TW202134793A - 帶電粒子束微影系統 - Google Patents

Abstract

准直的電子束照射到接地的金屬光罩上，從而將光罩上的圖案相同地轉印到基板上。在一個較佳的實施例中，可以提供線性電子源以提高微影產量。金屬光罩與基板相鄰，但是不與基板接觸。

Description

帶電粒子束微影系統

本發明是有關於一種帶電粒子束的微影系統，特別是有關於一種使用金屬光罩的電子光學微影系統。

在半導體製造過程中，微影是摩爾定律中最關鍵的部分。傳統的微影工藝包括以下步驟：在一層上塗布光阻層，預烘烤光阻層，用光罩暴露光阻層，顯影光阻層，使得可以將光罩上的圖案轉印到光阻層上，進行硬烘烤。在光阻層上形成光阻層之後，通過使用圖案化的光阻層作為遮罩在蝕刻該層之後剝離光阻層。

在10奈米半導體工藝節點之前，主要的商用微影系統是具有多種圖案的浸入式深紫外(DUV；Deep Ultra Violet)系統。下一代商用微影技術是具有13.5奈米波長光源的極紫外光(EUV；Extreme Ultra Violet)微影系統。但是，EUV微影系統存在一些問題。首先，大多數材料將吸收EUV光，特別是13.5奈米，因此沒有透鏡可以將EUV光束聚焦在光阻上。一種解決方案是新的也是複雜的反射微影系統。除透鏡外，甚至空氣和去離子(DI)水也會吸收EUV光，因此EUV微影必須在真空環境下進行操作，EUV微影系統不再適用浸入式微影。即使在EUV微影系統中，甚至使用反射鏡代替透鏡，每個反射鏡仍會吸收一小部分EUV光，因此，在經過EUV光源多次反射後，只有7%EUV光可以到達光阻層。因此，必須提供一個非常大 的電源來提高吞吐量，並且EUV微影的功耗將接近一個發電廠。另一個問題是光罩的工作溫度約為600℃。除非散熱能夠滿足無局部高溫的要求，否則EUV倍數光罩局部區域中的這種高溫會引起局部圖案變形。根據不確定性原理，13.5奈米的波長不能產生小於13.5奈米的圖案，而目前的臨界尺寸已達到14奈米。EUV微影不能用於在單次曝光過程中製造小於14奈米圖案的臨界尺寸。這意味著需要應用多重圖案轉移來減小臨界尺寸。此外，EUV光罩(Mask)或EUV倍數光罩(Reticle)不能在商業上進行檢查，EUV倍數光罩上的保護膜防護膜(Pellicle)會增加EUV倍數光罩檢查的複雜性。

隨機問題(Stochastic issue)，特別是對於一陣列圖案而言，每個圖案不能單獨完全相同地生產，這仍然困擾著半導體製造商，並且隨機問題的原因仍然未知。一些論文試圖給出可能的原因，即每個DUV光子(193奈米光子)的光子能量為6.4eV，而EUV光子的能量為91-93eV。DUV系統的顯影條件是在1奈米的正方形區域中大約有92個光子，而EUV系統在1奈米的正方形區域中僅需要4-5個EUV光子。根據不確定性原理，即使錯過一個EUV光子，顯影條件也會直接失效，造成過度曝光或曝光不足。

在下面的圖1的說明中，提供了通過使用不確定性原理來解釋隨機問題的可能原因。對於具有13.5奈米的EUV光子，不確定度的尺寸是EUV光子的波長13.5奈米。請參考第一A圖，在光阻層上形成有直徑為13.5奈米的圓20。EUV光子的大小可以視為零。對於一個納米平方面積或一個納米直徑圓10，要顯影的EUV光阻層應為4.5個光子。因此，如果一個EUV光子在特定區域消失，則該特定區域曝光不足。另一方面，如果另外一個EUV光子撞擊特定區域，則該特定區域過度曝光。較多的EUV光子會 產生曝光過度，而較少的EUV光子會產生曝光不足。請參考第一B圖，圓圈4為正常曝光，圓圈5為過度曝光，圓圈1-3為曝光不足。圖案22以圓圈1-5的圖示顯影。在顯影的圖案22的最中央部分內，該區域應被良好地顯影。然而，根據不確定性原理，在顯影圖案22的外圍區域的一些圓應該是過度曝光或曝光不足。在第一C圖中，該圖顯示了通過使用EUV微影在EUV光罩中的16個相同的圖案陣列，然後蝕刻了一層。請注意，沒有彼此相同的圖案模式。

另一現有技術，將壓印圖案引導到光阻層的納米壓印微影法(NIL)，理論上可以轉移5奈米的圖案。但是，這種接觸圖案轉移會污染NIL光罩，並且多次印刷後，NIL光罩上的圖案可能會變形。這是壽命問題。此外，較不完整的產業鏈以提供商業解決方案，只有Cannon僅向一個用戶東芝提供NIL系統。與DUV微影系統相比，NIL的吞吐量是另一個關鍵問題。

另一先前技術，即電子束直接寫入器(EBDW)，與EUV系統和NIL系統相比，它使用聚焦並直接在光阻上用電子屬掃描出圖案，具有1.5奈米的超高解析度。EBDW中使用的光阻將使用其他“電子”起始劑以及相應的顯影劑，使得如果電子已經到達光阻層，則可以顯影光阻層。如果沒有圖案，則電子束將被遮住，因此沒有圖案將被轉移到光阻層。但是，與任何其他一般微影系統相比，該系統沒有產量，三個月內僅生產了9個晶方。因此，將EBDW係應用於光罩或倍數光罩的製造。

為了解決EBDW中的吞吐量問題，開發了多電子束技術，但是相鄰電子束之間的庫侖排斥力將成為問題。但是，多電子束微影系統的主要製造商Mapper在2018年停止了該項目，後來被ASML合併。

對於現有技術，因為很難直接縮小臨界尺寸，所以使用半導體工藝節點，即單位面積的晶體管來識別半導體製造階段，而不是臨界尺寸。如果使用EUV系統，則製造小於10奈米的臨界尺寸圖案會有一些問題。因此，有必要提供一種新的工具來繼續縮小臨界尺寸。

本發明的目的是提供一種微影設備，以轉移尺寸小於14奈米的圖案。帶電粒子束在微影系統中用作曝光源，較佳的曝光源是電子束。在傳統的電子束直接寫入器(EBDW)中，電子束的解析度約為1.5奈米，如果提供更高的著陸能量，則電子束的解析度也更高。

本發明的目的是提供一種高解析度微影系統，其在傳統DUV系統中不存在由於DUV光學的干擾而引起的光學鄰近修正(OPC；Optical Proximity Correction)問題。

本發明的目的是通過使用金屬光罩來提供與傳統的EBDW相比有高產量的微影系統。儘管DUV微影系統的吞吐率非常高，每小時約250個晶圓，但是多重圖案化程序仍然限制了DUV微影系統的整體吞吐率。在本發明中，僅需要一個圖案轉移過程，並且本微影系統的完整圖案轉移量仍與傳統的DUV微影系統可相競爭。

本發明的目的是提供一種與EUV微影系統相比具有成熟且可商購的技術的微影系統，例如光阻和顯影劑。

本發明的目的是通過將接地的金屬光罩保持在預定溫度，從而在微影系統中提供與EUV微影系統相比不存在局部高溫問題的光罩。局部高溫問題可能會在曝光過程中引起圖案變形。

本發明的目的是提供一種通過使用高解析度帶電粒子束而在EUV微影系統中不存在隨機問題並且使曝光工藝更簡單的微影系統。

與傳統的納米壓印微影法(NIL)相比，本發明的目的是通過不與光阻層接觸而在曝光過程中提供具有高可靠性和壽命的光罩。

本發明的目的是提供一種原位(in-situ)光罩檢查系統和方法，以使得可以在本微影系統內檢查光罩。由於電子束系統必須在真空環境中運行，因此在抽真空和放氣時應注意微影系統腔室內外的光罩。在光罩轉移過程中造成污染的可能性太大。原位光罩檢查系統可以進一步保證微影設備中的光罩狀況和健康，尤其是在曝光過程中。

本發明的目的是通過在金屬光罩陣列上使用多個電子束來提供高通量微影系統。金屬光罩陣列可以直接組裝或製造。

在本發明中，從光源提供准直(collimated)的帶電粒子束，並且該准直的帶電粒子束穿過接地的金屬光罩，從而可以將金屬光罩上的圖案轉印到光阻層上。與EUV微影系統相比，帶電粒子束具有超高解析度。

在本發明中，遠心(telecentric)的帶電粒子光學元件用於准直帶電粒子束。帶電粒子光學元件可以是聚光鏡或兩個聚光鏡。

在本發明中，帶電粒子束將具有相對較大的束斑以照亮金屬光罩，其中，帶電粒子束將基本垂直地入射到樣品。

在本發明中，在金屬光罩與帶電粒子光學元件之間配置有加速器，以使帶電粒子束加速，從而可以減輕庫侖排斥力。

在本發明中，帶電粒子束將在第一方向上成形為線性束，並且平台可在垂直於第一方向的第二方向上移動。

在本發明中，微影系統的著陸能量(landing energy)，束電流和光斑尺寸是可調節的。

在本發明中，金屬光罩具有與轉移到光阻層的圖案相同的圖案，並且不接觸而與光阻層相鄰。

在本發明中，金屬光罩的材料可以包括Au，Ru，Rh，Pd，Os，Ir或Pt或其合金。

在本發明中，金屬光罩接地並保持在預定溫度。如果需要，可以將金屬光罩正偏壓至電壓以與樣品構成靜電透鏡。

在本發明中，金屬光罩可以塗覆一層膜，以增強金屬光罩的剛性。

在本發明中，光阻層和顯影劑可以一般用於EBDW中。

在本發明中，可以使用用於安裝樣品的磁懸浮平台和用於安裝金屬光罩的磁懸浮平台來提高通量。

本發明提供一種微影系統，包含：一帶電粒子源係提供一帶電粒子束；一帶電粒子光學元件用以準直該帶電粒子束到一樣品；以及一接地金屬光罩，位於該帶電粒子源與該帶電粒子光學元件之間，其中該接地金屬光罩包含至少一圖案使得該帶電粒子束的一部分被該金屬光罩遮擋。

本發明之微影系統更包含一第一磁浮平台用以承載該樣品以及一第二磁浮平台用以承載該接地金屬光罩，其中上述之接地金屬光罩包含金。

本發明之微影系統，其中上述之接地金屬光罩的圖案具有一 上開孔與較該上開孔大之下開孔，以及一塗布層用以增加該接地金屬光罩剛性。

本發明之微影系統，其中上述之帶電粒子源為電子源，且該帶電粒子光學元件為遠心。

本發明之微影系統更包含一加速器位於該金屬光罩上。

本發明之微影系統，其中上述之帶電粒子光學元件包含一第一聚光透鏡與一靠近該金屬光罩之第二聚光透鏡。

本發明之微影系統，其中上述之帶電粒子光學元件包含一線性聚光透鏡，係用以將該帶電粒子束沿一第一方項聚焦，而沿一第二方向準直，其中該第二方向與該第一方向垂直。

本發明之如請求項7所述之微影系統，其中上述之線性聚光透鏡包含一維恩過濾聚光透鏡。

本發明亦提供一種原位檢測光罩之系統係位於前述之微影裝置內，包含：一透明基板用以承載該樣品；一螢光層塗布於該透明基板上；一感測陣列用以接收從該螢光粉激發之光；以及一光學元件用以投射該激發光到該感測陣列。

本發明同時提供一種用以組裝複數個複製光罩成一陣列光罩於一網狀支撐件，用以支撐該複數個複製光罩，包含：一可調整平台用以臨時固定該複數個複製光罩的其中一個，位於該網狀支撐件的其中一開口；以及一校正與對準工具用以量測該複數個複製光罩的該其中一個，使得該可調整平台可將該該複數個複製光罩的該其中一個移動到一預定的位置。

【00113】

1‧‧‧曝光不足區域

2‧‧‧曝光不足區域

3‧‧‧曝光不足區域

4‧‧‧正常曝光

5‧‧‧過度曝光

10‧‧‧目標曝光區域

20‧‧‧圖案

22‧‧‧圖案

40‧‧‧晶圓

42‧‧‧光阻層

44‧‧‧基板

100‧‧‧主光罩

102‧‧‧晶方

110‧‧‧複製光罩

120‧‧‧網狀支撐件

130‧‧‧光罩陣列

132‧‧‧光罩陣列

140‧‧‧金屬基板

142‧‧‧上開口

144‧‧‧下開口

148‧‧‧鑽石薄膜

200‧‧‧對準工具

210‧‧‧可調整平台

220‧‧‧真空吸嘴

222‧‧‧膠

230‧‧‧校正對準

300‧‧‧電子束微影系統

301‧‧‧光軸

302‧‧‧電子束

310‧‧‧電子源

320‧‧‧電子光學元件

322‧‧‧聚光鏡

324‧‧‧聚光鏡

330‧‧‧遮斷器

332‧‧‧加速器

380‧‧‧XY平台

382‧‧‧Z平台

390‧‧‧XY平台

410‧‧‧電子源

401‧‧‧光軸

404‧‧‧孔徑

420‧‧‧聚光鏡

430‧‧‧線性聚光鏡

440‧‧‧四極靜電透鏡

442‧‧‧X方向電場

443‧‧‧Y方向電場

450‧‧‧橢圓四極電透鏡

452‧‧‧X方向電場

453‧‧‧Y方向電場

460‧‧‧維恩過濾透鏡

461‧‧‧12極靜電透鏡

462‧‧‧X方向電場

463‧‧‧Y方向電場

465‧‧‧4極磁透鏡

466‧‧‧磁場

470‧‧‧維恩過濾透鏡

502‧‧‧螢光粉

504‧‧‧透明平板

506‧‧‧凸透明平板

510‧‧‧凸透鏡

512‧‧‧凸透鏡

520‧‧‧感測器

600‧‧‧磁浮平台

602‧‧‧高磁導軛

604‧‧‧高磁導平板

606‧‧‧激發線圈

610‧‧‧可移動平台

620‧‧‧靜態板

第一A圖顯示直徑13.5奈米的圓形圖案的光阻層在微影製程中的示意圖。

第一B圖顯示模擬EUV微影製程中EUV光子撞擊到光阻可以可能分布示意圖。

第一C圖顯示了EUV微影系統的隨機性問題。

第二圖顯示一倍數光罩。

第三圖顯示本發明之組裝複製光罩的系統的示意圖。

第四A圖顯示本發明中只有一個晶方的複製光罩的示意圖。

第四B圖顯示本發明中網狀支撐構件用以支撐複製光罩的示意圖。

第四C圖顯示本發明中網狀支撐構件用以支撐複製光罩的另一實施例的示意圖。

第五A圖顯示本發明中由複數個複製光罩組成的光罩陣列的示意圖。

第五B圖顯示本發中由一實施例的示意圖。

第五C圖顯示本發中複製光罩所組成的光罩陣列覆蓋一部份晶圓之一實施例的示意圖。

第六圖顯示本發中光罩陣列與晶圓之間之間關係之一實施例的示意圖。

第七圖顯示本發中帶電粒子束微影系統之一實施例的示意圖。

第八A圖顯示本發中一具有開口圖案之金屬光罩之一實施例的示意圖。

第八B圖顯示本發中一具有開口圖案之金屬光罩之另一實施例的示意圖。

第九A圖顯示本發中一具有開口圖案之金屬光罩之另一實施例的示意圖。

第九B圖顯示本發中一具有開口圖案之金屬光罩之另一實施例的示意圖。

第十A圖顯示本發中一電子束微影系統之一實施例的示意圖。

第十B圖顯示本發中一電子束微影系統之另一實施例的示意圖。

第十C圖顯示本發中一電子束微影系統之另一實施例的示意圖。

第十一A圖顯示本發中一線性照射之電子束微影系統之一實施例的示意圖。

第十一B圖顯示本發中一線性照射之電子束微影系統之另一實施例的示意圖。

第十一C圖顯示本發中一線性照射之電子束微影系統之另一實施例的示意圖。

第十一D圖顯示本發中一線性照射之電子束微影系統之另一實施例的示意圖。

第十一E圖顯示本發中一線性照射之電子束微影系統之另一實施例的示意圖。

第十二A圖顯示本發中原位檢測光罩系統之一實施例的示意圖。

第十二B圖顯示本發中原位檢測光罩系統之另一實施例的示意圖。

第十二C圖顯示本發中原位檢測光罩系統之另一實施例的示意圖。

第十三圖顯示本發中磁浮平台的滑軌的剖面結構圖之一實施例的示意圖。

如本文所用，術語“晶片”通常是指由半導體或非半導體材料形成的基板。這種半導體或非半導體材料的例子包括但不限於單晶矽，碳化矽，砷化鎵和磷化銦。這樣的底材通常可以在半導體製造設備中發現和/或處理。

可以在晶片上形成一層或多層。這種層的許多不同類型在本領域中是已知的，並且本文所用的術語晶片旨在涵蓋可以在其上形成所有類型的此類層的晶片。可以對在晶片上形成的一層或多層進行構圖。例如，晶片可以包括多個晶方，每個晶方具有可重複的圖案化特徵。這樣的材料層的形成和處理可以最終導致完整的半導體元件。這樣，晶片可包括未在其上形成完整半導體元件的所有層的底材或在其上已形成完整半導體元件的所有層的底材。

晶片可以進一步包括積體電路(IC)，薄膜頭晶片，微機電系統(MEMS)裝置，平板顯示器，磁頭，磁和光存儲裝置的至少一部分介質，其他組件可能包括光子學和光電設備，例如雷射，波導以及在晶圓，列印頭上處理的其他被動元件以及在晶圓上處理的生物晶片設備。

帶電粒子是任何帶正電或帶負電的粒子。最常用的帶電粒子是帶負電的粒子，即電子。但是，其他帶電粒子如He核，He，Li，Na，K，Cs，Al，Ga，In，Ag，Be和Se離子，以及Ag，Al，As，Au，B，Be，Bi，Ce，Co，Cr，Cs，Cu，Dy，Er，Ga，Ge，Hg，In，K，Li，Mg，Mn，Na，Nb，Nd，Ni，P，Pb，Pd，Pr，Pt，Rb，Sb可以將Si，Sm，Sn，U，Y和Zn合金離子源應用於本發明。

在本發明中，術語“帶電粒子光學元件”涉及通過使用靜電透鏡或磁透鏡來使帶電粒子成形的光學元件。當帶電粒子的源是電子時，術語“電子光學”是指帶電粒子光學。

術語“靜電透鏡”是指通過使用靜電場來成形，准直或聚焦帶電粒子束。靜電場的產生是通過使用電極或電極。術語“磁透鏡”是指通過使用磁場使帶電粒子束成形，准直或聚焦。通過使用由激發磁線圈纏繞的高導磁材料來產生磁場。

在本發明中，准直一詞是指垂直或基本垂直地使入射到光罩和光阻層的帶電粒子束成形。

在本發明中，術語光阻(photoresist)或抗蝕劑(resist)將專用於通過帶電粒子而不是“光子”曝光和顯影的抗蝕劑層。將為特定的帶電粒子源選擇合適的起始劑和相應的顯影劑。

在本發明中，術語“光罩或倍數光罩”指的是在微影工藝中使用的模板，使得光罩或倍數光罩上的圖案可以在微影工藝中轉移到光阻層上。術語“光罩”上總是包括與在光阻層上形成的圖案相同的圖案，而術語“倍數光罩”上總是包括比在光阻層上形成的圖案大四倍或五倍的圖案。

在本發明中，術語“接地”是指通過電連接到相對較大的電容器(例如地)可以非常快速地去除材料上的電荷。

現在轉向附圖，注意的是附圖未按比例繪製。特別地，附圖中某些元素的比例被大大放大以強調元件的特徵。還應注意，附圖未按相同比例繪製。在一個以上的圖中顯示出的可以類似地配置的元件已經使用相同的附圖標記表示。

現在將參考示出了本發明的一些示例實施例的附圖來更全面地描述本發明的各種示例實施例。在不限製本發明的保護範圍的情況下，實施例的所有描述和附圖將示例性地稱為電子束。但是，這些實施方式不用於將本發明限制為特定的帶電粒子。

因此，儘管本發明的示例實施例能夠進行各種修改和替代形式，但是在附圖中通過示例示出了本發明的實施例，並且在此將對其進行詳細描述。然而，應當理解，無意將本發明的示例實施例限制為所公開的特定形式，而是相反，本發明的示例實施例將覆蓋落入本發明的範圍內的所有修改，等同形式和替代形式。

在本發明中，光罩具有與晶片上的圖案相同的1：1的圖案。傳統倍數光罩在其上包括具有圖案的九個晶方。對於DUV倍數光罩，底材 是在其上具有鉻圖案的石英，而對於EUV倍數光罩，底材是在其上完整形成反射金屬層的石英，並且DUV或EUV倍數光罩使用成熟的電子束直寫器(EBDW)製造。在本發明中，如圖2所示，可以通過使用其上具有幾個晶方102的傳統EBDW來製造主光罩100。然後，可以通過將NIL與主光罩一起使用來製作複製光罩。複製光罩由金屬製成，圖案通過開口。每個複製光罩只有一個晶方。複製光罩的詳細結構將在後面說明。

當製造幾個複製光罩時，它們可以被組裝在一起以提高產量。請參考圖3，其示出了對準工具200，以將複製光罩110組裝到網狀支撐件120上。可調節平台210具有真空卡盤220，以臨時緊固複製光罩110，以及校準/對準工具230，以測量複製光罩110的位置。複製光罩110。當複製光罩110通過可調平台210固定在正確的位置時，膠水222將複製光罩110固定到網狀支撐物120上。第四A圖顯示出了其上有圖案的複製光罩110，第四B圖顯示出了一部分帶開口的網狀支撐件120。第四C圖示出了複製光罩110裝配在網狀支撐件120上。

因此，如第五A圖所示，複製光罩130的陣列可以被提供用於帶電粒子束微影以提高產量。在一實施例中，光罩陣列130可覆蓋晶片40的區域，如第五B圖所示。在該實施例中，在隨後的微影工藝中，在將陣列光罩130對準晶片40之後，沒有必要移動陣列光罩130並且可以具有最佳產量。然而，製造如此大量的複製光罩110將招致陣列光罩130的太重。如第5C圖所示，一種折衷的解決方案是具有小的光罩陣列132以覆蓋晶片40的一部分。

在微影工藝中，光罩陣列130應該足夠接近晶片40上的光阻 層，但不與光阻層接觸，如第六圖所示。光罩陣列130與晶片40之間的較佳距離範圍從5奈米到50奈米。如果該距離太接近晶片的光阻層，則在將帶電粒子束撞擊到光阻層之後，從光阻層發出的二次電子可能會污染光罩陣列。另一方面，如果距離太大，則從光罩陣列130轉移到光阻層的圖案會變形。

請仍然參考第六圖，晶片40由z平台382和x-y平台380支撐，使得晶片40可以在曝光過程中垂直和水平移動。光罩陣列130被安裝到x-y平台390以用於對準。如果光罩陣列130不能覆蓋整個晶片40，則x-y平台390必須在曝光過程中移動。

請參考第七圖，在一個實施例中，兩個帶電粒子束系統300被配置在光罩陣列132上以暴光底材層44上的光阻層42。每個帶電粒子束系統300包括用於提供帶電粒子束302和帶電粒子光學元件320，以將帶電粒子束302准直到光罩陣列132和光阻層42。本發明中的帶電粒子束系統300可以是一個，但是帶電更多的粒子如果使用光束系統300，將獲得更多的吞吐量。帶電粒子束302將具有相對大的束斑而不是被聚焦。因此，帶電粒子束302的一部分將被光罩陣列132阻擋，使得在光阻層42暴露於帶電粒子束302並顯影之後，光罩陣列132上的圖案將被轉移至光阻層42。

在以下實施例中，為了方便，將電子束用作帶電粒子束。因此，實施例中的光阻層42在EBDW中可以是相同的，並且曝光參數，例如著陸能量和束電流，可以與傳統EBDW中使用的技術接近。無需進一步研究和開發，該開發人員就可以再次參考使用EBDW的藝術。

請參考第八A圖，公開了複製光罩110的詳細結構，其中複 製光罩具有金屬基板140。金屬基板140具有作為通孔的圖案。電子束將從上向下穿過圖案孔入射。通孔具有上開口142和下開口144，上開口142和下開口144比上開口142大。金屬基板140的材料可以包括Au，Ru，Rh，Pd，Os，Ir或Pt或其合金。金屬底材140必須在曝光過程中接地，以快速吸收電子束並減少從金屬底材140本身發出的二次電子。金屬基板140可以被正偏壓以與電子束系統300中的電子光學元件配合。此外，金屬基板140在曝光過程中應保持恆定溫度以避免圖案變形。為了增強金屬光罩140的剛度，可以在金屬光罩140的背面上塗覆膜148，如第八B圖所示。膜148可以是類鑽石膜或某種其他材料以增加金屬光罩140的剛度。

請參考第九A圖和第九B圖，公開了金屬光罩140的另一種設計，其中通孔的上開口142小於下開口144。

電子束系統300的詳細結構可以參考第十A圖。電子源310為電子束302提供具有光軸301的電子束。電子束302被電子光學元件320准直，使得電子束可以基本上垂直地通過金屬光罩140並到達光阻層42。本發明中的電子光學元件320可以是遠心透鏡或匯聚透鏡，並且可以是磁性透鏡或靜電透鏡。如果不需要電子束302，則提供遮斷器330。

在本發明中，為了增加吞吐量，更大的束電流較佳。然而，束電流越大，庫侖排斥力就越大，並且電子束不能很好地准直。因此，電子束的橫截面積將逐漸增加，並且每個電子都不能垂直穿過金屬光罩140。因此，一個聚光透鏡可能不足以使電子束302基本上垂直於金屬光罩140垂直。因此，第一聚光透鏡322和第二聚光透鏡324相互配合以確保電子束302可以垂直地准直。如第十B圖所示。第二聚光透鏡324應靠近金屬光罩140， 使得第二聚光透鏡324會聚的電子束302將垂直穿過金屬光罩140。

另一種減輕庫侖排斥力的方法可以參見第十C圖。在遮斷器330下方的加速器322通過施加到加速器332的兩端的第一電壓V1和第二電壓V2來加速電子束。加速器322將加速電子束302以盡快到達金屬光罩140，並且盡可能減少束斑擴展。

上述電子束系統300將產生圓形束斑或高斯分佈。但是，如果可以使用線性光束點掃描整個金屬光罩，則如果可以生成線性光束，則電子束可以更有效地掃描金屬光罩140，而無需考慮流向光阻層的光束電流。請參考第十一A圖，電子源410仍然提供具有光軸401的電子束。電子束系統的坐標可以參考第十一A圖的上圖，其中光軸是z軸，而xy平面是垂直於z軸。在x方向上，線性聚光透鏡430將不會聚束光束，而在y方向上，線性聚光透鏡430將匯聚光束。在孔徑平面404中，電子束的橫截面形狀將是沿x方向呈線性。

顯示出線性聚光透鏡的詳細電子光學元件的一個實施例可以參考第十一B圖。電子源410提供具有圓形斑點的電子束，然後由傳統的聚光透鏡420在x和y方向上會聚。然後，四極靜電透鏡440將沿著x方向提供與光軸相反的力442，因此x方向上的電子束將擴展。x方向上的電子束將被孔徑平面404修剪，然後被橢圓四極靜電透鏡450會聚。橢圓四極靜電透鏡450將沿x-軸向光軸提供電力452方向，以使電子束會聚並准直。

另一方面，由於四極透鏡440將沿y方向向光軸提供電力443，並且四極透鏡440將沿y方向的電子束會聚到四極靜電透鏡440。在孔徑平面404下方將有一個交叉點。然後，由於橢圓四極靜電透鏡450將向光 軸提供電力453，因此電子束將被橢圓四極靜電透鏡450聚焦。沿y方向，使得沿y方向的電子束可以聚焦。因此，提供了沿x方向的線性電子束。對於這種電子束，微影系統的平台可以在y方向上移動。

顯示出線性聚光透鏡的詳細的電子光學元件的一個實施例可以參考第十一C圖。電子源410提供電子束，然後由傳統的聚光透鏡420在兩個x-y方向上會聚。然後，沿x方向設置維恩濾光鏡460作為線性聚光鏡。維恩濾光鏡透鏡460具有與傳統韋恩濾光鏡相同的靜電和磁極，但電場不同。本發明中的維恩濾光鏡460包括由12個電極構成的靜電場461和由四極磁極465構成的磁場。該靜電場將沿x方向向光軸提供電力462。並提供電力463沿y方向施加向光軸。因此，提供了在兩個x-y方向上對電子束的會聚力。對於磁透鏡，提供了磁場，其中提供了沿y方向與光軸相反的磁力466以精確地抵消了電場462。因此，電子束將不會在x方向上會聚。另外提供孔徑平面404以在x方向上修整電子束。

顯示出線性聚光透鏡的詳細電子光學元件的另一實施例可以參考第十一D圖。在孔平面404下方提供第二維恩濾光鏡460，使得電子束可以在y方向上聚焦。第十一E圖顯示出了上述實施例中的維恩濾光鏡460將圓形電子束斑線性地會聚為線性電子束的模擬結果。

【00100】本發明還提供一種原位檢查光罩的系統。請參考第十二A圖，提供電子束系統300和/或400以照射光罩140，其中電子束系統300可以包括圓形電子束點，而電子束系統400包括線性電子束。透明基板504上塗覆有螢光層502，使得螢光將被來自電子束系統300和/或400的電子束激發。透明基板504應該是玻璃或較佳為石英。透明基板504下方的一個光學透鏡 510用於放大激發的螢光的光，而光學透鏡510下方的一個CCD/CMOS感測器陣列520用於接收從螢光層502激發的光。CCD/CMOS感測器陣列52的解析度應為光學透鏡510至少具有微米級的解析度，並且光學透鏡510的放大率應接近x1,000。如果在光罩140上存在有阻擋圖案的粒子，則將存在與來自CCD/CMOS感測器陣列520的圖像相對應上有暗區域。

【00101】原位光罩檢查系統的另一個實施例可以參考第十二B圖，其中提供第二光學透鏡512，使得光學透鏡510和520都可以將從螢光層502激發的光投射到CCD/CMOS。感測器陣列520。第二光學透鏡512可以被設計為透明基板504。請參考圖12C，透明基板506的底部可以被設計為光學透鏡，使得從螢光層502激發的光可以被投射。僅通過光學透鏡510將其傳送到CCD/CMOS感測器陣列520。

【00102】在本發明中，為了提高產量，將較佳在微影系統中使用磁懸浮平台或磁懸浮平台。對於傳統的線性馬達，滑軌是與潤滑油接觸的類型。對於電子束系統，操作環境是在真空下，這種傳統的線性馬達在工作台移動方面存在局限性。可以參考第十三圖的磁懸浮平台的滑軌的截面圖，其中提供了磁懸浮平台600。高導磁軛602被緊固到可動板610，而高導磁板604被緊固到靜態板620。激發磁線圈606使高導磁軛602環繞。當電流流過激發磁線圈606時，從軛602產生的磁力將排斥高導磁板604，從而稍微抬起可動板610。因此，在可動板610與靜態板620之間沒有接觸。通過激發磁線圈606的電流可以被控制為可動板610的高度，因此不需要構造另一個z台。可以將由激發磁線圈606產生的磁場設計為主要位於高導磁板604和高導磁軛602內部，以使漏磁小於地球磁場。因此，磁懸浮級產生的漏磁不會影響電 子束系統中的電子束。在本發明中，磁懸浮平台600可以應用於安裝晶片或金屬光罩。

【00103】因此，本發明包括優於現有微影系統的優點。首先，帶電粒子(例如電子束)的解析度可以達到1.5奈米，如果提供更高的著陸能量，則可以更高。由於與電子相比質量大，其他帶電粒子與電子相比具有更高的解析度。但是，對於微影中的1.5奈米解析度，這足以滿足半導體製造的要求，因為只有四個矽原子的尺寸小於5奈米，並且在小之後可能會有量子效應。

【00104】具有這種高解析度，在傳統的DUV微影系統中不存在由DUV光的干涉引起的OPC問題。因此，金屬光罩上的圖案與光阻層上的圖案相同。那就是原始的設計圖案佈局。

【00105】與傳統的EBDW相比，通過使用金屬光罩，本發明可以提供高的通量。儘管DUV微影系統的吞吐率很高，可以在一小時內處理約250個晶片，但是需要多次構圖來限制整個構圖過程。另一方面，本發明將僅提供一次圖案化過程，並且整個圖案化過程應該與傳統的DUV微影系統競爭。

【00106】與傳統的EUV微影系統相比，用於本發明的技術，例如光阻層和顯影劑，已經成熟並且可以商業獲得。EUV微影中的化學放大抗蝕劑(CAR)問題不會發生在本發明中

【00107】本發明中使用的金屬光罩將被接地並保持在預定溫度，因此與EUV微影系統相比沒有局部高溫問題，在EUV微影系統中，這可能引起圖案變形。

【00108】在本發明中，由於帶電粒子的足夠高的解析度，因此不存在EUV微影系統的隨機問題。微影系統中的曝光過程也更簡單。

【00109】與傳統的NIL相比，由於沒有與光阻層的接觸，該光罩將具有更高的可靠性並具有更長的壽命。

【00110】本發明還可以就地檢查金屬光罩；這意味著可以在本微影設備中檢查光罩。對於EUV微影系統，沒有商業可用的工具來檢查EUV光罩。現在通過使用SEM檢查NIL光罩。根據本發明的微影系統必須在真空環境中操作，並且如果存在專用的光罩檢查工具，則應當將光罩移入和移出真空環境。可能會導致微粒進入掩膜轉移。因此，原位光罩檢查系統和方法將保證微影系統中的光罩狀況和健康。

【00111】為了增加產量，本發明還提供了一種微影系統，該微影系統包括在金屬光罩陣列上的多個電子束。可以通過多個複製光罩來組裝金屬光罩的陣列。

【00112】以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

42‧‧‧光阻層

44‧‧‧基板

132‧‧‧光罩陣列

300‧‧‧電子束微影系統

302‧‧‧電子束

310‧‧‧電子源

320‧‧‧電子光學元件

Claims (10)

1. 一種微影系統，包含：

   一帶電粒子源係提供一帶電粒子束；

   一帶電粒子光學元件用以準直該帶電粒子束到一樣品；以及

   一接地金屬光罩，位於該帶電粒子源與該帶電粒子光學元件之間，其中該接地金屬光罩包含至少一圖案使得該帶電粒子束的一部分被該金屬光罩遮擋。
2. 如請求項1所述之微影系統，其更包含一第一磁浮平台用以承載該樣品以及一第二磁浮平台用以承載該接地金屬光罩，其中上述之接地金屬光罩包含金。
3. 如請求項2所述之微影系統，其中上述之接地金屬光罩的圖案具有一上開孔與較該上開孔大之下開孔，以及一塗布層用以增加該接地金屬光罩剛性。
4. 如請求項3所述之微影系統，其中上述之帶電粒子源為電子源，且該帶電粒子光學元件為遠心。
5. 如請求項4所述之微影系統，更包含一加速器位於該金屬光罩上。
6. 如請求項5所述之微影系統，其中上述之帶電粒子光學元件包含一第一聚光透鏡與一靠近該金屬光罩之第二聚光透鏡。
7. 如請求項5所述之微影系統，其中上述之帶電粒子光學元件包含一線性聚光透鏡，係用以將該帶電粒子束沿一第一方項聚焦，而沿一第二方向準直，其中該第二方向與該第一方向垂直。
8. 如請求項7所述之微影系統，其中上述之線性聚光透鏡包含一維恩過濾聚 光透鏡。
9. 一種原位檢測光罩之系統係位於請求項1所述之微影裝置內，包含：

   一透明基板用以承載該樣品；

   一螢光層塗布於該透明基板上；

   一感測陣列用以接收從該螢光粉激發之光；以及

   一光學元件用以投射該激發光到該感測陣列。
10. 一種用以組裝複數個複製光罩成一陣列光罩於一網狀支撐件，用以支撐該複數個複製光罩，包含：

    一可調整平台用以臨時固定該複數個複製光罩的其中一個，位於該網狀支撐件的其中一開口；以及

    一校正與對準工具用以量測該複數個複製光罩的該其中一個，使得該可調整平台可將該該複數個複製光罩的該其中一個移動到一預定的位置。

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