TWI603366B - Multiple charged particle beam tracing device and multiple charged particle beam tracing method - Google Patents

Multiple charged particle beam tracing device and multiple charged particle beam tracing method Download PDF

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TWI603366B TW105107203A TW105107203A TWI603366B TW I603366 B TWI603366 B TW I603366B TW 105107203 A TW105107203 A TW 105107203A TW 105107203 A TW105107203 A TW 105107203A TW I603366 B TWI603366 B TW I603366B
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Description

多重帶電粒子束描繪裝置及多重帶電粒子束描繪方法
本發明係多重帶電粒子束描繪裝置及多重帶電粒子束描繪方法，例如有關當以多射束進行多重描繪的情形下減低射束的照射時間的誤差之手法。
肩負半導體裝置微細化發展的微影技術，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，對於半導體裝置要求之電路線寬正逐年微細化。當中，電子線(電子束)描繪技術在本質上具有優良的解析性，對光罩底板(blanks)等使用電子線來描繪光罩圖樣係行之已久。
舉例來說，有使用多射束的描繪裝置。相較於以一道電子束描繪的情形下，藉由使用多射束，能夠一次照射較多的射束，故能使產能大幅提升。這樣的多射束方式之描繪裝置中，例如會使從電子槍放出的電子束通過具有複數個孔之光罩而形成多射束，然後各自受到遮沒(blanking)控制，未被遮蔽的各射束則被光學系統縮小，如此光罩像被縮小並藉由偏向器被偏向而照射至試料 上的期望位置。
此處，多射束描繪中，講求高精度化及高速化。其中，針對高精度化，講求相對於期望的照射量而言減小實際照射的照射量的誤差。就造成照射量的誤差產生之要因而言，可舉出由照射時間資料具有之照射時間解析力(resolving power)所引起的誤差、或由遮沒控制中使用之偏向器的性能所引起的誤差等。照射時間解析力，當將各射束的每1擊發的照射時間以n位元資料來定義的情形下，係被定義成將每一1擊發的最大照射時間除以能夠以n位元定義的階調值而成之值。故，為了減小照射量的誤差，必須減小照射時間解析力。
例如，當將各射束的每1擊發的最大照射時間例如以10位元的資料來定義，而將現狀設想之照射量以16道次(pass)的多重描繪來照射的情形下，已知會因照射時間資料具有之照射量解析力(照射時間解析力)而引起發生照射量的目標容許誤差的例如約2倍的誤差。故，為了將照射量的誤差抑制在目標容許誤差內，便有必要將照射時間解析力大幅地減小。若要減小照射時間解析力，可舉出下述對策，即，增加多重描繪的道次數(多重度)來減小每1道次的最大照射時間，或是增加定義各射束的每1擊發的照射時間之資料的位元數等。
然而，若增加道次數(多重度)，或增加資料的位元數則會導致描繪時間變長，因此由描繪處理高速化的觀點看來，選擇該手法並不理想。
本發明提供一種不增加多重描繪的道次數，而可減低照射量誤差之多重帶電粒子束描繪裝置及方法。
本發明一態樣之多重帶電粒子束描繪裝置，其特徵為，具備：分割部，由至少1個電路所構成，當使用多重帶電粒子束進行k(k為2以上的整數)道次以上的多重描繪的情形下對射束的每一照射位置，輸入由n(n為2以上的整數)位元所定義之k道次份的第1照射時間資料，並將k道次份的第1照射時間資料分割成事先設定好之合計成為n位元之不同位元數的k個的第2照射時間資料；記憶裝置，記憶基於k個的第2照射時間資料中使用的位元數而決定之k個的解析力資訊；資料傳送處理部，由前述至少1個電路所構成，對k道次的每一道次，傳送多重帶電粒子束的該射束用之k個的第2照射時間資料當中的對應的第2照射時間資料；解析力資訊傳送處理部，由前述至少1個電路所構成，對k道次的每一道次，傳送k個的解析力資訊當中的對應的解析力資訊；照射時間演算部，由前述至少1個電路所構成，對k道次的每一道次，輸入被傳送之第2照射時間資料與解析力資訊，並利用被輸入之解析力資訊與第2照射時間資料來演算該道次中的多重帶電粒子束的對應射束之照射時 間；及描繪部，對k道次的每一道次，使用包含演算出的照射時間的對應射束在內之多重帶電粒子束，對試料描繪圖樣。
本發明一態樣之多重帶電粒子束描繪方法，其特徵為：當使用多重帶電粒子束進行k(k為2以上的整數)道次以上的多重描繪的情形下對射束的每一照射位置，輸入由n(n為2以上的整數)位元所定義之k道次份的第1照射時間資料，並將k道次份的第1照射時間資料分割成事先設定好之合計成為n位元之不同位元數的k個的第2照射時間資料，對k道次的每一道次，傳送多重帶電粒子束的該射束用之k個的第2照射時間資料當中的對應的第2照射時間資料，對k道次的每一道次，傳送基於記憶裝置中記憶之k個的第2照射時間資料中使用的位元數而決定之k個的解析力資訊當中的對應的解析力資訊，對k道次的每一道次，輸入被傳送之第2照射時間資料與解析力資訊，並利用被輸入之解析力資訊與第2照射時間資料來演算該道次中的多重帶電粒子束的對應射束之照射時間，對k道次的每一道次，使用包含演算出的照射時間的對應射束在內之多重帶電粒子束，對試料描繪圖樣。
20a~20e‧‧‧多射束
22‧‧‧孔
24‧‧‧控制電極
25‧‧‧通過孔
26‧‧‧相向電極
30‧‧‧薄膜區域
31‧‧‧基板
32‧‧‧外周區域
33‧‧‧支撐台
34‧‧‧照射區域
35‧‧‧條紋區域
41‧‧‧控制電路
47‧‧‧個別遮沒機構
50‧‧‧總照射時間t0演算部
52‧‧‧tk資料生成部
54‧‧‧資料分割部
56‧‧‧資料傳送處理部
58‧‧‧解析力資訊傳送處理部
60‧‧‧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
112‧‧‧記憶體
120‧‧‧偏向控制電路
139‧‧‧平台位置檢測器
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‧‧‧成形孔徑陣列構件
204‧‧‧遮沒孔徑陣列部
205‧‧‧縮小透鏡
206‧‧‧限制孔徑構件
207‧‧‧對物透鏡
208‧‧‧偏向器
210‧‧‧鏡
圖1為實施形態1中描繪裝置的構成示意概念圖。
圖2A與圖2B為實施形態1中成形孔徑陣列構件的構成示意概念圖。
圖3為實施形態1中遮沒孔徑陣列部的構成示意截面圖。
圖4為實施形態1中遮沒孔徑陣列部的薄膜(membrane)區域內的構成的一部分示意俯視概念圖。
圖5為實施形態1中的描繪順序說明用圖。
圖6為實施形態1中描繪方法的主要工程示意流程圖。
圖7A與圖7B為實施形態1中k道次份的照射時間資料一例、及比較例中k道次份的照射時間資料一例示意圖。
圖8A至圖8C為實施形態1的描繪處理的應用例說明用圖。
圖9為補足實施形態1的說明之圖的一例。
圖10為補足實施形態1的說明之圖的另一例。
圖11為補足實施形態1的說明之圖的另一例。
以下在實施形態中，作為帶電粒子束的一例，係說明使用了電子束之構成。但，帶電粒子束並非限於電子束， 也可以是離子束等使用了帶電粒子的射束。
實施形態1.
圖1為實施形態1中描繪裝置的構成示意概念圖。圖1中，描繪裝置100具備描繪部150與控制部160。描繪裝置100為多重帶電粒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、成形孔徑陣列構件203、遮沒孔徑陣列部204、縮小透鏡205、限制孔徑構件206、對物透鏡207、及偏向器208。在描繪室103內配置有XY平台105。在XY平台105上，配置有於描繪時成為描繪對象基板的光罩底板等試料101。試料101係包括製造半導體裝置時的曝光用光罩、或製造出半導體裝置的半導體基板(矽晶圓)等。在XY平台105上還配置XY平台105位置測定用的鏡(mirror)210。
控制部160具有控制計算機110、記憶體112、偏向控制電路120、平台位置檢測器139及磁碟裝置等記憶裝置140，142，144。控制計算機110、記憶體112、偏向控制電路120、平台位置檢測器139及記憶裝置140，142，144係透過未圖示之匯流排而彼此連接。描繪資料從描繪裝置100的外部輸入並被存儲於記憶裝置140(記憶部)。後述解析力資訊從描繪裝置100的外部輸入並被存儲於記憶裝置142(記憶部)。此外，控制計算機110、記憶體112、及記憶裝置140，142，144，係與偏向 控制電路120及平台位置檢測器139遠離配置。例如配置於不同房間。偏向控制電路120及平台位置檢測器139，配置於描繪部150的附近。控制計算機110、記憶體112、及記憶裝置140，142，144，與偏向控制電路120及平台位置檢測器139之間合適是例如藉由光纖纜線等高速的匯流排而連接。
在控制計算機110內，配置有總照射時間t0演算部50、tk資料生成部52、資料分割部54、資料傳送處理部56、解析力資訊傳送處理部58、及描繪控制部60。總照射時間t0演算部50、tk資料生成部52、資料分割部54、資料傳送處理部56、解析力資訊傳送處理部58、及描繪控制部60這些一連串的「~部」，是由至少一個電子電路、至少一個電腦、至少一個處理器、至少一個電路基板、或至少一個半導體裝置等這類至少一個電路所構成並執行。各「~部」亦可互相由上述至少一個電路內的同一電路所構成。或是，各「~部」亦可互相由上述至少一個電路內的不同電路所構成。或是，亦可一連串的「~部」的一部分的「~部」由上述至少一個電路內的同一電路所構成，其餘的「~部」則由上述至少一個電路內的不同電路所構成。對於總照射時間t0演算部50、tk資料生成部52、資料分割部54、資料傳送處理部56、解析力資訊傳送處理部58、及描繪控制部60輸出入之資訊及演算中的資訊會隨時被存儲於記憶體112。
在偏向控制電路120內，配置有資料受訊部70、解 析力資訊受訊部72、照射時間t演算部74、及偏向控制部76。資料受訊部70、解析力資訊受訊部72、照射時間t演算部74、及偏向控制部76這些各功能，可以由電子電路等硬體來構成，亦可由執行該些功能的程式等軟體來構成。或者，亦可由硬體與軟體之組合來構成。對於資料受訊部70、解析力資訊受訊部72、照射時間t演算部74、及偏向控制部76輸出入之資訊及演算中的資訊會隨時被存儲於未圖示之記憶體。
此處，圖1中記載了用以說明實施形態1所必須之構成。對描繪裝置100而言，通常也可具備必要的其他構造。
圖2A與圖2B為實施形態1中成形孔徑陣列構件的構成示意概念圖。圖2A中，在成形孔徑陣列構件203，有縱(y方向)m列×橫(x方向)n列(m，n≧2)的孔(開口部)22以規定之編排間距形成為矩陣狀。圖2A中，例如形成512×8列的孔22。各孔22均形成為相同尺寸形狀的矩形。或者是相同外徑的圓形亦可。
在此，舉例於y方向的各列，分別在x方向形成從A至H的8個孔22。電子束200的一部分分別通過該些複數個孔22，藉此會形成多射束20。在此，雖然舉例於縱橫(x，y方向)均配置了2列以上的孔22，但並不限於此。除此以外，亦可為在縱橫(x，y方向)的其中一方有複數列，而另一方僅有1列。此外，孔22的編排方式，亦不限於如圖2A般配置成縱橫為格子狀之情形。如 圖2B所示，舉例來說，縱方向(y方向)第1段的列及第2段的列的孔，彼此可於橫方向(x方向)錯開尺寸a而配置。同樣地，縱方向(y方向)第2段的列及第3段的列的孔，彼此也可於橫方向(x方向)錯開尺寸b而配置。
圖3為實施形態1中遮沒孔徑陣列部的構成示意截面圖。
圖4為實施形態1中遮沒孔徑陣列部的薄膜(membrane)區域內的構成的一部分示意俯視概念圖。另，圖3及圖4中，沒有記載成令控制電極24與相向電極26與控制電路41，43的位置關係一致。遮沒孔徑陣列部204，如圖3所示，是在支撐台33上配置由矽等所構成之半導體基板31。基板31的中央部，例如從背面側被切削成較薄，而被加工成較薄的膜厚h之薄膜區域30(第1區域)。圍繞薄膜區域30之周圍，成為較厚的膜厚H之外周區域32(第2區域)。薄膜區域30的上面與外周區域32的上面，是形成為同一高度位置或實質上同一高度位置。基板31，是藉由外周區域32的背面而被保持於支撐台33上。支撐台33的中央部係開口，薄膜區域30的位置，位於支撐台33的開口之區域。
在薄膜區域30，於和圖2A(或圖2B)所示之成形孔徑陣列構件203的各孔22相對應之位置，有供多射束的各個射束通過用之通過孔25(開口部)開口。又，在薄膜區域30上，如圖3及圖4所示，於各通過孔25的鄰近 位置，包夾著該通過孔25而分別配置有遮沒偏向用之控制電極24及相向電極26的組合(遮沒器：遮沒偏向器)。此外，在薄膜區域30上的各通過孔25的鄰近，配置有對各通過孔25用的控制電極24施加偏向電壓之控制電路41(邏輯電路)。各射束用的相向電極26被接地連接。
此外，如圖4所示，各控制電路41，連接至控制訊號用之例如9位元的平行配線。各控制電路41，除了控制訊號用之例如9位元的平行配線以外，還連接至時脈訊號線及電源用的配線。時脈訊號線及電源用的配線亦可流用平行配線的一部分配線。對於構成多射束之各個射束的每一者，構成由控制電極24及相向電極26及控制電路41所組成之個別遮沒機構47。此外，圖3例子中，控制電極24及相向電極26及控制電路41是配置於基板31的膜厚較薄之薄膜區域30。但，並不限於此。
通過各通過孔25的電子束20，會分別獨立地藉由施加於該成對之2個電極24、26的電壓而被偏向。藉由該偏向而受到遮沒控制。換言之，控制電極24及相向電極26的組合，會將通過成形孔徑陣列構件203的複數個孔22(開口部)之多重射束當中的相對應射束分別予以遮沒偏向。
接著說明描繪裝置100中描繪部150的動作。從電子槍201(放出部)放出之電子束200，會藉由照明透鏡202而近乎垂直地對成形孔徑陣列構件203全體做照明。 在成形孔徑陣列構件203，形成有矩形的複數個孔(開口部)，電子束200係對包含所有複數個孔22之區域做照明。照射至複數個孔的位置之電子束200的各一部分，會分別通過該成形孔徑陣列構件203的複數個孔，藉此形成例如矩形形狀的複數個電子束(多射束)20a~e。該多射束20a~e會通過遮沒孔徑陣列部204的各個相對應之遮沒器(第1偏向器：個別遮沒機構)內。該遮沒器會分別將個別通過之電子束20予以偏向(進行遮沒偏向)。
通過了遮沒孔徑陣列部204的多射束20a~e，會藉由縮小透鏡205而被縮小，朝向形成於限制孔徑構件206之中心的孔行進。此處，藉由遮沒孔徑陣列部204的遮沒器而被偏向的電子束20，其位置會偏離限制孔徑構件206的中心的孔，而被限制孔徑構件206遮蔽。另一方面，未受到遮沒孔徑陣列部204的遮沒器偏向的電子束20，會如圖1所示般通過限制孔徑構件206的中心的孔。藉由該個別遮沒機構的ON/OFF，來進行遮沒控制，控制射束的ON/OFF。像這樣，限制孔徑構件206，是將藉由個別遮沒機構而被偏向成為射束OFF狀態之各射束加以遮蔽。然後，對每一射束，藉由從成為射束ON開始至成為射束OFF為止所形成之通過了限制孔徑構件206的射束，形成1次份的擊發的射束。通過了限制孔徑構件206的多射束20，會藉由對物透鏡207而合焦，成為期望之縮小率的圖樣像，然後藉由偏向器208，通過了限制孔徑構件206的各射束(多射束20全體)朝同方向統一被偏向，照射至 各射束於試料101上各自之照射位置。此外，例如當XY平台105在連續移動時，射束的照射位置會受到偏向器208控制，以便追隨(追蹤)XY平台105的移動。XY平台105的位置，是從平台位置檢測器139將雷射朝向XY平台105上的鏡210照射，利用其反射光來測定。一次所照射之多射束20，理想上會成為以成形孔徑陣列構件203的複數個孔的編排間距乘上上述期望之縮小率而得之間距而並排。描繪裝置100，是進行下述描繪動作，即，在各次的追蹤動作中一面跟隨XY平台105的移動一面將作為擊發射束之多射束20藉由偏向器208所致之射束偏向位置的移動而依循受到描繪控制部60控制之描繪序列(sequence)逐一照射一個個像素。當描繪期望的圖樣時，因應圖樣而定必要的射束會藉由遮沒控制而被控制成射束ON。
圖5為實施形態1中的描繪順序說明用圖。試料101的描繪區域30(或欲描繪之晶片區域)，是以規定寬度被分割成長條上的條紋區域35。然後，各條紋區域35，被假想分割成複數個網目區域(像素)。網目區域(像素)的尺寸，例如合適為射束尺寸、或其以下的尺寸。例如合適是訂為10nm左右的尺寸。網目區域(像素)，成為多射束的每1個射束的照射單位區域。
當以多射束20描繪試料101時，會以多射束20所致之1次的照射來對照射區域34做照射。如上述般，在追蹤動作中一面跟隨XY平台105的移動一面將作為擊發射 束之多射束20全體一齊藉由偏向器208所致之射束偏向位置的移動而依序連續地逐一照射一個個像素。又，多射束的哪個射束會照射試料101上的哪個像素，是由描繪序列來決定。利用在多射束的x，y方向各自相鄰射束間的射束間距，試料101面上的於x，y方向分別相鄰射束間的射束間距(x方向)×射束間距(y方向)的區域係由n×n像素的區域(副間距區域)所構成。例如，在1次的追蹤動作中，當XY平台105朝-x方向僅移動射束間距(x方向)的情形下，於x方向或y方向(或斜方向)藉由1個射束一面偏移照射位置一面描繪n像素。同一n×n像素的區域內的其他n像素，在下次的追蹤動作中藉由和上述射束相異之射束同樣地描繪n像素。像這樣在n次的追蹤動作中藉由各自相異之射束來逐次描繪n像素，藉此描繪1個n×n像素的區域內的所有像素。針對多射束的照射區域內的其他n×n像素的區域，亦在同時期實施同樣的動作，同樣地描繪。藉由該動作，照射區域34內的全部像素便被描繪。藉由重複該些動作，便能描繪對應的條紋區域35全體。
圖6為實施形態1中描繪方法的主要工程示意流程圖。圖6中，係實施每一像素的總照射時間t0演算工程(S102)、及每一像素的各k道次的照射時間tk資料生成工程(S104)、及資料分割工程(S106)、及資料傳送工程(S108)、及解析力資訊傳送工程(S110)、及資料受訊工程(S120)、及解析力資訊受訊工程(S122)、及照 射時間演算工程(S124)、及描繪工程(S126)、及判定工程(S128)這一連串工程。
圖7A與圖7B為實施形態1中k道次份的照射時間資料一例、及比較例中k道次份的照射時間資料一例示意圖。圖7A中，揭示比較例中的例如2道次份的擊發資料。比較例中，對每一道次作成例如10位元的照射時間資料。故，2道次份中，會成為20位元的擊發資料。利用描繪裝置100中可照射的最大照射量D’、電流密度J、及多重描繪的多重度(道次數)N，n位元資料的照射時間解析力v能夠由以下式(1)定義。
(1)v=(D’/J)‧(1/N)/(2n)
此處，例如針對圖樣面積密度為50%之線與間隔(line and space)圖樣，設想以照射量訂為100μC、及電流密度J訂為2A之條件來進行16道次的多重描繪之情形。實際的照射量是將基準照射量乘上圖樣面積密度而求出。因此，可照射的最大照射量訂為200μC。在此情形下，圖7A所示比較例中，1道次份的10位元的照射時間資料(擊發資料)的照射時間解析力v，會成為(200000/2)‧(1/16)/(210)≒6ns/階調。故，各像素的總照射時間誤差(照射量誤差)，會成為16道次×6ns=96ns。另一方面，當描繪圖樣面積密度為50%之線與間隔圖樣的情形下之各像素的總最大照射時間，會成為200000C/2A=50000ns。故，相對於各像素的總照射時間而言之誤差(照射量誤差)的比例，會成為96/50000 ≒0.002(0.2%)。為了將照射量的目標容許誤差抑制在例如0.1%以內，必須使照射時間資料的照射時間解析力v成為3ns/階調以下。此外，如上述般，就造成照射量的誤差產生之要因而言，除了由照射時間資料具有之照射時間解析力所引起的誤差以外，還可舉出由遮沒孔徑陣列部204的各個遮沒器(遮沒控制中使用之偏向器)的性能所起的誤差等。若考量該誤差，理想是使照射時間資料的照射時間解析力v成為1ns/階調以下。
每將照射時間資料的位元數增加1位元，便能使照射時間解析力成為1/2，故若10位元的照射時間資料的照射時間解析力v為6ns/階調，則只要做成14位元的照射時間資料，便能使照射時間解析力v成為1ns/階調以下(約0.7ns/階調)。但，若將各道次的照射時間資料從10位元變更為14位元，則會導致資料傳送的時間變長。
鑑此，實施形態1中，是將k道次份的照射時間資料，以照射時間解析力v會成為例如1ns/階調以下之位元數來加以定義。圖7B例子中，揭示將16道次當中，例如2道次份的照射時間資料以14位元來定義之例子。如此一來，便能使2道次份的照射時間資料的照射時間解析力v成為1ns/階調以下(約0.7ns/階調)。然後，上位的位數的位元數例如分配給第1道次，將下位的位數的位元數例如分配給第2道次。各道次的照射時間不必統一。只要全道次的照射時間的合計，為成為期望的照射量之照射時間即可。在此，只要第1道次與第2道次的照射時間的合 計，會成為對象即2道次份的照射時間即可。圖7B例子中，將下位5位元(第1位數至第5位數)例如分配給第2道次，將剩餘的上位9位元(第6位數至第14位數)例如分配給第1道次。然後，如後述般，將2道次份的14位元的照射時間資料，分割成上位9位元(第6位數至第14位數)的照射時間資料與下位5位元(第1位數至第5位數)的照射時間資料來使用。
圖7B例子中，2道次份(2擊發份)的照射時間，係被定義成將213、212、211、210、29、28、27、26、25、24、23、22、21、20的其中一者之階調值、或將由它們的組合而得之階調值、或是將階調值0，乘上照射時間解析力v而成之值。如此一來，便能定義將0~16383為止的階調值乘上照射時間解析力v而成之值。實施形態1中，作為第2道次(第2擊發)的照射時間資料，是將下位5位元的24、23、22、21、20的其中一者之階調值、或由它們的組合而得之階調值、或是階調值0用作為照射時間資料(tk2資料)。故，剩餘的照射時間即第1道次(第1擊發)的照射時間，會成為將上位9位元的213、212、211、210、29、28、27、26、25的其中一者之階調值、或將由它們的組合而得之階調值、或是將階調值0，乘上照射時間解析力v而成之值。
如此一來，下位5位元所致之照射時間解析力，能夠維持原本的14位元所致之照射時間解析力v(約0.7ns/階調)。另一方面，上位9位元所致之照射時間解析力，由 於下位5位元被切除，無法維持原本的14位元所致之照射時間解析力v(約0.7ns/階調)。例如，當將照射時間訂為22.4ns的情形下，若照射時間解析力v為0.7ns/階調，則階調值會成為25，即32。若以14位元資料來定義，會成為“00000000100000”。另一方面，如圖7B所示，若下位5位元被切除，則該14位元資料會成為9位元資料“000000001”。9位元資料中，設定成不使用20，而定義29、28、27、26、25、24、23、22、21的其中一者之階調值、或由它們的組合而得之階調值、或是階調值0。在此情形下，9位元資料“000000001”，階調值會成為21，即2，故為使照射時間成為22.4ns，9位元資料的照射時間解析力會成為11.2ns/階調。針對照射時間解析力v的n位元資料，上位a位元所致之照射時間解析力，因照射時間解析力v的下位b位元被切除，會成為v‧2(b-1)。其中，訂n=a+b。
如以上這樣，圖7B例子中，第1道次的上位9位元的照射時間資料(tk1資料)的照射時間解析力成為11.2ns/階調，而第2道次的下位5位元的資料(tk2資料)的照射時間解析力成為0.7ns/階調。
像這樣，實施形態1中，針對k道次份的照射時間資料係將照射時間解析力設定為可變。
作為每一像素的總照射時間t0演算工程(S102)，總照射時間t0演算部50，對試料101上的每一像素(射束的照射位置)，演算照射於該像素之照射時間(總照射時 間t0)。例如，以條紋區域35單位，針對該條紋區域35內的各像素區域分別演算。總照射時間t0，能夠藉由將總照射量除以電流密度J來求出。首先，控制計算機110內的未圖示之圖樣面積密度算出部，從記憶裝置140讀出描繪資料，對於試料101的描繪區域，或對於欲描繪之晶片區域被網目狀地假想分割而成之複數個像素區域(網目區域)的每個像素區域，算出配置於其內部之圖樣的面積密度。例如，首先將試料101的描繪區域，或將欲描繪之晶片區域以規定寬度分割成長條上的條紋區域35。然後，將各條紋區域35假想分割成上述複數個像素。像素區域的尺寸，例如較佳為射束尺寸、或其以下的尺寸。例如合適是訂為10nm左右的尺寸。未圖示之面積密度算出部，例如對每一條紋區域，從記憶裝置140讀出相對應的描繪資料，將描繪資料內定義的複數個圖形圖樣重疊於複數個像素區域上。然後，算出配置於每一像素區域之圖形圖樣所占的面積密度即可。
總照射時間t0演算部50，對每一像素區域，算出電子束的總照射時間t0(亦稱為擊發時間、或曝光時間。下同)。算出所有的多重描繪的道次中的電子束的照射時間的合計值。總照射時間t0，合適是和算出的圖樣的面積密度成比例來求出。此外，總照射時間t0，亦可訂為和藉由照射量來對未圖示之鄰近效應(proximity effect)、霧化效應(fogging effect)、負載效應(loading effect)等引發尺寸變動之現象的尺寸變動量予以修正後之修正後照射 量相當之時間。對鄰近效應、霧化效應、負載效應等引發尺寸變動之現象予以修正之修正計算中所使用的修正計算網目區域，可和像素區域為不同尺寸。每一像素區域的總照射時間t0，定義於總照射時間對映圖(map)，總照射時間對映圖例如被存儲於記憶裝置144。
作為每一像素的各k道次的照射時間tk資料生成工程(S104)，tk資料生成部52，當使用多射束20進行k(k為2以上的整數)道次以上的多重描繪的情形下對試料101面上的每一像素區域(射束的照射位置)，生成以n(n為2以上的整數)位元定義之k道次份的照射時間tk資料(第1照射時間資料)。例如，如圖7B例子所示般生成14位元的照射時間tk資料(第1照射時間資料)。資料的位元數n，不限於14位元，只要是可獲得期望的照射時間解析力之值即可。比14位元還小或還大亦無妨。具體而言，只要對每一像素區域，演算將總照射時間t0除以道次數N的1/k的值而成之值即可。例如，進行16道次的多重描繪時當演算各2道次份的情形下，只要對每一像素演算將總照射時間t0除以道次數16的1/2亦即值8而成之值即可。但，並不限於此。16道次當中連續的最初2道次份的照射時間、與以降的連續的其中2道次份的照射時間亦可為不同值。
像這樣，實施形態1中，係以各k道次份進行照射時間(照射量)的演算，故相較於對每一道次進行照射時間(照射量)的演算之情形，能夠以1/k的演算處理來完 成。圖7B例子中，當以16道次進行多重描繪的情形下，是將照射時間(照射量)以各2道次份演算，故能夠以8次份的演算處理來完成。以n位元定義之各k道次的照射時間tk資料，定義於照射時間tk對映圖，照射時間tk對映圖例如被存儲於記憶裝置144。
作為資料分割工程(S106)，資料分割部54(分割部)，當使用多射束進行k道次以上的多重描繪的情形下對每一像素區域(射束的照射位置)，從記憶裝置144讀出並輸入以n位元定義之k道次份的照射時間tk資料(第1照射時間資料)，將k道次份的照射時間tk資料分割成事先設定好之合計成為n位元之不同位元數的k個照射時間資料(第2照射時間資料)。例如，將2道次份的照射時間tk資料分割成第1道次的照射時間tk1資料與第2道次的照射時間tk2資料。對k個照射時間資料(第2照射時間資料)當中使用之位元數較少者，定義一使得照射時間解析力(解析力)成為期望的值以內之照射時間。然後，對k個照射時間資料當中使用之位元數較多者，定義剩餘的照射時間。圖7B例子中，將14位元的照射時間tk資料分割成第1道次的上位9位元的照射時間tk1資料與第2道次的下位5位元的照射時間tk2資料。分割位置，不限於下位5位元與下位6位元之間，亦可設定在其他位置。但，由下位位元的資料所定義之照射時間，其照射時間解析力較小，故被定義之照射時間較短。反之，由上位位元的資料所定義之照射時間，其照射時間解析力較大， 故被定義之照射時間較長。因此，為避免描繪處理停滯，下位位元的資料理想是將後述傳送時間高速化。反之，上位位元的資料亦能將後述傳送時間低速化。故，將照射時間解析力抑制成較小之下位位元的資料的位元數b，為減小資料量，合適是訂為比將照射時間解析力做得較大之上位位元的資料的位元數a還小。
此處，記憶裝置142(記憶部)中，記憶著依據k個的照射時間tk1資料、照射時間tk2資料、‧‧‧(第2照射時間資料)所使用之位元數而決定之k個的解析力資訊。圖7B例子中，解析力資訊，係存儲將k道次份的照射時間tk資料分割而成之第1道次的照射時間tk1資料的解析力資訊v1(11.2ns/階調)與第2道次的照射時間tk2資料的解析力資訊v2(0.7ns/階調)。
作為資料傳送工程(S108)，資料傳送處理部56，對k道次的每一道次，將多射束20的該射束用的k個照射時間資料當中的相對應之照射時間資料(第2照射時間資料)傳送至偏向控制電路120。具體而言，針對16道次當中以各2道次份生成之第1道次的照射時間tk1資料與第2道次的照射時間tk2資料，於第1道次的資料傳送時傳送照射時間tk1資料。同樣地，於第2道次的資料傳送時傳送照射時間tk2資料。實施形態1中，相較於圖7A所示比較例中的2道次份的合計20位元，如圖7B所示般能夠將2道次份的資料的位元數減小成14位元。因此，能夠將2道次份的合計傳送時間比圖7A所示比較例還縮 短。此外，實施形態1中，因應資料的分割位置而定，能夠將第1道次、或/及第2道次的傳送時間比圖7A所示比較例還縮短。換言之，能夠高速化。
作為解析力資訊傳送工程(S110)，解析力資訊傳送處理部58，對k道次的每一道次，將k個解析力資訊當中的相對應之解析力資訊傳送至偏向控制電路120。圖7B例子中，對2道次份的第1道次傳送示意11.2的值之資料以作為解析力資訊，對第2道次傳送示意0.7的值之資料以作為解析力資訊。另，在第1道次的資料傳送時，照射時間tk1資料和第1道次的解析力資訊亦即例如示意11.2的值之資料可並行傳送。同樣地，在第2道次的資料傳送時，照射時間tk2資料和第2道次的解析力資訊亦即例如示意0.7的值之資料可並行傳送。藉由平行地傳送，能夠謀求傳送時間的縮短化。
作為資料受訊工程(S120)，資料受訊部70，對k道次的每一道次，將被傳送之照射時間資料(第2照射時間資料)受訊。具體而言，對2道次份的第1道次，將照射時間tk1資料受訊。對2道次份的第2道次，將照射時間tk2資料受訊。
作為解析力資訊受訊工程(S122)，解析力資訊受訊部72，對k道次的每一道次，將被傳送之解析力資訊受訊。具體而言，對2道次份的第1道次，將第1道次的解析力資訊亦即例如示意11.2的值之資料受訊。對2道次份的第2道次，將第2道次的解析力資訊亦即例如示意 0.7的值之資料受訊。
作為照射時間演算工程(S124)，照射時間t演算部74，對k道次的每一道次，輸入被傳送之照射時間資料(第2照射時間資料)及解析力資訊，利用被輸入之解析力資訊及照射時間資料，算出該道次中的多射束20的對應射束的照射時間t。具體而言，照射時間t演算部74，針對第1道次，演算將照射時間tk1資料中定義之階調值乘上照射時間解析力v‧2(b-1)而成之值。照射時間t演算部74，針對第2道次，演算將照射時間tk2資料中定義之階調值乘上照射時間解析力v而成之值。圖7B例子中，照射時間t演算部74，針對第1道次，例如9位元資料中，不使用20，而演算將29、28、27、26、25、24、23、22、21的其中一者之階調值、或將由它們的組合而得之階調值、或是將階調值0乘上照射時間解析力亦即11.2而成之值。照射時間t演算部74，針對第2道次，例如5位元資料中，演算將24、23、22、21、20的其中一者之階調值、或將由它們的組合而得之階調值、或是將階調值0乘上照射時間解析力亦即0.7而成之值。
作為描繪工程(S126)，偏向控制部76，對每一擊發，對各射束用的控制電路41輸出照射時間t資料。然後，描繪部150，對k道次的每一道次，使用包含演算出的照射時間t的對應射束在內之多射束20，對試料101描繪圖樣。此處，如上述般，描繪部150，係一面令XY平台105移動一面描繪試料101。在該情形下，描繪控制部 60，係將使用k個照射時間資料當中較多位元數的照射時間資料之道次中的XY平台105的移動速度，控制成比使用較少位元數的照射時間資料之道次還慢。圖7B例子中，係將第1道次的XY平台105的移動速度控制成比第2道次的XY平台105的移動速度還慢。第1道次，為藉由上位位元所致之位元數較多的資料所定義之照射時間，故比藉由下位位元所致之位元數較少的資料所定義之照射時間還長。因此，藉由減慢平台的移動速度，能夠防止描繪中平台上的試料101的位置從可描繪範圍脫離。反之，第2道次，照射時間較短。故，即使加快平台的移動速度也能完成描繪。第1道次與第2道次中的平台的移動時間的合計，如圖7A所示比較例般，只要和同一位元數的2道次份的平台的移動時間的合計相同或變短即可。
作為判定工程(S128)，控制計算機110內的描繪控制部60，判定多重描繪的全道次是否結束。然後，若全道次結束則結束，當全道次尚未結束的情形下回到資料傳送工程(S108)，反覆資料傳送工程(S108)至判定工程(S128)，直到全道次結束為止。
另，第1道次的描繪時間較長之照射時間tk1資料的照射時間解析力，雖變得比期望的照射時間解析力v還大，但第2道次的描繪時間較短之照射時間tk2資料的照射時間解析力則會維持高度的照射時間解析力v，故就k道次份的結果而言能夠以高度的照射時間解析力v來描繪。若能以高度的照射時間解析力v來描繪，便能減低照 射量誤差。
如以上這樣，按照實施形態1，能夠不增加多重描繪的道次數，而減低照射量誤差。故，能夠進行高精度的描繪。又，相較於比較例所示情形能夠將資料量減小，故能夠謀求資料傳送的高速化。
圖8A至圖8C為實施形態1的描繪處理的應用例說明用圖。如圖8A所示，應用例中，係進行描繪處理朝+x方向行進之前進(FWD)描繪與描繪處理朝-x方向行進之後退(BWD)描繪。又，揭示將藉由FWD描繪與藉由BWD描繪所描繪之條紋區域35的位置予以錯開而描繪之情形。圖8A例子中，在朝FWD方向描繪之條紋區域35a與朝BWD方向描繪之條紋區域35b之間係於y方向錯開恰好H’而描繪。另，亦可不僅於y方向更於x方向也錯開。
然後，tk資料生成部52(照射時間資料生成部)，如圖8B所示，生成描繪方向為同方向(FWD)的k道次份的FWD照射時間tk資料(第1照射時間資料)、及描繪方向為反方向(BWD)的k道次份的BWD照射時間tk資料(第1照射時間資料)。
接著，資料分割部54，將同方向(FWD)的k道次份的FWD照射時間tk資料，分割成合計成為n位元之不同位元數的k個的FWD照射時間資料(第2照射時間資料)。圖8B例子中，係將2道次份的FWD照射時間tk資料，分割成合計成為14位元之第1道次的上位9位元 的FWD照射時間tk1資料與第2道次的下位5位元的FWD照射時間tk2資料。同樣地，將反方向(BWD)的k道次份的BWD照射時間tk資料，分割成合計成為n位元之不同位元數的k個的BWD照射時間資料(第2照射時間資料)。圖8B例子中，係將2道次份的BWD照射時間tk資料，分割成合計成為14位元之第1道次的上位9位元的BWD照射時間tk1資料與第2道次的下位5位元的BWD照射時間tk2資料。在FWD描繪與BWD描繪中，第1道次皆是照射時間解析力成為例如11.2ns/階調，第2道次皆是照射時間解析力成為例如0.7ns/階調。
然後，描繪部150，如圖8C所示，以同方向(FWD)的k道次及反方向(BWD)的k道次每隔1道次交互執行之描繪順序來描繪。具體而言，進行FWD照射時間tk1資料所致之第1道次的描繪，再令平台位置朝y方向移動H’後，進行BWD照射時間tk1資料所致之第1道次的描繪。接著，令平台位置朝-y方向移動H’後，進行FWD照射時間tk2資料所致之第2道次的描繪，再令平台位置朝y方向移動H’後，進行BWD照射時間tk2資料所致之第2道次的描繪。此時，如上述般，合適是位元數較多的第1道次的平台速度減慢，位元數較少的第2道次的平台速度加快。藉由減慢FWD照射時間tk1資料所致之第1道次的平台速度，在該期間，便能無負擔地進行BWD照射時間tk1資料之傳送。此外，即使加速位元數較少的FWD照射時間tk2資料所致之第2道次的平台速度， 仍能無負擔地進行位元數較少的BWD照射時間tk1資料之傳送。
圖9為補足實施形態1的說明之圖的一例。
圖10為補足實施形態1的說明之圖的另一例。
圖11為補足實施形態1的說明之圖的另一例。
圖9~圖11為便於理解上述實施形態1中說明之一例而以目視方式補足之圖。如圖9~圖11所示，將解析力參數較大的第1道次的粗性能描繪、與解析力參數較小的第2道次的高性能描繪予以組合，藉此就2道次份的結果而言能夠以高度的照射時間解析力v來描繪。若能以高度的照射時間解析力v來描繪，便能減低照射量誤差。
如以上這樣，按照實施形態1，能夠不增加多重描繪的道次數，而減低照射量誤差。故，能夠進行高精度的描繪。
以上已參照具體例說明了實施形態。但，本發明並非由該些具體例所限定。另，將照射時間解析力可變地控制之手法，不限於條紋區域單位，亦能適用於其他區域。例如，亦可依將條紋區域分割而出之區塊區域單位，而於第1道次與第2道次將照射時間解析力設計成可變。
此外，針對裝置構成或控制手法等對於本發明說明非直接必要之部分等雖省略記載，但能夠適當選擇使用必要之裝置構成或控制手法。例如，有關控制描繪裝置100之控制部構成雖省略其記載，但當然可適當選擇使用必要之控制部構造。
其他具備本發明之要素，且所屬技術領域者可適當變更設計之所有多重帶電粒子束描繪裝置及多重帶電粒子束描繪方法，均包含於本發明之範圍。
雖已說明了本發明的幾個實施形態，但該些實施形態僅是提出作為例子，並非意圖限定發明範圍。該些新穎之實施形態，可以其他各種形態來實施，在不脫離發明要旨之範圍內，能夠進行各種省略、置換、變更。該些實施形態或其變形，均包含於發明範圍或要旨當中，且包含於申請專利範圍所記載之發明及其均等範圍內。
20a~20e‧‧‧多射束
50‧‧‧總照射時間t0演算部
52‧‧‧tk資料生成部
54‧‧‧資料分割部
56‧‧‧資料傳送處理部
58‧‧‧解析力資訊傳送處理部
60‧‧‧描繪控制部
70‧‧‧資料受訊部
72‧‧‧解析力資訊受訊部
74‧‧‧照射時間t演算部
76‧‧‧偏向控制部
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
112‧‧‧記憶體
120‧‧‧偏向控制電路
139‧‧‧平台位置檢測器
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‧‧‧成形孔徑陣列構件
204‧‧‧遮沒孔徑陣列部
205‧‧‧縮小透鏡
206‧‧‧限制孔徑構件
207‧‧‧對物透鏡
208‧‧‧偏向器
210‧‧‧鏡

Claims (10)

  1. 一種多重帶電粒子束描繪裝置，其特徵為，具備：分割部，由至少1個電路所構成，當使用多重帶電粒子束進行k(k為2以上的整數)道次以上的多重描繪的情形下對射束的每一照射位置，輸入由n(n為2以上的整數)位元所定義之k道次份的第1照射時間資料，並將前述k道次份的第1照射時間資料分割成事先設定好之合計成為n位元之不同位元數的k個的第2照射時間資料；記憶裝置，記憶基於前述k個的第2照射時間資料中使用的位元數而決定之k個的解析力資訊；資料傳送處理部，由前述至少1個電路所構成，對前述k道次的每一道次，傳送前述多重帶電粒子束的該射束用之前述k個的第2照射時間資料當中的對應的第2照射時間資料；解析力資訊傳送處理部，由前述至少1個電路所構成，對前述k道次的每一道次，傳送前述k個的解析力資訊當中的對應的解析力資訊；照射時間演算部，由前述至少1個電路所構成，對前述k道次的每一道次，輸入被傳送之第2照射時間資料與解析力資訊，並利用被輸入之解析力資訊與前述第2照射時間資料來演算該道次中的前述多重帶電粒子束的對應射束之照射時間；及描繪部，對前述k道次的每一道次，使用包含演算出 的照射時間的前述對應射束在內之多重帶電粒子束，對試料描繪圖樣。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之多重帶電粒子束描繪裝置，其中，對前述k個的第2照射時間資料當中使用之位元數較少者，定義一使得解析力成為期望的值以內之照射時間，對前述k個的第2照射量資料當中使用之位元數較多者，定義剩餘的照射時間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之多重帶電粒子束描繪裝置，其中，前述描繪部，具有載置試料且可移動之平台，前述描繪部，一面令前述平台移動一面描繪前述試料，使用前述k個的第2照射時間資料當中較多位元數的第2照射時間資料之道次中的前述平台的移動速度，係被控制成比使用較少位元數的第2照射時間資料之道次還減慢。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之多重帶電粒子束描繪裝置，其中，更具備：照射時間資料生成部，由前述至少1個電路所構成，生成描繪方向為同方向的前述k道次份的第1照射時間資料、及描繪方向為反方向的前述k道次份的第1照射時間資料，前述分割部，將前述同方向的前述k道次份的第1照射時間資料，分割成合計成為n位元之不同位元數的k個 的第2照射時間資料，並且將前述反方向的前述k道次份的第1照射時間資料，分割成合計成為n位元之不同位元數的k個的第2照射時間資料，前述描繪部，係以前述同方向的k道次及前述反方向的k道次每隔1道次交互執行之描繪順序來描繪。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之多重帶電粒子束描繪裝置，其中，更具備：總照射時間演算部，當使用多重帶電粒子束進行比前述k(k為2以上的整數)道次還多道次數的多重描繪的情形下，對前述試料上的射束的每一照射位置，演算照射於該射束的照射位置之多重描繪的全道次份的總照射時間；及照射時間資料生成部，由前述至少1個電路所構成，當使用前述多重帶電粒子束進行比前述k(k為2以上的整數)道次還多道次數的多重描繪的情形下對射束的每一照射位置，利用前述總照射時間，生成由前述n位元所定義之k道次份的前述第1照射時間資料。
  6. 一種多重帶電粒子束描繪方法，其特徵為：當使用多重帶電粒子束進行k(k為2以上的整數)道次以上的多重描繪的情形下對射束的每一照射位置，輸入由n(n為2以上的整數)位元所定義之k道次份的第1照射時間資料，並將前述k道次份的第1照射時間資料分割成事先設定好之合計成為n位元之不同位元數的k個的第2照射時間資料， 對前述k道次的每一道次，傳送前述多重帶電粒子束的該射束用之前述k個的第2照射時間資料當中的對應的第2照射時間資料，對前述k道次的每一道次，傳送基於記憶裝置中記憶之前述k個的第2照射時間資料中使用的位元數而決定之k個的解析力資訊當中的對應的解析力資訊，對前述k道次的每一道次，輸入被傳送之第2照射時間資料與解析力資訊，並利用被輸入之解析力資訊與前述第2照射時間資料來演算該道次中的前述多重帶電粒子束的對應射束之照射時間，對前述k道次的每一道次，使用包含演算出的照射時間的前述對應射束在內之多重帶電粒子束，對試料描繪圖樣。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之多重帶電粒子束描繪方法，其中，對前述k個的第2照射時間資料當中使用之位元數較少者，定義一使得解析力成為期望的值以內之照射時間，對前述k個的第2照射量資料當中使用之位元數較多者，定義剩餘的照射時間。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之多重帶電粒子束描繪方法，其中，載置前述試料，一面令前述平台移動前述試料一面受到描繪，使用前述k個的第2照射時間資料當中較多位元數的第2照射時間資料之道次中的前述平台的移動速度，係被 控制成比使用較少位元數的第2照射時間資料之道次還減慢。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之帶電粒子束描繪方法，其中，當使用多重帶電粒子束進行比前述k(k為2以上的整數)道次還多道次數的多重描繪的情形下，對前述試料上的射束的每一照射位置，演算照射於該射束的照射位置之多重描繪的全道次份的總照射時間，當使用前述多重帶電粒子束進行比前述k(k為2以上的整數)道次還多道次數的多重描繪的情形下對射束的每一照射位置，利用前述總照射時間，生成由前述n位元所定義之k道次份的前述第1照射時間資料。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之帶電粒子束描繪方法，其中，利用前述多重描繪的道次數N，對射束的每一照射位置，演算將總照射時間除以道次數N的1/k的值而成之值，以作為前述第1照射時間資料。
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