TWI697744B - 帶電粒子束描繪裝置及帶電粒子束描繪方法 - Google Patents

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Abstract

本發明有關帶電粒子束描繪裝置及帶電粒子束描繪方法。 　　依本發明一態樣之帶電粒子束描繪裝置，具備：描繪部，對被載置於平台的描繪對象之基板照射帶電粒子束而描繪圖樣；及標記基板，設於前述平台上，形成有標記；及照射位置檢測器，藉由對前述標記之前述帶電粒子束的照射，來檢測在前述標記表面之前述帶電粒子束的照射位置；及高度檢測器，藉由雷射光的照射、及反射光的受光，來檢測前述基板的表面的高度及前述標記基板的表面的高度；及漂移修正部，由藉由前述照射位置檢測器檢測出的前述照射位置，算出在前述標記表面之前述帶電粒子束的漂移量，基於該漂移量來算出漂移修正量；及描繪控制部，使用前述漂移修正量，修正前述帶電粒子束的照射位置；前述標記基板，具有複數個形成有前述標記之圖樣區域、及未形成有圖樣之非圖樣區域，該非圖樣區域的至少一部分被配置於該圖樣區域之間，前述高度檢測器，檢測前述非圖樣區域內的檢測點的高度。

Description

帶電粒子束描繪裝置及帶電粒子束描繪方法
本發明有關帶電粒子束描繪裝置及帶電粒子束描繪方法。
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，由於各式各樣的因素，於描繪中可能會發生電子束的照射位置隨著時間經過而偏移之稱為射束漂移(drifting)的現象。為了消弭此射束漂移，會進行漂移修正。漂移修正中，是藉由電子束掃描形成於被配置在平台上的標記基板之測定用標記，來測定電子束的照射位置，求出漂移量。測定用標記，例如為點形狀或十字形狀的金屬圖樣。 　　描繪對象之試料(光罩)的厚度，通常會由於公差而於每一試料相異。此外，在被載置於平台上的標記基板會發生撓曲或傾斜。因此，標記基板的表面的高度和試料的表面的高度會相異，在標記表面內之漂移量、和試料表面內之漂移量之間會產生誤差。為了高精度地進行漂移修正，必須考量標記表面的高度和試料表面的高度之差。 　　在電子束描繪裝置，設有對試料表面或標記表面照射雷射光，而由反射光的受光位置來檢測試料表面或標記表面的高度之檢測器。若對標記基板當中設有測定用標記之圖樣區域照射雷射光，則可能因光的干涉等而高度測定產生誤差，因此檢測器是對未形成有任何圖樣之非圖樣區域照射雷射光。 　　但，由於標記基板的撓曲或傾斜，在圖樣區域和非圖樣區域會產生高低差。因此，檢測器檢測出的標記基板的表面的高度、和供漂移量測定之標記表面的高度會產生誤差，而難以高精度地進行漂移修正。
本發明提供一種精度良好地檢測標記高度而進行漂移修正，能夠使圖樣的描繪精度提升之帶電粒子束描繪裝置及帶電粒子束描繪方法。 　　依本發明一態樣之帶電粒子束描繪裝置，具備：描繪部，對被載置於平台的描繪對象之基板照射帶電粒子束而描繪圖樣；及標記基板，設於前述平台上，形成有標記；及照射位置檢測器，藉由對前述標記之前述帶電粒子束的照射，來檢測在前述標記表面之前述帶電粒子束的照射位置；及高度檢測器，藉由雷射光的照射、及反射光的受光，來檢測前述基板的表面的高度及前述標記基板的表面的高度；及漂移修正部，由藉由前述照射位置檢測器檢測出的前述照射位置，算出在前述標記表面之前述帶電粒子束的漂移量，基於該漂移量來算出漂移修正量；及描繪控制部，使用前述漂移修正量，修正前述帶電粒子束的照射位置；前述標記基板，具有複數個形成有前述標記之圖樣區域、及未形成有圖樣之非圖樣區域，該非圖樣區域的至少一部分被配置於該圖樣區域之間，前述高度檢測器，檢測前述非圖樣區域內的檢測點的高度。
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。 　　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。基板56，被載置於設置於平台50上之台座(Z平台，圖示略)上，高度方向的位置可調整。 　　在平台50上，設有用來測定水平面內之平台50的位置之鏡51。此外，在平台50上，設有形成有標記之標記基板20，該標記是於測定電子束B的漂移量時受到使用。例如，標記基板為矽基板，在矽基板上，形成有由鉭或鎢等重金屬所構成之標記。 　　在平台50的上方，設有藉由對於標記之電子束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，例如能夠使用標記藉由電子束B而被掃描，將藉由標記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。 　　在描繪室34的外周面，設有檢測基板56或標記基板20的表面高度之高度檢測器58。此高度檢測器58，具有對基板56或標記基板20的表面從斜上方照射雷射光之投光部58a、及接受反射光之受光部58b。由依受光部58b之反射光的受光位置，便能檢測基板56或標記基板20的表面高度。表面高度的檢測結果被通知給控制計算機11。 　　控制部10，具有控制計算機11、平台位置測定部16、記憶裝置18等。控制計算機11，具有擊發資料生成部12、描繪控制部13、及漂移修正部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。 　　漂移修正部14，算出漂移量，求出將漂移量消弭之漂移修正量。漂移量的算出方法後述。漂移修正部14，基於漂移修正量，生成電子束B的偏向量(射束照射位置)之修正資訊，給予描繪控制部13。描繪控制部13，利用此修正資訊來控制描繪部30，修正射束照射位置。 　　平台位置測定部16，包含令雷射光入／反射至固定於平台50上的鏡51而測定平台50的位置之雷射測長器。平台位置測定部16，將測定出的平台位置通知給控制計算機11。 　　圖1中，記載了用以說明實施形態所必須之構成。描繪裝置1，具備其他的構成亦無妨。 　　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的狀態下被控制成通過遮沒孔徑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。 　　圖3(a)為標記基板20的平面圖。標記基板20，具有形成有複數個標記之圖樣區域22、及未形成有任何圖樣之非圖樣區域24。在圖樣區域22內，形成有多數個由十字形狀或點形狀的圖樣所成之標記，若因電子束B的掃描而標記劣化，便依序逐一使用未使用之標記。 　　圖3(a)所示例子中，圖樣區域22為口字形，其內側成為非圖樣區域24。換言之，以圍繞非圖樣區域24之方式設有圖樣區域22。非圖樣區域24的大小雖無特別限定，但例如為1mm見方程度。非圖樣區域24的中心部(圖中×記號的位置)，成為從高度檢測器58的投光部58a受到雷射光照射之高度檢測點25。 　　將這樣的位置訂為高度檢測點25，藉此，即使如圖3(b)所示般標記基板20傾斜、或在標記基板20有撓曲的情形下，仍能使高度檢測點25的高度和圖樣區域22內的標記的高度近乎同等。 　　利用圖4所示流程圖，說明包含使用了這樣的標記基板20之漂移修正處理的描繪方法。 　　首先，高度檢測器58，檢測基板56的表面高度(步驟S1)。接著，高度檢測器58，對標記基板20的高度檢測點25照射雷射光，檢測標記基板20的表面高度(步驟S2)。此時，判斷基板56的表面高度和標記基板20的表面高度之差分是否超出閾值(步驟S3)，當超出了的情形下調整基板56的高度(步驟S4)。 　　令平台50移動，將標記對齊對物透鏡49的中心位置，藉由電子束B掃描標記(步驟S5)。照射位置檢測器52檢測反射電子，測定射束輪廓，檢測射束照射位置。漂移修正部14，將檢測出的射束照射位置和基準位置之偏離量，算出作為漂移量(步驟S6)。 　　漂移修正部14，基於測定出的漂移量，算出漂移修正量(步驟S7)。描繪控制部13，基於從記憶裝置18讀出的描繪資料、和算出的漂移修正量，來一面修正射束照射位置一面進行描繪處理(步驟S8)。 　　至下次的漂移量的測定時期之前(步驟S9_Yes、步驟S10_No)，使用步驟S7中算出的漂移量來進行描繪處理。 [比較例] 　　圖5(a)為依比較例之標記基板60的平面圖，圖5(b)為標記基板60的側面圖。標記基板60，具有形成有複數個標記之圖樣區域62、及未形成有任何圖樣之非圖樣區域64。圖樣區域62，位於標記基板60的一半側，非圖樣區域64位於另一半側。非圖樣區域64內當中，遠離圖樣區域62之處成為高度檢測點65。 　　如圖5(b)所示，當標記基板60傾斜了的情形下，在高度檢測點65的高度和圖樣區域62內的標記高度會產生誤差。因此，由高度檢測點65的高度和基板56的表面高度之差分、及標記表面中的漂移量，無法精度良好地計算基板56的表面中的漂移量，漂移修正會變得不充分。 　　另一方面，本實施形態中，即使當標記基板20有傾斜或撓曲的情形下，圖樣區域22內的標記和高度檢測點25仍位於近乎同一高度，因此能夠精度良好地檢測標記高度。因此，能夠精度良好地計算基板56的表面中的漂移量，能夠使圖樣的描繪精度提升。 　　上述實施形態中，雖說明了將圖樣區域22設為口字形(方環狀)之例子，但亦可為圓環狀，亦可為省略了一部分之匚字形或C字形等。 　　亦可如圖6所示之標記基板20A般，設置複數個圍繞包含高度檢測點25a的非圖樣區域24a之口字形的圖樣區域22a。在圖樣區域22a包含複數個標記。漂移量測定時，係檢測和包含射束掃描的標記之圖樣區域22a相對應之高度檢測點25a的高度。 　　亦可如圖7所示之標記基板20B般，設置複數個略矩形狀的圖樣區域22b和相對應的高度檢測點25b之組合。 　　亦可如圖8所示之標記基板20C般，相距間隔設置複數個長矩形狀的圖樣區域22c，將圖樣區域22c間(和圖樣區域22c鄰接的區域)訂為非圖樣區域24c，在非圖樣區域24c內設定複數個高度檢測點25c。漂移量測定時，係檢測和射束掃描的標記最接近之高度檢測點25c的高度。 　　上述實施形態中，雖將標記基板20的高度檢測點25訂為1處，但亦可檢測複數處的高度，而藉由內插來算出標記的高度。例如，如圖9所示，在圖樣區域的外側與內側的非圖樣區域設定高度檢測點25_1～25_9，檢測該些複數個高度檢測點25_1～25_9的高度，藉由檢測結果之內插來算出標記的高度。 　　亦可如圖10所示般，在標記基板20D的中央部設置略矩形狀的圖樣區域22d，而在圖樣區域22d的周圍的非圖樣區域設定複數個高度檢測點。例如，在標記基板20D的四方的角部設定高度檢測點25d_1～25d_4。藉由高度檢測結果的內插來算出標記的高度。 　　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‧‧‧漂移修正部16‧‧‧平台位置測定部18‧‧‧記憶裝置20、20A、20B、20C、20D、60‧‧‧標記基板22、22a、22b、22c、22d、62‧‧‧圖樣區域24、24a、24b、24c、24d、64‧‧‧非圖樣區域25、25a、25b、25c、25d、25_1～25_9、25d_1～2d5_9、65‧‧‧高度檢測點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成形孔徑的)開口43‧‧‧第2成形孔徑43a‧‧‧(第2成形孔徑的)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51‧‧‧鏡52‧‧‧照射位置檢測器56‧‧‧基板58‧‧‧高度檢測器58a‧‧‧投光部58b‧‧‧受光部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)為實施形態之標記基板的平面圖，圖3(b)為標記基板的側面圖。 　　圖4為說明實施形態之描繪方法的流程圖。 　　圖5(a)為依比較例之標記基板的平面圖，圖5(b)為側面圖。 　　圖6為依另一實施形態之標記基板的平面圖。 　　圖7為依另一實施形態之標記基板的平面圖。 　　圖8為依另一實施形態之標記基板的平面圖。 　　圖9為依另一實施形態之標記基板的平面圖。 　　圖10為依另一實施形態之標記基板的平面圖。
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‧‧‧漂移修正部
16‧‧‧平台位置測定部
18‧‧‧記憶裝置
20‧‧‧標記基板
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
43‧‧‧第2成形孔徑
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
51‧‧‧鏡
52‧‧‧照射位置檢測器
56‧‧‧基板
58‧‧‧高度檢測器
58a‧‧‧投光部
58b‧‧‧受光部
B‧‧‧電子束

Claims (15)

  1. 一種帶電粒子束描繪裝置，具備：描繪部，對被載置於平台的描繪對象之基板照射帶電粒子束而描繪圖樣；及標記基板，設於前述平台上，形成有標記；及照射位置檢測器，藉由對前述標記之前述帶電粒子束的照射，來檢測在前述標記表面之前述帶電粒子束的照射位置；及高度檢測器，藉由雷射光的照射、及反射光的受光，來檢測前述基板的表面的高度及前述標記基板的表面的高度；及漂移修正部，由藉由前述照射位置檢測器檢測出的前述照射位置，算出在前述標記表面之前述帶電粒子束的漂移量，基於該漂移量來算出漂移修正量；及描繪控制部，使用前述漂移修正量，修正前述帶電粒子束的照射位置；前述標記基板，具有複數個形成有前述標記之圖樣區域、及未形成有圖樣之非圖樣區域，該非圖樣區域的至少一部分被配置於該圖樣區域之間，前述高度檢測器，將前述非圖樣區域內的檢測點的高度，檢測作為前述標記基板表面的高度。
  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，以前述基板的表面的高度和前述標記基板的表面的高度之差成為規定值以下之方式，來調整前述基板的高度。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之帶電粒子束描繪裝置，其中，前述圖樣區域為方環狀、圓環狀、或C字形，包含前述檢測點之非圖樣區域，係設於前述圖樣區域的內側。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之帶電粒子束描繪裝置，其中，前述檢測點，位於前述非圖樣區域的中心部。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之帶電粒子束描繪裝置，其中，在前述標記基板，形成有複數個在內側設有前述非圖樣區域之前述圖樣區域。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之帶電粒子束描繪裝置，其中，前述高度檢測器，檢測前述非圖樣區域內的複數個檢測點的高度，以前述基板的表面的高度和基於前述複數個檢測點的高度之前述標記基板的表面的高度之差成為規定值以下之方式，來調整前述基板的高度。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之帶電粒子束描繪裝置， 其中，前述圖樣區域為方環狀、圓環狀、或C字形，包含前述檢測點之非圖樣區域，係設於前述圖樣區域的內側與外側。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之帶電粒子束描繪裝置，其中，前述圖樣區域的外側的非圖樣區域包含複數個檢測點。
  9. 一種帶電粒子束描繪方法，係使用帶電粒子束描繪裝置來進行描繪之帶電粒子束描繪方法，該帶電粒子束描繪裝置具備：描繪部，對被載置於平台的描繪對象之基板照射帶電粒子束而描繪圖樣；及標記基板，設於前述平台上，形成有標記；該帶電粒子束描繪方法，具備：藉由雷射光的照射、及反射光的受光，來檢測前述基板的表面的高度及前述標記基板的表面的高度之工程；及藉由對前述標記之前述帶電粒子束的照射，來檢測在前述標記表面之前述帶電粒子束的照射位置之工程；及由檢測出的前述照射位置，算出在前述標記表面之前述帶電粒子束的漂移量之工程；及基於前述漂移量，算出漂移修正量之工程；及基於前述漂移修正量來修正前述帶電粒子束的照射位置之工程；前述標記基板，具有複數個形成有前述標記之圖樣區域、及未形成有圖樣之非圖樣區域，該非圖樣區域的至少 一部分被配置於該圖樣區域之間，而將前述非圖樣區域內的檢測點的高度，檢測作為前述標記基板表面的高度。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之帶電粒子束描繪方法，其中，以前述基板的表面的高度和前述標記基板的表面的高度之差成為規定值以下之方式，來調整前述基板的高度。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之帶電粒子束描繪方法，其中，前述圖樣區域為方環狀、圓環狀、或C字形，包含前述檢測點之非圖樣區域，係設於前述圖樣區域的內側。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之帶電粒子束描繪方法，其中，前述檢測點，位於前述非圖樣區域的中心部。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之帶電粒子束描繪方法，其中，檢測前述非圖樣區域內的複數個檢測點的高度，以前述基板的表面的高度和基於前述複數個檢測點的高度之前述標記基板的表面的高度之差成為規定值以下之方式，來調整前述基板的高度。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之帶電粒子束描繪方法，其中，前述圖樣區域為方環狀、圓環狀、或C字形，包含前述檢測點之非圖樣區域，係設於前述圖樣區域的內側與 外側。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之帶電粒子束描繪方法，其中，前述圖樣區域的外側的非圖樣區域包含複數個檢測點。
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