TW202546884A - 電子束描繪裝置及電子束描繪方法 - Google Patents

Abstract

本發明的課題在於在使用孔徑基板對射束電流進行檢測的同時抑制二次電子對射束軌道帶來的影響。電子束描繪裝置包括：發射部，發射電子束；孔徑基板，形成有供所述電子束通過的開口，並遮蔽所述電子束的一部分；偏轉器，使通過了所述孔徑基板的所述開口的所述電子束偏轉，對描繪對象基板照射所述電子束來描繪圖案；配線，與所述孔徑基板連接，供基於被所述孔徑基板遮蔽的所述電子束的電流流動；電流檢測器，與所述配線連接，對所述電流進行檢測；以及電壓下降元件，與將所述孔徑基板和所述電流檢測器加以連接的所述配線串聯連接，對所述孔徑基板施加負電位。

Description

電子束描繪裝置及電子束描繪方法

本發明是有關於一種電子束描繪裝置及電子束描繪方法。

隨著大型積體電路（Large Scale Integration，LSI）的高積體化，對半導體器件要求的電路線寬逐年微細化。為了在半導體器件上形成所期望的電路圖案，採用如下方法：使用縮小投影型曝光裝置，將在石英上形成的高精度的原畫圖案（遮罩、或者特別是步進器或掃描儀中使用者亦稱為網線（reticle））縮小轉印至晶圓上。高精度的原畫圖案由電子束描繪裝置描繪，並使用所謂的電子束微影技術。

如圖8所示，在電子束描繪裝置中，在經接地的電子光學鏡筒102內設置有電子槍200，使用高壓電源P對電子槍200施加高電壓並發射電子束B，利用偏轉器（省略圖示）使電子束B偏轉並在試樣S描繪圖案。自電子槍200發射的電子束B通過設置於電子光學鏡筒102的多個孔徑基板AS而照射至試樣S。多個孔徑基板AS包含適量地切割射束量的孔徑基板、自試樣面切割電子束B的孔徑基板、射束量監視用的孔徑基板、射束成形用的孔徑基板等。藉由電子束B通過多個孔徑基板AS，其射束電流量或射束形狀得到調整。

多個孔徑基板AS的一部分構成射束電流檢測機構的一部分，並經由同軸纜線L而與電流檢測器400連接。自電子槍200發射並照射至試樣S的電子（電子束B）經由電子光學鏡筒102而返回至對電子槍200進行供電的高壓電源P。另外，照射至孔徑基板AS的電子經由同軸纜線L、電流檢測器400、電子光學鏡筒102等而返回至高壓電源P。

電流檢測器400對照射至孔徑基板AS的電子束的射束電流進行檢測。基於電流檢測器400的檢測結果對射束電流的變動或有無放電產生進行監視。射束電流檢測機構（電流檢測器400、孔徑基板AS）在接地電位（0 V）或其附近運作。

當對孔徑基板AS照射電子束時，會產生包含反射電子的二次電子，有可能產生滯留於射束軌道上的二次電子可對電子束B的軌道帶來影響的問題。[現有技術文獻][專利文獻]

專利文獻1：日本專利特開平5-174774號公報專利文獻2：日本專利特開2012-114127號公報專利文獻3：日本專利特開2009-70944號公報

[發明所欲解決之課題]本發明的課題在於提供一種可在使用孔徑基板對射束電流進行檢測的同時抑制二次電子對射束軌道帶來的影響的電子束描繪裝置及電子束描繪方法。[解決課題之手段]

基於本發明的一態樣的電子束描繪裝置包括：發射部，發射電子束；孔徑基板，形成有供所述電子束通過的開口，並遮蔽所述電子束的一部分；偏轉器，使通過了所述孔徑基板的所述開口的所述電子束偏轉，對描繪對象基板照射所述電子束來描繪圖案；配線，與所述孔徑基板連接，供基於被所述孔徑基板遮蔽的所述電子束的電流流動；電流檢測器，與所述配線連接，對所述電流進行檢測；以及電壓下降元件，與將所述孔徑基板和所述電流檢測器加以連接的所述配線串聯連接，對所述孔徑基板施加負電位。[發明的效果]

藉由本發明，可在使用孔徑基板對射束電流進行檢測的同時抑制二次電子對射束軌道帶來的影響。

以下，基於圖式對本發明的實施形態進行說明。在實施形態中，作為電子束描繪裝置的一例，對可變成形型的描繪裝置100進行說明。

圖1是本發明的實施形態中的描繪裝置的概略結構圖。如圖1般，描繪裝置100包括描繪部W及控制部C。描繪部W包括經接地的電子光學鏡筒102及描繪室103。在電子光學鏡筒102內配置有電子槍200、第一照明透鏡202、電流限制孔徑基板204、遮沒偏轉器206、第二照明透鏡208、遮沒孔徑基板210、第一成形孔徑基板212、投影透鏡214、成形偏轉器216、第二成形孔徑基板218、主偏轉器220、副偏轉器222及物鏡224。亦可在主偏轉器220的下方進一步設置副偏轉器。

在描繪室103內至少配置能夠沿XY方向移動的XY載台105。在XY載台105上配置作為描繪對象的基板101。基板101中包含用於製造半導體裝置的曝光用的遮罩或矽晶圓等。遮罩中包含空白遮罩（mask blanks）。

控制部C具有控制計算機110、偏轉控制電路120、數位類比轉換（Digital-to-Analog Converter，DAC）放大器單元130、電流檢測器140等。在圖1中示出了一台DAC放大器單元130，但設置有與遮沒偏轉器206、成形偏轉器216、主偏轉器220、副偏轉器222等各偏轉器對應的DAC放大器單元。

在電子槍200連接有高壓電源電路（參照圖8），藉由自高壓電源電路向電子槍200內的未圖示的燈絲（陰極）與引出電極（陽極）間施加加速電壓、以及向其他引出電極（韋乃特（Wehnelt））的電壓施加及陰極的加熱，自陽極發射的電子群組經加速，並成為電子束B而發射。

自電子槍200（發射部）發射的電子束B在具有一定程度的擴散的同時前進，藉由第一照明透鏡202對形成有開口的電流限制孔徑基板204進行照明。在電子束B通過電流限制孔徑基板204的開口時，周緣區域的電子（電子束）被電流限制孔徑基板204遮蔽，僅中央區域的電子（電子束）通過開口。電流限制孔徑基板204限制電子束B的通過量。電流限制孔徑基板204是使用鉭等非磁性的不帶電的金屬的金屬板。電流限制孔徑基板204為俯視矩形形狀，且在其中央部形成有圓形的開口。較佳為電流限制孔徑基板204的中心與圓形開口的中心一致。

通過了電流限制孔徑基板204的電子束B由遮沒偏轉器206進行控制以便在射束接通（ON）的狀態下通過遮沒孔徑基板210，且由遮沒偏轉器206進行偏轉以便在射束斷開（OFF）的狀態下射束整體被遮沒孔徑基板210遮蔽。自射束斷開的狀態成為射束接通，然後在射束斷開之前，通過了遮沒孔徑基板210的電子束B成為一次電子束的曝光。

遮沒偏轉器206對通過的電子束B的軌道進行控制，以交替地生成射束接通的狀態與射束斷開的狀態。例如，只要在射束接通的狀態下不施加電壓，在射束斷開時對遮沒偏轉器206施加電壓即可。對以各曝光的照射時間照射至基板101的電子束B的每次曝光的照射量進行調整。

如以上般藉由通過遮沒偏轉器206與遮沒孔徑基板210而生成的各曝光的電子束B利用第二照明透鏡208對具有矩形開口的第一成形孔徑基板212進行照明。此處，首先將電子束B成形為矩形。

然後，通過了第一成形孔徑基板212的孔徑像的電子束B被投影透鏡214投影至第二成形孔徑基板218上。藉由成形偏轉器216，可對第二成形孔徑基板218上的孔徑像進行偏轉控制，以改變射束形狀及尺寸。此種可變成形針對每次曝光進行，通常，針對每次曝光成形為不同的射束形狀及尺寸。

通過了第二成形孔徑基板218的電子束B藉由物鏡224聚焦，藉由主偏轉器220及副偏轉器222進行偏轉，並照射至配置於連續移動的XY載台105的基板101的所期望的位置。如以上般，電子束B的多個曝光被各偏轉器依序偏轉至基板101上。

圖2是表示主偏轉區域及副偏轉區域的概念圖。如圖2所示，在利用描繪裝置100描繪所期望的圖案的情況下，基板101的描繪區域以能夠藉由主偏轉器220進行偏轉的寬度例如在Y方向上被分割成條紋狀的多個描繪區域（條紋）1。而且，在各條紋1中，在X方向上亦以與條紋的Y方向上的寬度相同的寬度被劃分。所述被劃分的區域成為能夠藉由主偏轉器220進行偏轉的主偏轉區域2。將所述主偏轉區域2進一步細分化後的區域成為副偏轉區域3（或者稱為子域）。

副偏轉器222用於高速且高精度地對每次曝光的電子束B的位置進行控制。因此，副偏轉器222的偏轉範圍被限定為副偏轉區域3，超出該區域的偏轉由主偏轉器220進行。主偏轉器220用於決定描繪對象的副偏轉區域3，在包含多個副偏轉區域3的範圍（主偏轉區域2）內進行射束偏轉。另外，由於描繪中XY載台105沿X方向連續地移動，因此可藉由利用主偏轉器220使副偏轉區域3的描繪原點隨時移動（追蹤）來追隨於XY載台105的移動。

控制計算機110自儲存部（省略圖示）讀出描繪資料，並進行多段的資料轉換處理以生成曝光資料。曝光資料中包含曝光形狀、曝光尺寸、曝光位置、曝光時間等資訊。

控制計算機110將曝光資料按照曝光順序傳送至偏轉控制電路120。偏轉控制電路120使用曝光資料輸出對遮沒偏轉器206、成形偏轉器216、主偏轉器220、副偏轉器222的偏轉量進行控制的偏轉訊號。DAC放大器單元130對自偏轉控制電路120輸出的偏轉訊號進行數位類比轉換，並放大，輸出施加至各偏轉器的偏轉電壓。

如上所述，在電子束B通過在電流限制孔徑基板204形成的開口時，電子束B的一部分被電流限制孔徑基板204遮蔽。換言之，電子束B的一部分照射至電流限制孔徑基板204。電流檢測器140對照射至電流限制孔徑基板204（被電流限制孔徑基板204遮蔽）的射束電流的電流值進行檢測，並將檢測結果輸出至控制計算機110。控制計算機110基於電流檢測器140的檢測結果，對自電子槍200發射的電子束的射束電流的變動、或電子光學鏡筒102內的放電的產生等進行監視。

在本實施形態中，在將在中心形成有圓形開口的電流限制孔徑基板204與電流檢測器140加以連接的配線串聯連接有電阻器142。具體而言，電阻器142的一端與電流限制孔徑基板204經由同軸纜線等配線而連接，電阻器142的另一端與電流檢測器140的端子經由同軸纜線等配線而連接。

照射至電流限制孔徑基板204的照射電子經由配線及電阻器142而朝向電流檢測器140流動。此時，電子的流動與電流的流動相反，因此電流自電流檢測器140朝向電流限制孔徑基板204流動。

當電流自電流檢測器140朝向電流限制孔徑基板204流動時，藉由電阻器142產生電壓下降，從而電流限制孔徑基板204的電位較電流檢測器140低。如圖3所示，在使電流檢測器140以接地電位（0 V）運作時，對電流限制孔徑基板204施加負電位（例如-1 V）。

當對電流限制孔徑基板204施加負電位時，自電流限制孔徑基板204發射的二次電子朝向光路（射束行進方向）的上游側加速，並向上方擴散。藉此，與如圖8所示般孔徑基板AS成為接地電位的情況相比，滯留於射束軌道上的二次電子密度降低，因此可抑制二次電子對射束軌道帶來的影響，以提高射束照射位置精度。

電阻器142的電阻值是根據施加至電流限制孔徑基板204的電位來決定。換言之，藉由對電阻器142的電阻值進行調整，可對電流限制孔徑基板204施加所期望的負電位。

在所述實施形態中，對使用電阻器142作為電壓下降元件的結構進行了說明，但亦可使用圖4A所示的二極體144、圖4B所示的包含電晶體的恆電壓電路146、圖4C所示的分路調節器148（或齊納二極體）等半導體元件。藉由使用半導體元件，可對電流限制孔徑基板204施加一定的負電位。根據向電流限制孔徑基板204施加的電位來決定要使用的半導體元件的特性等。

再者，如圖5所示，可考慮使用外部電源300對電流限制孔徑基板204施加負電位的結構。但是，在此種結構中，電流自外部電源300向電流檢測器140流動，因此無法利用電流檢測器140高精度地對照射至電流限制孔徑基板204的射束的射束電流進行檢測。

另外，如圖6所示，可考慮使用電壓檢測器500對藉由照射至電流限制孔徑基板204的射束的射束電流流經電阻R而產生的電壓進行檢測的結構。但是，在此種結構中，對電流限制孔徑基板204施加負電位，但電壓檢測器500容易受到電壓雜訊的影響。另外，在進行電壓檢測的情況下，無法使用半導體元件來代替電阻R。

另一方面，如圖7所示，在本實施形態中，在使電流檢測器140以接地電位（0 V）運作的同時，與用於電流檢測的電流檢測器140的內部電阻r分開地、即在維持電流檢測器的功能的同時，在電流限制孔徑基板204與電流檢測器140之間串聯連接電阻器142（外部電阻），並使電壓下降，以對電流限制孔徑基板施加負電位。

再者，在圖7所示的結構中，即使省略電阻器142，將圖6所示般的電阻R設置於與接地之間，電流檢測器140亦以接地電位運作，電阻R與接地連接，因此配線上不會產生電壓下降，從而無法對電流限制孔徑基板204施加負電位。

在所述實施形態中，說明了對配置於較遮沒偏轉器206更靠光路的上游側的電流限制孔徑基板204施加負電位的結構，但對於設置在電子光學鏡筒102內的、遮蔽射束（的一部分）且在中心形成有圓形開口的其他孔徑基板亦可應用同樣的結構。若圓形開口形成於中心，則不會對通過的射束帶來電場所產生的透鏡作用的影響。

在所述實施形態中，對單射束描繪裝置進行了說明，但亦能夠應用於多射束描繪裝置。

使用特定的態樣對本發明進行了詳細說明，但本領域技術人員明確能夠在發揮發明的效果的範圍內進行各種變更。本申請案基於2024年5月23日提出申請的日本專利申請案2024-084090，藉由引用而援引其整體內容。

1:描繪區域（條紋）2:主偏轉區域3:副偏轉區域100:描繪裝置101:基板102:電子光學鏡筒103:描繪室105:XY載台110:控制計算機120:偏轉控制電路130:DAC放大器單元140、400:電流檢測器142:電阻器144:二極體146:恆電壓電路148:分路調節器200:電子槍202:第一照明透鏡204:電流限制孔徑基板206:遮沒偏轉器208:第二照明透鏡210:遮沒孔徑基板212:第一成形孔徑基板214:投影透鏡216:成形偏轉器218:第二成形孔徑基板220:主偏轉器222:副偏轉器224:物鏡300:外部電源500:電壓檢測器AS:孔徑基板B:電子束C:控制部L:同軸纜線P:高壓電源R:電阻S:試樣W:描繪部X、Y:方向

圖1是本發明的實施形態中的描繪裝置的概略結構圖。圖2是表示主偏轉區域與副偏轉區域的概念圖。圖3是對藉由電阻器的電壓下降進行說明的圖。圖4A是表示電壓下降元件的例子的圖。圖4B是表示電壓下降元件的例子的圖。圖4C是表示電壓下降元件的示例的圖。圖5是表示基於比較例的對孔徑基板的負電位施加結構的圖。圖6是表示基於比較例的射束電流檢測結構的圖。圖7是表示基於實施形態的射束電流檢測結構的圖。圖8是表示基於比較例的射束電流檢測結構的圖。

100:描繪裝置

101:基板

102:電子光學鏡筒

103:描繪室

105:XY載台

110:控制計算機

120:偏轉控制電路

130:DAC放大器單元

140:電流檢測器

142:電阻器

200:電子槍

202:第一照明透鏡

204:電流限制孔徑基板

206:遮沒偏轉器

208:第二照明透鏡

210:遮沒孔徑基板

212:第一成形孔徑基板

214:投影透鏡

216:成形偏轉器

218:第二成形孔徑基板

220:主偏轉器

222:副偏轉器

224:物鏡

B:電子束

C:控制部

W:描繪部

Claims (11)

1. 一種電子束描繪裝置，包括：發射部，發射電子束；孔徑基板，形成有供所述電子束通過的開口，並遮蔽所述電子束的一部分；偏轉器，使通過了所述孔徑基板的所述開口的所述電子束偏轉，對描繪對象基板照射所述電子束來描繪圖案；配線，與所述孔徑基板連接，供基於被所述孔徑基板遮蔽的所述電子束的電流流動；電流檢測器，與所述配線連接，對所述電流進行檢測；以及電壓下降元件，與將所述孔徑基板和所述電流檢測器加以連接的所述配線串聯連接，對所述孔徑基板施加負電位。
2. 如請求項1所述的電子束描繪裝置，其中，所述電壓下降元件為電阻器。
3. 如請求項1所述的電子束描繪裝置，其中，所述電壓下降元件為半導體元件。
4. 如請求項3所述的電子束描繪裝置，其中，所述半導體元件為二極體或恆電壓電路。
5. 如請求項1所述的電子束描繪裝置，其中，在所述孔徑基板的中心形成有圓形開口。
6. 如請求項5所述的電子束描繪裝置，其中，所述孔徑基板為配置於較遮沒偏轉器更靠光路的上游側的電流限制孔徑基板。
7. 一種電子束描繪方法，其中，發射部發射電子束，在所述電子束通過孔徑基板的開口時，利用所述孔徑基板遮蔽所述電子束的一部分，使用偏轉器使通過了所述孔徑基板的所述開口的所述電子束偏轉，並對描繪對象基板照射所述電子束來描繪圖案，在將所述孔徑基板與電流檢測器加以連接的配線中流動基於被所述孔徑基板遮蔽的所述電子束的電流，利用所述電流檢測器對所述電流進行檢測，藉由所述電流在與所述配線串聯連接的電壓下降元件中流動，對所述孔徑基板施加負電位。
8. 如請求項7所述的電子束描繪方法，其中，基於由所述電流檢測器檢測出的電流，對自所述發射部發射的電子束的射束電流的變動或放電的產生進行監視。
9. 如請求項7所述的電子束描繪方法，其中，所述電壓下降元件為電阻器。
10. 如請求項7所述的電子束描繪方法，其中，所述電壓下降元件為半導體元件。
11. 如請求項10所述的電子束描繪方法，其中，所述半導體元件為二極體或恆電壓電路。