孔径校准方法及多带电粒子束描绘装置与流程

本发明涉及孔径校准方法及多带电粒子束描绘装置。

背景技术：

伴随着lsi的高集成化，半导体器件所要求的电路线宽逐年微细化。为了对半导体器件形成所期望的电路图案，采用了使用缩小投影式曝光装置，将在石英上所形成的高精度的原图图案(掩模、或者尤其在步进曝光装置、扫描器中使用的原图图案也被称为中间掩模。)缩小转印到晶片上的方法。高精度的原图图案通过电子束描绘装置来描绘，并使用所谓的电子束光刻技术。

使用了多束的描绘装置，与用1根电子束进行描绘的情况相比，一次能够照射较多的束，所以能够使生产率大幅提高。在作为多束描绘装置的一个形态的使用了消隐孔径阵列的多束描绘装置中，例如，使从1个电子枪放出的电子束通过具有多个开口的成形孔径阵列而形成多束(多个电子束)。多束在消隐孔径阵列的各个对应的消隐器内通过。

消隐孔径阵列具有用于使束独立地偏转的电极对及位于其间的束通过用的开口，通过将电极对(消隐器)中的一方固定在接地电位并将另一方切换为接地电位和接地电位以外的电位，从而分别独立地进行通过的电子束的消隐偏转。在消隐器的作用下进行了偏转的电子束被遮蔽，未被偏转的电子束照射到试样上。

在以往的多束描绘装置中，由于将孔径向装置安装时的高度方向的位置偏移、倾斜、变形等，通过成形孔径阵列形成的多束中的一部分束并不在消隐孔径阵列的开口通过，而存在应该成像在试样面上的束阵列的一部分可能缺失的问题。

技术实现要素：

本发明提供进行消隐孔径阵列的校准(对位)以使得多束在消隐孔径阵列的开口通过的孔径校准方法及多带电粒子束描绘装置。

本发明的一个形态的孔径校准方法，具备：放出带电粒子束的工序；使上述带电粒子束在成形孔径阵列的多个开口通过从而形成多束的工序；使用配置成消隐孔径阵列的多个消隐器，进行切换上述多束中的各个对应的束的开启/关断的消隐偏转的工序；以及使用在能够载置基板的工作台上所设置的检测器，检测该工作台上的束电流的工序，将上述多束中的一部分束设为开启，对上述消隐孔径阵列进行扫描，并根据基于上述检测器的上述束电流的检测结果及上述消隐孔径阵列的位置，制作电流量图，切换设为开启的束，并按每个开启束制作上述电流量图，根据每个上述开启束的电流量图，调整上述消隐孔径阵列的位置。

附图说明

图1是本发明的实施方式的多带电粒子束描绘装置的概略图。

图2是成形孔径阵列的示意图。

图3(a)、图3(b)是表示消隐孔径阵列上的束扫描例的图。

图4是表示电流检测结果的例子的图。

图5(a)～图5(i)是表示开启束区域的例子的图。

图6是表示消隐孔径阵列的校准为理想的状态的情况下的电流检测结果的例子的图。

图7(a)是消隐孔径阵列的高度方向的位置偏移的情况下的描绘装置的示意图，图7(b)是表示电流检测结果的例子的图。

图8(a)是消隐孔径阵列的高度方向的位置发生偏移的情况下的描绘装置的示意图，图8(b)是表示电流检测结果的例子的图。

图9(a)是倾斜地安装的消隐孔径阵列的示意图，图9(b)是表示电流检测结果的例子的图。

图10是表示电流检测结果的例子的图。

图11是说明实施方式的校准方法的流程图。

图12是表示电流检测结果的例子的图。

图13是表示束图像的例子的图。

图14是表示消隐孔径阵列的校准为理想的状态的情况下的束图像的例子的图。

图15(a)是描绘装置的示意图，图15(b)是表示束图像的例子的图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。在实施方式中，对使用电子束作为带电粒子束的一例的构成进行说明。但是，带电粒子束并不限于电子束，也可以是离子束等。

图1所示的描绘装置1，具备：描绘部10，对于掩模、晶片等的对象物照射电子束，描绘所期望的图案；以及控制部60，控制基于描绘部10的描绘动作。描绘部10是具有电子束镜筒12及描绘室30的、多束描绘装置的一例。

在电子束镜筒12内配置有电子枪14、照明透镜16、成形孔径阵列18、消隐孔径阵列20、偏转器22、限制孔径部件24及物镜26。在描绘室30内配置xy工作台32。xy工作台32上配置有xy工作台32的位置测定用的反射镜34、描绘对象的基板36即掩模底版及检测照射于xy工作台32的束的束电流的检测器f。检测器f能够使用例如法拉第杯。

消隐孔径阵列20安装于移动部40。移动部40能够使用例如产生6自由度的运动(前后、左右、上下、侧滚、俯仰及偏摆的运动)的运动基座。通过移动部40，能够调整消隐孔径阵列20的x方向、y方向、z方向的位置、倾斜等。

如图2所示，在成形孔径阵列18中，以规定的排列间距形成有纵m列×横n列(m，n≥2)的开口(第1开口)18a。各开口18a都用相同尺寸形状的矩形形成。开口18a的形状也可以是圆形。电子束b的一部分分别通过这多个开口18a，从而形成多束mb。

消隐孔径阵列20设置于成形孔径阵列18的下方，并形成有与成形孔径阵列18的各开口18a对应的开口(第2开口)20a。开口20a的排列间距比开口18a的排列间距窄。在各开口20a中，配置由成对的2个电极的组构成的消隐器(省略图示)。消隐器中的一方固定于接地电位，将另一方切换为接地电位和其他的电位。在各开口20a通过的电子束，在对消隐器施加的电压的作用下分别独立地偏转。这样，多个消隐器进行在成形孔径阵列18的多个开口18a通过后的多束mb中的各个对应的束的消隐偏转。

控制部60具有控制计算机62、偏转控制电路64、移动控制电路66、透镜控制电路68及工作台位置检测器70。偏转控制电路64与消隐孔径阵列20及偏转器22连接。移动控制电路66与移动部40连接。

在描绘部10中，通过照明透镜16及物镜26构成电子光学系统。从电子枪14(放出部)放出的电子束b，被照明透镜16会聚以在限制孔径部件24所形成的中心的孔形成电子束相交区最小截面(crossover)，并对成形孔径阵列18整体进行照明。

电子束b在成形孔径阵列18的多个开口18a通过，从而形成多束mb。多束mb在消隐孔径阵列20的各个对应的消隐器内通过。多束mb的各束，朝向在限制孔径部件24形成的中心的孔具有角度地前进。因此，多束mb整体的束径及多束mb的束间距从在成形孔径阵列18通过时起逐渐变小。

多束mb以比通过成形孔径阵列18形成的束间距窄的间距在消隐孔径阵列20通过。通过消隐孔径阵列20后的多束mb，朝向在限制孔径部件24形成的中心的孔而前进。这里，在消隐孔径阵列20的消隐器的作用下进行了偏转的电子束，位置从限制孔径部件24的中心的孔偏离，并被限制孔径部件24遮蔽。另一方面，在消隐孔径阵列20的消隐器的作用下未偏转的电子束，在限制孔径部件24的中心的孔通过。

这样，限制孔径部件24将在消隐孔径阵列20的消隐器的作用下偏转为达到束关断的状态的各束遮蔽。并且，达到束开启之后到达到束关断为止在限制孔径部件24通过的束，成为1次量的发射的束。

在限制孔径部件24通过后的多束mb，通过物镜26被对焦，成为所期望的缩小率的图案像。在限制孔径部件24通过后的各束(多束整体)在偏转器22的作用下向相同方向汇集并偏转，向各束的基板36上的各个照射位置照射。

另外，在图1的例子中，偏转器22与限制孔径部件24相比配置在光路的下游侧，但也可以配置在上游侧。

在xy工作台32连续移动时，束的照射位置被偏转器22控制为追随xy工作台32的移动。xy工作台32的位置，通过从工作台位置检测器70朝向反射镜34照射激光并使用其反射光来测定。xy工作台32的移动通过未图示的工作台控制部进行。

控制计算机62从存储装置(省略图示)读出描绘数据，进行多级的数据变换处理而生成装置固有的发射数据。发射数据中定义各发射的照射量及照射位置坐标等。

控制计算机62，基于发射数据将各发射的照射量输出至偏转控制电路64。偏转控制电路64用所输入的照射量除以电流密度而求出照射时间t。并且，偏转控制电路64，在进行对应的发射时，对消隐孔径阵列20的对应的消隐器施加偏转电压，以使得消隐器仅在照射时间t束开启。

此外，控制计算机62将偏转位置数据输出至偏转控制电路64，以使得各束偏转到发射数据表示的位置(坐标)。偏转控制电路64运算出偏转量，并对偏转器22施加偏转电压。由此，此次发射的多束mb被汇集并被偏转。

控制计算机62从检测器f取得电流检测结果。

由于消隐孔径阵列20的安装误差等，通过成形孔径阵列18形成的多束mb中的一部分束不在开口20a通过时，应该成像在基板36上的束阵列的一部分缺失。在本实施方式中，通过移动部40调整消隐孔径阵列20的位置、姿势，并进行校准(对位)，以使多束mb在开口20a通过。

在消隐孔径阵列20的校准时，首先，仅将多束mb中的一部分束设为开启，将剩余的束设为关断。然后，使用移动部40，使消隐孔径阵列20在xy方向上移动，每次都通过检测器f检测束电流。

通过使消隐孔径阵列20移动，从而相对地、束sb以在xy方向上扫描开口20a的方式移动。图3的(a)、(b)是着眼于1根束sb的该束sb以在xy方向上扫描开口20a的方式移动的样子的示意图。消隐孔径阵列20的移动和检测器f的电流检测交替地进行。由此，制作如图4所示的、电流量相对于消隐孔径阵列20的xy坐标的等高线图(电流量图)。越是电流量图的中央侧，电流量越高，越是周缘侧，电流量越低。

一边切换开启的束，一边制作这样的电流量图。例如，如图5(a)～(i)所示，依次切换开启束区域(图中斜线部分)。这里，示出了多束mb以16×16根束构成，且9处开启束区域分别由4根束构成的例子。在图5的(a)、(c)、(g)、(i)中，将正方形状的多束的四角设为开启束区域。在图5的(b)、(d)、(f)、(h)中，将正方形状的多束的四边的边缘部的(边方向的)中央部设为开启束区域。在图5(e)中，将正方形状的多束的中心部设为开启束区域。

各开启束区域的束根数不限定于4根，只要是通过检测器f能够检测束电流的根数即可。此外，开启束区域的数量不限定于9处，可以是8处以下，也可以是10处以上。在将图的5(a)～(i)所示的9处选定为开启束区域时，通过后述的处理容易检测消隐孔径阵列20的位置偏移。

将在将开启束区域设为图5的(a)～(i)所示的区域时所制作的电流量图，如图6所示那样与开启束区域的位置对应地排列。例如，图6的左上的电流量图，是在将开启束区域设为图5(a)所示的区域时所制作的电流量图。在消隐孔径阵列20的校准为理想的状态的情况下，如图6所示那样，无论着眼于哪个电流量图，等高线的最高地点(亮度的重心)相对于xy坐标都位于中央。

在如图7(a)所示那样消隐孔径阵列20比理想位置靠近成形孔径阵列18的情况下、如图7(b)所示那样，将多束mb中的周缘侧的束设为开启的情况下的电流量图中，等高线的最高地点靠近中央的电流量图。

在如图8(a)所示那样消隐孔径阵列20比理想位置远离成形孔径阵列18的情况下、如图8(b)所示那样，将多束mb中的周缘侧的束设为开启的情况下的电流量图中，等高线的最高地点远离中央的电流量图。

在本实施方式中，在全部的电流量图中，使用移动部40使消隐孔径阵列20移动，以使等高线的最高地点位于图中心。例如，在获得了如图7(b)所示那样的电流量图的情况下，使消隐孔径阵列20下降。在获得了如图8(b)所示那样的电流量图的情况下，使消隐孔径阵列20上升。

在如图9(a)所示那样消隐孔径阵列20倾斜的情况下，电流量图成为如图9(b)所示那样。即，在将多束mb中的x方向的中央侧的束设为开启的情况下，等高线的最高地点位于中央。另一方面，在将多束mb中的x方向的端部侧的束设为开启的情况下，等高线的最高地点向x方向平移。根据等高线的最高地点的平移量求出消隐孔径阵列20的倾斜角，通过移动部40能够校正消隐孔径阵列20的倾斜。

在如图10所示那样各电流量图的等高线的最高地点从中央向同一方向一样地偏移的情况下，根据从中央的偏移量，通过移动部40使消隐孔径阵列20在x方向及/或y方向上移动。

图11是对消隐孔径阵列20的校准方法进行说明的流程图。

仅将多束mb中的特定的区域设为开启(步骤s1)。移动控制电路66控制移动部40，使消隐孔径阵列20在x方向及y方向上移动(步骤s2)。由此，各束以在xy方向上扫描开口20a的方式移动。每当使消隐孔径阵列20进行微小的距离移动，通过检测器f检测束电流。

控制计算机62根据检测器f的检测结果及消隐孔径阵列20的移动量，制作电流量图(步骤s3)。控制计算机62根据电流量图，计算对束位置进行表示的亮度的重心(步骤s4)。

切换开启束区域并反复进行步骤s2～s4的处理。在全部的开启束区域中的处理完成时(步骤s5中为是)，控制计算机62对每个开启束区域的束位置进行多项式拟合，计算将消隐孔径阵列20处于理想位置的状态作为基准的束位置的倍率(步骤s6)。例如，在获得了如图7(b)所示那样的电流量图的情况下，计算出的倍率比基准值小。另一方面，在获得了如图8(b)所示那样的电流量图的情况下，计算出的倍率比基准值大。

在步骤s6中计算出的倍率脱离规定的范围的情况下，判定为消隐孔径阵列20的移动是必要的(步骤s7中为是)，根据计算出的倍率，使消隐孔径阵列20在z方向上移动(步骤s8)。

消隐孔径阵列20的z方向移动量，使用预先取得的调整系数来决定。例如，测定使消隐孔径阵列20实际上仅移动了δz的情况下的倍率的变化量δm，并预先取得调整系数δz/δm。步骤s8中的消隐孔径阵列20的移动量通过δz/δm×(想校正的倍率)来决定。

调整系数δz/δm也可以根据照明透镜16的会聚角通过计算而求出。

此外，检测如上所述那样的消隐孔径阵列20的倾斜、xy方向偏移的有无，并使消隐孔径阵列20移动以校正检测到的倾斜、xy方向偏移。在消隐孔径阵列20的移动后，再次执行步骤s1～s7的处理。

这样，根据本实施方式，能够一边切换开启束区域一边扫描消隐孔径阵列20，并根据所获得的电流量图检测消隐孔径阵列20的位置、姿势的偏移。生成6自由度的运动的移动部40使消隐孔径阵列20移动，并校正所检测到的位置、姿势的偏移，从而通过成形孔径阵列18形成的多束mb(多束的全部的束)在开口20a通过，成像在基板36上的束阵列的形状变得良好。

在上述实施方式中，由于成形孔径阵列18的开口18a的位置误差、照明透镜16、物镜26的像差等的影响，有时如图12所示那样、各电流量图的亮度的重心散乱存在。在这样的情况下，计算各电流量图的亮度的重心与电流量图的中心之间的偏移量，使消隐孔径阵列20移动偏移量的平均值。

在消隐孔径阵列20的移动后，还存在亮度的重心与图中心之间的偏移量较大的电流量图的情况下，也可以设定为在产品实际描绘中不使用与该电流量图对应的区域的束。

在上述实施方式中，对检测器f使用法拉第杯，仅将规定的区域的束设为开启，并检测开启束的束电流的构成进行了说明，但也可以通过使多束中的至少1根束通过的检查孔径及检测通过检查孔径后的束的束电流的电流检测器来构成检测器f。电流检测器的检测结果被通知至控制计算机62。

在该情况下，将全部的束设为开启，使用偏转器22，使多束在检查孔径上在xy方向上进行扫描，并检测通过检查孔径后的束的束电流。控制计算机62将通过电流检测器检测到的束电流变换为亮度，并根据偏转器22的偏转量，制作束图像。在通过成形孔径阵列18形成的多束mb的全部的束在开口20a通过的情况下，制作如图13所示那样的束图像。

使用移动部40使消隐孔径阵列20在xy方向上移动。每当使消隐孔径阵列20移动规定的距离，进行通过多束的检查孔径的扫描、束电流的检测及束图像的制作。

在消隐孔径阵列20处于理想的状态的情况下，在与消隐孔径阵列20的xy方向的位置对应地排列束图像时，成为如图14所示那样。

在如图15(a)所示那样，通过成形孔径阵列18形成的多束mb的x方向的束间距比消隐孔径阵列20的开口间距大的情况下，获得如图15(b)所示那样的束图像。控制计算机62根据束图像的特征，控制消隐孔径阵列20的位置、姿势，透镜像差等。

在上述实施方式中，对通过移动部40调整消隐孔径阵列20的位置、姿势的例子进行了说明，但也可以调整成形孔径阵列18的位置、姿势。

另外，本发明并不原封不动地限定于上述实施方式，在实施阶段在不脱离其宗旨的范围内能够将构成要素变形并进行具体化。此外，通过上述实施方式所公开的多个构成要素的适当的组合，能够形成各种发明。例如，可以从实施方式所示的全部构成要素中删除几个构成要素。并且，可以将跨不同的实施方式的构成要素适当组合。