專利名稱：投影透鏡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于諸如帶電粒子多子束光刻(Iighography)系統(tǒng)或檢查系統(tǒng) (inspection system)之類的帶電粒子多子束系統(tǒng)的投影系統(tǒng)，以及用于這種投影系統(tǒng)的 末端模塊。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，大多數(shù)商業(yè)光刻系統(tǒng)使用掩膜作為用具來存儲(chǔ)和再現(xiàn)用于對諸如具有光刻 膠涂層的晶片這樣的目標(biāo)進(jìn)行曝光的圖案數(shù)據(jù)。在無掩膜光刻系統(tǒng)中，帶電粒子的子束用 于將圖案數(shù)據(jù)寫到目標(biāo)上。子束例如通過單獨(dú)開啟或關(guān)閉而單獨(dú)控制，以產(chǎn)生所需的圖案。 對于設(shè)計(jì)為以商業(yè)可接受的生產(chǎn)能力操作的高分辨率光刻系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的尺寸、復(fù)雜度 和成本變成障礙。例如，在第5，905，沈7號(hào)美國專利中示出用于帶電粒子多子束系統(tǒng)的一種設(shè)計(jì)， 其中，電子波束被擴(kuò)展、準(zhǔn)直，并通過孔徑陣列分裂成多個(gè)子束。獲得的圖像然后通過縮影 電子光學(xué)系統(tǒng)縮小且投射到晶片上?？s影電子光學(xué)系統(tǒng)將所有的子束一同聚焦和縮小，使 得整個(gè)子束組被成像并且在尺寸上被減小。此設(shè)計(jì)中，所有子束在公共交叉點(diǎn)處相交，引起 了失真和分辨率的降低，這歸因于子束中帶電粒子之間的相互作用。沒有這樣的公共交叉點(diǎn)的設(shè)計(jì)也已經(jīng)被提出，其中子束被單獨(dú)地聚焦和縮小。然 而，當(dāng)這樣的系統(tǒng)被構(gòu)造成具有大量的子束時(shí)，為單獨(dú)地控制各子束而提供多個(gè)透鏡變得 不現(xiàn)實(shí)。大量單獨(dú)受控的透鏡的構(gòu)造增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，并且透鏡之間的節(jié)距必須足夠 大以便能為各透鏡的必要組件留下空間，和使單獨(dú)的控制信號(hào)能訪問各透鏡。這種系統(tǒng)的 較大光柱(optical column)高度導(dǎo)致了若干缺點(diǎn)，諸如增加需維持的真空的體積，并且子 束的過長路徑增大了例如由子束的偏移引起的對準(zhǔn)錯(cuò)誤(alignment error)的影響在專利公報(bào)US 2001/0004185中公開了一種用于對目標(biāo)進(jìn)行曝光的帶電粒子多 波束曝光設(shè)備。照明系統(tǒng)調(diào)適為產(chǎn)生電子波束且使之形成為照射元素電子光學(xué)系統(tǒng)陣列的 遠(yuǎn)心光束，其中元素電子光學(xué)系統(tǒng)陣列包括孔徑陣列、阻斷器陣列(blanker array)和停止 器陣列(stopper array)。電子沿著分離的路徑傳播經(jīng)過元素電子光學(xué)系統(tǒng)。投影光學(xué)系 統(tǒng)將所得的子束投射到目標(biāo)。照射系統(tǒng)和投影光學(xué)系統(tǒng)使用粒子光學(xué)透鏡，該粒子光學(xué)透 鏡具有對于多于一個(gè)的電子子束公用的透鏡元件，即所謂的宏(macro)光學(xué)元件。根據(jù)本領(lǐng)域的現(xiàn)有狀態(tài)的設(shè)備典型地包含兩個(gè)所謂的對稱磁偶極子序列，這兩個(gè) 對稱磁偶極子產(chǎn)生對于一組遠(yuǎn)心光束或子束內(nèi)的子束公共的兩個(gè)交叉點(diǎn)。盡管原則上，可 以并排使用上述類型的多個(gè)柱以增加容量，但這種類型的系統(tǒng)中包括的透鏡系統(tǒng)的尺寸使 得這種解決方案不切實(shí)際。從用于帶電粒子系統(tǒng)的這些早先設(shè)計(jì)得知的宏光學(xué)元件的使用不允許子束在整 個(gè)帶電粒子柱中始終直線傳播，且使得對多個(gè)子束的一致控制更加困難。對于使用大量粒 子子束的系統(tǒng)，考慮到諸如重疊和縫接的操作的極高精確度要求，這種設(shè)計(jì)因而被認(rèn)為不 是最優(yōu)的。應(yīng)用用于單獨(dú)調(diào)節(jié)大量子束的元件更被認(rèn)為是過于復(fù)雜的。
為了滿足更小節(jié)點(diǎn)的需求(下一節(jié)點(diǎn)定義為因子1. 4或2次根的較小尺寸)，這要 求帶電粒子系統(tǒng)中的斑點(diǎn)尺寸減小1.4倍，且使得系統(tǒng)中的總電流翻倍。當(dāng)使得斑點(diǎn)尺寸 減小1.4倍時(shí)，需要帶電粒子子束的較小的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)(point spread function, PSF)來 維持曝光寬容度。假設(shè)每波束電流由系統(tǒng)常數(shù)C、源亮度以及PSF的四次冪限定，由于較小 的PSF，每個(gè)子束的電流下降4倍。目標(biāo)(在很多情況中是晶片)上的總電流應(yīng)翻倍以限制 散粒噪聲，使得每平方臨界直徑的電子數(shù)目保持相同，而光刻膠靈敏度翻倍，例如從每平方 厘米30 μ m變?yōu)?0 μ m。總之，為了維持生產(chǎn)能力，實(shí)現(xiàn)帶電粒子光刻中下一技術(shù)節(jié)點(diǎn)需要 的附加電流量要求系統(tǒng)常數(shù)C、系統(tǒng)中的波束數(shù)目以及源亮度的組合效果增加8倍。盡管系 統(tǒng)常數(shù)和源亮度可以發(fā)生改變的程度有限，但系統(tǒng)中子束的數(shù)目可以增加得相當(dāng)多。在處 理作為目標(biāo)的晶片且例如至少實(shí)現(xiàn)每小時(shí)10個(gè)晶片的生產(chǎn)能力的實(shí)際實(shí)現(xiàn)中，需要的子 束的數(shù)目是萬到十萬的量級。從本申請人名下的專利US 6，958，804中可了解到一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)解決了關(guān)于 子束的巨大數(shù)量(每平方表面上的子束)的這種需求，且還解決了如在現(xiàn)有技術(shù)中在公共 交叉點(diǎn)遭遇的偏差所遇到的困難。該專利定義的光刻系統(tǒng)通過基本在包括投影部件的整個(gè) 帶電粒子系統(tǒng)中應(yīng)用陣列式帶電粒子光學(xué)組件，諸如靜電元件，而允許包括被保持在分離 路徑上(即，沒有公共交叉點(diǎn))的大量子束。這種系統(tǒng)對帶電粒子柱布局的原理性不同使 得能對系統(tǒng)中所有子束進(jìn)行適當(dāng)控制，且不需要響應(yīng)于宏組件(諸如現(xiàn)有技術(shù)所要求的宏 偏轉(zhuǎn)器)的橫截面上強(qiáng)場差異而進(jìn)行特定調(diào)適。而且，陣列元件的應(yīng)用至少更容易允許應(yīng) 用高頻切換，而這對于諸如宏偏轉(zhuǎn)器的宏組件，即使可能，也是十分困難的。然而該技術(shù)在 最終微型化和每平方表面的透鏡系統(tǒng)的緊密分布方面仍要面臨每平方表面的投影透鏡系 統(tǒng)數(shù)目的限制，在帶電粒子柱中后續(xù)投影透鏡的電場擊穿中遇到實(shí)際的問題。現(xiàn)有帶電粒子束技術(shù)適合用于形成圖像的粗略的圖案的光刻系統(tǒng)，例如實(shí)現(xiàn)90nm 或更大的臨界尺寸，對于改善的性能存在持續(xù)的需求。希望在維持足夠的晶片生產(chǎn)能力 (例如每小時(shí)10至60個(gè)晶片)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)小得多的臨界尺寸(例如22nm)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目標(biāo)在于提供一種多子束帶電粒子光刻系統(tǒng)，其能在維持足夠的晶片生產(chǎn) 能力(例如，每小時(shí)10至60個(gè)晶片)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)較小的臨界尺寸(例如22nm)。本發(fā)明意 識(shí)到，通過顯著減小斑點(diǎn)尺寸同時(shí)顯著增加系統(tǒng)中產(chǎn)生的電流，可以在多子束帶電粒子系 統(tǒng)中獲得較高的分辨率。為實(shí)現(xiàn)所希望的性能，不僅需要減小斑點(diǎn)尺寸，還需要減小子束的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)以 維持足夠的曝光寬容度。足夠的曝光寬容度要求由子束在目標(biāo)上造成的峰值曝光水平與通 常由相鄰子束的外圍高斯部分導(dǎo)致的基本曝光水平或背景曝光水平的比率較高。然而，設(shè) 計(jì)產(chǎn)生具有較小點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)的子束的系統(tǒng)顯著減小了可由每個(gè)子束應(yīng)用于目標(biāo)的帶電粒 子電流。減小斑點(diǎn)尺寸、增加電流以及減小點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)的要求暗示著系統(tǒng)中子束數(shù)目的顯 著增加。由于多子束系統(tǒng)中投影光學(xué)裝置的有限物理尺寸，這導(dǎo)致問題，該有限物理尺寸通 常受到與被曝光的模具(die)的尺寸相對應(yīng)的尺寸的限制。利用已知技術(shù)可在這種尺寸內(nèi) 構(gòu)建的投影透鏡的數(shù)目明顯小于在給定上述要求條件下實(shí)現(xiàn)希望的晶片生產(chǎn)能力所需的子束的數(shù)目。本發(fā)明通過在系統(tǒng)中提供陣列操縱器解決該問題，其可以采用諸如集群偏轉(zhuǎn)器陣 列、聚光透鏡陣列或孔徑陣列的各種形式，用于將多個(gè)子束成組地引導(dǎo)向單個(gè)投影透鏡。該 措施允許系統(tǒng)中子束數(shù)目的顯著增加，而無需設(shè)計(jì)和制造被微型化到如陣列操縱器中執(zhí)行 的極端程度的透鏡。本發(fā)明因而教導(dǎo)了 即使由于電場強(qiáng)度的大小、節(jié)距、垂直接近度和電 場強(qiáng)度的水平，投影柱內(nèi)的區(qū)域進(jìn)一步微型化，也避免在已經(jīng)暴露明顯問題的操作中的電 跳火以及由此導(dǎo)致的透鏡系統(tǒng)的損壞的風(fēng)險(xiǎn)。相反，由于缺少在投影透鏡系統(tǒng)遇到的大場 強(qiáng)，子束操縱器的區(qū)域的微型化不產(chǎn)生這種操作影響，也不產(chǎn)生不能克服的制造問題(例 如，使用更少或更多MEMS制造技術(shù)來制造這些組件造成的問題)。本發(fā)明的另一見解在于， 源于匯聚方向的子束的投影實(shí)際上與垂直子束的偏轉(zhuǎn)相同。這暗示著根據(jù)本發(fā)明的措施不 引入或要求從現(xiàn)有技術(shù)已知的現(xiàn)有最終投影透鏡系統(tǒng)的原理性重復(fù)設(shè)計(jì)。本發(fā)明的第三見 解在于，僅匯聚子束組避免了整個(gè)系統(tǒng)中所有子束(即，其中的所有帶電粒子電流)的公共 交叉點(diǎn)的存在。因而，由匯聚點(diǎn)處的像差導(dǎo)致的不利影響將是有限而受控的影響。本發(fā)明 的第四見解在于阻斷經(jīng)過單個(gè)投影透鏡的子束組內(nèi)的子束的能力導(dǎo)致“圖案化的子束”被 投射到目標(biāo)上。本發(fā)明提供一種使用多個(gè)子束對目標(biāo)進(jìn)行曝光的帶電粒子多子束系統(tǒng)，該系統(tǒng)包 含至少一個(gè)帶電粒子源，用于產(chǎn)生帶電粒子波束；孔徑陣列，從產(chǎn)生的波束定義分離的子 束或分波束；子束操縱器，用于將子束組匯聚向每個(gè)組的公共匯聚點(diǎn)；子束阻斷器，用于可 控地阻斷子束組中的子束；以及投影透鏡系統(tǒng)的陣列，用于將子束投射到目標(biāo)表面，其中子 束操縱器用于將每個(gè)子束組匯聚向?qū)?yīng)于投影透鏡系統(tǒng)之一的點(diǎn)。子束操縱器可以包含集群偏轉(zhuǎn)器陣列，且集群偏轉(zhuǎn)器陣列優(yōu)選地包含分組式布置 的偏轉(zhuǎn)器元件，各個(gè)偏轉(zhuǎn)器元件具有不均勻偏轉(zhuǎn)行為。每個(gè)組中的未被阻斷的子束優(yōu)選地 偏轉(zhuǎn)到單個(gè)匯聚點(diǎn)，且每個(gè)子束組被引導(dǎo)向不同的匯聚點(diǎn)。集群偏轉(zhuǎn)器陣列可以與子束阻 斷器集成，且集成的組偏轉(zhuǎn)器/子束阻斷器用于將每組中的未被阻斷的子束匯聚到公共 點(diǎn)，且不將被阻斷的子束匯聚到公共點(diǎn)。集群偏轉(zhuǎn)器陣列可以包含其中形成有孔徑和與每 個(gè)孔徑相關(guān)的電極的板，電極接收用于偏轉(zhuǎn)通過孔徑的子束的電信號(hào)。系統(tǒng)還可以包括用于使子束成形的成形孔徑陣列?？讖疥嚵杏糜诙x分波束，且 成形孔徑陣列用于從分波束(分子束)生成子束，孔徑陣列和成形孔徑陣列可以集成到單 個(gè)單元中。集群偏轉(zhuǎn)器陣列和成形孔徑陣列也集成在單個(gè)單元中。子束操縱器備選地可以包含聚光透鏡陣列和成形孔徑陣列。聚光透鏡陣列優(yōu)選地 用于將每個(gè)分波束聚焦到對應(yīng)于一投影透鏡系統(tǒng)的點(diǎn)。成形孔徑陣列優(yōu)選地包含用于從每 個(gè)聚焦的分波束產(chǎn)生多個(gè)子束的孔徑，多個(gè)子束的未被阻斷的子束匯聚于對應(yīng)于一投影透 鏡系統(tǒng)的點(diǎn)。孔徑陣列優(yōu)選地用于定義分波束，且成形孔徑陣列優(yōu)選地用于生成子束，孔徑 陣列和成形孔徑陣列優(yōu)選地集成到單個(gè)單元中。子束操縱器還可以包含第一和第二聚光透鏡陣列和成形孔徑陣列。第一聚光透鏡 陣列優(yōu)選地用于將分波束聚焦到第二聚光透鏡陣列之前公共平面，且第二聚光透鏡陣列用 于將每個(gè)分波束聚焦到對應(yīng)于投影透鏡系統(tǒng)之一的點(diǎn)。成形孔徑陣列優(yōu)選地包含用于從第 二聚光透鏡陣列聚焦的每個(gè)分波束產(chǎn)生多個(gè)子束的孔徑，多個(gè)子束的未被阻斷的子束匯聚 到對應(yīng)于投影透鏡系統(tǒng)之一的點(diǎn)。
系統(tǒng)中產(chǎn)生的子束的數(shù)目優(yōu)選地大于投影透鏡系統(tǒng)的數(shù)目，且系統(tǒng)可以包含至少 10，000個(gè)投影透鏡系統(tǒng)。系統(tǒng)中產(chǎn)生的子束的數(shù)目優(yōu)選地至少是投影透鏡系統(tǒng)的數(shù)目的三 倍，且可以是投影透鏡系統(tǒng)數(shù)目的10至200倍。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種使用多個(gè)子束對目標(biāo)進(jìn)行曝光的帶電粒子多子 束系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含至少一個(gè)帶電粒子源，用于產(chǎn)生帶電粒子波束；第一孔徑陣列，用于 從產(chǎn)生的波束生成分波束；聚光透鏡陣列，用于聚焦分波束；第二孔徑陣列，用于從每個(gè)聚 焦的分波束生成多個(gè)子束；子束阻斷器，用于可控地阻斷子束組中的子束；以及投影透鏡 系統(tǒng)的陣列，用于將子束投射到目標(biāo)表面，其中聚光透鏡陣列用于將每個(gè)分波束聚焦到對 應(yīng)于投影透鏡系統(tǒng)之一的點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供一種使用多個(gè)子束對目標(biāo)進(jìn)行曝光的帶電粒子多 子束系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含至少一個(gè)帶電粒子源，用于產(chǎn)生帶電粒子波束；第一孔徑陣列，用 于從產(chǎn)生的波束生成分波束；第二孔徑陣列，用于從每個(gè)聚焦的分波束生成多個(gè)子束；聚 光透鏡陣列，用于聚焦子束；子束阻斷器，用于可控地阻斷子束組中的子束；以及投影透鏡 系統(tǒng)的陣列，用于將子束投射到目標(biāo)表面，其中聚光透鏡陣列用于將從每個(gè)分波束形成的 子束聚焦到對應(yīng)于投影透鏡系統(tǒng)之一的點(diǎn)。第一和第二孔徑可集成到單個(gè)單元中。第一孔徑陣列優(yōu)選地包含較大的孔徑，且 第二孔徑陣列優(yōu)選地包含與第一孔徑陣列中的每個(gè)大孔徑相對應(yīng)的一組較小孔徑，大孔徑 的壁從第二孔徑陣列的平面向上延伸。大孔徑的壁優(yōu)選地包圍容納第二孔徑陣列的那組小 孔徑的區(qū)域，且大孔徑的壁優(yōu)選地向上延伸到與第二孔徑陣列的厚度相比相當(dāng)大的程度。 第二孔徑陣列還可以與子束阻斷器結(jié)合。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種使用多個(gè)子束對目標(biāo)進(jìn)行曝光的帶電粒子多子 束系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含至少一個(gè)帶電粒子源，用于產(chǎn)生帶電粒子波束；孔徑陣列，用于從產(chǎn) 生的波束生成分離的子束；子束阻斷器，用于可控地阻斷子束；以及投影透鏡系統(tǒng)的陣列， 用于將子束投射到目標(biāo)表面，其中子束阻斷器包含分組形式布置的偏轉(zhuǎn)器的子陣列。子束阻斷器優(yōu)選地包含其中形成有多個(gè)孔徑的板，子束阻斷器的每個(gè)偏轉(zhuǎn)器包含 與用于偏轉(zhuǎn)經(jīng)過孔徑的子束的孔徑相關(guān)的切換電極。一組偏轉(zhuǎn)器的切換電極優(yōu)選地連接到 以單線取向布置的電學(xué)控制線，且一組的兩個(gè)部分其中每一個(gè)的控制線優(yōu)選地指向相反的 方向。每個(gè)偏轉(zhuǎn)器優(yōu)選地設(shè)置有用于控制偏轉(zhuǎn)器的切換電極的存儲(chǔ)單元，且每個(gè)存儲(chǔ)單元 優(yōu)選地電學(xué)連接到兩個(gè)控制線，每個(gè)控制線共同連接到一組的存儲(chǔ)單元的行或列。對于一組子束中的不同子束，子束被偏轉(zhuǎn)以阻斷子束的方向優(yōu)選地是不同的。阻 斷方向優(yōu)選地選擇為使得，在波束停止陣列的位置處多個(gè)被阻斷的子束的中心基本與所述 位置處未被阻斷的子束的位置相同。被阻斷的子束的偏轉(zhuǎn)方向還可以動(dòng)態(tài)地變化，使得在 波束停止陣列的位置處多個(gè)被阻斷的子束的中心基本與在所述位置處未被阻斷的子束的 位置相同。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種用多個(gè)子束對目標(biāo)進(jìn)行曝光的帶電粒子多子束 系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含一個(gè)或多個(gè)板，其中形成有用于形成子束的孔的陣列；以及投影透鏡裝 置，其包含一個(gè)或多個(gè)板以及一個(gè)或多個(gè)投影透鏡陣列，每個(gè)板具有形成于其中的孔徑陣 列，投影透鏡在孔徑的位置處形成，該一個(gè)或多個(gè)投影透鏡陣列形成投影透鏡系統(tǒng)的陣列， 每個(gè)投影透鏡系統(tǒng)包含在一個(gè)或多個(gè)投影透鏡陣列的相應(yīng)點(diǎn)處形成的一個(gè)或多個(gè)投影透鏡，其中投影透鏡系統(tǒng)的數(shù)目小于子束的數(shù)目，使得每個(gè)投影透鏡系統(tǒng)將多個(gè)子束投射向 目標(biāo)。


將參考附圖中示出的實(shí)施例進(jìn)一步解釋本發(fā)明的各個(gè)方面，附圖中圖1是帶電粒子多子束光刻系統(tǒng)的示例的簡化示意圖；圖2是圖1的光刻系統(tǒng)的末端模塊的側(cè)面圖形式的簡化示意圖；圖3是包括組偏轉(zhuǎn)陣列的光刻系統(tǒng)的簡化示意圖；圖4是進(jìn)一步包括成形孔徑陣列的圖3的系統(tǒng)的簡化示意圖；圖5是包括兩個(gè)聚光器陣列和成形孔徑陣列的備選實(shí)施例；圖6是包括單個(gè)聚光器陣列和成形孔徑陣列的另一實(shí)施例；圖7是包括組偏轉(zhuǎn)陣列的簡化實(shí)施例；圖8至圖10是用于每投影透鏡單子束的圖4的實(shí)施例的備選實(shí)施例；圖IlA和圖IlB是說明每投影透鏡多子束的概念的概念圖；圖12、圖12A和圖12B說明本發(fā)明的第二簡化實(shí)施例；圖13A和圖13B說明每投影透鏡裝置多子束的優(yōu)點(diǎn)；圖14和圖15是允許使用未經(jīng)修改或相對簡單的源和投影透鏡系統(tǒng)的其他實(shí)施 例；圖16是示出子束阻斷器陣列6的可能布局；圖17說明與子束阻斷器陣列6結(jié)合的孔徑陣列；圖18A和圖18B是用于集群偏轉(zhuǎn)器陣列或波束阻斷器陣列的偏轉(zhuǎn)器的實(shí)施例的示 意圖；以及圖19A和圖19B是用于集群偏轉(zhuǎn)器陣列或波束阻斷器陣列的偏轉(zhuǎn)器的備選實(shí)施例 的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面是僅通過舉例的方式參考附圖給出的本發(fā)明的各種實(shí)施例的描述。圖1示出帶電粒子多子束光刻系統(tǒng)的實(shí)施例的簡化示意性圖示，該帶電粒子多子 束光刻系統(tǒng)基于沒有所有電子子束的公共交叉點(diǎn)的電子波束光學(xué)系統(tǒng)。這種光刻系統(tǒng)例如 在轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的所有人的美國專利第6，897，458號(hào)、第6，958，804號(hào)、第7，084，414號(hào)和 第7，129，502號(hào)中有所描述，此處通過引用的方式并入以上專利的全部內(nèi)容作為參考。在 圖1所示的實(shí)施例中，光刻系統(tǒng)包含用于產(chǎn)生均勻的、擴(kuò)展的電子波束20的電子源1。波束 能量優(yōu)選地維持在約1至IOkeV的較低范圍內(nèi)。為此，加速電壓優(yōu)選為較低的，電子源優(yōu)選 地相對于接地電勢的目標(biāo)保持在約-1至-IOkV之間，不過也可以使用其他設(shè)置。來自電子源1的電子波束20經(jīng)過雙八端網(wǎng)絡(luò)2，隨后經(jīng)過用于使電子波束20準(zhǔn)直 的準(zhǔn)直透鏡3。隨后，電子波束20撞擊到孔徑陣列4上，該孔徑陣列阻擋部分波束，且允許 多個(gè)子束21穿過孔徑陣列4。孔徑陣列優(yōu)選地包含具有通孔的板。因而，產(chǎn)生多個(gè)平行電 子子束21。系統(tǒng)產(chǎn)生大量子束21，優(yōu)選地約10，000至1，000, 000個(gè)子束，不過當(dāng)然可以使 用更多或更少的子束。注意，也可用其他已知方法產(chǎn)生準(zhǔn)直子束。
多個(gè)電子子束21經(jīng)過聚光透鏡陣列5，該聚光透鏡陣列5將每個(gè)電子子束21聚焦 到子束阻斷器陣列6的平面內(nèi)。該子束阻斷器陣列6優(yōu)選地包含多個(gè)阻斷器，每個(gè)阻斷器 能夠偏轉(zhuǎn)電子子束21其中的一個(gè)或更多個(gè)。稍后將更詳細(xì)描述聚光透鏡陣列5和子束阻 斷器陣列6。隨后，電子子束21進(jìn)入末端模塊7。末端模塊7優(yōu)選地構(gòu)造成包括不同組件的可 插入、可替換的單元。在此實(shí)施例中，末端模塊包括波束停止陣列(beam stop array)8、波 束偏轉(zhuǎn)器陣列9和投影透鏡裝置10，但是并非所有這些都需要被包括在末端模塊中且它們 可以按不同方式布置。除了其他功能，末端模塊7還將提供約25至500倍、優(yōu)選地50至 200倍的縮小。在產(chǎn)生形成圖案的子束的系統(tǒng)中需要稍微少些的縮小。末端模塊7優(yōu)選地 按以下方式偏轉(zhuǎn)子束。在離開末端模塊7之后，子束21撞擊位于目標(biāo)平面處的目標(biāo)11的 表面。對于光刻應(yīng)用，目標(biāo)通常包含配備有帶電粒子敏感層或光刻膠層的晶片。在末端模塊7中，電子子束21首先經(jīng)過波束停止陣列8。此波束停止陣列8很大 程度上決定了子束的開度角(opening angle)。在此實(shí)施例中，波束停止陣列包括用于允許 子束通過的孔徑陣列。波束停止陣列的基本形態(tài)包括設(shè)置了通孔的基板，該通孔通常為圓 孔，但也可采用其他形狀。在一個(gè)實(shí)施例中，波束停止陣列8的基板由具有規(guī)則間隔的通孔 陣列的硅晶片形成，且可以覆蓋有金屬表面層以防止表面充電。在一個(gè)實(shí)施例中，金屬是不 形成天然氧化表層的類型，諸如CrMo。在一個(gè)實(shí)施例中，波束停止陣列8的通道與子束阻斷器陣列6的元件對準(zhǔn)。子束 阻斷器陣列6和波束停止陣列8 一起工作，以阻擋子束21或允許子束21通過。如果子束 阻斷器陣列6偏轉(zhuǎn)子束，則子束不通過波束停止陣列8中的相應(yīng)孔徑，而是被波束停止陣列 8的基板阻擋。但是如果子束阻斷器陣列6不偏轉(zhuǎn)子束，則子束將通過波束停止陣列8中的 相應(yīng)孔徑，且然后被投影成目標(biāo)11的表面上的一個(gè)斑點(diǎn)。以這種方式，各個(gè)子束可以有效 地接通或關(guān)斷。接下來，子束經(jīng)過波束偏轉(zhuǎn)陣列9，其為每個(gè)子束21提供在X和/或Y方向上的偏 轉(zhuǎn)，X或Y方向基本上垂直于未經(jīng)偏轉(zhuǎn)的子束21的方向。接下來，子束21經(jīng)過投影透鏡裝 置10，被投影到目標(biāo)平面上的目標(biāo)11上，目標(biāo)11通常為晶片。為了在目標(biāo)上的投影斑點(diǎn)內(nèi)以及在投影斑點(diǎn)之間電流和電荷的一致性和均勻性， 并且因?yàn)椴ㄊＶ拱?在很大程度上決定了子束的開度角，在波束停止陣列8中的孔徑的 直徑優(yōu)選地小于當(dāng)子束到達(dá)波束停止陣列時(shí)子束的直徑。在一個(gè)實(shí)施例中，波束停止陣列 8中的孔徑的直徑在5 μ m至20 μ m的范圍，而在所述實(shí)施例中撞擊到波束停止陣列8上的 子束21的直徑典型地約在15μπι至75μπι的范圍本實(shí)例中波束停止板8中的孔徑的直徑將子束的橫斷面限制成直徑的范圍在 5 μ m至20 μ m內(nèi)的上述值，并且更優(yōu)選地范圍在5 μ m至10 μ m內(nèi)，而如果不受限制該子束 的橫斷面的直徑值將在30 μ m至75 μ m的范圍內(nèi)。這樣，只有子束的中心部分才被允許通 過波束停止板8，投影到目標(biāo)11上。子束的這個(gè)中心部分具有相對均勻的電荷密度。由波 束停止陣列8對子束的外圍部分的這種切割也在很大程度上決定了系統(tǒng)末端模塊7中子束 的開度角，以及在目標(biāo)11處的電流量。在一個(gè)實(shí)施例中，波束停止陣列8中的孔徑是圓的， 導(dǎo)致了各子束具有基本一致的開度角。圖2更詳細(xì)地示出了末端模塊7的實(shí)施例，示出了波束停止陣列8、偏轉(zhuǎn)陣列9和投影透鏡裝置10，將電子子束投影到目標(biāo)11上。子束21被投影到目標(biāo)11上，優(yōu)選地導(dǎo)致 直徑約為10納米至30納米，更優(yōu)選地約為20納米的斑點(diǎn)幾何尺寸，這種設(shè)計(jì)的投影透鏡 裝置10優(yōu)選地提供約100至500倍的縮小。在此實(shí)施例中，如圖2中所示，子束21的中心 部分首先通過波束停止陣列8 (假設(shè)子束沒有被子束阻斷器陣列6偏轉(zhuǎn)過)。然后，子束經(jīng) 過波束偏轉(zhuǎn)陣列9的偏轉(zhuǎn)器或者按順序布置從而形成偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的偏轉(zhuǎn)器組。子束21隨后 通過投影透鏡裝置10的電光系統(tǒng)，最終撞擊到目標(biāo)平面上的目標(biāo)11。在圖2中示出的實(shí)施例中，投影透鏡裝置10具有按順序布置、用于形成靜電透鏡 陣列的三個(gè)板12、13和14。板12、13和14優(yōu)選地包括其中形成有孔徑的板或基板?？讖?優(yōu)選地形成為穿過基板的圓孔，但其他形狀也可被采用。在一個(gè)實(shí)施例中，基板由采用半導(dǎo) 體芯片工業(yè)中熟知的處理步驟處理的硅或其他半導(dǎo)體形成。例如利用半導(dǎo)體制造工業(yè)中已 知的光刻和蝕刻技術(shù)可以方便地在基板中形成孔徑。所采用的光刻和蝕刻技術(shù)優(yōu)選地被充 分精確地控制，以確?？讖降奈恢?、尺寸和形狀的均勻性。這種均勻性允許消除對單獨(dú)控制 每個(gè)子束路徑和聚焦的需求?；宓谋砻嫔峡讖降亩ㄎ坏木鶆蛐?，即，孔徑之間的均勻距離(節(jié)距)以及孔徑的 均勻布置，允許具有密集子束的系統(tǒng)的構(gòu)建，該密集子束在目標(biāo)上生成均勻柵格圖案。在孔 徑之間的節(jié)距處于50至500微米的范圍的一個(gè)實(shí)施例中，節(jié)距的偏差優(yōu)選地是100納米或 更小。而且，在使用多個(gè)板的系統(tǒng)中，每個(gè)板中的相應(yīng)孔徑對準(zhǔn)。板之間孔徑的不對準(zhǔn)可引 起沿著不同軸的焦距的不同。孔徑尺寸的均勻性使在孔徑位置處形成的靜電投影透鏡能夠具有均勻性。透鏡尺 寸的偏差將導(dǎo)致聚焦的偏離，使得一些子束聚焦在目標(biāo)平面上而其他子束則不聚焦在目標(biāo) 平面上。在一個(gè)實(shí)施例中，孔徑尺寸在50微米至150微米的范圍內(nèi)，尺寸的偏差優(yōu)選地為 100納米或更少?？讖叫螤畹木鶆蛐砸彩呛苤匾?。在使用圓孔的情況下，孔的圓度的均勻性導(dǎo)致 產(chǎn)生的透鏡的焦距在兩個(gè)軸上是相同的?；鍍?yōu)選地被涂上導(dǎo)電涂層，以形成電極。導(dǎo)電涂層優(yōu)選地在各基板上形成單個(gè) 電極，在孔徑周圍以及孔的內(nèi)側(cè)覆蓋板的兩個(gè)表面。優(yōu)選地，例如鉬(molybdenum)的具有 導(dǎo)電自然氧化物的金屬被用于電極，采用例如在半導(dǎo)體制造工業(yè)中熟知的技術(shù)將該金屬沉 積在板上。將電壓施加到各電極，以控制在各個(gè)孔徑位置處形成的靜電透鏡的形狀。對于 整個(gè)陣列，每個(gè)電極被單個(gè)控制電壓控制。因而，在具有三個(gè)電極透鏡的所示實(shí)施例中，對 于所有成百上千個(gè)透鏡僅存在三個(gè)電壓。圖2示出的板12、13和14具有分別施加到它們的電極上的電壓V1、V2和V3。板 12和13之間以及板13和14之間的電極之間的電壓差，在板中的每個(gè)孔徑的位置產(chǎn)生靜電 透鏡。這在孔徑陣列中相互對準(zhǔn)的各個(gè)位置處產(chǎn)生“垂直”靜電透鏡組，生成了投影透鏡系 統(tǒng)的陣列。每個(gè)投影透鏡系統(tǒng)包含在每個(gè)板的孔徑陣列的相應(yīng)點(diǎn)處形成的靜電透鏡組。形 成投影透鏡系統(tǒng)的每個(gè)靜電透鏡組可被當(dāng)作單個(gè)有效投影透鏡，其聚焦和縮小一個(gè)或多個(gè) 子束，且具有有效焦距和有效縮小。在僅使用一個(gè)板的系統(tǒng)中，可以結(jié)合接地平面使用單個(gè) 電壓，使得在板的每個(gè)孔徑的位置處形成靜電透鏡?？讖降木鶆蛐缘淖兓瘜?dǎo)致在孔徑的位置處形成的靜電透鏡的變化?？讖降木鶆?性導(dǎo)致均勻的靜電透鏡。因而，三個(gè)控制電壓V1、V2和V3生成了聚焦且縮小大量電子子束21的均勻靜電透鏡陣列。靜電透鏡的特性由三個(gè)控制電壓控制，使得所有子束的聚焦和縮 小的量可通過控制這三個(gè)電壓控制。以這種方式，單個(gè)公共控制信號(hào)可用于控制用于縮小 和聚焦極大量電子子束的整個(gè)靜電透鏡陣列。公共控制信號(hào)可以針對每個(gè)板提供或者作為 兩個(gè)或更多板之間的電壓差提供。在不同投影透鏡裝置中使用的板的數(shù)目可以變化，且公 共控制信號(hào)的數(shù)目也可以變化。在孔徑具有足夠均勻的布局和尺寸時(shí)，這使得能夠用一個(gè) 或多個(gè)公共控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)電子子束的聚焦以及子束的縮小。在圖2的實(shí)施例中，包含三個(gè) 控制電壓VI、V2和V3的三個(gè)公共信號(hào)因此被用于聚焦和縮小所有的子束21。投影透鏡裝置優(yōu)選地形成用于將子束聚焦到目標(biāo)表面上的所有聚焦器件。這是由 投影透鏡的均勻性實(shí)現(xiàn)的，這些投影透鏡提供對子束的足夠一致的聚焦和縮小，使得不需 要對各個(gè)電子子束的聚焦和/或路徑進(jìn)行修正。這通過簡化系統(tǒng)構(gòu)造、簡化系統(tǒng)的控制和 調(diào)節(jié)，顯著減少了整個(gè)系統(tǒng)的成本和復(fù)雜度，并極大地減小系統(tǒng)的尺寸。在一個(gè)實(shí)施例中，形成投影透鏡處孔徑的布置和尺度控制在一容差內(nèi)，該容差 足以使利用一個(gè)或多個(gè)公共控制信號(hào)對電子子束進(jìn)行的聚焦能夠?qū)崿F(xiàn)焦距均勻性優(yōu)于 0. 05%。各投影透鏡系統(tǒng)被間隔開額定間距，并且各電子子束被聚焦，在目標(biāo)表面上形成斑 點(diǎn)。在板上的孔徑的布局和尺度優(yōu)選地被控制在一容差內(nèi)，該容差足以實(shí)現(xiàn)在目標(biāo)表面上 斑點(diǎn)空間分布的變化小于額定節(jié)距的0. 2%。投影透鏡裝置10包括放置成彼此靠近的板12、13、14，使得盡管在電極上使用相 對低的電壓(與電子波束光學(xué)裝置中一般使用的電壓相比)，可以產(chǎn)生極高的電場。這些高 電場生成具有小焦距的靜電投影透鏡，這是因?yàn)閷τ陟o電透鏡，焦距可被估計(jì)成與被電極 之間的靜電場強(qiáng)度分割的波束能量成正比。就這方面而言，當(dāng)可以實(shí)現(xiàn)原先的10kV/mm時(shí)， 本實(shí)施例優(yōu)選地在第二板13和第三板14之間應(yīng)用25至50kV/mm的電勢差。電壓VI、V2 和V3優(yōu)選地設(shè)置為使得第二和第三板(13和14)之間的電壓差大于第一和第二板(12和
13)之間的電壓差。這導(dǎo)致在板13和14之間形成更強(qiáng)的透鏡，使得每個(gè)投影透鏡系統(tǒng)的有 效透鏡平面位于板13和14之間，如圖2中在透鏡開孔中板13和14之間用彎曲的虛線示 出的那樣。這使得有效透鏡平面更靠近目標(biāo)，且使得投影透鏡系統(tǒng)具有較短的焦距。還應(yīng) 當(dāng)注意，盡管為簡單起見，圖2中的子束示為從偏轉(zhuǎn)器聚焦，如追蹤射線所示，子束21的聚 焦的更精確表達(dá)將指示透鏡系統(tǒng)10的實(shí)際透鏡平面位于板13和14之間。還應(yīng)當(dāng)注意，最 下面的板14和目標(biāo)平面11之間的距離d3在此設(shè)計(jì)中應(yīng)非常小，以允許產(chǎn)生短焦距。電極電壓VI、V2和V3優(yōu)選地設(shè)置為使得電壓V2比電壓Vl更接近電子源1的電 壓，引起子束21中帶電粒子的減速。在一個(gè)實(shí)施例中，目標(biāo)處于OV(接地電勢)且電子源 相對于目標(biāo)約為_5kV，電壓Vl約為-4kV且電壓V2約為-4. 3kV。電壓V3相對于目標(biāo)約為 0V，避免了在板14和目標(biāo)之間產(chǎn)生強(qiáng)電場，這種強(qiáng)電場在目標(biāo)的拓?fù)洳黄教沟那闆r下可造 成子束的干擾。板(以及投影系統(tǒng)的其他組件)之間的距離優(yōu)選很小。使用這種布置，實(shí) 現(xiàn)聚焦和縮小的投影透鏡，以及在子束中引出的帶電粒子的速度的降低。利用約_5kV的電 壓的電子源，帶電粒子被中心電極(板1 減速，隨后被具有接地電勢電壓的底部電極(板
14)加速。這種減速允許在電極上使用更低的電場，同時(shí)對于投影透鏡裝置仍能實(shí)現(xiàn)期望 的縮小和聚焦。使用具有控制電壓VI、V2和V3的三個(gè)電極而不僅是如前述系統(tǒng)中使用的 具有控制電壓Vl和V2的兩個(gè)電極的優(yōu)勢在于，將對子束的聚焦的控制與對子束加速電壓 的控制之間的相互影響消除到一定程度。對相互影響的這種消除是因?yàn)榭赏ㄟ^不改變電壓
13Vl而只調(diào)整電壓V2和V3之間的電壓差來調(diào)整投影透鏡系統(tǒng)。因此電壓Vl和源電壓之間 的電壓差很大程度上未改變，使得加速電壓基本保持恒定，降低了柱(column)的上部中對 準(zhǔn)的重要性。圖2還示出偏轉(zhuǎn)陣列9對子束21在Y方向上的偏轉(zhuǎn)，該偏轉(zhuǎn)在圖2中被示為從左 到右的偏轉(zhuǎn)。在圖2的實(shí)施例中，偏轉(zhuǎn)陣列9中的孔徑被示為用于使一個(gè)或多個(gè)子束通過， 在孔徑的對面提供電極，電極配備了電壓+V和-V。在電極上提供電勢差引起子束的偏轉(zhuǎn)， 或經(jīng)過孔徑的子束的偏轉(zhuǎn)。對電壓(或電壓正負(fù)號(hào))的動(dòng)態(tài)改變將使子束能以掃描方式， 這里是在Y方向上擺動(dòng)。如Y方向中的偏轉(zhuǎn)所述相同的方式，也可來回執(zhí)行X方向上的偏轉(zhuǎn)(在圖2中，X 方向是進(jìn)入和退出紙的方向)。在所述實(shí)施例中，為在基板表面上掃描子束可使用一個(gè)偏轉(zhuǎn) 方向，同時(shí)通過使用掃描模塊或掃描階段在另一個(gè)方向上平移基板。平移方向優(yōu)選地橫切 于Y方向并與X方向一致。如所述，末端模塊7的偏轉(zhuǎn)器和透鏡相對于彼此的布置與粒子光學(xué)領(lǐng)域中所普遍 預(yù)期的不同。典型地，偏轉(zhuǎn)器被定位在投影透鏡之后，使得首先實(shí)現(xiàn)聚焦，然后偏轉(zhuǎn)被聚焦 的子束。如圖2和3中的系統(tǒng)，先偏轉(zhuǎn)子束、然后聚焦子束，導(dǎo)致子束脫離軸線地且相對于 投影透鏡的光軸成一定角度地進(jìn)入投影透鏡。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，后一種 布置可顯著增大偏轉(zhuǎn)子束的離軸像差(aberration)。在用于光刻的投影系統(tǒng)的應(yīng)用中，子束應(yīng)以超高的精確度被聚焦和定位，使斑 點(diǎn)的尺寸為幾十納米，尺寸的精確度為納米級，并且定位的精確度為納米級。發(fā)明者 認(rèn)識(shí)到將經(jīng)聚焦的子束偏轉(zhuǎn)，例如將其偏離子束光軸幾百納米，將很容易導(dǎo)致失焦的 (out-of-focus)子束。為了滿足精確度要求，這將嚴(yán)格地限制偏轉(zhuǎn)量，否則子束將迅速在目 標(biāo)11的表面上變得失焦。如上面所討論，為了實(shí)現(xiàn)投影透鏡裝置在光刻系統(tǒng)中使用時(shí)的目標(biāo)，投影透鏡系 統(tǒng)的有效焦距短，且投影透鏡系統(tǒng)的透鏡平面十分靠近目標(biāo)平面。因而，在投影透鏡和目標(biāo) 平面之間幾乎不留有用于子束偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的空間。發(fā)明人意識(shí)到，焦距應(yīng)在這樣有限的量級 上任意偏轉(zhuǎn)器或偏轉(zhuǎn)器系統(tǒng)應(yīng)布置在投影透鏡之前，而不管使用這種布置容易發(fā)生離軸像差。上游的偏轉(zhuǎn)陣列9和下游的投影透鏡裝置10的圖1和2所示的布置進(jìn)一步能使 子束21發(fā)生強(qiáng)聚焦，尤其在每個(gè)投影透鏡系統(tǒng)僅聚焦一個(gè)子束(或者少量子束)的系統(tǒng)中 允許子束的尺寸減小(縮小)至少約100倍且優(yōu)選地約350倍。在每個(gè)投影透鏡系統(tǒng)聚焦 一組子束(優(yōu)選地10至100個(gè)子束)的系統(tǒng)中，每個(gè)投影透鏡系統(tǒng)提供至少約25倍且優(yōu) 選地約50倍的縮小。這種高度縮小具有另一優(yōu)勢對于投影透鏡裝置10之前(上游)的 孔徑和透鏡的精確度的要求大為減小，由此能以減小的成本實(shí)現(xiàn)光刻設(shè)備的構(gòu)建。該布置 的另一優(yōu)勢在于，整個(gè)系統(tǒng)的柱長度(高度)可以大為減小。在此方面，還優(yōu)選地使得投影 透鏡的焦距小且使得縮小系數(shù)大，從而實(shí)現(xiàn)有限高度(優(yōu)選地，從目標(biāo)到電子源小于1米， 且更優(yōu)選地高度介于約150至700mm之間)的投影柱(projection column) 0使用短柱的 這種設(shè)計(jì)使得光刻系統(tǒng)更容易安裝和收納，并且還減少了分離的子束偏移的影響，這歸因 于有限圓柱體高度和更短的子束路徑。更小的偏離減少了子束對準(zhǔn)問題，并使得能夠使用 更簡單和成本更低的設(shè)計(jì)。然而，這種布置對末端模塊的各種組件提出額外的要求。
使用位于投影系統(tǒng)上游的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，偏轉(zhuǎn)的子束將不再在其光軸上經(jīng)過投影系 統(tǒng)。因而，聚焦在目標(biāo)平面上的未偏轉(zhuǎn)子束在偏轉(zhuǎn)時(shí)將在目標(biāo)平面失焦。為了限制由于子束 偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致的失焦影響，在一個(gè)實(shí)施例的末端模塊中，偏轉(zhuǎn)陣列9被布置成盡可能地靠近投 影透鏡陣列10。以這種方式，偏轉(zhuǎn)的子束將在經(jīng)過投影透鏡陣列時(shí)仍較靠近其未偏轉(zhuǎn)的光 軸。優(yōu)選地，偏轉(zhuǎn)陣列布置在與投影透鏡陣列10相距0至5mm的位置，或者優(yōu)選地，在維持 與投影透鏡相隔離的同時(shí)盡可能地靠近。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，為了容納布線，可以使用0. 5mm 的距離。使用如上所述的布置，投影透鏡系統(tǒng)10的主透鏡平面優(yōu)選地位于兩個(gè)板13和14 之間。如上所述，根據(jù)上述實(shí)施例的系統(tǒng)中的帶電粒子的總能量保持較低。對于電子波束， 例如能量優(yōu)選地在上至約IOkeV的范圍內(nèi)。這樣，減小了目標(biāo)處的熱產(chǎn)生。然而，使用這種 低能量的帶電粒子，系統(tǒng)中的色差增加。這需要特定措施來補(bǔ)償這種有害影響。措施之一 是已經(jīng)提及的投影透鏡裝置10中的相對高的靜電場。高靜電場導(dǎo)致形成具有低焦距的靜 電透鏡，使得透鏡具有低色差。色差通常與焦距成正比。為了減少色差和提供適當(dāng)?shù)碾娮硬ㄊ队暗侥繕?biāo)平面 上，光學(xué)系統(tǒng)的焦距優(yōu)選地限制為一毫米或更小。此外，依據(jù)本發(fā)明的透鏡系統(tǒng)10最終板 14被制成非常薄，以使得焦點(diǎn)平面不在透鏡內(nèi)部的情況下焦距能夠很小。板14的厚度優(yōu)選 地在50um至200um范圍之內(nèi)。由于上述原因，希望將加速電壓保持成相對低，以獲得相對強(qiáng)的縮小，且將偏差維 持成盡可能地低。為了滿足這些相互矛盾的需求，構(gòu)想出了將投影透鏡系統(tǒng)的透鏡布置成 彼此靠近的裝置。該新概念要求投影透鏡的下電極14優(yōu)選地盡可能地靠近目標(biāo)平面，其效 果是偏轉(zhuǎn)器優(yōu)選地布置在投影透鏡之前。另一種減小由末端模塊7的布置導(dǎo)致的像差的措 施，是以最小相互距離布置偏轉(zhuǎn)器9和投影透鏡裝置10。如上所述，透鏡陣列中的相互距離是被高度微型化的屬性。在這方面，板12、13和 14之間的相互距離與板13的厚度處于相同的量級。在優(yōu)選實(shí)施例中，這些相互距離處于 約100至200 μ m的范圍。最后的板14到目標(biāo)平面的距離優(yōu)選地小于板間距離，以允許短 的焦距。然而，在板14的下表面和晶片的表面之間需要有最小距離，以允許晶片的機(jī)械移 動(dòng)。在本示例性實(shí)施例中，最終板14到目標(biāo)平面的距離約為50至100 μ m。在一個(gè)實(shí)施例 中，板13和14之間的距離約為200 μ m,且板14和目標(biāo)平面之間的距離約為50 μ m。這些 距離與電壓V1、V2和V3以及板12、13和14的透鏡的孔徑18的尺寸相關(guān)，以在聚焦一個(gè)或 多個(gè)子束的同時(shí)允許偏轉(zhuǎn)的子束通過。如所示的末端模塊7的設(shè)計(jì)中，板12、13和14的透鏡的孔徑的直徑比波束停止陣 列8的同軸對準(zhǔn)孔徑的直徑大許多倍，該波束停止陣列8的同軸對準(zhǔn)孔徑優(yōu)選地具有約5 至20 μ m的直徑?？讖降闹睆絻?yōu)選地在約50至150 μ m的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，該直 徑約為100 μ m，而波束停止陣列的孔徑直徑約為15 μ m。而且，在本設(shè)計(jì)中，板13的中央基板的最大厚度優(yōu)選地在約50至500 μ m范圍。用 于板12的基板的厚度相對較小，優(yōu)選地約為50至300 μ m，且用于板14的基板的厚度相對 最小，優(yōu)選地約為50至200 μ m。在一個(gè)實(shí)施例中，用于板13的基板的厚度約為200 μ m，用 于板12的基板的厚度約為150 μ m，用于板14的基板的厚度約為150 μ m。為達(dá)到特定的生產(chǎn)能力(即每小時(shí)曝光特定數(shù)量的晶片)所需的子束的總電流，
15取決于所需的劑量(dose)、晶片的面積和開銷時(shí)間(例如，將新晶片移動(dòng)到曝光位置的時(shí) 間)。在這些散粒噪聲(shot noise)受限系統(tǒng)中所需的劑量，除取決于其他因素外，還取決 于所要求的特征尺寸和均勻性，以及波束能量。為了使用電子波束光刻在光刻膠中獲得某一特征尺寸(臨界尺度或CD)，需要某 一分辨率。該分辨率由三個(gè)因素決定波束尺寸、光刻膠中電子的散射以及與酸擴(kuò)散相結(jié)合 的輔助電子平均自由徑。這三個(gè)因素以二次方關(guān)系疊加起來，決定總的斑點(diǎn)尺寸。在這三 個(gè)因素中，波束尺寸和散射取決于加速電壓。為解決光刻膠中的特征，總斑點(diǎn)尺寸應(yīng)該與所 需特征尺寸(CD)具有相同的量級。不僅CD而且CD均勻性對于實(shí)際應(yīng)用都很重要，且后一 要求將決定實(shí)際需要的斑點(diǎn)尺寸。對于電子波束系統(tǒng)，最大單束電流由斑點(diǎn)尺寸決定。對于小的斑點(diǎn)尺寸，電流也很 小。為獲得良好的CD均勻性，所需要的斑點(diǎn)尺寸將把單束電流限制成比獲得高生產(chǎn)能力需 要的電流小得多。因此需要大量的子束(典型地對于每小時(shí)10晶片的生產(chǎn)能力需要多于 10，000個(gè)子束)。對于電子波束系統(tǒng)，通過一個(gè)透鏡的總電流被電子之間的庫倫相互作用 (Coulomb interaction)所限制，使得有限數(shù)目的子束可被發(fā)送通過一個(gè)透鏡和/或一個(gè) 交叉點(diǎn)。這因此意味著在高生產(chǎn)能力系統(tǒng)中透鏡數(shù)目也需要是很大的。在優(yōu)選實(shí)施例中，實(shí)現(xiàn)大量低能子束的極密集布置，使得多個(gè)子束可以匯聚到尺 寸與典型晶片的曝光場的尺寸可比的區(qū)域中。投影透鏡的板12、13和14中的孔徑的節(jié)距優(yōu)選地盡可能地小，以盡可能地在小區(qū) 域中生成更多的靜電透鏡。這實(shí)現(xiàn)了高密度子束。以高密度布置的方式將大量子束間隔密 集地布置在一起還減小了在目標(biāo)表面上必須掃描的子束的距離。然而，對于給定的孔徑鉆 孔尺寸，節(jié)距中的減小受限于由于孔徑間的小距離使板變得太脆弱而引起的制造和結(jié)構(gòu)問 題，還可能受限于由相鄰?fù)哥R的邊緣場引起的像差。多子束帶電粒子系統(tǒng)設(shè)計(jì)為在顯著增加系統(tǒng)中產(chǎn)生的電流的同時(shí)顯著減小斑點(diǎn) 尺寸。為此，其還通過增加系統(tǒng)中的電流實(shí)現(xiàn)，目標(biāo)上的總電流也增加以限制散粒噪聲的發(fā) 展。然而，同時(shí)，撞擊到每平方臨界尺寸(每單位面積的CD平方)的目標(biāo)表面上的電子的數(shù) 目應(yīng)該維持恒定。這些需求使得必須按下面詳細(xì)討論的方式修改帶電粒子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，且 為了最佳性能，需要目標(biāo)具有較高靈敏度的光刻膠，例如，典型地從當(dāng)前實(shí)際使用的30 μ m/ cm_2到該值的兩倍。此時(shí)注意，實(shí)際上，斑點(diǎn)尺寸對應(yīng)于“點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)”，作為較容易理解的 術(shù)語，在本文的剩余部分中使用斑點(diǎn)尺寸來代替“點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)”。根據(jù)本發(fā)明的概念的另一 實(shí)際方面在于斑點(diǎn)尺寸與CD尺寸處于同一量級。為實(shí)現(xiàn)所需性能，不僅需要減小斑點(diǎn)尺寸，還需要減小子束的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)來維持 足夠的曝光寬容度。足夠的曝光寬容度要求由子束為目標(biāo)帶來的峰值曝光水平與通常由相 鄰子束的外圍高斯部分導(dǎo)致的曝光的基本或背景水平之間的比率較高。然而，設(shè)計(jì)系統(tǒng)以 產(chǎn)生具有較小點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)的子束顯著減小了可由每個(gè)子束應(yīng)用于目標(biāo)的帶電粒子電流。不 管所用的帶電粒子源的亮度如何，減小的斑點(diǎn)尺寸、增加的電流以及減小的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)的 前述要求暗示著與相同晶片生產(chǎn)能力的臨界尺度的減小相比，系統(tǒng)中子束數(shù)目遠(yuǎn)非線性 地增加。由于多子束光刻系統(tǒng)的投影光學(xué)裝置的物理尺寸有限，對系統(tǒng)中子束數(shù)目的顯著 增加的需求產(chǎn)生實(shí)際問題。這種系統(tǒng)中的投影光學(xué)裝置的尺寸通常受限制，以適應(yīng)例如將被系統(tǒng)曝光的目標(biāo)的場。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，對于在投影光學(xué)裝置即末端透鏡模塊可以占用的 相對較小區(qū)域中可以物理實(shí)現(xiàn)的透鏡數(shù)目存在限制。在需要實(shí)現(xiàn)的減小的臨界尺寸，可以 使用已知技術(shù)在這些尺寸內(nèi)構(gòu)建的透鏡的數(shù)目比實(shí)現(xiàn)所需晶片生產(chǎn)能力需要的子束的數(shù) 目要小很多。一種解決方法是使用聚光透鏡或一系列聚光透鏡減小孔徑陣列4的圖像，由此也 減小了子束的節(jié)距。然而，這種解決方法典型地導(dǎo)致所有子束有公共交叉點(diǎn)，這導(dǎo)致相當(dāng)大 的像差。尤其在考慮當(dāng)前需求時(shí)，這是不希望的，并且為補(bǔ)償這種像差，將進(jìn)一步使系統(tǒng)復(fù) 雜化。本發(fā)明通過將孔徑陣列4的圖像所需的減小分割在多個(gè)交叉點(diǎn)之上，因而限制每個(gè) 交叉點(diǎn)的能量，避免子束的公共交叉點(diǎn)且因而避免了該缺點(diǎn)。這具有比成比例地限制系統(tǒng) 中的像差量更好的效果。這通過向系統(tǒng)添加陣列操縱器，例如，用于將多個(gè)子束引導(dǎo)向單投 影透鏡系統(tǒng)以便于投射到目標(biāo)的集群偏轉(zhuǎn)器陣列或聚光透鏡陣列來實(shí)現(xiàn)。在下文中將參考各個(gè)示例說明在前述段落中介紹的原理性解決方法。該解決方法 允許使用與圖1的概念中應(yīng)用的技術(shù)相對應(yīng)的技術(shù)，且在允許系統(tǒng)中子束數(shù)目不成比例地 增加的同時(shí)，最小化系統(tǒng)中的像差。在認(rèn)識(shí)到以下事實(shí)之后找到在每個(gè)投影透鏡使用多個(gè) 子束的該原理性解決方法使用末端模塊7中的偏轉(zhuǎn)器陣列9的偏轉(zhuǎn)行為，會(huì)產(chǎn)生被偏轉(zhuǎn)的 子束的原點(diǎn)的虛擬點(diǎn)，使得會(huì)猜想到有一個(gè)虛擬子束。這種認(rèn)識(shí)導(dǎo)致這一想法這種虛擬子 束也可以由真實(shí)子束或多個(gè)真實(shí)子束代替。實(shí)際上，尤其在系統(tǒng)的全部子束分布在多個(gè)投 影透鏡系統(tǒng)的情況中，通過單個(gè)投影透鏡系統(tǒng)的多個(gè)真實(shí)子束的應(yīng)用看上去是可能的，而 無需干擾像差量。因?yàn)楸恢敢ㄟ^每個(gè)投影透鏡系統(tǒng)的部分或者全部的子束在操作中可在任意點(diǎn) 被及時(shí)阻斷，因此根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)也被稱為圖案化(patterned)子束系統(tǒng)。該圖案化子 束系統(tǒng)還可以被認(rèn)為是并排布置的多個(gè)微型化成像系統(tǒng)。圖3說明根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)的一個(gè)實(shí)施例，其用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的子束數(shù)目增加， 使晶片的電流增加或使斑點(diǎn)尺寸減小或者使這兩者均發(fā)生。在該實(shí)施例中，集群偏轉(zhuǎn)器陣 列6G布置在圖1的系統(tǒng)中的子束阻斷器陣列6上方，位于聚光器透鏡陣列5和子束阻斷器 陣列6之間，不過集群偏轉(zhuǎn)器陣列6G也可以布置在陣列6下方。集群偏轉(zhuǎn)器陣列6G包含 偏轉(zhuǎn)元件陣列，該偏轉(zhuǎn)元件陣列將子束成組地偏轉(zhuǎn)向末端模塊(投影模塊)7，使子束通過 波束停止陣列8中的開孔且通過在每個(gè)開孔下形成的相應(yīng)投影透鏡系統(tǒng)。集群偏轉(zhuǎn)器陣列6G優(yōu)選地包含一個(gè)或更多板，該一個(gè)或更多板具有在與孔徑陣 列4、聚光透鏡陣列5和子束阻斷器陣列6中的孔徑相對應(yīng)的位置形成的孔徑的陣列。如圖 18和圖19更詳細(xì)示出，在每個(gè)孔徑的位置形成電極。組偏轉(zhuǎn)器6G的每個(gè)元件進(jìn)行工作，以 將一個(gè)或多個(gè)子束21偏轉(zhuǎn)向末端模塊7的陣列投影透鏡系統(tǒng)中的特定投影透鏡。圖3示 出三組三個(gè)子束，這些子束被偏轉(zhuǎn)器陣列6G偏轉(zhuǎn)，使得三個(gè)子束被指引通過末端模塊7中 的每個(gè)投影透鏡系統(tǒng)。因而在該實(shí)施例中孔徑陣列4、聚光透鏡陣列5、集群偏轉(zhuǎn)器陣列6G 和子束阻斷器陣列6中的孔徑的數(shù)目三倍于末端模塊7中形成的投影透鏡系統(tǒng)的數(shù)目。盡管圖3中示出每個(gè)投影透鏡系統(tǒng)三個(gè)子束，但也可以采用每個(gè)投影透鏡系統(tǒng)其 他數(shù)目的子束的情形，且高達(dá)100個(gè)的多組子束可以被指引通過每個(gè)投影透鏡系統(tǒng)。在優(yōu) 選實(shí)施例中，7X7陣列形式的49個(gè)多組子束可以被偏轉(zhuǎn)通過每個(gè)投影透鏡系統(tǒng)。盡管圖3示出陣列4、5、6G和6的尺寸與末端模塊7幾乎相同，但它們可以更大，尤其對于每個(gè)投影透鏡系統(tǒng)具有大量子束的設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)必須使得陣列4、5、6G和6中的 孔徑的數(shù)目比末端模塊7更大。優(yōu)選地，定義波束開度角的波束停止陣列8孔徑在如果僅限制單個(gè)子束的情況下 較小。較大的孔徑將要求較大的偏轉(zhuǎn)路徑，對于由僅對經(jīng)阻斷的子束進(jìn)行部分阻斷導(dǎo)致的 “尾巴(tail) ”效應(yīng)更加敏感，且將進(jìn)一步減小波束停止陣列8上可用于阻斷子束的有限空 間。原則上，每組子束可以在波束停止陣列8的相關(guān)孔徑處或者在相關(guān)投影透鏡系統(tǒng) 的有效透鏡平面處被集中(即，被引導(dǎo)到它們相交或交叉的單個(gè)點(diǎn))。實(shí)際上，集中將位于 這兩點(diǎn)(盡管在圖中沒有清晰示出)之間的某一位置，因?yàn)閷⒆邮性诓ㄊＶ龟嚵刑?將產(chǎn)生透鏡誤差，而將子束集中在投影透鏡的有效透鏡平面處將導(dǎo)致劑量誤差。在該設(shè)計(jì)中，因?yàn)槊總€(gè)投影透鏡系統(tǒng)有多個(gè)子束通過，帶電粒子光學(xué)狹縫不是由 子束的規(guī)則陣列組成，而是由子束組的規(guī)則陣列組成。注意，子束還可以在通過集群偏轉(zhuǎn)器 陣列6G之后由子束阻斷器陣列6偏轉(zhuǎn)。在任意時(shí)刻，組中的一些波束可以被引導(dǎo)通過波束 停止陣列8的相應(yīng)開孔且投射到目標(biāo)上，且其他子束被子束阻斷器陣列6偏轉(zhuǎn)一個(gè)附加量。 這種附加偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致這些子束錯(cuò)過波束停止陣列8中的開孔，使得它們不能達(dá)到目標(biāo)，且由 此如前所述被阻斷或“關(guān)斷”。因而，每組子束曝光由波束阻斷器陣列6決定的圖案，每一組 可以被認(rèn)為是單個(gè)圖案化的(patterned)子束。圖IlA和圖IlB是末端模塊7中子束路徑的示意圖，說明子束分組的概念和見解。 圖IlA示出每個(gè)投影透鏡系統(tǒng)具有單個(gè)子束的系統(tǒng)。單個(gè)子束21穿過波束停止陣列8中 的孔徑，被偏轉(zhuǎn)器陣列9偏轉(zhuǎn)，且被投影透鏡裝置10聚焦。被偏轉(zhuǎn)的子束可以被認(rèn)為是從 與實(shí)際子束21不同的原點(diǎn)以傾斜角到達(dá)的單獨(dú)的“虛擬”子束。例如，當(dāng)子束21向左偏 轉(zhuǎn)時(shí)，它可以被認(rèn)為是來自子束21的實(shí)際原點(diǎn)的右邊的位置的虛擬子束21V，并且類似地 當(dāng)子束21向右偏轉(zhuǎn)時(shí)，它可以被認(rèn)為是來自子束21的實(shí)際原點(diǎn)的左邊的位置的虛擬子束 21V。圖IlB示出每個(gè)投影透鏡系統(tǒng)具有三個(gè)子束的系統(tǒng)，每個(gè)子束源于分離的點(diǎn)且以不同 角度穿過投影透鏡系統(tǒng)。實(shí)際結(jié)果與單個(gè)偏轉(zhuǎn)子束相同，只不過圖IlB的系統(tǒng)中的電流大 3倍。偏轉(zhuǎn)器陣列9上方的孔徑板8可以包含多個(gè)如圖所示的孔徑23，或者具有單個(gè)較大 孔徑，或者是具有特定形狀的圖案化開孔，以適應(yīng)多個(gè)子束。圖13是一示意圖，說明了每個(gè)投影透鏡系統(tǒng)有多個(gè)子束的所述布置的優(yōu)點(diǎn)。圖 13A示出幅度(magnitude)為W的方形偏轉(zhuǎn)場，該幅度實(shí)際上通常約為2 μ m，典型高斯子 束斑點(diǎn)16A的幾何斑點(diǎn)直徑為lOnm。使用這種子束斑點(diǎn)來曝光偏轉(zhuǎn)場，在任意時(shí)間僅曝光 約百萬分之二十的偏轉(zhuǎn)場。圖13B示出使用本發(fā)明的設(shè)計(jì)的偏轉(zhuǎn)場，用圖案化的子束16B曝光的偏轉(zhuǎn)場。理 論上可以通過圖案化的子束同時(shí)曝光高達(dá)20%的偏轉(zhuǎn)場。實(shí)際上，如圖1 示意性示出，可 以獲得高達(dá)200倍的改進(jìn)。在該示例中，示出16X16較小斑點(diǎn)的陣列(為清晰起見，在附 圖中，陣列的表達(dá)看上去不成比例地大)?？梢杂梢粋€(gè)投影透鏡同時(shí)寫出的子束數(shù)目與改進(jìn) 的波束強(qiáng)度的乘積，導(dǎo)致例如在投影中通過臨界尺寸的測量表示的明顯改進(jìn)的技術(shù)節(jié)點(diǎn)處 維持均勻增加的系統(tǒng)生產(chǎn)能力。圖18A和圖18B是用于圖3的集群偏轉(zhuǎn)器陣列6G和/或波束阻斷器陣列6的偏 轉(zhuǎn)器的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。形成穿透板的孔徑的陣列，該孔徑優(yōu)選地為圓孔。在一個(gè)實(shí)施例中，板由使用半導(dǎo)體工業(yè)中公知的工藝步驟加工的硅或其他半導(dǎo)體材料形成。例如，可 以使用半導(dǎo)體工業(yè)中公知的光刻和蝕刻技術(shù)形成孔徑。類似于投影透鏡裝置10的板，所用 的光刻和蝕刻技術(shù)優(yōu)選地被充分精確地控制，以確?？讖降奈恢?、尺寸和形狀的均勻性。圖 18A示出包含波束阻斷器陣列6或集群偏轉(zhuǎn)器陣列6G的一個(gè)元件的單個(gè)偏轉(zhuǎn)器30A。偏轉(zhuǎn)器3A在WoXWO尺寸的預(yù)算方形區(qū)域中形成。偏轉(zhuǎn)器元件包含布置在通孔33 周圍的切換電極32和接地電極34，偏轉(zhuǎn)的子束可以穿過該通孔。在此實(shí)施例中，所示電極 為簡單矩形形狀，切換電極32是直條元件而接地電極34形成為U形。然而，與通孔33的形 狀一致的圓形或至少凹入形狀是優(yōu)選的。這種圓形邊緣設(shè)計(jì)允許更緊湊的設(shè)計(jì)，且有利于 偏轉(zhuǎn)器元件以陣列方式布置，且還有利于包括可以在一些實(shí)施例中使用的切換電子電路。切換電極22接收電信號(hào)，該電信號(hào)產(chǎn)生電磁場，該電磁場足以偏轉(zhuǎn)經(jīng)過孔徑33的 子束，使得子束通過波束停止陣列8中的相應(yīng)孔徑，且然后通過相應(yīng)的投影透鏡系統(tǒng)(除了 波束阻斷器陣列6也偏轉(zhuǎn)子束使得子束錯(cuò)過波束停止陣列8中的孔徑且被阻斷的情況以 外)。在另一實(shí)施例中，兩個(gè)電極設(shè)計(jì)為兩個(gè)相同的鏡像電極，且與切換電子電路一起 使用，以使得兩個(gè)電極其中任一個(gè)設(shè)置為切換電極，而另一個(gè)電極作為接地電極工作。這 在利用結(jié)合起來的組偏轉(zhuǎn)器和波束阻斷器陣列的實(shí)施例中是尤其有利的，其中在一些情況 中，它可以有益于“后向”偏轉(zhuǎn)而不是“進(jìn)一步前向”偏轉(zhuǎn)。兩類偏轉(zhuǎn)器例如可以與為子束阻 斷而“進(jìn)一步前向”偏轉(zhuǎn)的組偏轉(zhuǎn)器/波束阻斷器陣列中的中央組以及用于阻斷的“后向” 偏轉(zhuǎn)的外圍組混合。圖18B示出偏轉(zhuǎn)器元件30A的陣列的一部分的示意圖。針對每個(gè)偏轉(zhuǎn)器元件的每 個(gè)切換電極32形成各自的電學(xué)連接。這些布線連接例如可以通過使用常規(guī)的光刻或蝕刻 技術(shù)形成作為集群偏轉(zhuǎn)器陣列的板的表面上的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的電學(xué)控制線35制成。在所示示 例中，7X7的偏轉(zhuǎn)器組將需要49個(gè)電學(xué)控制線35。如圖所示，控制線優(yōu)選地向偏轉(zhuǎn)器組的 相對一側(cè)延伸。圖19A和19B是圖3的集群偏轉(zhuǎn)器陣列6G和/或波束阻斷器陣列6的備選實(shí)施 例的示意圖。圖19A示出包含波束阻斷器陣列6或集群偏轉(zhuǎn)器陣列6G的一個(gè)元件的單個(gè) 偏轉(zhuǎn)器30B。在該實(shí)施例中，尺寸WoXWO的界限內(nèi)的可用空間用于形成控制線36A和橫切 取向的控制線36B。存儲(chǔ)單元31優(yōu)選地在這些控制線的交叉點(diǎn)處形成。存儲(chǔ)單元可使用各 種已知結(jié)構(gòu)，且可使用半導(dǎo)體工業(yè)中公知的技術(shù)形成。存儲(chǔ)單元連接到切換電極32，使得存 儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的電信號(hào)只要保留在存儲(chǔ)單元中就被應(yīng)用于切換電極。圖19B示出偏轉(zhuǎn)器元件30B的陣列的一部分?？刂凭€作為豎直和水平的傳導(dǎo)總線 延伸，優(yōu)選地使用常規(guī)光刻和蝕刻技術(shù)形成在分組的偏轉(zhuǎn)器6G的板的表面上。在所示示例 中，7X7的偏轉(zhuǎn)器組將需要7X7個(gè)控制線的柵格，總計(jì)為14條控制線。控制線36優(yōu)選地 在朝向偏轉(zhuǎn)器組的相關(guān)側(cè)面的橫切方向上延伸。可通過使用如在DRAM中使用的位線和字 線尋址方法或者其他半導(dǎo)體存儲(chǔ)器技術(shù)，向相應(yīng)行和列的總線應(yīng)用電信號(hào)來尋址陣列中的 每個(gè)存儲(chǔ)單元。因而存儲(chǔ)在每個(gè)存儲(chǔ)單元中的信號(hào)將控制穿過與存儲(chǔ)單元對應(yīng)的孔徑33 的子束的偏轉(zhuǎn)。集群偏轉(zhuǎn)器陣列6G采用具有不均勻偏轉(zhuǎn)行為的各個(gè)偏轉(zhuǎn)器元件的分組式布置。 當(dāng)擺動(dòng)或掃描偏轉(zhuǎn)器陣列9或子束阻斷器陣列6時(shí)，在單個(gè)方向中子束并不被均勻偏轉(zhuǎn)。每一組中的子束被偏轉(zhuǎn)到單個(gè)匯聚點(diǎn)，且各組指向不同的匯聚點(diǎn)。在備選實(shí)施例中，集群偏轉(zhuǎn)器陣列6G和波束阻斷器陣列6可以結(jié)合成單個(gè)集成單 元。在此實(shí)施例中，結(jié)合起來的組偏轉(zhuǎn)器/阻斷器進(jìn)行工作，以將每組中的未被阻斷的子束 偏轉(zhuǎn)到波束停止陣列8的特定開孔，而更強(qiáng)(或者更弱或以交替的方向)地偏轉(zhuǎn)每組中的 要被阻斷的子束使得它們優(yōu)選地在子束組的相關(guān)開孔附近撞擊波束停止陣列8。組偏轉(zhuǎn)器 /阻斷器可被設(shè)置為，使得它在不應(yīng)用信號(hào)時(shí)阻斷子束，而在應(yīng)用信號(hào)時(shí)將子束匯聚向末端 模塊。然而，這將需要維持結(jié)合起來的組偏轉(zhuǎn)器/阻斷器的信號(hào)線上的某一電勢，以維持子 束組的連續(xù)偏轉(zhuǎn)。因而，優(yōu)選的是使集群偏轉(zhuǎn)器陣列6G和波束阻斷器陣列6構(gòu)造為分開控 制的陣列，但是它們優(yōu)選地布置為彼此相鄰。這允許存在這種布置在波束阻斷器的控制線 上應(yīng)用容易維持的接地電壓，以便使得子束通過(即，“常關(guān)”波束阻斷器陣列)，且組偏轉(zhuǎn) 器被維持在特定單個(gè)電壓，以維持通過投影透鏡系統(tǒng)的子束組的偏轉(zhuǎn)。圖4說明圖3的實(shí)施例的備選方式，其包括集群偏轉(zhuǎn)器陣列6G，還額外包括成形孔 徑陣列18。成形孔徑陣列18優(yōu)選地包含一個(gè)或多個(gè)板或基板，該板或基板在其對應(yīng)于陣 列4、5、6G和6的孔徑的位置處形成有成形孔徑。類似于其他陣列，成形孔徑陣列18優(yōu)選 地由硅或其他半導(dǎo)體材料制成，且孔徑優(yōu)選地用光刻和蝕刻技術(shù)形成，這些技術(shù)優(yōu)選地被 充分精確地控制，以確?？讖降奈恢?、尺寸和形狀中的均勻性。成形孔徑陣列18中的孔徑 可以是圓形、方形或其他形狀。成形孔徑陣列18可以覆蓋有金屬表面層以防止表面充電， 且在一個(gè)實(shí)施例中，該金屬是不形成自然氧化表層的類型，諸如CrMo。這些孔徑進(jìn)行工作，以通過截?cái)鄾_擊孔徑的子束的外圍部分來使每個(gè)子束成形。 所得的成形子束將呈現(xiàn)更加均勻的劑量分布(dose distribution)。成形孔徑陣列18允許 孔徑的成像而不允許波束源1的虛擬圖像的成像。使用這種附加，系統(tǒng)變得較不依賴于通 過將子束聚焦到波束阻斷器陣列6的平面上產(chǎn)生的斑點(diǎn)的位置和數(shù)量。這導(dǎo)致系統(tǒng)較不易 于受到波束阻斷器陣列之前的透鏡系統(tǒng)陣列的變化或錯(cuò)誤的影響。然而，系統(tǒng)由此變得易 于受到子束的劑量的變化的影響。成形孔徑陣列18優(yōu)選地布置在波束阻斷器陣列6附近，或者在陣列6之前或者優(yōu) 選地在陣列6之后，且它可以在沒有集群偏轉(zhuǎn)器陣列6G的系統(tǒng)中使用。圖5說明利用與圖3和圖4的系統(tǒng)相同的原理的另一實(shí)施例。在該實(shí)施例中，孔 徑陣列4被制造為產(chǎn)生更大的分波束20A。分波束20A被第一聚光透鏡陣列5A縮小，該第 一聚光透鏡陣列5A將分波束聚焦到公共平面19上，并在平面19處產(chǎn)生每個(gè)分波束的交叉 點(diǎn)。優(yōu)選地僅靠在平面19后方的第二聚光透鏡陣列5B產(chǎn)生向末端模塊7聚焦的聚焦分波 束20B。應(yīng)當(dāng)注意，如電子光學(xué)裝置領(lǐng)域的技術(shù)人員所知曉，任意一個(gè)實(shí)施例中的各種聚光 透鏡陣列可以包含單個(gè)聚光透鏡陣列或者包括聚光透鏡陣列集合。分波束20B被成形孔徑陣列18攔截，在該實(shí)施例中，該成形孔徑陣列18從每個(gè)分 波束20B產(chǎn)生多個(gè)投影子束21。這些子束21穿過子束阻斷器陣列6，被阻斷的子束被波束 停止陣列8阻擋。每一組中未被阻斷的子束通過波束停止陣列8中的相應(yīng)開孔，隨后被投 影透鏡裝置10投射到目標(biāo)上。圖5中示出的實(shí)施例具有這一優(yōu)點(diǎn)透鏡5A和5B的組合可以是相當(dāng)弱的透鏡(允 許聚光透鏡陣列5B和末端模塊7之間的距離較長)而透鏡5A和5B分別可以很強(qiáng)。例如 當(dāng)子束能量在聚光器透鏡陣列5B和末端模塊7之間減小時(shí)，這對于子束阻斷器6的強(qiáng)度有利，透鏡5A和5B很強(qiáng)。在另一實(shí)施例中，孔徑的陣列布置在平面19處，以提供又一自由度 來控制子束20B的開度角。圖6示出另一實(shí)施例，其是圖5的系統(tǒng)的變型，其中分波束20A被聚光器透鏡陣列 5直接聚焦向末端模塊7。與圖5的實(shí)施例相比較，本實(shí)施例具有組件較少(省略了額外的 聚光透鏡陣列5B)、柱長度稍短以及由于不存在分波束20A的交叉點(diǎn)導(dǎo)致的色差較少的優(yōu) 點(diǎn)。然而，該實(shí)施例沒有圖5的實(shí)施例那樣判斷分波束的開度角時(shí)的自由度增加的優(yōu)點(diǎn)。圖7說明系統(tǒng)的更加簡化的版本，其包含孔徑陣列4，緊隨其后是集群偏轉(zhuǎn)器陣列 6G和子束阻斷器陣列6，或反之亦然。圖8至圖10說明具有未圖案化的子束的各種備選實(shí)施例，即每個(gè)投影透鏡系統(tǒng)單 個(gè)子束。圖8包含如圖1所述的系統(tǒng)，添加有布置在子束阻斷器陣列6附近(之前或之后) 的成形孔徑陣列18。圖9包含圖5所示的系統(tǒng)，具有分別聚集分波束20A和20B的兩個(gè)聚 光器透鏡陣列5A和5B。然而，成形孔徑陣列18從每個(gè)分波束20B僅形成單個(gè)子束21。圖 10包含圖6中示出的系統(tǒng)，具有將分波束20A聚焦到末端模塊7的單個(gè)聚光透鏡陣列5。然 而，成形孔徑陣列18從每個(gè)分波束20A僅形成單個(gè)子束21。圖12說明具有用于產(chǎn)生分波束20A的孔徑陣列4A和用于產(chǎn)生子束21的孔徑陣 列4B的另一實(shí)施例。聚光透鏡陣列5 (或聚光透鏡陣列的集合)被包括在分波束產(chǎn)生孔徑 陣列4A之后，用于將分波束20A聚焦向末端模塊7的波束停止陣列8中的相應(yīng)開孔。子束 產(chǎn)生孔徑陣列4B優(yōu)選地與子束阻斷器陣列6相結(jié)合，即，子束阻斷器陣列6與陣列4B緊密 相鄰地布置在一起，而陣列4B位于陣列6之前或位于陣列6周圍的其他位置。如圖12A單獨(dú)示出，聚光透鏡或多個(gè)透鏡5將分波束20A聚焦在或聚焦向末端模 塊7的波束停止陣列8中的相應(yīng)開孔。在該示例中，孔徑陣列4B從分波束20A產(chǎn)生三個(gè)子 束，它們在相應(yīng)開孔處撞擊波束停止陣列8，使得三個(gè)子束被末端模塊7中的投影透鏡系統(tǒng) 投射到目標(biāo)。實(shí)際上，孔徑陣列4B可以為末端模塊7中的每個(gè)投影透鏡系統(tǒng)產(chǎn)生更大數(shù)目 的子束。在實(shí)際的實(shí)施例中，典型地約50個(gè)子束可以被指引通過單個(gè)投影透鏡系統(tǒng)，且這 可以增加到200個(gè)或更多。如圖12B所示，子束阻斷器陣列6可以在某些時(shí)間偏轉(zhuǎn)子束組 中的各個(gè)子束21以阻斷它們。這通過阻斷子束22示出，其被偏轉(zhuǎn)到波束停止陣列8上開 孔附近但不在開孔的位置。在圖12的實(shí)施例的非示意變型中，孔徑板4A和4B優(yōu)選地集成在孔徑板4AB中， 用于產(chǎn)生子束21的組。聚光透鏡陣列5優(yōu)選地位于集成孔徑板4AB后面。這種設(shè)計(jì)有利 地提供用于實(shí)現(xiàn)每個(gè)投影透鏡系統(tǒng)多個(gè)子束的簡單且經(jīng)濟(jì)的方法。圖14和15是設(shè)計(jì)為減小準(zhǔn)直器3的色差問題的系統(tǒng)的示意圖。一種解決方法是 應(yīng)用如本專利的申請人的出版的美國專利申請2004/232349所公開的技術(shù)，本文中通過引 用該專利申請全部內(nèi)容作為參考。根據(jù)該解決方法，透鏡陣列包括在系統(tǒng)中，位于源1和準(zhǔn) 直器3之間，用于將分波束聚焦在準(zhǔn)直器3的主平面中。該措施的第一效果是準(zhǔn)直器的色 差不導(dǎo)致虛擬源的模糊。而是，“頂環(huán)(top hat)”開度角被盤繞以偏差角。第二效果是如 果分波束以足夠的縮小倍率被成像在準(zhǔn)直器主平面中，則開度角大，且因而偏差角與開度 角相比則小。不可用或至少不合宜的角度可以通過下游的孔徑去除。圖14說明一種解決方法，其中通過使用單個(gè)聚光透鏡陣列5，虛擬源在目標(biāo)上成 像。該聚光透鏡陣列5被包括在分裂波束部分內(nèi)，靠近且位于第一孔徑陣列4A后方。這樣
21產(chǎn)生的聚焦分波束被投射到準(zhǔn)直器陣列15的主平面，分波束從此處以準(zhǔn)直的方式被發(fā)散 到第二孔徑陣列4B，這些分波束具有平行的中央軸線。第二孔徑陣列4B構(gòu)建和/或布置為 截去準(zhǔn)直分波束的外圍部分。這些準(zhǔn)直分波束的中央部分，絕大部分具有均勻的電流分布， 繼續(xù)達(dá)到第三孔徑陣列4C，該第三孔徑陣列4C最后產(chǎn)生投射到目標(biāo)11上的子束21 (除了 子束被子束阻斷器陣列6阻斷除外)。集群偏轉(zhuǎn)器陣列6G和子束阻斷器陣列6如前所述那 樣位于最終孔徑陣列4C后方，用于將最終孔徑陣列產(chǎn)生的子束組引導(dǎo)向末端模塊7。圖15說明圖14的備選方式，包括使用兩個(gè)聚光器陣列(5C和幻和兩個(gè)準(zhǔn)直器陣 列(15A和15B)但是改進(jìn)了整體傳輸性能的更復(fù)雜布置。對應(yīng)于圖14相應(yīng)部分的上部系 統(tǒng)部分產(chǎn)生的子束隨后被準(zhǔn)直器陣列15B準(zhǔn)直，使得最終孔徑陣列4C產(chǎn)生的多個(gè)子束21 變得平行，即，子束的中央軸變得平行。最終孔徑陣列4C和準(zhǔn)直器陣列15B產(chǎn)生的被準(zhǔn)直 的子束被優(yōu)選地位于準(zhǔn)直器陣列15B后方的聚光透鏡陣列5聚焦。子束阻斷器陣列6之前 或之后的集群偏轉(zhuǎn)器陣列6G位于聚焦和準(zhǔn)直子束的聚焦平面內(nèi)或該平面附近。在圖16和17中說明在前述實(shí)施例中使用的陣列的某些附加方面。圖16是示出 子束阻斷器陣列6的可能布局的視圖，該布局具有陣列孔徑的偏移行或三角形布置。在各 個(gè)實(shí)施例中，聚光透鏡陣列和集群偏轉(zhuǎn)器陣列中的孔徑也可以遵循相同的布置，這直接對 應(yīng)于或者鏡像所謂的系統(tǒng)投影狹縫中末端模塊7中的投影透鏡系統(tǒng)的布置。示出子束阻斷器陣列6的偏轉(zhuǎn)器區(qū)域17，示出與例如圖12所示的阻斷器陣列之前 或之后的相對于聚光透鏡陣列5的孔徑的位置。因?yàn)樵诒緦?shí)施例中，聚光透鏡此處典型地 布置為具有約為80%的極高填充因子(filling factor)，如圖12、圖12A和圖12B中的孔 徑陣列4A的分波束孔徑或者如圖17的集成孔徑陣列4D的圓形開孔的尺寸，應(yīng)僅比此處與 阻斷器陣列6結(jié)合投影的聚光透鏡直徑Dc稍小。在該示例中，聚光透鏡開孔具有100 μ m 的直徑。該布置中的最大偏轉(zhuǎn)器區(qū)域7由56 μ mX 56 μ m的邊S決定，導(dǎo)致大約79 μ m的直 徑或圍繞測量Ds。對于22nm的技術(shù)節(jié)點(diǎn)，用于布置系統(tǒng)斑點(diǎn)的虛擬柵格中的像素的合理 數(shù)目應(yīng)為49，或者7 X 7，而斑點(diǎn)尺寸的幾何直徑應(yīng)為Mnm，且根據(jù)此處示意的實(shí)施例，在末 端模塊7的投影透鏡系統(tǒng)處的典型的縮小量應(yīng)為因子100。在系統(tǒng)中利用子束的三角形布 置，用于布置例如阻斷器偏轉(zhuǎn)器的可用區(qū)域的節(jié)距典型地是Wl X W2的面積，其中在該示例 中Wl是130 μ m且W2是150 μ m?？商鎿Q地指示斑點(diǎn)或分子束的每透鏡子束的實(shí)際數(shù)目應(yīng) 為200或更多。實(shí)際上該數(shù)目是196個(gè)子束，布置成14X 14的子束的陣列的形式。圖17說明集成孔徑陣列4D與子束阻斷器陣列6的優(yōu)選組合。圖17的上部示出 集成孔徑陣列4D的俯視圖。集成孔徑陣列設(shè)計(jì)為與圖16的子束阻斷器陣列6具有相同的 尺寸限制，具有尺度為WlXW2的場。每個(gè)場包含以7X7的組的形式示意性表示的49個(gè)子 束孔徑的場。圖17的下部示出集成孔徑陣列4D和子束阻斷器陣列6的側(cè)視圖。集成孔徑 陣列4D和子束阻斷器陣列6都是根據(jù)更進(jìn)一步的優(yōu)選方式，利用為每組子束提供單個(gè)大孔 徑的厚板以及為每組中每個(gè)單獨(dú)子束提供多個(gè)較小孔徑的薄陣列板構(gòu)建的。這些厚板和薄 板可以是兩個(gè)分離的、連接的板，也可以是首先形成大孔徑然后形成小孔徑的單個(gè)板。大孔 徑優(yōu)選地形成環(huán)繞較小孔徑組的垂直壁Vc，大孔徑和較小孔徑組優(yōu)選地如圖所示那樣布置 成同軸的。用于子束阻斷器陣列6的薄陣列板包括切換或阻斷器電極。陣列4D的子束呈現(xiàn) 孔徑稍小于子束阻斷器陣列6的孔徑。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，孔徑陣列4D和子束阻斷器陣列6集成在單個(gè)陣列中。這種進(jìn)一步的集成具有進(jìn)一步減小系統(tǒng)柱內(nèi)光學(xué)元件的數(shù)目 的優(yōu)點(diǎn)，但是也具有更加難以在維持集成孔徑陣列的高精確度和高均勻孔徑的同時(shí)進(jìn)行制 造的缺點(diǎn)。本發(fā)明的附加方面進(jìn)一步在使用多個(gè)子束對目標(biāo)進(jìn)行曝光的無掩膜光刻系統(tǒng)中 限定，所述系統(tǒng)包含子束產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生多個(gè)子束；子束阻斷器，用于可控地阻斷子束； 投影透鏡系統(tǒng)的陣列，用于將子束投射到目標(biāo)的表面，其中子束產(chǎn)生器包含至少一個(gè)用于 產(chǎn)生帶電粒子束的帶電粒子源；分波束產(chǎn)生器，從帶電粒子波束產(chǎn)生多個(gè)分波束；以及子 束產(chǎn)生器，其從每個(gè)分波束產(chǎn)生一組獨(dú)立的子束。無掩膜光刻系統(tǒng)還可以包含用于影響所 述分波束的分波束操縱器陣列。分波束操縱器陣列可以是用于截去分波束的第一部分且使 得分波束的第二部分繼續(xù)行進(jìn)的分波束修截器(trimcator)陣列。修截器可以截?cái)喾植ㄊ?的外圍部分，而分波束的中央部分繼續(xù)行進(jìn)。分波束操縱器陣列可以包含用于準(zhǔn)直分波束 的準(zhǔn)直器的陣列。該系統(tǒng)可以包含分散到準(zhǔn)直器陣列的波束和分波束。系統(tǒng)還可以包含用于準(zhǔn)直子束的附加準(zhǔn)直器陣列。分波束操縱器陣列可以包含聚 光透鏡陣列，陣列中的每個(gè)聚光透鏡影響其中一個(gè)分波束。聚光透鏡可以操縱分波束，以將 分波束匯聚向公共匯聚點(diǎn)。分波束可以在分裂為子束之后朝對應(yīng)于投影透鏡系統(tǒng)之一的點(diǎn) 匯聚。分波束操縱器陣列可以被調(diào)適為將源于分波束的子束組朝每組的公共匯聚點(diǎn)匯聚， 公共匯聚點(diǎn)可選地是對應(yīng)于投影透鏡系統(tǒng)之一的點(diǎn)。從波束產(chǎn)生的分波束的數(shù)目可以處于 5，000至50，000的范圍。從分波束產(chǎn)生的子束的數(shù)目可以處于2至10，000的范圍。投影 透鏡系統(tǒng)可以位于目標(biāo)表面附近，使得投影透鏡系統(tǒng)的源側(cè)與子束產(chǎn)生器之間的距離大于 源側(cè)和目標(biāo)表面之間的距離。孔徑陣列可用于產(chǎn)生分波束和產(chǎn)生子束。本發(fā)明還包含使用多個(gè)子束對目標(biāo)進(jìn)行曝光的方法，該方法包含產(chǎn)生多個(gè)子束； 可控地阻斷子束；將子束投射到目標(biāo)的表面，其中子束的產(chǎn)生包含產(chǎn)生帶電粒子波束；從 帶電粒子波束定義多個(gè)分波束；以及從分波束定義各個(gè)子束組。該方法還包含可選地操縱 分波束的步驟。光學(xué)操縱可以包括將分波束匯聚到匯聚點(diǎn)。匯聚點(diǎn)可以位于在將分波束分 裂成各個(gè)子束之后的點(diǎn)，匯聚點(diǎn)可以是從分波束產(chǎn)生的子束組的公共匯聚點(diǎn)，且可選地是 對應(yīng)于投影透鏡系統(tǒng)之一的點(diǎn)。該方法還可以包含以分組方式操縱從單個(gè)分波束生成的子 束的步驟。本發(fā)明還可以包括使用多個(gè)子束對目標(biāo)進(jìn)行曝光的方法，該方法包含產(chǎn)生帶電 粒子波束；從產(chǎn)生的波束定義分離的子束和分波束；將子束組匯聚向用于每一組的匯聚公 共點(diǎn)；可控地阻斷子束以產(chǎn)生圖案化的子束；以及將圖案化的子束投射到目標(biāo)的表面；其 中每一個(gè)子束組匯聚向與用于將圖案化的子束投射到目標(biāo)表面的投影透鏡系統(tǒng)對應(yīng)的點(diǎn)。已經(jīng)參考上面討論的某些實(shí)施例描述了本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，這些實(shí)施例可以具 有本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種修改和變型形式而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，盡管 描述了特定實(shí)施例，但這些特定實(shí)施例僅是示例且并不限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍 由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1. 一種使用多個(gè)子束對目標(biāo)進(jìn)行曝光的帶電粒子多子束系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含 至少一個(gè)帶電粒子源，用于產(chǎn)生帶電粒子波束； 孔徑陣列，從所述產(chǎn)生的波束定義分離的子束； 子束操縱器，用于將多組子束匯聚向每一組的公共匯聚點(diǎn)； 子束阻斷器，用于可控地阻斷所述多組子束中的子束；以及投影透鏡系統(tǒng)的陣列，用于將所述多組子束中的未被阻斷的子束投射到所述目標(biāo)的表其中所述子束操縱器用于將所述多組子束中的每一組，朝向與所述投影透鏡系統(tǒng)中的 一個(gè)相對應(yīng)的點(diǎn)匯聚。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述子束操縱器包含集群偏轉(zhuǎn)器陣列。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述集群偏轉(zhuǎn)器陣列包含分組式布置的偏轉(zhuǎn)器元 件，具有不均勻的偏轉(zhuǎn)行為。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的系統(tǒng)，其中每組子束中的所述未被阻斷的子束被偏轉(zhuǎn)到 單個(gè)匯聚點(diǎn)，且每組子束被引導(dǎo)向不同的匯聚點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述集群偏轉(zhuǎn)器陣列與所述子束阻 斷器集成，且所述集成的集群偏轉(zhuǎn)器/子束阻斷器用于將每組子束中的未被阻斷的子束匯 聚到公共點(diǎn)，且不將被阻斷的子束匯聚到所述公共點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述集群偏轉(zhuǎn)器陣列包含其中形成 有孔徑并具有與每個(gè)孔徑相關(guān)聯(lián)的電極的板，該電極接收用于偏轉(zhuǎn)通過所述孔徑的子束的 電信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，還包含用于使所述子束成形的成形孔徑 陣列。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，所述孔徑陣列包含用于使所述子束成形 的成形孔徑陣列，所述孔徑陣列用于定義分波束，且所述成形孔徑陣列用于從所述分波束 產(chǎn)生子束，所述孔徑陣列和所述成形孔徑陣列集成到單個(gè)單元中。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至8中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述子束操縱器包含集群偏轉(zhuǎn)器陣 列，且所述集群偏轉(zhuǎn)器陣列和所述成形孔徑陣列集成在單個(gè)單元中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述子束操縱器包含聚光透鏡陣列和成形孔徑 陣列。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述聚光透鏡陣列用于將每個(gè)分波束聚焦到對 應(yīng)于投影透鏡系統(tǒng)的點(diǎn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的系統(tǒng)，其中所述成形孔徑陣列包含用于從每個(gè)聚焦的 分波束產(chǎn)生多個(gè)子束的孔徑，所述多個(gè)子束的未被阻斷的子束匯聚到對應(yīng)于投影透鏡系統(tǒng) 的點(diǎn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述孔徑陣列用于定義分波束， 且所述成形孔徑陣列用于產(chǎn)生子束，所述孔徑陣列和所述成形孔徑陣列集成到單個(gè)單元 中。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述子束操縱器包含第一和二聚光透鏡陣列以 及成形孔徑陣列。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述第一聚光透鏡陣列用于將所述分波束聚焦 到所述第二聚光透鏡陣列之前的公共平面，且所述第二聚光透鏡陣列用于將每個(gè)分波束聚 焦到與所述投影透鏡系統(tǒng)中的一個(gè)相對應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的系統(tǒng)，其中所述成形孔徑陣列包含的孔徑用于從所述 第二聚光透鏡陣列聚焦的每個(gè)分波束產(chǎn)生多個(gè)子束，所述多個(gè)子束的未被阻斷的子束匯聚 到與所述投影透鏡系統(tǒng)中的一個(gè)相對應(yīng)的點(diǎn)。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)中產(chǎn)生的子束的數(shù)目大于 所述投影透鏡系統(tǒng)的數(shù)目。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包含至少10，000個(gè)投影透 鏡系統(tǒng)。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)中產(chǎn)生的子束的數(shù)目至少 是所述投影透鏡系統(tǒng)的數(shù)目的三倍。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述子束的數(shù)目是所述投影透鏡系統(tǒng)的數(shù)目的 10至200倍。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述子束阻斷器設(shè)置成用于單獨(dú)阻 斷一組子束的子束。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中單個(gè)投影透鏡系統(tǒng)用于將一組子束 的所有未被阻斷的波束投射到所述目標(biāo)上。
23.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述子束阻斷器包含阻斷偏轉(zhuǎn)器陣 列和波束停止陣列，該波束停止陣列用于阻擋被所述子束阻斷器偏轉(zhuǎn)的子束。
24.根據(jù)權(quán)利要求1-23中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述子束阻斷器包含阻斷偏轉(zhuǎn)器陣 列和波束停止陣列，該波束停止陣列用于阻擋沒有被所述子束阻斷器偏轉(zhuǎn)的子束。
25.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中用于定義所述子束的陣列的孔徑小 于所述波束阻斷器中的孔徑。
26.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中孔徑陣列和阻斷器的偏轉(zhuǎn)器陣列中 的任意一個(gè)或者兩者設(shè)置有從所述陣列的平面向上延伸的壁。
27.一種使用多個(gè)子束對目標(biāo)進(jìn)行曝光的帶電粒子多子束系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含 至少一個(gè)帶電粒子源，用于產(chǎn)生帶電粒子波束；第一孔徑陣列，用于從所述產(chǎn)生的波束生成分波束；聚光透鏡陣列，用于聚焦所述分波束；第二孔徑陣列，用于從每個(gè)聚焦的分波束生成多個(gè)子束；子束阻斷器，用于可控地阻斷子束；以及投影透鏡系統(tǒng)的陣列，用于將子束投射到所述目標(biāo)的表面，其中所述聚光透鏡陣列用于將每個(gè)分波束聚焦到與所述投影透鏡系統(tǒng)中的一個(gè)相對 應(yīng)的點(diǎn)。
28.一種使用多個(gè)子束對目標(biāo)進(jìn)行曝光的帶電粒子多子束系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含 至少一個(gè)帶電粒子源，用于產(chǎn)生帶電粒子波束；第一孔徑陣列，用于從所述產(chǎn)生的波束生成分波束； 第二孔徑陣列，用于從每個(gè)聚焦的分波束生成多個(gè)子束；聚光透鏡陣列，用于聚焦所述子束；子束阻斷器，用于可控地阻斷子束；以及投影透鏡系統(tǒng)的陣列，用于將子束投射到所述目標(biāo)的表面，其中所述聚光透鏡陣列用于將從每個(gè)分波束形成的所述子束聚焦到與所述投影透鏡 系統(tǒng)中的一個(gè)相對應(yīng)的點(diǎn)。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的系統(tǒng)，其中所述第一和第二孔徑陣列集成到單個(gè)單元中。
30.根據(jù)權(quán)利要求四所述的系統(tǒng)，其中所述第一孔徑陣列包含較大的孔徑，且所述第 二孔徑陣列包含一組較小的孔徑，與所述第一孔徑陣列中的每個(gè)大孔徑相對應(yīng)，所述大孔 徑的壁從所述第二孔徑陣列的平面向上延伸。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中所述大孔徑的壁包圍容納所述第二孔徑陣列的 所述組小孔徑的區(qū)域。
32.根據(jù)權(quán)利要求30或31所述的系統(tǒng)，其中所述大孔徑的壁向上延伸到與所述第二孔 徑陣列的厚度相比相當(dāng)大的程度。
33.根據(jù)權(quán)利要求27至32中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述第二孔徑陣列與所述子束阻 斷器相結(jié)合。
34.一種使用多個(gè)子束對目標(biāo)進(jìn)行曝光的帶電粒子多子束系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含一個(gè)或多個(gè)板，其中形成有用于形成子束的孔的陣列；投影透鏡裝置，包含一個(gè)或多個(gè)板以及一個(gè)或多個(gè)投影透鏡陣列，每個(gè)板具有形成在 其中的孔徑陣列，帶有形成在所述孔徑的位置處的投影透鏡，所述一個(gè)或多個(gè)投影透鏡陣 列形成投影透鏡系統(tǒng)陣列，每個(gè)投影透鏡系統(tǒng)包含形成在所述一個(gè)或多個(gè)投影透鏡陣列的 相應(yīng)點(diǎn)處的一個(gè)或多個(gè)投影透鏡，其中所述投影透鏡系統(tǒng)的數(shù)目小于子束的數(shù)目，使得每個(gè)投影透鏡系統(tǒng)將多個(gè)子束投 射向所述目標(biāo)。
35.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中在從源到目標(biāo)的方向上所述子束阻 斷器布置在所述子束操縱器之后。
36.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述子束阻斷器和所述子束操縱器 被設(shè)置成彼此靠近，從而實(shí)現(xiàn)未被阻斷的子束的即時(shí)匯聚。
37.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述子束阻斷器和所述子束操縱器 集成到單個(gè)單元中。
38.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所有子束產(chǎn)生于單一源。
39.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中每組子束的匯聚點(diǎn)位于包含波束停 止器的透鏡系統(tǒng)內(nèi)。
40.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中每組子束的匯聚點(diǎn)位于投影系統(tǒng)的 有效透鏡區(qū)域內(nèi)。
41.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中每組子束的匯聚點(diǎn)位于投影系統(tǒng)的 有效平面透鏡處。
42.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中每組子束的虛擬匯聚點(diǎn)位于投影系 統(tǒng)的有效平面透鏡處。
43.根據(jù)權(quán)利要求41或42所述的系統(tǒng)，其中所述子束通過透鏡系統(tǒng)投射到所述目標(biāo)，該透鏡系統(tǒng)用于將所述子束投射到其聚焦平面。
44.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中用于影響各組子束的子束的電子光 學(xué)元件具體實(shí)現(xiàn)為對于所述系統(tǒng)的所有子束和所有組子束公共的靜電組件。
45.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中多組子束產(chǎn)生于單一源。
46.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包含多個(gè)使用公共靜電電 子光學(xué)組件的源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使用多個(gè)子束(21)對目標(biāo)(11)進(jìn)行曝光的帶電粒子多子束系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含帶電粒子源(1)、孔徑陣列(4)、子束操縱器、子束阻斷器(6)以及投影透鏡系統(tǒng)的陣列。該帶電粒子源(1)配置成產(chǎn)生帶電粒子波束(20)。該孔徑陣列(4)配置成從產(chǎn)生的波束定義分離的子束(21)。該子束操縱器配置成將多組子束匯聚向每一組的公共匯聚點(diǎn)。該子束阻斷器(6)配置成可控地阻斷子束組中的子束。最后，該投影透鏡系統(tǒng)的陣列(10)配置成將子束組的未被阻斷的子束投射到目標(biāo)(11)的表面。該子束操縱器還將每個(gè)子束組匯聚向?qū)?yīng)于投影透鏡系統(tǒng)之一的點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01J37/317GK102067272SQ200980122616
公開日2011年5月18日 申請日期2009年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月15日
發(fā)明者亞歷山大·H·V·范維恩, 簡·J·維蘭德 申請人:邁普爾平版印刷Ip有限公司