TWI591674B - Electron beam tracing device and electron beam convergence half angle adjustment method - Google Patents

Electron beam tracing device and electron beam convergence half angle adjustment method Download PDF

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TWI591674B TW104107918A TW104107918A TWI591674B TW I591674 B TWI591674 B TW I591674B TW 104107918 A TW104107918 A TW 104107918A TW 104107918 A TW104107918 A TW 104107918A TW I591674 B TWI591674 B TW I591674B
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Description

電子束描繪裝置及電子束之收斂半角調整方法
本發明係關於電子束描繪裝置及電子束之收斂半角調整方法，例如將電子束照射在試料上之電子束描繪裝置中的調整電子束之收斂半角之方法。
近年來，隨著LSI之高積體化，半導體裝置之電路線寬更被微細化。就以形成用以在該些半導體裝置形成電路圖案之曝光用遮罩(也稱為光柵)的方法而言，有使用具有優良解像性之電子束(EB：Electron beam)描繪技術。
圖10為用以說明可變成形型電子線描繪裝置之動作的概念圖。可變成形型電子線描繪裝置如下述般動作。在第1孔徑410形成用以成形電子線330之矩形之開口411。再者，在第2孔徑420，形成有用以將通過第1孔徑410之開口411的電子線330成形期待之矩形形狀之可變成形開口421。從帶電粒子源430被照射，通過第1孔徑410之開口411之電子線330，藉由偏轉器被偏轉，通過第2孔徑420之可變成形開口421之一部分，而被照射至在特定之一方向(例如，設為X方向)連續性移動之工 作台上所載置的試料340上。即是，可以通過第1孔徑410之開口411和第2孔徑420之可變成形開口421之雙方的矩形形狀，被描繪在於X方向連續移動之工作台上所搭載之試料340之描繪區域。將通過第1孔徑410之開口411和第2孔徑420之可變成形開口421之雙方，製作任意形狀之方式稱為可變成形方式(VSB方式)。
在此，在電子束描繪中，在光罩生產中將處理量視為重要。另外，為了進行下一代的光微影開發用的各種評估，要求更微細之圖案的形成。即是，於如此之時，將射束之分解能視為重要。
從將處理量視為重要之觀點來看，當提升電子槍之陰極時，有緊接著陰極射出之後的電子束之交叉徑等之陰極條件變化，且分解能變差之情形。
另外，分解能依存於電子光學系像差，電子光學系像差與收斂半角之乘冪成比例。而且，收斂半角依存於電子束之交叉徑。因此，從將分解能視為重要之觀點，研究有為了縮小收斂半角，藉由加強照明透鏡之勵磁收縮從電子槍射出之電子束，來縮小射束之交叉徑。
在此，雖然為了縮小收斂半角，必須盡可能地增大照明透鏡之勵磁，但是在藉由照明透鏡所使用之磁極片材料之磁飽和等來提升磁通密度也有界限。因此，在因應磁通密度之界限來增大照明透鏡之勵磁也有界限。因此，在藉由照明透鏡之控制來收縮電子束也有界限，在縮小收斂半角也有界限。其結果，有產生無法取得下一代的光微影開 發用所需之分解能之情形的問題。
而且，當縮小收斂半角時，射束之電流密度變小。當電流密度變小時，需要長的描繪時間，此時則有處理量下降之問題。
在此，揭示有使用複數之加速電極，變更射束之交叉特性的技術(例如，參照日本專利公開公報第2000-182550號)。
本發明係提供可提升分解能之電子束描繪裝置及電子束之收斂半角調整方法。
本發明之一態樣之電子束描繪裝置之特徵為具備：電子槍機構，其係射出電子束；高度調整部，其被配置在相對於光軸方向較電子槍機構後側，能夠可變地調整電子槍機構之高度位置；電子透鏡，其被配置在相對於光軸方向較高度調整部後側，使電子束收斂；透鏡控制部，其係在電子槍機構之高度位置被可變調整地而變化的每個高度位置，以在特定位置電子束形成交叉之方式，控制電子透鏡；及接物鏡，其被配置在相對於光軸方向較上述電子透鏡後側，使通過電子透鏡之上述電子束在試料上成像。
本發明之一態樣之電子束之收斂半角調整方法之特徵為： 變更射出電子束之電子槍機構的高度位置，將從電子槍機構射出之電子束通過電子透鏡之後的電子束之交叉高度位置調整成變更電子槍機構之高度位置之前的位置。
本發明之其他態樣之電子束之收斂半角調整方法之特徵為：於選擇第1描繪模式之時，將射出電子束之電子槍機構之高度位置調整成第1位置，於選擇第1描繪模式之時，將從電子槍機構射出之電子束通過電子束之後的電子束之交叉高度位置調整成第2位置，於切換第1描繪模式而選擇第2描繪模式之時，將電子槍機構之高度位置調整成相對於光軸方向較第1位置高的第3位置，於選擇第2描繪模式之時，將從電子槍機構射出之電子束通過電子束之後的電子束之交叉高度位置調整成維持在上述第2位置。
〔詳細說明〕
以下，在實施型態中，就以帶電粒子束之一例而言，針對使用電子束之構成予以說明。但是，帶電粒子束不限於電子束，即使為使用離子束等之帶電粒子之射束亦可。再者，就以帶電粒子束裝置之一例而言，針對可變成形型之描繪裝置予以說明。
以下，實施型態係以提供較以往更提升分解能之裝置及方法為目的。再者，本發明之態樣至少一個係針對可進行重視處理量之描繪處理，和重視分解能之描繪處理的裝置及方法進行說明。
100‧‧‧描繪裝置
101‧‧‧試料
102‧‧‧電子鏡筒
103‧‧‧描繪室
105‧‧‧XY平台
120‧‧‧控制電路
122‧‧‧DAC放大器
130‧‧‧控制電路
150‧‧‧描繪部
160‧‧‧控制電路
200‧‧‧電子束
201‧‧‧電子槍
202‧‧‧照明透鏡
203‧‧‧第1成形孔徑
204‧‧‧投影透鏡
205‧‧‧偏轉器
206‧‧‧第2成形孔徑
207‧‧‧接物鏡
208‧‧‧主偏轉器
209‧‧‧副偏轉器
211‧‧‧電子透鏡
212‧‧‧消隱偏轉器
214‧‧‧消隱孔徑
216‧‧‧高度調整部
230‧‧‧電子槍機構
320‧‧‧陰極
322‧‧‧韋乃特
324‧‧‧陽極
10‧‧‧描繪區域
20‧‧‧條帶區域
30‧‧‧子域
52、54、56‧‧‧發射圖形
302、304、306‧‧‧間隔構件
330‧‧‧電子線
340‧‧‧試料
410‧‧‧第1孔徑
411‧‧‧開口
420‧‧‧第2孔徑
421‧‧‧可變成形開口
430‧‧‧帶電粒子源
圖1為實施型態1中之描繪裝置之構成的概念圖。
圖2為用以說明實施型態1中之各區域的概念圖。
圖3A和圖3B為用以說明實施型態1中之交叉系統光學軌道和收斂半角的圖示。
圖4A和圖4B為表示實施型態1中之高度調整機構之一例的構成圖。
圖5A和圖5B為表示實施型態1中之高度調整機構之一例的構成圖。
圖6A至圖6C係用以說明實施型態1中之交叉半徑和電子透鏡之勵磁的關係之一例的圖示。
圖7A和圖7B為比較實施型態1中之交叉位置被控制成消隱偏轉器之中心高度位置之時有無消隱電壓變動之概念圖。
圖8A和圖8B為比較實施型態1中之交叉位置被控制成從消隱偏轉器之中心高度位置偏離之位置之時有無消隱電壓變動之概念圖。
圖9A至圖9D為表示實施型態1中之消隱動作時之偏轉支點位置和交叉位置之關係的圖示。
圖10為用以說明可變成形型電子線描繪裝置之動作的概念圖。
圖1為實施型態1中之描繪裝置之構成的概念圖。在圖1中，描繪裝置100具備有描繪部150和控制部160。描繪裝置100為帶電粒子束描繪裝置之一例。尤其，可變成形型(VSB型)之描繪裝置之一例。描繪部150具備電子槍機構230、高度調整機構216、電子鏡筒102及描繪室103。在電子槍機構230內配置有電子槍201。在電子鏡筒102內配置有電子透鏡211、照明透鏡202、消隱偏轉器212、消隱孔徑214、第1孔徑203、投影透鏡204、偏轉器205、第2孔徑206、接物鏡207、主偏轉器208及副偏轉器209。在描繪室103內配置有XY平台105。在XY平台105上配置有於描繪時成為描繪對象之光罩等之試料101。在試料101上包含用以製造半導體裝置之時的曝光用光罩。再者，試料101包含塗佈有光阻，且還未被描繪之光罩底板。使用例如一對電極，作為消隱偏轉器212。
高度調整機構216(高度調整部)被配置在相對於光軸方向較電子槍機構230靠試料側(以下，稱為後側)上，可變地調整電子槍機構230之高度位置。電子鏡筒102被配置在相對於光軸方向較高度調整機構216後側。即是，電子透鏡211、照明透鏡202、消隱偏轉器212、 消隱孔徑214、第1孔徑203、投影透鏡204、偏轉器205、第2孔徑206、接物鏡207、主偏轉器208及副偏轉器209，被配置在相對於光軸方向較高度調整機構216後側。電子透鏡211被配在高度調整機構216和消隱偏轉器212之間。換言之，高度調整部216被配置在電子鏡筒102上。而且，高度調整部216支撐電子槍機構230。
再者，電子槍201具有陰極320、韋乃特(Wehnelt)322及陽極324。作為陰極320，以使用例如六硼化鑭(LaB6)結晶等為佳。韋乃特322被配置在陰極320和陽極324之間。再者，陽極324被接地，電位被設定成接地電位。在電子槍201連接無圖示之電子槍電源裝置。而且，高度調整機構216被配置在電子槍機構230和電子鏡筒102之間。
控制部160具有控制電路120、DAC(數位類比轉換器)放大器122及透鏡控制電路130。
在此，在圖1中，為了說明實施型態1，記載有所需之構成。對描繪裝置100而言，通常即使具備所需之其他的構成亦可。例如，雖然位置偏轉用使用主偏轉器208和副偏轉器209之主副2段之多段偏轉器，但是即使藉由1段之偏轉器或3段以上之多段偏轉器進行位置偏轉之情形亦可。再者，即使描繪裝置100連接有滑鼠或鍵盤等之輸入裝置及監視裝置等亦可。再者，在圖1之例中，雖然消隱孔徑214被配置在較第1孔徑203上方側，但是並不限定於此，若可進行消隱動作即可。例如，即使被配置較第 1孔徑203或第2孔徑206下方側亦可。
圖2為用以說明實施型態1中之各區域的概念圖。在圖2中，試料101之描繪區域10被虛擬分割成主偏轉器208之Y方向偏轉可能寬度，即長條狀之複數的條帶區域20。再者，各條帶區域20被虛擬分割副偏轉器209之偏轉可能尺寸，即複數之子域(SF)30(小區域)。而且，在各SF30之各發射位置描繪發射圖形52、54、56。
從控制電路120對消隱控制用之DAC放大器122，輸出消隱控制用之數位訊號。而且，在消隱控制用之DAC放大器122中，將數位訊號變換成類比訊號，並使放大之後，當作偏轉電壓施加至消隱偏轉器212。藉由如此之偏轉電壓使電子束200偏轉，控制各發射之照射時間(照射量)。
從控制電路120對無圖示之DAC放大器，輸出主偏轉控制用之數位訊號。而且，在主偏轉控制用之DAC放大器中，將數位訊號變換成類比訊號，並使放大之後，當作偏轉電壓施加至主偏轉器208。藉由如此之偏轉電壓使電子束200偏轉，各發射之射束被虛擬分割成網目狀，被偏轉成成為目標之SF30之基準位置。
從控制電路120對無圖示之DAC放大器，輸出副偏轉控制用之數位訊號。而且，在副偏轉控制用之DAC放大器中，將數位訊號變換成類比訊號，並使放大之後，當作偏轉電壓施加至副偏轉器209。藉由如此之偏轉電壓使電子束200偏轉，各發射之射束被偏轉至成為對象之 SF30內之各發射位置。
在描繪裝置100中，使用複數段之多段偏轉器，對每條帶區域20進行描繪處理。在此，就以一例而言，使用主偏轉器208及副偏轉器209之兩段偏轉器。XY平台105係一面朝向例如-x方向連續移動，一面針對第1號之條帶區域20朝向x方向進行描繪。而且，於第1號之條帶區域20之描繪結束後，同樣或是朝向相反方向進行第2號之條帶區域20之描繪。之後，同樣進行第3號之後的條帶區域20之描繪。而且，主偏轉器208係以追隨著XY平台105之移動之方式，依序使電子束200偏轉至SF30之基準位置。再者，副偏轉器209係使電子束200從各SF30之基準位置偏轉至被照射至該SF30內之射束之各發射位置。如此一來，主偏轉器208及副偏轉器209持有尺寸不同的偏轉區域。而且，SF30成為如此之複數段之偏轉器之偏轉區域中之最小偏轉區域。
在陰極320被施加負的加速電壓，在韋乃特322被施加負的偏壓電壓之狀態下，當加熱陰極320時，從陰極320射出電子(電子群)，射出電子(電子群)擴散至形成有收斂點(交叉：C.O.)之(陰極交叉)後，藉由加速電壓被加速而成為電子束，朝向陽極324前進。而且，電子束通過被設置在陽極324之電子束，電子束200從電子槍201被射出。
從電子槍201(射出部)被射出之電子束200藉由電子透鏡211被收斂在例如消隱偏轉器212內之中心高度位 置(特定位置之一例)，形成收斂點(交叉：C.O.)。而且，於通過被配置在相對於光軸方向較電子透鏡211後側之消隱偏轉器212內之時，藉由來自消隱用之DAC放大器122之偏轉訊號而被控制之消隱偏轉器212，控制射束之ON/OFF。換言之，消隱偏轉器212係於進行切換射束ON和射束OFF之消隱控制之時，使電子束偏轉。藉由被配置在相對於光軸方向較消隱偏轉器212後側之消隱孔徑214(消隱孔徑構件)，被偏轉成成為射束OFF之狀態的電子束被遮蔽。即是，在射束ON之狀態下，被控制成通過消隱孔徑214，在射束OFF之狀態下，被偏轉成射束全體被消隱孔徑214遮蔽。從射束OFF之狀態成為射束ON，之後至成為射束OFF為止，通過消隱孔徑214之電子束200成為一次的電子束之發射。消隱偏轉器212控制通過的電子束200之方向，而交互生成射束ON之狀態和射束OFF之狀態。例如，若在射束ON之狀態下，施加電壓0V(或是不施加電壓)，在射束OFF之時，對消隱偏轉器212施加數V之電壓即可。在如此之各發射之照射時間t被照射在試料101之電子束200之每次發射的照射量被調整。
如上述般，藉由通過消隱偏轉器212和消隱孔徑214而所生成之各發射之電子束200，藉由照明透鏡202，照明持有矩形的第1成形孔徑203全體。在此，首先將電子束200成形矩形。而且，通過第1成形孔徑203之第1孔徑圖像之電子束200藉由投影透鏡204被投影在第2成形 孔徑206上。藉由偏轉器205，如此在第2成形孔徑206上之第1孔徑圖像被偏轉控制，可以使射束形狀和尺寸變化(進行可變成形)。如此之可變成形係每發射被進行，通常於每發射成形不同的射束形狀和尺寸。而且，通過第2成形孔徑206之第2孔徑圖像之電子束200，藉由接物鏡207對焦，並藉由主偏轉器208及副偏轉器209而偏轉，被照射至配置在連續移動之XY平台105之試料101之期待位置。換言之，藉由被配置在相對於光軸方向較消隱孔徑214後側之接物鏡207，在試料101上成像射束ON之電子束。在圖1中，表示於位置偏轉使用主副2段之多段偏轉之情況。於如此之情形下，若藉由主偏轉器208一面追隨工作台移動一面使該發射之電子束200偏轉至SF30之基準位置上，並且藉由副偏轉器209使如此之該發射之射束偏轉至SF內之各照射位置即可。藉由重覆如此之動作，連接各發射之發射圖形，描繪被定義成描繪資料之圖形圖案。
圖3A和圖3B為用以說明實施型態1中之交叉系統光學軌道和收斂半角的圖示。圖3A表示重視處理量之描繪模式1(第1描繪模式)中之交叉系統光學軌道。圖3B表示重視分解能之描繪模式2(第2描繪模式)中之交叉系統光學軌道。圖3A所示之描繪模式1和圖3B所示之描繪模式2係電子槍201之高度位置有所不同。其他之構成的配置關係相同。在圖3A和圖3B中，表示在消隱控制中，任一者皆為射束ON之狀態。
在圖3A中，藉由電子槍201(射出部)，陰極交叉(C.O.半徑r0)形成後之電子束200在電子鏡筒102內進行，藉由電子透鏡211被收斂在消隱偏轉器212內之中心高度位置，形成第1交叉(C.O.半徑r1)。第1交叉形成後之電子束200係藉由照明透鏡202被收斂在通過第1成形孔徑203之後的高度位置，形成第2交叉(C.O.半徑r2)。第2交叉形成後之電子束200係藉由利用投影透鏡204和接物鏡207的縮小光學系統被縮小，被收斂在接物鏡207和試料101面之間的高度位置(從試料101面的高度z之位置)，形成第3交叉(C.O.半徑r3)。而且，第3交叉形成後之電子束200被照射至試料101面。如此之時之各交叉中的交叉半徑可以如下述般定義。
第1交叉中之交叉半徑r1可以使用藉由電子透鏡211的收斂倍率M1，由下述式(1)定義。
(1) r1=r0‧M1
在此，倍率M1可以使用陰極交叉位置和電子透鏡211之磁場中心高度位置之距離a，和電子透鏡211之磁場中心高度位置和第1交差高度位置之距離b，由下式(2)定義。
(2) M1=b/a
而且，第2交叉中之交叉半徑r2可以使用藉由照明透鏡202的收斂倍率M2，以r2=r1‧M2來定義。同樣，第3 交叉中之交叉半徑r3係可以使用投影透鏡204和藉由接物鏡207之縮小光學系統的收斂倍率M3，以r3=r2‧M3來定義。依此，試料101面之最近的第3交叉中之交叉半徑r3可以由下述式(3)來定義。
(3) r3=r0‧M1‧M2‧M3=r0‧(b/a)‧M2‧M3
依此，從試料101面和光軸交叉之1點觀看最近的第3交叉之端之時的來自光軸之角度(收斂半角)α，換言之，光軸線，和連結試料101面和光軸交叉之1點和試料101面之最近的第3交叉端的線之間的角度(收斂半角)α可以由下述式(4)定義。
(4) α=tan-1(r3/z)
分解能依存於電子光學系像差，電子光學系像差與收斂半角α之乘冪成比例。而且，收斂半角α如式(4)所式般，依存於電子束之交叉徑r3。依此，從重視分解能之觀點來看，可知為了縮小收斂角度，以縮小交叉徑為重要。因此，若根據式(3)，相對於距離b增大距離a即可。
於是，在實施型態1中，藉由高度調整機構216可變地調整電子槍機構230之高度位置。即是，在重視分解能之描繪模式2中，如圖3B所示般，藉由高度調整機構216，調整成較圖3A中所示之描繪模式1中之電子槍201之高度位置僅高出高度L。但是，在實施型態1中，因使 成為不改變其他光學條件，故第1~第3之交叉高度位置在圖3A和圖3B中調整成相同位置。具體而言，透鏡控制電路130(透鏡控制部)係在電子槍機構230之高度位置可變地被調整而變化之每個高度位置，控制電子透鏡211以在消隱偏轉器22之中心高度位置電子束形成交叉。依此，可以使電子透鏡211之後的透鏡之調整成為相同條件。
在圖3B中，藉由電子槍201(射出部)，陰極交叉(C.O.半徑r0)形成後之電子束200在電子鏡筒102內進行，藉由電子透鏡211被收斂在消隱偏轉器212內之中心高度位置，形成第1交叉(C.O.半徑r1’)。第1交叉形成後之電子束200係藉由照明透鏡202被收斂在通過第1成形孔徑203之後的高度位置，形成第2交叉(C.O.半徑r2’)。第2交叉形成後之電子束200係藉由利用投影透鏡204和接物鏡207的縮小光學系統被縮小，被收斂在接物鏡207和試料101面之間的高度位置(從試料101面的高度z之位置)，形成第3交叉(C.O.半徑r3’)。而且，第3交叉形成後之電子束200被照射至試料101面。如此之時之各交叉中的交叉半徑可以如下述般定義。
第1交叉中之交叉半徑r1可以使用藉由電子透鏡211的收斂倍率M1，由下述式(1)定義。
(1) r1’=r0‧M1’
在此，倍率M1可以使用陰極交叉位置和電子透鏡 211之磁場中心高度位置之距離a，和電子透鏡211之磁場中心高度位置和第1交差高度位置之距離b，由下式(2)定義。
(2) M1’=b/a’
而且，第2交叉中之交叉半徑r2可以使用藉由照明透鏡202的收斂倍率M2，以r2’=r1’‧M2來定義。同樣，第3交叉中之交叉半徑r3係可以使用投影透鏡204和藉由接物鏡207之縮小光學系統的收斂倍率M3，以r3’=r2’‧M3來定義。依此，試料101面之最近的第3交叉中之交叉半徑r3’可以由下述式(3)來定義。
(3) r3’=r0‧M1’‧M2‧M3=r0‧(b/a’)‧M2‧M3
依此，從試料101面和光軸交叉之1點觀看最近的第3交叉之端之時的來自光軸之角度(收斂半角)α’，換言之，光軸線，和連結試料101面和光軸交叉之1點和試料101面之最近的第3交叉端的線之間的角度(收斂半角)α’可以由下述式(4)定義。
(4) α’=tan-1(r3’/z)
依此，藉由設成距離a<距離a’，成為收斂半角α’<收斂半角α，藉由提高電子槍201之高度位置，可以縮小收斂半角。其結果，可以縮小電子光學系像差，並且可以提高分解能。
圖4A和圖4B為表示實施型態1中之高度調整機構之一例的構成圖。在圖4A和圖4B中，高度調整機構216具有複數之間隔構件302、304、306。複數之間隔構件302、304、306係中央部被開口成電子束可以通過中央部。而且，外徑尺寸係成為配合電子鏡筒102之外徑尺寸之尺寸為佳。再者，在複數之間隔構件302、304、306間及間隔構件302和電子槍機構230之間，以及間隔構件306和電子鏡筒102之間，例如以無圖示之O型環等確保氣密性(被密封)。例如，在描繪模式1中，如圖4A所示般，電子槍機構230和電子鏡筒102被直接連接。或是，夾著複數之間隔構件302、304、306中之一個，連接電子槍機構230和電子鏡筒102。在描繪模式2中，如圖4B所示般，電子槍機構230和電子鏡筒102夾著複數之間隔構件302、304、306而連接。複數之間隔構件係如複數之間隔構件302、306般，互相高度方向之厚度不同。高度調整機構216係以例如高度方向之厚度尺寸大(高)的間隔構件306，進行電子槍機構230之高度位置之粗調整，藉由高度方向之厚度尺寸小(低)的間隔構件302、304進行電子槍機構230之高度位置之微調整。高度調整機構216之構成並不限定於此。
圖5A和圖5B為表示實施型態1中之高度調整機構之其他一例的構成圖。在圖5A和圖5B中，高度調整機構216具有伸縮自如之配管314，和使電子槍機構230升降之升降機構312。配管314係以伸縮配管等為佳。藉由 以如此之配管314連接電子槍機構230和電子鏡筒102，可以維持電子槍機構230和電子鏡筒102內之氣密性，且維持真空狀態。升降機構312係在配管314之外側配置例如3台，3點支撐電子槍機構230。在描繪模式1中，若如圖5A所示般，藉由升降機構312使電子槍機構230之高度位置成為下降狀態，在描繪模式2中，如圖5B所示般，藉由升降機構312使電子槍機構230之高度位置成為上升狀態即可。
依此，實施型態1中之描繪方法實施模式選擇工程、電子槍機構之高度調整工程、交叉高度調整工程、模式切換工程、電子槍機構之高度調整工程和交叉高度調整工程。
作為模式選擇工程，選擇重視處理量之描繪模式1，和重視分解能之描繪模式2之一個。在此，例如選擇描繪模式1。
作為電子槍機構之高度調整工程，高度調整機構216係於選擇描繪模式1之時，將射出電子束200之電子槍機構230之高度位置調整成高度位置Z0(第1位置)。例如，將電子槍機構230之底面之高度位置調整成高度位置Z0。
作為交叉高度調整工程，於選擇描繪模式1之時，透鏡控制電路130使用電子透鏡211，將從電子槍機構230射出之電子束200通過電子透鏡211之後的電子束200之交叉高度位置調整成消隱偏轉器212內之中心高度位置 (第2位置)。
而且，在如此之狀態下，例如進型重視處理量之製品遮罩的描繪。接著，例如，因進行重視分解能之開發用之評估遮罩之描繪，故切換描繪模式。
作為模式切換工程，切換重視處理量之描繪模式1，和重視分解能之描繪模式2之模式。在此，例如切換從描繪模式1切換至描繪模式2。
作為電子槍機構之高度調整工程，高度調整機構216於切換描繪模式1而選擇描繪模式2之時，將電子槍機構230之高度位置調整成相對光軸方向較高度位置Z0高之位置Z1(第3位置)。例如，將電子槍機構230之底面之高度位置調整成高度位置Z1。換言之，將射出電子束之電子槍機構230之高度位置從高度位置Z0變更至高度位置Z1。
作為交叉高度調整工程，於選擇描繪模式2之時，透鏡控制電路130使用電子透鏡211，將從電子槍機構230射出之電子束200通過電子透鏡211之後的電子束200之交叉高度位置調整成維持在消隱偏轉器212內之中心高度位置(第2位置)。換言之，將從電子槍機構230射出之電子束200通過電子透鏡211之後之電子束200之交叉高度位置調整至變更電子槍機構230之高度位置之前的位置。
並且，從描繪模式2切換至描繪模式1之時，從描繪模式2之電子槍機構之高度位置調整至描繪模式1之電子 槍機構之高度位置。而且，若將通過電子透鏡211之後的電子束200之交叉高度位置調整成維持在消隱偏轉器212內之中心高度位置(第2位置)時即可。
圖6A至圖6C係用以說明實施型態1中之交叉半徑和電子透鏡之勵磁的關係之一例的圖示。在圖6A中，表示可提高電子透鏡211之勵磁的狀態之一例。在圖6A中，利用電子槍201形成陰極交叉後之電子束200在電子鏡筒102內進行，被收斂在某高度位置，形成第1交叉。第1交叉形成後之電子束200藉由照明透鏡202被收斂在某高度位置，形成第2交叉。在此，為了縮小收斂半角，必須盡可能地增大電子透鏡211之勵磁(勵磁1)。在此，盡可能地增大電子透鏡211之勵磁(勵磁1)。此時，藉由提高勵磁，如圖6B所示般，電子透鏡211通過後之第1交叉位置在高度方向變高之位置僅移動高度L’。依此，可以使第1交叉徑較圖6A之狀態小，進而可以使第2交叉之後的交叉徑較圖6A之狀態小。其結果，亦使收斂半角較圖6A之狀態小。於不改變第2交叉高度位置之時，藉由如此之動作，可以使照明透鏡202之勵磁(勵磁2)相反地下降。
但是，在藉由電子透鏡211使用的磁極片材料之磁飽和等來提升磁通密度也有界限。因此，在因應磁通密度之界限來增大電子透鏡211之勵磁也有界限。因此，在藉由照明透鏡之控制來收縮電子束也有界限，在縮小收斂半角也有界限。
對此，在實施型態1中，使電子槍201之高度位置較圖6B僅高出高度L。於不改變第1交叉位置之時，藉由如此之動作，如圖6C所示般，可以降低電子透鏡211之勵磁(勵磁1)。依此，可以使第1交叉徑較圖6B之狀態小，進而可以使第2交叉之後的交叉徑較圖6B之狀態小。其結果，亦使收斂半角較圖6B之狀態小。再者，於不改變第2交叉高度位置之時，藉由如此之動作，照明透鏡202之勵磁(勵磁2)可以維持與圖6B之狀態相同之狀態(下降狀態)。依此，若藉由實施型態1時，可以超過藉由磁飽和等的界限點而縮小收斂半角。
接著，說明使第1交叉位置成為消隱偏轉器212之中心高位置之理由。
於消隱控制用之DAC放大器122不安定之時等，有射束ON時之電壓變動之情形。例如，產生數mV之電壓變動(例如，±5mV)。或是，也假設有產生較大之電壓變動之情形。藉由如此之變動，通過消隱偏轉器212之電子束200被偏轉。
圖7A和圖7B為比較實施型態1中之交叉位置被控制成消隱偏轉器之中心高度位置之時有無消隱電壓變動之概念圖。在圖7A中，表示在消隱偏轉器212被施加射束ON時之消隱電壓(例如0V)，在如此之消隱電壓不產生電壓變動(或是可以忽視程度之變動)之情形。再者，在圖7A中，表示不藉由成形用之偏轉器205、副偏轉器209及主偏轉器208等進行消隱動作以外之射束偏轉，而例如 射束在光軸上通過之情形。在圖7A中，從電子槍201(射出部)被射出之電子束200被控制成藉由電子透鏡211在消隱偏轉器212內之中心高度位置H形成收斂點(交叉：C.O.)。在此，由於為射束ON之狀態，電子束200不藉由消隱偏轉器212而被偏轉地通過。圖7A表示交叉系統的光路。通過消隱偏轉器212之電子束藉由照明透鏡202照明第1成形孔徑203全體。而且，通過第1成形孔徑203之第1孔徑圖像之電子束200藉由投影透鏡204被投影在形成在第2成形孔徑206之開口部上。而且，通過第2成形孔徑206之第2孔徑圖像之電子束200藉由接物鏡207在試料101面上對準焦點而成像。在如此之構成中，電子束200垂直射入至試料101面。換言之，射束射入角θ成為0°。
圖7B表示從圖7A所示之狀態到被施加至消隱偏轉器212之消隱電壓產生不會成為射束OFF之程度的電壓變動之情形。如圖7B所示般，藉由消隱電壓之電壓變動，射束在消隱偏轉器212之中心位置H偏轉。但是，於交叉位置被控制成消隱偏轉器212之中心高度位置之時，即使產生消隱電壓之電壓變動，電子束200也以與垂直射入至試料101面實質性相等的角度射入。換言之，可以將射束射入角θ設為略0°。在如此之構成中，如後述般為了使交叉位置不從光軸上偏離，電子束200可以垂直射入至試料101面。
圖8A和圖8B為比較實施型態1中之交叉位置被控 制成從消隱偏轉器之中心高度位置偏離之位置之時有無消隱電壓變動之概念圖。在圖8A中，表示在消隱偏轉器212被施加射束ON時之消隱電壓(例如0V)，在如此之消隱電壓不產生電壓變動(或是可以忽視程度之變動)之情形。再者，在圖8A中，表示不進行消隱動作以外之射束偏轉，例如藉由成形用之偏轉器205、副偏轉器209及主偏轉器208等的射束偏轉，而例如射束在光軸上通過之情形。在圖8A中，從電子槍201(射出部)被射出之電子束200被調整成藉由電子透鏡211在較消隱偏轉器212內之中心高度位置H上方形成收斂點(交叉：C.O.)。在此，由於為射束ON之狀態，電子束200不藉由消隱偏轉器212而被偏轉地通過。圖8A表示交叉系統的光路。通過消隱偏轉器212之電子束藉由照明透鏡202照明第1成形孔徑203全體。而且，通過第1成形孔徑203之第1孔徑圖像之電子束200藉由投影透鏡204被投影在形成在第2成形孔徑206之開口部上。而且，通過第2成形孔徑206之第2孔徑圖像之電子束200藉由接物鏡207在試料101面上對準焦點而成像。在如此之狀態中，如後述般為了使交叉位置不從光軸上偏離，電子束200可以垂直射入至試料101面。換言之，射束射入角θ成為0°。
圖8A表示從圖8B所示之狀態到被施加至消隱偏轉器212之消隱電壓產生不會成為射束OFF之程度的電壓變動之情形。如圖8B所示般，藉由消隱電壓之電壓變動，射束在消隱偏轉器212之中心位置H偏轉。但是，於 被控制成交叉位置被控制成較消隱偏轉器212之中心高度位置H上方之時，當產生消隱電壓之電壓變動時，電子束200也從偏離垂直方向之方向射入至試料101面。換言之，射束射入角θ不會成為0°。其結果，在失焦之狀態下，被照射至試料101上之射束位置從設計上之期待位置產生位置偏離。在圖8B中，消隱偏轉器212中之虛線部分如後述般，對於偏轉後之射束，明顯地交叉位置從光軸上之位置移動至虛線之位置。
圖9A至圖9D為表示實施型態1中之消隱動作時之偏轉支點位置和交叉位置之關係的圖示。在圖9A中，表示藉由電子透鏡211被調整成在消隱偏轉器212內之中心高度位置H形成收斂點交叉：C.O.)之情形。於消隱偏轉器212被施加電壓，電子束200被偏轉之時，其偏轉支點成為消隱偏轉器212之中心高度位置H。交叉位置位於消隱偏轉器212內之中心高度位置H之時，因偏轉支點和位置一致，故交叉位置存在於光軸上。因此，如圖9C所示般，最終之交叉位置也被形成在光軸上之位置。對此，如圖9B所示般，交叉位置從消隱偏轉器212內之中心高度H偏離之時，如圖9B所示般，交叉位置和偏轉支點位置成為不一致。如上述般，偏轉支點因成為消隱偏轉器212之中心高度H，故對於偏轉後之射束，明顯地交叉位置成為偏轉後之射束之軌道和偏轉支點之延長線上。因此，交叉位置從光軸上之點A之位置移動至點B之位置。換言之，交叉位置被形成在從光軸上偏離之位置。如此之射束 如圖9D所示般，最終之交叉位置也被形成從光軸上僅偏離△L之位置。因此，藉由消隱電壓之電壓變動被偏轉之射束持有並非垂直射入(θ=0)之射束射入角θ而被照射在試料101上。其結果，於焦點位置偏離之時(失焦之時)，被照射之射束之中心位置從設計上之期待位置產生位置偏離。另外，如圖8A所示般，在無消隱電壓之電壓變動之狀態，因究竟不產生消隱偏轉器212內之偏轉支點，故交叉位置可以存在於光軸上。依此，在如此之情形下，射束持有垂直射入(θ=0)而被照射在試料101上。並且，在上述例中，針對交叉位置偏離至較消隱偏轉器212內之中心高度位置H上方之情形進行說明，但是即使偏離下方，最終之交叉從軸偏離之效果相同。
在此，在實施型態1中，為了調整射束射入角，以交叉位置成為消隱偏轉器212之中心高度位置之方式，調整電子透鏡211。
如上述般，若藉由實施型態1時，相較於以往可以更提升分解能。再者，進一步可以進行重視處理量之描繪處理和重視分解能之描繪處理。
以上，邊參照具體例邊針對實施型態予以說明。但是，本發明並不限定於該些具體例。在上述例中，針對藉由將通過電子透鏡211後之最初交叉位置設為在電子槍高度調整之前後成為相同位置之消隱偏轉器212之中心高度位置，可以不用改變之後之光學條件之情形進行說明。但是，並不限定於此。無須限定於在消隱偏轉器中心持有交 叉位置的裝置。即使改變光學條件、交叉位置亦可。在如此之情形下，若為不在乎消隱偏轉器之位置，且在交叉位置之後的光學系統之調整上具有餘裕的狀況時，如圖6A至圖6C所示般，提升電子透鏡211之勵磁，也同時進行電子槍機構之高度調整，也可以成為較固定交叉位置之時更小的收斂半角。
再者，針對裝置構成或控制手法等，於本發明之說明不直接需要的部分等，雖然省略記載，善意可以適當選擇使用所需之裝置構成或控制手法。例如，針對控制描繪裝置100之控制部構成，雖然省略記載，但是當然也可適當選擇使用所需之控制部構成。
其他，具備本發明要素，該項技藝者可適當變更設計的所有帶電粒子束描繪裝置、朝試料面的射束射入角調整方法及帶電粒子束描繪方法包含在本發明之範圍內。
雖然說明本發明之幾個實施型態，但是該些實施型態僅為例示，並無限定發明之範圍的意圖。該些嶄新的實施型態可以其他各種型態來實施，只要在不脫離發明之主旨的範圍下，可進行各種省略、置換、變更。該些實施型態或其變形，包含在發明之範圍或主旨，並且也包含在申請專利範圍所記載之發明和其均等之範圍內。
100‧‧‧描繪裝置
101‧‧‧試料
102‧‧‧電子鏡筒
103‧‧‧描繪室
105‧‧‧XY平台
120‧‧‧控制電路
122‧‧‧DAC放大器
130‧‧‧控制電路
150‧‧‧描繪部
160‧‧‧控制電路
200‧‧‧電子束
201‧‧‧電子槍
202‧‧‧照明透鏡
203‧‧‧第1成形孔徑
204‧‧‧投影透鏡
205‧‧‧偏轉器
206‧‧‧第2成形孔徑
207‧‧‧接物鏡
208‧‧‧主偏轉器
209‧‧‧副偏轉器
211‧‧‧電子透鏡
212‧‧‧消隱偏轉器
214‧‧‧消隱孔徑
216‧‧‧高度調整部
230‧‧‧電子槍機構
320‧‧‧陰極
322‧‧‧韋乃特
324‧‧‧陽極

Claims (10)

  1. 一種電子束描繪裝置，其特徵在於具備：電子槍機構，其係射出電子束；高度調整部，其被配置在相對於光軸方向較上述電子槍機構後側，能夠可變地調整上述電子槍機構之高度位置；電子透鏡，其被配置在相對於光軸方向較上述高度調整部後側，使上述電子束收斂；透鏡控制部，其係在上述電子槍機構之高度位置被可變調整地而變化的每個高度位置，以在特定位置上述電子束形成交叉之方式，控制上述電子透鏡；及接物鏡，其被配置在相對於光軸方向較上述電子透鏡後側，使通過上述電子透鏡之上述電子束在試料上成像。
  2. 如請求項1所記載之電子束描繪裝置，其中上述高度調整部具有複數之間隔構件。
  3. 如請求項2所記載之電子束描繪裝置，其中上述複數之間隔構件係高度方向之厚度互相不同。
  4. 如請求項1所記載之電子束描繪裝置，其中上述高度調整部具有：伸縮自如的配管；和使上述電子槍機構升降之升降機構。
  5. 如請求項1所記載之電子束描繪裝置，其中又具備被配置在上述電子透鏡和上述接物鏡之間，進行通過上述高度調整部之上述電子束之消隱偏轉的消隱偏 轉器。
  6. 如請求項5所記載之電子束描繪裝置，其中上述透鏡控制部係以上述電子束藉由電子槍在上述消隱偏轉器之中心高度位置形成交叉之方式，控制上述電子透鏡。
  7. 如請求項1所記載之電子束描繪裝置，其中又具備在內部配置上述電子透鏡和上述接物鏡之電子鏡筒，上述高度調整部被配置在上述電子鏡筒上。
  8. 如請求項7所記載之電子束描繪裝置，其中上述高度調整部支撐上述電子槍機構。
  9. 一種電子束之收斂半角調整方法，其特徵在於：變更射出電子束之電子槍機構的高度位置，將從上述電子槍機構射出之電子束通過電子透鏡之後的上述電子束之交叉高度位置調整成變更上述電子槍機構之高度位置之前的位置。
  10. 一種電子束之收斂半角調整方法，其特徵在於：於選擇第1描繪模式之時，將射出電子束之電子槍機構之高度位置調整成第1位置，於選擇上述第1描繪模式之時，將從上述電子槍機構射出之電子束通過電子透鏡之後的上述電子束之交叉高度位置調整成第2位置，於切換上述第1描繪模式而選擇第2描繪模式之時，將上述電子槍機構之高度位置調整成相對於光軸方向較上 述第1位置高的第3位置，於選擇上述第2描繪模式之時，將從上述電子槍機構射出之電子束通過電子透鏡之後的上述電子束之交叉高度位置調整成維持在上述第2位置。
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