(57)【要約】【課題】  ノイズによる悪影響を抑制することにより、レジストのラインエッジラフネスを低減することができ、ＣＤ精度の高いパターン描画を可能にする。【解決手段】  荷電粒子ビーム描画装置により、試料上のレジストに所望の図形パターンを描画するパターン描画方法であって、描画装置の構成要素２３，３１〜３５に対して、ノイズ発生器７０により周波数の異なる複数のノイズを順次注入し、構成要素２３，３１〜３５と周波数との組み合わせに対して同一パターンを試料２１上のレジストに描画し、レジストを現像して形成された複数のレジストパターンのエッジ形状を取得し、取得された各エッジ形状から形状誤差に関係する特性データを求め、求めた各特性データから形状誤差がしきい値以上となる構成要素と周波数との組み合わせを特定し、特定された構成要素の信号入力側に特定された周波数の帯域をカットするノイズフィルタを導入する。【選択図】      図３
2006073867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビーム又は電磁波ビームを用いた描画装置により、試料上のレジストに所望のパターンを描画するパターン描画方法であって、
前記描画装置の構成要素のうち描画精度に影響を与えるＭ個の構成要素に対して、周波数の異なるＮ個のノイズを順次注入する工程と、
前記Ｍ個の構成要素とＮ個の周波数との組み合わせに対して、同一デザインのパターンを同一試料上のレジストに描画する工程と、
前記レジストを現像して形成されたＭ×Ｎ個のレジストパターンのエッジ形状をそれぞれ取得する工程と、
前記取得された各エッジ形状から形状誤差に関係する特性データをそれぞれ求める工程と、
前記求めた各特性データから前記形状誤差が所定のしきい値以上になる構成要素と周波数との組み合わせを特定する工程と、
前記特定された組み合わせに対して、該組み合わせに該当する構成要素の信号入力側に該組み合わせに該当する周波数の帯域をカットするノイズ低減機構を挿入する工程と、
を含むことを特徴とするパターン描画方法。
【請求項２】
前記ノイズ低減機構として、ノイズフィルタ，フォトカプラー，又はノイズカットトランスを用いることを特徴とする請求項１記載のパターン描画方法。
【請求項３】
前記特性データを求める工程において、前記取得された各エッジ形状の所望の領域に対し、統計手法を用いてエッジ位置の統計的データを求め、これを特性データとすることを特徴とする請求項１記載のパターン描画方法。
【請求項４】
前記特性データを求める工程において、前記取得された各エッジ形状の所望の領域に対し、空間周波数分析を行ってエッジ位置の空間周波数分布を求め、これを特性データとすることを特徴とする請求項１記載のパターン描画方法。
【請求項５】
前記描画装置は前記ビームの寸法及び形状を可変する可変成形方式であり、可変成形されたビームのショットサイズよりも大きな領域に対して、前記レジストパターンのエッジ位置の特性データを求めることを特徴とする請求項１記載のパターン描画方法。
【請求項６】
前記可変成形されたビームを用いてパターン描画を行う際に、該ビームを所定の時間間隔でブランキングして照射することを特徴とする請求項５記載のパターン描画方法。
【請求項７】
荷電粒子ビーム又は電磁波ビームを用いた描画装置により、試料上のレジストに所望のパターンを描画するパターン描画方法であって、
前記描画装置の構成要素のうち描画精度に影響を与えるＭ個の各構成要素に対して、周波数の異なるＮ個のノイズを順次注入する工程と、
前記Ｍ個の構成要素とＮ個の周波数との組み合わせに対して、ビーム調整用マーク上で前記ビームを走査する工程と、
前記マークから反射されたビーム又は該マークを透過したビームを検出して、Ｍ×Ｎ個のビーム強度プロファイルを取得する工程と、
前記取得された各ビーム強度プロファイルの中から、該プロファイルの形状劣化が所定以上になる構成要素と周波数との組み合わせを特定する工程と、
前記特定された組み合わせに対して、該組み合わせに該当する構成要素の信号入力側に該組み合わせに該当する周波数の帯域をカットするノイズ低減機構を導入する工程と、
を含むことを特徴とするパターン描画方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビームやレーザービームなどを用いたパターン描画技術に係わり、特に半導体デバイスを製造するために使用されるパターン描画方法に関する。
【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要求は益々厳しくなる一方である。特に、マスクへの要求精度は非常に厳しく、これに伴いマスク描画装置の高精度化，高性能化が重要課題になっている。マスク描画装置としては一般に電子ビーム描画装置が用いられるが、この電子ビーム描画装置の高精度化の阻害要因には、設置環境の温度変動，磁場変動，機械的振動，電磁ノイズなどがある。そして、これらのノイズはパターン描画精度の低下を招く。
【０００３】
このようなノイズによる精度低下を改善する手法として、ノイズ検出用マークに所定周波数のビームと周波数を変更したビームを照射し、それぞれの反射するビームの信号を検出し周波数解析した情報から、うなりを利用してノイズの周波数と大きさを同定することにより描画装置の性能を管理する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、可変周波数制御電源を接続し、１つの電源を他の電源とは異なる周波数で電力供給してステージを連続移動しながら反射電子を測定し、電子ビームとステージの相対振動の周波数分析を行うことにより、連続移動によって生じるステージ相対振動を測定する手法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。さらに、この特許文献２には、信号発生器から発生させた振幅と周波数の異なるノイズを、信号ライン，電源ライン，アースラインに入力して、システム内のノイズ源を探す手法も記述されている。
【０００５】
しかしながら、これらの提案では、装置側からみたノイズ源を特定するだけであり、描画装置とレジスト材料，プロセス特性の相互に起因したレジストのラインエッジラフネス（ＬＥＲ）を十分に低減することができないために、パターン精度が得られない問題があった。さらに、レジスト材料，プロセス特性に影響の大きいノイズに対して適切な対策を効率良くできないために、時として過度なノイズ対策を取らざるを得なくなり、非経済的になる問題があった。また、描画装置の設置環境に起因してビームの振動特性が異なるために、装置を設置している工場毎に、試行錯誤を繰り返してノイズを低減している面があり、十分な手順が確立できていない問題があった。
【特許文献１】特開平９−３１２２４６号公報
【特許文献２】特開平６−３２６００９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、従来のパターン描画方法においては、設置環境の温度変動，磁場変動，機械的振動，電磁ノイズなどによりパターン描画精度の低下を招く問題があった。特に、これらのノイズを十分に低減できないと、レジストのラインエッジラフネス（ＬＥＲ）が増大し、描画パターンのＣＤ精度が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、電子ビームやレーザービームなどを用いたパターン描画において、ノイズによる悪影響を抑制することにより、レジストのラインエッジラフネスを低減することができ、ＣＤ精度の高いパターン描画を可能にするパターン描画方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明は、次のような構成を採用している。
【０００９】
即ち、本発明の一態様は、荷電粒子ビーム又は電磁波ビームを用いた描画装置により、試料上のレジストに所望のパターンを描画するパターン描画方法であって、前記描画装置の構成要素のうち描画精度に影響を与えるＭ個の構成要素に対して、周波数の異なるＮ個のノイズを順次注入する工程と、前記Ｍ個の構成要素とＮ個の周波数との組み合わせに対して、同一デザインのパターンを同一試料上のレジストに描画する工程と、前記レジストを現像して形成されたＭ×Ｎ個のレジストパターンのエッジ形状をそれぞれ取得する工程と、前記取得された各エッジ形状から形状誤差に関係する特性データをそれぞれ求める工程と、前記求めた各特性データから前記形状誤差が所定のしきい値以上になる構成要素と周波数との組み合わせを特定する工程と、前記特定された組み合わせに対して、該組み合わせに該当する構成要素の信号入力側に該組み合わせに該当する周波数の帯域をカットするノイズ低減機構を導入する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の別の態様は、荷電粒子ビーム又は電磁波ビームを用いた描画装置により、試料上のレジストに所望のパターンを描画するパターン描画方法であって、前記描画装置の構成要素のうち描画精度に影響を与えるＭ個の各構成要素に対して、周波数の異なるＮ個のノイズを順次注入する工程と、前記Ｍ個の構成要素とＮ個の周波数との組み合わせに対して、ビーム調整用マーク上で前記ビームを走査する工程と、前記マークから反射されたビーム又は該マークを透過したビームを検出して、Ｍ×Ｎ個のビーム強度プロファイルを取得する工程と、前記取得された各ビーム強度プロファイルの中から、該プロファイルの形状劣化が所定以上になる構成要素と周波数との組み合わせを特定する工程と、前記特定された組み合わせに対して、該組み合わせに該当する構成要素の信号入力側に該組み合わせに該当する周波数の帯域をカットするノイズ低減機構を導入する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、描画装置や描画装置の設置環境に起因して振動しているビームのホワイトノイズ成分のうち、レジストのＬＥＲに影響する装置構成要素とノイズの周波数成分を特定し、特定されたノイズを低減する対策を施すことによりＣＤ精度の高いパターンを描画することが可能になる。また、装置単独ではなく、レジスト材料やプロセス特性に適切なノイズ対策を行うことができるので、過度なノイズ対策が不必要になり経済的なメリットが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態を説明する前に、本発明の基本原理について説明しておく。
【００１３】
前述したように、電子ビーム描画装置等の高精度化の阻害要因には、設置環境の温度変動，磁場変動，機械的振動，電磁ノイズなどがある。中でも、電磁ノイズについては、上述の様々な制御機器や回路に影響を与え、各種アナログ回路やデジタル回路の制御が不安定になるとショット抜けなどの重大なエラーを引き起こすことがあり、単に描画精度のみならず信頼性が低下する。また、電磁ノイズは、ビーム形状の劣化やビーム位置の変動、更にはフォーカス変動などの原因にもなり、パターン精度の劣化を招く。
【００１４】
設置環境の温度変動，磁場変動などは、比較的長い周期で生じるために、主に描画順に応じたＣＤ変化を引き起こす傾向があり、描画結果に系統的な誤差をもたらすことが知られている。また、機械的振動，電磁ノイズなどは、その周波数特性に依存して、高周波ノイズの場合には、短周期のビーム形状変動や位置変動を引き起こすために、特に描画パターンのＣＤ精度に影響を与える。
【００１５】
また、ビームは描画装置や描画装置の設置環境に起因して発生する各種のノイズ成分の集合体によって振動している。発生する各種ノイズは、その周波数が広域に渡っていることが多く、この場合にはホワイトノイズとしてビームを振動させることになる。このようにビームは常にノイズの影響を受けて振動しているために、ビーム形状がぼけており、ビームエッジがシャープでない。このため、位置や時間的にみた場合に、レジストに照射されるビームのエネルギー分布が一様でなくなる。従って、レジスト内で反応するフォトン数が変化することになり、所謂ショットノイズの効果によりレジストのＬＥＲの増大を招く（J. Nakamura他, J. Photopolym. Sci. Technol. 11, 571(1998)）。
【００１６】
また、ＬＥＲは、レジストの特性やレジストプロセスにも起因しているが、描画装置のビーム特性、特にビームプロファイルによって、そのＬＥＲの程度が異なることが示されており（M. Yoshizawa、他, Microprocess conference 2004, “The impact of latent image quality on line edge roughness in electron lithography”）、描画装置とレジスト材料，プロセス特性の相関関係に支配される特徴が見られる。
【００１７】
同様に、ビームの位置が変動している場合には、その変動周期に応じてレジストに照射されるビーム位置も変化するために、結果としてＬＥＲが増大することになる。また、ショット単位で位置が変動している場合には、ショットつなぎエラーが生じ、副偏向単位，主偏向単位でビーム位置が変動する場合には、偏向つなぎエラーが発生する。また、機械的振動によるパターン精度の劣化は、例えばステージの振動により、ビーム位置が目的の位置と相対的にずれて照射されるために生じる。
【００１８】
このように精度劣化要因となる、環境温度の変動，磁場変動，機械的振動，電磁ノイズは、描画装置の設置環境に起因して大きく異なり、例えば導入された工場によって特性が異なるために、対策の仕方も一律にはできない問題がある。特に、電磁ノイズについては、設置レイアウト，設置方法よって大きく異なるために、一般的にその原因を追究することが難しく十分な対策を試行錯誤で行っている面が少なくない。
【００１９】
上述したように、一般的に描画装置のようなシステムにおいては、ノイズの周波数成分はＤＣレベルからＭＨｚ帯域まで広範囲に分布しており、成分に応じてシステムへの影響の度合いが異なる。これらのノイズがどのような結合によってシステムへ伝播してくるのか同定することが難しい。ノイズの侵入経路も複雑であり、空気中，信号ライン，電源ライン，アースラインを通じてくることが多い。
【００２０】
また、ノイズの発生源は、例えば各制御盤のアースラインがグラウンドループを形成している場合には、磁力線の変化に伴う電流によって生じる。この場合には、電気回路の基準電源電圧となるべきグランドが不安定になるために、回路が誤動作することになる。また、アースラインだけではなく、電源ラインや信号ラインにも同様にグラウンドループが起こり得、ノイズを発生させる問題がある。さらに、信号ラインとアースライン間の浮遊容量を介して形成されたグラウンドループも問題になることがある。個々の構成機器や、各種配管の取り回し方、真空ポンプなどの据付方も問題になる。そこで、グラウンドループを回避するために、各装置のグラウンドを個別に配線して１点にアースし、それを接地することが基本に行われている。
【００２１】
また、グランドの取り方だけでなく、信号ケーブル等の端末処理の仕方やクロストーク等も問題になるために、配線系統を細かに把握した後に、それぞれの状況に応じて対策をとることが必要になる。その他、動力線，回路や素子自身のノイズ、放射ノイズなども考慮する必要がある。
【００２２】
そこで本発明では、電子ビームやレーザービームなどを用いたパターン描画において、描画装置や描画装置の設置環境に起因して振動しているビームのホワイトノイズ成分のうち、レジストのＬＥＲに影響する装置構成要素とノイズの周波数成分を特定し、特定されたノイズを低減することによりＣＤ精度の高いパターンを描画することを可能にする。また、装置単独ではなく、レジスト材料やプロセス特性に適切なノイズ対策を行うことにより、過度なノイズ対策が不必要とし経済的な効果を得ることも可能にしている。
【００２３】
このために、各構成要素に対して電磁気的ノイズを注入する際に、各構成要素の電源ラインやアースラインに対して電源の周波数と異なる周波数帯域の電磁気的ノイズを１ないし複数の周波数、若しくは連続的にスウィープして注入することを特徴とし、特定された構成要素の電源ラインに対して、ノイズフィルタ，フォトカプラー，ノイズカットトランスなどのノイズ低減手段を導入することを特徴とする。
【００２４】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
【００２５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態方法に使用した可変成形型電子ビーム描画装置を示す概略構成図である。主な構成は、電子光学鏡筒１０，試料室２０，制御回路系３０，制御計算機系４０，計測系５０，及びデータ処理系６０である。
【００２６】
電子光学鏡筒１０は、電子銃１１，各種レンズ１２，ブランキング用スリット１３，各種偏向器１４，及び各種アパーチャ１５等で構成されている。
【００２７】
試料室２０には、試料（被描画基板）２１を搭載するステージ２２が配置され、このステージ２２はステージ駆動機構２３により駆動される。また、ステージ位置は、計測系５０のレーザー干渉計５１により計測され、ステージ駆動回路部３５によって制御される。ビーム電流密度は、ファラデイカップ２４により計測され、計測系５０のビーム電流計測器５２を通じて制御計算機４１へ電流値が伝達され、さらに電子銃１１の高電圧電源制御回路３１を通じて安定出力が保たれている。ステージ２２上に設けられたビーム調整用マーク２５は、電子ビームのショット回転，サイズを較正するために使用され、そのビームのプロファイルは、２次電子反射検出器２６によって計測される。
【００２８】
制御回路系３０には、高電圧電源制御回路３１，ブランキング制御回路部３２，可変成形ビーム寸法制御回路部３３，偏向制御回路部３４，及びステージ駆動回路部３５が含まれている。制御計算機系４０は、制御計算機４１，バッファメモリ４２，及び制御回路４３からなる。データ処理系６０は、ＣＡＤシステム６１，演算処理器６２，及びデータ変換器６３から構成される。
【００２９】
設計パターンデータ（ＣＡＤデータ）は、ＣＡＤシステム６１に入力され、演算処理器６２において近接効果補正，図形分割などの所定の処理が施された後、データ変換器６３でＥＢ用の特殊なマシンデータに変換される。演算処理器６２には演算結果を一時保存する機能としてバッファメモリが付属している。図形分割処理は、設計パターンデータを順次展開して読み込み、演算処理器６２の中の図形分割回路に転送して行われる。通常、図形分割は、描画処理時間を最短にするために装置の有するビーム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る。その際に、分割された各ショットの座標位置，サイズ，照射時間が設定される。
【００３０】
これらを含む描画条件がデータとして準備され、データ変換器６３に内蔵されるバッファメモリに一時保存される。さらに、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成形偏向データも準備される。マシンデータに変換された描画データは、従来通り短冊状のフレーム毎に区切られ、更にその中で副偏向領域単位に分割されている。次に、マシンデータは制御計算機系４０へ伝送され、マシンデータに基づいて制御計算機４１，バッファメモリ４２，及び制御回路４３により、ブランキング制御回路部３２，可変成形ビーム寸法制御回路部３３，偏向制御回路部３４，及びステージ駆動回路部３５が制御される。
【００３１】
電子銃１１を出た電子ビームはブランキング電極によりＯＮ／ＯＦＦ制御され、このＯＮ／ＯＦＦ時間の調整により描画時の照射量が設定される。ブランキング電極は、各種偏向器１４のうち電子銃側に位置しブランキング制御回路部３２と接続している。次に、ブランキングスリット１３を通過したビームは、可変成形ビーム寸法制御回路部３３と接続された成形偏向器、その下段に位置する成形アパーチャにより所定の形状と寸法に形成される。この成形ビームは、偏向制御回路部３４と接続する主偏向器，副偏向器により、被描画基板２１上で走査され、所望のパターン描画が施される。
【００３２】
図２は、本実施形態の動作を説明するための基本的なフローチャートである。
【００３３】
描画装置の構成要素のうち描画精度に影響を与えるＭ個の構成要素が予め選択されており、ＳＴＥＰ１では、これらのＭ個の構成要素の中から第Ｘ番目の構成要素を選択する。Ｘは１からＭまでの変数である。ＳＴＥＰ２では、第Ｘ番目の構成要素に対して電磁気的ノイズ発生手段を設定する。ＳＴＥＰ３では、ノイズ発生手段により第１の周波数を持ったノイズを発生し、構成要素に対して第１の周波数のノイズを、対象とする構成要素の信号ライン，電源ライン，アースラインの何れかに注入する。ノイズの種類はＮ個あり、Ｙはこの種類を示す変数である。ＳＴＥＰ４では、所定のテスト用のパターンを描画する。
【００３４】
次に、ノイズ発生手段により第２の周波数のノイズを発生して注入し、所定のパターンを描画する。Ｙ＝Ｎになるまでこれを繰り返して、第Ｎの周波数のノイズを注入し描画する。次に、ＳＴＥＰ１に戻り、第２番目の構成要素を選択し、以降ＳＴＥＰ２から４を繰り返し実行する。このように、先に設定したＭ個の構成要素とそれぞれに対して、ノイズ条件をＮ通りに変えて描画した際のテストパターンが描画されたことになる。
【００３５】
次にＳＴＥＰ５において、所定のレジスト処理（熱処理など）と現像を行い、Ｍ×Ｎ個のテストパターンを形成する。ＳＴＥＰ６では、これらのレジストパターンのエッジ形状を計測し、ＳＴＥＰ７において、これらの特性データを取得し解析する。ＳＴＥＰ８で、特性データから形状誤差が所定以上増大した装置構成要素と周波数帯域の組み合わせを特定し、ＳＴＥＰ９において、特定した構成要素の上流側（信号入力側）に注入した信号ライン，電源ライン，アースラインの何れかに応じて問題となるノイズ帯域を含んでノイズカットするフィルタ，フォトカプラー若しくはノイズカットトランスによるノイズ低減手段を導入する。これらのステップを経てノイズ除去の対策がされた後で、ＳＴＥＰ１０において本来のパターン描画を行う。
【００３６】
図３は、本実施形態の図２のプロセスを実現するための装置構成の一例として、図１の装置構成にノイズ発生器７０、ノイズ注入プローブ７１〜７７を付加したものである。ノイズ発生器７０は、所定の周波数を有した微小電圧を発生させる機能を有しており、ファンクションジェネレータとしての機能を持っている。この例では、ノイズは、ノイズ発生器７０に連結したクランプ式プローブ７１〜７７により各制御回路への信号ラインに注入される。また、ノイズ発生器７０は、制御計算機４１により、接続している複数のプローブに対して、所定のプローブに所定のノイズを発生させることができるように制御がされ、制御計算機４１によって、描画とノイズ注入のプロセスが管理される特徴がある。
【００３７】
この例では、発生ノイズとしての微小電圧の周波数を５５Ｈｚ，２ＭＨｚ，１２ＭＨｚ，２０ＭＨｚと４段階に設定するようにした。これらの周波数は商用電源，ショットの偏向時間，ステージレーザー干渉計のサンプリング時間，ブランキング電極のＯＮ／ＯＦＦ時間などの仕様を参考にして、各制御回路への信号伝達周期とは異なる周波数に設定している。本装置における信号伝達は１０ＭＨｚである。
【００３８】
前記図２のフローチャートに従い、ノイズ発生器７０，プローブ７１〜７７により、各制御回路３１〜３５、及びレーザー干渉計５１の信号線に順次ノイズを注入し、ＬＳパターン描画を行った。テストパターンは、０．７５μｍ幅，長さ１００μｍの５本のＬＳパターンとし、１条件につき、Ｘ方向とＹ方向のＬＳパターンを一組として描画した。この例の場合には、対象とする構成要素は制御回路部が６箇所、計測系１箇所の計７箇所であり、ノイズの周波数条件は４種類であるので、計２８通りの条件について、テストパターンが描画されることになる。但し、構成要素に対して、ノイズを注入しない場合の描画をリファレンスとして行っているので、総計３５通りのパターンとなる。
【００３９】
次に、６インチガラスレチクル（クロムオンガラス）を使用し、レジストには化学増幅型ポジレジストを用いて、描画を実施した。装置上の最大ショットサイズは約２μｍ□であり、加速電圧５０ｋｅＶ、電流密度２０Ａ／ｃｍ2 である。テストパターンの描画では、ショットサイズを０．７５μｍ×０．２μｍ（或いは０．２μｍ×０．７５μｍ）の矩形形状のショットを使用し、ショットのセトリング時間を４００ｎｓｅｃ、副偏向領域を６４μｍ□とした。Ｘ方向とＹ方向ＬＳパターンの描画においてはショットの縦横寸法を変更し、副偏向領域の中央にテストパターンの重心が来るように描画データを準備した。照射量は、レジスト感度に合わせて、基準の照射量を１０μＣ／ｃｍ2 とし、１重描画で近接効果補正描画はしていない。
【００４０】
このようにして描画した基板をスプレー式の現像装置を用いて現像し、形成されたレジストパターンを寸法ＳＥＭにより自動計測した。計測内容は、Ｘ及びＹ方向のＬＳパターンについて中央ラインのＳＥＭ画像の取得と、線幅寸法とＬＥＲである。ＳＥＭの計測倍率を５万倍として、長手方向４μｍエリアについて６４ポイントの線幅の平均寸法とＬＥＲの３σ値（６４点でのラインのばらつき量）を算出するようにした。
【００４１】
図４（ａ）（ｂ）に得られた結果として、ＬＥＲのデータのグラフを示す。図４（ａ）はＸ方向のＬＳパターン、図４（ｂ）はＹ方向のＬＳパターンについての結果である。グラフの縦軸はＬＥＲ（３σ）、横軸はノイズを注入した構成要素７１〜７７（それぞれをＡ１〜Ａ７と表記する）を示している。Ｘ方向のＬＳパターンのＬＥＲについては、Ａ３の構成要素、つまり可変成形ビーム寸法制御回路部３３に１２ＭＨｚのノイズを注入して描画した場合にＬＥＲが最も増大していることが分かる。可変成形ビーム寸法制御回路部３３に対するノイズとＬＥＲの因果関係は不明ではあるが、１２ＭＨｚ周辺のノイズが信号線に入ると成形ビームが、Ｙ方向に振動しているか、Ｙ方向のサイズが変動するために、結果としてＸ方向のラインエッジに成形ビームの振動若しくはビームサイズの変動に応じて、凹凸が生じたと予測される。
【００４２】
従って、描画装置における各種のノイズ成分のうち、可変成形ビーム寸法制御回路部３３については１２ＭＨｚ周辺のノイズの存在がＬＥＲに対して大きな影響を及ぼしていることが予測される。前述のように描画装置におけるホワイトノイズの成分がビームを振動させているが、そのビーム振動の各成分のＬＥＲへの寄与率はそれぞれが異なり、その中で特定の振動成分が、最終的なＬＥＲの大きさを決定する支配要因になっていると考えられる。この例では、５５Ｈｚ，２ＭＨｚ，１２ＭＨｚ，２０ＭＨｚのノイズによって、各制御回路を通じて誘起されるビームの各振動成分におけるＬＥＲの大きさを調査した結果を示した一例であるので、ホワイトノイズの中からＬＥＲが大きくなった制御回路におけるノイズ成分を低減することにより、トータルのＬＥＲを小さくすることが可能になると考えられる。
【００４３】
そこで次に、１２ＭＨｚより高周波のノイズをカットするフィルタとして、１０ＭＨｚ以下の周波数が通過するローパスフィルタを可変成形ビーム寸法制御回路部３３の信号線に対して導入し、ＬＥＲ低減ができるかをテストした。この状態で再度、同様のテスト描画を実施したところ、ＬＥＲは９ｎｍから６．５ｎｍへと２．５ｎｍ程度低減することが分かった。なお、図４（ａ）（ｂ）にみられるように、ノイズを注入しない場合には（図中にｒｅｆと表記）、Ｘライン，ＹラインのＬＥＲは６．５ｎｍ（３σ）程度であるが、これはホワイトノイズの各周波数成分のＬＥＲへの寄与の総和として生じた値であると考えられる。
【００４４】
なお、ローパスフィルタを導入する構成要素を特定する手段としては、ＬＥＲが所定の値以上に大きくなる構成要素と周波数との組み合わせ、例えば７ｎｍ以上に大きくなる組み合わせを選択すればよい。
【００４５】
以上のように、ＬＥＲ精度劣化に起因する特定の構成要素とノイズの周波数成分を抽出して、これを低減して描画を行うことにより、ＬＥＲ精度の改善効果のあることが検証できた。
【００４６】
このように本実施形態によれば、電子ビーム描画装置の構成要素のうちで描画精度を低下させる要因となる構成要素及びノイズの周波数との組み合わせを特定し、特定された構成要素の上流側に特定された周波数のノイズをカットするノイズ低減手段を設けることにより、描画時におけるノイズによる悪影響を抑制することができる。従って、レジストのラインエッジラフネスを低減することができ、ＣＤ精度の高いパターン描画が可能となる。そしてこの場合、ＣＤ精度へのノイズの影響が支配的な部分のみに効率良くノイズ低減手段を設けるため、無用な設備コストの増大を招くこともない。
【００４７】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図５〜図８を用いて説明する。本実施形態では、ノイズをアースラインに注入した場合を示す。また、注入したノイズ成分に対して、レジストパターンのエッジ形状の空間周波数分析により、エッジ位置の空間周波数分布を求めることにより、ノイズ対策を行う例である。
【００４８】
図５は、図１の装置構成の一部にノイズ発生器８０、ノイズ注入プローブ８１〜８５を付加したものであり、装置側では電子光学鏡筒１０，試料室２０，及び制御回路系３０を示したものである。その他の構成について、データ処理系６０や制御計算機系４０などは図１と同じであり、図５では省略して示している。
【００４９】
ノイズ発生器８０は、第１の実施形態と同様に所定の周波数を有した微小電圧を発生させる機能を有しており、これに連結したクランプ式プローブ８１〜８５により各制御回路のアースラインにノイズが注入される構成になっている。また、ノイズ発生器８０は、制御計算機４１により、接続している複数のプローブに対して、所定のプローブに所定のノイズを発生させることができるように制御がされ、制御計算機４１によって描画とノイズ注入のプロセスが管理される。
【００５０】
図６は、図５において電子銃高圧電源制御回路３１に５５Ｈｚのノイズを注入、描画、形成した場合に得られたレジストパターンのＳＥＭ画像データである。図７は、図６のＳＥＭ画像データから、ＬＥＲに関して空間周波数分析した結果の例である。ここでの空間周波数分析には、フーリエ変換によるパワースペクトル解析を使用している。特に、このような解析手法は一般的に周期的な構造パターンの平均周期長を調べる際に適しており、周期的構造体の存在が顕著な場合には、その空間周波数に相当する波数の位置にピークが発生する。
【００５１】
従って、ＬＥＲのように、そのエッジ凹凸の空間周期が多数存在するような場合に、それぞれの周期長の強度分布を知ることが可能になる。図７では、空間周波数（１／μｍ）が２０と４０弱の位置にピークが見られ、概ねピークを示したＬＥＲの周期は、２６ｎｍと５２ｎｍ程度であることが分かった。
【００５２】
そこで、電子銃高圧電源制御回路３１のアースラインに対してノイズカットトランスを導入し、ノイズの経路を絶縁することを試みた。再度、同様のテスト描画を実施したところ、ＬＥＲが大幅に改善することが確認できた。この例では、基本的に１点アース化を行って、システム構成を行っていたが、実際には、本アースラインが、別の構成ラインと浮遊容量で結合してノイズが侵入する何らかのグランドループが形成されていたと予測される。
【００５３】
図８は、改善後のレジストパターンのＳＥＭ像データであり、図９はそのＬＥＲに関して空間周波数分析した結果である。図９では、空間周波数が２０の位置のピークは大きく低減している。なお、空間周波数が４０弱の位置にピークがみられるが、これは別のビーム振動成分に起因するＬＥＲか、レジスト材料起因によるものと考えられる。
【００５４】
図１０は、別のレジスト材料として、非化学増幅型のポジレジストを使用し、同じ手順によりノイズを注入して描画をした場合についての空間周波数分析の結果である。図７に比べて空間周波数２０近傍のピーク位置はさらに低周波数側へシフトしており、空間周波数４０弱にみられたピークは消失している。同じ手順によりノイズを注入して描画をしたにも拘わらず、使用するレジストによってＬＥＲの特性データに違いが出ていることが分かる。特に、空間周波数４０弱にみられたピークがみられないことから、先の図９で見られた空間周波数が４０弱の位置のピークはレジスト材料起因によるものと推測され、装置起因ではないと考えられる。
【００５５】
以上のように、レジストパターンのエッジ形状の空間周波数分析により、エッジ位置の空間周波数分布を求めることにより、ＬＥＲ精度劣化に起因する特定の構成要素とノイズの周波数成分を抽出して、これを低減して描画を行うことにより、ＬＥＲ精度の改善効果のあることが検証できた。
【００５６】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態では、ノイズを制御回路構成機器の電源ラインに注入し、ビーム調整用マークを使用して分析した結果からノイズ対策を行った。図１１は可変成形ビーム寸法制御回路部３３の電源ラインにノイズを注入した例であり、図１２はステージ駆動回路部３５の電源ラインにノイズを注入した例である。
【００５７】
ここでは、可変成形された微小図形ショットをブランキングオフ状態として、描画装置に設けられたビーム調整用マーク２５の上を走査し、その反射電子の強度を２次電子反射検出器２６により検出して得られた強度プロファイルの形状を時間に対してフーリエ分析することにより、ビーム強度プロファイルの劣化原因となった装置構成要素と周波数帯域の組み合わせを特定し、ノイズ対策を行った。ビーム調整用マーク２５は、２次電子反射効率の高い重金属から形成されたドットパターンが適しており、Ｗから構成されている。
【００５８】
ノイズ発生器９０は、先の実施形態と同様に所定の周波数を有した微小電圧を発生させる機能を有しており、これに連結したクランプ式プローブ９１により、可変成形ビーム寸法制御回路部３３、ステージ駆動回路部３５の電源ラインにノイズを注入する。図１１と図１２では、ノイズ注入手段を外部から取り付けており、予め装置に組み込んでいない。
【００５９】
図１３は、一例として、図１１の構成において、周波数２００Ｈｚの成分を注入した場合に、得られたビームの反射２次電子像の強度を時間に対してＦＦＴ分析したデータを示したものである。このグラフから、ビームが約２００Ｈｚの高調波成分とそれよりも低い周波数成分でビームが振動しており、２００Ｈｚ付近のピーク振幅は２．５ｎｍよりも大きいことが分かる。
【００６０】
そこで、電源ラインにノイズカットトランスを導入し、同様に計測したビームについて高速フーリエ変換（ＦＦＴ）分析を行った結果、図１４のように、ピーク振幅の多くが減衰していることが分かった。総じてビーム振動が小さくなるために、ビームの空間プロファイルが改善することが期待される。従って、シャープな形状のビームを用いた場合には、振動が大きくビームがボケた状態で描画を行ったパターンに比べて、ショットノイズの影響が低減されるために、ＬＥＲのより小さいレジストパターンを形成することが可能になる。
【００６１】
以上のように、個別の機器に対してノイズを注入して、問題となる周波数帯域のノイズと、その問題となる構成機器を同定することにより、ビーム形状の劣化に大きく影響を与える部分を適切に改善できることが可能になった。
【００６２】
（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態で示した内容に限定されるものではない。実施形態では、可変成形型電子ビーム描画装置を例に用いたが、電子ビーム直接描画装置や、キャラクタープロジェクションタイプの電子ビーム描画装置、可変成形型とキャラクタープロジェクションタイプを組み合わせた電子ビーム描画装置に対して、本発明を適用可能であることは言うまでもない。また、電子ビーム転写装置のように、キャラクターパターンを一括して露光する場合を代表例として、キャラクターパターン上を電子ビーム走査する場合においても、必要に応じて適宜変更を加えることにより本発明を適用できる。また、電子ビームに限らず、イオンビーム等の荷電ビームや電磁波ビームとして紫外光やレーザービーム、Ｘ線ビームを用いた描画装置や半導体や液晶パネルなどへの露光装置においても、必要に応じて適宜変更を加えることにより本発明を実施することが可能である。ノイズ注入先は、信号ラインやアースラインに限定されるものではなく、電源ラインでも構わず、注入先も１箇所から複数箇所と適宜設定可能である。
【００６３】
また、実施形態では、ＳＥＭ計測により取得したＳＥＭ画像データからＬＥＲに関して空間周波数分析を行い、レジストのＬＥＲに影響する装置構成要素とノイズの周波数成分の特定を行っているが、光学式計測手段やＡＦＭを使用して、レジストのエッジ形状誤差に関係する特性データを取得することも可能である。さらに、ビーム強度プロファイルを反射２次電子像の強度より計測しているが、例えば透過型のマークを使用して、この透過電子線の強度プロファイルを計測することも可能である。この場合には、Ｓ／Ｎ比の良い信号が計測される利点がある。
【００６４】
また、実施形態では、ノイズ発生器とノイズ注入プローブを予め装置に組み込んで使用しているが、装置とは別にこれらのノイズ注入手段を準備しておき、ノイズ注入を行う時にだけノイズ注入手段を装置の各要素に対して付与しても良い。この場合には、ノイズ注入先と注入条件に応じて、その都度、ノイズ注入手段の取り付けと取り外しが必要になるために、作業面での効率が低下する問題はあるが、簡易的であり、別の装置に対しても使用できるメリットがある。
【００６５】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】第１の実施形態方法に使用した可変成形型電子ビーム描画装置を示す概略構成図。
【図２】第１の実施形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図３】図２のプロセスを実現するための電子ビーム描画装置の構成例を示す図。
【図４】第１の実施形態における実験データを示す図。
【図５】第２の実施形態方法に使用した可変成形型電子ビーム描画装置を示す概略構成図。
【図６】第２の実施形態におけるＳＥＭ画像データ（改善前）を示す図。
【図７】図６のＳＥＭ画像データからＬＥＲに関して空間周波数分析した結果の例を示す図。
【図８】第２の実施形態におけるＳＥＭ画像データ（改善後）を示す図。
【図９】図８のＳＥＭ画像データからＬＥＲに関して空間周波数分析した結果の例を示す図。
【図１０】図８のＳＥＭ画像データからＬＥＲに関して空間周波数分析した結果の他の例を示す図。
【図１１】第３の実施形態方法に使用した可変成形型電子ビーム描画装置を示す要部構成図。
【図１２】第３の実施形態方法に使用した可変成形型電子ビーム描画装置を示す要部構成図。
【図１３】図１１の構成において、ビームの反射２次電子像の強度を時間に対してＦＦＴ分析したデータを示す図。
【図１４】図１１の構成において、電源ラインにノイズカットトランスを導入した場合の、ビームの反射２次電子像の強度を時間に対してＦＦＴ分析したデータを示す図。
【符号の説明】
【００６７】
１０…電子光学鏡筒
１１…電子銃
１２…各種レンズ
１３…ブランキング用スリット
１４…各種偏向器
１５…各種アパーチャ
２０…試料室
２１…試料（被描画基板）
２２…ステージ
２３…ステージ駆動機構
２４…ファラデイカップ
３０…制御回路系
３１…電子銃高圧電源制御回路
３２…ブランキング制御回路部
３３…可変成形ビーム寸法制御回路部
３４…偏向制御回路部
３５…ステージ駆動回路部
４０…制御計算機系
４１…制御計算機
４２…バッファメモリ
４３…制御回路
５０…計測系
５１…レーザー干渉計
５２…ビーム電流計測系
６０…データ処理系
６１…ＣＡＤシステム
６２…演算処理器（近接効果補正演算器，図形分割回路）
６３…データ変換器
７０…ノイズ発生器
７１，７２，７３，７４，７５，７６，７７…ノイズ注入プローブ
８０…ノイズ発生器
８１，８２，８３，８４，８５…ノイズ注入プローブ
９０…ノイズ発生器
９１…ノイズ注入プローブ
１０１…高安定性定電圧電源
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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