TWI598926B - Drawing data verification method and multiple charged particle beam drawing device - Google Patents

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TWI598926B TW104130443A TW104130443A TWI598926B TW I598926 B TWI598926 B TW I598926B TW 104130443 A TW104130443 A TW 104130443A TW 104130443 A TW104130443 A TW 104130443A TW I598926 B TWI598926 B TW I598926B
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Description

描繪資料驗證方法及多重帶電粒子束描繪裝置
本發明有關描繪資料驗證方法及多重帶電粒子束描繪裝置。
隨著LSI的高度積體化，半導體裝置之電路線寬年年持續地微細化。為了對半導體裝置形成所需的電路圖樣，會採用下述手法，即，利用縮小投影型曝光裝置，將形成於石英上之高精度的原圖圖樣(光罩，或特別是用於步進機或掃描機者亦稱為倍縮光罩)縮小轉印至晶圓上。高精度的原圖圖樣，係藉由電子束描繪裝置來描繪，運用所謂的電子束微影技術。
作為電子束描繪裝置，已知有可變成形型的電子束描繪裝置、及多射束描繪裝置。可變成形型電子束描繪裝置，是利用2個成形孔徑將電子束成形為矩形或等腰直角三角形，而將電子束照射至描繪對象的光罩上。另一方面，多射束描繪裝置，是令從電子槍放出的電子束，通過具有複數個孔的孔徑構件藉此形成多射束，並進行各射束之遮沒控制，而將未被遮蔽的射束照射至描繪對象的光罩 上。
當利用可變成形型電子束描繪裝置進行電子束描繪的情形下，首先會設計半導體積體電路的佈局，並生成設計資料(CAD資料)以作為佈局資料。然後，設計資料被變換成可於描繪裝置內做演算處理之格式，而生成描繪資料。例如，描繪資料中，圖形等描繪圖樣，是以圖形的頂點座標來定義。
設計資料及描繪資料皆為向量資料，習知，於資料變換前後為確認形狀一致，會在設計資料與描繪資料之間進行互斥或(XOR)演算，而將差分檢測成為缺陷(變換錯誤)。
當利用多射束描繪裝置進行電子束描繪的情形下，會將設計資料做格式變換而生成向量描繪資料後，再將向量描繪資料變換成像素描繪資料，輸入至描繪裝置。
當伴隨著從向量描繪資料做資料變換成為像素描繪資料而欲檢測有無變換錯誤的情形，作比較之資料為向量資料與像素資料，因此無法直接運用上述般習知之方法。
本發明提供一種描繪資料驗證方法及多重帶電粒子束描繪裝置，可高精度地檢測當將從設計資料生成之向量形式的描繪資料配合多重帶電粒子束描繪裝置的內部格式而變換成像素形式的描繪資料時之變換錯誤。
一實施形態之描繪資料驗證方法，係驗證從基於設計 資料之向量形式的第1描繪資料做資料變換成為像素形式的第2描繪資料所伴隨之變換錯誤，該描繪資料驗證方法，其特徵為：將前述第2描繪資料變換成向量形式的第3描繪資料，依前述第1描繪資料與前述第3描繪資料來進行互斥或演算，將前述第1描繪資料的圖形放大，從放大圖形與該第1描繪資料的圖形之差分來作成容許誤差區域圖形，將藉由前述互斥或演算而產生的圖形，以前述容許誤差區域圖形予以遮罩處理而予以排除，針對前述第3描繪資料的藉由前述遮罩處理而被排除掉的部分以外之部分來檢測缺陷。
10‧‧‧描繪部
12‧‧‧電子束鏡筒
14‧‧‧電子槍
16‧‧‧照明透鏡
18‧‧‧孔徑構件
20‧‧‧遮沒板
22‧‧‧縮小透鏡
24‧‧‧限制孔徑構件
26‧‧‧對物透鏡
28‧‧‧偏向器
30‧‧‧描繪室
32‧‧‧XY平台
34‧‧‧光罩底板
36‧‧‧鏡
40‧‧‧電子束
40a~40e‧‧‧多射束
50‧‧‧控制部
52‧‧‧控制計算機
54、56‧‧‧偏向控制電路
58‧‧‧平台位置檢測器
60‧‧‧記憶裝置
62‧‧‧變換裝置
64‧‧‧記憶裝置
66‧‧‧變換裝置
68‧‧‧記憶裝置
100、200‧‧‧描繪資料驗證裝置
102、202‧‧‧向量圖形變換部
104、206‧‧‧XOR驗證處理部
106‧‧‧容許誤差區域圖形作成部
108‧‧‧遮罩處理部
120‧‧‧差分圖形
122‧‧‧真正缺陷
124‧‧‧擬似缺陷
140‧‧‧向量描繪資料D1的圖形
142‧‧‧放大圖形
144‧‧‧容許誤差區域圖形
204‧‧‧放大圖形作成部
D1‧‧‧向量描繪資料
D2‧‧‧像素描繪資料
D3‧‧‧向量描繪資料
圖1為多重帶電粒子束描繪裝置的概略圖。
圖2為第1實施形態之描繪資料驗證裝置的概略圖。
圖3為向量形式的描繪資料一例示意圖。
圖4為像素形式的描繪資料一例示意圖。
圖5為從像素形式的描繪資料變換而成之向量形式的描繪資料一例示意圖。
圖6為XOR演算一例示意圖。
圖7(a)為放大圖形的例子示意圖，圖7(b)為誤差容許區域圖形的例子示意圖。
圖8(a)為利用了容許誤差區域圖形之遮罩處理的例子示意圖，圖8(b)為像素描繪資料中的變換錯誤的例子示意圖。
圖9為第2實施形態之描繪資料驗證裝置的概略圖。
圖10為XOR演算一例示意圖。
圖11為矩形的群組化的例子示意圖。
以下，依據圖面說明本發明之實施形態。
〔第1實施形態〕
本發明第1實施形態之描繪資料驗證方法，係檢測當將從設計資料生成之向量形式的描繪資料配合多重帶電粒子束描繪裝置的內部格式而變換成像素形式的描繪資料時之變換錯誤。在說明描繪資料驗證方法之前，先說明多重帶電粒子束描繪裝置。
圖1為多重帶電粒子束描繪裝置的概略圖。此處，作為帶電粒子束的一例，係以使用了電子束之構成來做說明。但，帶電粒子束不限於電子束，也可以是離子束等其他帶電粒子束。
圖1所示之描繪裝置1，具備：描繪部10，對光罩或晶圓等對象物照射電子束以描繪所需圖樣；及控制部50，控制描繪部10所做的描繪動作。描繪部10具備電子束鏡筒12與描繪室30。
在電子束鏡筒12內，配置有電子槍14、照明透鏡16、孔徑構件18、遮沒板20、縮小透鏡22、限制孔徑構件24、對物透鏡26及偏向器28。在描繪室30內配置有XY平台32。在XY平台32上，載置有作為描繪對象基板之光罩底板34。作為對象物，例如包含晶圓、或包含利 用以準分子雷射為光源之步進機或掃描機等縮小投影型曝光裝置或極紫外線曝光裝置來將圖樣轉印至晶圓之曝光用光罩。此外，描繪對象基板中，例如還包含已形成有圖樣之光罩。例如，雷文生(Levenson)型光罩需要2次的描繪，因此可能會對曾對光罩描繪1次而加工過之物描繪第2次的圖樣。在XY平台32上還配置XY平台32位置測定用的鏡(mirror)36。
控制部50，具有控制計算機52、偏向控制電路54，56及平台位置檢測器58。控制計算機52、偏向控制電路54，56、及平台位置檢測器58，透過匯流排彼此連接。
從電子槍14放出之電子束40，會藉由照明透鏡16而近乎垂直地對孔徑構件18全體做照明。在孔徑構件18，有孔(開口部)以規定之排列間距形成為矩陣狀。電子束40，對包含孔徑構件18的所有孔之區域做照明。電子束40的一部分分別通過該些複數個孔，藉此會形成如圖1所示般的多射束40a~40e。
在遮沒板20，係配合孔徑構件18的各孔的配置位置而形成通過孔，在各通過孔，分別配置有由成對的2個電極所構成之遮沒器。通過各通過孔的電子束40a~40e，會分別獨立地藉由遮沒器施加之電壓而被偏向。藉由該偏向而受到遮沒控制。像這樣，複數個遮沒器，係對通過了孔徑構件18的複數個孔的多射束當中分別相對應的射束進行遮沒偏向。
通過了遮沒板20的多射束40a~40e，會藉由縮小透 鏡22而被縮小，朝向形成於限制孔徑構件24之中心的孔行進。此處，藉由遮沒板20的遮沒器而被偏向的電子束，其位置會偏離限制孔徑構件24的中心的孔，而被限制孔徑構件24遮蔽。另一方面，未受到遮沒板20的遮沒器偏向的電子束，會通過限制孔徑構件24的中心的孔。
像這樣，限制孔徑構件24，是將藉由遮沒板20的遮沒器而被偏向成為射束OFF狀態之各射束加以遮蔽。然後，從成為射束ON開始至成為射束OFF為止通過了限制孔徑構件24的射束，便成為1次份的擊發的射束。通過了限制孔徑構件24的多射束40a~40e，藉由對物透鏡26而被合焦，成為所需縮小率的圖樣像。通過了限制孔徑構件24的各射束(多射束全體)，會藉由偏向器28朝同方向被一齊偏向，照射至各射束於光罩底板34上各自之照射位置。
當XY平台32在連續移動時，射束的照射位置會受到偏向器28控制，以便追隨XY平台32的移動。XY平台32的移動是藉由未圖示之平台控制部來進行，XY平台32的位置藉由平台位置檢測器58被檢測出來。
一次所照射之多射束，理想上會成為以孔徑構件18的複數個孔的編排間距乘上上述所需之縮小率而得之間距而並排。本描繪裝置係以連續依序逐一照射擊發射束之逐線掃瞄(raster scan)方式來進行描繪動作，當描繪所需圖樣時，因應圖樣不同，必要之射束會藉由遮沒控制而被控制成射束ON。當XY平台32在連續移動時，射束的照 射位置會受到偏向器28控制，以便追隨XY平台32的移動。
控制計算機52，從記憶裝置68讀出像素形式的描繪資料D2，實施複數段的資料變換處理，生成裝置固有的擊發資料。擊發資料中，定義著各擊發的照射量及照射位置座標等。
控制計算機52，依據擊發資料將各擊發的照射量輸出至偏向控制電路54。偏向控制電路54，將輸入的照射量除以電流密度來求出照射時間t。然後，偏向控制電路54，當進行相對應之擊發時，係對遮沒板20的相對應之遮沒器施加偏向電壓，使得遮沒器僅於照射時間t成為射束ON。
此外，控制計算機52，將偏向位置資料輸出至偏向控制電路56，使得各射束被偏向至擊發資料所示之位置(座標)。偏向控制電路56演算偏向量，對偏向器28施加偏向電壓。藉此，該次被擊發之多射束會受到一齊偏向。
半導體積體電路的佈局經設計，並生成作為佈局資料之設計資料(CAD資料)D0後，此設計資料D0會被存儲於記憶裝置60。然後，設計資料D0在變換裝置62受到變換，生成描繪資料D1。描繪資料D1會被存儲於記憶裝置64。描繪資料D1中，圖形等描繪圖樣，是以圖形的頂點座標來定義。設計資料D0及描繪資料D1皆為向量形式的資料。
變換裝置66，將向量形式的描繪資料D1，配合描繪裝置1的內部格式而變換成像素形式的描繪資料D2。藉此，便生成輸入至描繪裝置1的控制計算機52之描繪資料D2。生成的描繪資料D2會被存儲於記憶裝置68。另，以下說明中，將向量形式的描繪資料D1、像素形式的描繪資料D2分別記載為向量描繪資料D1、像素描繪資料D2。
接著，說明描繪資料驗證方法。圖2為本實施形態之描繪資料驗證裝置的概略圖。如圖2所示，描繪資料驗證裝置100，具備向量圖形變換部102、XOR驗證處理部104、容許誤差區域圖形作成部106、及遮罩處理部108。
對於描繪資料驗證裝置100，會輸入向量描繪資料D1及像素描繪資料D2，並進行當變換裝置66將向量描繪資料D1變換成像素描繪資料D2時之變換錯誤(缺陷)的檢測。輸入至描繪資料驗證裝置100的向量描繪資料D1及像素描繪資料D2的例子分別如圖3、圖4所示。圖4所示像素描繪資料D2中，是以網目(像素)的值作為面積率。
向量圖形變換部102，將像素描繪資料D2變換成向量形式的描繪資料D3。具體而言，是將具有0以外之值的像素，變換成具有和該像素框相等位置及尺寸之矩形。變換後的向量描繪資料D3，具有由矩形群所構成之圖形的描繪圖樣。例如，當將圖4所示之像素描繪資料D2做變換的情形下，會生成圖5所示般的向量描繪資料D3。
XOR驗證處理部104，依向量描繪資料D1、及藉由向量圖形變換部102而生成的向量描繪資料D3來進行互斥或(XOR)演算。針對向量描繪資料D3的矩形群中包含的各矩形，與向量描繪資料D1做XOR演算。藉由此XOR演算，生成向量描繪資料D1與向量描繪資料D3之差分圖形。
例如，依圖3所示之向量描繪資料D1及圖5所示之向量描繪資料D3來進行XOR演算，藉此會得到圖6所示般的差分圖形120。此差分圖形中，不僅有真正缺陷122，還包含擬似缺陷124。該擬似缺陷124，是當將向量描繪資料D1變換成像素描繪資料D2時，由於向量圖形的邊與像素的交界不一致、或由於向量圖形的任意角近似而產生。
容許誤差區域圖形作成部106，將向量描繪資料D1的圖形放大，並從放大圖形與向量描繪資料D1的圖形之差分(放大前後之差分)來作成容許誤差區域圖形。例如，如圖7(a)所示，將向量描繪資料D1的圖形140放大，得到放大圖形142。然後，如圖7(b)所示般，作成放大圖形142與圖形140之差分圖形亦即環狀的容許誤差區域圖形144(圖示斜線部)。
當將向量描繪資料D1的圖形140放大時，對於水平及垂直的邊之放大幅度δ訂為δ=PixSize-1au、對於斜向的邊之放大幅度ε訂為ε=PixSize×(cosθ+sinθ)-1au。此處，PixSize為1個像素框的尺寸，au為射束的最小照射 單位。若將放大幅度訂為PixSize以上，則在後述遮罩處理中可能會遺漏真正缺陷，因此放大幅度訂為比PixSize還小。
遮罩處理部108，將藉由XOR驗證處理部104而生成的差分圖形，以藉由容許誤差區域圖形作成部106而作成的容許誤差區域圖形予以遮罩，而除去容許誤差區域圖形內的差分圖形。藉由此遮罩處理，能夠除去差分圖形中包含之擬似缺陷，而僅檢測出真正缺陷。
例如，如圖8(a)所示，將差分圖形120藉由容許誤差區域圖形144予以遮罩，藉此擬似缺陷124會被除去，而真正缺陷122被檢測出來。如圖8(b)所示，和真正缺陷122相對應的像素，即為當變換裝置66將向量描繪資料D1變換成像素描繪資料D2時之變換錯誤(缺陷)。
按照本實施形態，係從將向量描繪資料D1放大而成之放大圖形142來作成容許誤差區域圖形144，並利用此容許誤差區域圖形144做遮罩處理，藉此對於將像素描繪資料D2變換成向量圖形而成之向量描繪資料D3與向量描繪資料D1之差分圖形中包含的擬似缺陷便能予以除去。因此，能夠高精度地檢測出當將從設計資料D0生成的向量描繪資料D1配合多重帶電粒子束描繪裝置的內部格式而變換成像素描繪資料D2時之變換錯誤。
〔第2實施形態〕
上述第1實施形態中，是藉由利用了容許誤差區域圖形144之遮罩處理來除去將像素描繪資料D2變換成向量圖形而成之向量描繪資料D3與向量描繪資料D1之差分圖形中包含的擬似缺陷，但亦可設計成，進行向量描繪資料D1的放大圖形與向量描繪資料D3之間的XOR演算，來檢測不包含擬似缺陷之差分圖形(真正缺陷)。
圖9為第2實施形態之描繪資料驗證裝置的概略圖。如圖9所示，描繪資料驗證裝置200，具備向量圖形變換部202、放大圖形作成部204、及XOR驗證處理部206。輸入至描繪資料驗證裝置200的向量描繪資料D1及像素描繪資料D2和上述第1實施形態相同。
向量圖形變換部202，和上述第1實施形態中的向量圖形變換部102相同，將像素描繪資料D2變換成向量形式的描繪資料D3。
放大圖形作成部204，將向量描繪資料D1的圖形放大，作成放大圖形。這和上述第1實施形態中如圖7(a)所示將向量描繪資料D1的圖形140放大而作成放大圖形142為相同處理。
XOR驗證處理部206，依藉由向量圖形變換部202而生成的向量描繪資料D3、及藉由放大圖形作成部204而作成的放大圖形來進行XOR演算。針對向量描繪資料D3的矩形群中包含的各矩形，與放大圖形做XOR演算。藉由此XOR演算，生成向量描繪資料D3與放大圖形之差分圖形。
例如，依圖5所示之向量描繪資料D3及圖7(a)所示之放大圖形142來進行XOR演算，藉此會得到圖10所示般的差分圖形220。此差分圖形220中不包含擬似缺陷，僅有真正缺陷會被檢測出來。
像這樣，按照本實施形態，考量當將向量描繪資料D1變換成像素描繪資料D2時由於向量圖形的邊與像素的交界不一致、或由於向量圖形的任意角近似而產生之擬似缺陷，而對於將向量描繪資料D1的圖形放大而成之放大圖形與向量描繪資料D3做XOR演算，藉此便能檢測出不包含擬似缺陷而僅由真正缺陷所構成之差分圖形。因此，能夠高精度地檢測出當將從設計資料D0生成的向量描繪資料D1配合多重帶電粒子束描繪裝置的內部格式而變換成像素描繪資料D2時之變換錯誤。
上述第1及第2實施形態中，當進行XOR演算時，是針對向量描繪資料D3的矩形群中包含的各矩形進行XOR演算，XOR演算的次數，為具有0以外之值的像素的數量或其以上。此處，進行XOR演算前，如圖11所示，亦可設計成將複數個矩形予以群組化而作成大的矩形，並針對各群組(大矩形)進行XOR演算。藉此，能夠削減XOR演算的演算次數，使處理效率提升。
描繪資料驗證裝置100、200，亦可更具備顯示檢測出的缺陷之顯示器、或保存檢測結果之記憶體等。
上述第1、第2實施形態所做的描繪資料之驗證，亦可在描繪裝置1的控制計算機52內進行。例如，在控制 計算機52，設置描繪資料驗證裝置100或200之功能、及變換裝置66之功能，若向量描繪資料D1被輸入，則在控制計算機52內將向量描繪資料D1變換成像素描繪資料D2，同時驗證該變換有無伴隨錯誤(缺陷)。亦可設計成在控制計算機52更設置變換裝置62之功能，若設計資料D0被輸入，則能夠在控制計算機52內將設計資料D0變換成向量描繪資料D1。
上述實施形態中說明的描繪資料驗證裝置100、200的至少一部分可由硬體來構成，亦可由軟體來構成。當由軟體構成的情形下，亦可將實現描繪資料驗證裝置100、200的至少一部分功能之程式存放於軟碟或CD-ROM等記錄媒體，並令電腦讀入以執行。記錄媒體，不限定於磁碟或光碟等可裝卸者，亦可為硬碟裝置或記憶體等固定型的記錄媒體。
此外，亦可將實現描繪資料驗證裝置100、200的至少一部分功能之程式，透過網際網路等通訊線路(亦包含無線通訊)來發佈。又，亦可將同程式加密、或施以調變、或在壓縮的狀態下透過網際網路等有線線路或無線線路，或是存放於記錄媒體來發佈。
另，本發明並不限定於上述實施形態本身，於實施階段中在不脫離其要旨的範圍內能夠將構成要素變形而予具體化。此外，藉由將上述實施形態中揭示之複數個構成要素予以適當組合，能夠形成種種發明。例如，亦可將實施形態所示之全部構成要素中刪除數個構成要素。又，亦可 將不同實施形態之間的構成要素予以適當組合。
100‧‧‧描繪資料驗證裝置
102‧‧‧向量圖形變換部
104‧‧‧XOR驗證處理部
106‧‧‧容許誤差區域圖形作成部
108‧‧‧遮罩處理部
D1‧‧‧向量描繪資料
D2‧‧‧像素描繪資料
D3‧‧‧向量描繪資料

Claims (5)

  1. 一種描繪資料驗證方法，係驗證從基於設計資料之向量形式的第1描繪資料做資料變換成為像素形式的第2描繪資料所伴隨之變換錯誤，該描繪資料驗證方法，其特徵為：將前述第2描繪資料變換成向量形式的第3描繪資料，依前述第1描繪資料與前述第3描繪資料來進行互斥或演算，將前述第1描繪資料的圖形放大，從放大圖形與該第1描繪資料的圖形之差分來作成容許誤差區域圖形，將藉由前述互斥或演算而產生的圖形，以前述容許誤差區域圖形予以遮罩處理而予以排除，針對前述第3描繪資料的藉由前述遮罩處理而被排除掉的部分以外之部分來檢測缺陷。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之描繪資料驗證方法，其中，將前述第1描繪資料的圖形放大時的放大幅度，比前述第2描繪資料的1個像素框的尺寸還小。
  3. 一種多重帶電粒子束描繪裝置，具備：描繪部，形成由複數個帶電粒子束所構成之多射束，對前述多射束當中各個相對應的射束個別地進行射束的ON/OFF，而將帶電粒子束照射至對象物上以描繪圖樣；控制部，依據從基於設計資料之向量形式的第1描繪資料變換而成之像素形式的第2描繪資料來控制前述描繪 部，且將前述第2描繪資料變換成向量形式的第3描繪資料，依前述第1描繪資料與前述第3描繪資料來進行互斥或演算，將前述第1描繪資料的圖形放大，從放大圖形與前述第1描繪資料的圖形之差分來作成容許誤差區域圖形，將藉由前述互斥或演算而產生的圖形，以前述容許誤差區域圖形予以遮罩處理而予以排除，針對前述第3描繪資料的藉由前述遮罩處理而被排除掉的部分以外之部分來檢測缺陷。
  4. 一種描繪資料驗證方法，係驗證從基於設計資料之向量形式的第1描繪資料做資料變換成為像素形式的第2描繪資料所伴隨之變換錯誤，該描繪資料驗證方法，其特徵為：將前述第2描繪資料變換成向量形式的第3描繪資料，將前述第1描繪資料的圖形以變得比前述第3描繪資料的圖形還大之方式予以放大以作成放大圖形，依前述放大圖形與前述第3描繪資料的圖形來進行互斥或演算，而檢測缺陷。
  5. 一種多重帶電粒子束描繪裝置，具備：描繪部，形成由複數個帶電粒子束所構成之多射束，對前述多射束當中各個相對應的射束個別地進行射束的ON/OFF，而將帶電粒子束照射至對象物上以描繪圖樣；控制部，依據從基於設計資料之向量形式的第1描繪資料變換而成之像素形式的第2描繪資料來控制前述描繪 部，且將前述第2描繪資料變換成向量形式的第3描繪資料，將前述第1描繪資料的圖形以變得比前述第3描繪資料的圖形還大之方式予以放大以作成放大圖形，依前述放大圖形與前述第3描繪資料的圖形來進行互斥或演算，而檢測缺陷。
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