(57)【要約】【目的】より簡易により正確にレジストヒーティングによる寸法変動量を推定する手法を提供することを目的とする。【構成】本発明は、レジスト膜が表面に形成された試料に所定の描画条件にて電子ビームを照射して所定のレジストパターンを描画した場合におけるレジストヒーティングによる所定のレジストパターンの幅寸法の変動量を推定する方法であって、電子ビームを照射する前の状態で、レジスト膜の厚さを測定する初期膜厚測定工程（Ｓ１０２）と、試料に所定の描画条件にて電子ビームを照射した後に、レジスト膜の厚さを測定する第露光後の膜厚測定工程（Ｓ１０６）と、を備え、電子ビームを照射する前後でのレジスト膜厚の減膜量とレジストパターンの幅寸法との関係式を使って、上記工程で得られた減膜量から所定のレジストパターンの幅寸法変動量を推定することを特徴とする。本発明によれば、より簡易により短時間に推定することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レジスト膜が表面に形成された試料に所定の描画条件にて電子ビームを照射して所定のレジストパターンを描画した場合におけるレジストヒーティングによる前記所定のレジストパターンの幅寸法の変動量を推定する、レジストヒーティングによるレジストパターンの寸法変動量の推定方法であって、
電子ビームを照射する前の状態で、前記レジスト膜の厚さを測定する第１の膜厚測定工程と、
前記試料に前記所定の描画条件にて電子ビームを照射した後で、前記レジスト膜の厚さを測定する第２の膜厚測定工程と、
を備え、
電子ビームを照射する前後でのレジスト膜厚の差分値とレジストパターンの幅寸法との間での予め用意した関係に基づいて、前記第１の膜厚測定工程の結果得られた膜厚値と前記第２の膜厚測定工程の結果得られた膜厚値との差分値から前記所定のレジストパターンの幅寸法変動量を推定することを特徴とするレジストヒーティングによるレジストパターンの寸法変動量の推定方法。
【請求項２】
前記電子ビームを照射する前後でのレジスト膜厚の差分値とレジストパターンの幅寸法との関係は、描画条件を変えて複数の描画条件において前記差分値と前記所定のレジストパターンの幅寸法とをそれぞれ測定することにより求めることを特徴とする請求項１記載のレジストヒーティングによるレジストパターンの寸法変動量の推定方法。
【請求項３】
前記電子ビームを照射する前後でのレジスト膜厚の差分値とレジストパターンの幅寸法との関係は、描画条件として、ビームサイズと静定時間と露光分割数と露光量と描画順序と加速電圧との少なくとも１つを変えた状態で、前記差分値と前記所定のレジストパターンの幅寸法とをそれぞれ測定することにより求めることを特徴とする請求項２記載のレジストヒーティングによるレジストパターンの寸法変動量の推定方法。
【請求項４】
前記レジストヒーティングによるレジストパターンの寸法変動量の推定方法は、電子線描画装置を用いて製作される半導体用途のフォトマスクの製作工程と、半導体製造過程における半導体製造前工程で行われる直接描画による半導体デバイスの製作工程と、電子線描画装置を用いて製作される液晶用途のフォトマスクの製作工程と、電子線描画装置を用いて製作される記録メディアの製作との少なくとも１つにおけるレジストヒーティングによるレジストパターンの寸法変動の推定に用いられることを特徴とする請求項１記載のレジストヒーティングによるレジストパターンの寸法変動量の推定方法。
【請求項５】
前記レジスト膜の種類として、ポジ型とネガ型とのいずれかを用いることを特徴とする請求項１記載のレジストヒーティングによるレジストパターンの寸法変動量の推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジスト膜が表面に形成された試料に所定の描画条件にて電子ビームを照射して所定のレジストパターンを描画した場合に生じるレジストヒーティングによるレジストパターンの幅寸法の変動量を推定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの微細化の進展を担うリソグラフィ技術は半導体製造プロセスのなかでも唯一パターンを生成する極めて重要なプロセスである。近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。これらの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、高精度の原画パターン（レチクル或いはマスクともいう。）が必要となる。ここで、電子線（電子ビーム）描画技術は本質的に優れた解像性を有しており、高精度の原画パターンの生産に用いられる。
【０００３】
図１２は、従来の可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。
可変成形型電子線描画装置（ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍ）描画装置）における第１のアパーチャ４１０には、電子線３３０を成形するための矩形例えば長方形の開口４１１が形成されている。また、第２のアパーチャ４２０には、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０を所望の矩形形状に成形するための可変成形開口４２１が形成されている。荷電粒子ソース４３０から照射され、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０は、偏向器により偏向され、第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１の一部を通過して、所定の一方向（例えば、Ｘ方向とする）に連続的に移動するステージ上に搭載された試料に照射される。すなわち、第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過できる矩形形状が、Ｘ方向に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０の描画領域に描画される。第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過させ、任意形状を作成する方式を可変成形方式という。
【０００４】
そして、近年の半導体デバイスの集積度の向上に伴って非常に高いマスク精度が要求されるようになってきた。かかる高いマスク精度に応えるため例えば５０ｋＶの高加速電圧の電子線を用いて描画されてきたが、かかる場合でもレジストヒーティングによる寸法変動がマスク精度に大きく影響するところまで微細化が進んでいる。そのため、高い寸法精度のマスク製作、或いはかかるマスクへの電子線描画を行なうためには、かかるレジストヒーティングによる寸法変動量をより正確に把握する必要がある。
【０００５】
ここで、レジストヒーティングという現象を低減するとする技術についての記載が文献に開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１８９２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、高い寸法精度のマスク製作、或いはかかるマスクへの電子線描画のためには、かかるレジストヒーティングによる寸法変動量をより正確に把握する必要がある。しかしながら、描画のたびに寸法変動量を電子顕微鏡（ＣＤ−ＳＥＭ）等で測定していたのでは、ユーザの作業量が膨大となるばかりでなく、ＣＤ−ＳＥＭ精度における寸法測長でのばらつきや誤差が常に生じてしまうので、レジストヒーティングによる寸法変動量をより正確に把握することは困難であった。また、かかる手法では、評価するごとに描画そのものではない要因でのばらつき、例えば、材料、ロット間、ベーク処理、或いは現像処理といった要因でのばらつきが生じ、かかるばらつきに起因した寸法変動量のばらつきや誤差が生じてしまうので、レジストヒーティングによる寸法変動量をより正確に把握することは困難であった。
【０００７】
本発明は、かかる問題点を克服し、より簡易により正確にレジストヒーティングによる寸法変動量を推定する手法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様のレジストヒーティングによるレジストパターンの寸法変動量の推定方法は、
レジスト膜が表面に形成された試料に所定の描画条件にて電子ビームを照射して所定のレジストパターンを描画した場合におけるレジストヒーティングによる上述した所定のレジストパターンの幅寸法の変動量を推定する、レジストヒーティングによるレジストパターンの寸法変動量の推定方法であって、
電子ビームを照射する前の状態で、レジスト膜の厚さを測定する第１の膜厚測定工程と、
試料に所定の描画条件にて電子ビームを照射した後に、レジスト膜の厚さを測定する第２の膜厚測定工程と、
を備え、
電子ビームを照射する前後でのレジスト膜厚の差分値とレジストパターンの幅寸法との間での予め用意した関係に基づいて、第１の膜厚測定工程の結果得られた膜厚値と第２の膜厚測定工程の結果得られた膜厚値との差分値から上述した所定のレジストパターンの幅寸法変動量を推定することを特徴とする。
【０００９】
後述するように、発明者は、第１の膜厚測定工程の結果得られた膜厚値と第２の膜厚測定工程の結果得られた膜厚値との差分値、言い換えれば、描画する際のレジストヒーティングによる減膜量とレジストパターンの幅寸法との間である関係を見出した。そこで、かかる関係を予め用意しておくことで、それ以降は、レジスト膜の膜厚の差分値（減膜量）を測定することにより、レジストパターンの幅寸法変動量を推定することができる。
【００１０】
そして、かかる電子ビームを照射する前後でのレジスト膜厚の差分値とレジストパターンの幅寸法との関係は、描画条件を変えて複数の描画条件において差分値と所定のレジストパターンの幅寸法とをそれぞれ測定することにより求めることを特徴とする。
【００１１】
具体的には、電子ビームを照射する前後でのレジスト膜厚の差分値とレジストパターンの幅寸法との関係は、描画条件として、ビームサイズと静定時間と露光分割数と露光量と描画順序と加速電圧との少なくとも１つを変えた状態で、差分値と所定のレジストパターンの幅寸法とをそれぞれ測定することにより求めると好適である。
【００１２】
以上のような描画条件を変えて差分値と所定のレジストパターンの幅寸法とをそれぞれ測定することにより、広く差分値と所定のレジストパターンの幅寸法との対応関係を求めることができる。そして、その結果を用いて関係式を得ることができる。
【００１３】
また、電子ビームを照射する前後でのレジスト膜厚の差分値とレジストパターンの幅寸法変動量との関係は、描画領域を少なくとも縦横３×３の９つのマス目状の領域に分割して、中心に位置する領域における差分値と所定のレジストパターンの幅寸法とをそれぞれ測定することにより求めることを特徴とする。
【００１４】
測定する領域の周囲を取り囲むことにより、中心に位置する領域への熱源となることができる。その結果、レジストヒーティングの影響を大きくすることができる。よって、幅広く、差分値と所定のレジストパターンの幅寸法との関係を求めることができる。さらに、測定する領域の周囲を取り囲むことにより、中心に位置する領域への近接効果の影響をより均一にすることができる。
【００１５】
そして、本発明における第１と第２の膜厚測定工程において、光学反射式膜厚計を用いてレジスト膜の厚さを測定することを特徴とする。
【００１６】
光学反射式膜厚計は、レジストパターンの幅寸法を測定するために一般的に用いられるＣＤ−ＳＥＭに比べ、寸法精度が１桁以上優れている。よって、光学反射式膜厚計を用いて測定されたレジスト膜の膜厚から求める減膜量からレジストパターンの幅寸法変動量を推定する方が、描画の都度、レジストパターンの幅寸法をＣＤ−ＳＥＭで測定して変動量を得るよりも測定誤差を小さくすることができる。
【００１７】
また、本発明におけるレジストヒーティングによるレジストパターンの寸法変動量の推定方法は、電子線描画装置を用いて製作される半導体用途のフォトマスクの製作工程と、半導体製造過程における半導体製造前工程で行われる直接描画による半導体デバイスの製作工程と、電子線描画装置を用いて製作される液晶用途のフォトマスクの製作工程と、電子線描画装置を用いて製作される記録メディアの製作との少なくとも１つにおけるレジストヒーティングによるレジストパターンの寸法変動の推定に用いられると好適である。また、記録メディアとしては、ハードディスク、ＤＶＤ、ＭＯ等に用いると有効である。
【００１８】
また、レジスト膜の種類として、ポジ型とネガ型とのいずれかを用いると好適である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、減膜量からレジストパターンの幅寸法変動量を推定することができるので、より簡易により短時間にレジストヒーティングによる寸法変動量を推定することができる。また、予め用意した差分値と所定のレジストパターンの幅寸法変動量との関係を用いることで、誤差を小さくすることができる。その結果、より正確にレジストヒーティングによる寸法変動量を推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
実施の形態１．
ＣＤ−ＳＥＭによる測長は、非常に時間がかかりユーザにとって負担である。また、このような手間は、限られた評価装置と時間を必要とするためコストの増大と開発期間の長期化を招く。以下に説明するように、レジスト膜の減膜量とレジストパターンの幅寸法との関係式を最初に１度作成しておけば、次回からレジストパターンの幅寸法を毎回ＣＤ−ＳＥＭにより測定しなくても済むようにすることができる。以下、図面を用いて実施の形態１について説明する。
【００２１】
図１は、実施の形態１におけるレジストパターンの寸法変動量の推定方法の要部工程を示すフローチャート図である。
図１において、レジストパターンの寸法変動量の推定方法は、初期膜厚を測定する初期膜厚測定工程（Ｓ１０２）と、露光工程（Ｓ１０４）と、露光後の膜厚測定工程（Ｓ１０６）と、減膜量演算工程（Ｓ１０８）と、パターン幅変動量演算工程（Ｓ１１０）という一連の工程を実施する。
【００２２】
ここで、レジストパターンの寸法変動量の推定を行なうにあたって、まず、減膜量とパターン幅との関係式を作成する。
図２は、実施の形態１における減膜量とパターン幅との関係式作成方法の要部工程を示すフローチャート図である。
図２において、減膜量とパターン幅との関係式作成方法は、減膜量取得工程として、初期膜厚を測定する初期膜厚測定工程（Ｓ２０２）と、露光工程（Ｓ２０４）と、露光後の膜厚測定工程（Ｓ２０６）と、減膜量演算工程（Ｓ２０８）という一連の工程を実施する。そして、パターン幅変動量取得工程として、露光工程（Ｓ２２２）とＰＥＢ処理工程（Ｓ２２４）と、現像工程（Ｓ２２６）と、パターン幅測定工程（Ｓ２２８）という一連の工程を実施する。そして、かかる工程から得られた結果に基づいて、関係式取得工程（Ｓ２４０）により減膜量とパターン幅との関係式を作成する。
【００２３】
試料となるレジスト膜が塗布されたマスクに電子線が入射すると、入射時には例えば１５０℃近い温度がレジスト材に作用する。また、その温度は描画条件によって異なる。そして、レジスト膜厚は、温度が作用すると減膜する特性があるため、これを利用して描画前後の膜厚差からレジストヒーティングによる減膜量を求めることができる。
【００２４】
図３は、測定対象となる試料の構成を説明するための概念図である。
測定対象となる試料として、例えば、１９２μｍ角のチップを縦横３×３の９つのマス目のチップ領域に分割する。すなわち、６４μｍ角の同じチップが縦横３×３に並んだことになる。そして、かかる９つのチップ領域のうち、中心に位置するチップ領域（図３では、Ａとして示される）が測定対象となる。
【００２５】
図４は、減膜量取得工程における工程断面図である。
図４（ａ）において、初期膜厚測定工程（Ｓ２０２）として、石英等のクウォーツとなる基板５００上にクロム（Ｃｒ）膜５０２が例えば７０ｎｍ形成され、その上に酸化クロム（ＣｒＯ２）膜５０４が例えば７ｎｍ形成され、その上にレジスト膜５０６が３００ｎｍ形成されたはずの試料について、まず、９つのチップ領域のうち、中心に位置するチップについて、電子ビームを照射する前の状態で、レジスト膜５０６の膜厚（初期膜厚）を測定する。膜厚測定には、光学反射式膜厚計を用いると好適である。膜厚測定によりレジスト膜５０６の膜厚ｔ１を得る。
【００２６】
次に、図４（ｂ）において、露光工程（Ｓ２０４）として、かかる試料に所定のパターンを形成するために電子ビームを照射する。
図５は、パターンの形状を示す概念図である。
縦横３×３の９つのマス目の領域に分割された各チップには、中心に平行に並んだ２つのＩＳＯ−Ｌｉｎｅパターンが形成されるように露光（描画）する。例えば、ライン幅１μｍで長さが６４μｍの平行に並んだ２つの直線ラインパターンを形成するように露光（描画）する。そして、９つのチップ領域すべてについて同じパターンを露光する。このように２つのＩＳＯ−Ｌｉｎｅパターンを露光する場合には、レジスト材として、ポジ型レジストを用いると好適である。ポジ型レジストを用いて２つのＩＳＯ−Ｌｉｎｅパターンを露光する場合には、２つのＩＳＯ−Ｌｉｎｅパターンの両側の領域全体に電子ビームを入射させるため、両側の領域（ベタ露光部：描画面積率１００％）を２つのＩＳＯ−Ｌｉｎｅパターン形成における外部からの熱源とすることができる。２つのＩＳＯ−Ｌｉｎｅパターン形成において熱源を設けることにより、２つのＩＳＯ−Ｌｉｎｅパターン形成に与えるレジストヒーティングの影響を大きくすることができる。レジストヒーティングの影響を大きくすることによりレジスト膜の減膜量を大きくすることができる。また、縦横３×３の９つのマス目のチップ領域に分割して、中心チップ領域の回りを別のチップ領域（図３では、Ｂとして示される）で囲むことで、回りのチップ領域を中心チップ領域への熱源とすることができる。さらに、熱源となるばかりでなく、中心チップ領域への近接効果の影響差を無くし、中心チップ領域への近接効果の影響をより均一にすることができる。
【００２７】
図６は、描画装置の要部構成の一例を示す概念図である。
図６において、描画装置の一例となる可変成形型ＥＢ描画装置１００は、描画部１５０と制御部１６０とを備えている。描画部１５０は、電子鏡筒１０２、ＸＹステージ１０５、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８、ファラデーカップ２０９を有している。制御部１６０は、描画データ処理回路３１０と、偏向制御回路３２０、デジタル・アナログコンバータ（ＤＡＣ）３３２、電子光学系制御回路３４２を有している。図６では、本実施の形態１を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略している。可変成形型ＥＢ描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれることは言うまでもない。
【００２８】
電子銃２０１から出た荷電粒子線の一例となる電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により矩形、例えば長方形の穴を持つ第１のアパーチャ２０３全体を照明する。ここで、電子ビーム２００をまず矩形、例えば長方形に成形する。そして、第１のアパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により第２のアパーチャ２０６上に投影される。かかる第２のアパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像の位置は、偏向器２０５によって制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。そして、第２のアパーチャ２０６を通過した第２の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、偏向器２０８により偏向されて、移動可能に配置されたＸＹステージ１０５上の試料１０１の所望する位置に照射される。また、ビーム強度等はファラデーカップ２０９に電子ビーム２００を照射して測定することができる。
【００２９】
そして、図４（ｃ）において、露光後の膜厚測定工程（Ｓ２０６）として、９つのチップ領域のうち、中心に位置するチップについて、電子ビームを照射した後の状態で、レジスト膜５０６の膜厚（露光後膜厚）を測定する。膜厚測定には、光学反射式膜厚計を用いると好適である。膜厚測定によりレジスト膜５０６の膜厚ｔ２を得る。
【００３０】
かかる各工程を、描画条件を変更して複数の条件で繰り返して、レジスト膜厚ｔ１とｔ２とを取得する。描画条件として、最大ショットサイズを示すビームサイズと、ショットとショットとの間の時間と示す静定時間と、多重露光を行なう場合の多重度を示す露光分割数と、露光量と、描画順序との各条件を振って測定する。描画装置の開発では、描画条件をかなりの頻度で変更する必要があるため各条件におけるレジストヒーティングによる影響を把握する必要があるからである。また、通常、加速電圧は一定にして描画するが、加速電圧も変更する場合には、加速電圧も描画条件の１つとして振って測定すると好適である。その他、電流密度も変更する場合には、描画条件の１つとして振って測定すると好適である。
【００３１】
ここで、試料の９つのチップ領域のうち、描画条件を変更させるのは、中心チップ領域だけでよい。中心チップ（Ａ）の周りを取り囲む８つの周辺チップ（Ｂ）の役割は、上述したように、中心チップ（Ａ）への熱源とすることの他、中心チップ（Ａ）への近接効果の影響を一様にすることにあるからである。かかる中心チップ（Ａ）の周りを取り囲む８つの周辺チップ（Ｂ）により、中心チップ（Ａ）からは、純粋にレジストヒーティングによる減膜量を得ることができる。
【００３２】
そして、減膜量演算工程（Ｓ２０８）として、各描画条件ごとに得られたレジスト膜厚ｔ１とｔ２との差分値（ｔ１−ｔ２）、すなわち、減膜量を演算する。
【００３３】
図７は、基板温度とレジスト膜の減膜量との関係を示す図である。
図７では、描画条件に基づいてシミュレーションで得られた基板温度、言い換えれば、レジストヒーティング温度に対応する減膜量を示している。図７に示すように、減膜量は、基板温度、言い換えれば、レジストヒーティング温度に比例していることがわかる。ここでは、一例として、以下のように描画条件を振って測定した。ここでは、６インチ角のマスクを試料として用いた。
（１）ビームサイズ：０．２５，０．５０，１．０，１．５，２．５μｍ
（２）静定時間数：８０，１２８，４００，８００ｎｓｅｃ
（３）露光分割数（多重度）：１，２，４ｐａｓｓ
（４）露光量：７，９，１１μＣ
（５）描画順序：条件（ａ）×条件（ｂ）
（ａ）両側２つのベタ露光部の一方→ライン露光部→ベタ露光部の他方、ライン露光部→両側２つのベタ露光部の一方→ベタ露光部の他方、両側２つのベタ露光部の一方→ベタ露光部の他方→ライン露光部
（ｂ）中心チップ（Ａ）→周辺チップ（Ｂ）、周辺チップ（Ｂ）→中心チップ（Ａ）
【００３４】
次に、パターン幅変動量取得工程として、レジストパターン幅寸法の変動量を求める。試料となるレジスト膜が塗布されたマスクに電子線が入射すると、上述したように、入射時には例えば１５０℃近い温度がレジスト材に作用する。また、その温度は描画条件によって異なる。マスク用のガラス基板に入射した電子線エネルギーが基板内に熱エネルギーとして蓄積し、それによって、描画され、現像されたレジストパターン幅寸法が変動する。すなわち、レジストヒーティングにより変動する。
【００３５】
図８は、パターン幅変動量取得工程における工程断面図である。
まず、図８（ａ）において、図４（ａ）と同様、石英等のクウォーツとなる基板５００上にクロム（Ｃｒ）膜５０２が例えば７０ｎｍ形成され、その上に酸化クロム（ＣｒＯ２）膜５０４が例えば７ｎｍ形成され、その上にレジスト膜５０６が３００ｎｍ形成された試料を準備する。測定対象となる試料の構成は、図３で説明した構成と同様とする。すなわち、測定対象となる試料として、例えば、１９２μｍ角のチップを縦横３×３の９つのマス目のチップ領域に分割する。すなわち、６４μｍ角の同じチップが縦横３×３に並んだことになる。そして、かかる９つのチップ領域のうち、中心に位置するチップ領域（図３では、Ａとして示される）が測定対象となる。
【００３６】
そして、図８（ｂ）において、露光工程（Ｓ２２２）として、かかる試料に所定のパターンを形成するために電子ビームを照射する。レジスト膜の減膜量と対応するパターン幅変動量を取得するため、描画するパターンの形状は図５と同様、描画装置の構成も図６と同様であるため、説明を省略する。
【００３７】
そして、ＰＥＢ処理工程（Ｓ２２４）として、露光されパターンが描画された試料についてＰＥＢ（Ｐｏｓｔ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｂａｋｅ）処理を行なった後、現像工程（Ｓ２２６）として、アルカリ現像処理を行なうことで、レジストパターンを形成する。
【００３８】
そして、図８（ｃ）において、パターン幅測定工程（Ｓ２２８）として、２つのＩＳＯ−Ｌｉｎｅパターンとして形成されたレジストパターンである２つのレジスト膜５０６間のスペース寸法Ｌ（ＣＤ）をパターン幅寸法として測定する。パターン幅寸法の測定は、ＣＤ−ＳＥＭを用いて測定する。
【００３９】
かかる各工程を、減膜量取得工程と同様、描画条件を変更して複数の条件で繰り返して、２つのレジスト膜５０６間のスペース寸法Ｌを取得する。描画条件として、上述したように、最大ショットサイズを示すビームサイズと、ショットとショットとの間の時間と示す静定時間と、多重露光を行なう場合の多重度を示す露光分割数と、露光量と、描画順序との各条件を振って測定する。また、加速電圧も変更する場合には、加速電圧も描画条件の１つとして振って測定すると好適である点や、電流密度も変更する場合には、描画条件の１つとして振って測定すると好適である点も同様である。
【００４０】
そして、試料の９つのチップ領域のうち、描画条件を変更させるのは、中心チップ領域だけでよい点も同様である。
【００４１】
図９は、基板温度とスペース寸法との関係を示す図である。
図９では、図７と同様、描画条件に基づいてシミュレーションで得られた基板温度、言い換えれば、レジストヒーティング温度に対応するスペース寸法を示している。図９に示すように、スペース寸法、言い換えれば、レジストパターン幅寸法は、基板温度、言い換えれば、レジストヒーティング温度に比例していることがわかる。ここでは、上述したように、一例として、以下のように描画条件を振って測定した。ここでは、６インチ角のマスクを試料として用いた。
（１）ビームサイズ：０．２５，０．５０，１．０，１．５，２．５μｍ
（２）静定時間数：８０，１２８，４００，８００ｎｓｅｃ
（３）露光分割数（多重度）：１，２，４ｐａｓｓ
（４）露光量：７，９，１１μＣ
（５）描画順序：条件（ａ）×条件（ｂ）
（ａ）両側２つのベタ露光部の一方→ライン露光部→ベタ露光部の他方、ライン露光部→両側２つのベタ露光部の一方→ベタ露光部の他方、両側２つのベタ露光部の一方→ベタ露光部の他方→ライン露光部
（ｂ）中心チップ（Ａ）→周辺チップ（Ｂ）、周辺チップ（Ｂ）→中心チップ（Ａ）
【００４２】
そして、かかる工程から得られた結果に基づいて、関係式取得工程（Ｓ２４０）として、減膜量とパターン幅寸法との関係式を作成する。
図１０は、レジスト減膜量とレジストパターンのスペース寸法との関係を示す図である。
図７と図９では、共に描画条件に基づいてシミュレーションで得られた基板温度、言い換えれば、レジストヒーティング温度を一方の軸に示しているため、図１０のように、縦軸にスペース幅寸法Ｌの測定値を示し、横軸に減膜量を示してレジスト減膜量とレジストパターンのスペース寸法との関係として表すことができる。
ここで、スペース幅寸法Ｌの測定値については、平均寸法値（３σ）を用いた。そして、プロットされた各点から関係式となる近似式を得ることができる。例えば、ここでは、関係式：Ｙ（レジスト寸法）ｎｍ＝−０．２５×減膜量（膜厚変化量）Å＋１０００を得ることができる。
【００４３】
以上のように、近接効果の影響を一様にした状態で、熱源をもったパターンを描画することで、描画条件によっては、レジストヒーティングによる影響を極めて大きく受けた減膜量とパターン幅とを測定することができる。逆に、経験測として、例えば、描画条件として、ビームサイズを０．２５μｍ、静定時間を８００ｎｓｅｃ、露光分割数を４として、露光量を使用するレジストプロセスの最適照射量とすることでレジストヒーティングの影響が極めて少ない状態での減膜量とパターン幅とを測定することもできる。よって、幅広い範囲での減膜量とパターン幅とを測定することができる。
【００４４】
このようにして、まず、減膜量とパターン幅との関係式を作成してから、図１におけるレジストパターンの寸法変動量の推定を行なう。
上述した減膜量とパターン幅との関係式では、幅広い範囲での測定値に基づいて、関係式を求めているため、通常使用するパターンでは、かかる測定された範囲内に納まる場合がほとんどであると想定される。したがって、関係式から得られるパターン幅寸法の変動量は、より信頼性の高いものとなる。
そして、かかる関係式は、プロセス条件、例えば、レジスト種、ガラス基板種、基板５００上に形成された金属膜等の膜種や膜厚、Ｐｒｅ−Ｂａｋｅ、ＰＥＢベーク条件、現像条件等が変わらない限り、用いることができる。そして、かかる条件が変わったら新たに関係式を作成すればよい。
【００４５】
図１における初期膜厚測定工程（Ｓ１０２）として、石英等のクウォーツとなる基板５００上にクロム（Ｃｒ）膜５０２が例えば７０ｎｍ形成され、その上に酸化クロム（ＣｒＯ２）膜５０４が例えば７ｎｍ形成され、その上にレジスト膜５０６が３００ｎｍ形成されたはずの試料について、電子ビームを照射する前の状態で、レジスト膜５０６の膜厚（初期膜厚）を測定する。膜厚測定には、光学反射式膜厚計を用いると好適である。膜厚測定によりレジスト膜５０６の膜厚ｔ１を得る。
【００４６】
そして、図１における露光工程（Ｓ１０４）として、かかる試料に所定のパターンを形成するために所定の描画条件にて電子ビームを照射する。描画装置の構成は、図６と同様であるため、説明を省略する。
【００４７】
そして、図１における露光後の膜厚測定工程（Ｓ１０６）として、電子ビームを照射した後の状態で、レジスト膜５０６の膜厚（露光後膜厚）を測定する。膜厚測定には、光学反射式膜厚計を用いると好適である。膜厚測定によりレジスト膜５０６の膜厚ｔ２を得る。
【００４８】
そして、図１における減膜量演算工程（Ｓ１０８）として、ｔ１とｔ２との差分値（ｔ１−ｔ２）、すなわち、減膜量を演算する。
【００４９】
そして、図１におけるパターン幅変動量演算工程（Ｓ１１０）として、上述した関係式を使って、減膜量から所定のレジストパターンの幅寸法を取得する。例えば、図１０の例において、減膜量が２０Åである場合のレジストパターンの幅寸法９９５ｎｍを得ることができる。ここで、レジストヒーティングが起こらない場合には、減膜量が０であることから減膜量が０である場合のレジストパターンの幅寸法９９５ｎｍを得ることができる。従って、レジストヒーティングによるレジストパターンの幅寸法変動量は、５ｎｍと推定することができる。以上のように、上述した関係式を使って、減膜量から所定のレジストパターンの平均寸法変動量を簡易に短時間で推定することができる。
【００５０】
ここで、寸法変動量の基準となる値については、例えば、上述した、経験測としてレジストヒーティングの影響が極めて少ないことがわかっている、ビームサイズを０．２５μｍ、静定時間を８００ｎｓｅｃ、露光分割数を４として、露光量を使用するレジストプロセスの最適照射量とした描画条件で測定した減膜量とパターン幅とを用いても好適である。
【００５１】
また、光学反射式膜厚計の精度は、非常に高く、測定再現性は１Å以下のものもある。これに対し、レジストパターンの幅寸法を測定するために一般的に用いられるＣＤ−ＳＥＭの測定再現性は、２ｎｍ程度のため、光学反射式膜厚計の測定再現性は、ＣＤ−ＳＥＭの測定再現性の１／２０以下と非常に高感度にレジスト寸法の変化を検出することができる。また、光学反射式膜厚計での測長は、簡便で短時間で済むのに対し、ＣＤ−ＳＥＭでの測長は、時間がかかりまたその測定には熟練した技術が必要となる。
そして、本実施の形態における手法での大きなメリットとしては、減膜量を測定するだけで、ＰＥＢ、現像、ＣＤ−ＳＥＭ測長を行なわずに済むため、それらによる線幅への影響を与えるプロセス誤差、変動要因が入り込まないようにすることができる点である。これにより、より正確なレジストヒーティングによる寸法変動量を推定することができる。その結果、精度の高い描画装置の開発及びプロセス開発を可能とすることができる。
さらに、描画精度を議論する場合に、精度悪化の要因がプロセスと描画装置とのどちらに起因するものかを切り分けることが可能となる。
【００５２】
以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、レジスト種として、ポジ型レジストを用いたが、ネガ型レジストを用いても構わない。
図１１は、ネガ型レジストを用いる場合の試料の断面図である。
ネガ型レジストを用いる場合には、レジスト膜５０８の減膜量とレジストパターンの幅寸法との関係式を得るために、レジスト膜５０８の減膜量とレジストパターンの幅寸法を測定する場合に、図１１に示すように、中心に平行に並んだ２つのＩＳＯ−Ｓｐａｃｅパターンが形成されるように露光（描画）する。例えば、スペース幅１μｍで長さが６４μｍの平行に並んだ２つの直線スペースパターンを形成するように露光（描画）すると好適である。スペースの外側に熱源となるベタ露光部を形成することができるので、レジストヒーティングの影響を大きく受ける条件を作り出すことができる。
【００５３】
また、加速電圧を描画条件とする場合、例えば、２０〜１００ｋＶの範囲で条件を振ると好適である。また、本発明は、基板種として、例えば、５インチ、６インチ、或いは９インチのマスクブランクスを用いる場合にも好適である。
また、基板５００上の形成されるＣｒ膜５０２については、膜厚を２００〜２０００Åにすると好適である。また、基板５００上の形成される膜種として、Ｃｒ膜、ＣｒＯ２膜の他にモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）等も好適である。また、基板種として、石英の他にシリコン（Ｓｉ）ウエハを用いても好適である。また、Ｓｉウエハ上に酸化シリコン（ＳｉＯ２）や窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）等が形成されていても好適である。
そして、レジスト種として、例えば、ポジ型化学増幅型レジストや、ネガ型化学増幅型レジストや、ポジ型ノボラック−キノンジアジド系レジストを用いても好適である。
【００５４】
また、上述したレジストヒーティングによるレジストパターンの寸法変動量の推定方法は、電子線描画装置を用いて製作される半導体、液晶用途のフォトマスク、半導体のウエハ前工程で行われる直接描画、ハードディスク、ＤＶＤ、ＭＯなどの記録メディアの製作で行われるレジストヒーティングによるレジストパターンの寸法変動の推定に適用されると好適である。
【００５５】
そして、かかる推定方法で使われるレジストの種類は、上述したように、ポジ型、およびネガ型のレジストについて適用することが可能である。
ポジ型レジストとしては、電子線描画用レジストの１）ＰＭＭＡ（東京応化社製）、２）ＰＢＳ（チッソ社製）、３）ＥＢＲ−９（東レ社製）、４）ＲＡＹ−ＰＦ（ヘキスト社製）、５）ＺＥＰ（日本ゼオン社製）、６）ＥＢＲ−９００（東レ社製）、７）ＲＥ−５１００，ＲＥ−５２２１Ｐ系（日立化成）、８）ノボラック−ジアゾナフトキノン系レジスト、９）化学増幅型レジストなどが好適である。そして、ノボラック−ジアゾナフトキノン系レジストの具体例としては、ＴＨＭＲ−ＩＰ３５００，ＩＰ３６００（東京応化社製）などが好適である。また、化学増幅型レジストの具体例としては、ＦＥＰ−１７１（富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製）などが好適である。
ネガ型レジストとしては、化学増幅型レジストが有効である。ネガ型の化学増幅型レジストとしては、ＮＥＢ−２２（住友化学社製）、ＦＥＮ２７０（富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製）、ＳＡＬ６０１，  ＳＡＬ７０１（シップレー社製）などが好適である。
【００５６】
そして、使用するレジスト膜厚の範囲は、１００〜１００，０００Åとすると好適である。
【００５７】
また、描画条件としては以下の範囲が好適である。
（１）ビームサイズ：０．１〜１０ｕｍ
（２）静定時間：１０〜１０００ｎｓ
（３）露光分割数：１〜１０回
（４）加速電圧：１〜１００ｋＶ
【００５８】
また、使用される基板は以下のものが好適である。
（１）半導体用フォトマスク用基板：５〜９インチ（ｉｎｃｈ）、液晶用フォトマスク基板：３ｍ角以内、ウエハーサイズ：４〜１５ｉｎｃｈ。
（２）半導体用フォトマスク用基板は、下地材質が石英から構成されており、その上に１００〜１００００ÅのＣｒ、Ｍｏ−Ｓｉ、ＣｒＯｘ等の遮光膜があること。または、上記の遮光膜を含まない場合も含む。
（３）ウエハ基板の下地基板はＳｉ、Ｃｒ、ＧａＡｓから構成されており、その上に１００〜１００００ÅのＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、Ａｌ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｐｏｌｉ−Ｓｉ、Ｐｏｌｉ−ｉｍｉｄｅから構成された基板であること。または、上記の遮光膜を含まない場合も含む。
（４）ハードディスク、ＤＶＤ、ＭＯなどの記録メディアの下地基板はＰｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅで構成され、その上にＺｎＳ、ＳｉＯ２から構成された基板であること。
【００５９】
また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、可変成形型ＥＢ描画装置１００を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。
【００６０】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのレジストパターンの寸法変動量の推定方法は、本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】実施の形態１におけるレジストパターンの寸法変動量の推定方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図２】実施の形態１における減膜量とパターン幅との関係式作成方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図３】測定対象となる試料の構成を説明するための概念図である。
【図４】減膜量取得工程における工程断面図である。
【図５】パターンの形状を示す概念図である。
【図６】描画装置の要部構成の一例を示す概念図である。
【図７】基板温度とレジスト膜の減膜量との関係を示す図である。
【図８】パターン幅変動量取得工程における工程断面図である。
【図９】基板温度とスペース寸法との関係を示す図である。
【図１０】レジスト減膜量とレジストパターンのスペース寸法との関係を示す図である。
【図１１】ネガ型レジストを用いる場合の試料の断面図である。
【図１２】従来の可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。
【符号の説明】
【００６２】
１００  可変成形型ＥＢ描画装置
１０１，３４０  試料
１０２  電子鏡筒
１０５  ＸＹステージ
１５０  描画部
１６０  制御部
２００  電子ビーム
２０１  電子銃
２０２  照明レンズ
２０３，４１０  第１のアパーチャ
２０４  投影レンズ
２０５，２０８  偏向器
２０６，４２０  第２のアパーチャ
２０７  対物レンズ
２０９  ファラデーカップ
３１０  描画データ処理回路
３２０  偏向制御回路
３３０  電子線
３３２  ＤＡＣ
３４２  電子光学系制御回路
４１１  開口
４２１  可変成形開口
４３０  荷電粒子ソース
４４２  電子線
５００  基板
５０２  Ｃｒ膜
５０４  ＣｒＯ２膜
５０６，５０８  レジスト膜
【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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