TWI439820B - 繪圖裝置及物品製造方法 - Google Patents

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TWI439820B
TWI439820B TW100124978A TW100124978A TWI439820B TW I439820 B TWI439820 B TW I439820B TW 100124978 A TW100124978 A TW 100124978A TW 100124978 A TW100124978 A TW 100124978A TW I439820 B TWI439820 B TW I439820B
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Description

繪圖裝置及物品製造方法
本發明係關於一種以複數帶電粒子束在基板上繪製圖形的繪圖裝置，以及一種使用彼之物品製造方法。
使用如電子束之帶電粒子束於基板上繪製圖形的帶電粒子束繪圖裝置係可獲得者。對帶電粒子束繪圖裝置而言最重要的挑戰是在繪製速度的改善。作為改善繪製速度的方案，藉由將帶電粒子源射出之帶電粒子束分割為多個帶電粒子束以使用多個帶電粒子束同時地在基板上繪製圖形的多帶電粒子束方案是有利的。
以多個帶電粒子束在基板上繪製圖形的帶電粒子束繪圖裝置之問題為，用以控制遮沒器(遮沒折流板)之驅動信號線數量隨帶電粒子束之數量增加而增加，遮沒器(遮沒折流板)係控制基板之帶電粒子束輻射/非輻射。容納其中多個遮沒器被排列之遮沒器陣列的套筒，及包括多個對應於該多個遮沒器的複數個驅動器之電子元件分別地經由複數個驅動信號線彼此連接。驅動器必須有驅動能力，其考慮到驅動信號線之寄生電容與寄生電阻，因此電子元件之尺寸可增加。並且，驅動信號線之數量與遮沒器數量成比例增加，以致捆紮驅動信號線之電纜亦隨遮沒器數量成比例變粗。當電纜變粗，震動可從電子元件經由電纜傳遞至套筒，因此對其量測變的重要。此方法中，各種限制可強制實行於一方案，其中電子元件被置放於與套筒為空間上分離的位置，且遮沒器與驅動器經由個別驅動信號線彼此連接。
本發明認可上述之先前技術而製作，且具有目的為提供對產量有利的且用以實行包括複數遮沒器之繪圖裝置的技術。
本發明目的之一為提供一種以複數帶電粒子束於基板上繪製圖形的繪圖裝置，該裝置包含包括有複數縫隙的遮沒孔徑陣列、包括複數遮沒器之遮沒單元且其組態為分別藉由該複數個遮沒器使該複數帶電粒子束轉向以導致該遮沒孔徑陣列阻擋分別被轉向之複數帶電粒子束、一產生電路，組態為產生串行格式之遮沒指令、以及串行傳輸電纜，組態為傳輸由該產生電路所產生之遮沒指令至該遮沒單元，其中該遮沒單元組態為轉換已經由該串行傳輸電纜接收之串行格式之遮沒指令為並行格式之遮沒指令，且基於並行格式之遮沒指令驅動該複數個遮沒器。
本發明之進一步特徵可自以下示範實施例之敘述參照附圖而變的更明白易懂。
本發明實施例將參照附圖描述如下。根據本發明實施例之帶電粒子束繪圖裝置將參照圖1首先被描述。雖然於範例中被使用之電子束將於此處被解釋為帶電粒子束，然帶電粒子束可以是，例如，離子束。
帶電粒子束繪圖裝置包括定位機構(台機構)121，其將塗佈有光敏劑之基板120定位，及套筒130，其以電子束照射基板120以繪製圖形於基板120上。帶電粒子束繪圖裝置亦可包括控制器100、鏡片控制電路101與108、遮沒指令產生電路104以及偏轉控制電路107。
套筒130可包括，例如，電子槍109、準直透鏡111、孔徑陣列114、遮沒單元116、遮沒孔徑陣列117、偏轉器118，及靜電透鏡119。電子槍(帶電粒子源)109形成交叉影像110，其產生電子。自交叉影像110射出之電子藉由使用電磁鏡片之準直透鏡111的作用形成準直電子束。電子束進入孔徑陣列114。參見圖1，參考數字112標示出電子軌跡。
孔徑陣列114包括複數個圓形的孔徑(開孔)排列為矩陣圖案，且入射於孔徑陣列114上的電子束藉由孔徑陣列114被分離成複數電子束。已通過孔徑陣列114之孔徑的電子束進入排列為矩陣圖案之靜電透鏡115。靜電透鏡115可使用，例如，具有圓形的孔徑之三電極板。
遮沒孔徑陣列117被置放於靜電透鏡115之焦點平面上。於遮沒孔徑陣列117中，複數個遮沒孔徑對應複數靜電透鏡115中排列為矩陣圖案。其中複數遮沒器排列為矩陣圖案之遮沒單元116被置放於靜電透鏡115與遮沒孔徑陣列117間。各遮沒器包括一對相互面對之遮沒電極，形成於支撐其之支撐基板中的孔徑被夾於其間。如果無電位差產生於該對遮沒電極間，則電子束通過遮沒孔徑陣列117之遮沒孔徑且打擊基板120。另一方面，如果預定電位差產生於該對遮沒電極間，則電子束被偏轉且被遮沒孔徑陣列117阻擋且因此既不通過遮沒孔徑也不打擊基板120。即，遮沒單元116控制複數遮沒器以致照射基板120之電子束通過遮沒孔徑，而未照射基板120之電子束被遮沒孔徑陣列117阻擋。遮沒單元116依據遮沒指令產生電路104經串行傳輸電纜105發佈之遮沒指令控制電子束遮沒(電子束照射/未照射基板120)。
通過遮沒孔徑陣列117之電子束藉由靜電透鏡119在基板120表面上形成影像。於基板120上繪製圖形期間，基板120於X方向受定位機構121而被連續驅動，以致電子束於Y方向藉由偏轉器118而被掃描且藉由遮沒單元116而控制受照射/未照射基板120。
控制器100(例如)自一裝置(圖未示)接收要被繪製於基板120上的圖形的資料，轉換其為位元映像資料，且將該轉換資料提供至遮沒指令產生電路104。根據由控制器100提供之位元映像資料，遮沒指令產生電路104產生複數遮沒指令以控制複數遮沒器207。鏡片控制電路101控制準直透鏡111與靜電透鏡115。鏡片控制電路108控制靜電透鏡119。偏轉控制電路107控制偏轉器118。
遮沒單元116及其相關部位之排列範例係參照圖2與3而描述。遮沒單元116包括，例如支撐基板209、遮沒器陣列208、及遮沒控制電路203。複數孔徑206以矩陣方式配置於支撐基板209中。遮沒器陣列208係藉由以矩陣方式配置分別對應於複數孔徑206之複數遮沒器207而形成。遮沒控制電路203配置於支撐基板209上，且經由驅動信號線204控制複數遮沒器207。遮沒器207作為偏轉電子束的偏轉器，且包括一對相互面對之遮沒電極207a與207b，形成於支撐基板209中的孔徑206被夾於其間。
支撐基板209自圍繞複數遮沒器207的套筒殼體210的內部空間231延伸至套筒殼體210的外部空間230。遮沒器陣列208被配置於套筒殼體210的內部空間231中。內部空間231與外部空間230可藉由封口236彼此相隔開。遮沒控制電路203可全部或部分配置於，例如，套筒殼體210的外部空間230中。遮沒控制電路203經由串行傳輸電纜105自配置於與套筒130分離的位置之遮沒指令產生電路104接收串行資料格式之遮沒指令。遮沒指令可包括，例如，對於複數遮沒器207的各者表示電子束照射/非照射之點資料，及表示照射/非照射切換(即，遮沒)時間之時序資料。
串行傳輸電纜105連接配置於遮沒指令產生電路104上之介面220與配置於遮沒單元116上之介面202。介面220與202可為串行介面。串行傳輸電纜105可為光纖電纜。遮沒控制電路203產生複數個驅動信號以基於自遮沒指令產生電路104接收之遮沒指令控制複數個遮沒器207，且分別將其輸出至複數個驅動信號線204。遮沒單元116之遮沒控制電路203可藉由冷卻裝置260被整個或部分地冷卻。冷卻裝置260可包括將熱全部地或部分地自遮沒控制電路203回收的熱交換器211、形成通過熱交換器211之循環路徑的導管212、以及冷卻通過熱交換器211之冷卻劑的冷卻器。
遮沒控制電路203的組態之範例將參照圖4被描述。遮沒控制電路203可包括串並聯轉換電路(S/P轉換電路)401、控制電路402、複數個控制信號產生電路405a、及複數個驅動器409。串並聯轉換電路401藉由介面202將自遮沒指令產生電路104接收之遮沒指令串行資料轉換為並行資料。複數個控制信號產生電路405a分別對應於複數個遮沒器207。各控制信號產生電路405a對其對應之遮沒器207產生控制信號。控制信號經由信號線290提供至驅動器409，且驅動器409依據該控制信號驅動遮沒器207。驅動器409可包括如CMOS反相器之推挽電路。藉由採用推挽電路，將遮沒器207自ON狀態切換為OFF狀態時餘留在遮沒電極上之電荷可被快速地移除，因此可加快自ON狀態切換至OFF狀態。控制電路402藉由串並聯轉換電路401，基於遮沒指令產生被轉換為並列資料之點資料與時序資料，且提供其至複數個控制信號產生電路405a。
應注意遮沒控制電路203之大小隨遮沒器207之數量增加而增加，且於遮沒控制電路203製造期間產生缺陷之可能性因而增加。因此，遮沒控制電路203較佳地包括冗餘電路以於缺陷發生時以冗餘電路取代遭受缺陷的電路。於圖4所示例子中，遮沒控制電路203設置有若控制信號產生電路405a有缺陷時用以取代控制信號產生電路405a的控制信號產生電路405b。遮沒控制電路203可包括置換控制電路403。置換控制電路403基於指定電路具有缺陷的資訊，以冗餘電路(例如控制信號產生電路405b)取代具有缺陷的電路(例如控制信號產生電路405a)。該資訊可儲存於置換控制電路403的內部或外部記憶體中。該資訊可藉由遮沒指令產生電路104或控制器100所提供。例如，考量控制信號產生電路405a具有缺陷之情形。在此情形中，置換控制電路403可關閉置放於控制信號產生電路405a與驅動器409間之開關407a，且開啟置放於作為冗餘電路的控制信號產生電路405b與驅動器409間之開關407b。可採用保險絲取代開關407a與407b。在此組態中，若控制信號產生電路405a有缺陷，置放於控制信號產生電路405b與驅動器409間之保險絲被斷開。然而，若控制信號產生電路405b有缺陷，置放於控制信號產生電路405a與驅動器409間之保險絲被斷開。若既不是控制信號產生電路405a也不是405b有缺陷，兩保險絲之一被斷開。
置換控制電路403較佳地停止時脈信號CLK、電源供應電壓或兩者之供應，以控制具有缺陷之控制信號產生電路。圖4所示為停止時脈信號CLK供應至具有缺陷之控制信號產生電路的組態。例如，考量控制信號產生電路405a具有缺陷之情形。在此情形中，置換控制電路403關閉開關420a以停止供應時脈信號CLK至有缺陷的控制信號產生電路405a。並且，置換控制電路403開啟開關420b以供應時脈信號CLK至作為冗餘電路的控制信號產生電路405b。
遮沒單元116之配置範例將參照圖5加以描述。構成遮沒器207的遮沒電極207a可被連接至驅動信號線204，且其餘遮沒電極207b(圖5中隱藏於遮沒電極207a之後)可被連接至維持於固定電位的線，例如接地導體。可包括推挽電路(例如，CMOS反相器)之驅動器409可全部地或部分地設置於遮沒電極207a下。藉由如此設置，驅動信號線204之寫入長度可被縮短，因此加快遮沒器207的開啟/關閉。支撐基板209可使用半導體基板或半導體基板與另一基板兩者，且驅動器409可被形成於半導體基板上。佈線層與層間絕緣膜的堆疊結構可被設置於半導體基板上。串並聯轉換電路(S/P轉換電路)401、控制電路402、控制信號產生電路405a與405b、以及開關407a及407b亦可形成於半導體基板上。於圖5所示範例中，串並聯轉換電路401、控制電路402、控制信號產生電路405a與405b、以及開關407a及407b係安置於套筒殼體210的外部空間中，且驅動器409係安置於其內部空間中。
如上所述，於此實施例中，遮沒單元116建於套筒130中，與配置於與套筒130分離的位置之遮沒指令產生電路104經由串行傳輸電纜105而彼此連接。由遮沒指令產生電路104產生之遮沒指令經由串行傳輸電纜105傳送至遮沒單元116。這使得可簡化使套筒130與遮沒指令產生電路104彼此相連之組態，且可小型化遮沒指令產生電路104。並且，因為串行傳輸電纜105之厚度可被減小，自遮沒指令產生電路104傳送至套筒130之震動可被降低。
冗餘產生可被完成，不僅是如上所述藉由建立冗餘電路於遮沒控制電路203，亦可藉由例如沿電子束(帶電粒子束)路徑以串聯建立至少二遮沒單元116於套筒130。在圖6所示之例子中，雙級遮沒單元116a與116b被配置為至少二遮沒單元116。因此，靜電透鏡115a及115b被設置以代替靜電透鏡115，且遮沒孔徑陣列117a及117b被設置以代替遮沒孔徑陣列117。
於套筒130之鄰近佈線結構可藉由經串行傳輸電纜105使遮沒單元116a與116b及遮沒指令產生電路104彼此連接而被簡化，因此促進二或更多遮沒單元116a與116b之設置。在此組態中，當遮沒單元116a之一遮沒器或驅動其之電路，例如，具有缺陷時，與其對應之遮沒單元116b之一遮沒器可被替代使用。
依據本發明之製造物品之方法可適用於製造如半導體裝置之微元件。該製造方法可包括使用如前述之帶電荷粒子束繪圖裝置於塗覆有光敏劑之基板上的繪製圖形之步驟，以及將具有於繪製步驟中繪製圖形於其上之基板顯影之步驟。該製造方法亦可包括後續習知步驟(例如氧化、薄膜形成、氣相沈積、摻雜、平坦化、蝕刻、光阻移除、晶粒接合(dicing)、接合、及封裝)。
本發明已參照範例被描述，可被瞭解的是本發明不以該些被揭露之示範實施例為限。申請專利範圍以最廣義解釋以涵蓋所有改良與相等之結構與作用。
100．．．控制器
101．．．鏡片控制電路
104．．．遮沒指令產生電路
105．．．串行傳輸電纜
107．．．偏轉控制電路
108．．．鏡片控制電路
109．．．電子槍
110．．．交叉影像
111．．．準直透鏡
112．．．電子軌跡
114．．．孔徑陣列
115．．．靜電透鏡
116．．．遮沒單元
117．．．遮沒孔徑陣列
118．．．偏轉器
119．．．靜電透鏡
120．．．基板
121．．．定位機構
130．．．套筒
202．．．介面
203．．．遮沒控制電路
204．．．驅動信號線
206．．．孔徑
207．．．遮沒器
207a．．．遮沒電極
207b．．．遮沒電極
208．．．遮沒器陣列
209．．．支撐基板
210．．．套筒殼體
211．．．熱交換器
212．．．導管
220．．．介面
230．．．外部空間
231．．．內部空間
236．．．封口
260．．．冷卻裝置
290．．．信號線
401．．．串並聯轉換電路
402．．．控制電路
403．．．置換控制電路
405a．．．控制信號產生電路
405b．．．控制信號產生電路
407a．．．開關
407b．．．開關
409．．．驅動器
420a．．．開關
420b．．．開關
圖1為顯示根據本發明一實施例所示帶電粒子束繪圖裝置之配置示意圖。
圖2所示為遮沒單元及其相連部位配置範例的平面示意圖。
圖3所示為遮沒單元及其相連部位配置範例的剖面示意圖。
圖4所示為遮沒控制電路組態範例之電路圖。
圖5所示為遮沒單元配置範例之剖面示意圖。
圖6所示為根據本發明另一實施例所示帶電粒子束繪圖裝置之組態示意圖。
104．．．遮沒指令產生電路
105．．．串行傳輸電纜
116．．．遮沒單元
202．．．介面
203．．．遮沒控制電路
204．．．驅動信號線
206．．．孔徑
207．．．遮沒器
207a．．．遮沒電極
207b．．．遮沒電極
208．．．遮沒器陣列
209．．．支撐基板
210．．．套筒殼體
211．．．熱交換器
212．．．導管
220．．．介面
260．．．冷卻裝置

Claims (10)

  1. 一種繪圖裝置，用於以複數帶電粒子束於基板上繪製圖形，該裝置包含：遮沒孔徑陣列，包括複數孔徑；遮沒單元，包括複數遮沒器且組態為藉由該複數個遮沒器以分別地偏轉該複數帶電粒子束，以使該遮沒孔徑陣列阻擋該分別地被偏轉之複數帶電粒子束；產生電路，係組態以產生串行格式之遮沒指令；以及串行傳輸電纜，係組態以將該產生電路產生之該遮沒指令傳輸至該遮沒單元，其中該遮沒單元係組態以將已經由該串行傳輸電纜接收之該串行格式之該遮沒指令轉換成並行格式之遮沒指令，且基於該並行格式之該遮沒指令以驅動該複數遮沒器。
  2. 根據申請專利範圍第1項之裝置，其中該遮沒單元包括取代其之一元件電路之冗餘電路。
  3. 根據申請專利範圍第2項之裝置，其中該遮沒單元更包括置換控制電路，係組態以該冗餘電路取代該元件電路。
  4. 根據申請專利範圍第1項之裝置，其中該裝置包含沿該複數帶電粒子束路徑串聯設置之該遮沒單元之至少二者，其中若該至少二者中之一遮沒器具有缺陷，該至少二者中之另一遮沒器被用以取代具有該缺陷之該遮沒器。
  5. 根據申請專利範圍第1項之裝置，其中該遮沒單元包括支撐基板，包括經組態以分別地驅動該複數遮沒器之複數驅動器，以及分別地被該複數驅動器驅動之遮沒電極，該支撐基板包括半導體基板，該複數驅動器被形成於其上，以及佈線層與層間絕緣膜的堆疊結構，該等佈線層間有層間絕緣膜，該堆疊結構係設置於該半導體基板上，該等遮沒電極，係設置於該堆疊結構上，以及每一該複數驅動器之至少一部份係設置於對應之該等遮沒電極之一者下。
  6. 根據申請專利範圍第5項之裝置，其中每一該複數驅動器包括推挽電路。
  7. 根據申請專利範圍第6項之裝置，其中該推挽電路包括CMOS反相器。
  8. 根據申請專利範圍第5項之裝置，更包含圍繞該複數遮沒器之殼體，其中該遮沒單元包括複數控制信號產生電路，係組態以分別地供應控制信號至該複數驅動器，該支撐基板自該殼體內側之內部空間延伸至該殼體外側之外部空間，且該複數控制信號產生電路設置於該外部空間中之該支撐基板上。
  9. 根據申請專利範圍第1項之裝置，其中該遮沒單元包括遮沒控制電路，係組態以產生複數驅動信號以基於該並行格式之該遮沒指令分別地控制該複數遮沒器，以及該裝置更包含冷卻裝置，係組態以冷卻該遮沒控制電路。
  10. 一種製造物品之方法，該方法包含：使用申請專利範圍第1項中定義之繪圖裝置於基板上繪製圖形；對該圖形已被繪製於其上之該基板顯影；以及處理該顯影基板以製造該物品。
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