TW522288B - Electron beam lighographic apparatus, electron gun for an electron beam apparatus, charged-particle beam lithographic apparatus, and method of producing a micro-device - Google Patents
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Description
五、發明説明( 發明背景 1·發明領域 本發明相關於充電粒子光束微 及#於女文〜衣置用的照射系統,以 十於“種照射系統的充電粒子光束 定於用來製作微型裝置的這種 ’、、、’更锊 2·相關技藝討論 冑衣置包含半導體電路。 這::二:可以用在’例如’積體電路(ICS)的製作中。 :光罩提供有對應到此1C個別層的電路圖 =個圖樣可以映照至標的部分(例如,包含一或多個晶 立)在-基質嶋),其已塗抹一層放射線_敏感的 ;:舌:匕劑)。一般’單-晶圓將包含在同-時間連續照射 的相钟標的部分的整個網路。有關微影裝置的更多資訊大 體上可以從,例如,美國專利6,046,792收隼到。 在利用微影裝置的製造過程中,光罩圖樣被映照至基質 上i其至少部分的被一層射線敏感材料(抗活化劑)覆蓋。 在這個映照步驟之前,此基質可能歷經不同的程序,例如 塗底’抗活化劑塗層及軟供烤。曝光後’基質可歷潘其他 的程序,例如後置曝光烘烤(PEB),顯影,硬烘烤及映照 塗塊的測量/檢查。$ 一大群的程序是用#圖樣冑置,例 如1C個別層的基礎。這樣的圖樣過的層可接著歷經不同的 程序,例如蝕刻,離子植入(摻雜),金屬化、氧化、化學 機械抛光等等,所有要完成個別層的。如果需要好幾層, 而這整個程序,或其變化,必須為每一層重複。最後,一 個陣列的裝置出現在此基質(晶圓)。這些裝置接著與另一個 本紙張尺度適财g g家標準(CNS) A4規格㈣χ297公爱) -4- 522288 A7 B7 五 分開,利用例如模子或鋸開,自此個別裝置可貼附在載體 上’連接到引線等等。有關這樣處理的資訊可以從,例如 ’書籍 ’’Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processingn ^ Third Edition, by Peter vanZant, McGraw Hill Publishing Co.5 1 997, ISBN 0-07-067250-4,取得在作為參考。 微影裝置可以一種型態有二或多個基質板台(及/或而或多 個光罩板台)。在這種”多級”裝置此額外的板台可以平行使 用,或是可以在一或多個板台上做準備步驟而一或多個板 台同時用在曝光。雙極微影裝置在,例如,美國專利 5,969,441 及 W0 98/40791 中說明。 電子束(e-束)曝光裝置用在半導體處理的微影中已經超過 二十年。第一個e-束曝光裝置是以高度聚焦光束的快速光 點觀念,光域掃描過目的平面。這種方法中,電子束在掃 描時做調變,如此光束本身可產生微影圖樣。這些裝置已 經廣泛用在高準確度的工作中,例如微影光罩製作,但是 光域掃描模式在半導體晶圓處理中要達成高產量顯得太慢 。這種裝置型態的電子源係類似於電子顯微鏡中用的,例 如聚焦在小光點的光束。 最近’新的電子束曝光裝置已根據SCALPEL(有角度限制 的投射電子束微影舉射)技術加以發展。這個方法中,寬廣 面積的電子束透過微影光罩投射在目的平面上。因為有相 當大面積的半導體晶圓同時曝光,產量可以增加。這個裝 置的高解晰度使之在超精細的線微影上,例如次微米具有 -5- 本紙張尺度地用宁關家標準(CNS) A4規格(210 X 297公爱)
装 訂
線 522288 A7 B7 五、發明説明( ) 吸引力。 SCALPEL曝光裝置中電子束源的需求與傳統聚焦光束曝 光裝置,或是傳統的傳輪電子線微鏡(TEM)或是掃描電顯微 鏡(SEM)的有明顯不同。然而高解晰度的映照仍是首要目的 ,這必要達到相當的高(1(Μ〇〇 μΑ)搶電流以便實現晶圓的 產1。相對低的軸焭度是需要的,例如,1〇2到1〇4 Acm_2sr-1 ,相較於典型聚焦光束源的106到109 Acm-2sr-i。然而,經 過較大面積的光束線必須高度一致,以便獲得所需要的微 影輻射量時限及CD控制。 SCALPEL裝置的顯影已經導向以電子源的顯影,其提 供一致的電子線在相當大的面積上,其有相對低的亮度, 及高放射量(放射量定義為D χ α通常表達為mh〇n χ milliradian的單位其中D為光束直徑而α為發散角度)。傳統 上 先進的電子束源產生放射量0.1-400 micron X milliradian範圍的光'束,而SCALPEL·等類的裝置需要的放 射量在1000到5000 micron x milliradian範圍。傳統的 SCALPEL照射系統設計不是以Gaussian搶為基礎的就是以 柵極控制的搶為基礎的。兩種型態的共同缺點是光束放射 量取決於實際的Wehnelt偏壓,其連結光束電流控制與不 可必免的放射量改變。從系統的觀點,獨立的光束電流控 制以及光束放射量是有好處的。 再者,實際的投射系統輸出量取決於因為充電粒子間的 Coulomb互動造成的’解析度。Coulomb互動引起光束模糊, 其隨著增加光束電流而增加,這限制系統的效能到特定的 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 522288 A7 __________B7 五、發明説明(4 ) 解析度。 基於Coulomb互動可以區別三個分別的效應。第一個是整 體性的’或是平均效應,也稱為整體空間電荷(sc)效應。 整體的SC效應只有引起映照聚焦以及放大倍率改變,如果 電流密度分布在投射行上每個光束橫切面上一致的話。在 這案例中’ SC就像當作理想的負影像鏡片其效應可簡單的 以改變鏡片焦距長度或是相對於高斯平面的影像平面位置 而;k正。第一個效磕也是整體的s c效應,但我們可以產生 々π ‘差,如果光束電流密度特徵是不一致的話,除了上 面的聚焦與放大倍率以外。 第二個效應是隨機空間電荷效應,由在包含離散充電粒 子的力線中粒子互相的Coulomb互動力量的隨機本質造成的 。隨機互動產生光束模糊或是直接的,引起行上粒子移動 的執道偏向,或是間接的,透過境片的色彩像差,藉由產 生粒子邊置分布(所謂的Boersch效應)。 不像可決定性的孥體空間電荷效應,執道移置於 效應均不可以被校正,因為他們是隨機的。只能藉由小心 的設計來控制。 目前需要裝置及技術來控制整體空間電荷引起的像差, 其為高產量投射系統的主控因素(上面提到的第二個效應)。 整體的SC引起的像差可以,原則上,被校正或避免如果系 統的設計在行上的光束的任何橫切面中提供一致電流穷产 特徵的充電粒子的流線力線。在微影及度量衡中用的低與 中電流的光束中,流線力線(也就是,粒子執道並未跨過另 本纸乐尺度適用中國國豕標準(CNS) A4規格(210X297公爱) 522288 五、 發明說明《 2)是不能實現的。這意指不一致的照射密度或電流密度 ,成,例如’在幾個關鍵的平面’例如光罩及晶圓平面 +不必要維持在行中的任何橫切面上n在行的面積 ’其中電流密度變成不一致’空間電荷效應將造 杈糊。 整體空間電荷效應,一般,可以光束公式,py/V3,2,光 束電流I的函數,以及光束電壓V。而空間電荷引起散隹, 其:完整的可校正,也可已是正比於行長度,L,由空間電荷 、兄面動作引起的摈糊’ &光束電流不一致的程度及電流密 度不一致部分行的有效長度Leff,兩者一起定義。 在粒子投射系統中,Koehler照射被用來達成一致的照射 光罩平面的次欄位。Koehler^g射光學透射一群束線從陰極 的任何單一點或是虛擬來源出來到光罩平面中的整個次欄 位。固定大小及形狀的次襴位的投射裝置中,次欄位是用 安裝在平面中光學上與光罩或晶圓平面配對的一或兩個垂 直長方形裝置形成在可變外型系統中。 在電流電子的投射系統中,電子搶有相當大的尺寸,一 致的發射’低焭度陰極,以及適當設計的電極,並提供空 間一致的能量密度(通程式100 keV)電子在特定的角度範圍 中(大約NA/4在成形裝置後以匹配有限的裝置角度大小,其 中N A為數個縫隙)一致地離開來源。應注意到在探針形成 糸統中’使用的是高亮度LaB0陰極的來源以及形成大約數 十微米的狹窄跨接的電極,基本上不一致的Gaussian電流密 度。越小的NA,及越低的光束電流密度不一致,則有越小 本紙張尺度適财關家標準(CNS) Μ規格(顧撕公董) -8 發明説明6( 的整體性SCN引起的模糊,與随機模糊的隨著減少NA而增 加的相反。這是為什麼,早期小N A的粒子投射系統中,及 因而的低產量,主要的考量就是隨機的模糊及鏡片像差。 然而,本發明造成南產量電子投射微影系統使用較高-NA光 孥提供較多的產量。在較高-NA系統中整體空間電荷引起的 像差有比Coulomb隨機互動產生光束模糊更嚴重的問題。 發明概要 因此,本發明導向裝置及方法來控制及/或抑制空間電荷 引起的像差。本發明的一個觀點是導向電子束微影裝置的 :子搶,其有電子發射表面的陰極以及用來連接到加速電 壓電源的陽極以提供陰極與陽極間的電場來加速從陰極射 向陽極的電子,及配置在陽極與陰極間的電流密度特徵控 制柵極(之後也參考微”栅極”及,,控制柵極,,)。此電流密度 特徵控制柵極係組態來提供可產生非一致電流密度特徵之 電子束的電子搶。 本發明的另一個觀點導向電子束微影裝置’其具有上述 的電子搶。 本發明的再另一個觀點是產生半導體裝置的方法,藉由 產生具不—致電流密度特徵的充電粒子光束,以充電粒子 的光束照射光罩,並以來自光罩屮招 木㈢尤皁出現的充電粒子光束的充 電粒子曝光工作片。 本發明的再另一個觀點導向由上述方法製作的微裝置。 圖示簡述 本發明的這此及其他目的及優點p 一久,、也曰汉谈點攸下面本發明的較佳具 本纸張尺度勒视格(210 X 297公釐) '9- ^22288 五 將變得更為明顯及更 、發明說明( 隨貫例詳細說明,併同隨附的圖示, 容易了解,其中·· 明圖1為有根據本發明之電子搶的電子束微影裝置的概要說 圖2為根據本發明之電子搶—般結構性特點的概要說明· 軌:為說明根據本發明電子束微影系統之光學類似的射線 圖4概要說明跨過對應圖3電子束幾個薄片的電流密度: 圖5說明從根據本發明電子搶出來的電子束的希望電:穷 度特徵輸出; ^ 圖6 A-6D為解釋根據本發明電子搶的結構性特點的 說明; ^ 圖7A及7B說明根據本發明較佳具體實例的電流密度特徵 控制柵極的個別上視圖,及橫切面圖; 圖8為根據本發明之電流密度特徵控制柵極的第二較佳具 體實例的橫切面圖示; ' 圖9為根據本發明第三較佳具體實例的電流密度特徵控制 柵極的上視圖; 圖1 〇為根據本發明第四較佳具體實例的電流密度特徵控 制柵極的上視圖;以及 圖11為根據本發明第五較佳具體實例的電流密度特徵控 制柵極的部分上視圖。 較佳具體實例的詳細說明 圖1為的概要說明根據本發明所舉的具體實例製造的電子 -10- 本紙張尺度適财®國家標準(CNS) Α4規格(21GX297公爱) 裝 訂 522288 A7
束微影裝置20。電子束微影裝置2()有一電子搶22、照射鏡 片系統24、架設在光罩固定器上的光罩%、接物鏡系統二 、背聚焦平面濾光器30、透射鏡片系統32、架設在基質固 疋為上的曝光媒體(基質)34以及對齊系統36,以電子束路秤 的順序。曝光媒體34也參考為在這個規範中的"工作片,,從 岔封腔38藉由真泵40維持真空。讀者可以發現傳統 SCALPEL方法及裝置的額外細節,例如在美國專利第 5,〇79,112號及美國專利第5,258,246號。 所例舉的具體實例特別參考電子束。然而,充電粒子的 光束歷經Coulomb互動,不管此光束的粒子是電子、質子、 原子離子、其他這種的充電粒子,或是不同型態充電粒子 的混合。本發明的範疇及精神在要包含充電粒子裝置及方 法,其包含電子束作為充電粒子的實例型態。 圖2的顯不電子搶22額外細節的概要說明。電子搶22通常 有一陰極42、電流密度特徵控制柵極料及一陽極牝。陰極 42熱接觸加熱絲極48,其連接到絲及電源供應⑽。鎢線(例 如)經發現是加熱絲極48的適當材料。陰極42有一電子射出 表面52。最好的,此電子射出表面52是一直徑範圍在〇〇5 到3.00 _範圍内的碟狀。經發現μ電子射出表面52的適 當材料,但本發明並不限制只使用鈕的電子射出器,。柵極 電源供應54電氣的·連接到控制柵極44以及陰極“。一加速 電壓電源供應56電氣連接到陽極46以及陰極〇來提供陰極 42與陽極46間的電場以加速從陰極42的電子射出表面52所 射出的電子。以這個配置,電流形成栅極44的電位是由柵
裝 訂
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A7 B7 522288 五、發明説明(9
極電源54所決定,* Q 亚且不如傳統的Wehnelt設定的案例暑細 出電流的函數。 在電子搶22的勤^Γ + 利作中,在加熱絲極48加熱陰極42並佬楫 陰極42中的電子以+ίό丄$ a 1使付 乂&加運動能量。由加速電壓電源供應56 以及在雷子射Ψ t ~r~ 表面52上的柵極電源供應54所產生士人 電場可有效的讓夯、、龙& θ AA + 7 口 表兄滿此置的電子從陰極42經由電子射出 面52逸出°改變力量及/或間極電源供應54的極性使得電^ 射出表面52上的電場改變’目此改變電子從陰極42的材料 逸出的速率、。—旦電子從陰極42取出,會向陽極46方向加 速:電子之通過由陽極46定義的縫隙以電子束方式逸出電 子搶22;最有效率的曝光’光束的亮度最好限制在少: 10 Acm Si:的數值。這與傳統的掃描電子束曝光裝置相反 ’其通常要儘可能的亮(㈣’例如美國專利 458_號)。從電子搶逸出的電子的運動能量在目前舉例 的應用中通常大約100 keV;然而’本發明未限制在特定的 電子束能量。 圖3說明射線執跡圖對應電子束微影裝置20的部分21在從 電子搶58輸出到晶圓60的切面上,也就是,工作片(曝光媒 體電子束微影裝置2。的部分21通常包含照射系統二及投 射系統64。照射系統62及投射系統64的每—個通常包含附 數個元件’例如靜電的以及/或磁場鏡以及不同的缝隙。在 圖3顯示的具體實例中’照射系統6 2有第一聚光鏡片6 6,成 形缝隙68,遮蔽縫隙70及第二聚光鏡片72。從電子搶輸出 58射出的電子由鏡片66及72聚光來照射光罩74。通過Z罩 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 裝 訂 線 5222S8 A7
通過縫隙78由鏡片80聚光在 74的電子由鏡片76聚光 晶圓60。 圖4概要§兄明代表雷+圭同2 '衣私千東圖3中說明的電子電流密度 ’在運行過電子束幾個瞬間時段。在傳統的scalpel^ 下,接近一致的電流密度分布從電子搶輸出58輸出,如圖4 中標不茶考號碼82的虛線說明的。從電子搶輸出的起妒— 致電流密度82在其抵達晶片76採用不—致的分㈣(比較, 圖3及4)時。本發明’的_觀點是在電子搶的輸出產生電子束 ’如此光束有一電子電流密度特徵Μ,其有不一致的電子 電流特徵。在本發明另一個觀點’此電子搶產生電子電淀 密度特徵86 ’其在此特徵的中心點有比此特徵邊緣小的: 子電流密度。在鏡片76,顯示在圖3中,根據本發明的電: 束電流密度特徵88(114)有實質上—致的分布放射狀的跨過 運行方向的光束。起始的電子電流分布,其在中心凹陷而 在邊緣上突起’因而補償空間電荷效應(也就是,減少空 間電荷引起的像差)根據本發明的—觀點。在本發明的其 他具體實例中’在電子搶輸出的起始電子點流密度分布 實質上完全的補償空間電荷效應,當電子束從電子搶到 工作片時。 圖5說明根據本發明在運行方向中跨過電子搶㈣出上電 子束的光束電流密度特徵。根據本發明一具體實例的電子 搶產生電子束的電流密度特徵在電子搶輸出上光束中心的 電流密度減少而在光東邊緣的電流密度增加,如圖5中的電 流密度特徵90說明約。在本發明的具體實例中,電流密度 本紙張尺度適财關家標準(CNS) A4規格(摩挪公爱)· 五 、發明説明(n 90如圖5中顯示的有凹陷外形。在電子搶輸出上的這種 兒机铨度特徵降低由c〇ul〇mb互動引起的光束模糊,如上面 >主意到的。此電子搶也可以選擇性的產生實質上一致的電 子電流密度的電子束,如果要的話。這樣一致的電子電流 岔度fe例在圖5說明,藉由參考號碼92的虛線。在本發明一 具體實例中,此電子搶可操作來改變,寺的,在實質上 一致的電子電流密度92與凹陷的電子電流密度9〇之間。上 面注意到的特點可以在至少四個示範方法中達成,或是藉 由四個示範方法的組合,架構本發明的具體實例。 在第一個示範方法下,藉由圖2中參考號碼44概要說明的 控制柵極可以形成,以便有如圖6A中概要說明的不平坦表 面。在圖6A的具體實例中,f流密度特徵控制柵極%的栅 極部分94有不平坦的外形,如此柵極部分料的部分較柵極 部分94更為接近陰極98。最好,控制柵極96的柵極部分料 在最接近陰極98的一邊有凸出表面。在此案例中,柵極電 源供應貼附在控制栅極96與陰極98之間,如此控制栅極% 的拇極部分94有相對於陰極98的負電位。控制柵極%的栅 極部分94的中心部分比控制栅極96的栅極部分的外圍部 分更接近陰極98 ’從陰極98的中心區域射出的電子比從外 圍區域的少’因為控制栅極96的栅極部分94的負電位。在 本發明的一具體實例中控制柵極96的柵極部分94有凸面外 形。然而’本發明的範疇包含變動電子射出跨過陰極98, 藉由電流密度特徵控制電極’其有至少一部份比控制柵極 的其他部分更接近陰極98。替代的,控制柵極96的柵極部 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公着] -14- 五 、發明説明(12 4有凸面表面接近陰極%,而一加上的正電壓造成電子 射出激勵在陰極98邊緣上的比陰極98中心 的導致電子束電流密度,其在電子束外緣有比靠近電子束 中心部分大的數值。 第二個示範方法是形成有彎曲外形的陰極100 ,而電流密 度特徵控制柵極102有實質平坦的柵極部分104,如圖6时 U要况明的。要從電子搶獲得不—致的電流密度特徵輸出 ,=的栅極電位加在陰極1〇〇與控制栅極1〇2的栅極部分ι〇4 i陰極1 00中心的部分比陰極i 〇〇的邊緣部分更接近拇極部 刀1 04,造成在中心部分有比邊緣部分更多電子射出的妨 礙,比沒有電壓送到電流密度特徵控制柵極102的柵極部 ^ 104的多。類似的,可以發現在此說明的,本發明的範 疇不限制在如圖6B中說明的陰極特定形狀。在本發明的 - to貝例,陰極1 00有凸面表面最接近控制柵極i 的柵 極部分104。 圖6C說明根據本發明的第三個示範方法。在這個方法中 ,陰極106有複數個部分,其中三個在圖6〇標示為1〇8,其 中每一個有個別可選擇的電壓相對送到電流密度特徵控制 柵極1 12的柵極部分、πο。最好,陰極丨〇6的個別部分彼 此互相貫質上絕緣。送到陰極丨〇6的個別部分丨〇8的電壓可 以等於或不等於陰極106的其他部分。選定電壓Vi,以便 表面114上的電場的大小小於表面118上的電場,在加速 電子朝向控制柵極112的方向上,以便獲得其中在電子搶 輸出的電子束中心部分周圍的電流密度特徵小於在此電 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 522288
發明説明(13 子束邊緣的電子電流密度。圖6〇:概要的說明一示範方法 亚且不應架構為限制陰極1〇6與控制栅極丨12的架構在所 顯示的特定結構。複數個部分1〇8的數目及外形可以根據 特定應用而改變。 圖6Dt兄明根據本發明的第四個示範方法。在這個方法下 ,電流密度特徵控制栅極12〇的柵極部分122有複數個可選 擇的電位送到控制柵極丨2〇的栅極部分122的分別部分。控 制柵極1 20的柵極部分丨22的分別部分彼此互相實質上為絕 緣的。在個方法下,送到、的電位比送到”的更為負,例2 造成有從電子搶射向電子束中心的相較於向電子束邊緣較 低的電流密度的電流密度特徵。圖6D為企圖說明示範方法 的概要說明’並非架構為需要有控制柵極丨2〇的柵極部分 122的特定結構。控制柵極ι2〇的柵極部分122的特定結構可 以根據特定應用加以選擇。 在圖6A-6D中概要說明的四個示範方法也可就所有可能 做排列組合。例如,可以組合圖6八及6]8的特點來包含合適 的陰極及合適的控制栅極。另·一個範例可以包含一人適 的陰極,其有複數個部分可以設定在可選擇的電位差異 ,以及合適的控制栅極。另一個範例可以包含控制栅極 的適當柵極部分,其有可以設定在可選擇電位的複數個 部分。類似的,上述示範方法的其他組合係包含在本發 明的範疇中。 & 圖7Α及7Β說明根據本發明之電子搶的電流密度特徵控制 栅極126及陰極128的具體實例。圖7Α是說明控制柵極126的 -16- 本纸張尺度_中國國家標準(CNS) Α4規格(21GX297公爱) 五、發明説明(14 ) 網狀組態的上視圖。圖7B是對應圖7 A的橫切面圖,說明控 制柵極126在取接近陰極128表面上的凸面形狀。從陰極128 取出的电子並通過控制柵極丨26網狀來繼續形成電子束。一 負電位送到控制栅極126,如此從電子搶輸出的電子束的電 流密度特徵有類似於圖5中說明的凸出特徵。 圖8說明根據本發明的電流密度特徵控制拇極及陰極 "2的另一個具體實例。控㈣柵極13〇有平坦的區域"4,其 顯示在相對於第二平坦部分136朝著電子搶的逸出部分的袖 向上。-相對於陰極132的正電位送到控制柵極13〇,造成 增強電子射出接近控制柵極丨3G的平坦部分136,相較於# 漏⑴30的平坦部分134。這個帽形控制柵極i3Q可以認為 是有最接近陰極1 3 2的凸面表面的控制栅極_個範例。 圖9說明電流密度特徵控制拇極138的另—個具體實例。 此控制柵極"8有第’一柵極部分14〇以及第二柵極部分⑷, 其最好是藉由在其間的絕緣器144彼此絕緣。栅極部分刚 以及栅極部分142每-個用來連接到個別可選擇的電位。此 區域140及142的電位可以選擇為相等或不相等。再者,控 制栅極"8可以是平坦的或是彎曲的。在平坦的控制栅^ ⑽案例中’可以送比到柵極部分14〇更負的電壓到柵極部 分142來獲得在電子搶輸出上的電子束,在光束中心部分有 比在光束邊緣部分更小的電子電流密度。 圖10說明根據本费明之電流密度特徵控制撕極146的另一 個具體實例。圖iO中同中心的圓形線及放射線為定義在其 間的開放空間的結構性元件。控制柵極146的所有結構性2 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱) -17 522288
件可以從具體實例中的傳導材料中選出,其中控制柵極l46 的整個結構性元件固定在相同的電位。替代的,可以選擇 某些結構性元件為電氣性傳導的而某些是絕緣材料,以便 提供複數個電位到控制柵極146。例如,選擇絕緣材料作為 結構元件148及150以及傳導材料作為元件152及丨54允許送 出相同或不同的電位到元件丨52及1 54。在這個具體實例的 一般概念中可以看到有許多的變化及可能性。再者,此控 制柵極146可以是平坦的或是彎曲的。 圖Π說明根據本發明另一個具體實例結構的電流密度特 徵控制柵極156的部分的另一個範例。在這個具體實例中, 控制柵極156有一用高電阻性材料做的基質158。複數個傳 導性’’點”架構及配置在控制柵極156的基質158。複數個傳 導點的兩個分別標示為參考號碼16〇及162。例如164及166 的孔是蝕刻穿透基質158,而傳導材料配置在區域168及17〇 中孔1 64及166的周圍。在圖丨丨說明的範例中,所有的傳導 點貫質上的大小及形狀相同。然而,本發明包含的案例其 中根據所要的應用選擇點的大小及/或形狀。實質上相等大 小的點陣列的優點為製造上的簡化。點t 62及i 6〇的傳導區 域168及1 70分別電氣接觸傳導性通道i 72及丨74。傳導性通 道172及174可以繼續,在基質158的表面上,一直到控制栅 極156的邊緣。控制柵極156的基質158的傳導性點的陣列因 此可以设定每個點到可選擇的電位,其可以相等於或不等-於控制柵極其餘點的電位。再者,上述具體實例中送到控 制柵極的電位可以隨時間改變來產生從電子搶輸出的電子 -18- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(2i〇X297公爱^---—-------- 五、發明説明(16 ) 束的時變電流密度分布。 上述電流密度特徵控制栅極的栅極部分是用電氣傳導的 材料做的。明確的材料則是相當非關鍵性的m 、欽或甚至鋼都被發現是電流密度特徵控制栅極的拇極部 分的適當材料。其他傳導材料及/或合金也是此控制栅極的 柵極部分的適當材料。控制栅極的栅極部分的透明度範圍 在40-90%發現是適當的,其中透明度定義為二維空間除以 整體栅極部分面積。 操作中,%及加熱電源供應_動電流通過加熱絲㈣ ’其由電阻性加熱產生熱來加熱陰極42,其熱接觸此加熱 絲極48(參閱圖2)。加速電壓電源供應56,電氣連接陽極^ 及陰極42,提供陰極42與陽極46間的電場。加在跨控制柵 極44及陰極42的電壓提供電場元件,其增加或減去由加速 電壓電源供應56提供的電場。改變加在跨控制柵極料及陰 極42電壓的強度與極性可以增強或抑制從電子射出表面w 射出的電子數目。控制柵極44是從,例如,上面的示範具 體貫例的圖7A-11中說明的控制柵極126、130、138、 1 5 6的一個選出。控制栅極,結合陰極與加速電壓電源供應 ’取出電子形成電流密度類似圖5中說明的電流密度9〇的電 子束在電子搶22的輸出。電子電流密度9〇或電子電流密度 92可以根據送到控制柵極I%、130、138、146或ι56的電壓 加以選擇。 電子束接著從電子搶22輸出並導向照射系統24(參閱圖υ 。從照射鏡片系統24射出的電子束照射光罩26 光罩26的 " -19- 本紙張尺度咖fig家標準(CNS) Α4規格(21Gx297公釐) 522288 A7 五、發明説明(17 較厚及更密集的區域26的散射電子通過比光罩其他區域的 更強。可以發現到適當光罩結構的額外特點在美國專利編 唬第5,079,112及5,258,240中說明。散射最強的電子由縫隙 艮據 丨大開 〇這 时到 摹26 t子 比根 0 f粒 致。 电束 束 眷照 t充 乞包 %句 I供 厂以 二限 4
Α7 Β7 五、發明説明( 特定參考來使用本發明的此縫隙在製造η 理解這樣的裝置有許多其他的可能應用。例如以清楚的 :作㈣光學系統’詞欲記憶體的導心樣 ‘颂不面板’薄膜磁頭等等。熟練的技術人員可以液- 在替代應用的相關文中,在 务現到, 可被更一般的術語〃基質〃取代。 日日51應 本發明已在本文許多點上精心加以說明,…考 ::概念,’同樣適用於其他的充;粒;微 -有替代的e·光束微影曝光弓錯(職發展出的)利用所謂 的可變軸鏡MVAL)或可變軸浸泡鏡片(VAIL)。這些工具 採用接合被聚焦平面濾光器的散射模版光罩。冑關這些系 統的更多資訊可以收集自例如美國專獅㈣幾⑽ 5,466,_,US 5,747,8 14,US 5,793,Q48 uS 5 532 496。 -另個型怨的e_beam微影裝置(Nikon發展出)在美國專利 US 5,567,949, US 5,770,863, US 5,747,8 19 及 US 5,798,196 說明。 本發明同時適用於這些替代方案。 雖然本發明已苓考示範具體實例加以詳細說明,那些熟 習本技藝的人可以輕易發現許多的修改對此示範具體實例 是可以的’無虛實值得背離本發明的創新教授及優點。所 有的這種修改是要包含在本發明的範嘴中,如下面的申請 專利範圍中定義的。 •21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公爱)
Claims (1)
- Α8 Β8 C8 D8申請專利範圍 1 · 一種電子束微影裝置,包含: 一提供電子束的電子搶; 一用來接收光罩並配置在該帝 及 兒子束路徑中的光罩級;以 一用來接收工作片並配置在 工作片級, 订该光罩的電子路徑中的 -:·, 其中該電子搶包含: 有電子射出表面的陰極, 一配置接近該陰極的陽極, 、去帝麻—+ 该~極與陰極用來連接加 速電壓電源來提供電場在 _ ^ ^ , 努隹4陰極與該陽極之間來加速從 〜陰極射向该陽極的電子,以 田水、己置在。亥陽極與该陰極的電流密度特徵控制柵極並 “連接4拴制柵極電源供應,該電流密度特徵控制柵 極用來與各亥陰極與該陪士 、g %極一起動作來合作產生不一致電 流密度特徵的電子束。 #申月專利圍第1項的微影裝置,其中該電子束接近該 子束u第_電流密度,其小於接近該電子束邊緣 的第二電流密度。 3.如申請專利範圍第丨或2項的微影裝置,其中該電流密度 特徵控制柵極實質上是平坦的。 申明專利範圍第丨或2項的概影裝置,其中該電流密度 特徵控制柵極有一弯曲表面 申月專利ϋ手1或2項的微影裝置,其中該陰極的電 子射出表面實質上是平垣 22- 297 公 裝 訂 卜線 522288申請專利範圍 6 ·如申凊專利範圍第1項 面。 的微影裝置,其中該陰極有彎曲表 7·如申請專利範圍第1項 甘π A人 A 旳碱衫裝置,其還包含栅極電源供 應-电礼連接該電流密度特徵柵極級該陰極。 8·如申請專利範圍第6或 ^ 員的微衫裝置,其中該柵極電源 —U味㈣電流密度特徵控制栅極,以及 ’、中亥包/;,L名度特徵控制栅極在最接近該陰極的該電 子射出表面的一邊上有凸起表面。 9.如申凊專利範圍第6或7頊的 員的微衫裝置,其中該柵極電源 —/、正電位到該電流密度特徵控制柵極,以及 其中該電流密,f特徵控制栅極在最接近該陰極的該電 子射出表面的一邊上有凸起表面。 專利範圍第1或2項的微影裝置,其中該電流密度 特徵控制栅極有實質上平坦的第一表面區域以及實質上 平坦的第二表面區域,兮望- 4第一表面區域在該電子搶的軸 向上相對該第一表面區域的移置。 11 ·如申請專利範圍第1項 貝的锨衫裝置,其中該電流密度特徵 控制柵極有第一表面區域 ^ ^用來在第一電位電氣連接以 及第一表面區域,用在第-堂a 土, , 一電位上電氣連接,該電流密 度特徵控制柵極的該第一盥第― ” ^ 〃、弗一表面區域彼此互相電氣 絕緣。 12.如申請專利範圍第i項的微影裝置,#中該陰極㈣㈣ 電子射出表面區域’每個該電子射出表面區域係用來電 氣連接在個別獨立的可選擇電位以及該陰極複數個電子 -23 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公董) 六、申請專利範圍 射出表面區域的每個實質上彼此互相絕緣。 13·如申請專利範圍第1項 / 罢 微〜裝置,逛包含一配置在該光 罩、、及與该工作片間的兮 扪口亥電子路徑中的投射系統, κ ^射系减係架構級配置來投射該光罩的電子映 像到該工作片上。 70早·幻电于映 14. 一種電子束裝置的電子搶,其包含: 一有電子射出表面的陰極; 一配置接近該陰極的陽極,該陽極與陰極係用來連接 到加f電壓電源供應來提供該陰極與該陽極間的電場來 加速彳文该陰極射向該陽極的電子;以及 ♦、 Μ岔度特徵控制栅極 該電流密度特徵控制 生有不一致電流密度 一配置在該陽極與該陰極間的電 並用來連接到控制栅極電源供應, 柵極用來與該陰極及該陽極合作產 特徵的電子束。 15·如申請專利範圍第14項的電子束裝置的電子搶,其中該 電子束在接近該電子束中^有第_電流密度,其小於接 近該電子束邊緣的第二電流密度。 16. —種充電粒子光束微影裝置,其包含: 一充電粒子源; 7對用來連接到加速電壓電源的電極,該對電極被架 構並配置來接收车其間來自該充電粒子源的充電粒子. 以及 * 該電流 產生有 一配置在該對電極間的電流密度特徵控制栅極, 密度特徵控制柵極架構及配置來與該對電極合作 -24 - 522288不一致電流岔度特徵的充電粒子光束。 17—種產生微裝置蚱方法,其包含: 產生充私粒子光束,其在光束中心區域的充電粒子電 流岔度小於在該光束外圍區域上的; 以5玄充電粒子光束照射光罩,該光罩有該區域定義的 圖樣其散射的充電粒子較該光罩其他區域的強;以及 以來自運行該光罩之該充電粒子光束的充電粒子來曝 光工作片。 -25- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4戒格(210X297公釐)
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