(57)【要約】【課題】下地層の製造ばらつきに起因するパターン寸法誤差を低減する事が可能な電子ビーム露光方法を提供すること。【解決手段】電子ビーム露光方法は、パターン及びマークを有する下地層の上に形成された被加工層を加工するために前記被加工層の上に形成されたレジストを露光する電子ビーム露光方法であって、前記マーク上に電子ビームを走査して反射電子信号を得る工程(S403)と、前記反射電子信号に基づいて前記パターンの面積密度、及び前記パターンの面積密度と電子ビームの照射量との関係を定めるパラメータの少なくとも１つを補正する工程(S404,S405)と、前記補正の後に、前記パターンの面積密度、及び前記パターンの面積密度と電子ビームの照射量との関係に基づいて、電子ビームの照射量を決定する工程(S407)と、前記決定された照射量の電子ビームで前記レジストを露光する工程(S408)とを含む。【選択図】      図４
2008078394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン及びマークを有する下地層の上に形成された被加工層を加工するために、前記被加工層の上に形成されたレジストを露光する電子ビーム露光方法であって、
前記マーク上に電子ビームを走査して反射電子信号を得る工程と、
前記反射電子信号に基づいて、前記パターンの面積密度、及び前記パターンの面積密度と電子ビームの照射量との関係を定めるパラメータの少なくとも１つを補正する工程と、
前記補正の後に、前記パターンの面積密度、及び前記パターンの面積密度と電子ビームの照射量との関係に基づいて、電子ビームの照射量を決定する工程と、
前記決定された照射量の電子ビームで前記レジストを露光する工程と
を含むことを特徴とする電子ビーム露光方法。
【請求項２】
パターン及びマークを有する下地層を複数有する多層構造であって、各前記マーク同士は互いに重ならないように形成されている多層構造の上に形成された被加工層を加工するために、前記被加工層の上に形成されたレジストを露光する電子ビーム露光方法であって、
複数の前記マーク上に電子ビームを照射して反射電子信号を得る工程と、
前記反射電子信号に基づいて、複数の前記パターンの面積密度、及び複数の前記パターンの面積密度と電子ビームの照射量との関係を定めるパラメータの少なくとも１つを補正する工程と、
前記補正の後に、複数の前記パターンの面積密度、及び複数の前記パターンの面積密度と電子ビームの照射量との関係に基づいて、電子ビームの照射量を決定する工程と、
前記決定された照射量の電子ビームで前記レジストを露光する工程と
を含むことを特徴とする電子ビーム露光方法。
【請求項３】
前記反射電子信号から得られた前記マークの幅に基づいて前記パターンの面積密度を補正する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電子ビーム露光方法。
【請求項４】
前記反射電子信号の信号強度に基づいて前記パラメータを補正する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電子ビーム露光方法。
【請求項５】
パターン及びマークを有する下地層の上に形成された被加工層を加工するために、前記被加工層の上に形成されたレジストを露光する電子ビーム露光装置であって、
前記マーク上に電子ビームを走査して反射電子信号を得る手段と、
前記反射電子信号に基づいて、前記パターンの面積密度、及び前記パターンの面積密度と電子ビームの照射量との関係を定めるパラメータの少なくとも１つを補正する手段と、
前記補正の後に、前記パターンの面積密度、及び前記パターンの面積密度と電子ビームの照射量との関係に基づいて、電子ビームの照射量を決定する手段と、
前記決定された照射量の電子ビームで前記レジストを露光する手段と
を具備したことを特徴とする電子ビーム露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば金属材料からなる配線・ホール構造等の複数の下層構造を有する下地の上のレジスト層に電子ビームリソグラフィーを行う電子ビーム露光方法及び露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コストとスループットの点で有利な光リソグラフィー技術が、大規模集積回路（ＬＳＩ）でのリソグラフィーツールとして主に使われてきた。しかし、近年のパターンサイズの微細化・高集積化に伴うマスク高価格化と、設計修正の増加に伴うマスクコストの増加が問題となっている。
【０００３】
そこで、パターン生成能力がある電子ビームリソグラフィーが注目されている。電子ビームリソグラフィーでは、設計修正に伴うパターン変更の際に、描画データの変更だけで容易に対応可能である。この為、設計変更の入ることのある開発初期のエンジニアリングサンプル（ＥＳ）品や、少量生産ロットに対するリソグラフィーツールとして、電子ビームリソグラフィーが生産現場で活用されている。
【０００４】
ところで、例えば、Ｗ、Ａｌ、Ｃｕ等の金属材料からなる配線・ホール構造等の複数の下層構造を有する下地の上のレジスト層に電子ビーム露光を行うと、レジストに入射した電子ビームは、レジストのみならずその下の下地層からも散乱されてしまう。
【０００５】
従って、照射された電子ビームは、レジストの構成原子により散乱される“前方散乱”と、レジストを透過し下地構造から散乱されてくる“後方散乱”による蓄積エネルギー分布を持ち、描画（被加工）層での周辺パターンの環境や、下層構造の環境の違いに依存して、パターン間で寸法差を生じる。この現象は“近接効果”と呼ばれ、寸法精度上問題となる。
【０００６】
レジストに蓄積されるエネルギーは、前方散乱電子と後方散乱電子によるガウシアン（Gaussian）分布の和として、以下の式（１）で記述される。
【０００７】
f(r)= 1/ [π(1+n)] *( exp[-r2/βｆ2]/ βｆ2+η*exp[-r2/βｂ]/ βｂ2)    （１）
ここで、ｒ、βf、βｂ、ηは、ｒ：電子入射位置からの距離、βｆ：前方散乱径、βｂ：後方散乱径、η：前方散乱エネルギーに対する後方散乱エネルギーの比率をそれぞれ表す。
【０００８】
特に高加速電子ビーム（数十〜数百keV）では、レジストに入射した電子はレジストを透過し、下地基板にまで到達し、基板から反射し、再度レジストを感光する。反射電子の広がりβｂは、数μｍ〜数十μｍ程度に達するため、下地からの後方散乱電子は、照射した電子ビームショットのみならず周辺のパターンにまで感光し、後方散乱電子強度分布に起因したレジストパターン誤差分布を持つ。
【０００９】
さらに、βｂ、ηは、下地層を構成する物質の種類、厚さやレジストからの深さなどにより変化するため、下地構造に応じ後方散乱電子強度を求めるための係数を変えて近接効果補正を行う必要がある。
【００１０】
ＬＳＩのリソグラフィー工程に電子ビームリソグラフィーを適用する場合を考えると、パターニングされるレジスト層の下には、複数の配線層やホール層が存在する。レジストを透過した電子は、下地層の配線やホール層のメタルパターンにより散乱されてレジストに戻るため、式（１）で示したような単純なガウス分布で、レジスト中の電子の強度分布を求める事は出来ない。
【００１１】
従って、下層構造のある下地基板上で、寸法精度を上げるためには、下層構造を考慮した、“近接効果補正”が必要となる。例えば、レジスト層の下層構造、一層からの後方散乱電子の影響を考慮した方法（修正面積密度法）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。さらに、複数の下地層からの影響を考慮した方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１２】
例えば、特許文献１では、Ｗ（タングステン）ホールが形成された、Ｗ/ＳｉＯ２層の下地からの後方散乱電子の影響を、面積密度法で以下に示す式（２）で求める事を提案している。
【００１３】
α（αw・ηw＋（１−αw）ηSiO2）  （２）
ここで、α：描画パターン密度、αw：下地層のＷパターンの密度、ηw：Ｗ１００％下地でのη値、ηSiO2：ＳｉＯ２１００％下地でのη値である。
【００１４】
特許文献２では、Ｗホールが形成されたＷ/ＳｉＯ２層上に、Ａｌ膜が形成された下地層からの後方散乱電子を以下に示す式（３）で求める事を提案している。
【００１５】
ｒwαw＋ｔw2αwｒSi2＋2ｔwｔSiO2αw（１−αw）ｒSi＋ｔSiO22（１−αw）2ｒSi＋ｒSiO2（１−αw）        （３）
ここで、αw：下地層のＷパターンの密度、ｔw：Ｗ層での電子の透過率、ｔSiO2：ＳｉＯ２層での電子の透過率、ｒw：Ｗ層での電子の反射率、ｒSiO2：ＳｉＯ２層での電子の反射率、ｒSi：Ｓｉ層での電子の反射率である。この手法では下地層各層での反射・透過を考慮することで高精度化が出来るとしている。
【００１６】
以上に示した特許文献１及び２の手法は、方式は異なるものの、特許文献１の手法ではαw、ηw、ηSiO2等のパラメータを、特許文献２の手法では各層での反射率や透過率等のパラメータを、実験やシミュレーション等で予め値を決定してそれを利用する点で共通している。
【００１７】
ところで、特にＷや、Ｃｕ等の配線やホール層に使用される比較的原子数の大きいメタル材料では、ロット間やウエハ間での製造工程時のばらつきにより生じるパターンの“仕上がり寸法”の変動やメタルの膜厚の変動に起因する後方散乱電子強度の変動が大きい。従って、実際に形成された下地の構造に応じて近接効果補正の誤差が生じ、それによってパターン寸法に誤差が生じてしまうという問題があった。
【特許文献１】特開２００４−３１８３６号公報
【特許文献２】特開２００５−１０１５０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、下地層の製造ばらつきに起因するパターン寸法誤差を低減する事が可能な電子ビーム露光方法及び電子ビーム露光装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この発明の第１の態様に係る電子ビーム露光方法は、パターン及びマークを有する下地層の上に形成された被加工層を加工するために、前記被加工層の上に形成されたレジストを露光する電子ビーム露光方法であって、前記マーク上に電子ビームを走査して反射電子信号を得る工程と、前記反射電子信号に基づいて、前記パターンの面積密度、及び前記パターンの面積密度と電子ビームの照射量との関係を定めるパラメータの少なくとも１つを補正する工程と、前記補正の後に、前記パターンの面積密度、及び前記パターンの面積密度と電子ビームの照射量との関係に基づいて、電子ビームの照射量を決定する工程と、前記決定された照射量の電子ビームで前記レジストを露光する工程とを含む。
【００２０】
この発明の第２の態様に係る電子ビーム露光方法は、パターン及びマークを有する下地層を複数有する多層構造であって、各前記マーク同士は互いに重ならないように形成されている多層構造の上に形成された被加工層を加工するために、前記被加工層の上に形成されたレジストを露光する電子ビーム露光方法であって、複数の前記マーク上に電子ビームを照射して反射電子信号を得る工程と、前記反射電子信号に基づいて、複数の前記パターンの面積密度、及び複数の前記パターンの面積密度と電子ビームの照射量との関係を定めるパラメータの少なくとも１つを補正する工程と、前記補正の後に、複数の前記パターンの面積密度、及び複数の前記パターンの面積密度と電子ビームの照射量との関係に基づいて、電子ビームの照射量を決定する工程と、前記決定された照射量の電子ビームで前記レジストを露光する工程とを含む。
【００２１】
この発明の第３の態様に係る電子ビーム露光装置は、パターン及びマークを有する下地層の上に形成された被加工層を加工するために、前記被加工層の上に形成されたレジストを露光する電子ビーム露光装置であって、前記マーク上に電子ビームを走査して反射電子信号を得る手段と、前記反射電子信号に基づいて、前記パターンの面積密度、及び前記パターンの面積密度と電子ビームの照射量との関係を定めるパラメータの少なくとも１つを補正する手段と、前記補正の後に、前記パターンの面積密度、及び前記パターンの面積密度と電子ビームの照射量との関係に基づいて、電子ビームの照射量を決定する手段と、前記決定された照射量の電子ビームで前記レジストを露光する手段とを具備する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、下地層の製造ばらつきに起因するパターン寸法誤差を低減する事が可能な電子ビーム露光方法及び電子ビーム露光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態に係る電子ビーム露光装置１０の構成を示した図である。電子ビーム露光装置１０は、第一及び第二の成形アパーチャ１０５、１０８を用いて電子ビームの寸法を可変制御しながら露光する。
【００２５】
電子銃ｌ０１から放射された電子ビームは第一コンデンサーレンズ１０３及び第二コンデンサーレンズ１０４で電流密度及びケーラー照明条件が調整され、第一成形アパーチャ１０５を均一に照明する。
【００２６】
この第一成形アパーチャ１０５の像は、第一投影レンズ１０６及び第二投影レンズ１０７により、第二成形アパーチャ１０８上に結像される。第二成形アパーチャ１０８上には、電子ビームを整形するための開口が複数個設けられており、描画層（被加工層）パターンデータに定義された寸法に応じて、開口の一部を通過する位置に電子ビームが照射される。
【００２７】
電子ビームの照射形状の制御は、成形偏向系によって電子ビームを偏向して第二成形アパーチャ１０８上のビーム照射位置を制御することで行われる。成形偏向系は、成形偏向器１０９、成形偏向アンプ１２０、成形偏向アンプ１２０に偏向データを送るパターンデコーダ１１９から構成されている。
【００２８】
第二成形アパーチャ１０８を通過した電子ビームは、縮小レンズ１１０及び対物レンズ１１１により縮小・投影され半導体基板１１２上に結像される。そして、半導体基板１１２上の電子ビームの照射位置は対物偏向器１１３により制御される。
【００２９】
対物偏向器１１３は、パターンデータデコーダ１１９から送られてくる位置データをもとに、対物偏向器１１３に電圧を印加する対物偏向アンプ１２１で制御される。半導体基板１１２は、ファラデーカップ１１４、電子ビーム測定用のマーク台１１５と共に可動ステージ１１６上に設置される。可動ステージ１１６を移動することで半導体基板１１２またはファラデーカップ１１４、マーク台１１５を選択することが出来る。
【００３０】
半導体基板１１２上の電子ビームの位置を移動する場合、半導体基板１１２上の不必要な部分が露光されないように、電子ビームをブランキング電極１３０で偏向し、ブランキングアパーチャ１３１でカットして半導体基板１１２上に到達しないようにする。ブランキング電極１３０への偏向電圧は、パターンデータデコーダ１１９から送られてくる位置データをもとに、ブランキングアンプ１２２で制御される。
【００３１】
パターンデータデコーダ１１９とブランキングアンプ１２２の間には、近接効果を補正する近接効果補正モジュール１２４が設置されている。描画層（被加工層）パターンあるいは下地層パターンデータ等の描画制御データは、パターンデータメモリ１１８に格納されている。
【００３２】
図２は、図１で省いた近接効果補正モジュール１２４と検出器１２６との間の接続状況及び、近接効果補正モジュール１２４のより詳細な構成を示した図である。
【００３３】
近接効果補正モジュール１２４は、図２に示すように面積密度計算ユニット１４０、面積密度マップメモリ１４１及び照射量補正計算ユニット１４２より構成される。近接効果補正モジュール１２４はさらに、近接効果補正パラメータ発生モジュール１５２に接続されている。
【００３４】
検出器１２６からの信号は、信号波形処理モジュール１５１で処理され、そこで得られた情報は信号波形処理モジュール１５１に接続された近接効果補正パラメータ生成モジュール１５２に提供される。近接効果補正パラメータ生成モジュール１５２には、例えば、予め実験やシュミュレーションで求めておいた、想定される下層構造の製造ばらつき範囲内での、マーク信号強度と近接効果補正パラメータと対応関係が入っている。
【００３５】
電子ビーム露光装置１０において、以下に詳述する本発明の第１及び第２の実施形態に係る電子ビーム露光方法が実行される。
【００３６】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る電子ビーム露光方法を、図２乃至図６を用いて説明する。
【００３７】
本実施形態においては図３に示すように、シリコン基板３０上のＷ（タングステン）ホールが形成された下地層であるＷ/ＳｉＯ２層（Ｗプラグ層）３１の上に、被加工層であるＡｌ膜層３２、ＳｉＯ２層３３、レジスト３４が順に形成されている。ここでは、レジスト３４に電子リソグラフィーを行い、ＳｉＯ２層３３をハードマスクとしてＡｌ膜層３２に配線パターンを形成する場合を例に考える。
【００３８】
図４は、本実施形態に係る電子ビーム露光方法を示すフローチャートである。
【００３９】
まず、設計データがＥＢ描画データに変換され、パターンデータメモリ１１８に格納される（ステップＳ４０１）。
【００４０】
次に、パターンデコーダ１１９は、パターンデータメモリ１１８に格納されている描画層（被加工層）パターン及び、下地層のパターンデータを読み出し、単位領域毎に図形寸法と座標とに分解して近接効果補正モジュール１２４に提供する。近接効果補正モジュール１２４の面積密度計算ユニット１４０は与えられたデータに基づいて、描画層及び下地層のパターンの面積密度を計算する（ステップＳ４０２）。計算結果は面積密度マップメモリ１４１に格納される。
【００４１】
可動ステージ１１６に載せた半導体基板１１２の下地層３１には、図３に示すようにＷプラグのパターンとは別にそれと重複しないように、図５の上面図に示すような近接効果補正用のマークパターン５０１〜５０３を形成しておく。
【００４２】
図５には、近接効果補正用のマークパターンとして、それぞれ面積密度が異なる、孤立ラインマーク５０１（疎パターン）、ラインアンドスペースマーク５０２（密度５０％パターン）、孤立スペースマーク５０３（密パターン）が示してある。近接効果補正用マークは1種類だけ形成してもよいが、面積密度を変えて複数設けることにより、精度が高くなる。
【００４３】
そして、ＥＢ描画に先立って、これらの近接効果補正用マークパターン５０１〜５０３を電子ビームでスキャンし、反射電子信号を、検出器１２６で検出する（ステップＳ４０３）。このスキャンで近接効果補正用マークパターン５０１〜５０３の直上のレジスト３４を露光してしまうので、近接効果補正用マークパターン５０１〜５０３は描画エリアと重ならない位置に形成されている必要がある。
【００４４】
検出器１２６で検出した反射電子信号波形を、信号波形処理モジュール１５１で解析する事により、近接効果補正用マークパターンの幅に対応する情報からマークパターンの“仕上がり寸法”を得る。得られた仕上がり寸法情報を元に、下地層のパターンデータの面積密度を補正する。即ち、実際の仕上がり寸法に合わせ面積密度マップメモリ１４１に格納されている下地層のパターンデータの面積密度マップを修正する（ステップＳ４０４）。
【００４５】
さらに、検出器１２６で検出した反射電子信号波形を信号波形処理モジュール１５１で解析する事により、近接効果補正用マークからの反射電子信号の信号強度から下地層の“反射電子強度”が得られる。得られた反射電子強度より、近接効果補正パラメータ生成モジュール１５２で、実際の下地層からの反射電子強度に対応する近接効果補正パラメータを生成する（ステップＳ４０５）。
【００４６】
なお、例えば、下地層のパターンデータの面積密度の修正量が小さいことが予めわかっている場合には、ステップＳ４０４を省略し、即ち、下地層のパターンデータの面積密度の補正は行わないで、反射電子信号に基づいて近接効果補正パラメータのみを生成してもよい。また場合によっては逆に、ステップＳ４０５を省略し、下地層のパターンデータの面積密度の補正のみを行ってもよい。
【００４７】
ここで、上に述べた近接効果補正パラメータについて説明する。下地構造を有するレジストに電子線描画する場合の適切な照射量（照射エネルギー）Ｄは、例えば、特許文献１（特開２００４−３１８３６号公報）の補正式（４）で示されるように、
Ｄ＝Ｃ／｛１／２＋η[α＋（η１／η−１）α・α１０]｝        （４）
と表現される。ここで、Ｃ：定数、η：照射エネルギーに対する後方散乱エネルギーの比率、η１：下地層材料の入射エネルギーに対する後方散乱エネルギーの比率、α：描画層パターン面積密度、α１０：下地層パターン面積密度である。
【００４８】
近接効果補正パラメータは例えばこの場合η１のことである。式（４）に示されるようにη１は下地層パターンの面積密度α１０と電子ビームの照射量Ｄとの関係を定めるパラメータとなっている。
【００４９】
以下に、下地層からの反射電子強度に対応する近接効果補正パラメータを生成する具体例を説明する。
【００５０】
予め実験若しくはシミュレーション等によって、下地層の膜厚が例えば４００nm及び６００nmの時の式（４）の各パラメータを求めておく。この場合、近接効果補正パラメータη１が膜厚に応じて４００nmの時と６００nmの時とで異なった値を取ることになる。
【００５１】
一方、膜厚が既知のマークに対する反射電子信号波形が例えば、図６の参照波形６０２のような波形であったとすると、実際に作成した下地層に対して得られた信号波形６０１との信号強度の比から、実際に作成した下地層の膜厚が推定できる。ここで、信号強度が強い程、膜厚は厚くなることがわかっている。
【００５２】
従って、この実際の膜厚に対する近接効果補正パラメータη１を求めるには、例えば、下地層の膜厚が４００nmの時と６００nmの時の近接効果補正パラメータη１の値を用いて、推定膜厚に対する近接効果補正パラメータ値を補間（例えば、線形補間）して求めればよい。補間して求めることで、実験或いはシミュレーションで求める条件を少なくすることが出来る。
【００５３】
ここで求めた値にη１を変更することで近接効果補正パラメータの補正を行う（ステップＳ４０５）。生成された近接効果補正パラメータは、照射量補正計算ユニット１４２に格納される。
【００５４】
なおステップＳ４０４及びＳ４０５において、面積密度の異なる複数の近接効果補正用マークパターンからの反射電子信号を検出することにより、面積密度の差に起因する、製造誤差や、反射電子強度の差を評価できる。従って、近接効果補正パラメータを精度良く求めること等が可能となる。
【００５５】
ここまでのステップで、実際に形成された下地層に依存して変化する下地層パターン面積密度（α１０）及び近接効果補正パラメータ（η１）が、実測情報に基づいて補正されている。従って、面積密度マップメモリ１４１より、描画層の面積密度と、補正した下地層パターンの面積密度を読み出して、式（４）の右辺の分母、即ち、各単位区画内での後方散乱強度が計算できる（ステップＳ４０６）。この計算は、照射量補正計算ユニット１４２で実行されてもよいし、近接効果補正モジュール１２４の他のブロック（図示せず）で実行されてもよい。
【００５６】
その後、照射量補正計算ユニット１４２にて、ステップＳ４０６で求めた後方散乱強度と式（４）を用いて各単位区画内での最適照射量Ｄを算出し（ステップＳ４０７）、それに基づいてブランキングアンプ１２２を制御することにより各単位区画内の図形を最適照射量Ｄで電子ビーム露光する（ステップＳ４０８）。
【００５７】
本実施形態において、最適照射量Ｄを算出する際に用いた下地層パターンの面積密度マップ、並びに近接効果補正パラメータは、実際に仕上がった下層構造からの情報を元に補正が加えられている。これにより、下地層の製造ばらつきに起因する近接効果補正の誤差によるパターン寸法誤差を低減する事が可能となる。
【００５８】
（第２の実施形態）
第１の実施形態に係る電子ビーム露光方法においては、下地層としてＷ/ＳｉＯ２層の１層のみを考えたが、第２の実施形態に係る電子ビーム露光方法は、図７に示すような下地層が複数層ある場合のレジストへの露光を想定している。
【００５９】
即ち、図３に示したＷ/ＳｉＯ２層３１と同じ、或いはそれとは異なる材質の下地層７１〜７３が複数存在しており、それらが多層構造を形成している。この上に、被加工層であるＡｌ膜層７４、ハードマスク層であるＳｉＯ２層７５、レジスト７６が順に形成されている。この場合、レジスト７６を電子ビーム露光するに際して、それぞれの下地層７１〜７３からの後方散乱の影響を考慮する必要がある。
【００６０】
本実施形態においては、各下地層７１〜７３に図５に示したような近接効果補正用マークを、電子ビームでのスキャン時にビーム照射方向からみて重ならないように複数の各下地層７１〜７３にそれぞれ作成しておく。ここで、近接効果補正用マークは各下地層に1種類づつでもよいが、図７に示したように各下地層それぞれにおいて面積密度を変えて複数設けることにより、精度が高くなる。
【００６１】
図８は、本実施形態に係る電子ビーム露光方法を示すフローチャートである。
【００６２】
まず、設計データがＥＢ描画データに変換され、パターンデータメモリ１１８に格納される（ステップＳ８０１）。
【００６３】
次に、パターンデコーダ１１９は、パターンデータメモリ１１８に格納されている描画層（被加工層）パターン及び、複数の各下地層のパターンデータを読み出し、単位領域毎に図形寸法と座標とに分解して近接効果補正モジュール１２４に提供する。近接効果補正モジュール１２４の面積密度計算ユニット１４０は与えられたデータに基づいて、描画層及び各下地層のパターンの面積密度を計算する（ステップＳ８０２）。計算結果は面積密度マップメモリ１４１に格納される。
【００６４】
そして、ＥＢ描画に先立って、複数の各下地層それぞれに作成された近接効果補正用マークを、それぞれ電子ビームでスキャンし、各反射電子信号を検出器１２６で検出する（ステップＳ８０３）。
【００６５】
検出器１２６で検出した各下地層それぞれに対応する各反射電子信号波形を、信号波形処理モジュール１５１で解析する事により、各近接効果補正用マークパターンの幅に対応する情報から各下地層マークパターンの“仕上がり寸法”を得る。得られた仕上がり寸法情報を元に、各下地層のパターンデータの面積密度を補正する。即ち、各下地層の実際の仕上がり寸法に合わせ面積密度マップメモリ１４１に格納されている各下地層のパターンデータの面積密度マップを修正する（ステップＳ８０４）。
【００６６】
さらに、検出器１２６で検出した各下地層それぞれに対応する各反射電子信号波形を、信号波形処理モジュール１５１で解析する事により、各近接効果補正用マークからの各反射電子信号の信号強度から各下地層の“反射電子強度”が得られる。得られた各反射電子強度より、近接効果補正パラメータ生成モジュール１５２で、実際の下地層からの反射電子強度に対応する各下地層毎の近接効果補正パラメータを生成する（ステップＳ８０５）。
【００６７】
なお、例えば、各下地層のパターンデータの面積密度の修正量が小さいことが予めわかっている場合には、ステップＳ８０４を省略し、即ち、各下地層のパターンデータの面積密度の補正は行わないで、反射電子信号に基づいて各下地層毎の近接効果補正パラメータのみを生成してもよい。また場合によっては逆に、ステップＳ８０５を省略し、各下地層のパターンデータの面積密度の補正のみを行ってもよい。
【００６８】
ここで述べた、各下地層毎の近接効果補正パラメータについて説明する。複数（ｎ層）の下地層を有するレジストに電子線描画する場合の適切な照射量（照射エネルギー）Ｄは、例えば、特許文献１（特開２００４−３１８３６号公報）の式（９）に示されるように、
【数１】
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【００６９】
と表現される。ここで、Ｃ：定数、η：照射エネルギーに対する後方散乱エネルギーの比率、ηｋ：第ｋ（ｋ＝１〜ｎ）番目の下地層パターン構造に対する照射エネルギーに対する後方散乱エネルギーの比率、α：描画層パターン面積密度、αｋ：第ｋ（ｋ＝１〜ｎ）番目の重複描画層パターンのパターン面積密度である。
【００７０】
第ｋ番目の重複描画層パターンとは描画層パターンと第ｋ番目の下地層パターンが重複する部分のパターンである。従って、第ｋ番目の重複描画層パターンのパターン面積密度は第ｋ番目の下地層パターンの面積密度の関数になっている。
【００７１】
各下地層毎の近接効果補正パラメータとは例えばこの場合ηｋ（ｋ＝１〜ｎ）のことである。式（５）に示されるようにηｋ（ｋ＝１〜ｎ）は第ｋ番目の重複描画層パターンのパターン面積密度と電子ビームの照射量Ｄとの関係を定めるパラメータとなっているので、結果的に各下地層パターンの面積密度と電子ビームの照射量Ｄとの関係を定めるパラメータとなっている。
【００７２】
各下地層からの反射電子強度に対応する各近接効果補正パラメータを生成する方法は第１の実施形態に記載したのと同様である。生成された各近接効果補正パラメータは、照射量補正計算ユニット１４２に格納される。
【００７３】
なおステップＳ８０４及びＳ８０５において、複数の各下地層のそれぞれに存在する面積密度の異なる複数の近接効果補正用マークからの反射電子信号を検出することにより、面積密度の差に起因する、製造誤差や、反射電子強度の差を評価できる。従って、近接効果補正パラメータを精度良く求めること等が可能となる。
【００７４】
ここまでのステップで、実際に形成された各下地層に依存して変化する各下地層パターンの面積密度及び各近接効果補正パラメータ（ηｋ（ｋ＝１〜ｎ））が、実測情報に基づいて補正されている。従って、面積密度マップメモリ１４１より、描画層の面積密度と、補正した各下地層パターンの面積密度を読み出して、式（５）の右辺の分母、即ち、各単位区画内での後方散乱強度が計算できる（ステップＳ８０６）。この計算は、照射量補正計算ユニット１４２で実行されてもよいし、近接効果補正モジュール１２４の他のブロック（図示せず）で実行されてもよい。
【００７５】
その後、照射量計算ユニット１４２にて、ステップＳ８０６で求めた後方散乱強度と式（５）を用いて各単位区画内での最適照射量Ｄを算出し（ステップＳ８０７）、それに基づいてブランキングアンプ１２２を制御することにより各単位区画内の図形を最適照射量Ｄで電子ビーム露光する（ステップＳ８０８）。
【００７６】
なお本実施形態においては、ステップＳ８０３において、複数の各下地層それぞれに対して近接効果補正用マークを電子ビームでスキャンして各反射電子信号を得ていた。しかし、実際には、下地層を１層づつ形成する時点で、それより下の各下地層の反射電子信号を得ることになるので、そこから得られた各下地層のパターンデータの面積密度データ及び各下地層毎の近接効果補正パラメータを保持しておいて後の描画で利用してもよい。
【００７７】
その場合は、直前に形成した下地層の近接効果補正用マークのみを電子ビームでスキャンしてその下地層のパターンデータの面積密度データ、及び近接効果補正パラメータのみを補正すればよい。ただし、新たな層を描画する毎に、例えば、図７のハードマスク（ＳｉＯ２）層７５、レジスト７６等が積層された条件での下地層からの後方散乱を考慮しなければならないので、本実施形態のように、複数の各下地層全てに対して近接効果補正用マークを電子ビームでスキャンして各反射電子信号を得た方が精度を高められる。
【００７８】
本実施形態においても、最適照射量Ｄを算出する際に用いた各下地層パターンの面積密度マップ、並びに各下地層に対応する近接効果補正パラメータは、実際に仕上がった下層構造からの情報を元に補正が加えられている。これにより、下地層の製造ばらつきに起因する近接効果補正の誤差によるパターン寸法誤差を低減する事が可能となる。
【００７９】
以上、第１及び第２の実施形態で述べたように、１層或いは複数の下層構造からなる下地層に予め近接効果補正用マークパターンを形成しておき、パターン描画に先立って電子ビームスキャンして反射電子信号を得る。反射電子信号から、下層構造の仕上がり寸法、反射電子強度などの近接効果に関わる情報を得て、それに基づいて下地層パターンの面積密度、及び近接効果補正パラメータを決定する。これにより、下地層の製造ばらつきに起因する近接効果補正の誤差による描画パターンの寸法誤差を低減することが可能となる。
【００８０】
また、上述した実施形態に係る電子ビーム露光方法は、図４及び図８で示したフローチャートの各ステップを手順としてコンピュータに実行させるためのプログラムを作成し、それを用いて実行するのが好ましい。
【００８１】
なお、本願発明は上記実施形態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種々に変形することが可能である。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施形態に係る電子ビーム露光装置の構成を示した図。
【図２】近接効果補正モジュール周辺の詳細な構成を示した図。
【図３】第１の実施形態に係る、下地層が１層の場合の基板からレジストまでの構成を示す断面図。
【図４】第１の実施形態に係る電子ビーム露光方法を示すフローチャート。
【図５】描画密度を変えた近接効果補正用マークの上面図。
【図６】反射電子信号波形を示す図。
【図７】第２の実施形態に係る、下地層が複数層有るの場合の基板からレジストまでの構成を示す断面図。
【図８】第２の実施形態に係る電子ビーム露光方法を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００８３】
１０…電子ビーム露光装置、１０１…電子銃、１０３…第一コンデンサーレンズ、
１０４…第二コンデンサーレンズ、１０５…第一成形アパーチャ、
１０６…第一投影レンズ、１０７…第二投影レンズ、１０８…第二成形アパーチャ、
１０９…成形偏向器、１１０…縮小レンズ、１１１…対物レンズ、１１２…半導体基板、
１１３…対物偏向器、１１４…ファラデーカップ、１１５…マーク台、
１１６…可動ステージ、１１８…パターンデータメモリ、
１１９…パターンデータデコーダ、１２０…成形偏向アンプ、１２１…対物偏向アンプ、
１２２…ブランキングアンプ、１２４…近接効果補正モジュール、１２６…検出器、
１３０…ブランキング電極、１３１…ブランキングアパーチャ、
１４０…面積密度計算ユニット、１４１…面積密度マップメモリ、
１４２…照射量補正計算ユニット、１５１…信号波形処理モジュール、
１５２…近接効果補正パラメータ生成モジュール、３０…シリコン基板、
３１…Ｗ/ＳｉＯ２層（Ｗプラグ層）、  ３２、７４…Ａｌ膜層、３３、７５…ＳｉＯ２層、
３４、７６…レジスト、７１〜７３…下地層、
５０１、７１１、７２１、７３１…孤立ラインマーク、
５０２、７１２、７２２、７３２…ラインアンドスペースマーク、
５０３、７１３、７２３、７３３…孤立スペースマーク、
６０１…得られた信号波形、６０２…参照波形、
Ｓ４０１〜Ｓ４０８、Ｓ８０１〜Ｓ８０８…ステップ。
【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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