TW201707040A - 多重帶電粒子束描繪裝置及多重帶電粒子束描繪方法 - Google Patents

多重帶電粒子束描繪裝置及多重帶電粒子束描繪方法 Download PDF

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Abstract

本發明一態樣之多重帶電粒子束描繪裝置，具備：分割處理電路，將試料的描繪區域分割成供多重帶電粒子束照射之網目狀的複數個像素區域；群組處理電路，將複數個像素區域予以群組化成為由至少1個像素區域所構成之複數個像素區塊；修正處理電路，對複數個像素區塊的每一像素區塊，以像素區塊單位修正位置偏差；照射量演算處理電路，對已被修正位置偏差的每一像素，演算照射該像素之照射量；及描繪機構，具有帶電粒子束源、偏向器、及載置前述試料之平台，使用前述多重帶電粒子束對前述試料描繪圖樣，使得各像素成為演算出的照射量。

Description

多重帶電粒子束描繪裝置及多重帶電粒子束描繪方法
本發明係多重帶電粒子束描繪裝置及多重帶電粒子束描繪方法，例如有關對平台的形變、及位置測定用鏡的形變等所引起之位置偏差等進行修正之多射束描繪裝置及方法。
肩負半導體裝置微細化發展的微影技術，在半導體製程當中是唯一生成圖樣的極重要製程。近年來隨著LSI的高度積體化，對於半導體裝置要求之電路線寬正逐年微細化。為了對這些半導體裝置形成期望之電路圖樣，必須有高精度的原圖圖樣(亦稱為倍縮光罩(reticle)或光罩(mask))。在此，電子束(EB：Electron beam)描繪技術在本質上具有優良的解析性，故被用來生產高精度的原圖圖樣。
舉例來說，有使用1道射束的描繪裝置。例如，有逐線(raster)方式的描繪裝置。該逐線方式的描繪裝置中，例如，讓從電子槍放出的電子束通過具有1個孔的遮罩而成形為1道射束，並且一面藉由偏向器將1道成形射 束偏向使其在試料上依序掠過，一面做遮沒控制使射束照射至必要之處。
此外，例如，有使用多射束的描繪裝置。相較於以一道電子束描繪的情形下，藉由使用多射束，能夠一次照射較多的射束，故能使產能大幅提升。這樣的多射束方式之描繪裝置中，例如會使從電子槍放出的電子束通過具有複數個孔之光罩而形成多射束，然後各自受到遮沒控制，未被遮蔽的各射束則被光學系統縮小，並藉由偏向器被偏向而照射至試料上的期望位置。
在包含多射束描繪之描繪裝置中，當測定平台的位置時有時會使用雷射測長裝置。該雷射測長裝置中，有著因配置於平台上的鏡的反射面的形變而導致測定之位置發生誤差這樣的問題。此外，有著若訂為描繪對象之試料面有形變則描繪位置會發生誤差這樣的問題。習知，例如可變成形型之描繪裝置這種向量方式的單射束描繪裝置中，為了將描繪裝置的座標系修正成理想的座標系，會將受到描繪之試料的全面以規定的網格尺寸分割成網目狀，並測定各網目的頂點位置。然後，由測定出的位置與設計上的位置之誤差來修正描繪裝置的座標系(將該機能稱為「網格匹配修正：GMC(Grid Matching Correction)」機能。以下，將該機能所做之修正稱為GMC修正)。具體而言，是在塗布有阻劑的光罩底板的和上述各網目的頂點位置相當之位置，描繪GMC測定用的圖樣。然後，將該光罩進行顯影及蝕刻等製程處理，由描繪出的圖樣進行位置精度 之測定。然後，由得到的結果修正描繪裝置的座標系(例如參照日本專利公開公報2008-085120號)。該GMC修正中，是於生成擊發資料後對各擊發每一者進行位置修正。
另一方面，多射束描繪方式中，是一次照射多數個射束，當將射束偏向的情形下亦是將多射束全體統一偏向，故難以對各個射束每一者修正位置。為了修正位置，有下述這樣的手法，即，將圖樣形狀以藉由位元(像素)圖樣近似的方式予以變換，演算各像素的照射量，並進行將自己的像素的照射量分配給鄰接像素等之照射量調變。然而，該手法中，位於圖樣端部之像素的照射量會被分配給周圍的像素，故會導致射束分佈(profile)的斜率變得不陡峭(變小)。其結果，有導致解析度劣化這樣的問題。若解析度劣化，則圖樣的描繪位置及線寬的精度會劣化。
如上述般，對於多射束描繪，因平台上的鏡的反射面的形變、及/或在訂為描繪對象之試料面有形變等而引起之位置偏差，難以個別地修正。其結果，難以充份地修正該位置偏差。
本發明係提供一種多重帶電粒子束描繪裝置及多重帶電粒子束描繪方法，對於多射束描繪，可修正因平台上的鏡的反射面的形變、及/或在訂為描繪對象之試料面有形變等而引起之位置偏差。
本發明一態樣之多重帶電粒子束描繪裝置，其特徵為，具備：分割處理電路，將試料的描繪區域分割成供多重帶電粒子束照射之網目狀的複數個像素區域；群組處理電路，將複數個像素區域予以群組化成為由至少1個像素區域所構成之複數個像素區塊；修正處理電路，對複數個像素區塊的每一像素區塊，以像素區塊單位修正位置偏差；照射量演算處理電路，對已被修正位置偏差的每一像素，演算照射該像素之照射量；及描繪機構，具有帶電粒子束源、偏向器、及載置前述試料之平台，使用前述多重帶電粒子束對前述試料描繪圖樣，使得各像素成為演算出的照射量。
本發明一態樣之多重帶電粒子束描繪方法，其特徵為：將試料的描繪區域分割成供多重帶電粒子束照射之網目狀的複數個像素區域，將複數個像素區域予以群組化成為由至少1個像素區域所構成之複數個像素區塊，對複數個像素區塊的每一像素區塊，以像素區塊單位修正位置偏差，對已被修正位置偏差的每一像素，演算照射該像素之照射量，使用多重帶電粒子束對試料描繪圖樣，使得各像素成 為演算出的照射量。
10‧‧‧描繪區域
20a~20e、20、20'‧‧‧電子束(多射束)
22‧‧‧孔
24‧‧‧控制電極
25‧‧‧通過孔
26‧‧‧相向電極
30‧‧‧薄膜區域
31‧‧‧基板
32‧‧‧外周區域
33‧‧‧支撐台
34‧‧‧照射區域
35‧‧‧條紋區域
36‧‧‧像素區域
38、38a、38b、42‧‧‧像素區塊
40a、40b‧‧‧代表點
41、43‧‧‧控制電路
50‧‧‧像素分割部
52‧‧‧像素區塊作成部
54‧‧‧像素區塊設定部
55‧‧‧取得部
56‧‧‧擬合處理部
58‧‧‧修正對映作成部
60‧‧‧代表點位置修正量演算部
62‧‧‧像素區塊形狀演算部
64‧‧‧修正部
65‧‧‧判定部
66‧‧‧判定部
67‧‧‧Dp演算部
68‧‧‧D演算部
69‧‧‧ρ演算部
70‧‧‧t演算部
72‧‧‧描繪控制部
100‧‧‧描繪裝置
101‧‧‧試料
102‧‧‧電子鏡筒
103‧‧‧描繪室
105‧‧‧XY平台
110‧‧‧控制計算機
112‧‧‧記憶體
130‧‧‧偏向控制電路
139‧‧‧平台位置檢測器
140、142、144‧‧‧記憶裝置
150‧‧‧描繪部
160‧‧‧控制部
200‧‧‧電子束
201‧‧‧電子槍
202‧‧‧照明透鏡
203‧‧‧成形孔徑陣列構件
204‧‧‧遮沒孔徑陣列部
205‧‧‧縮小透鏡
206‧‧‧限制孔徑構件
207‧‧‧對物透鏡
208‧‧‧偏向器
210‧‧‧鏡
圖1為實施形態1中的描繪裝置的構成示意概念圖。
圖2A與圖2B為實施形態1中的成形孔徑陣列構件的構成示意概念圖。
圖3為實施形態1中的遮沒孔徑陣列部的構成示意截面圖。
圖4為實施形態1中的遮沒孔徑陣列部的薄膜(membrane)區域內的構成的一部分示意俯視概念圖。
圖5為實施形態1中的描繪方法的主要工程示意流程圖。
圖6為實施形態1中的描繪順序說明用圖。
圖7為實施形態1中的像素區塊一例及像素區塊已被修正之狀態一例示意圖。
圖8A與圖8B為實施形態1中的直線的方程式及和直線相距之距離說明用圖。
圖9為當運用進行了實施形態1中的位置偏差修正之像素來描繪旋轉了10°之矩形圖樣的情形下之射束分佈模擬結果一例示意圖。
圖10A與圖10B為當實施形態1中有無修正的情況下描繪三角形圖樣的情形之模擬結果一例示意圖。
圖11A與圖11B為當實施形態1中有無修正的情況下描繪三角形圖樣的情形之模擬結果另一例示意圖。
實施形態1.
以下，實施形態中，作為帶電粒子束的一例，係說明運用了電子束之構成。但，帶電粒子束並非限於電子束，也可以是離子束等運用了帶電粒子的射束。
圖1為實施形態1中的描繪裝置的構成示意概念圖。圖1中，描繪裝置100，具備描繪機構150與控制部160(控制系統電路)。描繪裝置100為多重帶電粒子束描繪裝置之一例。描繪機構150具備電子鏡筒102與描繪室103。在電子鏡筒102內，配置有電子槍201、照明透鏡202、成形孔徑陣列構件203、遮沒孔徑陣列部204、縮小透鏡205、限制孔徑構件206、對物透鏡207、及偏向器208。在描繪室103內配置有XY平台105。在XY平台105上，配置有於描繪時成為描繪對象基板的光罩等試料101。試料101，例如藉由未圖示之3點支撐而被保持於XY平台105上。試料101係包括製造半導體裝置時的曝光用光罩、或供製造半導體裝置的半導體基板(矽晶圓)等。此外，試料101包括已塗布阻劑，但尚未受到任何描繪之光罩底板(mask blanks)。在XY平台105上還配置XY平台105位置測定用的鏡(mirror)210。
控制部160具有控制計算機110、記憶體112、偏向控制電路130、平台位置檢測器139及磁碟裝置等記憶裝置140，142，144。控制計算機110、記憶體112、偏向 控制電路130、平台位置檢測器139及記憶裝置140，142，144係透過未圖示之匯流排而彼此連接。定義著用來受到描繪之複數個圖形圖樣的圖樣資料之描繪資料係從描繪裝置100的外部輸入，並被存儲於記憶裝置140(記憶部)。此處，作為描繪資料，例如使用評估圖樣的描繪資料，該評估圖樣係用來評估因鏡210的反射面的形變、及/或在訂為描繪對象之試料101的試料面有形變等而引起之位置偏差。
此外，在控制計算機110內，配置像素分割部50、像素區塊作成部52、像素區塊設定部54、取得部55、擬合處理部56、修正對映作成部58、修正部64、判定部65、判定部66、鄰近效應修正照射係數Dp演算部67、照射量D演算部68、ρ演算部69、照射時間t演算部70、及描繪控制部72。修正部64，具有代表點位置修正量演算部60、及像素區塊形狀演算部62。像素分割部50、像素區塊作成部52、像素區塊設定部54、取得部55、擬合處理部56、修正對映作成部58、修正部64(代表點位置修正量演算部60、及像素區塊形狀演算部62)、判定部65、判定部66、鄰近效應修正照射係數Dp演算部67、照射量D演算部68、ρ演算部69、照射時間t演算部70、及描繪控制部72這些各「~部」，係包含處理電路，該處理電路包括電子電路、電腦、處理器、電路基板、量子電路、或半導體裝置等。此外，各「~部」亦可使用共通的處理電路(同一處理電路)。或，亦可使用相異的處理 電路(個別的處理電路)。控制計算機110內所必要的輸入資料或演算出的結果，會隨時被記憶於記憶體112。
此處，圖1中記載了用以說明實施形態1所必須之構成。對描繪裝置100而言，通常也可具備必要的其他構造。
圖2A與圖2B為實施形態1中的成形孔徑陣列構件的構成示意概念圖。圖2A中，在成形孔徑陣列構件203，有縱(y方向)m列×橫(x方向)n列(m，n≧2)的孔(開口部)22以規定之編排間距形成為矩陣狀。圖2A中，例如形成512×8列的孔22。各孔22均形成為相同尺寸形狀的矩形。或者是相同外徑的圓形亦可。在此，舉例於y方向的各列，分別在x方向形成從A至H的8個孔22。電子束600的一部分分別通過該些複數個孔22，藉此會形成多射束。在此，雖然舉例於縱橫(x，y方向)均配置了2列以上的孔22，但並不限於此。除此以外，亦可為在縱橫(x，y方向)的其中一方有複數列，而另一方僅有1列。此外，孔22的編排方式，亦不限於如圖2A般配置成縱橫為格子狀之情形。如圖2B所示，舉例來說，縱方向(y方向)第1段的列及第2段的列的孔，彼此可於橫方向(x方向)錯開尺寸a而配置。同樣地，縱方向(y方向)第2段的列及第3段的列的孔，彼此也可於橫方向(x方向)錯開尺寸b而配置。
圖3為實施形態1中的遮沒孔徑陣列部的構成示意截面圖。
圖4為實施形態1中的遮沒孔徑陣列部的薄膜(membrane)區域內的構成的一部分示意俯視概念圖。另，圖3及圖4中，沒有記載成令控制電極24與相向電極26與控制電路41，43的位置關係一致。遮沒孔徑陣列部204，如圖3所示，是在支撐台33上配置由矽等所構成之半導體基板31。基板31的中央部，例如從背面側被切削成較薄，而被加工成較薄的膜厚h之薄膜區域30(第1區域)。圍繞薄膜區域30之周圍，成為較厚的膜厚H之外周區域32(第2區域)。薄膜區域30的上面與外周區域32的上面，是形成為同一高度位置或實質上同一高度位置。基板31，是藉由外周區域32的背面而被保持於支撐台33上。支撐台33的中央部係開口，薄膜區域30的位置，位於支撐台33的開口之區域。
在薄膜區域30，於和圖2A(或圖2B)所示之成形孔徑陣列構件203的各孔22相對應之位置，有供多射束的各個射束通過用之通過孔25(開口部)開口。又，在薄膜區域30上，如圖3及圖4所示，於各通過孔25的鄰近位置，包夾著該通過孔25而分別配置有遮沒偏向用之控制電極24及相向電極26的組合(遮沒器：遮沒偏向器)。此外，在薄膜區域30上的各通過孔25的鄰近，配置有對各通過孔25用的控制電極24施加偏向電壓之控制電路41(邏輯電路)。各射束用的相向電極26被接地連接。
此外，如圖4所示，各控制電路41，連接至控制訊 號用之例如10位元的平行配線。各控制電路41，除了控制訊號用之例如10位元的平行配線以外，還連接至時脈訊號線及電源用的配線。時脈訊號線及電源用的配線亦可流用平行配線的一部分配線。對於構成多射束之各個射束的每一者，構成由控制電極24及相向電極26及控制電路41所組成之個別遮沒機構47。此外，圖3例子中，控制電極24及相向電極26及控制電路41是配置於基板31的膜厚較薄之薄膜區域30。但，並不限於此。
通過各通過孔25的電子束20a~e，會分別獨立地藉由施加於該成對之2個電極24、26的電壓而被偏向。藉由該偏向而受到遮沒控制。換言之，控制電極24及相向電極26的組合，會將通過成形孔徑陣列構件203的複數個孔22(開口部)之多重射束當中的相對應射束分別予以遮沒偏向。
接著說明描繪裝置100中描繪機構150的動作。從電子槍201(放出部)放出之電子束200，會藉由照明透鏡202而近乎垂直地對成形孔徑陣列構件203全體做照明。在成形孔徑陣列構件203，形成有矩形的複數個孔(開口部)，電子束200係對包含所有複數個孔之區域做照明。照射至複數個孔的位置之電子束200的各一部分，會分別通過該成形孔徑陣列構件203的複數個孔，藉此形成例如矩形形狀的複數個電子束(多射束)20a~e。該多射束20a~e會通過遮沒孔徑陣列部204的各個相對應之遮沒器(第1偏向器：個別遮沒機構)內。該遮沒器會分別將個 別通過之電子束20a~e予以偏向(進行遮沒偏向)。
通過了遮沒孔徑陣列部204的多射束20a~e，會藉由縮小透鏡205而被縮小，朝向形成於限制孔徑構件206之中心的孔行進。此處，藉由遮沒孔徑陣列部204的遮沒器而被偏向的電子束20’，其位置會偏離限制孔徑構件206的中心的孔，而被限制孔徑構件206遮蔽。另一方面，未受到遮沒孔徑陣列部204的遮沒器偏向的電子束20a~e，會如圖1所示般通過限制孔徑構件206的中心的孔。藉由該個別遮沒機構的ON/OFF，來進行遮沒控制，控制射束的ON/OFF。像這樣，限制孔徑構件206，是將藉由個別遮沒機構而被偏向成為射束OFF狀態之各射束加以遮蔽。然後，對每一射束，藉由從成為射束ON開始至成為射束OFF為止所形成之通過了限制孔徑構件206的射束，形成1次份的擊發的射束。通過了限制孔徑構件206的多射束20a~e，會藉由對物透鏡207而合焦，成為期望之縮小率的圖樣像，然後藉由偏向器208，通過了限制孔徑構件206的各射束(多射束20a~e全體)朝同方向統一被偏向，照射至各射束於試料101上各自之照射位置。此外，例如當XY平台105在連續移動時，射束的照射位置會受到偏向器208控制，以便追隨(追蹤)XY平台105的移動。XY平台105的位置，是從平台位置檢測器139將雷射朝向XY平台105上的鏡210照射，利用其反射光來測定。一次所照射之多射束20，理想上會成為以成形孔徑陣列構件203的複數個孔的編排間距乘上上述期 望之縮小率而得之間距而並排。描繪裝置100，是進行下述描繪動作，即，在各次的追蹤動作中一面跟隨XY平台105的移動一面將作為擊發射束之多射束20a~e藉由偏向器208所致之射束偏向位置的移動而依循受到描繪控制部72控制之描繪序列(sequence)逐漸照射一個個像素。當描繪期望的圖樣時，因應圖樣而定必要的射束會藉由遮沒控制而被控制成射束ON。
圖5為實施形態1中的描繪方法的主要工程示意流程圖。圖5中，實施形態1中的描繪方法，係實施像素分割工程(S102)、像素區塊作成工程(S104)、評估圖樣描繪工程(S106)、像素區塊設定工程(S108)、位置偏差量測定工程(S110)、判定工程(S112)、像素區塊設定工程(S114)、修正函數擬合工程(S116)、修正對映作成工程(S118)、代表點位置修正量演算工程(S120)、像素區塊形狀演算工程(S122)、判定工程(S126)、圖樣面積密度ρ演算工程(S130)、鄰近效應修正照射係數Dp演算工程(S132)、照射量D演算及照射時間演算工程(S134)、描繪工程(S136)這一連串工程。
該工程群當中，作為實際成為製品之試料101的描繪處理的前處理，係實施像素分割工程(S102)、像素區塊作成工程(S104)、評估圖樣描繪工程(S106)、位置偏差量測定工程(S107)、像素區塊設定工程(S108)、位置偏差量取得工程(S110)。然後，該前處理之後，作為實質描繪處理，係實施修正函數擬合工程(S116)、修正 對映作成工程(S118)、代表點位置修正量演算工程(S120)、像素區塊形狀演算工程(S122)、判定工程(S126)、像素內外判定工程(S130)、鄰近效應修正照射係數Dp演算工程(S132)、照射量D演算及照射時間演算工程(S134)、描繪工程(S136)。
作為像素分割工程(S102)，像素分割部50(分割部)，將試料101的描繪區域分割成供多射束20a~e照射之網目狀的複數個像素區域。
圖6為實施形態1中的描繪順序說明用圖。試料101的描繪區域10(或受到描繪之晶片區域)，是以規定寬度被分割成長條上的條紋區域35(描繪區域的另一例)。然後，像素分割部50，將各條紋區域35分割成複數個網目狀的像素區域36(像素)。像素區域36(像素)的尺寸，例如合適為射束尺寸、或其以下的尺寸。例如合適是訂為10nm左右的尺寸。像素區域36(像素)，成為多射束的每1個射束的照射單位區域。
當以多射束20描繪試料101時，會以多射束20所致之1次的照射來對照射區域34做照射。如上述般，在追蹤動作中一面跟隨XY平台105的移動一面將作為擊發射束之多射束20全體統一藉由偏向器208所致之射束偏向位置的移動而例如依序連續地逐漸照射一個個像素。又，多射束的哪個射束會照射試料101上的哪個像素，是由描繪序列來決定。利用在多射束的x，y方向各自相鄰射束間的射束間距，試料101面上的於x，y方向分別相鄰射 束間的射束間距(x方向)×射束間距(y方向)的區域係由n×n像素的區域(副間距區域)所構成。例如，在1次的追蹤動作中，當XY平台105朝-x方向僅移動射束間距(x方向)的情形下，於x方向或y方向(或斜方向)藉由1個射束一面偏移照射位置一面描繪n像素。同一n×n像素的區域內的其他n像素，在下次的追蹤動作中藉由和上述射束相異之射束同樣地描繪n像素。像這樣在n次的追蹤動作中藉由各自相異之射束來逐次描繪n像素，藉此描繪1個n×n像素的區域內的所有像素。針對多射束的照射區域內的其他n×n像素的區域，亦在同時期實施同樣的動作，同樣地描繪。藉由該動作，便可描繪照射區域34內的全部像素。藉由重複該些動作，便能描繪對應的條紋區域35全體。然後，描繪裝置100中，藉由對必要的像素照射必要照射量的射束而形成之像素圖樣(位元圖樣)的組合，便能描繪期望的圖樣。
作為像素區塊作成工程(S104)，像素區塊作成部52，將複數個像素區域36予以群組化成為由至少1個像素區域36所構成之複數個像素區塊。像素區塊作成部52，為群組處理部之一例。
圖7為實施形態1中的像素區塊一例及像素區塊已被修正之狀態一例示意圖。圖7例子中，揭示將朝x方向4列與朝y方向4段的4×4之像素區域36群定義成為1個像素區塊38(42)之例子。
此處，如上述般，試料101，例如藉由未圖示之3點 支撐而被保持於XY平台105上。這樣的試料的支撐方法，會使得試料101由於和支撐點相距的距離相應之自身重量而發生撓曲。因此，電子束的投影像會在試料面上有形變，描繪位置(曝光位置)會發生偏差。此外，在XY平台105上的位置測定用的鏡210的反射面也會發生形變。故，平台的測定位置會發生偏差。其結果，描繪位置(曝光位置)會發生偏差。實施形態1中，係在多射束描繪中，修正因該鏡210的反射面的形變、及/或在訂為描繪對象之試料101的試料面有形變等而引起之位置偏差。具體而言，實施形態1中，對於該像素區塊38(42)每一者，修正在以像素區塊38(42)作為處理對象之描繪資料上的區域的位置及形狀。像素區塊38(42)的構成像素數，可為至少1個像素區域36，但若以每1個像素做計算，則會變得需要龐大的計算時間來修正所有的像素區域36，故合適是以數個像素群來構成。例如，將4×4之像素區域36群定義成為1個像素區塊38(42)，藉此相較於每1個像素之計算能夠將計算量減低成1/16。反之，若構成像素太多，則難以做和位置相依之修正。故，像素區塊38(42)的寬度尺寸，例如合適是訂為條紋區域35的短邊側的寬度以下之尺寸。此外，圖7例子中，各像素區塊38(42)藉由皆成為相同正方形之鄰接的4×4之像素區域36群而各自構成，但並不限於此。於像素區塊38(42)每一者，構成像素數或像素區塊38(42)的形狀亦可相異。
作為評估圖樣描繪工程(S106)，在描繪控制部72的控制下，描繪機構150將評估圖樣描繪至試料101上。為此，首先，ρ演算部69，從記憶裝置140讀出評估圖樣用的描繪資料(評估用資料)，演算每一像素區域36的圖樣面積密度ρ。
此外，Dp演算部67，將描繪區域(此處，例如為條紋區域35)以規定的尺寸以網目狀假想分割成複數個鄰近網目區域。鄰近網目區域的尺寸，合適為鄰近效應的影響範圍的1/10程度，例如設定為1μm程度。然後，對每一該鄰近網目區域，演算用來修正鄰近效應之修正照射係數Dp(x)。修正照射係數Dp(x)的修正模型及其計算手法可和習知相同。
然後，照射量D演算部68，對每一像素區域36，將得到的修正照射係數Dp(x)與面積密度(ρ)與基準照射量D0予以相乘而演算照射量D(x)。像這樣，照射量D(x)，合適是和於每一像素區域36算出的圖樣的面積密度成比例來求出。然後，照射時間t演算部70，對每一像素區域36，將得到的照射量D(x)除以電流密度J，藉此演算該像素的照射時間t。於每一像素區域得到的照射時間資料，會作為擊發資料而依擊發順序被記憶於記憶裝置144。
然後，描繪機構150，使用多射束對評估用的試料101(評估基板)描繪(曝光)評估圖樣，以使各像素成為演算出的照射量。被描繪(曝光)後的評估用的試料 101，會受到顯影，形成阻劑圖樣。
作為位置偏差量測定工程(S107)，藉由未圖示之位置測定裝置測定成為阻劑圖樣的各評估位置之網格的位置，藉此便能測定各網格中的描繪位置。換言之，係測定被描繪於評估基板上之評估圖樣的複數個位置。然後，針對各評估對象網格，演算和評估圖樣的設計位置相距之相對應的測定位置的位置偏差量。位置偏差量資料，從描繪裝置100的外部輸入，被存儲於記憶裝置142。
作為像素區塊設定工程(S108)，像素區塊設定部54，從作成的複數個像素區塊當中設定1個像素區塊。
作為位置偏差量取得工程(S110)，取得部55，讀出被存儲於記憶裝置142之位置偏差量資料，取得設定好的像素區塊內的各位置的位置偏差量。
作為修正函數擬合工程(S116)，擬合處理部56，將用來修正在該像素區塊38內的各位置的位置偏差之修正量藉由修正函數予以近似(擬合)。換言之，係演算多項式的修正函數的各係數。作為修正函數之一例，例如能夠使用4次的多項式。4次的多項式，能夠以以下式(1-1)、式(1-2)、式(1-3)、式(1-4)定義。x方向的修正量gx(x,y)，以式(1-1)定義。y方向的修正量gy(x,y)，以式(1-2)定義。此外，此處，將1次項與除此以外的項予以分開表示。
(1-1)g x (x,y)=g △x (x,y)+a 1 x+a 2 y
(1-2)g y (x,y)=g △y (x,y)+b 1 x+b 2 y
(1-3)g △x (x,y)=a 0+a 3 x 2+a 4 xy+a 5 y 2+a 6 x 3+a 7 x 2 y+a 8 xy 2+a 9 y 3 +a 10 x 4+a 11 x 3 y+a 12 x 2 y 2+a 13 xy 3+a 14 y 4
(1-4)g △y (x,y)=b 0+b 3 x 2+b 4 xy+b 5 y 2+b 6 x 3+b 7 x 2 y+b 8 xy 2+b 9 y 3 +b 10 x 4+b 11 x 3 y+b 12 x 2 y 2+b 13 xy 3+b 14 y 4
作為修正對映作成工程(S118)，修正對映作成部58，將修正量(Gx(x,y)，Gy(x,y))作成於上述每一網格定義之修正對映，而該修正量(Gx(x,y)，Gy(x,y))係修正以修正函數無法充份修正之過度集中的位置偏差。位置(x、y)中的來自修正對映的位置修正量(Gx(x,y)，Gy(x,y))，可使用和位置(x、y)相當之對映網格的4隅的修正量之內插值。
故，因鏡210的反射面的形變、及/或在訂為描繪對象之試料101的試料面的形變等而引起之圖樣位置偏差的修正量(δx，δy)，若使用矩陣表記則能夠藉由以下式(2)定義。
如上述般，實施形態1中，對每一該像素區塊42，修正在以矚目之該像素區塊38作為處理對象之描繪資料上的區域的位置及形狀。換言之，修正部64，對複數個像素區塊的每一像素區塊，以像素區塊單位修正位置偏 差。修正部64，對每一像素區塊，運用修正在該像素區塊的代表點的位置偏差之修正函數的逆變換量，來修正該像素區塊的代表點的位置。首先，演算矚目之該像素區塊38的代表點40位置修正的位置修正量。
作為代表點位置修正量演算工程(S120)，代表點位置修正量演算部60，對每一像素區塊42，運用修正在矚目之該像素區塊38的代表點40的位置偏差之修正函數的逆變換量，來演算矚目之該像素區塊38a的代表點40a的位置修正量。作為代表點40a的位置，例如合適是使用該像素區塊38a的中心位置。如後述般，以像素區塊38作為處理對象之描繪資料上的區域的形狀，有時會發生和上述位置修正的修正函數式(1-1)~(1-4)及和來自修正對映的修正量相應之形變。但，其形變通常十分小，因此，假定在代表點40的鄰近的位置也和代表點40具有相同形變，藉此便能容易地做像素區塊內的形狀修正。
將式(1-1)及式(1-2)所示之修正函數予以逆變換而成之逆變換式，能夠藉由以下式(3-1)及式(3-2)定義。
(3-1)g x -1(x,y)=k(g △x -1(x,y)+b 2 x-b 1 y)
(3-2)g y -1(x,y)=k(g △y -1(x,y)-a 2 x+a 1 y)
另，代表點位置修正量演算部60，演算式(3-1)及式(3-2)中使用之係數k。係數k，能夠由以下式(4)定義。
(4)k=1.0/{(1.0+a 1)(1.0+b 2)+b 1 a 2}
此外，代表點位置修正量演算部60(第1演算部)，於演算式(3-1)及式(3-2)時，首先，對每一像素區塊，演算修正函數的逆變換處理所使用之，將式(1-3)中所示1次項以外予以統整而成之函數g△x(x,y)的逆變換項g△x -1(x,y)以及將式(1-4)所示1次項以外予以統整而成之函數g△y(x,y)的逆變換項g△y -1(x,y)。逆變換項g△x -1(x,y)及逆變換項g△y -1(x,y)，能夠藉由以下式(5-1)及式(5-2)定義。
(5-1)g △x -1(x,y)=a 2(g △y (x,y)+G y (i,j))-(a 0+G x (i,j))(1.0+b 2)
(5-2)g △y -1(x,y)=b 1(g △x (x,y)+G x (i,j))-(b 0+G y (i,j))(1.0+a 1)
然後，代表點位置修正量演算部60，運用演算出的逆變換項g△x -1(x,y)及逆變換項g△y -1(x,y)及係數k，演算式(3-1)所示gx -1(x,y)及式(3-2)所示gy -1(x,y)即可。故，代表點位置修正量演算部60，求出在矚目之該像素區塊38a的代表點40a的位置Cb=(Xb、Yb)的逆變換項g△x -1(Xb、Yb)及逆變換項g△y -1(Xb、Yb)，運用這些結果，演算位置修正量(gx -1(Xb、Yb)，gy -1(Xb、Yb))。像這樣，被定義於座標Cb=(Xb、Yb)之矚目之該像素區塊38a的代表點40a的位置修正量，能夠由修正函數的逆變換量(gx -1(Xb、Yb)，gy -1(Xb、Yb))來求出。如此一來，圖7所示般的像素區塊38a的代表點40a的修正後位置亦即像素區塊38b的代表點40b的座標，便可運用40a的座標(Xb、Yb)而由(Xb+gx -1(Xb、Yb)，Yb+gy -1(Xb、Yb))來求出。
由於因鏡210的反射面的形變、及/或在訂為描繪對象之試料101的試料面有形變等而引起之位置偏差，以各像素區塊作為處理對象之描繪資料上的區域會有形變。通常此形變的每一位置的變化十分小。因此，以像素區塊作為處理對象之描繪資料上的區域的形變，能夠藉由在和像素區塊代表點相對應之描繪資料上的位置的平行移動、擴大縮小、旋轉、剪切這類線形變換來表現。鑑此，接下來對像素區塊形狀演算形狀修正係數，該形狀修正係數係表現和像素區塊代表點相對應之描繪資料上的位置的形變。
作為像素區塊形狀演算工程(S122)，像素區塊形狀演算部62(第2演算部)，對每一像素區塊42，運用使用修正函數的偏微分值作為係數(或矩陣的元素)之函數，來演算該像素區塊38b的形狀修正係數。具體而言如以下般演算。用來將形變於每一像素區塊做線形修正之修正係數△g(x,y)，能夠以下式(6)定義。
此外，被用作為式(6)的係數之修正函數的各偏微分值gx (x)，gx (y)，gy (x)，gy (y)，是以修正函數的對x或y之偏微分值來定義，具體而言是藉由以下式(7-1)、式(7-2)、式(7-3)、式(7-4)定義。
作為判定工程(S126)，判定部65，判定針對所有的像素區塊處理是否已結束。若尚有未處理完畢的像素區塊則回到像素區塊設定工程(S108)。然後，直到針對所有的像素區塊處理結束為止，實施像素區塊設定工程(S108)至判定工程(S126)為止的各工程。
藉由上述，便能以像素區塊單位取得用來修正各像素區域36的位置及形狀之係數，而修正因鏡210的反射面的形變、及/或在訂為描繪對象之試料101的試料面有形變等而引起之位置偏差。該像素區域36，為作為用來定義照射時間資料的基準之區域。實施形態1中，使用修正前的各像素區域36演算圖樣的面積密度等，並對各像素區域36定義照射時間資料後，不是修正各像素區域的位置，而是在進行該些處理前修正其根源之各像素區域36本身的位置及形狀。
作為像素內外判定工程(S130)，判定部66，從記憶裝置140讀出描繪資料，針對描繪資料中定義之各圖形圖樣，對每一像素區域36判定該像素區域36位於各圖形圖樣的內外哪一處。
圖8A與圖8B為實施形態1中的直線的方程式及和直線相距之距離說明用圖。直線之方程式l(x,y)，是以l(x,y)=dy(x-x0)-dx(y-y0)定義。從圖8B所示修正後的像素區域(例如像素中心)至相當於該圖形圖樣的1邊之直線為止之x方向距離dx’及y方向距離dy’，是運用從圖8A所示修正前的像素區域(例如像素中心)至該直線為止之x方向距離dx及y方向距離dy以及式(6)以及像素區塊代表點Cb以及和該像素的像素區塊代表點相距之相對位置δ(Cb)，藉由以下式(8)定義。
接著，從修正後的像素區塊代表點觀察時之對象像素的相對位置(x’，y’)的直線之方程式Lb，是運用修正後的像素區塊代表點的直線之方程式lb，藉由以下式(9)定義。
(9)L b (x',y')=l b -dx'．y'+dy'．x'
但，像素區塊代表點的直線之方程式lb，是藉由以下式(10)定義。
(10)l b =l(C b +δ -1(C b ))
此外，從像素區塊代表點觀察時之計算區域的位置δ-1(Cb)，是藉由以下式(11)定義。但，像素區塊代表點Cb的座標訂為(Xb，Yb)。
然後，若式(9)為正值，則判定相對於該直線而言 為圖形圖樣內。若為負值，則判定相對於該直線而言為圖形圖樣外。對圖形圖樣的每一邊進行該判定。然後，判定部66，對該圖形圖樣，針對所有的邊若式(9)為正值，則判定該像素位於該圖形圖樣內。對每一像素，內外判定結果f例如被記憶於記憶裝置142。內外判定結果f，若該像素位於任一圖形圖樣內則定義“1”，若該像素不位於任一圖形圖樣內的情形下則定義“0”。
作為鄰近效應修正照射係數Dp演算工程(S132)，Dp演算部67，將描繪區域(此處，例如為條紋區域35)以規定的尺寸以網目狀假想分割成複數個鄰近網目區域。鄰近網目區域的尺寸，合適為鄰近效應的影響範圍的1/10程度，例如設定為1μm程度。然後，對每一該鄰近網目區域，演算用來修正鄰近效應之修正照射係數Dp(x)。修正照射係數Dp(x)的修正模型及其計算手法可和習知相同。Dp演算部67，例如對每一鄰近網目區域演算面積密度ρ’。然後，Dp演算部67，運用鄰近效應修正係數η、分布函數R(x)、閾值Dth，演算滿足以下式(12)之未知的Dp(x)。作為分佈函數R(x)，例如合適是使用高斯分佈函數。另，式(12)中，x表示鄰近網目的位置。
作為照射量D演算及照射時間演算工程(S134)，照射量D演算部68，對已被修正位置偏差之每一像素區域，演算照射該像素區域之照射量。具體而言，照射量D演算部68，對已被修正位置偏差之每一像素區域36，將 得到的修正照射係數Dp(x+gx -1(x,y)，y+gy -1(x,y))與內外判定結果f與基準照射量D0予以相乘而演算照射量D(x,y)。像這樣，照射量D(x,y)，合適是和於已被修正位置偏差之每一像素區域36算出的圖樣的面積密度成比例來求出。然後，照射時間t演算部70，對已被修正位置偏差之每一像素區域36，將得到的照射量D(x,y)除以電流密度J，藉此演算該像素區域36的照射時間t。於已被修正位置偏差之每一像素區域36得到的照射時間資料，會作為擊發資料而依擊發順序被記憶於記憶裝置144。
作為描繪工程(S136)，描繪機構150，使用多射束20對試料101描繪(曝光)圖樣，以使各像素區域36成為演算出的照射量。被描繪(曝光)後的試料101，會受到顯影，形成阻劑圖樣。然後，以阻劑圖樣作為遮罩，蝕刻其下層的遮光膜，藉此形成光罩基板。
圖9為當運用進行了實施形態1中的位置偏差修正之像素來描繪旋轉了10°之矩形圖樣的情形下之射束分佈模擬結果一例示意圖。圖9中，揭示藉由令矩形圖樣旋轉10°，而使自y軸傾斜了10°角度的2斜邊朝向y方向並以等間隔於x方向描繪的情形下之射束分佈模擬結果一例。當朝向y方向以等間隔於x方向描繪的情形下，在y方向的各位置的圖樣的線寬，於設計上，任一者均應成為相同線寬。又，該線寬於設計上，應以等間隔偏移(shift)。如圖9所示，可知藉由運用已進行實施形態1中的位置偏差修正之像素，相同線寬的各射束分佈會以等間隔偏移。
圖10A與圖10B為當實施形態1中有無修正的情況下描繪三角形圖樣的情形之模擬結果一例示意圖。此處，設想無擴大、縮小、及旋轉，單純於2維方向位置偏差之情形。圖10A中，揭示未進行實施形態1中的位置偏差修正而描繪之情形下的三角形圖樣一例。揭示了設計上三角形圖樣本應形成於虛線所示位置，但由於位置偏差而偏移至實線的位置之情況。相對於此，當進行實施形態1中的位置偏差修正而描繪之情形下，如圖10B所示般，可知位置偏差已被消弭。另，圖10B中，揭示了進行像素區塊中心之位置修正，但未進行擴大、縮小、及旋轉的修正之情形一例。
圖11A與圖11B為當實施形態1中有無修正的情況下描繪三角形圖樣的情形之模擬結果另一例示意圖。此處，設想發生因旋轉所致之位置偏差的情形。圖11A中，揭示未進行實施形態1中的位置偏差修正而描繪之情形下的三角形圖樣一例。揭示了設計上三角形圖樣本應形成於虛線所示位置，但由於旋轉所致之位置偏差而偏移至實線的位置之情況。相對於此，當進行實施形態1中的位置偏差修正而描繪之情形下，如圖11B所示般，可知位置偏差已被消弭。另，圖11B中，揭示了進行像素區塊中心之位置修正，並且進行擴大、縮小、及旋轉的修正之情形一例。
如以上這樣，按照實施形態1，針對多射束描繪，能夠修正因鏡210的反射面的形變、及/或在訂為描繪對象 之試料101面有形變等而引起之位置偏差。故，能夠以高精度的位置及尺寸描繪圖樣。
以上已參照具體例說明了實施形態。但，本發明並非由該些具體例所限定。
此外，有關裝置構成或控制手法等與本發明說明無直接必要的部分等，雖省略其記載，但可適當選擇使用必要之裝置構成或控制手法。例如，有關控制描繪裝置100之控制部構成雖省略其記載，但當然可適當選擇使用必要之控制部構造。
其他具備本發明之要素，且所屬技術領域者可適當變更設計之所有帶電粒子束描繪裝置及方法，均包含於本發明之範圍。
雖已說明了本發明的幾個實施形態，但該些實施形態僅是提出作為例子，並非意圖限定發明範圍。該些新穎之實施形態，可以其他各種形態來實施，在不脫離發明要旨之範圍內，能夠進行各種省略、置換、變更。該些實施形態或其變形，均包含於發明範圍或要旨當中，且包含於申請專利範圍所記載之發明及其均等範圍內。
20a~20e、20'‧‧‧電子束(多射束)
50‧‧‧像素分割部
52‧‧‧像素區塊作成部
54‧‧‧像素區塊設定部
55‧‧‧取得部
56‧‧‧擬合處理部
58‧‧‧修正對映作成部
60‧‧‧代表點位置修正量演算部
62‧‧‧像素區塊形狀演算部
64‧‧‧修正部
65‧‧‧判定部
66‧‧‧判定部
67‧‧‧Dp演算部
68‧‧‧D演算部
69‧‧‧ρ演算部
70‧‧‧t演算部
72‧‧‧描繪控制部
100‧‧‧描繪裝置
101‧‧‧試料
102‧‧‧電子鏡筒
103‧‧‧描繪室
105‧‧‧XY平台
110‧‧‧控制計算機
112‧‧‧記憶體
130‧‧‧偏向控制電路
139‧‧‧平台位置檢測器
140、142、144‧‧‧記憶裝置
150‧‧‧描繪部
160‧‧‧控制部
200‧‧‧電子束
201‧‧‧電子槍
202‧‧‧照明透鏡
203‧‧‧成形孔徑陣列構件
204‧‧‧遮沒孔徑陣列部
205‧‧‧縮小透鏡
206‧‧‧限制孔徑構件
207‧‧‧對物透鏡
208‧‧‧偏向器
210‧‧‧鏡

Claims (10)

  1. 一種多重帶電粒子束描繪裝置，其特徵為，具備：分割處理電路，將試料的描繪區域分割成供多重帶電粒子束照射之網目狀的複數個像素區域；群組處理電路，將前述複數個像素區域予以群組化成為由至少1個像素區域所構成之複數個像素區塊；修正處理電路，對前述複數個像素區塊的每一像素區塊，以像素區塊單位修正位置偏差；照射量演算處理電路，對已被修正位置偏差的每一像素，演算照射該像素之照射量；及描繪機構，具有帶電粒子束源、偏向器、及載置前述試料之平台，使用前述多重帶電粒子束對前述試料描繪圖樣，使得各像素成為演算出的照射量。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之多重帶電粒子束描繪裝置，其中，前述修正處理電路，對每一前述像素區塊，運用修正在該像素區塊的代表點的位置偏差之修正函數的逆變換量，來修正該像素區塊的代表點的位置。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之多重帶電粒子束描繪裝置，其中，前述修正處理電路，具有第1演算處理電路，其對每一前述像素區塊，演算前述修正函數的逆變換處理所使用之逆變換項。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之多重帶電粒子束描繪裝置，其中，前述修正處理電路，更具有第2演算處理 電路，其對每一前述像素區塊，運用使用前述修正函數的偏微分值作為係數之函數，演算辨明該像素區塊的形狀之各位置的修正量。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之多重帶電粒子束描繪裝置，其中，更具備：取得處理電路，取得該像素區塊內的各位置的位置偏差量；擬合處理電路，將用來修正在該像素區塊內的各位置的位置偏差之修正量藉由修正函數予以近似。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之多重帶電粒子束描繪裝置，其中，更具備：修正對映作成處理電路，作成定義修正量之修正對映，該修正量係修正依照前述修正函數無法充份修正之過度集中的位置偏差。
  7. 一種多重帶電粒子束描繪方法，其特徵為：將試料的描繪區域分割成供多重帶電粒子束照射之網目狀的複數個像素區域，將前述複數個像素區域予以群組化成為由至少1個像素區域所構成之複數個像素區塊，對前述複數個像素區塊的每一像素區塊，以像素區塊單位修正位置偏差，對已被修正位置偏差的每一像素，演算照射該像素之照射量，使用前述多重帶電粒子束對前述試料描繪圖樣，使得各像素成為演算出的照射量。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之多重帶電粒子束描繪方法，其中，將評估圖樣描繪至評估基板上。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之多重帶電粒子束描繪方法，其中，測定被描繪至前述評估基板上之評估圖樣的複數個位置，演算和前述評估圖樣的設計位置相距之相對應的測定位置的位置偏差量，並記憶於記憶裝置。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之多重帶電粒子束描繪方法，其中，讀出被存儲於前述記憶裝置之位置偏差量資料，取得該像素區塊內的各位置的位置偏差量。
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