(57)【要約】【目的】偏向収差の補正残差の確認を容易にすると共に、より適当な偏向収差の補正電圧を求める方法および描画方法を提供することを目的とする。【構成】本発明の一態様の偏向収差補正電圧の演算方法は、複数のフォーカス高さ位置で所定のパターンを描画する描画工程（Ｓ１０４）と、各所定のパターンの寸法変動量を測定する寸法変動量測定工程（Ｓ１０６）と、寸法変動量を用いて、実効分解能を演算する実効分解能演算工程（Ｓ１１０）と、実効分解能が最小となるフォーカス高さ位置に基づいて、電子ビームの偏向収差補正電圧を演算する補正電圧演算工程（Ｓ３０４）と、を備えたことを特徴とする。本発明によれば、より適当な偏向収差の補正電圧を求めることができる。【選択図】        図１
2007188950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のフォーカス高さ位置で所定のパターンを描画する描画工程と、
前記複数のフォーカス高さ位置で描画された各所定のパターンの幅寸法の寸法変動量を測定する寸法変動量測定工程と、
前記寸法変動量を用いて、描画された各所定のパターンの実効分解能を演算する実効分解能演算工程と、
各所定のパターンの実効分解能が最小となるフォーカス高さ位置に基づいて、荷電粒子ビームを偏向する場合の偏向収差を補正する補正電圧を演算する補正電圧演算工程と、
を備えたことを特徴とする偏向収差補正電圧の演算方法。
【請求項２】
前記所定のパターンとして、ｘ方向とｙ方向の各幅を有するパターンを用いることを特徴とする請求項２記載の偏向収差補正電圧の演算方法。
【請求項３】
前記実効分解能演算工程において、ｘ方向とｙ方向の各実効分解能を演算することを特徴とする請求項２記載の偏向収差補正電圧の演算方法。
【請求項４】
前記補正電圧演算工程において、前記偏向収差として、像面湾曲と非点収差とを補正する各補正電圧を演算することを特徴とする請求項３記載の偏向収差補正電圧の演算方法。
【請求項５】
複数のフォーカス高さ位置で所定のパターンを描画する描画工程と、
描画された各所定のパターンの実効分解能が最小となるフォーカス高さ位置に基づいて、荷電粒子ビームを偏向する場合の偏向収差を補正する補正電圧を演算する補正電圧演算工程と、
前記補正電圧を用いて、前記荷電粒子ビームを偏向して試料に所望するパターンを描画する描画工程と、
を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏向収差補正電圧の演算方法及び荷電粒子ビーム描画方法に係り、例えば、電子ビームを可変成形させながら試料に電子ビームを照射する電子ビーム描画方法及び描画する際に生じる偏向収差を補正する補正電圧の取得方法に関する。
【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２３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３４０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、試料３４０に所定のパターンを描画する場合に、偏向非点や像面湾曲等の偏向収差が生じる場合があり、かかる偏向収差を補正する技術の開発が試みられている。
【０００５】
ここで、偏向収差に関連する技術として、偏向による光学収差ぼけや電子ビーム形状寸法誤差を補正するために、制御電圧を独立に制御できる回転対称型のラウンド式電子レンズを用いて偏向荷電ビームの条件に応じて各エレクトロードへの電圧を制御することにより荷電ビームを制御するとする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２１６６９０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、描画装置において、マスク等の試料に所定のパターンを描画する場合に、偏向非点や像面湾曲等の偏向収差が生じる。そして、近年の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、その寸法精度が厳しくなるにつれ、かかる偏向収差が寸法精度を左右する要因として支配的になってきている。しかしながら、従来は、かかる偏向収差を偏向器等で補正する際の補正電圧が適正であったかどうかその補正の残差を詳細に調査する手法が確立されていなかった。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる問題点を克服し、偏向収差の補正残差の確認を容易にすると共に、より適当な偏向収差の補正電圧を求める方法および描画方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】
本発明の一態様の偏向収差補正電圧の演算方法は、
複数のフォーカス高さ位置で所定のパターンを描画する描画工程と、
複数のフォーカス高さ位置で描画された各所定のパターンの幅寸法の寸法変動量を測定する寸法変動量測定工程と、
寸法変動量を用いて、描画された各所定のパターンの実効分解能を演算する実効分解能演算工程と、
各所定のパターンの実効分解能が最小となるフォーカス高さ位置に基づいて、荷電粒子ビームを偏向する場合の偏向収差を補正する補正電圧を演算する補正電圧演算工程と、
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
フォーカス高さ位置を変数として、複数のフォーカス高さ位置で上述した所定のパターンを描画することで、各フォーカス高さ位置で描画した場合における各所定のパターンの幅寸法の寸法変動量を測定することができる。そして、かかる寸法変動量をパラメータとして、各フォーカス高さ位置で描画した場合における各所定のパターンの実効分解能を演算により求めることができる。そして、かかる実効分解能が最小となるフォーカス高さ位置により偏向収差に対する補正が十分かどうかを確認することができる。言い換えれば、実効分解能が最小となるフォーカス高さ位置が、基準となる高さ位置から偏差が生じていれば、補正残差が存在することを確認することができる。そして、各所定のパターンの実効分解能が最小となるフォーカス高さ位置に基づいて、荷電粒子ビームを偏向する場合の偏向収差を補正する補正電圧を演算することで、より適当な偏向収差の補正電圧を求めることができる。
【００１０】
そして、上述した所定のパターンとして、ｘ方向とｙ方向の各幅を有するパターンを用いると好適である。
【００１１】
ｘ方向とｙ方向の各幅を有するパターンを用いることで、ｘ方向とｙ方向の各寸法変動量を測定することができる。
【００１２】
そして、実効分解能演算工程において、ｘ方向とｙ方向の各実効分解能を演算することを特徴とする。
【００１３】
ｘ方向とｙ方向の各実効分解能を演算することで、ｘ方向とｙ方向の各実効分解能を最小とするフォーカス高さ位置を得ることができる。
【００１４】
そして、補正電圧演算工程において、前記偏向収差として、像面湾曲と非点収差とを補正する各補正電圧を演算することを特徴とする。
【００１５】
後述するように、ｘ方向とｙ方向の各実効分解能を最小とするフォーカス高さ位置を得ることで、像面湾曲と非点収差とを補正する各補正電圧を演算することができる。そして、像面湾曲と非点収差とを補正する各補正電圧を得ることで、より適当な偏向収差の補正電圧を求めることができる。
【００１６】
本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画方法は、
複数のフォーカス高さ位置で所定のパターンを描画する描画工程と、
描画された各所定のパターンの実効分解能が最小となるフォーカス高さ位置に基づいて、荷電粒子ビームを偏向する場合の偏向収差を補正する補正電圧を演算する補正電圧演算工程と、
かかる補正電圧を用いて、荷電粒子ビームを偏向して試料に所望するパターンを描画する描画工程と、
を備えたことを特徴とする。
【００１７】
上述したように、実効分解能が最小となるフォーカス高さ位置に基づいて、荷電粒子ビームを偏向する場合の偏向収差を補正する補正電圧を演算することで、より適当な偏向収差の補正電圧を得ることができる。そして、かかる補正電圧を用いて、荷電粒子ビームを偏向して試料に所望するパターンを描画することで、偏向収差を低減したより高精度な寸法のパターンを描画することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、荷電粒子ビームを偏向する場合の偏向収差を補正する補正電圧を演算することができるので、より適当な偏向収差の補正電圧を求めることができる。さらに、かかる補正電圧を用いてより高精度な寸法のパターンを描画することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、実施の形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームでも構わない。
【００２０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における電子ビーム描画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、偏向収差補正電圧の演算方法は、パラメータ設定（１）工程（Ｓ１０２）と、描画工程（１）（Ｓ１０４）と、ΔＣＤ測定工程（１）（Ｓ１０６）と、ｚ変更工程（Ｓ１０８）と、実効分解能演算工程（１）（Ｓ１１０）と、パラメータ設定（２）工程（Ｓ２０２）と、描画工程（２）（Ｓ２０４）と、ΔＣＤ測定工程（２）（Ｓ２０６）と、ｚ変更工程（Ｓ２０８）と、実効分解能演算工程（２）（Ｓ２１０）と、係数演算工程（Ｓ３０２）と、最適補正電圧演算工程（Ｓ３０４）という一連の工程を実施する。そして、電子ビーム描画方法は、かかる偏向収差補正電圧の演算方法の各工程に、さらに、描画工程（Ｓ３０６）という一連の工程を実施する。
【００２１】
図２は、実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。
図２において、荷電粒子ビーム描画装置の一例である描画装置１００は、描画部１５０を構成する電子鏡筒１０２、描画室１０３、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を備え、制御系として偏向制御部の一例となる偏向制御回路１１２、偏向アンプ１１０を備えている。
そして、電子鏡筒１０２内には、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が配置されている。描画室１０３内には、ＸＹステージ１０５が配置されている。図１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。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。
【００２２】
電子銃２０１から出た荷電粒子ビーム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によって偏向制御され、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、偏向制御回路１１２に制御された例えば静電型の偏向器２０８により偏向され、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。かかる場合に、偏向制御回路１１２では、本来の偏向量だけ電子ビーム２００を偏向させるための偏向電圧の他に、像面湾曲や非点といった偏向収差を補正するための補正電圧を加算した電圧が偏向器２０８に印加されるように偏向アンプ１１０に信号を出力する。
【００２３】
図３は、実施の形態１における評価用パターンの一例を示す図である。
図３において、評価用パターンとして、試料１０１における偏向フィールド２０に、ｘ方向とｙ方向の各幅を有するパターンであるコンタクトホールパターン１０（所定のパターンの一例）を形成する。コンタクトホールパターン１０を用いることで、ｘ方向とｙ方向のパターン幅寸法（ＣＤ）を測定することができる。
【００２４】
図４は、寸法変動量と照射量との関係を示す図である。
まず、最適な補正電圧を求めるための工程に入るまえに、複数のフォーカス高さ位置（ｚ値）で照射量（Ｄｏｓｅ）を変数として描画した場合におけるパターン幅の寸法変動量（ΔＣＤ）の変化を測定する。本実施の形態１における偏向収差補正電圧の演算方法では、後述するようにフォーカス高さ位置（ｚ値）を振って、各場合のΔＣＤを測定することによって、最適な偏向収差補正電圧を求める。図４では、一例として、理論上のベストフォーカス値となるフォーカス高さ位置ｚ＝±０と、かかるベストフォーカス値から２０μｍ高くした位置となるフォーカス高さ位置ｚ＝＋２０μｍと、かかるベストフォーカス値から２０μｍ低い位置となるフォーカス高さ位置ｚ＝−２０μｍとの各場合で、寸法変動量と照射量との関係を求めている。
ここで、Ｄｏｓｅ値によっては、フォーカス高さ位置（ｚ値）を振ってもΔＣＤが変化せず一定値をとる不動照射量（Ｄｉｓｏ）が存在する。そこで、図４に示すグラフを求めておくことで、かかるＤｉｓｏの値を予め求めておき、かかる値よりも大きな値で後述する偏向収差補正電圧の演算方法を実行していくとよい。すなわち、フォーカス高さ位置（ｚ値）を振ることで、ΔＣＤが変化する範囲におけるＤｏｓｅを用いて最適な偏向収差補正電圧を求めていく。以下、偏向収差補正電圧の演算方法の各工程について説明する。
【００２５】
Ｓ（ステップ）１０２において、パラメータ設定（１）工程として、描画装置に図３で示した評価パターンを試料１０１に描画するにあたって、各パラメータを設定する。ここでは、特に、図４に示すＤｏｓｅ設定範囲内のＤｏｓｅを用いる。そして、予めある程度予想しておいた像面湾曲を補正するための仮の補正電圧Ｖ１０と非点収差を補正するための仮の補正電圧Ｖ２０を設定する。よって、偏向器２０８には、本来の偏向電圧Ｖの他に、補正電圧としてＶ１０＋Ｖ２０が加算される。
【００２６】
Ｓ１０４において、第１の描画工程の一例となる描画工程（１）として、第１の所定の補正電圧（ここでは、Ｖ１０とＶ２０）を用いて偏向器２０８で電子ビーム２００を偏向させ、偏向された位置に複数のフォーカス高さ位置ｚ（焦点位置）で図３に示した各コンタクトホールパターンを描画する。フォーカス高さ位置は、対物レンズ２０７で制御することができる。フォーカス高さ位置は、例えば、ベストフォーカス位置（ｚ＝±０）から±２０μｍの範囲で振っていくと好適である。例えば、２．５μｍずつ変更しながら各フォーカス位置におけるすべてのコンタクトホールパターン１０を描画する。ここでは、まず、ベストフォーカス位置（ｚ＝±０）から−２０μｍのフォーカス高さ位置（ｚ＝−２０μｍ）に合わせてすべてのコンタクトホールパターン１０を描画する。
【００２７】
Ｓ１０６において、第１の寸法変動量測定工程の一例となるΔＣＤ測定工程（１）として、第１の所定の補正電圧（上述したＶ１０とＶ２０）を用いて複数のフォーカス高さ位置で描画された各コンタクトホールパターン１０の幅寸法ＣＤの寸法変動量ΔＣＤ（第１の寸法変動量の一例）を測定する。かかる寸法変動量ΔＣＤは、基準となるパターン幅寸法の基準値ＣＤ０から測定されたＣＤを差し引いて求めればよい。また、コンタクトホールパターン１０を用いているため、すべてのコンタクトホールパターン１０について、ｘ方向とｙ方向の各ＣＤを測定して、ｘ方向とｙ方向の各ΔＣＤを求める。
【００２８】
Ｓ１０８において、ｚ変更工程として、フォーカス高さ位置の設定を変更して、Ｓ１０４に戻る。例えば、設定されていたフォーカス高さ位置（ｚ＝−２０μｍ）を２．５μｍ変更したフォーカス高さ位置（ｚ＝−１７．５μｍ）に設定する。そして、上述した描画工程（１）とΔＣＤ測定工程（１）とを行なう。これを繰り返して、ベストフォーカス位置（ｚ＝±０）から例えば上述した±２０μｍの範囲で振って各フォーカス高さ位置ｚにおけるすべてのコンタクトホールパターン１０のｘ方向とｙ方向の各ΔＣＤを測定する。
【００２９】
Ｓ１１０において、第１の実効分解能演算工程の一例となる実効分解能演算工程（１）として、ｘ方向とｙ方向の各寸法変動量ΔＣＤを用いて、描画された各コンタクトホールパターン１０の実効分解能σｂｌｕｒ（第１の実効分解能）を演算する。
【００３０】
図５は、Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄモデルにおけるパターンプロファイルの一例を示す図である。
寸法変動量をΔＣＤ、閾照射量をＤｔｈ、照射量をＤｏｓｅ、前方散乱電子に対する後方散乱電子の比（近接効果パラメータ）をη、パターン密度をＵ、レジスト内蓄積エネルギーをＥ（ｘ）、パターン幅寸法の基準値をＣＤ０とすると、レジスト中に蓄積されたエネルギープロファイルをあるレベル（閾値）で切ったときの線幅をプロセス処理後の線幅とするＴｈｒｅｓｈｏｌｄモデルにおけるパターンプロファイルは、図５のように示すことができる。ここで、Δｘは、ΔＣＤの半分を示している。図５では、閾照射量（Ｄｔｈ）が上述した不動照射量（Ｄｉｓｏ）から外れた値となっているため、Δｘ、しいてはΔＣＤが存在している。ここでは、理解しやすいようにｘ方向のみ記載しているが、ｙ方向にも同様にパターンプロファイルを構成することができる。かかるＴｈｒｅｓｈｏｌｄモデルにおけるパターンプロファイルの実効分解能σｂｌｕｒは、以下のように示すことができる。
【００３１】
図６は、実効分解能を求める式を示した図である。
各コンタクトホールパターン１０について、測定されたｘ方向とｙ方向の各寸法変動量ΔＣＤを用いて、図６に示す式により、実効分解能σｂｌｕｒとして、ｘ方向の実効分解能σｘとｙ方向の実効分解能σｙを演算することができる。図６に示す式において、近接効果パラメータηは、予め実験等により別途求めておけばよい。パターン密度Ｕは、コンタクトホールパターン１０のパターン密度を用い、閾照射量Ｄｔｈは、理論上の所望する線幅ＣＤとなる照射量を用いればよい。
【００３２】
図７は、実施の形態１におけるパラメータの一部と実行分解能とをあらわす表の一例をで示す図である。
図７では、各コンタクトホールパターン１０をｘ方向とｙ方向の座標（ｘ，ｙ）として示している。そして、各座標において、フォーカス高さ位置ｚを振って、各場合のｘ方向の実効分解能σｘとｙ方向の実効分解能σｙを示している。ここでは、その他の描画条件（固定値）については省略している。
【００３３】
かかる表を得ることで、偏向フィールド内のすべての位置でそれぞれ最小となるｘ方向の実効分解能σｘｍｉｎのフォーカス高さ位置ｚ（σｘｍｉｎ）とｙ方向の実効分解能σｙｍｉｎのフォーカス高さ位置ｚ（σｙｍｉｎ）とがそれぞれ値０でない状態、すなわち補正残差（Δｚ）が存在しているかどうかを確認することができる。また、フォーカス高さ位置ｚを振っているので、予めある程度予想しておいた像面湾曲を補正するための仮の補正電圧Ｖ１０と非点収差を補正するための仮の補正電圧Ｖ２０とにおける各フォーカス高さ位置ｚの変化に対する実行分解能の変化の様子を知ることができる。かかる表から得られる情報により、補正電圧の最適値をどの辺りに設定すればよいかある程度予測することができる。
【００３４】
図８は、実施の形態１における一様電界させる場合の偏向器への電圧印加の仕方を説明するための図である。
図９は、実施の形態１における４重極電界させる場合の偏向器への電圧印加の仕方を説明するための図である。
ここでは、一例として、４極の静電型偏向器の場合を示しているが、これに限るものではなく、その他の極数であっても構わない。図８と図９とに示すように、一様電界させる場合と４重極電界させる場合とでは、それぞれ、電子ビーム２００を所望する位置に偏向させる本来の偏向電圧Ｖの印加の仕方が異なっている。そして、かかる各場合について、像面湾曲を補正するための仮の補正電圧Ｖ１０と非点収差を補正するための仮の補正電圧Ｖ２０とを加算して偏向器２０８の各電極に印加することで偏向収差を補正している。
【００３５】
図１０は、偏向中心における焦点位置を示す図である。
図１１は、偏向している状態での焦点位置を示す図である。
偏向しない場合（偏向中心）では、図１０（ａ）に示すｘ方向の電子ビーム２００の焦点位置（ｚ方向）と図１０（ｂ）に示すｙ方向の電子ビーム２００の焦点位置（ｚ方向）とが一致している。これに対して、偏向した場合には、図１１（ａ）に示すｘ方向の電子ビーム２００の焦点位置（ｚ方向）と図１１（ｂ）に示すｙ方向の電子ビーム２００の焦点位置（ｚ方向）とがずれ、焦点位置に残差（Δｚ）が生じている。このようなｘ方向の電子ビーム２００の焦点位置（ｚ方向）と図１１（ｂ）に示すｙ方向の電子ビーム２００の焦点位置（ｚ方向）とが一致していない状態、すなわち、非点が生じている状態を補正電圧により補正する。
【００３６】
図１２は、偏向中心における焦点位置を示す図である。
図１３は、偏向している状態での焦点位置を示す図である。
偏向しない場合（偏向中心）では、図１２に示すように、電子ビーム２００の焦点位置（ｚ方向）が基板面の高さと一致している。これに対して、偏向器２０８にて偏向した場合には、図１３に示すように、電子ビーム２００の焦点位置（ｚ方向）が基板面の高さ位置からずれ、湾曲した焦点面に位置するようになり、焦点位置に残差（Δｚ）が生じている。このように偏向することで電子ビーム２００の焦点位置（ｚ方向）が基板面の高さ位置からずれた状態、すなわち、像面湾曲が生じている状態を補正電圧により補正する。
【００３７】
図１４は、実施の形態１における各座標位置における最小となるｘ方向の実効分解能σｘｍｉｎのフォーカス高さ位置ｚ（σｘｍｉｎ）とｙ方向の実効分解能σｙｍｉｎのフォーカス高さ位置ｚ（σｙｍｉｎ）とのマップを示す図である。
図１５は、実施の形態１における各座標位置におけるフォーカス高さ位置ｚ（σｘｍｉｎ）とフォーカス高さ位置ｚ（σｙｍｉｎ）との和のマップを示す図である。
図１６は、実施の形態１における各座標位置におけるフォーカス高さ位置ｚ（σｘｍｉｎ）とフォーカス高さ位置ｚ（σｙｍｉｎ）との差のマップを示す図である。
フォーカス高さ位置ｚ（σｘｍｉｎ）とフォーカス高さ位置ｚ（σｙｍｉｎ）との和を求めることで、像面湾曲を補正するための残差（Δｚ）を求めることができる。図１５に示すマップを得ることで、かかるマップから像面湾曲を補正するための残差（Δｚ）の変化状況を確認することができると共に、各座標位置における像面湾曲を補正するための残差（Δｚ）を確認することができる。そして、かかるマップから最適な補正電圧に設定されているかどうかを確認することができる。かかるマップに傾きが生じていれば、像面湾曲を補正するための最適な補正電圧に設定されていないことがわかる。各座標位置においてフォーカス高さ位置ｚ（σｘｍｉｎ）とフォーカス高さ位置ｚ（σｙｍｉｎ）との和となる残差（Δｚ）を値０にすることで、像面湾曲を補正することができる。
そして、フォーカス高さ位置ｚ（σｘｍｉｎ）とフォーカス高さ位置ｚ（σｙｍｉｎ）との差を求めることで、非点を補正するための残差（Δｚ）を求めることができる。図１６に示すマップを得ることで、かかるマップから非点を補正するための残差（Δｚ）の変化状況を確認することができると共に、各座標位置における非点を補正するための残差（Δｚ）を確認することができる。そして、かかるマップから最適な補正電圧に設定されているかどうかを確認することができる。かかるマップに傾きが生じていれば、非点を補正するための最適な補正電圧に設定されていないことがわかる。各座標位置においてフォーカス高さ位置ｚ（σｘｍｉｎ）とフォーカス高さ位置ｚ（σｙｍｉｎ）との差となる残差（Δｚ）を値０にすることで、非点を補正することができる。
【００３８】
本実施の形態１では、さらに、ここから像面湾曲を補正するための最適な補正電圧Ｖαと非点を補正するための最適な補正電圧Ｖβとを求めていく。
図１７は、実施の形態１におけるフォーカス高さ位置ｚ（σｘｍｉｎ）とフォーカス高さ位置ｚ（σｙｍｉｎ）との和と補正電圧との関係式を示す図である。
像面湾曲を補正するための残差（Δｚ）となる最小となるｘ方向の実効分解能σｘｍｉｎのフォーカス高さ位置ｚ（σｘｍｉｎ）とｙ方向の実効分解能σｙｍｉｎのフォーカス高さ位置ｚ（σｙｍｉｎ）との和は、像面湾曲を補正するための所定の補正電圧Ｖ１と係数ｋ１と定数Ｃ１とを用いて図１７に示す関係式で示すことができる。以上説明した各工程によれば、所定の補正電圧Ｖ１として、上述した仮の補正電圧Ｖ１０におけるフォーカス高さ位置ｚ（σｘｍｉｎ）とフォーカス高さ位置ｚ（σｙｍｉｎ）との和を得ることができる。
【００３９】
図１８は、実施の形態１におけるフォーカス高さ位置ｚ（σｘｍｉｎ）とフォーカス高さ位置ｚ（σｙｍｉｎ）との差と補正電圧との関係式を示す図である。
非点を補正するための残差（Δｚ）となる最小となるｘ方向の実効分解能σｘｍｉｎのフォーカス高さ位置ｚ（σｘｍｉｎ）とｙ方向の実効分解能σｙｍｉｎのフォーカス高さ位置ｚ（σｙｍｉｎ）との差は、非点を補正するための所定の補正電圧Ｖ２と係数ｋ２と定数Ｃ２とを用いて図１８に示す関係式で示すことができる。以上説明した各工程によれば、所定の補正電圧Ｖ２として、上述した仮の補正電圧Ｖ２０におけるフォーカス高さ位置ｚ（σｘｍｉｎ）とフォーカス高さ位置ｚ（σｙｍｉｎ）との差を得ることができる。
【００４０】
そして、かかる係数ｋ１と定数Ｃ１と係数ｋ２と定数Ｃ２とを求める。しかしながら、このままでは、関係式を２つしか得ていないので、係数ｋ１と定数Ｃ１と係数ｋ２と定数Ｃ２との４つの値を求めることができない。そこで、別の補正電圧Ｖ１と補正電圧Ｖ２とにおける最小となるｘ方向の実効分解能σｘｍｉｎのフォーカス高さ位置ｚ（σｘｍｉｎ）とｙ方向の実効分解能σｙｍｉｎのフォーカス高さ位置ｚ（σｙｍｉｎ）とを求める。
【００４１】
Ｓ２０２において、パラメータ設定（２）工程として、描画装置に図３で示した評価パターンを試料１０１に描画するにあたって、各パラメータを設定する。ここでは、パラメータ設定（１）工程とは、像面湾曲を補正するための仮の補正電圧Ｖ１０と非点収差を補正するための仮の補正電圧Ｖ２０の代わりに、別の仮の補正電圧Ｖ１１と仮の補正電圧Ｖ２１を設定する。よって、偏向器２０８には、本来の偏向電圧Ｖの他に、補正電圧としてＶ１１＋Ｖ２１が加算される。その他の条件は、パラメータ設定（１）工程において設定した条件に合わせればよい。
【００４２】
Ｓ２０４において、第２の描画工程の一例となる描画工程（２）として、第２の所定の補正電圧（ここでは、Ｖ１１とＶ２１）を用いて偏向器２０８で電子ビーム２００を偏向させ、偏向された位置に複数のフォーカス高さ位置ｚで図３に示した各コンタクトホールパターンを描画する。フォーカス高さ位置は、描画工程（１）と同様、例えば、ベストフォーカス位置（ｚ＝±０）から±２０μｍの範囲で振っていくと好適である。例えば、２．５μｍずつ変更しながら各フォーカス位置におけるすべてのコンタクトホールパターン１０を描画する。ここでは、まず、ベストフォーカス位置（ｚ＝±０）から−２０μｍのフォーカス高さ位置（ｚ＝−２０μｍ）に合わせてすべてのコンタクトホールパターン１０を描画する。
【００４３】
Ｓ２０６において、第２の寸法変動量測定工程の一例となるΔＣＤ測定工程（２）として、第２の所定の補正電圧（上述したＶ１１とＶ２１）を用いて複数のフォーカス高さ位置で描画された各コンタクトホールパターン１０の幅寸法ＣＤの寸法変動量ΔＣＤ（第２の寸法変動量の一例）を測定する。かかる寸法変動量ΔＣＤは、ΔＣＤ測定工程（１）と同様に、基準となるパターン幅寸法の基準値ＣＤ０から測定されたＣＤを差し引いて求めればよい。また、コンタクトホールパターン１０を用いているため、すべてのコンタクトホールパターン１０について、ΔＣＤ測定工程（１）と同様、ｘ方向とｙ方向の各ＣＤを測定して、ｘ方向とｙ方向の各ΔＣＤを求める。
【００４４】
Ｓ２０８において、ｚ変更工程として、フォーカス高さ位置の設定を変更して、Ｓ２０４に戻る。Ｓ１０８と同様、例えば、設定されていたフォーカス高さ位置（ｚ＝−２０μｍ）を２．５μｍ変更したフォーカス高さ位置（ｚ＝−１７．５μｍ）に設定する。そして、上述した描画工程（２）とΔＣＤ測定工程（２）とを行なう。これを繰り返して、ベストフォーカス位置（ｚ＝±０）から例えば上述した±２０μｍの範囲で振って各フォーカス高さ位置ｚにおけるすべてのコンタクトホールパターン１０のｘ方向とｙ方向の各ΔＣＤを測定する。
【００４５】
Ｓ２１０において、第２の実効分解能演算工程の一例となる実効分解能演算工程（２）として、ｘ方向とｙ方向の各寸法変動量ΔＣＤを用いて、描画された各コンタクトホールパターン１０の実効分解能σｂｌｕｒ（第２の実効分解能）を演算する。ここでも、実効分解能演算工程（１）と同様、実効分解能σｂｌｕｒとして、ｘ方向の実効分解能σｘとｙ方向の実効分解能σｙを演算する。
【００４６】
以上のようにして、仮の補正電圧Ｖ１１と仮の補正電圧Ｖ２１とにおける最小となるｘ方向の実効分解能σｘｍｉｎのフォーカス高さ位置ｚ（σｘｍｉｎ）とｙ方向の実効分解能σｙｍｉｎのフォーカス高さ位置ｚ（σｙｍｉｎ）とを求めることができる。よって、かかる仮の補正電圧Ｖ１１を所定の補正電圧Ｖ１とし、仮の補正電圧Ｖ２１を所定の補正電圧Ｖ２とした場合の図１７に示す関係式と図１８に示す関係式を得ることができる。
【００４７】
Ｓ３０２において、係数演算工程として、第１の実効分解能が最小となる第１のフォーカス高さ位置と第２の実効分解能が最小となる第２のフォーカス高さ位置とに基づいて、偏向収差を補正する補正電圧の関係式に当てはまる係数と求める。具体的には、図１７に示す関係式の係数ｋ１と定数Ｃ１と図１８に示す関係式の係数ｋ２と定数Ｃ２とを求める。仮の補正電圧Ｖ１１と仮の補正電圧Ｖ２１とにおける最小となるｘ方向の実効分解能σｘｍｉｎのフォーカス高さ位置ｚ（σｘｍｉｎ）とｙ方向の実効分解能σｙｍｉｎのフォーカス高さ位置ｚ（σｙｍｉｎ）とを求めたので、上述した仮の補正電圧Ｖ１０と仮の補正電圧Ｖ２０とにおける２つの関係式と合わせて関係式を４つ得ることができた。よって、係数ｋ１と定数Ｃ１と係数ｋ２と定数Ｃ２との４つの値を求めることができる。
【００４８】
Ｓ３０４において、最適補正電圧演算工程として、各ホールパターン１０の実効分解能が最小となるフォーカス高さ位置ｚに基づいて、電子ビーム２００を偏向する場合の偏向収差を補正する補正電圧を演算する。そして、偏向収差として、像面湾曲と非点収差とを補正する各補正電圧を演算する。
【００４９】
図１９は、実施の形態１における像面湾曲を補正する補正電圧を演算する手法を説明するための図である。
上述したように、各座標位置においてフォーカス高さ位置ｚ（σｘｍｉｎ）とフォーカス高さ位置ｚ（σｙｍｉｎ）との和（関係式では、和の１／２）となる残差（Δｚ）を値０にすることで、像面湾曲を補正することができる。よって、各座標位置においてフォーカス高さ位置ｚ（σｘｍｉｎ）とフォーカス高さ位置ｚ（σｙｍｉｎ）との和が値０になる補正電圧を求めればよい。かかる補正電圧が像面湾曲を補正する最適な補正電圧Ｖαとなる。よって、図１９に示すように、像面湾曲を補正する最適な補正電圧Ｖα＝−Ｃ１／ｋ１となる。
【００５０】
図２０は、実施の形態１における非点を補正する補正電圧を演算する手法を説明するための図である。
上述したように、各座標位置においてフォーカス高さ位置ｚ（σｘｍｉｎ）とフォーカス高さ位置ｚ（σｙｍｉｎ）との差となる残差（Δｚ）を値０にすることで、非点を補正することができる。よって、各座標位置においてフォーカス高さ位置ｚ（σｘｍｉｎ）とフォーカス高さ位置ｚ（σｙｍｉｎ）との差が値０になる補正電圧を求めればよい。かかる補正電圧が非点を補正する最適な補正電圧Ｖβとなる。よって、図２０に示すように、像面湾曲を補正する最適な補正電圧Ｖβ＝−Ｃ２／ｋ２となる。
【００５１】
以上のように、最適な補正電圧Ｖα＝−Ｃ１／ｋ１と最適な補正電圧Ｖβ＝−Ｃ２／ｋ２とを求めることで、偏向収差を補正する最適な補正電圧を得ることができる。
【００５２】
Ｓ３０６において、描画工程として、かかる補正電圧を用いて、荷電粒子ビームを偏向して試料に所望するパターンを描画する。上述したように、実効分解能が最小となるフォーカス高さ位置に基づいて、電子ビーム２００を偏向する場合の偏向収差を補正する補正電圧を演算することで、より適当な偏向収差の補正電圧を得ることができる。そして、かかる補正電圧を用いて、電子ビーム２００を偏向して試料となる基板に所望するパターンを描画することで、偏向収差を低減したより高精度な寸法のパターンを描画することができる。
【００５３】
図２１は、実施の形態１における最適な補正電圧で描画されたＴｈｒｅｓｈｏｌｄモデルにおけるパターンプロファイルの一例を示す図である。
像面湾曲と非点を補正する最適な補正電圧を用いることで、Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄモデルにおけるパターンプロファイルは、図２１のように示すことができる。すなわち、ΔＣＤの半分を示すΔｘが生じないようになる。ここでは、理解しやすいようにｘ方向のみ記載しているが、ｙ方向にも同様にパターンプロファイルを構成することができる。
【００５４】
図２２は、寸法変動量とフォーカス高さ位置との関係を示す図である。
図２２に示すように、フォーカス高さ位置ｚ（焦点位置）を振ってパターンを描画した場合、最小分解能ではビームプロファイルがぼけておらずシャープであるため寸法変動量ΔＣＤ（ｘ，ｙ）が最小となる。よって、偏向フィールド２０内の各位置において、寸法変動量ΔＣＤ（ｘ，ｙ）が最小となる位置から、最小となるｘ方向の実効分解能σｘｍｉｎのフォーカス高さ位置ｚ（σｘｍｉｎ）とｙ方向の実効分解能σｙｍｉｎのフォーカス高さ位置ｚ（σｙｍｉｎ）とを求めることもできる。
【００５５】
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。
【００５６】
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、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。
【００５７】
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偏向収差補正電圧の演算方法及び荷電粒子ビーム描画方法及び荷電粒子ビーム描画装置は、本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施の形態１における電子ビーム描画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における描画装置の構成を示す概念図である。
【図３】実施の形態１における評価用パターンの一例を示す図である。
【図４】寸法変動量と照射量との関係を示す図である。
【図５】Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄモデルにおけるパターンプロファイルの一例を示す図である。
【図６】実効分解能を求める式を示した図である。
【図７】実施の形態１におけるパラメータの一部と実行分解能とをあらわす表の一例をで示す図である。
【図８】一様電界させる場合の偏向器への電圧印加の仕方を説明するための図である。
【図９】４重極電界させる場合の偏向器への電圧印加の仕方を説明するための図である。
【図１０】偏向中心における焦点位置を示す図である。
【図１１】偏向している状態での焦点位置を示す図である。
【図１２】偏向中心における焦点位置を示す図である。
【図１３】偏向している状態での焦点位置を示す図である。
【図１４】実施の形態１における各座標位置における最小となるｘ方向の実効分解能σｘｍｉｎのフォーカス高さ位置ｚ（σｘｍｉｎ）とｙ方向の実効分解能σｙｍｉｎのフォーカス高さ位置ｚ（σｙｍｉｎ）とのマップを示す図である。
【図１５】実施の形態１における各座標位置におけるフォーカス高さ位置ｚ（σｘｍｉｎ）とフォーカス高さ位置ｚ（σｙｍｉｎ）との和のマップを示す図である。
【図１６】実施の形態１における各座標位置におけるフォーカス高さ位置ｚ（σｘｍｉｎ）とフォーカス高さ位置ｚ（σｙｍｉｎ）との差のマップを示す図である。
【図１７】実施の形態１におけるフォーカス高さ位置ｚ（σｘｍｉｎ）とフォーカス高さ位置ｚ（σｙｍｉｎ）との和と補正電圧との関係式を示す図である。
【図１８】実施の形態１におけるフォーカス高さ位置ｚ（σｘｍｉｎ）とフォーカス高さ位置ｚ（σｙｍｉｎ）との差と補正電圧との関係式を示す図である。
【図１９】実施の形態１における像面湾曲を補正する補正電圧を演算する手法を説明するための図である。
【図２０】実施の形態１における非点を補正する補正電圧を演算する手法を説明するための図である。
【図２１】実施の形態１における最適な補正電圧で描画されたＴｈｒｅｓｈｏｌｄモデルにおけるパターンプロファイルの一例を示す図である。
【図２２】寸法変動量とフォーカス高さ位置との関係を示す図である。
【図２３】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】
【００５９】
１０  コンタクトホールパターン
２０  偏向フィールド
１００  描画装置
１０１，３４０  試料
１０２  電子鏡筒
１０３  描画室
１０５  ＸＹステージ
１１０  偏向アンプ
１１２  偏向制御回路
１５０  描画部
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
３３０  電子線
４１１  開口
４２１  可変成形開口
４３０  荷電粒子ソース
【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１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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