专利名称：带电粒子束曝光系统的制作方法
带电粒子束曝光系统本申请是申请日为2005年4月29日、申请号为200580021202. 3，发明名称为“带 电粒子束曝光系统”发明专利申请的分案申请。
背景技术：
在本领域中已知几种类型的带电粒子束曝光系统。这些系统的大部分用来将非常 精确的图案转移到衬底的曝光表面上。因为遵循摩尔定律将光刻特征推进成变得越来越 小，因此可以使用电子束的高分辨率来继续推动比今天更小的特征。常规的高斯带电粒子束曝光装置具有大约1/100晶片/hr的吞吐量。但是，对于 光刻目的，至少几个晶片/hr的商业上可接受的吞吐量是必需的。已经提出了增加这种装 置的吞吐量的几种想法。例如，US-A1-5，760, 410和US-AL-6，313，476公开一种光刻系统，它使用具有在将 图案转移到目标的曝光表面的过程中被修改的横截面的电子束。通过使用静电偏转在孔径 内移动发射束，在操作过程中建立射束的特定横截面或形状。选择的孔径部分遮挡，从而调 整电子束。目标曝光表面在射束下移动，以刷新表面。这样，写上图案。该系统的吞吐量仍 然是有限的。在US-A1-20010028042、US-A1-20010028043,以及 US-A1-20010028044 中公开一 种电子束光刻系统，它通过使用多个发射器或源，每个发射器用于产生一个电子细射束，而 使用多个电子束。然后单独调整和遮挡每个细射束，以在下面衬底上建立图案。因为所有 这些发射器具有稍微不同的发射特征，因此细射束的同质性是问题。通过将每个个体射束 电流拉平到参考电流来校正它。计算失配的校正值是非常困难的，并且花费大量时间，这减 小系统的吞吐量。当使用高达大约13，000个细射束时，这尤其变成问题。在GB-A1_2，340，991中，公开一种多束粒子光刻系统，它具有产生多个带电粒子 子束的单源照射系统。照射系统使用具有用于将射束分裂成子束的孔径板的单离子源，或 者每个产生被聚焦和投射的射束的多个源。一般而言，所公开的源不具有足够的亮度。在Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 34 (1995) 6689-6695 中，公开一种多电子束(‘探针，) 平板印刷系统，它具有将发射器尖端浸入磁场中的单个、特定&0/W-TFE热发射源。源具有 足够的亮度，但是这种源的缺点是其有限的总电流。此外，该源需要交叉。没有进一步讨论 ‘探针’的相互同质性。此外，对于大约13，000个细射束，源的强度是不够的。在实际中，为多射束曝光系统提出许多不同方法。在一种方法中，使用一个单源。 将由该源产生的射束分裂成许多细射束。在该方法中，使用一个单准直透镜。该方法具有 几个缺点。举例来说，大的准直透镜发生像差。此外，已证实难以获得同时是非常明亮的以 及对于大量的细射束具有足够的总发射电流的单源。在另一种方法中，代替单准直透镜，将单源的射束分裂成多个细射束。然后这样单 独偏转每个细射束，使得获得基本上平行的细射束。这将导致一些细射束的大偏转角，从而 导致非常困难的工程挑战。此外，再次证实难以获得同时是非常明亮的以及对于大量的细 射束具有足够的总发射电流的单源。
在又一种方法中，使用η个源和η个准直透镜。该方法的缺点在于难以获得衬底 表面每区域的所需数目的细射束带电粒子束的透镜通常具有大于射束直径大约10倍的 直径。因此，在大的表面区域上散布不同组的细射束。
发明内容
本发明的目的在于提高已知带电粒子束曝光装置的性能。另一个目的在于提高已知带电粒子束曝光装置的分辨率。本发明的又一个目的在于提高已知带电粒子束曝光装置的吞吐量。本发明的又一个目的在于克服先有技术中的与库仑相互作用和缩小方法相关的 问题。本发明的另一个目的在于简化尤其是在写过程中的细射束的控制一致性。本发明涉及用于将图案转移到目标的表面上的带电粒子束曝光装置，包括射束发生器，它包括基本在一个平面中的多个η个带电粒子源，每个源适合于产 生带电粒子束；第一孔径阵列，它包括多组孔径，每组孔径对准一个源，以将每个射束分裂成多个 细射束m，从而导致总共ηXm个细射束，以及偏转器阵列，它包括多组偏转器，每组偏转器对准一个源和一组孔径，一个组中的 每个偏转器对准相应组的孔径，并且每组偏转器可用于确证对其相应射束的准直影响。这样，可以以每个细射束中的足够的射束电流照射大的区域，同时避免与准直器 的像差相关的问题，该问题尤其涉及带电粒子束的透镜的本质，以及由于那些透镜的像差。 此外，可以在目标表面上的每区域提供足够的细射束。通过使用许多细射束同时照射大的区域，可以获得大的吞吐量。在本发明的方法 中，同质性以及在目标的每区域同时产生足够的电流是可能的。此外，当使用几个源一起照 射高达26X26mm的大区域时，可以克服所需的开度角问题。在实施方案中，每个带电粒子束具有射束轴，并且每组偏转器具有对准射束轴的 中心。在另一种实施方案中，一组偏转器的每个偏转器可用于将带电粒子偏转向这组偏转 器的中心。在又一种实施方案中，一组偏转器的每个偏转器适合于确证对带电粒子的力，这 等价于它离组的中心的距离。在另一种实施方案中，将所述第一孔径阵列布置在所述偏转器阵列之前。在另一种实施方案中，本发明的装置还包括第二孔径阵列，它包括多组孔径，每组 孔径对准一组偏转器并且每个孔径对准一个偏转器，以及将所述第二孔径阵列布置在所述 偏转器阵列之后，其中优选地第二孔径的每个的面积小于第一孔径的面积。在本发明的另一种实施方案中，在本发明的装置中，细射束间距离是一组细射束 之间的距离，它大约等于组间距离，组间距离是相邻组的最近射束之间的距离。在实施方案中，在具有在衬底的表面处具有小于大约IOOnm的，在实际中甚至小 于20nm的直径的细射束的装置中，细射束间距离将是大约100-200微米。在这种实施方案 中，射束发生器的源之间的距离将是大约l_2mm。在另一种实施方案中，装置还包括透镜阵列，它包括多组透镜，每组透镜对准一组 偏转器，并且每个透镜对准一个偏转器以接收细射束，其中每个透镜可用于将细射束聚焦到目标的表面上的小于IOOnm的横截面。在另一种实施方案中，带电粒子源是电子源，例如肖特基发射器。在实施方案中， 所述源包括涂覆功函降低材料的尖端的阵列，以及用于加热所述尖端的至少一个加热器。 在实施方案中，所述源还包括功函降低材料的至少一个储藏器，布置该储藏器以允许功函 降低材料从所述储藏器扩散到所述尖端。可以在所述阵列中规则布置这些尖端，并且所述 尖端具有大约100-2000nm的半径。本发明还涉及用于产生多个电子束的电子束发生器，所述电子束发生器包括在一 个平面中基本上规则排列的多个肖特基发射器，每个发射器包括涂覆功函降低材料的尖 端、用于加热所述发射器的至少一个加热器，以及功函降低材料的至少一个储藏器，布置该 储藏器以允许功函降低材料从所述储藏器扩散到所述尖端。特别地，可以如同相同申请人的PCT/NL2004/00112中描述的那样构成每个发射 器，该文献在此引用，等同充分陈述。这种射束发生器特别适合于上面描述的装置。本发明还涉及使用上面描述的装置将图案转移到目标曝光表面上的方法，以及涉 及使用本发明的装置处理的晶片。此外，装置可以用于例如在现有技术水平的光刻系统中 使用的掩模的生产。可以组合本申请文件中描述的诸多特征。这些特征的数个可以是一个或多个分案 申请的基础。
将在下面的根据本发明的电子束曝光装置的实施方案中进一步说明本发明，其 中图1显示根据本发明的装置，图2显示根据本发明的装置的另一种实施方案，图3显示根据本发明的另一个方面的电子源，图4显示根据本发明的另一个方面的电子源的另一种实施方案。
具体实施例方式在图1中示意地显示本发明的实施方案。从几个电子源1发射电子。装置的射束 发生器具有源1，每个源1发射电子束。照射系统(4，6，8)使发射电子束2的每个聚焦和准直，以均勻地照射孔径板4上 的期望区域。可以使用在此引用作为参考的2003年3月10日的申请人共同未决专利申请US 60/453，745,2003 年 6 月 20 日的 US 10/600，953,2003 年 10 月 24 日 US 10/692，632,2003 年 7 月 30 日的 US60/491, 475，以及 2003 年 5 月 28 日的 US 60/473, 810,2003 年 10 月 30 日的US 10/699，246，或者这些US专利申请的同族或继续申请中所描述的所有特征来组合 照射系统。可以在当前系统中使用在大部分情况下对单射束系统描述的所有装置、其组合、 以及特定元件。在本发明的系统中，在实施方案中可以使用一个孔径阵列4、一个准直器6，以及
5一个聚焦透镜阵列8。所有这些装置可以使它们的特定元件分成组，排列每个组，以在一个 射束2上工作。在另一种实施方案中，每个射束可以具有它自己的一组设备(4，6，8)，并且这些设 备可以对准其适当的射束，以便优化性能。在图1中，每个发射器或发射源1产生具有光轴3的发散射束2。在图1的实施方 案中，每个射束具有下面的光学系统，如上面说明的，它是可能的(带电粒子)光学系统的 一个例子。在图1的光学系统中，为每个射束提供一组射束分裂器4，以提供一组细射束5。为 每组细射束提供准直器6。在实施方案中，准直器包括一组偏转器。这组偏转器共同对这组 细射束5具有准直影响。这意味在准直器之后，细射束7的光轴基本上平行。在准直之后，为装置提供一组透镜阵列8，一组对应每组细射束，用于将每个细射 束聚焦到衬底10上的小于IOOnm的横截面。在图1中，用dl标示细射束间距离，以及用d2 标示组间距离。在优选实施方案中，d2与dl大约相同。在本发明的实施方案中，以六边形 布局排列组中的细射束。可以容易地以紧密的封装将这些六边形组缝合到一起。图1的系统还具有对应每个源的引出电极102。由操作员100操作每个引出电极。 系统还具有用于控制操作员100使得控制每个源1的强度和电流密度的控制器101。还可 以为系统提供用于测量每个源1的强度和/或电流密度的测量装置(没有显示)。测量装 置提供控制器101的输入。在图2中，显示发明的系统的另一种实施方案。在该实施方案中，使射束分裂器组 4、准直器组6，以及透镜阵列组8相互连系。在实施方案中，在单个板上提供这些装置的每 个。在另一种实施方案中，可以通过例如将这些板相互连系而集成这些板。例如可以从使 用众所周知的技术和工艺刻蚀和处理的(硅)晶片来制造这些板。在本发明中，可以使用源的组合，从而提供如图3和4中所示的源。优选地，使用 分立肖特基发射器的阵列，如图1和图2中指示的。在图3所示的实施方案中，电子源在一个单衬底12上具有各种源13。源典型地从 大约0. 1-2平方微米的区域中传递lOOOA/cm2。在实施方案中，使用热离子源。优选地以空 间电荷限制发射模式发射电子，以受益于空间电荷的同质效应。这种源的例子是LaB6晶体、 包含氧化钡的分配源，或者包含覆盖上包括氧化钪的混合物的一层钡或钨的分配源或包括 具有用作源的氧化锌区域13的晶体钨12的源。在优选实施方案中，如图4中所示，使用分配源，它包括例如具有作为源的晶体钨 尖端1的钨衬底12，规则间隔尖端1并覆盖一层功能上类似衬底的氧化锌13。射束发生器 11还包括该材料的储藏器14。在另一种实施方案中，使用具有间隔排列的作为源的晶体 LaB6尖端1的LaB6衬底12。在另一种实施方案中，在阵列中规则间隔PCT/NL2004/00112中所描述的几个源， 以提供本发明的源。应当明白包含上面描述以说明优选实施方案的操作，但并不意味着限制本发明的 范围。从上面讨论，本领域技术人员将明白许多变化，它们也被本发明的本质和范围所包含。
权利要求
1.一种用于将图案转移到目标的曝光表面上的方法，包括利用射束发生器产生多个η个带电粒子射束(3)，其中每个带电粒子射束(3)具有射束 轴⑵；将所述η个带电粒子射束的每个射束(3)分裂成多个m个细射束(5)，从而导致总共 nXm个细射束(5)，通过第一孔径阵列(4)进行所述分裂，所述第一孔阵列(4)包括多组孔 径，每组孔径对准所述η个带电粒子射束(3)之一；以及利用包括多组偏转器的偏转器阵列来偏转每个射束(3)的所述m个细射束(5)，每组偏 转器具有与所述η个带电粒子射束的一个射束(3)的射束轴(2)对准的中心，其中一组偏 转器中的每个偏转器用于将带电粒子偏转向这组偏转器的中心。
2.根据权利要求1的方法，其中，每组偏转器对准一个射束(3)和一组孔径，以及一组 中的每个偏转器对准相应组的孔径。
3.根据权利要求2的方法，其中，一组偏转器中的每个偏转器用于确证对带电粒子的 力，这等价于它离所述组的中心的距离。
4.根据权利要求1的方法，其中，将所述第一孔径阵列布置在所述偏转器阵列之前。
5.根据权利要求1的方法，其中，所述偏转器用于将所述射束引导向第二孔径阵列的 孔径或者不将所述射束引导向第二孔径阵列的孔径，该第二孔径阵列包括多组孔径，每组 孔径对准一组偏转器，并且每个孔径对准一个偏转器，以及，所述第二孔径阵列被布置在所 述偏转器阵列之后。
6.根据权利要求1的方法，其中，利用透镜阵列将每个细射束(5)聚焦到目标的表面上 的小于IOOnm的横截面，该透镜阵列包括多组透镜，每组透镜对准一组偏转器，并且每个透 镜对准一个偏转器以接收细射束。
7.根据权利要求1的方法，其中，所述射束发生器包括基本上在一个平面中的多个η个 带电粒子源(1)，其中每个源(1)被用于产生所述η个带电粒子射束中的一个射束(3)。
8.根据权利要求7的方法，其中，所述带电粒子源(1)是电子源。
9.根据权利要求1的方法，利用位于一个单衬底上的第一孔径阵列。
10.根据权利要求1的方法，利用位于一个单衬底上的偏转器阵列。
11.根据权利要求1的方法，利用位于一个单衬底上的孔径阵列和偏转器阵列。
全文摘要
本发明涉及一种用于将图案转移到目标的表面上的带电粒子束曝光装置，包括射束发生器，它包括基本在一个平面中的多个n个带电粒子源(1)，每个源适合于产生带电粒子束；第一孔径阵列(4)，它包括多组孔径，每组孔径对准一个源，以将每个射束分裂成多个细射束m，从而导致总共n×m个细射束；以及偏转器阵列(6)，它包括多组偏转器，每组偏转器对准一个源和一组孔径，一个组中的每个偏转器对准相应组的孔径，并且每组偏转器可用于确证对其相应射束的准直影响。
文档编号H01J37/08GK102005358SQ20101052080
公开日2011年4月6日 申请日期2005年4月29日 优先权日2004年5月17日
发明者皮特·克鲁特 申请人:迈普尔平版印刷Ip有限公司