TW201830452A - 多射束用孔徑套組及多帶電粒子束描繪裝置 - Google Patents

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Abstract

依本發明的一個態樣之多射束用孔徑套組，具備：成形孔徑陣列，形成有複數個第1開口，在包含前述複數個第1開口全體之區域受到從放出部放出之帶電粒子束的照射，前述帶電粒子束的一部分各自通過前述複數個第1開口，藉此形成多射束；及屏蔽板，形成有供通過了前述複數個第1開口的多射束當中各自相對應之射束通過之複數個第2開口；及遮沒孔徑陣列，形成有供通過了前述複數個第1開口及前述複數個第2開口的多射束當中各自相對應之射束通過之複數個第3開口，在各第3開口設有進行射束的遮沒偏向之遮沒器。前述第2開口成為比前述第1開口還廣。

Description

多射束用孔徑套組及多帶電粒子束描繪裝置
本發明有關多射束用孔徑套組及多帶電粒子束描繪裝置。
隨著LSI的高度積體化，對於半導體元件要求之電路線寬正逐年微細化。為了對半導體元件形成期望的電路圖樣，會採用下述手法，即，利用縮小投影型曝光裝置，將形成於石英上之高精度的原圖圖樣(光罩，或特別是用於步進機或掃描機者亦稱為倍縮光罩)縮小轉印至晶圓上。高精度的原圖圖樣，係藉由電子束描繪裝置來描繪，運用所謂的電子束微影技術。 　　使用了多射束的描繪裝置，相較於以一道電子束描繪的情形，能夠一口氣照射較多的射束，故能使產能大幅提升。多射束描繪裝置的一種形態亦即使用了遮沒孔徑陣列之多射束描繪裝置中，例如，是將從1個電子槍放出的電子束通過帶有複數個開口的成形孔徑陣列來形成多射束(複數個電子束)。多射束會通過遮沒孔徑陣列的各個相對應之遮沒器內。遮沒孔徑陣列具備用來將射束予以個別偏向之電極對、及於其間供射束通過用的開口，將電極對(遮沒器)的一方以接地電位固定而將另一方切換成接地電位及其以外的電位，藉此各自個別地進行通過的電子束之遮沒偏向。藉由遮沒器而被偏向的電子束會受遮蔽，未被偏向的電子束會照射至試料上。 　　遮沒孔徑陣列，搭載用來將各遮沒器的電極電位做獨立控制之電路元件。因此，遮沒孔徑陣列晶片是藉由將形成了電路元件的LSI晶片做MEMS加工來形成電極對或開口而作成。亦即，在電極的正下方，射束通過孔的周圍配置電路元件。因此，以成形孔徑陣列形成多射束時，在開口邊緣散射的散射電子，會撞上搭載於遮沒孔徑陣列之電路元件，而有引起電路元件的動作不良之虞。特別是，當在遮沒孔徑位置的電子束的能量有數十keV的情形下，在矽中的電子的射程(range)會達數微米以上，因此撞上電極或開口側壁而反彈的電子會飛入LSI電路中而導致使電路元件帶電。
本發明，提供一種能夠防止在成形孔徑陣列的開口邊緣散射的散射電子照射至遮沒孔徑陣列之多射束用孔徑套組及多帶電粒子束描繪裝置。 　　依本發明的一個態樣之多射束用孔徑套組，具備：成形孔徑陣列，形成有複數個第1開口，在包含前述複數個第1開口全體之區域受到從放出部放出之帶電粒子束的照射，前述帶電粒子束的一部分各自通過前述複數個第1開口，藉此形成多射束；及屏蔽板，形成有供通過了前述複數個第1開口的多射束當中各自相對應之射束通過之複數個第2開口；及遮沒孔徑陣列，形成有供通過了前述複數個第1開口及前述複數個第2開口的多射束當中各自相對應之射束通過之複數個第3開口，在各第3開口設有進行射束的遮沒偏向之遮沒器；前述第2開口比前述第1開口還廣。
以下，基於圖面說明本發明之實施形態。實施形態中，說明使用了電子束作為帶電粒子束的一例之構成。但，帶電粒子束不限於電子束，也可以是離子束等。 　　圖1為實施形態之描繪裝置的概略構成圖。圖1所示之描繪裝置100，為多帶電粒子束描繪裝置的一例。描繪裝置100，具備電子鏡筒102與描繪室103。在電子鏡筒102內，配置有電子槍111、照明透鏡112、孔徑套組S、縮小透鏡115、限制孔徑構件116、對物透鏡117及偏向器118。 　　孔徑套組S，具有成形孔徑陣列10、屏蔽板(第1屏蔽板)20、及遮沒孔徑陣列30。遮沒孔徑陣列30被組裝(搭載)於組裝基板40。在組裝基板40的中央部，形成有用來供電子束(多射束130M)通過之開口42。成形孔徑陣列10將多射束130M成形時，會阻止電子束130的大部分，因此會發熱而熱膨脹。因此成形孔徑陣列10係設置於可動平台上，受到位置調整，以使多射束130M通過遮沒孔徑陣列30的貫通孔。 　　在描繪室103內配置XY平台105。在XY平台105上，配置有於描繪時成為描繪對象基板的光罩等試料101。試料101係包括製造半導體裝置時的曝光用光罩、或供製造半導體裝置的半導體基板(矽晶圓)等。此外，試料101包括已塗布阻劑，但尚未受到任何描繪之光罩底板(mask blanks )。 　　如圖2所示，在成形孔徑陣列10，有縱m列×橫n列(m，n≧2)的開口(第1開口)12以規定之排列間距(pitch)形成。各開口12均以相同尺寸形狀的矩形來形成。開口12的形狀亦可是圓形。電子束130的一部分各自通過該些複數個開口12，藉此形成多射束130M。 　　如圖3所示，在成形孔徑陣列10的下面亦可設有X線屏蔽板50。在X線屏蔽板50，配合成形孔徑陣列10的各開口12的配置位置，形成有電子束通過用的通過孔52。X線屏蔽板50的設置目的，在於使得以成形孔徑陣列10阻止電子束時因制動輻射(braking radiation)而產生的X線衰減，防止對於遮沒孔徑陣列30之對電路的損壞或描繪試料上的阻劑的感光。 　　屏蔽板20，設於成形孔徑陣列10的下方，配合成形孔徑陣列10的各開口12的配置位置而形成有開口(第2開口)22。屏蔽板20例如由矽基板所構成，板厚T1比矽基板中的電子束的射程(約15μm)還大。 　　遮沒孔徑陣列30，設於屏蔽板20的下方，配合成形孔徑陣列10的各開口12的配置位置而形成有通過孔(第3開口)32。在各通過孔32，配置有由成對的2個電極的組所構成之遮沒器34。遮沒器的一方以接地電位被固定，將另一方切換成接地電位及其他電位。通過各通過孔32的電子束，藉由被施加於遮沒器34之電壓而各自獨立地受到偏向。像這樣，複數個遮沒器34，係對通過了成形孔徑陣列10的複數個開口12的多射束130M當中各自相對應的射束進行遮沒偏向。控制遮沒器的電路位於遮沒器的正下方，從BAA晶片的表面(圖1中為下側)起算位於10μm以內，因此若數十keV的能量的電子撞上BAA晶片的表面則電子會到達電路而導致帶電或故障。故，圖1中將BAA晶片的電極及電路存在之面設置於下側(射束的射出側)。 　　從電子槍111(放出部)放出之電子束130，會藉由照明透鏡112而近乎垂直地對成形孔徑陣列10全體做照明。電子束130分別通過成形孔徑陣列10的複數個開口12，藉此形成複數個電子束(多射束)130M。多射束130M，通過屏蔽板20的開口22，通過遮沒孔徑陣列30的各個相對應之遮沒器34內。 　　通過了遮沒孔徑陣列30的多射束130M，會藉由縮小透鏡115而被縮小，朝向限制孔徑構件116的中心的孔行進。此處，藉由遮沒孔徑陣列30的遮沒器34而被偏向的電子束，其位置會偏離限制孔徑構件116的中心的孔，而被限制孔徑構件116遮蔽。另一方面，未受到遮沒器34偏向的電子束，會通過限制孔徑構件116的中心的孔。藉由遮沒器34的ON/OFF，來進行遮沒控制，控制射束的ON/OFF。 　　像這樣，限制孔徑構件116，是將藉由複數個遮沒器34而被偏向成為射束OFF狀態之各射束予以遮蔽。然後，藉由從成為射束ON開始至成為射束OFF為止所形成之通過了限制孔徑構件116的射束，形成1次份的擊發的射束。 　　通過了限制孔徑構件116的多射束，藉由對物透鏡117而被合焦，成為期望縮小率的圖樣像。藉由偏向器118，多射束全體朝同方向被一齊偏向，照射至各射束於試料101上各自之照射位置。當XY平台105在連續移動時，射束的照射位置會受到偏向器118控制，以便追隨XY平台105的移動。 　　一次所照射之多射束，理想上會成為以成形孔徑陣列10的複數個開口12的排列間距乘上上述期望之縮小率而得之間距而並排。描繪裝置100，以連續依序逐一照射擊發射束之逐線掃瞄(raster scan)方式來進行描繪動作，當描繪期望的圖樣時，不需要的射束會藉由遮沒控制而被控制成射束OFF。 　　本實施形態中，如圖3所示，屏蔽板20的開口22的徑(尺寸、尺寸)w2，成為比成形孔徑陣列10的開口12的徑w1還大。開口22的徑w2，較佳是比遮沒孔徑陣列30的開口32的徑w3還小。 　　當將從成形孔徑陣列10至屏蔽板20之高度方向的距離訂為d1、將從成形孔徑陣列10至遮沒孔徑陣列30(遮沒器34的電極的下端)之高度方向的距離訂為d2的情形下，更佳是成為w2＜w3×(d1/d2)。例如，能夠將距離d1訂為10mm、距離d2訂為9mm、徑w1訂為1μm、徑w2訂為8μm、徑w3訂為10μm程度。 　　藉由將開口部22的徑w2訂為這樣的大小，如圖4所示，具有電子束的射程以上的厚度之屏蔽板20，會將當電子束通過成形孔徑陣列10的開口12而形成多射束時因電子束在開口12的邊緣散射而產生之散射電子予以遮蔽，能夠防止散射電子照射至搭載於遮沒孔徑陣列30之電路元件或遮沒器34。如此一來，能夠防止散射電子所造成之電路元件的動作不良產生。此外，當成形孔徑陣列10對於遮沒孔徑陣列30而言未正確地被對位之狀態時(剛開始來自陰極111的電子束放射後會有此情況)，能夠防止多射束130M照射至遮沒孔徑陣列30而產生電路元件的動作不良。另一方面，在成形孔徑陣列10對於遮沒孔徑陣列30而言正確地被對位之狀態下，如前述般屏蔽板20雖會阻止散射電子但不會阻止多射束130M，故屏蔽板20不會對描繪帶來影響。 　　圖1中，屏蔽板20係示意成位於組裝基板40的上方，但屏蔽板20亦可如圖5(a)、5(b)所示，設置於組裝基板40與遮沒孔徑陣列30之間。在此情形下，首先，會將遮沒孔徑陣列30與屏蔽板20，對齊開口32及開口22的位置來接合。接下來，將遮沒孔徑陣列30及屏蔽板20的接合體搭載於組裝基板40，藉由固晶(die bonding)或打線接合(wire bonding)將電路彼此連接。另，圖5(b)揭示遮沒孔徑陣列30成為在一方的面形成有凹部36之薄膜(membrane)構造的例子。 　　如圖6所示，通過了成形孔徑陣列10的開口12a的電子(包含在開口12a散射的電子)當中，通過了和開口12a相對應之屏蔽板20的開口22a的電子，會通過遮沒孔徑陣列30的開口32a，而不會撞上設於遮沒孔徑陣列30之電路元件。 　　但，依照成形孔徑陣列10與屏蔽板20之間隔、屏蔽板20與遮沒孔徑陣列30之間隔、開口22的徑w2的大小、開口32的徑w3的大小的關係而定，如圖6所示，在開口12a的周圍的開口12b散射的電子e1，可能會通過開口22a而照射至遮沒孔徑陣列30。 　　為了遮蔽像這樣斜方向的散射電子e1，如圖7、圖8所示，較佳是在成形孔徑陣列10與屏蔽板20之間，設置預屏蔽板(第2屏蔽板)60。 　　預屏蔽板60，配合成形孔徑陣列10的各開口12的配置位置而形成有開口(第4開口)62。預屏蔽板60例如由矽基板所構成，板厚T2比電子束的射程(約15μm)還大。 　　開口62的徑w4，成為比成形孔徑陣列10的開口12的徑w1還大。此外，開口62的徑w4，較佳是比遮沒孔徑陣列30的開口32的徑w3還小。 　　當將從成形孔徑陣列10至預屏蔽板60之高度方向的距離訂為d3、將從成形孔徑陣列10至遮沒孔徑陣列30(遮沒器34的電極的下端)之高度方向的距離訂為d2的情形下，較佳是成為w4＜w3×(d3/d2)。 　　預屏蔽板60的設置處，凡是在成形孔徑陣列10與屏蔽板20之間則無特別限定。但，相較於如圖9所示將預屏蔽板60設置於成形孔徑陣列10與屏蔽板20之中間點的情形而言，如圖10所示設置於成形孔徑陣列10的鄰近，或如圖11所示設置於屏蔽板20的鄰近，散射電子阻止能力會來得較高。另，圖9～圖11中，將到達遮沒孔徑陣列30之散射電子以實線表示，將藉由預屏蔽板60而被遮蔽之散射電子以虛線表示。 　　此處，所謂將預屏蔽板60設置於成形孔徑陣列10的鄰近，係指例如從成形孔徑陣列10至預屏蔽板60之高度方向的距離d3，為從成形孔徑陣列10至屏蔽板20之高度方向的距離d1的1/4以下。另一方面，所謂將預屏蔽板60設置於屏蔽板20的鄰近，係指例如距離d3為距離d1的3/4以上。 　　如圖12(a)、12(b)所示，屏蔽板20(及預屏蔽板60)，其板厚愈大，散射電子阻止能力愈高。但，開口22的徑w2小，若考量加工的長寬比(aspect ratio)，則難以將屏蔽板20的板厚增大。 　　鑑此，如圖13所示，亦可將形成有徑w2的開口之板厚小的屏蔽板20A(屏蔽薄板)層積複數片，來製作具有高長寬比的開口之屏蔽板。但當有各層的位置錯位的情形下，實質的徑會變得比w2還小。 　　反之，如圖14所示，亦可準備複數片形成有比期望的徑w2還大徑的開口22c之屏蔽板20B(屏蔽薄板)，將開口22c的位置予以錯位而層積，藉此製作具有期望的徑w2的開口之屏蔽板。複數片的屏蔽板20B亦可相隔距離配置。 　　另，本發明並不限定於上述實施形態本身，於實施階段中在不脫離其要旨的範圍內能夠將構成要素變形而予具體化。此外，藉由將上述實施形態中揭示之複數個構成要素予以適當組合，能夠形成種種發明。例如，亦可將實施形態所示之全部構成要素中刪除數個構成要素。又，亦可將不同實施形態之間的構成要素予以適當組合。
10‧‧‧成形孔徑陣列
12(12a、12b)‧‧‧開口(第1開口)
20‧‧‧屏蔽板(第1屏蔽板)
20A、20B‧‧‧屏蔽板(屏蔽薄板)
22(22a、22c)‧‧‧開口(第2開口)
30‧‧‧遮沒孔徑陣列
32(32a)‧‧‧通過孔(第3開口)
34‧‧‧遮沒器
36‧‧‧凹部
40‧‧‧組裝基板
42‧‧‧開口
50‧‧‧X線屏蔽板
52‧‧‧通過孔
60‧‧‧預屏蔽板(第2屏蔽板)
62‧‧‧開口(第4開口)
100‧‧‧描繪裝置
101‧‧‧試料
102‧‧‧電子鏡筒
103‧‧‧描繪室
105‧‧‧XY平台
111‧‧‧電子槍
112‧‧‧照明透鏡
115‧‧‧縮小透鏡
116‧‧‧限制孔徑構件
117‧‧‧對物透鏡
118‧‧‧偏向器
130‧‧‧電子束
130M‧‧‧多射束
S‧‧‧孔徑套組
圖1為依本發明實施形態之多帶電粒子束描繪裝置的概略圖。 　　圖2為成形孔徑陣列的平面圖。 　　圖3為依同實施形態之孔徑套組的截面圖。 　　圖4為藉由屏蔽板而被遮蔽之射束的例子示意圖。 　　圖5(a)、5(b)為屏蔽板的組裝例示意側面圖。 　　圖6為來自斜方向的射束通過屏蔽板之例子示意圖。 　　圖7為依另一實施形態之多帶電粒子束描繪裝置的概略圖。 　　圖8為依另一實施形態之孔徑套組的截面圖。 　　圖9為通過預屏蔽板之射束與被遮蔽之射束的例子示意圖。 　　圖10為通過預屏蔽板之射束與被遮蔽之射束的例子示意圖。 　　圖11為通過預屏蔽板之射束與被遮蔽之射束的例子示意圖。 　　圖12(a)、12(b)為通過屏蔽板之射束與被遮蔽之射束的例子示意圖。 　　圖13為依變形例之屏蔽板的截面圖。 　　圖14為依變形例之屏蔽板的截面圖。

Claims (20)

  1. 一種多射束用孔徑套組，具備： 　　成形孔徑陣列，形成有複數個第1開口，在包含前述複數個第1開口全體之區域受到從放出部放出之帶電粒子束的照射，前述帶電粒子束的一部分各自通過前述複數個第1開口，藉此形成多射束；及 　　第1屏蔽板，形成有供通過了前述複數個第1開口的多射束當中各自相對應之射束通過之複數個第2開口；及 　　遮沒孔徑陣列，形成有供通過了前述複數個第1開口及前述複數個第2開口的多射束當中各自相對應之射束通過之複數個第3開口，在各第3開口設有進行射束的遮沒偏向之遮沒器； 　　前述第2開口比前述第1開口還廣。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之多射束用孔徑套組，其中，前述第2開口比前述第3開口還窄。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之多射束用孔徑套組，其中，當將從前述成形孔徑陣列至前述第1屏蔽板之距離訂為d1、將從前述成形孔徑陣列至前述遮沒孔徑陣列之距離訂為d2、將前述第2開口的徑訂為w2、將前述第3開口的徑訂為w3的情形下，成為w2＜w3×(d1/d2)。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之多射束用孔徑套組，其中，前述第1屏蔽板被接合至前述遮沒孔徑陣列。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之多射束用孔徑套組，其中，前述第1屏蔽板的板厚，比前述第1屏蔽板中的前述帶電粒子束的射程還大。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之多射束用孔徑套組，其中，更具備第2屏蔽板，設於前述成形孔徑陣列與前述第1屏蔽板之間，形成有供通過了前述複數個第1開口的多射束當中各自相對應之射束通過之複數個第4開口。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之多射束用孔徑套組，其中，前述第4開口比前述第1開口還廣。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之多射束用孔徑套組，其中，前述第4開口比前述第3開口還窄。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之多射束用孔徑套組，其中，當將從前述成形孔徑陣列至前述第2屏蔽板之距離訂為d3、將從前述成形孔徑陣列至前述遮沒孔徑陣列之距離訂為d2、將前述第4開口的徑訂為w4、將前述第3開口的徑訂為w3的情形下，成為w4＜w3×(d3/d2)。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之多射束用孔徑套組，其中，前述第1屏蔽板，包含被層積的複數個屏蔽薄板，在各屏蔽薄板形成有開口。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之多射束用孔徑套組，其中，前述複數個屏蔽薄板，係將開口的位置錯開而被層積。
  12. 一種多帶電粒子束描繪裝置，具備： 　　放出部，放出帶電粒子束；及 　　成形孔徑陣列，形成有複數個第1開口，在包含前述複數個第1開口全體之區域受到前述帶電粒子束的照射，前述帶電粒子束的一部分各自通過前述複數個第1開口，藉此形成多射束；及 　　第1屏蔽板，形成有供通過了前述複數個第1開口的多射束當中各自相對應之射束通過之複數個第2開口；及 　　遮沒孔徑陣列，形成有供通過了前述複數個第1開口及前述複數個第2開口的多射束當中各自相對應之射束通過之複數個第3開口，在各第3開口設有進行射束的遮沒偏向之遮沒器； 　　前述第2開口比前述第1開口還廣。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之多帶電粒子束描繪裝置，其中，前述第2開口比前述第3開口還窄。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之多帶電粒子束描繪裝置，其中，前述第1屏蔽板被接合至前述遮沒孔徑陣列。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之多帶電粒子束描繪裝置，其中，前述第1屏蔽板的板厚，比前述第1屏蔽板中的前述帶電粒子束的射程還大。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之多帶電粒子束描繪裝置，其中，更具備第2屏蔽板，設於前述成形孔徑陣列與前述第1屏蔽板之間，形成有供通過了前述複數個第1開口的多射束當中各自相對應之射束通過之複數個第4開口。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之多帶電粒子束描繪裝置，其中，前述第4開口比前述第1開口還廣。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之多帶電粒子束描繪裝置，其中，前述第4開口比前述第3開口還窄。
  19. 如申請專利範圍第12項所述之多帶電粒子束描繪裝置，其中，前述第1屏蔽板，包含被層積的複數個屏蔽薄板，在各屏蔽薄板形成有開口。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之多帶電粒子束描繪裝置，其中，前述複數個屏蔽薄板，係將開口的位置錯開而被層積。
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