DE10028327A1 - Vorrichtung und Verfahren für bildformende Strahlen aus geladenen Teilchen und Bestrahlungsvorrichtung mit Strahlen aus geladenen Teilchen - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren für bildformende Strahlen aus geladenen Teilchen und Bestrahlungsvorrichtung mit Strahlen aus geladenen Teilchen

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DE10028327A1 DE2000128327 DE10028327A DE10028327A1 DE 10028327 A1 DE10028327 A1 DE 10028327A1 DE 2000128327 DE2000128327 DE 2000128327 DE 10028327 A DE10028327 A DE 10028327A DE 10028327 A1 DE10028327 A1 DE 10028327A1
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Abstract

Vorrichtung und Verfahren zur Bildformung von geladenen Teilchenströmen, die in der Lage sind, eine hohe Auflösung mit einer hohen Stromdichte zu erhalten. Die Vorrichtung enthält: eine Bildformungslinse (42), welche die geladenen Teilchenstrahlen abbildet und welche zumindest eine elektromagnetische Linse oder eine elektrostatische Linse aufweist; eine Blendenplatte (459 enthaltend mehrere Durchlässe (60, 61, 62) für einen geladenen Teilchenstrahl, welche die geladenen Teilchenstrahlen in mehrere Substrahlen teilen; und ein Korrektur-Ablenkglied (51-56), welches zumindest einen Teil der Substrahlen ablenkt durch Korrektur einer Aberration der Bildformungslinse. Das Korrektur-Ablenkglied kann die Substrahlen durch zumindest teilweise individuelle Korrektur der Aberration der Bildformungslinse ablenken.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bild­ formungsverfahren mit einem geladenen Teilchenstrahl, das in einer Bestrahlungsvorrichtung mit einem gela­ denen Teilchenstrom wie einer Bestrahlungsvorrichtung mit einem Elektronenstrahl angewendet wird, einer Bildformungsvorrichtung und einer Bestrahlungsvor­ richtung mit einem geladenen Teilchenstrahl, die eine derartige Bildformungsvorrichtung verwendet. Sie be­ zieht sich besonders auf das Bildformungsverfahren mit einem geladenen Teilchenstrom und die Bildfor­ mungsvorrichtung, bei denen eine Aberration klein ist, obgleich tatsächlich ein kleiner Strahlfokussie­ rungswinkel verwendet wird, und auf die Bestrahlungs­ vorrichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl, die In den letzten Jahren hat sich die Halbleitertechno­ logie weiterentwickelt. Es wird erwartet, daß sie ei­ ne technologische Kernrolle bei dem technologischen Fortschritt in der gesamten Industrie enthaltend ein Computer- und ein Kommunikationsvorrichtungs-Steuer­ system spielt. Die IC (integrierte Schaltungs)-Tech­ nologie erreicht eine hohe Dichte (das Vierfache in einer zwei bis drei Jahresperiode). Zum Beispiel nimmt bei dynamischen Speichern mit wahlweisem Zu­ griff die Speicherkapazität um 1 M, 4 M. 16 M, 256 M und 1 G zu. So ist die hohe Dichte der integrierten Schal­ tungen hauptsächlich aufgrund der Submikro-Verarbei­ tungstechnologie bei der Halbleiter-Herstellungstech­ nologie insbesondere eine Bestrahlungstechnologie.
Die herkömmliche Fotolithographietechnologie, die in einer Schrittvorrichtung verwendet wird, erreicht so­ mit bald ihre Grenze. Die Bestrahlungstechnologie mit einem geladenen Teilchenstrom wie die Elektronen­ strahl-Bestrahlungstechnologie wird möglicherweise eine Submikroverarbeitung der nächsten Generation, die die Fotolithographietechnologie ersetzt. Obgleich die Beschreibung unter Verwendung der Elektronen­ strahl-Bestrahlungsvorrichtung als ein Beispiel er­ folgt, ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt.
Bei der Elektronenstrahl-Bestrahlungsvorrichtung oder der Elektronenstrahl-Lithographie sind ein Bestrah­ lungsverfahren mit variablem Rechteck, ein Blockbe­ strahlungsverfahren, ein Mehrstrahl-Bestrahlungsver­ fahren u. s. w. verfügbar. Die Elektronenstrahl-Be­ strahlungsvorrichtung wird kurz mit dem Blockbestrah­ lungsverfahren als ein Beispiel beschrieben. Bei dem Blockbestrahlungsverfahren wird ein Muster, das wie­ derholt als eine Einheit einer Figur dient, auf einer Durchgangsmaske angeordnet, durch welche der Elektro­ nenstrahl durchgelassen wird, so daß die Einheitsmu­ ster gleichzeitig erzeugt werden und diese so verbun­ den werden, daß die Figur wiederholt wird.
Fig. 1 zeigt eine Struktur eines Bestrahlungssystems in der Elektronen-Bestrahlungsvorrichtung, welche das Blockbestrahlungsverfahren anwendet. Die Elektronen- Bestrahlungsvorrichtung enthält: eine Elektronenkano­ ne 11, welche die Elektronenstrahlen erzeugt; die er­ ste Fokussierlinse, welche bewirkt, daß der Elektro­ nenstrahl von der Elektronenkanone 11 ein paralleler Strahl wird; eine Blendenplatte 13, welche den durch­ gehenden parallelen Strahl in eine vorbestimmte Form bringt; eine Fokussierlinse 14, welche den geformten Strahl fokussiert, ein Ablenkglied 15 zur Verwendung mit der Formung; das erste Masken-Ablenkglied 16, ein Ablenkglied 17, welches dynamisch den Astigmatismus aufgrund der Maske korrigiert; das zweite Masken-Ab­ lenkglied 18, eine Fokussierspule 19 für die Maskie­ rung; die erste Formungslinse 20, eine Blockmaske 21, welche durch eine Stütze 21A bewegt wird; die zweite Formungslinse 22; das dritte Masken-Ablenkglied 23; ein Austast-Ablenkglied 24, welches den Strahl durch Ein- und Ausschalten steuert; das vierte Masken-Ab­ lenkglied 25; die dritte Linse 26; eine kreisförmige Öffnung 27; eine Verkleinerungslinse 28; eine dynami­ sche Fokussierspule 29; eine Bildformungslinse 30; ein elektromagnetisches Hauptablenkglied 31; ein elektrostatisches Subfeld-Ablenkglied 32 und ein De­ tektor 33 für reflektierte Elektronen, welcher ein Signal für reflektierte Elektronen ausgibt durch Er­ fassung des auf eine Probe 1 gestrahlten Elektronen­ strahls.
Der Elektronenstrahl 10 wird durch eine Abbildungs­ linse 30 auf die Probe (Halbleiterplatte) 1, die auf einer Unterlage 2 angeordnet ist, fokussiert. Die Halbleiterplatte 1 ist auf der Unterlage 2 angeord­ net, welche sich entlang einer zweidimensionalen Ebe­ ne gegenüber dem Elektronenstrahl 10 in der senkrech­ ten Richtung bewegt. Die obigen Elemente sind in ei­ ner elektrischen optischen Säule untergebracht, und das Innere der Säule ist evakuiert und der Bestrah­ lungsvorgang wird darin durchgeführt. Die Elektronen- Bestrahlungsvorrichtung enthält weiterhin eine Be­ strahlungssteuereinheit, welche jedes Element der Säule steuert, um die Bestrahlung in einem gewünsch­ ten Muster durchzuführen. Eine detaillierte Beschrei­ bung hierfür ist hier weggelassen.
Die Bildformungslinse 30 besteht im allgemeinen aus der elektromagnetischen Linse und kann realisiert werden durch eine elektrostatische Linse oder durch Kombinieren der eletromagnetischen Linse und der elektrostatischen Linse. Der Elektronenstrahl wird durch die Bildformungslinse 30 auf die Oberfläche der Probe 1 fokussiert. Die Bestrahlungsposition wird ge­ ändert durch das Hauptablenkglied 31 und das Subfeld- Ablenkglied 32 (nachfolgend zusammen als ein Ablenk­ glied bezeichnet); wenn die Bestrahlungsposition in einem großen Maßstab geändert wird, wird die Probe durch die Unterlage 2 bewegt. Bei dem Blockbestrah­ lungsverfahren ist ein um eine Aufnahme bewegtes Mu­ ster auch weniger als 10 µm und das Muster wird in einer Weise bestrahlt, daß es so abgelenkt wird, daß es einander benachbart ist, und dann in Reihenfolge bestrahlt wird.
Das Elektronenbestrahlungsverfahren hat eine extrem hohe Auflösung und Brennweite im Vergleich zu der Fo­ tolithographie, welche gegenwärtig bei der Herstel­ lung integrierter Schaltungen in großem Maße angewen­ det wird. Das Elektronenbestrahlungsverfahren kann ein Muster mit hoher Auflösung schreiben, das durch die Fotolithographie nicht erreicht werden kann; je­ doch ist die Verarbeitungskapazität, das heißt der Durchsatz extrem niedrig im Vergleich zu der Fotoli­ thographie, so daß es für eine Massenherstellung nicht geeignet ist. Die Gründe hierfür werden nach­ folgend beschrieben. Um das Resistmaterial mit einer besonderen Empfindlichkeit mit hoher Geschwindigkeit zu bestrahlen, muß der Strom des Elektronenstrahls auf der Probenoberfläche groß sein. Wenn jedoch der Strom zunimmt, tritt ein Problem auf, durch das die Auflösung sich aufgrund von Abstoßungen zwischen Elektronen verschlechtert. Dies ist die sogenannte Coulomb-Wechselwirkung. Um diese Coulomb-Wechselwir­ kung zu verringern, werden die folgenden drei Verfah­ ren betrachtet: (1) die Beschleunigungsspannung wird erhöht; (2) eine Strahllänge von der Strahlwiederfor­ mung wird verkürzt und (3) die Konvergenz-Halbwinkel wird vergrößert. Jedoch enthalten die Verfahren (1) und (2) einen Faktor, welcher den Wirkungsgrad der Strahlablenkung verschlechtern könnte. Wenn der Ab­ lenkwirkungsgrad niedrig ist, wird die Einstellung der Wartezeit lang, wodurch das Problem bewirkt wird, daß der Durchsatz abnimmt. Somit sind die Verfahren (1) und (2) problematisch und beschränkt. Hinsicht­ lich des Verfahrens (3) nimmt, da die durch Spulen gebildete elektromagnetische Linse eine sphärische Charakteristik hat, die Aberration zu, wenn der Kon­ vergenz-Halbwinkel α größer als ein bestimmter Wert wird. Als eine Folge besteht das Problem, daß die Auflösung verschlechtert wird, so daß Verfahren (3) problematisch und beschränkt ist. Dies wird mit bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 2 illustriert eine Erläuterung des Prinzips, wo­ nach die Aberration zunimmt, wenn der Konvergenz- Halbwinkel α zunimmt. Die von α abhängigen Aberratio­ nen sind die sphärische Aberration, Coma-Aberration, Astigmatismus und chromatische Aberration. Das Ver­ fahren zum Korrigieren des Astigmatismus ist bereits bekannt, die Coma-Aberration kann durch die Säulen­ ausbildung ausreichend klein gemacht werden, und die chromatische Aberration kann durch geeignete Ausbil­ dung einer Lichtquelle ausreichend klein gemacht wer­ den. Somit ist gewöhnlich die sphärische Aberration ein Problem.
Die sphärische Aberration wird durch den Umstand be­ wirkt, daß die Charakteristik der elektromagnetischen Linse eine sphärische Linsencharakteristik hat, die als solche in der optischen Linse genannt ist. Bezug­ nehmend auf Fig. 2 soll ein Punkt 0 ein Punkt auf ei­ ner Materialoberfläche 41 sein, so daß der Elektro­ nenstrahl von dem Punkt 0 durch eine Pupillenebene einer Bildformungslinse 42 hindurchgeht und auf einer Bildebene 44 abgebildet wird. Nun ist eine Koordina­ tenachse a, wo der Ursprung als eine optische Achse dient, auf der Pupillenebene vorgesehen, während eine Koordinatenachse x, wo die optische Achse ein Ur­ sprung dient, auf der Bildebene 44 vorgesehen ist. Dann wird unter Berücksichtigung der sphärischen Ab­ erration der (sphärischen) Bildformungslinse 42 der Elektronenstrahl, der von dem Ursprung 0 emittiert wurde und die Position a = r auf der Pupillenebene passiert hat, an der Position x = cR3 auf die Pupil­ lenebene 44 projiziert. Hier ist c eine Konstante. Wenn somit die Größe der Öffnung der Blende 43 in der Pupillenebene gleich ±R ist, ist die Aberration des Bildes in der Bildebene 44 angenähert cR3. Anderer­ seits ist der Konvergenz-Halbwinkel α direkt propor­ tional zu R, so daß die sphärische Aberration direkt proportional zu der dreifachen Potenz des Konvergenz- Halbwinkels α ist.
Da die durch die Spulen gebildete elektromagnetische Linse die Eigenschaften der sphärischen Linse zeigt, ist die sphärische Aberration direkt proportional zu der dreifachen Potenz des Konvergenz-Halbwinkels α. Es ist extrem schwierig, eine nicht sphärische Linse ohne Aberration herzustellen, in dem diese sphärische Aberration durch Ausbildung der Konfiguration der Spule korrigiert wird.
Andererseits ist, empirisch oder als Ergebnis einer Simulation, der Bildfehler (außerhalb des Brenn­ punkts) aufgrund der Coulomb-Wechselwirkung umgekehrt proportional zu dem Konvergenz-Halbwinkel α, wenn der Strom konstant gehalten wird. Wenn der Strom konstant gehalten wird und der Konvergenz-Halbwinkel α klein ist, wird die selbe Menge von Elektronen in einem kleineren Raum zusammengedrängt, so daß die Zunahme der Coulomb-Wechselwirkung bewirkt wird.
Der tatsächliche Bildfehler oder die Bildversetzung (außerhalb des Brennpunkts) ist ein kombiniertes Er­ gebnis der Bildversetzung aufgrund der Coulomb- Wechselwirkung und des Bildfehlers aufgrund der sphä­ rischen Aberration, und er wird in Fig. 3 ausgedrückt als eine Funktion des Konvergenz-Halbwinkels α. Somit ist ein Punkt P der Aberration, bei welchem die beste Auflösung bei einem vorbestimmten Strom erhalten wird, dort, wo der Bildfehler aufgrund der Coulomb- Wechselwirkung und die Bildversetzung aufgrund der sphärischen Aberration gleich sind. Unter normalen Umständen wird der Konvergenz-Halbwinkel α in diesem Zustand so bestimmt, daß er den minimalen Wert er­ reicht, so daß eine erwünschte Auflösung und ein er­ wünschter Durchsatz erhalten werden.
Jedoch ist in dem Zustand, in welchen eine ausrei­ chende Auflösung erhalten wird, die Stromdichte oder der Durchsatz gering. Andererseits wird die Auflösung geopfert, wenn versucht wird, eine ausreichende Stromdichte zu erhalten. Diese Ungleichgewicht soll gelöst werden. Wenn die sphärische Aberrationen kor­ rigiert werden kann, kann der Konvergenz-Halbwinkel α groß genommen werden, so daß weiterhin eine hohe Auf­ lösung bei einem gewünschten Strom erhalten werden kann. Wenn andererseits die Strahlen eine gewünschte Auflösung haben, kann weiterhin ein großer Strom er­ halten werden.
Darüber hinaus kann in Vorrichtungen, welche die ge­ ladenen Teilchenströme wie Elektronenströme verwen­ den, eine Kontamination angesammelt werden, welche das Problem bewirken, daß eine Drift in den Elektro­ nenstrahlen auftritt.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bildformung von geladenen Teilchenströmen vorzusehen, welche die vorgenannten Probleme des Standes der Technik über­ winden. Diese Aufgabe wird durch in den unabhängigen Ansprüchen beschriebenen Kombinationen gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere vorteilhafte und beispielhafte Kombinationen der vorliegenden Er­ findung.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ei­ ne Vorrichtung zur Bildformung von geladenen Teil­ chenströmen vorgesehen, welche aufweist: eine Bild­ formungslinse, welche eine Bildformung der geladenen Teilchenstrahlen bewirkt und welche zumindest eine elektromagnetische Linse und eine elektrostatische Linse aufweist; eine Blendenplatte enthaltend mehrere Durchgänge für geladene Teilchenstrahlen, die die ge­ ladenen Teilchenstrahlen in mehrere Substrahlen tei­ len; und ein Korrektur-Ablenkglied, welches zumindest einen Teil der Substrahlen ablenkt durch Korrektur einer Aberration der Bildformungslinse.
Eine Öffnung dient vorteilhaft als Durchgang für den geladenen Teilchenstrahl.
Vorzugsweise ist das Korrektur-Ablenkglied in der Nä­ he einer Pupillenebene angeordnet, wobei die Pu­ pillenebene als eine Oberfläche definiert ist, auf welcher sich eine Blende befindet.
Darüber hinaus ist die Blendenplatte vorteilhaft in der Nähe einer Pupillenebene angeordnet.
Darüber hinaus kann das Korrektur-Ablenkglied die Substrahlen in einer Richtung zu einer optischen Ach­ se der Bildformungslinse hin oder von dieser weg ab­ lenken, wobei die Intensität der Ablenkung von dem Abstand zwischen den Substrahlen und der optischen Achse abhängt.
Die Vorrichtung kann weiterhin ein Ablenkglied auf­ weisen, welches die Substrahlen in einer Richtung zu einer optischen Achse der Bildformungslinse hin oder von dieser weg ablenkt, wobei die Ablenkintensität entsprechend einer Änderung eines Ablenkwertes des Ablenkgliedes variiert.
Die Blendenplatte enthält vorzugsweise einen ersten Durchgang für einen geladenen Teilchenstrahl enthal­ tend eine optische Achse der Bildformungslinse und zumindest einen zweiten Durchgang für einen geladenen Teilchenstrahl an der Peripherie des ersten Durch­ gangs für einen geladenen Teilchenstrahl, und das Korrektur-Ablenkglied lenkt vorteilhaft nicht die Substrahlen ab, die durch den ersten Durchgang für einen geladenen Teilchenstrahl hindurchgegangen sind, und lenkt die Substrahlen ab, die zumindest durch ei­ nen zweiten Durchgang für einen geladenen Teilchen­ strahl hindurchgegangen sind in einer Richtung zu der optischen Achse hin oder von dieser weg.
Der erste Durchgang für einen geladenen Teilchen­ strahl hat vorzugsweise eine im wesentlichen kreis­ förmige Gestalt um die optische Achse der Bildfor­ mungslinse herum.
Der erste Durchgang für einen geladenen Teilchen­ strahl hat vorzugsweise eine solche Form, daß alle geladenen Teilchenstrahlen hindurchgehen, deren Aber­ ration durch die Bildformungslinse innerhalb eines vorbestimmten zulässigen Bereichs ist.
Vorteilhaft ist eine Elektrode vorgesehen und in der Nähe des ersten Durchgangs für einen geladenen Teil­ chenstrahl verbunden.
Vorzugsweise hat der zweite Durchgang für einen gela­ denen Teilchenstrahl eine im wesentlichen ringförmige Gestalt, die von zwei konzentrischen Kreisen um­ schlossen ist, deren Mittelpunkt die optische Achse der Bildformungslinse ist.
Vorteilhaft hat der zweite Durchgang für einen gela­ denen Teilchenstrahl eine im wesentlichen ringförmige Gestalt, die von zwei konzentrischen Kreisen um­ schlossen ist, deren Mittelpunkt die optische Achse der Bildformungslinse ist, und die Differenz zwischen dem Radien der beiden konzentrischen Kreise, die den wenigstens einen zweiten Durchgang für einen gelade­ nen Teilchenstrom umschließen, ist geringer als der Durchmesser des ersten Durchgangs für einen geladenen Teilchenstrahl.
Darüber hinaus kann das Korrektur-Ablenkglied eine im wesentlichen kreisförmige Korrektur-Ablenkelektrode sowohl an der Seite der optischen Achse der Bildfor­ mungslinse in dem zumindest einen zweiten Durchgang für einen geladenen Teilchenstrahl und an einer Seite entgegengesetzt zu der Mitte der optischen Achse auf­ weisen, so daß die Korrektur-Ablenkelektrode Sub­ strahlen ablenkt, welche den zumindest einen zweiten Durchgang für einen geladenen Teilchenstrahl passiert haben.
Vorzugsweise hat die Blendenplatte mehrere der zwei­ ten Durchgänge für einen geladenen Teilchenstrahl, so daß die Differenz der Radien zwischen den beiden kon­ zentrischen Kreisen klein ist, da sich der zweite Durchgang für einen geladenen Teilchenstrahl weit entfernt von der optischen Achsenmitte der Bildfor­ mungslinse befindet.
Vorteilhaft ist die Fläche des ersten Durchgangs für einen geladenen Teilchenstrahl größer als die des zweiten Durchgangs für einen geladenen Teilchen­ strahl.
Vorzugsweise hat die Blendenplatte mehrere zweite Durchgänge für einen geladenen Teilchenstrahl, und die Fläche des zweiten Durchgangs für einen geladenen Teilchenstrahl wird kleiner, wenn sich der zweite Durchgang für einen geladenen Teilchenstrahl von der optischen Achse entfernt befindet.
Vorteilhaft nimmt der Ablenkwert des Korrektur-Ab­ lenkgliedes zu, wenn sich der zweite Durchgang für einen geladenen Teilchenstrahl von der optischen Ach­ senmitte der Bildformungslinse entfernt befindet.
Darüber hinaus kann das Korrektur-Ablenkglied in der Blendenplatte vorgesehen sein. Das Korrektur-Ablenk­ glied kann in einer Platte vorgesehen sein, welche die durch die Blendenplatte geteilten Substrahlen nicht abschirmt. Die Vorrichtung kann weiterhin eine Ozon-Zuführungseinheit aufweisen, welche Ozon lie­ fert.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Strahlenbelichtungsvorrichtung zum Belichten einer Probe vorgesehen, welche aufweist: einen Gene­ rator für einen geladenen Teilchenstrahl; eine Wie­ derformungseinheit, welche den geladenen Teilchen­ strahl formt; ein Ablenkglied, welches den geladenen Teilchenstrahl ablenkt; einen Probenhalter, welcher die Probe hält; zumindest eine Bildformungslinse, welche eine Bildformung des geladenen Teilchenstrahls auf der Probe vornimmt, in welcher die Bildformungs­ linse (n) wenigstens eine elektromagnetische Linse und eine elektrostatische Linse hat (haben); und ein Korrektur-Ablenkglied, welches zumindest einen Teil der geladenen Teilchenstrahlen ablenkt durch Korrek­ tur einer Aberration der Bildformungslinse.
Die Belichtungsvorrichtung kann weiterhin eine Beob­ achtungseinheit für einen geladenen Teilchenstrahl aufweisen, welche den geladenen Teilchenstrahl beob­ achtet, von dem ein Bild auf der Probe geformt ist, und ein Ablenkungswert des Korrektur-Ablenkgliedes wird vorzugsweise so bestimmt, daß der von der Beobachtungseinheit beobachtete geladene Teilchen­ strahl die maximale Auflösung erhält.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Er­ findung ist ein Verfahren zur Bildformung von gelade­ nen Teilchenstrahlen durch einen Bildformungslinse mit wenigstens einer elektromagnetischen Linse und einer elektrostatischen Linse vorgesehen, welches aufweist: Teilen der geladenen Teilchenstrahlen durch eine Blendenplatte mit mehreren Durchgängen für einen geladenen Teilchenstrahl in Substrahlen; und zumin­ dest teilweises Ablenken der Substrahlen, von denen ein Bild geformt werden soll, derart, daß eine Aber­ ration der Bildformungslinse korrigiert wird.
Vorzugsweise dient eine Öffnung als der Strahlen­ durchgang.
Vorteilhaft wird zumindest ein Teil der mehreren Sub­ strahlen in der Nähe einer Pupillenebene abgelenkt.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Er­ findung ist ein Verfahren zur Bildformung von gelade­ nen Teilchenstrahlen durch wenigstens eine Bildfor­ mungslinse mit zumindest einer elektromagnetischen Linse oder einer elektrostatischen Linse vorgesehen, welches aufweist: Teilen der geladenen Teilchenstrah­ len durch eine Blendenplatte mit mehreren Durchgängen für einen geladenen Teilchenstrahl in Substrahlen; und Ablenken der Substrahlen, mit denen ein Bild ge­ formt werden soll, in einer überlappten Weise derart, daß eine Aberration der Bildformungslinse korrigiert wird.
Gemäß noch einem anderem Aspekt der vorliegenden Er­ findung ist ein Verfahren zur Bildformung von gelade­ nen Teilchenstrahlen durch eine Bildformungslinse mit wenigstens einer elektromagnetischen Linse oder einer elektrostatischen Linse vorgesehen, welche aufweist: Teilen der geladenen Teilchenstrahlen durch einen Blendenplatte mit mehreren Durchgänge für einen gela­ denen Teilchenstrahl in Substrahlen; und Ablenken der Substrahlen, die zu einem Bild geformt werden sollen, derart, daß eine Aberration der Bildformungslinse in­ dividuell korrigiert wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Fi­ guren dargestellten Ausführungsbeispielen näher er­ läutert. Es zeigen:
Fig. 1 die Struktur eines optischen Elektronen­ systems in der Elektronenstrahl-Belich­ tungsvorichtung, welche das Blockbelich­ tungsverfahren anwendet,
Fig. 2 eine Illustration zur Erläuterung des Prinzips, bei dem die Aberration mit Zu­ nahme des Konvergenz-Halbwinkels α größer wird,
Fig. 3 die Beziehung zwischen dem Konvergenz-Halb­ winkel α und der Bildversetzung (außerhalb des Brennpunkts),
Fig. 4 das Prinzip der vorliegenden Erfindung,
Fig. 5 die Querschnittsform einer Elektronen­ strahl-Bildformungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nach der vor­ liegenden Erfindung,
Fig. 6 eine Draufsicht auf die beim ersten Aus­ führungsbeispiel verwendete Blendenplatte,
Fig. 7 eine Querschnittsform der Elektronenstrahl- Bildformungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 8 die Draufsicht auf die bei der Elektronen­ strahl-Bildformungsvorrichtung nach Fig. 7 verwendeten Blendenplatte,
Fig. 9 eine Querschnittsform der Elektronenstrahl- Bildformungsvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel,
Fig. 10 die Draufsicht auf die Blendenplatte der Elektronenstrahl-Bildformungsvorrichtung nach dem vierten Ausführungsbeispiel,
Fig. 11 eine Elektronenstrahl-Belichtungsvorrich­ tung, welche die Elektronenstrahl-Bild­ formungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet und
Fig. 12 eine Struktur, bei der mehrere Elektronen­ kanonen 11A-11C in Fig. 11 vorgesehen sind und der von jeder Elektronenkanone er­ zeugte Elektronenstrahl durch jede Öffnung der Blendenplatte hindurchgeht.
Fig. 4 und Fig. 5 zeigen Bildformungsvorrichtungen zur Erläuterung des Prinzips der vorliegenden Erfin­ dung. Wie in Fig. 2 bezeigt ist, nimmt die Versetzung aufgrund der sphärischen Aberration zu, wenn der Kon­ vergenz-Halbwinkel α vergrößert wird. Somit ist, wie in Fig. 4 gezeigt ist, eine Blendenplatte 45 in einer Pupillenebene einer Bildformungslinse 42 so vorgese­ hen, daß eine mittlere Öffnung 60, die als ein bei­ spielhafter Durchgang für einen geladenen Teilchen­ strahl und als erster Durchgang für einen geladenen Teilchenstrahl dient, so ausgebildet ist, daß A mit dem Konvergenz-Halbwinkel α, der die Auflösung ermög­ licht, erzeugt werden kann. Darüber hinaus ist eine Öffnung 61 vorgesehen, die als ein beispielhafter Durchgang für einen geladenen Teilchenstrahl und als zweiter Durchgang für einen geladenen Teilchenstrahl dient, vorgesehen, deren Mitte sich um den Abstand R von der optischen Achse der Pupillenebene entfernt befindet; und in einer Position entgegengesetzt zur Öffnung 61 ist eine Öffnung 62 vorgesehen, die als ein beispielhafter Durchgang für einen geladenen Teilchenstrahl und als zweiter Durchgang für einen geladenen Teilchenstrahl dient, so daß ein Strahl B bzw. ein Strahl C erzeugt werden. Die Breite der Öff­ nung 61 und der Öffnung 62 ist geringer als die der Öffnung 60. Da der Strahl A in der Nähe von a = 0 in der Pupillenebene hindurchgeht, wird der Strahl A in einer Position x = 0 in der Bildebene 44 abgebildet. Dieses Bild enthält eine sehr kleine Versetzung (Bildfehler), die so klein wie cr3 ist. Der Strahl 8 und der Strahl C gehen an den Positionen a = +R bzw. a = -R in der Pupillenebene hindurch und werden um die Mitte um -cR3 bzw. +cR3 versetzt abgebildet. Hier ist die Pupillenebene definiert als eine Oberfläche, in welcher sich eine Öffnung befindet. Die Fehlergrö­ ße (außerhalb des Brennpunkts) des Strahls B und des Strahls C ist angenähert c ((R + r)3 - R3).
Es wird auf Fig. 5 bezug genommen, in der drei Sätze von einen Paar von Elektroden 52-52, 53-54 und 55-56 vorgesehen sind, die gegenüber der jeweiligen Öffnung 60, 61 und 62 angeordnet sind, um ein Korrektur-Ab­ lenkglied zu bilden. Eine Spannung wird nicht an ein Paar von Elektroden 51-52 angelegt, so daß es auf Erdpotential liegt, damit die Beeinträchtigung des elektrischen Feldes von einem umgebenden Bereich ab­ geschirmt ist. Eine Spannung wird derart an ein Paar von Elektroden 53-54 angelegt, daß ein elektrisches Feld in dem Bereich der Öffnung 61 gebildet wird, so daß die Position des Strahls B in der Bildebene um +cR3 versetzt wird. Das heißt das Strahl B wird in der Bildebene an der Position x = 0 abgebildet. In gleicher Weise wird eine Spannung an das Paar von Elektroden 55-56 so angelegt, daß der Strahl C in der Bildebene an der Position x = 0 abgebildet wird. Hierdurch werden die drei Strahlen A, B und C in der Bildebene an der Position x = 0 abgebildet. Als eine Folge ist, obgleich der Konvergenz-Halbwinkel des op­ tischen Systems größer als a wird, die Größe der Ver­ setzung aufgrund der sphärischen Aberration in dem Bereich der Fehlergröße des Bildes durch jede Strahl­ länge, daß heißt C ((R + r)3 - R3), und nimmt daher nicht zu.
Somit wird bei der Bildformungsvorrichtung für einen geladenen Teilchenstrahl nach der vorliegenden Erfin­ dung eine in Fig. 3 gezeigte gerade Linie B nach rechts versetzt, und die Position des Punktes P be­ wegt sich entlang einer geraden Linie A nach rechts. Somit wird ein Zustand erhalten, in welchem die sphä­ rische Aberration klein ist, während der Konvergenz- Halbwinkel α ziemlich groß ist, nämlich eine hohe Auflösung bei einer hohen Stromdichte. Hierdurch wird eine Grenze, die durch einen Kompromißfaktor bei dem Verfahren und der Vorrichtung für die Bildformung des geladenen Teilchenstrahls dargestellt wird, beträcht­ lich verbessert, so daß der Durchsatz ohne Ver­ schlechterung der Auflösung verbessert werden kann.
Als nächstes werden verschieden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im einzelnen beschrieben. Fig. 5 zeigt eine Querschnittsform einer Elektronen­ strahl-Bildformungsvorrichtung gemäß dem ersten Aus­ führungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung. Fig. 6 ist eine Draufsicht, die die beim ersten Aus­ führungsbeispiel verwendeten Blendenplatte 50 zeigt. Ein Querschnitt entlang Q-' in Fig. 6 entspricht der Blendenplatte 50. Bezugnehmend auf Fig. 6 weist die Blendenplatte 50 auf:
  • 1. eine angenähert kreisförmige Öffnung 60, welche als ein beispielhafter Durchgang für einen gela­ denen Teilchenstrahl und als erste Öffnung für einen geladenen Teilchenstrahl um die Mitte ei­ ner optischen Achse der Bildformungslinse 42 dient; und
  • 2. Öffnungen 61 und 62, die als ein beispielhafter angenähert ringförmiger zweiter Durchgang für einen geladenen Teilchenstrahl dienen, der durch konzentrische Kreise um die optische Achse der Bildformungslinse 42 als eine Mitte in der Peri­ pherie von oben (1) umschlossen ist.
Daß heißt, die Öffnung 61 ist in Fig. 5 integral mit der Öffnung 62 ausgebildet. Die Breite der ringförmi­ gen Öffnungen 61 und 62 ist geringer als der Durch­ messer der angenähert kreisförmigen Öffnung 60. In einem Teil der ringförmigen Öffnungen 61 und 62 ist ein Stützbereich 63 vorgesehen, welcher die Bildung der Öffnung 60 stützt. In der Peripherie der Öffnung 60 sind die angenähert kreisförmigen Elektroden 51 und 52 vorgesehen, um 0 V anzulegen. Mit anderen Wor­ ten, die Elektrode 51 ist in Fig. 5 integral mit der Elektrode 52 ausgebildet. Darüber hinaus sind an ei­ ner Seite der optischen Achsenmitte der Bildformungs­ linse 42 (an der Peripherie der inneren Seite der ringförmigen Öffnungen 61 und 62) angenähert kreis­ förmige Elektroden 54 und 55 vorgesehen; entgegenge­ setzt zu der Seite der optischen Achsenmitte der Bildformungslinse 42 (an der Peripherie der äußeren Seite der ringförmigen Öffnungen 61 und 62) sind an­ genähert kreisförmige Elektroden 53 und 56 vorgese­ hen. Eine negative Spannung -V1 wird an die Elektro­ den 54 und 55 angelegt, und eine positive +V1 wird an die Elektroden 53 und 56 angelegt. Hierdurch wird ein zu der Mitte der Pupillenebene (optische Achse) ge­ richtetes gleichförmiges elektrisches Feld in den ringförmigen Öffnungen 61 und 62 gebildet. Der Elek­ tronenstrahl, der die Öffnung passiert hat, wird in der Richtung von der optischen Achse der Bildfor­ mungslinse 42 weg abgelenkt. Wenn V1 geeignet einge­ stellt ist, wird der Elektronenstrahl (Strahl B und Strahl C), der die Öffnungen 61 und 62 passiert hat, an der Position x = 0 auf die Bildebene 44 gestrahlt. Darüber hinaus bleibt V1, wenn sie einmal eingestellt ist, so wie sie ist, ohne sich zu verändern. V1 wird in einer solchen Weise eingestellt, daß die günstige Auflösung erhalten werden kann, während ein Auflö­ sungszustand des Elektronenstrahls in der Bildebene beobachtet wird.
Darüber hinaus kann ein optisches System mit noch ge­ ringer Aberration ausgebildet werden, wenn der Durch­ messer der Öffnung 60, die sich nahe der optischen Achse befindet, groß gemacht wird, und die Radien (Breite) der Öffnungen 61 und 62, die sich von der optischen Achse entfernt befinden (das heißt die Dif­ ferenz zwischen den Radien der beiden die Öffnungen 61 und 62 umgebenden konzentrischen Kreise, klein ge­ macht werden, so daß die Größe der durch den Elektro­ nenstrahl, der jede Öffnung in der Bildebene passiert hat, bewirkten Aberration im wesentlichen einander gleich gemacht wird.
Fig. 7 ist eine Querschnittsform der Elektronen­ strahl-Bildformungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aus­ führungsbeispiel. Fig. 8 ist eine Draufsicht auf die in der Elektronenstrahl-Bildformungsvorrichtung nach Fig. 7 verwendeten Blendenplatte 70. Die Elektronen­ strahl-Bildformungsvorrichtung gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel hat eine ähnliche Konstruktion wie dies des ersten Ausführungsbeispiels. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich dadurch von dem ersten Ausführungsbeispiel, daß in der Blenden­ platte 70 eine Öffnung 81, die als ein beispielhafter kreisförmiger erster Durchgang für einen geladenen Teilchenstrahl dient, und Öffnungen 82 und 83, die als beispielhafte doppelte ringförmige zweite Durch­ gänge für einen geladenen Teilchenstrahl dienen, vor­ gesehen sind. In einem Teil der ringförmigen Öffnun­ gen 82 und 83 sind Stützglieder 84, 85 und 86 vorge­ sehen, welche die innere Seite der Öffnungen 82 und 83 stützen. Der Durchmesser der Öffnung 81 ist größer als die Breite der Öffnung 82, während die Breite der Öffnung 82 größer ist als die der Öffnung 83. Eine Elektrode 71, an welche 0 V angelegt ist, ist an der Peripherie der Öffnung 81 vorgesehen. An der Periphe­ rie der inneren Seite der ringförmigen Öffnung 83 ist eine angenähert kreisförmige Elektrode 72 vorgesehen, während an der Peripherie der äußeren Seite eine an­ genähert kreisförmige Elektrode 73 vorgesehen ist. Eine negative Spannung -V1 wird an die Elektrode 72 angelegt, während eine positive Spannung +V1 an die Elektrode 73 angelegt wird. Darüber hinaus ist an der Peripherie der inneren Seite der ringförmigen Öffnung 83 eine angenähert kreisförmige Elektrode 74 vorgese­ hen, während an der Peripherie der äußersten Seite eine angenähert kreisförmige Elektrode 75 vorgesehen ist. Eine negative Spannung -V2 wird an die Elektrode 74 angelegt, während eine positive Spannung +V2 an die Elektrode 75 angelegt wird. V1 und V2 werden so eingestellt, daß die Elektronenstrahlen, welche die jeweilige ringförmige Öffnung 82 oder 83 passiert ha­ ben, an der Position x = 0 auf die Bildebene 44 ge­ strahlt werden. Somit ist V2 größer als V1.
Fig. 9 ist eine Querschnittsform der Elektronen­ strahl-Bildformungsvorrichtung gemäß dem dritten Aus­ führungsbeispiel. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel wird die selbe Blendenplatte 50 wie beim ersten Aus­ führungsbeispiel verwendet, bei der die Elektroden zum Korrigieren der Ablenkung vorgesehen sind. Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich dadurch hiervon, daß eine Blendenplatte 57, welche Öffnungen enthält, die nur den Elektronenstrahl durchlassen, der die Öffnungen der Blendenplatte 50 passiert, auf einer Elektronenstrahl-Eintrittsseite und gegenüber der Blendenplatte 50 vorgesehen ist. Wenn der Elek­ tronenstrahl auf eine Vorderfläche der Blendenplatte 50 mit den Elektroden zum Korrigieren der Ablenkung gestrahlt wird, könnten die die Ablenkung korrigie­ renden Elektroden beschädigt werden. Da das Vorhan­ densein der Blendenplatte 57 die Menge der Elektronen reduziert, die auf die Blendenplatte gestrahlt wer­ den, kann die Auftrittshäufigkeit einer Beschädigung der die Ablenkung korrigierenden Elektroden verrin­ gert werden.
Bei dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel werden die Blendenöffnungen durch die angenähert kreisförmi­ ge Öffnung in der Mitte und zumindest eine ringförmi­ ge Öffnung dargestellt. Jedoch ist auch eine Öffnung mit einer anderen Gestalt möglich.
Fig. 10 ist eine Draufsicht auf die Blendenplatte der Elektronenstrahl-Bildformungsvorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel. Die Blendenplatte gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel enthält eine mittlere Öffnung 91 von sechseckförmiger Gestalt, die als ein erster Durchgang für einen geladenen Teilchenstrahl dient und deren Mitte mit der optischen Mitte der Bildformungslinse ausgerichtet ist sowie sechs peri­ phere Öffnungen 92A, 92B, 92C, 92D, 92E und 92F, die als ein zweiter Strahlendurchgang dienen und um die Peripherie der mittleren Öffnung 91 herum angeordnet sind, wobei jede von diesen eine geringere Fläche als die der mittleren Öffnung 91 hat. Die Mitten der je­ weiligen peripheren Öffnungen 92A-92F liegen auf einem Kreis, dessen Mittelpunkt die Mitte der mittle­ ren Öffnung 91 ist. An der Peripherie der mittleren Öffnung 91 ist eine Abschirmelektrode entsprechend jeder Seite vorgesehen, an welche 0 V angelegt sind. Darüber hinaus sind an der Peripherie jeder periphe­ ren Öffnung 92A-92F ablenkungskorrigierende Elek­ troden 93-98 entsprechend jeder Seite vorgesehen. Die negative Spannung -V ist an die Elektrode 96 an­ gelegt, die an einer Seite vorgesehen ist, die einer der Seiten der mittleren Öffnung 91 zugewandt ist, während die positive Spannung +V an die ablenkungs­ korrigierende Elektrode 93 einer entsprechenden Seite angelegt ist. -0,5 V wird an zwei ablenkungskorrigie­ rende Elektroden 94 und 98 angelegt, die sich auf beiden Seiten der Elektrode 96 befinden, während +0,5 V an zwei ablenkungskorrigierende Elektroden 94 und 98 angelegt sind, die sich auf beiden Seiten der Elektrode 93 befinden. Die ablenkungskorrigierenden Elektroden entsprechend den peripheren Öffnungen 92A -92F sind gegenseitig verbunden und eine Spannung ist angelegt. Der Wert der angelegten Spannung ist so eingestellt, daß die beste Auflösung erhalten werden kann, während eine Bildformungssituation der Bildebe­ ne in einer ähnlichen Weise wie beim ersten Ausfüh­ rungsbeispiel beobachtet wird.
Bisher wurde eine Elektronenstrahl-Bildformungsvor­ richtung gemäß dem ersten bis vierten Ausführungsbei­ spiel im einzelnen beschrieben. Als nächstes wird ei­ ne Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung beschrie­ ben, welche eine derartige Elektronenstrahl-Bildfor­ mungsvorrichtung verwendet.
Fig. 11 zeigt die Struktur einer Elektronenstrahl- Belichtungsvorrichtung, die einen Elektronenstrahl- Bildformungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfin­ dung verwendet. Obgleich diese Elektronenstrahl-Be­ lichtungsvorrichtung eine ähnliche Struktur wie die in Fig. 1 gezeigte aufweist, ist ein auf eine Block­ maske u. s. w. bezogener Bereich weggelassen. Das selbe Element wie in Fig. 1 ist durch die selbe Bezugszahl gekennzeichnet. Der von der Elektronenkanone erzeugte Elektronenstrahl ist durch eine Formungsöffnung 13 in eine rechteckige Gestalt gebracht und zu einer Posi­ tion einer zweiten Formungsöffnung (Blende) 27 durch einen elektromagnetische Linse konvergiert. In einem Teil der Formungsöffnung 27 ist auch eine elektroma­ gnetische Linse 26 vorgesehen. Der durch die Öffnung hindurch gegangene Eletronenstrahl wird einmal durch die Linse 28 konvergiert und danach vergrößert, damit er in eine Bildformungslinse eintritt, um auf eine Probe 1 konvergiert zu werden. Eine Blendenplatte 100 mit einer ablenkungskorrigierende Elektrode 1 ist an der Elektronenstrahl-Eintrittsseite nahe der Bildfor­ mungslinse 30 vorgesehen. Die an die ablenkungskorri­ gierende Elektrode 101 angelegte Spannung ist so ein­ gestellt, daß die beste Auflösung erhalten werden kann, während die Bildformungssituation des Elektro­ nenstrahls in der Bildebene beobachtet wird.
Bei der diesen Elektronenstrahl-Bildformungsvorrich­ tung wird beispielsweise, wenn der Elektronenstrahl aufgestrahlt wird, Ozon von einer Ozonzuführungsein­ heit 33 zu einer Kammer geliefert, welche eine Elek­ tronenlinse 14 u. s. w. stromabwärts der Blendenplatte 13 enthält.
Durch die Ausbildung der Elektronenstrahl-Bildfor­ mungsvorrichtung gemäß den vorliegenden Ausführungs­ beispielen nimmt die sphärische Aberration nicht zu, obgleich der Konvergenz-Halbwinkel α tatsächlich ver­ größert ist. Da der Konvergenz-Halbwinkel α zunimmt, ist der Bildfehler (außerhalb des Brennpunkts) auf­ grund der Coulomb-Wechselwirkung klein, und eine hohe Auflösung kann in einem Zustand erhalten werden, in welchem die sphärische Aberration klein ist, das heißt bei einer hohen Stromdichte. Auf diese Weise kann der Durchsatz der Belichtungsvorrichtung mit ei­ nem geladenen Teilchenstrahl ohne Verschlechterung der Auflösung verbessert werden. Da darüber hinaus das Ozon zugeführt wird, kann eine durch die Bestrah­ lung des Elektronenstrahls bewirkte Kontamination verhindert werden. Hierdurch kann das Auftreten einer Drift des Elektronenstrahls geeignet verhindert wer­ den und die in dem Elektronenstrahl bewirkte Aberra­ tion kann zweckmäßig herabgesetzt werden.
Darüber hinaus kann bei der in Fig. 11 gezeigten Kon­ figuration die in der Elektronenstrahl-Bildformungs­ vorrichtung nach dem vierten Ausführungsbeispiel ge­ mäß Fig. 10 gezeigte Blendenstruktur als die Blenden­ platte 100 mit der ablenkungskorrigierenden Elektrode 101 verwendet werden. In diesem Fall ist die an die ablenkungskorrigierende Elektrode an jeder peripheren Öffnung angelegte Spannung derart, daß sie unabhängig gesteuert werden kann. Wenn somit die an die ablen­ kungskorrigierende Elektrode angelegte Spannung ver­ ändert wird entsprechend einem Ablenkungswert eines Ablenkungsgliedes (nicht gezeigt), kann die Coma- Aberration korrigiert (reduziert) werden. Wie vorste­ hend beschrieben ist, kann die Coma-Aberration durch eine Säulengestaltung ausreichend klein gemacht wer­ den. Jedoch kann durch Herabsetzen der Coma-Aberra­ tion durch Verwendung der Elektronenstrahl-Bildfor­ mungsvorrichtung nach dem vierten Ausführungsbeispiel der Freiheitsgrad bei der Säulengestaltung verbessert werden.
Fig. 12 zeigt eine Struktur, bei der mehrere Elektro­ nenkanonen 11A bis 11C in Fig. 11 vorgesehen sind und der von jeder Elektronenkanone erzeugte Elektronen­ strahl jede Öffnung der Blendenplatte 100 passiert. Indem auf diese Weise mehrere Elektronenkanonen ver­ wendet werden, obgleich ein Konvergenz-Halbwinkel des Strahls 10B und des Strahls 100 (Auftreffwinkel auf die Probe) groß gemacht ist, kann jeder eine hohe Strahlenintensität haben.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt und verschiedene Mo­ difikationen sind möglich. Beispielsweise ist, ob­ gleich die Öffnungen als Beispiele für den ersten Durchgang für einen geladenen Teilchenstrahl und den zweiten Durchgang für einen geladenen Teilchenstrahl verwendet werden, die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Zum Beispiel kann ein Siliziumni­ tritfilm hierzu dienen. Tatsächlich kann hierfür al­ les verwendet werden, was die geladenen Teilchen hin­ durchläßt.
Obgleich beim dritten Ausführungsbeispiel die Elek­ troden in der Blendenplatte 50 vorgesehen sind, ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt, und beispielsweise können die Elektroden in einer Ba­ sisplatte vorgesehen sein, welche einen Strahl nicht abschirmt, der die Blendenplatte 57 passiert hat.
Weiterhin kann zu den vorliegenden Ausführungsbei­ spielen ausgeführt werden: Die geladenen Teilchen­ strahlen werden durch eine Blendenplatte mit mehreren Durchgängen für einen geladenen Teilchenstrahl in Substrahlen geteilt. Dann werden die abzubildenden Substrahlen in einer überlappten Weise derart abge­ lenkt, daß eine Aberration der Bildformungslinse kor­ rigiert wird. Darüber hinaus können die abzubildenden Substrahlen so abgelenkt werden, daß eine Aberration der Bildformungslinse individuell korrigiert wird.
Wie beschrieben wurde, können gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn ein konstanter Strom angenommen wird, gewünschte Bildcharakteristiken erhalten werden, bei denen der Bildfehler (Defokussierung) aufgrund der Coulomb-Wechselwirkung und die Aberration des opti­ schen Systems klein sind. Wenn darüber hinaus ein fe­ ster Wert des Bildfehlers (Defokussierung) angenommen wird, kann ein optisches System mit einem größeren Strom ausgebildet werden, so daß der Durchsatz der Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung verbessert werden kann. Darüber hinaus kann durch angemessene Verhinderung der Kontamination die Drift des Elektro­ nenstrahls geeignet verändert werden, so daß die Ab­ erration des optischen System wirksam korrigiert wer­ den kann.

Claims (27)

1. Bildformungsverfahren für einen geladenen Teil­ chenstrahl, bei welchem geladene Teilchenstrah­ len durch eine Bildformungslinse mit zumindest einer elektromagnetischen Linse oder einer elek­ trostatischen Linse abgebildet werden, gekennzeichnet durch: Teilen der geladenen Teilchenstrahlen in Sub­ strahlen durch eine Blendenplatte mit mehreren Durchlässen für geladene Teilchenstrahlen, und zumindest teilweises Ablenken der abzubildenden Substrahlen derart, daß eine Aberration der Bildformungslinse korrigiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Öffnung als Durchlaß für geladene Teilchenstrahlen dient.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zumindest ein Teil der mehre­ ren Substrahlen in der Nähe einer Pupillenebene abgelenkt werden, wobei die Pupillenebene eine Oberfläche ist, in der eine Blende angeordnet ist.
4. Bildformungsverfahren für geladene Teilchen­ strahlen, bei welchem geladene Teilchenstrahlen durch eine Bildformungslinse mit wenigstens ei­ ner elektromagnetischen Linse oder einer elek­ trostatischen Linse abgebildet werden, gekenn­ zeichnet durch,
Teilen der geladenen Teilchenstrahlen durch eine Blendenplatte mit mehreren Durchlässen für gela­ dene Teilchenstrahlen in Substrahlen; und
Ablenken der abzubildenden Substrahlen in einer überlappten Weise derart, daß eine Aberration der Bildformungslinse korrigiert wird.
5. Bildformungsverfahren für geladene Teilchen­ strahlen, bei welchem geladene Teilchenstrahlen durch eine Bildformungslinse mit wenigstens ei­ ner elektromagnetischen Linse oder eine elek­ trostatischen Linse abgebildet werden, gekenn­ zeichnet durch:
Teilen der geladenen Teilchenstrahlen durch eine Blendenplatte mit mehreren Durchgängen für gela­ dene Teilchenstrahlen in Substrahlen, und
Ablenken der abzubildenden Substrahlen derart, daß eine Aberration der Bildformungslinse indi­ viduell korrigiert wird.
6. Bildformungsvorrichtung für geladene Teilchen­ strahlen zur Abbildung geladener Teilchenstrah­ len, gekennzeichnet durch:
eine Bildformungslinse, welche die geladenen Teilchenstrahlen abbildet und welche zumindest eine elektromagnetische Linse oder eine elek­ trostatische Linse aufweist,
eine Blendenplatte enthaltend mehrere Durchlässe für geladene Teilchenstrahlen, die die geladenen Teilchenstrahlen in mehrere Substrahlen, und
ein Korrektur-Ablenkglied, welches zumindest ei­ nen Teil der Substrahlen ablenkt durch Korrigie­ ren, einer Aberration der Bildformungslinse.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Öffnung als Durchlaß für ge­ ladene Teilchenstrahlen dient.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Korrektur-Ablenkglied in der Nähe einer Pupillenebene angeordnet ist, wo­ bei die Pupillenebene eine Oberfläche ist, in der eine Blende angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenplatte in der Nä­ he einer Pupillenebene angeordnet ist, wobei die Pupillenebene eine Oberfläche ist, in der sich eine Blende befindet.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrektur-Ab­ lenkglied die Substrahlen in eine Richtung zu einer optischen Achse der Bildformungslinse hin oder von dieser weg ablenkt, und daß die Inten­ sität der Ablenkung von dem Abstand zwischen den Substrahlen und der optischen Achse abhängt.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, gekennzeichnet durch ein Ablenkglied, welches die Substrahlen in einer Richtung zu einer opti­ schen Achse der Bildformungslinse hin oder von dieser weg ablenkt, und dessen Ablenkungsinten­ sität entsprechend einer Änderung eines Ablen­ kungswertes des Ablenkgliedes variiert.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenplatte einen ersten Durchlaß für geladene Teilchen­ strahlen mit einer optischen Achse der Bildfor­ mungslinse und zumindest einen zweiten Durchlaß für geladene Teilchenstrahlen an der Peripherie des ersten Durchlasses für geladene Teilchen­ strahlen enthält, und das Korrektur-Ablenkglied nicht die Substrahlen ablenkt, die den ersten Durchlaß für geladene Teilchenstrahlen passiert haben, und die Substrahlen, die den zumindest einen zweiten Durchlaß für geladene Teilchen­ strahlen passiert haben, in einer Richtung zu der optischen Achse hin oder von dieser weg ab­ lenkt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Durchlaß für geladene Teilchenstrahlen eine im wesentlichen kreisför­ mige Form um die optische Achse der Bildfor­ mungslinse aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Durchlaß für geladene Teilchenstrahlen eine solche Form hat, daß alle geladenen Teilchenstrahlen hindurchgehen, deren Aberration durch die Bildformungslinse innerhalb eines vorbestimmten zulässigen Bereichs ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode in der Nähe des ersten Durchlasses für geladene Teilchen­ strahlen vorgesehen und verbunden ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Strahlen­ durchlaß eine im wesentlichen ringförmige Ge­ stalt aufweist, wobei er durch zwei konzentri­ sche Kreise eingeschlossen ist, deren Mittel­ punkt die optische Achse der Bildformungslinse ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite Durchlaß für geladene Teilchenstrahlen eine im wesentlichen ringförmi­ ge Gestalt hat, wobei er von zwei konzentrischen Kreisen umschlossen ist, deren Mittelpunkt die optische Achse der Bildformungslinse ist, und daß die Differenz zwischen den Radien der beiden konzentrischen Kreise, die den zumindest einen zweiten Durchlaß für geladene Teilchenstrahlen umschließen, kleiner ist als der Durchmesser des ersten Durchlasses für geladene Teilchenstrah­ len.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrektur-Ablenkglied aufweist: eine im wesentlichen kreisförmige ab­ lenkungskorrigierende Elektrode sowohl auf der Seite der optischen Achsenmitte der Bildfor­ mungslinse bei dem zumindest einen zweiten Durchlaß für geladene Teilchenstrahlen und auf einer Seite entgegengesetzt der optischen Ach­ senmitte, so daß die ablenkungskorrigierende Elektrode Substrahlen ablenkt, welche den zumin­ dest einen zweiten Durchlaß für geladene Teil­ chenstrahlen passiert haben.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenplatte mehrere zweite Durchlässe für geladene Teilchen­ strahlen derart aufweist, daß die Differenz der Radien zwischen den beiden konzentrischen Krei­ sen klein ist, wenn sich der zweite Durchlaß für geladene Teilchenstrahlen weit entfernt von der optischen Achsenmitte der Bildformungslinse be­ findet.
20. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fläche des ersten Durchlasses für geladene Teilchenstrahlen größer ist als die des zweiten Durchlasses für geladene Teilchen­ strahlen.
21. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Blendenplatte mehrere zweite Durchlässe für geladene Teilchenstrahlen hat, und daß eine Fläche des zweiten Durchlasses für geladene Teilchenstrahlen kleiner wird, wenn sich der zweite Durchlaß für geladene Teilchen­ strahlen von der optischen Achse entfernt ange­ ordnet ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrektur- Ablenkglied den Ablenkwert erhöht, wenn der zweite Durchlaß für geladene Teilchenstrahlen von der optischen Achsenmitte der Bildformungs­ linse entfernt angeordnet ist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrektur- Ablenkglied in der Blendenplatte vorgesehen ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrektur- Ablenkglied in einer Platte vorgesehen ist, wel­ che die durch die Blendenplatte geteilten Sub­ strahlen nicht abschirmt.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 22, gekennzeichnet durch eine Ozonzuführungseinheit, welche Ozon liefert.
26. Belichtungsvorrichtung zum Belichten einer Probe mit geladenen Teilchenstrahlen, gekennzeichnet durch:
einen Generator, welcher einen geladenen Teil­ chenstrahl erzeugt,
eine Wiederformungseinheit, welche den geladenen Teilchenstrahl formt,
ein Ablenkglied, welches den geladenen Teilchen­ strahl ablenkt,
ein Probenträger, welcher die Probe hält, eine Bildformungslinse, welche den geladenen Teilchenstrahl auf der Probe abbildet, wobei die Bildformungslinse zumindest eine elektromagneti­ sche Linse oder eine elektrostatische Linse auf­ weist, und
ein Korrektur-Ablenkglied, welches zumindest ei­ nen Teil der geladenen Teilchenstrahlen ablenkt durch Korrektur einer Aberration der Bildfor­ mungslinse.
27. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 26, gekenn­ zeichnet durch eine Beobachtungseinheit, welche den geladenen Teilchenstrahl, der auf der Probe abgebildet ist, beobachtet, wobei ein Ablen­ kungswert des Korrektur-Ablenkungsgliedes so be­ stimmt wird, daß der von der Beobachtungseinheit beobachtete geladene Teilchenstrahl eine maxima­ le Auflösung erhält.
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