CN112213925B - 多射束描绘方法及多射束描绘装置 - Google Patents
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Abstract
实施方式涉及多射束描绘方法以及多射束描绘装置。多射束描绘方法具备:形成对基板进行多重描绘的多射束的射束阵列的工序;针对每个所述描绘,对将所述基板上的区域分割而得到的多个子条纹区域的每一个,分配将所述射束阵列分割而得到的所述子射束阵列的工序;针对每个所述子射束阵列,计算应用于子射束阵列内的各射束的照射时间调制率的工序;对于与相互重叠的所述子条纹区域的组分别对应的所述子射束阵列,基于所述子射束阵列内的射束的照射时间调制度,对每个所述子射束阵列计算权重并分配的工序;及将分配给各所述子射束阵列的权重与所述子射束阵列内的各射束的照射时间相乘,描绘各所述子条纹区域,对各所述子条纹区域进行多重描绘的工序。
Description
技术领域
本发明涉及多射束描绘方法及多射束描绘装置。
背景技术
随着LSI的高集成化,半导体器件所要求的电路线宽正在逐年微细化。为了在半导体器件上形成期望的电路图案,采用使用缩小投影型曝光装置将在石英基板上作为遮光膜或反射膜而形成的高精度的原图图案缩小转印到晶片上的方法。在这样的高精度的原图图案的制作中,使用通过电子束描绘装置对抗蚀剂进行曝光而形成图案的所谓电子束光刻技术。
使用了多射束的描绘装置与用1条电子束进行描绘的情况相比,一次能够照射较多的射束,因此能够大幅提高吞吐量。在作为多射束描绘装置的一个方式的使用了消隐孔径阵列的多射束描绘装置中,例如,使从1个电子枪放出的电子束通过具有多个开口的成形孔径阵列而形成多射束(多个电子束)。多射束在消隐孔径阵列的各自对应的后述消隐器(blank)内通过。消隐孔径阵列具有用于使射束个别地偏转的电极对,在电极对之间形成有射束通过用的开口。通过将电极对(消隐器)控制为相同电位或者控制为不同的电位,从而进行通过的电子束的消隐偏转。被消隐器偏转的电子束被遮蔽,未偏转的电子束被照射到基板上。
在多射束描绘中,由于透镜畸变等可能产生照射位置偏移的射束或各射束的强度的偏差,但无法单独地对它们进行校正。但是,通过对每个射束调制照射量,能够使对抗蚀剂施加的剂量分布不出现射束位置偏移的影响。
但是,由于照射量的调制,每1射束的最大照射量增大,最大照射时间增加,存在使描绘吞吐量劣化的问题。
发明内容
本发明的实施方式提供一种防止描绘吞吐量的劣化并且提高描绘精度的多射束描绘方法以及多射束描绘装置。
本发明的一个方式的多射束描绘方法,具备:形成对基板上的区域进行扫描并进行多重描绘的多射束的射束阵列的工序;针对每个所述描绘,对将所述基板上的区域分割为所述射束阵列的宽度以下的区域而得到的多个子条纹区域的每一个,分配将所述射束阵列分割而得到的、在所述描绘中使用的子射束阵列的工序;针对每个所述子射束阵列,计算应用于属于子射束阵列的各射束的照射时间调制率的工序;对于与在所述基板上相互重叠的所述子条纹区域的组分别对应的所述子射束阵列的组,基于属于所述子射束阵列的组的每个所述子射束阵列的所述照射时间调制度,对每个所述子射束阵列计算权重,并将计算出的所述权重分配给所述子射束阵列的工序;以及分配给各所述子射束阵列的权重与属于所述子射束阵列的所述各射束的照射时间相乘,用多个所述子射束阵列描绘各所述子条纹区域,从而对各所述子条纹区域进行多重描绘的工序。
附图说明
图1是本发明的实施方式的多带电粒子束描绘装置的概略图。
图2是成形孔径部件的俯视图。
图3是说明描绘动作的例子的图。
图4是表示多射束的照射区域和描绘对象像素的例子的图。
图5是说明描绘动作的一例的图。
图6是说明描绘动作的一例的图。
图7的(a)、图7的(b)是表示多重描绘的描绘方法的例子的图。
图8的(a)~图8的(d)是表示多重描绘的描绘方法的例子的图。
图9是说明描绘动作的一例的图。
图10是说明该实施方式的描绘方法的流程图。
图11是表示调制率的加权的例子的图。
图12是表示多重描绘的描绘方法的例子的图。
图13是表示多重描绘的描绘方法的例子的图。
图14是表示多重描绘的描绘方法和调制率的加权的例子的图。
图15是表示多重描绘的描绘方法和调制率的加权的例子的图。
图16是表示多重描绘的描绘方法和调制率的加权的例子的图。
图17是表示多重描绘的描绘方法和调制率的加权的例子的图。
图18的(a)、图18的(b)是表示区域分割的例子的图。
图19的(a)、图19的(b)是表示区域分割的例子的图。
图20的(a)、图20的(b)是表示区域分割的例子的图。
图21的(a)~图21的(d)是表示区域分割的例子的图。
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。在实施方式中,作为射束的一例,说明使用电子束的构成。但是,射束并不限于电子束,也可以是离子束等其他带电粒子束。
图1是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W和控制部C。描绘装置100是多带电粒子束描绘装置的一例。描绘部W具备电子镜筒102和描绘室103。在电子镜筒102内配置有构成多射束生成机构的电子枪201、照明透镜202、成形孔径部件203、消隐板204、缩小透镜205、限制孔径部件206、物镜207、偏转器208、209以及检测器211。
在描绘室103内配置有XY工作台105。在XY工作台105上配置有描绘对象的基板101。基板101例如是掩模坯料或半导体基板(硅晶片)。
在XY工作台105上配置有标记106、法拉第杯107以及位置测定用的反射镜210。法拉第杯107的输出经由放大器134向控制计算机110输出。
控制部160具有控制计算机110、偏转控制电路130、检测电路132、放大器134、载物台位置检测器139以及存储部140、142、144。在存储部140中从外部输入并存储有描绘数据。在描绘数据中通常定义用于描绘的多个图形图案的信息。具体而言,对每个图形图案定义图形代码、坐标以及尺寸等。
控制计算机110具有面积率计算部111、射束位置偏移映射制作部112、射束电流量映射制作部113、调制率计算部114、权重计算部115、决定部116、照射量计算部117及描绘控制部118。控制计算机110的各部既可以由电路等硬件构成,也可以由执行这些功能的程序等软件构成。或者,也可以由硬件和软件的组合构成。
工作台位置检测器139照射激光,接收来自反射镜210的反射光,通过激光干涉法检测XY工作台105的位置。
图2是表示成形孔径部件203的构成的概念图。如图2所示,在成形孔径部件203上以规定的排列间距形成有纵向(y方向)m行×横向(x方向)n列(m、n≥2)的开口22。各开口22均由相同尺寸形状的矩形形成。各开口22也可以是相同外径的圆形。电子束200的一部分分别在这多个开口22通过,从而形成多射束20a~20e。
在消隐板204上,与成形孔径部件203的各开口22的配置位置相应地形成有通过孔。在各通过孔中分别配置成对的2个电极的组(消隐器)。通过各通过孔的电子束,通过施加于消隐器的电压而针对每个射束独立地控制为射束开启或射束关闭的状态下。在射束开启的情况下,消隐器的对置的电极被控制为相同电位,消隐器不使射束偏转。在射束关闭的情况下,消隐器的对置的电极被控制为互不相同的电位,消隐器使射束偏转。这样,多个消隐器进行通过了成形孔径部件203的多个开口22后的多射束中的、各个对应的射束的消隐偏转。
从电子枪201的(放出部)放出的电子束200,通过照明透镜202大致垂直地对成形孔径部件203整体进行照明。电子束200对包含全部开口22的区域进行照明。电子束200在成形孔径部件203的多个开口22通过,由此形成例如矩形形状的多个电子束(多射束)20a~20e。
多射束20a~20e在消隐板204的各自对应的消隐器内通过。消隐器分别使单独通过的电子束偏转。通过了消隐板204的多射束20a~20e被缩小透镜205缩小,在全部射束开启的状态下,在限制孔径部件206上理想地通过同一点。利用未图示的对准线圈来预先调整射束的轨道以使这一点位于限制孔径部件206的中心的开口内的。
在此,被控制为射束关闭状态的射束,被消隐板204的消隐器偏转,通过在限制孔径部件206的开口外通过的轨道,因此被限制孔径部件206遮蔽。另一方面,被控制成射束开启状态的射束,不会被消隐器偏转,因此通过限制孔径部件206的开口。这样,通过消隐板204的消隐控制,来控制射束的开启/关闭。
限制孔径部件206将被多个消隐器偏转为射束关闭状态的各射束遮蔽。并且,通过从成为射束开启到成为射束关闭为止所形成的通过了限制孔径部件206的射束,形成一次量的发射的多射束。
通过了限制孔径部件206的多射束被物镜207聚焦,以期望的缩小率被投影到基板101上。偏转器208、209分别使多射束整体偏转相同的方向和距离。偏转器208和209的偏转量被独立地控制。多射束在基板101上的照射位置由偏转器208、209来控制。
在描绘中,XY工作台105被控制为以一定速度连续移动。此时,由偏转器208控制为射束的照射位置追随于XY工作台105的移动。同时照射的多射束,理想的是以对成形孔径部件203的多个开口的排列间距乘以上述期望的缩小率而得到的间距排列。在描绘中,通过基于偏转的位置控制,多射束进行对在基板101上定义的全部像素进行曝光的、光栅扫描方式的描绘动作。在射束位于不包含图案的像素上的情况下,射束通过消隐控制被控制为射束关闭。
图3是用于说明本实施方式中的描绘动作的概念图。如图3所示,基板101上的描绘区域30例如朝向y方向(第1方向)以规定的宽度被虚拟分割为长方形状的多个条纹区域32。在描绘这些条纹区域时,首先,使XY工作台105移动,调整为能够通过一次多射束的照射来照射的照射区域(射束阵列)34位于第1个条纹区域32的左端,开始描绘。
在描绘第1个条纹区域32时,通过使XY工作台105向-x方向以一定速度连续地移动,由此相对地向+x方向进行基板101的描绘。在第1个条纹区域32的描绘结束后,XY工作台105停止。接着,使工作台位置向-y方向移动条纹宽度,调整为射束阵列34位于第2个条纹区域32的右端。接着,通过使XY工作台105向+x方向以一定速度连续地移动,从而朝向-x方向进行基板101的描绘。
在第3个条纹区域32中,朝向+x方向进行描绘,在第4个条纹区域32中,朝向-x方向进行描绘。也可以朝向相同的方向描绘各条纹区域32,但在该情况下,在描绘后,追加使工作台位置返回的动作,因此描绘时间变长。
图4是表示多射束的照射区域和描绘对象像素的一例的图。在图4中,在条纹区域32中,例如设定多个控制栅极27,该多个控制栅极27以基板101面上的多射束的射束尺寸的间距格子状排列。例如,优选为10nm左右的排列间距。
多个控制栅极27成为没有多射束的位置偏移的理想的照射位置(理想位置)。控制栅极27的排列间距并不限定于与射束尺寸相同的大小,也可以是能够作为偏转器209的偏转位置进行控制的任意的大小。并且,设定以各控制栅格27为中心且以与控制栅格27的排列间距相同的尺寸虚拟分割为网状的多个像素36。
各像素36成为多射束的每一个射束的照射单位区域。在图4的例子中,示出了基板101的描绘区域在y方向上以与能够通过一次多射束20的照射进行照射的射束阵列34(描绘区域)的尺寸相同的宽度尺寸被分割为多个条纹区域32的情况。射束阵列34的x方向的尺寸成为对多射束的x方向的射束间间距乘以x方向的射束数而得到的值。射束阵列34的y方向尺寸成为对多射束的y方向的射束间间距乘以y方向的射束数而得到的值。
在图4中,示出了8×8列的多射束的例子。另外,多射束并不限定于8×8列,能够适当使用512×512列等。并且,在射束阵列34内,能够以1次多射束的照射进行照射的多个像素28的(射束的描绘位置)被表示为涂黑的像素。换言之,相邻的像素28间的间距成为设计上的多射束的各射束间的间距。在此,将射束间距的大小的区域设为子照射区域29。在图4的例子中,各子照射区域29由4×4像素构成。
在描绘各条纹区域32时,在XY工作台105朝向x方向移动的过程中,通过各发射而被曝光的像素,通过偏转器209以在y方向上移动(扫描)的方式使射束阵列偏转,以连续依次照射发射射束的光栅扫描方式进行描绘。
在描绘各条纹区域32时,与XY工作台105朝向x方向连续移动并行地、利用偏转器208控制射束位置而使基板101上的全部像素进行相同次数曝光。此时,偏转器208进行曝光像素的切换的控制、以及射束位置的偏转控制(工作台跟踪),该射束位置的偏转控制使得曝光中的射束追随于基板101的连续移动。偏转器208在曝光像素的切换时,在子照射区域29的范围内使射束阵列偏转。该动作为之前叙述的被称为光栅扫描的描绘方式,在图5中示出具体例。
在图5中,示出在x方向上存在4个多射束并以射束尺寸的4倍的间隔排列的例子。虽然也可以在y方向上存在4行或不同行的多射束,但由于各行的多射束描绘与子照射区域29的宽度对应的、射束间间距宽度的区域,所以图5也可以认为表示有多个行的多射束阵列中的某行的射束阵列和它们应该曝光的像素。
在图5的例子中,示出了在工作台向-x方向连续移动期间,各射束在y方向上对由4个像素构成的1列进行曝光之后,射束向+x方向移动而对其他列进行曝光的工序的反复。如上所述,在此,在各射束对1列的4个像素进行曝光的期间,与进行与工作台的移动配合的连续变更的工作台追踪动作并行地,施加用于偏转器209在y方向上切换被曝光的像素的偏转,以使偏转器208在基板101上的x方向的位置不动。对1列进行曝光后的射束向+x方向的大的移动,通过停止工作台跟踪并使偏转器208的偏转量返回到工作台跟踪开始时的偏转量的跟踪复位的动作来进行。
在图5中,以射束间距宽度的区域划分出像素的组,但射束移动到其他列时,射束移动到其他的间距宽度的区域。该移动通过控制偏转器209在x方向上施加的偏转量来进行。即,偏转器208进行跟踪偏转,偏转器209进行子照射区域29内的偏转,由此进行光栅扫描动作。另外,在图5所示的曝光工序中,从左起到第3个为止的间距宽度的区域只有一部分的像素被曝光,但比其靠右侧的间距宽度的区域通过进一步重复上述工序而全部像素被曝光。即,在曝光刚开始后,3个射束间间距区域成为不完全的曝光,因此,以实际的描绘区域不进入该部分的方式,预先从描绘区域的左侧的区域开始描绘动作。
在该例子中,在跟踪期间中,多个像素在+y方向上依次被曝光,但并不限定于此。例如,也可以如图6所示那样在+x方向上依次进行曝光。
多射束描绘也与单射束描绘同样地,为了对每个射束的位置、各射束的电流量(射束的强度)的误差进行平均化,优选进行将必要的照射量分为多次描绘(曝光)而进行的多重描绘。
例如,已知一种以某条纹与其他条纹完全或部分地重叠的方式进行多重描绘的“多路径多重描绘”的方法。图7的(a)表示通过将条纹区域的X坐标和Y坐标错开条纹区域的宽度的1/2距离,以某条纹与其他条纹部分重叠的方式进行描绘的例子。在图7的(a)所示的例子中,由于1个区域被曝光2次,所以多重度成为2。
图7的(b)示出多重度4的多路径多重描绘的例子。在该例子中,第N+1个路径的条纹相对于第N个路径的条纹向+X方向、+Y方向偏移条纹区域的宽度的1/4的距离。另外,属于各路径的条纹之间的位置关系与图7的(a)不同,例如,在第1个路径中,第k个条纹被设定在相对于第k-1个条纹向+Y方向偏移了条纹宽度后的位置。对于属于其他各通路的条纹也是同样的。在图7的(b)所示的例子中,由于1个区域被描绘4次,所以多重度成为4。
另外,已知在将射束阵列朝向x方向(描绘行进方向)以规定的同一宽度分割为多个区域,在描绘1条条纹区域的期间,各分割区域的射束描绘同一部位的“路径内多重描绘”的方法。
例如,如图8的(a)所示,将射束阵列34分割为区域R1和区域R2这两个子射束阵列。如图8的(b)、(c)所示,图中斜线部的区域在照射区域R1的射束后,照射区域R2的射束。因此,由于1个区域被描绘2次,所以多重度成为2。
该情况下的光栅扫描的方法如图9所示。在该例子中,以在X方向上以4像素的间距排列的2个射束(c、d)进行曝光。在Y方向上对由4个像素构成的像素的2列进行曝光后,进行使其他的射束间间距宽度的区域的像素2列的曝光反复的动作,由此以2个射束(c、d)对全部的像素进行曝光。
在X方向上以4像素的间距排列有4个射束的情况下,能够利用与图9所示的(c、d)不同的2个射束(a、b),与射束(c、d)的曝光并行地进行图9那样的曝光。在该情况下,在描绘条纹的期间,利用相对于工作台行进方向位于上游侧的射束例如射束(a、b)进行了曝光的像素,通过位于下游侧的射束(c、d)再次进行曝光,从而条纹中的全部像素被曝光两次。换言之,通过在X方向上分割射束阵列并进行控制,全部像素被曝光两次。在该例子中,射束(a、b)属于图8的(a)~(c)的区域R1,射束(c、d)属于区域R2。
如图8的(d)所示,在将射束阵列34分割为8个区域R1~R8的情况下,多重描绘的多重度成为8。
如后所述,在本实施方式中,进行“多路径多重描绘”和“路径内多重描绘”中的某一方、或者将“多路径多重描绘”和“路径内多重描绘”组合后的多重描绘。
图10是说明本实施方式的描绘方法的流程图。
作为面积率映射制作工序(S102),面积率计算部111从存储部140读出描绘数据,对每个像素36运算该像素36内的图案面积密度ρ(x),制作面积率映射。该处理例如按每个条纹区域32执行。
作为接近效应校正系数计算工序(S104),面积率计算部111首先将描绘区域(这里,例如是条纹区域32)以规定的尺寸网状地虚拟分割为多个接近网格区域(接近效应校正计算用网格区域)。接近网格区域的尺寸优选设定为接近效应的影响范围的1/10左右,例如1μm左右。面积率计算部111从存储部140读出描绘数据,针对每个接近网格区域,运算出配置在该接近网格区域内的图案的图案面积密度ρ’。
接下来,面积比率计算单元111针对每个接近网格区域,计算用于校正接近效应的接近效应校正系数Dp(x)(校正照射量)。未知的接近效应校正系数Dp(x)能够通过使用了后方散射系数η、阈值模型的照射量阈值Dth、图案面积密度ρ’以及分布函数g(x)的、与现有方法同样的接近效应校正用的阈值模型来定义。
这样求出的各像素36的图案面积密度ρ(x)和接近效应校正系数Dp(x)在后述的照射量计算工序(S140)中使用。
作为射束位置偏移量测定步骤(S112),描绘装置100测定多射束的各射束的从对应的控制栅格27的位置偏移量。
在进行描绘处理时,理想的是向射束间距宽度的格子状的照射位置照射各射束,但实际上由于光学系统的像差等各种要因,各发射的射束照射位置从理想位置偏移。
因此,测定各个射束的照射位置的位置偏移量。例如,将多射束的一部分分组化,使用偏转器208或偏转器209对设置于XY工作台105的标记106进行扫描,利用检测器211检测被标记106反射的电子。针对扫描时的每个偏转量,检测电路132将由检测器211检测出的电子量向控制计算机110通知。控制计算机110根据检测出的电子量和偏转量取得扫描波形,以XY工作台105的位置为基准,计算分组后的射束的位置。XY工作台105的位置由工作台位置检测器139检测。对多射束的其他射束进行分组,并通过同样的方法计算射束的位置。通过重复该操作,能够针对分组后的每个射束求出射束位置。在射束的位置偏移量具有系统的分布的情况下,能够补充分组后的每个射束的位置偏移量来求出每个射束的位置偏移量。
计算出的射束位置与理想位置的差分,成为射束的位置偏移量。作为射束位置偏移量映射制作工序(S114),射束位置偏移映射制作部112制作定义各射束的位置偏移量的射束位置偏移量映射。射束位置偏移量映射存储于存储部142。
射束位置偏移量也可以通过利用位置测定器测定通过对涂布有抗蚀剂的评价基板照射多射束并对评价基板进行显影从而生成的抗蚀剂图案的位置来进行测定。在各射束的发射尺寸中,在难以使用位置测定器测定抗蚀剂图案的情况下,利用各射束或接近的多个射束,描绘能够由位置测定器测定的尺寸的图形图案(例如矩形图案)。测定描绘的图形图案(抗蚀剂图案)的两侧的边缘位置,根据两边缘间的中间位置与设计上的图形图案的中间位置的差分,测定对象射束的位置偏移量。
作为射束电流量测定工序(S122),通过描绘控制部118的控制,将多射束的各射束逐个照射到法拉第杯107,测定各射束的电流量。多射束的各个射束的电流量根据对成形孔径部件进行照明的射束的电流密度的分布、成形孔径部件的开口的偏差或分布而不一样。因此,需要求出每个射束的电流量,并以曝光时间对该差进行校正。只要以使对象射束成为射束开启、其他的射束成为射束关闭的方式使消隐板204动作即可。也可以使接近的多个射束同时开启,测定它们的电流量的合计。另外,如上所述,各射束的照射位置具有位置偏移量,但通常法拉第杯107的入射口与射束阵列的尺寸相比足够大,因此对测定没有影响。
作为射束电流量映射制作工序(S124),射束电流量映射制作部113制作将所测定的各射束的电流量设为映射值的射束电流量映射图。所制作的射束电流量映射存储于存储部144。
接着,作为描绘方法设定工序(S130),设定描绘方法。在描绘方法的设定项目中包含之前叙述的多重描绘的方法、路径数、路径间的条纹的偏移的有无、错开方法、路径内的多重度、每个路径的工作台行进方向、光栅扫描中的偏转顺序。通过设定描绘方法,决定基板101上的像素被曝光的次数、和每次曝光以多射束的哪个射束进行曝光。
接着,作为照射量调制率计算工序(S132),调制率计算部114针对各像素的多重描绘的每个曝光,计算对应的射束的曝光时间的调制率。在此,调制率根据射束位置偏移量映射和射束电流量映射,以如下方式计算。根据射束位置偏移量映射与各像素的多重描绘的每个曝光的射束的关系,进行用于使基板101受到的剂量分布不出现射束位置偏移的影响的照射量校正计算,按各像素的多重描绘的每个曝光计算用于位置偏移量校正的照射量的调制率。调制率计算部114针对各像素的多重描绘的每个曝光,参照射束电流量映射求出对各像素进行曝光的射束的电流量,计算用于对射束的电流量进行校正的曝光时间的调制率。
接着,调制率计算部114对各像素的多重描绘的每个曝光,乘以用于校正每个射束的位置偏移的照射量的调制率和用于校正射束的电流量的曝光时间的调制率,计算各像素的多重描绘的每个曝光的曝光时间的调制率。这些在求出每个射束的校正照射量时使用。即,每个射束的曝光时间是通过用照射量的调制率除以电流量而得到,但通过对其乘以照射量的调制率和曝光时间的调制率,得到对射束的位置偏移和每个射束的电流量进行了校正后的校正照射量。根据由调制率计算部计算出的照射量的调制率和曝光时间的调制率,能够按照每个条纹求出各射束的曝光时间的调制率、即上述照射量的调制率与曝光时间的调制率之积的最大值。以下,将该调制率称为各射束的照射时间的调制率。
在多射束描绘中,通过1次发射向多射束的射束数量的像素28照射射束。在从第1次发射开始起经过规定时间T后,使照射位置(例如向相邻的像素28)偏移,开始第2次发射。在从第2次发射开始起经过规定时间T后,使照射位置(例如进一步向相邻的像素28)偏移,开始第3次发射。该规定时间T根据构成1个发射中的多射束的多个射束的照射时间中最长的照射时间来决定。进而,在进行将条纹描绘中的工作台速度保持为恒定的描绘控制的情况下,规定时间T根据条纹中的全部发射中的各射束的照射时间中最长的照射时间来决定。
各射束的照射时间根据图案密度、接近效应校正的调制量而变化,但也依赖于多射束的射束阵列面中的电流密度的分布、射束位置偏移而变化。在多射束的射束阵列的外周部电流密度低或者射束位置偏移量大的情况下,各射束的最长的照射时间与射束阵列中央部相比在外周部高。
例如,即使在构成多射束的多个射束中,调制率大的射束只有少数,而其他多个射束的调制率小的情况下,规定时间T也根据从最大调制率计算出的照射时间来决定,导致描绘吞吐量的降低。
因此,在本实施方式中,以包含调制率较大的射束的第1区域和包含调制率较小的射束的第2区域分开的方式将射束阵列34分割为多个区域(子射束阵列)。对于第1区域以降低调制率的方式进行加权,对于第2区域以提高调制率的方式进行加权,使第1区域和第2区域的调制率成为相同程度。然后,利用第1区域的射束和第2区域的射束来多重描绘图案。由此,在多重描绘中,能够在保持第1区域的射束和第2区域的射束对各栅格赋予的照射量之和的状态下,降低条纹中的最大照射量。另外,由于缩短了上述规定时间T,所以能够提高描绘吞吐量。特别是在进行使条纹描绘中的工作台速度恒定的描绘控制的情况下,效果大。
例如,如图11所示,考虑将射束阵列34沿纵向分割成两部分,上半部分的区域R1的子射束阵列中的最大调制率m1比下半部分的区域R2的子射束阵列中的最大调制率m2大的情况。在该情况下,对于区域R1加权减小调制率的权重w1,对区域R2加权提高调制率的权重w2后,进行如图12所示的路径数2的多路径多重描绘。在此,用黑圆点表示射束阵列34的基准点。在此,用黑圆点表示射束阵列34的基准点。在第1路径中区域R1的子射束阵列所曝光的子条纹与在第2路径中区域R2的子射束阵列所曝光的子条纹重叠。这是与图7的(a)所示的将条纹区域的X坐标和Y坐标错开条纹区域的宽度的1/2距离来进行描绘的方法同样的描绘方法。权重w1、w2的平均为1。
例如,权重能够根据下述的数学式(1)求出。数学式(1)根据分割了射束阵列34而得到的多个区域各自中的调制率和多路径多重描绘的多重度,计算出针对各区域的权重,以使对各区域的权重的平均值为1且通过加权来减小区域间的最大调制率的差。调制率越大,权重越小。在分割了射束阵列34而得到的多个区域中,针对调制率最大的区域的权重比1小,针对调制率最小的区域的权重比1大。在此,权重若使用多个区域各自的最大调制率进行加权,则通过加权而使区域间的最大调制率的差变小的效果最大,但不限于此。例如,也可以使用多个区域各自的调制率的平均值来进行加权。
数学式(1)
N:多重度(=重叠的区域的数量)
在该例子中,由于多重度N=2,所以w1=2×m2/(m1+m2)、w2=2×m1/(m1+m2)。在m1=1.5、m2=1.2的情况下,加权为w1=0.89、w2=1.11。
加权后的区域R1的最大调制率M1为M1=w1×m1=1.335。加权后的区域R2的最大调制率M2为M2=w2×m2=1.332。可知通过加权,能够将射束阵列34中的最大调制率从1.5降低至1.335,能够将描绘时间改善(缩短)11%。
图13表示将射束阵列34纵向分割为3个区域R1~R3,以由区域R1、R3的子射束阵列描绘的子条纹与由区域R2的子射束阵列描绘的子条纹重叠的方式进行多重度2的多路径多重描绘的例子。以区域R1、R3的纵向的宽度的合计与区域R2的纵向的宽度相同的方式进行区域分割。
由于由区域R1的子射束阵列描绘的子条纹和由区域R3的子射束阵列描绘的子条纹都与由区域R2的子射束阵列描绘的子条纹重叠,所以区域R1以及R3在使用相同的权重的意义上,将区域R1以及R3作为同一区域来处理。因此,将区域R1的最大调制率和区域R3的最大调制率中高的一方的值作为区域R1以及R3的最大调制率。假设区域R2中的最大调制率m2小于m1。在该情况下,对于区域R1、R3加权减小调制率的权重w1,对于区域R2加权提高调制率的权重w2。
图14表示将射束阵列34纵向分割为4个区域R1~R4,区域R1~R4中的最大调制率分别为m1~m4,m1、m4大,m2、m3小的情况。在该情况下,在对于区域R1、R4加权减小调制率的权值w1、w4,对于区域R2、R3加权提高调制率的权重w2、w3的基础上,如图14所示,以由区域R1、R4的子射束阵列描绘的子条纹与由区域R2、R3的子射束阵列描绘的子条纹重叠的方式,进行多重度2的多路径多重描绘。
由于多重度N=2,因此根据上述数学式(1),w1=2×m3/(m1+m3)、w2=2×m4/(m2+m4)、w3=2×m1/(m1+m3)、w4=2×m2/(m2+m4)。
例如,在设为m1=1.5、m2=1.2、m3=1.1、m4=1.3的情况下,权重为w1=0.8、w2=1.1、w3=1.2、w4=0.9。加权后的区域R1~R4的最大调制率M1~M4为M1=1.2、M2=1.32、M3=1.32、M4=1.17。可知通过加权,能够将射束阵列34中的最大调制率从1.5降低至1.32,能够将描绘时间改善12%。
在图14所示的例子中,将射束阵列34细致地进行区域分割,在多个区域中,以最大调制率最大的区域R1和最小的区域R3重叠的方式进行多重描绘。由此,能够有效地降低区域R1的最大调制率m1。
图15表示以与图14相同的方式进行区域分割后,进行多重度4的多路径多重描绘的例子。由于多重度N=4,因此权重w1~w4根据上述数学式(1)求出,
w1=4×m2m3m4/(m1m2m3+m2m3m4+m3m4m1+m4m1m2)
w2=4×m1m3m4/(m1m2m3+m2m3m4+m3m4m1+m4m1m2)
w3=4×m1m2m4/(m1m2m3+m2m3m4+m3m4m1+m4m1m2)
w4=4×m1m2m3/(m1m2m3+m2m3m4+m3m4m1+m4m1m2)。
在将加权前的最大调制率m1~m4设为与图12所示的例子相同的情况下,加权后的区域R1~R4的最大调制率M1~M4为,M1=1.26、M2=1.26、M3=1.26、M4=1.26。在图14所示的例子中,加权后的射束阵列34中的最大调制率为1.32,在图15所示的例子中,最大调制率为1.26。因此,可知通过提高多重度,能够将描绘时间改善约5%。
射束阵列34也可以沿横向分割。图16表示将射束阵列34沿横向以相同宽度分割为8个区域R1~R8的子射束阵列的例子。在横向分割射束阵列34的情况下,进行路径内多重描绘。在该例中,由于将射束阵列34横向分割为8个区域R1~R8,因此进行多重度8的路径内多重描绘。
针对各区域的权重能够通过上述数学式(1)来计算。例如,在将区域R1、R8的最大调制率m1、m8设为1.5、将区域R2~R7的最大调制率m2~m7设为1.2的情况下,权重为w1、w3为0.8、w2~w7为1.05。加权后的区域R1~R8的最大调制率M1~M8为1.26。可知通过加权,能够将射束阵列34中的最大调制率从1.5降低至1.26,能够将描绘时间改善12%。
射束阵列34也可以沿纵向及横向分割。图17表示将射束阵列34在纵向上分割为3个、在横向上分割为4个的合计12个区域R1~R12的子射束阵列的例子。在将射束阵列34沿纵向及横向分割的情况下,进行多路径多重描绘和路径内多重描绘这两者。
例如,在工作台向右方向移动的同时进行描绘的情况下,在描绘1条条纹区域的期间,在照射了区域R1、R5、R9的射束的区域,接着照射区域R2、R6、R10的射束。接着,照射区域R3、R7、R11的射束,之后,照射区域R4、R8、R12的射束。由此,进行多重度4的路径内多重描绘。
另外,一边错开条纹区域的宽度的1/2,一边进行多路径多重描绘。由此,以由区域R1~R4、R9~R12的射束描绘的区域与由区域R5~R8描绘的区域重叠的方式,进行多重度2的多路径多重描绘。通过多重度4的路径内多重描绘和多重度2的多路径多重描绘,多重度的合计为8(=4×2)。
由于区域R1和区域R9都与区域R5重叠,所以它们在使用相同的权重的意义上作为同一区域来处理。因此,将区域R1的最大调制率和区域R9的最大调制率中高的一方的值作为区域R1以及R9的最大调制率m1。同样地,将区域R2的最大调制率和区域R10的最大调制率中的高的一方的值设为区域R2以及R10的最大调制率m2。将区域R3的最大调制率和区域R11的最大调制率中的较高的一方的值设为区域R3及R11的最大调制率m3。将区域R4的最大调制率和区域R12的最大调制率中高的一方的值设为区域R4以及R12的最大调制率m4。
针对各区域的权重能够通过上述数学式(1)来计算。例如,设最大调制率m1=1.5、m2=1.2、m3=1.2、m4=1.5。另外,将区域R5~R8的最大调制率m5~m8分别设为m5=1.2、m6=1.0、m7=1.0、m8=1.5。
此时,针对最大调制率m1~m8的权重w1~w8分别成为如图17所示的值。加权后的最大调制率M1~M8为1.23。可知通过加权,能够将射束阵列34中的最大调制率从1.5降低至1.23,能够将描绘时间改善18%。
此时,调制量大的射束阵列周边区域、例如区域R1的最大调制量从m1=1.5下降到M1=1.23,调制量较小的射束阵列中央区域、例如区域R6的最大调制量从m6=1.0上升到M6=1.23。在原来的调制率m1~m8大的原因是由射束位置偏移引起的调制量的情况下,通过使用本方法,对于射束位置偏移小的区域R6增加多重描绘中的曝光量的贡献,对于射束位置偏移大的区域R1,减少多重描绘中的曝光量的贡献。在射束位置偏移量的校正不完全的情况下,通过使用本方法,不仅描绘时间,而且描绘精度也得到改善。
也可以有将权重设为0的区域。在将权重设为0的情况下,不使用该区域的射束。例如,也可以参照射束电流量映射,使存在射束不成为开启的始终关闭缺陷的区域的权重为0。
优选根据射束阵列34内的调制率大的部分的位置、大小,决定射束阵列34的区域分割的方法。例如,在图18的(a)、(b)所示的例子中,将射束阵列34在纵向上分割为2个、在横向上分割为4个的合计8个区域R1~R8。图中斜线部分是调制率较大的部分。
在图19的(a)、(b)所示的例子中,将射束阵列34在纵向分割为3个、在横向分割为4个的合计12个区域R1~R12。在图20的(a)、(b)所示的例子中,将射束阵列34在纵向上分割为4个、在横向上分割为4个的合计16个区域R1~R16。
在图10的权重计算工序(S134)中,权重计算部115进行与分别存储于存储部的、预先决定的多个多重描绘的描绘方法对应的区域分割,计算权重。
例如,进行图21的(a)~(d)所示的4种区域分割,计算各个区域分割方法中的权重。
例如,图21的(a)表示将射束阵列在横向上以相同宽度分割为8个区域,进行多重度8的路径内多重描绘的方法。
图21的(b)表示将射束阵列在纵向上分割为3个、在横向上分割为4个的合计12个区域,通过多重度4的路径内多重描绘以及多重度2的多路多重描绘,进行合计多重度8的多重描绘的方法。上下的分割区域的宽度能够调节。上下的分割区域的宽度的合计与中央的分割区域的宽度相同。
图21的(c)表示将射束阵列在纵向上分割为3个、在横向上分割为8个的合计24个区域,通过多重度8的路径内多重描绘以及多重度2的多路多重描绘,进行合计多重度16的多重描绘的方法。
图21的(d)表示将射束阵列在纵向上分割为4个、在横向上分割为4个的合计16个区域,通过多重度4的路径内多重描绘及多重度4的多路多重描绘,进行合计多重度16(=4×4)的多重描绘的方法。
在区域分割方法决定工序(S136)中,决定部116对多个区域分割方法中的加权后的最大调制率进行比较,决定最大调制率最小的区域分割方法。例如,利用图21的(a)~图21的(d)所示的方法分别进行区域分割,计算权重,比较加权后的最大调制率。通过决定区域分割方法,决定多重描绘的多重度以及对射束阵列的各分割区域分配的权重。即,决定各射束的加权后的调制率。
作为照射量计算工序(S140),照射量计算部117对每个像素36运算用于向该像素36照射的入射照射量D(x)(剂量和曝光量)。入射照射量D(x)例如可以作为对预先设定的基准照射量Dbase乘以图案面积密度ρ(x)和接近效应校正系数Dp(x)而得到的值进行运算。基准照射量Dbase例如可以用Dth/(1/2+η)来定义。
照射量计算部117针对每个发射,计算多射束的各射束(个别射束)的照射量。例如,照射量计算部117将被照射个别射束的像素的入射照射量D(x)除以由决定部116所决定的多重描绘方法的多重度,并乘以该个别射束的加权后的调制率来计算照射量。
作为描绘工序(S150),描绘部W使用由决定部116决定的多重描绘方法,对基板101描绘图案。例如,描绘控制部118将由照射量计算部117计算出的各射束的照射量变换为照射时间数据,并转送给偏转控制电路130。偏转控制电路130基于照射时间数据,控制消隐板204的各消隐器的通断。由此,能够以不出现射束位置偏移的影响的方式描绘图案。
这样,根据本实施方式,以调制率大的射束和调制率小的射束属于不同的区域的方式分割射束阵列。例如,第1区域的射束的最大调制率大于第2区域的射束的最大调制率。以降低第1区域的射束的调制率的方式进行加权,并且以提高第2区域的射束的调制率的方式进行加权。然后,以由第1区域的射束描绘的图案与由第2区域的射束描绘的图案重合的方式进行多重描绘。
例如,以第1区域的最大调制率与第2区域的最大调制率相同或者最大调制率的差成为规定值以下的方式进行加权。由此,能够降低多射束的射束阵列整体中的最大照射量,因此能够缩短描绘时间,防止吞吐量的降低。另外,通过使最大照射量降低,能够期待描绘精度的提高。
另外,本发明并不限定于上述实施方式,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。例如,条纹描绘中的工作台速度也可以不恒定,而是以在条纹描绘中变化的方式进行控制。在上述实施方式中,对利用消隐孔径阵列控制带电粒子束的带电粒子束装置进行了说明,但对于不使用消隐孔径的带电粒子束描绘装置、使用了数字微镜器件(DMD)的多激光束描绘装置也同样能够应用。在激光束的情况下,上述实施方式中的射束的电流量测定置换为激光的强度测定。另外,通过上述实施方式所公开的多个构成要素的适当组合,能够形成各种发明。例如,也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。并且,也可以适当组合不同实施方式中的构成要素。
Claims (12)
1.一种多射束描绘方法,其特征在于,具备:
形成对基板上的区域进行扫描并进行多重描绘的多射束的射束阵列的工序;
针对每个所述描绘,对将所述基板上的区域分割为所述射束阵列的宽度以下的区域而得到的多个子条纹区域的每一个,分配将所述射束阵列分割而得到的、在所述描绘中使用的子射束阵列的工序;
针对每个所述子射束阵列,计算应用于属于子射束阵列的各射束的照射时间调制率的工序;
对于与在所述基板上相互重叠的所述子条纹区域的组分别对应的所述子射束阵列的组,基于属于所述子射束阵列的组的每个所述子射束阵列的所述照射时间调制度,对每个所述子射束阵列计算权重,并将计算出的所述权重分配给所述子射束阵列的工序;以及
将分配给各所述子射束阵列的权重与属于所述子射束阵列的所述各射束的照射时间相乘,用多个所述子射束阵列描绘各所述子条纹区域,从而对各所述子条纹区域进行多重描绘的工序。
2.根据权利要求1所述的多射束描绘方法,其特征在于,
各子射束阵列的所述调制率的最大值越大,则对于属于所述子射束阵列的组的各子射束阵列的权重越小。
3.根据权利要求1所述的多射束描绘方法,其特征在于,
对各像素进行曝光时的射束的照射时间的调制率,使用根据多射束的各射束的强度计算出的调制率、以及根据多射束的各射束的位置偏移量而计算出的调制率中的至少任意一方来计算。
4.根据权利要求1所述的多射束描绘方法,其特征在于,
将所述多射束的射束阵列在与所述扫描的方向平行的方向或与所述扫描的方向正交的方向上分割,生成所述多个子射束阵列。
5.根据权利要求1所述的多射束描绘方法,其特征在于,
对于各子射束阵列的权重的平均为1。
6.根据权利要求1所述的多射束描绘方法,其特征在于,
将对于包含始终关闭缺陷的射束的子射束阵列的权重设为0。
7.一种多射束描绘装置,其特征在于,具备:
多射束生成机构,形成对基板上的区域进行扫描并进行多重描绘的多射束的射束阵列;
调制率计算部,针对每个所述描绘,对将所述基板上的区域分割为所述射束阵列的宽度以下的区域而得到的多个子条纹区域的每一个,分配将所述射束阵列分割而得到的、在所述描绘中使用的子射束阵列,并针对每个所述子射束阵列,计算应用于属于子射束阵列的各射束的照射时间调制率;
权重计算部,对于与在所述基板上相互重叠的所述子条纹区域的组分别对应的所述子射束阵列的组,基于属于所述子射束阵列的组的每个所述子射束阵列的所述照射时间调制度,计算对属于所述子射束阵列的组的所述子射束阵列分配的权重;以及
描绘部,将分配给各所述子射束阵列的权重与属于所述子射束阵列的所述各射束的照射时间相乘,用多个所述子射束阵列描绘各所述子条纹区域,从而对各所述子条纹区域进行多重描绘。
8.根据权利要求7所述的多射束描绘装置,其特征在于,
各子射束阵列的所述调制率的最大值越大,则对于属于所述子射束阵列的组的各子射束阵列的权重越小。
9.根据权利要求7所述的多射束描绘装置,其特征在于,
对各像素进行曝光时的射束的照射时间的调制率,使用根据多射束的各射束的强度计算出的调制率、以及根据多射束的各射束的位置偏移量而计算出的调制率中的至少任意一方来计算。
10.根据权利要求7所述的多射束描绘装置,其特征在于,
将所述多射束的射束阵列在与所述扫描的方向平行的方向或与所述扫描的方向正交的方向上分割,生成多个所述子射束阵列。
11.根据权利要求7所述的多射束描绘装置,其特征在于,
对于各子射束阵列的权重的平均为1。
12.根据权利要求7所述的多射束描绘装置,其特征在于,
将对于包含始终关闭缺陷的射束的所述子射束阵列的权重设为0。
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