パターンの各々について実測し、
   前記複数の寸法測定用パターンそれぞれにおける前記寸法差から作成したＸＹ寸法変動量の面内分布データである、
   ことを特徴とする請求項３に記載の荷電粒子ビームを用いた描画方法。
5. 被パターニング部材と該被パターニング部材上に形成されたレジスト層とを有する試料の前記被パターニング部材に形成される微細パターンの設計データを用いて、前記試料のレジスト層に荷電粒子ビームによって潜像を描画するときに用いるショットデータのベースとなるベースデータを作成するベースデータ作成工程と、
   前記試料に対応した層構成を有するテストサンプルのレジスト層に複数のテストパターンを荷電粒子ビームによって描画し、該複数のテストパターンを前記テストサンプルの被パターニング部材に転写して複数の寸法測定用パターンを形成し、該複数の寸法測定用パターンの各々におけるＸＹ寸法差を実測してＸＹ寸法変動量の面内分布データを得、該ＸＹ寸法変動量の面内分布データを用いてショット断面サイズおよびショット照射位置それぞれの補正情報を作成して前記ベースデータを補正するデータ補正工程と、
   を含むことを特徴とする荷電粒子ビーム描画でのショット補正方法。
6. 前記ＸＹ寸法変動量の面内分布データは、
   平面形状が矩形の潜像からなる第１サブテストパターンと該第１サブテストパターンを９０°回転させた第２サブテストパターンとを有するテストパターンを、前記テストサンプルのレジスト層に複数描画し、
   該複数のテストパターンを前記テストサンプルの被パターニング部材に転写して、前記第１のサブテストパターンに対応する第１の実パターンと、前記第２のサブテストパターンに対応する第２の実パターンとを有する寸法測定用パターンを前記被パターニング部材に複数形成し、
   前記第１の実パターンにおける１つの辺を基準辺として、該第１の実パターンの基準辺と前記第２の実パターンにおいて前記基準辺に対応する辺との寸法差を、前記複数の寸法測定用パターンの各々について実測し、
   前記複数の寸法測定用パターンそれぞれにおける前記寸法差から作成したＸＹ寸法変動量の面内分布データである、
   ことを特徴とする請求項５に記載の荷電粒子ビーム描画でのショット補正方法。

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