TWI534528B - Drawing an amount of the charged particle beam to obtain the modulation factor of a charged particle beam irradiation apparatus and method - Google Patents

Drawing an amount of the charged particle beam to obtain the modulation factor of a charged particle beam irradiation apparatus and method Download PDF

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TWI534528B
TWI534528B TW103110293A TW103110293A TWI534528B TW I534528 B TWI534528 B TW I534528B TW 103110293 A TW103110293 A TW 103110293A TW 103110293 A TW103110293 A TW 103110293A TW I534528 B TWI534528 B TW I534528B
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Noriaki Nakayamada
Yasuo Kato
Mizuna Suganuma
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Nuflare Technology Inc
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Description

帶電粒子束描繪裝置及帶電粒子束之照射量調變係數之取得方法
本發明係關於帶電粒子束描繪裝置及帶電粒子束之照射量調變係數之取得方法，例如關於進行光阻加熱(resist heating)修正的裝置及方法。
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每年朝向微細化。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。
圖8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。從帶電粒子源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)連續移動之平台上的試料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方向連續移動之平台上的試料340之描繪區域。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，將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，藉由使光阻低敏感度化，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邊際地持續增加，故描繪時間也無邊際地增加。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光阻敏感度變化，線寬精度惡化，被稱為光阻加熱之現象的問題。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轉區域，根據來自較該最小偏轉區域更前被描繪之其他最小偏轉區域的導熱，算出該最小偏轉區域之代表溫 度，使用代表溫度而調變照射量之手法於之前已申請專利(參照日本2012-069675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(溫度補正運算)而抑制由於光阻加熱所產生之圖案的尺寸變動。
另外，在電子束描繪中，對塗佈有光阻之光罩照射電子束而描繪電路圖案之時，電子束透光阻層而到達其下層，產生了由於再次再射入至光阻層的後方散亂所引起的被稱為鄰近效應之現象。依此，於描繪之時，產生了被描繪成從所期待之尺寸偏離之尺寸的尺寸變動。為了迴避如此之現象，在描繪裝置內，進行鄰近效應補正運算，例如以調變照射量進行抑制如此之尺寸變動。
但是，即使進行鄰近效應修正運算，調變照射量，在之後，執行用以進行上述溫度修正運算而抑制光阻加熱所產生之尺寸變動之照射量調變時，有鄰近效應修正產生修正殘差之問題。
除上述溫度補正運算或鄰近效應修正運算等之照射量調變之外，又在電子束描繪中，藉由進行多程描繪，將所需之照射量分成複數次之描繪，也進行抑制溫度上升。多程描繪係常一面使偏轉區域之位置偏移一面進行，在如此之情形下，上述溫度修正運算為了使偏轉區域之位置偏移，必須對每多程描繪之程序(多程描繪中之1次描繪)進行。依此，當在此組合鄰近應效修正運算時，又有運算手段複雜化，且即時修正運算變得困難之問題。依此，需 要處理的效率化。
本發明係提供即使在多程描繪之時，亦可進行一面抑制鄰近效應之修正殘差一面有效率地抑制因光阻加熱所產生之尺寸變動的描繪的帶電粒子束描繪裝置及帶電粒子束之照射量調變係數之取得方法。
本發明之一態樣之帶電粒子束描繪裝置具備：第1網格分割部，其係以第1網格尺寸，將試料之描繪區域虛擬分割成複數的第1網格區域；第2網格分割部，其係以第2網格尺寸，將試料之描繪區域虛擬分割成複數的第2網格區域，且該第2網格尺寸將成為第1網格尺寸除以一面移動位置一面進行的多程描繪之程序數後之尺寸的自然數分之1；照射量運算部，其係使用利用照射量臨界值之照射量模型，對每第2網格區域，運算鄰近效應被修正的帶電粒子束之照射量；代表溫度運算部，其係使用被運算的照射量中對應於多程描繪之程序量的照射量，對多程描繪之每程序，並且對每第1網格區域，運算因照射帶電粒子束引起的導熱而上升的第1網格區域之代表溫度；多項式運算部，其係運算要素具有根據各程序之代表溫度的照射量調變係數，和每第2網格區域之圖案面積密度相乘之項的多項式；及 描繪部，其係使用運算上述多項式之值和上述照射量臨界值之差分在容許值內之照射量之帶電粒子束，而在試料上描繪圖案。
本發明之一態樣之帶電粒子束之照射量調變係數之取得方法係以第1網格尺寸，將試料之描繪區域虛擬分割成複數的第1網格區域，以第2網格尺寸，將試料之描繪區域虛擬分割成複數的第2網格區域，且該第2網格尺寸將成為第1網格尺寸除以一面移動位置一面進行的多程描繪之程序數後之尺寸的自然數分之1，使用利用照射量臨界值之照射量模型，對每第2網格區域，運算鄰近效應被修正的帶電粒子束之照射量，使用被運算的照射量中對應於多程描繪之程序量的照射量，對多程描繪之每程序，並且對每第1網格區域，運算因照射帶電粒子束引起的導熱而上升的第1網格區域之代表溫度，對多程描繪之每程序，並且對每第1網格區域，使用該代表溫度，運算修正由於光阻加熱(resist heating)所引起的尺寸變動的照射量調變係數，係對以第1網格尺寸除以程序數之自然數倍的第3網格尺寸，被虛擬分割的複數的第3網格區域的每第3網格區域，運算該照射量調變係數之平均值，並予以輸出。
10‧‧‧描繪區域
20‧‧‧帶狀區域
30‧‧‧SF(次域)
40‧‧‧TF(低次域)
40a‧‧‧第1程序之TF
40b‧‧‧第2程序之TF
42‧‧‧發射位置
44‧‧‧次TF
50‧‧‧鄰近網格區域
60‧‧‧TF網格分割部
62‧‧‧鄰近網格分割部
64‧‧‧發射分割部
66‧‧‧ρ運算部
68‧‧‧D(x)地圖作成部
70‧‧‧D’(x)運算部
71‧‧‧D(x)/N地圖作成部
72‧‧‧T1運算部
73‧‧‧T運算部
74‧‧‧T2運算部
76‧‧‧α 1運算部
77‧‧‧α運算部
78‧‧‧α 2運算部
80‧‧‧α ave地圖作成部
82‧‧‧θ’運算部
84‧‧‧判定部
86‧‧‧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‧‧‧控制計算機單元
112‧‧‧記憶體
120‧‧‧偏轉控制電路
130、132、134、136‧‧‧DAC放大器單元
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‧‧‧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‧‧‧可變成形開口
430‧‧‧帶電粒子源
圖1為表示實施型態1中之描繪裝置之構成的概念圖。
圖2為用以說明實施型態1中之各區域的概念圖。
圖3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。
圖4A和圖4B為表示實施型態中之各程序之TF的圖示。
圖5為表示實施型態1中之TF和鄰近網格之圖示。
圖6為用以說明實施型態1中之平均照射量調變係數的概念圖。
圖7為表示實施型態1中之射束波形之一例的圖示。
圖8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，針對即使進行多程描繪之時，亦可進行一面抑制鄰近效應之補正殘差一面有效地抑制因光阻加熱所產生之圖案之尺寸變動的描繪之裝置及方法予以說明。
再者，以下在實施型態中，作為帶電粒子束之一例，針對使用電子束之構成予以說明。但是，帶電粒子束並不限於電子束，即使為使用離子束等之帶電粒子之射束亦可。再者，作為帶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。
實施型態1
圖1為表示實施型態1中之描繪裝置之構成的概念圖。在圖1中，描繪裝置100具備有描繪部150和控制部160。描繪裝置100為帶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(遮沒器)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平台105。在XY平台105上配置有塗布光阻之描繪對象的試料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、記憶體112、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、142、144。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，在控制計算機單元110內，配置TF網格分割部60、鄰近網格分割部62、發射分割部64、ρ運算部66、D(x)地圖作成部68、D’(x)運算部70、D(x)/N地圖作成部71、T運算部73、α運算部77、αave地圖作成部80、θ’運算部82、判定部84及描繪控制部86。如TF網格分割部60、鄰近網格分割部62、發射分割部64、ρ運算部66、D(x)地圖作成部68、D’(x)運算部70、D(x)/N地圖作成部71、T運算部73、α運算部77、αave地圖作成部80、θ’運算部82、判定部84及描繪控制部86般的各功能即使以如程式般的軟體來構成亦可。或是，即使以電子電路等之硬體來構成亦可。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112。再者，TF網格分割部60、鄰近網格分割部62、發射分割部64、ρ運算部66、D(x)地圖作成部68、D’(x)運算部70、D(x)/N地圖作成部71、T運算部73、α運算部77、αave地圖作成部80、θ’運算部82、判定部84及描繪控制部86之至少一個以軟體來構成之時，配置有如CPU或GPU般之計算器。尤其，為了發揮如T運算部73般之計算量多的功能，配置如複數之CPU或複數之GPU般的計算器。
T運算部73係多程描繪之每程序具有運算該程序之代表溫度Ti之複數Ti運算部(程序代表溫度運算部)。 在圖1之例中，因表示程序數N=2之時，具有T1運算部72及T2運算部74。同樣，α運算部77係多程描繪之每程序具有運算該程序之照射量調變係數α i的複數α i運算部。在圖1之例中，因表示程序數N=2之時，具有α 1運算部76及α 2運算部78。即使如T1運算部72、T2運算部74、α 1運算部76及α 2運算部78般之功能的各功能，也以程式般之軟體來構成亦可。或是，即使以電子電路等之硬體來構成亦可。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112。再者，T1運算部72、T2運算部74、α 1運算部76及α 2運算部78之至少一個以軟體來構成之時，配置如CPU或GPU般之計算器。
在實施型態1中，針對例如程序數(也稱為「多重性」或「多程描繪次數」)N=2之情形予以說明。但是，並不限定於此，程序數N即使為3以上之值亦可。於程序數N=2之時，如圖1所示般，雖然配置T1運算部72及T2運算部74，但於程序數N≧3之時，配置因應於程序數N之值的數之Ti運算部。同樣，於程序數N=2之時，如圖1所示般，雖然配置α 1運算部76及α 2運算部78，但於程序數N≧3之時，配置因應於程序數N之值的數之α i運算部。
描繪資料從外部被輸入，被儲存於記憶裝置140。
在此，在圖1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。
圖2為用以說明實施型態1中之各區域的概念圖。圖2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方向被虛擬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，被虛擬分割成網格狀之複數的次域(SF)30(小區域)。然後，各SF30係以副副偏轉器216之偏轉可能尺寸，被虛擬分割成網格狀之複數的低次域(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之代表溫度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。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，輸入消隱控制域之數位訊號。然後，在DAC放大器單元130中，將數位訊號轉換成類比訊號，放大並且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，放大並且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虛擬分割成網格狀之 特定的次域(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，放大並且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虛擬分割成網格狀之特定的次域(SF)中又被虛擬分割成網格狀之最小偏轉區域的低次域(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，放大並且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虛擬分割成網格狀之特定的次域(SF)中又被虛擬分割成網格狀之最小偏轉區域的低次域(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平台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平台105之移動之方式，將電 子束200依序偏轉至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。
圖3為表示實施型態1中之描繪方法之重要工程之流程圖。圖3中，實施型態1中之描繪方法實施TF網格分割工程(S102)、發射分割工程(S104)、鄰近網格分割工程(S112)、ρ運算工程(S114)、D’(x)運算工程(S116)、D(x)地圖作成工程(S118)、D(x)/N地圖作成工程(S119)、T運算工程(S120)、α運算工程(S130)、αave地圖作成工程(S140)、θ’運算工程(S142)、判定工程(S144)、描繪工程(S146)之一連串的工程。T運算工程(S120)係實施T1運算工程(S122)和T2運算工程(S124)以作為其內部工程。α運算工程(S130)係實施α 1運算工程(S132)和α 2運算工程(S134)以作為其內部工程。在如此之工程中，藉由除描繪工程(S146)之外的剩餘的各工程，構成實施型態1中之電子束之照射量。
在實施型態1中，針對例如程序數N=2之情形予以說明。但是，並不限定於此，程序數N即使如上述般為3 以上之值亦可。程序數N=2之時，如圖3所示般，T運算工程(S120)實施T1運算工程(S122)、T2運算工程(S124)，作為其內部工程，但是於程序數N≧3之時，實施因應程序數N之值的數量的Ti運算工程。同樣，α運算工程(S130)係實施α 1運算工程(S132)、α 2運算工程(S134)以作為其內部工程，於程序數N≧3之時，實施因應程序數N之值的數的α i運算工程。
作為TF網格分割工程(S102)，TF網格分割部60(第1網格分割部)係以副副偏轉器216之偏轉可能尺寸(第1網格尺寸)，將試料101之描繪區域虛擬分割網格狀之複數TF40(第1網格區域)。在此，於將帶狀區域20分割首先分割成網格狀之複數SF30之後，將各SF30虛擬分割成網格狀之複數TF40。在實施型態中，將各TF40當作溫度修正運算用之網格區域使用。TF網格分割部60係在多程描繪之每程序(多程描繪中之1次之描繪)，將試料101之描繪區域虛擬分割成網格狀之複數TF40(第1網格區域)。
圖4A和圖4B為表示實施型態1中之各程序之TF的圖示。在圖4A中，以實線表示第1程序之TF40a，並以虛線表示第2程序之TF40b。如圖4B所示般，TF40係縱橫尺寸(x尺寸、y尺寸)皆被分割成△1之正方形。然後，在第1程序和第2程序中，偏轉區域之位置僅以△1/2分別偏移至x、y方向而生成。
作為發射分割工程(S104)，發射分割部64係從記 憶裝置140讀出描繪資料，在每程序，進行複數段之資料轉換處理而生成描繪裝置100之固有之發射資料。描繪資料係被檔案建構在例如將描繪對象晶片之晶片區域虛擬分割成長條狀之每框架區域。然後，發射分割部64係順序讀入如此每框架區域之資料檔案，生成發射資料。再者，在晶片配置複數圖形圖案，但是在描繪裝置100中，限制以1次之射束發射可形成之尺寸。因此，在資料轉換處理中，各圖形圖案被分割成可以1次之射束發射的發射圖形。然後，生成各發射圖形之圖形種、尺寸、位置等以作為發射資料。發射資料被順序儲存於記憶裝置142。在第1程序和第2程序中，因偏轉區域之位置偏移，故發射資料之內容不同。因此，發射分割部64分別生成第1程序之發射資料(1)、第2程序之發射資料(2)、第1程序之發射資料(1)、第2程序之發射資料(2)被儲存在記憶裝置142。
作為鄰近分割工程(S112)，鄰近網格分割部62(第2網格分割部)係以尺寸△2(第2網格尺寸)，將試料101之描繪區域虛擬分割成複數鄰近網格50(第2網格區域)，且該尺寸△2成為TF40之尺寸△1除以(第1網格尺寸)除以一面使位置偏移一面所進行的多程描繪之程序數N的尺寸之自然數分之1。
圖5為表示實施型態1中之TF和鄰近網格之圖示。於圖5中，鄰近網格50係以將TF40之x、y尺寸△1除以程序數N之尺寸△2被分割。依此，可以防止位置與TF40 重疊之複數的鄰近網格50跨至其他鄰接的TF40。換言之，TF40之柵極線，和外側之鄰近網格50之柵極線不會偏離而一致。在此，鄰近網格50以△1/N之尺寸被分割，但是並不限定於此。使用自然數m，若滿足m△2=△1/N之關係即可。
作為ρ運算工程(S114)，ρ運算部66係對每鄰近網格50，運算被配置在該鄰近網格50內之圖形圖案之面積密度ρ。然後，ρ運算部66使用各網格值，作成面積密度地圖。
作為D’(x)運算工程(S116)，D’(x)運算部70(照射量運算部)係使用使用照射量臨界值θ之照射量模型，對每鄰近網格區域，運算修正鄰近效應的電子束的暫時照射量D’(x)。作為使用照射臨界值θ之照射量模型之照射量計算式，可以定義以下之式(1)。在式(1)中，於項中使用照射量臨界值θ和照射量D(x)和圖案面積密度ρ(x)和鄰近效應核心G(x)。x表示位置(向量)。換言之，僅以標示x表示2次元座標之意。鄰近效應核心G(x)係以例如以下之式(2)來定義。
在式(2)中，η表示後方散射率，σ表示後方散亂半徑。
在實施型態1中，改良如此的照射量模型。具體而言，定義照射量調變係數α(x)，其係用以進行補正藉由因電子束之照射的導熱而上升之溫度所引起的尺寸變動的溫度修正。並且，使用照射量調變係數α(x)定義暫時照射量D’(x)=D(x)/α(x)。並且，將式(1)轉換成以下之式(3)。
D’(x)運算部70係解如此之式(3)，求出暫時照射量D’(x)。在第1次之計算中，以α(x)=1來進行運算。即是，於α(x)=1之時，式(3)成為與式(1)相同之式。所取得之暫時照射量D’(x)成為鄰近效應被修正的照射量。D’(x)運算工程(S116)如後述般，進行重複運算，但是在第2次之運算中，使用後述之αave(x)當作α(x)。
作為D(x)地圖作成工程(S118)，D(x)地圖作成部68首先運算D(x)=α(x)D’(x)，在每鄰近網格區域50，運算照射量D(x)。然後，使用各鄰近網格區域50之網格值，作成照射量D(x)地圖。在此的照數量D(x)成為多程描繪全體的照射量。
作為D(x)/N地圖作成工程(S119)，D(x)/N地圖作成部71係在每鄰近網格區域50，將多程描繪全體中之照射量D(x)除以程序數N，運算每1次描繪的照射量D(x)/N。然後，使用各鄰近網格區域50之網格值，作成照射量D(x)/N地圖。D(x)/N地圖被儲存在記憶裝置144。
從上述D’(x)運算工程(S116)至D(x)/N地圖作成工程(S119)為止之各工程之第1次的運算中，仍僅進行鄰近效應修正，不進行修正藉由因電子束之照射所引起之導熱而上升之溫度所導致之尺寸變動的溫度修正。以下，實施用以進行溫度修正之運算。
作為T運算工程(S120)，T運算部73使用被運算之照射量D(x)中對應於多程描繪之程序量之照射量D(x)/N，對多程描繪之每程序，並且對每TF40(第1網格區域)，運算藉由因照射電子束200而引起之導熱而上升的TF40之代表溫度T(x、t)。在此，例如說明程序數為2之情形。T運算部73為代表溫度運算部之一例。代表溫度T(x、t)可以藉由以下之式(4)而求出。
(4)T(x,t)=ʃʃ ρ(x')(D(x')/N)H(x-x',t-t')dx'dt'
在式(4)中，使用圖案面積密度ρ(x)、每一次描繪之照射量D(x)/N、熱擴散核心H(x,t)來定義代表溫度T(x,t)。如圖5中說明般，位置與TF重複之複數鄰近網格50因跨至其他鄰接的TF40，故圖案面積密度ρ(x)可以直接利用在每鄰近網格50被運算的值。依此，每程序，無需重新計算圖案面積密度ρ(x)之計算。其結果，可以使運算速度高速化。式(4)所示之熱擴散核心H(x,t)例如可以由以下之式(5)來定義。
在式(5)中，E表示電子線能量〔keV〕，Gd表示基板材質之克密度〔g/cm3〕，Cp表示基板材質之比熱〔J/(K．g)〕。Rg被稱為格林射程(Grun Range)，其係將能量E〔keV〕之電子線垂直入射入至克密度Gd〔g/cm3〕之基板物質之時之深度方向的平均射程近似值，以Rg=(0.046/Gd)．E1.75〔μm〕表示。再者，熱擴散係數K係以K2〔(mm)2/s〕=λ/(Gd．Cp)被定義。在此，λ表示基板材質之熱傳導率〔W/(K．m)〕。再者，於運算式(4)之時，D(x’)/N係使用以單位〔fC/μm2〕表示之值(fC=femto-coulomb)。erf( )表示誤差函數。
代表溫度T(x,t)係每TF40，根據從較該TF40前被描繪之個數n之其他的複數TF40的導熱。依此，藉由累加因來自較該TF更前被描繪之個數n個之其他的複數TF之導熱而產生之各溫度上升量δTij，來求出該TF之代表溫度Ti。溫度上升量δTij係表示第i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)。依此，該TF40(第i號之TF)之代表溫度Ti(第i號之TF40之T(x,t))係以位置x和時間t之函數而被定義。以上述內容藉由式(4)被滿足之方式，定義熱擴散核心H(x,t)。
作為T1運算工程(S122)，T1運算部72(代表溫度 運算處理部之一例)，使用第1程序分之照射量D(x)/N，對第1程序之每TF40(第1網格區域)，運算因照射電子束200之導熱而上升之TF40之第1程序之代表溫度T1(x,t)。T1運算部72為複數之程序代表溫度運算部之一例。
作為T2運算工程(S124)，T2運算部74(代表溫度運算處理部之一例)，使用第2程序分之照射量D(x)/N，對第2程序之每TF40(第1網格區域)，運算因照射電子束200之導熱而上升之TF40之第2程序之代表溫度T2(x,t)。T2運算部74為複數之程序代表溫度運算部之一例。
作為α運算工程(S130)，α運算部77係對每TF40(第1網格區域)，並且對多程描繪之每程序，使用該代表溫度T(x,t)而運算照射量調變係數α(x,t)。照射量調變係數α(x,t)係以依存於代表溫度T(x,t)之函數α(T(x,t)而被定義。如上述般，代表溫度Ti因依存於位置x和時間t，故照射量調變係數α(x,t)也依存於位置x和時間t。函數α(T(x,t))之內容若擬合藉由實驗等而求出之資料等而定義即可。α運算部77為照射量調變係數運算部之一例。
作為α1運算工程(S132)，α1運算部76(照射量調變係數運算處理部之一例)係對第1程序之每TF40(第1網格區域)，使用第1程序之代表溫度T1(x,t)而運算第1程序之照射量調變係數α1(x,t)。α 1運算部76為 複數之程序照射量調變係數運算部之一例。
作為α2運算工程(S134)，α2運算部78(照射量調變係數運算處理部之一例)係對第2程序之每TF40(第1網格區域)，使用第2程序之代表溫度T2(x,t)而運算第2程序之照射量調變係數α2(x,t)。α 2運算部78為複數之程序照射量調變係數運算部之一例。
作為α ave地圖作成工程(S140)，α ave地圖作成部80係對以TF尺寸△1除以程序數N之自然數n倍的網格尺寸△3(第3網格尺寸)來虛擬分割TF4的複數之次TF(第3網格區域)的每個次TF，運算重複之各程序之照射量調變係數α(x,t)之平均值的平均照射量調變係數αave(x,t)。αave地圖作成部80為平均值運算部之一例。然後，αave地圖作成部80使用各次TF之網格值，作成平均照射量調變係數地圖。
圖6為用以說明實施型態1中之平均照射量調變係數的概念圖。在圖6中，於以實線所示之第1程序之各TF40a中，分別被運算出唯一的照射量調變係數α1(x,t)。同樣，於以虛線所示之第2程序之各TF40b中，分別被運算出唯一的照射量調變係數α2(x,t)。如圖6所示般，TF40以TF尺寸網格尺寸△1除以程序數N之自然數n倍後的網格尺寸△3(第3網格尺寸)被虛擬分割成複數次TF44。在此，雖然表示n=1之情形，但是即使為2以上之自然數亦可。但是，m和n成為自然數倍之關係。第1程序之TF40a和第2程序之TF40b因在x、 y方向僅偏移往隔尺寸之1/2，對應的第1程序之TF40a和第2程序之TF40b係1/4的網格區域重疊。第1程序之TF40a之殘餘的3/4之區域係每1/4之區域分別與另外的TF40b重疊。同樣，第2程序之TF40b之殘餘的3/4之區域係每1/4之區域分別與另外的TF40a重疊。依此，每個次TF44存在程序數N個的不同照射量調變係數α(x,t)。在圖6之例中，因表示程序數N=2之情形，故每個次TF存在α1(x,t)和α2(x,t)。在此，在實施型態1中，對每個次TF44，運算照射量調變係數α(x,t)之平均值。依此，每個次TF44，可以定義唯一的平均照射量調變係數αave(x,t)。
如上述般，每個次TF44，可以求出照射量調變係數(平均照射量調變係數αave(x,t))。但是，當以如此之平均照射量調變係數αave(x,t)調變照射量D(x)/N時，在鄰近效應補正產生殘差。在此，在實施型態1中，為了抑制如此之殘差，如下述般實施重複運算。
作為θ’運算工程(S142)，θ’運算部82係對於要素具有根據各程序之代表溫度之平均照射量調變係數αave(x,t)(照射量調變係數之一例)，和每鄰近效應區域50(第2網格區域)之圖案面積密度ρ(x)相乘之項的多項式(6)進行運算。θ’運算部82為多項式運算部之一例。
式(6)之臨界值θ’與對式(3)之左邊進行運算者相同。式(6)中之照射量調變係數α(x)使用平均照射量調變係數αave(x,t)。在如此之運算中，鄰近網格區域50之網格尺寸△2和次TF44之網格尺寸△3成為自然倍數之關係。依此，鄰近網格區域50和位置重疊之次TF44因不跨越其他鄰接的次TF44，故圖案面積密度ρ(x)可以直接利用在每鄰近網格50被運算的值。同樣，鄰近網格區域50和位置重疊之次TF44因不跨越其他鄰接的次TF44，故平均照射量調變係數αave(x,t)可以直接利用在每個次TF44被運算的值。依此，可以使運算時間短縮化。換言之，可以使運算速度高速化。
作為判定工程(S144)，判定部84判定運算多項式(6)之值θ’和以式(3)所示’之照射量臨界值θ之差分的絕對值|θ-θ’|是否在容許值θ th內。
圖7為表示實施型態1中之射束波形之一例的圖示。在圖7中，縱軸表示照射量(dose)，橫軸表示位置。根據在D’(x)運算工程(S116)及在D(x)地圖作成工程(S118)所取得之照射量D(x)，射束波形A係以在臨界值θ之位置決定射束尺寸、圖案線寬之方式設計照射量模型。對此，藉由照射量調變係數α(x)，調變照射量，依此射束波形A被調變成射束B般。於以射束B之照射量描繪之時，在臨界值θ’之位置決定射束尺寸、圖案線寬。依此，從設計上之圖案線寬偏離。換言之，在鄰近效應補正產生殘差。
在此，在實施型態1中，於判定工程(S144)，重複從D’(x)運算工程(S116)至判定工程(S144)為止之各工程，至差分之絕對值|θ-θ’|成為容許值θ th內。此時，在D’(x)運算工程(S116)，將最先取得之平均照射量調變係數αave(x,t)當作照射量調變係數α(x)使用而予以運算。
即是，D’(x)運算部70重複進行鄰近效應被修正的電子束之照射量D’(x)之運算，至差分之絕對值|θ-θ’|成為容許值θ th內，D(x)地圖作成部68在其情況下作成D(x)地圖。然後，T運算部73使用被重新運算之新照射量中對應於多程描繪之程序量之新照射量D(x)/N，重複實施每TF並且每程序之代表溫度T(x,t)之運算，至差分之絕對值|θ-θ’|成為容許值θ th內。然後，α運算部77使用重新被運算之新代表溫度T(x,t)，重複實施每TF並且每程序之照射量調變係數α(T(x,t))之運算，至差分之絕對值|θ-θ’|成為容許值θ th內。αave地圖作成部80係運算每被重新運算之新的每TF，並且每程序之照射量調變係數α(T(x,t))之平均值。然後，θ’運算部82係使用根據重新被運算之新代表溫度的新平均照射量調變係數αave(x,t)，和重新被運算之新照射量D(x)除以新平均照射量調變係數αave(x,t)之值，重複進行多項式(6)之運算，至差分之絕對值|θ-θ’|成為容許值θ th內。然後，判定部84判定運算多項式(6)之值θ’和以式(3)所示之新照射量臨界值θ之差分的絕對值|θ-θ’|是否在容許值 θ th內。
如上述般，藉由實施各工程，也可一面抑制鄰近效應之修正殘差一面進行溫度修正。
如上述般，若藉由實施型態1，即使在進行多程描繪之時，亦可以一面抑制鄰近效應之修正殘差一面有效率地抑制因光阻加熱所導致的圖案之尺寸變動。
作為描繪工程(S146)，描繪控制部86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使用運算多項式之值和照射量臨界值之差分的絕對值|θ-θ’|成為容許值θ th內之照射量D(x)之電子束200，在試料101描繪圖案。具體而言，如下述般動作。偏轉控制電路120係從被儲存在記憶裝置144之差分之絕對值|θ-θ’|成為容許值θth內之D(x)/N取得照射時間。然後，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之狀態下不施加電壓，而在射束為OFF之時將電壓施加至消隱偏轉器212即可。在如此之各發射的照射時間，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216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。
如上述般，若藉由實施型態1，可以一面以修正計算速度不會慢於描繪速度地有效率進行運算，一面抑制鄰近效應之修正殘差，並且抑制因光阻加熱所導致的圖案之尺寸變動。依此，可以以精度高的尺寸描繪圖案。
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，雖然在描繪裝置100內作成第1次之αave地圖，但並不限定於此。即使在外部裝置，進行從TF網格分割工程(S102)至αave地圖作成工程(S410)為止之運算，作成第1次的αave地圖亦可。然後，若描繪裝置100輸入在外部作成的第1次的αave地圖，例如若儲存於記憶裝置140即可。如此時，針對在重複運算中之第1次之運算流程中的T運算工程(S120)、α運算工程(S130)、αave第圖作成工程(S104)可省略。若藉由如此之構成，僅此部分可使運算時間縮短。
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帶電粒子束描繪裝置及方法，以及帶電例子束之照射量調變係數之取得方法皆包含於本發明之範圍。
60‧‧‧TF網格分割部
62‧‧‧鄰近網格分割部
64‧‧‧發射分割部
66‧‧‧ρ運算部
68‧‧‧D(x)地圖作成部
70‧‧‧D’(x)運算部
71‧‧‧D(x)/N地圖作成部
72‧‧‧T1運算部
73‧‧‧T運算部
74‧‧‧T2運算部
76‧‧‧α 1運算部
77‧‧‧α運算部
78‧‧‧α 2運算部
80‧‧‧α ave地圖作成部
82‧‧‧θ’運算部
84‧‧‧判定部
86‧‧‧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‧‧‧控制計算機單元
112‧‧‧記憶體
120‧‧‧偏轉控制電路
130、132、134、136‧‧‧DAC放大器單元
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‧‧‧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. 一種帶電粒子束描繪裝置，其特徵在於：具備：第1網格分割部，其係以第1網格尺寸，將試料之描繪區域虛擬分割成複數的第1網格區域；第2網格分割部，其係以第2網格尺寸，將試料之描繪區域虛擬分割成上述複數的第2網格區域，且該第2網格尺寸將成為上述第1網格尺寸除以一面移動位置一面進行的多程描繪之程序數後之尺寸的自然數分之1；照射量運算部，其係使用利用照射量臨界值之照射量模型，對每第2網格區域，運算鄰近效應被修正的帶電粒子束之照射量；代表溫度運算部，其係使用被運算的上述照射量中對應於上述多程描繪之程序量的照射量，對上述多程描繪之每程序，並且對每第1網格區域，運算因照射帶電粒子束引起的導熱而上升的第1網格區域之代表溫度；多項式運算部，其係運算要素具有根據各程序之上述代表溫度的照射量調變係數，和每上述第2網格區域之圖案面積密度相乘之項的多項式；及描繪部，其係使用運算上述多項式之值和上述照射量臨界值之差分在容許值內之照射量之帶電粒子束，而在試料上描繪圖案。
  2. 如請求項1所記載之帶電粒子束描繪裝置，其中又具備判定運算上述多項式之值和上述照射量臨界值之差分是否在容許值內的判定部， 上述照射量運算部又重複進行鄰近效應被修正之帶電粒子束之照射量的運算至上述差分成為容許值內，上述代表溫度運算部使用被重新計算的新照射量中對應於上述多程描繪之程序量的新照射量，重複運算每第1網格區域之上述代表溫度至上述差分成為容許值內，上述多項式運算部使用根據重新被運算之新代表溫度的新照射量調變係數，和重新被運算之新照射量除以上述新照射量調變係數之值，重複運算上述多項式至上述差分成為容許值內。
  3. 如請求項1所記載之帶電粒子束描繪裝置，其中作為上述照射量調變係數，使用藉由多程描繪重複的各程序之照射量調變係數之平均值。
  4. 如請求項1所記載之帶電粒子束描繪裝置，其中又具備：照射量調變係數運算部，其係對每第1網格區域，並且對多程描繪之每程序，使用該代表溫度運算照射量調變係數；和平均值運算部，其係對以將上述第1網格尺寸除以上述程序數之自然數倍的第3網格尺寸，虛擬分割上述第1網格區域之複數的第3網格區域的每第3網格區域，運算重複的各程序之照射量調變係數之平均值。
  5. 一種帶電粒子束之照射量調變係數之取得方法，其特徵在於：具有以第1網格尺寸，將試料之描繪區域虛擬分割成複數的第1網格區域的步驟； 以第2網格尺寸，將試料之描繪區域虛擬分割成複數的第2網格區域的步驟，且該第2網格尺寸將成為上述第1網格尺寸除以一面移動位置一面進行的多程描繪之程序數後之尺寸的自然數分之1；使用利用照射量臨界值之照射量模型，對每第2網格區域，運算鄰近效應被修正的帶電粒子束之照射量的步驟；使用被運算的上述照射量中對應於上述多程描繪之程序量的照射量，對上述多程描繪之每程序，並且對每第1網格區域，運算因照射帶電粒子束引起的導熱而上升的第1網格區域之代表溫度的步驟；對上述多程描繪之每程序，並且對每第1網格區域，使用該代表溫度，運算修正由於光阻加熱(resist heating)所引起的尺寸變動的照射量調變係數的步驟；及係對以上述第1網格尺寸除以上述程序數之自然數倍的第3網格尺寸，被虛擬分割的複數的第3網格區域的每第3網格區域，運算該照射量調變係數之平均值，並予以輸出的步驟。
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