(57)【要約】【課題】好適なセトリング時間を効率良く求める。【解決手段】本実施形態による荷電粒子ビーム描画装置の評価方法は、ＤＡＣアンプにより制御される偏向器を用いて荷電粒子ビームを偏向させて基板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る。この方法では、評価対象パターン部及び基準パターン部が交互に複数配置されたライン状の評価パターンを描画する工程を、前記ＤＡＣアンプのセトリング時間を可変にしながらセトリング時間毎に行って、複数の前記評価パターンを描画し、前記複数の評価パターンのラフネスを測定し、測定されたラフネスに基づいて前記ＤＡＣアンプのセトリング時間を決定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＡＣアンプにより制御される偏向器を用いて荷電粒子ビームを偏向させて基板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、
評価対象パターン部及び基準パターン部が交互に複数配置されたライン状の評価パターンを描画する工程を、前記ＤＡＣアンプのセトリング時間を可変にしながらセトリング時間毎に行って、複数の前記評価パターンを描画し、
前記複数の評価パターンのラフネスを測定し、
測定されたラフネスに基づいて前記ＤＡＣアンプのセトリング時間を決定する荷電粒子ビーム描画装置の評価方法。
【請求項２】
前記ＤＡＣアンプは、ショット形状を制御する第１成形偏向器に接続されており、
前記評価対象パターン部及び前記基準パターン部は、複数種の形状の図形を組み合わせたパターンであり、
前記評価対象パターン部を描画する際は、ショット毎にショット形状を変え、
前記基準パターン部を描画する際は、同じショット形状を連続してショット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】
前記評価対象パターン部及び前記基準パターン部は、矩形及び／又は直角三角形の組み合わせ方が異なる複数の矩形パターンを含む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装置の評価方法。
【請求項４】
前記ＤＡＣアンプは、ショットサイズを制御する第２偏向器に接続されており、
前記評価対象パターン部は、複数のサイズの異なる矩形を組み合わせた矩形パターンであり、
前記評価対象パターン部を描画する際は、ショット毎にショットサイズを変え、
前記評価対象パターン部は、１個の矩形からなる矩形パターン、又は複数の同サイズの矩形を組み合わせた矩形パターンであり、
前記基準パターン部を描画する際は、同じショットサイズを連続してショット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５】
前記ＤＡＣアンプは、基板上の荷電粒子ビームの照射位置を制御する対物偏向器に接続されており、
前記評価対象パターン部及び前記基準パターン部は、同サイズの複数の矩形を組み合わせたパターンであり、
前記評価対象パターン部を描画する際は、前記ＤＡＣアンプに評価対象のセトリング時間を設定し、
前記基準パターン部を描画する際は、前記評価対象のセトリング時間より長いセトリング時間を設定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調整方法。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
電子ビーム描画装置は、電子ビームを偏向器で偏向させて描画を行う。偏向器によるビーム偏向の役割には、例えばビームショットの形状やサイズの制御、ショット位置の制御、ビームのブランキングがある。ＤＡＣ（デジタルアナログコンバータ）アンプからの出力電圧で偏向器を駆動する際には、その負荷に応じた出力電圧のセトリング時間（整定時間）が必要になる。ここで、セトリング時間が足りないと、電子ビームの偏向移動量に誤差が生じ、描画精度を低下させる。一方、セトリング時間が長すぎると、スループットが低下する。そのため、描画精度が低下しない範囲で、できるだけ短いセトリング時間を設定することが望ましい。
【０００４】
従来、評価用のマスクに対し、セトリング時間を変えながら複数の評価パターンを描画すると共に、セトリング時間を十分長くして基準パターンを描画し、評価パターンの寸法測定結果と、基準パターンの寸法測定結果とを比較して、最適セトリング時間を決定していた。評価パターンと基準パターンとの描画位置が離れていると、プロセス起因の寸法変動が生じ得るため、基準パターンは、セトリング時間の異なる複数の評価パターンの各々の近傍に描画されていた。各セトリング時間を評価するにあたり、評価パターンの寸法と、これに対応する基準パターンの寸法とを測定する必要があるため、最適セトリング時間の決定に時間がかかっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−４１９５２号公報
【特許文献２】特開２００９−８８２０２号公報
【特許文献３】特開２０１３−５８６９９号公報
【特許文献４】特開２０１４−１８３２６７号公報
【特許文献５】特開２０１５−１５３８７３号公報
【特許文献６】特開２０１６−１４９４００号公報
【特許文献７】特開２０１３−７４１３０号公報
【特許文献８】特開２００８−７１９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、好適なセトリング時間を効率良く求めることが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を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置の評価方法は、ＤＡＣアンプにより制御される偏向器を用いて荷電粒子ビームを偏向させて基板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、評価対象パターン部及び基準パターン部が交互に複数配置されたライン状の評価パターンを描画する工程を、前記ＤＡＣアンプのセトリング時間を可変にしながらセトリング時間毎に行って、複数の前記評価パターンを描画し、前記複数の評価パターンのラフネスを測定し、測定されたラフネスに基づいて前記ＤＡＣアンプのセトリング時間を決定する。
【０００８】
本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置の評価方法において、前記ＤＡＣアンプは、ショット形状を制御する第１成形偏向器に接続されており、前記評価対象パターン部及び前記基準パターン部は、複数種の形状の図形を組み合わせたパターンであり、前記評価対象パターン部を描画する際は、ショット毎にショット形状を変え、前記基準パターン部を描画する際は、同じショット形状を連続してショットする。
【０００９】
本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置の評価方法において、前記評価対象パターン部及び前記基準パターン部は、矩形及び／又は直角三角形の組み合わせ方が異なる複数の矩形パターンを含む。
【００１０】
本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置の評価方法において、前記ＤＡＣアンプは、ショットサイズを制御する第２偏向器に接続されており、前記評価対象パターン部は、複数のサイズの異なる矩形を組み合わせた矩形パターンであり、前記評価対象パターン部を描画する際は、ショット毎にショットサイズを変え、前記評価対象パターン部は、１個の矩形からなる矩形パターン、又は複数の同サイズの矩形を組み合わせた矩形パターンであり、前記基準パターン部を描画する際は、同じショットサイズを連続してショットする。
【００１１】
本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置の評価方法において、前記ＤＡＣアンプは、基板上の荷電粒子ビームの照射位置を制御する対物偏向器に接続されており、前記評価対象パターン部及び前記基準パターン部は、同サイズの複数の矩形を組み合わせたパターンであり、前記評価対象パターン部を描画する際は、前記ＤＡＣアンプに評価対象のセトリング時間を設定し、前記基準パターン部を描画する際は、前記評価対象のセトリング時間より長いセトリング時間を設定する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、好適なセトリング時間を効率良く求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】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２】同第１の実施形態におけるビーム成形を説明する概略図である。
【図３】第１アパーチャ像と第２成形アパーチャの可変成形開口との重なり位置の例を示す図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は第１アパーチャ像の可変成形開口を通過する部分の例を示す図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は第１アパーチャ像の可変成形開口を通過する部分の例を示す図である。
【図６】描画領域を説明するための概略図である。
【図７】比較例による評価パターンを示す図である。
【図８】同第１の実施形態における評価パターンを示す図である。
【図９】（ａ）〜（ｅ）は同第１の実施形態における評価パターンの描画方法を説明する図である。
【図１０】（ａ）（ｂ）は遮光膜パターンの平面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｇ）は矩形パターンを構成する図形の組合せを示す図である。
【図１２】同第２の実施形態における評価パターンを示す図である。
【図１３】（ａ）（ｂ）は同第３の実施形態における評価パターンを示す図である。
【図１４】（ａ）（ｂ）は同第４の実施形態における評価パターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
［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１００は、描画部１５０と制御部１６０を備えた可変成形型の描画装置である。
【００１６】
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、ブランカ２１２、ブランキングアパーチャ２１４、第１成形アパーチャ２０３、投影レンズ２０４、第１成形偏向器２２０、第２成形偏向器２２２、第２成形アパーチャ２０６、対物レンズ２０７、主偏向器２３２（第１対物偏向器）、副偏向器２３０（第２対物偏向器）、及び副副偏向器２３４（第３対物偏向器）が配置されている。
【００１７】
第１成形偏向器２２０及び第２成形偏向器２２２は、円周状に等間隔に配置された８対（１６個）の電極を備えており、対向する電極間に電圧を印加することにより電子ビームを偏向させるように構成されている。
【００１８】
描画室１０３内には、ＸＹステージ１０５が配置されている。ＸＹステージ１０５上には、描画対象基板となる、レジストが塗布されたマスク（レチクル）、半導体ウェーハ等の試料１０１が配置される。
【００１９】
制御部１６０は、制御計算機１１０、偏向制御回路１２０、デジタルアナログ変換（ＤＡＣ）ユニット１３０、１３２、１３４、１３６、１３７、１３８、及び磁気ディスク装置等の記憶装置１４０を有している。制御計算機１１０、偏向制御回路１２０、及び記憶装置１４０は、バスを介して互いに接続されている。また、偏向制御回路１２０とＤＡＣユニット１３０、１３２、１３４、１３６〜１３８とは、バスを介して互いに接続されている。
【００２０】
制御計算機１１０は、ショットデータ生成部１１２、メモリ１１４、及びセトリング時間設定部１１６を有する。ショットデータ生成部１１２及びセトリング時間設定部１１６は、ハードウェアで構成してもよく、ソフトウェアで構成してもよい。
【００２１】
偏向制御回路１２０は、偏向量演算部１２２、偏向信号生成部１２４、及びメモリ１２６を有する。偏向量演算部１２２及び偏向信号生成部１２４はハードウェアで構成してもよく、ソフトウェアで構成してもよい。偏向量演算部１２２及び偏向信号生成部１２４の入出力データや演算中のデータはメモリ１２６に適宜格納される。
【００２２】
ＤＡＣユニット１３０は、偏向制御回路１２０から出力されたブランキング信号をデジタルアナログ変換し、増幅して、ブランカ２１２に印加される偏向電圧を出力する。
【００２３】
ＤＡＣユニット１３２は、偏向制御回路１２０から出力された第１成形偏向信号をデジタルアナログ変換し、増幅して、第１成形偏向器２２０に印加される偏向電圧を出力する。
【００２４】
ＤＡＣユニット１３４は、偏向制御回路１２０から出力された第２成形偏向信号をデジタルアナログ変換し、増幅して、第２成形偏向器２２２に印加される偏向電圧を出力する。
【００２５】
ＤＡＣユニット１３６は、偏向制御回路１２０から出力された副偏向データ信号をデジタルアナログ変換し、増幅して、副偏向器２３０に印加される偏向電圧を出力する。
【００２６】
ＤＡＣユニット１３７は、偏向制御回路ユニット１２０から出力された主偏向データ信号をデジタルアナログ変換し、増幅して、主偏向器２３２に印加される偏向電圧を出力する。
【００２７】
ＤＡＣユニット１３８は、偏向制御回路１２０から出力された副副偏向データ信号をデジタルアナログ変換し、増幅して、副副偏向器２３４に印加される偏向電圧を出力する。
【００２８】
記憶装置１４０（記憶部）には、複数の図形パターンから構成される描画データ（レイアウトデータ）が外部から入力され、格納されている。
【００２９】
電子鏡筒１０２内に設けられた電子銃２０１（放出部）から放出された電子ビーム２００は、ブランカ２１２（ブランキング偏向器）内を通過する際にブランカ２１２によって、ビームオンの状態では、ブランキングアパーチャ２１４を通過するように制御され、ビームオフの状態では、ビーム全体がブランキングアパーチャ２１４で遮蔽されるように偏向される。ビームオフの状態からビームオンとなり、その後ビームオフ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。
【００３０】
ブランカ２１２は、通過する電子ビーム２００の向きを制御して、ビームオンの状態とビームオフの状態とを交互に生成させる。例えば、ビームオンの状態ではブランカ２１２に偏向電圧が印加されず、ビームオフの際にブランカ２１２に偏向電圧が印加される。各ショットの照射時間により、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。
【００３１】
ブランカ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、矩形の開口３２（図２参照）を有する第１成形アパーチャ２０３全体に照射される。第１成形アパーチャ２０３の開口３２を通過することで、電子ビーム２００は矩形に成形される。
【００３２】
第１成形アパーチャ２０３を通過した第１アパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により、開口３４（図２参照）を有した第２成形アパーチャ２０６上に投影される。その際、第１成形偏向器２２０及び第２成形偏向器２２２によって、第２成形アパーチャ２０６上に投影される第１アパーチャ像は偏向制御され、後述の図３の通り、開口３４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。
【００３３】
第２成形アパーチャ２０６の開口３４を通過した第２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２３２、副偏向器２３０、及び副副偏向器２３４によって３段偏向され、連続的に移動するＸＹステージ１０５上に配置された試料１０１の目標位置に照射される。
【００３４】
図２は、第１成形アパーチャ２０３及び第２成形アパーチャ２０６によるビーム成形を説明するための概略的な斜視図である。第１成形アパーチャ２０３には、電子ビーム２００を成形するための矩形（長方形又は正方形）の開口３２が形成されている。
【００３５】
また、第２成形アパーチャ２０６には、第１成形アパーチャ２０３の開口３２を通過した電子ビーム２００を所望の形状に成形するための可変成形開口３４が形成されている。可変成形開口３４は、後述の図３の通り、開口３２の一辺に対して平行な辺３４ａ、３４ｅと、直交する辺３４ｂ、３４ｈと、開口３２の一辺に対して４５度又は１３５度をなす辺３４ｃ、３４ｄ、３４ｆ、３４ｇとが組み合わされた形状を有する。
【００３６】
可変成形開口３４の形状について詳述すると、辺３４ｃ、３４ｄ同士が直交し、辺３４ｆ、３４ｇ同士が直交する。辺３４ｆ、３４ｄの一端同士が辺３４ｅによって接続されている。辺３４ａの両端に、辺３４ｂ、３４ｈの一端側が直交状に連なり、辺３４ｂ、３４ｈの他端側がそれぞれ辺３４ｃ、３４ｇの一端に連なっている。可変成形開口３４は、辺３４ｃ〜３４ｇによって囲まれた六角形状部と、辺３４ａ、３４ｂ、３４ｈによって囲まれ該六角形状部に連なる四角形状部とを共有した八角形状である。
【００３７】
電子銃２０１から照射され、第１成形アパーチャ２０３の開口３２を通過した電子ビーム２００は、第１成形偏向器２２０及び第２成形偏向器２２２により偏向され、可変成形開口３４を通過し、所望の寸法及び形状の電子ビームとなる。第２成形アパーチャ２０６の可変成形開口３４の一部を通過した所望の寸法及び形状の電子ビームが、所定の一方向（例えば、Ｘ方向とする）に連続的に移動するＸＹステージ１０５上に搭載された試料１０１に照射される。すなわち、第１成形アパーチャ２０３の開口３２と第２成形アパーチャ２０６の可変成形開口３４との両方を通過できるビーム形状が、Ｘ方向に連続的に移動するＸＹステージ１０５上に搭載された試料１０１の描画領域に描画される。
【００３８】
図２の例では、第１成形アパーチャ２０３の開口３２を通過することでまず矩形に成形され、次いで、第２成形アパーチャ２０６の可変成形開口３４の１３５度の辺３４ｃを含む領域に照射される。その結果、開口３２で成形された矩形の電子ビームのうち、可変成形開口３４の１３５度の辺３４ｃよりも可変成形開口３４の内側に照射された電子ビームのみが、第２成形アパーチャ２０６で遮断されずに可変成形開口３４を通過する。これにより、電子ビーム２００は、ビーム軸心方向と垂直な断面形状が直角二等辺三角形となるように成形され、直角二等辺三角形のショットビーム３６が試料１０１上に照射される。
【００３９】
図３は、第１成形アパーチャ２０３の開口３２を通過した第１アパーチャ像５０と、第２成形アパーチャ２０６の可変成形開口３４との重なり位置の例を示す平面図である。
【００４０】
電子ビーム２００を矩形に成形する場合、第１アパーチャ像５０は、第１成形偏向器２２０及び第２成形偏向器２２２によって偏向されて、＃１で示す位置に照射される。可変成形開口３４を通過する斜線部分が成形された像となる。
【００４１】
左下に直角の角が位置する直角二等辺三角形に電子ビーム２００を成形する場合、第１アパーチャ像５０は、第１成形偏向器２２０及び第２成形偏向器２２２によって偏向されて、辺３４ｃの途中の＃２で示す位置に照射される。可変成形開口３４を通過する斜線部分が成形された像となる。
【００４２】
右下に直角の角が位置する直角二等辺三角形に電子ビーム２００を成形する場合、第１アパーチャ像５０は、第１成形偏向器２２０及び第２成形偏向器２２２によって偏向されて、辺３４ｇの途中の＃３で示す位置に照射される。可変成形開口３４を通過する斜線部分が成形された像となる。
【００４３】
右上に直角の角が位置する直角二等辺三角形に電子ビーム２００を成形する場合、第１アパーチャ像５０は、第１成形偏向器２２０及び第２成形偏向器２２２によって偏向されて、辺３４ｆの途中の＃４で示す位置に照射される。可変成形開口３４を通過する斜線部分が成形された像となる。
【００４４】
左上に直角の角が位置する直角二等辺三角形に電子ビーム２００を成形する場合、第１アパーチャ像５０は、第１成形偏向器２２０及び第２成形偏向器２２２によって偏向されて、辺３４ｄの途中の＃５で示す位置に照射される。可変成形開口３４を通過する斜線部分が成形された像となる。
【００４５】
図４（ａ）、（ｂ）及び図５（ａ）、（ｂ）に示すように、第１アパーチャ像５０の可変成形開口３４を通過する部分の大きさを変えることで、矩形又は相似形の直角二等辺三角形状を保持したまま像（ショット）の寸法が変化する。図４（ａ）では第１アパーチャ像５０と可変成形開口３４との重なりを小さくすることにより小寸法の矩形像を形成している。図４（ｂ）では、第１アパーチャ像５０と可変成形開口３４との重なりを大きくすることにより大寸法の矩形像を形成している。図５（ａ）では第１アパーチャ像５０と可変成形開口３４との重なりを小さくすることにより小寸法の直角二等辺三角形の像を形成している。図５（ｂ）では第１アパーチャ像５０と可変成形開口３４との重なりを大きくすることにより大寸法の直角二等辺三角形の像を形成している。
【００４６】
このように、第２成形アパーチャ２０６上での第１アパーチャ像５０の照射位置（偏向位置）を変えることで、電子ビーム２００を所望のサイズの５種類の図形（矩形及び４種類の直角二等辺三角形）に成形することができる。本実施形態では、第１成形偏向器２２０によりショット形状が制御され、第２成形偏向器２２２によりショットサイズが制御される。
【００４７】
図６は、描画領域を説明するための概略図である。図６において、試料１０１の描画領域１０は、主偏向器２３２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２３０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に仮想分割される。そして、各ＳＦ３０は、副副偏向器２３４の偏向可能サイズで、メッシュ状に複数のアンダーサブフィールド（ＵＳＦ：ここでは第３の偏向領域を意味するＴｅｒｔｉａｒｙ
Ｆｉｒｌｄの略語を用いて「ＴＦ」とする。）４０に仮想分割される。そして、各ＴＦ４０の各ショット位置４２にショット図形が描画される。各ＳＦ内のＴＦ分割数は、ＴＦの熱拡散計算によって描画動作が律速しない程度の数が望ましい。例えば、縦横１０個以下が好ましく、より好ましくは縦横５個以下である
【００４８】
成形された電子ビーム２００で試料１０１に描画する際、まず、主偏向器２３２が、ショットされるＳＦ３０の基準位置に、成形された電子ビーム２００を偏向する。ＸＹステージ１０５は移動しているため、主偏向器２３２はＸＹステージ１０５の移動に追従するように電子ビーム２００を偏向する。そして、副偏向器２３０が当該ＳＦ３０の基準位置から、当該ＳＦ３０内のショットされるＴＦ４０の基準位置に、成形された電子ビーム２００を偏向する。そして、副副偏向器２３４により偏向された電子ビーム２００が、ＴＦ４０内の各位置に照射される。
【００４９】
このような描画動作を行うにあたり、まず、ショットデータ生成部１１２が記憶装置１４０から描画データ（パターンデータ）を読み出し、複数段のデータ変換処理を行って装置固有のショットデータを生成する。描画データには、複数の図形パターンの形状及び位置が定義されている
【００５０】
ショットデータ生成部１１２は、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できる最大ショットサイズで分割し、ショット図形を生成する。図形パターンの分割後、ショットデータ生成部１１２は、ショット図形毎にショットデータを生成する。ショットデータには、例えば、図形種、図形サイズ、照射位置、照射時間等が定義される。ショットデータに含まれる“図形種”により第１成形偏向器２２０の偏向量が制御され、“図形サイズ”により第２成形偏向器２２２の偏向量が制御される。
【００５１】
ショットデータ生成部１１２は、各ショットデータを、当該ショット図形が配置されるＴＦ４０に割り振る。また、ショットデータ生成部１１２は、ＳＦ３０毎に、当該ＳＦ内の複数のＴＦの描画順序を設定する。生成されたショットデータはメモリ１１４に格納される。
【００５２】
セトリング時間設定部１１６は、ＤＡＣユニット１３０、１３２、１３４、１３６〜１３８の各々のセトリング時間を設定し、偏向制御回路１２０に通知する。
【００５３】
偏向制御回路１２０は、メモリ１１４に格納されたショットデータを制御計算機１１０から受け取る。偏向量演算部１２２は、入力されたショットデータを用いて、ブランカ２１２、第１成形偏向器２２０、第２成形偏向器２２２、主偏向器２３２、副偏向器２３０、及び副副偏向器２３４における各偏向量を演算する。
【００５４】
偏向信号生成部１２４は、ブランカ２１２における偏向量からブランキング信号を生成し、ＤＡＣユニット１３０へ出力する。偏向信号生成部１２４は、第１成形偏向器２２０における偏向量から第１成形偏向信号を生成し、ＤＡＣユニット１３２へ出力する。偏向信号生成部１２４は、第２成形偏向器２２２における偏向量から第２成形偏向信号を生成し、ＤＡＣユニット１３４へ出力する。
【００５５】
偏向信号生成部１２４は、主偏向器２３２における偏向量から主偏向データ信号を生成し、ＤＡＣユニット１３７へ出力する。偏向信号生成部１２４は、副偏向器２３０における偏向量から副偏向データ信号を生成し、ＤＡＣユニット１３６へ出力する。偏向信号生成部１２４は、副副偏向器２３４における偏向量から副副偏向データ信号を生成し、ＤＡＣユニット１３８へ出力する。
【００５６】
また、偏向制御回路１２０は、セトリング時間設定部１１６から通知されたセトリング時間になるように、ＤＡＣユニット１３０、１３２、１３４、１３６〜１３８に対し、制御信号を出力する。
【００５７】
ＤＡＣユニット１３０、１３２、１３４、１３６〜１３８が、偏向制御回路１２０から出力された信号に基づいて偏向電圧を生成し、対応する偏向器の各電極に印加する。
【００５８】
本実施形態では、試料１０１としての評価用基板をＸＹステージ１０５上に載置し、以下に示す評価パターンを描画し、ＤＡＣユニット１３２の最適セトリング時間を求める。
【００５９】
本実施形態に係る最適セトリング時間の算出方法の説明に先立ち、比較例による最適セトリング時間の算出方法について説明する。図７は比較例による評価パターン３１０及び基準パターン３２０を示す。評価パターン３１０及び基準パターン３２０は、図３の＃３と＃５の直角二等辺三角形を交互に配置したラインパターンである。図７に示す例では、各図形に、ショット順にＳ１、Ｓ２、Ｓ３・・・という符号を付している。基準パターン３２０は評価パターン３１０の近傍に描画される。
【００６０】
＃３の直角二等辺三角形と、＃５の直角二等辺三角形とを、図中左端から右側へ向かって交互にショットすることで評価パターン３１０が描画される。第１成形偏向器２２０は、１ショット毎にショット形状を変更する。このとき、ＤＡＣユニット１３２には評価対象のセトリング時間が設定されている。
【００６１】
一方、基準パターン３２０は、図中左端から右側へ向かって＃３の直角二等辺三角形を連続してショットした後、左端に戻り、続いて＃５の直角二等辺三角形を連続してショットする。＃３の直角二等辺三角形を連続してショットしている間、及び＃５の直角二等辺三角形を連続してショットしている間は、第１成形偏向器２２０はショット形状を変更しない。
【００６２】
基準パターン３２０は、同じ形状を連続してショットする。以下、同じ形状を連続してショットするように、形状に基づいてショット順序を並び替えてショットを行うことを「ソートＯＮ」という。一方、評価パターン３１０のように、形状によらず端から順にショットすることを「ソートＯＦＦ」という。
【００６３】
評価したいセトリング時間毎に、評価パターン３１０を描画し、さらにその近傍に基準パターン３２０を描画する。評価パターン３１０と基準パターン３２０が描画された基板を現像してレジストパターンを形成し、レジストパターンを下層の遮光膜に転写し、遮光膜パターンの寸法を測定する。評価パターンと基準パターンとの寸法誤差が所定値以下となる範囲で、最も短いセトリング時間を最適セトリング時間とする。しかし、この比較例による手法は、評価したいセトリング時間毎に、評価パターン３１０及び基準パターン３２０を描画し、各々の寸法を測定するため、最適セトリング時間を求めるのに時間がかかる。
【００６４】
そこで、本実施形態では、図８に示すように、ソートＯＦＦで描画する第１パターン部４１０と、ソートＯＮで描画する第２パターン部４２０とを交互に配置・連結したライン状の評価パターン４００を描画する。例えば、第１パターン部４１０及び第２パターン部４２０は、それぞれ、図３の＃３の直角二等辺三角形と、＃５の直角二等辺三角形とを組み合わせた矩形状のパターンである。図７と同様に、図８においても、各図形に、ショット順にＳ１、Ｓ２、Ｓ３・・・という符号を付している。
【００６５】
図９（ａ）〜（ｅ）を用いて評価パターン９００の描画方法を説明する。図９（ａ）に示すように、＃３の直角二等辺三角形をショットし、次に＃５の直角二等辺三角形をショットして、１つ目の第１パターン部４１０を描画する。続いて、図９（ｂ）に示すように、１つ目の第１パターン部４１０から所定間隔を空けた位置に、＃３の直角二等辺三角形をショットし、次に＃５の直角二等辺三角形をショットして、２つ目の第１パターン部４１０を描画する。
【００６６】
これを繰り返し、図９（ｃ）に示すように、所定間隔を空けて、複数の第１パターン部４１０を描画する。複数の第１パターン部４１０の描画では、＃３の直角二等辺三角形と、＃５の直角二等辺三角形とが交互にショットされる。このとき、ＤＡＣユニット１３２には評価対象のセトリング時間が設定されている。
【００６７】
次に、図９（ｄ）に示すように、第１パターン部４１０間（と図中右端の第１パターン部４１０の右側）に、＃５の直角二等辺三角形をショットする。
【００６８】
続いて、図９（ｅ）に示すように、第１パターン部４１０間（及び図中右端の第１パターン部４１０の右側）に、＃３の直角二等辺三角形を順にショットする。このようにして、ソートＯＦＦで描画する第１パターン部４１０（評価対象パターン部）と、ソートＯＮで描画する第２パターン部４２０（基準パターン部）とを交互に配置・連結した、ライン状の評価パターン４００が描画される。
【００６９】
このような評価パターン４００を、評価したいセトリング時間毎に描画する。セトリング時間が異なる複数の評価パターン４００が描画された基板を現像して、レジストパターンを形成する。続いて、レジストパターンをマスクとして下層の遮光膜（例えばクロム膜）をエッチングし、遮光膜パターンを形成する。図１０（ａ）はセトリング時間が足りている場合の遮光膜パターンの平面図であり、図１０（ｂ）はセトリング時間が不足している場合の遮光膜パターンの平面図である。図１０（ａ）（ｂ）に示すように、セトリング時間が不足している場合、ラフネス（ＬＥＲ：Line  Edge  Roughness）が悪化する。
【００７０】
セトリング時間が異なる複数の遮光膜パターンのラフネスを測定し、ラフネスが所定値以下となる遮光膜パターンのセトリング時間のうち、最も短いセトリング時間を最適セトリング時間として算出する。
【００７１】
本実施形態によれば、セトリング時間毎に１本の評価パターン４００を描画し、ラフネスを測定すればよい。比較例のように、セトリング時間毎に、評価パターン３１０と基準パターン３２０との２本のパターンを描画して寸法測定する方法と比較して、ＤＡＣユニット１３２の最適セトリング時間を効率良く求めることができる。
【００７２】
上記実施形態において、ラフネスのポジションを空間周波数でフーリエ変換し、ショット周期のピークで、セトリング時間が足りているか否かを判定してもよい。この方法により、寸法測定点数を削減することができる。
【００７３】
上記実施形態では、第１パターン部４１０と第２パターン部４２０とを１個ずつ交互に配置していたが、ｎ個（ｎは２以上の整数）ずつ交互に配置してもよい。
【００７４】
上記実施形態では、第１パターン部４１０を描画した後に第２パターン部４２０を描画する例について説明したが、第２パターン部４２０を描画した後に第１パターン部４１０を描画してもよい。
【００７５】
［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、＃３の直角二等辺三角形と＃５の直角二等辺三角形とを組み合わせて矩形状の第１パターン部４１０及び第２パターン部４２０を描画する例について説明したが、矩形パターンを作成するための図形の組合せはこれに限定されない。例えば、矩形パターンの描画には、図１１（ａ）〜（ｇ）に示すような７種類の組合せが考えられる。
【００７６】
本実施形態では、図１２に示すように、図形の組合せが異なる矩形パターンＲ１〜Ｒ７と、＃１の矩形のみによる参照用の矩形パターンＲ８とを、ソートＯＦＦで描画した第１パターン部５１０（評価パターン部）と、ソートＯＮで描画した第２パターン部５２０（基準パターン部）とを交互に配置・連結し、ライン状の評価パターン５００を形成する。矩形パターンＲ１〜Ｒ７は、それぞれ図１１（ａ）〜（ｇ）に対応している。第１パターン部５１０及び第２パターン部５２０の各図形に、ショット順にＳ１、Ｓ２、Ｓ３・・・という符号を付している
【００７７】
このような評価パターン５００を、評価したいセトリング時間毎に描画する。セトリング時間が異なる複数の評価パターン５００が描画された基板を現像して、レジストパターンを形成する。続いて、レジストパターンをマスクとして下層の遮光膜をエッチングし、遮光膜パターンを形成する。遮光膜パターンのラフネスを測定し、ラフネスが所定値以下となる遮光膜パターンのセトリング時間のうち、最も短いセトリング時間を最適セトリング時間として算出することができる。
【００７８】
本実施形態では、１本の評価パターンに図形の組合せが異なる複数の矩形パターンＲ１〜Ｒ７が含まれているため、図形の組合せ毎に評価パターンを描画する必要がなく、ＤＡＣユニット１３２の最適セトリング時間を効率良く求めることができる。
【００７９】
また、遮光膜パターンのエッジポジションから、どの図形の組合せでラフネスが悪化するかを検出できる。
【００８０】
［第３の実施形態］
上記第１、第２の実施形態では、第１成形偏向器２２０に接続されたＤＡＣユニット１３２の最適セトリング時間を求める方法について説明したが、本実施形態ではショットサイズを制御する第２成形偏向器２２２に接続されたＤＡＣユニット１３４の最適セトリング時間を求める方法について説明する。
【００８１】
本実施形態では、図１３（ａ）に示すように、図形種を＃１の矩形とし、サイズの異なる２つの矩形を組み合わせた第１パターン部６１０（評価対象パターン部）と、同じサイズの２つの矩形を組み合わせた第２パターン部６２０（基準パターン部）とを交互に配置・連結したライン状の評価パターン６００Ａを描画する。複数の第１パターン部６１０の描画では、ショット毎にショットサイズが変更される。図中、各図形に、ショット順にＳ１、Ｓ２、Ｓ３・・・という符号を付している。
【００８２】
例えば、高さ１２０ｎｍの矩形をショットし、次に高さ１３０ｎｍの矩形をショットして、１つ目の第１パターン部６１０を描画する。所定間隔を空けて複数の第１パターン部６１０を描画する。このとき、ＤＡＣユニット１３４には評価対象のセトリング時間が設定されている。
【００８３】
次に、第１パターン部６１０間（及び図中右端の第１パターン部６１０の右側）に、高さ１２５ｎｍの２つの矩形をショットして、第２パターン部６２０を描画する。これにより、サイズの異なる２つの矩形を組み合わせた第１パターン部６１０と、同じサイズの２つの矩形を組み合わせた第２パターン部６２０とを交互に配置・連結したライン状の評価パターン６００Ａが描画される。
【００８４】
さらに、図１３（ｂ）に示すように、図形種を＃１の矩形とし、サイズの異なる２つの矩形を含む第３パターン部６３０（評価対象パターン部）と、１つの矩形からなる第４パターン部６４０（基準パターン部）とを交互に配置・連結したライン状の評価パターン６００Ｂを描画する。図中、各図形に、ショット順にＳ１、Ｓ２、Ｓ３・・・という符号を付している。第３パターン部６３０の２つの矩形のうち一方は、第４パターン部６４０の矩形と同じサイズである。第３パターン部６３０の２つの矩形のうち他方は、一方の矩形の領域内に収まっている。
【００８５】
例えば、高さ１００ｎｍの矩形（Ｓ１）をショットし、次にこの矩形（Ｓ１）に重なるように高さ２５０ｎｍの矩形（Ｓ２）をショットして、１つ目の第３パターン部６３０を描画する。所定間隔を空けて複数の第３パターン部６３０を描画する。このとき、ＤＡＣユニット１３４には評価対象のセトリング時間が設定されている。
【００８６】
次に、第３パターン部６３０間（及び図中右端の第３パターン部６３０の右側）に、高さ２５０ｎｍの矩形をショットして、第４パターン部６４０を描画する。これにより、サイズの異なる２つの矩形を含む第３パターン部６３０と、１つの矩形からなる第４パターン部６４０とを交互に配置・連結したライン状の評価パターン６００Ｂが描画される。
【００８７】
評価パターン６００Ａでは、第１パターン部６１０における２つの矩形のサイズの差は１０ｎｍであり、第２成形偏向器２２２の偏向量の変化は小さい。一方、評価パターン６００Ｂでは、第３パターン部６３０における２つの矩形のサイズの差は１５０ｎｍであり、第２成形偏向器２２２の偏向量の変化は大きい。
【００８８】
このような評価パターン６００Ａ、６００Ｂを、評価したいセトリング時間毎に描画する。セトリング時間が異なる複数の評価パターン６００Ａ、６００Ｂが描画された基板を現像して、レジストパターンを形成する。続いて、レジストパターンをマスクとして下層の遮光膜をエッチングし、遮光膜パターンを形成する。遮光膜パターンのラフネスを測定し、ラフネスが所定値以下となる遮光膜パターンのセトリング時間のうち、最も短いセトリング時間を最適セトリング時間として算出することができる。
【００８９】
本実施形態では、１本の評価パターンにサイズの異なる図形を含むパターン部と、同じサイズの図形を組み合わせたパターン部（又は１つの矩形からなるパターン部）とが含まれているため、図形サイズ毎に評価パターンを描画する必要がなく、ＤＡＣユニット１３４の最適セトリング時間を効率良く求めることができる。
【００９０】
第１パターン部６１０及び第２パターン部６２０を構成する矩形は２個でなく、３個以上であってもよい。第１パターン部６１０を構成する複数の矩形はそれぞれサイズが異なり、第２パターン部６２０を構成する複数の矩形は同サイズとなる。
【００９１】
［第４の実施形態］
本実施形態では、ＴＦ４０（図６参照）内のショット位置を制御する副副偏向器２３４に接続されたＤＡＣユニット１３８の最適セトリング時間を求める方法について説明する。
【００９２】
本実施形態では、図１４（ａ）に示すように、図形種を＃１の矩形とし、同じサイズの矩形をマトリクス状に組み合わせ、ＤＡＣユニット１３８に評価したいセトリング時間を設定して描画した第１パターン部７１０（評価対象パターン部）と、十分長いセトリング時間をＤＡＣユニット１３８に設定して描画した第２パターン部７２０（基準パターン部）とを交互に配置・連結したライン状の評価パターン７００Ａを形成する。図中、第１パターン部７１０及び第２パターン部７２０において、各図形に、ショット順にＳ１、Ｓ２、Ｓ３・・・という符号を付している。
【００９３】
第１パターン部７１０及び第２パターン部７２０では、１番目の矩形（Ｓ１）のショット後、ｙ方向（図中上方向）に間隔を空けて、２番目の矩形（Ｓ２）をショットする。１番目の矩形と２番目の矩形との間に３番目及び４番目の矩形（Ｓ３、Ｓ４）をショットする。このようなｙ方向に並ぶ４個の矩形のショットを、ｘ方向に位置をずらしながら行う。副副偏向器２３４が、各矩形のショット位置を変更する。
【００９４】
図１４（ｂ）に示すように、評価パターン７００Ａよりも矩形１個あたりのサイズを大きくした評価パターン７００Ｂをさらに描画してもよい。評価パターン７００Ｂは、ＤＡＣユニット１３８に評価したいセトリング時間を設定して描画した第３パターン部７３０と、十分長いセトリング時間をＤＡＣユニット１３８に設定して描画した第４パターン部７４０とを交互に配置・連結したライン状のパターンである。
【００９５】
例えば、第１パターン部７１０及び第２パターン部７２０では、１つの矩形の高さ（ｙ方向の長さ）が１００ｎｍである。一方、第３パターン部７３０及び第２パターン部７４０では、１つの矩形の高さ（ｙ方向の長さ）が１５０ｎｍである。第２パターン部７２０及び第４パターン部７４０を描画する際にＤＡＣユニット１３８に設定されるセトリング時間は例えば４００ｎｓｅｃである。
【００９６】
このような評価パターン７００Ａ、７００Ｂを、評価したいセトリング時間毎に描画する。セトリング時間が異なる複数の評価パターン７００Ａ、７００Ｂが描画された基板を現像して、レジストパターンを形成する。続いて、レジストパターンをマスクとして下層の遮光膜をエッチングし、遮光膜パターンを形成する。遮光膜パターンのラフネスを測定し、ラフネスが所定値以下となる遮光膜パターンのセトリング時間のうち、最も短いセトリング時間を最適セトリング時間として算出することができる。
【００９７】
同様の手法を用いることで、主偏向器２３２に接続されたＤＡＣユニット１３７の最適セトリング時間や、副偏向器２３０に接続されたＤＡＣユニット１３６の最適セトリング時間を算出することができる。
【００９８】
上述の第１〜第４の実施形態では、遮光膜パターンのラフネスを測定する例について説明したが、レジストパターンのラフネスを測定してもよい。
【００９９】
また、パターンのラフネスはＬＥＲでなく、ＬＷＲ（Line  Width  Roughness）でもよい。
【０１００】
上記実施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、イオンビーム等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。
【０１０１】
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。
【符号の説明】
【０１０２】
１０  描画領域
２０  ストライプ領域
３０  サブフィールド
３２  開口
３４  可変成形開口
３６  ショットビーム
４０  アンダーサブフィールド
１００  電子ビーム描画装置
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  ショットデータ生成部
１１４  メモリ
１１６  セトリング時間設定部
１２０  偏向制御回路
１２２  偏向量演算部
１２４  偏向信号生成部
１２６  メモリ
１３０，１３２，１３４，１３６，１３７，１３８  ＤＡＣユニット
１４０  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成形アパーチャ
２０４  投影レンズ
２０６  第２成形アパーチャ
２０７  対物レンズ
２１２  ブランカ
２１４  ブランキングアパーチャ
２２０  第１成形偏向器
２２２  第２成形偏向器
２３０  副偏向器
２３２  主偏向器
２３４  副副偏向器
【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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