(57)【要約】【課題】荷電粒子ビームを用いて描画されたパターンを評価し、所望のパターンが描画されていない場合に、その原因を特定することのできる荷電粒子ビーム描画装置の評価方法と、試料に所望のパターンを描画することのできる荷電粒子ビーム描画装置とを提供する。【解決手段】評価用パターン１０１とＹ方向の寸法が同じでＸ方向の寸法が短いダミーパターン１０２を描画し、次いで、Ｘ方向に沿って評価用パターン１０１を描画する。同様にして、偏向器の動作が異なるパターンについても描画し、得られた評価用パターンの寸法を比較することで、偏向器のどの動作に問題が生じているのかを特定できる。【選択図】図４
2010073732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のアパーチャを透過した荷電粒子ビームを成形偏向器で偏向して第２のアパーチャ上に結像し、前記第２のアパーチャを透過した前記荷電粒子ビームを副偏向器で偏向して試料面上にパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置の評価方法であって、
第１のダミーパターンを描画した直後に、前記第１のダミーパターンの第１のアパーチャ像を前記成形偏向器でＸ方向に偏向し、得られた第２のアパーチャ像を前記副偏向器でＸ方向に偏向して、前記第１のダミーパターンとＹ方向の寸法が同じでＸ方向の寸法が異なる第１の評価用パターンを描画し、前記第１の評価用パターンの寸法を測定する工程と、
第２のダミーパターンを描画した直後に、前記第２のダミーパターンの第１のアパーチャ像を前記成形偏向器でＸ方向に偏向し、得られた第２のアパーチャ像を前記副偏向器でＹ方向に偏向して、前記第２のダミーパターンとＹ方向の寸法が同じでＸ方向の寸法が異なる第２の評価用パターンを描画し、前記第２の評価用パターンの寸法を測定する工程と、
第３のダミーパターンを描画した直後に、前記第３のダミーパターンの第１のアパーチャ像を前記成形偏向器でＹ方向に偏向し、得られた第２のアパーチャ像を前記副偏向器でＸ方向に偏向して、前記第３のダミーパターンとＸ方向の寸法が同じでＹ方向の寸法が異なる第３の評価用パターンを描画し、前記第３の評価用パターンの寸法を測定する工程と、
第４のダミーパターンを描画した直後に、前記第４のダミーパターンの第１のアパーチャ像を前記成形偏向器でＹ方向に偏向し、得られた第２のアパーチャ像を前記副偏向器でＹ方向に偏向して、前記第４のダミーパターンとＸ方向の寸法が同じでＹ方向の寸法が異なる第４の評価用パターンを描画し、前記第４の評価用パターンの寸法を測定する工程と、
前記第１〜第４の評価用パターンの寸法を比較して、前記成形偏向器および前記副偏向器の偏向動作を評価することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置の評価方法。
【請求項２】
第５のダミーパターンを描画した直後に、前記第５のダミーパターンの第１のアパーチャ像を前記成形偏向器で＋４５度方向、−４５度方向、＋１３５度方向および−１３５度方向のいずれかに偏向し、得られた第２のアパーチャ像を前記副偏向器で＋４５度方向、−４５度方向、＋１３５度方向および−１３５度方向のいずれかに偏向して、前記第５のダミーパターンに相似する第５の評価用パターンを描画し、前記第５の評価用パターンの寸法を測定する工程をさらに有し、
前記第１〜第５の評価用パターンの寸法を比較して、前記成形偏向器および前記副偏向器の偏向動作を評価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の評価方法。
【請求項３】
前記各工程における評価用パターンを１ショットで描画したものと、複数のショットで描画したものとを用意し、これらを比較して、前記成形偏向器および前記副偏向器の偏向動作を評価することを特徴とする請求項１または２に記載の荷電粒子ビーム描画装置の評価方法。
【請求項４】
前記各工程で描画した評価用パターンに共通の系統的誤差を求め、各評価用パターンの寸法から前記系統的誤差を差し引いたデータを比較して、前記成形偏向器および前記副偏向器の偏向動作を評価することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の荷電粒子ビーム描画装置の評価方法。
【請求項５】
荷電粒子ビームの光路上に配置された成形偏向器と副偏向器により前記荷電粒子ビームの形状と照射位置を制御して、試料に所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置であって、
前記成形偏向器および前記副偏向器の特定の偏向動作と偏向量のずれ量との関係を求める手段と、
前記パターンの描画データから前記成形偏向器および前記副偏向器の偏向動作を予測する手段と、
特定の偏向動作に対する偏向量の補正値を算出する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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビーム描画装置の評価方法および荷電粒子ビーム描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスのデザインルールが微細化、高精度化の一途を辿るなか、リソグラフィ技術に対する寸法精度（ＣＤ精度）に対する要求は厳しくなる一方である。特に、マスクヘの要求は非常に厳しいものとなっている。
【０００３】
マスク描画では、従来より、可変成形型電子ビーム描画装置が使用されている（例えば、特許文献１参照。）。電子ビーム描画装置における描画データは、ＣＡＤシステムを用いて設計された半導体集積回路などの設計データ（ＣＡＤデータ）に、近接効果補正や図形パターンの分割などの処理を施すことによって作成される。ここで、図形パターンの分割処理は、電子ビームのサイズにより規定される最大ショットサイズ単位で行われ、併せて、分割された各ショットの座標位置、サイズおよび照射時間が設定される。そして、描画する図形パターンの形状や大きさに応じてショットが成形されるように、描画データが作成される。描画データは、短冊状のフレーム（主偏向領域）単位で区切られ、さらにその中は副偏向領域に分割されている。つまり、チップ全体の描画データは、主偏向領域のサイズにしたがった複数の帯状のフレームデータと、フレーム内で主偏向領域よりも小さい複数の副偏向領域単位とからなるデータ階層構造になっている。
【０００４】
副偏向領域は、副偏向器によって、主偏向領域よりも高速に電子ビームが走査されて描画される領域であり、一般に最小描画単位となる。副偏向領域内を描画する際には、パターン図形に応じて準備された寸法と形状のショットが成形偏向器により形成される。具体的には、電子銃から出射された電子ビームが、第１のアパーチャで矩形状に成形された後、成形偏向器で第２のアパーチャ上に投影されて、そのビーム形状と寸法を変化させる。その後、上述の通り、副偏向器と主偏向器により偏向されて、ステージ上に載置されたマスクに照射される。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２９３６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
マスクに所望のパターンを描画するには、電子ビームが所望の寸法と形状に成形されていることが必要となる。そこで、従来は、図１１（ａ）と図１１（ｂ）の各矢印で示す順序にしたがって描画したパターンを比較し、成形が正しく行われているか否かを評価していた。尚、これらの図において、第１の領域８０１、９０１に属するパターンはいずれも同じ形状と寸法であるが、第２の領域８０２、９０２に属するパターンは、第１の領域８０１、９０１に属するパターンよりＹ方向の寸法が短くなっている。
【０００７】
図１１（ａ）では、電子ビームは、まず、＋Ｘ方向に沿って、第１の領域８０１に属する１つ目のパターン８０３をショットし、次いで、２つ目のパターン８０４をショットする。同様の動作を繰り返して、第１の領域８０１内の全てのパターンをショットすると、成形偏向器は、第１のアパーチャ像を−Ｙ方向に偏向する。その後、電子ビームは、＋Ｘ方向に沿って第２の領域８０２内を図の左から順にショットして行く。
【０００８】
一方、図１１（ｂ）では、電子ビームは、まず、第１の領域９０１に属する１つ目のパターン９０３をショットし、次いで、第２の領域９０２に属する１つ目のパターン９０４をショットする。次に、第１の領域９０１に戻って２つ目のパターン９０５をショットした後、第２の領域９０２に属する２つ目のパターン９０６をショットする。これを繰り返して、第１の領域９０１内と第２の領域９０２内における全てのパターンをショットする。
【０００９】
図１１（ａ）の描画方法によれば、電子ビームが第１の領域８０１内を描画している間、副偏向器は、電子ビームを＋Ｘ方向に走査するという点で一定であり、成形偏向器の動作に殆ど変化はない。これに対して、図１１（ｂ）の描画方法では、第１の領域９０１の１つ目のパターン９０３から第２の領域９０２の１つ目のパターン９０４に移動する際に、成形偏向器は第１のアパーチャ像を−Ｙ方向に偏向し、副偏向器は＋Ｙ方向に電子ビームを走査する（以下、動作Ａと称す。）。また、第２の領域９０２の１つ目のパターン９０４から第１の領域９０１の２つ目のパターン９０５に移動する際には、成形偏向器は第１のアパーチャ像を＋Ｙ方向に偏向し、副偏向器は電子ビームを斜め４５度の方向に走査する（以下、動作Ｂと称す。）。
【００１０】
図１１（ａ）と図１１（ｂ）の各描画パターンを比較することにより、図１１（ａ）のように偏向器の動作を殆ど変化させない場合と、図１１（ｂ）のように偏向器の動作を頻繁に変化させる場合との寸法精度を比較することができる。ここで、図１１（ａ）の寸法精度に対して図１１（ｂ）の寸法精度に低下が見られた場合、動作Ａおよび動作Ｂの少なくとも一方に問題があることが分かる。しかしながら、動作Ａおよび動作Ｂの一方にのみ問題があった場合に、どちらの動作に問題があるのかを特定できなかった。例えば、寸法精度が劣っている箇所があった場合、これが１ショットの寸法精度が低下していることによるものなのか、それとも、電子ビームの照射位置がずれていることによるものなのかを区別することができなかった。さらに、実際の描画では、動作Ａと動作Ｂ以外にも多数の動作があり、これらの動作に問題があったとしても、図１１（ａ）および図１１（ｂ）の描画パターンによる評価では検知できなかった。
【００１１】
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、荷電粒子ビームを用いて描画されたパターンを評価し、所望のパターンが描画されていない場合に、その原因を特定することのできる荷電粒子ビーム描画装置の評価方法を提供することにある。
【００１２】
また、本発明の目的は、試料に所望のパターンを描画することのできる荷電粒子ビーム描画装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の態様は、第１のアパーチャを透過した荷電粒子ビームを成形偏向器で偏向して第２のアパーチャ上に結像し、前記第２のアパーチャを透過した前記荷電粒子ビームを副偏向器で偏向して試料面上にパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置の評価方法であって、
第１のダミーパターンを描画した直後に、前記第１のダミーパターンの第１のアパーチャ像を前記成形偏向器でＸ方向に偏向し、得られた第２のアパーチャ像を前記副偏向器でＸ方向に偏向して、前記第１のダミーパターンとＹ方向の寸法が同じでＸ方向の寸法が異なる第１の評価用パターンを描画し、前記第１の評価用パターンの寸法を測定する工程と、
第２のダミーパターンを描画した直後に、前記第２のダミーパターンの第１のアパーチャ像を前記成形偏向器でＸ方向に偏向し、得られた第２のアパーチャ像を前記副偏向器でＹ方向に偏向して、前記第２のダミーパターンとＹ方向の寸法が同じでＸ方向の寸法が異なる第２の評価用パターンを描画し、前記第２の評価用パターンの寸法を測定する工程と、
第３のダミーパターンを描画した直後に、前記第３のダミーパターンの第１のアパーチャ像を前記成形偏向器でＹ方向に偏向し、得られた第２のアパーチャ像を前記副偏向器でＸ方向に偏向して、前記第３のダミーパターンとＸ方向の寸法が同じでＹ方向の寸法が異なる第３の評価用パターンを描画し、前記第３の評価用パターンの寸法を測定する工程と、
第４のダミーパターンを描画した直後に、前記第４のダミーパターンの第１のアパーチャ像を前記成形偏向器でＹ方向に偏向し、得られた第２のアパーチャ像を前記副偏向器でＹ方向に偏向して、前記第４のダミーパターンとＸ方向の寸法が同じでＹ方向の寸法が異なる第４の評価用パターンを描画し、前記第４の評価用パターンの寸法を測定する工程と、
前記第１〜第４の評価用パターンの寸法を比較して、前記成形偏向器および前記副偏向器の偏向動作を評価することを特徴とするものである。
上記Ｘ方向は＋Ｘ方向と−Ｘ方向の両方を含み、上記Ｙ方向は＋Ｙ方向と−Ｙ方向の両方を含む。
【００１４】
本発明の荷電粒子ビーム描画装置の評価方法は、第５のダミーパターンを描画した直後に、前記第５のダミーパターンの第１のアパーチャ像を前記成形偏向器で＋４５度方向、−４５度方向、＋１３５度方向および−１３５度方向のいずれかに偏向し、得られた第２のアパーチャ像を前記副偏向器で＋４５度方向、−４５度方向、＋１３５度方向および−１３５度方向のいずれかに偏向して、前記第５のダミーパターンに相似する第５の評価用パターンを描画し、前記第５の評価用パターンの寸法を測定する工程をさらに有し、
前記第１〜第５の評価用パターンの寸法を比較して、前記成形偏向器および前記副偏向器の偏向動作を評価することが好ましい。
【００１５】
本発明の荷電粒子ビーム描画装置の評価方法では、前記各工程における評価用パターンを１ショットで描画したものと、複数のショットで描画したものとを用意し、これらを比較して、前記成形偏向器および前記副偏向器の偏向動作を評価することが好ましい。
【００１６】
本発明の荷電粒子ビーム描画装置の評価方法では、前記各工程で描画した評価用パターンに共通の系統的誤差を求め、各評価用パターンの寸法から前記系統的誤差を差し引いたデータを比較して、前記成形偏向器および前記副偏向器の偏向動作を評価することが好ましい。
【００１７】
本発明の第２の態様は、荷電粒子ビームの光路上に配置された成形偏向器と副偏向器により前記荷電粒子ビームの形状と照射位置を制御して、試料に所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置であって、
前記成形偏向器および前記副偏向器の特定の偏向動作と偏向量のずれ量との関係を求める手段と、
前記パターンの描画データから前記成形偏向器および前記副偏向器の偏向動作を予測する手段と、
特定の偏向動作に対する偏向量の補正値を算出する手段とを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の第１の態様によれば、所望のパターンが描画されていない場合に、その原因を特定することができる。
【００１９】
本発明の第２の態様によれば、試料に所望のパターンを描画することのできる荷電粒子ビーム描画装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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。
【００２１】
図１において、電子ビーム描画装置の試料室１内には、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、ステージ駆動回路４によりＸ方向（紙面における左右方向）とＹ方向（紙面における垂直方向）に駆動される。ステージ３の移動位置は、レーザ測長計等を用いた位置回路５により測定される。
【００２２】
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６、各種レンズ７、８、９、１１、１２、ブランキング用偏向器１３、成形偏向器１４、ビーム走査用の主偏向器１５、ビーム走査用の副偏向器１６、および、２個のビーム成型用アパーチャ１７、１８等から構成されている。
【００２３】
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１５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１６の偏向幅で決まる単位描画領域である。
【００２４】
副偏向領域の基準位置の位置決めは、主偏向器１５で行われ、副偏向領域５３内での描画は、副偏向器１６によって制御される。すなわち、主偏向器１５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１６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１４とビーム成型用アパーチャ１７、１８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。
【００２５】
図１で、記憶媒体である磁気ディスク２０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２０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２１に一時的に格納される。パターンメモリ２１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２２と描画データデコーダ２３に送られる。
【００２６】
パターンデータデコーダ２２からの情報は、ブランキング回路２４とビーム成型器ドライバ２５に送られる。具体的には、パターンデータデコーダ２２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２４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２５に送られる。そして、ビーム成型器ドライバ２５から、電子光学系１０の成形偏向器１４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。
【００２７】
図１の偏向制御部３０は、セトリング時間決定部２９に接続し、セトリング時間決定部２９は、副偏向領域偏向量算出部２８に接続し、副偏向領域偏向量算出部２８は、パターンデータデコーダ２２に接続している。また、偏向制御部３０は、ブランキング回路２４と、ビーム成型器ドライバ２５と、主偏向器ドライバ２６と、副偏向器ドライバ２７とに接続している。
【００２８】
描画データデコーダ２３の出力は、主偏向器ドライバ２６と副偏向器ドライバ２７に送られる。そして、主偏向器ドライバ２６から、電子光学系１０の主偏向部１５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２７から、副偏向器１６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。
【００２９】
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。
【００３０】
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５により行い、制御計算機１９からの信号に基づいて、ステージ駆動回路４によりステージ３を描画可能な位置まで移動させる。
【００３１】
次に、電子銃６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７により集光される。そして、ブランキング用偏向器１３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。
【００３２】
第１のアパーチャ１７に入射した電子ビーム５４は、第１のアパーチャ１７の開口部を通過した後、ビーム成型器ドライバ２５により制御された成形偏向器１４によって偏向される。そして、第２のアパーチャ１８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。
【００３３】
電子ビーム５４は、ビーム形状に成形された後、縮小レンズ１１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２６によって制御された主偏向器１５と、副偏向器ドライバ２７によって制御された副偏向器１６とにより制御される。主偏向器１５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１６は、副偏向領域５３内で描画位置を位置決めする。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
次に、制御計算機１９による描画制御について説明する。
【００３７】
制御計算機１９は、記憶媒体で磁気ディスク２０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２１に一時的に格納される。
【００３８】
パターンメモリ２１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２２と描画データデコーダ２３を介して、副偏向領域偏向量算出部２８、ブランキング回路２４、ビーム成型器ドライバ２５、主偏向器ドライバ２６、副偏向器ドライバ２７に送られる。
【００３９】
パターンデータデコーダ２２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２４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２８とビーム成型器ドライバ２５に送られる。
【００４０】
副偏向領域偏向量算出部２８は、パターンデータデコーダ２２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２９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。
【００４１】
セトリング時間決定部２９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２４、ビーム成型器ドライバ２５、主偏向器ドライバ２６、副偏向器ドライバ２７のいずれかに適宜送られる。
【００４２】
ビーム成型器ドライバ２５では、光学系１０の成形偏向器１４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。
【００４３】
描画データデコーダ２３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２６に送られる。次いで、主偏向器ドライバ２６から主偏向器１５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。
【００４４】
描画データデコーダ２３では、描画データに基づいて、副偏向器１６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２７に送られた後、副偏向器ドライバ２７から副偏向器１６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。
【００４５】
次に、描画されたパターンを評価して、電子ビームが所望の形状と寸法に成形され、所望の位置に照射されているかどうかを調べる方法について述べる。
【００４６】
成形偏向による偏向方向と偏向量は、直前に描画したパターンの形状と、これから描画するパターンの形状とによって一義的に決まる。例えば、図３（ａ）に示すように、直前に描画した矩形状パターンのＸ方向の寸法がａで、Ｙ方向の寸法がｂであるとする。そして、図３（ｂ）に示すように、これから描画する矩形状パターンのＸ方向の寸法が（ａ＋Δｘ）で、Ｙ方向の寸法がｂであるとする。この場合、成形偏向器は、直前に描画したパターンの第１のアパーチャ像を、＋Ｘ方向にΔｘだけ水平移動させればよい。ここで、直前に描画したパターンをダミーパターンとし、これから描画するパターンを評価用パターンとすれば、評価用パターンの描画直前に、成形偏向器と副偏向器の両方について一定の決まった動作をさせることができる。この一定の動作を複数種類用意し、これらを組み合わせて評価すれば、どの偏向器で問題が生じているのかを特定することが可能である。以下に、その具体的方法について説明する。
【００４７】
図４は、本実施の形態における評価用パターンの一例である。この評価用パターンは、評価用パターン１０１が描画される直前に、Ｙ方向の寸法が同じでＸ方向の寸法が短いダミーパターン１０２が描画されるようにしたことを特徴としている。尚、本実施の形態においては、評価用パターン１０１が描画される直前に、Ｙ方向の寸法が同じでＸ方向の寸法が長いダミーパターン１０２が描画されるようにしてもよい。
【００４８】
図４の評価用パターンを描画する場合、電子ビームは、まず、第１の領域１０３に属する１つ目のダミーパターン１０２を描画する。次いで、成形偏向器は、第１のアパーチャ像を＋Ｘ方向に偏向し、副偏向器は、第２のアパーチャ像を＋Ｘ方向に偏向して、１つ目の評価用パターン１０１を描画する。その後、成形偏向器は、第１のアパーチャ像を−Ｘ方向に偏向し、副偏向器は、第２のアパーチャ像を＋Ｘ方向に偏向して、２つ目のダミーパターン１０２を描画する。以降は上記操作を繰り返して、第１の領域１０３内の全てのパターンを描画する。
【００４９】
次に、副偏向器で電子ビームを走査して、第２の領域１０４内のパターンを描画する。描画方法は、第１の領域１０３の場合と同様である。
【００５０】
上記の操作を繰り返して描画された全ての評価用パターンでは、描画直前の偏向器の動作が一様となっている。すなわち、成形偏向器は、第１のアパーチャ像を＋Ｘ方向に偏向し、副偏向器は、第２のアパーチャ像を＋Ｘ方向に偏向する。これは、いずれの評価用パターンにおいても直前にダミーパターンを描画しているためであり、偏向器の偏向方向と偏向量は、直前に描画したパターンの形状と、これから描画するパターンの形状とによって一義的に決まるからである。
【００５１】
図５は、本実施の形態における評価用パターンの他の例である。この評価用パターンも、図３と同様に、評価用パターン２０１が描画される直前に、Ｙ方向の寸法が同じでＸ方向の寸法が短いダミーパターン２０２が描画されるようにしている。尚、本実施の形態においては、評価用パターン２０１が描画される直前に、Ｙ方向の寸法が同じでＸ方向の寸法が長いダミーパターン２０２が描画されるようにしてもよい。
【００５２】
図５の評価用パターンを描画する場合、電子ビームは、まず、第１の領域２０３に属する１つ目のダミーパターン２０２を描画する。次いで、成形偏向器は、第１のアパーチャ像を＋Ｘ方向に偏向し、副偏向器は、第２のアパーチャ像を＋Ｙ方向に偏向して、１つ目の評価用パターン２０１を描画する。その後、成形偏向器は、第１のアパーチャ像を−Ｘ方向に偏向し、副偏向器は、第２のアパーチャ像を＋Ｙ方向に偏向して、２つ目のダミーパターン２０２を描画する。そして、上記操作を繰り返して、第１の領域２０３内の全てのパターンを描画する。
【００５３】
次に、副偏向器で電子ビームを−Ｙ方向に走査した後、第２の領域２０４内のパターンを描画する。描画方法は、第１の領域２０３の場合と同様である。
【００５４】
上記の操作を繰り返して描画された全ての評価用パターンも、図４と同様に、描画直前の偏向器の動作が一様となっている。すなわち、ダミーパターンを描画した後、成形偏向器は第１のアパーチャ像を＋Ｘ方向に偏向し、副偏向器は第２のアパーチャ像を＋Ｙ方向に偏向して、評価用パターンを描画する。
【００５５】
図６も、本実施の形態における評価用パターンの他の例である。この評価用パターンでは、評価用パターン３０１が描画される直前に、Ｘ方向の寸法が同じでＹ方向の寸法が短いダミーパターン３０２が描画されるようになっている。尚、本実施の形態においては、評価用パターン３０１が描画される直前に、Ｘ方向の寸法が同じでＹ方向の寸法が長いダミーパターン３０２が描画されるようにしてもよい。
【００５６】
図６の評価用パターンを描画する場合、電子ビームは、まず、第１の領域３０３に属する１つ目のダミーパターン３０２を描画する。次いで、成形偏向器は、第１のアパーチャ像を＋Ｙ方向に偏向し、副偏向器は、第２のアパーチャ像を＋Ｘ方向に偏向して、１つ目の評価用パターン３０１を描画する。その後、成形偏向器は、第１のアパーチャ像を−Ｙ方向に偏向し、副偏向器は、第２のアパーチャ像を＋Ｘ方向に偏向して、２つ目のダミーパターン３０２を描画する。そして、上記操作を繰り返して、第１の領域３０３内の全てのパターンを描画する。
【００５７】
次に、副偏向器で電子ビームを−Ｘ方向に走査した後、第２の領域３０４内のパターンを描画する。描画方法は、第１の領域３０３の場合と同様である。
【００５８】
上記の操作を繰り返して描画された全ての評価用パターンも、図４や図５と同様に、描画直前の偏向器の動作が一様となっている。すなわち、ダミーパターンを描画した後、成形偏向器は第１のアパーチャ像を＋Ｙ方向に偏向し、副偏向器は第２のアパーチャ像を＋Ｘ方向に偏向して、評価用パターンを描画する。
【００５９】
図７も、本実施の形態における評価用パターンの他の例である。この評価用パターンでは、評価用パターン４０１が描画される直前に、Ｘ方向の寸法が同じでＹ方向の寸法が短いダミーパターン４０２が描画されるようになっている。尚、本実施の形態においては、評価用パターン４０１が描画される直前に、Ｘ方向の寸法が同じでＹ方向の寸法が長いダミーパターン４０２が描画されるようにしてもよい。
【００６０】
図７の評価用パターンを描画する場合、電子ビームは、まず、第１の領域４０３に属する１つ目のダミーパターン４０２を描画する。次いで、成形偏向器は、第１のアパーチャ像を＋Ｙ方向に偏向し、副偏向器は、第２のアパーチャ像を＋Ｙ方向に偏向して、１つ目の評価用パターン４０１を描画する。その後、成形偏向器は、第１のアパーチャ像を−Ｙ方向に偏向し、副偏向器は、第２のアパーチャ像を＋Ｙ方向に偏向して、２つ目のダミーパターン４０２を描画する。そして、上記操作を繰り返して、第１の領域４０３内の全てのパターンを描画する。
【００６１】
次に、副偏向器で電子ビームを−Ｙ方向に走査した後、第２の領域４０４内のパターンを描画する。描画方法は、第１の領域４０３の場合と同様である。
【００６２】
上記の操作を繰り返して描画された全ての評価用パターンも、図４〜図６と同様に、描画直前の偏向器の動作が一様となっている。すなわち、ダミーパターンを描画した後、成形偏向器は第１のアパーチャ像を＋Ｙ方向に偏向し、副偏向器は第２のアパーチャ像を＋Ｙ方向に偏向して、評価用パターンを描画する。
【００６３】
電子ビームが所望の形状と寸法に成形され、所望の位置に照射されているどうかを調べるには、図４〜図７のパターンを全て描画し、各パターンのＸ方向のＣＤ（critical dimension of pattern size）と、Ｙ方向のＣＤを測定し、また、各パターンの位置についても調べ、結果を総合的に判断するのがよい。
【００６４】
例えば、図４のパターンが所望の寸法で描画されていないが、図５〜図７のパターンはいずれも所望の寸法で描画されているとする。この場合は、電子ビームを（１）成形偏向器でＸ方向に偏向し、副偏向器でＸ方向に偏向する際の動作に問題があるが、その他の動作、すなわち、（２）成形偏向器でＸ方向に偏向し、副偏向器でＹ方向に偏向する動作、（３）成形偏向器でＹ方向に偏向し、副偏向器でＸ方向に偏向する動作、（４）成形偏向器でＹ方向に偏向し、副偏向器でＹ方向に偏向する動作には問題がないと推測できる。
【００６５】
また、図５のパターンが所望の寸法で描画されていないが、図４、図６および図７のパターンはいずれも所望の寸法で描画されているとする。この場合は、電子ビームを（１）成形偏向器でＸ方向に偏向し、副偏向器でＹ方向に偏向する動作に問題があるが、その他の動作、すなわち、（２）成形偏向器でＸ方向に偏向し、副偏向器でＸ方向に偏向する際の動作、（３）成形偏向器でＹ方向に偏向し、副偏向器でＸ方向に偏向する動作、（４）成形偏向器でＹ方向に偏向し、副偏向器でＹ方向に偏向する動作には問題がないと推測できる。
【００６６】
また、図６のパターンが所望の寸法で描画されていないが、図４、図５および図７のパターンはいずれも所望の寸法で描画されているとする。この場合は、電子ビームを（１）成形偏向器でＹ方向に偏向し、副偏向器でＸ方向に偏向する動作に問題があるが、その他の動作、すなわち、（２）成形偏向器でＸ方向に偏向し、副偏向器でＸ方向に偏向する際の動作、（３）成形偏向器でＸ方向に偏向し、副偏向器でＹ方向に偏向する動作、（４）成形偏向器でＹ方向に偏向し、副偏向器でＹ方向に偏向する動作には問題がないと推測できる。
【００６７】
さらに、図７のパターンが所望の寸法で描画されていないが、図４〜図６のパターンはいずれも所望の寸法で描画されているとする。この場合は、電子ビームを（１）成形偏向器でＹ方向に偏向し、副偏向器でＹ方向に偏向する動作に問題があるが、その他の動作、すなわち、（２）成形偏向器でＸ方向に偏向し、副偏向器でＸ方向に偏向する際の動作、（３）成形偏向器でＸ方向に偏向し、副偏向器でＹ方向に偏向する動作、（４）成形偏向器でＹ方向に偏向し、副偏向器でＸ方向に偏向する動作には問題がないと推測できる。
【００６８】
また、図４および図５のパターンが所望の寸法で描画されていないが、図６および図７のパターンはいずれも所望の寸法で描画されているとする。この場合は、電子ビームを（１）成形偏向器でＸ方向に偏向し、副偏向器でＸ方向に偏向する際の動作と、（２）成形偏向器でＸ方向に偏向し、副偏向器でＹ方向に偏向する動作とに問題があることになる。一方、その他の動作、すなわち、電子ビームを（３）成形偏向器でＹ方向に偏向し、副偏向器でＸ方向に偏向する動作と、（４）成形偏向器でＹ方向に偏向し、副偏向器でＹ方向に偏向する動作とには問題がない。以上のことから、成形偏向器でＸ方向に偏向する動作に問題があると推測できる。
【００６９】
また、図６および図７のパターンが所望の寸法で描画されていないが、図４および図５のパターンはいずれも所望の寸法で描画されているとする。この場合は、電子ビームを（１）成形偏向器でＹ方向に偏向し、副偏向器でＸ方向に偏向する動作と、（２）成形偏向器でＹ方向に偏向し、副偏向器でＹ方向に偏向する動作とに問題があることになる。一方、その他の動作、すなわち、電子ビームを（３）成形偏向器でＸ方向に偏向し、副偏向器でＸ方向に偏向する際の動作と、（４）成形偏向器でＸ方向に偏向し、副偏向器でＹ方向に偏向する動作とには問題がない。以上のことから、成形偏向器でＹ方向に偏向する動作に問題があると推測できる。
【００７０】
このように、本実施の形態では、図４〜図７のパターンを全て描画して、各評価用パターンの寸法測定を行い、各評価用パターンが所望の位置に所望の寸法で形成されているかどうかを調べる。そして、結果を総合的に判断することにより、偏向器のどの動作に問題が生じているのかを特定できるので、電子ビーム描画装置にフィードバックして動作に応じた補正を行えばよい。
【００７１】
具体的には、図１の電子ビーム描画装置において、測定したデータを磁気ディスク２０に格納し、制御計算機１９で読み出して、偏向動作とずれ量の相関算出部３２に送る。ここでは、成形偏向器および副偏向器の特定動作と偏向量のずれ量との関係が求められる。また、磁気ディスク２０から読み出された描画データに基づき、偏向動作予測部３１において、実際の描画パターンにおける成形偏向器と副偏向器の偏向動作が予測される。次いで、偏向動作とずれ量の相関算出部３２と偏向動作予測部３１の各データが偏向量補正値算出部３３に送られ、特定の偏向動作に対する偏向量の補正値が算出される。その後、このデータが偏向制御部３０に送られて、成形偏向器１４および／または副偏向器１６の偏向量が補正される。
【００７２】
また、本実施の形態においては、評価結果を総合的に判断して偏向器のどの動作に問題が生じているのかを特定し、その箇所の部品を調整または交換するようにしてもよい。この場合は、調整または交換後に再度同様の評価を行い、問題がなければ評価用の基板に代えてマスク上に描画する。さらに、本実施の形態の評価方法を電子ビーム描画装置の出荷前の検査に適用する場合には、問題が生じている箇所の部品を調整または交換した上で、再度同様の評価を行い、問題がなければ電子ビーム描画装置を出荷するようにすることができる。
【００７３】
描画されたパターンの評価は、具体的には、次のようにして行うことができる。
【００７４】
まず、リファレンスとして、成形偏向器による動作に変化を加えず、電子ビームの形状および寸法を一定にして描画を行い、ＣＤのばらつき（３σ）を求める。このとき、ＣＤの測定は、同一マスク内の複数の箇所で行ってもよく、あるいは、複数のマスクに描画して同一の箇所で行ってもよい。次に、図４〜図７のパターンを描画して、各パターンのＣＤを測定する。例えば、リファレンスのＣＤのばらつきが１．４ｎｍ〜２．０ｎｍの範囲であり、図４のパターンのばらつきが１．６ｎｍ（３σ）、図５のパターンのばらつきが２．４ｎｍ（３σ）であるとする。この場合、図４のパターンのばらつきは、リファレンスの誤差範囲内であるので、正常、すなわち、所望の寸法でパターンが形成されていると判定する。一方、図５のパターンのばらつきは、リファレンスの誤差範囲外であるので、異常、すなわち、所定の寸法でパターンが形成されていないと判定する。尚、図６〜図７のパターンについても同様である。
【００７５】
本実施の形態では、図４〜図７のパターンに加えて、さらに、図８に示すようなパターンを評価することが好ましい。具体的には、評価用パターンに相似するダミーパターンを描画し、次いで、このダミーパターンから４５度方向に評価用パターンを描画した後、評価用パターンの寸法を測定する。そして、図４〜図７の結果と併せて評価することが好ましい。
【００７６】
図８では、評価用パターン７０１が描画される直前に、評価用パターン７０１に相似するダミーパターン７０２が描画されるようになっている。
【００７７】
図８の評価用パターンを描画する場合、電子ビームは、まず、第１の領域７０３に属する１つ目のダミーパターン７０２を描画する。次いで、成形偏向器は、第１のアパーチャ像を＋４５度方向に偏向し、副偏向器も第２のアパーチャ像を＋４５度方向に偏向して、１つ目の評価用パターン７０１を描画する。その後、成形偏向器は、第１のアパーチャ像を−１３５度方向に偏向し、副偏向器は、第２のアパーチャ像を＋１３５度方向に偏向して、２つ目のダミーパターン７０２を描画する。そして、上記操作を繰り返して、第１の領域７０３内の全てのパターンを描画する。
【００７８】
次に、副偏向器で電子ビームを走査した後、第２の領域７０４内のパターンを描画する。描画方法は、第１の領域７０３の場合と同様である。
【００７９】
上記の操作を繰り返して描画された全ての評価用パターンも、図４〜図７と同様に、描画直前の偏向器の動作が一様となっている。すなわち、ダミーパターンを描画した後、成形偏向器は第１のアパーチャ像を＋４５度方向に偏向し、副偏向器は第２のアパーチャ像を＋４５度方向に偏向して、評価用パターンを描画する。尚、成形偏向器と副偏向器の偏向方向は、＋４５度方向、−４５度方向、＋１３５度方向および−１３５度方向のいずれかであればよい。また、成形偏向器と副偏向器の偏向方向は同じであってもよく、異なっていてもよい。
【００８０】
図４〜図８のパターンを評価することにより、電子ビーム描画装置において、電子ビームの光路の周囲に配置された８極の偏向器の内で、どの偏向器の動作に問題があるのかを特定することが可能となる。すなわち、電子ビーム描画装置では、偏向歪みの少なさ、偏向速度および製作の容易性から、４対（８個）の電極で構成された成形偏向器および副偏向器が用いられることが多い。図４〜図８のパターンを評価することにより、これらの偏向器の全ての動作を確認できる。但し、本実施の形態においては、成形偏向器および副偏向器を２対（４個）の電極で構成してもよく、その場合は、図４〜図７のパターンを評価することで、どの偏向器の動作に問題があるのかを特定できる。
【００８１】
上記例では、１つの評価用パターンを１ショットで描画する場合について述べたが、本実施の形態では、１つの評価用パターンを複数のショットで描画し、上記例と組み合わせて評価することが好ましい。これにより、各ショットの位置に由来する誤差を併せて評価することができる。
【００８２】
例えば、図９のような評価用パターンを準備し、図４の評価用パターンと比較する。図９のパターンは、図４のパターンと同様の形状および配置であるが、図４では評価用パターンを１ショットで形成するのに対し、図８では２ショットで形成する点で相違する。すなわち、図９において、電子ビームは、まず、第１の領域５０３に属する１つ目のダミーパターン５０２を描画する。次いで、成形偏向器は、第１のアパーチャ像を＋Ｘ方向に偏向し、副偏向器は、第２のアパーチャ像を＋Ｘ方向に偏向して、１つ目の評価用パターンの第１のパターン５０１ａをショットし、次いで、第２のパターン５０１ｂをショットする。その後、成形偏向器は、第１のアパーチャ像を−Ｘ方向に偏向し、副偏向器は、第２のアパーチャ像を＋Ｘ方向に偏向して、２つ目のダミーパターン１０２を描画する。上記操作を繰り返して、第１の領域１０３内の全てのパターンを描画した後は、副偏向器で電子ビームを−Ｘ方向に走査して、第２の領域１０４内のパターンを描画する。描画後は、評価用パターンのＸ方向の寸法を測定し、図９のパターンと図４のパターンとを比較する。両者の寸法が一致していなければ、副偏向器によるＸ方向の動作に異常が起きていると判断できる。
【００８３】
また、図１０のような評価用パターンを準備し、図５の評価用パターンと比較する。図１０のパターンも、図５のパターンと同様の形状および配置であるが、図５では評価用パターンを１ショットで形成するのに対し、図１０では２ショットで形成する点で相違する。すなわち、図１０において、電子ビームは、まず、第１の領域６０３に属する１つ目のダミーパターン６０２を描画する。次いで、成形偏向器は、第１のアパーチャ像を＋Ｘ方向に偏向し、副偏向器は、第２のアパーチャ像を＋Ｙ方向に偏向して、１つ目の評価用パターンの第１のパターン６０１ａをショットし、次いで、第２のパターン６０１ｂをショットする。その後、成形偏向器は、第１のアパーチャ像を−Ｘ方向に偏向し、副偏向器は、第２のアパーチャ像を＋Ｙ方向に偏向して、２つ目のダミーパターン６０２を描画する。上記操作を繰り返して、第１の領域６０３内の全てのパターンを描画した後は、ステージを−Ｘ方向に移動し、副偏向器で電子ビームを−Ｙ方向に走査して、第２の領域６０４内のパターンを描画する。描画後は、評価用パターンのＹ方向の寸法を測定し、図１０のパターンと図５のパターンとを比較する。両者の寸法が一致していなければ、副偏向器によるＹ方向の動作に異常が起きていると判断できる。
【００８４】
また、本実施の形態では、各評価用パターンのＣＤを測定した後、これらに共通する系統的誤差を求めることが好ましい。例えば、１枚の基板の所定領域内にある複数の評価用パターンについてＣＤを測定すると、得られた値は所定の分布を示す。図４〜図８のそれぞれについて同様の測定を行えば、各評価用パターンのそれぞれについて所定の分布を有するＣＤ値が得られる。そこで、各評価用パターンに共通する系統的誤差を求め、この値をＣＤ値から差し引いて得られたデータを比較すれば、より正確な評価を行うことが可能となる。
【００８５】
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。また、ダミーパターンおよび評価用パターンの形状は矩形に限られるものではなく、三角形などの他の形状であってもよく、１ショットの形状が三角形である電子ビームを複数ショットして、矩形状のパターンを形成してもよい。さらに、上記実施の形態では、ダミーパターンの直後に描画される評価用パターンが、ダミーパターンの＋Ｘ方向または＋Ｙ方向に位置する場合について述べたが、ダミーパターンの−Ｘ方向または−Ｙ方向に位置していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本実施の形態における電子ビーム描画装置の構成を示す概念図である。
【図２】本実施の形態による電子ビーム描画方法の一例である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、成形偏向器の動作とショット形状の関係を示す図である。
【図４】本実施の形態における評価用パターンの一例である。
【図５】本実施の形態における評価用パターンの一例である。
【図６】本実施の形態における評価用パターンの一例である。
【図７】本実施の形態における評価用パターンの一例である。
【図８】本実施の形態における評価用パターンの一例である。
【図９】本実施の形態における評価用パターンの一例である。
【図１０】本実施の形態における評価用パターンの一例である。
【図１１】（ａ）および（ｂ）は、従来のパターン評価方法を示す図である。
【符号の説明】
【００８７】
１    試料室
２    マスク
３    ステージ
４    ステージ駆動回路
５    位置回路
６    電子銃
７、８、９、１１、１２    各種レンズ
１０    光学系
１３    ブランキング用偏向器
１４    成形偏向器
１５    主偏向器
１６    副偏向器
１７    第１のアパーチャ
１８    第２のアパーチャ
１９    制御計算機
２０    磁気ディスク
２１    パターンメモリ
２２    パターンデータデコーダ
２３    描画データデコーダ
２４    ブランキング回路
２５    ビーム成形器ドライバ
２６    主偏向器ドライバ
２７    副偏向器ドライバ
２８    副偏向領域偏向量算出部
２９    セトリング時間決定部
３０    偏向制御部
３１    偏向動作予測部
３２    偏向動作とずれ量の相関算出部
３３    偏向量補正値算出部
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
１０１、２０１、３０１、４０１、７０１    評価用パターン
１０２、２０２、３０２、４０２、７０２    ダミーパターン
１０３、２０３、３０３、４０３、７０３    第１の領域
１０４、２０４、３０４、４０４、７０４    第２の領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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