(57)【要約】      （修正有）【課題】荷電粒子線での描画により目標とするパターンを得るのに有利な技術を提供する。【解決手段】荷電粒子線描画装置で描画データを処理する処理方法は、描画データをウィーナーフィルタで処理して補正データを得る第１工程Ｓ２２と、描画装置の応答特性に関するフィルタで補正データを処理して、補正データで描画を行ったときに基板上に形成されるエネルギー分布を得る第２工程Ｓ２５と、エネルギー分布内のエッジ部分の傾斜が許容範囲内にあるかを判断する第３工程Ｓ２６と、を含み、第３工程で傾斜が許容範囲内にあると判断された場合、第１工程で得られた補正データを描画に用いるデータとして決定し、第３工程で傾斜が許容範囲内にないと判断された場合、ウィーナーフィルタのパラメータを変更して第１工程ないし第３工程を繰り返す。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置によって用いられる複数の画素を有する描画データを処理する処理方法であって、
前記描画データをウィーナーフィルタで処理して補正データを得る第１工程と、
前記描画装置の応答特性に関するフィルタで前記補正データを処理して、前記補正データで描画を行ったときに前記基板上に形成されるエネルギー分布を得る第２工程と、
前記エネルギー分布内のエッジ部分の傾斜が許容範囲内にあるかを判断する第３工程と、
を含み、
前記第３工程で前記傾斜が前記許容範囲内にあると判断された場合、前記第１工程で得られた前記補正データを描画に用いるデータとして決定し、
前記第３工程で前記傾斜が前記許容範囲内にないと判断された場合、前記ウィーナーフィルタのパラメータを変更して前記第１工程ないし前記第３工程を繰り返す、
ことを特徴とする処理方法。
【請求項２】
前記第１工程は、前記補正データに含まれる画素値がゼロ以上の値となるように、前記ウィーナーフィルタで処理して得られたデータの各画素の値に共通の値を加算して前記補正データを得る、ことを特徴とする請求項１に記載の処理方法。
【請求項３】
前記第１工程は、各画素の値が許容範囲内となるように、前記ウィーナーフィルタで処理して得られたデータの各画素の値に共通の係数を乗算して前記補正データを得る、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の処理方法。
【請求項４】
前記応答特性を表す関数をｆとし、前記関数ｆをフーリエ変換して得られる関数をＨとし、該関数Ｈの複素共役関数をＨ＊とし、前記パラメータをγとするとき、前記ウィーナーフィルタは、｜Ｈ＊｜／（｜Ｈ｜２＋γ２）で表わされる、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の処理方法。
【請求項５】
前記係数は、前記荷電粒子線に対する前記基板の感度に基づいて決定される、ことを特徴とする請求項３に記載の処理方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項７】
荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置であって、
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の処理方法における各処理を実行する制御部を有する、ことを特徴とする描画装置。
【請求項８】
請求項７に記載の描画装置を用いて基板に描画を行う工程と、
前記工程で描画を行われた前記基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置、描画装置によって用いられる描画データの処理方法、プログラム及び物品製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路パターンを半導体ウエハに露光するリソグラフィーにおいては、回路パターンの転写像のエッジ部分のぼけが少ない、コントラストの高い像を形成することが重要である。紫外線を露光光とした露光方法では、例えば、特許文献１に開示されているハーフトーン型位相シフト法を用いた方法があり、この方法により、ウエハに投影されるパターン像のエッジ部分のぼけが低減できる。
【０００３】
電子線で基板に描画を行うリソグラフィーでは、電子光学系の収差、プロセス条件、前方散乱、近接効果、クーロン効果がパターン像のエッジ部分のぼけの要因となりうる。また、電子線偏向器によって生じるウエハ上での電子線の結像状態の劣化や、移動機構の誤差（例えば、ウエハ移動の誤差）等もパターン像のエッジ部分のぼけの要因となりうる。エッジ部分において、ウエハ上の電子線のエネルギー分布の変化の度合い（傾き）が急峻な場合には、コントラストが良い（ぼけが少ない）といえる。
【０００４】
電子光学系の収差に起因するぼけに関しては、特許文献２に、収差を補正してぼけを低減する方法が開示されている。この方法によれば、電子線描画装置の電子源の電子放出面を中央部が凹状となる形状とすることで、電子放出面の周縁部から照射されたリング状の電子（線）を利用して、電子線のぼけを低減している。また、特許文献３には、描画データの補正にウィーナーフィルタ（ウィナー・インバース・フィルタともいう）を用いることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−１６７７３５号公報
【特許文献２】特開平１１−８６７６６号公報
【特許文献３】特開２００７−１１００８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２の方法では、電子光学系の収差に起因するぼけを除去することができる。しかしながら、特許文献２の方法では、電子線がレジストの表面及び内部で散乱されて電子像のパターンのエッジがぼけるという課題は解決されていない。また、特許文献３には、描画データの補正にウィーナーフィルタを用いることが開示されているものの、ウィーナーフィルタを具体的にどのように用いるのかが開示されていない。
【０００７】
本発明は、例えば、荷電粒子線での描画により目標とするパターンを得るのに有利な技術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】
本発明は、荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置によって用いられる複数の画素を有する描画データを処理する処理方法であって、前記描画データをウィーナーフィルタで処理して補正データを得る第１工程と、前記描画装置の応答特性に関するフィルタで前記補正データを処理して、前記補正データで描画を行ったときに前記基板上に形成されるエネルギー分布を得る第２工程と、前記エネルギー分布内のエッジ部分の傾斜が許容範囲内にあるかを判断する第３工程と、を含み、前記第３工程で前記傾斜が前記許容範囲内にあると判断された場合、前記第１工程で得られた前記補正データを描画に用いるデータとして決定し、前記第３工程で前記傾斜が前記許容範囲内にないと判断された場合、前記ウィーナーフィルタのパラメータを変更して前記第１工程ないし前記第３工程を繰り返す、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、例えば、荷電粒子線での描画により目標とするパターンを得るのに有利な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】電子線描画装置の構成を示す図
【図２Ａ】電子線のエネルギー分布を取得する手順を示す図である。
【図２Ｂ】描画データの処理の入力、出力の関係を示す図である。
【図３】描画データの処理の手順を示す図である。
【図４Ａ】画像のエネルギー強度のプロファイルを示した図である。
【図４Ｂ】画像のエネルギー強度のプロファイルを示した図である。
【図４Ｃ】エッジ部分の傾斜を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
レジスト膜に入射した電子線の一部がレジスト膜の表面で散乱する前方散乱、及び、レジスト膜を透過した電子線の一部が散乱して再びレジスト膜に入射する後方散乱が発生した場合の基板上に形成される画像におけるエネルギー強度の分布（エネルギー分布）について説明する。このエネルギー強度の分布は下式１に示したような２つのガウス分布の和となる。
【００１２】
電子線をレジスト膜上の一点に集中するように入射させても、前方散乱及び後方散乱の影響により、レジスト膜に形成される画像にはぼけが生じ、所望のパターン線幅からずれて誤差を生ずる。レジスト膜上のｘ＝０、ｙ＝０の点に電子線が入射したときの電子線のエネルギー強度の分布（Energy Intensity Distribution: EID）の関数をｆ（ｘ，ｙ）とする。そのとき関数ｆ（ｘ，ｙ）は、前方散乱の項と後方散乱の項とをそれぞれガウス関数で近似した次式１で表される。
【００１３】
【数１】
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【００１４】
ここで、ηは後方散乱係数、βｆは前方散乱半径、βｂは後方散乱半径である。これらの値は、電子線のエネルギー、レジスト膜の膜厚及び基板の材料などに依存し、実験により定められる。電子線の加速電圧が高くなるほど、βｆは小さくなり、βｂは大きくなる。
【００１５】
電子線の収差が偏向角によらず一定である場合の実施形態を以下に説明する。本実施形態では、電子線の収差が偏向角によらず一定であるため、電子線の散乱による電子線のエネルギー強度の分布は、複数の画素にわたる描画データの全ての画素で同一となる。特許文献２に開示されている方法で電子光学系の収差に起因する電子線のぼけが低減された描画データを対象に本実施形態の処理方法を適用する。
【００１６】
電子線描画装置の構成を図１に示す。本発明は、荷電粒子線で基板に描画を行う荷電粒子線描画装置に適用可能であるが、電子線で基板に描画を行う電子線描画装置に適用した実施形態について説明する。電子光学系１０は、ウエハ（基板）８に照射する複数の電子線を生成するマルチビームの電子光学系を示している。電子銃１１から射出された電子線は、アパーチャ１２で複数の電子線に分割される。分割された電子線群は、ブランカ１３によって、個々の電子線ごとにオンオフを切り替えられる。ブランカ１３を通過した電子線は、偏向器２０によって一括して偏向され、ウエハステージ（基板ステージ）９に搭載されたウエハ８上の所定の位置に結像する。偏向器２０は、電子線をＸ方向に偏向するＸ偏向器２１と電子線をＹ方向に偏向するＹ偏向器２２とを含んでいる。
【００１７】
描画データ生成部１は、回路設計ＣＡＤの設計データをもとに、ブランカ１３によってオンオフされる描画データを生成する。生成された描画データは、半導体回路のパターン情報を表すビットマップデータである。描画データ生成部１では、ＣＡＤ設計データから描画データを直接生成してもよいし、生成しておいた描画データをメモリなどに格納しておき、それを読み出すようにしてもよい。
【００１８】
描画データ生成部１で生成された描画データは、描画データ補正部２で電子線描画装置やウエハ８の状態に合わせて、電子線がウエハ８上の所望の位置に、所望の強度で結像できるように補正を加えられ、実際に描画に用いられる描画データが作られる。描画データ補正部２により補正された描画データは補正データ保持部３に保持される。描画データ補正部２により補正されるものは、以下のようなものである。
・電子線の位置ずれ
・電子線の強度
・回路パターンの重ね合わせ
【００１９】
ブランカ制御部１３１は、描画データ補正部２により補正された描画データに従ってブランカ１３を駆動し、各電子線の通過時間を制御する。Ｘ偏向器制御部２１１およびＹ偏向器制御部２２１は、Ｘ偏向器２１およびＹ偏向器２２を駆動して、電子線群を一括してＸＹ方向に偏向する。これにより、ウエハ８面上の所定の位置に描画が行われる。ウエハステージ９は、レーザ干渉計６を用いてステージ位置計測部６１により計測された計測値に基づいて、ウエハステージ制御部９１によりＸＹ方向に移動可能であり、電子線の結像位置に、ウエハ８を位置決めすることができる。電子線位置計測部７１は、電子線センサ７を用いて電子線のウエハ８上における照射位置のずれを計測する。
【００２０】
同期制御部５は、所定の描画手順に従って、ブランカ１３、Ｘ偏向器２１、Ｙ偏向器２２、ウエハステージ９が同期して動作するように、ブランカ制御部１３１、Ｘ偏向器制御部２１１、Ｙ偏向器制御部２２１、ウエハステージ制御部９１の制御を行う。描画データ生成部１、描画データ補正部、補正データ保持部３、各制御部５，１３１，２１１，２２１，９１、各計測部６１，７１は、制御部１００を構成している。
【００２１】
次に、電子線のエネルギー強度の分布の求め方について図２Ａを用いて説明する。制御部１００は、電子光学系１０の収差を補正した後の電子線２０１をウエハ８上に形成されたレジスト膜に入射させて、電子線のエネルギー強度の分布ｆ（ｘ，ｙ）を計測し（Ｓ１）、その計測結果ｆ（ｘ，ｙ）をデータベースに保存する。
【００２２】
図２Ｂは、本発明の処理の入力及び出力の関係を説明する図である。制御部１００は、Ｓ１で計測された電子線のエネルギー強度の分布ｆ（ｘ，ｙ）をデータベースから読み込む。描画データ補正部２は、読み込まれた電子線のエネルギー強度の分布ｆ（ｘ，ｙ）と、ウィーナーフィルタのパラメータγと、描画データとを用いて、描画データの処理を行い（Ｓ２）、補正描画データを出力する。
【００２３】
図３で、描画データの処理Ｓ２の手順Ｓ２１〜Ｓ２７を説明する。描画データ補正部２は、Ｓ２１で、式１で表わされる電子線のエネルギー強度の分布の関数ｆ（ｘ，ｙ）をフーリエ展開する。関数ｆ（ｘ，ｙ）をフーリエ展開した関数をＨとし、関数Ｈの複素共役関数をＨ＊とする。そのとき、描画データ補正部２は、｜Ｈ＊｜／（｜Ｈ｜２＋γ２）を算出し、算出結果を逆フーリエ変換して関数ｆ（ｘ，ｙ）のウィーナーフィルタを算出する。Ｓ２１で使用されるウィーナーフィルタのパラメータγの初期値は、予め決定されているとする。ウィーナーフィルタは、描画する範囲で均一な値で使用してもよいし、また、必要精度に応じて、各描画位置で変えて使用してもよい。
【００２４】
描画データ補正部２は、Ｓ２２で、描画データをウィーナーフィルタで畳み込み、第１の補正データを算出する。第１の補正データでは画素値が負の値を含むことがある。描画データ補正部２は、第１の補正データに含まれる負の画素値がゼロ以上となるように、Ｓ２３で、全画素にわたる第１の補正データに共通の値を加算して、負の値を含まない第２の補正データを算出する。
【００２５】
従来の光学系で画像復元等のためにウィーナーフィルタを使用する場合には、光の振幅を取り扱うので、負の値も存在するとして処理を行っている。本発明で、ウィーナーフィルタは電子線のエネルギー強度を取り扱うが、光の振幅と異なり「負」のエネルギー強度は存在しない。そこで、本発明では、Ｓ２３の非負化処理を行う。
【００２６】
描画データ補正部２は、Ｓ２４で、第２の補正データに共通の一定の倍率を乗算して、補正された第３の補正データの値のレンジが予め定められた基準範囲内になるように、第２の補正データを倍率補正する。Ｓ２２〜Ｓ２４は、描画データをウィーナーフィルタで処理して補正データを得る第１工程を構成している。Ｓ２３の補正に使用される倍率は、補正前の描画データを用いる場合と第２の補正データを用いる場合とにおける露光量やレジスト感度に基づいて決定することもできる。
【００２７】
描画データ補正部２は、Ｓ２５で、第３の補正データを電子線のエネルギー強度の分布ｆ（ｘ，ｙ）で畳みこんで、第３の補正データで描画を行ったときにレジスト膜に形成される画像のエネルギー強度のプロファイルを算出する。電子線のエネルギー強度の分布ｆ（ｘ，ｙ）は、描画装置の応答特性に関するフィルタを構成している。また、Ｓ２５は、描画装置の応答特性に関するフィルタで第３の補正データを処理して、補正データで描画を行ったときにウエハ８上に形成されるエネルギー分布を得る第２工程を構成している。補正前の描画データで描画した場合と第３の補正データで描画した場合とにおけるエネルギー強度のプロファイルを図４Ａに示す。図４Ｂは、画像の総エネルギー強度が１となるように電子線を制御した場合のプロファイルを示した図である。また、図４Ｃは、画像の総エネルギー強度が１となるように制御されたエネルギー分布内の、エネルギー強度が最大値の９０％以下の領域（エッジ部分）における傾斜の算出手法を示している。
【００２８】
描画データ補正部２は、Ｓ２６で、第３の補正データにおけるエネルギー強度のプロファイルのエッジ部分の傾斜が予め定められた傾斜より大きいか小さいか（許容範囲内か許容範囲外か）を判断する。エッジ部分の傾斜が予め定められた傾斜より大きい場合には、描画データ補正部２は、Ｓ２７で、第３の補正データを補正描画データに決定する。一方、エッジ部分の傾斜が予め定められた傾斜より小さい場合には、描画データ補正部２は、ウィーナーフィルタのパラメータγの値を変更して、Ｓ２１〜Ｓ２５を繰り返す。エッジ部分の傾斜が予め定められた傾斜より小さい場合、ウィーナーフィルタのパラメータγの値に加えて、エッジ部分の傾斜の許容範囲も変更することもできる。ウィーナーフィルタは、電子線のエネルギー強度の分布のフーリエ展開Ｈ、フィルタのパラメータγで表わされる式｜Ｈ＊｜／（｜Ｈ｜２＋γ２）の逆フーリエ展開で定義される実空間フィルタである。
【００２９】
描画データが幅２画素の１次元の矩形信号である場合を例に、本発明の効果を説明する。矩形信号の最大値は１２７であり、電子線エネルギーの指令値である。描画データの画素分解能を８ｎｍ／ｐｉｘ、散乱による電子線のエネルギー強度の分布の半値幅を１８０ｎｍのガウシアン分布とし、本発明による処理で補正描画データを算出した。描画装置の電子線を、線幅が１６ｎｍ以上の電子線のエネルギー強度でパターンが残るように制御し、更に、線幅が１６ｎｍ以上の電子線のエネルギー強度の総和が、補正前の描画データと補正描画データとで同じになるように制御した。電子線のエネルギー強度のプロファイルは、画素分解能を１０倍の０．８ｎｍ／ｐｉｘに高分解能化して効果をみた。
【００３０】
図４Ａは、総エネルギー量は制御していない場合のパターンの電子線のエネルギー強度のプロファイルである。図の縦軸は、電子線のエネルギー強度を示し、横軸は、画素である。次に、描画装置の電子線の照射時間を制御する。図４Ｂは、総エネルギー量を１に制御した場合のパターンの電子線エネルギープロファイルである。この図で効果を比較する。図４Ｃは、図４Ｂのプロファイルのうち、電子線のエネルギー強度が０から最高値の９０％までの部分、すなわち、エッジ部分を示したもので、エッジ部分における傾斜を説明するための図である。
【００３１】
図４Ｃにおいて、エッジ部分は、点線で囲われた領域である。エッジ部分における電子線のエネルギー強度分布の変化率を「傾斜」と呼ぶとすると、「傾斜」は、（エネルギー／ｐｉｘ）を単位として表現されるエッジ部分における各画素の微分値の平均である。「傾斜」は、パターンのエッジ部分の先鋭度の指標であり、傾斜の値が大きいほど、電子線の制御に誤差があっても目標線幅を達成できる。
【００３２】
図４Ｃに示されるように、本発明の補正を行わなかった描画データでは、傾斜が０．５１エネルギー／ｐｉｘであった。一方、本発明の補正を行なった描画データ（第３の補正データ）では、傾斜が０．７１エネルギー／ｐｉｘと補正によって傾斜が約３０％改善されている。更に、電子線のエネルギー強度の制御が正確でない場合に線幅誤差が発生する。本発明の補正を行わなかった描画データの線幅誤差は１６ｐｉｘであり、一方、本発明の補正を行った描画データの線幅誤差は１０ｐｉｘであった。本発明の補正処理によって、線幅誤差が約４０％低減されており、電子線のエネルギー強度の制御のむらに対しても大幅な効果を確認することができた。
【００３３】
本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００３４】
［物品製造方法］
本発明の実施形態に係る物品製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。該製造方法は、感光剤が塗布された基板の該感光剤に上記の描画装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板に描画を行う工程）と、当該工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含みうる。さらに、該製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含みうる。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
【００３５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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