TWI775007B - 帶電粒子束描繪裝置,帶電粒子束描繪方法及程式 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種修正帶電現象所造成的位置偏離之帶電粒子束描繪裝置、帶電粒子束描繪方法及程式。 本發明之帶電粒子束描繪裝置,具備:照射量分布算出部,運用圖樣密度分布及劑量分布,算出帶電粒子束的照射量分布;及霧化帶電粒子量分布算出部,將分布中心及霧化效應的影響半徑不同之複數個霧化帶電粒子的分布函數的各者各自與照射量分布做摺積積分,藉此算出複數個霧化帶電粒子量分布;及帶電量分布算出部,運用圖樣密度分布、劑量分布及照射量分布,算出直接帶電所致之帶電量分布,而運用複數個霧化帶電粒子量分布,算出複數個霧化帶電所致之帶電量分布;及位置偏離量算出部,算出基於直接帶電所致之帶電量分布及複數個霧化帶電所致之帶電量分布的描繪位置的位置偏離量;及修正部,使用位置偏差量,修正照射位置;及描繪部,將帶電粒子束照射至修正後的照射位置。

Description

帶電粒子束描繪裝置,帶電粒子束描繪方法及程式
本發明有關帶電粒子束描繪裝置,帶電粒子束描繪方法及程式。
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。 當對光罩等基板照射電子束的情形下,會因先前已照射的電子束使得照射位置或其周圍帶電,導致照射位置偏離。以往,作為消弭此射束照射位置偏差之方法的1種,已知有在基板上形成帶電防止膜(CDL:Charge Dissipation Layer),來防止基板表面的帶電之方法。但,此帶電防止膜,基本上具有酸的特性,因此當在基板上塗布有化學增幅型阻劑(chemical amplification photoresist)的情形下等並不適合。此外,為了形成帶電防止膜必須設置新的設備,會導致製造成本更加增大。因此,渴望無需使用帶電防止膜而進行帶電效應修正(CEC:Charging Effect Correction)。 有人提出一種描繪裝置,運用了求出帶電量分布而算出射束照射位置的修正量之帶電效應修正的手法(例如參照專利文獻1、2)。但,以往的帶電效應修正中,在一部分的區域會發生無法充分因應當今要求的尺寸精度之問題。 [參考文獻] [專利文獻1]日本特許公開公報2009-260250號 [專利文獻2]日本特許公開公報2011-040450號 [專利文獻3]日本特許公開公報2018-133552號
本發明提供一種修正帶電現象所造成的位置偏離之帶電粒子束描繪裝置、帶電粒子束描繪方法及程式。 依本發明的一態樣之帶電粒子束描繪裝置,係藉由偏向器使帶電粒子束偏向而對平台上的基板描繪圖樣之帶電粒子束描繪裝置,具備:圖樣密度分布算出部,將前述基板的描繪區域以網目狀予以假想分割,算出示意每一網目區域的前述圖樣的配置比例之圖樣密度分布;及劑量分布算出部,運用前述圖樣密度分布算出示意每一網目區域的劑量之劑量分布;及照射量分布算出部,運用前述圖樣密度分布及前述劑量分布,算出從前述放出部放出而照射至前述基板之前述帶電粒子束的照射量分布;及霧化帶電粒子量分布算出部,將分布中心及霧化效應的影響半徑不同之複數個霧化帶電粒子的分布函數的各者各自與前述照射量分布做摺積積分,藉此算出複數個霧化帶電粒子量分布;及帶電量分布算出部,運用前述圖樣密度分布、前述劑量分布及前述照射量分布,算出直接帶電所致之帶電量分布,而運用前述複數個霧化帶電粒子量分布,算出複數個霧化帶電所致之帶電量分布;及位置偏離量算出部,算出基於前述直接帶電所致之帶電量分布及前述複數個霧化帶電所致之帶電量分布的描繪位置的位置偏離量;及修正部,使用前述位置偏離量,修正照射位置;及描繪部,將帶電粒子束照射至修正後的照射位置。 按照本發明,能夠高精度地修正帶電現象所造成的位置偏離。
以下,基於圖面說明本發明之實施形態。實施形態中,說明使用了電子束作為帶電粒子束的一例之構成。但,帶電粒子束不限於電子束,也可以是離子束等。 圖1為實施形態之描繪裝置的概略構成圖。圖1所示描繪裝置100,具備描繪部150及控制部160。描繪裝置100,為電子束描繪裝置之一例。描繪部150,具有電子鏡筒1與描繪室14。在電子鏡筒1內,配置有電子槍5、照明透鏡7、第1孔徑8、投影透鏡9、成形偏向器10、第2孔徑11、對物透鏡12、對物偏向器13、及靜電透鏡15。 在描繪室14內配置XY平台3。在XY平台3上,配置有作為描繪對象之基板2。基板2中,包括用於半導體製造的曝光之光罩或形成半導體裝置之半導體晶圓等。此外,欲被描繪之光罩中,包括尚未受到任何描繪之光罩底板(mask blanks)。當被描繪時,在基板上會形成有因電子束而感光之阻劑層。在XY平台3上,在和配置基板2的位置相異之位置係配置平台位置測定用的鏡4。 控制部160,具有控制計算機110,120、平台位置檢測部45、平台控制部46、偏向控制電路130、記憶體142、磁碟裝置等的記憶裝置21,140等。偏向控制電路130,連接至成形偏向器10,對物偏向器13。 在控制計算機110內,具有描繪控制部30、圖樣密度分布算出部31、劑量分布算出部32、照射量分布算出部33、霧化電子量分布算出部34、帶電量分布算出部35、描繪經過時間演算部36、累積時間演算部37、及位置偏離量分布算出部38的功能。控制計算機110的各部,可由包含電子電路、電腦、處理器、電路基板、量子電路、或半導體裝置等之硬體所構成,亦可由軟體所構成。當由軟體構成的情形下,亦可將實現該功能之程式存放於記錄媒體,並令具備處理器的電腦讀入以執行。控制計算機110的各部的輸入資料或演算結果,被存放於記憶體142。 控制計算機120,具有擊發資料生成部41及位置偏離修正部42的功能。擊發資料生成部41及位置偏離修正部42,可由軟體構成,亦可由硬體構成。 偏向控制電路130,具有成形偏向器控制部43及對物偏向器控制部44的功能。成形偏向器控制部43及對物偏向器控制部44,可由軟體構成,亦可由硬體構成。 記憶裝置140中,存放定義被描繪的複數個圖形圖樣之描繪資料(佈局資料)。 從電子槍5(放出部)放出之電子束6,會藉由照明透鏡7而對具有矩形的孔之第1孔徑8全體做照明。此處,係將電子束6先成形為矩形。通過了第1孔徑8的第1孔徑像之電子束6,會藉由投影透鏡9而被投影至第2孔徑11上。在第2孔徑11上的第1孔徑像的位置,會藉由受到成形偏向器控制部43控制之成形偏向器10而被偏向,能夠令射束形狀與尺寸變化(可變成形)。 通過了第2孔徑11的第2孔徑像之電子束6,會藉由對物透鏡12而合焦,藉由受到對物偏向器控制部44控制之例如靜電型的偏向器(對物偏向器13)而被偏向,照射至配置成可移動的XY平台3上之基板2的期望位置。XY平台3藉由平台控制部46而受到驅動控制。XY平台3的位置,藉由平台位置檢測部45而受到檢測。在平台位置檢測部45,例如包括對鏡4照射雷射,基於入射光與反射光之干涉來測定位置之雷射測長裝置。靜電透鏡15,和基板2面的凹凸相對應,動態地修正電子束6的焦點位置(動態對焦:dynamic focusing)。 圖2為平台移動的狀況說明用圖。當對基板2描繪的情形下,使XY平台3例如於X方向連續移動。描繪區域在電子束6的可偏向幅度內被假想分割成複數個長條狀的條紋區域(SR)。描繪處理是以條紋區域單位進行。XY平台3的X方向之移動,例如設為連續移動,同時亦令電子束6的擊發位置跟隨平台移動。藉由令其連續移動,能夠縮短描繪時間。 若描繪結束1個條紋區域,將XY平台3朝Y方向步進饋送而於X方向(相反方向)進行下一條紋區域的描繪動作。藉由令各條紋區域的描繪動作以蛇行之方式進行,能夠縮短XY平台3的移動時間。 描繪裝置100中,於處理佈局資料(描繪資料)時,是將描繪區域假想分割成長條狀的複數個圖框(frame)區域,對每一圖框區域進行資料處理。當不進行多重曝光的情形下,通常,圖框區域和條紋區域會成為同一區域。當進行多重曝光的情形下,根據多重度,圖框區域和條紋區域會錯開。像這樣,基板2的描繪區域,被假想分割成作為複數個描繪單位區域之圖框區域(條紋區域),描繪部150,對每一圖框區域(條紋區域)描繪。 已知若電子束照射至基板2的阻劑層,則會因阻劑帶電效應造成射束照射位置偏離。以往的帶電效應修正中,是基於照射至基板2的電子束的照射量分布,與從受到電子束照射的照射域擴散至非照射域之霧化電子的擴散分布來算出霧化電子量分布,運用照射量分布及霧化電子量分布來算出照射域的帶電量分布與非照射域的帶電量分布。然後,由照射域的帶電量分布與非照射域的帶電量分布,算出在基板2上的電子束的位置偏離量分布,而修正射束照射位置。 但,以往的帶電效應修正中,照射位置的修正並不充分。本發明團隊發現,如後述般,基於霧化電子分布的中心位置及霧化效應的影響半徑會依照霧化電子的能量而不同這樣的模型,便能高精度地修正射束的照射位置的偏離。 圖3a為本實施形態中預料有複數個不同的霧化電子分布存在之機制說明用圖。圖3a中,基板2面被保持成接地電位。另一方面,在配置於基板2的上方之靜電透鏡15,被施加負的電位。故,在從基板2面至靜電透鏡15的配置高度面之間,會產生電場力線從基板2面朝向靜電透鏡15(於z方向)延伸之電場。當這樣的電場因誤差等而方向傾斜的情形下,或/及更發生了漏電場的的情形下,於基板2上在左右(x方向)的位置會產生電位差,而產生左右方向的電場。 電子束6(e)本身能量高,故不會因此電場而彎曲。此外,在基板2及描繪室14天板被彈性地散射而灑落至基板2的霧化電子,其能量亦高,故如圖3b所示不會因此電場而彎曲。 但,由於對基板2之射束照射而生成,藉由靜電透鏡所造成的z方向電場而往基板2彈回之2次電子,其能量低,因此如圖4a所示會受到左右方向的電場的影響而朝正電位側偏離。其結果,如圖4b所示,霧化電子F的分布中心會從照射域E的中心偏離。 鑑此,本發明團隊利用這樣的機制,發現運用下述的帶電模型能夠高精度地修正射束的照射位置的偏離,該帶電模型係如圖5a所示,包含照射的電子束(e)所造成的直接帶電R1、及由於在基板2及描繪室14天板的彈性散射而灑落至基板2之高能量的霧化電子帶電R2、及由於對基板2之射束照射而生成而藉由靜電透鏡15的電位被彈回而灑落至基板2之低能量的霧化電子帶電R3。 此外,由於對基板2之射束照射而生成的2次電子中,預料會包含各式各樣的能量的電子。是故,料想其軌道會因霧化電子的能量而不同,霧化電子會到達基板的不同位置。圖5b示意因霧化電子的能量的差異而產生不同的霧化電子帶電R3_1~R3_3的例子。 本實施形態中,考量這樣的模型,運用複數個霧化電子量分布來進行帶電效應修正。 圖6為本實施形態之描繪方法說明流程圖。此描繪方法,具有圖樣面積密度分布演算工程(步驟S100)、劑量分布算出工程(步驟S102)、照射量分布算出工程(步驟S104)、霧化電子量分布算出工程(步驟S106)、帶電量分布算出工程(步驟S108)、位置偏離量分布算出工程(步驟S110)、偏向位置修正工程(步驟S112)、描繪工程(步驟S114)。 圖樣面積密度分布演算工程(步驟S100)中,圖樣密度分布算出部31,從記憶裝置140讀出描繪資料,將描繪區域(或圖框區域)以規定尺寸(格子尺寸)予以網目狀地假想分割,而對每一網目區域演算示意描繪資料中定義的圖形圖樣的配置比例之圖樣面積密度ρ(x,y)。然後,作成每一網目區域的圖樣密度的分布ρ(x,y)。 劑量分布算出工程(步驟S102)中,劑量分布算出部32,使用圖樣密度分布ρ(x,y),算出每一網目區域的劑量分布D(x,y)。劑量的演算中,合適是進行背向散射電子所造成之鄰近效應的修正。劑量D,能夠由以下的式(1)定義。
Figure 02_image001
式(1)中,D0 為基準劑量,η為背向散射率。 基準劑量D0 及背向散射率η,藉由描繪裝置100的使用者來設定。背向散射率η,能夠考量電子束6的加速電壓、基板2的阻劑膜厚或基底基板的種類、製程條件(例如PEB條件或顯影條件)等而設定。 照射量分布算出工程(步驟S104)中,照射量分布算出部33,將圖樣密度分布ρ(x,y)的各網目值、與劑量分布D(x,y)的對應網目值予以乘算,藉此算出每一網目區域的照射量分布E(x,y)(亦稱為「照射強度分布」)。 霧化電子量分布算出工程(步驟S106)中,霧化電子量分布算出部34(霧化帶電粒子量分布演算部),將霧化電子的分布函數g、與步驟S104中算出的照射量分布E=ρD予以摺積積分,藉此算出霧化電子量分布F(霧化帶電粒子量分布)。 本實施形態中,使用和霧化電子的能量相應之複數個分布函數g1 ~gn 。因此,會算出和霧化電子的能量相應之複數個霧化電子量分布F1 ~Fn 。分布函數g1 ~gn 例如能夠使用高斯分布。受到在基板2上產生的電場之影響,霧化電子到達基板2的位置會偏離。此外,到達位置的偏離量,會依霧化電子的能量而不同。是故,分布函數g1 ~gn ,其各自分布中心位置及霧化效應的影響半徑可能成為不同。也就是說第j個的分布函數gj (x、y)及第j個的霧化電子分布Fj (x、y)能夠各自依以下的式子定義。
Figure 02_image003
式(2)中,Δxj 、Δyj 為第j個的霧化電子分布的分布中心位置、σj 為表示第j個的霧化電子的影響半徑之常數。 帶電量分布算出工程(步驟S108)中,帶電量分布算出部35,運用照射量分布E、霧化電子量分布F1 ~Fn 、及伴隨時間經過之帶電衰減量,算出帶電量分布C(x,y)。 首先,算出描繪(照射)了帶電部分之後的經過時間t。描繪經過時間演算部36,針對基板2上的各位置演算從描繪開始時刻(佈局領頭或領頭圖框之描繪開始的時刻)起算直至實際描繪的時刻之經過時間T1(x,y)。例如,當該圖框區域(條紋區域)為第i個的第i圖框區域的情形下,係將從描繪開始位置之描繪開始的描繪開始時刻起算至描繪直至前1個的第i-1圖框區域(條紋區域)的各位置(x,y)之預想時間演算成為經過時間T1(x,y)。 接下來,累積時間演算部37,演算將已描繪結束的描繪單位區域(例如圖框區域、條紋區域)的描繪所花費的描繪時間予以累積而成之累積時間T2。例如,目前,當該圖框區域為第i個的第i圖框區域的情形下,算出將用來描繪第1圖框區域的時間T2(1)、用來描繪第2圖框區域的時間T2(2)、…直至用來描繪第i圖框區域的時間T2(i)予以累積加算而成之加算值。如此一來,便能得到直至該圖框區域之累積時間T2。 此處,當實際描繪目前正在進行處理之該圖框區域內的情形下,直至前1個圖框區域係已完成描繪,故在直至前1個圖框區域內受到電子束6照射之處會成為帶電部分。故,從該圖框區域的累積時間T2減去有帶電部分的直至前1個圖框區域內的各位置(x,y)的描繪經過時間T1(x,y)而成之差分值(T2-T1),便成為描繪了帶電部分後的經過時間t。 用來求出帶電量分布C(x、y)的函數,包含照射電子所貢獻之直接帶電項、及霧化電子所貢獻之霧化帶電項。根據霧化電子的能量而包含複數個霧化帶電項。直接帶電項及複數個霧化帶電項,各自包含經過時間所貢獻之衰減項、及經過時間無貢獻之靜態項。在各自的衰減項中,會運用剛描繪後的帶電量亦即帶電衰減量、及帶電衰減時間常數,其中帶電衰減量是以描繪後經過了充分時間之後的帶電量作為基準。 料想依霧化電子的能量而定,被阻劑捕陷而對阻劑帶電有貢獻之機率,亦即相對於霧化電子強度而言之帶電量會不同。此外,料想該衰減的時間常數及衰減量亦會同樣地不同。鑑此,首先假定一用來求出帶電量分布C(x,y)之函數C(E,F1 ,F2 ,…,Fn ,t)。具體而言,係分離成照射電子所貢獻之變數CE (E,t)、及霧化電子所貢獻之變數CF1 (F1 ,t)~CFn (Fn ,t)。再將各自的變數,分離成經過時間所貢獻之衰減項CET (t)、CFT1 (t)-CFTn (t)、及經過時間無貢獻之靜態項CES (E)、CFS1 (F1 )~CFSn (Fn )。函數C(E,F1 ,F2 ,…,Fn ,t)由以下的式(4)定義。
Figure 02_image005
此外,變數CES (E)、CET (t)、CFSj (Fj )、CFTj (t)由以下的式(5)(6)(7)(8)定義。
Figure 02_image007
此處,d0 、d1 、d2 、d3 為常數。此外f1,1 、f2,1 、f3,1 、…f1,n 、f2,n 、f3,n 為各自值可能不同的常數,以表現霧化電子強度Fj 對於帶電之貢獻會依霧化電子的能量而不同。 此外,式(6)、(8)中使用之和圖樣面積密度ρ相依的帶電衰減量κE (ρ)、κFj (ρ),例如能夠由以下的式(9)、(10)近似。此處,式(9)、(10)雖呈2次函數,但並不限於此,可為更高次的函數、亦可為低次的函數。
Figure 02_image009
此處,κE0 、κE1 、κE2 為常數。此外κF0,j 、κF1,1 、κF2,1 、…κF0,n 、κF1,n 、κF2,n 為各自值可能不同的常數,以表現帶電衰減量依霧化電子的能量而不同。 又,式(4)中使用之和圖樣面積密度ρ相依的帶電衰減時間常數λE (ρ)、λFj (ρ),例如能夠由以下的式(11)、(12)近似。此處,式(11)、(12)雖呈2次函數,但並不限於此,可為更高次的函數、亦可為低次的函數。
Figure 02_image011
此處,λE0 、λE1 、λE2 為常數。此外λF0,1 、λF1,1 、λF2,1 、…λF0,n 、λF1,n 、λF2,n 為各自值可能不同的常數,以表現帶電衰減時間常數依霧化電子的能量而不同。也就是說,帶電量分布C(x,y)能夠由圖7所示般的式子定義。 另,各霧化帶電項,如同上述的專利文獻1,2,3般,亦可更將項拆分成照射部、非照射部。 式(2)、(3)、(5)、(7)、(9)~(12)的各係數Δx1 、Δx2 、…Δxn 、Δy1 、Δy2 、…Δyn 、d0 、d1 、d2 、d3 、f1,1 、f2,1 、f3,1 、…f1,n 、f2,n 、f3,n 、κE0 、κE1 、κE2 、κF0,1 、κF1,1 、κF2,1 、…κF0,n 、κF1,n 、κF2,n 、λE0 、λE1 、λE2 、λF0,1 、λF1,1 、λF2,1 、…λF0,n 、λF1,n 、λF2,n ,如同上述的專利文獻1,2,3般,可將實驗結果及/或模擬結果予以擬合(近似)來求出。有關該些係數之資料被存放於記憶裝置21。 當如圖5a所示般將高能量霧化電子所造成的帶電、及低能量霧化電子所造成的帶電納入考量而成之模型的情形下,帶電量分布能夠由圖8所示般的式子定義。此處,假定高能量霧化電子所造成的帶電僅在非照射部帶電,低能量霧化電子所造成的帶電會在照射部及非照射部帶電。 位置偏離量分布算出工程(步驟S110)中,位置偏離量分布算出部38(位置偏離量演算部),演算基於帶電量分布之位置偏離量。具體而言,位置偏離量分布算出部38,對於步驟S108中算出的帶電量分布,將響應函數r(x,y)予以摺積積分,藉此演算帶電量分布C(x,y)的各位置(x,y)的帶電量引起之描繪位置(x,y)的位置偏離量P。 假定一將此帶電量分布C(x,y)變換成位置偏離量分布P(x,y)之響應函數r(x,y)。此處,將在帶電量分布C(x,y)的各位置所示之帶電位置以(x’,y’)表示,將目前正在進行資料處理之該圖框區域(例如第i圖框區域)的射束照射位置以(x,y)表示。此處,射束的位置偏離,能夠表現成從射束照射位置(x,y)至帶電位置(x’,y’)為止之距離的函數,因此能夠將響應函數記述成如r(x-x’,y-y’)這般。響應函數r(x-x’,y-y’),只要事先進行實驗,以和實驗結果符合之方式事先求出,或是如同上述的專利文獻1,2般藉由數值計算事先求出即可。以下,(x,y)表示目前正在進行資料處理之該圖框區域的射束照射位置。 然後,位置偏離量分布算出部38,由該圖框區域的欲描繪之各位置(x,y)的位置偏離量P來作成位置偏離量分布Pi(x,y)(或亦稱為位置偏離量對映Pi(x,y))。演算出的位置偏離量對映Pi(x,y),被存儲於記憶裝置21,並且被輸出至控制計算機120。 另一方面,在控制計算機120內,擊發資料生成部41,從記憶裝置140讀出描繪資料,進行複數段的資料變換處理,生成描繪裝置100固有的格式的擊發資料。描繪資料中定義之圖形圖樣的尺寸,通常比描繪裝置100在1次的擊發所能形成之擊發尺寸還大。因此,在描繪裝置100內,會將各圖形圖樣分割成複數個擊發圖形(擊發分割),以便成為描繪裝置100在1次的擊發可形成之尺寸。然後,對每一擊發圖形,將示意圖形種類之圖形代碼、座標、及尺寸這些資料予以定義成為擊發資料。 偏向位置修正工程(步驟S112)(位置偏離修正工程)中,位置偏離修正部42,運用步驟S110中算出的位置偏離量,修正照射位置。此處,是修正各位置的擊發資料。具體而言,是對擊發資料的各位置(x,y)加算將位置偏離量對映Pi(x,y)所示意的位置偏離量予以修正之修正值。修正值,例如合適是使用將位置偏離量對映Pi(x,y)所示意的位置偏離量的正負符號予以顛倒而成之值。藉此,當照射電子束6的情形下,該照射處的座標會被修正,故藉由對物偏向器13而偏向之偏向位置會被修正。擊發資料是以依擊發順序排列之方式定義於資料檔案。 描繪工程(步驟S114)中,在偏向控制電路130內,依擊發順序,成形偏向器控制部43,對每一擊發圖形,由擊發資料中定義的圖形種類及尺寸來演算用來將電子束6可變成形之成形偏向器10的偏向量。此外,對物偏向器控制部44,演算用來將該擊發圖形偏向至所照射的基板2上的位置之對物偏向器13的偏向量。換言之,對物偏向器控制部44(偏向量演算部),演算將電子束偏向至修正後的照射位置之偏向量。然後,配置於電子鏡筒1內的對物偏向器13,根據演算出的偏向量將電子束偏向,藉此將電子束照射至修正後的照射位置。藉此,描繪部150,便將圖樣描繪至基板2的帶電修正後的位置。 圖9為本實施形態中的射束的照射部及其周邊的描繪結果的一例示意圖。圖9a中,示意如圖9b所示般在照射域IR上描繪圖樣密度25%的圖樣後,橫跨照射域/非照射域以一定的間距於x方向(欄方向)配置41個、於y方向(列方向)配置23個的格子上描繪出的位置測定用的十字圖樣CP之在各格子上的距設計位置之位置偏離量(位置誤差對映)。圖9a中,射束照射域及其周邊域結合而成之區域的輪廓看起來浮出成矩形。 圖10a示意如同以往的帶電修正的手法般不考慮霧化電子的能量的差異,而基於僅包含1個霧化帶電項之帶電量分布來修正照射位置的情形下之位置誤差對映的例子。圖10a中,可知在照射域的左端的區域A及右端的區域B,存在修正殘差較大的區域。料想這是因為在基於僅包含1個霧化帶電項的帶電量分布之位置偏離的計算中,無法完整地重現圖5a中的低能量霧化電子所致之帶電R3所造成的位置偏離。圖10b示意運用依本實施形態之描繪方法來描繪的情形下之位置誤差對映的例子。與圖10a比較可知修正殘差得到改善。 圖11a,圖11b為圖10a,圖10b的虛線區域內的位置誤差示意圖。於每一欄編號將列編號4~21的列資料予以平均化來計算位置誤差。可看出當不考慮霧化電子的能量差異的情形下在區域A及B有±2nm程度的修正殘差,若藉由依本實施形態之方法則能夠減低至±1nm程度。 像這樣,按照本實施形態,是將高能量的霧化電子所致之帶電量分布、與低能量的霧化電子所致之帶電量分布予以分開計算,來求出位置偏離量分布,因此能夠高精度地修正帶電現象引起之位置偏離。 此外,本實施形態中雖假定由於電子的能量的差異而存在複數個霧化電子分布,但當由光學系統的構造或裝置的構造所引起而存在複數個霧化電子分布的情形下亦能適用本發明。例如,除了前述的高能量霧化電子以外,當電子鏡筒1內存在有電子束6的一部分在孔徑或鏡筒內漫射後以和電子束6不同的軌道灑落至描繪室14內之霧化電子的情形下、或當在描繪室14天板附近因有非對稱的構造物而存在有高能量霧化電子的一部分非對稱地散射而灑落至基板之霧化電子的情形下等,亦能適用本發明。例如,運用和該些霧化電子相對應之分布函數,算出霧化電子量分布。 上述實施形態中,說明了和霧化電子的能量相應之複數個分布函數g1 ~gn ,雖分布中心位置及霧化效應的影響半徑彼此不同,但(描繪中)為一定之例子,惟針對和低能量霧化電子相對應之分布函數,亦可例如以圖框區域單位基於帶電量分布而另行算出分布中心位置及影響半徑。 低能量霧化電子,會受到對物透鏡12的漏磁場而進行迴旋運動。此迴旋運動,會朝向根據漏磁場與描繪完畢區域的帶電所造出的電場之方向漂移(即所謂E×B漂移)。因此,針對和低能量霧化電子相對應之分布函數,較佳是基於帶電量分布(基於描繪履歷而算出的電場大小及方向)來決定分布中心位置及影響半徑。高能量霧化電子速度快,因此不會做迴旋運動,描繪完畢區域的帶電所造出的電場導致之偏向量亦充分小,故和高能量霧化電子相對應之分布函數,是將分布中心位置訂為設計上的分布中心(射束的照射位置),並且分布中心位置及影響半徑訂為一定。 圖12為一面更新和低能量霧化電子相對應之分布函數一面描繪的方法說明流程圖。讀出第i圖框區域的描繪資料,算出每一網目區域的圖樣面積密度,作成圖樣密度分布ρi (x,y)(步驟S201、S202)。 運用圖樣密度分布ρi (x,y),算出每一網目區域的劑量分布Di (x,y)(步驟S203)。將圖樣密度分布ρi (x,y)的各網目值與劑量分布Di (x,y)的對應網目值乘算,對於乘算結果加算第(i-1)圖框區域的照射量分布Ei-1 (x,y),而算出第i圖框區域的照射量分布Ei (x,y)(步驟S204)。 將高能量霧化電子的分布函數gi 與ρi Di 做摺積積分,對於演算結果加算第(i-1)圖框區域的高能量霧化電子量分布F1 i-1 (x、y),而算出第i圖框區域的高能量霧化電子量分布F1 i (x、y)(步驟S205)。高能量霧化電子的分布函數g1 ,於流程圖示意之演算工程中,分布中心及影響半徑為一定。 基於已算出的第(i-1)圖框區域的帶電量分布Ci-1 (x,y),更新低能量霧化電子的分布函數g2 的中心偏移量及影響半徑(步驟S206)。將更新後的低能量霧化電子的分布函數g2 與ρi Di 做摺積積分,對於演算結果加算第(i-1)圖框區域的低能量霧化電子量分布F2 i-1 (x、y),而算出第i圖框區域的低能量霧化電子量分布F2 i (x、y)(步驟S207)。像這樣,低能量霧化電子的分布函數g2 ,於流程圖示意之演算工程中會被更新。 將運用了照射量分布Ei 的直接帶電項CE (Ei )、運用了高能量霧化電子量分布F1 i 的高能量霧化帶電項CF1 (F1 i )、運用了低能量霧化電子量分布F2 i 的低能量霧化帶電項CF2 (F2 i )予以加算,而算出第i圖框區域的帶電量分布Ci (x,y) (步驟S208)。 從帶電量分布Ci (x,y),算出第i圖框區域的位置偏離量分布(步驟S209)。運用算出的位置偏離量,修正射束偏向位置,進行第i圖框區域之描繪(步驟S210、S211)。對於所有的圖框區域,依序進行上述之處理(步驟S201~S213)。 像這樣,於作成第i圖框區域中的位置偏離量分布時,是運用在描繪完成到第(i-1)圖框區域的狀態下之帶電量分布,來決定(更新)和低能量霧化電子相對應之分布函數的分布中心位置及影響半徑。然後,第i圖框區域的處理中的低能量霧化電子量分布,是運用更新後的分布函數來算出。 分布函數的分布中心位置及影響半徑,例如是從運用了描繪完成到第(i-1)圖框區域的狀態下之帶電量分布而得到的第i圖框位置中的xy平面方向的靜電力的強度及方向之計算結果來決定。對於此靜電力而言之分布中心位置及影響半徑的關係,例如是在運用靜電透鏡的設計上的軸上z方向電場分布與對物透鏡的設計上的軸上z方向磁場分布、及帶電分布而計算出的靜電力之下,藉由將在軸上產生的低能量2次電子做軌道模擬而決定。或是,亦可在靜電透鏡的設計上的軸上z方向電場分布與對物透鏡的設計上的軸上z方向磁場分布、及假定各種不同方向及強度之xy平面方向的靜電力之下,做低能量2次電子的軌道模擬,藉此預先求出描繪位置中的和xy平面方向的靜電力相對應之分布位置中心及影響半徑。 運用圖13~圖15,說明更新和低能量霧化電子相對應之分布函數的分布中心位置及影響半徑所造成之位置偏離修正效果。首先如圖13a所示,在評估基板的除了中央部之各格子上,描繪十字的基準圖樣P1。為便於說明,省略了一部分的基準圖樣P1的圖示。接著,如圖13b所示,在評估基板的中央部描繪面積密度25%左右的測試圖樣TP。接下來,在各格子上的基準圖樣P1的鄰近,描繪L字狀的評估圖樣P2。 然後,測定描繪有測試圖樣TP的區域的周緣的格子中的以基準圖樣P1作為基準之評估圖樣P2的位置偏離量。圖14a以向量圖示意如同以往的帶電修正的手法般不考慮霧化電子的能量的差異,而基於僅包含1個霧化帶電項之帶電量分布來修正評估圖樣P2的照射位置的情形下之位置偏離量(位置誤差對映)。圖14b示意將和高能量霧化電子相對應之分布函數及和低能量霧化電子相對應之分布函數的分布中心位置及影響半徑訂為一定,來修正評估圖樣P2的照射位置的情形下之位置誤差對映。圖14c示意一面藉由帶電量分布來更新和低能量霧化電子相對應之分布函數的分布中心位置及影響半徑,一面修正評估圖樣P2的照射位置的情形下之位置誤差對映。圖14a~14c中,表示位置偏離量的絕對值之向量的長度的尺度為共通。 於圖14a~14c之修正時計算出的低能量霧化電子帶電分布揭示於圖15a~15c。圖中的以虛線圍繞之區域表示圖12b中的測試圖樣TP的區域。圖15a中,如同以往的帶電修正的手法般,不考量霧化電子的能量的差異,低能量霧化電子分布訂為零。圖15b中,是將和低能量霧化電子相對應之分布函數的分布中心位置及影響半徑訂為一定來計算帶電分布,因此在從測試圖樣TP的區域偏離之位置,計算出一定的低能量霧化電子帶電。圖15c中,是一面藉由帶電量分布來更新和低能量霧化電子相對應之分布函數的分布中心位置及影響半徑,一面計算帶電分布。此時,如圖2所示般,是從-Y方向朝+Y方向進行描繪,因此例如在第i圖框區域產生的低能量的2次電子會從-Y側的描繪完畢的第(i-1)圖框為止之區域的帶電分布受到+Y方向的靜電力而朝該方向被偏向,並且由於對物透鏡的漏磁場的作用而朝-X方向再進行了E×B漂移之後,才到達基板而成為低能量霧化電子。若考量這些,低能量霧化電子帶電分布,會如圖15b般從測試圖樣TP的區域偏離,並且會被計算成不同於圖15b而是帶有於X方向朝負側、於Y方向朝正側的帶電量較大之偏頗的分布。圖15a~15c中,表現帶電量的灰階以任意刻度表示。 從圖14a~14c可知,如圖15b所示,藉由將高能量的霧化電子所致之帶電量分布、與低能量的霧化電子所致之帶電量分布予以分開計算帶電量,修正殘差會得到改善。又,如圖15c所示,可知藉由帶電量分布來更新和低能量霧化電子相對應之分布函數的分布中心位置及影響半徑,藉此修正殘差會進一步得到改善。 起因於帶電現象之照射位置的偏離,不限於電子束描繪裝置。本發明,能夠適應於藉由電子束等帶電粒子束來檢查圖樣之檢查裝置等運用藉由對瞄準之位置照射帶電粒子束而獲得之結果的帶電粒子束裝置。 雖使用特定的態樣來詳細說明了本發明,但所屬技術領域者自當明瞭可不脫離本發明的意圖與範圍而做各式各樣的變更。
1:電子鏡筒 2:基板 3:XY平台 4:鏡 5:電子槍 6:電子束 7:照明透鏡 8:第1孔徑 9:投影透鏡 10:偏向器 11:第2孔徑 12:對物透鏡 13:偏向器 14:描繪室 15:靜電透鏡 21,140:記憶裝置 30:描繪控制部 31:圖樣密度分布算出部 32:劑量分布算出部 33:照射量分布算出部 34:霧化電子量分布算出部 35:帶電量分布算出部 36:描繪經過時間演算部 37:累積時間演算部 38:位置偏離量分布算出部 41:擊發資料生成部 42:位置偏離修正部 43:成形偏向器控制部 44:對物偏向器控制部 45:平台位置檢測部 46:平台控制部 100:描繪裝置 150:描繪部 160:控制部
[圖1]本發明實施形態之描繪裝置的概略圖。 [圖2]平台移動的狀況說明圖。 [圖3]圖3a,圖3b為預料導致產生分布中心偏離的霧化電子之機制說明圖。 [圖4]圖4a,圖4b為預料導致產生分布中心偏離的霧化電子之機制說明圖。 [圖5]圖5a,圖5b為霧化電子的每種能量的霧化電子帶電的例子示意圖。 [圖6]同實施形態之描繪方法說明流程圖。 [圖7]將帶電量分布一般化而記述之數式示意圖。 [圖8]記述帶電量分布的一例之數式示意圖。 [圖9]圖9a為描繪結果的一例示意圖,圖9b為所描繪的圖樣示意圖。 [圖10]圖10a為依比較例之描繪結果的一例示意圖,圖10b為依同實施形態之描繪結果的一例示意圖。 [圖11]圖11a為依比較例之描繪位置的誤差示意圖,圖11b為依同實施形態之描繪位置的誤差示意圖。 [圖12]另一實施形態之描繪方法說明流程圖。 [圖13]圖13a、圖13b為評估圖樣的例子示意圖。 [圖14]圖14a~圖14c為描繪結果的例子示意圖。 [圖15]圖15a~圖15c為低能量霧化電子帶電量分布示意圖。
1:電子鏡筒
2:基板
3:XY平台
4:鏡
5:電子槍
6:電子束
7:照明透鏡
8:第1孔徑
9:投影透鏡
10:偏向器
11:第2孔徑
12:對物透鏡
13:偏向器
14:描繪室
15:靜電透鏡
21,140:記憶裝置
30:描繪控制部
31:圖樣密度分布算出部
32:劑量分布算出部
33:照射量分布算出部
34:霧化電子量分布算出部
35:帶電量分布算出部
36:描繪經過時間演算部
37:累積時間演算部
38:位置偏離量分布算出部
41:擊發資料生成部
42:位置偏離修正部
43:成形偏向器控制部
44:對物偏向器控制部
45:平台位置檢測部
46:平台控制部
100:描繪裝置
110,120:控制計算機
130:偏向控制電路
142:記憶體
150:描繪部
160:控制部

Claims (14)

  1. 一種帶電粒子束描繪裝置,係藉由偏向器使帶電粒子束偏向而對平台上的基板描繪圖樣之帶電粒子束描繪裝置,具備:圖樣密度分布算出部,將前述基板的描繪區域以網目狀予以假想分割,算出示意每一網目區域的前述圖樣的配置比例之圖樣密度分布;及劑量分布算出部,運用前述圖樣密度分布算出示意每一網目區域的劑量之劑量分布;及照射量分布算出部,運用前述圖樣密度分布及前述劑量分布,算出照射至前述基板之前述帶電粒子束的照射量分布;及霧化帶電粒子量分布算出部,將分布中心及霧化效應的影響半徑不同之複數個霧化帶電粒子的分布函數的各者各自與前述照射量分布做摺積積分,藉此算出複數個霧化帶電粒子量分布;及帶電量分布算出部,運用前述圖樣密度分布、前述劑量分布及前述照射量分布,算出直接帶電所致之帶電量分布,而運用前述複數個霧化帶電粒子量分布,算出複數個霧化帶電所致之帶電量分布;及位置偏離量算出部,算出基於前述直接帶電所致之帶電量分布及前述複數個霧化帶電所致之帶電量分布的描繪位置的位置偏離量;及位置偏離修正部,使用前述位置偏離量,修正照射位 置;及描繪部,將帶電粒子束照射至修正後的照射位置。
  2. 如請求項1記載之帶電粒子束描繪裝置,其中,前述帶電量分布算出部,包含運用剛描繪後的帶電量亦即帶電衰減量、及帶電衰減時間常數,來算出前述直接帶電所致之帶電量分布及前述複數個霧化帶電所致之帶電量分布,前述帶電衰減量是以描繪後經過了充分時間之後的帶電量作為基準。
  3. 如請求項1或請求項2記載之帶電粒子束描繪裝置,其中,前述複數個霧化帶電粒子的分布函數,包含第1分布函數及第2分布函數,前述第1分布函數的分布中心位置為霧化帶電粒子的設計上的分布中心,前述第2分布函數的分布中心位置從霧化帶電粒子的設計上的分布中心偏離。
  4. 如請求項3記載之帶電粒子束描繪裝置,其中,前述第2分布函數,其前述分布中心位置及前述霧化效應的影響半徑是基於前述帶電量分布而被更新。
  5. 如請求項1或請求項2記載之帶電粒子束描繪裝置,其中,在前述基板的上方配置被施加負電位之靜電透鏡。
  6. 一種帶電粒子束描繪方法,係藉由偏向器使帶電粒子束偏向而對平台上的基板描繪圖樣之帶電粒子束描繪方法,具備:將前述基板的描繪區域以網目狀予以假想分割,算出 示意每一網目區域的前述圖樣的配置比例之圖樣密度分布之工程;及運用前述圖樣密度分布算出示意每一網目區域的劑量之劑量分布之工程;及運用前述圖樣密度分布及前述劑量分布,算出照射至前述基板之前述帶電粒子束的照射量分布之工程;及將分布中心及霧化效應的影響半徑不同之複數個霧化帶電粒子的分布函數的各者各自與前述照射量分布做摺積積分,藉此算出複數個霧化帶電粒子量分布之工程;及運用前述圖樣密度分布、前述劑量分布及前述照射量分布,算出直接帶電所致之帶電量分布,而運用前述複數個霧化帶電粒子量分布,算出複數個霧化帶電所致之帶電量分布之工程;及算出基於前述直接帶電所致之帶電量分布及前述複數個霧化帶電所致之帶電量分布的描繪位置的位置偏離量之工程;及使用前述位置偏離量,修正照射位置之工程;及將帶電粒子束照射至修正後的照射位置之工程。
  7. 如請求項6記載之帶電粒子束描繪方法,其中,前述帶電量分布之算出中,運用剛描繪後的帶電量亦即帶電衰減量、及帶電衰減時間常數,其中帶電衰減量是以描繪後經過了充分時間之後的帶電量作為基準。
  8. 如請求項6或請求項7記載之帶電粒子束描繪方法,其中,前述複數個霧化帶電粒子的分布函數, 包含第1分布函數及第2分布函數,前述第1分布函數的分布中心位置為霧化帶電粒子的設計上的分布中心,前述第2分布函數的分布中心位置從霧化帶電粒子的設計上的分布中心偏離。
  9. 如請求項8記載之帶電粒子束描繪方法,其中,基於前述帶電量分布,更新前述第2分布函數的分布中心位置及霧化效應的影響半徑。
  10. 如請求項6或請求項7記載之帶電粒子束描繪方法,其中,在配置於前述基板的上方之靜電透鏡施加負電位。
  11. 一種程式,用來令電腦執行:將藉由偏向器使帶電粒子束偏向而被描繪圖樣之基板的描繪區域以網目狀予以假想分割,算出示意每一網目區域的前述圖樣的配置比例之圖樣密度分布之處理;及運用前述圖樣密度分布算出示意每一網目區域的劑量之劑量分布之處理;及運用前述圖樣密度分布及前述劑量分布,算出照射至前述基板之前述帶電粒子束的照射量分布之處理;及將分布中心及霧化效應的影響半徑不同之複數個霧化帶電粒子的分布函數的各者各自與前述照射量分布做摺積積分,藉此算出複數個霧化帶電粒子量分布之處理;及運用前述圖樣密度分布、前述劑量分布及前述照射量分布,算出直接帶電所致之帶電量分布,而運用前述複數個霧化帶電粒子量分布,算出複數個霧化帶電所致之帶電 量分布之處理;及算出基於前述直接帶電所致之帶電量分布及前述複數個霧化帶電所致之帶電量分布的描繪位置的位置偏離量之處理;及使用前述位置偏離量,修正照射位置之處理;及將帶電粒子束照射至修正後的照射位置之處理。
  12. 如請求項11記載之程式,其中,前述帶電量分布之算出中,運用剛描繪後的帶電量亦即帶電衰減量、及帶電衰減時間常數,其中帶電衰減量是以描繪後經過了充分時間之後的帶電量作為基準。
  13. 如請求項11或請求項12記載之程式,其中,前述複數個霧化帶電粒子的分布函數,包含第1分布函數及第2分布函數,前述第1分布函數的分布中心位置為霧化帶電粒子的設計上的分布中心,前述第2分布函數的分布中心位置從霧化帶電粒子的設計上的分布中心偏離。
  14. 如請求項13記載之程式,其中,基於前述帶電量分布,更新前述第2分布函數的分布中心位置及霧化效應的影響半徑。
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