CN108255022A - 多波束用孔组及多带电粒子束描绘装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的一技术方案的多波束用孔组具备：成形孔阵列，形成有多个第1开口，在包含上述多个第1开口整体的区域中，接受从释放部释放的带电粒子束的照射，通过上述带电粒子束的一部分分别穿过上述多个第1开口来形成多波束；第1屏蔽板，形成有供穿过了上述多个第1开口的多波束中的分别对应的波束穿过的多个第2开口；以及消隐孔阵列，形成有供穿过了上述多个第1开口及上述多个第2开口的多波束中的分别对应的波束穿过的多个第3开口，在各第3开口处设有进行波束的消隐偏向的消隐装置。上述第2开口比上述第1开口宽。

Description

多波束用孔组及多带电粒子束描绘装置
技术领域
本发明涉及多波束用孔组及多带电粒子束描绘装置。
背景技术
伴随着LSI的高集成化，半导体设备所要求的电路线宽逐年被微细化。为了向半导体设备形成希望的电路图案，采用了如下手法，即：使用缩小投影型曝光装置将形成在石英上的高精度的原画图案(掩模，或者特别是在光刻机或扫描机中使用者也称作标线(Reticle))缩小转印到晶片上。高精度的原画图案被电子束描绘装置描绘，使用所谓电子束光刻技术。
使用了多波束的描绘装置与用1条电子束描绘的情况相比，由于能够一次照射许多波束，所以能够使生产能力大幅提高。在作为多波束描绘装置的一形态的使用了消隐孔阵列(Blanking aperture array)的多波束描绘装置中，例如使从1个电子枪释放的电子束穿通到拥有多个开口的成形孔阵列中而形成多波束(多个电子束)。多波束在消隐孔阵列的分别对应的消隐装置内穿过。消隐孔阵列具备将用来使束个别地偏向的电极对、和在其之间的供束穿过的开口，通过将电极对(消隐装置)的一方固定在地电位并将另一方切换为与地电位不同的电位，从而分别单独地进行穿过的电子束的消隐偏向。由消隐装置偏向后的电子束被遮蔽，没有被偏向的电子束被照射到试样上。
消隐孔阵列搭载用来独立控制各消隐装置的电极电位的电路元件。因此，消隐孔阵列芯片通过将形成有电路元件的LSI芯片进行MEMS加工形成电极对及开口来制作。即，在电极的正下方且束穿通孔的周围配置电路元件。因此，当用成形孔阵列形成多波束时，被开口边缘散射的散射电子碰到搭载于消隐孔阵列上的电路元件上，有可能引起电路元件的动作不良。特别是，在消隐孔位置处的电子束的能量是几十keV的情况下，硅中的电子的射程有数微米以上，所以碰到电极或开口侧壁而反弹的电子飞入到LSI电路中而使电路元件带电。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够防止在成形孔阵列的开口边缘处散射的散射电子被照射在消隐孔阵列上的多波束用孔组及多带电粒子束描绘装置。
本发明的一技术方案的多波束用孔组具备：成形孔阵列，形成有多个第1开口，在包含上述多个第1开口整体的区域中，接受从释放部释放的带电粒子束的照射，通过上述带电粒子束的一部分分别穿过上述多个第1开口来形成多波束；屏蔽板，形成有供穿过了上述多个第1开口的多波束中的分别对应的波束穿过的多个第2开口；以及消隐孔阵列，形成有供穿过了上述多个第1开口及上述多个第2开口的多波束中的分别对应的波束穿过的多个第3开口，在各第3开口处设有进行波束的消隐偏向的消隐装置；上述第2开口比上述第1开口宽。
附图说明
图1是本发明的实施方式的多带电粒子束描绘装置的概略图。
图2是成形孔阵列的平面图。
图3是该实施方式的孔组的剖视图。
图4是表示被屏蔽板遮蔽的波束的例子的图。
图5(a)、图5(b)是表示屏蔽板的安装例的侧视图。
图6是表示来自斜方向的波束穿过屏蔽板的例子的图。
图7是另一实施方式的多带电粒子束描绘装置的概略图。
图8是另一实施方式的孔组的剖视图。
图9是表示穿过预屏蔽板的波束和被遮蔽的波束的例子的图。
图10是表示穿过预屏蔽板的波束和被遮蔽的波束的例子的图。
图11是表示穿过预屏蔽板的波束和被遮蔽的波束的例子的图。
图12(a)、12(b)是表示穿过屏蔽板的波束和被遮蔽的波束的例子的图。
图13是变形例的屏蔽板的剖视图。
图14是变形例的屏蔽板的剖视图。
具体实施方式
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了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。
图1是有关实施方式的描绘装置的概略结构图。图1所示的描绘装置100是多带电粒子束描绘装置的一例。描绘装置100具备电子镜筒102和描绘室103。在电子镜筒102内，配置有电子枪111、照明透镜112、孔组S、缩小透镜115、限制孔部件116、物镜117及偏向器118。
孔组S具有成形孔阵列10、屏蔽板(第1屏蔽板)20及消隐孔阵列30。消隐孔阵列30被安装(搭载)在安装基板40上。在安装基板40的中央部，形成有供电子束(多波束130M)穿过的开口42。在成形多波束130M时，由于成形孔阵列10将电子束130的大部分阻止，所以发热而热膨胀。因此，成形孔阵列10设置在可动台上并被进行位置调整，以使多波束130M穿过消隐孔阵列30的贯通孔。
在描绘室103内配置有XY台105。在XY台105上，在描绘时配置作为描绘对象基板的掩模等的试样101。试样101中包括制造半导体装置时的曝光用掩模、或制造半导体装置的半导体基板(硅晶片)等。此外，试样101中包括涂敷了抗蚀剂的、还什么都没有被描绘的掩模空白。
如图2所示，在成形孔阵列10上，以规定的排列间距形成有纵m列×横n列(m，n≥2)的开口(第1开口)12。各开口12由都相同的尺寸形状的矩形形成。开口12的形状也可以是圆形。通过电子束130的一部分分别穿过这些多个开口12，形成多波束130M。
如图3所示，也可以在成形孔阵列10的下表面上设置X射线屏蔽板50。在X射线屏蔽板50上，匹配于成形孔阵列10的各开口12的配置位置而形成有供电子束穿过的通孔52。X射线屏蔽板50是为了使成形孔阵列10挡住电子束时通过制动辐射产生的X射线衰减、进而防止向消隐孔阵列30的电路的伤害或描绘试样上的抗蚀剂的感光而设置的。
屏蔽板20被设置在成形孔阵列10的下方，匹配于成形孔阵列10的各开口12的配置位置而形成开口(第2开口)22。屏蔽板20例如由硅基板构成，板厚T1比硅基板中的电子束的射程(约15μm)大。
消隐孔阵列30被设置在屏蔽板20的下方，匹配于成形孔阵列10的各开口12的配置位置而形成有通孔(第3开口)32。在各通孔32中，配置有由成对的2个电极的组构成的消隐装置34。消隐装置的单方被以地电位固定，将另一方切换为与地电位不同的电位。穿过各通孔32的电子束被施加在消隐装置34上的电压分别独立地偏向。由此，多个消隐装置34进行穿过了成形孔阵列10的多个开口12的多波束130M中的分别对应的波束的消隐(blanking)偏向。由于控制消隐装置的电路处于消隐装置的正下方，距BAA芯片的表面(在图1中是下侧)处于10μm以内，所以如果几十keV的能量的电子碰到BAA芯片的表面上，则电子到达电路而使其带电或故障。由此，在图1中，将BAA芯片的电极及电路存在的面设置在下侧(波束的射出侧)。
从电子枪111(释放部)释放的电子束130通过照明透镜112大致垂直地将成形孔阵列10整体照明。电子束130穿过成形孔阵列10的多个开口12，从而形成多个电子束(多波束)130M。多波束130M穿过屏蔽板20的开口22，并穿过消隐孔阵列30的分别对应的消隐装置34内。
穿过了消隐孔阵列30的多波束130M被缩小透镜115缩小，朝向限制孔部件116的中心的孔前进。这里，被消隐孔阵列30的消隐装置34偏向后的电子束从限制孔部件116的中心的孔的位置偏离，被限制孔部件116遮蔽。另一方面，没有被消隐装置34偏向的电子束穿过限制孔部件116的中心的孔。通过消隐装置34的开启(on)/关闭(off)来进行消隐控制，控制波束的接通(on)/断开(off)。
由此，限制孔部件116将由多个消隐装置34偏向而成为波束断开的状态的各波束遮蔽。并且，通过从波束接通到波束断开之间形成的穿过了限制孔部件116的波束，形成1次发射的波束。
穿过了限制孔部件116的多波束被物镜117将焦点合焦，成为希望的缩小率的图案像。通过偏向器118将多波束整体一起向同方向偏向，照射到各束的试样101上的各个照射位置。当XY台105连续移动时，由偏向器118控制，以使波束的照射位置追随于XY台105的移动。
被一次照射的多波束理想的是，以成形孔阵列10的多个开口12的排列间距乘以上述希望的缩小率后的间距进行排列。描绘装置100以将发射波束连续依次照射的光栅扫描方式进行描绘动作，当描绘希望的图案时，将不需要的波束通过消隐控制而控制为波束关闭。
在本实施方式中，如图3所示，屏蔽板20的开口22的直径(尺寸，大小)w2比成形孔阵列10的开口12的直径w1大。开口22的直径w2优选的是比消隐孔阵列30的开口32的直径w3小。
在设从成形孔阵列10到屏蔽板20的高度方向的距离为d1，设从成形孔阵列10到消隐孔阵列30(消隐装置34的电极的下端)的高度方向的距离为d2的情况下，更优选的是为w2<w3×(d1/d2)。例如，可以使距离d1为10mm，使距离d2为9mm，使直径w1为1μm，使直径w2为8μm，使直径w3为10μm左右。
通过使开口部22的直径w2为这样的大小，如图4所示，在电子束穿过成形孔阵列10的开口12而形成多波束时，具有电子束的射程以上的厚度的屏蔽板20将电子束在开口12的边缘被散射而产生的散射电子遮蔽，能够防止散射电子被照射到搭载在消隐孔阵列30上的电路元件或消隐装置34上。由此，能够防止由散射电子带来的电路元件的动作不良的发生。此外，在成形孔阵列10相对于消隐孔阵列30没有被正确地对位的状态时(在刚刚开始了来自阴极111的电子束放射之后成为这样)，能够防止多波束130M被照射到消隐孔阵列30上而发生电路元件的动作不良。另一方面，在成形孔阵列10相对于消隐孔阵列30没有被正确地对位的状态下，由于如上述那样屏蔽板20将散射电子阻止而不将多波束130M阻止，所以屏蔽板20不会给描绘带来影响。
在图1中，表示了屏蔽板20位于安装基板40的上方，但屏蔽板20也可以如图5(a)、图5(b)所示那样被设置在安装基板40与消隐孔阵列30之间。在此情况下，首先将消隐孔阵列30和屏蔽板20匹配于开口32及开口22的位置而接合。接着，将消隐孔阵列30及屏蔽板20的接合体搭载到安装基板40上，通过芯片接合或引线接合而将电路彼此连接。另外，图5(b)表示消隐孔阵列30为在一个面上形成有凹部36的膜片构造的例子。
如图6所示，穿过了成形孔阵列10的开口12a的电子(包括由开口12a散射的电子)中的、穿过了与开口12a对应的屏蔽板20的开口22a的电子穿过消隐孔阵列30的开口32a，不碰到设在消隐孔阵列30上的电路元件上。
但是，根据成形孔阵列10与屏蔽板20的间隔、屏蔽板20与消隐孔阵列30的间隔、开口22的直径w2的大小、开口32的直径w3的大小的关系，如图6所示，有在开口12a的周围的开口12b散射的电子e1穿过开口22a而被照射在消隐孔阵列30上的情况。
为了将这样的斜方向的散射电子e1遮蔽，如图7、图8所示，优选的是在成形孔阵列10与屏蔽板20之间设置预屏蔽板(第2屏蔽板)60。
预屏蔽板60匹配于成形孔阵列10的各开口12的配置位置而形成有开口(第4开口)62。预屏蔽板60例如由硅基板构成，板厚T2比电子束的射程(约15μm)大。
开口62的直径w4比成形孔阵列10的开口12的直径w1大。此外，开口62的直径w4优选的是比消隐孔阵列30的开口32的直径w3小。
在设从成形孔阵列10到预屏蔽板60的高度方向的距离为d3，从成形孔阵列10到消隐孔阵列30(消隐装置34的电极的下端)的高度方向的距离为d2的情况下，优选的是w4<w3×(d3/d2)。
预屏蔽板60的设置部位只要是成形孔阵列10与屏蔽板20之间就可以，并不被特别限定。但是，与如图9所示那样将预屏蔽板60设置到成形孔阵列10与屏蔽板20的中间地点的情况相比，如图10所示所示那样设置到成形孔阵列10的附近、或如图11所示那样设置到屏蔽板20的附近时，散射电子阻止能力更高。另外，在图9～图11中，将到达消隐孔阵列30的散射电子用实线表示，将被预屏蔽板60遮蔽的散射电子用虚线表示。
这里，所谓将预屏蔽板60设置在成形孔阵列10的附近是指，例如从成形孔阵列10到预屏蔽板60的高度方向的距离d3是从成形孔阵列10到屏蔽板20的高度方向的距离d1的1/4以下。另一方面，所谓将预屏蔽板60设置在屏蔽板20的附近是指，例如距离d3是距离d1的3/4以上。
如图12(a)、图12(b)所示，屏蔽板20(及预屏蔽板60)板厚越大则散射电子阻止能力越高。但是，开口22的直径w2较小，如果考虑加工的纵横比，则难以使屏蔽板20的板厚变大。
所以，如图13所示，也可以将形成有直径w2的开口的板厚较小的屏蔽板20A(屏蔽薄板)层叠多片，来制作拥有高纵横比的开口的屏蔽板。但是，在各层的位置偏差加在一起的情况下，实质的直径变得比w2小。
相反，也可以如图14所示那样，准备多片形成有比希望的直径w2大径的开口22c的屏蔽板20B(屏蔽薄板)，通过将开口22c的位置错开而层叠，来制作拥有希望的直径w2的开口的屏蔽板。多片屏蔽板20B也可以离开配置。
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，通过上述实施方式所公开的多个构成要素的适当的组合，能够形成各种各样的发明。例如，也可以从实施方式所示的全部构成要素中删除一些构成要素。进而，也可以将跨越不同实施方式的构成要素适当组合。

Claims (20)

1.一种多波束用孔组，其特征在于，
具备：
成形孔阵列，形成有多个第1开口，在包含上述多个第1开口整体的区域中，接受从释放部释放的带电粒子束的照射，通过上述带电粒子束的一部分分别穿过上述多个第1开口来形成多波束；
第1屏蔽板，形成有多个第2开口，上述多个第2开口供穿过了上述多个第1开口的多波束中的分别对应的波束穿过；以及
消隐孔阵列，形成有多个第3开口，上述多个第3开口供穿过了上述多个第1开口及上述多个第2开口的多波束中的分别对应的波束穿过，在各第3开口处设有进行波束的消隐偏向的消隐装置，
上述第2开口比上述第1开口宽。
2.如权利要求1所述的多波束用孔组，其特征在于，
上述第2开口比上述第3开口窄。
3.如权利要求2所述的多波束用孔组，其特征在于，
在设从上述成形孔阵列到上述第1屏蔽板的距离为d1，设从上述成形孔阵列到上述消隐孔阵列的距离为d2，设上述第2开口的直径为w2，设上述第3开口的直径为w3的情况下，为w2<w3×(d1/d2)。
4.如权利要求1所述的多波束用孔组，其特征在于，
上述第1屏蔽板被接合在上述消隐孔阵列上。
5.如权利要求1所述的多波束用孔组，其特征在于，
上述第1屏蔽板的板厚比上述第1屏蔽板中的上述带电粒子束的射程大。
6.如权利要求1所述的多波束用孔组，其特征在于，
还具备设在上述成形孔阵列与上述第1屏蔽板之间的第2屏蔽板，上述第2屏蔽板形成有多个第4开口，上述多个第4开口供穿过了上述多个第1开口的多波束中的分别对应的波束穿过。
7.如权利要求6所述的多波束用孔组，其特征在于，
上述第4开口比上述第1开口宽。
8.如权利要求7所述的多波束用孔组，其特征在于，
上述第4开口比上述第3开口窄。
9.如权利要求8所述的多波束用孔组，其特征在于，
在设从上述成形孔阵列到上述第2屏蔽板的距离为d3，设从上述成形孔阵列到上述消隐孔阵列的距离为d2，设上述第4开口的直径为w4，设上述第3开口的直径为w3的情况下，为w4<w3×(d3/d2)。
10.如权利要求1所述的多波束用孔组，其特征在于，
上述第1屏蔽板包括层叠的多个屏蔽薄板，在各屏蔽薄板上形成有开口。
11.如权利要求10所述的多波束用孔组，其特征在于，
上述多个屏蔽薄板将开口的位置错开而层叠。
12.一种多带电粒子束描绘装置，其特征在于，
具备：
释放部，释放带电粒子束；
成形孔阵列，形成有多个第1开口，在包含上述多个第1开口整体的区域中，接受上述带电粒子束的照射，通过上述带电粒子束的一部分分别穿过上述多个第1开口来形成多波束；
第1屏蔽板，形成有多个第2开口，上述多个第2开口供穿过了上述多个第1开口的多波束中的分别对应的波束穿过；以及
消隐孔阵列，形成有多个第3开口，上述多个第3开口供穿过了上述多个第1开口及上述多个第2开口的多波束中的分别对应的波束穿过，在各第3开口处设有进行波束的消隐偏向的消隐装置，
上述第2开口比上述第1开口宽。
13.如权利要求12所述的多带电粒子束描绘装置，其特征在于，
上述第2开口比上述第3开口窄。
14.如权利要求12所述的多带电粒子束描绘装置，其特征在于，
上述第1屏蔽板被接合在上述消隐孔阵列上。
15.如权利要求12所述的多带电粒子束描绘装置，其特征在于，
上述第1屏蔽板的板厚比上述第1屏蔽板中的上述带电粒子束的射程大。
16.如权利要求12所述的多带电粒子束描绘装置，其特征在于，
还具备第2屏蔽板，上述第2屏蔽板设在上述成形孔阵列与上述第1屏蔽板之间，并形成有供穿过了上述多个第1开口的多波束中的分别对应的波束穿过的多个第4开口。
17.如权利要求16所述的多带电粒子束描绘装置，其特征在于，
上述第4开口比上述第1开口宽。
18.如权利要求17所述的多带电粒子束描绘装置，其特征在于，
上述第4开口比上述第3开口窄。
19.如权利要求12所述的多带电粒子束描绘装置，其特征在于，
上述第1屏蔽板包括层叠的多个屏蔽薄板，在各屏蔽薄板上形成有开口。
20.如权利要求19所述的多带电粒子束描绘装置，其特征在于，
上述多个屏蔽薄板将开口的位置错开而层叠。
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