CN115480455A - 多带电粒子束描绘装置 - Google Patents

Abstract

本实施方式提供抑制试样面上的射束位置偏移的多带电粒子束描绘装置。本实施方式的带电粒子束描绘装置为一种多带电粒子束描绘装置，具备：消隐孔径阵列基板，设有多个消隐器，该多个消隐器进行构成多射束的多个带电粒子束各自的消隐偏转；以及第一屏蔽部件，配置于比所述消隐孔径阵列基板靠所述多射束的行进方向的下游侧，具有供所述多射束在内部穿过的圆筒部，由高磁导率材料构成。

Description

多带电粒子束描绘装置

相关申请

本申请享受以日本专利申请2021－098831号(申请日：2021年6月14日)以及日本专利申请2022－070232号(申请日：2022年4月21日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包含基础申请的所有内容。

技术领域

本发明涉及多带电粒子束描绘装置。

背景技术

伴随着LSI的高集成化，对半导体器件要求的电路线宽正逐年细微化。为了对半导体器件形成所希望的电路图案，采用了如下方法：使用缩小投影型曝光装置，将形成在石英上的高精度的原始图案(掩模或者特别是在步进器、扫描仪中使用的原始图案也被称作中间掩模(Reticle)。)缩小转印到晶圆上。高精度的原始图案由电子束描绘装置描绘，使用了所谓的电子束光刻技术。

使用了多射束的描绘装置与用一条电子束描绘的情况相比，能够一次照射较多的射束，因此能够大幅度提高生产率。在作为多射束描绘装置的一方式的使用了消隐孔径阵列基板的多射束描绘装置中，例如使从一个电子枪释放的电子束穿过具有多个开口的成型孔径阵列而形成多射束(多个电子束)。多射束在消隐孔径阵列基板的各个对应的消隐器内穿过。消隐孔径阵列基板具备用于使射束单独偏转的电极对和用于射束在其间穿过的开口，将电极对(消隐器)的一方固定在接地电位，将另一方在接地电位与除此以外的电位之间进行切换，从而分别单独地进行穿过的电子束的消隐偏转。利用消隐器偏转了的电子束被遮蔽，未被偏转的电子束照射到试样上。

在以往的多射束描绘装置中，有时由于流经消隐孔径阵列基板的电流所产生的磁场的影响，射束轨道稍微弯曲，试样面上的射束照射位置偏离，描绘精度劣化。

发明内容

本实施方式提供一种抑制试样面上的射束位置偏移的多带电粒子束描绘装置。

本发明的一方式的多带电粒子束描绘装置具备：消隐孔径阵列基板，设有多个消隐器，该多个消隐器进行构成多射束的多个带电粒子束各自的消隐偏转；以及第一屏蔽部件，配置于比所述消隐孔径阵列基板靠所述多射束的行进方向的下游侧，具有供所述多射束在内部穿过的圆筒部，由高磁导率材料构成。

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是成型孔径阵列基板的俯视图。

图3A是第一屏蔽部件的立体图，图3B是第一屏蔽部件的纵剖面图。

图4是第二屏蔽部件的立体图。

图5是第三屏蔽部件的立体图。

图6是基于屏蔽部件的磁场吸收的示意图。

图7是第四屏蔽部件的立体图。

图8是表示累积偏转量的模拟结果的图表。

附图标记说明

10 成型孔径阵列基板

20 消隐孔径阵列基板

30 第一屏蔽部件

40 第二屏蔽部件

50 第三屏蔽部件

100 描绘装置

具体实施方式

在带电粒子束描绘装置中，为了遮蔽来自外部的磁，经常绕镜筒配置屏蔽件。但是，在多射束描绘装置中，需要遮蔽来自镜筒内部的、而且是在多射束描绘动作中本质上需要的消隐孔径阵列基板的控制电路的磁场。因而，仅仅用磁性体覆盖这样的一般的磁屏蔽构成方法并不充分，要求确保射束穿过的区域，以及要求具有间隙，该间隙用于在消隐孔径阵列基板与镜筒壁面连接器之间，连接用于使消隐孔径阵列基板动作的电气布线。如此确保射束穿过区域和布线用的间隙，与尽可能无间隙地覆盖这样的一般的磁屏蔽设计方针相反。需要的是，不是单纯地尽量屏蔽，而是考虑对射束的影响来决定屏蔽构成及配置。以下基于附图说明其具体的构成。

在以下的实施方式中，作为带电粒子束的一个例子，对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是实施方式的描绘装置的概略构成图。图1所示的描绘装置100是多带电粒子束描绘装置的一个例子。描绘装置100具备电子镜筒102与描绘室103。在电子镜筒102内配置有电子枪111、照明透镜112、成型孔径阵列基板10、消隐孔径阵列基板20、屏蔽部件S，缩小透镜115、限制孔径部件116、物镜117、偏转器118以及整体消隐器119。

消隐孔径阵列基板20具备消隐孔径阵列芯片(BAA芯片)与安装BAA芯片的安装基板，消隐孔径阵列芯片(BAA芯片)设有进行多射束的各射束的消隐的消隐器。例如BAA芯片与安装基板通过引线接合而连接。在安装基板设有数据传送用的中继电路以及包含用于电源稳定化的电路元件的控制电路。屏蔽部件S遮蔽由流经该控制电路的电流引起的磁场。

屏蔽部件S至少具有第一屏蔽部件30。屏蔽部件S也可以具有两个以上的屏蔽部件，图1示出了还具有第二屏蔽部件40以及第三屏蔽部件50的构成。第一屏蔽部件30、第二屏蔽部件40以及第三屏蔽部件50一边避开在消隐孔径阵列基板20的安装基板上搭载的电子部件，一边使金属制固定部件接触于消隐孔径阵列基板20的安装基板的表面和背面，并将螺钉穿过在安装基板与金属制固定部件开设的固定用孔来固定。屏蔽部件S抑制由流经消隐孔径阵列基板20的电流产生的磁场给射束轨道带来的影响，由能够吸收磁通的高磁导率材料构成。高磁导率材料能够使用相对磁导率为1以上的铁、镍、钴等的合金，例如能够列举坡莫合金。

在描绘室103内配置XY工作台105。在XY工作台105上配置有在描绘时成为描绘对象基板的掩模等的试样101。试样101中包含制造半导体装置时的曝光用掩模或者制造半导体装置的半导体基板(硅晶圆)等。另外，试样101中包含被涂敷了抗蚀剂的还未进行任何描绘的掩模坯。

如图2所示，在成型孔径阵列基板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12。各开口12均由相同的尺寸形状的矩形形成。开口12的形状也可以是圆形。电子束B的一部分分别穿过这多个开口12，从而形成多射束MB。

消隐孔径阵列基板20设于成型孔径阵列基板10的下方。在消隐孔径阵列基板20的BAA芯片上与成型孔径阵列基板10的各开口12的配置位置匹配地形成有穿孔22。在BAA芯片的下表面侧(或者上表面侧)，在各穿孔22的附近，配置有由成对的两个消隐电极(省略图示)的组构成的消隐器。消隐电极的一方固定在接地电位，另一方在接地电位与另一电位之间切换。

利用设于安装基板的控制电路，能够对各消隐电极施加所希望的电位。

穿过各穿孔22的电子束根据施加于消隐器的电压而分别独立地偏转。如此，多个消隐器进行穿过了成型孔径阵列基板10的多个开口12的多射束MB中的、分别对应的单独射束的消隐偏转。

在消隐孔径阵列基板20的下方(射束行进方向的下游侧)配置第一屏蔽部件30。

如图3A、图3B所示，第一屏蔽部件30具有第一圆筒部31。而且，也可以经由连结部33而连结直径大于第一圆筒部31的第二圆筒部32。第一圆筒部31位于消隐孔径阵列基板20侧(上侧)，第二圆筒部32位于下侧。第一圆筒部31以及第二圆筒部32位于同轴上。第一圆筒部31以及第二圆筒部32的轴向与多射束MB的行进方向平行。

在第一屏蔽部件30的中心部存在射束路径。为了避免从消隐孔径阵列基板20泄漏的磁场侵入射束路径，优选的是，具有某种程度的长度的筒状。

连结部33是将第一圆筒部31的下缘部与第二圆筒部32的上缘部连结且使第一屏蔽部件30缩径的部分。在图3A、图3B所示的例子中，连结部33成为在相对于第一圆筒部31的侧周面以及第二圆筒部32的侧周面垂直的方向上延伸的圆环形状，但也可以成为朝向上侧逐渐缩径的斜面。

在使多射束MB整体的形状(射束形状)例如为正方形、将一边的长度设为D0的情况下，第一圆筒部31的内径D1优选的是D0的√2倍以上、5倍以下，以便比射束形状的外接圆大一些。

第一屏蔽部件30的第一圆筒部31的高度H1优选的是设为内径D1以上，例如也可以是3倍或者4倍。

第一圆筒部31、第二圆筒部32以及连结部33的厚度T1不被特别限定，但只要是能够充分地屏蔽磁场的厚度即可。

例如优选的是厚度T1为0.1mm以上5mm以下，第一圆筒部31的内径D1为18mm以上70mm以下，第二圆筒部32的内径D2比18mm大且为100mm以下，第一圆筒部31的高度H1为0.3mm以上30mm以下，第二圆筒部32的高度H2为1mm以上100mm以下。

也可以在成型孔径阵列基板10与消隐孔径阵列基板20之间配置有第二屏蔽部件40。而且，也可以在消隐孔径阵列基板20与第一屏蔽部件30之间配置有第三屏蔽部件50。

如图4所示，第二屏蔽部件40在俯视呈矩形状的平板的中央部形成有多射束MB穿过用的开口41。开口41的直径D3与第一屏蔽部件30的第一圆筒部31的内径D1为相同程度。

第二屏蔽部件40的边的长度L1、L2不被特别限定，只要是不与镜筒内的部件干扰的长度即可。第二屏蔽部件40的厚度T2与第一屏蔽部件30的厚度T1为相同程度。

例如优选的是厚度T2为0.1mm以上5mm以下，长度L1、L2为23mm以上140mm以下，内径D3为22.6mm以上50mm以下。

如图5所示，第三屏蔽部件50形成为在圆形状的平板的中央部形成有多射束MB穿过用的开口51的圆环状。开口51的内径D4与第一屏蔽部件30的第一圆筒部31的内径D1为相同程度。

第三屏蔽部件50的外径D5不被特别限定，但例如期望的是长度取到消隐孔径阵列基板20的电源平面的端部为止。能够进行屏蔽，以使消隐孔径阵列基板20与第一屏蔽部件30之间的磁场不涌出。第三屏蔽部件50的厚度T3与第一屏蔽部件30的厚度T1为相同程度。

例如优选的是，厚度T3为0.1mm以上5mm以下，内径D4为23mm以上50mm以下，外径D5为24mm以上100mm以下。

在设置有这种屏蔽部件S的图1所示那样的描绘装置100中，从电子枪111(释放部)释放的电子束B利用照明透镜112而大致垂直地穿过缩小透镜115，在射束整体的形状缩小的同时对成型孔径阵列基板10整体进行照明。但是，缩小透镜115也可以设于消隐孔径阵列基板20的下游侧。

电子束130穿过成型孔径阵列基板10的多个开口12，从而形成包含多个电子束的多射束MB。多射束MB在第二屏蔽部件40的开口41穿过，并在消隐孔径阵列基板20的各个对应的消隐器间穿过。

穿过了消隐孔径阵列基板20的多射束MB穿过第三屏蔽部件50的开口51，并且接着穿过第一屏蔽部件30的第一圆筒部31以及第二圆筒部32的筒内部。

穿过了第一屏蔽部件30的多射束MB在射束整体的形状缩小的同时，经由用于将射束一并断开的整体消隐器119而朝向限制孔径部件116的中心的开口前进。这里，由消隐孔径阵列基板20的消隐器偏转了的电子束，其位置从限制孔径部件116的中心的开口偏离，被限制孔径部件116遮蔽。另一方面，未由消隐器偏转的电子束在限制孔径部件116的中心的开口穿过。通过消隐器以及整体消隐器的接通/断开，进行消隐控制，控制射束的接通/断开。

如此，限制孔径部件116遮蔽由多个消隐器偏转成射束断开的状态的各射束。然后，利用从射束接通到射束断开所形成的、穿过了限制孔径部件116的射束，形成一次发射的射束。

穿过了限制孔径部件116的多射束由物镜117聚焦，成为所希望的缩小率的图案像。多射束整体利用偏转器118向相同方向集中偏转，照射到各射束的试样101上的各个照射位置。在XY工作台105连续移动时，由偏转器118进行控制，以使射束的照射位置跟随XY工作台105的移动。

一次照射的多射束理想的是以成型孔径阵列基板10的多个开口12的排列间距乘以上述希望的缩小率而得的间距排列。描绘装置100以连续地依次照射发射射束的光栅扫描方式等进行描绘动作，在描绘所希望的图案时，通过消隐控制将不需要的射束控制为射束断开。

通过流经进行消隐控制的消隐孔径阵列基板20的控制电路的电流，从而产生磁场。产生的磁场如图6的箭头所示，被配置于消隐孔径阵列基板20的附近的第一屏蔽部件30、第二屏蔽部件40以及第三屏蔽部件50吸收，从端部释放。因此，能够使磁场向多射束的轨道之外逸出。另外，虽然由于也从各屏蔽部件的内径部分释放磁场而射束稍微偏转，但由于以使试样101面上的累积偏转量为最小的方式、换句话说是在能够将试样101面上的射束照射位置利用校正技术来对应的范围内制作实验结果与安装基板模型并根据模拟结果来设计，因此其影响轻微。

另外，虽然也可以从缩小透镜115产生磁场，但该磁场被配置于消隐孔径阵列基板20的上方的第二屏蔽部件40吸收，向多射束的轨道之外释放。

如此，在本实施方式中，通过设置屏蔽部件S而遮蔽磁场，能够使磁场向多射束的轨道之外逸出，因此防止磁场侵入多射束的轨道并给轨道带来影响。由此，能够防止射束的轨道弯曲而试样面上的射束照射位置偏移，实现高精度的描绘。

也可以在消隐孔径阵列基板20与第三屏蔽部件50之间进一步配置图7所示的环状的第四屏蔽部件60。第四屏蔽部件60由高磁导率材料制作，内径D6与第一屏蔽部件30的第一圆筒部31的内径D1为相同程度，粗细T4与第一屏蔽部件30的厚度T1为相同程度。

在上述实施方式中，说明了对第二屏蔽部件40使用具有圆形开口的矩形形状的平板、对第三屏蔽部件50使用具有圆形开口的圆形形状的平板的构成，但平板的外形并不限定于矩形、圆形，也可以是三角形、五边形以上的多边形等，只要是不与镜筒内的部件干扰的形状即可。也可以对第二屏蔽部件40使用具有圆形开口的圆形形状的平板。在该情况下，第二屏蔽部件40的厚度、外径、内径可以设为与第三屏蔽部件50相同的程度。

在上述实施方式中，说明了连结第一圆筒部31与第二圆筒部32而成的第一屏蔽部件30，但在能够充分接近消隐孔径阵列基板20地配置的情况下，也可以设为直径一样的圆筒状。

在上述实施方式的描绘装置中，整体消隐器119使多射束整体偏转，因此需要与限制孔径部件116设置某种程度距离地配置于限制孔径部件116的上方。另一方面，第一屏蔽部件30需要具有某种程度的长度，以使磁场不会侵入多射束的轨道。为了满足整体消隐器119的位置与第一屏蔽部件30的长度这两方面的必要条件，鉴于电子镜筒102的尺寸的限制，在本实施方式中，将第一屏蔽部件30设为使第一圆筒部31与内径大于第一圆筒部31的第二圆筒部32连结而成的构成，将整体消隐器119配置于第二圆筒部32的内侧。

也可以利用高磁导率材料将各屏蔽部件相互连结。此时，也可以经由连结部件而连结。

在各屏蔽部件中，为了减少像差、畸变对射束的影响，优选的是将射束所穿过的开口的形状设为圆形。

图8示出设置了第一屏蔽部件30以及第三屏蔽部件50的情况下的射束的累积偏转量的模拟结果。在模拟中，作为分析软件使用Femtet(村田软件股份有限公司制)，根据消隐孔径阵列基板20(消隐孔径阵列芯片及其安装基板)的电路布局，使各电源层的电流路径模型化。另外，能够对来自消隐孔径阵列基板的控制电路的磁场进行吸收的缩小透镜115也被模型化，将实际的电子镜筒102的内部简易模型化。

然后，利用实际的描绘装置测定流经消隐孔径阵列基板20的电流，使用测定电流值来计算电流密度分布，求出累积偏转量。

图8所示的图表的纵轴表示累积偏转量，横轴表示高度方向(Z方向)的位置。Z＝0相当于消隐孔径阵列基板20的位置。根据图8所示的模拟结果，可知累积偏转量被抑制得极小。

另外，本发明并不原样地限定于上述实施方式，在实施阶段，能够在在不脱离其主旨的范围内使构成要素变形而具体化。另外，可以通过上述实施方式所公开的多个构成要素的适当组合来形成各种发明。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。而且，也可以适当组合不同的实施方式中的构成要素。

Claims (16)

1.一种多带电粒子束描绘装置，具备：

消隐孔径阵列基板，设有多个消隐器，该多个消隐器进行构成多射束的多个带电粒子束各自的消隐偏转；以及

第一屏蔽部件，配置于比所述消隐孔径阵列基板靠所述多射束的行进方向的下游侧，具有供所述多射束在内部穿过的圆筒部，由高磁导率材料构成。

2.根据权利要求1所述的多带电粒子束描绘装置，

所述第一屏蔽部件与其他屏蔽部件直接连结，或者经由由高磁导率材料构成的连结部件而连结。

3.根据权利要求1所述的多带电粒子束描绘装置，

还具备平板状的第二屏蔽部件，该第二屏蔽部件配置于比所述消隐孔径阵列基板靠所述多射束的行进方向的上游侧，形成供所述多射束穿过的圆形开口，由高磁导率材料构成。

4.根据权利要求3所述的多带电粒子束描绘装置，

所述第二屏蔽部件在俯视矩形的平板的中央部形成有所述圆形开口，

所述矩形的一边的长度为23mm以上且140mm以下，所述圆形开口的直径为22.6mm以上且50mm以下。

5.根据权利要求3所述的多带电粒子束描绘装置，

所述第二屏蔽部件为圆环状。

6.根据权利要求5所述的多带电粒子束描绘装置，

所述第二屏蔽部件的厚度为0.1mm以上且5mm以下，内径为23mm以上且50mm以下，外径为24mm以上且100mm以下。

7.根据权利要求3所述的多带电粒子束描绘装置，

还具备成型孔径阵列基板，该成型孔径阵列基板包含多个开口，通过带电粒子束的一部分分别穿过该多个开口从而形成所述多射束，

所述第二屏蔽部件配置于所述成型孔径阵列基板与所述消隐孔径阵列基板之间。

8.根据权利要求1所述的多带电粒子束描绘装置，

还具备平板状的第三屏蔽部件，该第三屏蔽部件配置于所述消隐孔径阵列基板与所述第一屏蔽部件之间，形成有供所述多射束穿过的圆形开口，由高磁导率材料构成。

9.根据权利要求8所述的多带电粒子束描绘装置，

所述第三屏蔽部件为圆环状。

10.根据权利要求9所述的多带电粒子束描绘装置，

所述第三屏蔽部件的厚度为0.1mm以上且5mm以下，内径为23mm以上且50mm以下，外径为24mm以上且100mm以下。

11.根据权利要求8所述的多带电粒子束描绘装置，

还具备环状的第四屏蔽部件，该第四屏蔽部件配置于所述消隐孔径阵列基板与所述第三屏蔽部件之间，由高磁导率材料构成。

12.根据权利要求1所述的多带电粒子束描绘装置，

所述第一屏蔽部件具有第一圆筒部以及内径大于该第一圆筒部的第二圆筒部，

所述第一圆筒部的下缘部与所述第二圆筒部的上缘部相连结。

13.根据权利要求12所述的多带电粒子束描绘装置，

所述第一屏蔽部件的厚度为0.1mm以上且5mm以下，所述第一圆筒部的内径为18mm以上且70mm以下，所述第一圆筒部的高度为0.3mm以上且30mm以下，所述第二圆筒部的高度为1mm以上且100mm以下。

14.根据权利要求1所述的多带电粒子束描绘装置，

所述第一屏蔽部件由相对磁导率为1以上的包含铁、镍或者钴的合金构成。

15.根据权利要求14所述的多带电粒子束描绘装置，

所述第一屏蔽部件由坡莫合金构成。

16.根据权利要求3所述的多带电粒子束描绘装置，还具备：

平板状的第三屏蔽部件，配置于所述消隐孔径阵列基板与所述第一屏蔽部件之间，形成有供所述多射束穿过的圆形开口，由高磁导率材料构成；以及

环状的第四屏蔽部件，配置于所述消隐孔径阵列基板与所述第三屏蔽部件之间，由高磁导率材料构成。

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