CN109698106B - 带电粒子束描绘装置以及带电粒子束描绘方法 - Google Patents

带电粒子束描绘装置以及带电粒子束描绘方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及带电粒子束描绘装置及带电粒子束描绘方法。具备：描绘部，对载置于工作台的描绘对象的基板照射带电粒子束来描绘图案；标记基板，设置在工作台上，形成有标记；照射位置检测器，通过带电粒子束对标记的照射检测标记表面上的带电粒子束的照射位置；高度检测器，通过激光的照射及反射光的接受检测基板表面的高度及标记基板表面的高度；漂移校正部，根据检测出的照射位置计算标记表面上的带电粒子束的漂移量，据此计算漂移校正量；描绘控制部，使用漂移校正量校正带电粒子束的照射位置，标记基板具有形成多个标记的图案区域和未形成图案的非图案区域，非图案区域的至少一部分配置在图案区域间，高度检测器检测非图案区域内的检测点的高度。

Description

带电粒子束描绘装置以及带电粒子束描绘方法
技术领域
本发明涉及带电粒子束描绘装置以及带电粒子束描绘方法。
背景技术
随着LSI的高集成化，半导体器件所要求的电路线宽逐年微细化。为了在半导体器件中形成期望的电路图案，而采用如下方法：使用缩小投影型曝光装置，将在石英上形成的高精度的原画图案(掩模，或者特别是在步进器或扫描仪中使用的情况下也称为十字线(reticle)。)缩小转印到晶片上。高精度的原画图案由电子束描绘装置描绘，使用所谓电子束光刻技术。
在电子束描绘装置中，由于各种因素，能够产生在描绘中电子束的照射位置随着时间经过而偏移的被称为射束漂移的现象。为了消除该射束漂移，进行漂移校正。在漂移校正中，用电子束扫描在工作台上配置的标记基板上形成的测定用标记，测定电子束的照射位置，求出漂移量。测定用标记例如是点形状或十字形状的金属图案。
作为描绘对象的试样(掩模)的厚度通常因公差而按每个试样而不同。另外，在载置于工作台上的标记基板产生挠曲或倾斜。因此，标记基板的表面的高度与试样的表面的高度不同，在标记表面的漂移量与试样表面的漂移量之间产生了误差。为了高精度地进行漂移校正，需要考虑标记表面的高度与试样表面的高度之差。
在电子束描绘装置中，设置有对试样表面或标记表面照射激光，从反射光的受光位置检测试样表面、标记表面的高度的检测器。若对标记基板之中的、设置有测定用标记的图案区域照射激光，则由于光的干涉等而在高度测定中产生误差，因此导致检测器向没有形成任何图案的非图案区域照射激光。
但是，由于标记基板的挠曲或倾斜，图案区域与非图案区域产生高低差。因此，由检测器检测的标记基板的表面的高度与漂移量被测定的标记表面的高度产生误差，难以高精度地进行漂移校正。
发明内容
本发明提供一种能够高精度地检测标记高度并进行漂移校正，提高图案的描绘精度的带电粒子束描绘装置以及带电粒子束描绘方法。
本发明的一方式的带电粒子束描绘装置，具备：描绘部，对载置于工作台的作为描绘对象的基板照射带电粒子束来描绘图案；标记基板，设置在所述工作台上，形成有标记；照射位置检测器，通过所述带电粒子束对所述标记的照射来检测所述标记表面上的所述带电粒子束的照射位置；高度检测器，通过激光的照射及反射光的接受，检测所述基板的表面的高度及所述标记基板的表面的高度；漂移校正部，根据由所述照射位置检测器检测出的所述照射位置，计算所述标记表面上的所述带电粒子束的漂移量，并基于该漂移量计算漂移校正量；以及描绘控制部，使用所述漂移校正量来校正所述带电粒子束的照射位置，所述标记基板具有形成有多个所述标记的图案区域、以及未形成图案的非图案区域，该非图案区域的至少一部分配置在该图案区域之间，所述高度检测器检测所述非图案区域内的检测点的高度。
附图说明
图1是本发明的实施方式的电子束描绘装置的概略图。
图2是说明电子束的可变成形的图。
图3的(a)是实施方式的标记基板的俯视图，图3的(b)是标记基板的侧视图。
图4是说明实施方式的描绘方法的流程图。
图5的(a)是比较例的标记基板的俯视图，图5的(b)是侧视图。
图6是另一实施方式的标记基板的俯视图。
图7是另一实施方式的标记基板的俯视图。
图8是另一实施方式的标记基板的俯视图。
图9是另一实施方式的标记基板的俯视图。
图10是另一实施方式的标记基板的俯视图。
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的电子束描绘装置的概略图。图1所示的描绘装置1是可变成形式的描绘装置，具备向作为描绘对象的基板56照射电子束来描绘期望的图案的描绘部30、和控制描绘部30的动作的控制部10。
描绘部30具有电子镜筒32和描绘室34。在电子镜筒32内配置有电子枪40、消隐光阑41、第1成形光阑42、第2成形光阑43、消隐偏转器44、成形偏转器45、物镜偏转器46、照明透镜47、投影透镜48以及物镜49。
在描绘室34内配置有能够移动地配置的工作台50。工作台50在水平面内沿相互正交的X方向及Y方向移动。在工作台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模、掩模板、制造半导体装置的半导体基板(硅晶片)等。基板56载置于在工作台50上设置的台座(Z工作台、省略图示)上，高度方向的位置能够调整。
在工作台50上设置有用于测定水平面内的工作台50的位置的反射镜51。另外，在工作台50上设置有标记基板20，该标记基板20形成有在测定电子束B的漂移量时使用的标记。例如，标记基板20是硅基板，在硅基板上形成由钽或钨等重金属构成的标记。
在工作台50的上方设置有照射位置检测器52，该照射位置检测器52通过电子束B对标记的照射来检测电子束B的照射位置(射束位置)。作为照射位置检测器52，例如可以使用利用电子束B扫描标记、将由标记反射的反射电子作为电流值进行检测的电子检测器。检测出的射束位置被通知给后述的控制计算机11。
在描绘室34的外周面设置有对基板56、标记基板20的表面高度进行检测的高度检测器58。该高度检测器58具有从斜上方对基板56、标记基板20的表面照射激光的投光部58a、以及接受反射光的受光部58b。能够根据受光部58b对反射光的受光位置来检测基板56、标记基板20的表面高度。表面高度的检测结果被通知给控制计算机11。
控制部10具有控制计算机11、工作台位置测定部16、存储装置18等。控制计算机11具有发射数据生成部12、描绘控制部13以及漂移校正部14。控制计算机11的各部的输入输出数据、运算中的数据被适当地存储于存储器(省略图示)。
控制计算机11的各部既可以由硬件构成，也可以由软件构成。在由软件构成的情况下，也可以将实现至少一部分功能的程序收纳在CD-ROM等记录介质中，使具有电路的计算机读入并执行该程序。
存储装置18(存储部)存储将设计上的图形图案被配置的布局数据转换为能够向描绘装置1输入的格式后的描绘数据。
发射数据生成部12从存储装置18读出描绘数据，进行多级的数据变换处理，生成装置固有的发射数据。发射数据中例如定义有图形种类、图形尺寸、照射位置、照射时间等。描绘控制部13基于发射数据，控制描绘部30来进行描绘处理。
漂移校正部14计算漂移量，求出消除漂移量的漂移校正量。漂移量的计算方法在后面叙述。漂移校正部14基于漂移校正量，生成电子束B的偏转量(射束照射位置)的校正信息，并提供给描绘控制部13。描绘控制部13使用该校正信息控制描绘部30，对射束照射位置进行校正。
工作台位置测定部16包括使激光相对于固定在工作台50上的反射镜51进行入射反射而测定工作台50的位置的激光测长器。工作台位置测定部16将测定出的工作台位置通知给控制计算机11。
图1中记载了说明实施方式所需的结构。描绘装置1也可以具备其他结构。
从设置在电子镜筒32内的电子枪40放出的电子束B在从消隐偏转器44内穿过时，通过消隐偏转器44，使得该电子束B在射束开启的状态下穿过消隐光阑41，在射束关闭的状态下以射束整体被消隐光阑41遮蔽的方式偏转。从射束关闭的状态变为射束开启、之后又变为射束关闭为止，穿过消隐光阑41的电子束B成为一次电子束的发射。
通过从消隐偏转器44和消隐光阑41穿过而生成的各发射的电子束B利用照明透镜47而被照射到具有矩形的开口42a(参照图2)的第1成形光阑42。电子束B从第1成形光阑42的开口42a穿过而成形为矩形。
从第1成形光阑42穿过后的第1成形光阑图像的电子束利用投影透镜48而被投影到第2成形光阑43上。第2成形光阑43上的第1光阑图像的位置由成形偏转器45控制。由此，能够使从第2成形光阑43的开口43a穿过的电子束的形状和尺寸变化(进行可变成形)。
从第2成形光阑43穿过后的电子束利用物镜49而被聚焦，由物镜偏转器46偏转，被照射到XY工作台50上的基板56的所希望的位置。
图3的(a)是标记基板20的俯视图。标记基板20具有形成有多个标记的图案区域22、以及未形成任何图案的非图案区域24。在图案区域22内形成有大量的由十字形状或点形状的图案构成的标记，若在电子束B的扫描中标记劣化，则依次使用未使用的标记。
在图3的(a)所示的例子中，图案区域22为口字形，其内侧为非图案区域24。换言之，以包围非图案区域24的方式设置有图案区域22。非图案区域24的大小没有特别限定，例如为1mm见方左右。非图案区域24的中心部(图中×记号的位置)成为从高度检测器58的投光部58a照射激光的高度检测点25。
通过将这样的位置设为高度检测点25，即使在如图3的(b)所示那样标记基板20倾斜或者标记基板20挠曲的情况下，也能够使高度检测点25的高度与图案区域22内的标记的高度大致同等。
使用图4所示的流程图说明包括使用了这样的标记基板20的漂移校正处理的描绘方法。
首先，高度检测器58检测基板56的表面高度(步骤S1)。接着，高度检测器58向标记基板20的高度检测点25照射激光，检测标记基板20的表面高度(步骤S2)。此时，判断基板56的表面高度与标记基板20的表面高度之差是否超过阈值(步骤S3)，在超过的情况下调整基板56的高度(步骤S4)。
使工作台50移动，使标记对准物镜49的中心位置，利用电子束B扫描标记(步骤S5)。照射位置检测器52检测反射电子，测定射束轮廓，检测射束照射位置。漂移校正部14计算所检测出的射束照射位置与基准位置之间的偏移量，作为漂移量(步骤S6)。
漂移校正部14基于测定出的漂移量，计算漂移校正量(步骤S7)。描绘控制部13基于从存储装置18读出的描绘数据和计算出的漂移校正量，一边校正射束照射位置一边进行描绘处理(步骤S8)。
在下一个漂移量的测定时期之前(步骤S9为是，步骤S10为否)，使用在步骤S7中计算出的漂移量，进行描绘处理。
[比较例]
图5的(a)是比较例的标记基板60的俯视图，图5的(b)是标记基板60的侧视图。标记基板60具有形成有多个标记的图案区域62、以及未形成任何图案的非图案区域64。图案区域62位于标记基板60的一半侧，非图案区域64位于另一半侧。非图案区域64内的远离图案区域62的部位成为高度检测点65。
如图5的(b)所示，在标记基板60倾斜的情况下，高度检测点65的高度与图案区域62内的标记高度之间产生误差。因此，根据高度检测点65的高度与基板56的表面高度之差、以及标记表面的漂移量，无法高精度地计算基板56的表面的漂移量，漂移校正变得不充分。
另一方面，在本实施方式中，即使在标记基板20存在倾斜或挠曲的情况下，图案区域22内的标记与高度检测点25也位于大致相同的高度，因此能够高精度地检测标记高度。因此，能够高精度地计算基板56的表面的漂移量，能够提高图案的描绘精度。
在上述实施方式中，对将图案区域22设为口字形(多边环状)的例子进行了说明，但也可以是圆环状，也可以是省略了一部分的コ字形、C字形等。
如图6所示的标记基板20A所示，也可以设置多个将包含高度检测点25a的非图案区域24a包围的口字形的图案区域22a。在图案区域22a中包含多个标记。在漂移量测定时，检测与包含进行射束扫描的标记的图案区域22a对应的高度检测点25a的高度。
如图7所示的标记基板20B所示，也可以设置多个大致矩形状的图案区域22b与对应的高度检测点25b的组合。
也可以如图8所示的标记基板20C那样，隔开间隔地设置多个长矩形的图案区域22c，将图案区域22c之间(与图案区域22c相邻的区域)作为非图案区域24c，在非图案区域24c内设定多个高度检测点25c。在漂移量测定时，检测与进行射束扫描的标记最接近的高度检测点25c的高度。
在上述实施方式中，标记基板20的高度检测点25为一处，但也可以检测多处的高度，通过内插来计算标记的高度。例如，如图9所示，在图案区域的外侧和内侧的非图案区域中设定高度检测点25_1～25_9，检测这些多个高度检测点25_1～25_9的高度，通过检测结果的内插来计算标记的高度。
如图10所示，也可以是，在标记基板20D的中央部设置大致矩形状的图案区域22d，在图案区域22d的周围的非图案区域中设定多个高度检测点。例如，在标记基板20D的四方的角部设定高度检测点25d_1～25d_4。通过高度检测结果的内插来计算标记的高度。
另外，本发明不限于上述实施方式，在实施阶段能够在不脱离其主旨的范围内对构成要素进行变形而具体化。另外，通过上述实施方式所公开的多个构成要素的适当组合，能够形成各种发明。例如，也可以从实施方式所示的全部构成要素中删除几个构成要素。进而，也可以适当组合不同实施方式中的构成要素。

Claims (15)

1.一种带电粒子束描绘装置，其特征在于，具备：
描绘部，对载置于工作台的作为描绘对象的基板照射带电粒子束而描绘图案；
标记基板，设置在所述工作台上，形成有标记；
照射位置检测器，通过所述带电粒子束对所述标记的照射来检测所述标记表面上的所述带电粒子束的照射位置；
高度检测器，通过激光的照射及反射光的接受来检测所述基板的表面的高度及所述标记基板的表面的高度；
漂移校正部，根据由所述照射位置检测器检测出的所述照射位置来计算所述标记表面上的所述带电粒子束的漂移量，并基于该漂移量来计算漂移校正量；以及
描绘控制部，使用所述漂移校正量来校正所述带电粒子束的照射位置，
所述标记基板具有形成有多个所述标记的图案区域、以及未形成图案的非图案区域，该非图案区域的至少一部分配置在该图案区域之间，
所述高度检测器检测配置在所述图案区域之间的所述非图案区域内的检测点的高度。
2.根据权利要求1所述的带电粒子束描绘装置，其特征在于，
所述高度检测器检测所述非图案区域内的检测点的高度，作为所述标记基板表面的高度，
以使所述基板的表面的高度与所述标记基板的表面的高度之差成为规定值以下的方式调整所述基板的高度。
3.根据权利要求2所述的带电粒子束描绘装置，其特征在于，
所述图案区域为多边环状、圆环状或C字形，包含所述检测点的非图案区域设置于所述图案区域的内侧。
4.根据权利要求3所述的带电粒子束描绘装置，其特征在于，
所述检测点位于所述非图案区域的中心部。
5.根据权利要求3所述的带电粒子束描绘装置，其特征在于，
在所述标记基板形成有多个在内侧设有所述非图案区域的所述图案区域。
6.根据权利要求1所述的带电粒子束描绘装置，其特征在于，
所述高度检测器检测所述非图案区域内的多个检测点的高度，
以使所述基板的表面的高度与基于所述多个检测点的高度的、所述标记基板的表面的高度之差成为规定值以下的方式调整所述基板的高度。
7.根据权利要求6所述的带电粒子束描绘装置，其特征在于，
所述图案区域为多边环状、圆环状或C字形，包含所述检测点的非图案区域设置于所述图案区域的内侧和外侧。
8.根据权利要求7所述的带电粒子束描绘装置，其特征在于，
所述图案区域的外侧的非图案区域包含多个检测点。
9.一种带电粒子束描绘方法，使用带电粒子束描绘装置进行描绘，该带电粒子束描绘装置具备对载置于工作台的作为描绘对象的基板照射带电粒子束而描绘图案的描绘部、以及设置在所述工作台上并形成有标记的标记基板，其特征在于，
该带电粒子束描绘方法包括：
通过激光的照射及反射光的接受来检测所述基板的表面的高度及所述标记基板的表面的高度的工序；
通过所述带电粒子束对所述标记的照射来检测所述标记表面上的所述带电粒子束的照射位置的工序；
根据检测出的所述照射位置来计算所述标记表面上的所述带电粒子束的漂移量的工序；
基于所述漂移量来计算漂移校正量的工序；以及
基于所述漂移校正量来校正所述带电粒子束的照射位置的工序；
所述标记基板具有形成有多个所述标记的图案区域、以及未形成图案的非图案区域，该非图案区域的至少一部分配置在该图案区域之间，检测配置在所述图案区域之间的该非图案区域内的检测点的高度。
10.根据权利要求9所述的带电粒子束描绘方法，其特征在于，
检测所述非图案区域内的检测点的高度，作为所述标记基板表面的高度，
以使所述基板的表面的高度与所述标记基板的表面的高度之差成为规定值以下的方式调整所述基板的高度。
11.根据权利要求10所述的带电粒子束描绘方法，其特征在于，
所述图案区域为多边环状、圆环状或C字形，包含所述检测点的非图案区域设置于所述图案区域的内侧。
12.根据权利要求11所述的带电粒子束描绘方法，其特征在于，
所述检测点位于所述非图案区域的中心部。
13.根据权利要求9所述的带电粒子束描绘方法，其特征在于，
检测所述非图案区域内的多个检测点的高度，
以使所述基板的表面的高度与基于所述多个检测点的高度的、所述标记基板的表面的高度之差成为规定值以下的方式调整所述基板的高度。
14.根据权利要求13所述的带电粒子束描绘方法，其特征在于，
所述图案区域为多边环状、圆环状或C字形，包含所述检测点的非图案区域设置于所述图案区域的内侧和外侧。
15.根据权利要求14所述的带电粒子束描绘方法，其特征在于，
所述图案区域的外侧的非图案区域包含多个检测点。
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