TWI377593B - A charged particle multi-beamlet system for exposing a target using a plurality of beamlets - Google Patents

Description

1377593 101年08月03日修正替換頁: 六、發明說明： ----\ 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一用於帶電粒子多子束系統的投影系統， 舉例來說，用於一帶電粒子多子束微影系統或—檢驗系 統’以及一用於此類投影系統的末端模組。 【先前技術】 近來’大部分商業性的微影系統使用遮罩作為用於曝 露標乾的儲存且重製圖案資料之裝置，舉例來說，具有光 阻塗層的晶圓。在無遮罩的微影系統中，帶電粒子的子束 < 是用來將該圖案資料寫入標靶上。該子束個別地控制（舉 例來說，藉由個別將它們的開關開啟與關閉），以產生該 所需的圖案。對於將高解析微影系統設計成操作在商業上 可接党的生產率，此類系統的尺寸、複雜性以及成本成為 了阻礙。 用於帶電粒子多子東系統之某一種類型的設計顯示在 例如美國專利案第5,905’267號，其中電子射束擴大、準直

且藉由孔洞陣列分成複敫個子束。所得的影像接著藉由縮 小式光電系統而縮小並投影到晶圓上。該縮小式光電系統 將該所有子束-起聚焦且縮小，使得該整組子束成像且在 尺寸上縮小。在此設計中，該所有的子束越過共同的交叉， 其由於該子束中的帶電粒子之間的互相影響而產生了扭曲 以及解析度的下降。 沒有此類共同的交又的設計也已經提出 地聚焦且縮小《然而 該子束個別 ▲此類系統建構成具有龐大數量的 4 1377593 _______ - 101年08月03日修正替換頁 子束％，提供用於個別控制每一個子束之複數個透鏡變得 s 沒有用處。該龐大的個別控制透鏡之建構使得系統變得複 雜’且該透鏡之間的間距必須足夠以允許每一個透鏡的必 要構件之空間，且允許通至每一個透鏡的個別控制訊號之 通道。此類系統的較高光學圓柱之高度造成許多缺點，舉 例來°兒維持真空的增加體積，以及增加用於該子束的長 路徑’例如由該子束漂移所造成之準直錯誤的影響。 【發明内容】 _ 本發明試圖去改善該已知系統並使用複數的子束藉由 提供用於曝露標靶的帶電粒子多子束系統來對付此=問 題，忒系統包含一第一薄板，具有複數個孔洞形成其上， 具有複數個靜電投影透鏡系統形成在該孔洞的位置，致使 每個電子子束通過對應的投影透鏡系統。該孔洞具有充分 均勻的佈置與尺度，以利用共同控制電壓能使該子束聚焦 至该標乾表面上。 該投影透鏡系統和共同聚焦電壓最好包括所有將子束 聚焦到該表面的聚焦裝置。該投影透鏡系統最好藉共同控 制信號控制以將該電子子束聚焦至該表面而未更正個別= 子子束之焦點或路徑。每個電子子束由投影透鏡系統聚焦 在-聚焦長度，以及在該投影透鏡系統形成處之孔洞的佈、 置和尺度是控制在一容忍值’其足以利用共同控制電屋能 使該電子子束聚焦以達成聚焦長度佳於〇 〇5%的均勾性。 在一較佳實施例中，將該投影透鏡系統以標稱間距隔 離’並且每個電子子束由投影透鏡系統聚焦以於該標乾表 5 1377593 101年08月03日修正替換頁- 面上形成一光點，其中該孔洞的佈置和尺度是控制在一容 忍值，以達到小於該標稱間距〇·2%的該表面之光點的空間 分佈變化。在某一實施例中，將該孔洞基本上為圓形並具 - 有一標稱直徑’以及其中該孔洞之直徑落在該標稱直徑之 正負0.2%的一容忍值内。 該系統最好包括第二薄板，該第二薄板具有複數個孔 祠形成於其上，該孔洞對應於形成於第一薄板之孔洞，其 中，該靜電投影透鏡系統形成在該第一和第二薄板對應孔 洞之位置。該系統最好包括調節裝置，其包括一系列的偏 籲 轉器，其中’每一個偏轉器適於用於將子束偏轉以遠離它 的路L，以及藉έ玄偏轉器用於停止子束偏轉之子束停止陣 列。 _在另個觀點，該發明提供了一種用於曝露標乾之帶 电粒子夕子束系統，該系統包括產生複數個電子子束之裝 XXJ3 至 >、個具有複數個孔洞形成於上之薄板，以及形成 在該孔洞位置上之複數個靜電投影透鏡系統，致使每一電 子子束通過其對應之投影透鏡系統。該靜電投影透鏡系統 φ 错共同電子訊號控制以將電子子束聚焦於表面而未更正個 別電子子束的焦點或路徑。 【實施方式】 下來本發明的具體實施例描述是僅以範例的方式並 參考圖式而提出。 段/ I於'又有所有電子子束的共同交又之電子射束光 予糸統’顯示帶電粒子多子束微影系統之具體實施例的概 6 1377593 要圖。該微影系統描述在例如美國專利 im^，084,414以及7，129,502號，藉此其整體併入 =為，考資料，該整體讓渡給本發明的擁有者。在顯示 :二1的具體實施例中，該微影系統包含電子源」以產生 二二：_〇、擴大的電子射束⑼。射束能量較佳 地疋，准持在大約U1G千電子伏特的相對低的範圍。為了 達到此，加速電壓較佳為低，該電子源相對於 的標靶較佳維持在大約·丨至_1()千、、 电立 用其他設置。 料之間’不過也可以使 來自於電子源i的電子射束2〇穿過雙八極2以及隨後 :直擊用來準直電子射束Μ 則里擊在孔㈣列4上，該孔洞陣肋擔部份射束，且允 1=個子束21穿過孔洞陣列4。該孔洞陣列較佳地包含 -有通孔的缚板。因此，產生複數個平行電子子束2卜系 束21’較佳為大約1Moo至！，_扇個子 :二過也有可能使用更多或更少的子束。需注意的是， 八他已知的方法也可以使用來產生準直的子束。 複數個電子子束21穿過聚集透鏡陣列5，其聚焦每一 個電子子束21在子束阻斷器陣列6的平面上 ：“ 器陣列6較佳地包含複數個阻 阻断 個或多個電子子束21。 ’、母I可以偏轉一 i” =’電子子束21進入末端模組7。末端模組7較佳 疋建構成可插入' 可替換的單元，其包含各種構件。在 此具體貫施例中’末端模組包含子線停止器陣列8、子束偏 7 1377593 101年08月03日修正替換頁 轉器陣列9以及投影透鏡配置1 〇， ^―—：- i ，不過不是所有的這些都 需要包含在末端模組中，且他們可能會因此而配置困難。. 在其他功能之中，該末端模·组7將會提供大肖刚至5〇〇 倍的縮小，較佳是盡可能的大’例如在大❸3〇〇至5〇〇倍 的範圍間。較佳地，該末端模組7偏轉子束，如下所述。 在離開末端模組7之後，子束21撞擊在位在標靶平面上的 標靶11的表面上。對於微影應用，標靶通常包含晶圓，其 提供帶電粒子感光層或光阻層。

在末端模組7中，電子子束21首先穿過子束停止器择 列8。此子束停止器陣列8大幅地決定子束的起始角度^ 此具體實施例中’子束停止器陣列包含用於允許子束穿纪 車列°在基本形式中，子束停止器陣列包含提供超 的，板’《也可以使用其他形狀，但典型地使用圓死 由々在某—個具體實施例中，該子束停止器陣列8的基核 ^曰圓而形成規律間距通孔的陣列，且可以塗覆金屬表 為並不會形成.自然氧化表體實施例中，該金屬 (CrM〇)。 纟層的類型，舉例來說，鉻銦 在某一個具體實施例中 與子炭阻n , J中通過子束停止器陣列8者會 、 P斷裔陣列6的元件車言。兮三土 ..,L 件旱直该子束阻斷器陣列ό以 及子束停止器陣列8 一也 人 通過。如果子炭 冑子束21或讓子束21 木卞來阻斷盗陣列6 ;*尸， 偈轉子束，其將不會穿過在 子束停止器陣列8 66 #4·由 w牙1Q社 陣歹"的基板所阻斷……千束曰被子束侉止器 仁如果子束阻斷器陣列6沒有偏轉 8 1377593 101年08月03日修正替換頁 • v/v /g M ir^JL· :束且：：束接著將會穿過在子束停止器陣 洞，且接者將會入射在標u的表面而成為_光點。 然後’該子束穿過子束偏轉器陣列9,其提供用於在X 二方向偏轉每一個子束21，其基本上垂直於未經偏轉 ^的方向。然後，子束穿過投影透鏡配置H)且投影 在標乾平面的標乾Π(通常為晶圓）之上。 又❼ 縣上的投影光點之中及在投影光點之間的電 電何的-致性和同質性，且因為子束停止器 幅地決定射束九 徑較佳A 束停止器陣列8孔洞的直 …於子束料子束停止11 p車列的直#。在-個具 體貫施例中，2 , ’、 2。微乎… 陣列8的孔洞具有範圍在5至 I卡的直徑’而描述在具體實施例中之撞擊在子束停止 盗列8的子束21的直徑典型地範圍大約在 “範例中，子束停止器陣列8的孔洞直徑限：二 :=(該子束是在3。至75微米的範圍之直徑值中）， 至W微/ Μ微米的範圍的上述值之中，且較佳的是在5 過子束/止的/圍中。以此方式，僅允許子束的中心部分穿 部分呈二列8,以投影在標1^ U之上。子束的中心 此類均句的電荷密度。藉由子束停止器陣列8的 組7 、周圍區域之切除也大幅地決定在系統的末端模 個具體實的電流總量。在- 其造益陣列8的孔洞是圓形的， /、有共同地均勻的起始角度之子束。 圖2詳細地顯示末端模組7的具體實施例，顯示了子 9 1377593 101年08月03日修正替換頁- 束停止器陣列8、子束偏轉器陣列9以及投配置1〇，— 投影電子子束在標靶11上。子束21投影在標靶丨丨上，較 佳地是產生直徑大約在10至30奈米的幾何光點尺寸，且 更佳的是大約20奈米。在此類設計中，投影透鏡配置1〇 較佳地提供大約100至500倍的縮小。在此具體實施例中， 如圖2所不’子束2 1的中心部分首先穿過子束停止器陣列 8 (假設此並沒有被子束阻斷器陣列6所偏轉）。接著，子 束穿過子束偏轉器陣列9的偏轉器或配置在隨後形成偏轉 系統之偏轉器組，子束21隨後穿過投影透鏡配置1〇的光 痛 電系統並終於撞擊在標靶平面中的標乾n上。 在具體實施例中（如圖2所示），投影透鏡配置丨〇具 有3個薄板12、13、14依序配置，其用來形成靜電透鏡陣 列°該薄板12、13、14較佳地包含具有孔洞形成於其中的 基板。孔洞較佳地形成為穿過基板的圓形孔，不過也可以 使用其他形狀。在某一個具體實施例中，使用半導體晶片 工業所热知的程序步驟而可以藉由矽或其他半導體而形成 基板。舉例來說，該孔洞可以使用半導體製造工業所熟知 的微影或银刻技術而方便地形成在基板中。所使用的微影 和姓刻技術較佳地是控制為足夠精確，以確保孔洞的位 置尺寸以及形狀之均勻性。此均勻性容許必要條件的排 除’以個別地控制每一個子束的焦距和路徑。 在孔洞位置的均勻性（即在礼洞之間均勻的距離（間 距）與在基板表面上的孔洞之均勻配置）容許建造具有密 集地擁擠的子束項之系統，其在標靶上產生均勻柵格圖 10 1377593 101年08月03日修正替換頁 案在一個具體實施例中，在孔洞之間的間^是在5〇至5^ 微米的範圍》間距的誤差較佳是1〇〇奈米或是更少。再者， 在使用複數個薄板項之系統中，在每一個薄板中對應孔洞 疋準直的。在薄板之間的孔洞之非準直會造成延著不同軸 的聚焦長度的差異》 孔洞的尺寸之均勻性可以使形成在孔洞位置上的靜電 投影透鏡均勾。透鏡尺寸的誤差會造成在聚焦、中的誤差， 使得一些子束將會聚焦在標靶平面上而其他的子束則不 會。在一個具體實施例中，其中孔洞的尺寸在5〇至15〇微 米的範圍，財的誤差較佳| 1〇〇奈米或是更少。 孔洞的形狀之均勻性也很重要。在使用圓形孔處，圓 形孔的均勻造成經產生的透鏡的聚焦長度在兩軸是相同 的0

基板較佳地是塗覆電導體塗層，以形成電極。導體塗 層較佳地是在每-個基板上形成單—電極，並覆蓋在薄板 的兩面之孔洞的周圍以及孔的内部。舉例來說具有導體 天然氧化物的金屬（舉例來說’鉬（m〇lybden_))是較 佳地使用半導體製造工業所熟知的技術而用在㈣在薄板 的電極。電壓施加在每一個電極，以控制形成在每一個孔 洞位置的靜電透鏡之敎。針對完整的陣列，每一個電極 藉由單一控制電壓所控制。因此，在顯示三個電極透鏡的 具體實施例令’將會僅有代表所有數千個透鏡的三個電壓。 圖2顯示分別具有電壓Vl、V2' V3的薄板η、η、 14施加至他們的電極 14 在薄板12、13之間和薄板13 1377593 101年08月03日修正替換頁· 之間的電極之壓差產生靜電透鏡在薄板的t個— 置。此孔洞的陣列之每一個位置產生「垂直」靜電透鏡組， . 其互相準直、產生投影透鏡系統的陣列。每一個投影透鏡 ：

系統包含形成在每一個薄板孔洞的陣列的相對點之靜電透 鏡組。形成投影透鏡系統的每一個靜電透鏡組可以被認為 成單一有效投影透鏡，其聚焦且縮小一個或多個子束，且 具有有效聚焦長度以及有效縮小。在僅使用單一薄板的系 統中’單一電壓可以與接地平面相連接而使用，使得靜電 透鏡形成於薄板的每一個孔洞的位置β I 孔洞的均勻性之變化將會造成形成在孔洞位置的靜電 透鏡之變化。孔洞的均勻性造成均勻的靜電透鏡。因此， 三個控制電壓V1、V2、V3造成均勻靜電透鏡的陣列，其 聚焦且縮小許多電子子束2 1。靜電透鏡的特性是由三個控 制電壓所控制，使得子束的聚焦和縮小的總量可以藉由控 制這些三個電壓而控制。以此方法，單一共同控制訊號可 以用來控制靜電透鏡的整個陣列，以用於縮小和聚焦非常 =里的電子子束。共同控制訊號可以提供給每一個薄板或 籲 提供為在兩個或多個薄板之間的壓差。用於不同的投影透 鏡配置的薄板之數量會改變，且共同控制訊號的數量也會 改變。其中孔洞具有足夠均勻的佈置和尺度，這樣可以使 用一個或多個共同控制訊號來聚焦電子子束且縮小子束。 因此在圖2中的具體貫施例，包含三個控制電壓v丨、V2、 之一個控制訊號是用來聚焦和縮小所有的子束2 ^。 技衫透鏡配置較佳地形成所有用於聚焦子束至標靶表 12 1377593 101年08月03日修正替換頁 所有水，’，、工具。此可能藉由投影透鏡的均勻性而製 造，其提供足夠的均勻性來聚焦和縮小子束，使得沒有需 要校正個別電子子束的焦距及/或路徑。藉由簡化系統的建 構、簡化系統的控制與調整’此相當地減少了整體系統的 成本與複雜度，且大幅度地減小了系統的尺寸。 在某一個具體實施例中，在投影透鏡形成處之孔洞的 佈置和尺度是控制在一容忍值’其足以利用一個或多個共 同控制訊號使電子子束聚焦，以達成聚焦長度佳於0.05%的 句勻性β玄技衫透鏡系統以標稱間距（⑽爪丨⑽丨pitch )分隔， 且將每一個電子子束聚焦以在該標靶表面上形成一光點。 在該薄板之孔洞的佈置和尺度較佳是控制在一容忍值，以 達成i於4 “稱間距〇 2 %的該標把表面之光點之空間分佈 的變化》 忒投影透鏡配置1〇藉由薄板12、13及14彼此接近湊 緊設置而精巧’因此’儘管在該電極上使用相對較低的電 壓較於通常使用於電子射束光學的電壓），但它能產 生非常高的電場。這些高電場產生具有小焦距距離之靜電 投影透鏡，因為對於靜電透鏡來說，聚焦長度可以藉由射 束能量除以電極之間電場強度之比例而估計。在這方面， 千伏特/毫米先例能夠達到，目前的具體實施例適用於該 第一薄板13和第三薄板14之間的電位差較佳地是在25至 5〇千伏特/毫米範圍内。這些電壓νι、v2和v3較佳地設 置\使彳于在該第二和第三薄板（13、14)之間電壓差異大於在 β第-和第二薄板（12、u)之間電壓差異。這樣造成了形成 13 1377593 101年08月03曰修正替換頁- 在薄板13、14之間的較強透鏡’使得每個投影透鏡系統的 有效透鏡平面位於薄板13、14之間，如圖2所示，在透鏡 打開時，藉由在薄板13、14之間曲、虛線所示。配置有效 透鏡平面接近該標靶，並使該投影透鏡系統具有一較短的 小焦長度。為簡潔起見，它進一步指出，雖然顯示於圖2 之子束自子束偏轉器陣列9聚焦，但子束21聚焦的更準確 地代表是顯示於圖3 B。 »亥電極電壓V1、V2和V3是較佳地設置，使得電壓v2 為較電壓vi接近電子源i的電壓，造成在子束21中的帶 _ 電粒子減速》在某一具體實施例中，該標靶是在〇伏特（接 地電位），並且相對於該標靶的電子源大約是^千伏特， 電壓VI約是-4千伏特，以及電壓V2約是_4 3千伏特。相 對於標靶的電壓V3大約是〇伏特，其避免了在薄板14與 標靶之間的強電場，但如果標靶表面形貌不是平坦，其可 能引起子束的擾亂。在薄板（和其他投影系統的組件）間 的距離較佳為小。藉由這個配置，達到聚焦式和縮小式投 影透鏡，且降低在子束_經提取的帶電粒子的速度。隨著 電壓約為-5千伏特的電子源，藉由中央電極（薄板〗3 )將 帶電粒子減速’並隨後藉由在接地電位具有一電壓之底部 電極（薄板1 4 )加速。這種減速允許在電極處使用較低電 場，而仍達到用於投影透鏡排列之所渴望的縮小和聚焦。 具有控制電壓Vi、V2和V3之三個電極的優點（而不^如 以往系統所使用只有具有控制電壓V1# V2之兩個電極） 是這子束聚焦的控制將在從該子束加速電壓之控制的一此 14 101年08月03日修正替換頁 , ——η w ” j·多-正 範圍解耦。古女姑± ~ . _ 整在電# / 發是因為投影影透鏡&可以SITS' 整。因此，：和V3之間電壓差而未改變電壓VI來進行調 變，使得加=1/1和源電麼之間的電壓差基本上保持不 之準直結果。、电屋基本上保持值定’減少於圓柱的上部份 圖2也垅明在γ方向上藉由子束偏轉器陣列9偏轉子 束卜圖2說明該子束的偏轉從左至右。在圖2之且 :例，顯示用於-個或多個子束通過之在子束偏轉器陣列9 ’並在孔洞相對兩側上提供電極，該電極提供電 =V和·ν。於電極上提供一個電位差使得通過孔洞的子束 :子束們偏轉。動態地變化該電壓（或電壓的標誌）將允 5子束以掃描方式在此γ方向上掃過。 以猫述於γ方向的偏轉之同樣的方式，在X方向的偏 可於之後及/或之前進行（於圖2的χ方向是進出紙張 的方向）。在該具體實施例的描述中，當基板使用掃播模 組或掃描階段而轉換到另一個方向，可使用用於掃描在基 板表面上的子束之某一偏轉方向。轉換方向較佳地是轉換 至Υ方向並與χ方向一致。 如上所述，關於該末端模組7的偏轉器和透鏡的彼此 配置不同於在粒子光學技術中的共同期待。共同來說，偏 轉器是位於投影透鏡後’使得聚焦是首先完成，然後將該 聚焦之子束偏轉。如圖2和3中項之系統，首先偏轉子束 然後聚焦之’結果該子束進入投影透鏡的離軸且位於與該 投影透鏡的光軸相關之角度。熟知該領域之技藝人士；:； 15 1377593 101年08月03曰修正替換頁· 顯了解’之後的配置可能在經偏轉的子束I引起相一'— 轴像差。 用於微影之該投影系統的應用令，子束應聚焦和定位 於具有十倍奈米的光點尺寸之超高精確度，具有準確的奈 米尺寸和奈米程度的準確位置。發明人察覺到，偏轉聚焦 之子束（例如遠離子束之光軸數百奈米）將很容易會導致 失焦的子束。為了滿足此精準度要求，這將嚴重限制了偏 轉器的總量或子束會在標靶丨1表面上迅速變為失焦。 如上文所討論的，為了達到該投影透鏡配置使用在微 馨 影系統的目的，該投影透鏡系統的有效聚焦長度是短的， 並且s亥投影透鏡系統的透鏡平面是以非常接近標靶平面而 定位。因此，在用於子束偏轉系統中之投影透鏡和標靶平 面之間很少有剩餘空間》發明人認知到，任何偏轉器或偏 轉系統應設於投影透鏡之前，該聚焦長度應該是如此有限 的規模，儘管以這樣的配置會發生明顯的離軸像差。 此外顯示於圖1和2之子束偏轉器陣列9上端和投影 透鏡配置10下端之配置允許子束21的強大聚焦，特別是籲 在每個投影透鏡系統聚焦成唯一的子束（或少數的子束） 項之系統下，允許子束減少尺寸（縮小）至少大約ι〇〇倍， 較佳地是大約350倍。系統中，每個投影透鏡系統聚焦成 -群子束’較佳地是10到100個子束，每一個投影透鏡系 統提供至少約25倍的縮小，較佳為約5〇倍。這種高度縮 小還有另-個優勢：在該投影透鏡配^ 1〇 (上端）大幅減 少前，關於對孔洞和透鏡的精準度的條件，從而以更低的 16 1377593 成本建構微影裝置。這種配置之另一個優^T¥^ 的圓柱長纟（高度）可以大幅減少。在這方面，它也傾向 縮小該投影透鏡的聚焦長度和增大縮小_ 1 個有限高度的投影圓柱，較佳為從縣至電子源小於i公 尺’而且更好地高度約纟150纟7〇〇毫米之間。這種且有 短的圓柱設計使得微影系統易於安裝和容納，纟由於:限 的圓柱高和較短的子束路徑，其也減少了單獨子束的漂移

景’響。較小的漂移降低子束準直問題，並達到了較為簡單 :節省費用的設計以使用。自是，這樣的配置出現了末端 模組的各個組件上的額外需求。 糟由定位於投影系統上端的偏轉系統，該偏轉子束將 不再通過於其光軸之投影系統。因此，當偏轉時，聚焦在 標靶平面之未偏轉的子束將對標靶平面失焦。為了限制由 於子束的偏轉的失焦之效果，在某一具體實施例的末端模 中子束偏轉器陣列9盡可能接近投影透鏡配置1 〇定 ^ 以這種方式，當偏轉的子束通過投影透鏡陣列，其仍 將相對地接近其未偏轉之光軸。較佳地，子束偏轉器陣列 定位在自投影透鏡配置i 〇約〇至5毫米，較佳地是盡可能 接近同時保持與投影透鏡的隔絕。在實際的設計上，為適 應線路，可使用05毫米之距離。另一種具體實施例還提供 了另—種裝置來解決這一問題’參考圖5於下方描述。 以如上所述的配置，投影透鏡配置1 〇的主要透鏡平面 較佳為位於兩薄板1 3和I4之間。根據該上述之具體實施 例’在系統中帶電粒子的總能量是保持相對較低，如前所 17 1377593 101年08月03日修正替換頁 提及。例如，對於_電子射束來說，能量較佳地是可達約 千伏特的範圍。以這種方式，減少在標靶產生的熱量。 然而’由於帶電粒子的如此低的能量，系統中之色差增加。 這就需要特定的量測來抵消這不利的影響。其中之一是已 經提到的在投影透鏡配置1 〇中之相對較高的靜電場。高靜 電場導致形成具有低聚焦長度之靜電透鏡，致使該透鏡具 有低色差。 色差通常與聚焦長度成比例《為了減少色差並提供到 標乾平面的電子射束之適當投影，該光學系統的聚焦長度 謂 是較佳地限制於一毫米或更少。此外，根據本發明，該投 影透鏡配置1 〇之最後薄板14是非常薄，以確保小的聚焦 長度而沒有位在透鏡内之焦點平面。薄板14的厚度較佳為 在約5 0至2 0 0微米的範圍内。 由於上述提及之理由，保持加速電壓相對較低是所希 的’以獲得相對強的縮小，並盡可能將像差保持為低《為 了滿足這些相互矛盾的要求，構想具有該彼此定位密切之 投影透鏡系統的透鏡的配置。這一新概念要求投影透鏡的 讀 較低電極14，其較佳地提供成盡可能接近標靶平面，且具 有偏轉器較佳地是位於投影透鏡前之效果。藉由末端模組7 之配置以減輕所造成的像差的另一種量測是將該子束偏轉 器陣列9和投影透鏡配置1 0以相互最小距離定位》 如上所述，圖3 A說明了在透鏡陣列的相互距離是一個 南度微型化的性質。在這方面，在薄板12和13之間的相 互距離dl和d2是如同薄板13厚度的同一程度大小。在一 18 1377593 __ 101年08月03日修正替換頁 較佳具體實施例t，厚度dl和d2是約在200微 1- ： 範圍。標靶平面至最後薄板14的距離d3較佳為小於距離 d2以允許用於短聚焦長度。然而，需要在薄板14較低的表 面和晶圓的表面之間提供最小距離，以提供用於晶圓機械 運動的配額。在目前示範的具體實施例中’距離们約在5〇 至100微米。在某一具體實施例中，d2約為2〇〇微米並 且d3約為5〇微米。這些距離是相關於該電壓v丨、和 V3，以及於薄板12、13和14的透鏡之孔洞18的扣大小， ® 以允許經偏轉的子束通過，同時將一或多個子束聚焦。 在如說明之末端模組7的設計中，薄板12、13和14 之透鏡孔洞之直徑d4是大於子束停止器陣列8的同軸準直 孔洞數倍之直徑，其中較佳地具有約5至2〇微米之直徑。 直徑d4較佳是在約50到150微米的範圍。在某一具體實 %例中’直徑d4是約1 00微米並且子束停止器陣列之孔洞 直徑約1 5微米。

曰此外，在目前的設計中，薄板13的中央基板有著最大 厚度，較佳為約5〇到则微米的範圍。用於薄板Η的基 板厚度相對疋車父小，較佳為約5〇至3〇〇微米，並且用於薄 板」4的相對是最小，較佳為約50 S 200微米。在某一具 體實施例’用於薄板13的基板厚度約是200微米，用於^ 約疋150微米’而用於14約是150微米。 :據圖3A之具體實施例’圖3B說明了透鏡的實際聚 焦效果，通過_ tg ,, 項所胡的光線追蹤（traced ray )說明投贅 透鏡配置1 〇的：?丨^ ^同18的截面。這張圖片說明了在 19 Ϊ377593 101年08月03日修正替換頁. 實施例中投影透鏡配置丨〇的實際透鏡平面是在薄板丨3和 14之間。還應該指出’在此設計中位於最下層薄板1 4和標 · 靶平面1 1之間的距離d3應該是非常小的以允許短的聚焦 -· 長度。 . 圖4是薄板12、13或μ其中之一的透視圖，其中較 佳地包括基板19、較佳的材料（諸如矽）以提供孔洞18。 糟由在孔洞18的直徑d7約一倍或半倍之鄰近孔洞中心之 間的相互距離P (間距），孔洞可排列成三角（如圖所示） 或四方或其他合適的關係。據某一具體實施例，薄板之基修 板可此是約20至30平方毫米，較佳為位在他們整個面積 上之固定相互距離。在某一個具體實施例，基板約是26平 方毫米。 。玄子束的總電流需要達到一個特定的產量（即每小時 曝露特定數量的晶圓），其取決於所需的劑量、晶圓的面 積矛門接時間。於此射出干擾限制系統中所需要的劑量取 决於所需的特徵尺寸和均句&，以及射束能I等其他因素。 使用電子射束微影，以在光阻中獲得一定特徵尺寸（ 建尺度或CD) ’ 一定的解析度是必要的。這項解析度是 三個貢獻所決定：射束尺寸、光阻中的電子的散射，和

酸擴散結合之二次電子平均自由路經。這三個貢獻以平方 關係加成以決疋總光點尺寸。這三個貢獻的射束尺寸和散 射取决於加速電壓。為解決在光阻的特徵，總光點尺寸應 為如所希的特·德·ΡΑ γ 、 ，Μ ’ 尺寸（CD)的同一裎度等級。於實際應用 上不僅在CD而且也對CD的均勻度是非常重要的，並且這 20 1377593 101年08月03日修正替換頁 最後一項要求將決定實際需要之光點尺寸j----- • 冑子子束射束系，统的最大單1束流取決於光點尺 寸。對於小的光點尺寸來說，流也是非常小的。為獲得一 個良好的CD均勻度，所需要的光點尺寸將限制單一射束流 以遠遠低於所要求的獲得高產量之流。因此，需要大量: 子束（對於每小時10片晶圓的羞量，子束通常超過1〇〇〇〇 個）。對於—個電子射束系统，通過某—透鏡的總電流藉 由庫侖相互作用力（coui〇mb interacti〇ns)限制，使射束= *有限數量可以通過某一透鏡及/或某一交又點發送。這一結 果意味著，在高通量系統中之透鏡數量也需要增大。 在所述的具體實施例中，達到了大量低能量射束的非 常密集的配置’使得在尺寸上複數個子束可裝入面積可比 付上典型的晶圓曝露區域的尺寸。 該孔洞的間距較佳為盡可能小，以在—小面積上盡可 能創造許多靜電透鏡。這使得高密度的子束成為可能，並 降低了必須跨越標靶表面掃描的子束之距離。然而，由於 鲁孔洞之間的短距離，以及藉由鄰近透鏡的邊緣區域所造成 的可能像差，當薄板變得太脆弱時，減少用於一孔洞的給 定口徑尺寸之間距是藉由生產和造成的結構問題所限制。 圖5是一個偏轉器替代設計的說明，其意圖進一步減 輕末端模組7配置的影響。藉由這設計，即使當子束偏離 時，凡成子束21通過投影透鏡配置10之有效的透鏡平面 的中心部分。在這種方式下，藉由通過投影透鏡配置10偏 轉所造成的球面像差為最低。這設計的一項重要的改善 21 1377593 是：增加可使用的偏轉總量 到損害。 101年08月03日修正替換頁· 而光點尺寸的解析度不會受

根據圓5的替代性設計，兩個偏轉器％及9b 一前一後 地定位於其電極上之每—個相對的電M。對偏轉目的，在 每個偏轉器9a及9b上之這些電廢的標示是同時接通。在投 影透鏡配置10的有效透鏡平面之偏轉子束21的中心（且 靠近投影系統的光轴），是藉由微調距離d5與相互距離d6 結合的偏轉角度的比例實施’距離d5是在偏轉器9b及投 影透鏡配置H)的有效透鏡之間，距離在兩個偏轉器 9a及9b之間，並且在電極上施加電壓。電極％及外的電 壓以這方式相互改變’所以子束21的中心點是在投影透鏡 配置10的光學平面上，並且跨越投影透鏡系統的光轴（在 圖5中顯示為一個圓點虛線）。因此’第—偏轉器％以一 角度阿法（aipha) i將子束21自光軸偏離，並且偏轉写扑 將子束21以一角度阿法2偏轉回相反 當子束21通過投影透鏡配置1〇的有 轉了一個角度阿法3。 的方向。這樣一來， 效透鏡平面，子束偏 本發明已藉參照上文的某些具體實施例所討論。將體 <到，這些具體貫施例容許於此技藝領域中眾所周知的各 種形式的修改和替代而未違背本發明的精神和範疇。因 此，雖然已於特定的具體實施例中說明，這些僅是=子且 未限制本發明的範疇，其由隨附的申請專利範圍所定義。 【圖式簡單說明】 本發明的各種觀念已參考顯示在圖中的實施例而進 22 101年08月03日修正替換頁 . 步地解釋，其中： -- ·· 圖1疋帶電粒子多子束微影系統之範例的簡化概要圖； . 圖2疋圖1微影系統的末端模組的簡化概要側面圖； 圖3 A疋圖i末端模組的投影透鏡中的透鏡陣列之電壓 及共同距離的側面簡化概要圖； 圖3B概要地闡述在子束上之圖2的投影透鏡效應，以 垂直剖面圖顯示。 圖4疋圖2的投影透鏡的透鏡陣列的基板之透視圖。 • 圖5疋末端模組偏轉系統的另一具體實施例剖面圖之 概要呈現。 【主要元件符號說明】 1 電子源 2 雙八極 3 準直透鏡 4 孔洞陣列 5 聚集透鏡陣列 6 子束阻斷器陣列 7 末端模組 8 子束停止器陣列 9 子束偏轉器陣列 9a 偏轉器 9b 偏轉器 10 投影透鏡配置 11 標靶 23 1377593 12 薄板 13 薄板 14 薄板 18 孔洞 19 基板 20 電子射束 21 子束 dl 距離 d2 距離 d3 距離 d4 直徑 d5 距離 d6 距離 d7 直徑 VI 電壓 V2 電壓 V3 電壓 P 距離（間距） 101年08月03日修正替換頁·.

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Claims (1)

1377593 ·* 101年08月03日修正替換頁 七、申請專利範圍： ^〗· 一種使用複數個子束曝露標靶之帶電粒子的多子束 系統，該系統包含： 用於產生複數個電子子束的系統； 帛…第二和第三投影透鏡薄板，每個薄板具有複數 個孔洞排列形成於其上並且每個薄板具有適用於接收控制 電壓的電極，該第一薄板是最遠離該標靶且該第三薄板是 最接近該標乾，並且其中使用三個共同控制電壓，某一個 φ 共同控制電壓應用於每個薄板； 其中，當控制電壓被施加時，該些投影透鏡薄板係適 用於在該些投影透鏡薄板中的孔洞位置處形成一靜電投影 透鏡系統陣列，每個電極有一個控制電壓以用於產生在該 些電極之間的電壓差，每個投影透鏡系統包含形成在該些 投影透鏡薄板的對應孔洞之投影透鏡，致使每個電子子束 通過對應的投影透鏡系統； -中H同具有充分地均句性佈置與尺度，能利用 _該些控制電壓使該子束全部聚焦至該標乾表面上，每個投 影透鏡薄才反的控命J電壓冑全部的投影透鏡薄板是共同的； 以及 其中，施加至該第：薄板的該共同控制電廢是比施加 至該第一薄板的該共同控制電壓更緊鄰於該電子源的電 壓，以及 施加至該第三薄板的該共同控制電壓與該標乾的電廢 之間的電壓差是OV。 25 1377593 _ 101年08月03日修正替換頁·. 2.根據申請專利範圍第1項之系統，其中該投影透鏡系統 是由該些共同控制電壓所控制以將該電子子束聚焦到該表 面上而未更正個別電子子束之焦點或路徑。 3.根據申請專利範圍第丨項之系統，其中每個電子子 束可由投影透鏡系統聚焦在一聚焦長度，以及在該投影透 鏡系統形成處之該孔洞的佈置和尺度是控制在一容忍值， 其足以利用共同控制電壓能使該電子子束聚焦以達成一聚 焦長度佳於0.0 5 %的均勻性。 4 ·根據申凊專利範圍第2項之系統，其中每個電子子 束可由投景夕透鏡系統聚焦在一聚焦長度，以及在該投影透 鏡系統形成處之該孔洞的佈置和尺度是控制在一容忍值， 其足以利用共同控制電壓能使該電子子束聚焦以達成一聚 焦長度佳於0.05%的均勻性。 5. 根據申請專利範圍第1至4項任一項所述之系統， 其中將該投影透鏡系統以標稱間距隔離，並且每個電子子 束可由投影透鏡系統聚焦以於標靶表面上形成一光點，其 中該孔洞的佈置和尺度是控制在—容忍值，其足以達到小 順 於该標稱間距0 · 2 %的該表面之光點的空間分佈變化。 6. 根據申請專利範圍第丨至4項任一項所述之系統， 其中將該孔洞基本上為圓形並具有一標稱直徑，以及其中 泫孔洞之直徑落在該標稱直徑之正負〇 2%的容忍值内。 7. 根據申請專利範圍第丨至4項任一個所述之系統， 其申該子束產生系統包括一用於發射電子射束的輻射源、 一用於準直該電子射束的準直系統和一用於將該電子射束 26 1377593 分裂成該複數個子束 101年08月03日修正替換頁 的射束分裂器 8.根據申請專利範 束的路從在該射束分裂 上彼此平行。 圍第7項之系統，其中該些電子子 器和該第一投影透鏡薄板之間基本 9.根據申請專利範圚 固第7項之系統，其中該些電子子 束的路徑在該射束分裂哭 裂盗和该標靶表面之間基本上彼此 行0 1〇·根據申請專利節图笛

j乾圍第7項之糸統，其令該射束分裂 器包括一個孔洞薄板，宜直右速奴认7丨 守敗其具有複數的孔洞形成於其上。 η·根據申請專利範圍第1至4項任-個所述之系統， 進ν匕括。周筇裝置，其包括一系列的偏轉器以及藉 該偏轉器用於停止子束偏轉之子束停止陣列，其中，每一 個偏轉器適用於將子束偏轉以遠離它的路徑。 12.根據_請專利範圍第丨丨項之系統，其中每—個偏 轉器可以個別定位。 13.根據_請專利範圍第n項之系統，其中該孔洞之 直徑是大於該子束停止器陣列的同軸準直孔洞之直徑數 倍0 1 4 ·根據申請專利範圍第1至4項任—個所述之系統， 其中該一個或多個投影透鏡薄板的孔洞之間的間距是在5〇 至5 00微米的範圍’且該間距的誤差是1〇〇奈米或是更少。 1 5.根據申§青專利範圍第1至4項任—項所述之系統， 其中該孔洞的尺寸在5 0至1 5 〇微米的範圍，且該尺寸的$ 差是100奈米或是更少。 27 1377593 101年08月03曰修正替換頁-. 16. 根據申請專利範圍第1至4項任一^所述之系統二 了中應用於5玄第一和第三薄板的共同控制電壓之間之電壓 差異大於應用於s玄第—和第二薄板的共同控制電壓之間之 電壓差異。 17. 根據申請專利範圍第丨至4項任一項所述之系統， 其中該標靶是在接地電位。 18. 根據申請專利範圍第丨至4項任一項所述之系統， 其中相對於該標靶的該電子源是_5 kv。 19. 根據申請專利範圍第1至4項任一項所述之系統， ”中《亥電子子束的電子的射束能量是維持在1至的 相對低的範圍中。 1根據申請專利範圍第i至4項任一項所述之系統， ”中把加至„亥電子子束的電子的加速電壓是低的，該電子 源在相對於在接地電位的標靶保持在-1到-10 kV之間。 立2/，根據申請專利範圍第1至4項任一項所述之系統， :中藉由將;^加至該電子的加速電壓相對於在接地電位的 乾*維持在1到」〇 kv之間來維持該電子子束的電子的射 束能量是相對低的。 八、圖式： (如次頁） 28 1377593 - , 101年08月03日修正替換頁 四、指定代表圖： ' ' (一)本案指定代表圖為：第（1 )圖。 ' (二)本代表圖之元件符號簡單說明： 1 電子源 2 雙八極 3 準直透鏡 4 孔洞陣列 5 聚集透鏡陣列 6 子束阻斷器陣列 7 末端模組 8 子束停止器陣列 9 子束偏轉器陣列 10 投影透鏡配置 11 標靶 20 電子射束 21 子束 五、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： 無 3