(57)【要約】【課題】多重露光が必要なレジストを用いて振動ノイズの測定を行うに当たって、複数回の露光に起因する図形パターンの位置のノイズ成分を減衰させることなく、簡易かつ確実に定量的に振動ノイズの測定を行うことが可能な荷電粒子ビーム描画方法及び荷電粒子ビーム描画装置を提供する。【解決手段】位置ずれ測定の指標となるターゲットパターンＴＰの輪郭部における総露光量を設定するステップと、ターゲットパターンＴＰの露光に用いる第１の露光量を設定するステップと、バックグラウンドパターンＢＧＰ露光に用いる第２の露光量を設定するステップと、複数回に分けて露光を繰り返しバックグラウンドパターンＢＧＰを露光するステップと、１度の露光によりターゲットパターンＴＰを形成するステップと、を備える。【選択図】図３
2013115226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットパターンの輪郭部における総露光量を設定するステップと、
前記ターゲットパターンの露光に用いる第１の露光量を設定するステップと、
前記総露光量及び前記第１の露光量を基に、前記ターゲットパターンの露光量を嵩上げするためのバックグラウンドパターンの露光に用いる第２の露光量を設定するステップと、
前記第２の露光量に従って、複数回に分けて電子ビームの露光を繰り返し、前記バックグラウンドパターンを形成するステップと、
前記バックグラウンドパターンの露光の後または前に、前記バックグラウンドパターンと重なる領域に、前記第１の露光量に従って、１度の電子ビームの露光により、前記ターゲットパターンを形成するステップと、
を備えることを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
【請求項２】
前記第２の露光量は、前記試料上のレジストが現像によって解像するドーズ量よりも小さな露光量であ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方法。
【請求項３】
前記バックグラウンドパターンは、前記ターゲットパターンが描画される全領域にわたって形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の荷電粒子ビーム描画方法。
【請求項４】
前記バックグラウンドパターンは、前記ターゲットパターンの輪郭部の全周にわたって予め定められている幅で囲まれる領域に形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の荷電粒子ビーム描画方法。
【請求項５】
荷電粒子ビームを偏向器を用いて偏向させ、移動可能なステージ上に載置される試料に図形パターンを描画する描画部と、
前記試料へのターゲットパターン、バックグラウンドパターンの露光に当たり、前記試料に塗布されるレジスト種ごとにそれぞれ設定される、少なくとも許容最大露光量、近接効果係数に関する情報を記憶する記憶装置と、
前記記憶装置に記憶される情報に基づいて前記ターゲットパターンの輪郭部における総露光量、前記ターゲットパターンの形成に必要な第１の露光量、及び、前記総露光量及び前記第１の露光量を基に、前記ターゲットパターンの土台となる前記バックグラウンドパターンの形成に必要な第２の露光量を設定する描画条件算出部と、
前記第２の露光量に従って、１回または複数回に分けて電子ビームの露光を繰り返し、前記バックグラウンドパターンを形成し、形成された前記バックグラウンドパターンの上に、前記第１の露光量に従って、１度の電子ビームの露光により、前記ターゲットパターンを形成するべく前記描画部へ指示する偏向制御部と、
前記試料を載置し、前記描画処理時に前記試料をＸ方向、Ｙ方向に自在に移動させるステージの動きを制御するステージ制御部と、
を備えることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
【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方法及び荷電粒子ビーム描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスに所望の回路パターンを形成するために、リソグラフィー技術が用いられる。リソグラフィー技術では、マスク（レチクルともいう。以下、「マスク」と総称する）と称される原画パターンを使用したパターンの転写が行われる。この際、高精度なマスクを製造するために、優れた解像度を備える電子ビーム（電子線）描画技術が用いられる。
【０００３】
マスクに電子ビーム描画を行う荷電粒子ビーム描画装置の一方式として、例えば以下のような可変成形方式を挙げることができる。すなわち、ここでは図示しないが、この可変成形方式は、第１成形アパーチャの開口と、第２成形アパーチャの開口とを通過することで成形された電子ビームによって可動ステージに載置された試料上に図形パターンが描画される。
【０００４】
可動ステージ上のマスク（試料）に図形パターンを描画する際、例えば、試料の上に塗布されているレジストの感度によっては、１回の描画処理（電子ビームの露光）では所望の図形パターンを描画することができない場合がある。このように１回の描画処理で描画ができないのは、例えば、描画処理の際に露光される荷電粒子ビームによってレジストが加熱されることに起因する、レジストの飛散、或いは、当該レジスト飛散による機器の汚染が考えられるからである。
【０００５】
従ってこのような場合には、必要な露光を複数回の露光に分けて行い、所望の図形パターンを描画する多重露光の方法が採用される。多重露光によって形成される図形パターンの位置は、近似的には露光ごとの電子ビームの位置を平均化した位置となる。
【０００６】
図９は露光領域の例であり矩形の領域を一様に電子ビームで照射し露光量Ｄ０を与えることを表す。図１０は図９の露光による露光量分布をレジストの断面について示した模式図である。
【０００７】
図１０に示す模式図では、縦軸に電子ビームによって露光される量が示され、横軸は図形パターンが形成される位置を示している。縦軸には「Ｅｔｈ」という閾値が示されており、その閾値の位置が破線で示されている。この閾値「Ｅｔｈ」は、露光量が破線を超えている場合に限って解像が可能となる値である。従って、当該閾値以下の露光量では現像処理を行っても解像されないため、たとえ電子ビームを照射（露光）と現像処理をしたとしてもレジストパターンとして形成されることはない。
【０００８】
図１０には、電子ビームの露光により形成される露光量分布が２種類、すなわち、実線で示される露光量分布Ｅ０と、点線で示される台形状の露光量分布Ｅ０’が示されている。そのうち点線で示される露光量分布Ｅ０’は、例えば、１回目の電子ビームの露光にて形成される露光量分布である。
【０００９】
露光量分布Ｅ０’では、横軸と重なる台形状の下辺から平行な上辺までの間が、例えば、電子ビームを１回露光した場合の露光量を示す。一方露光量分布Ｅ０は、図９に示すように矩形の領域内を一様な強度で１回露光した場合にレジストが受ける露光量分布を示す。
【００１０】
露光量分布Ｅ０の両端では露光量の減衰がみられるがこれはレジスト中での電子ビームの前方散乱によるビームのボケを表す。ぼけによる露光量の減衰は現実には直線的な分布にならないが、図９では直線で模式的に示している。
【００１１】
但し、この露光量では現像処理を行っても露光量が足りず解像されないためレジストパターンとしては形成されない。そこで、露光量分布Ｅ０’で示されるような解像できない露光量をもって複数回同じ位置に電子ビームの露光を行うことで、実線で示される露光量分布Ｅ０を形成する。いわば複数回の露光によって露光量を積み重ねていき、閾値Ｅｔｈを超えた解像処理可能な図形パターンを形成する。
【００１２】
図１０に示す閾値Ｅｔｈは、上述したように、現像処理による解像の可否を分ける閾値である。従って、この閾値Ｅｔｈよりも露光量が多ければ解像されて図形パターンが形成される。実線で示される図形パターンＥ０も閾値Ｅｔｈを超えて電子ビームの露光がなされているため、解像される。
【００１３】
図９は露光量領域の例であるが、図９に示すＤ０の輪郭部は、図１０に示す露光量分布Ｅ０と破線で示す閾値Ｅｔｈとが交わる位置である。具体的には、図１０にて矢印Ｘで示す部分が輪郭部として示される。
【００１４】
なお前方散乱による照射領域端での露光量の減衰は１／２の程度であるため図１０のＥ０のように露光量をＥｔｈの２倍に設定して露光領域の端でＥ０がＥｔｈと一致するようにするとレジストパターンの寸法は設計パターンの寸法に一致するので、露光量はこのように決められることが多い。
【００１５】
ここで多重露光を行う描画処理については、例えば、特許文献１に明らかにされている。特許文献１においては、電子ビームを用いた描画処理（露光）が行われる際に、電子ビームの固体内散乱に起因する、いわゆる近接効果により図形パターンを正確に形成できず誤差が生ずる場合に、多重露光を用いることによってパターン寸法誤差の低減を図ることとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開昭６１−８２４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、多重露光を用いるのは近接効果に起因するパターン寸法誤差の低減を図るためであり、以下に述べる本発明の内容については触れられていない。
【００１８】
すなわち、一般に一度に閾値Ｄｔｈを超える、解像に必要な量を大きく超える露光量をもって電子ビームの露光が行われると、その露光位置に図形パターンが形成されることになるため、この図形パターンの寸法精度を確保することができる。一方で上述したように、試料に塗布されるレジストの感度によっては、一度の電子ビームの露光ではレジストが熱により飛散等してしまうため複数回の露光である多重露光が必須となる場合がある。そこで複数回に分けて、しかもレジストが飛散しないように十分に低い露光量で電子ビームの露光を行う。
【００１９】
ところで、荷電粒子ビーム描画装置を新規に起動する（立ち上げる）場合や（定期）点
検等の前後に、図形パターンの設計位置と電子ビームの露光位置との間にズレが発生していないか確認するために振動ノイズの測定が行われる。
【００２０】
多重描画では電子ビーム自体の振動や試料が載置される可動ステージの振動によって微妙にその露光位置がずれる。そのため露光ごとの露光量の分布が図形パターンの形成位置付近において平均化されるので、結果としてこれら露光ごとの電子ビームの位置を平均化した位置に図形パターンが形成される。図９で示す図形パターンＤ０は１つの実線で示されているが、実は、例えば４回の多重露光が行われた場合には、その４回の平均となる位置に形成され、その位置が示されている。
【００２１】
当該振動ノイズの測定は、例えば、複数の同一パターンをあるピッチで描画するような設計データを入力し、一方、可動ステージは等速で移動させることで、電子ビームの位置を等間隔の時間でサンプリングしたような効果が得られる方法で行われる。この際、電子ビームの位置情報とともに、パターンの位置を計測する測定器の測定誤差等を考慮する。
【００２２】
但し多重露光が行われると、上述したように、図形パターンの形成される位置は平均化されてしまうことから、振動ノイズの測定の観点からはそのズレが平均化されて減衰してしまうことにつながる。また、特に近年の荷電粒子ビーム描画装置はその性能が向上しており、電子ビームの振動ノイズの振幅と、測定器の測定ノイズとの関係をも考慮すると、振動ノイズの測定精度の劣化は避けられない。そして振動ノイズが発生すると、図形パターンの設計位置と電子ビームの照射（露光）位置との間にズレが生じ、描画精度の劣化につながる。
【００２３】
一方で、ノイズ測定にはレジストパターンを高い形状精度で形成できる高性能なレジストを使用する必要があるが、そのようなレジストは複数回の露光が必要な感度のものが多い。
【００２４】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、多重露光が必要なレジストを用いて振動ノイズの測定を行うに当たって、複数回の露光に起因する図形パターンの位置のノイズ成分を減衰させることなく、簡易かつ確実に定量的に振動ノイズの測定を行うことが可能な荷電粒子ビーム描画方法及び荷電粒子ビーム描画装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明の実施の形態に係る特徴は、荷電粒子ビーム描画方法において、ターゲットパターンの輪郭部における総露光量を設定するステップと、ターゲットパターンの露光に用いる第１の露光量を設定するステップと、総露光量及び第１の露光量を基に、ターゲットパターンの露光量分布の土台となるバックグラウンドパターンの露光に用いる第２の露光量を設定するステップと、第２の露光量に従って、複数回に分けて電子ビームの露光を繰り返し、バックグラウンドパターンを露光するステップと、バックグラウンドパターンの上に、第１の露光量に従って、１度の電子ビームの露光により、ターゲットパターンを露光するステップとを備える。
【００２６】
また、荷電粒子ビーム描画方法において、第２の露光量は、試料上のレジストが現像によって解像するドーズ量よりも小さな露光量であることが必要である。
【００２７】
また、荷電粒子ビーム描画方法において、バックグラウンドパターンは、ターゲットパターンが描画される全領域にわたって形成される
または荷電粒子ビーム描画方法において、バックグラウンドパターンは、ターゲットパターンの輪郭部の全周にわたって予め定められている幅で囲まれる領域に形成されること
が望ましい。
【００２８】
本発明の実施の形態に係る特徴は、荷電粒子ビーム描画装置において、荷電粒子ビームを偏向器を用いて偏向させ、移動可能なステージ上に載置される試料に図形パターンを描画する描画部と、試料へのターゲットパターン、バックグラウンドパターンの露光に当たり、試料に塗布されるレジスト種ごとにそれぞれ設定される、少なくとも許容最大露光量、近接効果係数に関する情報を記憶する記憶装置と、この記憶装置に記憶される情報に基づいて、ターゲットパターンの輪郭部における総露光量、ターゲットパターンの形成に必要な第１の露光量、及び、総露光量及び第１の露光量を基に、ターゲットパターンの土台となるバックグラウンドパターンの形成に必要な第２の露光量を設定する描画条件算出部と、第２の露光量に従って、複数回に分けて電子ビームの露光を繰り返し、バックグラウンドパターンを形成し、形成されたバックグラウンドパターンの上に、第１の露光量に従って、１度の電子ビームの露光により、ターゲットパターンを形成するべく描画部へ指示する偏向制御部と、試料を載置し、描画処理時に試料をＸ方向、Ｙ方向に自在に移動させるステージの動きを制御するステージ制御部とを備える。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、多重露光が必要なレジストを用いて振動ノイズの測定を行うに当たって、複数回の露光に起因する図形パターンの位置のノイズ成分を減衰させることなく、簡易かつ確実に定量的に振動ノイズの測定を行うことが可能な荷電粒子ビーム描画方法及び荷電粒子ビーム描画装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態における荷電粒子ビーム描画装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における露光による露光量分布をレジストの断面について示した模式図である。
【図３】本発明の実施の形態における振動ノイズの測定の流れを示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態における振動ノイズの測定の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態における露光による露光量分布をレジストの断面について示した模式図である。
【図６】本発明の実施の形態において形成された図形パターンを平面で示す平面図である。
【図７】本発明の実施の形態における露光による露光量分布をレジストの別の断面について示した模式図である。
【図８】本発明の実施の形態において形成された図形パターンを平面で示す別の平面図である。
【図９】露光領域の例であり矩形の領域を一様に電子ビームで照射することを表わす模式図である。
【図１０】露光による露光量分布をレジストの断面について示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３２】
図１は、本発明の実施の形態における荷電粒子ビーム描画装置１の全体構成を示すブロック図である。なお、以下の実施の形態においては、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られるものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームであっても良い。
【００３３】
荷電粒子ビーム描画装置１は、試料に所定のパターンを描画する装置であり、特に可変成形型の描画装置の一例である。図１に示すように、荷電粒子ビーム描画装置１は、大きく描画部２と制御部３を備えている。描画部２は、電子鏡筒４と描画室６を備えている。
【００３４】
電子鏡筒４内には、電子銃４１と、この電子銃４１から照射される電子ビームＢの光路に沿って、照明レンズ４２と、ブランキング偏向器４３と、ブランキングアパーチャ４４と、第１の成形アパーチャ４５と、投影レンズ４６と、成形偏向器４７と、第２の成形アパーチャ４８と、対物レンズ４９と、位置偏向器５０とが順に配置されている。
【００３５】
ブランキング偏向器４３は、例えば、２極、或いは、４極等の複数の電極によって構成される。また、成形偏向器４７、位置偏向器５０は、例えば、４極、或いは、８極等の複数の電極によって構成される。図１では、成形偏向器４７、位置偏向器５０、それぞれの偏向器ごとに１つのＤＡＣアンプしか記載していないが、各電極にそれぞれ少なくとも１つのＤＡＣアンプが接続される。なお、ＤＡＣアンプにいう「ＤＡＣ」は、「Ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  Ａｎａｌｏｇ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ」の頭文字である。
【００３６】
描画室６の中には、ＸＹステージ６１が配置される。ＸＹステージ６１上には、描画時には試料となるマスク等の試料Ｍが配置される。ＸＹステージ６１は、描画処理時に試料ＭをＸ方向、Ｙ方向に自在に移動させる。但し試料Ｍは、実際にはＸＹステージ６１上に直接載置されるわけではなくＸＹステージ６１と試料Ｍとの間に設けられる保持部材によって保持されるが、図１においては図示を省略する。
【００３７】
制御部３は、制御計算機３１と、偏向制御部３２と、ブランキングアンプ３３と、偏向アンプ（ＤＡＣアンプ）３４，３５と、ステージ制御部３６と、メモリ３７と、磁気ディスク装置等の記憶装置３８と、及び荷電粒子ビーム描画装置１と外部とを接続するための外部インターフェイス（Ｉ／Ｆ）回路３９とを備えている。制御計算機３１、偏向制御部３２、ステージ制御部３６、メモリ３７、記憶装置３８、及び外部Ｉ／Ｆ回路３９は、図示しないバスを介して互いに接続されている。また、偏向制御部３２、ブランキングアンプ３３、ＤＡＣアンプ３４，３５は、図示しないバスを介して互いに接続されている。
【００３８】
ブランキングアンプ３３は、ブランキング偏向器４３に接続される。また、ＤＡＣアンプ３４は、成形偏向器４７に接続される。ＤＡＣアンプ３５は、位置偏向器５０に接続される。ブランキングアンプ３３、ＤＡＣアンプ３４，３５に対しては、偏向制御部３２から、それぞれ独立した制御用のデジタル信号が出力される。デジタル信号が入力されたブランキングアンプ３３、ＤＡＣアンプ３４，３５は、それぞれのデジタル信号をアナログ電圧信号に変換し、増幅させて偏向電圧として接続された各偏向器に出力する。このようにして、各偏向器には、それぞれ接続されるＤＡＣアンプから偏向電圧が印加される。かかる偏向電圧によって電子ビームＢが偏向させられる。
【００３９】
なお、荷電粒子ビーム描画装置１には、上述したように電子ビームを取り囲むように成形偏向器４７、位置偏向器５０が４極、或いは、８極設けられており、電子ビームを挟んで各々一対（４極の場合は２対、８極の場合は４対）配置されている。そして成形偏向器４７、位置偏向器５０ごとにそれぞれＤＡＣアンプが接続されている。但し、図１には成形偏向器４７、位置偏向器５０に接続されているＤＡＣアンプそれぞれ１つずつのみを示し、その他のＤＡＣアンプを示していない。
【００４０】
ステージ制御部３６は、ＸＹステージ６１と制御計算機３１とに接続し、ＸＹステージ６１の動きを検出するとともに、ＸＹステージ６１の上に載置される試料Ｍが所望の位置となるように描画処理に合わせてＸＹステージ６１を移動させる。
【００４１】
制御計算機３１内には、データ処理部３１ａと、設定部３１ｂと、演算部３１ｃと、描画条件算出部３１ｄの各部が設けられている。データ処理部３１ａと、設定部３１ｂと、演算部３１ｃと、描画条件算出部３１ｄは、プログラムといったソフトウェアで構成されても良く、ハードウェアで構成されても良い。また、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせで構成されても良い。データ処理部３１ａと、設定部３１ｂと、演算部３１ｃと、描画条件算出部３１ｄとが、上述したようにソフトウェアを含んで構成される場合、制御計算機３１に入力される入力データ、或いは、演算された結果は、都度メモリ３７に記憶される。
【００４２】
記憶装置３８には、試料へのターゲットパターン、バックグラウンドパターンの露光に当たり、この試料に塗布されるレジスト種ごとにそれぞれ設定される、少なくとも許容最大露光量、近接効果係数に関する情報が記憶される。また、記憶装置３８には、試料上の座標測定用のレイアウトデータも登録（記憶）されている。
【００４３】
これら許容最大露光量や近接効果係数等の情報は、例えば、荷電粒子ビーム描画装置１の立ち上げや保守点検時に、例えば、荷電粒子ビーム描画装置１の製造メーカーの技術者等によって予め記憶される。
【００４４】
なお、図１に示す本発明の実施の形態における荷電粒子ビーム描画装置１には、本発明の実施の形態を説明する上で必要な構成のみを示している。従って、その他の構成、例えば、各レンズを制御する制御回路等が付加されていても良い。また、ここでは電子ビームの位置偏向に１段の偏向器を用いるが、これに限られるものではなく、例えば、主副２段の多段偏向器によって位置偏向を行うようにされていても良い。
【００４５】
荷電粒子ビーム描画装置１は、以下のように動作して対象へ描画を行う。電子銃４１（放出部）から放出された電子ビームＢは、ブランキング偏向器４３内を通過する際、ブランキング偏向器４３によってＯＮの状態にされている場合に電子ビームＢがブランキングアパーチャ４４を通過するように制御される。一方、ＯＦＦの状態では、電子ビームＢ全体がブランキングアパーチャ４４で遮蔽されるように偏向される（図１において破線で示している）。ブランキングアンプ３３からの偏向電圧がＯＦＦからＯＮとなり、その後再度ＯＦＦになるまでにブランキングアパーチャ４４を通過した電子ビームＢが１回の電子ビームのショットとなる。
【００４６】
かかる電子ビームＢがブランキングアパーチャ４４を通過する状態、ブランキングアパーチャ４４によって遮蔽される状態を交互に生成する偏向電圧がブランキングアンプ３３から出力される。そしてブランキング偏向器４３は、ブランキングアンプ３３から出力された偏向電圧によって、通過する電子ビームＢの向きを制御して、電子ビームＢがブランキングアパーチャ４４を通過する状態、ブランキングアパーチャ４４によって遮蔽される状態を交互に生成する。
【００４７】
以上のようにブランキング偏向器４３とブランキングアパーチャ４４と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Ｂは、照明レンズ４２により矩形、例えば、長方形の孔を持つ第１の成形アパーチャ４５全体を照明する。ここで電子ビームＢをまず矩形、例えば長方形に成形する。そして、第１の成形アパーチャ４５を通過した第１のアパーチャ像の電子ビームＢは、投影レンズ４６により第２の成形アパーチャ４８上に投影される。第１の成形アパーチャ４５を通過した電子ビームＢの向きを制御するための偏向電圧がＤＡＣアンプ３４から印加された成形偏向器４７によって、かかる第２の成形アパーチャ４８上での第１のアパーチャ像は偏向制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。
【００４８】
第２の成形アパーチャ４８を通過した電子ビームＢの照射位置を制御するための偏向電圧がＤＡＣアンプ３５から位置偏向器５０に対して出力される。第２の成形アパーチャ４８を通過し第２のアパーチャ像とされた電子ビームＢは、対物レンズ４９により焦点を合わせられ、連続的に移動するＸＹステージ６１に配置された試料の所望する位置に照射される。
【００４９】
図２は、本発明の実施の形態における露光による露光量分布をレジストの断面について示した模式図である。図２に示す模式図では、縦軸に電子ビームＢによって試料に露光される量、具体的には、ビームボケや近接効果を考慮した実効露光量が示されている。また、横軸は、図形パターンが形成される位置、より詳しくは、ラインパターン（横軸）に垂直な線上の実効露光量の一次元分布を示しており、その線上での位置を示している。
【００５０】
縦軸には「Ｅｔｈ」という閾値が示されており、その閾値の位置が破線で示されている。ここで、試料Ｍに塗布されたレジストに図形パターンが形成されるということは、電子ビームＢをパターン面に露光してそのレジストの性質を変化させることによって、解像処理における現像液に対して不溶、或いは、可溶にすることで図形パターンを残す（形成する）ということである。
【００５１】
この閾値「Ｅｔｈ」は、露光量が破線を超えている場合に限って解像が可能となる値である。従って、当該閾値以下の露光量では解像処理を行っても解像されないため、たとえ電子ビームＢを露光したとしても図形パターンとして形成されることはない。この閾値Ｅｔｈは、図形パターンが形成されるレジストの性質や、露光時間等の様々な要因を基に設定されるが、いわゆる閾値ドーズモデルが当て嵌まる。
【００５２】
なお、本発明の実施の形態において使用されるレジストは、電子ビーム照射時の加熱によるレジスト飛散を防ぐ目的のため、例えば、２回、或いは、４回に分けた露光を行う必要があるレジストである。このように図形パターンを形成するに当たって複数回の電子ビームＢの照射（露光）を必要とするレジストを多重露光が必要なレジストである。
【００５３】
また、本発明の実施の形態においては、電子ビームＢの露光量が閾値Ｅｔｈを超えずに解像されない図形パターンをバックグラウンドパターンＢＧＰと表わす。また当該バックグラウンドパターンＢＧＰの上に載り、すなわち、バックグラウンドパターンＢＧＰの露光の後又は前に露光され、解像処理によって解像される程度に露光されて形成される図形パターンをターゲットパターンＴＰと表わす。このターゲットパターンＴＰの形状については、例えば図４に示すように「Ｉ」型であっても、或いは十字型等、様々な形状が考えられる。
【００５４】
また、バックグラウンドパターンＢＧＰの露光量分布は１回または複数回の電子ビームＢの露光によって形成され、ターゲットパターンＴＰの露光量分布は、１回の電子ビームＢの露光によって形成される。従って、電子ビームＢによって総じて複数回の露光が行われることになるため、露光量分布Ｄ１全体としては、いわゆる多重露光がなされることで形成される。
【００５５】
次に振動ノイズの測定の流れについて図３に示すフローチャートを基に説明する。また、どのような露光量をもってターゲットパターンＴＰ及びバックグラウンドパターンＢＧＰを形成するかについては、適宜図２を用いて説明する。
【００５６】
ここで「振動ノイズ」とは、荷電粒子ビーム描画装置１で試料Ｍを描画する際、試料上に形成される図形パターンの位置の精度に影響するノイズのことを示している。この「振
動ノイズ」として以下の３つを挙げることができる。
【００５７】
１つ目は、電磁場による電子ビームの振動である。これは、例えば、商用電源等の環境ノイズ、或いは、偏向アンプ（ＤＡＣアンプ）の出力ノイズである。この振動があると、電子ビームＢの軌道に影響し、試料Ｍ上の着地点（露光位置）にずれが生じる。
【００５８】
２つ目は、試料Ｍを搭載するＸＹステージ６１等の機械的振動である。この機械的振動としては，例えば、荷電粒子ビーム描画装置１の設置場所における地面の振動、起因、真空ポンプやＸＹステージ６１の駆動モータといった荷電粒子ビーム描画装置１を構成するパーツによる加振やＸＹステージ６１固有の振動を挙げることができる。このような機械的振動が発生すると、上述した通り、電子ビームＢの露光位置のずれやそもそもの電子ビームＢの発射位置にもずれが生じうる。
【００５９】
そして３つ目は、レーザ測長系を構成する素子等、光学部品の振動によるＸＹステージ測定座標のみかけの振動等、である。荷電粒子ビーム描画装置１では、図１では図示しないレーザ干渉計で測定したＸＹステージの座標を制御部３にフィードバックしてＸＹステージの駆動を行っている。そのため、光学部品の揺れで光路長が揺らぐとＸＹステージが揺らいで駆動されることになり、結果として、試料Ｍ上の露光位置にずれが生ずることになる。
【００６０】
このように電子ビームＢの露光位置が図形パターンの設計位置からずれてしまうと、パターン寸法の均一性やパターンの位置ずれ量といった試料Ｍの精度を劣化させることになる。そこで、ある時点で振動ノイズを測定しそのずれを把握し、必要があれば補正することで、試料Ｍに形成される図形パターンの精度劣化を防止する。
【００６１】
なお、以下に説明する振動ノイズの測定の流れにおけるターゲットパターンＴＰとバックグラウンドパターンＢＧＰの露光量の設定に当たっては、事前に近接効果補正を掛けないことを前提としている。これは、特に振動ノイズの測定が荷電粒子ビーム描画装置１の起動に際して行われる場合、事前に近接効果補正を掛けるためのパラメータを把握しておくことは困難であることも多いと考えられるからである。但し、近接効果補正をかけて描画する場合も以下と同様な考え方で露光量を決めることができる。
【００６２】
まず図形パターンを形成する試料に塗布されるレジスト及び形成のプロセスによって設定されるドーズ量の閾値「Ｅｔｈ」を確認する（ＳＴ１）。
【００６３】
具体的には、図４のフローチャートに示されている流れに従って確認が行われる。いわば図４に示す手順は、試料への描画条件を設定するに当たって前提となる情報を揃える手順であると言える。すなわち、まずターゲットパターンＴＰ等の形成のために描画室６内のＸＹステージ６１上に設置される試料に塗布されているレジストに関する情報が入力される。実際には、当該情報は荷電粒子ビーム描画装置１のオペレータによって図１には図示していない入力部を介して入力されることになるため、当該情報を制御計算機３１内において受信したことをもって確認する（ＳＴ１１）。
【００６４】
さらに同じようにオペレータによって入力される情報として、ノイズ測定用レイアウトについての試料への描画ジョブの登録信号を受信する（ＳＴ１２）。なお、多重露光が必要なレジストに対して１回の露光で図形パターンを形成する描画方法は、振動ノイズの測定のみならず、描画パターン位置精度の測定に際しても使用することができる。従って、図４においては、「ノイズ測定用レイアウト」と示しているが、描画パターン位置精度の測定に使用可能な「座標測定レイアウト」でもあると言える。
【００６５】
これらオペレータによる入力情報を受信した制御計算機３１は、これらの情報を基に。記憶装置３８から該当するレジストに関する許容最大露光量や近接効果係数を読み出すとともに、併せてノイズ測定用レイアウトに関するデータも読み出す（ＳＴ１３、１４）。
【００６６】
その上で、これら読み出された情報を基にして、描画条件算出部３１ｄがターゲットパターンＴＰの端Ｓ（図２参照）での総露光量Ｅｔａｒｇｅｔ［μＣ／ｃｍ２］を算出し、閾値Ｅｔｈに合わせて設定する（ＳＴ２）。
【００６７】
この端Ｓは、図形パターンであるターゲットパターンＴＰが形成された場合にその輪郭部となる部分である。また、ターゲットパターンＴＰの端Ｓと端Ｓとの間の距離Ｌが、ターゲットパターンＴＰの露光領域の幅であり設計寸法である。この設計寸法に従って、解像処理の際に距離Ｌを確保する必要があることから、ターゲットパターンＴＰの端Ｓでの総露光量Ｅｔａｒｇｅｔを閾値Ｅｔｈと設定する。
【００６８】
次に、ターゲットパターンＴＰの露光量Ｄｔを設定する（ＳＴ３）。ターゲットパターンＴＰは、振動ノイズの測定に当たってその位置を測定するための指標として用いられる。従って、１度の電子ビームＢの露光によってレジストが飛散せず、一方で確実にターゲットパターンＴＰを形成する必要がある。そこでレジストが飛散することがない範囲内で最大限の露光量をもって電子ビームＢを露光するよう露光量Ｄｔを設定する。図２に示すように、設定される露光量Ｄｔは、ターゲットパターンＴＰの露光量分布の高さを表わす。簡単のためここではターゲットパターンＴＰの幅が小さくターゲットパターンＴＰを露光する際の近接効果による露光量が無視できるとしている。なお、以下、このターゲットパターンＴＰの露光量Ｄｔを適宜「第１の露光量Ｄｔ」と表わす。
【００６９】
以上で第１の露光量Ｄｔが設定されたので、次にバックグラウンドパターンＢＧＰの露光量Ｄｂｇを設定する（ＳＴ４）。このバックグラウンドパターンＢＧＰは、振動ノイズの測定を行う際に測定の対象となるターゲットパターンＴＰの露光量を嵩上げすることが目的である。また、振動ノイズの測定は、ターゲットパターンＴＰの位置のずれを基に測定されることになるため、バックグラウンドパターンＢＧＰが解像処理によって解像されてしまっては測定を行うことができない。従って、バックグラウンドパターンＢＧＰの露光量Ｄｂｇは、ターゲットパターンＴＰの露光量Ｄｔ及び総露光量Ｅｔａｒｇｅｔを基に、閾値Ｅｔｈに達しない露光量に設定される。  なお、以下、このバックグラウンドパターンＢＧＰの露光量Ｄｂｇを適宜「第２の露光量Ｄｂｇ」と表わす。
【００７０】
ここで、上述したように閾値Ｅｔｈ＝総露光量Ｅｔａｒｇｅｔである。また、ターゲットパターンＴＰの端ＳがバックグラウンドパターンＢＧＰの端のビームボケ部分に重ならないようにすることを考慮すると、総露光量Ｅｔａｒｇｅｔは以下の式で与えられる。すなわち、
【００７１】
【数１】
2013115226.tif 000003
【００７２】
となる。
【００７３】
この式の中で「ηＵｔ」は、ターゲットパターンＴＰの近接効果密度「Ｕｔ」に近接効
果計数「η」を乗じたものである。また、「ηＵｂｇ」は、バックグラウンドパターンＢＧＰの近接効果密度「Ｕｂｇ」に近接効果計数「η」を乗じたものである。また、「Ｄ」は、試料Ｍのレジストに打ち込む電子の量としての露光量を示し、「Ｅ」は近接効果等を加味した総露光量を示している（単位はいずれも［μＣ／ｃｍ２］）。先に述べたように図２では簡単のためＵｔ〜０と仮定しているが以下の議論はこの条件に限るものではない。
【００７４】
（１）式を基にすると、バックグラウンドパターンＢＧＰの露光量Ｄｂｇである第２の露光量Ｄｂｇは、次の式、すなわち、
【００７５】
【数２】
2013115226.tif 000004
【００７６】
によって求められる。
【００７７】
これら（１）式、或いは、（２）式に示されている「１／２」の値は、電子ビームＢのビームボケによって、ショット端、すなわちターゲットパターンＴＰで示せば端Ｓの位置で電子ビームＢの露光量が半減する効果を示しており、ターゲットパターンＴＰ端Ｓの位置での総露光量Ｅｔａｒｇｅｔを基準にバックグラウンドパターンＢＧＰの露光量を決めることを表している。なおここで、「ビームボケ」とは、電子ビームＢがレジスト上に露光される際にぼける（ぼやける）ことを指す。ビームボケ量として把握されるのは、電子ビームＢがレジスト面上で結像する際電子光学系の性能限界のためにボケる量と露光によりレジスト中で生成された反応基（酸）が拡散する効果の量との２種類の量である。
【００７８】
このように「１／２」と設定されるのは、設計寸法とレジストパターンの幅とが略同じとなるようにするためである。
【００７９】
但し、この１／２（０．５）は、例えば０．３であっても良い。本発明の実施の形態における振動ノイズの測定は、設計寸法の問題ではなくパターン位置のずれ量に関する問題の解決のためになされるものである。つまりここでのターゲットパターンＴＰの役割は、上述したように、振動ノイズの測定に当たってその位置ずれを計測する際に使用される指標たり得ることである。従って、ビームボケでターゲットパターンＴＰの端Ｓで照射量が半減するとしないことも可能である。図形パターンがきちんと形成されていれば（輪郭部が試料Ｍ上に明確に現われていれば）、露光量によってその位置が変化する高さは問題としなくても足りると考えられる。
【００８０】
また、バックグラウンドパターンＢＧＰの形成に当たっては、１度の露光でも良いが、バックグラウンドパターンＢＧＰの露光量Ｄｂｇを満たすように複数回の露光を行うことがより好ましい。
【００８１】
なお、バックグラウンドパターンＢＧＰのうち、ターゲットパターンＴＰと重複しない領域の露光量Ｅｂｇ（図２参照）は、次式で与えられる。すなわち、
【００８２】
【数３】
2013115226.tif 000005
【００８３】
となる。ここでターゲットパターンＴＰの幅Ｌ、または図２で図示した領域の幅に比べ近接効果分布半径は十分広いとして近接効果による露光量を位置に依存しない量ηＵｂｇで近似している。
【００８４】
また、図２におけるバックグラウンドパターンＢＧＰでは、ターゲットパターンＴＰの周囲とその外側とではその露光量が相違する。外側における露光量については、ターゲットパターンＴＰと重複しない領域の露光量Ｅｂｇから露光量Ｄｂｇを引いた値で示すことができる。具体的には（３）式から（２）式を引くことで、「ηＤｂｇＵｂｇ」との値が算出される。
【００８５】
以上説明したように、第１の露光量Ｄｔと第２の露光量Ｄｂｇとが設定された後、まず、バックグラウンドパターンＢＧＰについて電子ビームＢの露光が行われる（ＳＴ５）。バックグラウンドパターンＢＧＰ及びターゲットパターンＴＰが露光されるレジストは、電子ビームＢの複数回の露光が必要なレジストである。そこで、第２の露光量Ｄｂｇを充足するように、バックグラウンドパターンＢＧＰの露光に当たって、例えば、上述したステップＳＴ４において規定された回数に分けて電子ビームＢの露光が行われる。
【００８６】
当該露光が規定された回数行われなければ（ＳＴ６のＮＯ）、その回数に該当するまで何度も露光が行われる。ここで規定の回数露光が行われたか否かの確認は、例えば、制御計算機３１、或いは、偏向制御部３２において行われても良い。規定回数の露光が終了した場合には（ＳＴ６のＹＥＳ）、次に、ターゲットパターンＴＰの形成のために電子ビームＢの露光を行う（ＳＴ７）。
【００８７】
ターゲットパターンＴＰの露光に際しては、上述したように多重露光によるビーム位置の平均化を避けるべく、１度のみ露光を行う。また、レジストが飛散することがない範囲内で最大限の露光量をもって電子ビームＢを露光するよう設定された第１の露光量Ｄｔで露光を行う。
【００８８】
以上で、荷電粒子ビーム描画装置１におけるノイズ測定のためのターゲットパターンＴＰ及びバックグラウンドパターンＢＧＰの描画（露光）は終了する。
【００８９】
なお、この後、描画が終わった試料（マスク）が描画装置１から取り出され解像処理が行われる。解像処理はＰＥＢ（Post Exposure Baking）と呼ばれるマスクの加熱処理、現像による工程であるが一般には更にＣｒ層の剥離工程（エッチング）が行われる。ここまでの処理によりターゲットパターンＴＰが形成される。
【００９０】
その後、このターゲットパターンＴＰの位置を、例えば、マスク用パターン位置測定器を用いて測定する。
【００９１】
以下、バックグラウンドパターンＢＧＰの形成について、２つの例を挙げて説明する。まず、図５は、本発明の実施の形態における露光による露光量分布をレジストの断面につ
いて示した模式図である。また、図６は、本発明の実施の形態において露光される領域を平面で示す平面図である。
【００９２】
図５に示す電子ビームＢの露光の方法は、バックグラウンドパターンＢＧＰ１をターゲットパターンＴＰ１が形成される領域を取り囲むように配置する方法である。簡単のため図５、６ではバックグラウンドパターン１の中に１つだけターゲットパターンＴＰが配置されていることとする。但し、複数のターゲットパターンＴＰが配置されることを想定することも可能である。この方法で電子ビームＢを露光すると、図２に示すバックグラウンドパターンＢＧＰと比較しても明らかなように、バックグラウンドパターンＢＧＰ１による露光量分布はターゲットパターンＴＰ１の下で均一に形成される。
【００９３】
このバックグラウンドパターンＢＧＰ１をターゲットパターンＴＰ１とともに平面的に示すと、図６に示されるように、ターゲットパターンＴＰ１が形成される領域の全てに亘ってバックグラウンドパターンＢＧＰ１が配置され、その略中央にターゲットパターンＴＰ１が配置されている。なお、図５においては、閾値Ｅｔｈ以下の露光量のため通常であれば解像されないバックグラウンドパターンＢＧＰ１についても説明の都合上、解像処理されたかのように示している。
【００９４】
なお、ここではバックグラウンドパターンＢＧＰ１をターゲットパターンＴＰ１が形成される領域の全てに形成しているが、バックグラウンドパターンＢＧＰの端が、最低限ターゲットパターンＴＰ１の端Ｓから所定の幅離れて形成されれば足りる。ここでの「所定の幅」とは、例えば、バックグラウンドパターンＢＧＰは、ターゲットパターンＴＰのある領域を近接効果半径の、例えば３倍以上の幅、である。このように所定の幅を設定するのは、ターゲットパターンＴＰの端ＳがバックグラウンドパターンＢＧＰの端のビームボケ部分に重ならないようにするためである。
【００９５】
すなわち、バックグラウンドパターンＢＧＰの端近傍においては、バックグラウンドパターンＢＧＰからの近接効果によるドーズ量が一定ではない。従って、このような領域にターゲットパターンＴＰを配置すると、バックグラウンドパターンＢＧＰの端に近いターゲットパターンＴＰは、総ドーズ量が少なくなりその寸法が細くなってしまったり、或いは、解像処理を行っても解像されないことも考えられる。
【００９６】
前者の理由に関しては、ターゲットパターンＴＰが露光位置のずれを把握するための指標として用いられることを考えれば特に考慮しなくても足りるとも考えられるが、念のためにターゲットパターンＴＰの露光量が一様となるように設定することが好ましい。
【００９７】
また、バックグラウンドパターンＢＧＰの端近傍においてバックグラウンドパターンＢＧＰからの近接効果によるドーズ量が一定ではない領域の幅は、近接効果半径に依存することから、上述した「所定の幅」の設定も「近接効果半径のＸ倍」という設定の仕方になる。
【００９８】
２つ目の方法は、ターゲットパターンＴＰの周囲に予め定められている必要最小限の範囲にのみバックグラウンドパターンＢＧＰを形成する方法である。図７は、本発明の実施の形態における電子ビームＢの露光量と形成される図形パターンとの関係を示す模式図である。また、図８は、本発明の実施の形態において露光される図形パターンを平面で示す平面図である。
【００９９】
図７に示すバックグラウンドパターンＢＧＰ２は、図５で示すバックグラウンドパターンＢＧＰ１とは異なり、もともとターゲットパターンＴＰ２を中心にあるその輪郭部から所定の幅となるように配置される。すなわち、図８に示すように、ターゲットパターンＴ
Ｐ２の輪郭部の周囲に所定の幅でバックグラウンドパターンＢＧＰ２が配置される。
【０１００】
ここでの「所定の幅」とは、理論的には、ビームボケ幅の３倍以上の幅である。この「ビームボケ幅の３倍以上の幅」とは、例えば、ターゲットパターンＴＰの端ＳからバックグラウンドパターンＢＧＰの端までの距離が５００ｎｍ程度である。
【０１０１】
以上説明した方法で図形パターンを形成することで、多重露光が必要なレジストを用いて振動ノイズの測定を行うに当たって、複数回の露光に起因する図形パターンの位置のノイズ成分を減衰させることなく、簡易かつ確実に定量的に振動ノイズの測定を行うことが可能な荷電粒子ビーム描画方法及び荷電粒子ビーム描画装置を提供することが可能となる。
【０１０２】
また、例えば、振動ノイズの測定の指標として使用されるターゲットパターンの形成に当たっては、本発明の実施の形態においては、１回の電子ビームの露光によって形成することを前提として説明した。但し、レジストの性質等によっては、ターゲットパターンの形成のために電子ビームを２回露光することを妨げるものではない。
【０１０３】
さらには、上記本発明の実施の形態における振動ノイズの測定を行う場合、ターゲットパターンやバックグラウンドパターンに対して近接効果補正を事前に掛けないことを前提にしている。但し、近接効果補正を掛けるに当たって必要なパラメータを把握した上で、近接効果補正を掛けた後に振動ノイズの測定を行うことも可能である。この場合、バックグラウンドパターンへの近接効果補正として、ターゲットパターンの輪郭部における幅は、例えば、ビームボケ幅の３倍程度を見込んで行えば足りると考えられる。
【０１０４】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１０５】
１    荷電粒子ビーム描画装置
２    描画部
３    制御部
４    電子鏡筒
３１ｄ  描画条件算出部
３２    偏向制御部
３３    ブランキングアンプ
３４    ＤＡＣアンプ
３５    ＤＡＣアンプ
ＢＧＰ  バックグラウンドパターン
ＴＰ    ターゲットパターン
【図１】
2013115226.tif 000006
【図２】
2013115226.tif 000007
【図３】
2013115226.tif 000008
【図４】
2013115226.tif 000009
【図５】
2013115226.tif 000010
【図６】
2013115226.tif 000011
【図７】
2013115226.tif 000012
【図８】
2013115226.tif 000013
【図９】
2013115226.tif 000014
【図１０】
2013115226.tif 000015