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 TeilchenInfo
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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.
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.
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.
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.
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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