CN109491211B - 带电粒子束描绘装置及消隐电路的故障诊断方法 - Google Patents

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Abstract

本发明关于带电粒子束描绘装置及消隐电路的故障诊断方法。实施方式所得的带电粒子束描绘装置具备：放出部，放出带电粒子束；消隐偏转器，通过消隐电压的施加而偏转上述带电粒子束，进行束流的消隐控制；消隐电路，对上述消隐偏转器施加上述消隐电压；平台，载置被上述带电粒子束所照射的基板；标记物，设于上述平台上；检测器，通过上述带电粒子束对上述标记物的照射，检测上述带电粒子束的照射位置；诊断部，比较第1照射位置和第2照射位置间的差分，在该差分在规定值以上的情况下，诊断为上述消隐电路已发生故障，上述第1照射位置和上述第2位置是由上述检测器检测而得到的。

Description

带电粒子束描绘装置及消隐电路的故障诊断方法
技术领域
本发明涉及带电粒子束描绘装置及消隐电路的故障诊断方法。
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而将形成于石英上的高精度的原始图案(掩膜、或者是特别用于步进或扫描曝光装置中的掩膜也叫做光罩(Reticle)。)缩小转印于晶片上的手法。高精度的原始图案通过电子束描绘装置而被描绘，使用所谓电子束光刻技术。
电子束描绘装置使用偏转器使电子束偏转来进行描绘。由偏转器所执行的束流偏转的作用包括例如：射束的形状或尺寸的控制、发射位置的控制、切换束流的开/关的消隐控制等。
施加于消隐偏转器的消隐电压为第1规定值(例如5V)的情况下，束流全体被偏转为在消隐孔径处被屏蔽而成为束流关闭的状态。消隐电压在第2规定值(例如0V)的情况下，束流通过消隐孔径的开口，成为束流打开的状态。
对消隐偏转器施加电压的消隐电路具有DAC(数模转换器)放大器等模拟电路。该模拟电路中若发生异常，则无法将消隐电压调节为规定值而产生误差。消隐电压的误差会造成照射量不足或束流轴的倾斜，使描绘精度降低。模拟电路的异常发现迟晚的情况很多，例如，也会有无法在电子束描绘装置中发现，但通过描绘过的掩膜的缺陷检查或下个工序之后(例如晶片工序)，在几周之后发觉了异常的情况。该情况下，到异常发觉为止的期间，已经生产了大量的不良掩膜。
照射量不足会使描绘图案的尺寸变化。虽然也会考虑从图案尺寸来检测消隐电路有无异常发生，但在控制射束的尺寸的成形偏转电路已故障的的情况下也会产生同样的图案尺寸变化，因此难以掌握消隐电路中的异常发生。
发明内容
本发明提供：能够快速检测消隐电路的故障的带电粒子束描绘装置及消隐电路的故障诊断方法。
由本发明的一形态所得的带电粒子束描绘装置具备：放出部，放出带电粒子束；消隐偏转器，通过施加消隐电压而使所述带电粒子束偏转，进行束流的消隐控制；消隐电路，对所述消隐偏转器施加所述消隐电压；平台，载置被所述带电粒子束照射的基板；标记物，设于所述平台上；检测器，通过所述带电粒子束对所述标记物的照射，检测所述带电粒子束的照射位置；诊断部，比较第1照射位置和第2照射位置间的差分，在该差分在规定值以上的情况下，诊断为所述消隐电路已发生故障，所述第1照射位置是在针对所述标记物而将所述带电粒子束设为规定的散焦状态下在第1照射条件下用所述带电粒子束扫描所述标记物的情况下，由所述检测器检测所得，所述第2位置是在对所述第1照射条件中照射时间及建立时间的至少某一个进行变动的第2照射条件下用所述带电粒子束扫描所述标记物的情况下，由所述检测器检测所得。
附图说明
图1是基于本发明的实施方式的电子束描绘装置的示意图。
图2是说明电子束的可变成形的图。
图3(a)是表示正常时的束流轨道的图，图3(b)是表示消隐电压产生误差的情况下的束流轨道的图。
图4是表示束流轨道的例子的图。
图5是说明基于该实施方式所得的消隐电路的故障诊断方法的流程图。
具体实施方式
详细说明
以下，基于附图来说明本发明的实施方式。实施方式中，对于作为带电粒子束的一例而使用了电子束的构成进行说明。但是，带电粒子束不限于电子束，也可以是离子束等。
图1是本发明的实施方式涉及的电子束描绘装置的示意图。图1所示的描绘装置1是可变成形型的描绘装置，具备：描绘部30，对描绘对象的基板56照射电子束而描绘所希望的图案；控制部10，控制描绘部30的动作。
描绘部30具有电子镜筒32及描绘室34。在电子镜筒32内配置有：电子枪40、消隐孔径41、第1成形孔径42、第2成形孔径43、消隐偏转器44、成形偏转器45、对物偏转器46、照明透镜47、投影透镜48、及物镜49。物镜49是焦点位置在Z轴方向上可以调整的动态聚焦透镜。
描绘室34内配置有配置为可移动的平台50。平台50在水平面内相互正交的X方向及Y方向上移动。平台50上载置有基板56。基板56例如是：制造半导体装置时的曝光用掩膜、掩膜坯料、制造半导体装置的半导体基板(硅晶片)等。此外，平台50上设有标记物54。标记物54呈十字状或点状，硅基板上形成有钽或钨等重金属。
平台50的上方设有照射位置检测器52，所述照射位置检测器52通过针对标记物54的电子束B的照射来检测电子束B的照射位置(束位置)。例如能够使用电子检测器来作为照射位置检测器52，电子束B扫描标记物54，所述电子检测器将被标记物54反射的反射电子作为电流值而检测出。被检测的束流位置被通知给后述的控制计算机11的异常诊断部14。
控制部10具有：控制计算机11、存储装置18、消隐电路20、透镜控制电路22等。控制计算机11具有：拍摄数据生成部12、描绘控制部13、及异常诊断部14。控制计算机11的各部的输入输出数据或运算中的数据被适当地储存于存储器(图示略)。
控制计算机11的各部可以由硬件构成，也可以由软件构成。由软件构成的情况中，将实现至少一部分的功能的程序存于CD-ROM等存储介质，使具有电路的计算机读入并执行即可。
存储装置18(存储部)将配置了设计上的图形图案的布局数据转换为可输入描绘装置1的格式的描绘数据，并储存。
拍摄数据生成部12从存储装置18中读取描绘数据，进行多段数据转换处理并生成装置固有的拍摄数据。在拍摄数据中定义了例如图形种类、图形尺寸、照射位置、照射时间等。描绘控制部13基于拍摄数据来控制描绘部30而进行描绘处理。
消隐电路20将从控制计算机11中输出的消隐信号进行数模转换、放大，并对消隐偏转器44施加消隐电压。通过该消隐电压，电子束的消隐偏转被执行，束流的开/关被切换，每次发射的照射时间(发射时间)被控制。
透镜控制电路22控制物镜49的励磁电流，调整电子束B的焦点位置。
图1中记载了为说明实施方式而必要的构成。对于描绘装置1，也可具备通常的、必要的其他的构成。
从设于电子镜筒32内的电子枪40放出的电子束B在通过消隐偏转器44内的时候，根据消隐偏转器44，在束流打开的状态下，通过消隐孔径41，在束流关闭的状态中，束流全体被偏转为在消隐孔径41处被屏蔽。从束流关闭的状态变成束流打开，之后直至束流关闭为止，通过消隐孔径41的电子束B完成了1次电子束的发射。
通过消隐偏转器44与消隐孔径41而生成的每个发射的电子束B通过照明透镜47而被照射于具有矩形开口42a(图2参照)的第1成形孔径42。由于通过第1成形孔径42的开口42，电子束B被成形为矩形。
通过了第1成形孔径42的第1成形孔径像的电子束通过投影透镜48而投影于第2成形孔径43上。第2成形孔径43上的第1孔径像的位置通过成形偏转器45而被控制。由此，能够使通过第2成形孔径43的开口43a的电子束的形状与尺寸变化(进行可变成形)。
通过第2成形孔径43的电子束通过物镜49而被合焦，通过对物偏转器46而偏转，被照射于XY平台50上的基板56的所希望的位置。
如图3(a)所示，施加于束流打开时的消隐偏转器44的消隐电压为正常值(例如0V)的情况下，束流B1相对于基板56(大致)垂直地照射。另一方面，消隐电路20的模拟部中发生了故障·异常的情况下，消隐电压中会产生误差，如图3(b)所示，束流B2的束轴会倾斜。
如图4所示，在有束流聚焦的基板56的表面位置(Z＝0)上，无论束流有无轴的倾斜，束流位置会变为相同，因此无法检测消隐电路20的故障。但是，在散焦的状态(Z≠0)下，根据有无束轴的倾斜，束流位置会发生变化。此外，若消隐电压不同，则束轴的倾斜不同，束流位置会变化。图4表示了消隐电压α的情况的束Bα和消隐电压β的情况的束Bβ。
在消隐电路20中，在故障已发生的情况下，若改变照射时间比率(＝发射时间/(发射时间+建立时间))，则消隐电压的误差也会改变。本实施方式中，在散焦状态下改变照射时间比率的条件而测定束流位置，束流位置存在规定值以上的偏差的情况下，判定消隐电路20中故障已发生。
用图5所示流程图来说明消隐电路20的故障诊断方法。再者，该故障诊断在描绘处理中会定期执行。消隐电路20的故障有各种各样的原因，例如DAC放大器的异常或产生接触电阻等。
错开物镜49的焦点位置，在不同于标记物54的表面的位置上设定焦点位置(步骤S1)。
使照射条件变动，用电子束扫描标记物54。通过使发射时间(描绘时间)与建立时间的比率变化而使照射条件变动。首先，将照射条件作为第1条件而用电子束来扫描标记物54(步骤S2)。第1条件例如是发射时间400ns、建立时间400ns。照射位置检测器52检测反射电子，测定束流位置a(步骤S3)。
将照射条件设为第2条件用电子束来扫描标记物54(步骤S4)。第2条件例如是发射时间256ns、建立时间64ns。照射位置检测器52检测反射电子而测定束流位置b(步骤S5)。
本实施方式中，虽然使发射时间与建立时间的比率发生了变动，但能够通过使发射时间及建立时间的至少某一个发生变动而使照射条件变动。
异常诊断部14求出束位置a与束位置b的差分(误差)。差分在规定值以上的情况(步骤S6_是)下，意味着相对束轴有倾斜，因此判定消隐电路中发生故障(步骤S7)。异常诊断部14会报知故障发生。
束位置a与束位置b的差分在小于规定值的情况下(步骤S6_否)，异常诊断部14判定消隐电路中无故障(步骤S8)。将物镜49的焦点位置配合基板56的表面的高度而继续/重启描绘处理(步骤S9)。
像这样根据本实施方式，在散焦的状态下，在不同的照射条件(照射时间比率)下扫描标记物54而求出束流位置的差分，从而能够检测出束轴有无倾斜，即能够快速且容易地检测消隐电路20有无故障。
上述实施方式中，虽然对于错开物镜49的焦点位置来扫描标记物54的例子进行了说明，但在平台50沿Z轴方向(高度方向)可移动的情况，也可以改变平台高度而实现散焦的状态。
再者，本发明不限于上述实施方式的原样，在实施阶段中，在不脱离本发明主旨的范围内，能够对构成要素进行变形、具体化。此外，能够通过上述实施方式所公开的多个构成要素的适当的组合而形成各种发明。例如也可以从实施方式所示的全构成要素中消除几个构成要素。进一步地，也可以将不同实施方式中的构成要素适当组合。

Claims (9)

1.一种带电粒子束描绘装置，具备：
放出部，放出带电粒子束；
消隐偏转器，通过消隐电压的施加而偏转所述带电粒子束，进行束流的消隐控制；
消隐电路，对所述消隐偏转器施加所述消隐电压；
平台，载置被所述带电粒子束照射的基板；
标记物，设于所述平台上；
检测器，通过所述带电粒子束对所述标记物的照射，检测所述带电粒子束的照射位置；及
诊断部，比较第1照射位置与第2照射位置的差分，在该差分为规定值以上的情况下，诊断为所述消隐电路中已发生故障，所述第1照射位置是在针对所述标记物而将所述带电粒子束设为规定的散焦状态下在第1照射条件下用所述带电粒子束扫描所述标记物的情况下由所述检测器检测而得到的，所述第2照射位置是在针对所述标记物而将所述带电粒子束设为规定的散焦状态下在与所述第1照射条件相比照射时间及建立时间的至少某一个变动而得的第2照射条件下用所述带电粒子束扫描所述标记物的情况下由所述检测器检测而得到的。
2.如权利要求1所述的带电粒子束描绘装置，其特征在于，
还具备：对照射所述基板或所述标记物的所述带电粒子束的焦点位置进行调整的透镜。
3.如权利要求1所述的带电粒子束描绘装置，其特征在于，
所述第1照射条件和所述第2照射条件为所述照射时间与所述建立时间的比率不同。
4.如权利要求1所述的带电粒子束描绘装置，其特征在于，通过所述平台向高度方向移动，将所述带电粒子束对于所述标记物设为规定的散焦状态。
5.一种消隐电路的故障诊断方法，具备：
进行使用消隐电路对消隐偏转器施加消隐电压而切换带电粒子束的开关的消隐控制的工序；
将所述带电粒子束对于设置于载置有描绘对象的基板的平台上的标记物设为规定的散焦状态，用所述带电粒子束在第1照射条件下扫描所述标记物，检测所述带电粒子束的第1照射位置的工序；
在所述规定的散焦状态下，在与所述第1照射条件相比照射时间及建立时间的至少某一个变动而得的第2照射条件下，用所述带电粒子束扫描所述标记物来检测所述带电粒子束的第2照射位置的工序；及
比较所述第1照射位置和所述第2照射位置的差分，在该差分为规定值以上的情况下，诊断为所述消隐电路中故障已发生的工序。
6.如权利要求5所述的消隐电路的故障诊断方法，其特征在于，
用所述带电粒子束扫描所述标记物之前，用物镜来改变所述带电粒子束的焦点位置。
7.如权利要求5所述的消隐电路的故障诊断方法，其特征在于，
所述第1照射条件与所述第2照射条件为所述照射时间与所述建立时间的比率不同。
8.如权利要求5所述的消隐电路的故障诊断方法，其特征在于，
通过将所述平台向高度方向移动，将所述带电粒子束对于所述标记物设为规定的散焦状态。
9.如权利要求5所述的消隐电路的故障诊断方法，其特征在于，
在描绘处理的中途，对所述消隐电路有无故障发生进行诊断，在所述差分小于规定值的情况下，诊断为所述消隐电路中故障未发生，诊断后，使所述带电粒子束的焦点位置与所述基板的表面高度一致，并重启描绘处理。
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