多电极电子光学系统技术方案

本发明专利技术涉及一种适用于带电粒子光刻系统(10)的带电粒子束产生器(50)，该带电粒子束产生器包括：带电粒子源(52)，其用于产生沿着光轴(A)的带电粒子束(54)；准直器电极堆叠(70)，其用于准直该带电粒子束，其中该电极堆叠沿着光轴跨越准直器高度(Hc)；产生器真空腔室(51)，其用于容纳带电粒子源(52)和准直器电极堆叠(70)；以及至少一个真空泵系统(122、123)，其被设置在产生器真空腔室(51)内部离该准直器电极堆叠的外周边(85)一距离(ΔRp)处，其中至少一个真空泵系统跨越与光轴(A)基本上平行地定向的有效泵送表面(122a、123a)，并且其中该有效泵送表面具有跨越准直器高度(Hc)的至少一部分的表面高度(Hp)。

【技术实现步骤摘要】
多电极电子光学系统本申请是申请日为2014年11月14日、申请号为201480071804.9、专利技术名称为“多电极电子光学系统”的专利申请的分案申请。
本专利技术一般地涉及一种电极堆叠、一种带电粒子束产生器，以及一种带电粒子光刻系统。此外，本专利技术涉及一种适用于操作带电粒子束产生器的方法。
技术介绍
在半导体工业内，对高准确且可靠地制造较小结构存在持续增长的期望。光刻是这种制造工艺的关键部分。在无掩模光刻系统中，带电粒子细束(beamlet)可用以将图案转印至目标上。这些细束可单独受控制以获得所要的图案。为在商业上可行，需要带电粒子光刻系统能够满足对实质晶圆产出量及严格误差容限的具有挑战性的需求。可通过使用更多细束及因此更多电流来获得较高产出量然而，处置较大数目的细束导致对更多控制电路的需要。操作控制电路可引起光刻系统内的加热。此外，电流的增加产生与光刻系统中的组件相互作用的更多带电粒子。带电粒子与光刻系统内部的系统组件之间的碰撞可引起相应组件的显著加热。束操纵组件的所产生的加热可导致热变形，该热变形降低光刻工艺的准确度。大数目的细束的使用由于细束之间的粒子间相互作用(例如，库仑相互作用)而进一步增加不可接受的不准确度的风险。可通过缩短粒子源与目标之间的路径来减小粒子间相互作用的效应。可通过使用更强电场来操纵带电粒子而达成路径缩短，这需要在带电粒子光刻系统中各种电极之间施加较大电位差。在较高电场强度的情况下，准直器电极的形状和布局成为电场分布的可达准确度的更重要的决定因素，并因此对束产生和成形准确度有影响。
技术实现思路
合乎需要的将是，提供允许使用大数目的带电粒子细束且同时即使针对强电场也实现较高的束准直场准确度的带电粒子束产生器和光刻系统，以及其组件。因此，根据第一方面，提供了一种准直器电极堆叠，其包括：至少三个准直器电极，其用于准直沿着光轴的带电粒子束，其中每个准直器电极包括具有电极孔的电极主体，该电极孔用于允许带电粒子束通过。电极主体沿着与光轴基本上平行的轴向方向间隔开。电极孔沿着光轴同轴地对准。该准直器电极堆叠包括多个间隔结构，其被设置在每一对相邻准直器电极之间并且由电绝缘材料制成，多个间隔结构用于沿着轴向方向以预定距离来定位准直器电极。准直器电极中的每一个电连接至单独的电压输出端。在本文中使用圆柱坐标来描述带电粒子束产生器的空间关系。带电粒子流的宏观方向被称为“轴向方向”Z’。在本文中使用术语“上游”来标明与带电粒子流相反的方向。相反地，在本文中使用术语“下游”来标明随同带电粒子流一起的方向。在当前示例中，术语“上游”和“下游”分别对应于负轴向方向-Z和正轴向方向Z。垂直于轴向方向Z的束电流密度分布的重心(即，平均位置)限定所谓的“光轴”A。“径向方向”R对应于横向平面中径向地远离光轴A的任何方向。“角方向”表明沿着横向平面中的径向位置的(无穷小)旋转角。根据实施例，每个电压输出端可单独被调整。根据实施例，电极主体具有布置在基本上垂直于轴向方向的径向-角向平面中的圆盘形状。电极孔优选地由穿过电极主体并沿着轴向方向延伸的基本圆形的切口形成。根据实施例，至少三个准直器电极沿着轴向方向布置为：-第一准直器电极，其被设置在准直器堆叠的上游端处；-最后准直器电极，其被设置在准直器堆叠的下游端处；-以及至少一个中间电极，其被设置在该第一准直器电极与该最后准直器电极之间。根据实施例，至少一个中间电极具有沿着轴向方向的电极厚度。根据实施例，一方面相邻中间电极之间的电极间距离Hd以及另一方面沿着轴向方向的中间电极厚度He由关系0.75·He≤Hd≤1.5·He来限定。根据实施例，第一准直器电极具有由1.5·He≤H1≤2.5·He限定的范围内的第一厚度H1。根据实施例，第一准直器电极包括具有轴向扩孔的第一电极孔，该轴向扩孔沿着光轴在下游方向上以平滑曲面轨迹朝向远离该光轴的径向方向渐扩。根据实施例，最后准直器电极的径向内部部分的最后电极厚度H10在由3·H10≤He限定的范围内。根据实施例，最后准直器电极的径向向外部分的厚度基本上等于中间电极厚度。根据实施例，准直器电极沿着轴向方向布置，使得至少三个中间电极被设置在第一准直器电极与最后准直器电极之间。根据另一实施例，至少三个中间电极的中部准直器电极具有在范围1.5·He≤H5≤2.5·He内的厚度H5。根据实施例，间隔结构的高度Hs与介于隔离物结构与准直器孔的孔周边之间的最短径向距离ΔR1之间的关系由3·Hs≤ΔR1限定。根据第二方面，并且根据以上本文所描述的效果和优点，提供了一种带电粒子束产生器，其包括：-束源，其用于产生沿着光轴的带电粒子束；-以及根据本专利技术的第一方面的准直器电极堆叠。第一准直器电极被设置在准直器堆叠的上游端处。准直器电极的电极孔可沿着光轴对准，并且束源可直接固定至第一准直器电极的顶侧上。根据第三方面，并且根据以上本文所描述的效果和优点，提供了一种包括电极堆叠的准直器系统，该电极堆叠包括多个电极，所述多个电极用于准直沿着堆叠的光轴的带电粒子束，每个准直器电极包括：具有电极孔的电极主体，该电极孔用于允许带电粒子束的传输；以及电连接，其用于给电极提供电位，其中电极主体沿着轴向方向间隔式地布置，并且其中电极孔沿着光轴同轴地对准；在准直器系统的操作期间，电极堆叠的中部电极被充电以与其它准直器电极相比保持在最高正电位。在电极堆叠的上游方向上在中部电极之前的两个电极中的每一个被配置为保持在比该中部电极在下游方向上的相邻电极的电位更低的电位。根据实施例，最后准直器电极在准直器系统的操作期间被充电以保持在正电位。位于中部电极与最后电极之间的至少一个电极可以设置有比该最后电极的电位更低的电位。根据另一实施例，至少两个电极被包括在中部电极与最后电极之间。至少两个电极中的倒数第二个电极在准直器系统的操作期间被充电以获得负电位。根据本专利技术的第四方面，提供了一种用于操作根据第二方面的带电粒子束产生器的方法。该方法包括：利用束源产生电子束；沿着光轴穿过准直器电极堆叠的孔投射所产生的电子束；以及将电位施加至准直器电极上。将电位施加在准直器电极上包括：使第一准直器电极保持在接地电位；使中部准直器电极保持在最高正电位，以及使最后准直器电极保持在低正电位。根据实施例，将电位施加至准直器电极上包括：在中部准直器电极与定位成紧接在该中部准直器电极的上游的相邻准直器电极之间施加电位差，以及在相邻准直器电极与定位成紧接在相邻准直器电极的上游的另外的相邻准直器电极之间施加另外的电位差。该另外的电位差可大于该电位差。根据实施例，将电位施加至准直器电极上包括：使处于中部电极上游的第二准直器电极保持在负电位。根据实施例，将电位施加至准直器电极上包括：使倒数第二个电极和倒数第三个电极中的至少一个保持在低负电位。根据实施例，将电位施加至准直器电极上包括：使紧接在最后准直器电极之前的两个中间准直器电极中的至少一个保持在具有在-300伏特与-500伏特之间的值的固定电位；使第二准直器电极保持在具有在-3千伏特与-4千伏特之间的值的固定电位；使中部准直器电极保持在具有在+20千伏特与+30千伏特之间的值的固定电位；以及使最后准直器电极保持在具有在+500伏特与+1100伏特之间的值的正电位。附图说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于带电粒子光刻系统(10)的带电粒子束产生器(50)，该带电粒子束产生器包括：‑带电粒子源(52)，其用于产生沿着光轴(A)的带电粒子束(54)；‑准直器电极堆叠(70)，其用于准直该带电粒子束，其中该电极堆叠沿着光轴跨越准直器高度(Hc)；‑产生器真空腔室(51)，其用于容纳带电粒子源(52)和准直器电极堆叠(70)；以及‑至少一个真空泵系统(122、123)，其被设置在产生器真空腔室(51)内部离该准直器电极堆叠的外周边(85)一距离(ΔRp)处，其中至少一个真空泵系统跨越与光轴(A)基本上平行地定向的有效泵送表面(122a、123a)，并且其中该有效泵送表面具有跨越准直器高度(Hc)的至少一部分的表面高度(Hp)。

【技术特征摘要】
2013.11.14 US 61/904,0571.一种适用于带电粒子光刻系统(10)的带电粒子束产生器(50)，该带电粒子束产生器包括：-带电粒子源(52)，其用于产生沿着光轴(A)的带电粒子束(54)；-准直器电极堆叠(70)，其用于准直该带电粒子束，其中该电极堆叠沿着光轴跨越准直器高度(Hc)；-产生器真空腔室(51)，其用于容纳带电粒子源(52)和准直器电极堆叠(70)；以及-至少一个真空泵系统(122、123)，其被设置在产生器真空腔室(51)内部离该准直器电极堆叠的外周边(85)一距离(ΔRp)处，其中至少一个真空泵系统跨越与光轴(A)基本上平行地定向的有效泵送表面(122a、123a)，并且其中该有效泵送表面具有跨越准直器高度(Hc)的至少一部分的表面高度(Hp)。2.根据权利要求1的带电粒子束产生器(50)，其中真空泵系统包括吸气器。3.根据权利要求1的带电粒子束产生器(50)，其中真空泵系统(122、123)与准直器电极堆叠(70)的外周边(85)之间的距离(ΔRp)大于准直器电极堆叠中两个相邻电极之间的电极间距离(Hd)。4.根据权利要求1的带电粒子束产生器(50)，还包括泵支撑结构(124)，该泵支撑结构(124)被布置在产生器真空腔室(51)内部并且被配置以用于借助于可选择性释放的连接来承载真空泵系统的泵单元(122、123...

【专利技术属性】
技术研发人员：MJJ维兰德，WH乌尔巴努斯，
申请(专利权)人：迈普尔平版印刷IP有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL