CN110687755A - 照射量校正量的取得方法、带电粒子束描绘方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施方式涉及照射量校正量的取得方法、带电粒子束描绘方法及带电粒子束描绘装置。本实施方式的照射量校正量的取得方法具备：使用带电粒子束描绘装置，通过路径数不同的多重描绘将带电粒子束向基板照射而描绘评价图案的工序；测定上述评价图案的尺寸的工序；根据与各路径数对应的评价图案的尺寸测定结果，计算每1路径的尺寸变动量的工序；及基于上述每1路径的尺寸变动量、及表示图案尺寸的变化量相对于带电粒子束的照射量的变化量的比的似然，计算每1路径的照射量变动量的工序。

Description

照射量校正量的取得方法、带电粒子束描绘方法及装置
技术领域
本发明涉及照射量校正量的取得方法、带电粒子束描绘方法及带电粒子束描绘装置。
背景技术
伴随LSI的高集成化，半导体器件中要求的电路线宽逐年微细化。为了对半导体器件形成期望的电路图案，采用如下方法：使用缩小投影型曝光装置，将在石英上所形成的高精度的原图图案(掩模、或者尤其是在步进曝光装置、扫描器中使用的原图图案也被称为中间掩模。)缩小转印到晶片上的方法。高精度的原图图案通过电子束描绘装置来描绘，并使用所谓的电子束光刻技术。
在电子束描绘装置中，通过偏转器使电子束偏转而进行描绘。电子束的偏转中使用DAC(数字·模拟变换器)放大器。作为这种使用了DAC放大器的束偏转的作用，举出束发射的形状、尺寸的控制、发射位置的控制及束的消隐(blanking)等。例如，使用消隐偏转器使束偏转，根据是否通过孔径(aperture)将束遮蔽，来切换束的关断和开启，而控制照射时间。
伴随着光刻技术的进展、基于EUV的短波长化，掩模描绘所必要的电子束的发射数增加。另一方面，为了确保微细化所必要的线宽精度，通过使抗蚀剂低灵敏度化并提高照射量，来谋求发射噪声及图案的边缘粗糙度的降低。伴随着发射数和照射量的增加，描绘时间增加。因此，正在研究通过提高电流密度来谋求描绘时间的缩短。
但是，如果想要将增加了的照射能量的量通过更高密度的电子束以短时间进行照射，则存在基板温度上升而抗蚀剂灵敏度变化、线宽精度劣化的、被称为所谓的抗加热(resist heating)的现象会发生的问题。为了抑制抗加热的影响，进行将必要的照射量分为多次的描绘(曝光)的多重描绘。
对消隐偏转器施加电压的DAC放大器，在电压的上升或下降中有倾斜。因此，往往相对于期望的设定照射时间而言，实际的照射时间(有效照射时间)变短。有效照射时间相对于设定照射时间的不足量也被称为发射时间偏差量。通过有该发射时间偏差量，在多重描绘中，若改变路径数(多重度)，则存在图案尺寸变动的问题。例如，路径数为4的情况下的发射时间偏差量(的合计)，是路径数为1的情况下的发射时间偏差量的4倍，在路径数为4的情况与路径数为1的情况之间，有效照射时间不同，描绘图案的尺寸变动。
发明内容
本发明提供抑制描绘图案的尺寸根据多重描绘的路径数而变动的照射量校正量的取得方法、带电粒子束描绘方法及带电粒子束描绘装置。
本发明的一个方式的照射量校正量的取得方法，具备：使用带电粒子束描绘装置，通过路径数不同的多重描绘将带电粒子束向基板照射而描绘评价图案的工序；测定上述评价图案的尺寸的工序；根据与各路径数对应的评价图案的尺寸测定结果，计算每1路径的尺寸变动量的工序；基于上述每1路径的尺寸变动量、及表示图案尺寸的变化量相对于带电粒子束的照射量的变化量的比的似然，计算每1路径的照射量变动量的工序。
附图说明
图1是本发明的实施方式的描绘装置的概略图。
图2是表示主偏转区域和副偏转区域的概念图。
图3(a)、图3(b)是说明发射时间偏差量的图。
图4是说明同实施方式的照射量校正量的取得方法的流程图。
图5是表示评价图案的一例的图。
图6是表示路径数与描绘图案的尺寸之间的关系的一例的曲线。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施的方式进行说明。在本实施方式中，对使用电子束作为带电粒子束的一例的构成进行说明。但是，带电粒子束不限于电子束，也可以是使用了离子束等带电粒子的束。
图1是本发明的实施方式的描绘装置的概略构成图。如图1所示，描绘装置100具备描绘部150和控制部160。描绘装置100是电子束描绘装置的一例。描绘部150具备电子镜筒102及描绘室103。在电子镜筒102内，配置有电子枪201、照明透镜202、消隐偏转器(消隐器)212、消隐孔径214、第1成形孔径203、投影透镜204、成形偏转器205、第2成形孔径206、物镜207、主偏转器208及副偏转器209。也可以在主偏转器208的下方还设置有副副偏转器。
在描绘室103内，配置至少能够在XY方向上移动的XY工作台105。在XY工作台105上，配置成为描绘对象的基板101。基板101包括用于制造半导体装置的曝光用的掩模、硅晶片等。掩模包括掩模基板。
从电子枪201(放出部)放出的电子束200，在消隐偏转器212内通过时在消隐偏转器212的作用下，在束开启的状态被控制以通过消隐孔径214，在束关断的状态下被偏转以使束整体被消隐孔径214所遮蔽。从束关断的状态变为束开启、然后变为束关断为止在消隐孔径214通过的电子束200成为1次的电子束的发射。
消隐偏转器212控制要通过的电子束200的朝向，交替地生成束开启的状态和束关断的状态。以各发射的照射时间向基板101照射的电子束200的每次发射的照射量可调整。
在消隐偏转器212和消隐孔径214通过由此生成的各发射的电子束200，通过照明透镜202将具有矩形的孔的第1成形孔径203整体照明。这里，使电子束200首先成形为矩形。
然后，通过第1成形孔径203后的孔径像的电子束200，被投影透镜204投影于第2成形孔径206上。在成形偏转器205的作用下，第2成形孔径206上的孔径像被偏转控制，能够使束形状和束尺寸变化。这种可变成形，每次发射都进行，通常，每次发射被成形为不同的束形状和束尺寸。
通过第2成形孔径206后的电子束200，被物镜207对焦，并在主偏转器208及副偏转器209的作用下偏转，而照射到在连续地移动的XY工作台105上配置的基板101的期望的位置。如以上那样，在各偏转器的作用下，电子束200的多次发射依次被偏转到基板101上。
图2是表示主偏转区域和副偏转区域的概念图。如图2所示那样，在用描绘装置100描绘期望的图案的情况下，基板101的描绘区域，以通过主偏转器208能够偏转的宽度在例如Y方向上被分割为条纹状的多个描绘区域(条纹)1。并且，对于各条纹1，在X方向上也以与条纹的Y方向的宽度相同的宽度被分开。该分开后的区域，成为通过主偏转器208能够偏转的主偏转区域2。将该主偏转区域2进一步细分化后的区域成为副偏转区域3。
副偏转器209用于高速并且高精度地控制每次发射的电子束200的位置。因此，偏转范围限定于副偏转区域3，超过该区域的偏转通过用主偏转器208使副偏转区域3的位置移动来进行。另一方面，主偏转器208用于控制副偏转区域3的位置，在包括多个副偏转区域3的范围(主偏转区域2)内移动。另外，在描绘中，XY工作台105在X方向上连续地移动，因此通过用主偏转器208使副偏转区域3的描绘原点随时移动(追踪)，从而能够追随XY工作台105的移动。
控制部160具有控制计算机110、偏转控制电路120、数字模拟转换(DAC)放大器(单元)132、134、136、138及存储装置140等。
控制计算机110具备发射数据生成部50、照射时间算出部52及描绘控制部54。发射数据生成部50、照射时间算出部52及描绘控制部54的各功能，既可以用软件构成，也可以用硬件构成。
偏转控制电路120与各DAC放大器132、134、136、138连接。DAC放大器132与副偏转器209连接。DAC放大器134与主偏转器208连接。DAC放大器136与成形偏转器205连接。DAC放大器138与消隐偏转器212连接。
从偏转控制电路120对DAC放大器138输出消隐控制用的数字信号。在DAC放大器138中，将数字信号转换为模拟信号并使之放大，在此基础上作为偏转电压施加给消隐偏转器212。通过该偏转电压使电子束200偏转，进行各发射的消隐控制。
从偏转控制电路120对DAC放大器136输出成形偏转用的数字信号。在DAC放大器136中，将数字信号转换为模拟信号并使之放大，在此基础上作为偏转电压施加给成形偏转器205。通过该偏转电压使得电子束200偏转到第2成形孔径206的特定的位置，形成期望的形状及尺寸的电子束。
从偏转控制电路120对DAC放大器134输出主偏转控制用的数字信号。DAC放大器134将数字信号转换为模拟信号并使之放大，在此基础上作为偏转电压施加给主偏转器208。通过该偏转电压使得电子束200偏转，各发射的束偏转到副偏转区域3的描绘原点。另外，在XY工作台105一边连续移动一边进行描绘的情况下，该偏转电压中也包含追随于工作台移动的追踪用的偏转电压。
从偏转控制电路120对DAC放大器132输出副偏转控制用的数字信号。DAC放大器132将数字信号转换为模拟信号并使之放大，在此基础上作为偏转电压施加给副偏转器209。通过该偏转电压，电子束200偏转到副偏转区域3内的发射位置。
存储装置140是例如磁盘装置，存储用于对基板101描绘图案的描绘数据。该描绘数据是设计数据(布局数据)被转换为描绘装置100用的格式的数据，从外部装置向存储装置140输入并保存。
发射数据生成部50对于保存于存储装置140的描绘数据，进行多级的数据转换处理，将成为描绘对象的各图形图案分割为通过1次的发射能够照射的尺寸的发射图形，并生成成为描绘装置固有的格式的发射数据。发射数据中按每次发射包含例如对各发射图形的图形种类进行表示的图形代码、图形尺寸、发射位置、照射时间等。所生成的发射数据被暂时存储在存储器(省略图示)中。
发射数据中包含的照射时间，通过照射时间算出部52来算出。照射时间算出部52考虑接近效应、模糊效应、负载效应等引起图案的尺寸变动的要因，计算描绘区域的各位置处的电子束的照射量(剂量)Q，并对所计算出的照射量Q除以电流密度及多重描绘的路径数(多重度)n而得到的时间加上发射时间偏差量Ts，而计算照射时间。
关于发射时间偏差量Ts，使用图3(a)、(b)进行说明。电子束的照射时间通过基于消隐偏转器212的束的开启/关断切换来控制。消隐偏转器212通过从DAC放大器138施加的电压，使电子束200偏转，并进行消隐控制。
如果如图3(a)所示那样、DAC放大器138的输出电压的上升、下降是垂直的，则为期望的设定照射时间T1，但实际上，如图3(b)所示那样，DAC放大器在电压的上升或下降中有倾斜。因此，相对于期望的设定照射时间T1而言，实际的照射时间(有效照射时间)T2变短。有效照射时间T2相对于设定照射时间T1的不足量为发射时间偏差量Ts(＝T1－T2)。
在本实施方式中，将作为基板101的评价用基板载置于XY工作台105上，描绘后述的评价图案，根据描绘出的图案的尺寸测定结果，计算发射时间偏差量Ts。然后，将计算出的发射时间偏差量Ts经由输入部(省略图示)向控制计算机110输入。
按照图4所示的流程图对成为照射量校正量的发射时间偏差量Ts的取得方法进行说明。
使用描绘装置100，通过多重描绘方式，在基板101上改变路径数(多重度)而描绘评价图案(步骤S1～S3)。评价图案例如是线和空间图案(日文：ラインアンドスペースパターン)、接触孔图案。例如，如图5所示那样，将路径数变化为2、3、4，而描绘沿着x方向、y方向的线和空间图案P1～P6。在将描绘评价图案时的照射量设为D的情况下，在路径数为2时，每1路径的照射量为D/2，在路径数为3时，每1路径的照射量为D/3。
在评价图案的描绘后(步骤S3＿是)，进行显影、蚀刻等的处理，并测定所形成的图案的尺寸(线宽)(步骤S4)。图案尺寸根据路径数而变动，如例如图6所示那样，路径数越多，则照射时间的不足量越大，尺寸越小。
另外，描绘评价图案的基板、曝光装置、显影装置等，使用与制造实际的产品时相同的部件。
根据尺寸测定结果，计算每1路径的尺寸变动量Vcd。例如，根据图6所示的3点的数据，用最小二乘法，求出每1路径的尺寸变动量(倾斜)。然后，如以下的数式1所示那样，用每1路径的尺寸变动量Vcd除以事前求出的似然(Dose Latitude，以下记载为DL)，计算每1路径的照射量变动量Vd(步骤S5)。
数式1：Vd＝Vcd/DL
DL是相对于剂量(照射量)的变化量的、线宽(CD)的变化量的比，例如是使剂量变化了1％的情况下的线宽的变化量。DL依赖于图案密度，因此描绘并计算与评价图案相同程度的图案密度的图案。DL根据按每个尺寸而使用的抗蚀剂、遮光膜的材质、构成、显影、蚀刻等的掩模加工工序的差异而变动。因此，通过如本实施方式那样将DL使用于计算，从而能够使计算出的发射时间偏差量进一步最优化。
接下来，如以下的数式2所示那样，对每1路径的照射量变动量Vd乘以描绘评价图案时的照射量D，计算不足的照射量Ds(步骤S6)。
数式2：Ds＝Vd·D
如以下的数式3所示那样，用不足的照射量Ds除以描绘评价图案时的电流密度J，而计算发射时间偏差量Ts(步骤S7)。
数式3：Ts＝Ds/J
将根据沿着x方向的线和空间图案P1、P3、P5的尺寸测定结果而计算出的发射时间偏差量Ts及根据沿着y方向的线和空间图案P2、P4、P6的尺寸测定结果而计算出的发射时间偏差量Ts进行平均而得到的值向控制计算机110输入。对用多重描绘的各路径的照射量除以电流密度而得到的时间加上所输入的发射时间偏差量，计算各发射的照射时间，并登记为发射数据。
在描绘工序中，使用发射数据进行描绘处理。描绘控制部54将发射数据转送至偏转控制电路120。偏转控制电路120将达到在发射数据中设定的照射时间的偏转数据(消隐信号)向消隐偏转器212用的DAC放大器138输出。
通过设为考虑了用本实施方式的方法所取得的发射时间偏差量的照射时间，从而能够使设定照射时间T1与有效照射时间T2之差非常小。因此，能够抑制描绘图案的尺寸根据多重描绘的路径数而变动。
在上述实施方式中，对用将路径数设为2、3、4的3种路径数来描绘评价图案的例子进行了说明，但在计算每1路径的尺寸变动量Vcd时，只要用至少2种路径数来描绘评价图案即可。
在上述实施方式中，对将通过外部装置计算出的发射时间偏差量Ts向控制计算机110输入的例子进行了说明，但也可以将每1路径的照射量变动量Vd向控制计算机110输入，并由控制计算机110(照射时间算出部52)来进行不足的照射量Ds及发射时间偏差量Ts的算出。也可以将不足的照射量Ds向控制计算机110输入，并由控制计算机110来进行发射时间偏差量Ts的算出。
另外，本发明并不原封不动地限定为上述实施方式，在实施阶段，在不脱离其主旨的范围内能够将构成要素变形并具体化。另外，通过上述实施方式所公开的多个构成要素的适当的组合，能够形成各种发明。例如，可以从实施方式所示的全部构成要素中删除几个构成要素。进而，也可以将跨不同的实施方式的构成要素适当组合。

Claims (7)

1.一种照射量校正量的取得方法，具备：
使用带电粒子束描绘装置，通过路径数不同的多重描绘将带电粒子束向基板照射而描绘评价图案的工序；
测定上述评价图案的尺寸的工序；
根据与各路径数对应的评价图案的尺寸测定结果，计算每1路径的尺寸变动量的工序；以及
基于上述每1路径的尺寸变动量、及表示图案尺寸的变化量相对于带电粒子束的照射量的变化量的比的似然，计算每1路径的照射量变动量的工序。
2.如权利要求1所述的照射量校正量的取得方法，其中，还具备：
基于上述每1路径的照射量变动量及上述评价图案描绘时的照射量，计算不足的照射量的工序；以及
基于上述不足的照射量及上述评价图案描绘时的带电粒子束的电流密度，计算带电粒子束的照射时间的不足量即发射时间偏差量的工序。
3.如权利要求2所述的照射量校正量的取得方法，其中，
上述评价图案包括沿着第1方向的第1线和空间图案及沿着与上述第1方向正交的第2方向的第2线和空间图案，
计算使用上述第1线和空间图案的尺寸测定结果计算出的上述发射时间偏差量与使用上述第2线和空间图案的尺寸测定结果计算出的上述发射时间偏差量的平均值。
4.一种带电粒子束描绘方法，具备：
放出带电粒子束的工序；
使用消隐偏转器使上述带电粒子束偏转，并进行消隐控制，以达到束开启和束关断中的某一种状态的工序；
根据描绘数据来生成包含每次发射的束尺寸及发射位置在内的发射数据的工序；
对根据带电粒子束的照射量、多重描绘的路径数及电流密度求出的每1路径的照射时间，加上通过权利要求2所述的方法计算出的上述发射时间偏差量，而计算各发射的照射时间的工序；以及
基于包含计算出的照射时间在内的上述发射数据，对上述消隐偏转器、使束形状及束尺寸变化的偏转器、调整束照射位置的偏转器进行控制，而在基板上描绘图案的工序。
5.如权利要求4所述的带电粒子束描绘方法，其中，
上述描绘的工序中，进行控制，以使载置上述基板的工作台在第1方向上移动，
上述评价图案是沿着上述第1方向的第1线和空间图案及沿着与上述第1方向正交的第2方向的第2线和空间图案，上述发射时间偏差量是对使用上述第1线和空间图案及上述第2线和空间图案的尺寸测定结果分别计算出的第1发射时间偏差量及第2发射时间偏差量进行平均而求出的。
6.一种带电粒子束描绘装置，具备：
放出带电粒子束的放出部；
消隐偏转器，使上述带电粒子束进行偏转，并进行消隐控制，以达到束开启和束关断中的某一种状态；
发射数据生成部，根据描绘数据来生成包含每次发射的束尺寸及发射位置在内的发射数据；
输入部，受理通过权利要求1所述的方法计算出的每1路径的照射量变动量的输入；
照射时间算出部，基于上述每1路径的照射量变动量及上述评价图案描绘时的照射量，计算出不足照射量，基于上述不足照射量及上述评价图案描绘时的带电粒子束的电流密度，计算带电粒子束的照射时间的不足量即发射时间偏差量，对根据带电粒子束的照射量、多重描绘的路径数及电流密度求出的每1路径的照射时间，加上上述发射时间偏差量，而计算各发射的照射时间；以及
偏转控制部，基于包含计算出的照射时间在内的上述发射数据，对上述消隐偏转器、使束形状及束尺寸变化的偏转器、调整束照射位置的偏转器进行控制。
7.如权利要求6所述的带电粒子束描绘装置，其中，
具备工作台，该工作台载置上述基板，并在第1方向上移动，
上述评价图案是沿着上述第1方向的第1线和空间图案及沿着与上述第1方向正交的第2方向的第2线和空间图案，上述发射时间偏差量是对使用上述第1线和空间图案及上述第2线和空间图案的尺寸测定结果分别计算出的第1发射时间偏差量及第2发射时间偏差量进行平均而求出的。
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