TWI516874B - Charge particle beam rendering device and charged particle beam rendering method - Google Patents

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TWI516874B
TWI516874B TW102115702A TW102115702A TWI516874B TW I516874 B TWI516874 B TW I516874B TW 102115702 A TW102115702 A TW 102115702A TW 102115702 A TW102115702 A TW 102115702A TW I516874 B TWI516874 B TW I516874B
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Noriaki Nakayamada
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Description

荷電粒子束描繪裝置及荷電粒子束描繪方法
本發明係關於荷電粒子束描繪裝置及荷電粒子束描繪方法。
背負著半導體裝置之細微化發展的光微影技術，即使在半導體製程中也係唯一用以生成圖案極為重要的製程。近年來，隨著LSI之高積體化，半導體裝置所要求之電路線寬逐年朝向微細化。為了形成該些半導體裝置所期待的電路圖案，必須要有高精度之原版圖案(也稱為光柵或光罩)。在此，電子線(EB：Electron beam)描繪技術本質上具有優良的解像性，使用於高精度之原版圖案生產。
第9圖為用以說明以往之可變成形型電子線描繪裝置之動作的概念圖。
可變成形型電子線描繪裝置係如下述般動作。在第1孔隙410形成有用以成形電子線330之矩形開口411。再者，在第2孔隙420，形成有用以將通過第1孔隙410之開口411之電子線330成形期待之矩形形狀的可變成形開口421。從荷電粒子源430被照射，且通過第1孔隙410 之開口411的電子線330，藉由偏轉器被偏轉，通過第2孔隙420之可變成形開口421之一部分，而被照射至搭載在於特定的一方向(例如設為X方向)連續移動之載物台上的試料340。即是，可以通過第1孔隙410之開口411和第2孔隙420之可變成形開口421之雙方的矩形形狀，描繪於被搭載在X方向連續移動之載物台上的試料340之描繪區域。將使通過第1孔隙410之開口411和第2孔隙420之可變成形開口421之雙方，並製作任意形狀之方式稱為可變成形方式(VSB方式)。
光微影技術之發展，或藉由EUV之短波長化，光罩描繪所需之電子束之發射數量快速地增加。另外，為了確保微細化所需之線寬精度，藉由使抗蝕劑低敏感度化，提升照射量，以謀求降低射雜訊或圖案之邊緣粗糙度。如此一來，發射數量和照射量無限制地持續增加，故描繪時間也無限制地增加。因此，研究出藉由提高電流密度，以謀求縮短描繪時間。
但是，當欲以更高密度的電子束短時間照射增加的照射能量時，有產生基板溫度過熱而抗蝕劑敏感度變化，線寬精度惡化，被稱為抗蝕劑過熱之現象的問題。在此，發明者等為了解決如此之問題，在以往針對在偏向區域中之每個最小偏向區域，根據來自較該最小偏轉區域更前被描繪之其他最小偏向區域的導熱，算出該最小偏向區域之代表溫度，使用代表溫度而調變照射量之手法已申請專利(參照日本2010-069675號公報)。藉由如此之手法，非 以發射單位，而係以最小偏轉區域單位來進行補正，依此更高速地進行補正運算而抑制由於抗蝕劑過熱所產生之圖案的尺寸變動。但是，發明者等精心研究結果，發現即使使用如此之手法之時，也有補正計算速度追不上描繪速度，難以即時且順暢地進行描繪處理之情況。
如上述般，即使使用日本特開2012-069675號公報之手法時，也有補正計算速度追不上描繪速度之情況，有如難以即時且順暢地進行描繪處理之情形般的問題。例如，有在補正計算速度和描繪速度之間存在數10~100倍左右之差別的情況。
本發明係提供不會使補正計算速度慢於描繪速度，並且可進行抑制由於抗蝕劑過熱所產生之圖案尺寸變動的描繪之荷電粒子束描繪裝置及荷電粒子描繪方法。
本發明之一態樣之荷電粒子束描繪裝置具備：個數運算部，其係使用荷電粒子束之摻雜量和荷電粒子束之電流密度和荷電粒子束之發射間的穩定時間而被求出，且用以補正由於抗蝕劑過熱而產生的圖案尺寸變動之補正區劃區域之平均描繪時間，和用以計算由於來自較該補正區劃區域更前被描繪之其他的複數補正區劃區域之每一個補正區劃區域的導熱所產生的該補正區劃區域之溫度上升量的平均計算時間，和用以計算溫度上升量之計算機的平行度，而運算出用以使用以計算針對成為描繪對象之 所有的補正區劃區域之溫度上升量的計算時間，不會超過用以描繪所有補正區劃區域之描繪時間的較計算溫度上升量之時所使用之該補正區劃區域更前被描繪之其他的複數補正區劃區域的個數；代表溫度算出部，其係對每個補正區劃區域，根據來自較該補正區劃區域更前被描繪之個數之其他的複數補正區劃區域之導熱，算出該補正區劃區域之代表溫度；照射量調變部，其係對每個補正區劃區域，輸入被照射至該補正區劃區域之照射量，並使用該補正區劃區域之代表溫度而調變被照射至該補正區劃區域之照射量；及描繪部，其係以被調變之照射量之荷電粒子束在該補正區劃區域內描繪圖案。
再者，本發明之一態樣之荷電粒子束描繪方法係使用荷電粒子束之摻雜量和荷電粒子束之電流密度和荷電粒子束之發射間的穩定時間而被求出，且用以補正由於抗蝕劑過熱而產生的圖案尺寸變動之補正區劃區域之平均描繪時間，和用以計算由於來自較該補正區劃區域更前被描繪之其他的複數補正區劃區域之每一個補正區劃區域之導熱所產生的該補正區劃區域之溫度上升量的平均計算時間，和用以計算溫度上升量之計算機的平行度，而運算出用以使用以計算針對成為描繪對象之所有的補正區劃區域之溫度上升量的計算時間，不會超過用以描繪所有補正區劃區域之描繪時間的較計算溫度上升量之時所使用之該補正區劃區域更前被描繪之其他的複數補正區劃區域的個 數，對每個補正區劃區域，根據來自較該補正區劃區域更前被描繪之個數之其他的複數補正區劃區域之導熱，算出該補正區劃區域之代表溫度，對每個補正區劃區域，輸入被照射至該補正區劃區域之照射量，並使用該補正區劃區域之代表溫度而調變被照射至該補正區劃區域之照射量，以被調變之照射量之荷電粒子束在該補正區劃區域內描繪圖案。
若藉由本發明時，可邊使補正計算速度不會慢於描繪速度，邊抑制由於抗蝕劑過熱所導致之圖案尺寸變動，並可以即時且順暢地以高尺寸精度進行描繪。
10‧‧‧描繪區域
20‧‧‧帶狀區域
30‧‧‧子域
40‧‧‧次子域
42‧‧‧發射位置
50‧‧‧發射分割部
52‧‧‧發射分配部
54‧‧‧平均描繪時間計算部
55‧‧‧截斷指標運算部
56‧‧‧描繪順序設定部
58‧‧‧總電荷計算部
60‧‧‧熱擴散計算部
62‧‧‧代表溫度計算部
64‧‧‧照射量圖作成部
66‧‧‧照射量調變部
68‧‧‧照射時間計算部
70‧‧‧描繪處理部
72‧‧‧記憶體
100‧‧‧描繪裝置
101‧‧‧試料
102‧‧‧電子鏡筒
103‧‧‧描繪室
105‧‧‧XY載物台
110‧‧‧控制計算機單元
120‧‧‧偏轉控制電路
130‧‧‧DAC放大器單元
132‧‧‧DAC放大器單元
134‧‧‧DAC放大器單元
136‧‧‧DAC放大器單元
140‧‧‧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‧‧‧第1成形孔隙
204‧‧‧投影透鏡
205‧‧‧偏轉器
206‧‧‧第2成形孔隙
207‧‧‧物鏡
208‧‧‧主偏轉器
209‧‧‧副偏轉器
212‧‧‧消隱偏轉器
214‧‧‧消隱孔隙
216‧‧‧副副偏轉器
330‧‧‧電子線
340‧‧‧試料
410‧‧‧第1孔隙
411‧‧‧開口
420‧‧‧第2孔隙
421‧‧‧開口
430‧‧‧荷電粒子源
第1圖為表示實施型態1中之描繪裝置之構成的概念圖。
第2圖為用以說明實施型態1中之各區域的概念圖。
第3圖為成為實施型態1之比較例，為比較相對於次子域(TF)數的補正計算時間和描繪時間之曲線圖。
第4圖為表示實施型態1中之描繪方法之重要部分工程之流程圖。
第5圖A、第5圖B為表示實施型態1中之SF內之TF描繪排程和各TF之總電荷量的概念圖。
第6圖A、第6圖B為表示實施型態1中之帶狀區域 內之SF之描繪順序之一例的概念圖。
第7圖A~第7圖H為表示實施型態1中之SF內之TF之描繪順序之一例的概念圖。
第8圖為表示實施型態1中較注目的TF更前被描繪之個數n個之其他的複數TF之一例的圖示。
第9圖為用以說明可變成形型電子線描繪裝置之動作的概念圖。
以下，在實施型態中，針對可進行邊使補正計算速度不會慢於描繪速度，邊抑制由於抗蝕劑過熱所導致之圖案尺寸變動之描繪的裝置及方法予以說明。
以下，在實施型態中，作為荷電粒子束之一例，針對使用電子束之構成予以說明。但是，荷電粒子束並不限於電子束，即使為使用離子束等之荷電粒子之射束亦可。再者，作為荷電粒子束裝置之一例，針對可變成形型之描繪裝置予以說明。
第1圖為表示實施型態1中之描繪裝置之構成的概念圖。在第1圖中，描繪裝置100具備有描繪部150和控制部160。描繪裝置100為荷電粒子束描繪裝置之一例。尤其，為可變成形型(VSB型)之描繪裝置之一例。描繪部150具備有電子鏡筒102和描繪室103。在電子鏡筒102內配置有電子槍201、照明透鏡202、消隱偏轉器(抑制器)212、消隱孔隙(blanking aperture)214、第1成形 孔隙203、投影透鏡204、偏轉器205、第2成形孔隙206、物鏡207、主偏轉器208、副偏轉器209及副副偏轉器216。在描繪室103內配置有至少可在XY方向移動之XY載物台105。在XY載物台105上配置有塗布抗蝕劑之描繪對象的試料101(基板)。試料101包含用以製造半導體裝置之曝光用之光罩或矽晶圓等。光罩包含空白光罩。
控制器160具有控制計算機單元110、偏轉控制電路120、DAC(數位類比轉換器)放大器單元130、132、134、136(偏轉放大器)及磁碟裝置等之記憶裝置140。控制計算機單元110、偏轉控制電路120及磁碟裝置等之記憶裝置140經無圖示之匯流排而互相連接。偏轉控制電路120連接有DAC放大器單元130、132、134、136。DAC放大器單元130連接於消隱偏轉器212。DAC放大器單元132連接於副偏轉器209。DAC放大器單元134連接於主偏轉器208。DAC放大器單元136連接於副副偏轉器216。
再者，在控制計算機110內，配置有發射分割部50、發射分配部52、平均描繪時間計算部54、截斷指標運算部55、描繪順序設定部56、總電荷量計算部58、熱擴散計算部60、代表溫度計算部62、照射量圖作成部64、照射量調變部66、照射時間計算部68、描繪處理部70及記憶體72。即使如發射分割部50、發射分配部52、平均描繪時間計算部54、截斷指標運算部55、描繪順序 設定部56、總電荷量計算部58、熱擴散計算部60、代表溫度計算部62、照射量圖作程部64、照射量調變部66、照射時間計算部68、描繪處理部70及記憶體72般之各功能以如程式般之軟體所構成亦可。或是，即使以電子電路等之硬體所構件亦可。或是，即使為該些組合亦可。控制計算機單元110內所需之輸入資料或被運算之結果每次被記憶於記憶體72。再者，發射分割部50、發射分配部52、平均描繪時間計算部54、截斷指標運算部55、描繪順序設定部56、總電荷量計算部58、熱擴散計算部60、代表溫度計算部62、照射量圖製作部64、照射量調變部66、照射時間計算部68及描繪處理部70之至少一個以軟體構成之情況下，配置有如CPU或GPU般之計算器。尤其，為了發揮如熱擴散計算部60及代表溫度計算部62般之計算量多的功能，配置複數之CPU或複數之GPU般之計算器。
描繪資料從外部被輸入，被儲存於記憶裝置140。
在此，在第1圖中，說明實施型態1，並且記載有所需之構成。對描繪裝置100而言，通常具備有所需之其他構成亦可。
第2圖為用以說明實施型態1中之各區域的概念圖。在第2圖中，試料101之描繪區域10係以主偏轉器208之偏轉可能寬度，朝向例如y方向被假想分割成長條狀之複數的帶狀區域20。再者，各帶狀區域20係以副偏轉器209之偏轉可能尺寸，被假想分割成網狀之複數的子域 (SF)30(小區域)。然後，各SF30係以副副偏轉器216之偏轉可能尺寸，被假想分割成網狀之複數的次子域(USF：在此使用第3偏轉區域之Tertiary Firld之略語成為「TF」。以下相同)40(小區域)。然後，在各TF40之各發射位置42描繪發射圖形。各SF內之TF分割數量以藉由TF之熱擴散計算不會使描繪動作限速之程度的數量為佳。例如，縱橫10個以下為佳。更理想為縱橫5個以下為佳。
從偏轉控制電路120對DAC放大器單元130，輸入消隱控制用之數位訊號。然後，在DAC放大器單元130中，將數位訊號轉換成類比訊號，於放大後將其作為偏轉電壓而施加至消隱偏轉器212。藉由如此之偏轉電壓使電子束200偏轉，形成各發射之射束。
從偏轉控制電路120對DAC放大器單元134，輸入主偏轉控制用之數位訊號。然後，在DAC放大器單元134中，將數位訊號轉換成類比訊號，於放大後將其作為偏轉電壓而施加至主偏轉器208。藉由如此之偏轉電壓使電子束200偏轉，各發射之射束偏轉至被假想分割成網狀之特定的子域(SF)的基準位置。
從偏轉控制電路120對DAC放大器單元132，輸入副偏轉控制用之數位訊號。然後，在DAC放大器單元132中，將數位訊號轉換成類比訊號，於放大後將其作為偏轉電壓而施加至副偏轉器209。藉由如此之偏轉電壓使電子束200偏轉，各發射之射束偏轉至被假想分割成網狀 之特定的子域(SF)中又被假想分割成網狀之最小偏轉區域的次子域(TF)之基準位置。
從偏轉控制電路120對DAC放大器單元136，輸入副副偏轉控制用之數位訊號。然後，在DAC放大器單元136中，將數位訊號轉換成類比訊號，於放大後將其作為偏轉電壓而施加至副副偏轉器216。藉由如此之偏轉電壓使電子束200偏轉，各發射之射束偏轉至被假想分割成網狀之特定的子域(SF)中又被假想分割成網狀之最小偏轉區域的次子域(TF)內之各發射位置。
在描繪裝置100中，使用複數段之偏轉器，而對每個帶狀區域20，進行描繪處理。在此，作為一例，使用如主偏轉器208、副偏轉器209及副副偏轉器216般之3段偏轉器。XY載物台105係邊朝向例如-x方向而連續移動，邊針對第1個帶狀區域20朝向x方向而進行描繪。然後，第1個帶狀區域20之描繪結束後，同樣或朝向相反方向進行第2個帶狀區域20之描繪。之後，同樣進行第3個之後的帶狀區域20之描繪。然後，以主偏轉器208(第1偏轉器)追隨著XY載物台105之移動之方式，依序將電子束200偏轉至SF30之基準位置A。再者，副偏轉器209(第2偏轉器)係將電子束200從各SF30之基準位置A依序偏轉至TF40之基準位置B。然後，副副偏轉器216(第3偏轉器)係將電子束200從各TF40之基準位置B偏轉至被照射至該TF40內之射束的發射位置42。如此一來，主偏轉器208、副偏轉器209及副 副偏轉器216持有尺寸不同之偏轉區域。然後，TF40成為如此複數段之偏轉器之偏轉區域中之最小偏轉區域。
第3圖為成為實施型態1之比較例，為比較相對於次子域(TF)數的補正計算時間和描繪時間之曲線圖。例如，假設為SF約5列份之TF=104個分之計算。於使用16台之CPU，實行上述日本特開2012-069675號公報之補正計算時，比描繪速度(例如，500G發射/通過)慢1000倍左右。於使用1台之CPU，實行上述日本特開2012-069675號公報之補正計算時，比描繪速度(例如，500G發射/通過)慢100倍左右。假設計算TF=103個分，使用1台之CPU，實行上述日本特開2012-069675號公報之補正計算時，則比描繪速度(例如，500G發射/通過)慢10倍左右。依此，如此一來，描繪處理等待補正計算，難以順暢地進行描繪處理。於是，在實施型態1中，藉由使成為與計算速度(資源)相稱的計算容量，解消如此緩慢之情形。
再者，以下，作為補正區劃區域，使用藉由上述複數段之偏轉器而各別偏轉之尺寸不同的偏轉區域中最小偏轉區域的TF40予以說明。但是，補正區劃區域並不限定於TF，即使為SF30亦可。或是，即使將非TF40也非SF30之獨立的區域設為補正區劃區域亦可。獨立的區域之尺寸以小於SF30之尺寸為佳。
第4圖為表示實施型態1中之描繪方法之重要部分工程之流程圖。在第4圖中，實施型態1中之描繪方法係實 施如發射分割工程(S102)、照射量圖製作工程(S104)、發射分配工程(S106)、描繪順序設定工程(S110)、總電荷量計算工程(S112)、平均描繪時間計算工程(S114)、截斷指標運算工程(S116)、熱擴散計算工程(S120)、代表溫度計算工程(S122)、照射量調變工程(S124)和描繪工程(S126)般之一連串的工程。
作為發射分割工程(S102)，發射分割部50係從記憶裝置140輸入描繪資料，而進行複數段之資料轉換處理，將圖案圖形分割成各發射之發射圖形，並生成描繪裝置固有之格式的發射資料。
作為照射量圖製作工程(S104)，照射量圖製作部64係算出每個特定尺寸的網狀區域，所需之照射量。然後，針對描繪區域全面或是每個帶狀區域，製作照射量圖。例如，於補正近接效應之時，以算出每個近接效應網狀區域所需之照射量為佳。近接效應網狀區域之尺寸以近接效應之影響範圍之1/10左右之尺寸為佳。例如，以1μm左右為佳。照射量圖製作工程(S104)和發射分割工程(S102)被並列處理為佳。但是，並不限定於此，即使被串聯實施亦可。於此時，順序哪一者先皆可。
作為發射分配工程(S106)，發射分配部52係將被發射分割之各發射資料分配至配置有該發射圖形之TF40。
作為描繪順序設定工程(S110)，描繪順序設定部56係對每個SF30，設定該SF內之複數的TF之描繪順 序。
作為總電荷量計算工程(S112)，總電荷量計算部58係在成為最小偏轉區域的每個TF40，算出被照射至該TF40內之電子束200之總電荷量。總電荷量計算工程(S112)係與描繪順序設定工程(S110)被並列處理為佳。但是，並不限定於此，即使被串聯實施亦可。於此時，順序哪一者先皆可。總電荷量Q係由被照射至該TF內之各發射圖形之面積和照射量之積和而被算出。將注目之TF40之位置設為i。然後，使用如此注目TF40內之第k個之發射的面積S(k)和摻雜量D(k)，TF40內之總電荷量Q(i)可以下式(1)來定義。D(k)和S(k)若通過發射分割工程和照射量D圖製作工程和每個補正區劃發射分配工程而被運算出即可。
第5圖A和第5圖B為表示實施型態1中之SF內之TF描繪排程和各TF之總電荷量的概念圖。在第5圖A中，作為一例，從被配置在SF內之左下的TF朝向y方向依序描繪x方向第1列之TF列，於x方向第1列之描繪結束後，針對x方向第2列之TF列之各TF，朝向y方向依序描繪。然後，即使針對x方向第3列之後的TF列之各TF，同樣朝向y方向，依序描繪。在第5圖A之例中，表示以如上述般之描繪排程進行描繪之情況。在第5圖B中，沿著描繪順序表示總電荷量Q除以該TF之描繪時間的平均電流。
第6圖A和第6圖B為表示實施型態1中之帶狀區域內之SF之描繪順序之一例的概念圖。各帶狀區域內之SF針對配置在各帶狀區域之複數SF匯集在y方向之各SF列，可準備如第6圖A所示般從下方之SF朝向y方向依序描繪之向上(UWD)之描繪順序，和如第6圖B所示般從上方之SF朝向-y方向依序描繪之向下(DWD)之描繪順序之兩種類。
第7圖A至第7圖H為表示實施型態1中之SF內之TF之描繪順序之一例的概念圖。如第7圖A所示般，各SF內之TF可準備從左下之TF朝向x方向依序描繪y方向第1列，並且y方向第2列之後也從左側端之TF朝向x方向依序描繪的描繪順序(0)。再者，可準備如第7圖B所示般，從左下之TF朝向y方向依序描繪x方向第1列，並且x方向第2列之後也從下側端之TF朝向y方向依序描繪的描繪順序(1)。再者，如第7圖C所示般，可準備如第7圖C所示般，從左上之TF朝向x方向依序描繪-y方向第1列，並且-y方向第2列之後也從左側端之TF朝向x方向依序描繪的描繪順序(2)。再者，可準備如第7圖D所示般，從左上之TF朝向-y方向依序描繪x方向第1列，並且x方向第2列之後也從上側端之TF朝向-y方向依序描繪的描繪順序(3)。再者，可準備如第7圖E所示般，從右下之TF朝向-x方向依序描繪y方向第1列，並且y方向第2列之後也從右側端之TF朝向 -x方向依序描繪的描繪順序(4)。再者，可準備如第7圖F所示般，從右下之TF朝向y方向依序描繪-x方向第1列，並且-x方向第2列之後也從下側端之TF朝向y方向依序描繪的描繪順序(5)。再者，可準備如第7圖G所示般，從右上之TF朝向-x方向依序描繪-y方向第1列，並且-y方向第2列之後也從右側端之TF朝向-x方向依序描繪的描繪順序(6)。再者，可準備如第7圖H所示般，從右上之TF朝向-y方向依序描繪-x方向第1列，並且-x方向第2列之後也從上側端之TF朝向-y方向依序描繪的描繪順序(7)。
若組合第6圖A和第6圖B、第7圖A至第7圖H之描繪順序，設定SF及TF之描繪順序即可。例如，以難以產生熱擴散之順序來設定為較佳。
作為平均描繪時間計算工程(S114)，平均描繪時間計算部54係計算用以補正由於抗蝕劑過熱所導致之圖案尺寸變動之補正區劃區域之平均描繪時間。在此之補正區劃區域係如上述般，例如在此使用TF40。首先，計算各TF40之描繪時間a(i)。各TF40之描繪時間a(i)係使用各TF40內之第k個之發射的摻雜量D(k)，和電子束200之電流密度J，和各TF40內之第k個和第(k+1)個之發射間的穩定時間s(k)而被求出。各TF40之描繪時間a(i)可以下式(2)來定義。並且，電子束200之電流密度J之資訊若從外部輸入及被設定即可。再者，第k個和第(k+1)個之發射間的穩定時間s(k)，若根據由 外部被輸入之穩定時間資訊，因應第k個和第(k+1)個之發射間之距離而適當設定即可。
然後，藉由將計算區域內之全描繪時間a(i)之和除以全TF數N，計算出用以補正由於抗蝕劑過熱所導致之圖案尺寸變動的補正區劃區域之平均描繪時間a。計算區域係以例如帶狀區域20、SF30或複數之SF30所構成之SF群等為佳。補正區劃區域(在此為TF40)之平均描繪時間a係以下式(3)表示。
如上述般，TF40之平均描繪時間a係使用電子束200之摻雜量D(i)和電子束200之電流密度J和荷電粒子數之發射間之穩定時間s(i)和計算區域內之全TF數N而被求出。
作為截斷指標運算工程(S116)，截斷指標運算部55係運算用以計算針對成為描繪對象之所有TF40(補正區劃區域)之溫度上升量的計算時間，不會超過用以描繪所有TF40之描繪時間的較計算溫度上升量之時所使用之該TF40更前被描繪之其他的複數TF40的個數n。截止指標運算部55為個數運算部之一例。其他的複數TF40的個數n係使用TF40之平均描繪時間a，和用以計算由於來自較該TF40更前被描繪之其他的複數TF40中之每一個 的導熱所產生之該TF40的溫度上升量的平均計算時間b，和用以計算溫度上升量之計算機之平行度m而被運算出。具體而言，使用平均描繪時間a、平均計算時間b、計算機之平行度m，和成描繪對象之所有TF40之數量N，以滿足下式(4)之方式，算出其他的複數TF40之個數n。計算機之平行度m之資訊和平均計算時間b之資訊(2補正區劃間熱擴散計算速度資訊)若由外部被輸入，被設定即可。
例如，N>>1之時，即使以滿足下式(5)，來代替式(4)，算出其他的複數TF40之個數n亦可。
(5)ma/b>n-n 2/2N
作為熱擴散計算工程(S120)，熱擴散計算部60係對每個TF40，算出藉由來自較該TF40更前被描繪之其他TF40之導熱而產生的溫度上升量δTij。熱擴散計算部60為溫度上升量算出部之一例。溫度上升量δTij係表示第1個TFi由於來自其他第j個之TFj的導熱而產生的溫度上升量。溫度上升量δTij係依存於其他TF在時刻tj被描繪之後，至在時刻ti描繪該TF為止之經過時間(ti-tj)。溫度上升量δTij可以使用依存於TFj之總電荷量Qj之TFj單獨所產生之溫度上升A(Qj)、熱擴散係數K、格倫值域(Grun Range)Rg、TFi之座標(Xi,Yi)、TFj之座標(Xj,Yj)、TFi之描繪時刻ti及TFj之描繪時刻tj，以下式(6)定義。在如此之式(6)中，作為一例，顯示 有Z(深度)方向近似長方體，且近似忽視TF照射中擴散之情形。
在式(6)中，熱擴散係數K係以K2[(mm)2/s]=λ/(ρCp)所表示之係數。在此，λ表示熱傳導率[W/(K‧m)]，ρ表示公克密度[g/cm3]，Cp表示比熱[J/(K‧g)]。式(6)中格倫值域Rg係以下式(7)來表示。
(7)Rg=(0.046/ρ)*E1.75[um]
並且，格倫值域Rg表示將能量E[keV]之電子線垂直射入至公克密度ρ[g/cm3]之物質時之深度方向之平均射程近似式。再者，A(Qj)就以一例而言，可以以A=(E‧Qj)/(ρCp‧Rg‧S)來表示。在此，Qj為TFj之總電荷量[fC](毫微微庫倫：Femtocoulomb)，S為最小偏轉區域之面積[μm2]，E、ρ、Cp、Rg與上述相同。再者，在式(6)中，erf( )表示誤差函數。
熱擴散計算部60係針對SF30內之各TF40，算出較該TF40更前被描繪之其他的所有TF40中，從該TF40追溯到在截斷指標運算工程(S116)中被求出之個數n個為止的從其他的複數TF40接收的各溫度上升量δTij。
當算出從較該TF40更前被描繪之其他的所有TF40接收的各溫度上升量δTij時，因如上述般計算時間b超過描繪時間很多，故在實施型態1中，藉由限制較成為如此之對象的TF40更前被描繪之其他的TF40之個數n，以降低計算容量，並使補正計算速度不會超過描繪速度。
作為代表溫度計算工程(S122)，代表溫度計算部62係對每個TF40，根據來自較該TF40更前被描繪之個數n之其他的複數TF40之導熱，算出該TF40之代表溫度Ti。代表溫度計算部62為代表溫度算出部之一例。代表溫度計算部62係藉由累計加算因來自較該TF更前被描繪之個數n個之其他的複數TF之傳熱而產生之各溫度上升量δTij，來求出該TF之代表溫度Ti。代表溫度Ti以下式(8)來定義。
第8圖為表示實施型態1中較注目的TF更前被描繪之個數n個之其他的複數TF之一例的圖示。如第8圖所示般，例如，於從以A表示之注目的TF40僅追溯n個(在此例如5個)TF40時，且於具有不存在途中被描繪之圖案的NULL區域之時，以除NULL區域外用追溯之方式設定計算對象TF40為佳。
作為，照射量調變工程(S124)，照射量調變部66係對每個TF40，輸入所求出的在該TFi內被照射之各發射用之照射量D(第1照射量)，使用該TFi之代表溫度Ti而調變在該TFi內被照射之各發射用之照射量D(第1照射量)。調變後之照射量D’(第2照射量)可以D’=D‧f(Ti)來求出。當描繪該TFi內之發射時，使用所有一律的調變率f(Ti)值。
在實施型態1中，因藉由分割程較SF30更小之 TF40，可以縮小偏轉範圍，故可以使副副偏轉器216用的DAC放大器136高速化。因此，可以使各TF內之描繪速度較熱擴散速度更快。依此，可進行忽視TF至照射中之熱擴散的近似。其結果，可高精度地修正抗蝕劑過熱。
作為描繪工程(S126)。首先，照射時間計算部68算出每發射之照射時間。照射時間可藉由調變後之照射量D’(第2照射量)除以電流密度J來求出。而且，描繪處理部70在描繪各發射時，以成為對應於各發射之照射時間之方式，控制偏轉控制電路120。描繪處理部70經由偏轉控制電路120等而控制描繪部150，並開始描繪處理。描繪部150係使用每個發射所取得之調變後之照射量D’(第2照射量)之電子束200，於試料101上，描繪所取得之圖案。具體而言，如下述般動作。偏轉控制電路120將控制每個發射之照射時間的數位訊號輸出至DAC放大器單元130。然後，DAC放大器單元130係將數位訊號轉換成類比訊號，於放大後將其作為偏轉電壓而施加至消隱偏轉器212。
自電子槍201(放出部)所放出之電子束200，在通過消隱偏轉器212內時藉由消隱偏轉器212，在射束為ON之狀態下，受控制通過消隱孔隙214，在射束為OFF之狀態下，以射束全體在消隱孔隙214被遮蔽之方式而偏轉。自射束為OFF之狀態變成射束為ON，且於之後變成射束為OFF之前通過消隱孔隙214之電子束200，成為一次之電子束之發射。消隱偏轉器212控制通過之電子束 200之方向，交互生成射束ON之狀態與射束OFF之狀態。例如，只要在射束為ON之狀態下不施加墊壓，而在射束為OFF之時將電壓施加至消隱偏轉器212即可。以如此之各發射的照射時間，來調整被照射至試料101之電子束200之各發射的照射量。
如上述般，藉由通過消隱偏轉器212與消隱孔隙214而生成之各發射之電子束200，藉由照明透鏡202照明具有矩形例如長方形之孔之第1成形孔隙203全體。在此，首先使電子束200成形成矩形，例如長方形。然後，通過第1成形孔隙203之第1孔隙像之電子束200，藉由投影透鏡204投影於第2成形孔隙206上。藉由偏轉器205，可偏轉控制在如此的第2成形孔隙206上之第1孔隙像，使射束形狀與大小改變(進行可變成形)。如此之可變成形於每發射被進行，通常成形成每發射不同之射束形狀與尺寸。而且，通過第2成形孔隙206之第2孔隙像之電子束200，係藉由物鏡207對焦，並藉由主偏轉器208、副偏轉器209及副副偏轉器206偏轉，照射於配置於連續移動之XY載物台105之試料101之所期待的位置。如上述般，藉由各偏轉器，電子束200之複數之發射向成為基板之試料101上依序偏轉。
如上述所述，若藉由實施型態1，可以邊使補正計算速度不會慢於描繪速度，邊抑制由於抗蝕劑過熱所導致之圖案之尺寸變動。依此，可以即時且順暢地以精度更高之尺寸來描繪圖案。
並且，描繪速度越快，即是平均描繪時間a越小，較成為對象之TF40更前被描繪之其他的TF40之個數n(截斷數)變小。但是，若為相同發射密度時，因描繪速度越快因摻雜量越小，其部分降低了抗蝕劑過熱。依此，針對個數n(截斷數)小所導致的如計算精度惡化般之不良影響，也可以緩和。再者，原本如此個數n(截斷數)之判定係根據TF和其他的TF之間的空間距離和時間插來決定。但是，於描繪之前進方向以例如從下方朝向上方之一方向來決定之時，在時間上為過去的TF在空間上也變遠。依此，單純以TF之個數來截斷的缺點並不大。
以上，邊參照具體例邊針對實施型態予以說明。但是，本發明並不限定於該些具體例。在上述例中，雖然藉由限制補正計算用之過去所描繪之TF之個數n，使計算速度高速化，但並不限定於此。例如，即使事先指定補正計算用之過去所描繪之TF之個數n，並且求出滿足式(4)之計算機之平行度m亦可。配合如此之計算機之平行度m而設置資源亦可。由於個數n(截斷數)小所造成之計算精度惡化，隨著n變大，其誤差變小，在某個數收斂。依此，例如，於設定如此收斂以後之個數n(截斷數)之時，相反地以求出計算機之平行度m為佳。
再者，針對裝置構成或控制手法等，非本發明之說明直接所需之部分等，雖然省略記載，但是可以適當選擇使用所需之裝置構成或控制手法。例如，針對控制描繪裝置100之控制部構成，雖然省略記載，但是適當選擇使用所 需之控制部構成當然亦可。
其他，具備本發明之要素，且本領域技術人員可適當變更設計之所有荷電粒子束描繪裝置及方法，皆包含於本發明之範圍內。
50‧‧‧發射分割部
52‧‧‧發射分配部
54‧‧‧平均描繪時間計算部
55‧‧‧截斷指標運算部
56‧‧‧描繪順序設定部
58‧‧‧總電荷計算部
60‧‧‧熱擴散計算部
62‧‧‧代表溫度計算部
64‧‧‧照射量圖作成部
66‧‧‧照射量調變部
68‧‧‧照射時間計算部
70‧‧‧描繪處理部
72‧‧‧記憶體
100‧‧‧描繪裝置
101‧‧‧試料
102‧‧‧電子鏡筒
103‧‧‧描繪室
105‧‧‧XY載物台
110‧‧‧控制計算機單元
120‧‧‧偏轉控制電路
130‧‧‧DAC放大器單元
132‧‧‧DAC放大器單元
134‧‧‧DAC放大器單元
136‧‧‧DAC放大器單元
140‧‧‧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‧‧‧第1成形孔隙
204‧‧‧投影透鏡
205‧‧‧偏轉器
206‧‧‧第2成形孔隙
207‧‧‧物鏡
208‧‧‧主偏轉器
209‧‧‧副偏轉器
212‧‧‧消隱偏轉器
214‧‧‧消隱孔隙
216‧‧‧副副偏轉器

Claims (5)

  1. 一種荷電粒子束描繪裝置，其特徵為具備：個數運算部，其係使用荷電粒子束之摻雜量和荷電粒子束之電流密度和荷電粒子束之發射間的穩定時間(settling time)而被求出，且用以補正由於抗蝕劑過熱而產生的圖案尺寸變動之補正區劃區域之平均描繪時間，和用以計算由於來自較該補正區劃區域更前被描繪之其他的複數補正區劃區域之每一個補正區劃區域的導熱所產生的該補正區劃區域之溫度上升量的平均計算時間，和用以計算上述溫度上升量之計算機的平行度，而運算出用以使用以計算針對成為描繪對象之所有的補正區劃區域之上述溫度上升量的計算時間，不會超過用以描繪所有補正區劃區域之描繪時間的較計算上述溫度上升量之時所使用之該補正區劃區域更前被描繪之其他的複數補正區劃區域的個數；代表溫度算出部，其係對每個上述補正區劃區域，根據來自較該補正區劃區域更前被描繪之上述個數之其他的複數補正區劃區域之導熱，算出該補正區劃區域之代表溫度；照射量調變部，其係對每個上述補正區劃區域，輸入被照射至該補正區劃區域之照射量，並使用該補正區劃區域之代表溫度而調變被照射至該補正區劃區域之照射量；及描繪部，其係以被調變之照射量之荷電粒子束在該補 正區劃區域內描繪圖案。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之荷電粒子束描繪裝置，其中上述描繪部具有使荷電粒子束偏轉之複數段之偏轉器，上述補正區劃區域係藉由上述複數段之偏轉器而各被偏轉之尺寸不同的偏轉區域中之最小偏轉區域。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之荷電粒子束描繪裝置，其中使用上述平均描繪時間a、上述平均計算時間b、上述計算機之平行度m，和成為描繪對象之所有的補正區劃區域之數量N，以滿足下式(4)之方式，算出上述其他的複數補正區劃區域之個數n，
  4. 如申請專利範圍第1項所記載之荷電粒子束描繪裝置，其中又具備對每個上述補正區劃區域，算出由於來自較該補正區劃區域更前被描繪之上述個數之其他的複數補正區劃區域之導熱所產生之溫度上升量之溫度上升量算出部，上述代表溫度算出部係藉由累計加算由於來自較該補正區劃區域更前被描繪之上述個數之其他的複數補正區劃區域的導熱所產生之各溫度上升量，求出該補正區劃區域之上述代表溫度。
  5. 一種荷電粒子束描繪方法，其特徵為： 使用荷電粒子束之摻雜量和荷電粒子束之電流密度和荷電粒子束之發射間的穩定時間(settling time)而被求出，且用以補正由於抗蝕劑過熱而產生的圖案尺寸變動之補正區劃區域之平均描繪時間，和用以計算由於來自較該補正區劃區域更前被描繪之其他的複數補正區劃區域之每一個補正區劃區域之導熱所產生的該補正區劃區域之溫度上升量的平均計算時間，和用以計算上述溫度上升量之計算機的平行度，而運算出用以使用以計算針對成為描繪對象之所有的補正區劃區域之上述溫度上升量的計算時間，不會超過用以描繪所有補正區劃區域之描繪時間的較計算上述溫度上升量之時所使用之該補正區劃區域更前被描繪之其他的複數補正區劃區域的個數，對每個上述補正區劃區域，根據來自較該補正區劃區域更前被描繪之上述個數之其他的複數補正區劃區域之導熱，算出該補正區劃區域之代表溫度，對每個上述補正區劃區域，輸入被照射至該補正區劃區域之照射量，並使用該補正區劃區域之代表溫度而調變被照射至該補正區劃區域之照射量，以被調變之照射量之荷電粒子束在該補正區劃區域內描繪圖案。
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