TW201921403A - 帶電粒子束描繪裝置及遮沒電路的故障診斷方法 - Google Patents

帶電粒子束描繪裝置及遮沒電路的故障診斷方法

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Abstract

本發明有關帶電粒子束描繪裝置及遮沒電路的故障診斷方法。 　　依實施形態之帶電粒子束描繪裝置，具備：放出部，放出帶電粒子束；及遮沒偏向器，藉由遮沒電壓的施加來將前述帶電粒子束偏向，進行射束的遮沒控制；及遮沒電路，對前述遮沒偏向器施加前述遮沒電壓；及平台，供受到前述帶電粒子束照射之基板載置；及標記，設於前述平台上；及檢測器，藉由前述帶電粒子束對於前述標記之照射，來檢測前述帶電粒子束的照射位置；及診斷部，相對於前述標記將前述帶電粒子束設為規定的失焦狀態，比較當在第1照射條件下以前述帶電粒子束掃描了前述標記的情形下藉由前述檢測器檢測之第1照射位置、及當在令照射時間及安定時間的至少任一者從該第1照射條件變動而成之第2照射條件下以前述帶電粒子束掃描了前述標記的情形下藉由前述檢測器檢測之第2照射位置之差分，當該差分為規定值以上的情形下便診斷在前述遮沒電路發生故障。

Description

帶電粒子束描繪裝置及遮沒電路的故障診斷方法
本發明有關帶電粒子束描繪裝置及遮沒電路的故障診斷方法。
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。 　　電子束描繪裝置，是藉由偏向器令電子束偏向來進行描繪。偏向器所致之射束偏向的任務，例如有射束擊發的形狀或尺寸之控制、擊發位置之控制、切換射束的ON/ OFF之遮沒控制等。 　　當施加於遮沒偏向器之遮沒電壓為第1規定值(例如5V)的情形下，射束全體會以被遮沒孔徑遮蔽之方式受到偏向，成為射束OFF的狀態。當遮沒電壓為第2規定值(例如0V)的情形下，射束會通過遮沒孔徑的開口，成為射束ON的狀態。 　　對遮沒偏向器施加電壓之遮沒電路，具有DAC(數位/類比轉換器)放大器等的類比電路。若在此類比電路發生異常，則無法將遮沒電壓整定成規定值，而會產生誤差。遮沒電壓的誤差，會造成照射量不足或射束軸的傾斜發生，使得描繪精度降低。類比電路的異常大多發現得慢，例如亦有在電子束描繪裝置無法發現異常，而在描繪出的光罩之缺陷檢查、或下一工程以後(例如晶圓工程)中於數週後才發覺異常之情形。在該情形下，直到發覺異常以前已經生產了大量的不良光罩。 　　照射量不足會使得描繪圖樣的尺寸變化。雖可設想由圖樣尺寸來偵測遮沒電路的異常發生有無，但當控制射束擊發的尺寸之成形偏向電路故障了的情形下亦會發生同樣的圖樣尺寸變化，因此難以掌握遮沒電路中的異常發生。
本發明提供一種能夠迅速地檢測遮沒電路的故障之帶電粒子束描繪裝置及遮沒電路的故障診斷方法。 　　依本發明一態樣之帶電粒子束描繪裝置，具備：放出部，放出帶電粒子束；及遮沒偏向器，藉由遮沒電壓的施加來將前述帶電粒子束偏向，進行射束的遮沒控制；及遮沒電路，對前述遮沒偏向器施加前述遮沒電壓；及平台，供受到前述帶電粒子束照射之基板載置；及標記，設於前述平台上；及檢測器，藉由前述帶電粒子束對於前述標記之照射，來檢測前述帶電粒子束的照射位置；及診斷部，相對於前述標記將前述帶電粒子束設為規定的失焦狀態，比較當在第1照射條件下以前述帶電粒子束掃描了前述標記的情形下藉由前述檢測器檢測之第1照射位置、及當在令照射時間及安定時間的至少任一者從該第1照射條件變動而成之第2照射條件下以前述帶電粒子束掃描了前述標記的情形下藉由前述檢測器檢測之第2照射位置之差分，當該差分為規定值以上的情形下便診斷在前述遮沒電路發生故障。
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為本發明實施形態之電子束描繪裝置的概略圖。圖1所示之描繪裝置1，為可變成形型之描繪裝置，具備了對描繪對象的基板56照射電子束而描繪期望的圖樣之描繪部30、及控制描繪部30的動作之控制部10。 　　描繪部30具備電子鏡筒32與描繪室34。在電子鏡筒32內，配置有電子槍40、遮沒孔徑41、第1成形孔徑42、第2成形孔徑43、遮沒偏向器44、成形偏向器45、對物偏向器46、照明透鏡47、投影透鏡48、及對物透鏡49。對物透鏡49，為可將焦點位置於Z軸方向調整之動態對焦透鏡(dynamic focus lens)。 　　在描繪室34內，配置有配置成可移動之平台50。平台50，在水平面內朝彼此正交之X方向及Y方向移動。在平台50上，載置基板56。基板56中，例如為製造半導體裝置時的曝光用光罩、光罩底板、或供製造半導體裝置的半導體基板(矽晶圓)等。此外，在平台50上，設有標記54。標記54，呈十字形狀或點形狀，為鉭或鎢等重金屬形成於矽基板上而成之物。 　　在平台50的上方，設有藉由對於標記54之電子束B的照射，來檢測電子束B的照射位置(射束位置)之照射位置檢測器52。作為照射位置檢測器52，例如能夠使用標記54藉由電子束B而被掃描，將藉由標記54而被反射的反射電子予以檢測作為電流值之電子檢測器。檢測出的射束位置，被通知給後述的控制計算機11的異常診斷部14。 　　控制部10，具有控制計算機11、記憶裝置18、遮沒電路20、透鏡控制電路22等。控制計算機11，具有擊發資料生成部12、描繪控制部13、及異常診斷部14。控制計算機11的各部的輸出入資料或演算中的資料會適當被存儲於記憶體(圖示略)。 　　控制計算機11的各部，可藉由硬體來構成，亦可藉由軟體來構成。當由軟體構成的情形下，亦可將實現至少一部分功能之程式存放於CD-ROM等的記錄媒體，並令具有電子電路的電腦讀入以執行。 　　記憶裝置18(記憶部)，存儲將配置了設計上的圖形圖樣之佈局資料變換成可輸入至描繪裝置1的格式而成之描繪資料。 　　擊發資料生成部12，從記憶裝置18讀出描繪資料，進行複數段的資料變換處理，生成裝置固有的擊發資料。擊發資料中，例如定義著圖形種類、圖形尺寸、照射位置、照射時間等。描繪控制部13，基於擊發資料來控制描繪部30而進行描繪處理。 　　遮沒電路20，將從控制計算機11輸出的遮沒訊號做數位/類比變換，並放大，而輸出施加於遮沒偏向器44之遮沒電壓。藉由此遮沒電壓，進行電子束的遮沒偏向，切換射束的ON/OFF，控制各擊發的照射時間(擊發時間)。 　　透鏡控制電路22，控制對物透鏡49的激磁電流，調整電子束B的對焦位置。 　　圖1中，記載了用以說明實施形態所必須之構成。對描繪裝置1而言，通常也可具備必要的其他構造。 　　從設於電子鏡筒32內的電子槍40放出的電子束B，當通過遮沒偏向器44內時，藉由遮沒偏向器44，在射束ON的狀態下通過遮沒孔徑41，在射束OFF的狀態下則以射束全體被遮沒孔徑41遮蔽之方式受到偏向。從射束OFF的狀態變為射束ON，其後再變為射束OFF為止前通過了遮沒孔徑41的電子束B，便成為1次電子束的擊發。 　　藉由通過遮沒偏向器44及遮沒孔徑41而生成之各擊發的電子束B，會藉由照明透鏡47而照射至具有矩形的開口42a(參照圖2)之第1成形孔徑42。藉由通過第1成形孔徑42的開口42a，電子束B被成形為矩形。 　　通過了第1成形孔徑42的第1成形孔徑像之電子束，會藉由投影透鏡48而被投影至第2成形孔徑43上。第2成形孔徑43上的第1孔徑像的位置，藉由成形偏向器45而受到控制。如此一來，便能使得通過第2成形孔徑43的開口43a之電子束的形狀與尺寸變化(進行可變成形)。 　　通過了第2成形孔徑43的電子束，會藉由對物透鏡49而合焦，藉由對物偏向器46而受到偏向，照射至XY平台50上的基板56的期望位置。 　　當射束ON時的施加於遮沒偏向器44之遮沒電壓為正常值(例如0V)的情形下，如圖3(a)所示，射束B1會對於基板56(近乎)垂直地照射。另一方面，當在遮沒電路20的類比部發生了故障/異常的情形下，遮沒電壓會產生誤差，如圖3(b)所示，射束B2的射束軸會傾斜。 　　如圖4所示，在射束被對焦到的基板56的表面位置(Z=0)，不論有無射束軸的傾斜，射束位置均會成為相同，因此無法偵測遮沒電路20的故障。但，在失焦的狀態(Z≠0)下，射束位置會因射束軸的傾斜的有無而變化。此外，若遮沒電壓相異，則射束軸的傾斜會相異，射束位置會變化。圖4揭示遮沒電壓α的情形下之射束Bα、及遮沒電壓β的情形下之射束Bβ。 　　當在遮沒電路20發生故障的情形下，若改變照射時間比率(=擊發時間/(擊發時間+安定時間))，則遮沒電壓的誤差亦會變化。本實施形態中，是在失焦的狀態下，改變照射時間比率的條件來測定射束位置，當射束位置有規定值以上的差距的情形下，判定在遮沒電路20發生故障。 　　利用圖5所示流程圖說明遮沒電路20的故障診斷方法。另，此故障診斷，是於描繪處理中定期地進行。遮沒電路20的故障有各式各樣的因素，例如DAC放大器的異常、或發生接觸電阻等。 　　將對物透鏡49的焦點位置挪移，將焦點位置設定於和標記54的表面相異之位置(步驟S1)。 　　令照射條件變動，藉由電子束掃描(scan)標記54。照射條件，是藉由令擊發時間(描繪時間)與安定時間之比率變化來使其變動。首先，將照射條件訂為第1條件而藉由電子束掃描標記54(步驟S2)。第1條件，例如為擊發時間400ns、安定時間400ns。照射位置檢測器52，檢測反射電子，測定射束位置a(步驟S3)。 　　將照射條件訂為第2條件而藉由電子束掃描標記54(步驟S4)。第2條件，例如為擊發時間256ns、安定時間64ns。照射位置檢測器52，檢測反射電子，測定射束位置b(步驟S5)。 　　本實施形態中，雖是令擊發時間與安定時間之比率變動，但藉由令擊發時間及安定時間的至少任一者變動便能使照射條件變動。 　　異常診斷部14，求出射束位置a與射束位置b之差分(誤差)。當差分為規定值以上的情形下(步驟S6_Yes)，意味射束軸有傾斜，因此判定在遮沒電路發生了故障(步驟S7)。異常診斷部14，通報故障發生。 　　當射束位置a與射束位置b之差分為未滿規定值的情形下(步驟S6_No)，異常診斷部14判定在遮沒電路沒有故障(步驟S8)。將對物透鏡49的焦點位置對齊基板56的表面高度，繼續/重啟描繪處理(步驟S9)。 　　像這樣按照本實施形態，在失焦的狀態下，藉由相異的照射條件(照射時間比率)來掃描標記54而求出射束位置的差分，藉此便能容易且迅速地檢測射束軸的傾斜的有無，亦即遮沒電路20的故障的有無。 　　上述實施形態中，雖說明了將對物透鏡49的焦點位置挪移而掃描標記54之例子，但當平台50可於Z軸方向(高度方向)移動的情形下，亦可改變平台高度來實現失焦的狀態。 　　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。
1‧‧‧描繪裝置
10‧‧‧控制部
11‧‧‧控制計算機
12‧‧‧擊發資料生成部
13‧‧‧描繪控制部
14‧‧‧異常診斷部
18‧‧‧記憶裝置
20‧‧‧遮沒電路
22‧‧‧透鏡控制電路
30‧‧‧描繪部
32‧‧‧電子鏡筒
34‧‧‧描繪室
40‧‧‧電子槍
41‧‧‧遮沒孔徑
42‧‧‧第1成形孔徑
42a‧‧‧(第1成形孔徑42的)開口
43‧‧‧第2成形孔徑
43a‧‧‧(第2成形孔徑43的)開口
44‧‧‧遮沒偏向器
45‧‧‧成形偏向器
46‧‧‧對物偏向器
47‧‧‧照明透鏡
48‧‧‧投影透鏡
49‧‧‧對物透鏡
50‧‧‧平台
52‧‧‧照射位置檢測器
54‧‧‧標記
56‧‧‧基板
B‧‧‧電子束
圖1為依本發明實施形態之電子束描繪裝置的概略圖。 　　圖2為電子束的可變成形說明圖。 　　圖3(a)為正常時的射束軌道示意圖，圖3(b)為遮沒電壓產生誤差的情形下之射束軌道示意圖。 　　圖4為射束軌道的例子示意圖。 　　圖5為依同實施形態之遮沒電路的故障診斷方法說明流程圖。

Claims (9)

  1. 一種帶電粒子束描繪裝置，具備： 　　放出部，放出帶電粒子束；及 　　遮沒偏向器，藉由遮沒電壓的施加來將前述帶電粒子束偏向，進行射束的遮沒控制；及 　　遮沒電路，對前述遮沒偏向器施加前述遮沒電壓；及 　　平台，供受到前述帶電粒子束照射之基板載置；及 　　標記，設於前述平台上；及 　　檢測器，藉由前述帶電粒子束對於前述標記之照射，來檢測前述帶電粒子束的照射位置；及 　　診斷部，相對於前述標記將前述帶電粒子束設為規定的失焦狀態，比較當在第1照射條件下以前述帶電粒子束掃描了前述標記的情形下藉由前述檢測器檢測之第1照射位置、及當在令照射時間及安定時間的至少任一者從該第1照射條件變動而成之第2照射條件下以前述帶電粒子束掃描了前述標記的情形下藉由前述檢測器檢測之第2照射位置之差分，當該差分為規定值以上的情形下便診斷在前述遮沒電路發生故障。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之帶電粒子束描繪裝置，其中，更具備：透鏡，調整照射至前述基板或前述標記之前述帶電粒子束的焦點位置。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之帶電粒子束描繪裝置，其中，前述第1照射條件和前述第2照射條件，係前述照射時間與前述安定時間之比率相異。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之帶電粒子束描繪裝置，其中，藉由前述平台於高度方向移動，來相對於前述標記將前述帶電粒子束設為規定的失焦狀態。
  5. 一種遮沒電路的故障診斷方法，具備： 　　使用遮沒電路對遮沒偏向器施加遮沒電壓，切換帶電粒子束的ON/OFF來進行遮沒控制之工程；及 　　相對於在供描繪對象的基板載置之平台上設置之標記將前述帶電粒子束設為規定的失焦狀態，在第1照射條件下以前述帶電粒子束掃描前述標記，檢測前述帶電粒子束的第1照射位置之工程；及 　　在前述規定的失焦狀態下，在令照射時間及安定時間的至少任一者從前述第1照射條件變動而成之第2照射條件下以前述帶電粒子束掃描前述標記，檢測前述帶電粒子束的第2照射位置之工程；及 　　比較前述第1照射位置與前述第2照射位置之差分，當該差分為規定值以上的情形下便診斷在前述遮沒電路發生故障之工程。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之遮沒電路的故障診斷方法，其中，於以前述帶電粒子束掃描前述標記之前，使用對物透鏡來改變前述帶電粒子束的焦點位置。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之遮沒電路的故障診斷方法，其中，前述第1照射條件和前述第2照射條件，係前述照射時間與前述安定時間之比率相異。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之遮沒電路的故障診斷方法，其中，藉由將前述平台於高度方向移動，來相對於前述標記將前述帶電粒子束設為規定的失焦狀態。
  9. 如申請專利範圍第5項所述之遮沒電路的故障診斷方法，其中，於描繪處理的途中，進行前述遮沒電路的故障發生有無之診斷，當前述差分未滿規定值的情形下，診斷在前述遮沒電路未發生故障，於診斷後將前述帶電粒子束的焦點位置對齊前述基板的表面高度而重啟描繪處理。
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