CN111624857B - 带电粒子束描绘方法以及带电粒子束描绘装置 - Google Patents

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Abstract

一种带电粒子束描绘方法以及带电粒子束描绘装置，实施方式所涉及的带电粒子束描绘方法一边使基板移动一边对其照射带电粒子束，对将上述基板的描绘区域以宽度W分割而成的多个条带的每个依次描绘图案。在该方法中，将针对每个条带一边以设定的条带偏移量在上述条带的宽度方向上使上述条带的基准点偏移并且切换上述基板的移动方向、一边以多重度2n描绘上述多个条带的处理设为1次行程，进行S次上述行程的描绘处理，在上述行程的每个，以设定的行程偏移量在上述条带的宽度方向上使上述行程中的上述条带的基准点偏移而进行描绘，其中，n为1以上的整数，S为2以上的整数。

Description

带电粒子束描绘方法以及带电粒子束描绘装置
技术领域
本发明涉及带电粒子束描绘方法以及带电粒子束描绘装置。
背景技术
伴随着LSI的高集成化，半导体器件的电路线宽进一步微细化。作为形成用于在这些半导体器件形成电路图案的曝光用掩模(在步进式曝光装置或扫描式曝光装置中使用的掩模也被称为中间掩模)的方法，使用具有优异的清晰度的电子束描绘技术。
作为电子束描绘装置的一个方式，存在可变成形方式。在可变成形方式中，利用例如通过使其在第1成形光阑的开口和第2成形光阑的开口通过而成形的电子束而在载置于可动工作台的基板上描绘图形。
在电子束描绘装置中，将朝装置输入的设计数据转换成用于朝基板描绘电子束的描绘数据。描绘数据被分割成被称为条带(stripe)的长条状。各条带使用由主偏向器和副偏向器进行位置控制的成为描绘的单位的一次曝光(shot)描绘。条带的宽度由主偏向区域的宽度规定。
因主偏向器的偏向的偏斜，存在在条带的边界部分描绘的图形的连接精度或所描绘的图形的位置精度劣化的顾虑。作为改善图形的连接精度或位置精度的方法，公知有一边使条带偏移一边反复地重叠描绘图案的多重描绘。
图13示出多重描绘的描绘处理的一例。如图13所示，通过沿+x方向进行描绘处理的前向(FWD)描绘在各条带描绘图案，进行基板的描绘区域整面的第1次描绘。然后，将进行了1次描绘区域整面的描绘记为1次行程的描绘。在第1次行程的描绘处理后，使各条带朝y方向偏移而进行FWD描绘，进行第2次行程的描绘处理。
如图13所示，在描绘的进展方向始终为+x方向的FWD－FWD方式的情况下，在进行1个条带的描绘后，为了进行下一个条带的描绘而使工作台位置返回，工作台移动时间变长。因此，描绘时间变长。
如图14所示，通过形成为以条带为单位交替进行沿+x方向进行描绘处理的FWD描绘和沿－x方向进行描绘处理的后向(BWD)描绘的FWD－BWD方式，与FWD－FWD方式相比，能够缩短工作台移动时间。
如图14所示，在将第1次行程以及第2次行程以FWD－BWD方式处理的情况下，在描绘区域中，混杂有如下的区域：在第1次行程被FWD描绘且在第2次行程被BWD描绘的区域R101；在第1次行程以及第2次行程双方被BWD描绘的区域R102；在第1次行程被BWD描绘且在第2次行程被FWD描绘的区域R103；以及在第1次行程以及第2次行程双方被FWD描绘的区域R104。这成为改善描绘精度的障碍。
如图15的(a)～(d)所示，在一边使条带在y方向以比条带宽度小的宽度偏移一边以FWD－BWD方式进行多重描绘的方法中，与FWD－FWD方式相比，能够缩短工作台移动时间。并且，由于通过1次行程完成描绘，因此不需要图14所示方法那样的行程间的工作台移动时间，通量提高。
在电子束描绘装置中，定期地进行偏差修正，调整粒子束位置。但是，很少出现因随机成分而产生错误(error)，调整后的粒子束位置产生误差的情况。粒子束位置在下次的偏差修正中被修正至正确的位置。在如图13、14所示那样的多个行程的多重描绘中，即便当在某一行程中在描绘位置产生了误差的情况下，由于在其他的行程中在正确的位置描绘图案，因此能够降低误差的影响。
但是，关于图15的(a)～(d)所示的方法，由于仅在1次行程中实施描绘，因此，若在描绘位置产生误差，则如图16所示，会在描绘精度中直接显现出影响。这样，关于图15的(a)～(d)所示的方法，产生了存在时间依赖性的随机误差的情况下的描绘精度的劣化大。
发明内容
本发明提供一种能够抑制通量的降低、且能够通过多重描绘来提高描绘精度的带电粒子束描绘方法以及带电粒子束描绘装置。
基于本发明的一个方案的带电粒子束描绘方法是一边使基板移动一边对其照射带电粒子束，对将上述基板的描绘区域以宽度W分割而成的多个条带的每个依次描绘图案的带电粒子束描绘方法，其中，将针对每个条带一边以设定的条带偏移量在上述条带的宽度方向上使上述条带的基准点偏移并且切换上述基板的移动方向、一边以多重度2n描绘上述多个条带的处理设为1次行程，进行S次上述行程的描绘处理，在上述行程的每个，以设定的行程偏移量在上述条带的宽度方向上使上述行程中的上述条带的基准点偏移而进行描绘，其中，n为1以上的整数，S为2以上的整数。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的描绘装置的简要结构图。
图2是示出粒子束成形的例子的图。
图3是说明描绘动作的一例的概念图。
图4的(a)～(d)是说明描绘动作的一例的概念图。
图5是说明描绘动作的一例的概念图。
图6是说明描绘的多重度的图。
图7是说明描绘的多重度的图。
图8是说明描绘的多重度的图。
图9是示出各条带的位置的表。
图10是说明描绘动作的一例的概念图。
图11是说明描绘动作的一例的概念图。
图12是说明描绘动作的一例的概念图。
图13是说明描绘动作的一例的概念图。
图14是说明描绘动作的一例的概念图。
图15的(a)～(d)是说明描绘动作的一例的概念图。
图16是示出产生了错误的情况下的描绘结果的例子的图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是本发明的实施方式所涉及的电子束描绘装置的简图。图1所示的电子束描绘装置是具备控制部100和描绘部200的可变成形型的描绘装置。
描绘部200具备电子镜筒220和描绘室230。在电子镜筒220内配置有电子枪201、照明透镜202、消隐板203、第1成形光阑204、投影透镜205、成形偏向器206、第2成形光阑207、物镜208、主偏向器209、以及副偏向器210。
在描绘室230内配置有XY工作台211。在XY工作台211上载置有作为描绘对象的基板240。
当从设置于电子镜筒220内的电子枪201(射出部)射出的电子束B通过消隐板(消隐偏向器)203内时，利用消隐板203来切换是否将电子束照射至基板。
电子束B借助照明透镜202而被照射至具有矩形的开口32(参照图2)的第1成形光阑204整体。借助在第1成形光阑204的开口32通过，电子束B被成形为矩形。
通过第1成形光阑204后的第1光阑像的电子束B借助投影透镜205而投影至具有可变成形开口34(参照图2)的第2成形光阑207上。此时，借助偏向器206，投影至第2成形光阑207上的第1光阑像被实施偏向控制，能够使通过可变成形开口34的电子束的形状和尺寸变化(进行可变成形)。
通过第2成形光阑207的可变成形开口34后的第2光阑像的电子束B借助物镜208而进行对焦，且借助主偏向器209以及副偏向器210而被偏向，被照射至载置在连续移动的XY工作台211上的基板240。
图2是用于说明借助第1成形光阑204以及第2成形光阑207进行的粒子束成形的简图。在第1成形光阑204形成有用于成形电子束B的矩形的开口32。
并且，在第2成形光阑207形成有用于将通过第1成形光阑204的开口32后的电子束B成形为所期望的形状的可变成形开口34。通过第1成形光阑204的开口32和第2成形光阑207的可变成形开口34双方后的束形状的图形36描绘至搭载于连续移动的XY工作台211上的基板240的描绘区域。
如图1所示，控制部100具有控制计算机110、控制电路120以及存储部130。存储部130被从外部输入成为布局数据的描绘数据并进行存储。
控制计算机110从存储部130读取描绘数据，并进行多级的数据变换处理而生成曝光数据。曝光数据中包含曝光形状、曝光尺寸、曝光位置等信息。
控制电路120使用所生成的曝光数据来控制消隐板203、偏向器206、主偏向器209以及副偏向器210的偏向量、XY工作台211的移动速度等，进行描绘处理。控制电路120基于曝光数据所包含的曝光位置来控制主偏向器209以及副偏向器210的偏向量。
如图3所示，在电子束描绘装置中，基板240的描绘区域10被假想分割成长条状的多个条带区域20，以条带区域为单位进行描绘。条带区域20的宽度比利用主偏向器209能够偏向的宽度稍小。一边使XY工作台211在x方向连续移动，一边朝1个条带区域20上照射电子束B。主偏向器209使电子束B的曝光位置追随于XY工作台211的移动。在描绘完1个条带区域20后，使XY工作台105在y方向步进进给而在x方向(例如此次为反方向)进行下一个条带区域20的描绘动作。通过以蛇行的方式进行各条带区域20的描绘动作，能够缩短XY工作台211的移动时间。
关于电子束描绘装置，为了提高在条带区域20的边界部分描绘的图形的连接精度、所描绘的图形的位置精度，进行反复地重叠描绘图案的多重描绘。
在本实施方式中，采用以条带为单位交替进行沿+x方向进行描绘处理的前向(FWD)描绘和沿－x方向进行描绘处理的后向(BWD)描绘的FWD－BWD方式。并且，沿y方向(条带宽度方向)的条带的偏移宽度包含比条带宽度小的第1偏移宽度和比条带宽度大的第2偏移宽度这样的至少2个种类。
并且，当将一边沿y方向使条带偏移一边对基板240的描绘区域10的(大致)整面进行描绘这一作业设为1次行程的描绘的情况下，一边针对每个行程改变条带的位置(描绘开始位置)，一边进行多个行程的描绘。
图4、图5示出多重度为4的多重描绘的例子。例如，如图4的(a)所示，对第1个条带SR1进行FWD描绘。设条带宽度为W。接下来，如图4的(b)所示，在y方向偏移W/4(＜W)而对第2个条带SR2进行BWD描绘。
接下来，如图4的(c)所示，在y方向偏移5W/4(≧W)而对第3个条带SR3进行FWD描绘。条带SR3从条带SR1沿y方向偏移3W/2。
接下来，如图4的(d)所示，在y方向偏移W/4(＜W)而对第4个条带SR4进行BWD描绘。
反复进行图4的(a)～(d)所示的处理，如图5所示，进行第1次的行程#1的描绘。
接下来，使行程#1的各条带的位置在y方向偏移W/2，进行第2次的行程#2的描绘。接续第2次的行程#2的描绘，使行程#2的各条带的位置在y方向偏移W/2，进行第3次的行程#3的描绘。
例如，如图6所示，行程#1的条带SR1的上端侧的区域R1(宽度W/4)包含于行程#1的条带SR1、SR2、行程#2的条带SR1、SR2。因此，FWD描绘以及BWD描绘各进行2次，多重度为4。
如图7所示，行程#1的条带SR2的上端侧的区域R2(宽度W/4)包含于行程#1的条带SR2、行程#2的条带SR1、SR2、行程#3的条带SR1。因此，FWD描绘以及BWD描绘各进行2次，多重度为4。
如图8所示，行程#1的条带SR2的上端与条带SR3的下端之间的区域R3(宽度W/4)包含于行程#2的条带SR1、SR2、行程#3的条带SR1、SR2。因此，FWD描绘以及BWD描绘各进行2次，多重度为4。
各区域的多重度相同，并且FWD描绘以及BWD描绘的次数也相同。
由于以FWD－BWD方式进行描绘，因此，与FWD－FWD方式相比能够缩短工作台移动时间。并且，由于能够使区域间的FWD描绘的次数以及BWD描绘的次数相同，因此，与次数不同的情况相比，能够提高描绘精度。
并且，由于进行多个行程的描绘，因此，能够抑制因偏差修正时的随机成分而导致的错误等、存在时间依赖性的误差的影响。
这样，根据本实施方式，能够抑制通量的降低、并且能够通过多重描绘提高描绘精度。
在上述实施方式中，对通过将每1次行程的多重度设为2并进行3个行程的描绘来实现多重度为4的多重描绘的例子进行了说明，但是，通过改变每1次行程的多重度或行程数，能够进行各种各样的多重度的多重描绘。例如，将每1次行程的多重度设为2n(n为1以上的整数)、将行程数S设为N－(2n-1)，进行多重度N(N为3以上的整数)的多重描绘。
例如，当设n＝1、即将每1次行程的多重度设为2的情况下，为了实现多重度为N的多重描绘，进行N－1次行程的描绘。各行程中的各条带的基准点的位置如图9所示。此处，条带的基准点设为图中左下的顶点，位置设为y坐标。并且，设行程#1的第1个条带SR1的基准点的位置为0。W为条带的宽度。
图10示出将每1次行程的多重度设为2、进行多重度N＝3的多重描绘的例子。
在第1次的行程#1中，在进行第1个条带SR1的描绘后，在y方向偏移W/3(＝W/N)而对第2个条带SR2进行描绘。接着，关于第3个条带SR3，以使得其基准点为4W/3的方式进行描绘。在第2次的行程#2中，关于第1个条带SR1，以使得其基准点为2W/3的方式进行描绘。
图11示出将每1次行程的多重度设为2、进行多重度N＝5的多重描绘的例子。
在第1次的行程#1中，在进行第1个条带SR1的描绘后，在y方向偏移W/5(＝W/N)而对第2个条带SR2进行描绘。接着，关于第3个条带SR3，以使得其基准点为8W/5的方式进行描绘。在第2次的行程#2中，关于第1个条带SR1，以使得其基准点为2W/5的方式进行描绘。在第3次的行程#3中，关于第1个条带SR1，以使得其基准点为4W/5的方式进行描绘。在第4次的行程#4中，关于第1个条带SR1，以使得其基准点为6W/5的方式进行描绘。
图12示出将每1次行程的多重度设为2、通过2次行程进行多重度2的多重描绘的例子。在第1次的行程#1中，在进行第1个条带SR1的描绘后，在y方向偏移W/2而对第2个条带SR2进行描绘。接着，关于第3个条带SR3，以使得其基准点为2W的方式进行描绘。在第2次的行程#2中，关于第1个条带SR1，以使得其基准点为W的方式进行描绘。
在上述实施方式中，对作为带电粒子束的一例而使用了电子束的结构进行了说明，但带电粒子束并不限于电子束，也可以是离子束等其他的带电粒子束。
在上述实施方式中对使用了单粒子束的描绘装置的例子进行了说明，但也能够应用于使用了多粒子束的描绘装置。
另外，本发明并不限定于上述实施方式自身，在实施阶段能够在不脱离其主旨的范围内对构成要素进行变形并具体化。并且，能够利用上述实施方式所公开的多个构成要素的适当组合来形成各种发明。例如，可以从实施方式所示的所有构成要素删除几个构成要素。此外，可以将不同的实施方式的构成要素适当组合。

Claims (8)

1.一种带电粒子束描绘方法，一边使基板移动一边对其照射带电粒子束，对将上述基板的描绘区域以宽度W分割而成的多个条带的每个依次描绘图案，其特征在于，
将针对每个条带一边以设定的条带偏移量在上述条带的宽度方向上使上述条带的基准点偏移并且切换上述基板的移动方向、一边以多重度2n描绘上述多个条带的处理设为1次行程，进行S次上述行程的描绘处理，
在上述行程的每个，以设定的行程偏移量在上述条带的宽度方向上使上述行程中的上述条带的基准点偏移而进行描绘，
其中，n为1以上的整数，S为2以上的整数。
2.根据权利要求1所述的带电粒子束描绘方法，其特征在于，
当以多重度N描绘图案的情况下，S＝N－(2n－1)，
其中，N为2n+1以上的整数。
3.根据权利要求2所述的带电粒子束描绘方法，其特征在于，
当设条带宽度为W、n＝1的情况下，描绘第k个条带后的上述设定的条带偏移量比W小，
描绘第k+1个条带后的上述设定的条带偏移量为W以上，
其中，k为1以上的奇数。
4.根据权利要求3所述的带电粒子束描绘方法，其特征在于，
第k个条带的描绘处理后的上述设定的条带偏移量为W/N。
5.一种带电粒子束描绘装置，其特征在于，具备：
描绘部，一边使基板在预定的方向连续移动，一边对将该基板的描绘区域以预定宽度分割而成的多个条带的每个依次描绘图案；以及
控制部，控制上述描绘部，以便将针对每个条带一边以设定的条带偏移量在上述条带的宽度方向上使描绘开始位置偏移并且切换上述基板的移动方向、一边以多重度2n描绘上述多个条带的1次行程的描绘处理进行S次，针对每个上述行程的描绘以设定的行程偏移量在上述条带的宽度方向上使上述行程中的上述条带的基准点偏移，
其中，n为1以上的整数，S为2以上的整数。
6.根据权利要求5所述的带电粒子束描绘装置，其特征在于，
当以多重度N描绘图案的情况下，S＝N－(2n－1)，
其中，N为2n+1以上的整数。
7.根据权利要求6所述的带电粒子束描绘装置，其特征在于，
当条带宽度为W、n＝1的情况下，描绘第k个条带后的上述设定的条带偏移量比W小，
描绘第k+1个条带后的上述设定的条带偏移量为W以上，
其中，k为1以上的奇数。
8.根据权利要求7所述的带电粒子束描绘装置，其特征在于，
第k个条带的描绘处理后的上述设定的条带偏移量为W/N。
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