带电粒子束描绘装置的制作方法

带电粒子束描绘装置
1.相关申请
2.本技术享受以日本专利申请2021－067803号(申请日：2021年4月13日)为基础申请的优先权。本技术通过参照该基础申请而包含基础申请的所有内容。
技术领域
3.本发明涉及带电粒子束描绘装置。


背景技术：

4.伴随着lsi的高集成化，对半导体器件要求的电路线宽正逐年细微化。为了对半导体器件形成所希望的电路图案，采用了如下方法：使用缩小投影型曝光装置，将形成在石英上的高精度的原始图案(掩模，或者特别是在步进器、扫描仪中使用的原始图案也被称作掩模原版(reticle)。)缩小转印到晶圆上。高精度的原始图案由电子束描绘装置描绘，使用了所谓的电子束光刻技术。
5.在电子束描绘装置中，利用物镜使各发射的射束聚焦在作为基板的表面的试样面上，并且使用静电透镜，以与试样面的凹凸对应的方式在描绘中动态地进行焦点校正(动态聚焦)。在负的电压范围内运用该静电透镜的情况下，由电子束描绘产生的二次电子返回到试样面，从而产生抗蚀剂的带电，阻碍描绘图案的位置精度提高。
6.为了抑制由二次电子等的返回带来的影响，优选的是对于试样面在正(plus)的电压范围内运用静电透镜，将二次电子从试样向上方引导。
7.但是，在正的电压范围内运用静电透镜的情况下，来自试样面的二次电子在通过静电透镜之后急剧地减速而在射束轨道上高密度地滞留、或者使偏转器的电极内表面的非导电性的污垢(沾污)带电，从而产生电子束附近的电场变化、使电子束的轨道变化、使射束位置精度劣化的问题。


技术实现要素：

8.本发明提供一种能够同时解决二次电子的空间滞留和由偏转器电极带电引起的射束位置的变动的带电粒子束描绘装置。
9.本发明的一方式的带电粒子束描绘装置具备：定位偏转器，调整照射到描绘对象的基板上的带电粒子束的照射位置；固定偏转器，配置于比所述定位偏转器靠所述带电粒子束的行进方向的下游侧的位置，被固定了偏转量；焦点校正透镜，配合于所述基板的表面高度地进行所述带电粒子束的焦点校正；以及物镜，将所述带电粒子束的焦点对焦。
附图说明
10.图1是本发明的实施方式的电子束描绘装置的概略图。
11.图2是第一成形孔径以及第二成形孔径的立体图。
12.图3是物镜的剖面图。
13.图4a、图4b是说明比较例的二次电子的轨道的图。
14.图5a、图5b是说明该实施方式的二次电子的轨道的图。
15.图6是表示固定偏转器的施加电压的例子的图。
16.图7是表示固定偏转器的施加电压的例子的图。
17.图8a、图8b是表示固定偏转器的构成例的图。
18.图9是表示配置多个固定偏转器的例子的图。
19.图10是变形例的固定偏转器的概略构成图。
20.图11是表示配置孔径板的例子的图。
21.图12a、图12b是说明二次电子的轨道的图。
22.图13是表示在焦点校正透镜的下方配置有固定偏转器的构成的图。
23.图14是表示固定偏转器的构成例的图。
24.图15是图14的xv－xv线剖面图。
25.图16是表示在固定偏转器的上方配置有电子检测器的构成的图。
26.附图标记说明
27.100 控制部
28.110 控制计算机
29.208 物镜
30.209 定位偏转器
31.210 焦点校正透镜
32.212 固定偏转器
具体实施方式
33.以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
34.图1是本发明的实施方式的电子束描绘装置的概略图。图1所示的电子束描绘装置是具备控制部100与描绘部200的可变成形型的描绘装置。
35.描绘部200具备电子光学镜筒220与描绘室230。在电子光学镜筒220内配置有电子枪201、照明透镜202、消隐器203、第一成形孔径部件204、投影透镜205、成形偏转器206、第二成形孔径部件207、物镜208、定位偏转器209、焦点校正透镜210以及固定偏转器212。
36.在描绘室230内配置有xy工作台232。在xy工作台232上载置描绘对象的基板240。在描绘室230的上部配置有检测基板240的高度方向(z方向)的位置的z传感器250。z传感器250由投光器与受光器的组合构成，使从投光器照射的光在基板240的表面反射，由受光器接收该反射光，从而能够测定基板240的表面高度。基板240固定于接地电位。
37.由z传感器250检测出的高度数据在由检测电路150转换为数字数据之后，向控制计算机110转送。
38.从设于电子光学镜筒220内的电子枪201(释放部)释放出的电子束b在通过消隐器(消隐偏转器)203内时，通过消隐器203来切换是否向基板照射电子束。
39.电子束b通过照明透镜202而照射到具有矩形的开口32(参照图2)的第一成形孔径部件204整体。电子束b在第一成形孔径部件204的开口32通过，从而被成形为矩形。
40.通过了第一成形孔径部件204的第一孔径像的电子束b由投影透镜205投影到具有
可变成形开口34(参照图2)的第二成形孔径部件207上。此时，通过成形偏转器206，投影到第二成形孔径部件207上的第一孔径像被偏转控制，能够使通过可变成形开口34的电子束的形状与尺寸变化(进行可变成形)。
41.通过了第二成形孔径部件207的可变成形开口34的第二孔径像的电子束b由定位偏转器209偏转，由物镜208以及焦点校正透镜210聚焦，照射到载置于连续地移动的xy工作台232上的基板240。
42.定位偏转器209向希望的位置偏转照射电子束，其可以是一级偏转器，也可以由偏转区域的大小不同的多级偏转器构成。例如其可以是主偏转器以及副偏转器的2级构成，也可以是主偏转器、副偏转器以及副副偏转器的3级构成。
43.虽然在照明透镜202、投影透镜205以及物镜208中使用了电磁透镜(磁场型透镜)，但也可以将一部分或者全部设为静电透镜。焦点校正透镜210进行针对基板240的表面的高度变动的动态聚焦调整，虽然使用了静电透镜，但也可以使用电磁透镜(包含产生轴对称磁场的线圈)。另外，也可以由各施加电压、励磁电流以一定的关系联动地变化的多级透镜系统构成。或者，物镜208也可以一并具备焦点校正透镜210的功能，也可以构成为物镜208与焦点校正透镜210以一定的关系联动来进行聚焦调整。
44.固定偏转器212配置于比定位偏转器209靠电子束b的行进方向的下游侧的位置。固定偏转器212是静电型偏转器。焦点校正透镜210配置于比固定偏转器212靠电子束b的行进方向的下游侧的位置。
45.图2是用于说明基于第一成形孔径部件204以及第二成形孔径部件207的射束成形的概略图。在第一成形孔径部件204形成有用于成形电子束b的矩形的开口32。
46.另外，在第二成形孔径部件207形成有用于将通过了第一成形孔径部件204的开口32后的电子束b成形为所希望的形状的可变成形开口34。通过了第一成形孔径部件204的开口32和第二成形孔径部件207的可变成形开口34这两方的射束形状被描绘到搭载于连续地移动的xy工作台232上的基板240的描绘区域。
47.如图1所示，控制部100具有控制计算机110、偏转控制电路120、存储部130、透镜控制电路140以及检测电路150。成为布局数据的描绘数据被从外部输入到存储部130并被储存。
48.控制计算机110具有发射数据生成部111以及描绘控制部112。控制计算机110的各部可以由电子电路等硬件构成，也可以由软件构成。在由软件构成的情况下，也可以将实现控制计算机110的至少一部分的功能的程序收纳于记录介质，使包含cpu的计算机读入并执行。记录介质并不限定于磁盘、光盘等能够装卸的记录介质，也可以是硬盘装置、存储器等固定型的记录介质。
49.发射数据生成部111从存储部130读出描绘数据，进行多级的数据转换处理而生成发射数据。发射数据中包含发射形状、发射尺寸、发射位置、发射时间等信息。
50.描绘控制部112将发射数据按照发射顺序向偏转控制电路120转送。偏转控制电路120使用发射数据，控制消隐器203、成形偏转器206以及定位偏转器209的偏转量，进行描绘处理。
51.另外，偏转控制电路120在描绘处理中向固定偏转器212施加一定(固定)的电压。
52.透镜控制电路140进行设于描绘部200的各透镜的控制。例如透镜控制电路140控
制向物镜208的线圈施加的电流量。另外，透镜控制电路140基于由z传感器250检测出的基板240的表面高度，控制向焦点校正透镜210施加的电压。
53.物镜208是电磁透镜，如图3所示，具有线圈208a与收容线圈208a的磁轭208b。磁轭208b由铁等磁导率较高的材料构成，在一部分设有缺口(极片208c)。
54.在线圈208a中流过电流而产生的磁感线经由极片208c泄漏到空间中，产生磁场。
55.焦点校正透镜210例如与物镜208的内部、例如极片208c的高度配合地配置。焦点校正透镜210是静电透镜，具有环状的电极。该电极被施加正的电压，焦点校正透镜210在正的电压范围内被运用。由此，二次电子被吸引到电极侧，能够抑制由抗蚀剂的带电引起的位置变动。
56.若电子束b(一次射束)照射到基板240，则从基板面释放二次电子。二次电子在电子光学镜筒220内向上方进入。
57.在描绘处理中，基板240表面的抗蚀剂因射束照射而蒸发，在定位偏转器209的电极表面上附着沾污(污垢)。在未设有固定偏转器212的情况下，如图4a所示，二次电子到达定位偏转器209的电极表面的沾污而带电，使电子束b的轨道变化。
58.如图4b所示，若改变对定位偏转器209的电极的施加电压而使射束偏转位置(基板240中的射束照射位置)变化，则定位偏转器209内的电场的强度和方向改变，二次电子的到达位置、即带电位置跨越电极而大幅改变。由于带电位置大幅改变，产生射束附近的电场的较大的变化，其结果，产生射束照射位置的较大的变动(漂移)。
59.因此，在本实施方式中，在焦点校正透镜210与定位偏转器209之间设置固定偏转器212，并对固定偏转器212施加固定电压。在描绘处理中，由于不改变对固定偏转器212的施加电压，因此固定偏转器212的偏转量被固定。如图5a所示，二次电子向固定偏转器212侧横向偏转，被从电子束b的轨道附近去除，几乎不到达定位偏转器209。
60.由固定偏转器212偏转的二次电子到达固定偏转器212的电极，在电极上产生带电。如图5b所示，即使在改变对定位偏转器209的施加电压而改变了射束照射位置的情况下，也由于固定偏转器212的偏转电压(偏转励磁)一定，因此二次电子的到达位置(带电位置)没有变化，电子束附近的电场的变化(包含方向的电场变化)变小，因此射束照射位置变动也变小。因此，能够提高射束位置精度。
61.一般来说，二次电子的能量(几十ev以下)与描绘用的电子束b的能量(50kv左右)相比极低，因此即使偏转二次电子，电子束b也几乎不偏转，对光学特性几乎没有影响。
62.图6示出对固定偏转器212的施加电压的一个例子。如图6所示，在固定偏转器212是具有四个电极212a～212d的静电型的四极偏转器的情况下，向对置的一对电极212a、212c分别施加固定的偏转电压vd、－vd，剩余的电极212b、212d固定为接地电位。考虑到固定偏转器212的规格，通过数值模拟决定偏转电压vd、－vd。例如偏转电压vd是20v以上。由四个电极212a～212d包围的空间成为电子束b的通过区域。
63.如图7所示，也可以在向电极212a～212d的施加电压上再加上正的共用电压vc。共用电压vc被设为向焦点校正透镜210的施加电压的上限值以上的值。共用电压vc在描绘处理中被从偏转控制电路120施加一定(固定)的值。由此，通过了焦点校正透镜210的二次电子不减速地向固定偏转器212移动，因此能够防止焦点校正透镜210与固定偏转器212之间的二次电子的滞留，提高射束照射位置精度。
64.固定偏转器212并不限定于四极偏转器，也可以是八极偏转器。另外，如图8a所示，也可以是省略了电极212b、212d的二极偏转器。对置的一对电极212a、212c可以是图8a所示那样的平板构造，也可以如图8b所示，成为以射束通过区域侧的表面向外侧凸出的方式弯曲的构造。
65.将向电极212a的施加电压设为vd，将向电极212c的施加电压设为－vd。在对施加电压加上正的共用电压vc的情况下，向电极212a的施加电压为vc+vd，向电极212c的施加电压为vc－vd。这里，若vc＝vd，则向电极212a的施加电压为2vd，向电极212c的施加电压为0，能够省略向电极212c施加电压用的电源，能够抑制成本。
66.在上述实施方式中，说明了设置一个固定偏转器212的例子，但也可以设置多个固定偏转器。通过组合多个固定偏转器，能够减少电子束b(描绘用的一次射束)的失真、像差。
67.多个固定偏转器也可以包含静电型偏转器与磁场型偏转器这两方。图9示出了配置有静电型的固定偏转器212与磁场型的固定偏转器213、214的构成的例子。
68.如图10所示，也可以在固定偏转器212的电极的射束通过区域侧的表面形成凹部r1。通过二次电子的轨道模拟等，计算二次电子碰撞的区域，在计算出的区域形成凹部r1。也可以在二次电子不碰撞的电极上也形成凹部r1。
69.通过形成凹部r1，凹部r1的底面成为由二次电子带来的带电位置，与没有凹部r1的情况相比，带电位置远离电子束b的轨道，即使产生带电，对射束的偏转灵敏度也下降，因此能够使射束更加稳定。由此，能够提高射束照射位置精度。
70.如图11所示，也可以在定位偏转器209与固定偏转器212之间设置具有射束通过孔262的孔径板260，并调整固定偏转器212的施加电压，使二次电子碰撞孔径板260而非固定偏转器212。
71.也可以在孔径板260的下表面(电子束b的行进方向下游侧的面)形成凹部r2。通过二次电子的轨道模拟等，计算二次电子碰撞的区域，在计算出的区域形成凹部r2。凹部r2的上表面成为由二次电子带来的带电位置，与没有凹部r2的情况比较，带电位置远离电子束b的轨道，即使产生带电，对射束的偏转灵敏度也下降，因此能够使射束更加稳定。由此，能够提高射束照射位置精度。
72.凹部r2也可以以包围射束通过孔262的方式形成为圆周状，也可以仅形成在一部分。
73.有时通过增大物镜208的射束行进方向上游侧的磁极内径，扩大上游方向的透镜集束磁场分布，来实现像差、失真的减少。在该情况下，由于所述透镜集束磁场到达固定偏转器，因此二次电子如图12a、图12b所示，沿与偏转电场垂直的方向移动。换言之，与施加了偏转电压vd、－vd的电极212a、212c的表面大致平行地移动。
74.通过使电极212a、212c的长度l1比电极212b、212d的长度l2长，使得由二次电子带来的带电位置远离电子束b的轨道，对射束的偏转灵敏度下降，因此能够使射束更稳定。由此，能够提高射束照射位置精度。
75.在上述实施方式中，说明了将固定偏转器212配置于焦点校正透镜210与定位偏转器209之间的构成，但如图13所示，也可以在焦点校正透镜210与基板240之间(比焦点校正透镜210靠射束行进方向的下游侧的位置)配置固定偏转器212。
76.在基板240与焦点校正透镜210之间的距离较短的情况下，也可以如图14、图15所
示那样将固定偏转器212的电极形成为将薄板状的圆环分割而成的分割圆环状。
77.如图16所示，也可以在分割圆环状的电极上形成供由基板240反射的电子通过的开口h，在开口h的上方配置用于检测标记位置的电子检测器270。
78.在上述实施方式中，作为带电粒子束的一个例子，说明了使用电子束的构成，但带电粒子束不限于电子束，也可以是使用离子束等带电粒子的射束。
79.在上述实施方式中，说明了使用单射束的构成，但也可以使用多射束。
80.另外，本发明并不原样限定于上述实施方式，在实施阶段中，可以在不脱离其主旨的范围内将构成要素变形而具体化。另外，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。例如也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。而且，也可以将不同的实施方式中的构成要素适当组合。