TWI655516B - Multi-beam inspection aperture, multi-beam beam inspection device, and multi-charged particle beam drawing device - Google Patents

Multi-beam inspection aperture, multi-beam beam inspection device, and multi-charged particle beam drawing device Download PDF

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Abstract

依本發明一個態樣之多射束檢查用孔徑，係於多射束描繪裝置中令照射出的多射束當中的1道射束通過之多射束檢查用孔徑，具備：散射層，設有供前述1道射束通過的貫通孔，其他射束則被散射；及吸收層，設有直徑比前述貫通孔還大的開口部，將侵入的射束的至少一部分予以吸收。

Description

多射束檢查用孔徑、多射束用射束檢查裝置及多帶電粒子束描繪裝置
本發明有關多射束檢查用孔徑、多射束用射束檢查裝置及多帶電粒子束描繪裝置。
隨著LSI的高度積體化，半導體元件之電路線寬更加持續地微細化。作為形成用來將電路圖樣形成至該些半導體元件之曝光用光罩（用於步進機或掃描機者亦稱為倍縮光罩）的方法，會使用具有優良解析性之電子束描繪技術。 　　作為電子束描繪裝置，使用了多射束之描繪裝置的開發正在進行，以取代過往將1道射束偏向而將射束照射至基板上的必要處之單射束描繪裝置。藉由使用多射束，相較於以1道電子束描繪的情形，能夠照射較多的射束，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孔徑構件而形成多射束，然後藉由遮沒板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。 　　多射束描繪裝置中，要求針對每1道的射束，檢查其射束電流或對焦是否為期望的值、是否可藉由遮沒板進行ON/OFF控制等。習知，是一面藉由遮沒板1道1道地切換設為ON的射束，一面掃描法拉第杯（Faraday cup）來檢查射束。但，多射束是由多數（例如約26萬道）的射束所構成，若以射束道數份反覆進行這樣的檢查，則會有檢查需要長時間之問題。
本發明，提供一種能夠短時間且高精度地進行多射束的各射束的檢查之多射束檢查用孔徑、多射束用射束檢查裝置及多帶電粒子束描繪裝置。 　　依本發明一個態樣之多射束檢查用孔徑，係於多射束描繪裝置中令照射出的多射束當中的1道射束通過之多射束檢查用孔徑，具備：散射層，設有供前述1道射束通過的貫通孔，其他射束則被散射；及吸收層，設有直徑比前述貫通孔還大的開口部，將侵入的射束的至少一部分予以吸收。
以下，依據圖面說明本發明之實施形態。 　　圖1為設有本發明實施形態之多射束用射束檢查裝置的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6、孔徑構件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、及偏向器18。 　　在描繪室20內配置有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。 　　此外，在XY平台22，在和供基板24載置的位置相異之位置，配置有具有多射束檢查用孔徑40（以下記載為「檢查孔徑40」）及電流檢測器50之多射束用射束檢查裝置。檢查孔徑40較佳是設置於和基板24同一高度位置。此外，檢查孔徑40具有高度調整機構（未圖示）以便和基板24成為同一高度。 　　從電子槍4放出之電子束30，會藉由照明透鏡6而近乎垂直地對孔徑構件8全體做照明。圖2為孔徑構件8的構成示意概念圖。在孔徑構件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（pitch）形成為矩陣狀。例如，形成512列×512列的孔80。各孔80均形成為相同尺寸形狀的矩形。各孔80亦可是相同直徑的圓形。 　　電子束30，對包含孔徑構件8的所有孔80之區域做照明。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。 　　圖2中，雖然示例於縱橫（x，y方向）均配置了2列以上的孔80，但並不限於此。例如，亦可為在縱橫（x，y方向）的其中一方有複數列，而另一方僅有1列。此外，孔80的排列方式，亦不限於如圖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，係配合孔徑構件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，對通過了孔徑構件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。此處，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的中心的孔，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的中心的孔。 　　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狀態之各電子束加以遮蔽。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次份的擊發的電子束。 　　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，在基板24上成為期望的縮小率的圖樣像。通過了限制孔徑構件14的各電子束（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，理想上會成為以孔徑構件8的複數個孔80的排列間距乘上上述期望的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32及控制電路34。控制計算機32，對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，輸出至控制電路34。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34，將各擊發的照射量除以電流密度以求出照射時間t，當進行相對應的擊發時，對遮沒孔徑陣列10的相對應的遮沒器施加偏向電壓，使得僅於照射時間t設為射束ON。 　　此外，控制電路34，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。 　　這樣的描繪裝置中，針對構成多射束之多數個電子束的每1道，會進行射束電流或對焦是否為期望的值、遮沒孔徑陣列10的遮沒器是否施加期望的電壓而進行ON/OFF控制等之檢查。此檢查，是使用具有檢查孔徑40及電流檢測器50之多射束用射束檢查裝置來進行。 　　利用圖3～圖5說明多射束用射束檢查裝置的構成。圖3為多射束用射束檢查裝置的概略構成圖。圖4為從下面側觀看檢查孔徑40時之立體圖。圖5為從上面側觀看檢查孔徑40時之立體圖。另，圖3所示之檢查孔徑40，為圖5的III-III線下之剖斷端面圖。 　　檢查孔徑40，具備散射層41及吸收層43。散射層41設於吸收層43上。檢查孔徑40例如呈圓形的平面形狀，沿著中心軸形成有貫通孔。此貫通孔，是由形成於吸收層43的中心部之開口部44、及形成於散射層41的中心部而和開口部44相連之貫通孔42所構成。 　　當製作檢查孔徑40的情形下，例如準備Pt或W等阻止能力（stopping power）高的重金屬的薄膜，藉由運用了FIB（聚焦離子束）之蝕刻，在下面側形成開口部44。接著，藉由運用了FIB之蝕刻，在開口部44的底部，形成直徑比開口部44還小的貫通孔42。重金屬薄膜當中，形成有開口部44之部分相當於吸收層43，形成有貫通孔42之部分相當於散射層41。另，加工的順序不限於此。 　　貫通孔42的厚度ts，是由貫通孔42的徑（內徑）φ1、及極限加工深度來決定。例如，當極限加工深度的長寬（aspect）比為10的情形下，成為ts≦10×φ1。 　　貫通孔42的徑φ1，當將基板24上的多射束的射束間距訂為P、（1道的）射束的尺寸訂為S的情形下，較佳是訂為S＜φ1＜P-S。若徑φ1比射束尺寸S還大，則1道的電子束能夠通過（無散射穿透）所有貫通孔42，能夠更加提高S/N比。為使徑φ1容易找到射束，此外，為免孔被異物堵塞，較佳是儘可能做成較大。 　　另一方面，若徑φ1比P-S還小，則當掃描多射束時，相鄰2道的射束（的一部分）不會同時通過貫通孔42。是故，貫通孔42，能使多射束當中僅1道的電子束通過。例如，如圖6、圖7所示，當電子束B1通過貫通孔42時，電子束B1的相鄰的電子束B2不會重疊於貫通孔42。 　　通過了貫通孔42及開口部44的電子束（圖3的電子束B、圖7的電子束B1），會入射至電流檢測器50，射束電流受到檢測。在電流檢測器50，例如能夠使用SSD（半導體檢測器（solid-state detector））。電流檢測器50所做的檢測結果會通知至控制計算機32。 　　吸收層43，為將透過散射層41而侵入的電子予以吸收之層。吸收層43的厚度ta與散射層41的厚度ts之和，較佳是成為電子束的古倫射程（Grun Range，電子的能量成為近乎零之深度）以上。另，若散射層41的厚度比古倫射程還大，則散射層41亦作用成為吸收層。 　　形成於吸收層43之開口部44的上部的徑φ2，較佳是訂為φ1≦φ2≦4P-S。藉由將徑φ2訂為4P-S以下，通過貫通孔42的電子束的第1相鄰的電子束會在散射層41被散射，第2相鄰的電子束會照射至吸收層43的正上方，而在散射層41散射後，侵入至吸收層43，被吸收，因此能夠更加提高S/N比。徑φ2雖亦可訂為4P-S以上，但愈小愈佳。 　　例如，如圖6、圖7所示，當電子束B1通過貫通孔42時，電子束B1的第1相鄰的電子束B2（電子束B1的周邊的8道電子束B2），會照射至散射層41，一部分在散射層41的表面反射，但其近乎全部會如虛線所示侵入至散射層41而被散射。散射的電子，會貫通散射層41，其一部分直接在真空中直進，一部分在吸收層43的表面被反射而一部分入射至吸收層43，（幾乎）不會到達電流檢測器50。電子束B1的第2以上相鄰的電子束B3，如虛線所示，在散射層41被散射。散射的電子侵入至吸收層43，被吸收。 　　開口部44的下部的徑φ3，為上部的徑φ2以上。此外，徑φ3的上限是由吸收層43的厚度ta及加工條件來決定，例如若長寬比為5，則成為φ3≦ta/5。一般而言，開口部44的側周壁，會成為伴隨FIB加工所做的蝕刻（射束輪廓）之推拔形狀，當從下部蝕刻的情形下，相較於下部，上部會變得徑小。因此，可以說徑φ2為開口部44的最小徑、徑φ3為開口部44的最大徑。 　　當檢查射束的情形下，例如，在設置有檢查孔徑40及電流檢測器50之平台22上令射束藉由偏向器18於XY方向偏向，而掃描多射束。如圖6、圖7所示，1道的射束B1通過貫通孔42（及開口部44），藉由設置於檢查孔徑40的下方之電流檢測器50而射束電流受到檢測。 　　通過貫通孔42的電子束B1的周邊的8道的電子束B2藉由通過散射層41而散射，而（幾乎）不會到達電流檢測器50。此外，射束B1的第2以上相鄰的射束B3，一面在散射層41被散射一面穿透，而在吸收層43被吸收，因此不會到達電流檢測器50。電流檢測器50，能夠精度良好地檢測1道的射束B1的射束電流。 　　控制計算機32，由電流檢測器50的檢測結果，判定射束電流是否為期望的值。藉由掃描多射束，依序切換通過貫通孔42的電子束，能夠短時間且高精度地進行多射束的各電子束的檢查。此外，藉由將射束設為ON而掃描、或設為OFF而掃描，會容易地判定是否可藉由遮沒孔徑陣列10的各遮沒器來進行ON/OFF控制，而能檢測缺陷射束。此外，能夠測定射束清晰度（sharpness），進行焦點調整或像散調整等。 　　射束的檢查，可於描繪前進行，亦可於描繪中進行。 　　如圖8所示，亦可在檢查孔徑40與電流檢測器50之間設置限制孔徑60。藉由限制孔徑60，在散射層41散射的電子會被遮蔽，防止散射角小的散射電子入射至電流檢測器50，能夠使S/N比提升。限制孔徑60，例如能夠以碳來製作。限制孔徑60的開口徑，是考量電子散射角或對比度等而決定。 　　散射層41及吸收層43因膜厚薄，為提升取用性（handling），如圖9（a）所示，亦可設置保持散射層41及吸收層43之托座45。托座45，例如為吸收層43的10～20倍程度的厚度。例如，準備Pt或W等的重金屬膜，藉由運用了FIB之蝕刻在下面側形成開口部46。接下來，藉由運用了FIB之蝕刻，在開口部46的底部，形成直徑比開口部46還小的開口部44，接著形成貫通孔42。如此一來，便能製作托座45一體型的檢查孔徑40。 　　上述實施形態中，是圖示成貫通孔42、開口部44，46的側壁為垂直壁，但如圖9（b）所示般蝕刻形狀可為推拔形狀。 　　上述實施形態中，說明了散射層41及吸收層43由同一材料所構成之一體型的檢查孔徑40，但散射層41及吸收層43由相異材料來形成亦可。當將散射層41及吸收層43訂為相異材料的情形下，從散射層41往吸收層43之熱傳導率會變低，散射層41的溫度會變得容易上昇，異物會變得難以附著於貫通孔42。 　　上述實施形態中，說明了通過貫通孔42的電子束的第1相鄰的電子束照射至散射層41而散射，第2以上相鄰的電子束在吸收層43被吸收之例子，但亦可設計成將徑φ2增大，通過貫通孔42的電子束的第2相鄰為止的電子束都會照射至散射層41而散射，第3以上相鄰的射束則在吸收層43被吸收。但，此構成，相較於第2以上相鄰的射束會在吸收層43被吸收之構成而言，S/N比可能降低。 　　吸收層43的厚度ta，一般而言為侵入長度，具體而言是定義成為古倫射程，但亦可基於貝特射程（Bethe Range：古倫射程＜貝特射程）來決定。 　　如圖10所示，亦可在檢查孔徑40的上方另行設置吸收層43。藉由在檢查孔徑40的上方配置吸收層43，能夠將檢查孔徑40中與散射層41成為一體之吸收層43減薄，能夠使加工性提升。 　　上述實施形態中，散射層41及吸收層43是被做成一體化，但如圖11所示，亦可將散射層41及吸收層43做成個別體，在散射層41的下方相距間隔而配置吸收層43。在此情形下，吸收層43和限制孔徑具有同一功能，散射層41與吸收層43之間隔愈寬，則S/N比愈提升。同樣地，吸收層43與電流檢測器50之間隔愈寬，則S/N比愈提升。另，作為吸收層43，亦可使用上述的限制孔徑。此外，如圖12所示，保持電流檢測器50之托座70，亦可構成為保持散射層41及吸收層43。 　　上述實施形態中，散射層41是位於吸收層43的上側（射束行進方向的上游側），但如圖13所示，散射層41亦可位於吸收層43的下側。即使做成為這樣的構成的情形下，通過貫通孔42的電子束B1的周邊的8道的電子束B2藉由通過散射層41而散射，而（幾乎）不會到達電流檢測器50。此外，射束B1的第2以上相鄰的射束B3，在吸收層43被吸收，不會到達電流檢測器50。因此，電流檢測器50，能夠精度良好地檢測1道的射束B1的射束電流。 　　如圖14所示，亦可將散射層41及吸收層43做成個別體，在散射層41的上方相距間隔而配置吸收層43。如圖15所示，保持電流檢測器50之托座70，亦可構成為保持散射層41及吸收層43。在此情形下，托座70，可作用成為將在散射層41散射的電子予以吸收之吸收層。又，亦可在散射層41的下方配置限制孔徑60或吸收層43。 　　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
8‧‧‧孔徑構件
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
32‧‧‧控制計算機
34‧‧‧控制電路
40‧‧‧多射束檢查用孔徑
41‧‧‧散射層
42‧‧‧貫通孔
43‧‧‧吸收層
44、46‧‧‧開口部
45、70‧‧‧托座
50‧‧‧電流檢測器
60‧‧‧限制孔徑
80‧‧‧孔
B、B1、B2、B3‧‧‧電子束（射束）
C‧‧‧控制部
W‧‧‧描繪部
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。 　　圖2為孔徑構件的概略圖。 　　圖3為同實施形態之多射束用射束檢查裝置的概略圖。 　　圖4為同實施形態之多射束檢查用孔徑的立體圖。 　　圖5為同實施形態之多射束檢查用孔徑的平面圖。 　　圖6為受到多射束照射之多射束檢查用孔徑的平面圖。 　　圖7為照射至檢查用孔徑之多射束示意圖。 　　圖8為另一實施形態之多射束用射束檢查裝置的概略圖。 　　圖9（a）（b）為另一實施形態之多射束檢查用孔徑的剖斷端面圖。 　　圖10為另一實施形態之多射束用射束檢查裝置的概略圖。 　　圖11為另一實施形態之多射束用射束檢查裝置的概略圖。 　　圖12為另一實施形態之多射束用射束檢查裝置的概略圖。 　　圖13為另一實施形態之多射束用射束檢查裝置的概略圖。 　　圖14為另一實施形態之多射束用射束檢查裝置的概略圖。 　　圖15為另一實施形態之多射束用射束檢查裝置的概略圖。

Claims (7)

  1. 一種多射束檢查用孔徑，係於多射束描繪裝置中令照射出的多射束當中的1道射束通過之多射束檢查用孔徑，其特徵為，具備：散射層，設有供前述1道射束通過的貫通孔，其他射束則被散射；及吸收層，設有直徑比前述貫通孔還大的開口部，將侵入的射束的至少一部分予以吸收；當將構成前述多射束的各射束的射束尺寸訂為S、射束間距訂為P的情形下，前述貫通孔的最小徑 1，為S< 1<P-S。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之多射束檢查用孔徑，其中，前述吸收層，設於前述散射層的下方或上方。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之多射束檢查用孔徑，其中，前述吸收層，和前述散射層相隔距離而設置。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之多射束檢查用孔徑，其中，前述吸收層和前述散射層係連接，前述開口部接連至前述貫通孔。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之多射束檢查用孔徑，其中，前述開口部的最小徑 2，為 1≦ 2≦4P-S。
  6. 一種多射束用射束檢查裝置，具備：多射束檢查用孔徑，具有：散射層，設有於多射束描繪裝置中供照射出的多射束當中的1道射束通過的貫通孔，其他射束則被散射；及吸收層，設有直徑比前述貫通孔還大的開口部，將侵入的射束的至少一部分予以吸收；及電流檢測器，檢測通過了前述貫通孔及前述開口部之射束的射束電流；當將構成前述多射束的各射束的射束尺寸訂為S、射束間距訂為P的情形下，前述貫通孔的最小徑 1，為S< 1<P-S。
  7. 一種多帶電粒子束描繪裝置，其特徵為，具備：可移動的平台，載置描繪對象的基板；及放出部，放出帶電粒子束；及孔徑構件，具有複數個開口部，在包含有前述複數個開口部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開口部，藉此形成多射束；及遮沒孔徑陣列，具有複數個遮沒器，對於通過了前述孔徑構件的複數個開口部之多射束當中各自相對應的射束進行遮沒偏向；及多射束用射束檢查裝置，設於前述平台；前述多射束用射束檢查裝置，具有：多射束檢查用孔徑，包含：散射層，設有供前述多射束當中的1道射束通過的貫通孔，其他射束則被散射；及吸收層，設有直徑比前述貫通孔還大的開口部，將侵入的射束的至少一部分予以吸收；及電流檢測器，檢測通過了前述貫通孔及前述吸收層的前述開口部之射束的射束電流；當將構成前述多射束的各射束的射束尺寸訂為S、射束間距訂為P的情形下，前述貫通孔的最小徑 1，為S< 1<P-S。
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