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TWI886395B - 多帶電粒子束描繪裝置 - Google Patents

多帶電粒子束描繪裝置 Download PDF

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TWI886395B
TWI886395B TW111118547A TW111118547A TWI886395B TW I886395 B TWI886395 B TW I886395B TW 111118547 A TW111118547 A TW 111118547A TW 111118547 A TW111118547 A TW 111118547A TW I886395 B TWI886395 B TW I886395B
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森田博文
東矢高尚
岡澤光弘
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日商紐富來科技股份有限公司
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Abstract

本實施形態提供一種抑制在試料面的射束位置偏離之多帶電粒子束描繪裝置。 按照本實施形態之帶電粒子束描繪裝置，多帶電粒子束描繪裝置，具備：遮沒孔徑陣列基板，設有複數個遮沒器以進行構成多射束的複數個帶電粒子束的各者的遮沒偏向；及第1屏蔽構件，配置於比前述遮沒孔徑陣列基板還靠前述多射束的行進方向的下游側，具有供前述多射束通過內部之圓筒部，由高磁導率材料所構成。

Description

多帶電粒子束描繪裝置
本發明有關多帶電粒子束描繪裝置。 [關連申請案]
本申請案以日本專利申請案2021-098831號(申請日：2021年6月14日)及日本專利申請案2022-070232號(申請日：2022年4月21日)為基礎申請案而享受優先權。本申請案藉由參照此基礎申請案而包含基礎申請案的全部的內容。
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。
使用了多射束的描繪裝置，相較於以一道電子束描繪的情形，能夠一口氣照射較多的射束，故能使產量大幅提升。多射束描繪裝置的一種形態亦即使用了遮沒孔徑陣列基板之多射束描繪裝置中，例如，是將從1個電子槍放出的電子束通過帶有複數個開口的成形孔徑陣列來形成多射束(複數個電子束)。多射束會通過遮沒孔徑陣列基板的各個相對應之遮沒器內。遮沒孔徑陣列基板具備用來將射束予以個別偏向之電極對、及於其間供射束通過用的開口，將電極對(遮沒器)的一方以接地電位固定而將另一方切換成接地電位及其以外的電位，藉此各自個別地進行通過的電子束之遮沒偏向。藉由遮沒器而被偏向的電子束會受遮蔽，未被偏向的電子束會照射至試料上。
習知的多射束描繪裝置中，會因為在遮沒孔徑陣列基板流通的電流所造出的磁場的影響而射束軌道略微彎曲，造成在試料面上的射束照射位置偏離，而描繪精度劣化。
本實施形態提供一種抑制在試料面的射束位置偏離之多帶電粒子束描繪裝置。
按照本發明的一態樣之多帶電粒子束描繪裝置，具備：遮沒孔徑陣列基板，設有複數個遮沒器以進行構成多射束的複數個帶電粒子束的各者的遮沒偏向；及第1屏蔽構件，配置於比前述遮沒孔徑陣列基板還靠前述多射束的行進方向的下游側，具有供前述多射束通過內部之圓筒部，由高磁導率材料所構成。
帶電粒子束描繪裝置中，為了遮蔽來自外部的磁氣，常會進行在鏡筒周圍配置屏蔽。但，多射束描繪裝置中，必須遮蔽鏡筒內部的並且是多射束描繪動作中本質上必要之來自遮沒孔徑陣列基板的控制電路的磁場。是故，單靠以磁性體覆蓋這樣一般性的磁屏蔽構成方法不足夠，還要求確保射束通過的區域、及具有用來使遮沒孔徑陣列基板動作的電氣配線在遮沒孔徑陣列基板與鏡筒壁面連接器間連接用的間隙。像這樣確保射束通過區域或配線用的間隙，會違反確保一般的磁屏蔽設計指引亦即盡可能沒有間隙地覆蓋。必須考量對射束的影響來決定屏蔽構成、配置，而非單純地盡可能屏蔽。以下基於圖面說明其具體的構成。
以下的實施形態中，說明運用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為實施形態之描繪裝置的概略構成圖。圖1所示描繪裝置100，為多帶電粒子束描繪裝置的一例。描繪裝置100，具備電子鏡筒102與描繪室103。在電子鏡筒102內，配置有電子槍111、照明透鏡112、成形孔徑陣列基板10、遮沒孔徑陣列基板20、屏蔽構件S、縮小透鏡115、限制孔徑構件116、對物透鏡117、偏向器118、及總體(overall)遮沒器119。
遮沒孔徑陣列基板20，具備：遮沒孔徑陣列晶片(BAA(Blanking Aperture Array)晶片)，設有進行多射束的各射束的遮沒之遮沒器；及安裝基板，安裝BAA晶片。例如，BAA晶片與安裝基板藉由打線接合而連接。在安裝基板，設有包含資料傳輸用的中繼電路及電源穩定化用的電路元件之控制電路。屏蔽構件S，遮蔽流經此控制電路的電流所造成的磁場。
屏蔽構件S，至少具有第1屏蔽構件30。屏蔽構件S亦可具有2個以上的屏蔽構件，圖1示意更具有第2屏蔽構件40及第3屏蔽構件50的構成。第1屏蔽構件30、第2屏蔽構件40及第3屏蔽構件50，係避開搭載於遮沒孔徑陣列基板20的安裝基板的電子零件，同時使金屬製固定零件接觸遮沒孔徑陣列基板20的安裝基板的表裏，將螺絲通過在安裝基板與金屬製固定零件開孔之固定用孔而被固定。屏蔽構件S，係抑制流經遮沒孔徑陣列基板20的電流所造出的磁場對射束軌道造成影響，由可吸收磁通量的高磁導率材料所構成。高磁導率材料，能夠使用相對磁導率為1以上的鐵、鎳、鈷等的合金，例如能夠舉出坡莫合金。
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基板的光罩等試料101。試料101包含製造半導體裝置時的曝光用光罩、或供製造半導體裝置的半導體基板(矽晶圓)等。此外，試料101包括已塗布阻劑，但尚未受到任何描繪之光罩底板(mask blanks)。
如圖2所示，在成形孔徑陣列基板10，有縱m列×橫n列(m，n≧2)的開口12以規定之排列間距(pitch)形成。各開口12均以相同尺寸形狀的矩形來形成。開口12的形狀亦可是圓形。電子束B的一部分各自通過該些複數個開口12，藉此形成多射束MB。
遮沒孔徑陣列基板20，設於成形孔徑陣列基板10的下方。在遮沒孔徑陣列基板20的BAA晶片，配合成形孔徑陣列基板10的各開口12的配置位置而形成有通過孔22。在BAA晶片的下面側(或上面側)，於各通過孔22的鄰近，配置由成對的2個遮沒電極(圖示略)的組所成之遮沒器。遮沒電極的一方以接地電位被固定，將另一方切換成接地電位及其他電位。
藉由設於安裝基板的控制電路，能夠對各遮沒電極施加期望的電位。
通過各通過孔22的電子束，藉由被施加於遮沒器之電壓而各自獨立地受到偏向。像這樣，複數個遮沒器，係對通過了成形孔徑陣列基板10的複數個開口12的多射束MB當中分別相對應的個別射束進行遮沒偏向。
在遮沒孔徑陣列基板20的下方(射束行進方向的下游側)配置第1屏蔽構件30。
如圖3A、圖3B所示，第1屏蔽構件30具有第1圓筒部31。又，亦可透過連結部33連結直徑比第1圓筒部31大的第2圓筒部32。第1圓筒部31位於遮沒孔徑陣列基板20側(上側)，第2圓筒部32位於下側。第1圓筒部31及第2圓筒部32位於同軸上。第1圓筒部31及第2圓筒部32的軸方向和多射束MB的行進方向平行。
在第1屏蔽構件30的中心部存在射束通道。為了不讓從遮沒孔徑陣列基板20洩漏的磁場往射束通道侵入，較佳是具有一定程度的長度的筒狀。
連結部33，將第1圓筒部31的下緣部與第2圓筒部32的上緣部連結，為將第1屏蔽構件30縮徑的部分。圖3A、圖3B所示例子中，連結部33相對於第1圓筒部31的側周面及第2圓筒部32的側周面呈朝垂直方向延伸的圓環形狀，但亦可呈朝向上側逐漸縮徑的斜面。
當將多射束MB全體的形狀(射束形狀)塑造成例如正方形，一邊的長度訂為D0的情形下，第1圓筒部31的內徑D1較佳是訂為D0的√2倍以上、5倍以下，以比射束形狀的外接圓還稍大。
第1屏蔽構件30的第1圓筒部31的高度H1，較佳是訂為內徑D1以上，例如亦可為3倍或4倍。
第1圓筒部31、第2圓筒部32及連結部33的厚度T1無特別限定，只要是能夠充分屏蔽磁場的厚度即可。
例如，較佳是厚度T1訂為0.1mm以上5mm以下，第1圓筒部31的內徑D1訂為18mm以上70mm以下，第2圓筒部32的內徑D2訂為比18mm大而100mm以下，第1圓筒部31的高度H1訂為0.3mm以上30mm以下，第2圓筒部32的高度H2訂為1mm以上100mm以下。
在成形孔徑陣列基板10與遮沒孔徑陣列基板20之間亦可配置第2屏蔽構件40。又，在遮沒孔徑陣列基板20與第1屏蔽構件30之間亦可配置第3屏蔽構件50。
如圖4所示，第2屏蔽構件40是在俯視矩形狀的平板的中央部形成有多射束MB通過用的開口41。開口41的徑D3和第1屏蔽構件30的第1圓筒部31的內徑D1為同程度。
第2屏蔽構件40的邊的長度L1、L2無特別限定，只要是不和鏡筒內的零件干涉的長度即可。第2屏蔽構件40的厚度T2和第1屏蔽構件30的厚度T1為同程度。
例如，較佳是厚度T2訂為0.1mm以上5mm以下，長度L1、L2訂為23mm以上140mm以下，內徑D3訂為22.6mm以上50mm以下。
如圖5所示，第3屏蔽構件50是在圓形狀的平板的中央部形成有多射束MB通過用的開口51而呈圓環狀。開口51的內徑D4和第1屏蔽構件30的第1圓筒部31的內徑D1為同程度。
第3屏蔽構件50的外徑D5無特別限定，但理想是例如長度取到遮沒孔徑陣列基板20的電源平面(power plane)的邊端為止。能夠以遮沒孔徑陣列基板20與第1屏蔽構件30之間的磁場不會噴出之方式予以屏蔽。第3屏蔽構件50的厚度T3和第1屏蔽構件30的厚度T1為同程度。
例如，較佳是厚度T3訂為0.1mm以上5mm以下，內徑D4訂為23mm以上50mm以下，外徑D5訂為24mm以上100mm以下。
設置有這樣的屏蔽構件S的如圖1所示般的描繪裝置100中，從電子槍111(放出部)放出的電子束B會藉由照明透鏡112而近乎垂直地通過縮小透鏡115，射束全體的形狀一面縮小一面將成形孔徑陣列基板10全體予以照明。但，縮小透鏡115亦可設於遮沒孔徑陣列基板20的下游側。
電子束130分別通過成形孔徑陣列基板10的複數個開口12，藉此形成包含複數個電子束的多射束MB。多射束MB通過第2屏蔽構件40的開口41，通過遮沒孔徑陣列基板20的各個相對應的遮沒器間。
通過了遮沒孔徑陣列基板20的多射束MB，會通過第3屏蔽構件50的開口51，接著通過第1屏蔽構件30的第1圓筒部31及第2圓筒部32的筒內部。
通過了第1屏蔽構件30的多射束MB，其射束全體的形狀一面縮小，一面透過用來將射束集體設為關閉的總體遮沒器119而朝向限制孔徑構件116的中心的開口前進。此處，藉由遮沒孔徑陣列基板20的遮沒器而被偏向的電子束，其位置會偏離限制孔徑構件116的中心的開口，而被限制孔徑構件116遮蔽。另一方面，未受到遮沒器偏向的電子束，會通過限制孔徑構件116的中心的開口。藉由遮沒器及總體遮沒器的開啟／關閉來進行遮沒控制，控制射束的開啟／關閉。
像這樣，限制孔徑構件116，是將藉由複數個遮沒器而被偏向成為射束關閉狀態之各射束予以遮蔽。然後，藉由從成為射束開啟開始至成為射束關閉為止所形成之通過了限制孔徑構件116的射束，形成1次份的擊發的射束。
通過了限制孔徑構件116的多射束，藉由對物透鏡117而被合焦，成為期望縮小率的圖樣像。藉由偏向器118，多射束全體朝同方向被一齊偏向，照射至各射束於試料101上各自之照射位置。當XY平台105在連續移動時，射束的照射位置會受到偏向器118控制，以便追隨XY平台105的移動。
一次所照射之多射束，理想上會成為以成形孔徑陣列基板10的複數個開口12的排列間距乘上上述期望之縮小率而得之間距而並排。描繪裝置100，以連續依序逐一照射擊發射束之逐線掃瞄(raster scan)方式等來進行描繪動作，當描繪期望的圖樣時，不需要的射束會藉由遮沒控制而被控制成射束關閉。
由於流經進行遮沒控制的遮沒孔徑陣列基板20的控制電路的電流，而會產生磁場。產生的磁場如圖6的箭頭所示，會被配置於遮沒孔徑陣列基板20的鄰近的第1屏蔽構件30、第2屏蔽構件40及第3屏蔽構件50吸收，而從端部放出。因此，能夠讓磁場往多射束的軌道外逃逸。另，從各屏蔽構件的內徑部分也會放出磁場，因此射束會略微受到偏向，但因為是以在試料101面的累積偏向量成為最小之方式也就是在能夠以修正技術應對試料101面上的射束照射位置的範圍內作成實驗結果與安裝基板模型而基於模擬結果來設計，因此其影響輕微。
此外，從縮小透鏡115也可能產生磁場，但此磁場會藉由配置於遮沒孔徑陣列基板20的上方的第2屏蔽構件40被吸收，而往多射束的軌道外放出。
像這樣，本實施形態中是藉由設置屏蔽構件S而遮蔽磁場，能夠讓磁場往多射束的軌道的外逃逸，因此會防止磁場侵入多射束的軌道而對軌道造成影響。故，會防止射束的軌道被彎曲而在試料面上的射束照射位置偏離，能夠實現高精度的描繪。
在遮沒孔徑陣列基板20與第3屏蔽構件50之間，亦可更配置如圖7所示般的環狀的第4屏蔽構件60。第4屏蔽構件60由高磁導率材料製作，內徑D6和第1屏蔽構件30的第1圓筒部31的內徑D1為同程度，粗度T4和第1屏蔽構件30的厚度T1為同程度。
上述實施形態中，說明了在第2屏蔽構件40使用具有圓形開口的矩形狀的平板，在第3屏蔽構件50使用具有圓形開口的圓形狀的平板之構成，但平板的外形不限定於矩形或圓形，亦可為三角形、或五角形以上的多角形等，只要是不會和鏡筒內的零件干涉的形狀即可。亦可在第2屏蔽構件40使用具有圓形開口的圓形狀的平板。在此情形下，第2屏蔽構件40的厚度、外徑、內徑能夠訂為和第3屏蔽構件50同程度。
上述實施形態中，說明了連結第1圓筒部31與第2圓筒部32的第1屏蔽構件30，但當充分靠近遮沒孔徑陣列基板20而配置的情形下，亦可做成直徑齊一的圓筒狀。
上述實施形態的描繪裝置中，總體遮沒器119是將多射束全體偏向，因此必須自限制孔徑構件116拉開一定程度距離而配置於上方。另一方面，第1屏蔽構件30必須具有一定程度的長度，以免磁場侵入多射束的軌道。為了滿足總體遮沒器119的位置與第1屏蔽構件30的長度雙方的要件，考量電子鏡筒102的尺寸的限制，本實施形態中是將第1屏蔽構件30做成第1圓筒部31與內徑比第1圓筒部31還大的第2圓筒部32連結而成之構成，而將總體遮沒器119配置於第2圓筒部32的內側。
亦可將各屏蔽構件相互以高磁導率材料連結。此時，亦可透過連結構件連結。
各屏蔽構件中，供射束通過的開口的形狀較佳是訂為圓形，以減低對射束的像差或失真的影響。
圖8示意當設置了第1屏蔽構件30及第3屏蔽構件50的情形下之射束的累積偏向量的模擬結果。模擬中，使用Femtet(Murata Software股份有限公司製)作為分析軟體，由遮沒孔徑陣列基板20(遮沒孔徑陣列晶片及其安裝基板)的電路佈局將各電源層的電流路徑模型化。此外，能夠吸收來自遮沒孔徑陣列基板的控制電路的磁場之縮小透鏡115亦模型化，而將實際的電子鏡筒102的內部予以簡易模型化。
然後，在實際的描繪裝置測定遮沒孔徑陣列基板20中流動的電流，運用測定電流值計算電流密度分布，求出累積偏向量。
圖8所示圖表的縱軸示意累積偏向量，橫軸示意高度方向(Z方向)的位置。Z＝0相當於遮沒孔徑陣列基板20的位置。由圖8所示模擬結果可知，可將累積偏向量抑制得極小。
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，藉由上述實施形態中揭示的複數個構成要素的適宜組合，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。
10:成形孔徑陣列基板 20:遮沒孔徑陣列基板 30:第1屏蔽構件 40:第2屏蔽構件 50:第3屏蔽構件 100:描繪裝置
[圖1]為按照本發明實施形態之多帶電粒子束描繪裝置的概略圖。 [圖2]為成形孔徑陣列基板的平面圖。 [圖3A]為第1屏蔽構件的立體圖，圖3B為第1屏蔽構件的縱截面圖。 [圖4]為第2屏蔽構件的立體圖。 [圖5]為第3屏蔽構件的立體圖。 [圖6]為屏蔽構件所致之磁場吸收的模型圖。 [圖7]為第4屏蔽構件的立體圖。 [圖8]為示意累積偏向量的模擬結果的圖表。
10:成形孔徑陣列基板
20:遮沒孔徑陣列基板
22:通過孔
30:第1屏蔽構件
40:第2屏蔽構件
50:第3屏蔽構件
100:描繪裝置
101:試料
102:電子鏡筒
103:描繪室
105:XY平台
111:電子槍
112:照明透鏡
115:縮小透鏡
116:限制孔徑構件
117:對物透鏡
118:偏向器
119:總體遮沒器
MB:多射束
S:屏蔽構件
B:電子束

Claims (16)

  1. 一種多帶電粒子束描繪裝置，具備： 遮沒孔徑陣列基板，設有複數個遮沒器以進行構成多射束的複數個帶電粒子束的各者的遮沒偏向；及 第1屏蔽構件，配置於比前述遮沒孔徑陣列基板還靠前述多射束的行進方向的下游側，具有供前述多射束全體通過內部之1個圓筒部，由高磁導率材料所構成。
  2. 如請求項1記載之多帶電粒子束描繪裝置，其中，前述第1屏蔽構件，和其他的屏蔽構件直接連結，或透過由高磁導率材料所構成的連結構件連結。
  3. 如請求項1記載之多帶電粒子束描繪裝置，其中，更具備：平板狀的第2屏蔽構件，配置於比前述遮沒孔徑陣列基板還靠前述多射束的行進方向的上游側，形成有供前述多射束通過的圓形開口，由高磁導率材料所構成。
  4. 如請求項3記載之多帶電粒子束描繪裝置，其中，前述第2屏蔽構件，在俯視矩形的平板的中央部形成有前述圓形開口， 前述矩形的一邊的長度為23mm以上140mm以下，前述圓形開口的直徑為22.6mm以上50mm以下。
  5. 如請求項3記載之多帶電粒子束描繪裝置，其中，前述第2屏蔽構件為圓環狀。
  6. 如請求項5記載之多帶電粒子束描繪裝置，其中，前述第2屏蔽構件的厚度為0.1mm以上5mm以下，內徑為23mm以上50mm以下，外徑為24mm以上100mm以下。
  7. 如請求項3記載之多帶電粒子束描繪裝置，其中，更具備：成形孔徑陣列基板，包含複數個開口，帶電粒子束的一部分各自通過該複數個開口，藉此形成前述多射束， 前述第2屏蔽構件，配置於前述成形孔徑陣列基板與前述遮沒孔徑陣列基板之間。
  8. 如請求項1記載之多帶電粒子束描繪裝置，其中，更具備：平板狀的第3屏蔽構件，配置於前述遮沒孔徑陣列基板與前述前述第1屏蔽構件之間，形成有供前述多射束通過的圓形開口，由高磁導率材料所構成。
  9. 如請求項8記載之多帶電粒子束描繪裝置，其中，前述第3屏蔽構件為圓環狀。
  10. 如請求項9記載之多帶電粒子束描繪裝置，其中，前述第3屏蔽構件的厚度為0.1mm以上5mm以下，內徑為23mm以上50mm以下，外徑為24mm以上100mm以下。
  11. 如請求項8記載之多帶電粒子束描繪裝置，其中，更具備：環狀的第4屏蔽構件，配置於前述遮沒孔徑陣列基板與前述前述第3屏蔽構件之間，由高磁導率材料所構成。
  12. 如請求項1記載之多帶電粒子束描繪裝置，其中，前述第1屏蔽構件，具有第1圓筒部、及內徑比該第1圓筒部大的第2圓筒部， 前述第1圓筒部的下緣部與前述第2圓筒部的上緣部連結。
  13. 如請求項12記載之多帶電粒子束描繪裝置，其中，前述第1屏蔽構件的厚度為0.1mm以上5mm以下，前述第1圓筒部的內徑為18mm以上70mm以下，前述第1圓筒部的高度為0.3mm以上30mm以下，前述第2圓筒部的高度為1mm以上100mm以下。
  14. 如請求項1記載之多帶電粒子束描繪裝置，其中，前述第1屏蔽構件，由含有相對磁導率為1以上的鐵、鎳或鈷的合金所構成。
  15. 如請求項14記載之多帶電粒子束描繪裝置，其中，前述第1屏蔽構件由坡莫合金所構成。
  16. 如請求項3記載之多帶電粒子束描繪裝置，其中，更具備： 平板狀的第3屏蔽構件，配置於前述遮沒孔徑陣列基板與前述第1屏蔽構件之間，形成有供前述多射束通過的圓形開口，由高磁導率材料所構成； 環狀的第4屏蔽構件，配置於前述遮沒孔徑陣列基板與前述第3屏蔽構件之間，由高磁導率材料所構成。
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