带电粒子小射束曝光系统技术方案

本发明专利技术涉及用于带电粒子束曝光装置的带电粒子光学系统，该系统包括：第一光圈装置，包括至少一个基本上圆形的第一光圈，用于部分屏蔽用来形成至少一个带电粒子小射束的发射的带电粒子束；透镜系统，包括至少一个用来将来自于所述第一光圈的带电粒子小射束进行聚焦的透镜，将其聚焦在该透镜的图像焦平面内或附近；偏转器装置，基本上位于该图像焦平面内，包括至少一个小射束偏转器，该偏转器用来在接收到控制信号后偏转经过的所述带电粒子小射束；以及第二光圈装置，包括至少一个位于第一光圈的共轭平面内的基本上圆形的第二光圈，并且该第二光圈与该第一光圈以及该小射束偏转器对准，用来阻挡由小射束偏转器偏转的带电粒子束，或者让其通过。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于带电粒子曝光装置的带电粒子光学系统，尤其涉及使用带电粒子的无掩模平版印刷系统。
技术介绍
平版印刷系统的发展尤其受到了摩尔定律的推动，即，每18个月每单位面积的晶体管数量就要翻一番。因此其结构元件(feature)尺寸的迅速减小，导致了目前用于提供图样的掩模的费用急剧增加。为了避免增加掩模的费用，几种无掩模平版印刷的设计正在开发之中。在这些设计中，图样由图样数据提供。由于掩模是用以储存图样的高度有效的方式，因此用于描述这种图样的原始数据的量是巨大的。目前的无掩模平版印刷系统在生产量方面(例如每小时处理的晶片(wafer)的数目)有所限制。这个特点限制了这些系统在当今半导体元件生产线上的使用。无掩模平版印刷系统的生产量可以通过使用多个小射束(beamlet)和/或通过增加数据速率而得到提高。可以以两种方式来增加数据的供给。第一种方式是通过直接将图样数据送入到一个或多个射束源，从而切换该一个或多个射束源的开和关。可选替换地，该一个或多个射束源连续地发射一个或多个小射束，并将图样数据提供给调制装置，该调制装置沿着小射束朝向待图样化目标的路径调制所发射的小射束。当数据速率增加时，向(射束)源提供数据会变得有问题每一个单独的源都具有依赖于(射束)源、并且易于变得过大的稳定时间(settling time)。因此，优选沿着它们的光学路径来调制该小射束。在带电粒子束平版印刷系统中，这些调制装置经常是静电偏转阵列，也称为消隐光圈阵列(blanking aperture array)(BAA)或偏转阵列。这类阵列的实例披露在Advantest的美国专利第6188074号和Canon的欧洲专利申请第1253619号中。在将电信号供向某一偏转元件后，在相应的光圈(孔径)的上方产生一电场，这导致了经过该光圈的带电粒子束的偏转。通过将光圈档板(光阑板)定位在偏转阵列的后面，经偏转的射束被阻挡，因此不能到达目标(靶)，其中，该光圈与偏转阵列中的光圈对准。在带电粒子到达偏转阵列之前，多个射束最经常经过光圈阵列。这种光圈阵列具有几种功能。在包括单一源的平版印刷系统中，它用来将发射的射束分裂成多个小射束。此外，它还决定射束在偏转阵列处的开度角(孔径角)。另外，该光圈阵列降低在偏转阵列上的热负荷，从而增强其性能。尤其是在紧密多射束设计中，系统的连贯元件(透镜、光圈等)的未对准或者射束位置的微小变化会引起(射束)剂量变化，其中射束位置的微小变化是由例如外部电磁场引起的，或者是由表面带电或带电表面上的不规则引起的。作为剂量变化的结果，对于要进行图样化的结构元件的临界尺寸的控制就不能再得到保证。解决未对准问题的一种方法是增加每一个小射束的开度角(孔径角)，例如，使在光圈阵列上的小射束的横截面大于其所经过的光圈。这样就确保了使光圈的整个面积被照射到。这种方法有几个缺陷，当需要高速度和极度剂量稳定时这些缺陷是相干的。相对大的横截面将增加光圈阵列上的热负荷。此外完全阻挡小射束所需要的偏转量将增加(参见附图可以得到解释)，它将降低系统的速度，从而降低这种系统的生产量。此外，为了在基片位置上精确控制(射束)剂量，理想的做法是尽可能多地采取射束强度的顶环分布(顶帽分布，tophat distribution)。射束的大开度角使射束具有大的尾部。
技术实现思路
本设计的目的是提供一种无掩模带电粒子平版印刷系统，其具有用来克服上述在带电粒子光学系统中所遇到的问题的设置，尤其是用于目前的无掩模带电粒子束平版印刷系统(单射束和多射束)的这些系统中。因而，本设计设法提供速度和稳定性有所提高的带电粒子光学系统。因此，本专利技术提供了一种用于带电粒子束曝光装置的带电粒子光学系统，所述系统包括-第一光圈装置，包括至少一个基本上圆形的第一光圈，用于部分屏蔽用来形成至少一个带电粒子小射束的发射的带电粒子束；-透镜系统，包括至少一个用来将所述产生于或到达所述第一光圈的一个或多个带电粒子小射束进行聚焦的透镜，将其聚焦在所述透镜的图像焦平面内或邻近；-偏转器装置，基本上位于所述图像焦平面内，包括至少一个小射束偏转器，用来当在接收到控制信号后时偏转经过所述偏转器的所述一个或多个带电粒子小射束；以及 -第二光圈装置，包括至少一个位于第一光圈的共轭平面内的基本上圆形的第二光圈，并且所述第二光圈与所述第一光圈以及所述小射束偏转器对准，用来阻挡由所述小射束偏转器偏转的一个或多个带电粒子小射束，或者让其通过。已经发现，对于对准而言，将前面的光圈或光圈阵列成像在后面的光圈或光圈阵列上使得系统更稳定，并且降低了热负荷。在这一方面，共轭平面组是指由在透镜或透镜系统一侧的平面以及通过屏蔽或阻挡而处于透镜或透镜系统的另一侧的它的像平面所形成的平面组。在一具体实施例中，该系统涉及根据本专利技术的一种使用多个带电粒子小射束的带电粒子束曝光装置的系统，其中所述第一光圈装置，包括形成光圈阵列的多个所述第一光圈装置，每一光圈用于一个小射束，所述透镜系统，包括形成透镜组阵列的多个所述透镜组，使每个透镜定位用以聚焦来自所述第一光圈装置的多个带电粒子小射束中的一个；所述第二光圈装置，包括多个形成光圈阵列的所述第二光圈，所述偏转器装置，包括多个所述小射束偏转器，使每一小射束偏转器定位，用来在接收到对应于所期望的要曝光的图样的控制信号后偏转所经过的带电粒子小射束。在该系统的具体实施例中，所述透镜或透镜组包括静电透镜。在另一或又一具体实施例中，所述小射束偏转器或小射束偏转器组包括静电偏转器。在其又一具体实施例中，所述静电偏转器包括至少两个偏转电极。在一具体实施例中，用于使用多条小射束的装置中的该系统，进一步包括设置在所述第一光圈装置之前并包括形成透镜组阵列的多个透镜组的第二透镜系统，所述透镜组设置用来会聚所述小射束。在本专利技术的又一具体实施例中，该系统进一步包括设置于所述第一光圈装置之前并包括多个透镜组的第三透镜系统，其设置用来将带电粒子束曝光装置源的图像投射到所述第二透镜系统的主平面内，带电粒子光学系统进一步包括第三光圈阵列，其中第二透镜阵列设置用于将所述第三光圈阵列的图像投射到所述第一光圈阵列上。本专利技术进一步涉及一种用于将基片曝光于多个带电粒子小射束的带电粒子曝光装置，包括第一光圈阵列，该第一光圈阵列包括多个第一光圈，一个光圈用于一个带电粒子小射束；透镜系统，包括形成透镜组阵列的多个透镜组，所述透镜组与所述第一光圈对准；以及第二光圈阵列，包括多个与所述第一光圈对准的第二光圈，其中所述透镜系统被设置于所述第一光圈阵列与所述第二光圈阵列之间，用来将所述第一光圈阵列成像在所述第二光圈阵列上。在本专利技术的一具体实施例中，该装置包括至少一个另外的光圈阵列和至少一个另外的透镜阵列，其中在每个光圈阵列之间定位一个透镜阵列，其设置用来将前面的透镜阵列成像在后面的透镜阵列上。本专利技术进一步涉及一种用于将基片曝光于至少一个带电粒子小射束的带电粒子曝光装置，包括基本上圆形的用于阻挡部分所述带电粒子小射束的第一光圈；至少包括一个透镜的透镜系统，所述透镜系统与所述第一光圈对准；基本上圆形的与所述第一光圈对准的第二光圈；以及偏转装置，其包括至少一个小射束偏转器，用于当在接收到控制信号后时偏转经过所述偏转器的所述小射束，所述透镜系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于带电粒子束曝光装置的带电粒子光学系统，所述系统包括：－第一光圈装置，包括至少一个基本上圆形的第一光圈，用于部分屏蔽用来形成至少一个带电粒子小射束的发射的带电粒子束；－透镜系统，包括至少一个用来将产生于所述第一光圈的一 个或多个带电粒子小射束进行聚焦的透镜，将其聚焦在所述透镜的图像焦平面内或附近；－偏转器装置，基本上位于所述图像焦平面内，包括至少一个小射束偏转器，用来在接收到控制信号后偏转经过所述偏转器的所述一个或多个带电粒子小射束；以及－ 第二光圈装置，包括至少一个位于所述第一光圈的共轭平面内的基本上圆形的第二光圈，并且所述第二光圈与所述第一光圈以及所述小射束偏转器对准，用来阻挡由所述小射束偏转器偏转的一个或多个带电粒子小射束，或者让其通过。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-5-28 60/473,8101.一种用于带电粒子束曝光装置的带电粒子光学系统，所述系统包括-第一光圈装置，包括至少一个基本上圆形的第一光圈，用于部分屏蔽用来形成至少一个带电粒子小射束的发射的带电粒子束；-透镜系统，包括至少一个用来将产生于所述第一光圈的一个或多个带电粒子小射束进行聚焦的透镜，将其聚焦在所述透镜的图像焦平面内或附近；-偏转器装置，基本上位于所述图像焦平面内，包括至少一个小射束偏转器，用来在接收到控制信号后偏转经过所述偏转器的所述一个或多个带电粒子小射束；以及-第二光圈装置，包括至少一个位于所述第一光圈的共轭平面内的基本上圆形的第二光圈，并且所述第二光圈与所述第一光圈以及所述小射束偏转器对准，用来阻挡由所述小射束偏转器偏转的一个或多个带电粒子小射束，或者让其通过。2.根据权利要求1的用于带电粒子束曝光装置的所述系统，所述系统使用多个带电粒子小射束，其中所述第一光圈装置包括形成光圈阵列的多个所述第一光圈，每一光圈用于一个小射束；所述透镜系统包括形成透镜组阵列的多个所述透镜组，使每个透镜定位，用以聚焦来自所述第一光圈装置的多个带电粒子小射束中的一个；所述第二光圈装置包括形成光圈阵列的多个所述第二光圈；所述偏转器装置包括多个所述小射束偏转器，使每一小射束偏转器定位，用来在接收到对应于所期望的要曝光的图样的控制信号后偏转所经过的带电粒子小射束。3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述透镜或透镜组包括静电透镜。4.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述小射束偏转器或小射束偏转器组包括静电偏转器。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述静电偏转器包括至少两个偏转电极。6.根据权利要求2所述的系统，进一步包括设置在所述第一光圈装置之前并包括形成透镜组阵列的多个透镜组的第二透镜系统，所述透镜组被设置用于会聚所述多个小射束。7.根据权利要求6所述的系统，进一步包括设置于所述第一光圈装置之前并包括多个透镜组的第三透镜系统，其设置用来将带电粒子束曝光装置源的图像投射到所述第二透镜系统的主平面内，所述带电粒子光学系统进一步包括第三光圈阵列，其中所述第二透镜阵列设置用于将所述第三光圈阵列的图像投射到所述第一光圈阵列上。8.一种用于将基片曝光于多个带电粒子小射束的带电粒子曝光装置，所述装置包括第一光圈阵列，所述第一光圈阵列包括多个第一光圈，一个光圈用于一个带电粒子小射束；透镜系统，包括形成透镜组阵列的多个透镜组，所述透镜组与所述第一光圈对准；以及第二光圈阵列，包括多个与所述第一光圈对准的第二光圈，其中所述透镜系统被设置于所述第一光圈阵列与所述第二光圈阵列之间，用来将所述第一光圈阵列成像在所述第二光圈阵列...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得克勒伊特，马尔科扬哈科威兰，
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：NL[荷兰]