多带电粒子束描绘装置及多带电粒子束描绘方法与流程

多带电粒子束描绘装置及多带电粒子束描绘方法
1.本技术基于日本专利申请2021－149612号(申请日：2021年9月14日)主张优先权，这里通过参照而引用其全部内容。
技术领域
2.本发明涉及多带电粒子束描绘装置及多带电粒子束描绘方法。


背景技术：

3.随着lsi的高集成化，半导体设备所要求的电路线宽正在被微细化。为了向半导体设备形成所希望的电路图案，采用了使用缩小投影型曝光装置来将玻璃基板上的遮光膜等所形成的高精度的原画图案(掩模，或者特别在步进式光刻机(stepper)或步进式扫描仪(scanner)中使用的也称作中间掩模(reticule))缩小转印到晶片上的方法。在高精度的原画图案的制作中，使用了由电子束描绘装置形成抗蚀剂图案的所谓电子束刻蚀技术。
4.使用了多束的描绘装置与用1束电子束描绘的情况相比，由于能够一次照射许多束，所以能够使生产能力大幅地提高。在作为多束描绘装置的一形态的、使用了消隐孔径阵列的多束描绘装置中，例如使从1个电子枪放出的电子束穿过拥有多个开口的成形孔径阵列而形成多束(多个电子束)。多束穿过消隐孔径阵列的分别对应的消隐器内。消隐孔径阵列具有用来将束单独地偏转的电极对，在电极对之间形成有供束穿过用的开口。通过将电极对(消隐器)控制为同电位或控制为不同的电位，进行穿过的电子束的消隐偏转。被消隐器偏转的电子束被遮蔽，没有被偏转的电子束被照射在基板上。
5.多束描绘装置具有将束偏转而决定基板上的束照射位置的主偏转器及副偏转器。由主偏转器将多束整体定位到基板上的规定的地方，由副偏转器进行偏转以将束间距填埋。
6.在这样的多束描绘装置中，一次照射多个束，将穿过孔径部件的相同的开口或不同的开口而形成的束彼此相连，描绘希望的图形形状的图案。由于被照射在基板上的束阵列整体像的形状(以下也有记作“束形状”的情况)成为描绘图形的相连精度而呈现，所以将束阵列整体像的畸变用电子光学系统来调整。
7.此外，也提出了剂量调制修正，通过按照每个束来对照射量进行调制，从而即使在通过位置偏差了的束进行了曝光的情况下，束位置偏差的影响也不显现到向抗蚀剂赋予的剂量分布中。但是，有修正效果不明确、生产能力下降的问题。


技术实现要素：

8.本发明的目的是提供一种能够防止描绘精度的下降的多带电粒子束描绘装置及多带电粒子束描绘方法。
9.本发明的一技术方案的多带电粒子束描绘方法具备：在对载置于连续移动的工作台上的基板照射包括多个带电粒子束的多束的期间中，进行跟踪动作以使上述多束的偏转位置追随于上述工作台的移动的工序；以及在上述跟踪动作中将上述多束的各束向上述基
板的描绘区域被分割为网格状后的多个矩形区域分别照射的工序；在对上述矩形区域被以规定尺寸分割为网格状后的多个像素的至少一部分分别以第1发射顺序照射上述各束后，以与上述第1发射顺序不同的第2发射顺序照射上述各束。
附图说明
10.图1是有关本发明的实施方式的描绘装置的概略结构图。
11.图2是成形孔径阵列部件的俯视图。
12.图3是说明描绘动作的一例的图。
13.图4是表示多束的照射区域及描绘对象像素的例子的图。
14.图5是说明多束描绘方法的一例的图。
15.图6a是表示照射束的图，图6b是表示发射(shot)顺序的图。
16.图7a是表示发射位置的变动的例子的图，图7b是表示照射束的图，图7c是表示发射顺序的图。
17.图8a是表示发射顺序的图，图8b是表示描绘位置的误差分布的图。
18.图9a是表示发射顺序的图，图9b是表示描绘位置的误差分布的图。
19.图10a、图10b是说明描绘处理的行进方向的图。
20.图11是表示误差的抵消的图。
具体实施方式
21.以下，基于附图说明本发明的实施方式。在实施方式中，对作为带电粒子束的一例而使用电子束的结构进行说明。但是，带电粒子束并不限于电子束，也可以是离子束等。
22.图1是本实施方式的描绘装置的概略结构图。描绘装置具备控制部100、存储部102和描绘部200。描绘装置是多带电粒子束描绘装置的一例。描绘部200具备电子镜筒20和描绘室30。在电子镜筒20内，配置有电子枪21、照明透镜22、成形孔径阵列部件23、消隐板24、缩小透镜25、限制孔径部件26、物镜27及偏转器28、29等。缩小透镜25及物镜27都由电磁透镜构成，由缩小透镜25及物镜27构成缩小光学系统。
23.在描绘室30内配置xy工作台32。在xy工作台32上载置描绘对象的基板40。基板40是制造半导体装置时的曝光用掩模、制造有半导体装置的半导体基板(硅晶片)、涂敷有抗蚀剂的还什么都没有描绘的掩模基板等。
24.如图2所示，在成形孔径阵列部件23上，以规定的排列间距以矩阵状形成有m行n列(m、n≥2)的开口h。各开口h都由相同尺寸形状的矩形或圆形形成。
25.从电子枪21放出的电子束b通过照明透镜22大致垂直地将成形孔径阵列部件23整体照明。电子束b穿过成形孔径阵列部件23的多个开口h，从而形成m行n列的电子束(多束)mb。
26.在消隐板24上，与成形孔径阵列部件23的各开口h的配置位置匹配而形成有穿过孔。在各穿过孔中，分别配置成对的两个电极的组(消隐器：消隐偏转器)。对于各束用的两个电极中的一方施加控制电压，将另一方接地。通过施加在成对的两个电极上的电压，使穿过各穿过孔的电子束分别独立地被偏转。通过该电子束的偏转，进行消隐控制。
27.穿过消隐板24后的多束mb被缩小透镜25缩小，朝向形成在限制孔径部件26上的中
心的开口行进。被消隐板24的消隐器偏转后的电子束其位置从限制孔径部件26的中心的开口偏离，被限制孔径部件26遮蔽。另一方面，没有被消隐器偏转的电子束穿过限制孔径部件26的中心的开口。
28.这样，限制孔径部件26将被消隐器偏转以成为束切断(off)的状态的各束遮蔽。并且，通过从成为束接通(on)到成为束切断所形成的、穿过了限制孔径部件26的束，形成1次量的发射的束。
29.穿过限制孔径部件26后的多束mb通过物镜27而对焦，成为希望的缩小率的图案像，被偏转器28、29一起偏转，向基板40照射。例如，当xy工作台32连续移动时，由偏转器28(主偏转器)对束的照射位置进行控制，以使其追随于xy工作台32的移动。
30.一次被照射的多束mb理想的是以对成形孔径阵列部件23的多个开口的排列间距乘以上述的所希望的缩小率后得到的间距来进行排列。描绘装置以将发射束连续地依次照射的光栅扫描方式来进行描绘动作，在描绘希望的图案时，根据图案，将需要的束通过消隐控制而控制为束接通(on)。
31.例如，通过以下这样的描绘算法进行描绘。如图3所示，基板40的描绘区域50例如被朝向y方向以规定的宽度虚拟分割为短条状的多个条带区域52。例如，使xy工作台32移动，进行调整，以使通过一次多束mb的照射能够照射的照射区域54位于第1个条带区域52的左端，开始描绘。通过使xy工作台32在－x方向上移动，能够相对地向+x方向推进描绘。
32.在第1个条带区域52的描绘结束后，使工作台位置向－y方向移动，进行调整以使照射区域位于第2个条带区域52的右端，开始描绘。并且，通过使xy工作台32例如向+x方向移动，朝向－x方向进行描绘。
33.通过如在第3个条带区域52中朝向+x方向进行描绘、在第4个条带区域52中朝向－x方向描绘那样一边交替地改变朝向一边描绘，能够缩短描绘时间。但是，并不限于一边交替地改变朝向一边描绘的情况，也可以在描绘各条带区域52时朝向相同的方向推进描绘。
34.图4是表示多束的照射区域及描绘对象像素的一例的图。在图4中，条带区域52例如被以多束的束尺寸分割为网格状的多个网格区域。各网格区域成为描绘对象像素60(单位照射区域或描绘位置)。描绘对象像素60的尺寸并不限定于束尺寸，也可以与束尺寸无关而由任意的大小构成。例如，也可以由束尺寸的1/n(n是1以上的整数)的尺寸构成。
35.在图4的例子中，表示了基板40的描绘区域例如在y方向上被以与通过1次的多束mb的照射能够照射的照射区域54(描绘域)的尺寸实质相同的宽度尺寸分割为多个条带区域52的情况。另外，条带区域52的宽度并不限于此。
36.在图4的例子中表示了8
×
8列的多束的情况。在照射区域54内表示了通过1次的多束mb的发射能够照射的多个(在该例中是64个)像素44(束的描绘位置)。相邻的像素44间的间距成为多束的各束间的间距。在图4的例子中，被相邻的4个像素44包围并且包括4个像素44中的1个像素44的正方形的区域构成1个栅格46。在图4的例子中，各栅格46由4
×
4像素构成。
37.图5是说明基于连续移动方式的多束描绘方法的一例的图。在图5中，表示了由描绘图4所示的条带区域52的多束中的y方向第1段的8个束描绘的栅格。y方向第1段的8个束是穿过了图2所示的成形孔径阵列部件23的h1～h8的开口的束。
38.在图5的例子中，例如表示了在xy工作台32移动8束间距量的距离(8p)的期间中描
绘(曝光)4个像素的情况。偏转器28将多束mb整体一起偏转，以使在描绘(曝光)4个像素的期间中，照射区域54与基板40的相对位置不会通过xy工作台32的移动而偏差。由此，能够使照射区域54追随于xy工作台32的移动。换言之，进行跟踪控制。在图5的例子中，表示了通过在移动8束间距量的距离的期间中描绘(曝光)4个像素来实施1次跟踪循环的情况。
39.如果设各像素的描绘时间为t，则在时刻t＝0到t＝t的期间中，对关注栅格的例如从最下段左方起第1个像素进行第1发射的束的照射。在从时刻t＝0到t＝t的期间中，xy工作台32向－x方向移动例如两个束间距(2p)的量。在此期间中，跟踪动作继续。在图5的t＝0的各栅格中，被照射穿过了成形孔径阵列部件23的开口h1～h8的束#1～#8。在t＝t以后的栅格中，为了说明的方便，仅表示穿过了开口h1的束#1的照射位置。此外，将已进行了束照射的像素用斜线表示。
40.在成为时刻t＝t的时刻，一边继续由偏转器28进行的用于跟踪控制的束偏转，一边与用于跟踪控制的束偏转独立地，由偏转器29(副偏转器)将多束一起偏转。由此，各束的描绘位置移位。在图5的例子中，将描绘对象像素从关注栅格的最下段且左起第1个像素向下起第2段且左起第1个像素移位。在此期间中，xy工作台32也定速移动，所以跟踪动作继续。
41.在从时刻t＝t到t＝2t的期间中，对关注栅格的下起第2段且左起第1个像素进行第2发射的束的照射。在从时刻t＝t到t＝2t的期间中，xy工作台32向－x方向移动两个束间距的量。在此期间中，跟踪动作继续。
42.在成为时刻t＝2t的时刻，通过由偏转器29进行的多束的一起偏转，将描绘对象像素从关注栅格的下起第2段且左起第1个像素向下起第3段且左起第1个像素移位。在此期间中，xy工作台32也移动，所以跟踪动作继续。
43.在从时刻t＝2t到t＝3t的期间中，对关注栅格的下起第3段且左起第1个像素进行第3发射的束的照射。在从时刻t＝2t到t＝3t的期间中，xy工作台32向－x方向移动例如两个束间距的量。在此期间中，跟踪动作继续。
44.在成为时刻t＝3t的时刻，通过由偏转器29进行的多束的一起偏转，将描绘对象像素从关注栅格的下起第3段且左起第1个像素向下起第4段且左起第1个像素移位。在此期间中，xy工作台105也移动，所以跟踪动作继续。
45.在从时刻t＝3t到t＝4t的期间中，对关注栅格的下起第4段且左起第1个像素进行第4发射的束的照射。在从时刻t＝3t到t＝4t的期间中，xy工作台32向－x方向移动例如两个束间距的量。在此期间中，跟踪动作继续。通过以上，关注栅格的左起第1个像素列的描绘结束。
46.在图5的例子中，在对从初次发射位置移位3次后的各束的描绘位置分别照射对应的束之后，将跟踪控制用的束偏转重置，从而使跟踪位置回到跟踪开始位置。换言之，使跟踪位置向与工作台移动方向相反的方向返回。在图5的例子中，在成为时刻t＝4t的时刻，将关注栅格的跟踪解除，将束回摆到在x方向上偏移了8个束间距量的关注栅格。另外，在图5的例子中，对与开口h1对应的束#1进行了说明，但关于其他的束也对于各自的对应的栅格同样地进行描绘。
47.另外，由于各栅格的左起第1个像素列的描绘结束了，所以在跟踪重置后，在下次的跟踪循环中，首先，偏转器29进行偏转，以将束的描绘位置对准于(移位到)各栅格的下起
第1段且左起第2个像素。
48.在从时刻t＝4t到t＝8t的期间中，进行关注栅格的左起第2个像素列的描绘。在成为时刻t＝8t的时刻，将关注栅格的跟踪解除，将束回摆到在x方向上偏移了8个束间距量的关注栅格。
49.另外，由于各栅格的左起第1个及第2个像素列的描绘结束了，所以在跟踪重置后，在下次的跟踪循环中，首先，偏转器29进行偏转，以将束的描绘位置对准于(移位到)各栅格的下起第1段且左起第3个像素。
50.在从时刻t＝8t到t＝12t的期间中，进行关注栅格的左起第3个像素列的描绘。在成为时刻t＝12t的时刻，将关注栅格的跟踪解除，将束回摆到在x方向上偏移了8个束间距量的关注栅格。
51.另外，由于各栅格的左起第1～第3个像素列的描绘结束了，所以在跟踪重置后，在下次的跟踪循环中，首先，偏转器29进行偏转，以将束的描绘位置对准于(移位到)各栅格的下起第1段且左起第4个像素。
52.如以上这样，在相同的跟踪循环中，在由偏转器28将照射区域54相对于基板40以使相对位置成为相同的位置的方式进行控制的状态下，一边由偏转器29一个像素一个像素地移位一边进行各发射。在1次的跟踪循环结束后，将照射区域54的跟踪位置返回，将第1次的发射位置对准于偏移了1个像素的位置。接着，一边进行下个跟踪控制，一边由偏转器29一个像素一个像素地移位而进行各发射。
53.通过反复进行这样的动作来描绘图案。例如，如图6a所示，对于1个栅格用与开口h1、h3、h5、h7对应的束#1、#3、#5、#7，一个像素列一个像素列地进行描绘。
54.图6b表示该栅格内的像素的发射顺序。由束#7对左起第1个像素列的像素从下起依次发射。接着，由束#5对左起第2个像素列的像素从下起依次发射。接着，由束#3对左起第3个像素列的像素从下起依次发射。接着，由束#1对左起第4个像素列的像素从下起依次发射。
55.在基于这样的描绘算法的描绘处理时，控制部100从存储装置(图示省略)将描绘数据读出，使用由描绘数据定义的图案，计算各条带区域52内的全部的像素60的图案面积密度ρ。控制部100对图案面积密度ρ乘以基准照射量d0，计算向各像素60照射的束的照射量ρd0。
56.在图5、图6所示的例子中，如果进行了1个像素列(4个像素)的描绘，则将跟踪重置，进行下个像素列的描绘，但描绘装置可以使用各种各样的描绘方法。
57.例如，在图7a所示的描绘方法中，如果进行了关注栅格的最下段左起第1个像素和下起第2段且左起第2个像素的描绘，则将跟踪重置，将束回摆到偏移了4个束间距量的关注栅格。接着，一边进行跟踪动作，一边将该栅格的下起第3段且左起第3个像素和下起第4段且左起第4个像素描绘。
58.接着，将跟踪重置，将束回摆到邻接的关注栅格。将描绘位置对准于栅格的下起第2个且左起第1个像素，一边进行跟踪动作，一边将该栅格的下起第2个且左起第1个像素和下起第3段且左起第2个像素描绘。
59.在通过该描绘方法描绘出的通常图案中，将1个栅格例如如图7b所示那样通过与开口h1～h8对应的束#1～#8每次两个像素地进行描绘。图7c表示该栅格内的像素的发射顺
序。
60.这样，照射1个栅格的束的数量及栅格内的像素的发射顺序可以任意地设定。
61.在多束描绘中，因为设在成形孔径阵列部件23上的开口h的位置精度及束形状(束阵列整体像的形状)的畸变，在各束拥有的束精度上发生差别。如上述那样，通过将1个栅格用多个束照射、或将邻接的像素用不同的束照射，使缘于单个束的精度差的描绘误差平均化，但图案描绘位置的误差稍稍残留。
62.本发明者还发现，图案描绘位置的误差是根据栅格内的像素的发射顺序而变化的，通过对于相同栅格内的像素在以第1发射顺序发射后、以与第1发射顺序不同的第2发射顺序发射，能够减小描绘位置的误差的影响。在对栅格用多个束发射时，由于该多个束由束阵列内的某行的束构成，反映了束形状的畸变的趋向，所以能够根据该趋向来预测减小误差的发射顺序。
63.图8a表示由10
×
10像素构成的栅格内的像素的第1发射顺序j1的例子。图8b表示以第1发射顺序j1发射的情况下的栅格内的描绘位置的误差分布。
64.图9a表示由10
×
10像素构成的栅格内的像素的第2发射顺序j2的例子。第2发射顺序j2与第1发射顺序j1不同。在第2发射顺序j2中，将在第1发射顺序j1中发射顺序j为1≤j≤50的像素的发射顺序设为j+50，将在第1发射顺序j1中发射顺序j为51≤j≤100的像素的发射顺序设为j－50。在该例中，栅格内的全部的像素成为在第1发射顺序j1和第2发射顺序j2中发射顺序不同。
65.图9b表示以第2发射顺序j2发射的情况下的栅格内的描绘位置的误差分布。
66.将1个条带区域52至少描绘两次，并控制为以不同的发射顺序对于1个栅格进行描绘。
67.例如，如图10a所示，进行调整，以使通过1次的多束mb的照射能够照射的照射区域54位于条带区域52的左端，并开始描绘。通过使xy工作台32向－x方向移动，将描绘相对地向x方向推进。此时，以第1发射顺序j1进行束照射。以下，将条带区域52的1次描绘也称作1个路径。
68.在条带区域52的第1次的描绘(第1路径)结束后，如图10b所示，进行调整以使照射区域54位于相同条带区域52的右端，通过使xy工作台32在x方向上移动，相对地向－x方向推进描绘(第2路径)。此时，以第2发射顺序j2进行束照射。
69.通过对1个栅格以第1发射顺序j1及第2发射顺序j2进行束照射而描绘图案，如图11所示，将各自的位置误差相加而抵消。
70.第1发射顺序j1及第2发射顺序j2通过模拟而事前计算，作为发射顺序数据被登录到存储部102中。此时，优选的是，以将以第1发射顺序j1描绘时的描绘位置误差抵消的方式决定第2发射顺序j2。例如，也可以基于通过模拟求出的第1发射顺序j1，以成为相反的描绘顺序的方式决定第2发射顺序j2。此外，也可以将栅格用2
×
2的像素进行分割，通过在4个像素中分别在斜方向上替换发射顺序来求出第2发射顺序j2。
71.控制部100从存储部102将发射顺序数据读出，在1个条带区域52的第1次的描绘中以第1发射顺序j1将束向栅格内照射，在第2次的描绘中以第2发射顺序j2将束向相同栅格内照射。由于与各个发射顺序对应的描绘位置误差被抵消，所以能够防止描绘精度的下降。
72.在上述实施方式中，列举对于将描绘区域用多束的束间间距分割成的栅格内的像
素以不同的发射顺序照射束的描绘算法作为例子进行了说明，但也可以将描绘区域用束间间距的整数倍(例如2倍)、整数分之1(例如1/2)等基于描绘算法的大小、单位分割为多个矩形区域。对于矩形区域内的像素的全部或一部分，在以第1发射顺序照射多束的各束之后，以与第1发射顺序不同的第2发射顺序照射各束。在对于矩形区域内的一部分的像素进行了照射的情况下，也可以通过多重描绘将间隙填补。
73.在上述实施方式中，对于一边使xy工作台32向－x方向移动一边以第1发射顺序j1进行第1路径的描绘、一边使xy工作台32向x方向移动一边以第2发射顺序j2进行第2路径的描绘的例子进行了说明，但也可以一边使xy工作台32向－x方向移动一边进行第1路径及第2路径的描绘，也可以一边使其向x方向移动一边进行第1路径及第2路径的描绘。
74.此时，第1路径及第2路径的条带原点由于没有在y方向上错开，所以优选的是重叠。
75.在上述实施方式中，对设置两段的偏转器28、29，一边用偏转器28进行跟踪控制一边由偏转器29进行栅格内的束移动的结构进行了说明，但偏转器也可以是1段结构。
76.在单束描绘装置中，也可以在将相同的条带区域进行多路径描绘时，按照路径来改变发射顺序。
77.另外，本发明并不原样限定于上述实施方式，在实施阶段中能够在不脱离其主旨的范围内将构成要素变形而具体化。此外，通过在上述实施方式中公开的多个构成要素的适当的组合，能够形成各种发明。例如，也可以从在实施方式中表示的全部构成要素中删除几个构成要素。进而，也可以将跨不同的实施方式的构成要素适当组合。
78.标号说明
79.20 电子镜筒
80.21 电子枪
81.22 照明透镜
82.23 成形孔径阵列部件
83.24 消隐板
84.25 缩小透镜
85.26 限制孔径部件
86.27 物镜
87.28、29 偏转器
88.30 描绘室
89.32 xy工作台
90.40 基板
91.50 描绘区域
92.52 条带区域
93.54 照射区域
94.100 控制部
95.102 存储部
96.200 描绘部。