TWI709157B - 照射量修正量的取得方法，帶電粒子束描繪方法及帶電粒子束描繪裝置 - Google Patents

照射量修正量的取得方法，帶電粒子束描繪方法及帶電粒子束描繪裝置 Download PDF

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Abstract

本發明之實施形態，有關照射量修正量的取得方法，帶電粒子束描繪方法及帶電粒子束描繪裝置。 本實施形態之照射量修正量的取得方法，具備：使用帶電粒子束描繪裝置，以道次數相異的多重描繪將帶電粒子束照射至基板而描繪評估圖樣之工程；及測定前述評估圖樣的尺寸之工程；及從和各道次數對應之評估圖樣的尺寸測定結果，算出每1道次的尺寸變動量之工程；及基於前述每1道次的尺寸變動量、與示意相對於帶電粒子束的照射量的變化量而言之圖樣尺寸的變化量的比之似然度(likelihood)，算出每1道次的照射量變動量之工程。

Description

照射量修正量的取得方法，帶電粒子束描繪方法及帶電粒子束描繪裝置
本發明有關照射量修正量的取得方法，帶電粒子束描繪方法及帶電粒子束描繪裝置。
隨著LSI的高度積體化，對於半導體元件要求之電路線寬正逐年微細化。為了對半導體元件形成期望的電路圖樣，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。 電子束描繪裝置，是藉由偏向器令電子束偏向來進行描繪。電子束的偏向中會使用DAC(數位/類比轉換器)放大器。像這樣使用DAC放大器之射束偏向的功用，可舉出射束擊發(shot)的形狀或尺寸之控制、擊發位置之控制、及射束之遮沒(blanking)等。例如，藉由是否使用遮沒偏向器將射束偏向，是否藉由孔徑將射束遮蔽，來切換射束的OFF與ON，以控制照射時間。 隨著光微影技術的進展、或EUV所致之短波長化，光罩描繪所必要之電子束的擊發數正在增加。另一方面，為了確保微細化所必要之線寬精度，係將阻劑低靈敏度化，並提升照射量，藉此謀求擊發噪訊或圖樣的邊緣粗糙(edge roughness)的減低。隨著擊發數與照射量的增加，描繪時間增加。因此，正在研究藉由提升電流密度來謀求描繪時間的縮短。 但，若欲將增加的照射能量以更高密度的電子束在短時間內照射，則會有基板溫度上昇而阻劑靈敏度變化而線寬精度劣化這樣稱為阻劑發熱(resist heating)的現象發生之問題。為了抑制阻劑發熱的影響，會進行將必要的照射量分成複數次的描繪(曝光)之多重描繪。 對遮沒偏向器施加電壓之DAC放大器，於電壓的上升(rise)或下降(fall)具有斜率。因此，對於期望的設定照射時間，實際的照射時間(實效照射時間)可能會變短。相對於設定照射時間之實效照射時間的不足份量，亦稱為擊發時間補償(shot time offset)。由於有此擊發時間補償，多重描繪中，若改變道次(pass)數(多重度)，則有圖樣尺寸變動之問題。例如，當道次數為4的情形下之擊發時間補償(的合計)，會成為道次數為1的情形下之擊發時間補償的4倍，在道次數為4的情形下與道次數為1的情形下實效照射時間會相異，描繪圖樣的尺寸會變動。
本發明提供一種抑制因多重描繪的道次數而描繪圖樣的尺寸變動之照射量修正量的取得方法，帶電粒子束描繪方法及帶電粒子束描繪裝置。
依本發明的一個態樣之照射量修正量的取得方法，係具備：使用帶電粒子束描繪裝置，以道次數相異的多重描繪將帶電粒子束照射至基板而描繪評估圖樣之工程；及測定前述評估圖樣的尺寸之工程；及從和各道次數對應之評估圖樣的尺寸測定結果，算出每1道次的尺寸變動量之工程；及基於前述每1道次的尺寸變動量、與示意相對於帶電粒子束的照射量的變化量而言之圖樣尺寸的變化量的比之寬容度，算出每1道次的照射量變動量之工程。
以下，基於圖面說明本發明之實施形態。本實施形態 中，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，也可以是離子束等使用了帶電粒子的射束。
圖1為本發明實施形態之描繪裝置的概略構成圖。如圖1所示，描繪裝置100具備描繪部150與控制部160。描繪裝置100，為電子束描繪裝置之一例。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、遮沒偏向器(遮沒器)212、遮沒孔徑214、第1成形孔徑203、投影透鏡204、成形偏向器205、第2成形孔徑206、對物透鏡207、主偏向器208及副偏向器209。亦可在主偏向器208的下方更設置副副偏向器。
在描繪室103內，配置有至少可於XY方向移動之XY平台105。在XY平台105上，配置有作為描繪對象之基板101。基板101包括用來製造半導體裝置的曝光用光罩或矽晶圓等。光罩包括光罩底板(mask blanks)。
從電子槍201(放出部)放出的電子束200，當通過遮沒偏向器212內時，藉由遮沒偏向器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為止前通過了遮沒孔徑214的電子束200，便成為1次電子束的擊發。
遮沒偏向器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。在各擊發的照射時間內，照射至基板101之電子束200的每一擊發的照射量會受到調整。 藉由通過遮沒偏向器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而對具有矩形的孔之第1成形孔徑203全體做照明。此處，係將電子束200先成形為矩形。 然後，通過了第1成形孔徑203的孔徑像之電子束200，會藉由投影透鏡204而被投影至第2成形孔徑206上。藉由成形偏向器205，第2成形孔徑206上的孔徑像受到偏向控制，而能夠使其射束形狀及射束尺寸變化。這樣的可變成形會對每個擊發進行，通常對於每個擊發會成形為不同的射束形狀及射束尺寸。 通過了第2成形孔徑206的電子束200，會藉由對物透鏡207而將焦點對合，藉由主偏向器208及副偏向器209而受到偏向，照射至連續性移動的XY平台105上配置之基板101的期望位置。像以上這樣，藉由各偏向器，電子束200的複數個擊發會依序被偏向至基板101上。 圖2為主偏向區域與副偏向區域示意概念圖。如圖2所示，當以描繪裝置100描繪期望的圖樣的情形下，基板101的描繪區域，以可藉由主偏向器208偏向之寬度例如於Y方向被分割成條紋狀的複數個描繪區域(條紋)1。然後，各條紋1中於X方向亦藉由和條紋的Y方向的寬度相同之寬度而被區隔。此被區隔而成的區域，便成為可藉由主偏向器208偏向之主偏向區域2。將此主偏向區域2進一步細分化而成之區域便成為副偏向區域3。 副偏向器209，用於將每一擊發的電子束200的位置予以高速且高精度地控制。因此，偏向範圍被限定在副偏向區域3，超出該區域之偏向是藉由以主偏向器208移動副偏向區域3的位置來進行。另一方面，主偏向器208，用於控制副偏向區域3的位置，在包含複數個副偏向區域3之範圍(主偏向區域2)內移動。此外，描繪中XY平台105於X方向連續性移動，因此藉由主偏向器208來不斷移動(追蹤)副偏向區域3的描繪原點，藉此便能使其跟隨XY平台105的移動。 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)放大器(單元)132、134、136、138、記憶裝置140等。 控制計算機110，具有擊發資料生成部50、照射時間算出部52及描繪控制部54。擊發資料生成部50、照射時間算出部52及描繪控制部54的各機能，可由軟體來構成，亦可由硬體來構成。 偏向控制電路120被各DAC放大器132、134、136、138連接。DAC放大器132被副偏向器209連接。DAC放大器134被主偏向器208連接。DAC放大器136被成形偏向器205連接。DAC放大器138被遮沒偏向器212連接。 從偏向控制電路120對DAC放大器138，輸出遮沒控制用之數位訊號。DAC放大器138中，將數位訊號變換為類比訊號，並將其放大後，施加至遮沒偏向器212以作為偏向電壓。藉由此偏向電壓，電子束200會被偏向，進行各擊發的遮沒控制。 從偏向控制電路120對DAC放大器136，輸出成形偏向用之數位訊號。DAC放大器136中，將數位訊號變換為類比訊號，並將其放大後，施加至成形偏向器205以作為偏向電壓。藉由此偏向電壓，電子束200被偏向至第2成形孔徑206的特定的位置，形成期望的形狀及尺寸之電子束。 從偏向控制電路120對DAC放大器134，輸出主偏向控制用之數位訊號。DAC放大器134，將數位訊號變換為類比訊號，並將其放大後，施加至主偏向器208以作為偏向電壓。藉由此偏向電壓，電子束200受到偏向，各擊發的射束被偏向至副偏向區域3的描繪原點。此外，當XY平台105一面連續移動一面描繪的情形下，該偏向電壓中，還包含跟隨平台移動之追蹤用的偏向電壓。 從偏向控制電路120對DAC放大器132，輸出副偏向控制用之數位訊號。DAC放大器132，將數位訊號變換為類比訊號，並將其放大後，施加至副偏向器209以作為偏向電壓。藉由此偏向電壓，電子束200被偏向至副偏向區域3內的擊發位置。 記憶裝置140，例如為磁碟裝置，記憶用來對基板101描繪圖樣之描繪資料。此描繪資料，是設計資料(佈局資料)被變換成描繪裝置100用的格式而成之資料，從外部裝置輸入而被保存於記憶裝置140。 擊發資料生成部50，對於記憶裝置140中存儲的描繪資料，進行複數段的資料變換處理，將作為描繪對象之各圖形圖樣分割成以1次的擊發可照射之尺寸的擊發圖形，而生成成為描繪裝置固有的格式之擊發資料。擊發資料中，在每一擊發，例如包含示意各擊發圖形的圖形種類之圖形代碼、圖形尺寸、擊發位置、照射時間等。生成的擊發資料會被暫時地記憶於記憶體(圖示略)。 擊發資料中包含之照射時間，是藉由照射時間算出部52而被算出。照射時間算出部52，係考量鄰近效應(proximity effect)、霧化效應(fogging effect)、負載效應(loading effect)這些引起圖樣的尺寸變動之因素而算出在描繪區域的各位置之電子束的照射量(劑量)Q，對將算出的照射量Q除以電流密度及多重描繪的道次數(多重度)n而得到之時間，加計擊發時間補償Ts，算出照射時間。 針對擊發時間補償Ts，利用圖3(a)(b)說明。電子束的照射時間，是藉由遮沒偏向器212所做的射束的ON/OFF切換而受到控制。遮沒偏向器212，藉由從DAC放大器138被施加的電壓，將電子束200偏向，進行遮沒控制。 如圖3(a)所示，DAC放大器138的輸出電壓的上升(rise)、下降(fall)若為垂直則會成為期望的設定照射時間T1，但實際上如圖3(b)所示，DAC放大器在電壓的上升或下降具有斜率。因此，對於期望的設定照射時間T1，實際的照射時間(實效照射時間)T2會變短。相對於設定照射時間T1之實效照射時間T2的不足份量，為擊發時間補償Ts(=T1-T2)。
本實施形態中，將作為基板101的評估用基板載置於XY平台105上，描繪後述的評估圖樣，從描繪出的圖樣的尺寸測定結果來算出擊發時間補償Ts。然後，將算出的擊發時間補償Ts透過輸入部(圖示略)輸入至控制計算機110。
循圖4所示之流程圖說明作為照射量修正量之擊發時間補償Ts的取得方法。
使用描繪裝置100，藉由多重描繪方式，改變道次數(多重度)而對基板101描繪評估圖樣(步驟S1~S3)。評估圖樣，例如為線與間隔(line and space)圖樣、或接觸孔(contact hole)圖樣。例如，如圖5所示，將道次數變為2、3、4，描繪沿著x方向、y方向之線與間隔圖樣P1~P6。當將描繪評估圖樣時的照射量訂為D的情形下，道次數為2時每1道次的照射量成為D/2，道次數為3時每1道次的照射量成為D/3。
評估圖樣描繪後(步驟S3_Yes)，進行顯影、蝕刻等的處理，測定形成的圖樣的尺寸(線寬)(步驟S4)。圖樣尺寸因道次數而變動，例如如圖6所示，道次數愈多，照射時間的不足份量愈變大，尺寸愈變小。
另，描繪評估圖樣之基板、曝光裝置、顯影裝置等，使用和製造實際的製品時相同之物。
從尺寸測定結果，算出每1道次的尺寸變動量Vcd。例如，從圖6所示之3點的資料藉由最小平方法求出每1道次 的尺寸變動量(斜率)。然後，如以下的數式1所示般，將每1道次的尺寸變動量Vcd，除以事前求出的寬容度(Dose Latitude，以下記載為DL)，算出每1道次的照射量變動量Vd(步驟S5)。
數式1：Vd=Vcd/DL
DL為相對於劑量(照射量)的變化量而言之線寬(CD)的變化量的比，例如為使劑量變化1%的情形下之線寬的變化量。DL和圖樣密度相依，因此描繪和評估圖樣同程度的圖樣密度的圖樣而算出。DL會因每一站點使用之阻劑或遮光膜的材質、構成、或顯影、蝕刻等的光罩製程工程的差異而變動。因此，如本實施形態般將DL用於計算，藉此便能將算出的擊發時間補償更加最佳化。
接下來，如以下的數式2所示般，對每1道次的照射量變動量Vd乘上描繪評估圖樣時的照射量D，算出不足的照射量Ds(步驟S6)。
數式2：Ds=Vd‧D
如以下的數式3所示般，將不足的照射量Ds除以描繪評估圖樣時的電流密度J，算出擊發時間補償Ts(步驟S7)。
數式3：Ts=Ds/J
將由沿著x方向之線與間隔圖樣P1、P3、P5的尺寸測定結果而算出的擊發時間補償Ts、與由沿著y方向之線與間隔圖樣P2、P4、P6的尺寸測定結果而算出的擊發時間補償Ts予以平均而成之值輸入至控制計算機110。對於將多重描繪的各道次的照射量除以電流密度而成之時間，加計輸入的擊發時間補償，算出各擊發的照射時間，登錄至擊發資料。 描繪工程中，使用擊發資料進行描繪處理。描繪控制部54，將擊發資料轉送給偏向控制電路120。偏向控制電路120，將擊發資料中設定的作為照射時間之偏向資料(遮沒訊號)輸出至遮沒偏向器212用的DAC放大器138。 藉由設為本實施形態之手法取得之考量了擊發時間補償的照射時間，能夠將設定照射時間T1與實效照射時間T2之差極為縮小。因此，能夠抑制因多重描繪的道次數而描繪圖樣的尺寸變動。 上述實施形態中，說明了以將道次數訂為2、3、4這3種類的道次數來描繪評估圖樣的例子，但欲算出每1道次的尺寸變動量Vcd，只要以至少2種類的道次數來描繪評估圖樣即可。 上述實施形態中，說明了將藉由外部裝置算出的擊發時間補償Ts輸入至控制計算機110的例子，但亦可將每1道次的照射量變動量Vd輸入至控制計算機110，不足的照射量Ds及擊發時間補償Ts之算出由控制計算機110(照射時間算出部52)進行。將不足的照射量Ds輸入至控制計算機110，擊發時間補償Ts之算出由控制計算機110進行亦可。 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。
1:描繪區域(條紋) 2:主偏向區域 3:副偏向區域 50:擊發資料生成部 52:照射時間算出部 54:描繪控制部 100:描繪裝置 101:基板 102:電子鏡筒 103:描繪室 105:平台 110:控制計算機 120:偏向控制電路 132、134、136、138:數位類比變換(DAC)放大器 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 212:遮沒偏向器(遮沒器) 214:遮沒孔徑 203:第1成形孔徑 204:投影透鏡 205:成形偏向器 206:第2成形孔徑 207:對物透鏡 208:主偏向器 209:副偏向器
圖1為依本發明實施形態之描繪裝置的概略圖。
圖2為主偏向區域與副偏向區域示意概念圖。
圖3(a)、圖3(b)為擊發時間補償說明圖。
圖4為同實施形態之照射量修正量的取得方法說明流程圖。
圖5為評估圖樣的一例示意圖。
圖6為道次數與描繪圖樣的尺寸之關係的一例示意圖。
50:擊發資料生成部
52:照射時間算出部
54:描繪控制部
100:描繪裝置
101:基板
102:電子鏡筒
103:描繪室
105:平台
110:控制計算機
120:偏向控制電路
132、134、136、138:數位類比變換(DAC)放大器
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
212:遮沒偏向器(遮沒器)
214:遮沒孔徑
203:第1成形孔徑
204:投影透鏡
205:成形偏向器
206:第2成形孔徑
207:對物透鏡
208:主偏向器
209:副偏向器

Claims (7)

  1. 一種照射量修正量的取得方法，具備：使用帶電粒子束描繪裝置，以道次數相異的多重描繪將帶電粒子束照射至基板而描繪評估圖樣之工程；及測定前述評估圖樣的尺寸之工程；及從和各道次數對應之評估圖樣的尺寸測定結果，算出每1道次的尺寸變動量之工程；及基於前述每1道次的尺寸變動量、與示意相對於帶電粒子束的照射量的變化量而言之圖樣尺寸的變化量的比之寬容度，算出每1道次的照射量變動量之工程。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之照射量修正量的取得方法，其中，更具備：基於前述每1道次的照射量變動量及前述評估圖樣描繪時的照射量，算出不足的照射量之工程；及基於前述不足的照射量及前述評估圖樣描繪時的帶電粒子束的電流密度，算出帶電粒子束的照射時間的不足份量亦即擊發時間補償之工程。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之照射量修正量的取得方法，其中，前述評估圖樣包含沿著第1方向之第1線與間隔圖樣及沿著和前述第1方向正交的第2方向之第2線與間隔圖樣， 算出使用前述第1線與間隔圖樣的尺寸測定結果而算出的前述擊發時間補償、與使用前述第2線與間隔圖樣的尺寸測定結果而算出的前述擊發時間補償之平均值。
  4. 一種帶電粒子束描繪方法，具備：放出帶電粒子束之工程；及使用遮沒偏向器做遮沒控制，將前述帶電粒子束偏向使成為射束ON及射束OFF的其中一種狀態之工程；及從描繪資料生成包含每一擊發的射束尺寸及擊發位置之擊發資料之工程；及對於從帶電粒子束的照射量、多重描繪的道次數及電流密度求出的每1道次的照射時間，加計藉由申請專利範圍第2項所述之方法而算出的前述擊發時間補償，來算出各擊發的照射時間之工程；及基於包含算出的照射時間之前述擊發資料，控制前述遮沒偏向器、與使射束形狀及射束尺寸變化之偏向器、與調整射束照射位置之偏向器，而在基板上描繪圖樣之工程。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之帶電粒子束描繪方法，其中，前述描繪之工程，係控制載置前述基板的平台而於第1方向移動，前述評估圖樣，為沿著前述第1方向之第1線與間隔圖 樣、與沿著和前述第1方向正交的第2方向之第2線與間隔圖樣，前述擊發時間補償，是將使用前述第1線與間隔圖樣與前述第2線與間隔圖樣的尺寸測定結果而各自算出的第1擊發時間補償與第2擊發時間補償予以平均而求出。
  6. 一種帶電粒子束描繪裝置，具備：放出部，放出帶電粒子束；及遮沒偏向器，做遮沒控制，將前述帶電粒子束偏向使成為射束ON及射束OFF的其中一種狀態；及擊發資料生成部，從描繪資料生成包含每一擊發的射束尺寸及擊發位置之擊發資料；及輸入部，受理藉由申請專利範圍第1項所述之方法而算出的每1道次的照射量變動量之輸入；及照射時間算出部，基於前述每1道次的照射量變動量及前述評估圖樣描繪時的照射量，算出不足的照射量，基於前述不足照射量及前述評估圖樣描繪時的帶電粒子束的電流密度，算出帶電粒子束的照射時間的不足份量亦即擊發時間補償，對於從帶電粒子束的照射量、多重描繪的道次數及電流密度求出的每1道次的照射時間，加計前述擊發時間補償，來算出各擊發的照射時間；及偏向控制部，基於包含算出的照射時間之前述擊發資料，控制前述遮沒偏向器、與使射束形狀及射束尺寸變化之偏向器、與調整射束照射位置之偏向器。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之帶電粒子束描繪裝置，其中，具備：平台，載置前述基板，於第1方向移動；前述評估圖樣，為沿著前述第1方向之第1線與間隔圖樣、與沿著和前述第1方向正交的第2方向之第2線與間隔圖樣，前述擊發時間補償，是將使用前述第1線與間隔圖樣與前述第2線與間隔圖樣的尺寸測定結果而各自算出的第1擊發時間補償與第2擊發時間補償予以平均而求出。
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