TWI389161B - 微粒射束用之多射束調變器及多射束調變器在無遮罩式基板結構化上的應用 - Google Patents

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Description

微粒射束用之多射束調變器及多射束調變器在無遮罩式基板結構化上的應用
本發明涉及一種微粒射束用之多射束調變器。本發明特別是涉及一種多射束調變器，其由一微粒射束產生多個單一射束，其中該微粒射束至少一部份平坦地對該多射束調變器進行照射，多射束調變器包括多個孔徑組(Aperture groups)，每一孔徑組都由多個孔徑列(row)組所構成，全部之孔徑列所構成的整體形成一種m×n單元的矩陣，m個單元形成一列，每一列中形成k個開口。
此外，本發明另涉及一種多射束調變器在無遮罩式基板結構化上的應用。特別是藉由本發明可產生多個單一射束，其產生過程中該微粒射束至少一部份平坦地對該多射束調變器進行照射，多射束調變器中形成多個孔徑組(Aperture groups)，每一孔徑組都由多個孔徑列(row)組所構成，整體孔徑列形成一種m×n單元的矩陣，m個單元形成一列，每一列中形成k個開口。
美國專利(U.S.Patent)4153843已揭示一種以多條射束來進行的曝光系統。此文件中在電子射束-曝光系統之射束通道中設置一種具有多個開口之二維陣列。電子射束平坦地對該陣列進行照射，陣列會變小且成像在基板上。本系統只設有唯一的孔徑板，其由於平坦式照射而產生多個各別的電子射束。各別的開口在孔徑板上方均勻地分佈在一列之內部。
美國專利(U.S.Patent)申請案US 2003/0155534 A1已揭示一種微粒射束用之無遮罩式曝光系統。多個依序成箱形排列之孔徑板由一電子射束產生多條單一射束。最上方的二個板和最下方的板中已形成多個開口，電子射束穿過這些開口。每一板之厚度大約是100微米且各板以100微米至1毫米的距離而互相隔開。在第二板和最下方的板之間設有一種由修正透鏡所形成的陣列，此陣列配置在最後的孔徑板之前。一列之內部中開口之密度是固定的。
美國專利(U.S.Patent)5144142中已揭示一種微粒射束系統，其包含一個孔徑板，以使相對應的微粒慢慢消失。此唯一的孔徑板包含m列-和n行的開口，這些開口以二維方式配置在基板上。每一開口對應於一對(pair)偏向電極。此外，在基板上設置n×m-位元-移位暫存器，以便使與圖樣資料相對應之電壓傳送至m對(pair)偏向電極。然而，該孔徑板只以各別的構件來形成，其同樣亦建議各開口應均勻地分佈在一列的內部中。
美國專利(U.S.Patent)5369282中已揭示一種微粒射束系統，其藉助於孔徑板由一種平坦式電子射束而產生多條成像在基板上的部份射束。孔板中形成多個開口。各開口均勻地分佈在孔徑板上。
美國專利(U.S.Patent)5430304中已揭示一種微粒射束系統，藉此使多條部份射束成像在基板上。本系統中同樣設置一種孔徑板，其中形成多個可接通的開口。各開口可經由相同數目的移位暫存器而受到控制。各開口在孔徑板 中的分佈是均勻的。
由Berry等多人在J.Vac.Sci.Technol.B 15(6),Nov/Dec 1997；Page 2382至2386中所發表的論文”Programmable Aperture Plate for Maskless High-Throughput Nanolithography”已揭示一種可程式化的孔徑陣列，其包含3000×3000個孔徑，各孔徑可各別地受到電子式控制或驅動，以控制射束之穿透率。可寫入的圖樣由側面導入至孔徑系統中成為二位元圖像信號且移動至另一側。孔徑系統包含一種孔徑板，其具有與各開口相對應的偏向電極，各開口以相對應的方式均勻地分佈著。
由以上所揭示的內容，則列形式或陣列形式之多射束調變器已為人所知，其中須對每一控制元件各別地進行控制，但這樣會由於導線數目較多而使同時可操作的射束之數目限制在大約1000且雖然需要多倍的耗費卻只能使生產率適度地提高。
此外，另建議規則的(或均勻的)陣列結構，其具有m列和n行，其中資訊”進/出”在每一列中由m個調變元件中之一經由積體式延遲元件或移位暫存器而繼續傳送至下一個元件。像素在時間上由一行移動至另一行是與全部射束相對於基板之掃描式移動有關，因此可同時使用全部之n×m條射束，但在利用每一曝光時脈之情況下只有新的資料才須為第一行之n個調變器而準備。此種原理之習知之達成方式之主要缺點是每一曝光時脈-和每列中有限的位元(進/出)，因此絕對必要的劑量分級，鄰近效應的修正等等 只能在有限的範圍中藉由使用多個陣列來達成。空白晶片的習知解決方式需要高的記憶體密度且缺乏可變化性。
本發明的目的是提供一種微粒射束用之多射束調變器，以使一種佈局(layout)以無遮罩方式轉寫(transfer)至基板上，各多射束調變器可直接受到電子式控制，其中多射束調變器可針對電子電路之最小記憶體需求，總射束之時間和空間上的均勻性以及射束光學上的觀點等等來進行組構。
上述目的藉由一種具有申請專利範圍第1項特徵的多射束調變器來達成。
本發明的另一目的是使用多射束調變器來對無遮罩式基板進行結構化，其中多射束調變器可針對電子電路之最小記憶體需求，總射束之時間和空間上的均勻性以及射束光學上的觀點等等來進行組構。
上述目的藉由一種具有申請專利範圍第22項特徵的多射束調變器來達成。
本發明的優點是曝光遮罩製造時不需費時之成本昂貴的步驟。但時間上依序進行的寫入原理是與曝光之一種較”藉由遮罩使結構同時轉寫時”已下降的生產率有關。無遮罩式曝光裝置之研發方向因此在於：藉由可同時操作的數目很多之部份射束使有效的寫入速率增加數倍。這些部份射束因此配置成陣列的形式且可各別地藉由特殊的調變元件(可控制的射束源/遮沒器/鏡面)而接通或關閉。本發明描述 一種以列導向(row oriented)的移位暫存器為主之多射束調變器之構造及其劑量控制的概念。因此，多射束調變器可針對電子電路之最小記憶體需求，總射束之時間和空間上的均勻性以及射束光學上和熱學上的觀點等等來進行組構。此外，本發明包含一種解法上的建議：如何藉由控制方式的可再組構性使誤差下降且作劑量上的修正。
多射束調變器之優點是：開口的密度在一列的內部中非均勻地分佈著。因此，可使全部之部份射束所形成之總電流中不會出現極端值。各開口在一列之內部中以等距離相隔開，但各開口之間的距離是以單元(cell)的數目來表示且小於一列之單元的數目和一列的內部中開口的數目所形成的商。
當一列之內部中開口的數目k介於64和71之間的範圍或此範圍的數倍時是有利的。多射束調變器之單元具有一種正方形的形式且各單元的大小等於一種寫入靶上之像素和所連接的下一個透鏡之成像比例的乘積。一列的全部的開口及介於其間的單元形成一種孔徑列。多個孔徑列(其定位在一相等的X-區間和一已選好的Y-區間中)組合成孔列(row)組。同樣，各孔徑列組則組合成孔徑組且規則地配置在孔徑板之晶片上。各孔徑組藉由條片相隔開且未進行結構化。
本發明有利的其它形式可由申請專利範圍各附屬項中得知。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
各圖式中顯示本發明的標的，以下將依據圖式來說明本發明。
圖1係先前技藝之孔徑板100之圖解。孔徑板100中形成具有m個單元的M列101以及具有n個單元之N行102。每一列101中形成數目固定的k個開口103。多個開口103分佈在一列中，使開口103之密度在一列之內部中是相同的。
圖2係無遮罩式電子射束微影術(lithography)用的整個系統之構造。雖然以下的描述只限於電子射束，但這不能視為對本發明的一種限制。本發明當然適用於全部的微粒射束。
由電子槍30產生電子射束31，其在電子光軸32之方向中擴大。由電子槍30所發出的電子具有一種(輻射)源-交越區(Crossover)310 。電子槍30之後連接一種射束集中裝置33，其對稱於電子射束且圍繞著光軸32而配置著。電子射束31在經過射束集中裝置之後經過一種集光器系統10，其使開始時是發散的電子射束31形成一種平行的射束。由集光器系統10所形成的射束之強度在一種直徑範圍內均勻地分佈著。在集光器系統10之後設置一種平面式物件34。此平面式物件34是孔徑板或孔徑板系統50。孔徑板系統50設有多個開口以產生多個平行的射束36。在 射束36至靶6之傳送方向中隨後設有一種偏向板35，其具有多個射束偏向單元。在偏向板35之後跟隨著一種加速透鏡39，其可使電子射束31中的電子能量提高且在孔徑光圈38之位置上產生該交越區311 之第一中介圖像。各個部份射束36之全部之各別的交越區幾乎形成在同一位置上，即，形成在孔徑光圈38之光圈開口上。因此，須選取孔徑光圈38之開口之直徑，使未轉向的射束36之幾乎全部之電子都可經過孔徑光圈38。各別的單一射束37(其經由偏向板35之後已各別地經過一種方向上的改變)將停止於孔徑光圈38上，此乃因其交越區-中介圖像未形成在孔徑光圈開口之位置上。在射束之下一路徑中設有至少一磁性透鏡40，以便使孔徑板34在靶6上的成像縮小。本實施例中顯示二個磁性透鏡40。在成像時會形成一種交越區312 之第二中介圖像。在未轉向的射束36入射至靶6(其例如是一種晶圓)之前，射束36經過一種物鏡41。物鏡41設有多個元件。在電子射束31之第二交越區312 之前和之後設有二個偏向裝置45和46。偏向裝置45、46用來使電子射束31偏向且決定其位置或用來使多個未偏向的射束36偏向至靶6上。可有利地使用此二個可獨立控制的偏向裝置45、46，以使慢速-和快速之偏向過程各別地被最佳化。頻域MHz至GHz中各種快速的偏向過程是需要的，以便藉由鋸齒形的偏向在一種曝光步驟期間或曝光周期中使已縮小的孔徑板34在以相同形式而移動的靶6上的位置保持固定且此位置隨後在很短的時間中跳躍至下一個曝光 點。由於相鄰像素之間的距離典型上小於100微米，則快速的偏向系統46較佳是以靜電系統構成。就靶6在數微米範圍中之相同形式之移動所造成之低頻位置上的偏差之補償而言，較佳是使用一種慢速但高準確性的磁性偏向系統45。此外，設有多個氣孔44，其較佳是以多層式磁性線軸系統來構成，以便對像散(Astigmatism)和失真現象(其在光柱中是與製造上的誤差和校準誤差有關)進行補償。物鏡41具有一種在電子射束之著地點上突出於該靶6上的高度測量系統42。此高度測量系統42用來測得該靶6(例如，晶圓)之不平坦性且可測得各種由一移動桌所造成的高度上的變動。各種由靶6所散射回來的微粒或電子用之偵側器43位於射束入射點附近。此偵測器43針對該靶6上的標記作位置上的測定以使各標記覆蓋多個曝光面或使一曝光設備之各控制元件可進行校準(calibration)。此外，三對(pair)修正透鏡23、24、25位於微粒輻射裝置2之下部區中。各修正透鏡23、24、25在連續移動的靶6之曝光期間中用來動態地修正”焦點，圖像陣列大小和圖像陣列旋轉”。各修正透鏡系統23、24、25可對各種誤差進行修正，這些誤差來自靶之高度變動以及光柱區中可變化的空間電荷。
圖3係微粒射束31結構化用的裝置之圖解。此處須指出：微粒射束31是與電子射束同時設定。使微粒射束31結構化用的裝置由第一孔徑板51，第二孔徑板52，第三孔徑板53和第四孔徑板54所構成。光軸32方向中所入射的 微粒射束廣面積地對第一孔徑板51進行照射。第一孔徑板51中形成多個開口61，各開口都具有正方形的橫切面。第一孔徑板51由矽所構成且所具有的厚度51D 大約是20微米至100微米。第一孔徑板51之後連接著第二孔徑板52。第二孔徑板52中同樣形成多個開口62。第二孔徑板52之後連接著第三孔徑板53。第三孔徑板53中同樣形成多個開口63。第三孔徑板53之後連接著第四孔徑板54。第四孔徑板54中形成多個開口64。第一孔徑板51，第二孔徑板52，第三孔徑板53和第四孔徑板54中之各開口61、62、63、64都具有正方形的橫切面。第一孔徑板51中的開口61所具有的尺寸71較第二孔徑板52中的開口62所具有的尺寸還大。連接於第一孔徑板51之後的第二孔徑板52具有數微米的厚度52D 且開口62具有一種高準確性的正方形橫切面。高準確性在此處的意義是：就x和y中絕對之尺寸保持率而言該橫切面所遵行的容許度小於100奈米且角的徑度和邊緣粗糙度之容許度同樣須小於100奈米。第二孔徑板52中的開口62所具有的尺寸72較第一孔徑板51中的開口61之尺寸71還小。假設開口62之絕對大小是6...3微米時，則開口尺寸71：72典型之比是2：3。如上所述，入射的電子射束31平坦地照射至第一孔徑板51且因此經由開口61而產生多條部份射束，其橫切面等於第一孔徑板51中開口61之橫切面。第一孔徑板51不只用來產生多條部份射束而且亦用來使入射的電子射束31所產生的過多的熱被排出。由第一孔徑板51中所產生的部份射 束入射至第二孔徑板52上，其中第二孔徑板52中各開口62產生一種成像時所需之形式已確定的部份射束80。形式已確定的部份射束80入射至第三孔徑板53上，第三孔徑板53中形成多個開口63，其所具有的尺寸73較第二孔徑板52中的開口62之尺寸還大。第三孔徑板53在遠離該入射的微粒射束31之此側上具有一種控制電路55，其產生該形式已確定之部份射束80偏向時所需的信號。第三孔徑板53所具有的厚度53D 大約是20微米至100微米。第四孔徑板54所具有的厚度54D 大約是20微米至100微米。
同理，在第三孔徑板53之遠離該入射之微粒射束31之此側上每一開口63設有一種形式已確定之部份射束80用之偏向器56。第三孔徑板53之後連接著第四孔徑板54，其中同樣設有多個開口64，其所具有的尺寸74是與第三孔徑板53中的開口63之尺寸一樣大。第一孔徑板51，第二孔徑板52，第三孔徑板53和第四孔徑板54須互相配置，使全部之開口61、62、63、64都沿著中央軸81而對準。
圖4係本發明之孔徑板400之第一實施形式。孔徑板400中之開口403係依據本發明的系統而分佈著。孔徑板400中形成具有N個單元之M列401和具有M個單元之N行402。每一列401中形成一特定數目k之開口403。開口403須分佈在一列的內部中，使開口403之密度在一列401的內部中不均勻地分佈著。本實施例中各開口403須成組地設置在一列401之內部中，使一列401中各開口403 之間的距離是二個單元。一列401中各開口403的數目是四。一列401的內部中各單元的數目大約較開口403的數目至少大十倍。須分配此四個開口403，使每一第三單元是一種開口403。孔徑列偏移區404在X-方向中具有18個單元，即，二個在X-方向中相鄰的孔徑列406分別對此18個單元形成偏移。一種孔徑列分組407包含三個孔徑列406。孔徑列組408由多個在Y方向中相鄰的孔徑列分組407所形成。X-方向中相鄰的孔徑列406持續地屬於不同的孔徑列組且具有至少一單元的Y-偏移。
圖5係本發明之孔徑板500之第二實施形式。此孔徑板500中之開口503係依據本發明的系統而分佈著。孔徑板500中形成具有m個單元之M列501和具有n個單元之N行502。每一列501中形成一特定數目k之開口503。開口503分佈在一列的內部中，使開口503之密度在一列501的內部中不均勻地分佈著。本實施例中各開口503須成組地設置在一列501之內部中，使一列501中各開口503之間的距離是二個單元。一列501中各開口503的數目是四。一列501的內部中各單元的數目大約較開口503的數目至少大十倍。須分配此四個開口503，使每一第三單元是一種開口503。孔徑列偏移區504在X-方向中具有15個單元，即，二個相鄰的孔徑列分組505、507在X方向中分別對此15個單元形成偏移。本實施例中第一孔徑列分組505和第二孔徑列分組507交替地形成。第一和第二孔徑列分組505、507包含三個孔徑列506。須形成第一孔徑 列分組505，使第一孔徑列分組505之第一列501以開口503作為開始。因此，須形成第二孔徑列分組507，使第一列501在第三單元中是以開口503開始。
上述之各種實施形式是以開口403、503(即，調變元件)之已建議的分佈形式為基準，其中每一列401、501之全部之k個調變元件以部份射束寬度之p-倍(p=4...8)之儘可能小的距離直接依序配置著且因此產生最小可能的孔徑列長度。p個孔徑列組分別在X-方向中偏移地配置著，其中偏移量等於部份射束寬度之整數倍且大於孔徑列長度。藉由孔徑列分組407或505、507之垂直於列方向而偏移之重複配置以形成多個孔徑列組，其即為整個光圈陣列(請參閱圖4和圖5)。
由於劑量資訊只需保持在已變短的列(即，孔徑列)中，則總記憶密度可縮小p倍。此外，由於每列401、405中全部之開口403、503(即，調變元件)之較狹窄之相鄰關係，則基板上一特定像素之模糊性會下降，此種模糊性是由於不同的失真相重疊所形成，在靶上成像時一孔徑列之各別的孔徑會遭受到失真現象。此外，可對失真之殘餘誤差(其例如與製程有關且可測得)進行修正，這同樣可反映在已改良的微影術解析度中。
所建議的裝置50之核心是孔徑系統，其中在至少一活性孔徑板53中偏向器或調變元件(請參閱第3圖)對應於各開口403、503而設置著。本發明因此未使用預設之由各開口403、503或各偏向器所形成的規則的陣列。各列401、 501內部中各開口403、503之密度不是均勻地分佈在各列401、501上。偏向器或調變元件包含長度n之M個移位暫存器，這樣可形成一種實際上和技術上都與不同之邊界條件有關的多射束調變器。
圖6係一種實施形式之整個活性孔徑板600之圖解。晶片601(其上形成孔徑板600)之大小是33毫米×26毫米。晶片601上同樣形成一種控制電路602。孔徑板600上各孔徑列組604(其配置在X-線605中)藉由長條606而互相隔開。長條606中未藉由孔徑列組來進行結構化。每一X-線605中6個孔徑列組互相形成一種1至5單元之Y-偏移，使每一孔徑列組之孔徑列之開口定位在不同的列中。圖6所示的實施例中，每一孔徑列中開口的數目N是64(N=64)。一列中二個開口之間的距離是5個單元或6個節距p(p=6)。X方向X中孔徑列偏移例如可為X=384W+6×j×W。6×j×W是配置在一線中之孔徑列組605之間的長條606的寬度。W是開口-或單元之尺寸且j是一種整數。孔徑列組604例如可包含64個孔徑列，其在Y-方向中分別偏移6W。所示的全部共60個孔徑列組604因此總共包含3840個孔徑列，各孔徑列分別具有64個開口。由於資料傳送上的有效性此一原因，則適當的方式是使孔列之數目例如擴大至4096，這例如可藉由配置其它的孔徑列組或藉由使每一孔徑列組之孔徑列之數目提高來達成。以符號來表示的電線609使控制電路和每一孔徑列之各別的第一移位暫存器相連接，移位暫存器使灰度資訊依據時脈 (clock)由一單元經由孔徑列而移動至另一單元。
圖7係另一種實施形式之整個活性孔徑板700之圖解。晶片701(其上形成孔徑板700)之大小是33毫米×26毫米。晶片701上類似於圖6而形成一種控制電路(未顯示)。孔徑板700之晶片701上須配置各別的孔徑列組704，使一圍繞各別之孔徑列組而劃出的長方形706之一個角隅區域705中各別的孔徑列組704之間的距離707變小。在各別的孔徑列組704之間的距離707中未藉由孔徑列組704來進行結構化。圖7所示的實施例中，每一孔徑列中開口的數目N是64(N=64)。一列中二個開口之間的距離是5個單元或6個節距p(p=6)。X方向X中孔徑列偏移例如可為X=384W+6×j×W。6×j×W是相鄰之列之孔徑列組704之間的最大距離707。孔徑列組704例如可包含64個孔徑列，其在Y-方向中分別偏移6W。所示的全部共60個孔徑列組704因此總共包含3840個孔徑列，各孔徑列分別具有64個開口。
圖8係另一種實施形式之整個活性孔徑板800之圖解。晶片801(其上形成孔徑板800)之大小是33毫米×26毫米。晶片801上類似於圖6而形成一種控制電路(未顯示)。孔徑板800之晶片801上各別的孔徑列組804劃分成第一孔徑組810，第二孔徑組820和第三孔徑組830。須配置第一孔徑組810，第二孔徑組820和第三孔徑組830之各別的孔徑列組804，使每一孔徑組之各別的孔徑列組直接相鄰。各別的孔徑組810、820和830在晶片1上互相藉 由未結構化的區域807而相隔開。因此須形成第二孔徑組820，使4個孔徑列組804配置在第二孔徑組820之對稱中心809之周圍。孔徑列組之4個L-形的配置811分別連接至4個位於中央的孔徑列組804，其中L之短邊指向外。圖8所示的實施例中，每一孔徑列64中之開口之數目N是64(N=64)。一列中二個開口之間的距離是5個單元或6個節距p(p=6)。孔徑列組804例如可包含64個孔徑列，其在Y-方向中分別偏移6W。
圖9係本發明另一種實施形式之整個活性孔徑板900之圖解。晶片901(其上形成孔徑板900)之大小是33毫米×26毫米。控制電路908在晶片901上以對稱方式形成且在相面對的面上分別具有一控制電路908。孔徑板900之晶片901上各別的孔徑列組904配置成6個孔徑組910、920、930、940、950、960。各別的孔徑組910、920、930、940、950、960之配置形式基本上是線性的。各別的孔徑組910、920、930、940、950、960互相之間同樣具有相等的距離907。第三和第四孔徑組930、940所具有的線性配置之孔徑列組904之數目是H。第二和第五孔徑組920、950在孔徑組920、950之線性配置之各別相對的末端上具有一種由4個配置成正方形的孔徑列組904所形成的末端。第一和第六孔徑組910、960所具有的線性配置之孔徑列組904之數目是H-4。圖9所示的實施例中，每一孔徑列64中之開口之數目N是64(N=64)。一列中二個開口之間的距離是5個單元或6個節距p(p=6)。孔徑列組904例如可包含64 個孔徑列，其在Y-方向中分別偏移6W。
圖10係另一種實施形式之整個活性孔徑板1000之圖解。晶片1001(其上形成孔徑板1000)之大小是66毫米×52毫米。控制電路1005在晶片1001上係形成在相面對的面上。在活性孔徑板1000之晶片1001上各別的孔徑列組1004配置在對稱中心1008之周圍。對稱中心1008周圍的區域1009不需每個區域都被結構化。圖10所示的實施例中，每一孔徑列中開口的數目N是128(N=128)。一列中二個開口之間的距離是5個單元或6個節距p(p=6)。孔徑列組1004例如可包含128個孔徑列，其在Y-方向中分別偏移6W。所示的全部共60個孔徑列組1004因此總共包含7680個孔徑列，各孔徑列分別具有128個開口。由於資料傳送上的有效性此一原因，則適當的方式是使孔列之數目例如擴大至8192，這例如可藉由配置其它的孔徑列組或藉由使每一孔徑列組之孔徑列之數目提高來達成。
圖11係另一種實施形式之活性孔徑板1100之圖解。晶片1101(其上形成孔徑板1100)之大小是66毫米×52毫米。控制電路1105在晶片1101上係形成在相面對的面上。在孔徑板1100之晶片1101上各別的孔徑列組1104配置在對稱中心1108之周圍。對稱中心1108周圍的區域1109不需每個區域都被結構化。圖11所示的實施例中，每一孔徑列中開口的數目N是128(N=128)。一列中二個開口之間的距離是5個單元或6個節距p(p=6)。孔徑列組1104例如可包含128個孔徑列，其在Y-方向中分別偏移6W。
圖12係另一種實施形式之活性孔徑板1200之圖解。晶片1201(其上形成孔徑板1200)之大小是66毫米×52毫米。控制電路1205在晶片1201上係形成在相面對的面上。在孔徑板1200之晶片1201上各別的孔徑列組1204配置在對稱中心1208之周圍。對稱中心1208周圍的區域1209不需每個區域都被結構化。圖12所示的實施例中，每一孔徑列中開口的數目N是128(N=128)。一列中二個開口之間的距離是5個單元或6個節距p(p=6)。孔徑列組1204例如可包含128個孔徑列，其在Y-方向中分別偏移6W。X線1206中6個孔徑列組之Y-偏移此處亦介於1W和5W之間。
在各別的孔徑板中選取各開口的位置以及選取孔徑列起始位置時其它重要的外觀是使成像誤差最小化。由傳統的光學中已知：此種誤差隨著部份射束至射束軸的徑向距離之增加而大大地提高。因此，適當的方式是不需考慮長方形的陣列結構以選取孔徑板的一種組態，此種組態可廣泛地防止角隅區中的部份輻射，如圖7、8、9、10、11和12中以不同的方式所示者。由於實際上各調變元件之間須保持某種最小距離，且另一方面由於此配置之光學上的透光性和空間上的利用性而使緊密結構成為較優先，則須以一種規則的陣列配置作為基本形式，如其在各種不同的公開文件中所建議者。
每一孔徑列之控制(劑量資訊的提供)是直接在孔徑列起始位置上進行，使各別之至列起始位置-或至控制電路之X-偏移可藉由導體列來消除。為了確保信號品質，多個移 位暫存器1302或其它的信號形成級1304可連接在其間(請參閱圖13)。具體的資料聯繫可藉由適當地準備劑量資料和列資訊而以時脈延遲的方式輸出以及以電子方式來達成。
移位暫存器陣列M×n對應於基板上或靶6上M×n大的像素陣列。資料供應是經由位元寬度k之導線1301來達成。同樣，每一移位暫存器級應具有位元寬度k，於是可對2k 個不同的劑量值D進行編碼。藉由使用上述之在列方向中進行的掃描(其可準確地與移位時脈同步地進行)，則經過相對應的移位列的每一劑量值D都對應於基板上某一像素位置。由於每一孔徑列具有n個移位位置，則理論上能以每一劑量值D來連續地控制n個不同的調變元件。須對各調變元件進行配置，使所屬的部份射束可藉由投影透鏡而依時間上的順序成像在唯一的基板像素上，其在理想情況下是以規則的間距成像在一線上，實際情況下是成像在一曲線序列上，其可補償成像透鏡之失真。現在，由於空間上的原因，因此不可能在每一列中在每一移位位置上配置一調變元件。另一方面，這也是不需要的。為了達成所期望的劑量值，m(典型上是64...512)個相同的調變元件即已足夠，其中2k -1<m<M。因此，在每一孔徑列中在觀察一移位級和射束位置之間的相關性時可由n個位置中選取M個位置。
因此，可導出一種以M列和n個移位級所構成的移位暫存器陣列為主之多射束調變器之構造，其中每一列中配 置M個調變元件，其係由n個位置中自由地在M個中選取。
在實際的製作中，全部之移位級(其在每列中跟隨在最後的調變元件之後)當然都可省鉻，此乃因劑量值已不需要。當資料傳送是以相對應的時脈延遲來進行時，移位級在一列之第一調變元件之前亦可不需要，本發明之另一優點是：不只一進/出資訊可藉由活性孔徑板之列或調變器陣列之列來移動，而且位元寬度k(典型值是6...8位元)之灰度資訊亦可同樣地移動。因此，各調變元件之控制已顯示有各種不同的可能方式。圖14是一種已建議的方式，其中一組合邏輯電路1400配屬於每一調變元件1401。藉由邏輯電路1400之輸出端上所施加的信號，則可決定：該調變元件1401是否已將所屬的部份射束導入或隔開。因此，根據適當的劑量值D來決定：在一承擔時脈MODTakt之時間點時該部份射束是否已導入。例如，由一列之m個調變元件之m個邏輯電路可準確地提供一種D>0，D>1等等直至準確地提供D>m-1時的劑量值以作為結果”部份射束已導入”，於是可形成m個劑量值。D之各個位元之其它任意之邏輯組合是可能的。”邏輯電路配屬於一列調變器時之對應關係”可以是任意的，此種情況下可選取另一種形式，其在全部之劑量值時都可造成一種橫向的均勻之射束分佈。
此外，建議全部之邏輯電路或一部份之邏輯電路設有s個內部記憶胞，這樣可使組合邏輯變成順序邏輯1500(其 與先前歷史有關，因其具有”記憶力”)。各記憶胞用作s位元組態記憶體，其在曝光之前必須充電。若s≦k，則充電可以下述方式來進行：當一種組態信號Config被驅動時(圖15)，適當的劑量值D之特定位元須用在該組態中。在組態位元(s=1)時，可驅動(即，對應於其邏輯而參加部份射束之控制)或去驅動(即，調變器持續地處於”關閉”狀態)一特定的調變元件。隨著s變大，則控制邏輯的形式會有很多種可能性，其中電路技術上的費用當然亦會提高。由於調變器可進行電子式之再組構(Reconfiguration)，則可能形成下述之新形式。其一是誤差可下降，因此在各別的調變元件故障時可簡易地使佈局中一些作為備用之調變元件被驅動。同樣，各曝光列亦可進行劑量調整，這是藉由活性調變器數目之調整來達成，於是可使曝光列之間劑量的變動獲得補償(照明不均勻性的補償)。
圖16係第二孔徑板52中各開口之幾何形式的一種變異形。規則的正方形開口62未修改。在孔徑板中製成各開口時，角隅圓形化會造成該部份射束之橫切面變形。孔徑板52中各開口之幾何形式之一種已界定的預扭曲可補償上述變形的一部份。圖16是開口之幾何形式的變異形的簡易的例子。在第一種形式中，開口1602具有正方形的橫切面，其中在正方形的角隅區上分別形成另一小的開口1604。開口之橫切面之整個幾何形式在孔徑板52之單元之外形尺寸上延伸。孔徑板中一開口1606之變異形之另一種可能形式是：開口1606是一種長方形，其對角線係相對於 一單元而對準。因此，在長方形的角隅上形成其它小的長方形開口1608。如圖16所示，各開口之形式可在一列中改變。活性孔徑板上一孔徑列中各調變元件之如上所述之可組構性現在可依據曝光目的之特性來驅動特別適合之各別部份射束之橫切面且使其它較不適合的部份射束之橫切面去驅動(deactivated)。所列舉的45度或135度旋轉的長方形射束橫切面在斜線式曝光時有助於邊緣粗糙度之下降。同樣，可預設一種特殊之部份射束橫切面以使任意彎曲的結構或特殊結構進行曝光時被最佳化。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
6‧‧‧靶
23、24、25‧‧‧修正透鏡
30‧‧‧電子槍
31‧‧‧電子射束
32‧‧‧光軸
33‧‧‧射束集中裝置
34‧‧‧平面式物件
35‧‧‧偏向板
36‧‧‧射束
37‧‧‧單一射束
38‧‧‧孔徑光圈
39‧‧‧加速透鏡
40‧‧‧磁性透鏡
41‧‧‧物鏡
42‧‧‧高度測量系統
43‧‧‧偵測器
44‧‧‧氣孔
45、46‧‧‧偏向裝置
50‧‧‧微粒射束結構化用的裝置
51~54‧‧‧孔徑板
61~64‧‧‧開口
400‧‧‧孔徑板
401‧‧‧列
402‧‧‧行
403‧‧‧開口
404‧‧‧孔徑列偏移區
406‧‧‧孔徑列
407‧‧‧孔徑列分組
408‧‧‧孔徑列組
80‧‧‧部份射束
81‧‧‧中央軸
圖1係先前技藝之孔徑板之圖解。
圖2係電子射束微影術(lithography)用的整個系統之構造。
圖3係微粒射束結構化用的裝置之圖解。
圖4係本發明之孔徑板之第一實施形式，其中此孔徑板中之開口係依據本發明的系統而分佈著。
圖5係本發明之孔徑板之第二實施形式，其中此孔徑板中之開口係依據本發明的系統而分佈著。
圖6係一種實施形式之活性孔徑板之圖解，其中各孔徑組(group)係組構在一晶片上。
圖7係另一種實施形式之活性孔徑板之圖解，其中各孔徑組(group)係組構在一晶片上。
圖8係另一種實施形式之活性孔徑板之圖解，其中各孔徑組(group)係組構在一晶片上。
圖9係另一種實施形式之活性孔徑板之圖解，其中各孔徑組(group)係組構在一晶片上。
圖10係另一種實施形式之活性孔徑板之圖解，其中各孔徑組(group)係組構在一晶片上。
圖11係另一種實施形式之活性孔徑板之圖解，其中各孔徑組(group)係組構在一晶片上。
圖12係另一種實施形式之活性孔徑板之圖解，其中各孔徑組(group)係組構在一晶片上。
圖13係本發明之活性孔徑板上移位暫存器之一種配置方式。
圖14係建議每一調變器元件對應於一種組合邏輯電路時的圖解。
圖15係建議每一調變器元件藉由一種可組構的邏輯來控制時的圖解。
圖16係孔徑板中各開口之幾何形式的一種變異形。
400‧‧‧孔徑板
401‧‧‧列
402‧‧‧行
403‧‧‧開口
404‧‧‧孔徑列偏移區
406‧‧‧孔徑列
407‧‧‧孔徑列分組
408‧‧‧孔徑列組

Claims (22)

  1. 一種多射束調變器，其由微粒射束產生多條單一射束，微粒射束至少一部份平坦地對該多射束調變器進行照射，多射束調變器包括：多個相同大小的開口，該些開口佈置於一由m×n單元構成的矩陣中，其中，該矩陣具有n個矩陣列，每一個該矩陣列包含m個單元及k個開口，該些單元的大小與該些開口的大小相應，m、n、k都是大於1的整數，其特徵為：每個該矩陣列之該些k個開口構成在每個該矩陣列之一限定區段內的一孔徑列，使得該孔徑列中之單元數目小於該矩陣列之數目m，對於每個該矩陣列中的該k個開口的密度是不均勻地分佈著，其中每個該孔徑列內之該k個開口之間皆具有固定的一距離，該距離為該矩陣之一個單元大小的整數倍數。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之多射束調變器，其中在每個該孔徑列中，該些開口之間的該距離以單元來測量時小於由該數目m和該數目k所求得的商。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之多射束調變器，其中該數目k介於64和512之間。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之多射束調變器，其中該數目m是4096。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述之多射束調變器，其中該孔徑列中各該些開口之間的該距離，設有3至7個單元。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之多射束調變器，其中該些開口及該些單元具有正方形的形式且對應於靶上即將寫入的像素之形式。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之多射束調變器，其中多個該孔徑列組合成一個孔徑列分組且多個該孔徑列分組形成一種孔徑列組。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之多射束調變器，其中6個該孔徑列組合成該孔徑列分組。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之多射束調變器，其中在列方個中相鄰的該孔徑列組在列方向中分別偏移2864個單元且在垂直於列方向中偏移1至5個單元。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之多射束調變器，其中各該孔徑列組不規則地偏移。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之多射束調變器，其中多個該孔徑列組相組合成一個孔徑組且規則地配置在一孔徑板之晶片上。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之多射束調變器，其中各該孔徑組藉由長條而隔開，長條上未藉由孔徑而進行結構化。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之多射束調變器，其中各長條是平行的。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之多射束調變器，其中該孔徑組對稱地配置在一中心的周圍。
  15. 如申請專利範圍第1或2項所述之多射束調變器， 其中至少一電子電路在活性孔徑板上被結構化。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之多射束調變器，其中該至少一電子電路供應資料至形成在該孔徑板上的移位暫存器。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之多射束調變器，其中每一該孔徑列設有一種移位暫存器鏈(chain)，其可確保所饋入的資料同步地由每一該孔徑列的多個孔徑開口從第一個以一個單元一個單元地移位至該些孔徑開口的最後一個。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之多射束調變器，其中經由移位暫存器而在該多射束調變器之各調變元件上準備一種位元寬度1至k位元之灰度資訊，k是大於1的整數。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之多射束調變器，其中每一該孔徑開口除了孔徑列之移位暫存器之外另具有一種組合邏輯電路，以便由灰度資訊中獲得一種進/出-信號。
  20. 如申請專利範圍第18項所述之多射束調變器，其中每一該孔徑開口除了孔徑列之移位暫存器之外另具有一種順序邏輯電路，以便由灰度資訊中獲得一種進/出-信號。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之多射束調變器，其中使用該灰度資訊之該移位暫存器以對順序邏輯電路進行程式化，且另外設置一種適當的”Config”(組態)信號網路。
  22. 一種多射束調變器在無遮罩式基板結構化上之應用，其中 產生多條單一射束，於其中微粒射束至少一部份平坦地對該多射束調變器進行照射，在該多射束調變器中形成多個相同大小的開口，將每個該開口佈置於由m×n單元構成的一矩陣中，其中該矩陣具有n個矩陣列，該矩陣列包含m個單元及k個開口，m、n、k都是大於1的整數，該矩陣之該些單元的大小與該些開口的大小相應，其特徵為：將每個該矩陣列之所有該k個開口佈置為該矩陣列之一限定區段內的一孔徑列，使得該孔徑列中單元之數目小於矩陣列之數目m，每個該矩陣列中的該k個開口的密度不均勻地分佈著，其中該等孔徑列內之該k個開口間皆具有固定的一距離，該距離為該矩陣之一個單元大小的整數倍數。
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