TWI684831B - 多帶電粒子束描繪裝置及多帶電粒子束調整方法 - Google Patents

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Abstract

本發明的一態樣的多帶電粒子束描繪裝置包括：成形孔徑陣列，形成多束；遮蔽孔徑陣列，設有對多束的各束進行遮蔽偏轉的遮蔽器；阻擋孔徑，於錯開第3開口的位置將藉由所述遮蔽器而以成為束斷開的狀態的方式受到偏轉的束加以遮蔽，並使成為束接通的狀態的各束自第3開口通過；第1對準線圈，配置於遮蔽孔徑陣列與阻擋孔徑之間，進行束軌道的調整；接物透鏡，配置於阻擋孔徑與工作台之間；以及移動部，於阻擋孔徑的面內方向上對第3開口的位置進行移動。

Description

多帶電粒子束描繪裝置及多帶電粒子束調整方法
本發明是有關於一種多帶電粒子束描繪裝置及多帶電粒子束調整方法。
伴隨著大規模積體電路（large scale integrated circuit，LSI）的高集積化，半導體裝置所要求的電路線寬逐年被微細化。為了將所需的電路圖案形成於半導體裝置上，目前採用使用縮小投影型曝光裝置，將形成於石英上的高精度的原圖圖案（遮罩，或特別是用於步進機（stepper）或掃描儀（scanner）中者，亦稱為光罩（reticle））縮小轉印至晶圓上的方法。高精度的原圖圖案是藉由電子束描繪裝置來描繪，使用所謂的電子束微影技術（electron beam lithography technology）。
使用多束的描繪裝置與利用一個電子束進行描繪的情況相比，可一次照射大量的束，所以可以大幅提高總處理量（throughput）。作為多束描繪裝置的一形態的使用了遮蔽孔徑陣列的多束描繪裝置例如是使自一個電子槍放出的電子束通過具有多個孔的成形孔徑陣列而形成多束（Multiple beam, 多個電子束）。多束通過遮蔽孔徑陣列各自所對應的遮蔽器（blanker）內部。於遮蔽孔徑陣列的下方設有阻擋孔徑，已通過遮蔽孔徑陣列的多束於阻擋孔徑的開口的位置處形成交叉（crossover）。
遮蔽孔徑陣列具有用以使束單獨偏轉的電極對（遮蔽器），並於電極間設有束通過用的開口。藉由將遮蔽器中的一個電極固定為接地電位，並將另一個電極於接地電位與除此之外的電位之間進行切換，而分別單獨地對要通過的電子束進行遮蔽偏轉。藉由遮蔽器進行了偏轉的電子束被阻擋孔徑遮蔽，未經偏轉的電子束則通過阻擋孔徑的開口而照射至基板上。
一般而言，作為孔徑的分類，具有成形孔徑（也包括「成形孔徑陣列」）、限制光圈（「透鏡光圈」，亦有時簡稱為「光圈」等）、阻擋孔徑。成形孔徑使束成為期望的形狀，配置於透鏡系統中束被大地擴展的地方，被照射束，並僅使對應於期望的形狀的一部分束通過，而將其餘截獲。透鏡光圈對束電流或收斂狀態進行調整，配置在透鏡的前後或大致相同的位置，使經擴展的束的中心部通過而截獲周邊部的不需要的束。與此相對，阻擋孔徑通常使束全部通過，僅截獲經遮蔽偏轉的束，於多束描繪裝置用光學系統中，配置於束的擴展變小的交叉（光源像）的成像面附近。
就提高描繪劑量的控制性這一方面而言，對多束描繪裝置的遮蔽要求高速動作。於電路技術方面，若輸出電壓（即遮蔽器驅動電壓）變高則高速動作變困難，所以於當前能夠利用的技術中，例如3 V～5 V左右成為上限。另一方面，遮蔽器面內的個別束的間距為30 μm～50 μm左右。遮蔽器藉由微細加工技術製造，但可藉由現有的微細加工技術形成的遮蔽器的電極長於20 μm～40 μm成為上限。即，無法使施加至遮蔽器的電壓過高，電極長亦存在限制，所以難以藉由遮蔽器加大偏轉量。若偏轉量小，則束的截獲率會下降，所以為了彌補此情況而提高描繪劑量的控制性，較佳為進一步減小阻擋孔徑的開口徑。
多束描繪裝置同時照射多個束，將通過成形孔徑陣列的相同孔或不同孔而形成的束彼此連接，而描繪期望的圖形形狀的圖案。照射至基板上的多束整體像的形狀作為描繪圖形的連接精度而展現，所以要求高精度地將成形孔徑陣列像形成於基板上。
於多束描繪裝置中，為了降低成形孔徑陣列的形狀誤差的影響，需要以高縮小率來對束成像，所述高縮小率的成像藉由兩層的接物透鏡來進行。因此，於多束描繪裝置的光學系統中，於阻擋孔徑與基板之間配置有兩層的接物透鏡。
於多束描繪裝置中，因成像於基板面的像大，所以即便束軌道僅自透鏡中心稍微偏離，亦會於多束整體像中產生大的形變。為了減少形變，需要使已通過阻擋孔徑的開口的束通過兩層的接物透鏡的中心。但是，因機械性誤差，於接物透鏡間或接物透鏡與阻擋孔徑之間會產生軸偏移，從而難以使已通過阻擋孔徑的開口的束穿過兩層的接物透鏡的中心。
如上所述為了提高遮蔽時的束截獲率，較佳為阻擋孔徑的開口徑小。但是，於減小阻擋孔徑的開口徑的情況下，更難以使已通過阻擋孔徑的開口的束穿過兩層的接物透鏡的中心。
考慮將對準線圈配置於阻擋孔徑與第一層的接物透鏡之間來彎折束的軌道，但於光學設計上阻擋孔徑與第一層的接物透鏡是鄰接而配置，所以難以配置對準線圈。
本發明提供一種可使已通過阻擋孔徑的束，穿過接物透鏡的中心的多帶電粒子束描繪裝置及多帶電粒子束調整方法。
本發明的一態樣的多帶電粒子束描繪裝置包括：放出部，放出帶電粒子束；成形孔徑陣列，形成有多個第1開口，於包含所述多個第1開口的區域接受所述帶電粒子束的照射，並藉由所述帶電粒子束的一部分各自通過所述多個第1開口而形成多束；遮蔽孔徑陣列，形成有供已通過所述多個第1開口的多束中分別對應的束通過的多個第2開口，並於所述多個第2開口設有對分別要通過的所述束進行遮蔽偏轉的遮蔽器；阻擋孔徑，形成有第3開口，於錯開所述第3開口的位置將所述多束中藉由所述多個遮蔽器而以成為束斷開（OFF）狀態的方式受到偏轉的束加以遮蔽，並使成為束接通（ON）狀態的束自所述第3開口通過；第1對準線圈，配置於所述遮蔽孔徑陣列與所述阻擋孔徑之間，進行束軌道的調整；接物透鏡，配置於所述阻擋孔徑與載置要藉由所述束進行描繪的基板的工作台之間；以及移動部，於所述阻擋孔徑的面內方向上對所述第3開口的位置進行移動。
以下，基於圖式來對本發明的實施形態進行說明。於實施的形態中，作為帶電粒子束的一例，對使用電子束的構成進行說明。但是，帶電粒子束並不限於電子束，亦可為離子束等。
圖1所示的描繪裝置包括：描繪部10，將電子束照射至遮罩或晶圓等對象物而描繪所期望的圖案；以及控制部60，對描繪部10的動作進行控制。描繪部10是具有電子束鏡筒12及描繪室40的多束描繪裝置的一例。
於電子束鏡筒12內配置有電子槍14、照明透鏡16、成形孔徑陣列18、遮蔽孔徑陣列20、投影透鏡22、第1對準線圈24、阻擋孔徑（限制孔徑構件）26、第1接物透鏡28、第2接物透鏡30及第2對準線圈32。於描繪室40內配置有XY工作台42。於XY工作台42上，載置有成為描繪對象的基板44即空白遮罩（mask blank）。
基板44中例如包含晶圓或曝光用的遮罩，所述曝光用的遮罩用以使用將準分子雷射（excimer laser）作為光源的步進機或掃描儀等縮小投影型曝光裝置或極紫外線曝光裝置，將圖案轉印至晶圓。而且，基板44中亦包含已形成有圖案的遮罩。例如，列文森（Levenson）型遮罩需要兩次描繪，因此，有時亦會對經一次描繪且加工為遮罩的基板描繪第二次的圖案。
如圖2所示，於成形孔徑陣列18中，以規定的排列間距形成有縱m行×橫n列（m,n≧2）的開口（第1開口）18A。各開口18A均以相同尺寸形狀的矩形形成。開口18A的形狀亦可為圓形。藉由使電子束B的一部分各自通過該些多個開口18A，而形成多束MB。
遮蔽孔徑陣列20設於成形孔徑陣列18的下方，並形成有對應於成形孔徑陣列18的各開口18A的通過孔20A（第2開口）。對各通過孔20A配置包含成對的兩個電極的組合的遮蔽器（省略圖示）。遮蔽器中的一個固定為接地電位，另一個於接地電位與其他電位之間切替。通過各通過孔20A的電子束藉由施加至遮蔽器的電壓而分別獨立地受到偏轉。如此，多個遮蔽器對已通過成形孔徑陣列18的多個開口18A的多束MB中分別對應的束進行遮蔽偏轉。
阻擋孔徑26將藉由遮蔽器進行了偏轉的束加以遮蔽。未藉由遮蔽器進行偏轉的束通過形成於阻擋孔徑26的中心部的開口26A（第3開口）。阻擋孔徑26為了減少遮蔽孔徑陣列20進行個別遮蔽時的束的遺漏而配置於束的擴展變小的交叉（光源像）的成像面。
阻擋孔徑26搭載於能夠於與束的行進方向（束軸方向）正交的面內移動的移動部50，藉由移動部50而於孔徑面內（水平面內）方向上移動，從而可調整開口26A（第3開口）的位置。移動部50例如可使用藉由公知的壓電（Piezo）元件來進行驅動者。
控制部60具有控制計算機62、控制電路64及移動控制電路66。移動控制電路66連接於移動部50。
自電子槍14（放出部）放出的電子束B藉由照明透鏡16而幾乎垂直地對成形孔徑陣列18整體進行照明。藉由電子束B通過成形孔徑陣列18的多個開口18A，而形成多個電子束（多束）MB。多束MB通過遮蔽孔徑陣列20各自所對應的遮蔽器內部。
已通過遮蔽孔徑陣列20的多束MB藉由投影透鏡22而縮小，且朝向阻擋孔徑26的中心的開口26A行進。此處，藉由遮蔽孔徑陣列20的遮蔽器進行了偏轉的電子束自阻擋孔徑26的開口26A錯開位置，而被阻擋孔徑26遮蔽。另一方面，未藉由遮蔽器進行偏轉的電子束通過阻擋孔徑26的開口26A。藉由遮蔽器的接通/斷開，來進行遮蔽控制，從而控制束的接通/斷開。
如此，阻擋孔徑26將藉由遮蔽孔徑陣列20的遮蔽器而以成為束OFF的狀態的方式受到偏轉的各束加以遮蔽。而且，自束ON至束OFF之前已通過阻擋孔徑26的束成為一次投射的束。
於投影透鏡22與阻擋孔徑26之間配置有進行束的軌道調整的第1對準線圈24。
已通過阻擋孔徑26的多束MB藉由第1接物透鏡28及第2接物透鏡30而聚焦，成為期望的縮小率的圖案像，並被照射至基板44上。藉由使用第1接物透鏡28及第2接物透鏡30的這兩層的接物透鏡，而能夠實現高縮小率。為了減小透鏡的成像像差或成像形變，阻擋孔徑26接近第一層（上層）的第1接物透鏡28的正上方而配置。
配置於第1接物透鏡28與第2接物透鏡30之間的第2對準線圈32以使束穿過第2接物透鏡30的中心的方式對束的軌道進行調整。
控制計算機62自記憶裝置讀取描繪資料，進行多段的資料轉換處理而生成裝置固有的投射資料。於投射資料中定義各投射的照射量及照射位置坐標等。
控制計算機62基於投射資料，將各投射的照射量輸出至控制電路64。控制電路64將所輸入的照射量除以電流密度而求出照射時間t。並且，控制電路64以進行相應的投射時遮蔽器僅以照射時間t來進行束ON的方式對遮蔽孔徑陣列20的相應的遮蔽器施加偏轉電壓。
於描繪部10中，藉由構件的製造誤差或向裝置的安裝誤差等，會於阻擋孔徑26的開口26A的位置及第2接物透鏡28的中心位置產生偏移。於產生了此種位置偏移的情況下，難以以使其通過阻擋孔徑26的開口26A且使其穿過第1接物透鏡28的中心的方式藉由第1對準線圈24對束軌道進行調整，如圖3（a）所示，束軌道自第1接物透鏡28的中心偏離，照射至基板44的多束整體像產生形變。
於本實施形態中，阻擋孔徑26搭載於移動部50，可對阻擋孔徑26的面內方向上的開口26A的位置進行調整。藉由如圖3（b）所示般使阻擋孔徑26移動，能夠以使其通過開口26A且使其穿過第1接物透鏡28的中心的方式藉由第1對準線圈24對束軌道進行調整。另外，於圖3（a）、圖3（b）中省略了移動部50的圖示。
使用圖4所示的流程，對阻擋孔徑26的定位方法進行說明。
將阻擋孔徑26向移動區域內的初始位置移動（步驟S1）。移動區域是設想的機械性誤差的數倍，例如是500 μm平方的區域。
以使束穿過阻擋孔徑26的開口26A的中心的方式，對第1對準線圈24的電流進行調整（步驟S2）。
搖動第1接物透鏡28，測定相對於單位搖動量的基板面上的束位置的面內移動量（步驟S3、步驟S4）。
於移動區域內殘留有未測定的地方的情況下（步驟S5_否（No）），以規定的間距使阻擋孔徑26移動（步驟S6），再次執行步驟S2～步驟S4，測定束位置移動量。規定的間距例如是將移動區域分割為5～20左右的長度，是25 μm～100 μm左右。
於移動區域內的所有地方測定了束位置移動量後（步驟S5_是（Yes）），檢測使束位置移動量成為最小的阻擋孔徑26的開口26A的位置（步驟S7）。藉由於所述檢測出的位置配置阻擋孔徑26的開口26A，第1對準線圈24能夠以使已通過開口26A的束穿過第1接物透鏡28的中心的方式對束軌道進行調整。
於決定阻擋孔徑26的開口26A的位置後，以使束穿過第2接物透鏡30的中心的方式對第2對準線圈32進行調整。例如，使第2接物透鏡30的勵磁搖動，並以相對於所述搖動的基板面上的束位置的面內移動變無的方式（使面內移動最小化），對第2對準線圈32的電流量進行調整。
控制計算機62將步驟S7中檢測出的位置的位置資訊輸出至移動控制電路66。移動控制電路66對移動部50進行控制，並使阻擋孔徑26向所檢測出的位置移動。而且，控制電路64基於來自控制計算機62的控制信號來對第1對準線圈24及第2對準線圈32的電流量進行控制。
藉由如此對阻擋孔徑26的開口26A的位置進行調整，可使已通過阻擋孔徑26的開口26A的束穿過兩層的接物透鏡28、29的中心。
根據本實施形態，即便減小阻擋孔徑26的開口26A的直徑，亦可使束穿過兩層的接物透鏡28、29的中心。藉此，能夠形成無形變的多束。進而，因可提升遮蔽孔徑陣列20進行個別遮蔽的束截獲率並且縮短束截獲時間，所以描繪劑量的控制性提升。藉此，描繪精度提升。
於所述實施形態中，當於圖4的流程的步驟S7中檢測出的位置中的束位置移動量大於規定的臨限值時，亦可設定以檢測出的位置為中心的狹小移動區域，縮窄移動間距，來再次重覆步驟S2～步驟S4。當束位置移動量小於規定的臨限值時，前進至第2對準線圈32的調整。
於所述實施形態中，第1對準線圈24、第2對準線圈32亦可分別設有多個。
於所述實施形態中，對藉由移動部50而使阻擋孔徑26於面內方向上移動來調整開口26A的面內位置的示例進行了說明，但亦可將阻擋孔徑26固定而移動第1接物透鏡28。其中，磁場型接物透鏡尺寸或重量大，靜電型接物透鏡會被施加高電壓，所以使阻擋孔徑26移動更容易。
另外，本發明並不限定於所述實施形態，於實施階段，能夠在不脫離本發明宗旨的範圍內，使構成要素變形而具體化。而且，能夠藉由所述實施形態所揭示的多個構成要素的適當組合來形成各種發明。例如，亦可從實施形態所示的全部構成要素中刪除若干個構成要素。進而，亦可適當地將遍及不同實施形態的構成要素加以組合。
10‧‧‧描繪部12‧‧‧電子束鏡筒14‧‧‧電子槍16‧‧‧照明透鏡18‧‧‧成形孔徑陣列18A‧‧‧開口（第1開口）20‧‧‧遮蔽孔徑陣列20A‧‧‧通過孔（第2開口）22‧‧‧投影透鏡24‧‧‧第1對準線圈26‧‧‧阻擋孔徑（限制孔徑構件）26A‧‧‧開口（第3開口）28‧‧‧第1接物透鏡30‧‧‧第2接物透鏡32‧‧‧第2對準線圈40‧‧‧描繪室42‧‧‧XY工作臺44‧‧‧基板50‧‧‧移動部60‧‧‧控制部62‧‧‧控制計算機64‧‧‧控制電路66‧‧‧移動控制電路B‧‧‧電子束MB‧‧‧多束S1～S7‧‧‧步驟
圖1是本發明的實施形態的多帶電粒子束描繪裝置的概略圖。 圖2是成形孔徑陣列的示意圖。 圖3（a）是表示阻擋孔徑位置調整前的束軌道的示意圖，圖3（b）是表示阻擋孔徑位置調整後的束軌道的示意圖。 圖4是說明阻擋孔徑的定位方法的流程圖。
10‧‧‧描繪部
12‧‧‧電子束鏡筒
14‧‧‧電子槍
16‧‧‧照明透鏡
18‧‧‧成形孔徑陣列
20‧‧‧遮蔽孔徑陣列
20A‧‧‧通過孔(第2開口)
22‧‧‧投影透鏡
24‧‧‧第1對準線圈
26‧‧‧阻擋孔徑(限制孔徑構件)
26A‧‧‧開口(第3開口)
28‧‧‧第1接物透鏡
30‧‧‧第2接物透鏡
32‧‧‧第2對準線圈
40‧‧‧描繪室
42‧‧‧XY工作臺
44‧‧‧基板
50‧‧‧移動部
60‧‧‧控制部
62‧‧‧控制計算機
64‧‧‧控制電路
66‧‧‧移動控制電路
B‧‧‧電子束
MB‧‧‧多束

Claims (6)

  1. 一種多帶電粒子束描繪裝置，包括：放出部，放出帶電粒子束；成形孔徑陣列，形成有多個第1開口，於包含所述多個第1開口的區域接受所述帶電粒子束的照射，並藉由所述帶電粒子束的一部分各自通過所述多個第1開口而形成多束；遮蔽孔徑陣列，形成有多個第2開口，所述多個第2開口各自對應於通過所述多個第1開口的多束而形成，並於所述多個第2開口對各自將要通過的所述束設有遮蔽器以進行遮蔽偏轉；阻擋孔徑，形成有第3開口，在所述多束之中，使成為束斷開狀態的束自所述第3開口錯開的位置加以遮蔽，並使成為束接通狀態的束自所述第3開口通過；所述束斷開狀態的束是藉由所述多個遮蔽器而以成為束斷開狀態的方式受到偏轉的束；第1對準線圈，配置於所述遮蔽孔徑陣列與所述阻擋孔徑之間，進行束軌道的調整；第1接物透鏡，配置於所述阻擋孔徑與工作台之間，所述工作台是載置要藉由所述束進行描繪的基板；以及移動部，於所述阻擋孔徑的面內方向上對所述第3開口的位置進行移動；當所述阻擋孔徑移動後，所述第1對準線圈以使所述束穿過所述第3開口的中心的方式進行所述束軌道的調整，以及所述移動部藉由調整所述第1對準線圈的束軌道，而使已通 過所述第3開口的束可以穿過所述第1接物透鏡的中心的方式，對所述第3開口的位置進行調整。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的多帶電粒子束描繪裝置，其進而包括：第2接物透鏡，配置於所述第1接物透鏡與工作台之間，以及第2對準線圈，所述第2對準線圈配置於所述第1接物透鏡與所述第2接物透鏡之間，對要通過所述第2接物透鏡的束的軌道進行調整。
  3. 一種多帶電粒子束調整方法，包括：放出帶電粒子束的步驟；使用形成有多個第1開口的成形孔徑陣列，於包含所述多個第1開口的區域接受所述帶電粒子束的照射，並藉由所述帶電粒子束的一部分各自通過所述多個第1開口而形成多束的步驟；針對已通過遮蔽孔徑陣列的多個第2開口及配置於初始位置的阻擋孔徑中所形成的第3開口的所述多束，使對軌道進行調整的第1接物透鏡的勵磁搖動，來測定束位置的面內移動量的步驟；以及將所述第3開口的位置移動至使所述束位置的面內移動量成為最小的位置，並使已通過所述第3開口的束，以可以穿過所述接物透鏡的中心的方式，對束軌道進行調整的步驟，當所述阻擋孔徑移動後，以使所述束穿過所述第3開口的中 心的方式進行所述束軌道的調整的步驟，其中，將所述阻擋孔徑移動至已通過所述第3開口的束能夠通過所述第1接物透鏡的中心的位置。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的多帶電粒子束調整方法，其中，使已通過所述第1接物透鏡的束，以可以穿過第2接物透鏡的中心的方式，對束軌道進行調整。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的多帶電粒子束調整方法，其中，使所述第1接物透鏡的勵磁搖動並以使所述束位置的面內移動量成為最小的方式對所述阻擋孔徑進行移動。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的多帶電粒子束調整方法，其中，使所述第2接物透鏡的勵磁搖動並以使所述束位置的面內移動量成為最小的方式對配置於所述第1接物透鏡與所述第2接物透鏡之間的對準線圈的電流量進行調整。
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