(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線の照射により試料上の描画領域に描画パターンを露光するパターン形成方法において、前記試料上の描画領域を前記荷電粒子線で照射する補助露光工程と、前記試料上の描画領域中の描画パターンの領域を前記荷電粒子線で照射するメイン露光工程とを備え、前記補助露光工程は、前記描画領域を面積の等しい複数の小領域に分割し、各小領域ごとに前記描画パターンの面積値を計算する工程、前記計算された面積値をその周辺の各小領域ごとに計算された面積値との重み付け加算によって修正する工程、前記描画領域に対して補助露光図形を生成する工程、前記修正された面積値を参照して前記生成された補助露光図形の露光量を演算する工程を備えるとともに、前記補助露光工程は、前記小領域ごとに前記試料上に形成された下層パターンの面積値を演算する工程、前記下層パターンの面積値を前記各小領域ごとに計算されたその周辺の小領域の前記下層パターンの面積値で修正する工程を備え、前記生成された補助露光図形の露光量を演算する工程は、前記修正された面積値と前記修正された前記下層パターンの面積値とを参照して前記露光量を演算する工程を備えることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記補助露光工程は前記メイン露光工程の前に行われることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３】
請求項１の記載において、前記補助露光工程は前記メイン露光工程の後に行われることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項４】
荷電粒子線の照射により試料上の描画領域に描画パターンを露光する荷電粒子線描画装置において、前記試料上の描画領域を前記荷電粒子線で照射する補助露光と、前記試料上の描画領域中の描画パターンの領域を前記荷電粒子線で照射するメイン露光とを行う荷電粒子線露光ユニット、該荷電粒子線露光ユニットにデータラインを介して接続され、前記描画領域を面積の等しい複数の小領域に分割し、各小領域ごとに前記描画パターンの面積値を演算し、前記計算された面積値をその周辺の各小領域ごとに計算された面積値との重み付け加算によって修正し、前記荷電粒子線露光ユニットによる前記試料の小領域ごとのメイン露光量を演算し、前記描画領域に対して補助露光図形を生成し、前記修正された面積値を参照して前記描画領域を前記生成された補助露光図形で露光する補助露光量を演算し、該演算された補助露光量と前記メイン露光量とを前記荷電粒子線露光ユニットへ送信する計算機を備えるとともに、前記計算機は、前記小領域ごとに前記試料上に形成された下層パターンの面積値を計算し、該計算された前記下層パターンの面積値をその周辺の小領域ごとに計算された下層パターンの面積値で修正し、該修正された面積値と前記修正された前記下層パターンの面積値とを参照して前記補助露光図形の露光量を決定することを特徴とする荷電粒子線描画装置。
【請求項５】
請求項４の記載において、前記計算機によって修正された前記面積値を記憶するメモリを備えることを特徴とする荷電粒子線描画装置。
【請求項６】
請求項４の記載において、前記荷電粒子線露光ユニットは、前記露光量演算ユニットによって演算された補助露光量に基づく補助露光の後に、前記荷電粒子線の電気的な偏向可能領域よりも小さな領域ごとに照射するメイン露光を行うことを特徴とする荷電粒子線描画装置。
【請求項７】
請求項４の記載において、前記荷電粒子線露光ユニットによる補助露光とメイン露光の後に、前記試料を載置して移動する試料台を備えることを特徴とする荷電粒子線描画装置。
【請求項８】
請求項４の記載において、前記荷電粒子線露光ユニットによる補助露光とメイン露光とともに前記試料を載置して移動する試料台を備えることを特徴とする荷電粒子線描画装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷電粒子線によって微細なパターンを描画する荷電粒子線描画装置およびパターン形成方法に関するものであり、特に、極めて集積度の高い半導体集積回路の製造に好適な荷電粒子線描画装置およびパターン形成方法を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子産業の発展に伴い、半導体集積回路の回路パターンの微細化は急速である。その微細なパターンの形成には、より解像度の高い荷電粒子線による描画方法が用いられるようになってきている。荷電粒子線による描画は、光を用いてマスクに描かれた回路パターンを転写する方法に比べて、速度が遅いという欠点が有る。しかし、荷電粒子線が特定形状のアパーチャを通過するようにして断面が特定形状にされた荷電粒子線を用いて、５マイクロメートルないしは10マイクロメートル四方程度の微細パターン領域を一括して描画する一括描画方式が実用化され、速度が遅い欠点も次第に改善されつつある。
【０００３】
一方、荷電粒子線を用いた回路パターンの形成方法において、パターンが微細化してくると、大きな図形と微細な図形に挟まれた微細な幅や間隙，寸法の急変部分の微細な幅や間隙が、所望の寸法に形成されないという現象が現れ、微細パターン形成上の問題になっている。この現象は、荷電粒子線による微細パターン形成方法における重要な解決すべき課題であり、近接効果と呼ばれている。この現象の原因は、照射された荷電粒子線が感光剤（以下、レジストと言う）を通過して半導体基板中に入り、基板中で後方散乱された荷電粒子の一部が再びレジスト面に戻って感光させることにある。このような荷電粒子を後方散乱粒子とよぶ。後方散乱粒子は、広範囲にぼけた描画パターンを薄く露光した場合と同様な効果を与える。したがって、パターン描画密度の高い領域の露光は、後方散乱粒子による露光が加わって過剰露光になるため、前述のように線幅や間隙の幅が変わる現象として現れる。
【０００４】
従来、この近接効果の影響を少なくするために、発明者らによる特開平３−２２５８１６号公報に記載されたように、予め描画領域全体を複数の小領域に分割して小領域ごとの露光面積密度を計算し、露光面積密度が大きい小領域では露光時間を短めに、露光面積密度の小さい小領域では露光時間を長めに補正しながら描画する露光面積密度法が提案されている。
【０００５】
また、別の方法として、ジー・オーエン、ピー・リスマンによる論文、「プロキシミティ・エフェクト・コレクション・フォー・エレクトロン・ビーム・リソグラフィー・バイ・イクアリゼーション・オブ・バックグラウンド・ドーズ」、ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス、第５４巻、第６号、３５７３−３５８１ページ（１９８３年６月）（G.Owen and P.Rissman,"proximity effectcorrection for electron beam lithography by equalization of background dose",J.Appl.Phys.,Vol.54,No.6,pp.3573-3581(June 1983)）に示されているように、描画パターンの露光部分と非露光部分とを逆にした反転パターンを焦点がぼけた荷電粒子線で補助的に露光し、前記の後方散乱による再感光のレベルを露光領域全体で均一にする（これを補助露光とよぶ。）ことによって、近接効果の影響を少なくする補助露光法と呼ばれる方法が知られている。また、小領域ごとのパターン面積によって補助露光の強度を決める技術は特開平５−１６００１０号公報に記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記露光面積密度法は、描画位置によって変化する小領域毎の露光面積密度の計算値を用いて、露光時間を補正しながら描画することを原理としている。したがって、ある一定寸法の微細パターンを一括転写して描画する場合には、各々の一括転写パターンが一つの小領域中の描画図形であるから、その小領域中の露光時間は均一に制御される。そうすると、その周辺の小領域では、実際の露光時間と理想とする露光時間とのずれが生じてしまうことがあった。この現象は、一括転写パターンの寸法が大きい時に顕著であり、露光面積密度の急変部で特に大きく現われ、微細パターンの形成寸法が所望の寸法と異なってしまう不具合を生じさせる原因となっていた。
【０００７】
また、前述の補助露光法においては、後方散乱の影響が均一になるように補助的に露光されるので、このような形成寸法の不具合は少なくなるが、反転パターンを露光するために反転パターンに対応する膨大な描画データを準備する必要があること、荷電粒子線の焦点をぼかして照射するための新たな装置構成が必要であり、このための時間が余計にかかって、ウェハ１枚当りの所要時間効率であるスループットが低下するなどの問題があった。さらに、補助露光法には、比較的露光面積密度が低くても補助露光を何回も必要とするため、鏡体がチャージアップしてしまうという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、これら露光面積密度法，補助露光法のそれぞれにある問題点を解決し、微細パターンを近接効果の影響を少なくして描画できる荷電粒子線描画装置およびパターン形成方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、本発明の実施態様は、描画領域を面積の等しい複数の小領域に分割し、各小領域ごとに描画パターンの面積値を計算し、計算された面積値をその周辺の各小領域ごとに計算された面積値との重み付け加算によって修正し、描画領域に対して補助露光図形を生成し、修正された面積値を参照して生成された補助露光図形の露光量を演算し、試料上の描画領域を補助露光図形の露光量で照射する補助露光と、試料上の描画領域中の描画パターンの領域を照射するメイン露光とを備えるものである。
【００１０】
本発明の他の実施態様によれば、予め描画すべきパターンを複数の小領域に分割して、小領域ごとの露光量を計算する計算機と、計算された小領域ごとの露光量を記憶する記憶装置を持たせる構成とする。例えば、この計算機は、実際の描画に先立って予め荷電粒子線描画装置の制御回路だけを動かしながら、荷電粒子線の形状を制御する信号によって描画図形ごとの荷電粒子線の断面積を計算し、その断面積を各小領域ごとに累積加算することで実現できる。累積加算された断面積は、小領域ごとの総露光量に相当するが、各小領域の面積が同一で既知のものであれば、露光面積密度を表現する数値として解釈することが出来る。通常の荷電粒子線描画装置では、描画すべきパターンは通常重なりの無い小さな露光図形に分解されて露光されるので、正しい露光面積密度を簡単な付加回路で高速に計算することが出来る。
【００１１】
各小領域ごとの面積密度が計算されたら、各小領域の数値を近接効果の及ぶ範囲の近傍小領域の数値と重み付け平均化処理などにより平滑化（スムージング）し、その結果、近傍小領域との差が小さく修正された露光面積密度をその小領域の数値とするように修正する。このようにして、基板からの後方散乱によって露光される焦点がぼかされた描画パターンの傾向を修正された露光面積密度に反映させる。
【００１２】
実際に描画する時点では、描画図形ごとに描画制御回路からその位置を読み出してその図形の含まれる小領域を検知し、その小領域の露光面積密度が大きいところでは照射時間が短くなるように、また小さいところでは照射時間を長くするように制御する。露光面積密度の大きな領域では、後方散乱の影響により過剰に露光されるので、描画図形の露光時間を小さくすることにより、適切な露光量が得られることになり、近接効果による図形の形状変化を補償することが出来る。
【００１３】
そして、ただ単に描画すべき図形の属する小領域の露光面積密度を読み出すだけでなく、隣接小領域の露光面積密度も併せて読み出し、補間演算によって図形の位置に対応する露光面積密度をより精密に計算することも出来る。このようにすれば、位置の変化に対して滑らかで、さらに精密な近接効果補正が可能になる。
【００１４】
以上の方法は、従来の露光面積密度法に関するものであり、前述の特開平３−２２５８１６号公報に既に述べられている。本発明では、この露光面積密度法を拡張し、以下に述べるように新たな補助的な露光方法を提供する。また、この露光面積密度法に補助的な露光方法を併用した新しい描画方法を提供する。
【００１５】
本発明における補助露光法は、原則として描画すべきパターン領域の全面を対象とする。始めに、描画すべきパターン領域を補助露光パターンと考え、１度の露光で描画可能な補助露光図形に分解する。次に、露光面積密度法と同じく、予め描画パターンから計算された露光面積密度を補助露光図形ごとに参照し、補助露光図形の位置の露光面積密度が大きければ露光時間が短くなるように、逆に露光面積密度が小さければ露光時間が長くなるように補助露光時間を決定する。
【００１６】
このようにすれば、露光面積密度が大きく後方散乱による露光の強いところでは、相対的に僅かな補助露光が与えられ、露光面積密度が小さく後方散乱による露光が弱いところでは強い補助露光が与えられるので、後方散乱の影響を図形密度によらず均一化する事ができ、前述の補助露光法とほぼ同様の効果を実現することが出来る。しかも、露光面積密度が近傍の小領域の露光面積密度と平滑化されているので、従来の補助露光法のように荷電粒子線の焦点をぼかして描画する必要が無く、荷電粒子線の焦点をぼかすための装置を配置する必要がない。
【００１７】
すなわち、本発明によれば、露光面積密度を用いた新たな補助露光方法を採用することにより、従来の補助露光法に比べて、荷電粒子線の焦点をぼかして露光するという新たな手段を設ける必要が無く、さらに補助露光用の反転パターンデータという多量の描画データを準備する必要も無いので、描画装置を小型化できると言う大きな効果がある。
【００１８】
本発明では、さらに、露光面積密度法に補助露光を併用し、相対的に照射量の少ない補助露光を露光面積密度法の補助として用いる新たな描画方法を提供する。このような併用方式を適用すると、描画図形の露光面積密度が急変する領域では、露光面積密度の少ない側で強めの補助露光がなされているので、露光面積密度法において必要とされる最適照射時間の変化が緩和されることになる。その結果、一回の露光で大きな描画図形を照射したとしても、図形内部での最適照射時間のむらが小さくなり、図形内部での線幅の所望値とのずれを小さく押さえることが出来る。一括照射パターンの面積を大きくすることは描画のスループットを向上する上で重要であるので、大きな描画図形を精度良く描画できる本発明の効果は大である。
【００１９】
また、補助露光は、従来の補助露光法に比べて小さい照射時間で済ませることが出来るので、補助露光によるスループットの悪化を回避するとともに、鏡体のチャージアップによる描画不良の可能性を少なくすることが出来る。さらに、前述のように補助露光のために描画パターンの反転パターンに対応する膨大な補助露光指定データを持つ必要も無く、実用的効果は大きい。
【００２０】
さらに本発明を用いれば、描画すべき試料面に既に異なる材質の下層パターンが形成されている場合にも、最適な近接効果補正を提供することが出来る。試料に異なる材質の下層パターンが存在すると、描画時に下層パターンの密度によって後方散乱の強度が変わるため、近接効果補正のための最適な荷電粒子線の照射時間が変化してしまう。このような場合であっても、描画パターンの露光面積密度だけでなく、下層パターンの露光面積密度も予め求めておき、露光面積密度法と補助露光法のどちらか一方あるいは両方による最適照射時間を、描画パターンと下層パターンの露光面積密度を参照して決定することにより、近接効果補正の最適な照射時間を得ることが出来る。特に、下層パターンが重金属の薄膜で形成されている時には、下層パターンの有無の影響が大きいため、本発明は、描画パターン全面における均一な微細パターンの形成に対して効果が大きい。
【００２１】
なお、小領域ごとのパターン面積によって補助露光の強度を決める技術は、前述のように、特開平５−１６００１０号公報に記載されているが、本発明は面積値を周辺小領域の面積値と重み付け加算するなどして修正する手段を持ち、参照すべき面積値の分布が既に主露光による後方散乱エネルギーの分布を表わすため、補助露光に当たって前記公知技術のように荷電粒子線をぼかす必要が無い。荷電粒子線を後方散乱の形状に正しくぼかして所定の位置に精密に照射するためには、実用上多くの補正手段が必要であり、このようなぼかし露光の必要の無い本発明には、実用上の利点が極めて大きい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【００２３】
図１０に本発明を実施する装置の例として、荷電粒子線として電子線を用いた可変成形型荷電粒子線描画装置の構成を縦断面図で示す。図１０において、右側に断面で示した部分は、ウェハやマスク，レチクルを描画する荷電粒子線露光ユニットであって、電子線鏡体１０００と呼ぶ。その周囲の四角形は電子線鏡体１０００を制御する機能をブロックで表したものであり、各機能を有するユニットの機能は計算機１０１２で実行される。試料１００８は搬送部１００２から電子線鏡体１０００の内部の試料台１００１へ搬送される。電子線鏡体１０００の最上部にある電子銃１００３から発射された電子線１００４は、電子線鏡体１０００内のレンズ１００６によって形状が整えられ、さらに電磁偏向器と静電偏向器からなる偏向器１００７によって偏向され、試料台１００１上に配置された試料１００８の目標位置に照射される。照射される電子線１００４の断面形状は複数種類あり、アパーチャ１００５を選択することによって任意の断面形状を試料１００８上に転写することができる。
【００２４】
図１０の左側の部分は、システム制御の機能をブロックまたはユニットで表したものであり、システム全体の制御と外部からのインターフェースとを分担している。ハードディスク１０２１に保持された描画すべきパターンデータを計算機１０１２は伝送する。枠１０１１で囲まれたブロック群は、計算機１０１２から伝送されたパターンデータを、電子線の偏向データへと連続的，パイプライン的に、かつ高速に変換する制御系デジタル処理群であって、他の制御部，ユニットとデータラインであるバス１０１９を介して接続されており、図示した各処理部では以下の処理を行っている。
（１）図形データ部１０２３：計算機１０１２から伝送される圧縮されたパターンデータを格納する。
（２）図形復元部１０２４：圧縮されたパターンデータを図形データへと復元する。
（３）図形分解部１０２５：復元された１つ１つの図形を、電子線で描画可能な形状であるショットに置き換え、各ショットの位置，形状，露光量のデータを作成する。
（４）合わせ補正部１０２６：電子線照射位置と試料１００８との間の位置ずれや変形をセンサー１００９で監視し、そのずれ，変形に合わせて補正を行う。
（５）近接効果補正部１０２７：近接効果を補正するための処理を行う。予め描画するパターンの単位面積あたりの面積マップである露光量マップ１０２９を求めてメモリへ保持し、その値を参照しながらショット単位に露光量を補正する処理を行う。
（６）追従絶対校正部１０２８：連続描画を可能にするために、測長器１０１０と試料台位置測長部１０２０で測定される試料台１００１の位置に基づいて、電子線１００４が試料１００８上の目標位置に照射される様に、電子線偏向位置を計算するとともに、電子線鏡体１０００の偏向歪み量なども補正する。
（７）手順制御部１０２２：上記各部すなわちユニットの処理がスムーズに動く様、監視、及び制御を受け持つ。
【００２５】
以上の枠１０１１内のユニットからのデータは、Ｄ／Ａ変換器１０１３でＤ／Ａ変換されてビーム制御部１０１４へ移り、レンズ１００６，偏向器１００７の制御を行う。この他、高圧電源１０１５は、電子銃１００３の加速電圧を発生し、アパーチャ制御部１０１６はアパーチャ交換部１０３１を制御してアパーチャ１００５の形状を選択し、試料台制御部１０１７は試料台１００１の移動制御を行い、搬送系制御部１０１８は試料１００８を試料台１００１へ搬送する搬送部１００２を制御する。それぞれのユニット間はデータラインであるバス１０１９で結ばれ、インターフェイスを介して信号の受け渡しを行う。計算機１０１２によってこれらのユニットの制御を行うこともできる。
【００２６】
次に、図２により、露光面積密度法の原理に付いて説明する。図２は描画パターンの例と荷電粒子線による露光のエネルギー量を示すグラフであり、図２(イ)は描画すべき図形パターン、図２（ニ）（ト）は描画後のパターンの例、図２（ロ）（ハ）（ホ）（ヘ）（チ）（リ）（ヌ）は荷電粒子線による露光のエネルギー量を示すグラフである。描画図形は、図２（イ）に示すように、左側に細い縦長の図形が1個あり、中央から右側にかけて狭い間隔で同じ図形が５個あるものとする。今、これを描画した時の荷電粒子線の露光量をａ−ａ′の断面で図示すると、もし基板内面からの後方散乱による再露光が無ければ、一様な露光をしただけなので、図２（ロ）に示すように粒子線のぼけの範囲で理想的に露光される。したがって、蓄積エネルギーレベルθで現像するようにすれば、図形を所定の形状に形成することが出来るはずである。
【００２７】
しかし、現実には後述するように、基板内面からの後方散乱による再露光があるので、図２（ハ）に示すように露光面積密度の大きいところでは過剰露光が起こることになる。この場合蓄積エネルギーレベルθで現像すると、図２（ニ）のようにぼやけた図形が形成されることになり、もはや微細な図形の形成は困難になる。これが近接効果と呼ばれる現象である。
【００２８】
露光面積密度法では、この近接効果を補正するために、まず、描画領域を小領域に分割し、各小領域内の露光面積密度を計算してそれを平滑化する。平滑化は、露光面積密度の極大値を有する小領域と極小値を有する小領域との間で、隣接した小領域間の露光面積密度の差を小さく修正するものであり、スムージングともよばれる。これにより、図２（ホ）のように大まかな露光面積密度の波形を得る。次に、この波形の露光面積密度が大きいところでは露光量を少なくし、波形の露光面積密度が小さいところでは露光量を多くして露光するようにすると、実際の蓄積エネルギー量として、図２（ヘ）のような波形が得られる。図２（ヘ）のようになれば、蓄積エネルギーレベルθで現像した時に、図２（ト）のようにほぼ所定の線幅の図形パターンを形成することが出来る。
【００２９】
この露光面積密度法の問題点は、前述のように描画図形ごとの最適露光量が露光面積密度の場所による大小によって大きく変化するため、一回の荷電粒子線の照射で露光が可能な描画図形の寸法が大きくなると、露光面積密度の急変部において、所望の描画図形の寸法と異なってしまうという不具合が生じることである。
【００３０】
この対策として、図２（ホ）に示される露光面積密度の波形図を参照して、露光面積密度の小さい小領域では大きく、露光面積密度の大きい小領域では小さい露光量で、図２（イ）の図形パターンの露光の前に補助的に露光する。すなわち、図２（チ）の様な露光量の波形で補助露光をしてから図２（ロ）の波形で露光すると、蓄積エネルギー量は図２（リ）のようになる。この補助露光法では、前述のように、描画パターンの露光量の反転パターンで補助露光するので、図２（ロ）の左端のパターンに示すような大きさの露光量が必要なパターンが、図２（リ）の左端のパターンのように露光量が図２（ハ）に示すものと同じように小さくなるため、図２（ニ）の左端のパターンのように所望の幅が得られない可能性がある。
【００３１】
本発明は、このような問題点を解決するため、図２（ホ）（ヘ）に示した露光面積密度法と、図２（チ）に示した補助露光法とを一定比率で併用するものである。この場合には、図２（ヌ）のような波形のエネルギー蓄積量が得られ、描画図形内部での最適露光量変化を小さくすることが出来るので、パターン寸法変化を小さくすることが出来る。そして、図２（イ）の左端のパターンの露光量も充分確保することができる。
【００３２】
次に、本発明の内容をより具体的に説明する。
【００３３】
図２において説明したように、本発明の目的は、パターンの少ないところとパターンの多いところとが、同じ蓄積エネルギーレベルθで描画できるようにすることである。これを可能にするためには、パターンの有るところと無いところの蓄積エネルギーの中央値が、パターン密度によらず一定になるようにパターンの露光量を決めれば良い。
【００３４】
図３は荷電粒子線として電子線を用いた場合の例であり、電子線１００４が照射される試料１００８の縦断面である。電子線１００４が、試料１００８の上の感光面に照射された場合を考える。図中の記号は、Ｉは荷電粒子線照射量、Ｅ１は荷電粒子線の照射による感光面への蓄積エネルギー量、Ｅ２は試料１００８からの後方散乱粒子が再び感光面に戻って感光面に与える蓄積エネルギー量である。さらに同一の荷電粒子線照射エネルギーＩに対するＥ１，Ｅ２の蓄積エネルギー量の比率をηとする。
【００３５】
露光すべき１つ１つのパターンが微小で、かつそのパターンの露光面積密度が一定値ｐであったとすると、後方散乱による蓄積エネルギー量は平均的にｐ×Ｅ２になるから、露光パターン部での蓄積エネルギー量Ｕ１と非露光パターン部での蓄積エネルギー量Ｕ２は、下式で表わされる。
【００３６】
Ｕ１＝Ｅ１＋ｐ×Ｅ２＝（１＋ｐ×η）×Ｅ１                …式（１）
Ｕ２＝ｐ×Ｅ２＝ｐ×η×Ｅ１                              …式（２）
補助露光がある場合、補助露光は描画領域全面に薄く露光されるので、補助露光の入射粒子線による蓄積エネルギー量をＥ３とすると、上記の蓄積エネルギー量は、それぞれ、下式のように表される。
【００３７】
Ｕ１＝（１＋ｐ×η）×Ｅ１＋（１＋η）×Ｅ３              …式（３）
Ｕ２＝ｐ×η×Ｅ１＋（１＋η）×Ｅ３                      …式（４）
実際のパターン形成のためには、露光パターン部の蓄積エネルギー量Ｕ１と非露光パターン部の蓄積エネルギー量Ｕ２の中間値が蓄積エネルギーレベルθに一致すればよいから、以下の式を満足するように、描画照射量Ｉ１と補助露光照射量Ｉ２とを決めればよいことになる。
【００３８】
0003812266.tif 000002
この関係を満足する各照射量を求めるには、まず式（５）を満足する適当なＥ１とＥ３の組を次のように決定する。
【００３９】
0003812266.tif 000003
ここで、αは補助露光の比率を決める新たなパラメータであり、１より小なる正数である。描画照射量Ｉ１と補助露光照射量Ｉ２はそれぞれ蓄積エネルギー量Ｅ１，Ｅ３に比例するので、式（６）と式（７）を改めて描画照射量Ｉ１と補助露光照射量Ｉ２の式へと書き直すと、以下の式が得られる。
【００４０】
0003812266.tif 000004
ここで、Ｉ１は描画パターン部に対する描画照射量、Ｉ２は補助露光照射量、Ｉ０は補助露光なしで露光面積密度０％の部分を最適露光する荷電粒子線照射量である。
【００４１】
上式で、α＝０として描画すれば補助露光の無い露光面積密度法に一致し、α＝１として描画すれば補助露光法となり、０＜α＜１とすれば２種類の照射を併用した描画となる。式（８），式（９）は式（５）を満足するように選ばれた組から計算された例であるが、選び方を変えれば、従来の露光面積密度法と補助露光法の比率を自由に変更することが出来る。
【００４２】
また、ここでは簡単のために露光面積密度ｐが場所に依存しない一定値であると仮定したが、一般には描画パターンの場所によって変化する関数である。露光面積密度ｐが場所に依存する場合には、ｐが後方散乱の影響を反映するようにｐをあらかじめ後方散乱の及ぶ範囲で平滑化（スムージング）しておく必要がある。平滑化された露光面積密度ｐは空間的に細かい変化にはあまり影響されないので、露光面積密度ｐが空間的に変化したとしても前述の照射量の式を近似的に使用することが出来る。一方、露光面積密度ｐが変化する場合の現象をより詳細にモデル化し、近傍小領域の露光面積密度を用いて照射量をさらに精密に計算してもよい。
【００４３】
以上、描画パターン密度に基づく近接効果補正を述べた。本発明は、前述のごとく、描画中のパターンの密度の影響だけでなく、既に描画された下層のパターンの密度の影響も補正して描画する方法へとさらに拡張することが出来る。そこで、次に下層パターンの影響も考慮した近接効果補正について、以下に述べる。
【００４４】
描画するパターンが半導体ウェハの回路パターンの場合には、描画すべき基板に既に下層のパターンが形成され、そのパターン通りに性質の異なる材料が堆積していることがある。このような場合には、後方散乱の割合を表す蓄積エネルギー量の比率ηが、通常、下層パターンの有る領域と無い領域とで大きく異なり、蓄積エネルギー量の比率ηを場所によらない一定値と仮定した前述の補正では、全ての領域を正しく補正することは出来ない。しかしながら、このような場合にも次に述べるようにすれば、同様に補正することが出来る。
【００４５】
下層パターンの有無による影響は、前述の後方散乱の割合を表す蓄積エネルギー量の比率ηに現れる。下層パターンが全く無い場合の蓄積エネルギー量の比率ηをη０、下層パターンが全面に存在する場合の蓄積エネルギー量の比率ηをη１とすると、下層パターンの面積密度がｐ１の場所での蓄積エネルギー量の比率ηは、線形補間により、以下の式で近似できる。
【００４６】
η＝η０＋（η１−η０）×ｐ１                          …式（１０）
したがって、この蓄積エネルギー量の比率ηを式（８）および式（９）に代入して計算すれば、下層パターンの影響を加味した近接効果補正を実現する最適な粒子線照射量を求めることが出来る。この時、α＝０とすれば露光面積密度法による二層間近接効果補正となる。
【００４７】
露光面積密度法による二層間近接効果補正は、発明者らによる米国特許第５，１４９，９７５号に示されているが、本発明は、新たな二層間近接効果補正の方法を提供するものである。
【００４８】
本発明では、補助露光法と露光面積密度法とを組み合わせた二層間近接効果補正は、α＞０の時、各描画図形、補助露光図形ごとに、その位置での露光面積密度ｐ，ｐ１を参照し、式（１０）のηを代入した式（８），式（９）によって補正された照射時間を用いて露光する。また、補助露光法のみの場合であっても、描画図形露光と補助露光との比率を変えて、例えばη１＞η０の場合には、下式のように式（８），式（９）を定義し直して用いると、描画図形の露光時間は一定となり、補助露光のみでの二層間近接効果補正が実現できることになる。
【００４９】
Ｉ１＝Ｉ０／［１＋２×η１］                            …式（１１）
Ｉ２＝Ｉ０×(η１−η×ｐ)／{(１＋η）×(１＋２×η１)} …式（１２）
なお、いずれの場合でも、下層パターンの露光面積密度ｐ１もまた適切な後方散乱範囲で空間的に平滑化されている必要がある。
【００５０】
また、実際の実現方法として、予め式（１０）の蓄積エネルギー量の比率ηを式（８），式（９）に代入したものを整理し、次式を満足する新しい擬似露光面積密度ｐ２，ｐ３を計算しておいてもよい。
【００５１】
Ｉ１＝Ｉ０／［１＋２×η１×ｐ２］                      …式（１３）
Ｉ２＝｛η１／（１＋η１）｝×Ｉ０×α×（１−ｐ３）    …式（１４）
予めこの計算を行っておけば、それぞれの式において場所に依存する変数が擬似露光面積密度ｐ２，ｐ３の一つずつとなるので、実際の露光時に、描画図形，補助露光図形ごとにその位置での疑似露光面積密度ｐ２、または擬似露光面積密度ｐ３を読み出し、一対一で粒子線照射量に変換することができ、回路構成を簡単にすることが出来る。
【００５２】
次に、以上に述べた近接効果補正処理の具体的な実施例を説明する。
【００５３】
図１は図１０で説明した可変成形型荷電粒子線描画装置の主要部分の構成を示すブロック図である。制御用計算機１の補助記憶装置２から入力された描画パターンデータ３は一旦高速のバッファメモリ４に記憶され、描画時に高速に読み出される。読み出された描画パターンデータ３は通常多くのデータ圧縮処理が行われているので、まず、その圧縮データを復元回路５で一つ一つの基本図形データへと復元する。次にその基本図形を図形分解回路６において１回で露光可能な特定寸法以下の矩形データの集まりに分解する。この図形分解回路６からの出力は粒子線照射時間Ｔ，矩形図形の縦横寸法（Ｗ，Ｈ），位置座標（Ｘ，Ｙ）からなっている。近接効果補正機能の必要の無い従来型の可変成形型描画装置では、照射時間Ｔは照射時間生成回路７に入力されて粒子線の照射／非照射タイミング信号Ｓ２に変換され、縦横寸法（Ｗ，Ｈ）はＤＡ変換器８に入力されて粒子線断面形成用のアナログ信号Ｓ３に変換され、さらに位置座標（Ｘ，Ｙ）はＤＡ変換器９に入力されて位置偏向用のアナログ信号Ｓ４に変換され、それぞれ荷電粒子線鏡体部１０の描画の制御に用いられている。
【００５４】
すなわち、図１に示した可変成形型荷電粒子線描画装置の描画制御回路は、１つの矩形図形を露光するたびに、矩形図形の位置（Ｘ，Ｙ），矩形図形の縦，横幅（Ｗ，Ｈ）、さらに荷電粒子を照射する時間Ｔをその制御データとして出力するように構成されている。従来の露光面積密度法による近接効果補正は、前述の特開平３−２２５８１６号公報に記載されたように、図１に示す図形分解回路６の後段に、近接効果補正回路１３を新たに付加することによって、小領域ごとの露光量の計算処理、および描画図形ごとの照射時間の変更を行う。本発明の内容を説明する前に、まず、この近接効果補正回路１３の処理内容に付いて詳細に説明する。
【００５５】
図４に図１に示した近接効果補正回路１３の機能ブロック図を、図５（ａ）に試料面上における描画図形の例を、図５（ｂ）に記憶回路における露光面積密度の例を示す。
【００５６】
図５(ａ)において、試料面５０１の面上を例えば図示のように、１５個の小領域５０２に分けるとする。各小領域５０２にはそれぞれ異なった形状の描画図形５０３が含まれている。各小領域５０２には、小領域番号５０４が付けられる。図５（ｂ）において、図４に示す記憶回路２３のメモリにこの小領域番号５０４が付けられる。
【００５７】
説明を解り易くするために、上述した矩形図形の位置（Ｘ，Ｙ）の位置座標Ｘ，Ｙは０〜１０２３の値を取るものと仮定する。このとき、Ｘ，Ｙは各々１２ビットのデータである。
【００５８】
まず、Ｙの上位４ビットを上位とし、Ｘの上位４ビットを下位とする８ビットの数値Ｓ１１を、図４に示す選択回路２２を介して記憶回路２３の番地を示すメモリ領域へ入力する。そして、Ｙが０〜６３でＸが０〜６３である小領域が、記憶回路２３の０番地に対応し、Ｙが０〜６３でＸが６４〜１２８である小領域が記憶回路２３の１番地に対応するというように、６４×６４毎に区切られた小領域が記憶回路２３の１つの番地に対応するようにする。ここで、図５（ａ），図５（ｂ）に示すように、この番地の番号が小領域番号５０４である。露光動作に先立って、記憶回路２３の対応する小領域は全て“０”が書き込まれているものとする。
【００５９】
次に、露光すべき描画図形の矩形データの１つ１つについて、Ｘ，Ｙ座標を記憶回路２３の番地とし、乗算器２４によって計算されたＷ×Ｈの値Ｓ１２を記憶回路２３のその番地の読み出された内容Ｓ１６に加算器２６で加算する。そして、選択回路２８を介して再び記憶回路２３に書き込むようにしておく。すなわち、図５（ｂ）に示すように、メモリ５０５に露光面積密度データが小領域５０４毎に保持される。このようにすると、全露光データの露光動作が終了した時点では、記憶回路２３の中に各小領域ごとの図形面積の総和が記憶されることになる。
【００６０】
厳密に言えば、矩形データが複数の小領域にまたがることもあるので、この方法で図形面積の総和を精密に計算できるわけではない。しかし、通常、露光される矩形の寸法が小領域の寸法に比べて十分に小さいので、この図形面積の総和と実際との差は無視できる。
【００６１】
このようにして記憶回路２３の内部に小領域単位の露光面積が記憶できた。次は、各小領域の数値をその近傍の小領域の数値を用いて平滑化し、マクロな露光量分布を計算する。具体的な方法の一つは、各小領域の数値をその小領域を中心とする５×５個の小領域の数値の重み付け加算値で置き換えることである。この場合、パターン領域から外れる小領域は、露光量が０であると仮定して計算する。
【００６２】
後方散乱の強度は、通常、ガウス型の重み付け平滑化で近似することが出来る。近接効果の及ぶ範囲が広く、５×５個の小領域よりもさらに広範囲での平滑化が必要な場合には、５×５個の小領域での平滑化処理を広範囲にわたって複数回繰り返すことにより、後方散乱の強度を求める。このような計算は、図４に示すように、単に記憶回路２３の内容を読み出して重み付け加算し、再び書き込むだけであるから、記憶回路２３に計算回路２９を付加するだけで、十分に実施可能である。すなわち、計算回路２９より所望の小領域に対応するアドレス信号Ｓ13を選択回路２２を介して記憶回路２３に入力し、その時の記憶回路２３の出力Ｓ１６を用いて平滑化計算を行い、その結果のＳ１４を選択回路２８を介して記憶回路２３に再び書き込む。
【００６３】
なお、専用の計算回路を付加せずに、描画装置の制御用計算機に記憶回路の内容を読み込み、計算後に再び記憶回路に書き込むようにしてもよい。
【００６４】
試料の下層パターンが近接効果を有する場合は、下層パターンデータを入力することにより、同様の手順で下層パターンの露光面積密度を作成することが出来る。図６に、試料の下層パターンが近接効果を有する場合の露光面積密度の作成手順のフローチャートを示す。
【００６５】
始めに、ステップ６０１で露光面積密度用記憶装置にデータエリアを３面分用意し、その領域のデータを０にクリアする。次に、ステップ６０２で描画パターンデータファイル６０９から描画するパターンデータを読み出し、バッファメモリに入力する。次に、ステップ６０３で描画するパターンデータの露光面積密度を露光面積密度用記憶装置６１０の３面のうちの第１面に作成する。次に、ステップ６０４で露光面積密度用記憶装置６１０から第１面の露光面積密度を読み出し、線形フィルタにより、隣接する小領域間の面積密度の差が小さくなるように修正して、スムージングする。次に、ステップ６０５で描画パターンデータファイル６０９から下層のパターンデータをバッファメモリに入力する。次に、ステップ６０６で下層パターンデータの露光面積密度を第２面に作成する。次に、ステップ６０７で第２面の露光面積密度を線形フィルタによりスムージングする。次に、ステップ６０８で第１面と第２面の露光面積密度を合成し、第３面に最終露光面積密度を作成する。このようにして、二層間補正時の露光面積密度が作成される。
【００６６】
実際の描画時には、矩形データの位置座標によって、対応する小領域の修正された露光量を図４に示す記憶回路２３から読み出すことが出来るので、その信号Ｓ１６を変換回路３２ａによって補正係数に変換し、選択回路３４の出力信号Ｓ１７として乗算器３３に入力する。乗算器３３では、矩形データの付属情報である照射時間Ｔにこの補正係数Ｓ１７を掛け、新しい照射時間データＴ′とする。この実施例では照射時間の変換に乗算器３３を用いているが、照射時間の標準値が既知の場合には、加減算によって変換しても等価にできる。また、変換回路３２ａは、予め適切な値を計算して記憶させておいた読み出し専用回路で実現することも出来るし、その都度外部から変換値を書き込むことの出来る記憶回路で構成し、記憶回路２３の出力信号Ｓ１６をアドレスとしてその内容を読み出すこともできる。この変換回路３２ａでは、露光量の大きいところでは小さい補正係数を出力するようにし、露光量の小さいところでは大きな補正係数を出力するようにする。このようにすれば、パターン密度が大きく露光量の多いところでは自然に照射時間の少ない露光を行うことになり、近接効果の影響を大幅に小さくすることが出来る。
【００６７】
図７に、描画パターンデータを露光する手順のフローチャートを示す。
【００６８】
始めに、ステップ７０１では、描画パターンデータファイル７０９から描画パターンデータを読み出し、バッファメモリに入力する。次に、ステップ７０２で入力図形データをバッファメモリから読み出し、ステップ７０３で図形データを描画図形データに分解する。次に、ステップ７０４で、描画図形データ位置での露光面積密度を記憶装置７１０から読み出す。次に、ステップ７０５で、露光面積密度を用いて描画図形データの露光時間を補正する。次に、ステップ７０６で、試料面上に描画図形を露光する。次に、ステップ７０７で全描画図形データの露光が終了したかどうかを判定し、終了していない場合はステップ７０４へ戻り、終了した場合はステップ７０８で、全入力図形データの露光が終了したかどうかを判定し、終了していない場合はステップ７０２へ戻り、終了した場合は露光を終了する。
【００６９】
また、描画図形の位置での露光量をより精密に得るために、各小領域の値をその領域の中心位置の値と考えて、各図形位置の図４に示す露光量の値Ｓ１６をその周辺の小領域の露光量の値から線形補間で求める。このようにすれば、近接効果の補正が更に木目細かく実施できることになる。この場合でも、回路は前述の実施例よりもやや複雑になるが、特別の知識なしで実現できる。
【００７０】
図１中の近接効果補正回路１３の詳細は図４で述べたが、次に、図１中の他の部分について説明する。
【００７１】
本発明で採用する補助露光のための図２（チ）に示した補助露光パターンは、描画領域全体の形状を表わすパターンであるが、通常は、荷電粒子線の偏向可能範囲中の大きな一つの矩形パターンである。もちろん、描画制御手順の都合によって、描画領域全体をカバーするようなより小さな矩形パターンの集まりであっても良い。その補助露光パターンのデータは、順次、選択回路１２によって図形分解回路６に入力され、荷電粒子線の一回の照射で露光できる補助露光図形へと分解される。
【００７２】
分解された個々の補助露光図形は、図４のところで既に説明したように、その位置データによって対応する位置の露光面積密度ｐが記憶回路２３から読み出され、描画図形とは異なる変換回路３２ｂによって露光面積密度ｐから補正係数へと変換され、その補正係数を入力とする乗算器３３によって予め定められた照射時間Ｔを補正して描画される。この場合の照射時間Ｔは、通常補助露光図形に依存しない一定値である。
【００７３】
図８に、補助露光の手順のフローチャートを示す。始めに、ステップ８０１では、描画領域データファイル８０７から描画領域データを補助露光パターンとして読み出す。次に、ステップ８０２で補助露光パターンを補助露光図形データに分解する。次に、ステップ８０３で、補助露光図形データ位置での露光面積密度を記憶装置８０８から読み出す。次に、ステップ８０４で、露光面積密度を用いて補助露光図形データの露光時間を補正する。次に、ステップ８０５で、試料面上に補助露光図形を露光する。次に、ステップ８０６で全補助露光図形データの露光が終了したかどうかを判定し、終了していない場合はステップ８０３へ戻り、終了した場合は露光を終了する。
【００７４】
図４に示した変換回路３２ａ，変換回路３２ｂでの変換は、描画図形を露光する時には前述の式（８）に従い、補助露光図形の露光の時は式（９）に従うようにする。ここで、ｐは記憶回路から読み出される露光面積密度、Ｉ０は予め与えられる露光量、η，αは定数である。したがって、予め露光面積密度ｐに依存する補正データを計算してデータテーブルとして記憶しておき、露光面積密度ｐの値によってデータテーブルの中の該当する値を読み出すようにすると、容易に実現できる。
【００７５】
図４に示した変換回路３２ａ，変換回路３２ｂは、それぞれ描画図形と補助露光の補正用である。α＝１の場合には補助露光法と等価な処理が実現できる。この時、補助露光のためのパターンデータは単純な少数の矩形パターンで済み、かつ露光時間も一定値で良いので、補助露光のために外部から与えるべきデータの量は極めて少なくて済むという利点がある。
【００７６】
次に、補助露光を併用した二層間補正時の露光面積密度の求め方を述べる。下層パターンの影響を加味した近接効果補正の場合には、予め描画パターンと下層パターンの露光面積密度ｐ，ｐ１を求め、さらに露光面積密度ｐ，ｐ１を基に前述の式（１３），式（１４）を満足する疑似露光面積密度ｐ２，ｐ３を図４に示す計算回路２９で計算する。そして、描画図形を露光する時にはその位置の疑似露光面積密度ｐ２を読み出して変換回路３２ａと乗算器３３とで前述の式(１３)で荷電粒子線照射量を求め、照射時間補正を行う。また、補助露光図形を露光する時にはその位置の疑似露光面積密度ｐ３を読み出して変換回路３２ｂと乗算器３３とで前述の式（１４）で荷電粒子線照射量を求め、照射時間補正を行う。
【００７７】
なお、疑似露光面積密度ｐ２，ｐ３への露光面積密度変換処理を省略し、露光ごとにその位置の露光面積密度ｐ，ｐ１を読み出して前述の式（１１）、および式（１２）の変換を行うことも出来るが、計算処理回路の規模が大きくなるので、予め疑似露光面積密度ｐ２，ｐ３を計算しておく方が有利である。
【００７８】
この補助露光を併用した二層間補正時の露光面積密度の作成手順のフローチャートを図９に示す。始めに、ステップ９０１で露光面積密度用記憶装置にデータエリアを４面分用意し、その領域のデータを０にクリアする。次に、ステップ９０２で描画パターンデータファイル９１０から描画するパターンデータを読み出し、バッファメモリに入力する。次に、ステップ９０３で描画するパターンデータの露光面積密度ｐを露光面積密度用記憶装置９１１の４面のうちの第１面に作成する。次に、ステップ９０４で露光面積密度用記憶装置９１１から第１面の露光面積密度ｐを読み出し、線形フィルタにより、隣接する小領域間の面積密度の差が小さくなるように修正して、スムージングする。次に、ステップ９０５で描画パターンデータファイル９１０から下層のパターンデータをバッファメモリに入力する。次に、ステップ９０６で下層パターンデータの露光面積密度ｐ１を第２面に作成する。次に、ステップ９０７で第２面の露光面積密度ｐ１を線形フィルタによりスムージングする。次に、ステップ９０８で第１面と第２面の露光面積密度ｐ，ｐ１を合成し、第３面に疑似露光面積密度ｐ２を作成する。次に、ステップ９０９で第１面と第２面の露光面積密度ｐ，ｐ１を合成し、第４面に疑似露光面積密度ｐ３を作成する。このようにして、露光面積密度が作成される。
【００７９】
なお、始めに試料面上の全描画領域について補助露光図形の露光を行い、次に試料面上の全描画領域について描画図形のメインの露光を行なうと、同じ領域を露光するために二回の位置合わせが必要である。そこで、ひとつの領域について補助露光図形の露光と描画図形のメインの露光とを行い、次に試料を移動させて次の領域の補助露光図形の露光と描画図形のメインの露光とを行えば、位置合わせが一回で済み、時間の節約になる。
【００８０】
特に、従来のような、補助露光処理のために焦点をぼかした荷電粒子線を照射する手段と、描画のための手段とを切り替える場合には、それぞれの準備のための時間がかかるが、本発明による補助露光方法では、制御用計算機からの制御信号により補助露光処理と描画図形露光処理とを切り替えるので、高速で露光を切り替えることが可能である。
【００８１】
さらに、試料を移動させ荷電粒子線を追従偏向させながら、補助露光図形の露光と描画図形のメインの露光とを行えば、さらに、時間の節約になる。
【００８２】
また、補助露光図形の露光と描画図形のメインの露光とは、順序をかえても効果は変わらないので、補助露光図形の露光の後に描画図形のメインの露光を行っても、補助露光図形の露光の前に描画図形のメインの露光を行ってもよい。
【００８３】
また、上記実施例では、矩形断面を持つ可変成形型荷電粒子線描画装置を取り上げたが、３角形状や、Ｌ字型形状などの任意の断面形状を持つ荷電粒子線であってもよい。描画装置にはその形状を制御する数値信号が含まれているので、計算回路によってその断面積を計算することが可能であり、どのような断面形状を持つ荷電粒子線であっても、本発明の実施には支障がない。
【００８４】
また、特定回路パターンの形状を選択して可変成形のためのアパーチャとし、そのパターンを繰り返して描画する機能を持った描画装置に上記した本発明を適用する場合は、特定パターンの断面積は予め解っているのでその面積をパラメータとし、それぞれのパラメータに対応する露光面積密度を累積加算すればよい。
【００８５】
また、本発明の実施例は、露光面積密度や疑似露光面積密度を、描画装置の内部に設けた計算機で計算する場合であるが、これらを予め別の計算装置で計算し、描画に先立って描画装置に送信してもよい。
【００８６】
また、本発明の実施例では、描画図形は特定形状のアパーチャを通過した荷電粒子線の一回の照射で一括露光されるが、アパーチャが荷電粒子線の断面積よりも大きく、荷電粒子線がアパーチャを走査して露光する場合であってもよい。
【００８７】
以上の構成により、従来よりも簡易でかつ高精度の近接効果補正を実現することができ、荷電粒子線による極微細なパターンの形成が可能になる。
【００８８】
また、本発明の補助露光方式を用いた近接効果補正は、補助露光のための大量の補助露光パターンデータおよび露光時間データを必要とせず、荷電粒子線の焦点をぼかして露光する特別の装置構成を必要としないので、描画装置が小型化できる。
【００８９】
また、本発明の補助露光方式を用いた近接効果補正では、従来の補助露光方式では困難だった下層パターンの影響を加味した二層間補正が可能である。下層に荷電粒子線の反射率の高い重金属による配線パターンなどがあると、配線パターンの上とそうでないところでは近接効果の補正量が変化し、全ての場所で同時に微細パターンを形成することが困難であったが、本発明の補助露光方式を用いればそれが可能になる。これは、半導体ウェハ上の極微細回路パターンを荷電粒子線で直接描画して形成する場合に特に有効である。
【００９０】
また、本発明の露光面積密度法と補助露光法とを組み合わせた描画方法は、一回の荷電粒子線照射で露光できる面積が大きくなった時に、単純な露光面積密度法では、面積密度の急変する部分で露光パターンの線幅に起こる僅かなずれを、少なくする効果がある。すなわち、同じ線幅精度でも大きな図形を一括して描画することが可能になり、描画のスループットが向上する。
【００９１】
また、本発明によれば、従来の荷電粒子線描画方法に比べて、より高い精度の描画が可能になり、極めて微細な半導体パターンの形成が可能になる。
【００９２】
（付記）
１．荷電粒子線の照射により試料上に描画パターンを露光する際に、前記試料上のパターン部分を照射する主露光工程と、前記試料上の描画領域の全面を補助露光する工程とを含むパターン形成方法であって、前記描画領域の全面を補助露光する工程は、前記描画領域を面積の等しい複数の小領域に分割し、各小領域ごとに前記荷電粒子線を照射する面積値を計算する工程と、前記各小領域ごとに計算されたその周辺の小領域の面積値との重み付け加算によって前記計算された面積値を修正する工程と、前記描画領域の全面に対して複数の補助露光図形を生成する工程と、前記修正された面積値を参照して前記生成された補助露光図形の露光量を決定する工程とを備えたことを特徴とするパターン形成方法。
【００９３】
２．描画すべきパターン領域の全面を対象とし、描画すべきパターン領域を補助露光パターンと考えて、１度の露光で描画可能な補助露光図形に分解し、露光面積密度法と同じく、予め描画パターンから計算された面積密度を補助露光図形ごとに参照し、補助露光図形の位置の面積密度が大きければ露光時間が短くなるように、逆に面積密度が小さければ露光時間が長くなるように補助露光時間を決定することを特徴とするパターン形成方法。
【００９４】
３．さらに、露光面積密度法に補助露光を併用し、相対的に照射量の少ない補助露光を露光面積密度法の補助として用いる構成とすることを特徴とするパターン形成方法。
【００９５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、露光面積密度法，補助露光法の問題点を解決し、微細パターンを近接効果の影響を少なくして描画できる荷電粒子線描画装置およびパターン形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】可変成形型荷電粒子線描画装置の主要部分の構成を示すブロック図。
【図２】描画パターンの例を説明する図と荷電粒子線による露光のエネルギー量を示すグラフ。
【図３】電子線が照射される試料の縦断面図。
【図４】近接効果補正回路の機能ブロック図。
【図５】試料面上における描画図形の例と記憶回路における露光面積密度の例を示す説明図。
【図６】試料の下層パターンが近接効果を有する場合の露光面積密度の作成手順を示すフローチャート。
【図７】描画パターンデータを露光する手順を示すフローチャート。
【図８】補助露光の手順を示すフローチャート。
【図９】補助露光を併用した二層間補正時の露光面積密度の作成手順を示すフローチャート。
【図１０】可変成形型荷電粒子線描画装置の構成を示す縦断面図。
【符号の説明】
１…制御用計算機、２…補助記憶装置、３…描画パターンデータ、４…バッファメモリ、５…復元回路、６…図形分解回路、７…照射時間生成回路、１１…補助露光パターン発生回路、１２，２２…選択回路、１３…近接効果補正回路、２３…記憶回路、１００４…電子線、１００８…試料、１０１２…計算機、１０２７…近接効果補正部、１０２９…露光量マップ。
【図１】
0003812266.tif 000005
【図２】
0003812266.tif 000006
【図３】
0003812266.tif 000007
【図４】
0003812266.tif 000008
【図５】
0003812266.tif 000009
【図６】
0003812266.tif 000010
【図７】
0003812266.tif 000011
【図８】
0003812266.tif 000012
【図９】
0003812266.tif 000013
【図１０】
0003812266.tif 000014