多带电粒子束描绘方法以及多带电粒子束描绘装置与流程

1.本发明涉及多带电粒子束描绘方法以及多带电粒子束描绘装置。


背景技术：

2.伴随着lsi的高集成化，半导体设备所要求的电路线宽逐年微细化。为了在半导体设备形成所希望的电路图案，采用使用缩小投影型曝光装置，将形成在石英上的高精度的原画图案缩小转印到晶片上的方法。在高精度的原画图案的制作中，使用通过电子束描绘装置使抗蚀剂曝光而形成图案的所谓电子束光刻技术。
3.使用了多射束的描绘装置与以一根电子束描绘的情况相比，能够一次照射较多的射束，因此，能够大幅度提高生产率。在使用了作为多射束描绘装置的一个方式的消隐孔径阵列(消隐板)的多射束描绘装置中，例如，使从一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射束(多个电子束)。多射束在与消隐孔径阵列分别对应的消隐器(电极对)内通过。消隐器具有用于单独地偏转射束的电极对，在电极对之间形成有射束通过用的开口。通过将消隐器的一方的电极以接地电位固定，将另一方的电极切换成接地电位和除此以外的电位，由此进行通过的电子束的消隐偏转。由消隐器偏转后的电子束被遮蔽而截止，未偏转的电子束作为导通射束照射到工作台上的基板。
4.在多射束描绘中，以某一描绘单位暂时中断描绘动作，使多射束一边偏移一边照射(扫描)工作台上的标记，检测来自标记的反射电子信号，根据检测结果计算标记位置而求出射束漂移量(射束整体的偏移量)，进行漂移校正。
5.作为提高光刻的析像度的方法之一，存在相移法。相移掩膜需要遮光图案的层与半色调图案的层这两层图案，因此，重叠这些图案时的对位(对准)精度变得重要。例如，在第1层的图案形成时制作对准用的十字标记的图案。然后，以多射束扫描十字标记来检测反射电子信号，根据检测结果计算十字标记的位置，调整第2层的图案的描绘位置。
6.这样，在多射束描绘中，以多射束扫描设置在工作台上或者基板上的标记，进行标记的位置测定。在以多射束进行标记的位置测定的情况下，一根射束的电流密度较低，因此，将特定的区域的多根射束导通，将它们集中而像一根射束那样处理，扫描标记。此时，如图13所示，需要对射束区域bg1的尺寸与标记m的宽度w相加的尺寸以上的较宽范围进行扫描。因此，在偏转器偏转多射束进行扫描时，产生偏转应变，或者射束接近偏转器而产生漂移，难以准确地测定标记位置。
7.专利文献1：日本特开2017-220615号公报
8.专利文献2：日本特开2017-107959号公报
9.专利文献3：日本特开2017-151155号公报


技术实现要素：

10.本发明的课题在于提供一种能够以多射束高精度地测定标记位置的多带电粒子束描绘方法以及多带电粒子束描绘装置。
11.本发明的一个方式的多带电粒子束描绘方法为，形成带电粒子束以规定间距配置的多射束，通过依次切换使上述多射束中的一部分区域的射束导通的导通射束区域，由此一边使上述带电粒子束的照射位置偏移，一边向设置于规定位置且宽度比上述规定间距宽的标记照射上述导通射束区域的射束，检测来自上述标记的反射带电粒子信号，计算上述标记的位置，基于计算出的上述标记的位置，调整上述多射束的照射位置来描绘图案。
12.本发明的一个方式的多带电粒子束描绘装置，具备：孔径阵列基板，形成带电粒子束以规定间距配置的多射束；工作台，载置被照射上述多射束的描绘对象；控制部，通过依次切换使上述多射束中的一部分区域的射束导通的导通射束区域，使上述带电粒子束的照射位置偏移；标记，设置在上述工作台上或者上述描绘对象上，具有比上述规定间距宽的宽度；以及标记位置计算部，基于向上述标记照射上述导通射束区域的射束而被检测到的反射电子信号，计算上述标记的位置。
13.发明效果
14.根据本发明，能够以多射束高精度地测定标记位置。
附图说明
15.图1是本发明的实施方式的多带电粒子束描绘装置的概要图。
16.图2是成形孔径阵列基板的俯视图。
17.图3是对该实施方式的描绘方法进行说明的流程图。
18.图4a～图4d是对转换扫描进行说明的图。
19.图5a～图5c是对转换扫描进行说明的图。
20.图6是表示反射电子信号的检测结果的曲线图。
21.图7是对另一实施方式的描绘方法进行说明的流程图。
22.图8a、图8b是对扫描方法进行说明的图，图8c是表示反射电子信号的检测结果的曲线图。
23.图9a、图9b是对扫描方法进行说明的图，图9c是表示反射电子信号的检测结果的曲线图。
24.图10a、图10b是对扫描方法进行说明的图，图10c是表示反射电子信号的检测结果的曲线图。
25.图11是表示反射电子信号的检测结果的组合的曲线图。
26.图12a、图12b是对导通射束区域的重心进行说明的图。
27.图13是对偏转扫描进行说明的图。
具体实施方式
28.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，作为带电粒子束的一例，对使用了电子束的构成进行说明。但是，带电粒子束并不限定于电子束，也可以是离子束等。
29.图1是表示本实施方式的描绘装置的构成的概念图。在图1中，描绘装置具备描绘部1以及控制部100。描绘装置是多带电粒子束描绘装置的一例。描绘部1具备镜筒2以及描绘室20。在镜筒2内，配置有电子枪4、照明透镜6、成形孔径阵列基板8、消隐板10、缩小透镜
12、限制孔径部件14、物镜15、偏转器17等。
30.在描绘室20内配置有xy工作台22以及检测器26。在xy工作台22上配置有作为描绘对象的基板70。能够通过z工作台(省略图示)调整基板70的高度。基板70例如是掩膜坯、半导体基板(硅晶片)。
31.在xy工作台22上配置有xy工作台22的位置测定用的反射镜24。此外，在xy工作台22上设置有形成有射束校准用的标记m(参照图4)的标记基板28。标记m为金属制，例如形成为十字型的形状，以便容易通过电子束扫描来检测位置。检测器26在以电子束扫描标记m的十字时，检测来自标记m的反射电子信号。
32.在xy工作台22，在与载置基板70的位置不同的位置，配置有射束位置检测用的标记40。标记40例如是透射型的标记，在标记40的下方设置有电流检测器50。能够通过调整机构(省略图示)调整标记40的高度。
33.标记40是限制为仅一根电子束通过的标记。标记40例如形成圆形的平面形状，沿着中心轴形成有供一根射束通过的贯通孔。通过标记40的贯通孔后的电子束入射到电流检测器50，检测射束电流。作为电流检测器50，例如能够使用ssd(半导体检测器(solid-state detector))。电流检测器50的检测结果被通知给控制计算机110。
34.控制部100具有控制计算机110、偏转控制电路130、数字模拟转换(dac)放大器131、检测放大器134、工作台位置检测器135以及存储装置140。存储装置140是磁盘装置等，从外部输入描绘数据并保存。
35.在偏转控制电路130连接有dac放大器131。dac放大器131与偏转器17连接。
36.控制计算机110具备描绘数据处理部111、描绘控制部112、标记位置计算部113、校正部114、射束位置计算部115以及重心位置计算部116。控制计算机110的各部的功能可以由硬件实现，也可以由软件实现。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存储介质，使包括cpu等的计算机读入并执行。存储介质并不限定于磁盘、光盘等的可拆装的存储介质，也可以是硬盘装置、存储器等的固定型的存储介质。
37.图2是表示成形孔径阵列基板8的构成的概念图。如图2所示，在成形孔径阵列基板8中，纵(y方向)m列
×
横(x方向)n列(m、n≧2)的开口部80以规定的排列间距呈矩阵状形成。
38.从电子枪4放出的电子束30通过照明透镜6大致垂直地对成形孔径阵列基板8进行照明。电子束30对包括成形孔径阵列基板8的开口部80的区域进行照明。电子束30的一部分分别通过这些多个开口部80，由此，如图1所示，形成规定的间距、尺寸的多射束30a～30e。另外，也可以使用光电阴极形成多射束。
39.在消隐板10，在与图2所示的成形孔径阵列基板8的各开口部80对应的位置形成有供多射束的各射束通过的通过孔(开口部)。在各通过孔的附近，配置有使射束偏转的消隐偏转用的电极(消隐器：消隐偏转器)。
40.通过各通过孔的多射束30a～30e分别独立地被从消隐器施加的电压偏转。通过该偏转进行消隐控制。这样，多个消隐器进行通过成形孔径阵列基板8的多个开口部80后的多射束中的、分别对应的射束的消隐偏转。
41.通过消隐板10后的多射束30a～30e借助缩小透镜12缩小各自的射束尺寸和排列间距，朝向形成于限制孔径部件14的中心部的开口部前进。由消隐板10的消隐器偏转后的
电子束的轨道位移，位置从限制孔径部件14的中心的开口部偏移，被限制孔径部件14遮蔽。另一方面，未由消隐板10的消隐器偏转的电子束通过限制孔径部件14的中心的开口部。
42.通过限制孔径部件14后的多射束30a～30e通过物镜15调整焦点，在基板70上成为所希望的缩小率的图案像。作为物镜15，能够使用静电透镜。偏转器17将通过限制孔径部件14后的多射束整体朝相同方向集中偏转，照射到基板70上的描绘位置(照射位置)。
43.在xy工作台22连续移动时，通过偏转器17进行跟踪控制，以使射束的描绘位置(照射位置)追随xy工作台22的移动。xy工作台22的位置从工作台位置检测器135朝向xy工作台22上的反射镜24照射激光，使用其反射光进行测定。
44.一次照射的多射束理想的是以成形孔径阵列基板8的多个开口部80的排列间距乘以上述的所希望的缩小率而得的间距排列。该描绘装置在以连续依次照射发射射束的光栅扫描方式进行描绘动作而描绘所希望的图案时，根据图案，通过消隐控制将必要的射束控制为射束导通。
45.控制计算机110的描绘数据处理部111从存储装置140读出描绘数据，进行多级数据转换，生成发射数据。在发射数据中，定义有面向将基板70的描绘例如以射束尺寸分割成格子状的多个照射区域而成的各照射区域的照射有无、以及照射时间等。
46.描绘控制部112基于发射数据以及工作台位置信息，向偏转控制电路130输出控制信号。偏转控制电路130基于控制信号，对消隐板10的各消隐器的施加电压进行控制。此外，偏转控制电路130对偏转量数据进行运算，以便向基板70上的所希望的位置照射射束，并将偏转量数据输出到dac放大器131。dac放大器131在将数字信号转换成模拟信号的基础上进行放大，并作为偏转电压施加于偏转器17。偏转器17根据所施加的偏转电压使多射束偏转。
47.在描绘装置中，有时由于污染物的附着等的影响而产生射束漂移，在射束照射位置产生偏移。因此，需要在规定的定时暂时中断图案描绘处理，以多射束扫描标记m来测定标记位置，进行照射位置的调整(漂移校正)。按照图3所示的流程图对包括漂移校正的描绘方法进行说明。
48.向基板70照射多射束，描绘图案(步骤s1)。在经过规定时间而到达进行漂移测定的定时时(步骤s2_是)，暂时中断图案描绘，以仅一部分的射束导通的多射束(导通射束)扫描标记m(步骤s3)。此时，扫描方向优选为相对于标记m的边缘e(参照图4a)垂直的方向，但只要有垂直成分即可。
49.在本实施方式中，不像图13所示那样通过偏转器17使多射束偏转来扫描标记m，而通过切换(转换)射束导通的区域来模拟地扫描标记m。以下，也将以偏转器17使多射束(导通射束)偏转来扫描标记m的情况记载为“偏转扫描”，将切换射束导通的区域来模拟地扫描标记m的情况记载为“转换扫描”。
50.在图4a～图4d以及图5a～图5c中示出转换扫描的一例。首先，如图4a所示，使多射束中的一部分的区域bg1的射束导通，使其他区域的射束截止。在该例子中，使81根(＝9
×
9)射束中的、位于图中左上的区域bg1的9根(＝3
×
3)的射束导通。通过检测器26检测来自标记m的反射电子信号。标记m的宽度小于多射束整体的尺寸，大于基板上的多射束的间距。导通射束区域包括分别沿着与标记m的宽度方向wd的标记边缘e垂直的方向以及与宽度方向wd的标记边缘e平行的方向(标记边缘延在方向)排列的多个单独射束。
51.其次，如图4b所示，使射束导通的区域朝右偏移1列，使区域bg2的射束导通。通过
检测器26检测来自标记m的反射电子信号。
52.接着，如图4c、图4d、图5a、图5b、图5c所示，使射束导通的区域朝右每次1列地偏移，使区域bg3、bg4、bg5、bg6、bg7的射束依次导通。每当切换射束导通的区域时，通过检测器26检测来自标记m的反射电子信号。
53.通过使导通射束区域从区域bg1到区域bg7依次切换，能够进行与如图13所示那样以区域bg1的射束对标记m进行偏转扫描相同的标记扫描。
54.检测器26对反射电子信号的检测结果如图6所示。标记位置计算部113根据检测器26对反射电子信号的检测结果计算标记位置，基于计算出的标记位置、以及由工作台位置检测器135检测到的工作台位置信息，测定标记位置的偏移(步骤s4)。
55.校正部114计算用于通过偏转器17校正(修正)标记位置的偏移的校正量(偏转校正量)(步骤s5)。计算出的校正量保存于未图示的存储装置。在之后的图案描绘(步骤s1)中，通过使多射束的照射位置(偏转位置)偏转到偏移了校正量的位置，能够进行漂移校正等的照射位置调整。
56.这样，根据本实施方式，由于切换导通射束区域而模拟地扫描标记m，因此，能够防止偏转应变的产生，并准确地测定标记位置。其结果，能够高精度地校正基于射束漂移的位置偏移。
57.在图4、图5所示的例子中，说明了将导通射束区域沿着标记m的宽度方向(转换扫描方向)每次1列地偏移的例子，但也可以每次多列地偏移。但是，导通射束区域的偏移列数a越少，越能够准确地测定标记位置。例如，优选第1导通射束区域与偏移a列的第2导通射束区域的至少一部分重叠。
58.在上述实施方式中，说明了对xy工作台22上的标记m进行转换扫描的例子，但也可以在形成相移掩膜时对设置于基板70的对准用的标记进行转换扫描。按照图7所示的流程图对相移掩膜用的图案的描绘方法进行说明。
59.首先，准备在玻璃基板上依次层叠有半色调膜、遮光膜、抗蚀剂膜的基板70。半色调膜例如能够使用mosi膜。遮光膜例如能够使用cr膜。作为第1层描绘工序(步骤s11)，在基板70的中央部描绘成为实际图案的第1层的主图案。然后，在第1层的主图案的周围的标记区域描绘十字形状的标记图案。
60.对描绘了第1层图案以及标记图案的基板70进行显影以及蚀刻处理(步骤s12)。通过显影处理，除去射束照射区域的抗蚀剂，形成抗蚀剂图案。将抗蚀剂图案作为掩膜，通过蚀刻除去露出的遮光膜以及半色调膜。之后，通过灰化等除去抗蚀剂膜，由此在基板70上形成第1层的主图案及其周围的标记。
61.然后，将进一步形成了抗蚀剂膜的基板70搬入描绘室20。在描绘第2层的图案时，对标记m进行转换扫描，计算标记位置(步骤s13、s14)。
62.基于计算出的标记位置进行对准计算，在基板70上的对准后的位置描绘第2层的主图案(步骤s15)。对描绘了第2层图案的基板70进行显影以及蚀刻处理，形成第2层图案(步骤s16)。这样，能够制造相移掩膜。
63.由于能够通过转换扫描高精度地测定与第1层图案一起形成的标记m的位置，因此，能够实现高精度的对准。其结果，能够降低对准偏移引起的掩膜损失。
64.另外，这样的转换扫描不仅能够用于上述的漂移校正、相移掩膜的对准，而且能够
用于避开euv掩膜的垃圾缺陷部分的描绘位置调整，能够实现euv曝光时的图案的相位缺陷等的减少。
65.也可以组合转换扫描与几乎不产生偏转应变的偏转量较小的偏转扫描。例如，如图8a、图8b所示，使区域bg1的射束导通，在较窄的范围内偏转扫描标记m。偏转扫描的偏转量例如为标记m的宽度以下。通过检测器26检测来自标记m的反射电子信号。检测结果如图8c所示。
66.返回偏转位置，如图9a、图9b所示，使射束导通的区域朝右偏移1列，使区域bg2的射束导通。利用区域bg2的射束在较窄的范围内偏转扫描标记m。通过检测器26检测来自标记m的反射电子信号。检测结果如图9c所示。
67.依次切换导通射束区域，每当切换时便在较窄的范围内偏转扫描标记m。图10a、图10b表示使区域bg6的射束导通，在较窄的范围内偏转扫描标记m的例子。反射电子信号的检测结果如图10c所示。伴随导通射束区域的切换的导通射束区域偏移方向和基于偏转扫描的导通射束的偏转方向均与标记m的宽度方向平行。
68.组合通过各导通射束区域的偏转扫描而得到的反射电子信号的检测结果，由此得到图11所示的曲线图。能够根据该曲线图计算标记位置。
69.照射到基板上的多射束整体像的形状(射束形状)理想的是矩形(例如正方形)，但有时由于各种原因而射束形状发生变化。例如，如图12a、图12b所示，射束形状有时变形。在这样的情况下，优选根据单独射束的位置求出导通射束区域的重心的位置，考虑重心位置来计算标记位置。
70.单独射束的位置如以下那样计算。首先，以多射束偏转扫描标记40。由此，射束逐根地依次通过形成于标记40的贯通孔。电流检测器50依次检测通过标记40后的单独射束的射束电流。射束位置计算部115根据射束电流检测结果计算单独射束的位置。
71.重心位置计算部116基于导通射束区域中包括的多个单独射束的位置，计算导通射束区域的重心位置。例如，如图12a、图12b所示，计算区域bg1的导通射束的重心位置(x1、y1)、区域bg4的导通射束的重心位置(x4、y4)。
72.使用特定的方式对本发明进行了详细说明，但对于本领域技术人员显而易见的是，能够在不脱离本发明的意图和范围的情况下进行各种变更。
73.本技术基于2020年2月20日提出的日本专利申请2020-027319，通过引用而援引其全部内容。
74.符号的说明
75.1：描绘部；2：镜筒；4：电子枪；6：照明透镜；8：成形孔径阵列基板；10：消隐板；12：缩小透镜；14：限制孔径部件；15：物镜；17：偏转器；20：描绘室；22：xy工作台；28：标记基板；40：射束位置检测用标记；100：控制部；110：控制计算机。