JP4074240B2 - 偏向歪み補正システム、偏向歪み補正方法、偏向歪み補正プログラム及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、荷電粒子ビーム描画装置に関し、特に、荷電粒子ビーム描画装置の偏向器による偏向歪みを補正する偏向歪み補正システム、偏向歪み補正方法、偏向歪み補正プログラム及び半導体装置の製造方法に関する。

集積回路の微細化及び高密度化に伴い、電子ビーム（ＥＢ）や集束イオンビーム（ＦＩＢ）などの荷電粒子ビームを用いる荷電粒子ビーム描画装置が重要になりつつある。これらの荷電粒子ビーム描画装置は、半導体製造装置として、安定した稼動、高いスループット、及び微細加工性能が要求される。しかし、荷電粒子ビーム描画装置を構成する部品の加工精度や組み立て精度には限界があり、荷電粒子ビームを偏向する偏向器により偏向歪みが生じうる。この偏向歪みにより、荷電粒子ビームを偏向させた際に、荷電粒子ビームの実際の照射位置と設計段階で当初予定した照射位置とに位置ずれが生ずる場合がある。このため、荷電粒子ビームを精度良く照射するためには、偏向器による偏向歪みの補正を行うことが重要である。

従来、荷電粒子ビーム描画装置における偏向歪みの偏向歪み補正方法としては、荷電粒子ビームを偏向するステージ上の偏向領域を仮想的にマトリクス状に等分割し、その等分割された領域毎に偏向歪みを補正するための補正式の補正係数を算出し、算出された補正係数を用いた補正式から補正値を算出し、補正値に相当する偏向電圧を偏向器へフィードバックさせる方法が採用されている（例えば、特許文献１参照。）。また、他の偏向歪みの偏向歪み補正方法として、ステージ上に設けられたマトリクスの格子点位置においてマークの位置を検出することにより測定された照射位置とグリッドの設計値に基づいて補正係数を算出し、偏向領域全体に対する補正式から補正値を算出する方法も採用されている（例えば、特許文献２参照。）。
特公平７−１１１９４３号公報 特許第３３８８０６６号公報

しかしながら、偏向器により形成される電界及び磁界は、光軸から離れるほど不均一な分布となりやすいために、偏向歪みは荷電粒子ビームの光軸から離れるにしたがって大きくなる傾向にある。よって、上述したような偏向領域を等分割する方法では、光軸から離れるほど補正精度が低下する。一方、光軸から離れた位置でも優れた精度を得るために、偏向領域を仮想的に細かく等分割する方法も考えられる。しかし、偏向領域を細かく等分割する方法では、細かく等分割した偏向領域全体を網羅して補正を行うのには多大な時間を要し、スループットを低下させてしまう。即ち、偏向器による偏向歪みの補正精度と補正に要する時間はトレードオフの関係にあった。

上記の問題点を鑑み、本発明は、優れた精度且つ短時間で偏向器による偏向歪みを補正することができる偏向歪み補正システム、偏向歪み補正方法、偏向歪み補正プログラム及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の第１の特徴は、（イ）初期設定として荷電粒子ビームを偏向する偏向領域を複数の初期ブロックに等分割する手順と、（ロ）複数の初期ブロック毎に荷電粒子ビームを偏向して照射たときに生ずる初期位置ずれ量を算出する手順と、（ハ）初期位置ずれ量の変化率に応じて偏向領域を複数の主ブロックに分割する手順と、（ニ）複数の主ブロック毎に荷電粒子ビームを偏向して照射したときに生ずる主位置ずれ量を算出する手順と、（ホ）主位置ずれ量に基づいて偏向歪みを補正するための補正値を算出する手順とを含む偏向歪み補正方法であることを要旨とする。

本発明の第２の特徴は、（イ）初期設定として荷電粒子ビームを偏向する偏向領域を複数の初期ブロックに等分割する等分割手段と、（ロ）複数の初期ブロック毎に荷電粒子ビームを偏向して照射たときに生ずる初期位置ずれ量を算出する初期位置ずれ算出手段と、（ハ）初期位置ずれ量の変化率に応じて偏向領域を複数の主ブロックに分割する分割手段と、（ニ）複数の主ブロック毎に荷電粒子ビームを偏向して照射したときに生ずる主位置ずれ量を算出する位置ずれ算出手段と、（ホ）主位置ずれ量に基づいて偏向歪みを補正するための補正値を算出する補正手段とを備える偏向歪み補正システムであることを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、コンピュータに、（イ）初期設定として荷電粒子ビームを偏向する偏向領域を複数の初期ブロックに等分割する手順と、（ロ）複数の初期ブロック毎に荷電粒子ビームを偏向して照射たときに生ずる初期位置ずれ量を算出する手順と、（ハ）初期位置ずれ量の変化率に応じて偏向領域を複数の主ブロックに分割する手順と、（ニ）複数の主ブロック毎に荷電粒子ビームを偏向して照射したときに生ずる主位置ずれ量を算出する手順と、（ホ）主位置ずれ量に基づいて偏向歪みを補正するための補正値を算出する手順とを実行させる偏向歪み補正プログラムであることを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、製造工程の各段階に対応したデバイスパターンのレイアウトデータを層毎に生成する工程と、初期設定として荷電粒子ビームを偏向する偏向領域を複数の初期ブロックに等分割し、複数の初期ブロック毎に荷電粒子ビームを偏向して照射たときに生ずる初期位置ずれ量を算出し、初期位置ずれ量の変化率に応じて偏向領域を複数の主ブロックに分割し、複数の主ブロック毎に荷電粒子ビームを偏向して照射たときに生ずる主位置ずれ量を算出し、主位置ずれ量に基づいて偏向歪みを補正するための補正値を算出し、レイアウトデータに基づき、荷電粒子ビーム描画装置において補正値を用いて荷電粒子ビームを偏向することにより、各段階に対応した各層の露光用マスクをそれぞれ作製し、マスクのセットを用意する工程と、各段階において、（イ）半導体ウェハ上に感光膜を塗布する工程、（ロ）感光膜に対応する層の露光用マスクのデバイスパターンを描画し、加工用マスクを作製する工程、（ハ）加工用マスクを用いて半導体ウェハを加工する工程の各工程を繰り返すことを特徴とする半導体装置の製造方法であることを要旨とする。

本発明によれば、優れた精度且つ短時間で偏向器による偏向歪みを補正することができる偏向歪み補正システム、偏向歪み補正方法、偏向歪み補正プログラム及び半導体装置の製造方法を提供できる。

荷電粒子ビーム描画装置を用いて荷電粒子ビームを偏向するとき、シフト、倍率、回転、及び高次の歪み等の偏向器による偏向歪みにより、荷電粒子ビームの実際の照射位置が、設計段階で当初予定した所望の（以下において、単に「所望の」という。）照射位置からずれる場合がある。このため、実際の照射位置と所望の照射位置との位置ずれは、補正値（Ｘ₀，Ｙ₀）、所望の照射位置の座標（ｘ，ｙ）、補正係数ａ₀〜ａ₉，ｂ₀〜ｂ₉を用いて、以下の補正式（１）及び補正式（２）により、補正される。

X₀=a₀+a₁x+a₂y+a₃xy+a₄x₂+a₅y₂+a₆x₃+a₇y₃+a₈x₂y+a₉xy₂ ・・・・・（１）

Y₀=b₀+b₁x+b₂y+b₃xy+b₄x₂+b₅y₂+b₆x₃+b₇y₃+b₈x₂y+b₉xy₂ ・・・・・（２）

ここで、補正係数ａ₀，ｂ₀はオフセット値、補正係数ａ₁，ｂ₂は倍率、補正係数ａ₂，ｂ₁は回転、補正係数ａ₃〜ａ₉，ｂ₃〜ｂ₉は高次の歪みを補正するための値をとる。荷電粒子ビームを偏向する際には、所望の照射位置の座標を補正式（１）及び補正式（２）の右辺の項ｘ，ｙに代入し、予め設定された補正係数ａ₀〜ａ₉，ｂ₀〜ｂ₉を用いて、補正値（Ｘ₀，Ｙ₀）を算出する。この補正値（Ｘ₀，Ｙ₀）に相当する偏向電圧を偏向器に印加することにより、偏向歪みが補正される。しかし、予め設定された補正係数ａ₀〜ａ₉，ｂ₀〜ｂ₉の値が不正確であると、適切な補正値（Ｘ₀，Ｙ₀）が得られない場合がある。

適切な補正値（Ｘ₀，Ｙ₀）を算出するために、図７に示すように、荷電粒子ビームを偏向する偏向領域Ｆ（点線で示す外枠）を、仮想的に複数の初期ブロックＳＡ_ij（ｉ＝１〜４，ｊ＝１〜４）に等分割する。偏向領域Ｆは、光軸Ｏを基準にして、図６に示すような矩形の領域として定義される。そして、複数の初期ブロックＳＡ_ij毎に、複数の初期ブロックＳＡ_ijに内に規定される初期検出用位置ＰＡ_kl（ｋ＝１〜４，ｌ＝１〜４）をそれぞれ設定する。初期検出用位置ＰＡ_klは、例えば各初期ブロックＳＡ_ijの中心に設定する。また、初期検出用位置ＰＡ_klは、例えば偏向領域Ｆを複数の初期ブロックＳＡ_ijに分割する格子（グリッド）の交点に設定しても良い。更に、図９に示すように、設定した初期検出用位置ＰＡ_klに電粒子ビームを偏向して照射される位置を初期照射位置ＰＢ_klとする。初期照射位置ＰＢ_klは、初期検出用位置ＰＡ_klに対して、例えば光軸Ｏからの距離に対して偏向領域Ｆを回転させた位置にくる。その後、取得した初期照射位置ＰＢ_klと設定した初期検出用位置ＰＡ_klとの差を初期位置ずれ量（δｘｂ_kl，δｙｂ_kl）として算出する。

一方、図１０〜図１２に示すような初期照射位置ＰＣ_kl，ＰＤ_kl，ＰＥ_klがそれぞれ取得された場合も同様に、初期検出用位置ＰＡ_klとの初期位置ずれ量（δｘｃ_kl，δｙｃ_kl），（δｘｄ_kl，δｙｄ_kl），（δｘｅ_kl，δｙｅ_kl）がそれぞれ算出される。図１０に示した初期照射位置ＰＣ_klは、例えば初期検出用位置ＰＡ_klに対して偏向領域Ｆを一方向（紙面左右方向）に拡大させた位置にくる。図１１に示した初期照射位置ＰＤ_klは、初期検出用位置ＰＡ_klに対して、偏向領域Ｆを光軸Ｏからの距離に対して緩やかに非線形的に変化させた位置にくる。図１２に示した初期照射位置ＰＤ_klは、初期検出用位置ＰＡ_klに対して、偏向領域Ｆを光軸Ｏからの距離に対して急峻に非線形的に変化させた位置にくる。

本発明の実施の形態においては、上述したように算出された初期位置ずれ量（δｘｂ_kl，δｙｂ_kl），（δｘｃ_kl，δｙｃ_kl），（δｘｄ_kl，δｙｄ_kl），（δｘｅ_kl，δｙｅ_kl）の偏向領域Ｆ内の変化率に応じて、偏向領域Ｆを複数の主ブロックに分割する。例えば、図９及び図１０に示すように、初期位置ずれ量（δｘｂ_kl，δｙｂ_kl），（δｘｃ_kl，δｙｃ_kl）がそれぞれ、光軸Ｏ（紙面表裏方向）からの距離に対して線形的に変化している場合には、図１３に示すように、偏向領域Ｆを、光軸Ｏからの距離に対して大きさが線形的に変化するような複数の主ブロックＳＢ_mn（ｍ＝１〜７，ｎ＝１〜７）に分割する。図１３においては、主ブロックＳＢ₁₁、ＳＢ₂₂、ＳＢ₃₃、ＳＢ₄₄の一辺の長さの比が１：２：４：８である。また、主ブロックＳＢ₁₁、ＳＢ₂₂、ＳＢ₃₃、ＳＢ₄₄及び主ブロックＳＢ₁₄、ＳＢ₂₄、ＳＢ₃₄、ＳＢ₄₄のそれぞれの面積比は１：４：１６：６４、及び１：２：４：８である。

一方、図１１及び図１２に示すように、初期位置ずれ量（δｘｄ_kl，δｙｄ_kl），（δｘｅ_kl，δｙｅ_kl）がそれぞれ、光軸Ｏからの距離に対して非線形的に変化している場合には、図１４に示すように、偏向領域Ｆを光軸Ｏからの距離に対して大きさが非線形的に変化するような複数の主ブロックＳＣ_mnに分割する。図１４においては、主ブロックＳＣ₁₁、ＳＣ₂₂、ＳＣ₃₃、ＳＣ₄₄の一辺の長さの比が１：２：３：４である。また、主ブロックＳＣ₁₁、ＳＣ₂₂、ＳＣ₃₃、ＳＣ₄₄及び主ブロックＳＣ₁₄、ＳＣ₂₄、ＳＣ₃₄、ＳＣ₄₄のそれぞれの面積比は１：４：９：１６、及び１：２：３：４である。

特に、図１２に示すように初期位置ずれ量（δｘｅ_kl，δｙｅ_kl）の変化が急峻な場合には、例えば図１５及び図１６に示すような複数のブロックに分割する。図１５においては、複数の主ブロックＳＤ_mn（ｍ＝１〜７，ｎ＝１〜７）に分割され、主ブロックＳD_１１，ＳD_１２，ＳD_１２，ＳD_２１，ＳD_１７，ＳD_２７，ＳD_６１，ＳD_６７，ＳD_７１，ＳD_７２，ＳD_７６，ＳD_７７だけが、更に細かく等分割（例えば３×３＝９分割）されている。また、図１６に示した主ブロックは、図１３〜図１５に示した分割方法を組み合わせたものである。

上記複数の主ブロックＳＢ_mn，ＳＣ_mn，ＳＤ_m等を用いて、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偏向器による偏向歪みが補正される。

以上の説明を基礎として、次に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において同一或いは類似部分には同一或いは類似な符号を付している。ただし、図面は模式的なものである。また、本発明の実施の形態において、荷電粒子ビームとして電子ビームを一例に説明するが、荷電粒子ビームとしてはイオンビームを採用しても良い。即ち、イオンビームについても電子ビームの場合と同様に以下の説明を適用することができる。

本発明の実施の形態に係る荷電粒子ビーム描画装置（電子ビーム描画装置）は、図１に示すように、偏向歪み補正システム１、露光部２、及び制御回路３を備える。偏向歪み補正システム１及び制御回路３は、バス１０を介して互いに接続されている。

露光部２は、電子ビームを発生する電子銃１１と、電子ビームの照明条件を調整するコンデンサレンズ１４と、電子ビームを所望の形状に成形する第１成形アパーチャ１５及び第２成形アパーチャ（ＣＰアパーチャ）２０と、電子ビームをオン／オフさせるブランキングアパーチャ１６と、電子ビームをブランキングアパーチャ１６上へ偏向するブランキング偏向器１７ａ，１７ｂと、第２成形アパーチャ２０上に像面を形成する投影レンズ１８と、第２アパーチャが有するキャラクタを選択することにより第１及び第２成形アパーチャ１５，２０の光学的な重なりの程度を制御するキャラクタプロジェクション（ＣＰ）選択偏向器１９ａ，１９ｂと、電子ビームをマーク台（参照用チップ）２５や試料２７上に結像させる縮小レンズ２１及び対物レンズ２３と、電子ビームを偏向することによりマーク台２５や試料２７上の主照射位置を制御する対物偏向器（偏向器）２２ａ，２２ｂと、マーク台２５や試料２７上からの反射電子を検出する検出器２４と、電子ビームの寸法測定用のマーク台２５と、Ｘ方向及びＹ方向（水平方向）に移動可能なステージ２６と、電子ビーム検出用のファラデーカップ２８を備える。

ＣＰ選択偏向器１９ａ，１９ｂ及び対物偏向器２２ａ，２２ｂとしては、例えばコイルや静電型偏向器が使用可能である。また、対物偏向器２２ａ，２２ｂは、スループットを低下させることなく且つ高精度に偏向するために、主偏向器及び副偏向器、並びに偏向収差を最小にするための複数の偏向電極を有する。ステージ２６は、Ｘ方向及びＹ方向に移動させることにより、試料２７、ファラデーカップ２８、又はマーク台２５を選択可能である。ステージ２６上に配置される試料２７としては、半導体装置を製造する場合にはレジストを塗布したＳｉ等の半導体基板等を、露光用マスクを作製する場合にはレジストを塗布したガラス基板等を用いることができる。

マーク台２５には、例えば図５（ａ）に示すように、位置検出用のマークＭ₀が配置されている。マーク台２５には、少なくとも１つ以上のマークが配置されていれば良く、図５（ｂ）に示すように、位置検出用の複数のマークＭ₀〜Ｍ₈が配置されたマーク台２５ａを用いても良い。また、位置検出用のマークは、ステージ２６上に配置されていても良い。

図１に示した制御回路３は、レンズ制御回路３１、ブランキング偏向回路３２、ＣＰ選択回路３３、ビーム偏向回路３４、検出信号処理回路３５、及びステージ制御回路３６を有する。レンズ制御回路３１は、コンデンサレンズ１４に電子ビームの照明条件を調整させるための電圧を印加する。ブランキング偏向回路３２は、ブランキング偏向器１７ａ，１７ｂに電子ビームをオン／オフさせるための偏向電圧を印加する。ＣＰ選択回路３３は、ＣＰ選択偏向器１９ａ，１９ｂに、電子ビームの重なりの程度を制御させるための電圧を印加する。ビーム偏向回路３４は、対物偏向器２２ａ，２２ｂに電子ビームを偏向させるための偏向電圧を印加する。検出信号処理回路３５は、検出器２４により検出された反射電子を電気信号に変換してＣＰＵ４に伝達する。ステージ制御回路３６には、モーター２９及びレーザー測長計３０がそれぞれ接続されている。ステージ制御回路３６は、レーザー測長計３０で測定されたステージ２６の座標位置を参照しながらモーター２９を駆動することにより、ステージ２６の位置を制御する。

電子銃１１から発生した電子ビームは、コンデンサレンズ１４により所望の電流密度に調整され、第１成形アパーチャ１５に均一に照射される。第１成形アパーチャ１５を通過した電子ビームは、投影レンズ１８により、第２成形アパーチャ２０に照射される。第１及び第２成形アパーチャ１５，２０の光学的重なりによる電子ビームは、縮小レンズ２１及び対物レンズ２３により、試料２７上に結像される。このとき、ビーム偏向回路３４により印加される偏向電圧に応じて対物偏向器２２ａ，２２ｂが電界を形成することにより電子ビームが偏向される。また、試料２７を移動する場合、試料２７の不必要な部分が露光されないように、ブランキング偏向器１７ａ，１７ｂで電子ビームをブランキングアパーチャ１６上へ偏向することで、電子ビームをオフ、即ち試料２７の表面上に到達しないようにする。

一方、偏向歪み補正システム１は、中央処理装置（ＣＰＵ）４、入力装置５、出力装置６、主記憶装置７、一時記憶装置８、及びプログラム記憶装置９を備える。ＣＰＵ４は、図２に示すように、等分割手段４１、初期位置ずれ算出手段４２、分割手段４３、位置ずれ算出手段４４、及び補正手段４５を備える。等分割手段４１は、例えば図７に示すように、マーク台２５上で電子ビームを偏向する偏向領域Ｆを仮想的に複数の初期ブロックＳＡ_ijに等分割する。

図２に示した初期位置ずれ算出手段４２は、初期設定手段４２ａ、初期取得手段４２ｂ及び初期算出手段４２ｃを備える。初期設定手段４２ａは、例えば図７に示すように、複数の初期ブロックＳＡ_ij毎に、複数の初期ブロックＳＡ_ij内に規定される初期検出用位置ＰＡ_klをそれぞれ設定する。初期検出用位置ＰＡ_klは、図７に示すように複数の初期ブロックＳＡ_ijの中心に設定しても良く、或いは複数の初期ブロックＳＡ_ijの格子点位置に設定しても良い。初期取得手段４２ｂは、例えば図９に示すように、初期検出用位置ＰＡ_klに電子ビームを偏向して照射したときの初期照射位置ＰＢ_klをそれぞれ取得する。初期算出手段４２ｃは、例えば図９に示すように、初期検出用位置ＰＡ_klと初期照射位置ＰＢ_klとの差を初期位置ずれ量（δｘｂ_kl，δｙｂ_kl）として算出する。

図２に示した分割手段４３は、初期位置ずれ量（δｘｂ_kl，δｙｂ_kl）の偏向領域Ｆ内における変化率に応じて、偏向領域Ｆを複数の主ブロックに分割する。例えば、図９及び図１０に示すように、初期位置ずれ量（δｘｂ_kl，δｙｂ_kl）が光軸Ｏ（紙面表裏方向）からの距離に対して線形的に変化している場合、図１３に示すように、複数の主ブロックＳＢ_mnの大きさが光軸Ｏからの距離に対して線形的に変化するように分割する。また、図１１及び図１２に示すように、初期位置ずれ量（δｘｂ_kl，δｙｂ_kl）が光軸Ｏからの距離に対して非線形的に変化している場合、図１４に示すように、複数の主ブロックＳＢ_mnの大きさが光軸Ｏからの距離に対して非線形的に変化するように分割する。また、偏向領域が、初期ブロック毎の初期位置ずれ量の変化率が互いに異なる第１の領域及び第２の領域を有する場合、第１及び第２の領域の初期位置ずれ量の変化率にそれぞれ応じて、第１及び第２の領域を複数の主ブロックにそれぞれ分割する。換言すれば、分割手段４３は、初期位置ずれ量が大きく高い補正精度が要求される領域では比較的小さい主ブロックに細かく分割し、初期位置ずれ量が小さい領域では比較的大きい主ブロックに分割する。

図２に示した位置ずれ算出手段４４は、設定手段４４ａ、取得手段４４ｂ、及び算出手段４４ｃを備える。設定手段４４ａは、図１３に示すように、複数の主ブロックＳＢ_mn毎に、少なくとも一箇所以上の主検出用位置ＰＦ_op（ｏ＝０〜７，ｐ＝０〜７）をそれぞれ設定する。主検出用位置ＰＦ_opは、図１３に示すように複数の主ブロックＳＢ_mnの格子点位置に設定しても良く、複数の主ブロックＳＢ_mnの中心に設定しても良い。取得手段４４ｂは、図１７に示すように、主検出用位置ＰＦ_opそれぞれへ電子ビームを偏向したときの主照射位置ＰＧ_opを取得する。算出手段４４ｃは、主検出用位置ＰＦ_opと主照射位置ＰＧ_opとの主位置ずれ量（δｘ_op，δｙ_op）を算出する。

図２に示した補正手段４５は、電子ビームを所望の照射位置に偏向する際、例えば主位置ずれ量（δｘ_op，δｙ_op）に基づいて、上述した補正式（１）及び補正式（２）を用いて補正値（Ｘ₀，Ｙ₀）を算出する。具体的には、所望の照射位置の座標（ｘ，ｙ）から主位置ずれ量（δｘ_op，δｙ_op）を差し引いた値（ｘ−δｘ_op，ｙ−δｙ_op）を補正式（１）及び補正式（２）の右辺の項ｘ，ｙに代入して補正値（Ｘ₀，Ｙ₀）を算出する。

更に、ＣＰＵ４は、図示を省略した制御手段及び露光制御手段を更に備える。制御手段は、ＣＰＵ４、図１に示した制御回路３、入力装置５、及び出力装置６等の動作やこれらに対する信号等の入出力を制御する。露光制御手段は、図３に示した主記憶装置７のパターンデータ格納部７０から描画に必要なパターンデータを読み込み、図１に示した露光部２における電子ビームを用いた描画を制御する。

図１に示した主記憶装置７は、図３に示すように、パターンデータ格納部７０、ブロックデータ格納部７１、設計データ格納部７２、検出用位置格納部７３、照射位置格納部７４、位置ずれ量格納部７５、及び分割方法格納部７６を備える。パターンデータ格納部７０は、描画すべきパターンデータを格納する。ブロックデータ格納部７１は、等分割手段４１により偏向領域Ｆが等分割された複数の初期ブロックＳＡ_ij、及び分割手段４３により偏向領域Ｆが分割された複数の主ブロックＳＢ_mn等のデータを格納する。設計データ格納部７２は、図１に示した電子ビーム描画装置の電子光学系の構造のデータ、対物偏向器２２ａ，２２ｂの構造のデータ、及びマーク台２５ａ上のマークＭ₀〜Ｍ₈の配置間隔（格子点距離）等を格納する。検出用位置格納部７３は、初期設定手段４２ａ及び設定手段４４ａによりそれぞれ設定された初期検出用位置ＰＡ_kl及び主検出用位置ＰＦ_op等を格納する。照射位置格納部７４は、初期取得手段４２ｂ及び取得手段４４ｂによりそれぞれ取得された初期照射位置ＰＢ_kl及び主照射位置ＰＧ_op等を格納する。位置ずれ量格納部７５は、初期算出手段４２ｃ及び算出手段４４ｃによりそれぞれ算出された初期位置ずれ量（δｘｂ_kl，δｙｂ_kl）及び主位置ずれ量（δｘ_op，δｙ_op）等を格納する。分割方法格納部７６は、偏向領域Ｆを複数の主ブロックで種々に分割する分割方法のデータを予め格納する。

図１に示した入力装置５としては、例えばキーボード、マウスやボイスデバイス等が使用可能である。出力装置６としては、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、ＣＲＴディスプレイやプリンタ等を用いることができる。一時記憶装置８は、読み書き兼用メモリ（ＲＡＭ）等が組み込まれている。ＲＡＭはＣＰＵ４におけるプログラム実行中に利用される情報等を逐次記憶し、作業領域として利用される情報メモリ等として機能する。

プログラム記憶装置９は、ＣＰＵ４において実行されるプログラム（偏向歪み補正プログラム）を記憶している（偏向歪み補正プログラムの詳細は後に示す。）。プログラム記憶装置９としては、例えば半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスクや磁気テープなどのプログラムを記録することができるような記録媒体が使用可能である。具体的には、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯディスクやオープンリールテープ等がある。

（偏向歪み補正方法）
以下、本発明の実施の形態に係る偏向歪み補正方法を図４に示したフローチャートを参照して説明する。

（イ）ステップＳ１００において、図１に示すように、マーク台２５をステージ２６上に設置する。ステージ２６を移動させて、図６に矢印で示すようにマーク台２５上のマークＭ₀を、電子ビームを偏向する偏向領域Ｆの中心点と略一致する光軸Ｏ近傍に移動させる。そして、電子ビームを偏向させずにマークＭ₀へ照射して、検出器２４を用いてマークＭ₀の位置を検出する。マークＭ₀の位置と電子ビームの実際の照射位置との差に基づいて、マークＭ₀の位置と光軸Ｏが重なるようにステージ２６を移動させ、ステージ２６を位置決めする。

（ロ）ステップＳ１０１において、初期設定として、図２に示した等分割手段４１により、例えば図７に示すように、偏向領域Ｆを仮想的に複数の初期ブロックＳＡ_ij（ｉ＝１〜４，ｊ＝１〜４）に等分割する。複数の初期ブロックＳＡ_ijのデータは、図３に示したブロックデータ格納部７１へ格納される。

（ハ）ステップＳ１０２において、ブロックデータ格納部７１に格納された複数の初期ブロックＳＡ_ijのデータを図２に示した初期設定手段４２ａにより読み込んで、図７に示した複数の初期ブロックＳＡ_ij毎に、複数の初期ブロックＳＡ_ij内に規定される初期検出用位置ＰＡ_kl（ｋ＝１〜４，ｊ＝１〜４）をそれぞれ設定する。図７において、初期検出用位置ＰＡ_klは、例えば、初期ブロックＳＡ_ijの中心にそれぞれ設定される。設定された初期検出用位置ＰＡ_klは、図３に示した検出用位置格納部７３に格納される。

（ニ）ステップＳ１０３において、検出用位置格納部７３に格納された初期検出用位置ＰＡ_klに基づいて、ステージ２６を駆動して、図８（ａ）に示すように、マーク台２５上のマークＭ₀を初期検出用位置ＰＡ₀₀に配置し、初期検出用位置ＰＡ₀₀へ電子ビームを偏向する。マークＭ₀からの反射電子を検出器２４を用いて検出し、初期照射位置ＰＢ₀₀を初期取得手段４２ｂにより取得する。初期検出用位置ＰＡ₀₁〜ＰＡ₄₄に対してもマークＭ₀を順次移動して、同様にマークＭ₀に電子ビームを偏向し、マークＭ₀の位置を検出器２４を用いて検出し、図９に示すように初期照射位置ＰＢ₀₁〜ＰＢ₄₄を取得する。取得された初期照射位置ＰＢ_klは、図３に示した照射位置格納部７４に格納される。

（ホ）ステップＳ１０４において、照射位置格納部７４及び検出用位置格納部７３にそれぞれ格納された初期照射位置ＰＢ_kl及び初期検出用位置ＰＡ_klを図２に示した初期算出手段４２ｃにより読み込んで、図９に示した初期検出用位置ＰＡ_klと初期照射位置ＰＢ_klとの差を初期位置ずれ量（δｘｂ_kl，δｙｂ_kl）として算出する。算出された初期位置ずれ量（δｘｂ_kl，δｙｂ_kl）は、図３に示した位置ずれ量格納部７５に格納される。

（ヘ）ステップＳ１０５において、位置ずれ量格納部７５に格納された初期位置ずれ量（δｘｂ_kl，δｙｂ_kl）を図２に示した分割手段４３により読み込んで、分割方法格納部７６に格納された偏向領域Ｆの種々の分割方法から初期位置ずれ量（δｘｂ_kl，δｙｂ_kl）の変化の割合に応じて適宜分割方法を選択して、図１３に示すように、偏向領域Ｆを複数の主ブロックＳＢ_mn（ｍ＝１〜７，ｎ＝１〜７）に分割する。複数の主ブロックＳＢ_mnのデータは、図３に示したブロックデータ格納部７１へ格納される。

（ト）ステップＳ１０６において、ブロックデータ格納部７１に格納された複数の主ブロックＳＢ_mnのデータを図２に示した設定手段４４ａにより読み込んで、図１３に示すように、複数の主ブロックＳＢ_mn毎に、複数の主ブロックＳＢ_mn内に規定される少なくとも一箇所以上の主検出用位置ＰＦ_opを設定する。例えば図１３では、複数の主ブロックＳＢ_mnの４角の格子点位置に設定される。設定された主検出用位置ＰＦ_opは、図３に示した検出用位置格納部７３へ格納される。

（チ）ステップＳ１０７において、検出用位置格納部７３に格納された主検出用位置ＰＦ_opに基づいて、ステージ２６を移動させて図５（ａ）に示したマーク台２５のマークＭ₀を図１３に示した主検出用位置ＰＣ₀₀近傍に配置して、電子ビームをマークＭ₀へ偏向する。マークＭ₀からの反射電子を検出器２４を用いて検出することにより、図１７に示した主照射位置ＰＧ₀₀が図２に示した取得手段４４ｂにより取得される。他の主検出用位置ＰＦ₀₁〜ＰＦ₇₇に対してもマークＭ₀を順次移動して、同様にマークＭ₀に電子ビームを偏向し、マークＭ₀の位置を検出することにより、主照射位置ＰＧ₀₁〜ＰＧ₇₇が取得される。取得された主照射位置ＰＧ_opは、図３に示した照射位置格納部７４へ格納される。

（リ）ステップＳ１０８において、検出用位置格納部７３及び照射位置格納部７４にそれぞれ格納された主検出用位置ＰＦ_op及び主照射位置ＰＧ_opを図２に示した算出手段４４ｃにより読み込んで、主検出用位置ＰＦ_opと主照射位置ＰＧ_opとの主位置ずれ量（δｘ_op，δｙ_op）を算出する。例えば主ブロックＳＢ_４４における主位置ずれ量（δｘ₃₃，δｙ₃₃），（δｘ₃₄，δｙ₃₄），（δｘ₄₃，δｙ₄₃），（δｘ₄₄，δｙ₄₄）等の光軸Ｏから近い主位置ずれ量は租な間隔で算出される。一方、例えば主ブロックＳＢ_１１における主位置ずれ量（δｘ₀₀，δｙ₀₀），（δｘ₀₁，δｙ₀₁），（δｘ₁₀，δｙ₁₀），（δｘ₁₁，δｙ₁₁）等の光軸Ｏから離れた領域では、主位置ずれ量が密な間隔で算出される。算出された主位置ずれ量（δｘ_op，δｙ_op）は、図３に示した位置ずれ量格納部７５へ格納される。

（ヌ）ステップＳ１０９において、電子ビームを所望の照射位置に偏向する際には、位置ずれ量格納部７５から、複数の主ブロックＳＢ_mnのうち所望の照射位置が含まれる主ブロックに対応する主位置ずれ量（δｘ_op，δｙ_op）を補正手段４５により読み込んで、所望の照射位置の座標（ｘ，ｙ）から主位置ずれ量（δｘ_op，δｙ_op）分を差し引いた値（ｘ−δｘ_op，ｙ−δｙ_op）を補正式（１）及び補正式（２）の右辺の項ｘ，ｙに代入して補正値（Ｘ₀，Ｙ₀）を算出する。補正値（Ｘ₀，Ｙ₀）に相当する偏向電圧がビーム偏向回路３４から対物偏向器２２ａ，２２ｂへ印加されることにより、偏向歪みが補正される。

上述したように、偏向領域Ｆを細かく分割するほど偏向歪みを高精度に補正することができるが、相反して補正に要する時間が長くなり、スループットを低下させてしまう。例えば、高精度に補正するために図１３に示した最小の主ブロックＳＢ_１１の大きさで偏向領域Ｆを等分割すると、２２×２２＝４８４の領域の測定を行う必要があり、多大な時間を要する。

これに対して本発明の実施の形態によれば、例えば図１３に示すように７×７＝４９の領域に分割しているので、約１／１０倍のマーク検出回数及びマーク検出時間で済む。更に、初期位置ずれ量（δｘｂ_kl，δｙｂ_kl）の変化率に応じて分割方法を選択して偏向領域Ｆを複数の主ブロックＳＢ_mnに分割するので、高精度な補正を要する初期位置ずれ量（δｘｂ_kl，δｙｂ_kl）の変化率が比較的大きい領域では細かく分割されており、上述した４８４の領域に分割する場合に対して同程度の補正精度を取得することができる。このように、本発明の実施の形態によれば、優れた精度且つ短時間で対物偏向器２２ａ，２２ｂの偏向歪みを補正することができる。

更に、ステップＳ１０５において、偏向領域内の任意の領域（第１領域）における初期位置ずれ量の変化率が他の場所（第２の領域）における初期位置ずれ量の変化率と異なっている場合には、分割手段４３により、図１５に示すように、偏向領域Ｆ全体がまず第１の領域の変化率に応じた複数の主ブロックＳＤ_mn（ｍ＝１〜７，ｎ＝１〜７）に等分割し、第２の領域に対応する主ブロックＳD_１１，ＳD_１２，ＳD_１２，ＳD_２１，ＳD_１７，ＳD_２７，ＳD_６１，ＳD_６７，ＳD_７１，ＳＤ_７２，ＳD_７６，ＳD_７７だけを、更に細かく等分割（例えば３×３＝９分割）する。また、図１６に示すように、初期位置ずれ量の変化率に応じて、図１３〜図１５に示した分割方法を組み合わせて偏向領域Ｆを分割しても良い。

なお、上記偏向歪み補正方法においては、ステップＳ１０３において、図９に示した初期照射位置ＰＢ_klを取得した場合を一例として示したが、図１０〜図１２に示した初期照射位置ＰＣ_kl，ＰＤ_kl，ＰＥ_klを取得した場合でも同様に、優れた精度且つ短時間で対物偏向器２２ａ，２２ｂの偏向歪みを補正することができるのは勿論である。

（実施の形態の変形例）
本発明の実施の形態の変形例に係る電子ビーム描画装置は、図１８及び図１９に示すように、ＣＰＵ４ｘ及び主記憶装置７ｘが図２に示したＣＰＵ４及び主記憶装置７とそれぞれ異なる。図１８に示したＣＰＵ４ｘは、補正係数算出手段４６を更に備え、且つ補正手段４５ｘが図２に示した補正手段４５と異なる。

補正係数算出手段４６は、補正式（１）及び補正式（２）の補正係数ａ₀〜ａ₉，ｂ₀〜ｂ₉を未知数として、例えば設定手段４４ａにより設定される図１３に示した主検出用位置ＰＦ_opの座標を補正式（１）及び補正式（２）の右辺の項ｘ，ｙに代入し、取得手段４４ｂにより取得される図１７に示した主照射位置ＰＧ_opの座標を補正式（１）及び補正式（２）の左辺のＸ₀，Ｙ₀に代入し、連立方程式から新たな補正係数Ａ₀〜Ａ₉，Ｂ₀〜Ｂ₉を算出する。

例えば図９に示した初期位置ずれ量（δｘｂ_kl，δｙｂ_kl）の場合、算出される新たな補正係数Ａ₀〜Ａ₉，Ｂ₀〜Ｂ₉の値はＡ₁＞１、Ｂ₁＝１、Ａ₂〜Ａ₉，Ｂ₂〜Ｂ₉＝０である。また、図１０に示した初期位置ずれ量（δｘｂ_kl，δｙｂ_kl）の場合、新たな補正係数Ａ₀〜Ａ₉，Ｂ₀〜Ｂ₉の値はＡ₁＝Ｂ₁＝１、Ａ₂≠０、Ａ₀，Ａ₃〜Ａ₉，Ｂ₀，Ｂ₂〜Ｂ₉＝０である。また、図１１及び図１２に示した主位置ずれ量（δｘｂ_kl，δｙｂ_kl）の場合、新たな補正係数Ａ₀〜Ａ₉，Ｂ₀〜Ｂ₉の値はＡ₀〜Ａ₉，Ｂ₀〜Ｂ₉≠０である。

新たな補正係数Ａ₀〜Ａ₉，Ｂ₀〜Ｂ₉は、例えば図１３に示した偏向領域Ｆ全体で一組算出されても良く、偏向領域Ｆ全体で一組算出することでは補正が不十分な場合には、各主ブロックＳＢ_mn毎に補正係数Ａ₀〜Ａ₉，Ｂ₀〜Ｂ₉をそれぞれ算出すれば良い。また、複数の主ブロックＳＢ_mnのうち、例えば主位置ずれ量の変化率の大きい任意の複数の主ブロック（例えばＳＢ₁₁）に対して選択的に補正係数Ａ₀〜Ａ₉，Ｂ₀〜Ｂ₉をそれぞれ算出しても良い。

更に、補正係数算出手段４６は、新たな補正係数Ａ₀〜Ａ₉，Ｂ₀〜Ｂ₉の値が適切か否か検証しても良い。具体的には、新たな補正係数Ａ₀〜Ａ₉，Ｂ₀〜Ｂ₉を用いた補正式（１）及び補正式（２）に対して、例えば図１３に示した主検出用位置ＰＦ_opの座標を右辺の項ｘ，ｙに代入して補正値（Ｘ₀，Ｙ₀）を算出し、補正値（Ｘ₀，Ｙ₀）に相当する偏向電圧を対物偏向器２２ａ，２２ｂに印加して電子ビームを偏向する。図１９に示した主照射位置ＰＧ_opと主検出用位置とＰＦ_opの主位置ずれ量（δｘ_op，δｙ_op）が、任意に設定した誤差の許容範囲と比較することにより検証する。なお、主照射位置ＰＧ_opは、実際に測定し取得しても良く、シミュレーションを行い取得しても良い。

補正手段４５ｘは、補正係数算出手段４６により算出された新たな補正係数Ａ₀〜Ａ₉，Ｂ₀〜Ｂ₉を用いた補正式（１）及び補正式（２）を用いて補正値（Ｘ₀，Ｙ₀）を算出する。補正値（Ｘ₀，Ｙ₀）に相当する偏向電圧がビーム偏向回路３４から対物偏向器２２ａ，２２ｂへ印加されることにより対物偏向器２２a，２２ｂによる偏向歪みが補正される。

図１９に示した主記憶装置７ｘは、補正係数格納部７７を更に備える点が、図２に示した主記憶装置７と異なる。補正係数格納部７７は、図１９に示した補正係数算出手段４６により算出された新たな補正係数Ａ₀〜Ａ₉，Ｂ₀〜Ｂ₉を格納する。実施の形態の変形例に係る電子ビーム描画装置の他の構成は、図１に示した電子ビーム描画装置の構成と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。

以下、本発明の実施の形態の変形例に係る偏向歪み補正方法を、図２０のフローチャートを参照して説明する。

（イ）ステップＳ１００〜Ｓ１０８の手順は、図４に示した手順と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。ステップＳ１１０において、図１９に示した位置ずれ量格納部７５に格納された、複数の主ブロックＳＢ_mn毎の主検出用位置ＰＦ_opと主照射位置ＰＧ_opとの主位置ずれ量（δｘ_op，δｙ_op）に基づいて、図１８に示した補正係数算出手段４６が、補正式（１）及び補正式（２）を用いて、新たな補正係数Ａ₀〜Ａ₉，Ｂ₀〜Ｂ₉を算出する。新たな補正係数Ａ₀〜Ａ₉，Ｂ₀〜Ｂ₉の値は、補正係数格納部７７に格納される。更に、補正係数算出手段４６により、新たな補正係数Ａ₀〜Ａ₉，Ｂ₀〜Ｂ₉の値が適切か否か検証しても良い。検証した結果、新たな補正係数Ａ₀〜Ａ₉，Ｂ₀〜Ｂ₉の値が適切でない場合には、上述したステップＳ１０５の手順等に戻り、分割手段４３により初期位置ずれ量の変化率に応じて他の分割方法を選択して偏向領域Ｆを分割する等しても良い。

（ロ）ステップＳ１１１において、電子ビームを所望の照射位置に偏向する際には、図１９に示した補正係数格納部７７に格納された新たな補正係数Ａ₀〜Ａ₉，Ｂ₀〜Ｂ₉を補正手段４５ｘにより読み込んで、所望の照射位置の座標を新たな補正係数Ａ₀〜Ａ₉，Ｂ₀〜Ｂ₉を用いた補正式（１）及び補正式（２）の右辺の項ｘ，ｙに代入して補正値（Ｘ₀，Ｙ₀）が算出される。補正値（Ｘ₀，Ｙ₀）に相当する偏向電圧がビーム偏向回路３４から対物偏向器２２ａ，２２ｂへ印加されることにより、対物偏向器２２ａ，２２ｂによる偏向歪みが補正される。ステップＳ１１０において複数の主ブロックＳＢ_mn毎に補正係数Ａ₀〜Ａ₉，Ｂ₀〜Ｂ₉を算出した場合には、所望の照射位置の主ブロックに対応した補正係数Ａ₀〜Ａ₉，Ｂ₀〜Ｂ₉を読み込んで、これを用いて補正値（Ｘ₀，Ｙ₀）を算出することにより、より優れた精度で補正を行うことができる。

図１８に示したＣＰＵ４ｘを有する電子ビーム描画装置によれば、新たな補正係数Ａ₀〜Ａ₉，Ｂ₀〜Ｂ₉を算出し、新たな補正係数Ａ₀〜Ａ₉，Ｂ₀〜Ｂ₉を用いて補正値（Ｘ₀，Ｙ₀）を算出する場合でも、図１に示した電子ビーム描画装置と同様に、十分な補正の精度を取得することができ、スループットを向上できる。

なお、補正式（１）及び補正式（２）では、未知数Ａ₀〜Ａ₉，Ｂ₀〜Ｂ₉がそれぞれ１０個であるので、上述したようにステップＳ１１０において偏向領域Ｆ全体で一組の補正係数Ａ₀〜Ａ₉，Ｂ₀〜Ｂ₉を算出する場合には、ステップＳ１０６において主検出用位置ＰＦ_opを偏向領域Ｆ全体で１０箇所以上設定すれば良い。一方、複数の主ブロックＳＢ_mn毎に補正係数Ａ₀〜Ａ₉，Ｂ₀〜Ｂ₉を算出する場合には、主検出用位置ＰＦ_opを各複数の主ブロックＳＢ_mn毎に１０箇所以上設定すれば良い。

（半導体装置の製造方法）
次に、上述した電子ビーム描画装置を用いた半導体装置（ＬＳＩ）の製造方法について、図２２を参照して説明する。

本発明の実施例に係る半導体装置の製造方法は、図２２に示すように、ステップＳ１０における設計工程、ステップＳ２０におけるマスク製造工程及び、ステップＳ３０におけるチップ製造工程からなる。ステップＳ３０におけるチップ製造工程は、ステップＳ３１ａのシリコンウェハ上に集積回路を作り込む前工程（ウェハ工程）、ステップＳ３１ｂのダイシングから検査までの後工程（アセンブル工程）からなる。以下、各工程の詳細について説明する。

（イ）まず、ステップＳ１０において、プロセス・マスクシミュレーションが実施される。また、プロセス・マスクシミュレーションの結果と各電極に入力される電流や電圧の各値から、デバイスシミュレーションがなされる。このデバイスシミュレーションにより得られた電気的特性を用いてＬＳＩの回路シミュレーションが行われ、製造工程の各段階に対応したデバイスパターンのレイアウトデータを層毎に生成する。

（ロ）ステップＳ２０において、ステップＳ１０の設計工程で設計されたレイアウト等の表面パターンをもとにＣＡＤシステムを用いて、半導体チップの各層や内部構造にそれぞれ対応するマスクのパターンデータ（描画マスクデータ）がそれぞれ決定される。更に、図１に示した電子ビーム描画装置（パターンジェネレータ）において、初期設定として荷電粒子ビームを偏向する偏向領域を複数の初期ブロックに等分割し（図４のＳ１００，Ｓ１０１）、複数の初期ブロック毎に荷電粒子ビームを偏向して照射たときに生ずる初期位置ずれ量を算出し（Ｓ１０２〜Ｓ１０４）、初期位置ずれ量の変化率に応じて偏向領域を複数の主ブロックに分割し（Ｓ１０５）、複数の主ブロック毎に荷電粒子ビームを偏向して照射たときに生ずる主位置ずれ量を算出し（Ｓ１０６〜Ｓ１０８）、主位置ずれ量を格納する。そして、描画の際に主位置ずれ量に基づいて偏向歪みを補正するための補正値を算出する（Ｓ１０９）。電子ビーム露光装置において、レイアウトデータに基づいてこの補正値に相当する偏向電圧を偏向器に印加して偏向歪みを補正し、電子ビームを偏向することにより、石英ガラスなどのマスク基板上に各段階に対応した各層の露光用マスクをそれぞれ作製し、マスクのセットが用意される。

（ハ）次に、ステップＳ３１ａにおけるフロントエンド工程（基板工程）では、ステップＳ３１０における酸化工程、ステップＳ３１１におけるレジスト塗布工程、ステップＳ３１２におけるフォトリソグラフィ工程、ステップＳ３１３におけるイオン注入工程及びステップＳ３１４における熱処理工程等が繰り返して実施される。ステップＳ３１３においては、半導体ウェハ上に感光膜（フォトレジスト膜）がスピン塗布される。ステップＳ３１２においては、例えば露光装置（アライナー）を用いて、対応する層の露光用マスクのデバイスパターンが半導体ウェハ上の感光膜にステップ・アンド・リピート方式で露光されパターニングされて加工用マスクが作製される。ステップＳ３１３においては、作製された加工用マスクを用いて半導体ウェハが加工される。・・・・・一連の工程が終了すると、ステップＳ３１ｂへ進む。

（ニ）次に、ステップＳ３１ｂにおいて、基板表面に対して配線処理が施されるバックエンド工程（表面配線工程）が行われる。バックエンド工程では、ステップＳ３１５におけるＣＶＤ工程、ステップＳ３１６におけるレジスト塗布工程、ステップＳ３１７におけるフォトリソグラフィ工程、ステップＳ３１８におけるエッチング工程、ステップＳ３１９における金属堆積工程等が繰り返し実施される。ステップＳ３１７においては、例えば露光装置を用いて露光され、フォトレジストからなるエッチングマスクが形成される。・・・・・一連の工程が終了したら、ステップＳ３２へ進む。

（ホ）多層配線構造が完成し、前工程が完了すれば、ステップＳ３２において、ダイヤモンドブレード等のダイシング装置により、所定のチップサイズに分割される。そして、金属若しくはセラミックス等のパッケージング材料にマウントされ、チップ上の電極パッドとリードフレームのリードを金線で接続された後、樹脂封止などの所要のパッケージ組み立ての工程が実施される。

（ヘ）ステップＳ４０において、半導体装置の性能・機能に関する特性検査、リード形状・寸法状態、信頼性試験などの所定の検査を経て、半導体装置が完成される。ステップＳ５０において、以上の工程をクリアした半導体装置は、水分、静電気などから保護するための包装を施され、出荷される。

本発明の実施例に係る半導体装置の製造方法によれば、ステップＳ２０の手順において電子ビーム描画装置の優れた精度且つ短時間で偏向器による偏向歪みを補正することができる。したがって、歩留まり低下を回避し、生産コストを低減するとともに、短時間で量産が可能となる。

なお、ステップＳ２０において、図４のステップＳ１００〜Ｓ１０９と同様の手順を説明したが、図２０のステップＳ１００〜Ｓ１１１における主位置ずれ量に基づいて新たな補正係数Ａ₀〜Ａ₉，Ｂ₀〜Ｂ₉を算出して格納し（図２０のＳ１１０）、新たな補正係数Ａ₀〜Ａ₉，Ｂ₀〜Ｂ₉を用いて補正値を算出する手順を代わりに用いても良い。

また、図２２のステップＳ３１２及びＳ３１７のフォトリソグラフィ工程において、露光装置として、アライナーの代わりにステップＳ２０で図１に示した電子ビーム描画装置を用いても良い。図１に示した電子ビーム描画装置を用いて、上述したように図４のステップＳ１００〜１０９の手順等を行い偏向歪みを補正することにより、描画すべきデバイスパターンを半導体ウェハ上の感光膜に高精度に描画でき、歩留まりの低下を防止でき、生産コストを低減することがる。なお、この場合、ステップＳ２０で作成されたパターンデータに基づいて描画を行えばよく、ステップＳ２０においてマスクのセットを作製する手順は不要である。

（偏向歪み補正プログラム）
次に、本発明の実施の形態に係る偏向歪み補正プログラムの実行命令の詳細を説明する。

本発明の実施の実施の形態に係る偏向歪み補正プログラムは：（イ）等分割手段４１により荷電粒子ビームの偏向領域を複数の初期ブロックに等分割し、等分割した偏向領域のデータをブロックデータ格納部７１に格納する手順、（ロ）初期位置ずれ算出手段４２により複数の初期ブロック毎に荷電粒子ビームを偏向して照射たときに生ずる初期位置ずれ量を算出し、算出した初期位置ずれ量を位置ずれ量格納部７５に格納する手順、（ハ）分割手段４３により初期位置ずれ量の変化率に応じて偏向領域を複数の主ブロックに分割し、分割した偏向領域のデータをブロックデータ格納部７１に格納する手順、（ニ）位置ずれ算出手段４４により複数の主ブロック毎に荷電粒子ビームを偏向して照射たときに生ずる主位置ずれ量を算出し、算出した主位置ずれ量を位置ずれ量格納部７５に格納する手順、（ホ）主位置ずれ量に基づいて補正手段４５により偏向歪みを補正するための補正値を算出する手順等を図２のＣＰＵ４に実行させる。以上のような偏向歪み補正プログラムは、プログラム記憶装置９等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶させることができる。この記憶媒体を図１に示したＣＰＵ４のようなコンピュータシステム読み込ませ、偏向歪み補正プログラムを実行してコンピュータを制御することにより、上述した偏向歪み補正方法が実現可能である。

（その他の実施の形態）
本発明は、実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。 例えば、図４及び図２０のステップＳ１０３において、電子ビームが実際に照射された初期照射位置を図１８に示した初期取得手段４２ｂにより取得する場合を説明したが、初期取得手段４２ｂがシミュレータであっても良い。この場合、初期取得手段４２ｂにより、設計データ格納部７２に格納された対物偏向器２２ａ，２２ｂの構造、電子光学系の構造、及び偏向電圧等に基づいて、図２１に示すように仮想的に電子ビームを偏向して照射するシミュレーションを行い、電子ビームが仮想的に照射される主照射位置を取得する。

また、図４及び図２０のステップＳ１０１において、図７に示すように、説明の便宜上、４×４＝１６の初期ブロックＳＡ_１１〜Ｓ_４４に等分割しているが、等分割される数及び初期ブロックの大きさは、初期位置ずれ量（δｘｂ_kl，δｙｂ_kl）の変化率を確認できる範囲であれば特に限定されない。

また、図４及び図２０のステップＳ１０５において、図１３及び図１４には７×７＝４９、図１５には１４５、図１６には１３３の複数の主ブロックに分割された偏向領域Ｆをそれぞれ示すが、複数の主ブロックの数や大きさは、その測定及び補正に要する時間が任意に設定した範囲内であり、且つ十分な精度が得られる範囲であれば、特に限定されない。

また、補正式（１）及び補正式（２）に示した３次多項式の他にも、ｎ次（ｎ≧４）の多項式を用いることが可能であり、その場合には、図４及び図２０のステップＳ１０３及びＳ１０７においてｎ次の多項式の各項の係数となる未知数の数以上の箇所でマーク検出を行えば良い。

なお、図４及び図２０のステップＳ１０３において、初期照射位置ＰＢ_klをそれぞれ取得するために、図５（ａ）に示した１つのマークＭ₀を移動してマークＭ₀の位置を検出する場合を示したが、図５（ｂ）に示すように、複数のマークＭ₀〜Ｍ₈を配置したマーク台２５ａ用いて、ステージ２６を１回移動させることにより、初期検出用位置ＰＡ_kl及び主検出用位置ＰＢ_mnのそれぞれの複数に対応する複数のマークＭ₀〜Ｍ₈の位置を検出しても良い。複数のマークＭ₀〜Ｍ₈を用いれば、ステージ２６の移動に要する時間を短縮できる。この際、複数のマークＭ₀〜Ｍ₈の配置間隔に合わせて偏向領域Ｆを複数の初期ブロック及び主ブロックに分割するか、初期ブロック及び主ブロックの格子点距離に対応する複数のマークを有するマーク台を用いれば良い。また、図４及び図２０のＳ１０７においても同様に、複数のマークＭ₀〜Ｍ₈を配置したマーク台２５ａを用いても良い。

また、図４及び図２０に示したステップＳ１０３，Ｓ１０７の手順において、初期検出用位置ＰＡ_kl及び主検出用位置ＰＢ_mnに予め複数のマークを配置する場合、複数のマークの位置関係の誤差を持つ場合がある。この場合、予め位置関係の誤差のデータを主記憶装置７等に格納しておき、補正の際にマークの位置関係を測定し、マークの位置関係の誤差を補完（除去）して補正係数Ａ₀〜Ａ₉，Ｂ₀〜Ｂ₉を算出しても良い。また、複数のマークの数は特に限定されず、マークの数や所望の測定点の数に応じて適宜ステージ２６を移動して測定すれば良い。

また、上述したように、対物偏向器２２ａ，２２ｂは、主偏向器や副偏向器等、実際には複数の偏向器を有している。したがって、偏向歪みを有する偏向器へ印加する偏向電圧に相当する補正値（Ｘ₀，Ｙ₀）を算出してもよく、或いは偏向歪みを有する偏向器とは異なる偏向器へ印加する偏向電圧に相当する補正値（Ｘ₀，Ｙ₀）を算出しても良い。また、複数の偏向器へ印加する偏向電圧に相当する補正値（Ｘ₀，Ｙ₀）をそれぞれ算出しても良い。このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論であり、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の実施の形態に係る荷電粒子ビーム装置（電子ビーム描画装置）の一例を示す主ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る演算処理装置（ＣＰＵ）の一例を示す主ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る主記憶装置のデータ構造の一例を示す主ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る偏向歪み補正方法を説明するためのフローチャートである。 図５（ａ）は、本発明の実施の形態に係るマーク台の一例を示す上面図である。図５（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るマーク台の他の例を示す上面図である。 本発明の実施の形態に係るステージの位置決めを説明するための概略図である。 本発明の実施の形態に係る偏向領域が等分割された複数の初期ブロックの一例を示す概略図である。 図８（ａ）は、本発明の実施の形態に係るマークの移動を説明するための概略図である。図８（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るマークの移動を説明するための概略図である。 本発明の実施の形態に係る偏向領域内の初期位置ずれ量の一例を示す概略図（その１）である。 本発明の実施の形態に係る偏向領域内の初期位置ずれ量の一例を示す概略図（その２）である。 本発明の実施の形態に係る偏向領域内の初期位置ずれ量の一例を示す概略図（その３）である。 本発明の実施の形態に係る偏向領域内の初期位置ずれ量の一例を示す概略図（その４）である。 本発明の実施の形態に係る偏向領域が分割された複数の主ブロックの一例を示す概略図（その１）である。 本発明の実施の形態に係る偏向領域が分割された複数の主ブロックの一例を示す概略図（その２）である。 本発明の実施の形態に係る偏向領域が分割された複数の主ブロックの一例を示す概略図（その３）である。 本発明の実施の形態に係る偏向領域が分割された複数の主ブロックの一例を示す概略図（その４）である。 本発明の実施の形態に係る偏向領域内の主位置ずれ量の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態の変形例に係る中央処理制御装置（ＣＰＵ）の一例を示す主ブロック図である。 本発明の実施の形態の変形例に係る主記憶装置の一例を示す主ブロック図である。 本発明の実施の形態の変形例に係る偏向歪み補正方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態の変形例に係るシミュレーション結果を説明するための概略図である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１…偏向歪み補正システム
２…露光部
３…制御回路
４，４ｘ…ＣＰＵ
５…入力装置
６…出力装置
７，７ｘ…主記憶装置
８…一時記憶装置
９…プログラム記憶装置
１０…バス
１１…電子銃
１４…コンデンサレンズ
１５…第１成形アパーチャ
１６…ブランキングアパーチャ
１７ａ，１７ｂ…ブランキング偏向器
１８…投影レンズ
１９ａ，１９ｂ…ＣＰ選択偏向器
２０…第２成形アパーチャ
２１…縮小レンズ
２２ａ，２２ｂ…対物偏向器
２３…対物レンズ
２４…検出器
２５…マーク台
２６…ステージ
２７…試料
２８…ファラデーカップ
２９…モーター
３０…レーザー測長計
３１…レンズ制御回路
３２…ブランキング偏向回路
３３…ＣＰ選択回路
３４…ビーム偏向回路
３５…検出信号処理回路
３６…ステージ制御回路
４１…等分割手段
４２…初期位置ずれ算出手段
４２ａ…初期設定手段
４２ｂ…初期取得手段
４２ｃ…初期算出手段
４３…分割手段
４４…位置ずれ算出手段
４４ａ…設定手段
４４ｂ…取得手段
４４ｃ…算出手段
４５，４５ｘ…補正手段
４６…補正係数算出手段
７０…パターンデータ格納部
７１…ブロックデータ格納部
７２…設計データ格納部
７３…検出用位置格納部
７４…照射位置格納部
７５…位置ずれ量格納部
７６…分割方法格納部
７７…補正係数格納部
Ｆ…偏向領域
Ｍ₀〜Ｍ₈…マーク
Ｏ…光軸
ＰＡ_kl…初期検出用位置
ＰＢ_kl，ＰＣ_kl，ＰＤ_kl，ＰＥ_kl…初期照射位置
ＰＦ_op…主検出用位置
ＰＧ_op…主照射位置
ＳＡ_ij…初期ブロック
ＳＢ_mn，ＳＣ_mn，ＳＤ_mn…主ブロック

Claims (17)

1. 初期設定として荷電粒子ビームを偏向する偏向領域を複数の初期ブロックに等分割する手順と、
   前記複数の初期ブロック毎に前記荷電粒子ビームを偏向して照射たときに生ずる初期位置ずれ量を算出する手順と、
   前記初期位置ずれ量の変化率に応じて前記偏向領域を複数の主ブロックに分割する手順と、
   前記複数の主ブロック毎に前記荷電粒子ビームを偏向して照射したときに生ずる主位置ずれ量を算出する手順と、
   前記主位置ずれ量に基づいて偏向歪みを補正するための補正値を算出する手順
   とを含むことを特徴とする偏向歪み補正方法。
2. 前記初期位置ずれ量を算出する手順は、
   前記複数の初期ブロック毎に、前記初期ブロック内で規定される初期検出用位置を設定するステップと、
   前記初期検出用位置に前記荷電粒子ビームを偏向して照射される初期照射位置を取得するステップと、
   前記初期照射位置と前記初期検出用位置との前記初期位置ずれ量を算出するステップ
   とを含むことを特徴とする請求項１に記載の偏向歪み補正方法。
3. 前記初期照射位置を取得するステップは、実際に前記荷電粒子ビームを前記初期検出用位置へ偏向し、前記初期照射位置を取得することを特徴とする請求項２に記載の偏向歪み補正方法。
4. 前記初期照射位置を取得するステップは、仮想的に前記荷電粒子ビームを前記初期検出用位置へ偏向し、前記初期照射位置を取得することを特徴とする請求項２に記載の偏向歪み補正方法。
5. 前記複数の主ブロックに分割する手順は、前記初期位置ずれ量が光軸からの距離に対して非線形的に変化している場合、前記主ブロックの大きさが前記光軸からの距離に対して非線形的に変化するように分割することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の偏向歪み補正方法。
6. 前記複数の主ブロックに分割する手順は、前記初期位置ずれ量が光軸からの距離に対して線形的に変化している場合、前記主ブロックの大きさが前記光軸からの距離に対して線形的に変化するように分割することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の偏向歪み補正方法。
7. 前記複数の主ブロックに分割する手順は、前記偏向領域が、前記初期位置ずれ量の変化率が互いに異なる第１の領域及び第２の領域を有する場合、前記第１及び第２の領域の前記初期位置ずれ量の変化率にそれぞれ応じて、前記第１及び第２の領域を前記複数の主ブロックにそれぞれ分割することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の偏向歪み補正方法。
8. 前記主位置ずれ量を算出する手順は、
   前記複数の主ブロック毎に、前記主ブロック内で規定される主検出用位置を設定するステップと、
   前記主検出用位置に前記荷電粒子ビームを偏向して照射される主照射位置を取得するステップと、
   前記主照射位置と前記主検出用位置との前記主位置ずれ量を算出するステップ
   とを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の偏向歪み補正方法。
9. 前記主照射位置を取得するステップは、複数の前記主検出用位置に対応する複数のマークを配置して、前記複数のマークが配置された前記複数の主検出用位置に前記荷電粒子ビームを順次偏向することを特徴とする請求項８に記載の偏向歪み補正方法。
10. 前記主照射位置を取得するステップは、前記主検出用位置に１つのマークを順次配置して、前記マークの位置が配置された前記主検出用位置に前記荷電粒子ビームを偏向することを特徴とする請求項８に記載の偏向歪み補正方法。
11. 前記補正値を算出する手順は、
    前記主位置ずれ量に基づいて前記補正値を算出するための補正式の補正係数を算出するステップと、
    前記補正係数を用いて前記補正値を算出するステップ
    とを含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の偏向歪み補正方法。
12. 前記補正係数を算出するステップは、前記偏向領域全体で１組の前記補正係数を算出することを特徴とする請求項１１に記載の偏向歪み補正方法。
13. 前記補正係数を算出するステップは、前記主ブロック毎に１組の前記補正係数を算出することを特徴とする請求項１１に記載の偏向歪み補正方法。
14. 前記補正値を算出するステップは、前記荷電粒子ビームの主照射位置が含まれる前記主ブロックに対応する算出された前記補正係数を用いて前記補正値を算出することを特徴とする請求項１３に記載の偏向歪み補正方法。
15. 初期設定として荷電粒子ビームを偏向する偏向領域を複数の初期ブロックに等分割する等分割手段と、
    前記複数の初期ブロック毎に前記荷電粒子ビームを偏向して照射たときに生ずる初期位置ずれ量を算出する初期位置ずれ算出手段と、
    前記初期位置ずれ量の変化率に応じて前記偏向領域を複数の主ブロックに分割する分割手段と、
    前記複数の主ブロック毎に前記荷電粒子ビームを偏向して照射したときに生ずる主位置ずれ量を算出する位置ずれ算出手段と、
    前記主位置ずれ量に基づいて偏向歪みを補正するための補正値を算出する補正手段
    とを備えることを特徴とする偏向歪み補正システム。
16. コンピュータに、
    初期設定として荷電粒子ビームを偏向する偏向領域を複数の初期ブロックに等分割する手順と、
    前記複数の初期ブロック毎に前記荷電粒子ビームを偏向して照射たときに生ずる初期位置ずれ量を算出する手順と、
    前記初期位置ずれ量の変化率に応じて前記偏向領域を複数の主ブロックに分割する手順と、
    前記複数の主ブロック毎に前記荷電粒子ビームを偏向して照射したときに生ずる主位置ずれ量を算出する手順と、
    前記前記主位置ずれ量に基づいて偏向歪みを補正するための補正値を算出する手順
    とを実行させることを特徴とする偏向歪み補正プログラム。
17. 製造工程の各段階に対応したデバイスパターンのレイアウトデータを層毎に生成する工程と、
    初期設定として荷電粒子ビームを偏向する偏向領域を複数の初期ブロックに等分割し、前記複数の初期ブロック毎に前記荷電粒子ビームを偏向して照射たときに生ずる初期位置ずれ量を算出し、前記初期位置ずれ量の変化率に応じて前記偏向領域を複数の主ブロックに分割し、前記複数の主ブロック毎に前記荷電粒子ビームを偏向して照射たときに生ずる主位置ずれ量を算出し、前記主位置ずれ量に基づいて偏向歪みを補正するための補正値を算出し、前記レイアウトデータに基づき、前記荷電粒子ビーム描画装置において前記補正値を用いて前記荷電粒子ビームを偏向することにより、前記各段階に対応した各層の露光用マスクをそれぞれ作製し、マスクのセットを用意する工程と、
    前記各段階において以下の各工程を繰り返すことを特徴とする半導体装置の製造方法。
    （イ）半導体ウェハ上に感光膜を塗布する工程
    （ロ）前記感光膜に前記対応する層の露光用マスクのデバイスパターンを描画し、加工用マスクを作製する工程
    （ハ）前記加工用マスクを用いて前記半導体ウェハを加工する工程
    

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