带电粒子光刻系统和射束产生器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种带电粒子射束产生器。本发明进一步涉及一种带电粒子射束光刻 系统。
【背景技术】
[0002] 在半导体工业中，越来越需要以高精确性与可靠度来制造更小的结构。光刻术是 此种制造过程的关键部分。目前，大部分的商用光刻系统使用光射束和掩膜作为再生用于 曝光目标的图案数据的构件，例如，其上有光阻涂层的晶圆。在无掩膜的光刻系统中，可能 会使用带电粒子子射束（chargedparticlebeamlet)将图案转印至此目标上。该子射束 可以个别控制，用于取得所希望的图案。
[0003] 然而，为让这样的带电粒子光刻系统具有商业可行性（commerciallyviable)，它 们必须应付特定的最小生产量，也就是，每小时所处理的晶圆的数量不应该太低于目前利 用光学光刻系统所处理的每小时的晶圆的数量。再者，该带电粒子光刻系统还必须符合低 误差容限（lowerrormargin)。相对高的生产量以及符合低误差容限的需求的组合具有挑 战性。
[0004] 藉由使用更多的子射束可以获得较高的生产量，且所以，需要更多的电流。然而， 操控较大数量的子射束却导致需要更多的控制电路系统。再者，提高电流会导致更多的带 电粒子，其与该光刻系统中的器件产生相互作用。该电路系统以及带电粒子撞击器件两者 都可能导致该光刻系统里各个器件的加热。该加热可能降低该光刻系统内的图案化处理的 精确性。在最糟的情况中，这种加热可能会阻止该光刻系统内的一或多个器件使其无法发 挥功能。
[0005] 再者，使用大量的子射束会提高因为该子射束之间的相互作用（举例来说，库仑 相互作用（Coulombinteraction))所造成的无法接受的不精确性的风险。这种风险可藉由 缩短源和目标之间的路径而降低。藉由沿着该带电粒子路径使用较强的电场可以达到该缩 短目的，其可能是施加较高的电压于该带电粒子光刻系统中的特定电极而造成的结果。使 用高电压会诱发该光刻系统内的器件意外被充电的风险，其会危及该系统的可靠度。
[0006] 最后，藉由增加该光刻系统中子射束的数量而导致电流增加会增加电子光学柱中 对于压力的需求。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种具有大量子射束的带电粒子多子射束光刻系统，其在压 力以及高电压管理方面具有改善的效能。为达此目的，本发明提供如本说明书中所述以及 随附权利要求中所主张的一种带电粒子光刻系统以及一种带电粒子射束产生器。
[0008] 显见的是，本发明的原理可以各种方式来实行。
【附图说明】
[0009] 现在将参考图式中所示的实施例来进一步解释本发明的各项观点，其中：
[0010] 图1所示的是带电粒子多子射束光刻系统的实施例的简化略图；
[0011] 图2A与2B所示的是主真空腔室中的投射柱的特定器件的简化图；
[0012]图3所示的是具有中间真空腔室的带电粒子光刻系统的另一实施例；
[0013] 图4示意性显示带电粒子射束产生器；
[0014] 图5示意性显示该射束产生器的概要图式；
[0015] 图6所示的是在其中提供磁屏蔽配置的图5的射束产生器；
[0016] 图7所示的是具有真空腔室隔离的图6的射束产生器；
[0017] 图8所示的是具有另一种方式的真空腔室隔离的图6的射束产生器；
[0018] 图9所示的是由源腔室与准直器以及磁屏蔽配置所组成的基本布局；
[0019] 图10所示的是准直器系统的实施例的剖面图；
[0020] 图11所示的是图10的准直器的高空剖面图；
[0021] 图12所示的是在冷却配置内介于多个弹簧组件和凹腔之间的可能的连接的剖面 俯视图；
[0022] 图13所示的是根据本发明一实施例的射束产生器的高空侧视图；
[0023] 图14所示的是图13的射束产生器的第一剖面侧视图；
[0024] 图15所示的是图13的射束产生器的第二剖面侧视图；
[0025] 图16所示的是图13的射束产生器的另一高空侧视图；
[0026] 图17所示的是由被用来冷却图13的射束产生器中的准直器系统的一部分的多条 通道的配置的高空侧视图；以及
[0027] 图18所示的是图13的射束产生器的又一高空侧视图。
【具体实施方式】
[0028] 下面是本发明的各种实施例的说明，其仅通过范例并且参考附图给出。
[0029] 图1所示的是带电粒子光刻设备1的实施例的简化示意图。举例来说，这种光刻 系统已经在美国专利案第6, 897, 458号、第6, 958, 804号、第7, 019, 908号、第7, 084, 414 号和第7, 129, 502号；美国专利申请公开案第2007/0064213号；以及共同待审的美国专利 申请案序号第 61/031，573 号、第 61/031，594 号、第 61/045, 243 号、第 61/055, 839 号、第 61/058, 596号以及第61/101，682号中进行了描述，这些案件全部已受让给本发明的拥有 人，而且本文以引用的方式将它们完整并入。
[0030] 在图1中所示的实施例中，光刻设备1包括子射束产生器2,用于产生多个子射束； 子射束调制器8,用于图案化该子射束，以便形成经过调制的子射束；以及子射束投射器， 用于将该经过调制的子射束投射在目标13的表面上。该子射束产生器2通常包括源3,用 于产生带电粒子射束4。在图1中，该源3会产生实质上均质、扩展的带电粒子射束4。下 文中，将参考电子射束光刻系统来讨论本发明的实施例。所以，源3可能是指电子源3 ;而 射束4可能是指电子射束4。必须了解的是，如图1中所示的类似系统可以用于不同类型的 辐射，举例来说，藉由使用离子源来产生离子射束。
[0031]在图1中所示的实施例中，该子射束产生器2进一步包括准直器透镜5,用于准直 由该电子源3所产生的电子射束4 ;以及孔径阵列6,用于形成多个子射束7。该准直器透 镜5可为任何类型的准直光学系统。在准直之前，该电子射束4可先通过双八极柱（double〇Ct〇p〇le)(图中并未显示）。较佳的是，该孔径阵列6包括具备多个贯穿孔的平板。该孔 径阵列6会阻隔该电子射束4的一部分；而该电子射束4的一部分则会经由该孔通过孔径 阵列6,以便产生多个电子子射束7。该系统会产生大量的子射束122,较佳的是，约10, 000 至1，000, 000个子射束。
[0032] 图1的实施例中的子射束调制器或调制系统8包括子射束阻断器阵列9以及子射 束阻止阵列10。该子射束阻断器阵列9包括多个阻断器，用于偏转电子子射束7中的一个 或多个。该经偏转和未偏转的电子子射束7会抵达具有多个孔径的射束阻止阵列10。子射 束阻断器阵列9与射束阻止阵列10会一起操作用于阻隔该子射束7或是让该子射束7通 过。一般来说，倘若子射束阻断器阵列9偏转子射束7,该子射束7将不会通过射束阻止阵 列10中的对应孔径，取而代之的是会被阻隔。然而，倘若子射束阻断器阵列9没有偏转子 射束7,那么，该子射束7便会通过射束阻止阵列10中的对应孔径。或者，子射束7可能在 被子射束阻断器阵列9中的对应阻断器偏转时通过该子射束阻止阵列10,并且倘若它们没 有被偏转则会被该子射束阻止阵列10阻隔。为将该子射束7聚焦在该阻断器阵列9的平 面内，该光刻系统1可进一步包括聚光透镜阵列20。
[0033] 子射束调制器8会被设置成基于控制单元60所提供的图案数据输入来提供图案 给子射束7。该控制单元60包括数据储存单元61、读出单元62、以及数据转换单元63。该 控制单元60的位置可能远离该系统的其余部分，举例来说，位于无尘室外面。该图案数据 可以经由光纤64来传输。该光纤64的光传送末端可被组装在一个或多个光纤阵列15中。 图案数据携载光射束14接着会被投射在被提供于子射束阻断器阵列9上的对应光接收组 件（例如，光二极管）上。这种投射可以直接进行，或者，通过投射系统（在图1中由投射 透镜65来示意性表示）来进行。这种投射系统（例如，投射透镜65)中的一个或多个组件 可以在控制单元60的控制下经由定位装置17移动，用于将该数据携载光射束14正确对齐 及/或聚焦在子射束阻断器阵列9中的对应光敏组件上。
[0034] 该光敏组件会被耦合至一个或多个阻断器，并且被设置成用于将光信号转换成不 同类型的信号，举例来说，电信号。图案数据携载光射束14可以携载用于子射束阻断器阵 列9内的一或多个阻断器的数据。该图案数据因而会经由该图案数据携载光射束被送往阻 断器，以便让阻断器根据图案来调制通过此处的带电粒子子射束7。
[0035] 从子射束调制器8处出来的该已调制子射束会藉由子射束投射器被投射在目标 13的目标表面上。该子射束投射器包括子射束偏转器阵列11，用于在该目标表面上方扫描 该已调制子射束；以及投射透镜配置12,其包括一个或多个投射透镜阵列，用于将该已调 制子射束聚焦在该目标表面上。该目标13通常被定位在可移动的平台24上，其移动可由 控制单元（例如，控制单元60)来控制。
[0036] 对光刻应用来说，目标经常包括具备带电粒子敏感层或光阻层的晶圆。该光阻 膜的一部分会藉由照射该带电粒子（也就是，电子）子射束而被化学改性。因此，该膜 的被照射的部分将或多或少可溶解在显影剂中，从而在晶圆上造成光阻图案。该晶圆上 的光阻图案接着会被转印至下方层，也就是，藉由半导体制造的技术中已知的实施步骤