帶電粒子光刻系統(tǒng)和射束產(chǎn)生器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種帶電粒子射束產(chǎn)生器。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種帶電粒子射束光刻 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在半導(dǎo)體工業(yè)中，越來越需要以高精確性與可靠度來制造更小的結(jié)構(gòu)。光刻術(shù)是 此種制造過程的關(guān)鍵部分。目前，大部分的商用光刻系統(tǒng)使用光射束和掩膜作為再生用于 曝光目標(biāo)的圖案數(shù)據(jù)的構(gòu)件，例如，其上有光阻涂層的晶圓。在無掩膜的光刻系統(tǒng)中，可能 會(huì)使用帶電粒子子射束（chargedparticlebeamlet)將圖案轉(zhuǎn)印至此目標(biāo)上。該子射束 可以個(gè)別控制，用于取得所希望的圖案。
[0003] 然而，為讓這樣的帶電粒子光刻系統(tǒng)具有商業(yè)可行性（commerciallyviable)，它 們必須應(yīng)付特定的最小生產(chǎn)量，也就是，每小時(shí)所處理的晶圓的數(shù)量不應(yīng)該太低于目前利 用光學(xué)光刻系統(tǒng)所處理的每小時(shí)的晶圓的數(shù)量。再者，該帶電粒子光刻系統(tǒng)還必須符合低 誤差容限（lowerrormargin)。相對高的生產(chǎn)量以及符合低誤差容限的需求的組合具有挑 戰(zhàn)性。
[0004] 藉由使用更多的子射束可以獲得較高的生產(chǎn)量，且所以，需要更多的電流。然而， 操控較大數(shù)量的子射束卻導(dǎo)致需要更多的控制電路系統(tǒng)。再者，提高電流會(huì)導(dǎo)致更多的帶 電粒子，其與該光刻系統(tǒng)中的器件產(chǎn)生相互作用。該電路系統(tǒng)以及帶電粒子撞擊器件兩者 都可能導(dǎo)致該光刻系統(tǒng)里各個(gè)器件的加熱。該加熱可能降低該光刻系統(tǒng)內(nèi)的圖案化處理的 精確性。在最糟的情況中，這種加熱可能會(huì)阻止該光刻系統(tǒng)內(nèi)的一或多個(gè)器件使其無法發(fā) 揮功能。
[0005] 再者，使用大量的子射束會(huì)提高因?yàn)樵撟由涫g的相互作用（舉例來說，庫侖 相互作用（Coulombinteraction))所造成的無法接受的不精確性的風(fēng)險(xiǎn)。這種風(fēng)險(xiǎn)可藉由 縮短源和目標(biāo)之間的路徑而降低。藉由沿著該帶電粒子路徑使用較強(qiáng)的電場可以達(dá)到該縮 短目的，其可能是施加較高的電壓于該帶電粒子光刻系統(tǒng)中的特定電極而造成的結(jié)果。使 用高電壓會(huì)誘發(fā)該光刻系統(tǒng)內(nèi)的器件意外被充電的風(fēng)險(xiǎn)，其會(huì)危及該系統(tǒng)的可靠度。
[0006] 最后，藉由增加該光刻系統(tǒng)中子射束的數(shù)量而導(dǎo)致電流增加會(huì)增加電子光學(xué)柱中 對于壓力的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種具有大量子射束的帶電粒子多子射束光刻系統(tǒng)，其在壓 力以及高電壓管理方面具有改善的效能。為達(dá)此目的，本發(fā)明提供如本說明書中所述以及 隨附權(quán)利要求中所主張的一種帶電粒子光刻系統(tǒng)以及一種帶電粒子射束產(chǎn)生器。
[0008] 顯見的是，本發(fā)明的原理可以各種方式來實(shí)行。
【附圖說明】
[0009] 現(xiàn)在將參考圖式中所示的實(shí)施例來進(jìn)一步解釋本發(fā)明的各項(xiàng)觀點(diǎn)，其中：
[0010] 圖1所示的是帶電粒子多子射束光刻系統(tǒng)的實(shí)施例的簡化略圖；
[0011] 圖2A與2B所示的是主真空腔室中的投射柱的特定器件的簡化圖；
[0012]圖3所示的是具有中間真空腔室的帶電粒子光刻系統(tǒng)的另一實(shí)施例；
[0013] 圖4示意性顯示帶電粒子射束產(chǎn)生器；
[0014] 圖5示意性顯示該射束產(chǎn)生器的概要圖式；
[0015] 圖6所示的是在其中提供磁屏蔽配置的圖5的射束產(chǎn)生器；
[0016] 圖7所示的是具有真空腔室隔離的圖6的射束產(chǎn)生器；
[0017] 圖8所示的是具有另一種方式的真空腔室隔離的圖6的射束產(chǎn)生器；
[0018] 圖9所示的是由源腔室與準(zhǔn)直器以及磁屏蔽配置所組成的基本布局；
[0019] 圖10所示的是準(zhǔn)直器系統(tǒng)的實(shí)施例的剖面圖；
[0020] 圖11所示的是圖10的準(zhǔn)直器的高空剖面圖；
[0021] 圖12所示的是在冷卻配置內(nèi)介于多個(gè)彈簧組件和凹腔之間的可能的連接的剖面 俯視圖；
[0022] 圖13所示的是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的射束產(chǎn)生器的高空側(cè)視圖；
[0023] 圖14所示的是圖13的射束產(chǎn)生器的第一剖面?zhèn)纫晥D；
[0024] 圖15所示的是圖13的射束產(chǎn)生器的第二剖面?zhèn)纫晥D；
[0025] 圖16所示的是圖13的射束產(chǎn)生器的另一高空側(cè)視圖；
[0026] 圖17所示的是由被用來冷卻圖13的射束產(chǎn)生器中的準(zhǔn)直器系統(tǒng)的一部分的多條 通道的配置的高空側(cè)視圖；以及
[0027] 圖18所示的是圖13的射束產(chǎn)生器的又一高空側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面是本發(fā)明的各種實(shí)施例的說明，其僅通過范例并且參考附圖給出。
[0029] 圖1所示的是帶電粒子光刻設(shè)備1的實(shí)施例的簡化示意圖。舉例來說，這種光刻 系統(tǒng)已經(jīng)在美國專利案第6, 897, 458號、第6, 958, 804號、第7, 019, 908號、第7, 084, 414 號和第7, 129, 502號；美國專利申請公開案第2007/0064213號；以及共同待審的美國專利 申請案序號第 61/031，573 號、第 61/031，594 號、第 61/045, 243 號、第 61/055, 839 號、第 61/058, 596號以及第61/101，682號中進(jìn)行了描述，這些案件全部已受讓給本發(fā)明的擁有 人，而且本文以引用的方式將它們完整并入。
[0030] 在圖1中所示的實(shí)施例中，光刻設(shè)備1包括子射束產(chǎn)生器2,用于產(chǎn)生多個(gè)子射束； 子射束調(diào)制器8,用于圖案化該子射束，以便形成經(jīng)過調(diào)制的子射束；以及子射束投射器， 用于將該經(jīng)過調(diào)制的子射束投射在目標(biāo)13的表面上。該子射束產(chǎn)生器2通常包括源3,用 于產(chǎn)生帶電粒子射束4。在圖1中，該源3會(huì)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上均質(zhì)、擴(kuò)展的帶電粒子射束4。下 文中，將參考電子射束光刻系統(tǒng)來討論本發(fā)明的實(shí)施例。所以，源3可能是指電子源3 ;而 射束4可能是指電子射束4。必須了解的是，如圖1中所示的類似系統(tǒng)可以用于不同類型的 輻射，舉例來說，藉由使用離子源來產(chǎn)生離子射束。
[0031]在圖1中所示的實(shí)施例中，該子射束產(chǎn)生器2進(jìn)一步包括準(zhǔn)直器透鏡5,用于準(zhǔn)直 由該電子源3所產(chǎn)生的電子射束4 ;以及孔徑陣列6,用于形成多個(gè)子射束7。該準(zhǔn)直器透 鏡5可為任何類型的準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)。在準(zhǔn)直之前，該電子射束4可先通過雙八極柱（double〇Ct〇p〇le)(圖中并未顯示）。較佳的是，該孔徑陣列6包括具備多個(gè)貫穿孔的平板。該孔 徑陣列6會(huì)阻隔該電子射束4的一部分；而該電子射束4的一部分則會(huì)經(jīng)由該孔通過孔徑 陣列6,以便產(chǎn)生多個(gè)電子子射束7。該系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生大量的子射束122,較佳的是，約10, 000 至1，000, 000個(gè)子射束。
[0032] 圖1的實(shí)施例中的子射束調(diào)制器或調(diào)制系統(tǒng)8包括子射束阻斷器陣列9以及子射 束阻止陣列10。該子射束阻斷器陣列9包括多個(gè)阻斷器，用于偏轉(zhuǎn)電子子射束7中的一個(gè) 或多個(gè)。該經(jīng)偏轉(zhuǎn)和未偏轉(zhuǎn)的電子子射束7會(huì)抵達(dá)具有多個(gè)孔徑的射束阻止陣列10。子射 束阻斷器陣列9與射束阻止陣列10會(huì)一起操作用于阻隔該子射束7或是讓該子射束7通 過。一般來說，倘若子射束阻斷器陣列9偏轉(zhuǎn)子射束7,該子射束7將不會(huì)通過射束阻止陣 列10中的對應(yīng)孔徑，取而代之的是會(huì)被阻隔。然而，倘若子射束阻斷器陣列9沒有偏轉(zhuǎn)子 射束7,那么，該子射束7便會(huì)通過射束阻止陣列10中的對應(yīng)孔徑?；蛘撸由涫?可能在 被子射束阻斷器陣列9中的對應(yīng)阻斷器偏轉(zhuǎn)時(shí)通過該子射束阻止陣列10,并且倘若它們沒 有被偏轉(zhuǎn)則會(huì)被該子射束阻止陣列10阻隔。為將該子射束7聚焦在該阻斷器陣列9的平 面內(nèi)，該光刻系統(tǒng)1可進(jìn)一步包括聚光透鏡陣列20。
[0033] 子射束調(diào)制器8會(huì)被設(shè)置成基于控制單元60所提供的圖案數(shù)據(jù)輸入來提供圖案 給子射束7。該控制單元60包括數(shù)據(jù)儲存單元61、讀出單元62、以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元63。該 控制單元60的位置可能遠(yuǎn)離該系統(tǒng)的其余部分，舉例來說，位于無塵室外面。該圖案數(shù)據(jù) 可以經(jīng)由光纖64來傳輸。該光纖64的光傳送末端可被組裝在一個(gè)或多個(gè)光纖陣列15中。 圖案數(shù)據(jù)攜載光射束14接著會(huì)被投射在被提供于子射束阻斷器陣列9上的對應(yīng)光接收組 件（例如，光二極管）上。這種投射可以直接進(jìn)行，或者，通過投射系統(tǒng)（在圖1中由投射 透鏡65來示意性表示）來進(jìn)行。這種投射系統(tǒng)（例如，投射透鏡65)中的一個(gè)或多個(gè)組件 可以在控制單元60的控制下經(jīng)由定位裝置17移動(dòng)，用于將該數(shù)據(jù)攜載光射束14正確對齊 及/或聚焦在子射束阻斷器陣列9中的對應(yīng)光敏組件上。
[0034] 該光敏組件會(huì)被耦合至一個(gè)或多個(gè)阻斷器，并且被設(shè)置成用于將光信號轉(zhuǎn)換成不 同類型的信號，舉例來說，電信號。圖案數(shù)據(jù)攜載光射束14可以攜載用于子射束阻斷器陣 列9內(nèi)的一或多個(gè)阻斷器的數(shù)據(jù)。該圖案數(shù)據(jù)因而會(huì)經(jīng)由該圖案數(shù)據(jù)攜載光射束被送往阻 斷器，以便讓阻斷器根據(jù)圖案來調(diào)制通過此處的帶電粒子子射束7。
[0035] 從子射束調(diào)制器8處出來的該已調(diào)制子射束會(huì)藉由子射束投射器被投射在目標(biāo) 13的目標(biāo)表面上。該子射束投射器包括子射束偏轉(zhuǎn)器陣列11，用于在該目標(biāo)表面上方掃描 該已調(diào)制子射束；以及投射透鏡配置12,其包括一個(gè)或多個(gè)投射透鏡陣列，用于將該已調(diào) 制子射束聚焦在該目標(biāo)表面上。該目標(biāo)13通常被定位在可移動(dòng)的平臺24上，其移動(dòng)可由 控制單元（例如，控制單元60)來控制。
[0036] 對光刻應(yīng)用來說，目標(biāo)經(jīng)常包括具備帶電粒子敏感層或光阻層的晶圓。該光阻 膜的一部分會(huì)藉由照射該帶電粒子（也就是，電子）子射束而被化學(xué)改性。因此，該膜 的被照射的部分將或多或少可溶解在顯影劑中，從而在晶圓上造成光阻圖案。該晶圓上 的光阻圖案接著會(huì)被轉(zhuǎn)印至下方層，也就是，藉由半導(dǎo)體制造的技術(shù)中已知的實(shí)施步驟