TWI606480B - Electron beam drawing device and electron beam drawing method - Google Patents

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Description

電子束描繪裝置及電子束描繪方法
本發明係有關電子束描繪裝置及電子束描繪方法。
肩負半導體裝置微細化發展的微影(lithography)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，半導體裝置所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所需之電路圖樣，必須有高精度的原圖圖樣(亦稱為倍縮光罩(reticle)或光罩(mask))。高精度的原圖圖樣的生產，會使用具有優良解析性之電子線(電子束)描繪技術。
電子束描繪裝置，係因應圖樣圖形來形成準備好的尺寸及形狀之擊發(shot)。具體而言，從電子槍射出的電子束，藉由第1成形孔徑成形為矩形狀後，藉由偏向器偏向至第2成形孔徑上，然後其射束形狀及尺寸被塑造成目標形狀及尺寸。其後，電子束照射至載置於平台上的試料(例如參照日本特開2007-43078號公報、日本特開2013-45876號公報)。藉由令其通過第1成形孔徑及第2成形 孔徑，來作成任意形狀及尺寸的電子束。
特開2013-45876號公報中記載一種電子束描繪裝置，係將偏向器配置2段，以第1偏向器所致之偏向來決定電子束的形狀，以第2偏向器所致之偏向來決定電子束的尺寸。該電子束描繪裝置中，第1偏向器的偏向量大且為低速動作，相對於此，第2偏向器的偏向量小且為高速動作。因此，可藉由射束形狀來排序(sort)擊發的順序，縮短偏向器的DAC(數位/類比變換)單元所必需的安定時間(settling time)，提升描繪產能。
欲縮短各擊發的描繪時間(擊發時間)，有效的方法是增大電流密度。但，若使電流量增加，則電子間庫侖交互作用(Coulomb interaction)(庫侖效應)會造成射束解析能力的劣化(暈開)變嚴重，而無法描繪微細圖樣，因此會設計成限制第1成形孔徑尺寸，限制最大擊發尺寸，使電流量不超過一定值。
電子束描繪裝置中，隨著描繪圖樣的微細化，最大擊發尺寸愈來愈小。如果針對像周邊電路部這樣不要求高精度之圖樣也用小擊發尺寸來描繪，那麼全體的擊發數會增加，描繪描繪圖樣全體之描繪時間會增加。
特開2007-43078號公報中記載，將第1成形孔徑尺寸增大，針對不要求高精度之圖樣將擊發尺寸增大來描繪藉由縮短描繪時間，針對高精度圖樣則縮小擊發尺寸來描繪。雖然可考慮將此方式運用在特開2013-45876號公報的電子束描繪裝置，但在為了提升描繪產能而將偏向器做 成2段構造之電子束描繪裝置中，決定電子束尺寸之第2偏向器的偏向量係被設計成較小。因此，由第1成形孔徑的尺寸所決定之最大擊發尺寸的大小，會被限制在藉由第2偏向器的偏向所能變更之擊發尺寸的範圍以內，而無法將最大擊發尺寸增大至比該範圍還大。
像這樣，以往是考量庫侖效應造成之射束解析能力降低及第2偏向器的偏向量，而限制第1成形孔徑尺寸，將最大擊發尺寸做得較小，因此會有擊發數變多、描繪描繪圖樣全體之描繪時間增加、描繪產能降低這樣的問題。
本發明之實施形態，係提供一種可做高精度描繪，同時可使描繪產能提升之電子束描繪裝置及電子束描繪方法。
一個實施形態中，電子束描繪裝置，具備：電子槍，射出電子束以便在試料上描繪圖樣；第1孔徑，將前述電子束成形；第2孔徑，供通過前述第1孔徑之孔徑像的電子束投影；及第1成形偏向器及第2成形偏向器，分別設於前述第1孔徑與前述第2孔徑之間，將前述電子束偏向，控制前述孔徑像在前述第2孔徑上的照射位置，並決定通過前述第2孔徑之電子束的形狀及擊發尺寸；前述第1成形偏向器，係令電子束偏向，以使前述孔徑像位於對應於照射至前述試料的電子束的形狀及擊發尺寸而訂定之位置，前述第2成形偏向器，係令藉由前述第1成形偏向 器而偏向之電子束偏向，以控制形成所需的擊發尺寸。
10‧‧‧描繪區域
20‧‧‧條紋區域
30‧‧‧子照野
32、34‧‧‧開口
34a~34h‧‧‧邊
36‧‧‧擊發射束
40‧‧‧次子照野
42‧‧‧擊發位置
50‧‧‧第1孔徑像
100‧‧‧電子束描繪裝置
101‧‧‧試料
102‧‧‧電子鏡筒
103‧‧‧描繪室
105‧‧‧XY平台
110‧‧‧控制計算機
112‧‧‧擊發資料生成部
114、126‧‧‧記憶體
120‧‧‧偏向控制電路
122‧‧‧偏向量演算部
124‧‧‧偏向訊號生成部
130、132、134、136、137、138‧‧‧DAC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成形孔徑
204‧‧‧投影透鏡
206‧‧‧第2成形孔徑
207‧‧‧對物透鏡
212‧‧‧遮沒器
214‧‧‧遮沒孔徑
220‧‧‧第1成形偏向器
222‧‧‧第2成形偏向器
230‧‧‧第2對物副偏向器(副偏向器)
232‧‧‧第1對物主偏向器(主偏向器)
234‧‧‧第3對物副副偏向器(副副偏向器)
圖1為本發明實施形態之電子束描繪裝置的概略圖。
圖2為同實施形態中說明射束成形的概略圖。
圖3為第1孔徑像與第2成形孔徑的可變成形開口之重疊位置的例子示意圖。
圖4(a)及(b)為通過第1孔徑像的可變成形開口之部分的例子示意圖。
圖5(a)及(b)為通過第1孔徑像的可變成形開口之部分的例子示意圖。
圖6(a)~(c)為第1孔徑像的偏向位置的例子示意圖。
圖7(a)~(c)為第1孔徑像的偏向位置的例子示意圖。
圖8(a)及(b)為比較例所致之第1孔徑像的偏向位置示意圖。
圖9為第1孔徑像的偏向位置的例子示意圖。
圖10為用來說明描繪區域之概略圖。
以下，依據圖面說明本發明之實施形態。
圖1為本發明實施形態之電子束描繪裝置的概略圖。圖1所示之電子束描繪裝置100，為具備描繪部150與控 制部160之可變成形型描繪裝置。
描繪部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、遮沒器212、遮沒孔徑214、第1成形孔徑203、投影透鏡204、第1成形偏向器220、第2成形偏向器222、第2成形孔徑206、對物透鏡207、第1對物主偏向器232、第2對物副偏向器230、及第3對物副副偏向器234。另，以下說明中，將第1對物主偏向器232、第2對物副偏向器230、及第3對物副副偏向器234分別記載為主偏向器232、副偏向器230、及副副偏向器234。
第1成形偏向器220及第2成形偏向器222，具備以圓周狀等間隔地配置之8對(16個)電極，且構成為在相向的電極間施加電壓，藉此使電子束偏向。
在描繪室103內配置有XY平台105。在XY平台105上，配置有成為描繪對象基板之塗布有阻劑的光罩(倍縮光罩)、半導體晶圓等試料101。
控制部160，具有控制計算機110、偏向控制電路120、數位/類比變換(DAC)單元130、132、134、136、137、138、及磁碟裝置等記憶裝置140。控制計算機110、偏向控制電路120、及記憶裝置140，係透過未圖示之匯流排而彼此連接。此外，偏向控制電路120及DAC單元130、132、134、136~138，係透過未圖示之匯流排而彼此連接。
控制計算機110，具有擊發資料生成部112及記憶體 114。擊發資料生成部112，可以硬體來構成，亦可以軟體來構成。擊發資料生成部112的輸出入資料或演算中的資料會適時存儲於記憶體114。
偏向控制電路120，具有偏向量演算部122、偏向訊號生成部124、及記憶體126。偏向量演算部122及偏向訊號生成部124可以硬體來構成，亦可以軟體來構成。偏向量演算部122及偏向訊號生成部124的輸出入資料或演算中的資料會適時存儲於記憶體126。
DAC單元130，將從偏向控制電路120輸出的遮沒訊號做數位/類比變換，並放大，而輸出施加於遮沒器212之偏向電壓。
DAC單元132，將從偏向控制電路120輸出的第1成形偏向訊號做數位/類比變換，並放大，而輸出施加於第1成形偏向器220之偏向電壓。
DAC單元134，將從偏向控制電路120輸出的第2成形偏向訊號做數位/類比變換，並放大，而輸出施加於第2成形偏向器222之偏向電壓。
DAC單元136，將從偏向控制電路120輸出的副偏向資料訊號做數位/類比變換，並放大，而輸出施加於副偏向器230之偏向電壓。
DAC單元137，將從偏向控制電路單元120輸出的主偏向資料訊號做數位/類比變換，並放大，而輸出施加於主偏向器232之偏向電壓。
DAC單元138，將從偏向控制電路120輸出的副副偏 向資料訊號做數位/類比變換，並放大，而輸出施加於副副偏向器234之偏向電壓。
由複數個圖形圖樣所構成之描繪資料(佈局資料)從外部輸入並存儲於記憶裝置140(記憶部)。
從設於電子鏡筒102內之電子槍201(放出部)放出的電子束200，當通過遮沒器212(遮沒偏向器)內時，藉由遮沒器212，在射束ON的狀態下被控制成通過遮沒孔徑214，在射束OFF的狀態下則被偏向而使得射束全體被遮沒孔徑214遮蔽。從射束OFF的狀態變為射束ON，其後再變為射束OFF為止前通過遮沒孔徑214的電子束200，便成為1次電子束的擊發。
遮沒器212係控制通過的電子束200的方向，而交互地生成射束ON的狀態及射束OFF的狀態。舉例來說，在射束ON狀態下未對遮沒器212施加偏向電壓，在射束OFF時則對遮沒器212施加偏向電壓。藉由各擊發的照射時間，來調整照射至試料101之電子束200的每一擊發的照射量。
藉由通過遮沒器212及遮沒孔徑214而生成之各擊發的電子束200，會藉由照明透鏡202而照射至具有矩形(長方形或正方形)的開口32(參照圖2)之第1成形孔徑203全體。藉由通過第1成形孔徑203的開口32，電子束200成形為矩形。
通過第1成形孔徑203的第1孔徑像之電子束200，會藉由投影透鏡204而被投影至具有開口34(參照圖2) 的第2成形孔徑206上。此時，藉由第1成形偏向器220及第2成形偏向器222，投影至第2成形孔徑206上的第1孔徑像受到偏向控制，如後述圖3般，能夠使通過開口34的電子束的形狀及尺寸變化(進行可變成形)。該可變成形一般而言對於每個擊發會成形為不同的射束形狀及/或尺寸。
通過第2成形孔徑206的開口34之第2孔徑像的電子束200，會藉由對物透鏡207而合焦，藉由主偏向器232、副偏向器230、及副副偏向器234而受到3段偏向，照射至連續性移動的XY平台105上配置之試料101的目標位置。
圖2為用來說明第1成形孔徑203及第2成形孔徑206所致之射束成形的概略性立體圖。在第1成形孔徑203，形成有用來將電子束200成形之矩形(長方形或正方形)的開口32。本實施形態中，將開口32設計成一邊為0.5~0.6μm之正方形。
此外，在第2成形孔徑206，形成有用來將通過第1成形孔徑203的開口32之電子束200成形為所需形狀之可變成形開口34。可變成形開口34，如後述圖3般，具有相對於開口32的一邊而言呈平行之邊34a、34e，及呈正交之邊34b、34h，及相對於開口32的一邊而言夾45度或135度之邊34c、34d、34f、34g所組合而成的形狀。
若針對可變成形開口34的形狀加以詳述，則邊 34c、34d彼此正交，邊34f、34g彼此正交。邊34f、34d的一端彼此藉由邊34e而連接。在邊34a的兩端，邊34b、34h的一端側以正交狀相連，邊34b、34h的另一端側則分別和邊34c、34g的一端相連。可變成形開口34為八角形狀，其同時具有被邊34c~34g圍繞之六角形狀部、及被邊34a、34b、34h圍繞而和該六角形狀部相連之四角形狀部。
從電子槍201照射，通過第1成形孔徑203的開口32之電子束200，會藉由第1成形偏向器220而被偏向至不會照射到第2成形孔徑206的可變成形開口34之第2成形孔徑206的特定位置，其後，會藉由第2成形偏向器222而被偏向，以便令其通過可變成形開口34而形成所需尺寸及形狀的電子束。通過第2成形孔徑206的可變成形開口34的一部分之所需尺寸及形狀的電子束，會照射至朝規定的某一方向(例如訂為X方向)連續性移動之XY平台105上所裝載的試料101。也就是說，能夠通過第1成形孔徑203的開口32與第2成形孔徑206的可變成形開口34這兩者之射束形狀，會描繪在朝X方向連續性移動之XY平台105上所裝載的試料101的描繪區域上。
圖2例子中，藉由通過第1成形孔徑203的開口32而先成形為矩形，接著，照射至包含第2成形孔徑206的可變成形開口34的135度的邊34c之區域。其結果，藉由開口32而成形之矩形的電子束當中，僅有照射至比可 變成形開口34的135度之邊34c還靠可變成形開口34的內側之電子束，未被第2成形孔徑206遮蔽而通過可變成形開口34。如此一來，電子束200便被成形為和射束軸心方向垂直之截面形狀呈等腰直角三角形，等腰直角三角形的擊發射束36會照射至試料101上。
圖3為通過第1成形孔徑203的開口32之第1孔徑像50，與第2成形孔徑206的可變成形開口34之重疊位置一例示意平面圖。
當將電子束200成形為矩形的情形下，第1孔徑像50會藉由第1成形偏向器220及第2成形偏向器222受到偏向，照射至# 1所示位置。通過可變成形開口34的斜線部分便成為成形後的像。
當將電子束200成形為直角的角位於左下之等腰直角三角形的情形下，第1孔徑像50會藉由第1成形偏向器220及第2成形偏向器222受到偏向，照射至邊34c的中途的# 2所示位置。通過可變成形開口34的斜線部分便成為成形後的像。
當將電子束200成形為直角的角位於右下之等腰直角三角形的情形下，第1孔徑像50會藉由第1成形偏向器220及第2成形偏向器222受到偏向，照射至邊34g的中途的# 3所示位置。通過可變成形開口34的斜線部分便成為成形後的像。
當將電子束200成形為直角的角位於右上之等腰直角三角形的情形下，第1孔徑像50會藉由第1成形偏向器 220及第2成形偏向器222受到偏向，照射至邊34f的中途的# 4所示位置。通過可變成形開口34的斜線部分便成為成形後的像。
當將電子束200成形為直角的角位於左上之等腰直角三角形的情形下，第1孔徑像50會藉由第1成形偏向器220及第2成形偏向器222受到偏向，照射至邊34d的中途的# 5所示位置。通過可變成形開口34的斜線部分便成為成形後的像。
如圖4(a)、(b)及圖5(a)、(b)所示，藉由改變通過第1孔徑像50的可變成形開口34之部分的大小，像(擊發)的尺寸便會在保持矩形或相似形之等腰直角三角形狀的狀態下變化。圖4(a)中，藉由減小第1孔徑像50與可變成形開口34之重疊，來形成小尺寸的矩形像。圖4(b)中，藉由加大第1孔徑像50與可變成形開口34之重疊，來形成大尺寸的矩形像。圖5(a)中，藉由減小第1孔徑像50與可變成形開口34之重疊，來形成小尺寸的等腰直角三角形像。圖5(b)中，藉由加大第1孔徑像50與可變成形開口34之重疊，來形成大尺寸的等腰直角三角形像。
像這樣，藉由改變第2成形孔徑206上的第1孔徑像50之照射位置(偏向位置)，能夠將電子束200成形為所需尺寸之5種類的圖形(矩形及4種類的等腰直角三角形)。
本實施形態中，係藉由第1成形偏向器220來使第1 孔徑像50位於圖6(a)或圖7(a)所示被遮蔽之基準位置A，或使其位於圖6(b)或圖7(b)所示成為最大擊發尺寸之基準位置B。然後，藉由第2成形偏向器222來使第1孔徑像50移動至圖6(c)或圖7(c)所示中間位置或其中途，以形成目標形狀及尺寸的擊發射束。
當將圖6(a)、圖7(a)所示第1孔徑像50的位置訂為擊發尺寸0%位置，將圖6(b)、圖7(b)所示第1孔徑像50的位置訂為擊發尺寸100%位置，將圖6(c)、圖7(c)所示第1孔徑像50的位置訂為擊發尺寸25%位置的情形下，第1成形偏向器220係使第1孔徑像50位於0%位置或100%位置。
擊發尺寸0%，是第1孔徑像50的全體被第2成形孔徑206遮蔽，電子束未照射至試料101上之狀態。例如，圖6(a)中，第1孔徑像50的頂點，和被邊34a、34b、34h圍繞之四角形狀部的頂點一致。圖7(a)中，第1孔徑像50的頂點位於邊34g上。
擊發尺寸100%，是擊發尺寸設定範圍的最大值，對應於最大擊發尺寸。例如，圖6(b)中，第1孔徑像50的近乎全體與可變成形開口34重疊，而成為矩形像的尺寸設定範圍的最大值。圖7(b)中，邊34g位於第1孔徑像50的對角線上，而成為等腰直角三角形像的尺寸設定範圍的最大值。
擊發尺寸25%，對應於最大擊發尺寸的25%的尺寸。圖6(c)中，第1孔徑像50與可變成形開口34重疊之 面積，係成為圖6(b)中第1孔徑像50與可變成形開口34重疊之面積的25%。同樣地，圖7(c)中，第1孔徑像50與可變成形開口34重疊之面積，係成為圖7(b)中第1孔徑像50與可變成形開口34重疊之面積的25%。
當目標擊發尺寸未滿最大擊發尺寸的25%的情形下，第1成形偏向器220會使第1孔徑像50位於0%位置，其後，第2成形偏向器222使第1孔徑像50從該處開始朝25%位置方向偏向(移動)恰好目標擊發尺寸份量。
當目標擊發尺寸為最大擊發尺寸的25%~100%的情形下，第1成形偏向器220會使第1孔徑像50位於100%位置，其後，第2成形偏向器222使第1孔徑像50從該處開始朝25%位置方向偏向(移動)恰好目標擊發尺寸份量。
假設針對圖6的上下方向、左右方向各者，第2成形偏向器222的偏向所致之第1孔徑像50的最大移動距離訂為L的情形下，依照習知使第1孔徑像50從0%位置移動至100%位置之方式，0%位置與100%位置之距離(間隔)，於上下方向、左右方向分別會被限制在L以下。
相對於此，依照本實施形態之方式，係具有使第1孔徑像50從0%位置移動至25%位置之第1描繪模式、及從100%位置移動至25%位置之第2描繪模式，因此就算0%位置與100%位置之距離(間隔)於上下方向、左右方向分別為2L，仍能藉由第2成形偏向器222使第1孔徑像50位於0%位置~100%位置之間的任意位置。
當第2成形偏向器222的偏向所致之第1孔徑像50的最大移動距離為L，第1孔徑像50的尺寸亦為L的情形下，就算是習知方式，也能如圖8(a)所示，使第1孔徑像50從0%位置移動至100%位置。但，當第1孔徑像50的尺寸為2L的情形下，依照習知方式，會如圖8(b)所示，只能使第1孔徑像50從0%位置移動至25%位置。
另一方面，按照本實施形態之方式，如圖9所示，於第1描繪模式下第1成形偏向器220使第1孔徑像50位於0%位置，第2成形偏向器222使第1孔徑像50在0%位置與25%位置之間移動。第2描繪模式下，第1成形偏向器220使第1孔徑像50位於100%位置，第2成形偏向器222使第1孔徑像50在100%位置與25%位置之間移動。因此，就算當第2成形偏向器222的偏向所致之第1孔徑像50的最大移動距離為L，而第1孔徑像50的尺寸為2L的情形下，也能使第1孔徑像50位於0%位置與100%位置之間的任意位置。
像這樣，第1孔徑像50的移動範圍被擴張了，故就算是相較於習知方式情形之第1孔徑像50的面積而言為4倍面積之第1孔徑像50，仍能使第1孔徑像50位於0%位置與100%位置之間的任意位置。
該實施形態中，電子束描繪裝置100，具備高精度描繪及高產能描繪這2個描繪模式，並設計成因應描繪模式來控制第1成形偏向器220及第2成形偏向器222。高精 度描繪中，第1成形偏向器220，係使矩形的第1孔徑像50偏向至被第2成形孔徑206完全遮蔽的位置(圖6(a)或圖7(a)所示位置)，第2成形偏向器222，係使第1孔徑像50朝向擊發尺寸變大(通過可變成形開口34的部分變大)之方向偏向。
另一方面，高產能描繪中，第1成形偏向器222，係使第1孔徑像50偏向至最大射域尺寸的位置(圖6(b)或圖7(b)所示位置)，第2成形偏向器222，係使第1孔徑像50朝向擊發尺寸變小(通過可變成形開口34的部分變小)之方向偏向。
高精度描繪的擊發尺寸比高產能描繪來得小，能夠以更高精度描繪微細圖樣。高產能描繪的擊發尺寸比高精度描繪來得大，因此會減少用來描繪圖樣之擊發數，能夠更提高描繪產能而縮短描繪時間。
像這樣，當第1成形孔徑203的開口32大，第1孔徑像50大的情形下，藉由描繪模式來切換第1成形偏向器220所致之第1孔徑像50的基準位置，如此便可形成微小的擊發尺寸及大擊發尺寸雙方。第1成形偏向器220，不僅決定擊發形狀，還能因應擊發尺寸，切換第1孔徑像50的基準位置(0%位置與100%位置)。
圖10為用來說明描繪區域之概略圖。圖10中，試料101的描繪區域10，在主偏向器232的可偏向幅度內，例如朝y方向被假想分割成長條狀的複數個條紋區域20。此外，各條紋區域20，在副偏向器230的可偏向尺寸 內，以網目狀被假想分割成複數個子照野(subfield；SF)30。又，各SF30，在副副偏向器234的可偏向尺寸內，以網目狀被假想分割成複數個次子照野(under-subfield，USF：此處使用意指第3偏向區域之Tertiary Field的簡稱而記為「TF」)40。然後，在各TF40的各擊發位置42描繪擊發圖形。各SF內的TF分割數，理想是不會因為TF的熱擴散計算而造成描繪動作限速之程度的數量。例如，較佳為縱橫10個以下，更佳為縱橫5個以下。
當藉由成形後的電子束200描繪至試料101時，首先，主偏向器232將成形後的電子束200偏向至欲受擊發之SF30的基準位置。由於XY平台105正在移動，因此主偏向器232是以追隨XY平台105的移動之方式將電子束200偏向。然後，副偏向器230從該SF30的基準位置，將成形後的電子束200偏向至該SFL30內的欲受擊發之TF40的基準位置。然後，藉由副副偏向器234而偏向後的電子束200，照射至TF40內的各位置。
當進行這樣的描繪動作時，首先，擊發資料生成部112從記憶裝置140讀出描繪資料(圖樣資料)，進行複數段的資料變換處理而生成裝置固有的擊發資料。描繪資料中，定義著複數個圖形圖樣的形狀及位置。此外，描繪資料中，對於每個圖形圖樣，會設定其是以高精度進行描繪之高精度描繪圖樣，或是不要求高精度而以高速進行描繪之高速度描繪圖樣(低精度描繪圖樣)。例如，當試料 101為用來在晶圓等上形成半導體裝置之光罩的情形下，用來形成半導體電路之圖形圖樣會被設定為高精度描繪圖樣，而用來形成條碼或ID編號等之圖形圖樣則會被設定為高速度描繪圖樣。
擊發資料生成部112，將描繪資料中定義的圖形圖樣，以1次的射束的擊發所能照射之最大擊發尺寸加以分割，生成擊發圖形。此時，擊發資料生成部112，當分割的圖形圖樣為高精度描繪圖樣的情形下，會以高精度描繪中的最大擊發尺寸加以分割；當分割的圖形圖樣為高速度描繪圖樣的情形下，會以高產能描繪中的最大擊發尺寸加以分割。分割高速度描繪圖樣之最大擊發尺寸，比分割高精度描繪圖樣之最大擊發尺寸來得大，能夠減少分割數。
圖形圖樣分割後，擊發資料生成部112對於每一擊發圖形生成擊發資料。擊發資料中，例如定義著圖形種類、圖形尺寸、照射位置、照射時間等。藉由擊發資料中包含的“圖形種類”來控制第1成形偏向器220的偏向量，藉由“圖形尺寸”來控制第2成形偏向器222的偏向量。本實施形態中，即使圖形的形狀相同，依尺寸不同第1成形偏向器220的偏向量會相異。因此，即使形狀相同，依圖形尺寸為規定值以下(高精度描繪)或比規定值還大(高產能描繪)，擊發資料的“圖形種類”會成為相異。
擊發資料生成部112，將各擊發資料分配給欲配置該擊發圖形之TF40。此外，擊發資料生成部112，對於每個SF30，設定該SF內的複數個TF的描繪順序。
擊發資料生成部112，將分配至各TF40內之擊發資料依圖形種類排序，以設定擊發順序。圖形種類的變更，必須仰賴第1成形偏向器220的偏向量控制，相較於僅藉由第2成形偏向器222來變更圖形尺寸，在DAC單元所必要的安定時間會變長。因此，藉由將擊發資料依圖形種類予以群組化而排序，並設定擊發順序，便能減少圖形種類的變更次數，縮短描繪時間。
另，就圖形種類相異之情形而言，如上述般，有形狀相異者、以及形狀相同但尺寸大小相異者。形狀相同而尺寸大小相異情形者，相較於形狀相異之情形而言，伴隨圖形種類變更，第1成形偏向器220的偏向量變化較小，DAC單元所必須之安定時間較短，因此藉由將擊發資料依形狀及圖形種類予以群組化而排序，並設定擊發順序，便能進一步縮短描繪時間。
如此生成的擊發資料會被存儲於記憶體114。
偏向控制電路120，從控制計算機110接收存儲於記憶體114的擊發資料。偏向量演算部122，利用輸入的擊發資料，演算遮沒器212、第1成形偏向器220、第2成形偏向器222、主偏向器232、副偏向器230、及副副偏向器234中的各偏向量。
偏向訊號生成部124，由遮沒器212中的偏向量來生成遮沒訊號，輸出給DAC單元130。此外，偏向訊號生成部124，由第1成形偏向器220中的偏向量來生成第1成形偏向訊號，輸出給DAC單元132。此外，偏向訊號 生成部124，由第2成形偏向器222中的偏向量來生成第2成形偏向訊號，輸出給DAC單元134。此外，偏向訊號生成部124，由主偏向器232中的偏向量來生成主偏向資料訊號，輸出給DAC單元137。此外，偏向訊號生成部124，由副偏向器230中的偏向量來生成副偏向資料訊號，輸出給DAC單元136。此外，偏向訊號生成部124，由副副偏向器234中的偏向量來生成副副偏向資料訊號，輸出給DAC單元138。
DAC單元130、132、134、136~138，依據從偏向訊號生成部124輸出之訊號來生成偏向電壓，並施加至對應的偏向器的各電極，藉此，便能將所需形狀之電子束照射至試料101上的所需位置。
本實施形態之電子束描繪裝置100中，第1成形偏向器220不僅決定擊發形狀，還決定擊發尺寸範圍，即使是相同擊發形狀，仍因應擊發尺寸來切換第1孔徑像50的偏向位置。因此，即使當第1成形孔徑203的開口32大，且第2成形偏向器222的偏向量小的情形下，仍能成形為從微小擊發尺寸乃至於第1孔徑像50所致之最大擊發尺寸。微細圖樣能夠藉由微小擊發尺寸的電子束來以高精度描繪。此外，不要求精度的圖樣，以大尺寸的電子束來描繪，藉此能夠減少擊發數，縮短描繪時間而使描繪產能提升。
上述實施形態中，較佳是高精度描繪時的最大擊發尺寸與高產能描繪時的最小擊發尺寸為同程度。高精度描繪 時的最大擊發尺寸，是由第2成形偏向器222所致之最大偏向量或第1成形孔徑203的開口32的大小等所決定，例如為高產能描繪時的最大擊發尺寸的1/4~1/2程度。
上述實施形態中，說明了藉由第1成形偏向器220的偏向量來決定擊發形狀及孔徑像50的基準位置(擊發尺寸範圍)，電子束200能夠成形為矩形及4種類的等腰直角三角形這5種類之圖形，但就算是相同形狀，依小尺寸圖形或大尺寸圖形，擊發資料的“圖形種類”會相異。因此，當將它們視為不同種類圖形的情形下，也可以說第1成形偏向器220能夠將電子束200成形為小矩形、大矩形、小尺寸/大尺寸的4種類等腰直角三角形這樣計10種類的圖形。
因應擊發尺寸而切換第1孔徑像50的基準位置，可以運用在矩形及4種類等腰直角三角形的全部擊發形狀，亦可僅運用在矩形。
上述實施形態中，是設定2種擊發尺寸範圍來對應於高精度描繪及高產能描繪這2個描繪模式，但亦可設置3個以上的描繪模式，並設定對應於各描繪模式之擊發尺寸範圍。例如，當設置高精度描繪、通常描繪、高產能描繪這3個描繪模式的情形下，會設定3種擊發尺寸範圍來對應於各描繪模式。通常描繪時的最大擊發尺寸，比高精度描繪時的最大擊發尺寸來得大，而比高產能描繪時的最大擊發尺寸來得小。
在此情形下，第1孔徑像50的基準位置，例如會成為0%位置、25%位置、100%位置這3處。高精度描繪中，第2成形偏向器222使第1孔徑像50從0%位置開始移動至11%位置，通常描繪中使其從25%位置開始在11%位置~44%位置的範圍移動，高產能描繪中使其從100%位置開始移動至44%位置。
像這樣，藉由設置3個或以上的描繪模式，即使將第1成形孔徑203的開口32做成更大，且將第2成形偏向器222的偏向量做成更小的情形下，仍能成形為從微小擊發尺寸乃至於大擊發尺寸。由於能夠以和所求的描繪精度相應之擊發尺寸來進行描繪，因此能夠以高精度描繪微細圖樣，同時削減全體的擊發數，縮短描繪圖樣全體的時間。
上述實施形態中雖使用了電子束，但本發明並不限於此，在使用離子束(ion beam)等其他帶電粒子束的情形下亦可運用。
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‧‧‧電子束描繪裝置
101‧‧‧試料
102‧‧‧電子鏡筒
103‧‧‧描繪室
105‧‧‧XY平台
110‧‧‧控制計算機
112‧‧‧擊發資料生成部
114、126‧‧‧記憶體
120‧‧‧偏向控制電路
122‧‧‧偏向量演算部
124‧‧‧偏向訊號生成部
130、132、134、136、137、138‧‧‧DAC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成形孔徑
204‧‧‧投影透鏡
206‧‧‧第2成形孔徑
207‧‧‧對物透鏡
212‧‧‧遮沒器
214‧‧‧遮沒孔徑
220‧‧‧第1成形偏向器
222‧‧‧第2成形偏向器
230‧‧‧第2對物副偏向器(副偏向器)
232‧‧‧第1對物主偏向器(主偏向器)
234‧‧‧第3對物副副偏向器(副副偏向器)

Claims (15)

  1. 一種電子束描繪裝置，其特徴為，具備：電子槍，射出電子束以便在試料上描繪圖樣；第1孔徑，將前述電子束成形；第2孔徑，供通過前述第1孔徑之孔徑像的電子束投影；及第1成形偏向器及第2成形偏向器，分別設於前述第1孔徑與前述第2孔徑之間，將前述電子束偏向，控制前述孔徑像在前述第2孔徑上的照射位置，並決定通過前述第2孔徑之電子束的形狀及擊發尺寸；前述第1成形偏向器，係令電子束偏向，以使前述孔徑像位於對應於照射至前述試料的電子束的形狀及擊發尺寸而訂定之位置，前述第2成形偏向器，係令藉由前述第1成形偏向器而偏向之電子束偏向，以控制形成所需的擊發尺寸，當照射至前述試料的電子束的尺寸成為規定值以下的情形下，前述第1成形偏向器，係令前述電子束偏向以使前述孔徑像的全體被前述第2孔徑遮蔽，當照射至前述試料的電子束的尺寸比前述規定值還大的情形下，前述第1成形偏向器，係令前述電子束偏向以使通過前述第2孔徑之前述孔徑像的面積成為最大。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電子束描繪裝置，其中，更具備：擊發資料生成部，從記憶部讀取複數個圖形圖樣的形 狀及位置、以及定義著各圖形圖樣是高精度描繪圖樣或是高速度描繪圖樣之描繪資料，並將前述描繪資料中定義的圖形圖樣以1次的電子束的擊發所能照射之最大擊發尺寸加以分割，對於分割出的每一擊發圖形生成擊發資料；及偏向控制部，從前述擊發資料生成用來控制前述第1成形偏向器及前述第2成形偏向器之偏向訊號；前述擊發資料生成部，係將分割前述高精度描繪圖樣之圖形圖樣的最大擊發尺寸，訂為比分割前述高速度描繪圖樣之圖形圖樣的最大擊發尺寸還小。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電子束描繪裝置，其中，前述擊發資料生成部，係依據前述擊發圖形的形狀、及該擊發圖形的尺寸是否為前述規定值以下，來將前述擊發資料群組化並設定擊發順序。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之電子束描繪裝置，其中，分割前述高精度描繪圖樣之圖形圖樣的最大擊發尺寸，為分割前述高速度描繪圖樣之圖形圖樣的最大擊發尺寸的1/4~1/2。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電子束描繪裝置，其中，分割前述高精度描繪圖樣之圖形圖樣的最大擊發尺寸，和分割前述高速度描繪圖樣之圖形圖樣的最小擊發尺寸相同。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之電子束描繪裝置，其中，前述描繪資料中，用來形成半導體電路之圖形圖樣被設定為高精度描繪圖樣，用來形成條碼或ID編號等之圖 形圖樣被設定為高速度描繪圖樣。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之電子束描繪裝置，其中，更具備：擊發資料生成部，從記憶部讀取複數個圖形圖樣的形狀及位置、以及定義著各圖形圖樣是高精度描繪圖樣、通常描繪圖樣、或是高速度描繪圖樣的哪一者之描繪資料，並將前述描繪資料中定義的圖形圖樣以1次的電子束的擊發所能照射之最大擊發尺寸加以分割，對於分割的每一擊發圖形生成擊發資料；及偏向控制部，從前述擊發資料生成用來控制前述第1成形偏向器及前述第2成形偏向器之偏向訊號；前述擊發資料生成部，係將分割前述通常描繪圖樣之圖形圖樣的最大擊發尺寸，訂為比分割前述高速度描繪圖樣之圖形圖樣的最大擊發尺寸還小，且訂為比分割前述高精度描繪圖樣之圖形圖樣的最大擊發尺寸還大。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電子束描繪裝置，其中，在前述第2孔徑，設有八角形狀的開口，其同時具有六角形狀部、及和該六角形狀部相連之四角形狀部，對前述四角形狀部的頂點部分照射電子束，藉此使電子束的形狀成為矩形，對前述六角形狀部的邊部分照射電子束，藉此使電子束的形狀成為等腰直角三角形。
  9. 一種電子束描繪方法，其特徵為，具備：從電子槍射出電子束之步驟； 利用設於第1孔徑的下方之第2孔徑、及設於前述第1孔徑與前述第2孔徑之間之第1成形偏向器及第2成形偏向器，將通過前述第1孔徑的前述電子束成形之步驟；及將通過前述第2孔徑的前述電子束照射至試料之步驟；依據照射至前述試料的電子束的形狀、及該電子束的尺寸是否為規定值以下，來控制前述第1成形偏向器所致之電子束的偏向量，依據照射至前述試料的電子束的尺寸，來控制前述第2成形偏向器所致之電子束的偏向量，當照射至前述試料的電子束的尺寸成為前述規定值以下的情形下，係控制前述第1成形偏向器所致之偏向量，以使通過前述第1孔徑的電子束全體被前述第2孔徑遮蔽，當照射至前述試料的電子束的尺寸比前述規定值還大的情形下，係控制前述第1成形偏向器所致之偏向量，以使通過前述第2孔徑的電子束的面積成為最大。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之電子束描繪方法，其中，更具備：從記憶部讀取複數個圖形圖樣的形狀及位置、以及定義著各圖形圖樣是高精度描繪圖樣或是高速度描繪圖樣之描繪資料之步驟；將前述描繪資料中定義的圖形圖樣，以1次的電子束 的擊發所能照射之最大擊發尺寸加以分割，並對分割出的每一擊發圖形生成擊發資料之步驟；及從前述擊發資料生成用來控制前述第1成形偏向器及前述第2成形偏向器之偏向訊號之步驟；將分割前述高精度描繪圖樣之圖形圖樣的最大擊發尺寸，訂為比分割前述高速度描繪圖樣之圖形圖樣的最大擊發尺寸還小。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之電子束描繪方法，其中，依據前述擊發圖形的形狀、及該擊發圖形的尺寸是否為前述規定值以下，來將前述擊發資料群組化並設定擊發順序。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之電子束描繪方法，其中，分割前述高精度描繪圖樣之圖形圖樣的最大擊發尺寸，為分割前述高速度描繪圖樣之圖形圖樣的最大擊發尺寸的1/4~1/2。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之電子束描繪方法，其中，分割前述高精度描繪圖樣之圖形圖樣的最大擊發尺寸，和分割前述高速度描繪圖樣之圖形圖樣的最小擊發尺寸相同。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之電子束描繪方法，其中，前述描繪資料中，用來形成半導體電路之圖形圖樣被設定為高精度描繪圖樣，用來形成條碼或ID編號等之圖形圖樣被設定為高速度描繪圖樣。
  15. 如申請專利範圍第9項所述之電子束描繪方法， 其中，更具備：從記憶部讀取複數個圖形圖樣的形狀及位置、以及定義著各圖形圖樣是高精度描繪圖樣、通常描繪圖樣、或是高速度描繪圖樣的哪一者之描繪資料之步驟；將前述描繪資料中定義的圖形圖樣，以1次的電子束的擊發所能照射之最大擊發尺寸加以分割，並對分割出的每一擊發圖形生成擊發資料之步驟；及從前述擊發資料生成用來控制前述第1成形偏向器及前述第2成形偏向器之偏向訊號之步驟；將分割前述通常描繪圖樣之圖形圖樣的最大擊發尺寸，訂為比分割前述高速度描繪圖樣之圖形圖樣的最大擊發尺寸還小，且訂為比分割前述高精度描繪圖樣之圖形圖樣的最大擊發尺寸還大。
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