TW201832264A - 多帶電粒子束描繪裝置及其調整方法 - Google Patents

多帶電粒子束描繪裝置及其調整方法 Download PDF

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Abstract

依本發明一態樣之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，形成有複數個開口部，前述帶電粒子束通過前述複數個開口部，藉此形成多射束；及遮沒孔徑陣列，配置有複數個遮沒器，該複數個遮沒器進行前述多射束當中各自相對應之射束的遮沒偏向；及限制孔徑構件，將藉由前述複數個遮沒器而偏向成為射束OFF狀態之各射束予以遮蔽；平台，載置供前述多射束照射之基板；及校準部，配置於前述放出部與前述成形孔徑陣列之間，具有孔徑、及設於該孔徑而檢測帶電粒子之檢測器、及調整往該孔徑之前述帶電粒子束的入射角之校準線圈；及特徵量計算部，由以前述檢測器的檢測值為基礎之校準掃描像，計算示意前述帶電粒子束的往前述孔徑之入射角的垂直程度之特徵量；及線圈控制部，基於前述特徵量來控制前述校準線圈的激磁值。

Description

多帶電粒子束描繪裝置及其調整方法
本發明有關多帶電粒子束描繪裝置及其調整方法。
隨著LSI的高度積體化，半導體元件之電路線寬年年持續地微細化。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。舉例來說，有使用多射束的描繪裝置。藉由使用多射束，相較於以一道電子束描繪的情形，能夠一口氣(一次的擊發)照射較多的射束，故能使產出大幅提升。多射束方式之描繪裝置中，例如會使從電子槍放出的電子束通過具有複數個孔之成形孔徑陣列而形成多射束，然後以遮沒孔徑陣列進行各射束的遮沒控制，未被遮蔽的各射束則被光學系統縮小，並照射至被載置於可移動的平台上之基板。 　　在電子槍與成形孔徑陣列之間，設有具有校準線圈及孔徑而調整電子束的光軸之校準機構。藉由校準線圈調整光軸，通過了孔徑的電子束，將成形孔徑陣列予以照明。在成形孔徑陣列，複數個孔以規定的排列間距形成為矩陣狀，藉由電子束通過該些複數個孔，而形成多射束。照射至基板的射束陣列(多射束)，理想上會成為以成形孔徑陣列的複數個孔的排列間距乘上期望的縮小率而得之間距而並排。 　　校準機構中的電子束之光軸調整中，以電子束會垂直入射至孔徑之方式來調整入射角是特別重要的。若入射角的調整不充分，則照射至基板的射束陣列會發生欠缺，會對射束形狀的測定／評估造成影響，成為描繪精度提升的阻礙。
本發明提供一種於多射束光學系統設定時能夠精度良好地調整光軸之多帶電粒子束描繪裝置及其調整方法。 　　依本發明一態樣之多帶電粒子束描繪裝置，係具備：放出部，放出帶電粒子束；及成形孔徑陣列，形成有複數個開口部，前述帶電粒子束通過前述複數個開口部，藉此形成多射束；及遮沒孔徑陣列，配置有複數個遮沒器，該複數個遮沒器進行前述多射束當中各自相對應之射束的遮沒偏向；及限制孔徑構件，將藉由前述複數個遮沒器而偏向成為射束OFF狀態之各射束予以遮蔽；平台，載置供前述多射束照射之基板；及校準部，配置於前述放出部與前述成形孔徑陣列之間，具有孔徑、及設於該孔徑而檢測帶電粒子之檢測器、及調整往該孔徑之前述帶電粒子束的入射角之校準線圈；及特徵量計算部，由以前述檢測器的檢測值為基礎之校準掃描像，計算示意前述帶電粒子束的往前述孔徑之入射角的垂直程度之特徵量；及線圈控制部，基於前述特徵量來控制前述校準線圈的激磁值。
以下，基於圖面說明本發明之實施形態。 　　圖1為本發明實施形態之多帶電粒子束描繪裝置的概略圖。本實施形態中，作為帶電粒子束的一例，係以使用了電子束之構成來做說明。但，帶電粒子束不限於電子束，也可以是離子束等其他帶電粒子束。 　　此描繪裝置，具備對描繪對象的基板24照射電子束而描繪期望的圖樣之描繪部W、及控制描繪部W的動作之控制部C。 　　描繪部W，具備電子束鏡筒2與描繪室20。在電子束鏡筒2內，配置有電子槍4、照明透鏡系統6、成形孔徑陣列8、遮沒孔徑陣列10、縮小透鏡12、限制孔徑構件14、對物透鏡16、偏向器18、及校準機構(校準部)40。 　　照明透鏡系統6，具有電子透鏡6a及6b。電子透鏡6b，於從電子槍4放出的電子束30的射束進行方向，是配置於比電子透鏡6a還後側(下游側)。 　　校準機構40，設於電子槍4與成形孔徑陣列8之間，具有校準線圈42、44及46，及在中央部形成有圓形的孔之孔徑48。 　　校準線圈42，調整電子束30的往電子透鏡6a之入射位置。校準線圈44，調整電子束30的往孔徑48之入射角。校準線圈46，調整電子束30的往孔徑48之入射位置。 　　在孔徑48，設有檢測未通過中央部的孔而被孔徑48遮蔽的電子(射束電流)之檢測器。 　　在描繪室20內配置XY平台22。在XY平台22上，載置有描繪對象的基板24。作為描繪對象的基板24，例如包含晶圓、或包含利用以準分子雷射為光源之步進機或掃描機等縮小投影型曝光裝置或極紫外線曝光裝置(EUV)來將圖樣轉印至晶圓之曝光用光罩。 　　從電子槍4(放出部)放出的電子束30，會藉由校準機構40而被調整光軸，通過孔徑48，近乎垂直地將成形孔徑陣列8予以照明。圖2為成形孔徑陣列8的構成示意概念圖。在成形孔徑陣列8，有縱(y方向)m列×橫(x方向)n列(m，n≧2)的孔(開口部)80以規定之排列間距形成為矩陣狀。各孔80均形成為相同尺寸形狀的矩形或圓形。 　　電子束30，將包含成形孔徑陣列8的所有孔80之區域予以照明。電子束30的一部分分別通過該些複數個孔80，藉此會形成如圖1所示般的多射束30a～30e。 　　孔80的排列方式，不限於如圖2所示般配置成縱橫為格子狀之情形。例如，於縱方向鄰接之孔彼此亦可以交錯狀參差配置。 　　在遮沒孔徑陣列10，係配合成形孔徑陣列8的各孔80的配置位置而形成貫通孔，在各貫通孔，各自配置有由成對的2個電極所構成之遮沒器。通過各貫通孔的電子束30a～30e，會各自獨立地藉由遮沒器施加之電壓而被偏向。藉由此偏向，各射束受到遮沒控制。像這樣，藉由遮沒孔徑陣列10，對通過了成形孔徑陣列8的複數個孔80之多射束的各射束進行遮沒偏向。 　　通過了遮沒孔徑陣列10的多射束30a～30e，藉由縮小透鏡12，各者的射束尺寸及排列間距會被縮小，朝向形成於限制孔徑構件14的中心的孔行進。 　　藉由遮沒孔徑陣列10的遮沒器而被偏向的電子束，其位置會位移而偏離限制孔徑構件14的孔，而被限制孔徑構件14遮蔽。另一方面，未受到遮沒孔徑陣列10的遮沒器偏向的電子束，會通過限制孔徑構件14的孔。 　　像這樣，限制孔徑構件14，是將藉由遮沒孔徑陣列10的電極而被偏向成為射束OFF狀態之各射束加以遮蔽。然後，從成為射束ON開始至成為射束OFF為止通過了限制孔徑構件14的射束，便成為1次份的擊發的射束。 　　通過了限制孔徑構件14的多射束30a～30e，藉由對物透鏡16而被合焦，成為期望縮小率的圖樣像。通過了限制孔徑構件14的各射束(多射束全體)，會藉由偏向器18朝同方向被一齊偏向，照射至基板24。 　　一次所照射之多射束，理想上會成為以成形孔徑陣列8的複數個孔80的排列間距乘上上述期望之縮小率而得之間距而並排。此描繪裝置，係以連續依序逐漸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，因應圖樣不同，必要的射束會藉由遮沒控制而被控制成射束ON。當XY平台22在連續移動時，射束的照射位置會受到偏向器18控制，以便追隨XY平台22的移動。 　　控制部C，具有控制計算機50、記憶裝置52、線圈控制電路54、控制電路56、及訊號取得電路58。控制計算機50，從記憶裝置52取得描繪資料，對描繪資料進行複數段的資料變換處理來生成裝置固有的擊發資料，輸出至控制電路56。擊發資料中，定義著各擊發的照射量及照射位置座標等。 　　控制電路56，控制描繪部W的各部而進行描繪處理。例如，控制電路56，將各擊發的照射量除以電流密度來求出照射時間t，當進行相對應的擊發時，以僅於照射時間t設為射束ON之方式，對遮沒孔徑陣列10的相對應的遮沒器施加偏向電壓。 　　此外，控制電路56，演算偏向量使得各射束被偏向至擊發資料所示之位置(座標)，並對偏向器18施加偏向電壓。藉此，該次被擊發之多射束會受到一齊偏向。 　　校準機構40中，以電子束30會垂直入射至孔徑48之方式，以校準線圈44進行調整。若往孔徑48之電子束30的入射角的調整不充分，則無法以電子束30照明成形孔徑陣列8的所有的孔80，照射至基板24的多射束(射束陣列)可能會發生欠缺。 　　鑑此，本實施形態中，是計算示意電子束30的往孔徑48之入射角的垂直程度之特徵量，基於算出的特徵量來調整光軸。 　　此描繪裝置中，控制計算機50，能夠透過訊號取得電路58取得設於孔徑48之檢測器的檢測值，而生成將電子束30通過孔徑48的孔部分之狀態予以圖像化而成之校準掃描像。此校準掃描像，當電子束30近乎垂直入射至孔徑48的情形下，如圖3(a)所示，相當於孔徑48的孔部分之處，會成為近乎亮度均一的圓形。另一方面，當電子束30的入射角的垂直程度小的情形下，如圖3(b)所示，相當於孔徑48的孔部分之處的亮度分布會發生偏頗。 　　著眼於這樣的特徵，本實施形態中，控制計算機50的特徵量計算部51，是將得到的校準掃描像的亮度(濃淡)的重心與校準掃描像的中心之位置偏差量，計算作為示意亮度的均一度之特徵量。例如，圖3(a)的校準掃描像中，亮度的重心與校準掃描像的中心近乎位於同一位置，位置偏差量極小。圖3(c)，為在圖3(b)的校準掃描像追加了亮度的重心P1、與校準掃描像的中心P2之圖。如圖3(c)所示，當電子束30的入射角的垂直程度小的情形下，亮度的重心P1與校準掃描像的中心P2之位置偏差量大。 　　藉由改變對校準線圈44激磁之激磁值(線圈值)，能夠朝在水平面內正交之第1方向及第2方向(例如x方向及y方向)調整電子束的光軸的斜率。圖4揭示當將光軸朝x方向及y方向逐漸改變的情形下之各線圈值下的校準掃描像的例子。圖4例子中，右上的校準掃描像的亮度成為最均一。圖5為以等高線表示當將光軸朝x方向及y方向逐漸改變的情形下之特徵量的變化的圖。 　　於光軸調整中，首先，特徵量計算部51，計算目前的設定下的特徵量(第1特徵量)。接著，線圈控制電路54控制線圈值，令光軸朝x方向變化一定量，特徵量計算部51計算特徵量(第2特徵量)，算出特徵量的變化量(第1特徵量與第2特徵量之差)。 　　接下來，線圈控制電路54控制線圈值，令光軸朝y方向變化一定量，特徵量計算部51計算特徵量(第3特徵量)，算出特徵量的變化量(第2特徵量與第3特徵量之差)。 　　特徵量計算部51，由特徵量的變化量，決定線圈值的變化量，通知給線圈控制電路54。線圈控制電路54，基於受通知的變化量，控制校準線圈44的線圈值。例如，特徵量計算部51，當特徵量增加了的情形下，令光軸朝反方向變化。此外，特徵量計算部51，是和特徵量的變化量成比例，來決定線圈值的變化量。 　　特徵量的變化量成為規定值以下之前，或特徵量成為規定值以下之前，反覆做特徵量之計算及線圈值之控制。如此一來，特徵量會變小，亦即校準掃描像的中心與亮度的重心會成為近乎同一位置，便能調整使得電子束30會垂直入射至孔徑48。 　　像這樣，按照本實施形態，是計算示意在孔徑48的校準掃描像的亮度的均一度之特徵量，基於此特徵量來調整光軸，因此能夠以電子束30會垂直入射至孔徑48之方式來精度良好地調整光軸。如此一來，會防止照射至基板24的射束陣列發生欠缺，能夠使描繪精度提升。 　　上述實施形態中，是將校準掃描像的亮度的均一度訂為特徵量，但特徵量並不限定於此。例如，亦可將校準掃描像的面積(校準掃描像中具有一定以上的濃度之區域的面積)訂為特徵量。 　　例如，圖4所示之各校準掃描像中的面積，為圖6所示之斜線部分。當電子束30近乎垂直入射至孔徑48的情形下面積大，當電子束30的入射角的垂直程度小的情形下面積會變小。 　　如同上述實施形態般，於光軸調整中，反覆做特徵量(面積)之計算及線圈值之控制，直到特徵量的變化量成為規定值以下，或特徵量成為規定值以上。如此一來，校準掃描像的面積會變大，便能調整使得電子束30會垂直入射至孔徑48。 　　此外，亦可將校準掃描像的亮度(校準掃描像中具有一定以上的濃度之區域的亮度的合計值)訂為特徵量。 　　包含特徵量計算部51在內之控制計算機50的各功能，可以硬體來構成，亦可以軟體來構成。當以軟體構成的情形下，亦可將實現控制計算機50的至少一部分功能之程式存放於CD-ROM等記錄媒體，並令電腦讀入以執行。記錄媒體，不限定於磁碟或光碟等可裝卸者，亦可為硬碟裝置或記憶體等固定型的記錄媒體。 　　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。
2‧‧‧電子束鏡筒
4‧‧‧電子槍
6‧‧‧照明透鏡系統
6a、6b‧‧‧電子透鏡
8‧‧‧成形孔徑陣列
10‧‧‧遮沒孔徑陣列
12‧‧‧縮小透鏡
14‧‧‧限制孔徑構件
16‧‧‧對物透鏡
18‧‧‧偏向器
20‧‧‧描繪室
22‧‧‧XY平台
24‧‧‧基板
30‧‧‧電子束
30a～30e‧‧‧多射束
40‧‧‧校準機構(校準部)
42、44、46‧‧‧校準線圈
48‧‧‧孔徑
50‧‧‧控制計算機
51‧‧‧特徵量計算部
52‧‧‧記憶裝置
54‧‧‧線圈控制電路
56‧‧‧控制電路
58‧‧‧訊號取得電路
80‧‧‧孔(開口部)
C‧‧‧控制部
W‧‧‧描繪部
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為成形孔徑陣列的概略圖。 　　圖3(a)～3(c)為校準掃描像的例子示意圖。 　　圖4為各線圈值下的校準掃描像的例子示意圖。 　　圖5為以等高線表示特徵量(亮度的均一度)的變化之圖。 　　圖6為各線圈值下的校準掃描像的面積示意模型圖。

Claims (10)

  1. 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，形成有複數個開口部，前述帶電粒子束通過前述複數個開口部，藉此形成多射束；及 　　遮沒孔徑陣列，配置有複數個遮沒器，該複數個遮沒器進行前述多射束當中各自相對應之射束的遮沒偏向；及 　　平台，載置供前述多射束照射之基板；及 　　校準部，配置於前述放出部與前述成形孔徑陣列之間，具有孔徑、及設於該孔徑而檢測帶電粒子之檢測器、及調整往該孔徑之前述帶電粒子束的入射角之校準線圈；及 　　特徵量計算部，由以前述檢測器的檢測值為基礎之校準掃描像，計算示意前述帶電粒子束的往前述孔徑之入射角的垂直程度之特徵量；及 　　線圈控制部，基於前述特徵量來控制前述校準線圈的激磁值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之多帶電粒子束描繪裝置，其中，前述特徵量計算部，計算示意前述校準掃描像的亮度的均一度之值，作為前述特徵量。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之多帶電粒子束描繪裝置，其中，前述特徵量計算部，計算前述校準掃描像的亮度的重心與該校準掃描像的中心之位置偏差量，作為前述特徵量， 　　前述線圈控制部，以前述位置偏差量會變小之方式來控制前述校準線圈的激磁值。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之多帶電粒子束描繪裝置，其中，前述特徵量計算部，計算前述校準掃描像的面積，作為前述特徵量， 　　前述線圈控制部，以前述面積會變大之方式來控制前述校準線圈的激磁值。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之多帶電粒子束描繪裝置，其中，前述特徵量計算部，計算前述校準掃描像中具有一定以上的濃度之區域的亮度的合計值，作為前述特徵量， 　　前述線圈控制部，以前述合計值會變大之方式來控制前述校準線圈的激磁值。
  6. 一種多帶電粒子束描繪裝置的調整方法，具備：放出帶電粒子束之工程；及 　　前述帶電粒子束通過孔徑之工程；及 　　通過了前述孔徑的前述帶電粒子束，通過成形孔徑陣列的複數個開口部而形成多射束之工程；及 　　對被載置於平台上的基板照射前述多射束之工程；及 　　由以設於前述孔徑的檢測器檢測出的帶電粒子來作成校準掃描像之工程；及 　　由前述校準掃描像，計算示意前述帶電粒子束的往前述孔徑之入射角的垂直程度之特徵量之工程；及 　　基於前述特徵量來調整往前述孔徑之前述帶電粒子束的入射角之工程。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之多帶電粒子束描繪裝置的調整方法，其中，計算示意前述校準掃描像的亮度的均一度之值，作為前述特徵量。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之多帶電粒子束描繪裝置的調整方法，其中，計算前述校準掃描像的亮度的重心與該校準掃描像的中心之位置偏差量，作為前述特徵量， 　　以前述位置偏差量會變小之方式來控制前述校準線圈的激磁值。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之多帶電粒子束描繪裝置的調整方法，其中，計算前述校準掃描像的面積，作為前述特徵量， 　　以前述面積會變大之方式來控制前述校準線圈的激磁值。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之多帶電粒子束描繪裝置的調整方法，其中，計算前述校準掃描像中具有一定以上的濃度之區域的亮度的合計值，作為前述特徵量， 　　以前述合計值會變大之方式來控制前述校準線圈的激磁值。
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