專利名稱：：用于生成高電流密度構(gòu)圖帶電粒子束的光學器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及帶電粒子光學器件領(lǐng)域，尤其涉及用于生成高電流密度成形電子束的方法與系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：利用電子束來平版印刷地(lithographically)構(gòu)圖半導體掩才莫、刻線和晶片的是一種已有的技術(shù)。所使用的不同寫策略可以由一些關(guān)鍵參數(shù)來表征射束定位策略在平版印刷過程中定位電子束用于抗蝕劑曝光有兩種主要的方法(a)^凝扭潛，其中射束按規(guī)則的兩維晶格圖案移動。這種方法的優(yōu)點是掃描電子設備一般來說比較簡單，但缺點是射束可能花費大量的時間移動通過不需要曝光的區(qū)域。此外，為了實現(xiàn)非常精確的圖案邊緣定位，可能需要復雜的灰度級和/或多通掃描。(b)/^f扭裙，其中射束直接朝著要寫的區(qū)域兩維移動。這種方法的優(yōu)點是減少了通過不需要曝光區(qū)域的時間，但缺點是更復雜昂貴的偏轉(zhuǎn)電子設備。利用比射束尺寸小得多的2D地址柵格上的射束定位能力，精確的圖案邊緣定位也比較簡單。每種方法都在特定環(huán)境下是有利的，最優(yōu)選擇依賴于圖案臨界尺寸、圖案密度(要寫區(qū)域的百分比)，而且還依賴于射束電流分布圖(見下文)。射束形狀控制有兩種眾所周知的方法成形用于曝光襯底上的抗蝕劑的電子束(a)^身#虞，特征在于最高的電流密度(一般〉2000A/cm2)，由于在這些系統(tǒng)中，電子源的圖像聚焦到襯底表面上，因此可以完全利用源的高亮度。高斯射束的主要缺點是其長電流尾部，拉伸到遠遠超出中心射束直徑一只有50%的襯底上射束電流落在兩維高斯分布的FWHM中。(b)^夢射4，由一般具有幾個中間成形孔的電子光柱形成，結(jié)合附加的偏轉(zhuǎn)器與透鏡以在襯底表面上形成孔的聚焦圖像。這些系統(tǒng)一般具有數(shù)量級比高斯射束低的射束電流密度(例如20-50A/cm2)。這些系統(tǒng)的一個優(yōu)點是所期望射束形狀之外減小的電流尾部，使得構(gòu)圖較少受過程波動的影響。另一優(yōu)點是由于與單個像素相比可變成形射束的面積可以很大，因此大量像素可以高效地同時寫。在半導體工業(yè)中，對于掩模和刻線寫以及可能還有晶片的直接寫，需要實現(xiàn)最高的構(gòu)圖吞吐率。射束定位的兩種方法中的任何一種都可以和射束成形的兩種方法中的任何一種組合，但這四種組合中沒有一種能夠完全滿足半導體工業(yè)的需求。很清楚，需要一種具有高吞吐率(至少幾個晶片/小時或者寫一個刻線少于一小時)的電子平版印刷系統(tǒng)，并具有構(gòu)圖具有〈CD/8邊緣定位精度的非常小CD的能力及最簡單的可能電子光學設計，以確保有足夠的系統(tǒng)可靠性、長平均故障間隔時間(MTBF)及短平均修復時間(MTTR)。
發(fā)明內(nèi)容在此公開了一種用于生成高電流密度成形射束的帶電粒子光學裝置。這種裝置使用帶電粒子光柱設計，其一般用于生成高電流密度的高斯射束，此外還有構(gòu)圖射束定義孔，這些孔可以對光柱中各個位置的插入進行定制。帶電粒子光柱設計的一個例子將采用兩個透鏡，其中帶電粒子源發(fā)射帶電粒子的發(fā)散射束，然后該射束由第一透鏡組成大致平行的帶電粒子束。然后，第二透鏡利用通常的高斯電流分布將大致平行的帶電粒子束聚焦到襯底表面上，在中心具有高電流密度且有長尾部從射束的中心朝所有方向延伸出。在這個例子中，構(gòu)圖射束定義孔可以位于兩個透鏡之間?；谝獙憟D案的設計要求，確定襯底上的射束形狀。然后，用在此公開的多步方法開發(fā)構(gòu)圖射束定義孔(PBDA)的形狀。PBDA形狀必須滿足兩個要求(1)它應當透射射束中落在預定義射束形狀中的大部分帶電粒子，及(2)它應當阻擋透射射束中落在預定義射束形狀之外的大部分帶電粒子。在采用本發(fā)明的帶電粒子光學系統(tǒng)中，可以包括多個附加部件，例如射,^應器-用于通過將射束偏轉(zhuǎn)到消隱孔上來導通和截止射束。在這里所說明的本發(fā)明實施方式中，PBDA還充當消隱孔。偏橫器-用于移動射束通過襯底表面，以便對區(qū)域進行構(gòu)圖。在這種實施方式中，雙偏轉(zhuǎn)主偏轉(zhuǎn)器將射束移動到2jun方形子場的中心。在每個子場中，包括單個八極的子場偏轉(zhuǎn)器偏轉(zhuǎn)射束。移^遽鏡-為了最小化成形射束中的軸外像差，第二透鏡的有效光軸軸外地移置，以匹配由于主場偏轉(zhuǎn)器造成的射束偏轉(zhuǎn)。,教戎jE袁f-用于校正光柱中由于各種元件的機械故障或定位錯誤造成的缺陷。用于構(gòu)圖射束定義孔的設計方法以關(guān)于要寫圖案的數(shù)據(jù)(例如晶片上的IC尺寸和布局、IC的臨界尺寸、對準標記設計，等等)開始，并將該數(shù)據(jù)與帶電粒子束光柱的光學特征組合，以確定使得圖案可以以最大效率(即，最高吞吐率)來寫的最優(yōu)成形射束大小。然后開發(fā)PBDA設計，首先是作為理想形狀，然后利用修改使得其可以制作。在找到所建議的PBDA設計后，利用與最初開發(fā)該設計所使用的相同過程對其進行測試，一般是采用利用射線跟蹤的帶電粒子設計軟件來模擬在電場與磁場影響下由光柱的電極和極靴(pole-piece)成形的實際帶電粒子。由這種光柱生成的成形射束的特征在于相對于高斯射束有改進的電流分布邊緣銳度，以及在抗蝕劑膝光劑量下有幾乎方形的電流分布(對于平版印刷應用，后者是非常理想的)。這種裝置的優(yōu)點包括無需成形孔、偏轉(zhuǎn)器及透鏡的附加復雜性就能生成成形射束的能力，而這些復雜性在可變成形射束光柱中一般是可以發(fā)現(xiàn)的。此外，還實現(xiàn)了接近高斯射束系統(tǒng)的電流密度，從而大大減少了抗蝕劑曝光時間并提高了平版印刷應用中的寫吞吐率。描述了用于設計構(gòu)圖射束定義孔(PBDA)的方法。這種方法的核心涉及射線跟蹤，以便根據(jù)用于透射對期望射束分布起作用的射線并阻擋落在期望分布之外的射線的構(gòu)圖射束定義孔的設計過程，來確定帶電粒子束中哪些射線對襯底上通過襯底表面的多個位置的期望射束分布起作用。本發(fā)明的更多創(chuàng)新方面在以下段落中描述。游應-鍵-在此所公開的裝置采用不需要在電子源和晶片之間使用中間跨接結(jié)構(gòu)(crossover)的獨特消隱系統(tǒng)。雙偏轉(zhuǎn)消隱器用于將有效消隱平面投射回虛擬源的位置。由于沒有中間跨接結(jié)構(gòu)從根本上減少了由于電子與電子相互作用造成的空間充電射束發(fā)散，因此這是有利的。雙偏轉(zhuǎn)消隱器幾何結(jié)構(gòu)的另一優(yōu)點是在非常寬的射束大小范圍上消隱射束的能力一在現(xiàn)有技術(shù)設計中，由于(單個)消隱器必須位于用于結(jié)合消隱的跨接結(jié)構(gòu)上，因此不可能實現(xiàn)利用本發(fā)明有可能實現(xiàn)的寬的射束大小范圍(<30nm至〉120nm)，因為為了改變光柱放大率，這么寬的大小范圍必須將跨接結(jié)構(gòu)移動到沿光軸的各個(寬距)位置。消隱系統(tǒng)的另一創(chuàng)新方面是在消隱器之上使用方形射束修形孔，以便減小射束大小并將射束成形為方形截面。這樣做的優(yōu)點是使射束被構(gòu)形為只稍大于(還充當消隱孔的)PBDA,由此最大化可獲得的消隱速度。此外，當掃過PBDA時，方形射束將均勻地照射PBDA開口的每個部分，由此使晶片上的沉積電流在成形射束中更均勻。i偏脊器-本發(fā)明采用獨特的主偏轉(zhuǎn)器設計，對在一個方向(一般〉25pm)比其它方向(lnm)軸外偏轉(zhuǎn)構(gòu)圖射束更大距離的要求進行了優(yōu)化。該偏轉(zhuǎn)器設計采用大量(在這里的實施方式中是22個)的分離電極，但只需要4個驅(qū)動信號。22個偏轉(zhuǎn)器電極的布置模擬由一組平行板產(chǎn)生的電場，這比用現(xiàn)有技術(shù)的八極設計可能產(chǎn)生的電場更加均勻。更均勻的電場減少了射束中感應出來的偏轉(zhuǎn)像差，使得在這里所描述本發(fā)明的構(gòu)圖射束中有更銳利的邊緣分布。現(xiàn)有技術(shù)的偏轉(zhuǎn)器采用對稱的八極設計，這對于這里所需的大偏轉(zhuǎn)將有增加的像差。i邊裙沒-為了在晶片表面橫跨軸外大范圍位置(至少25nm)形成成形的高電流密度射束，本發(fā)明采用主透鏡結(jié)構(gòu)，其中透鏡的有效軸可以與射束的偏轉(zhuǎn)同步移動，使得射束總是出現(xiàn)在該主透鏡的光軸上。本發(fā)明的透鏡結(jié)構(gòu)釆用集成到透鏡結(jié)構(gòu)中的兩組八極電極，以便向透鏡的普通軸電場增加小的橫向偶極場。為了使透鏡集中到射束上，這些偶極場可以偏移軸場>25^11。因此，射束總是要經(jīng)受與軸上所發(fā)現(xiàn)的幾乎完全一樣的聚焦效果。由于所有的軸外像差，既有幾何的(彗形、象散、場曲、畸變)又有色度的(放大率的變化)，基本上都消除了，由此提高了構(gòu)圖射束的邊緣銳度，因此這是有利的?，F(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)采用"移動透鏡"，這需要比在此所采用透鏡復雜得多的電扭/沒計?？卮蘜鍵-用于多柱光學器件的控制系統(tǒng)容納了對所有光柱共用的多個光學元件，因此可以由單個控制器來控制，而其它光學元件需要獨立控制，每個光柱一個。^黃炎凝邀徑-本發(fā)明的數(shù)據(jù)路徑采用同時協(xié)調(diào)多個光柱的構(gòu)圖所需的多個特征。將所有光柱的寫圖案縫合到一起以便保存晶片上的圖案質(zhì)量是必要的。此外，為了最大化寫效率，可以生成各種構(gòu)圖的高電流密度射束(如果需要，每個光柱有不同的大小)。因此，一個光柱可以是寫30nm特;f正，而同時另一光柱則采用120nm的成形射束來寫包含多個2jim方形子場的結(jié)合區(qū)(bondingpad)。命近妓^戎jE才法-為了鄰近效應的校正，本發(fā)明采用一種逐子場射束劑量變化的方法來最小化射束寫劑量，以便最大化抗蝕劑顯影過程中的處理范圍。采用迭代處理，其中確定每個子場中要寫區(qū)域的片段，然后該片段用于修改相鄰子場中的劑量，以便校正對整個抗蝕劑曝光起作用的反向散射電子(BSE)。圖l示出了采用構(gòu)圖射束定義孔的電子光學系統(tǒng)的用于生成高密度的構(gòu)圖電子射束的設計過程的流程圖。圖2A示出了利用非圓形孔產(chǎn)生高電流密度構(gòu)圖電子射束的電子光柱的截面圖。圖2B示出了圖2A的電子光柱底部的截面圖。圖3A示出了源尖端201附近的射線的各種視圖。圖3B示出了上對準偏轉(zhuǎn)器/象散校正裝置207中射線的各種視圖。圖3C示出了下對準偏轉(zhuǎn)器208中射線的各種視圖。圖3D示出了剛好在射束修形孔276之上射線的各種視圖。圖3E示出了射束消隱器中射線的各種視圖。圖3F示出了下射束消隱器278中射線的視圖。圖3G示出了剛好在射束定義孔212之上射線的各種視圖。圖3H示出了在上主場偏轉(zhuǎn)器213中射線的視圖和該主場偏轉(zhuǎn)器的示意圖。圖3I示出了下主場偏轉(zhuǎn)器214中射線的視圖。圖3J示出了子場偏轉(zhuǎn)器/象散校正裝置215中射線的視圖。圖3K示出了聚焦1電極組件216中射線的視圖。圖3L示出了聚焦2電極組件217中射線的視圖。圖3M示出了無場管218中射線的視圖。圖4A示出了在將第一構(gòu)圖孔插入到圖2A的光柱中之前，中心在光軸(O，O)且在晶片平面中的第一圓形射束分布的圖；期望的方形分布疊加到該圖上。圖4B示出了在將第一構(gòu)圖孔插入到圖2A的光柱中之前，中心在光軸之外+12.5ftm且在晶片平面中的第一圓形射束分布的圖；期望的方形分布疊加到該圖上。圖4C示出了在將第一構(gòu)圖孔插入到圖2A的光柱中之前，中心在光軸之外+25jim且在晶片平面中的第一圓形射束分布的圖；期望的方形分布疊加到該圖上。圖5示出了在將構(gòu)圖孔插入到圖2A的光柱中之后，中心在光軸(O，O)且在晶片平面中的理想射束分布的圖。圖6A示出了由圖2A的光柱中的構(gòu)圖射束定義孔212透射的理想射束的圖。圖6B示出了由圖2A的光柱中的構(gòu)圖射束定義孔212阻擋的理想射束的圖。圖7A示出了由圖2A的光柱中的構(gòu)圖射束定義孔212透射的實際射束的圖。圖7B示出了由圖2A的光柱中的構(gòu)圖射束定義孔212阻擋的實際射束的圖。圖8A示出了設計成在晶片上生成高電流密度方形電子射束的構(gòu)圖射束定義孔(PBDA)及5000eV射束能量的射線。圖8B示出了穿過PBDA的中心部分到達晶片表面上射線交集的射線的映射。圖8C示出了穿過PBDA的外圍部分到達晶片表面上射線交集的射線的映射。圖9示出了晶片表面上用于射束分布計算的各種射束位置A-D的圖。圖10A示出了當射束位于圖9中的位置A時所計算出的由于40nm方形電子射束的單次閃蒸(flash)而造成的啄光劑量。圖10B示出了當射束位于圖9中的位置B時所計算出的由于40nm方形電子射束的單次閃蒸而造成的曝光劑量。圖10C示出了當射束位于圖9中的位置C時所計算出的由于40nm方形電子射束的單次閃蒸而造成的曝光劑量。圖10D示出了當射束位于圖9中的位置D時所計算出的由于40nm方形電子射束的單次閃蒸而造成的曝光劑量。圖ll示出了當射束位于圖9中的位置A時所計算出的由于"L"圖案中相鄰的間距為40nm的40nm方形電子射束三次閃蒸(如圖10A中的所有閃蒸)而造成的曝光劑量。圖12示出了當射束位于圖9中的位置A時所計算出的由于40nm方形電子射束的兩次重疊閃蒸和一次單獨閃蒸(如圖10A中的所有閃蒸)而造成的曝光劑量。圖13示出了當射束位于圖9中的位置A時所計算出的橫跨單個40nm方形射束(如圖10A)和橫跨單個40nmFWHM高斯射束的射束電流密度的圖。圖14示出了當射束位于圖9中的位置A時所計算出的橫跨三個組合的40nm方形射束(如圖10A中的所有閃蒸且以間距40nm隔開)和橫跨也以40nm間距隔開的三個組合的40nmFWHM高斯射束的射束電流密度的圖。圖15示出了當射束位于圖9中的位置A時所計算出的橫跨三個組合的40nm方形射束和三個單獨的40nm方形射束(如圖10A中的所有閃蒸)的射束電流密度的圖，其中射束以間距40nm隔開。圖16示出了橫跨三個組合的40nmFWHM高斯射束和三個獨立的40nmFWHM高斯射束所計算出的射束電流密度的圖，其中所有射束都以間距40nm隔開。圖17A示出了用于設立光學系統(tǒng)以便生成優(yōu)化方形射束分布的可能射束掃描方法的圖。圖17B示出了所計算出的用于圖17A各種掃描方向的行掃描，說明了用于設立優(yōu)化的40nm方形射束分布的可能方法。圖18示出了當射束位于圖9的位置A時利用圖8A的構(gòu)圖射束定義孔212所計算出的由于30nm方形電子射束的單次閃蒸造成的曝光劑量。圖19示出了當射束位于圖9的位置A時利用圖8A的構(gòu)圖射束定義孔212所計算出的由于80nm方形電子射束的單次閃蒸造成的曝光劑量。圖20示出了當射束位于圖9的位置A時利用圖8A的構(gòu)圖射束定義孔212所計算出的由于120nm方形電子射束的單次閃蒸造成的曝光劑量。圖21A是相對期望的方形射束大小聚集電壓的源透鏡和主透鏡的圖。圖21B是相對期望的方形射束大小在晶片上的尖端半角和射束電流的圖。圖21C是相對期望的方形射束大小在晶片上射束閃蒸時間和假設的膝光電流密度(假設有5fiC/cir^抗蝕劑靈敏度)的圖。圖21D是相對期望的方形射束大小在晶片表面上虛擬源的放大率的圖。圖22是射束消隱策略的圖，為了實現(xiàn)鄰近效應校正，該策略可以用于以子場為基礎(chǔ)改變曝光劑量。圖23是說明對聚焦1和聚焦2八極電壓所計算設立的主透鏡的截面閉合側(cè)視圖。圖24是晶片工作臺和位置傳感器的一種實施方式的圖形說明。圖25是光柱及其控制電子器件的實施方式的示意圖。圖26是數(shù)據(jù)路徑和系統(tǒng)控制電子器件的一種實施方式的示意圖。圖27A是顯示光柱寫區(qū)域如何被分成50nm寬條的圖，其中每條都基本上被再分成具有l(wèi)nmX-Y地址柵格的2pm方形子場。圖27B是用于利用位于X-Y陣列中的大量光柱同時寫50nm寬條的方法的實施方式j兌明。圖27C是顯示典型的300nm晶片上印模(die)布置和光柱X-Y陣列之間對應關(guān)系的例子的圖。圖28A是被分成具有l(wèi)nmX-Y地址柵格的2nm方形子場的集成電路(IC)圖案數(shù)據(jù)的圖。圖28B是子場頭數(shù)據(jù)格式的例子的圖形表示。圖28C是用于寫單次閃蒸和多次閃蒸的圖案數(shù)據(jù)格式的例子的圖形表示。圖28D是用于寫單行和多行的圖案數(shù)據(jù)格式的例子的圖形表示。圖28E是用于寫整個子場的圖案數(shù)據(jù)格式的例子的圖形表示，該子場是右上象限中的矩形或三角形。圖28F示出了包含多個寫圖案類型的典型子場的說明性例子。圖29A示出了鄰近效應校正(PEC)策略中第一步的圖形表示，其中計算每個子場中所寫的片段。圖29B示出了PEC策略中第二步的圖形表示，其中假設對主射束劑量沒有PEC校正，計算用于每個子場的總的反向散射電子(BSE)劑量。圖29C示出了PEC策略中第三步的圖形表示，其中通過組合主射束劑量加上BSE劑量來計算每個子場的總劑量。圖30是假設所需曝光電流為3000A/cm2,對于具有從6x6至10x10的各種光柱個數(shù)的一個平版印刷模塊相對每個子場的平均閃蒸次數(shù)所計算出的吞吐率的圖。具體實施例方式明竹W"升隹吧丁盡T肌T們哪.子具體討論。但是，如以下馬上概述的，許多其它應用領(lǐng)域也是可以設想的。為了最大化射束電流密度，掃描電子顯微術(shù)一般使用粗略的高斯射束，由此最小化成像時間和/和最大化圖像的信噪比。使用高斯射束進行顯微術(shù)的缺點是從射束中心延伸出去的長電流尾部，這會降低可獲得的圖像對比度。本發(fā)明具有在掃描電子顯微術(shù)中的潛在用途，減少這些電流尾部范圍，由此提高圖像對比度。這些相同的考慮可以應用到許多類型的掃描電子束成像與分析工具，例如掃描俄歇顯微鏡、掃描電子顯微鏡、掃描發(fā)射電子顯微鏡，等等。本發(fā)明還有在半導體計量與檢查領(lǐng)域的潛在應用。對于這些應用，粗略的高斯射束用于通過最小化測量或檢查半導體晶片或掩模和刻線上的特征所需的時間來最大化計量和檢查吞吐率。高斯分布長電流尾部的消除將提高這些系統(tǒng)中的成像對比度。相反，如果對比度保持恒定，則本發(fā)明將使得能夠進行更快的像素數(shù)據(jù)獲取，并由此吞吐率得到提高。本發(fā)明的構(gòu)圖射束定義孔還可以用在其它類型的粒子束系統(tǒng)中，例如利用離子的系統(tǒng)。一個例子是用于無掩模離子植入的聚焦離子束系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，離子束是由期望的植入離子(例如，硼、砷、磷，等等)組成，且額外電流尾部的減少將減少需要摻雜的區(qū)域之外離子的植入。另一個例子是聚焦離子束直接寫平版印刷工具，類似于電子束直接寫的情況，其中離子束用于膝光抗蝕劑。額外電流的減少將提高平版印刷處理中的對比度，由此增加用于抗蝕劑顯影的處理范圍。還有另一個例子是掃描二次離子質(zhì)譜(SIMS)系統(tǒng)，其中聚焦離子束轟擊樣本表面，由此誘發(fā)材料化學成分的二次離子特性。額外離子的減少將提高SIMS圖像和質(zhì)譜的對比度和分辨率，這是由于二次離子幾乎完全是從感興趣的區(qū)域產(chǎn)生的，其中由于主離子束的離子尾部大大減小了，因此只有很少產(chǎn)物在這個區(qū)域之外。圖1說明了用于設計采用構(gòu)圖射束定義孔的電子光柱的多步方法，用于生成高電流密度的成形電子束。盡管廣范圍的射束形狀都可以利用射束定義孔圖案的適當選擇來實現(xiàn)，但是在這個例子中，在晶片上期望有方形射束。在塊102中，定義關(guān)于要寫的集成電路(IC)圖案的初始數(shù)據(jù)，包括圖案的臨界尺寸(CD)、IC的X-Y尺寸、晶片上IC的X-Y布局及所需的其它數(shù)據(jù)。在塊103中，定義關(guān)于系統(tǒng)運行參數(shù)的初始數(shù)據(jù)，包括期望的寫吞吐率(一般是以晶片/小時為單位)，抗蝕劑對寫射束的靈敏度(一般是以jiC/cn^為單位)、晶片上期望的寫射束能量、寫開銷(例如晶片傳輸時間、對準時間，等等)及所需的其它參數(shù)。在塊104中，根據(jù)塊102和103中的圖案和寫規(guī)范，確定最優(yōu)的構(gòu)圖射束形狀和大小及所需的射束電流密度。例如，如果在塊102中指定45nm的圖案CD，則40nm的方形射束分布可能是適當?shù)摹Ｈ绻刮g劑靈敏度是5nC/cm2，則3000A/cm2的射束電流密度可能是實現(xiàn)期望的寫吞吐率所需要的。接下來，在塊106中，一般將執(zhí)行電子光學設計的計算，以開發(fā)光柱的設計，包括透鏡電極鉆孔、厚度、位置和電壓，及晶片上圓形射束的直徑，該直徑大于塊104中所確定的最終構(gòu)圖射束的大小。例如，如果期望40nm的方形射束，則需要直徑2々2x40nm-56nm的圓形射束-然后，這個射束直徑將允許在塊110中獲得40nmx40nm的方形射束，而無需要倒角。圖2A-3M說明了借助于這種處理所開發(fā)的典型電子光柱設計?？蛇x地，現(xiàn)有光柱的參數(shù)可以被輸入，然后構(gòu)圖射束定義孔可以如塊108開始所描述的那樣設計。塊108包括利用塊106中所開發(fā)的光柱設計進行的一系列電子光學設計計算，其中位于射束定義孔212(見圖2A)的射線(X，Y)位置與其在晶片表面221(見圖2A)上的終點(X，Y)—起記錄。一般使用晶片上具有不同(X，Y)位置的以下五個射線集合1)軸上(即，在掃描的中心)，2)掃描的士四分之一寬，及3)掃描的士半寬(即，軸外最遠處掃描的兩個末端)。然后，這個數(shù)據(jù)用于確定對于每個集合哪些射線落在期望的構(gòu)圖高電流密度射束分布之內(nèi)及對于每個集合哪些射線關(guān)于晶片上每個單獨的(X，Y)位置落在期望圖案之外。圖4A-4C說明了將晶片表面221上的軌道數(shù)據(jù)分成兩組期望圖案之內(nèi)的那些數(shù)據(jù)和之外的那些數(shù)據(jù)。應當指出，對于晶片上五個位置中的每一個位置，這些射線集合不一定精確地對應于相同射線，即，當射束位于軸上時，穿過射束定義孔特定位置的射線可能落在期望的射束分布之內(nèi)，但是當射束已經(jīng)偏轉(zhuǎn)了掃描的士半寬時，射線可能落在期望的射束分布之外。總的來說，圖4A-4C顯示在所示出的所有三種情況下晶片上的射束是圓形的，對于單獨射線的位置有小的變化-這是塊106中仔細的光柱設計，尤其是引入最小射束像差的主場偏轉(zhuǎn)器設計，及使用幾乎消除了整個主場掃描(在這個例子中是士25jim)上軸外像差的移動主透鏡的結(jié)果。塊IIO執(zhí)行接下來的步驟找出來自塊108的五個射線集合的交集一這個交集對應于對于所有五個晶片位置落在期望構(gòu)圖高電流密度射束之內(nèi)的那些射線。一般來說，該射線集合比對應于塊108中五個單獨晶片位置中每一個的原始五個射線集合中任何一個小大約10-15%。由于電子束222在其被主場偏轉(zhuǎn)器213和214偏轉(zhuǎn)之前撞擊構(gòu)圖射束定義孔，由此使得對于晶片表面221上射束222的所有位置，恰恰相同的射線集合由構(gòu)圖射束定義孔212透射到晶片表面221，因此這個過程是必需的。塊112使用來自塊110的軌道數(shù)據(jù)來開發(fā)理想的(即，有可能是不能物理實現(xiàn)的)孔設計，其目標是同時對于晶片上的所有五個位置(即，跨整個掃描)，透射所有對期望射束分布起作用的射線并阻擋所有落在期望分布之外的射線。圖6A示出了所得的應當被透射的射束定義孔212處的射線。圖6B示出了所得的應當被阻擋的射束定義孔212處的射線。在塊114中，對構(gòu)圖射束定義孔進行最后的改變，以便允許實際的孔212設計，如圖7A-8A中所說明的。所得構(gòu)圖射束定義孔必須滿足兩個要求(1)它應當透射射束中落在期望射束形狀之內(nèi)的大部分帶電粒子，及(2)它應當阻擋透射射束中落在期望射束形狀之外的大部分帶電粒子。然后，塊116通過利用圖8A的孔跟蹤通過圖2A的電子光柱的大量電子射線來測試光學器件及孔設計的精度。塊118組合在塊116中生成的大量射線(一般>30000)，以獲得例如圖10A-12中示出的那些射束電流密度分布。最后，在塊120中，生成射束電流分布的圖，而且可以與用于高斯射束的對應電流分布比較。與圖16中的高斯分布相比，由采用本發(fā)明的電子光柱所生成的構(gòu)圖射束的改進的邊緣銳度可以在圖13-15中看到。圖2A示出了能夠采用本發(fā)明生成高電流密度構(gòu)圖電子束的典型電子光柱的截面圖。這個視圖可以沿Y軸擴展，以便允許射束222和各電極能夠更清楚地看到。這種光柱設計是圖1塊106中所開發(fā)的那些設計中典型的。所例示的部件包括電子源尖端201、提取電極202、第一源透鏡電極203、射束限制孔(BLA)204、笫二源透鏡電極205、槍安裝板206、上對準偏轉(zhuǎn)器/象散校正裝置207、加速組件209、電子束222、下對準偏轉(zhuǎn)器208、射束修形孔(BTA)276、上消隱器277、下消隱器278、光學器件安裝板210、射束定義孔安裝件211、構(gòu)圖射束定義孔(PBDA)212、上主場偏轉(zhuǎn)器213、下主場偏轉(zhuǎn)器214、子場偏轉(zhuǎn)器/象散校正裝置215、聚焦1電極組件216、聚焦2電極組件217、無場管218、檢測器組件219、電壓對比玲反220及由電子束222平版印刷構(gòu)圖的襯底221。應當指出，無場管218、檢測器組件219和電壓對比板220的組合被稱為檢測器光學器件，而且在電子束平版印刷的情況下用于在襯底上成像對準標記。聚焦1電極組件216、聚焦2電極組件217和無場管218的組合被稱為主透鏡。在由源尖端201和提取電極202之間電壓差(一般是2500-3500V)感應出的高電場的影響下，電子從源尖端201發(fā)射。這些電子靠近光學系統(tǒng)對稱軸的部分穿過電極202中的洞，向第一源透鏡電極203移動。射束限制孔204安裝在電極203的孔中，它只允許小角度(一般是~2.0°半角)之內(nèi)的那些電子向下進入光柱。(相對于OV的源尖端201)—般是從430至640V的電壓施加到電才及203和射束限制孔204一這個電勢與施加到第二聚焦電極205的大約510V相結(jié)合形成將射束222聚焦為穿過槍安裝板206的平行射束的減速透鏡。上對準偏轉(zhuǎn)器/象散校正裝置207和下對準偏轉(zhuǎn)器208用于控制電子束222通過與光(Z)軸平行的射束修形孔276。上對準偏轉(zhuǎn)器/象散校正裝置207與下對準偏轉(zhuǎn)器208之間的加速區(qū)域209將射束能量從510eV提升直至5000eV。然后，射束222穿過上消隱器277和下消隱器278。電子射束222中的有些射線被構(gòu)圖射束定義孔212阻擋了，維持在射束定義孔安裝件211中，而其它射線則穿過主場偏轉(zhuǎn)器213和214、子場偏轉(zhuǎn)器/象散校正裝置215,然后進入主透鏡。主透鏡將射束222聚焦到襯底表面221上。(類似電子光柱設計的進一步描述在美國專利第6,734,428B2號中提供，該專利在此引入作為參考。)所示光柱設計僅僅是說明性的一由本發(fā)明方法生成的構(gòu)圖射束定義孔可以在本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的大量光柱設計中被采用。圖2B示出了能夠采用本發(fā)明生成高電流密度構(gòu)圖電子束的典型電子光柱底部的截面圖。所例示的部件包括射束定義孔安裝件211、構(gòu)圖射束定義孔212、上主場偏轉(zhuǎn)器213、下主場偏轉(zhuǎn)器214、子場偏轉(zhuǎn)器/象散校正裝置215、聚焦1電極組件216、聚焦1支撐電極230、聚焦1八極電極231-238、聚焦2電極組件217、聚焦2支撐電極240、聚焦2八極電極241-248、無場管218、檢測器組件219、電壓對比板220及由在位置250撞擊襯底表面221的電子束222平版印刷而構(gòu)圖的村底221。所有圖中所示的電子射線都是利用SIMION3D6.0版本(由IdahoNationalEngineeringandEnvironmentalLaboratory的DavidDahl開發(fā)的帶電粒子射線跟蹤程序)計算的。圖3A是離開源尖端201的射線的一對視圖，示出了射線的最初分布是如何"層流的(laminar)，，，即，射線具有從尖端201向外展開的均勻分布，彼此沒有交集。視圖(a)是源尖端201、提取電極202、第一源透鏡電極203、射束限制孔204及射束222的側(cè)截面圖，顯示射束從源尖端201向外半角伸出30°。射束222的軸向截面圖取自位置301。光軸與Z軸310平行并與Y軸320垂直。射束222在位置301的軸向截面圖在(b)中示出，包括射線截段(intercept)302。X軸319和Y軸320都與光軸310垂直?？梢钥吹矫總€射線截段302在對應于X軸319和Y軸320的柵格中均勻地隔開。射束222中的射線幾乎在到達襯底表面221的全程中都保持這種層流的流行為。在此所述的用于構(gòu)圖射束定義孔212的設計方法依賴于每條射線代表明確數(shù)量電流的假設。這種電流的計算如下Is=用于照射構(gòu)圖射束定義孔212的發(fā)射立體角上的源角強度(一般是0.4°至1.5°半角，在這個例子中是0.8°—通常Is的范圍是從100jiA/sr至大于500jiA/sr).S=沿X軸319和Y軸320的射線302之間的角增量(一般是0.04°至0.15°，在這個例子中&=0.08°)。o)=由每條射線302對著的立體角，對于S=0.08°,o=[S(tt/180o)I2=1.95xl(T6sr對于每條射線302,Iray3。2=Isco=(500nA/sr)(1.95xl(T6sr)=0.98nA。這個計算中的暗示是假設角強度在用于生成方形射束(包括圖3G中的射線306)的發(fā)射的角范圍上是均勻的，其中方形射束照射構(gòu)圖射束定義孔212。在肖特基熱場發(fā)射器的例子中，這個假設是有效的，因為一般來說角強度在角發(fā)射分布的中心(即，軸上)部分是非常均勻的。對于這個假設無效的電子源，在此所描述的用于構(gòu)圖射束定義孔設計的方法可以修改成根據(jù)源尖端201上每條射線302的初始角度考慮Iray3。2的不同值。圖3B是在上對準偏轉(zhuǎn)器/象散校正裝置207的射線的一對視圖。視圖U)是槍安裝板206、上對準偏轉(zhuǎn)器/象散校正裝置207和射束222的側(cè)截面圖。射束222在位置303的軸向截面圖在(b)中示出。射束222的中心在上對準偏轉(zhuǎn)器/象散校正裝置207中。示出了上對準偏轉(zhuǎn)器/象散校正裝置207的八個八極電才及260-267。電壓可以施加到八個電極260-267，以1更生成用于偏轉(zhuǎn)射束222的可旋轉(zhuǎn)雙才及電場。此外，電壓可以施加到八個電極260-267，以便生成用于象散校正上光柱中射束222的可旋轉(zhuǎn)四極場。射線截段304對應于以平均能量離開源尖端201的電子?？梢钥吹?，每個射線截段304都在近似對應于X軸319和Y軸320的柵格上均勻地隔開，具有圖3A中的對應射線截段302所維持的幾乎相同的彼此相對位置。圖3C是下對準偏轉(zhuǎn)器208的射線的一對視圖。視圖(a)是下對準偏轉(zhuǎn)器208、射束修形孔276、上消隱器277和射束222的側(cè)截面圖。射束222在位置398的軸向截面圖在(b)中示出。射束222的中心在下對準偏轉(zhuǎn)器208中。示出了下對準偏轉(zhuǎn)器208的八個八極電極268-275。電壓可以施加到八個電極268-275，以l更生成用于偏轉(zhuǎn)射束222的可旋轉(zhuǎn)雙極電場。射線截段399對應于以平均能量離開源尖端201的電子?？梢钥吹?，每個射線截段399都在近似對應于X軸319和Y軸320的柵格上均勻地隔開，具有圖3A中的對應射線截段302所維持的幾乎相同的彼此相對位置。圖3D是剛好位于射束修形孔276之上的射線的一對視圖，示出了圖3A-3B中所示角度的最初層流分布如何沿光柱更遠地近似保持。視圖(a)示出了對于晶片221上30nm射束的情況，剛好位于射束修形孔276之上的射束222，其中電壓施加到第一源透鏡電極203且射束限制孔204—般來說是大約640V。在這種情況下，射束222中的外圍射線對應于由射束限制孔204透射的最大2.0°半角，而且只有中心方形中(對應于源尖端201沿X軸319和Y軸320的士0.45。半角中的角度)的射線被透射到沿光柱更遠處。中心方形之外的射線被射束修形孔276阻擋了。射束修形孔是方形的，以便在構(gòu)圖射束定義孔212上建立方形射束截面一如以下更具體描述的，對于晶片表面221上構(gòu)圖射束中劑量的正確控制而言，這是必需的。圖3D中的視圖(b)示出了對于晶片221上120nm射束的情況，剛好位于射束修形孔276之上的射束222,其中電壓施加到第一源透鏡電極203且射束限制孔204—般來說將是大約430V。射束222中的外圍射線對應于由射束限制孔204透射的最大2.0°半角，而且只有中心方形中(對應于源尖端201沿X軸319和Y軸320的±1.5°半角中的角度)的射線被透射到沿光柱更遠處。圖3E是靠近射束消隱器及其中的光柱的一對視圖。視圖(a)是下對準偏轉(zhuǎn)器208、射束修形孔276、上消隱器277、下消隱器278、光學器件安裝板210、射束定義孔安裝件211、構(gòu)圖射束定義孔212和射束222的側(cè)截面圖。射束222的位于上消隱器277中心的位置395的軸向截面圖在(b)中示出。光學截段394對應于以平均能量離開源尖端201的電子。可以看到，每個射線截段394都在近似對應于X軸319和Y軸320的柵格上均勻地隔開，具有圖3A中對應的射線截段302所維持的大致相同的彼此相對位置。為了消隱射束222，一般在范圍士1.7V+5000V中的電壓施加到消隱器板280和282。板280和282之間3.4V的差值產(chǎn)生與Y軸320平行的橫向電場，如圖3E(a)中所示，該電場使電子束222彎曲遠離光(Z)軸310。板281在任何時候都保持5000V的共模電壓，以確保板280和282之間縫隙中均勻的電場。圖3F示出了射束222的位于下消隱器278中心的位置393的軸向截面圖。射線截段392對應于以平均能量離開源尖端201的電子?？梢钥吹?，每個射線截段392都在近似對應于X軸319和Y軸320的柵格上均勻地隔開，具有圖3A中的對應射線截段302所維持的大致相同的彼此相對位置。為了消隱射束222，一般在范圍士1.54V+5000V中的電壓施加到消隱器板283和285。板283和285之間3.08V的差值產(chǎn)生與Y軸320平行且與上消隱器277中場方向相反的橫向電場，如圖3E(a)中所示，該電場使電子束222向后朝著光(Z)軸310彎曲。板284在任何時候都保持5000V的共模電壓，以確保板283和285之間縫隙中均勻的電場。上消隱器277和下消隱器278的組合偏轉(zhuǎn)效果是以射束看起來仍然來自光(Z)軸上虛擬源位置的方式軸外并朝著構(gòu)圖射束定義孔212偏轉(zhuǎn)射束222—這確保即使在源尖端201和晶片表面221之間的光柱中沒有實際的跨接結(jié)構(gòu)也有共扼消隱。避免中間跨接結(jié)構(gòu)的好處是沿光柱射束222的更大直徑大大減少了庫侖(空間電荷)射束發(fā)散，由此提高了晶片表面221處射束的邊緣銳度。圖3G(a)示出了剛好位于射束定義孔212之上的一對射束222,說明了圖3A-3B中所示角度的最初層流分布如何沿光柱更遠地近似保持。上方形射束305對應于圖3EU)中所示的消隱后的射束一它已經(jīng)被偏轉(zhuǎn)至完全遠離構(gòu)圖射束定義孔212中的開口了，因此沒有射線透射到晶片表面221。射線306示為在下(未消隱)方形射束中。然后，穿過構(gòu)圖射束定義孔212中開口的那些射線透射到晶片表面221，在圖2B的位置250處形成高電流密度方形射束。在圖3G中可以看到方形射束修形孔276的目的為了最小化消隱時間，這是保持構(gòu)圖射束定義孔212上射束大小盡可能小所必需的。而且這也是射束具有方形截面所必需的，使得當射束掃過構(gòu)圖射束定義孔(PBDA)212時(見圖22)，PBDA212中開口上的每個位置將被照射相同量的時間。這只有在射束截面為方形的時候才有可能。對于晶片表面221上所有可能的射束大小，即使圖3D的視圖(a)-(b)中所示的外圍射束直徑(對應于尖端201的2°半角)的大小有很大變化，PBDA212的方形照射射束也將大致為圖3G的視圖U)-(b)中所示的大小。沒有射束修形孔276,照射PBDA212的射束直徑將在尺寸上顯示類似的寬范圍，使得對于晶片表面221的更小射束大小需要長得多的消隱時間。視圖(b)是在晶片表面221上30nm方形射束的情況下，構(gòu)圖射束定義孔(PBDA)212上射束222截面的特寫。對于晶片221上40nm至120nm的更大射束尺寸，PBDA212的方形射束將比視圖(b)中的稍小一因此對于從30nm至120nm的方形射束，射束修形孔276將PBDA212的方形射束對最大帶寬消隱維持在大約最優(yōu)(最小)尺寸。圖3H(a)是位于上主場偏轉(zhuǎn)器213中心的射線330的視圖。圖3A-3B中所示角度的最初層流分布沿光柱更遠地近似保持。應當指出，現(xiàn)在射束截面保持構(gòu)圖射束定義孔212中開口的圖像。包括213和214的主場偏轉(zhuǎn)器的目的如下(1)補償X軸319和Y軸320中小的(~±2nm)晶片工作臺定位性錯誤。(2)校正X軸319和Y軸320中光柱位置中小的(~±2nm)機械錯誤。(3)將特定子場中心的射束定位成只沿X軸319可寫(偏轉(zhuǎn)到至少±25,)。所有這些要求都是相對低帶寬的，但是要求即使沿X軸319有大的(例如，士25nm)軸外偏轉(zhuǎn)，主場偏轉(zhuǎn)器在射束中也幾乎不導致像差。由于Y軸320偏轉(zhuǎn)比較小，因此，如圖所示，對大X軸偏轉(zhuǎn)和小Y軸偏轉(zhuǎn)優(yōu)化的偏轉(zhuǎn)器設計用于上主場偏轉(zhuǎn)器213和下主場偏轉(zhuǎn)器214。一般來說，對最大X軸319偏轉(zhuǎn)情況的上主場偏轉(zhuǎn)器213的電壓將是(共模電壓為5000V):<table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table>對于這個例子，電極4001-4009和電極4012-4020充當兩個平行板，而電極4010、4011、4021和4022用來保持最小偏轉(zhuǎn)像差所需的均勻的X方向電場。示出了一組靜電等勢線4025，在4997.5V和5002.5V之間有0.5V的階距一應當指出，電場中的高度均勻?qū)⒆钚』D(zhuǎn)像差。在純Y軸320偏轉(zhuǎn)的情況下，電極4009-4012和4001、4020-4022充當兩個平行板，而電極4002-4008和4013-4019用來保持均勻的Y方向電場。因為主場偏轉(zhuǎn)器213和214已經(jīng)對平行于X軸319的大得多的偏轉(zhuǎn)進行了優(yōu)化，因此偏轉(zhuǎn)器213和214的設計是不對稱的，沿Y軸320有更大寬度，以便對士25nmX偏轉(zhuǎn)所需的更高的X軸319場強度保持場均勻性。對于所需的±1nmY偏轉(zhuǎn)，所需場強度小得多，因此允許降低的電場均勻度。平行板偏轉(zhuǎn)器設計的各方面對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是眾所周知的。視圖(b)示出了用于將電壓連接到電極4001-4022中每一個的可能方法。為了簡化示意圖，忽略了電極4004-4006和4015-4017。每對相鄰的電極都由值為R的電阻器4035連接。如圖所示，這些電阻器在驅(qū)動信號V+x+Y4031、V-x+Y4032、V—x—Y4033和V+x-Y4034之間形成4個線性的分壓器。因此，只需要4個驅(qū)動電壓來控制22個電極4001-4022。電阻器4035的值R必須保持足夠低，使得在4個驅(qū)動信號4031-4034以及諸如4004-4006和4015-4017的內(nèi)部電極之間有最小RC時間延遲，但是，R的值又必須不能太低，以至于有過多的功耗(功耗為V2/R,其中V-偏轉(zhuǎn)電壓)。為了最小化到電極4001-4022的連接上的電容C，希望電阻器4035安裝得盡可能靠近光柱組件，有可能在真空外殼中；但是，由于缺乏對流冷卻，因此在真空外殼中散熱比較困難，所以電阻器R4035中的功耗必須通過使R盡可能大同時避免過多的RC延遲來最小化。圖3I是位于下主場偏轉(zhuǎn)器214中心的射線331的視圖。圖3A-3B中所示角度的最初層流分布與PBDA212中開口的圖像一起沿光柱更遠地近似保持。下主場偏轉(zhuǎn)器214電極4101-4122上的差分電壓(忽略5000V的共模電壓)大小總是相等的并且極性與上主場偏轉(zhuǎn)器213中的對應電極4001-4022上的電壓相反。示出了一組靜電等勢線4125，在4997.5V和5002.5V之間有0.5V的階距。X軸319對應于射束222的大偏轉(zhuǎn)方向，一般來說是從晶片表面221上的光軸偏轉(zhuǎn)至少士25nm。工作臺行進的方向與Y軸320平行(可選地是關(guān)于每個后續(xù)的晶片掃描在+Y和-Y方向一見圖27B)。一般來說，電才及4101-4122沿Z軸310的長度是相同的，并等于上主場偏轉(zhuǎn)器213中電極4001-4022的長度。由于上主場偏轉(zhuǎn)器213和下主場偏轉(zhuǎn)器214的長度是相同的且所施加的電極電壓大小相同但極性相反，因此組合后的結(jié)果是使射束222偏離光軸310并將其恢復到與光(Z)軸310平行。圖3J是位于子場偏轉(zhuǎn)器/象散校正裝置215中心的射線332的軸向截面圖，示出了圖3A-3B中所示角度的最初層流分布如何與PBDA212中開口的圖像一起沿光柱更遠地近似保持。子場偏轉(zhuǎn)器/象散校正裝置215結(jié)合了兩個功能(1)作為偏轉(zhuǎn)器(即，具有可旋轉(zhuǎn)的雙極激勵)，子場偏轉(zhuǎn)器/象散校正裝置215用于在X319和Y320方向按至多士lnm掃描射束222，以覆蓋2nm的方形子場，(2)作為象散校正裝置215(即，具有可旋轉(zhuǎn)的四極激勵)，子場偏轉(zhuǎn)器/象散校正裝置215校正由光柱中其它元件感應出的象散。由于上主場偏轉(zhuǎn)器213和下主場偏轉(zhuǎn)器214中的組合射束偏轉(zhuǎn)，射束222在子場偏轉(zhuǎn)器/象散校正裝置215中是偏離中心的。如圖所示，子場偏轉(zhuǎn)器/象散校正裝置215電極按照傳統(tǒng)的八極配置布置。一般來說，八極電極223-230沿Z軸310的長度將是相同的且偏轉(zhuǎn)和象散校正電壓將是(沒有示出5000V的共模電壓)<table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table>對于小于士lnm的射束偏轉(zhuǎn)，表中的電壓將線性縮放。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉的，對于組合的X-Y偏轉(zhuǎn)，中間兩列中的電壓將按適當?shù)目s放因子線性增加，以說明期望的X和Y偏轉(zhuǎn)。象散校正裝置電壓易于作為軸外偏轉(zhuǎn)的平方改變并，將添加到每個電極223-230的X-Y偏轉(zhuǎn)電壓上。圖3K是聚焦1電極組件216內(nèi)的射線333的軸向截面圖。圖3A-3B中所示角度的最初層流分布與PBDA212中開口的圖《象一起沿光柱更遠地近似保持。聚焦1電極組件216是包括電極組件216、217和無場管218的主透鏡組件的一部分。主透鏡組件用于將射束222聚焦到晶片表面221上。由于上主場偏轉(zhuǎn)器213和下主場偏轉(zhuǎn)器214中組合的射束偏轉(zhuǎn)，射束222示出為在聚焦1電極組件216中偏離中心(在+X方向)。聚焦1電極組件216包括(1)具有大圓柱形ID的支撐電極230(見圖2C)，及(2)形成傳統(tǒng)靜電八極的電極231-238，具有平行于光(Z)軸的非常短的電極長度和小于支撐電極230的ID。八極231-238的雙極靜電激勵與上主場偏轉(zhuǎn)器213和下主場偏轉(zhuǎn)器214的激勵成比例變化，以維持聚焦1電極組件216的有效軸與射束222同心。用于+25jimX方向偏轉(zhuǎn)的典型的電極激勵電壓將是(示出了5000V的共才莫電壓)<table>tableseeoriginaldocumentpage29</column></row><table>以上表中所示的特定值是按照圖23所述過程從理論上確定的。圖3L是聚焦2電極組件217內(nèi)的射線334的軸向截面圖(比例比圖3K的要大)。圖3A-3B中所示角度的最初層流分布與PBDA212中開口的圖像一起沿光柱更遠地近似保持。由于上主場偏轉(zhuǎn)器213和下主場偏轉(zhuǎn)器214中組合的射束偏轉(zhuǎn)，射束222示出為在聚焦2電極組件217中偏離中心(在+X方向)。利用聚焦2電極組件217中電極241-248上的雙極激勵電壓的正確設置，離開聚焦2電極組件217的X-Y射束位置將與進入聚焦1電極組件216的X-Y射束位置相同。聚焦2電極組件217包括(1)具有大圓柱形ID的支撐電極240(見圖2C)，及(2)形成傳統(tǒng)靜電八極的電極241-248，具有平行于光(Z)軸的非常短的電極長度和小于支撐電極240的ID。八極241-248的雙極靜電激勵與上主場偏轉(zhuǎn)器213和下主場偏轉(zhuǎn)器214的激勵成比例變化，以維持聚焦2電極組件217的有效軸與射束222同心。電極240-248上的共模電壓是由所期望的特定方形射束大小的軸上聚焦要求確定的。典型的聚焦電壓如下方形射束尺寸源透鏡電極203和204聚焦2電極240-248共模尖端201的射束222半角30nm638.24906.50.4。40nm482.05007.40.8。~80nm445.35122.01.2"120應432.05217.21.50對于+25nmX方向的偏轉(zhuǎn)，典型的電極激勵電壓將是(示出了用于40nm射束的5007.4V的共才莫電壓)聚焦2電極組件217具有+25pmX偏轉(zhuǎn)的電極電壓沒有偏轉(zhuǎn)的電極電壓具有-25nmX偏轉(zhuǎn)的電極電壓電極2405007.4V5007.4V5007.4V電極2415007.4+100.00V5007.4V5007.4-100.00V電極2425007.4+41.42V5007.4V5007.4-41.42V電極2435007.4-41.42V5007.4V5007.4+41.42V電極2445007.4隱100.00V5007,4V5007.4+100.00V電極2455007.4-100.00V5007.4V5007.4+100.00V電極2465007.4-41.42V5007.4V5007.4+41.42V電極2475007.4+41.42V5007.4V5007.4-41.42V電極2485007.4+120.00V5007.4V5007.4-120.00V以上表中所示的特定值是按照以下圖23所述過程從理論上確定的。射束222中每個射線截段334在對應于X軸319和Y軸320的柵格上均勻地隔開，具有圖3A中對應的射線截段302所維持的大致相同的彼此相對位置。圖3M是無場管218內(nèi)的射線335的軸向截面圖。圖3A-3B中所示角度的最初層流分布與PBDA212中開口的圖像一起近似保持。由于上主場偏轉(zhuǎn)器213和下主場偏轉(zhuǎn)器214中組合的射束偏轉(zhuǎn)，射束222示出為在無場管218中偏離中心(在+X方向)。利用聚焦1電極組件216中電極230-238上和聚焦2電極組件217中電極240-248上電壓的正確設置，進入無場管218的X-Y射束位置將與進入聚焦1電極組件216的X-Y射束位置大致相同。在無場管218的入口，有由于聚焦2組件217和無場管218之間電場穿透造成的發(fā)散加速透鏡一該發(fā)散透鏡一般比由于主偏轉(zhuǎn)器213和214所造成的要增加25%晶片上的射束偏轉(zhuǎn)。應當指出，由于主透鏡的聚焦作用，現(xiàn)在射束222的直徑比聚焦1電極組件216入口處的直徑要小得多。上述"移動透鏡"的使用有兩個重要的優(yōu)點1)由于射束總是在透鏡視場的對稱軸上，因此所有的軸外像差都從根本上消除了，這些像差既包括幾何的(彗形、象散、場曲、畸變)又包括色度的(放大率的變化)。2)撞擊晶片表面的射束總是遠心掃描的，即與晶片表面垂直，由此提高了焦深。關(guān)于射束定義孔位置的考慮本發(fā)明中構(gòu)圖射束定義孔212的位置是確定襯底表面221上射束構(gòu)圖處理有效性的關(guān)鍵考慮因素?？梢钥紤]沿光軸的以下位置1、靠近源尖端201圖3A例示了靠近源尖端201的射束222分布。可以清楚地看到射束222中射線截段302的等距分布。在位置301，因為射束222非?？拷舛耍沟盟鼛缀鯖]有時間從理想的等距角度分布分散，所以由于球差或色差造成的任何影響都是最小的。球差趨向于使外圍射線朝光(對稱)軸往回彎曲，表現(xiàn)出來就是外圍射線比內(nèi)部射線位置更加緊密。色差趨向于徑向隔開低能量電子與高能量電子。將射束定義孔212定位到靠近源尖端201的缺點是撞擊孔的電子會反向散射并撞擊源尖端201，在那里造成發(fā)熱和》文氣。2、在加速光柱209的頂端圖3B示出了位于加速光柱209頂端的射束分布。在這個位置(位置303)，射束222中的射線截段304仍然是均勻隔開的，由源透鏡(包括電極202、203、204和205)造成的球差和色差仍然是最小的。3、剛好在主偏轉(zhuǎn)器上面圖2B示出了構(gòu)圖射束定義孔212的第三種可能位置一這是在此所述實施方式所選的位置。將射束定義孔212放在位置3的關(guān)鍵優(yōu)點涉及光柱的光學對準。通過將射束修形孔276放在加速光柱209的底部，它可以用于幫助建立對準偏轉(zhuǎn)器207和208的激勵，以便控制射束正確通過構(gòu)圖射束定義孔212并隨后進入光柱的下部，包括主場偏轉(zhuǎn)器213和214、子場偏轉(zhuǎn)器/象散校正裝置215和主透鏡。通過主透鏡的射束的正確對準對于在襯底表面221獲得正確的構(gòu)圖射束是關(guān)鍵的。應當指出在光柱中放置射束定義孔的點處的電子束能量將是確定可能出現(xiàn)的孔發(fā)熱量的一個因素。當確定射束定義孔的位置時，應當考慮孔發(fā)熱。關(guān)于射束定義孔放置優(yōu)化的更多考慮可以使用優(yōu)化處理，其中對光柱中射束定義孔的不同位置重復圖1所示的處理。這將產(chǎn)生村底上的射束分布和電流密度分布及用于每個位置的射束定義孔設計。然后，最佳位置可以通過還考慮以下方面來確定a)襯底上的射束分布。b)襯底上的射束電流密度。c)射束定義孔的可制造性。圖4A示出了在將構(gòu)圖射束定義孔212插入圖2A的光柱之前，中心在光軸上的襯底221的表面上所計算出的圓形射束分布，那些射束分布通常是在圖1的塊108中產(chǎn)生的。射束222的截面表示為關(guān)于兩個軸，X401和Y402。然后，在此示為方形但可以具有任何可實現(xiàn)形狀的期望的構(gòu)圖射束形狀403疊加到射束截面上。射線404落在期望的形狀403之外，而射線405落在期望的形狀403里面。與在此所示晶片表面221的對應X-Y坐標一起，對于射線404和405中的每一個，記錄射束定義孔212處的X-Y坐標。應當指出，圖1塊108中的計算已經(jīng)將圓形射束的直徑調(diào)整成剛好包住期望的射束圖案403，在所示(方形)圖案403的角落有非常少的射線損失。這確保在使用來自源尖端201的發(fā)射電流時有最高效率，由此最大化襯底221上射束222中的電流密度。在所示例子中，期望的射束圖案403是40nm的方形，而圓形射束直徑已經(jīng)調(diào)整成比A/2x40nm-56nm稍大，對應于方形射束圖案403對角之間的距離。圖4B示出了在將構(gòu)圖射束定義孔212插入圖2A的光柱之前，襯底221的表面上所計算出的中心偏離光(Z)軸+12.5nm的圓形射束分布，那些射束分布通常是在圖1的塊108中產(chǎn)生的。射束222的截面關(guān)于兩個軸，即X406和Y402來表示一應當指出，1吏用與圖4A中相同的Y軸402，但是由于+12.5nm的X偏轉(zhuǎn)，因此定義了不同的X軸406，X軸406上X=0對應于X軸401上X=+12.5nm。在此示為方形的期望構(gòu)圖射束形狀403與圖4A中的相同。射線407落在期望的形狀403之外，而射線408落在期望的形狀403里面。與在此所示晶片表面221的對應X-Y坐標一起，對于射線407和408中的每一個，記錄射束定義孔212處的X-Y坐標。應當指出，光柱的設計必須確保即使當如圖所示軸外偏轉(zhuǎn)+12.5jmi時，射束也保持具有幾乎相同直徑的圓形。就象當射束靠近光軸時，這對于當軸外偏轉(zhuǎn)時實現(xiàn)相同的射束大小和電流密度是很重要的。而且，指出在此所示落在期望圖案403內(nèi)的射線408的集合不一定對應于圖4A中落在期望圖案403內(nèi)的射線405的集合是重要的。這是由于光柱中的軸外幾何像差。圖4C示出了在將構(gòu)圖射束定義孔212插入圖2A的光柱之前，襯底221的表面上所計算出的中心偏離光(Z)軸+25jim的圓形射束分布，那些射束分布通常是在圖1的塊108中產(chǎn)生的。射束222的截面關(guān)于兩個軸，即X409和Y402來表示一應當指出，4吏用與圖4A和4B中相同的Y軸402，但是由于+25nm的X偏轉(zhuǎn)，因此定義了不同X軸409，X軸409上X-0對應于X軸401上X=+25nm。在此示為方形的期望構(gòu)圖射束形狀403與圖4A和4B中的相同。射線410落在期望的形狀403之外，而射線411落在期望的形狀403之內(nèi)。與在此所示晶片表面221的對應X-Y坐標一起，對于射線410和411中的每一個，記錄射束定義孔212處的X-Y坐標。應當指出，光柱的設計必須確保即使當如圖所示軸外偏轉(zhuǎn)+25nm時，射束也保持具有幾乎相同直徑的圓形。就象當射束靠近光(Z)軸時，這對于當軸外偏轉(zhuǎn)最大距離時實現(xiàn)相同的射束大小和電流密度是很重要的。而且，圖4A中所示落在期望圖案403內(nèi)的射線411的組不一定對應于圖4A中落在期望圖案403內(nèi)的射線405的集合或者對應于圖4B中落在期望圖案403內(nèi)的射線408的集合，指出這點也是重要的。這是由于光柱中的軸外幾何像差。圖5示出了在將構(gòu)圖射束定義孔212插入圖2A的光柱之后，襯底221的表面上所計算出的中心在光軸上的方形射束分布，那些射束分布通常是在圖1的塊108-110中產(chǎn)生的。射束222的截面關(guān)于兩個軸，即X401和Y402來表示，與圖4A中的相同。所有射線505都落在圖4A所示的期望射束形狀403之內(nèi)。應當指出，塊IIO中的計算已經(jīng)確定了五個射線集合的交集1)圖4A中的射線405集合(對應于沒有偏轉(zhuǎn))2)圖4B中的射線408集合(對應于+12.5nm的X偏轉(zhuǎn))3)圖4C中的射線411集合(對應于+25nm的X偏轉(zhuǎn))4)圖4B中在晶片表面221上圍繞Y軸鏡像成像(X坐標反向)的射線408集合(這生成對應于-12.5nm的X偏轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)一應當指出，這也鏡像成像了射束定義孔212處的射線)5)圖4C中在晶片表面221上圍繞Y軸鏡像成像(X坐標反向)的射線411集合(這生成對應于-25nm的X偏轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù))這五個集合的交集一般來說比五個單獨集合中的任何一個都小5-10%。這是由于使原始圓形射束分布變形的軸外幾何像差所致。圖1塊108中光學設計過程的目的是最小化軸外幾何像差并由此最大化以上五個射線集合交集的大小。因此，圖5中所示的射線505集合是圖4A中射線405集合的子集。在這個特定的例子中，射線405集合具有237個成員，而射線505集合具有223個成員，減少了5.9%。圖6A是構(gòu)圖射束定義孔212處應當透射到晶片的理想化的射線605、606和607的集合的圖，對應于圖5中的射線505。這是圖1塊112中所開發(fā)的理想孔設計的結(jié)果。具有滿足-40nm〈X〈+40nm和-40nm<Y<+40nmX-Y坐標的區(qū)域中的中心射線605集合對應于經(jīng)歷最小球差的那些射線，因為它們對應于關(guān)于源尖端201上光軸的小角度。X《40拜、X>+40,、Y《40阿和/或Y>+40nm的夕卜圍射線606集合對應于經(jīng)歷大球差的射線，這使得即使在一次光學器件中它們將落在期望射束分布403之外，它們也會"折疊"進期望的射束分布403中。應當指出，在射線分布中與Y軸602平行的是兩個洞603。在射線分布中與X軸601平4亍的是另兩個洞604。這四個洞603和604對應于將落在期望射束分布403之外的射線(例如404、407或410)。沿著到Y(jié)軸602和X軸601的對角線，所有射線都被透射-這是原始(圓形)射束分布與沿其對角線方向射束形狀403期望大小仔細匹配的結(jié)果。洞603和604對應于構(gòu)圖射束定義孔212的對射束222不透明的區(qū)域，即實圖案。但是，如圖6A中可以看到的，這些實圖案從射束定義孔212的外面隔開，因此是不能物理實現(xiàn)的。射線607對應于為了實現(xiàn)圖8A所示實際孔設計而必須損失的那些射線。圖6B是應當被射束定義孔212阻擋使得其不能到達晶片表面221的理想化的射線610和611集合的圖。該射線集合是圖6A所示集合的補充，而且是圖1塊112中所開發(fā)的理想孔設計的結(jié)果。射線610集合對應于必須被阻擋以便生成期望方形射束分布403的那些射線一這些射線610對應于圖6A中的洞603和604。沿著X和Y軸的對角線，沒有射線被阻擋一這是原始(圓形)射束分布與沿其對角線方向射束形狀403的期望大小仔細匹配的結(jié)果。由于最初(圓形)射束分布而產(chǎn)生的圍繞周邊的射線611稍大于期望射束形狀403的對角線尺寸一由于實際射束分布角的其它剪切可能發(fā)生，因此這是理想的。圖7A是由圖8A所示在圖1塊114中所開發(fā)的實際孔設計透射到晶片的實際射線集合的圖。圖6A和圖7A之間透射射線的唯一變化是在位置701,在那里現(xiàn)在沒有透射的射線。這對應于圖6A中六條射線607的損失。圖7B是由圖8A所示孔設計阻擋的實際射線集合的圖。該射線集合是圖7A所示集合的補充。圖6B和圖7B之間阻擋射線的唯一變化是在位置702，在那里現(xiàn)在有六條附加的阻擋射線，對應于圖7A中缺失的射線701。圖8A示出了對圖1塊114中所進行孔設計最后變化的結(jié)果，以便獲得實際的構(gòu)圖射束定義孔212設計。射線截段605和606對應于圖6A和7A，而支柱(strut)812對應于支撐四個中心結(jié)構(gòu)805所需的附加孔材料，其中四個中心結(jié)構(gòu)805阻擋對應于射線截段610的射線。各種徑向部(radii)803增加到孔設計，用于附加的制造強度和制造的容易性一但是，這些徑向部的大小將保持所需最小，以避免阻擋太多的射束電流。因為主場偏轉(zhuǎn)總是與X軸601平行，只有平行于Y軸602的小(±lnm)偏轉(zhuǎn)，所以設計不是四重對稱的。除了在中心方形開口中的兩個小突起804，這種非四重對稱性是很顯然的。因為圍繞X軸601和Y軸602的射束偏轉(zhuǎn)是對稱的，因此所得的構(gòu)圖射束定義孔設計是圍繞X軸601和Y軸602鏡像對稱的。構(gòu)圖射束定義孔(PBDA)212是保持在固定電勢下的導電結(jié)構(gòu)。它可以通過機器加工、激光燒蝕、微機器加工等以下材料來制造金屬箔、導電膜片、導電涂覆膜片或等效的薄材料。對于在光柱中高能量電子入射位置利用PBDA212的應用，可以選擇使用由連續(xù)膜片支撐的構(gòu)圖厚膜，該連續(xù)膜片是"電子透明的"。這種設計允許PBDA不需要機械支撐支柱812和徑向部803就可以制造。另一個主要的考慮因素是電子束222能量分散的效果，例如利用肖特基發(fā)射器，能量分散可以超過1.0eVFWHM。上光柱中，即射束定義孔212之上的所有光學元件的色差的效果是模糊射束定義孔212處的射束222。在PBDA212之上沒有中間跨接結(jié)構(gòu)的光學設計中，這種模糊通常被看作是高能量電子遠離光軸而低能量電子靠近光軸。如果色度射束模糊太大，則與構(gòu)圖射束定義孔相交的射線將不能正確地穿過孔。圖8A示出了對應于額定能量下電子的與射束定義孔212平面的射線交集，在這個例子中額定能量是5000eV。圖8B說明了穿過PBDA212的射線到晶片表面221上射線交集的映射的一部分。晶片表面221上的方形射束840示為穿過PBDA212中心(大致為方形)開口860的射線。射線841穿過開口860的右上角，在方形射束840的右上角落到晶片表面221上。類似地，射線845穿過開口860的左下角，在方形射束840的左下角落到晶片表面221上。穿過PBDA212中心開口的射線到方形射束840的映射遵循與射線842-844相同的圖案一這基本上與現(xiàn)有技術(shù)成形射束系統(tǒng)中構(gòu)圖射束形成的方式完全相同，在晶片表面221上給出了相對低的電流密度。圖8B中所示PBDA和晶片之間射線的映射基本上是中心方形開口860在晶片表面221上的圖像。在現(xiàn)有技術(shù)的成形射束系統(tǒng)中，晶片表面221上的射束形狀是一般縮小到晶片表面221上的一個或多個孔的圖像，射束成形孔處的(X，Y)坐標到晶片表面221上的(X，Y)坐標有1:1的映射。1:1的映射意p木著對于PBDA212平面的每個(X，Y)坐標，在晶片221平面上都恰好有一個(X，Y)坐標。為了實現(xiàn)1:1映射，使光學系統(tǒng)中所有像差都最小化是必需的，從而成像由系統(tǒng)的一次光學器件控制。由于像差必須通過約束源尖端201上透射到晶片表面221的射束角的范圍來最小化，因此這種限制影響了可以聚焦到晶片表面221上射束中的電流總量。但是，為了在晶片表面形成成形的射束，不一定要采用這種1:1映射?？梢圆捎脧腜BDA平面到晶片平面的N:l映射(其中N是整數(shù)，]N^2;在這里本發(fā)明的實施方式中N=3)。在=3的這種情況下，在PBDA212平面中有確切三個不同的(X，Y)坐標映射到晶片表面221平面中基本上每個(X，Y)坐標。這種N:1映射的唯一例外是在(O，O)=射束的中心，但這對射束形狀沒有影響，因為它遠離射束的邊緣。由于PBDA212的照射是均勻的，因此對于3:1映射，比1:1映射可能更大的電流可以聚焦到晶片表面221的成形射束中。本發(fā)明中映射是3:1(而不是2:1、4:1.......)的原因是球差是軸上的主導像差。由于3:1映射會以別的方式降級，導致期望的構(gòu)圖射束形狀的損失，因此為了保持軸外的方形射束形狀，還有必要使軸外像差最小化。在本發(fā)明中，"移動透鏡"(見圖3K、3L)用于對所有的軸外射束偏轉(zhuǎn)(見圖23)維持主透鏡的有效軸與射束同心。由于射束總是在主透鏡的有效軸上，因此所有的軸外像差(幾何的和色度的)都幾乎被消除了，從而保持(軸外不變的)球差的主導。幾乎沒有交集地重疊，所以N:1映射是可能的。任何殘余交集都被稱為"空間充電射束分散"。對于nA范圍的射束電流，這些影響對本發(fā)明中所采用的射束能量(50keV)是最小的。為了增加成形射束840中的電流密度，在圖8C中示出了除射線841-845之外穿過PBDA212中外圍開口861和862的射線集合。射線846穿過剛好在中心方形開口860之外的開口861并在成形射束840的左下角落到晶片表面221上。射線851穿過大致在開口861內(nèi)外邊緣之間一半的開口861并在成形射束840的中心落到晶片上。射線849穿過開口861外邊緣附近并落在成形射束840的右上角。如圖所示，射線847、850和848穿過開口862的映射是類似的。應當指出，不象開口860的情況，穿過開口861和862的射線是"折疊的"，穿過遠離PBDA212中心的開口861和862的射線在成形射束840的對角落在晶片表面221上。由于照射PBDA212的電流密度是均勻的，因此到達成形射束840的總射束電流與開口860-862的面積成比例。因為射線841-845的聚焦與用于產(chǎn)生現(xiàn)有技術(shù)成形射束的聚焦類似，所以與開口860-862總面積相比，開口860的面積確定通過l吏用本發(fā)明所獲得的晶片表面221上射束電流密度的增加。在圖8B-8C的例子中，開口861和862的總面積是大約開口860面積的6-7倍，因jt匕電流密度的增加是只利用中心開口860可能獲得的電流密度的大約7-8倍。圖9示出了用于射束分布計算的晶片表面上各種射束位置A-D的圖。只使用子場偏轉(zhuǎn)器/象散校正裝置215(見圖2A),最大偏轉(zhuǎn)在X方向910是士ljim，在Y方向911是士ljim，將射束222從中心位置A901移動到位置B902。只4吏用主場偏轉(zhuǎn)器213和214,所示最大偏轉(zhuǎn)在X方向910是+25nm，將射束222移動到位置C卯3。同時利用主場偏轉(zhuǎn)器213和214及子場偏轉(zhuǎn)器/象散校正裝置215將射束移動到位置D904。示出了典型的2nm方形子場912,定義了掃描條的2nm914寬度。盡管主場偏轉(zhuǎn)器213和214總體是將射束沿X軸910移動，但在圖27B所說明的蛇形圖案中，晶片工作臺在平行于Y軸911的方向915上移動。圖IOA示出了在圖9中位置A所計算出的由于方形電子束單次閃蒸引起的曝光劑量。襯底表面221上的坐標軸是X1001和Y1002。區(qū)域1004對應于射束電流密度^3000A/cm2。在這個說明性例子中，如果抗蝕劑靈敏度假設為5nC/cm2，且停留時間是1.67ns，貝'J:進入襯底的劑量=(電流密度)(停留時間)=(3000A/cm2)(1,67ns)=5^^/(:1112=抗蝕劑靈敏度。因此，抗蝕劑在區(qū)域1004中將完全曝光。在區(qū)域1003中，抗蝕劑劑量是〈5jtC/cm2，因此抗蝕劑不會完全曝光。圖10A示出了大致為40nm方形的區(qū)域1004。虛擬源大小、(所有階次的)色差及(所有階次的)球差的組合效果在這個計算中都完全考慮了。圖13中的射束分布圖對應于兩4亍1005和1006之間的電流，即橫跨方形射束形狀側(cè)面的電流密度。圖10B示出了在圖9中位置B所計算出的由于方形電子束單次閃蒸引起的曝光劑量。襯底表面221上的坐標軸是X1011和Y1012。就象圖10A中一樣，區(qū)域1014對應于射束電流密度^3000A/cm2。在1.67ns的停留時間和5nC/cm2的抗蝕劑靈敏度下，抗蝕劑在區(qū)域1014中將完全膝光。在區(qū)域1013中，爆光劑量〈5nC/cm2，因此抗蝕劑不會完全曝光。圖IOB示出了同樣大致為40nm方形的區(qū)域1014，非常類似于區(qū)域1004。區(qū)域1004和1014之間的相似性顯示完全的+lnmX和Y子場偏轉(zhuǎn)對射束形狀具有最小的影響。虛擬源大小、(所有階次的)色差、(所有階次的)球差及(所有階次的幾何和色度)軸外像差的組合效果在這個計算中都完全考慮了。圖10C示出了在圖9中位置C所計算出的由于方形電子束單次閃蒸引起的曝光劑量。襯底表面上的坐標軸是X1021和Y1022。就象圖IOA和10B中一樣，區(qū)域1024對應于射束電流密度^3000A/cm2。在1.67ns的停留時間和5nC/cm2的抗蝕劑靈敏度下，抗蝕劑在區(qū)域1024中將完全曝光。在區(qū)域1023中，曝光劑量〈5fiC/cm2，因此抗蝕劑不會完全曝光。圖10C示出了同樣大致為40nm方形的區(qū)域1024，非常類似于區(qū)域1004和1014。區(qū)域1004和1024的比較顯示完全的+25nm主場偏轉(zhuǎn)對射束形狀具有最小的影響。虛擬源大小、(所有階次的)色差、(所有階次的)球差及(所有階次的幾何和色度)軸外像差的組合效果在這個計算中都完全考慮了。圖IOD示出了在圖9中位置D所計算出的由于方形電子束單次閃蒸引起的曝光劑量。襯底表面上的坐標軸是X1031和Y1032。就象圖10A-10C中一樣，區(qū)域1034對應于射束電流密度^3000A/cm2。在1.67ns的停留時間和5pC/cm2的抗蝕劑靈敏度下，抗蝕劑在區(qū)域1034中將完全曝光。在區(qū)域1033中，曝光劑量為〈5nC/cm2，因此抗蝕劑不會完全曝光。圖10D示出了同樣大致為40nm方形的區(qū)域1034，非常類似于區(qū)域1004、1014和1024。區(qū)域1004和1034的比較顯示完全的+25nm主場偏轉(zhuǎn)結(jié)合完全的+lnmX和Y子場偏轉(zhuǎn)對射束形狀具有最小的影響。虛擬源大小、(所有階次的)色差、(所有階次的)球差及(所有階次的幾何和色度)軸外像差的組合效果在這個計算中都完全考慮了。圖11示出了在圖9中位置A所計算出的由于以"L"圖案鄰接的方形電子束(如圖10A中)三次閃蒸引起的曝光劑量，其中射束中心與中心之間具有40nm的間距。襯底表面上的坐標軸是X1101和Y1102。區(qū)域1104對應于射束電流密度^3000A/cm2。在1.67ns的停留時間和5nC/cm2的抗蝕劑靈敏度下，抗蝕劑在區(qū)域1104中將完全爆光。在區(qū)域1103中，膝光劑量〈5pC/cm2，因此抗蝕劑不會完全曝光。膝光區(qū)域1104大致是"L"形的，在"L"的轉(zhuǎn)彎處有一些圓角1105。橫跨"L，，臂的寬度是大約40nm，對應于40nm的方形區(qū)域1004。圖11證明復雜圖案可以通過在村底表面221上鄰接方形射束來曝光。虛擬源大小、(所有階次的)色差及(所有階次的)球差的組合效果在這個計算中都完全考慮了。圖12示出了在圖9中位置A所計算出的由于方形電子束兩次重疊閃蒸和獨立的單次閃蒸(如圖10A中的所有閃蒸)引起的曝光劑量。襯底表面上的坐標軸是X1201和Y1202。區(qū)域1204和1205對應于射束電流密度^3000A/cm2。在1.67ns的停留時間和5jiC/cm2的抗蝕劑靈敏度下，抗蝕劑在區(qū)域1204和1205中將完全曝光。在區(qū)域1203中，曝光劑量為〈5jiC/cm2，因此抗蝕劑不會完全曝光。曝光區(qū)域1204與曝光區(qū)域1004相同。區(qū)域1205對應于來自圖10A中的中心間距只有30nm的40nm方形射束的兩次閃蒸，4吏得有10nm的重疊。這種重疊造成區(qū)域1205的中心區(qū)域過度曝光，導致圖案中有2-3nm的凸起1206。圖12證明不對應于方形射束大小(在這種情況下是40nm)整數(shù)倍的圖案可以通過重疊方形射束而在襯底表面221上曝光。虛擬源大小、(所有階次的)色差及(所有階次的)球差的組合效果在這個計算中都完全考慮了。圖13示出了在圖9中位置A所計算出的沿X軸1301跨單個方形射束(如圖10A)和跨單個高斯射束的射束電流密度1302的圖。如由相交點1305所指示的，高斯射束1304的高度已經(jīng)調(diào)整成在3000A/cm2(劑量-5nC/cm2，假設1.67ns的停留時間)的射束電流密度給出40nm的FWHM，而方形射束電流分布曲線1303是通過在圖10A的行1005和1006之間沿Y軸平均電流密度計算出來的。方形射束電流密度從3000A/cm2(在相交點1305,距射束中心士20nm)降至距射束中心僅遠了5nm(在士25nm處)的〈1000A/cm2。圖14示出了在圖9中位置A所計算出的沿X軸1401跨三個相鄰方形射束的射束電流密度1402的圖，其中三個方形射束中心與中心之間具有40nm的間距，與從三個相鄰高斯射束(所有三個射束都在3000A/cm2和40nm的中心間距下具有40nm的FWHM)得到的電流密度進行比較。如圖13中一樣，高斯射束調(diào)整成在射束電流密度3000A/cm2(劑量-5fiC/cm2，假設1.67ns的停留時間)給出相交點1405。在-20腿和+100腿(=120腿寬-3x40謹，其中40腿=每個方形射束的寬度)，三條方形射束曲線1403的尾部比三條高斯射束曲線1404的尾部更快地離開射束邊緣。圖14顯示在方形射束邊緣電流密度的急劇下降使得這些射束可以相鄰，以便象在單個射束的邊緣中發(fā)現(xiàn)的一樣產(chǎn)生具有基本相同最大電流密度的大尺寸特征。這解釋了為什么有可能結(jié)合射束閃蒸來創(chuàng)建更大圖案(如圖11中的圖案1104),且具有最小化的由于單次射束閃蒸的電流尾部造成的凸起。圖15示出了在圖9中位置A所計算出的沿X軸1501跨三個相鄰方形射束的射束電流密度1502的圖，其中三個方形射束中心與中心之間具有40nm的間距，既示出了單獨的方形射束分布1503、1504和1505，也示出了來自圖14的組合的三射束分布1403。曲線1403的相對平的頂部(從6045A/cii^到6667A/cm2)示出了(當偏移40nm的中心間距時)每個方形射線分布1503、1504和1505的陡峭側(cè)邊如4可給出小于±5%的凈電流密度波動。圖16示出了所計算出的沿X軸1601跨三個組合的高斯射束1404(來自圖14)及三個獨立的高斯射束1603、1604和1605的射束電流密度1602的圖，其中射束中心與中心之間具有40nm的間距，且每個獨立的高斯射束在爆光劑量3000A/cn^具有40nm的FWHM(假定1.67ns的停留時間和5nC/cm2的抗蝕劑靈敏度)?？梢郧宄乜吹綇?20nm到+100nm曝光區(qū)域的期望邊緣之外的長尾部。這些長尾部減小了保持期望圖案臨界尺寸(CD)所需的處理范圍。圖15中的曲線1403和圖16中的曲線1404的比較顯示圖15A-D中三個鄰接方形射束的組合總體上證明了跨膝光區(qū)域更均勻的電流密度和更銳利的邊緣(電流密度中更快的下降)，從而導致更大的處理范圍。圖17A示出了用于設立產(chǎn)生優(yōu)化的方形射束分布的光學器件的可能射束掃描方法的圖。位置1701處期望的方形射束分布在特定掩才莫結(jié)構(gòu)的中心表面1723之上，其中特定的掩模結(jié)構(gòu)可以包括在系統(tǒng)的晶片工作臺上或者安裝到系統(tǒng)中的特定設立晶片上。表面1713配置成當由射束222照射時給出比由中心表面1723產(chǎn)生的成像信號更大的成像信號。這種成像對比可以通過將表面1713連接到成像系統(tǒng)而不將表面1723連接到成像系統(tǒng)來實現(xiàn)。盡管射束222在位置1701，但射束電流流到不連接到成《象系統(tǒng)的表面1723。當射束222在方向1702跨邊緣1710掃描時，增加的射束電流部分將撞擊連接到成像系統(tǒng)的表面1713。為了避免充電效應，流進表面1713和1723的電流最終必須流到地。在位置1703，由于射束有一半在收集器區(qū)域1713之上，因此一半的射束電流將被收集。應當指出，當射束222在方向1702掃描時，射束分布的方形邊緣與邊緣1710平行，因此信號在等于平行于掃描方向1702的射束尺寸D1720的距離上從0%變成100%。當射束222在方向1704跨邊緣1711掃描時，增加的射束電流部分撞擊表面1713并由此被收集，以給出成像信號。在位置1705，由于射束有一半在收集器區(qū)域1713之上，因此一半的射束電流將被收集。應當指出，當射束222在方向1704掃描時，射束分布的方形邊緣與邊緣1711成45°角，因此信號在等于平行于掃描方向1704的射束對角尺寸々2D1722的距離上從0%變成100%。當射束222在方向1706掃描時，結(jié)果與以上對掃描方向1702所描述的類似，假設射束分布是方形的，尺寸D1721平行于掃描方向1706。在位置1707，由于射束有一半在區(qū)域1713的邊緣1712之上，因此有一半的射束電流就將收集。生成圖像對比的可選方法將是從具有不同次級電子發(fā)射系數(shù)的材料制造區(qū)域1713和1723，從而使得可以使用圖2A的檢測器光學器件。在電子束系統(tǒng)中成像的方法對本領(lǐng)域技術(shù)人員是眾所周知的。圖17B示出了對圖17A掃描方向1702和1704所計算的4亍掃描，說明了用于設立優(yōu)化方形射束的可能方法。所示軸1740對應于沿任一掃描方向1702、1704或1706的位置。強度軸1741是相對的，從對應于沒有檢測到成像信號的O.O到對應于檢測到最大成像信號的1.0。曲線1742對應于任一掃描方向1702或1706。對于曲線1742，強度從0.0到1.0的上升是從-27.5nm到+27.5nm。45°曲線1743對應于掃描方向1704。對于曲線1743，從0.0到1.0的上升是從-42.5nm到+42.5nm，比曲線1742上升慢得多。兩條曲線1742和1743中強度上升的寬度差可以用于調(diào)諧光柱，以生成可能的最方形射束分布。中點1745對應于位置1703、1704或1707處的射束。為了比較，繪制了用于具有40nmFWHM的單個高斯射束的強度曲線1744。遠離Onm的射束中心，這條曲線與曲線1743重疊?？拷麿nm的射束中心，這條曲線比曲線1742或1743中任一條有更慢的上升。關(guān)鍵區(qū)別是高斯曲線對l壬何掃描方向1702、1704或1706都有相同的形狀，當檢測器表面1713用于成像時，區(qū)別高斯射束與方形射束。利用圖8A的構(gòu)圖射束定義孔212，圖18示出了在圖9位置A計算出的由于30nm方形電子束的單次閃蒸引起的曝光劑量。襯底表面221上的坐標軸是X1801和Y1802。當在襯底上平版印刷構(gòu)圖多種形狀時，能夠生成多種成形射束大小而不需要構(gòu)圖射束定義孔212的機械改變是有用的。通過調(diào)整光柱上部的電子光學器件(一般是通過改變第一源透鏡電極203和射束限制孔204上的公共電壓)，照射射束修形孔(BTA)276的圓形射束222的直徑可以調(diào)整成改變晶片表面221上的成形射束大小(見圖3D)。在圖18所示的例子中，光柱上部光學器件已經(jīng)調(diào)整成生成30nm的方形射束1804(而不是圖10A中所示的40nm方形射束)。因為在這種配置中總的光學器件不能完全優(yōu)化成給出最高電流密度射束(這需要不同的BTA276和PBDA212)，所以曝光射束電流密度已經(jīng)降低到2000A/cm2，對于5nC/cm2的抗蝕劑靈敏度需要2.50ns的停留時間。對應于電流密度^2000A/cm2,區(qū)域1804大致是30nm的方形。在區(qū)域1803中，爆光劑量〈5jtC/cm2，因此抗蝕劑不能完全曝光。虛擬源大小、(所有階次的)色差及(所有階次的)球差的組合效果在這個計算中都完全考慮了。圖18證明為產(chǎn)生40nm方形射束進行了優(yōu)化的圖2A光學系統(tǒng)也可以用于生成30nm的方形射束。圖18所示性能足以使特征的構(gòu)圖下降到30nm分辨率，而停留時間只比圖10A-15中所說明優(yōu)化的40nm情況稍長。利用圖8A的構(gòu)圖射束定義孔212，圖19示出了在圖9位置A計算出的由于80nm方形電子束的單次閃蒸引起的曝光劑量。襯底表面221上的坐標軸是X1901和Y1902。在這個例子中，光柱上部的電子光學器件已經(jīng)在與圖18所示相反的方向進行了調(diào)整，以便給出近似于圖10A中兩倍大(80nm)的方形射束1904。因為在這種配置中總的光學器件不能完全優(yōu)化成給出最高電流密度射束(這需要不同的BTA276和PBDA212)，所以曝光射束電流密度已經(jīng)降低到2500A/cm2,對于5pC/cm2的抗蝕劑靈敏度需要2.00ns的停留時間。對應于電流密度^2500A/cm2，區(qū)域1904大致是80nm的方形。在區(qū)域1903中，爆光劑量〈5nC/cm2，因此抗蝕劑不能完全曝光。虛擬源大小、(所有階次的)色差及(所有階次的)球差的組合效果在這個計算中都完全考慮了。圖19證明為產(chǎn)生40nm方形射束進行了優(yōu)化的圖2A光學系統(tǒng)也可以用于生成80nm的方形射束。圖19所示性能足以使得可以在80nm分辨率下構(gòu)圖特征，而停留時間只比圖10A-15中所示優(yōu)化的40nm情況所需時間稍長。利用圖8A的構(gòu)圖射束定義孔212,圖20示出了在圖9位置A計算出的由于120nm方形電子束的單次閃蒸引起的曝光劑量。襯底表面221上的坐標軸是X2001和Y2002。在這個例子中，光柱上部的電子光學器件已經(jīng)在與圖19所示相同的方向更遠的地方進行了調(diào)整，以便給出近似于圖10A中三倍大(120nm)的射束2004。因為在這種配置中總的光學器件不能完全優(yōu)化成給出最高電流密度射束(這需要不同的BTA276和PBDA212),所以爆光射束電流密度已經(jīng)降低到2000A/cm2，對于5nC/cm2的抗蝕劑靈敏度需要2.50ns的停留時間。對應于電流密度^2000A/cm2，區(qū)域2004是120nm的方形。在區(qū)域2003中，曝光劑量〈5nC/cm2，因此抗蝕劑不能完全曝光。虛擬源大小、(所有階次的)色差及(所有階次的)球差的組合效果在這個計算中都完全考慮了。圖20證明為產(chǎn)生40nm方形射束進行了優(yōu)化的圖2A光學系統(tǒng)也可以用于生成120nm方形射束。圖20所示性能足以使得可以在120nm分辨率下構(gòu)圖特征，而停留時間只比圖10A-15中所示優(yōu)化的40nm情況所需時間稍長。利用120nm的方形射束，有可能利用256次閃蒸完全寫2jim的方形子場(以125nm的中心到中心間距)一有必要填滿要寫的大區(qū)域，例如結(jié)合區(qū)。圖21A是相對方形射束大小2103，圖2A光柱中源透鏡聚焦電壓2105(左軸2101)和主透鏡聚焦電壓2104(右軸2102)的圖。源透鏡電壓2105施加到第一透鏡電極203和射束限制孔204。主透鏡電壓2104施加到聚焦2支撐電極240，而且它還是用于八極電極241-248的共模電壓。圖21A示出了用于各種期望方形射束大小2103的源透鏡電壓2105和主透鏡電壓2104的多個值，范圍從30nm到120nm。曲線2105比來自源尖端201的進入電子的能量低得多，它一般是能量>2800eV—這顯示源透鏡是減速靜電透鏡。曲線2104從低于進入主透鏡的電子能量變化到高于該能量，其中進入主透鏡的電子能量是5000eV。主聚焦效應發(fā)生在范圍是從4906.5V到5217.2V的聚焦2組件217和無場管218之間，其中無場管218處于49986V下用于以50000eV寫晶片221。圖21B是相對方形射束大小2113，在源尖端201的半角2114(左軸2111)和晶片表面221上的射束電流2115(右軸2112)的圖。源尖端201的半角2114與晶片表面221上的射束電流2115具有以下關(guān)系Is=用于照射構(gòu)圖射束定義孔212的發(fā)射立體角上的源角強度(一般這個角強度的范圍是從100nA/sr至〉500jiA/sr)。在下表中我們假設Is=500nA/sr。角強度通常在光軸的一些度數(shù)的半角中是相當恒定的。a=射束222在源尖端201的半角(單位為度)Ibeam=晶片表面221上的射束電流=IS7T(a7T/180。)21<table>tableseeoriginaldocumentpage47</column></row><table>圖1塊106中的光學器件設計優(yōu)化成生成具有可能最高電流密度的40nm方形射束。這意味著光學器件沒有對表中和圖21A-21D中所示的其它射束大小(30nm、80nm及120nm)進行優(yōu)化。這就是對小于和大于40nm射束在表中可以看到電流密度下降(見圖21C的曲線2125)的原因。有可能對大于或小于40nm的射束在圖1塊106的光學器件設計中進行優(yōu)化一特別地，對于未來幾代設備的工具可擴展性，優(yōu)化可以對30nm或甚至更小進行。在這種情況下，對于大射束的性能將有可能降低，但可能不會降低很多。圖21C是相對方形射束大小2123，閃蒸時間2124(左軸2121)和晶片表面221上(假設5nC/cm2的抗蝕劑靈敏度)電流密度2125(右軸2122)的圖。閃蒸時間和電流密度具有逆關(guān)系(電流密度)=(5nC/cm2)/(閃蒸時間)。因此，當電流密度2125增加時，閃蒸時間2124相反地減少。同樣，由于光學設計是對40nm射束優(yōu)化的，因此在所有其它射束大小(小于和大于40nm)處的性能都不會象閃蒸時間2124那么好(最短的閃蒸時間是最好的)。從40nm降到30nm的惡化是最顯著的，表明對30nm優(yōu)化的光學器件設計可能在40nm及以上執(zhí)行得相當好(盡管不象圖21C所示的那么好)。如可以預期的，射束大小越接近最優(yōu)大小，關(guān)于閃蒸時間的性能越好。圖21D是相對方形射束大小2133晶片表面221上虛擬源的放大率2134(左軸2131)的圖。；故大率2134確定由于虛擬源的圖像造成方形射束的角出現(xiàn)了多少舍入一放大率2134越低，角越銳。對于肖特基電子源，虛擬源半徑是10nm，因此0.17X的放大率對應于晶片表面221上由于虛擬源引起的方形射束角的(0.17)(10nm"1.7nm半徑。色度和幾何像差也增加了附加的舍入。圖22是為了實現(xiàn)鄰近效應校正可以用于一個子場一個子場地改變曝光劑量的射束消隱策略的圖。為了簡化，在圖22中，上消隱裝置示為兩個平面電極2202和2203，射束222每一側(cè)有一個。類似地，下消隱器示為兩個平面電極2204和2205,射束222每一側(cè)有一個。從源尖端201發(fā)射出的電子由源透鏡2201聚焦到近似平行的射束222，射束222照射由射束定義孔(BDA)安裝件211支撐的射束定義孔212。視圖U)示出了穿過射束定義孔212并進入光柱下部的未消隱射束222，其中射束由主透鏡組件聚焦到晶片表面221。在這種情況下，消隱裝置板2202、2203、2204和2205處于相同的電壓(一般是5000V),因此不會感應出橫向電場。由于沒有橫向電場，因此在消隱裝置不會發(fā)生射束222的偏轉(zhuǎn)。視圖(b)示出了被消隱的射束。電極2202的電壓已經(jīng)改變了+1.7V且電極2203上的電壓已經(jīng)改變了-1.7V—這造成了當射束穿過上消隱器時向上偏轉(zhuǎn)射束的橫向電場2240。類似地，電極2204的電壓已經(jīng)改變了-1.54V且電極2205上的電壓已經(jīng)改變了+1.54V，這在與上消隱器相反的方向造成了橫向電場2241,當射束穿過下消隱器時使射束向下偏轉(zhuǎn)。兩個偏轉(zhuǎn)的最終結(jié)果是射束222軸外到達構(gòu)圖射束定義孔(PBDA)212的平面并且不穿過開口。通過上下消隱器電壓的適當調(diào)整，虛擬源位置保持在軸上，給出變化的消隱。視圖(C)是顯示作為鄰近效應校正方法的一部分用于控制晶片表面221上爆光劑量的可能方法的時序圖。射束222的中心在PBDA212有三個可能的位置+d、O(未消隱)和-d。當其掃過PBDA212時，射束可以動態(tài)地在-d和+d之間具有中間位置。示出了5個間隔2221-2225，每個間隔的周期為T，沿時間軸2245示出了總共的5T。PBDA212的放置在軸2210上畫出。根據(jù)鄰近效應校正(PEC)的需求，可能需要對不同子場改變劑量，如在間隔2222、2224和2225中所說明的。(1)在第一間隔2221中，如圖(b)所示通過保持在軸外距離十d2231，射束^皮消隱。(2)第二間隔2222說明了射束222線性傾斜2232通過PBDA212的高劑量消隱信號。因為斜面2232占用了全部的間隔周期T，所以它代表可能的最大曝光劑量，對應于基本不需要鄰近效應校正的寫稀疏圖案制作區(qū)域。(3)第三間隔2223示出了對間隔2221的可選消隱位置。在間隔2223中，射束保持在距離-d2233,對應于視圖(b)(圍繞光軸)的鏡像圖像。(4)第四間隔2224示出了非常低劑量的消隱信號，其中射束222從-d到+d快速傾斜2234通過射束定義孔212，然后在間隔周期T的剩余時間里保持在+d2235(消隱)位置。這對應于在有大鄰近效應校正的情況下寫密集圖案制作區(qū)域。(5)最后一個間隔2225示出了間隔2222和2224之間的中間狀態(tài)，其中射束在間隔2225的大部分時間里從-d到+d傾斜2236通過，然后在間隔周期T的剩余時間里保持在-d2237。這對應于以比間隔2224中低但比間隔2222中高的圖案密度寫區(qū)域。這種消隱方法的可能優(yōu)點是容易電子實現(xiàn)，因為在脈沖長度中生成具有亞ns精度的ns消隱脈沖是很困難的。在這種建議的方法中，因為對于施加到消隱裝置板2202、2203、2204和2205的電壓沒有短的上升和下降需求，所以只有傾斜率需要控制，只需要低消隱帶寬?？蛇x的消隱策略將采用更傳統(tǒng)的方法，其中射束快速從第一消隱位置(例如，+d)偏轉(zhuǎn)到光軸(由此不消隱射束222)。在射束保持中心在PBDA212上所需的曝光時間后，射束將快速偏轉(zhuǎn)到其第二消隱位置(例如，-d)。由于現(xiàn)在轉(zhuǎn)換速率代表像素曝光時間中的可能錯誤，因此這種方法的缺點是需要更高帶寬的消隱裝置。從第一消隱位置開始并在第二消隱位置結(jié)束的優(yōu)點是PBDA212的每個點都具有相同的總射束停留時間，由此使跨成形射束的劑量相等。對于要曝光的下一個像素，第一消隱位置將是-d，而第二消隱位置將是+d。如圖22中所示，后續(xù)像素將利用交替的消隱位置曝光，射束來回穿過PBDA212。圖23是說明計算出的用于聚焦1和聚焦2八極電壓的設立的主透鏡截面閉合側(cè)視圖。射束222在離開子場偏轉(zhuǎn)器/象散校正裝置215之后進入主透鏡。在這個點的射束222可能已經(jīng)軸外偏轉(zhuǎn)了高達士20jim—為了避免軸外幾何像差(彗形、象散、場曲、變形)和軸外色差(放大率的變化)，有必要將由聚焦1組件216和聚焦2組件217產(chǎn)生的電場也軸外移動士20pm。在現(xiàn)有技術(shù)中，使用了各種復雜的策略來實現(xiàn)"移動目標透鏡"或"可變軸透鏡"，采用軸上靜電和/或磁透鏡場的高次衍生來控制雙極、四極、六極、八極和更高次場對軸上透鏡場的施加，以偏移有效透鏡軸來匹配射束偏轉(zhuǎn)。如果需要成形射束更大的軸外偏轉(zhuǎn)，則可能需要結(jié)合利用這些附加光學元件中一些或全部的更復雜的移動透鏡策略。在本發(fā)明中，建議了更簡單的方法，其中只有純雙極場增加到聚焦1組件216和聚焦2組件217的場中。聚焦l組件216包括支撐電極230和八極電極231-238(在圖23的截面圖中，只有電極232和237可見)。在圖3K-3L的討論中，討論了為偏移靜電場以匹配射束偏轉(zhuǎn)而采用的各種電壓。圖23示出了結(jié)果產(chǎn)生的靜電等勢線。線2301凸出到子場偏轉(zhuǎn)器/象散校正裝置215和聚焦1組件216之間的區(qū)域中，而線2310凸出到聚焦1組件216和聚焦2組件217之間的區(qū)域中。線2301和2310的形狀是由子場偏轉(zhuǎn)器/象散校正裝置215、支撐電極230和八個聚焦1八極電極231-238上的電壓確定的。聚焦2組件217上的電壓對線2301影響很小但對線2310有重要影響。八個八極電極231-238的內(nèi)徑(ID)小于支撐電極230的ID，因此電才及231-238對等勢線2301和2310的位置和形狀有顯著影響。通過在其5000V的共模電壓(見圖3K描述中的表)之上對八極電極231-238增加小(<3V)靜電雙極分量，有可能軸外移動線2301和2310士20nm,以匹配由于主場偏轉(zhuǎn)器213和214引起的射束偏轉(zhuǎn)。徑向軸外的射束位置理論上確定是在位置2305，然后電極231-238上的電壓調(diào)整成當射束穿過聚焦1組件216時消除射束222的任何偏轉(zhuǎn)。沒有射束偏轉(zhuǎn)被看作是線2301已經(jīng)正確偏移的指示，匹配了射束222的偏移。射束222在離開聚焦1組件216后進入聚焦2組件217。在這個點的射束222應當由聚焦1組件216去消隱(如果以上設立過程已經(jīng)正確執(zhí)行了的話)，因此射束222可以軸外偏轉(zhuǎn)達士20fim。聚焦2組件217包括支撐電極240和八個聚焦2八極電極241-248(在圖23的截面圖中，只有電極242和247可見)。在圖3L中，討論了為偏移靜電場以匹配射束偏轉(zhuǎn)而采用的各種電壓。圖23示出了結(jié)果產(chǎn)生的靜電等勢線。線2303和2310凸出到聚焦1組件216和聚焦2組件217之間的區(qū)域中。線2303和2310的形狀是由八個聚焦1八極電極231-238、支撐電極240和八個聚焦2八極電極241-248的電壓確定的。無場管218上的電壓對線2303和線2302的間距有很小的影響。八個聚焦2八極電極241-248的ID遠小于支撐電極240的ID，因此電極241-248對線2303和2310的位置和形狀有顯著影響。通過在其~4900-5200V的共才莫電壓(見圖3L描述中的表)之上對八極電極241-238增加靜電雙極成分(100V)，有可能軸外移動線2303和2310，以匹配由于主場偏轉(zhuǎn)器213和214引起的射束偏轉(zhuǎn)。徑向軸外的射束位置理論上確定是在位置2306，然后電極241-248上的電壓調(diào)整成當射束穿過聚焦2組件217時消除射束222的幾乎所有偏轉(zhuǎn)。沒有射束偏轉(zhuǎn)被看作是線2303和2310已經(jīng)正確偏移的指示，匹配了射束222的偏移。用于設置聚焦1八極231-238和聚焦2八極241-248上電壓的以上過程已經(jīng)在理論上確定了。在實際中，在位置2305和2306的偏轉(zhuǎn)都消除之前，通常需要聚焦1組件216設置與聚焦2組件217設置之間的至少兩次迭代。在電子光學才莫型中，八才及231-238和241-248上的雙極電壓隨射束偏移線性改變，且晶片221上射束形狀最終結(jié)果的靈敏度不過高。為此，通過理論模型(圖3K和3L描述中的表)獲得的電壓結(jié)合圖17A-17B中所描述的線性掃描過程應當足以實現(xiàn)這種建議的透鏡偏移策略。圖24是晶片工作臺和位置傳感器一種實施方式的圖形說明。在平版印刷系統(tǒng)中，在此示為300mm晶片2401的襯底一般安裝到精密工作臺2402上，其中工作臺2402能夠X-Y運動，而且有時候有例如偏轉(zhuǎn)(圍繞Z軸的旋轉(zhuǎn)，與晶片垂直)、Z運動及橫搖和俯仰(在晶片平面內(nèi)圍繞兩個垂直軸X和Y的旋轉(zhuǎn))的附加軸運動。在這里，我們只關(guān)心前三個軸中的運動X、Y和Yaw。Y干涉儀#12406和Y干涉4義#22407將其各自的激光束2416和2417指向工作臺鏡2404。因為晶片2401和鏡子2404之間的任何相對運動都會不利地影響射束222在晶片表面221上Y方向和繞Yaw軸的定位精度，所以晶片2401必須緊緊地箝位到工作臺2402并且鏡子2404必須非常平并嚴格安裝到工作臺2402是很重要的。X干涉儀2405將其激光束2415指向工作臺鏡2403，工作臺鏡2403必須非常平并嚴格安裝到工作臺2402，以避免X方向的射束定位錯誤。工作臺2402的X和Y軸行進是由鏡子2403和2404的相對位置定義的一如果這些鏡子彼此不垂直，則X和Y軸也將不垂直。以下公式用于計算晶片2401相對于工作臺2402中心2422的X、Y和Yaw位置Y=[(Y干涉儀#12406數(shù)據(jù))+(Y千涉儀#22407數(shù)據(jù))/2AIdX=[(X干涉儀2405數(shù)據(jù))*K2Yaw=[(Y干涉儀#12406數(shù)據(jù))-(Y干涉儀#22407數(shù)據(jù))/2*1^3其中KpK2和K3是縮》文因子。光柱陣列中的每一個光柱都具有唯一的X-Y位移向量，例如從工作臺中心2422出發(fā)的2420和2421。然后，晶片上每個印模相對于特定光柱的位置通過組合以下數(shù)據(jù)來計算1)工作臺從其(O,O，O)位置出發(fā)的(X，Y，Yaw)位置2)特定光柱從工作臺(O，O，O)位置出發(fā)的(X，Y)位移向量。3)工作臺上晶片的(X，Y，Yaw)位置(由晶片上的幾個成像對準標記測量)這種用于晶片位置測量的策略是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的，只是有源于多光柱使用的附加考慮。適用于多射束光柱組件的一種晶片工作臺的例子在美國專利6，355，994中描述，該申請在此引入作為參考。結(jié)合了晶片位置測量策略的控制系統(tǒng)的例子在美國專利申請10/059,048中描述，該申請在此引入作為參考。圖25是光柱及其控制電子器件的實施方式的示意圖(與圖2A比較)。源和透鏡控制2510將電壓施加到電子源尖端201、源加熱器細絲(未示出)、抑制電極2501、提取電極202、第一源透鏡電極203、射束限制孔204和第二源透鏡電極205。對準偏轉(zhuǎn)器控制2512將電壓施加到上對準偏轉(zhuǎn)器/象散校正裝置207中的八個電極260-267和下對準偏轉(zhuǎn)器208中的八個電極268-275。加速光柱控制2513將電壓提供給加速組件219中的所有電極和光學器件安裝板210。射束消隱裝置驅(qū)動器2511將電壓施加到上消隱器277中的電極280-282和下消隱器278中的電極283-285。主場偏轉(zhuǎn)器控制2514將四個電壓施加到上主場偏轉(zhuǎn)器213中的電才及4001、4009、4012和4020并將相同的四個電壓(相反極性連接-見圖3H和31)施加到下主場偏轉(zhuǎn)器214中的電才及4101、4109、4112和4120。子場偏轉(zhuǎn)器和象散校正裝置控制2515將電壓提供給子場偏轉(zhuǎn)器和象散校正裝置215的八個電極223-230。主透鏡與晶片偏置控制2516將電壓提供給聚焦1電極組件216的九個電極230-238和聚焦2電極組件217的九個電極240-248，還提供給無場管218、電壓對比才反220和晶片221。主透鏡和晶片偏置控制2516還將共模電壓提供給檢測器控制2517。檢測器控制2517將偏置電壓提供給檢測器組件219。對于多柱組件，如果所有的多個射束都穿過相同的加速光柱，則只需要一個加速柱控制2513。在有些實施方式中，有可能利用單個主場偏轉(zhuǎn)器控制2514。其它的光柱控制2510-2512和2515-2517通常將只應用到一個光柱。圖26是數(shù)據(jù)路徑和系統(tǒng)控制電子的一種實施方式的示意圖。數(shù)據(jù)塊2601將來自三個干涉儀2405、2406和2407的X、Yl和Y2數(shù)據(jù)分別(見圖24)提供給沿三個高速數(shù)據(jù)鏈路X2602、(Yl+Y2)/22603和(Yl-Y2)/22604的數(shù)據(jù)路徑和系統(tǒng)控制電子。數(shù)據(jù)鏈路X2602和(Yl+Y2)/22603連接到塊2605，其中塊2605確定晶片工作臺2402的中心2422相對于光柱陣列中心位置(X，Y)的(X，Y)位置。數(shù)據(jù)鏈路(Yl-Y2)/22604連接到塊2606,其中塊2606確定晶片工作臺2402相對于光柱陣列2640的偏航角。塊2607包含光柱陣列2640中每個光柱(i，j)的(X，Y)坐標，該坐標之前已經(jīng)根據(jù)經(jīng)驗確定了一這個(X，Y)坐標數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)鏈路2609提供給塊2608，其中塊2608組合由數(shù)據(jù)鏈路2609、2610和2641提供的數(shù)據(jù)，以確定每個光柱(i，j)相對于晶片2401的(X，Y)位置。塊2614使用來自塊2608的數(shù)據(jù)確定由每個光柱(i，j)所寫的子場的(X，Y)坐標。塊2618通過數(shù)據(jù)鏈路2619接收由塊2614產(chǎn)生的(X，Y)子場坐標。給定(X，Y)子場坐標，則塊2618通過數(shù)據(jù)鏈路2616從圖案庫存儲器2615接收子場圖案數(shù)據(jù)，其中對于每個光柱需要(50nm條寬度)/(2nm子場寬度)=25個子場圖案數(shù)據(jù)集。在所示實施方式中，有6x6=36個光柱，則通過數(shù)據(jù)鏈路2616下載到塊2618的數(shù)據(jù)集總數(shù)是25x36=900個子場數(shù)據(jù)集。塊2618通過數(shù)據(jù)鏈路2617連接到系統(tǒng)控制計算機2650。來自塊2618的子場圖案數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)鏈路2620發(fā)送到數(shù)據(jù)處理器2621。子場圖案數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)處理器2621在36個并行的數(shù)據(jù)鏈路2622中饋送到條數(shù)據(jù)緩沖器2623(每個光柱一個)，該緩沖器緩沖這個數(shù)據(jù)，準備寫。光柱控制器2625(每個光柱一個)通過36個數(shù)據(jù)鏈路2624接收這個數(shù)據(jù)。如圖26所示，這36個光柱控制器2625將子場數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)鏈路2626提供給各光柱電源源透鏡控制2510、對準偏轉(zhuǎn)器控制2512、射束消隱裝置驅(qū)動器2511、主場偏轉(zhuǎn)器控制2514、子場偏轉(zhuǎn)器和象散校正裝置控制2515、主透鏡與晶片偏置控制2516及檢測器控制2517。圖27A(a)示出了(對于300mm晶片和6x6光柱陣列的例子)50mmx50mm光柱寫區(qū)域2701如何可以分解成50jim寬的條2702。區(qū)域2701中寫條2702的個數(shù)是條的個數(shù)=(光柱間距)/(條寬度)=(50mm)/(50拜)=1000個寫條視圖(b)示出了典型的寫條2702的末端，其中示出了獨立的2jim方形子場2703。每次掃描的子場2703總數(shù)為子場數(shù)/掃描=(條寬度)/(子場尺寸)=(50阿)/(2nm)=25個子場一個子場2703的特寫在視圖(c)中示出，其中l(wèi)nmX-Y地址柵格在右下角擴展。視圖(d)示出了lnm的地址柵格2704和2705。每個子場地址柵格中的步進個數(shù)為地址步進數(shù)=(子場尺寸)/(地址柵格)=(2nm)/(l證)二2000-211在一個軸中尋址2"地址格步進需要以下個數(shù)的地址位地址位數(shù)-log2(地址步進數(shù))-11位由于尋址是二維的，因此總共22個地址位就足以定義給定2nm方形子場2703中任何地方的射束位置。圖27B是用于同時利用很多位于X-Y陣列中的光柱寫50jim寬條的方法實施方式的說明。視圖(a)是射束2706陣列的透視圖(每個射束都等效于圖2A中的射束222)，在300mm的晶片2401上并行地寫。每個射束2706寫一個區(qū)域2701。視圖(b)是一個區(qū)域2701的特寫，示出了寫該區(qū)域2710的射束2706。應當指出，掃描偏轉(zhuǎn)2740保持射束2706總是與晶片表面221垂直，由此給出遠心掃描。在圖27A中，每次掃描總共寫25個子場2703，每個子場是2jim的方形。晶片工作臺2402在螺旋圖案2711中行進，交替在+Y、-Y、+Y.......方向，同時射束掃描是在X方向2740。在掃描2707之間，晶片沿X方向步進2708，直到下一個要寫的條2702的開始。視圖(c)是掃描2712的細節(jié)圖，示出了25個子場2703和50nm的掃描寬度2715。在掃描2715寫的過程中，以類似于本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉的"即時寫"處理，工作臺移動距離2714。圖27C是顯示典型的300mm晶片2401上印模布置與具有X軸2730和Y軸2731的光柱X-Y陣列之間對應性例子的圖。光柱寫區(qū)域2701具有由圖27A計算所確定的X-Y尺寸，在這個例子中(6x6光柱陣列)是50mmx50mm。如圖所示，角光柱[例如(O，O)、(0,5)、(5,0)和(5,5)]寫晶片上非常小的區(qū)域。對于大光柱陣列(例如7x7、8x8、……)，有可能刪除在光柱陣列四個角每一個上的一個或多個光柱。光柱具有X標簽2721和Y標簽2720，其中對于6x6光柱陣列，標簽從0到5。對于偶數(shù)編號的陣列(例如6x6、8x8.......)，光柱陣列中心將在光柱之間，而對于奇數(shù)編號的陣列(例如7x7、9x9.......)，光柱陣列中心將在光柱的中心。在這個例子中，印模尺寸假設為X尺寸-22mm，Y尺寸49.5mm。在晶片2401邊緣沒有邊緣除外范圍，這給出了總共143個印模。對光柱陣列的X-Y間距沒有匹配晶片2401上印模陣列的X-Y間距的需求。圖28A是分解成子場2804的集成電路(IC)圖案數(shù)據(jù)2801的圖，每個子場具有2jim的X尺寸2805和2jim的Y尺寸2806。每個子場2804都具有l(wèi)nm的X-Y地址柵格2807和2808。精確相同的子場和地址柵格值既用于光柱射束尋址也用于IC圖案數(shù)據(jù)一對數(shù)據(jù)路徑電子的需求是調(diào)整寫射束的位置(X-Y中有士lnm的最大偏移)，以便覆蓋寫柵格上的圖案數(shù)據(jù)。IC圖案數(shù)據(jù)與X軸2809和Y軸2810對準，對應于圖27C中用于光柱陣列的X軸2730和Y軸2731。圖28B示出了子場頭數(shù)據(jù)格式的例子。用于IC圖案數(shù)據(jù)的子場尋址需求如下64mmx64mm的最大IC尺寸(4096mm2)IC中2jimx2nm的子場地址格IC中子場的16位X地址IC中子場的16位Y地址在每個2nm的方形子場中，圖案尋址需求是子場中l(wèi)nmxlnm的圖案地址柵格子場中圖案的16位X坐標子場中圖案的16位Y坐標對于IC圖案數(shù)據(jù)2801中的每個子場2804，定義子場頭2811，包括9個字節(jié)2817并包含以下數(shù)據(jù)域字節(jié)#0-12812=2nm方形子場中要膝光的圖案總數(shù)一最大個數(shù)是216-1=65535字節(jié)#2-32813=子場的X地址(以2nm為單位的-32768nm至+32767,)字節(jié)#4-52814=子場的Y地址(以2nm為單位的-32768nm至+32767,)字節(jié)#62815=PEC劑量水平(從沒有校正=255至最大校正=0，見圖29C)字節(jié)#72816=所寫子場區(qū)域的片段(沒有寫=0至完全寫=255，見圖29A)字節(jié)#82818=寫這個子場的方形射束大小(射束大小=單位為nm的字節(jié)#8的值從0證至255腿)如果利用多于一個射束大小更有效地寫子場，則需要多個子場數(shù)據(jù)定義(每個定義都有自己的子場頭)。圖28C是用于寫單次閃蒸和多次閃蒸的圖案數(shù)據(jù)格式例子的圖形表示。用于單次閃蒸的數(shù)據(jù)格式2820需要五個字節(jié)2817:字節(jié)#02821=圖案類型(=1)字節(jié)#1-22822=閃蒸的X地址(-1000nm至1000nm)字節(jié)#3-42823=閃蒸的Y地址(-lOOOnm至1000nm)用于多次(次數(shù)=)閃蒸的數(shù)據(jù)格式2838需要4N+2個字節(jié)2817:字節(jié)#02821=圖案類型(=2)字節(jié)#12825=閃蒸次數(shù)(2至255)字節(jié)#2-■32826=閃蒸#1的X地址(-IOOO腿至IOOO腿)字節(jié)#4--52827=閃蒸#1的Y地址(畫1000應至IOOO腿)字節(jié)#2-■32829=閃蒸#2的X地址(畫1000畫至IOOO腿)字節(jié)#4-■52830=閃蒸#2的Y地址(-IOOO證至1000nm)字節(jié)#2-■32832=閃蒸#3的X地址(誦1000腿至IOOO證)字節(jié)#4-■52833=閃蒸#3的Y地址(-IOOO腿至1000nm)字節(jié)#2-32835=閃蒸#1^的X地址(-1000nm至1000nm)字節(jié)#4-52836=閃蒸弁N的Y地址(-lOOOnm至1000nm)圖28D是用于寫單行和多行的圖案數(shù)據(jù)格式例子的圖形說明。用于單行的數(shù)據(jù)格式2840需要九個字節(jié)2817:字節(jié)#02821=圖案類型(=3)字節(jié)#1-■22841=行開始的X地址-IOOO證至IOOO腿)字節(jié)#3-■42842=行開始的Y地址(-IOOO證至IOOO腿)字節(jié)#5-■62844=行結(jié)束的X地址(畫1000腿至IOOO腿)字節(jié)#7--82845=行結(jié)束的Y地址-IOOO腿至IOOO畫)用于多行(行數(shù)-N)的數(shù)據(jù)格式2847需要4N+6個字節(jié)2817:字節(jié)#02821=圖案類型(=4)字節(jié)#12848=多行中的行數(shù)(2至255)字節(jié)#2-■32849=4亍#1開始的X地址-iooo證至IOOO腿)字節(jié)#4--52850=4亍#1開始的Y地址-IOOO證至IOOO腿)字節(jié)#6..72852=行#1結(jié)束的X地址(-IOOO證至IOOO腿)=行#2開始的X地址(-IOOO腿至IOOO腿)字節(jié)#8-■92853=行#1結(jié)束的Y地址(-IOOO腿至IOOO腿)=行#2開始的Y地址c-IOOO謹至1000nm)字節(jié)#10-112855=行#2結(jié)束的X地址(國1000腿至1000nm)=行#3開始的X地址(-lOOOnm至1000nm)字節(jié)#12-132856=行#2結(jié)束的Y地址(-lOOOnm至1000nm)=行#3開始的Y地址(-lOOOnm至1000nm)字節(jié)弁4N+2-4N+32858=^亍#結(jié)束的X地址(-lOOOnm至1000nm)字節(jié)弁4N+4—4N+52859=行#結(jié)束的Y地址(-lOOOnm至1000nm)圖28E是用于整個子場、用于寫矩形或用于寫右上象限中三角形的圖案數(shù)據(jù)格式例子的圖形表示。填充整個子場的數(shù)據(jù)格式2861只需要一個字節(jié)2817:字節(jié)#02821=圖案類型(=5)用于矩形的數(shù)據(jù)格式2862需要九個字節(jié)2817:字節(jié)#02821=圖案類型(=6)字節(jié)#1-22863=左上角的X地址(-lOOOnm至1000nm)字節(jié)#3-42864=左上角的Y地址(-lOOOnm至1000nm)字節(jié)#5-62866=右下角的X地址(-lOOOnm至1000nm)字節(jié)#7-82867=右下角的Y地址(-lOOOnm至1000nm)用于右上象限中三角形的數(shù)據(jù)格式2869需要九個字節(jié)2817:字節(jié)#02821=圖案類型(=7)字節(jié)#1-22870=左上角的X地址(-lOOOnm至1000nm)字節(jié)#3-42871=左上角的Y地址(-lOOOnm至1000nm)字節(jié)#5-62873=右下角的X地址(-lOOOnm至1000nm)字節(jié)#7-82874=右下角的Y地址(-lOOOnm至1000nm)對于寫左上、左下和右下象限中的三角形，圖案類型分別是8、9和10。用于圖案類型8-10的數(shù)據(jù)格式與用于以上圖案類型7的數(shù)據(jù)格式是完全相同的。圖28F示出了包含多個寫圖案類型的典型子場2804的說明性例子類型#1-在位置(Xsf，Ysf)2901的單次閃蒸，其中下標"sf，指示單次閃蒸。類型#2-在位置(X禮，Y^)2903、(Xmf2，Ymf2)2%4、(Xm。，Ymf3)2905和(Xmf4，Ymf4)2906的多次閃蒸2902。下標"mfX"指示多次閃蒸，其中X是閃蒸次數(shù)(在這個例子中是l-4)。類型#3-在位置(Xsl0，Ysl0)2908開始并在位置(Xsll，Ysll)2909結(jié)束的單行2907。下標"si"指示單行。類型#4-在位置(Xpl。,Ypl。)2911開始，前進到點(Xpll，Ypll)2912、點(Xpl2，Ypl2)2913并在點(Xpl3，Ypl3)2914結(jié)束的多行2910。下標"pi"指示多行。類型#6-左上角在(Xr。，Yr())2919且右下角在(Xrl，Yrl)2920的矩形2918。下標"r"指示矩形。類型#9-左下象限中左上角在(Xtco，Ytc。)2916且右下角在(Xtcl，Ytcl)2917的三角形2915。下標"tc"指示三角形類型￡(左下象限)。其它三角形類型是類型a(右上象限)-"ta"，類型h(左上象限)-"tb"，和類型4(右下象限)-"td"。圖29A示出了鄰近效應校正(PEC)策略中第一步的圖形表示，其中計算每個子場2804中要寫的區(qū)域片段。給定關(guān)于X軸2809和Y軸2810定義的IC圖案數(shù)據(jù)2801，沿每個軸的子場Mx2923和MY2922的個數(shù)是Mx=(單位為nm的IC的X尺寸)/(2nm)(四舍五入)MY=(單位為fim的IC的Y尺寸)/(2fim)(四舍五入)應當指出，沿X軸2809的子場編號從O到Mx2923，沿Y軸2810是從0到MY2922，因此IC圖案數(shù)據(jù)中子場的總數(shù)三1\1=(Mx+1)(MY+1)。如果所有子場都要利用單個射束大小寫，則Mdatasets=M,其中Mdatasets是所需子場數(shù)據(jù)集的個數(shù)。如果有些子場要利用多個射束大小寫，則Mdatasets>M。例如，如果N尸要利用j個不同射束大小寫的子場個數(shù)，其中j=l、2.......則<formula>formulaseeoriginaldocumentpage61</formula>由于設置每個射束大小所需的時間開銷，不可能有多于2-3個不同的射束大小對任何一個子場是最優(yōu)的。現(xiàn)在對每個子場2804，算要寫的子場區(qū)域的總片段。例子是完全寫的子場(2，1)2925[可以是結(jié)合區(qū)的一部分，因此其片段=1.0，且子場頭2811中字節(jié)#72816的值將是=255。大約子場區(qū)域70%密集寫的子場(5,4)2926,因此其片段=~0.7，且子場頭2811中字節(jié)#72816的值將是-179-0.7x255。大約子場區(qū)域15%稀疏寫的子場(11,7)2927,給出~0.15的片段，且子場頭2811中字節(jié)#72816的值將是-38-0.15x255。一旦對每個子場2804都計算出了要寫的總片段，則數(shù)據(jù)存儲到子場數(shù)據(jù)頭的字節(jié)#72816中。如果多個射束大小要用于任何特定的子場，則用于要寫的總區(qū)域的值存儲在每個子場數(shù)據(jù)集的字節(jié)#72816中一在這種情況下，要寫的總區(qū)域?qū)⑹怯糜谠撎囟ㄗ訄?804所有數(shù)據(jù)集的字節(jié)#72816的值的總和。應當指出，對每個子場2804要寫的總區(qū)域的計算是完全獨立于其它子場2804中要寫的區(qū)域的。圖29B示出了PEC策略第二步的圖形表示，其中假設對任何子場2804中的主要射束劑量都沒有PEC校正，計算子場2937的反向散射電子(BSE)劑量。IC圖案數(shù)據(jù)2801與圖29A中相同。對于每個子場(i，j)[其中i-O至Mx，而j二O至Mv],利用所示出的相對強度圖，計算來自所有相鄰子場的反向散射電子劑量的加權(quán)和。通過遠離子場(i，j)2937的增加的半徑2931，其作用如圖曲線2934所示下降，曲線2934相對于相對強度規(guī)模2932繪制。假設BSE分布是各向同性的，因此BSE對子場2937總劑量的作用圍繞圓周2938將是相同的。最大可能的反向散射作用是ri2936，反向散射的電子系數(shù)-這對于直接圍繞子場(i，j)的八個子場及子場(i，j)本身是相關(guān)的。如步驟1中所計算的(圖29A)，來自每個子場的作用與該子場要寫的片段成比例。用于子場(i，j)的總的反向散射劑量d(i，j)的公式是R(m,n;i,j)"[(m-i)2+(n-j)2(2nm"從(m，n)到(i，j)的半徑s[R(m，n;i，j)t由于子場(m，n)處BSE散射的子場(i，j)的相對強度f(m，n)-子場(m，n)中要寫的區(qū)域片段現(xiàn)在p(m，n)三l，(在接下來的步驟中將改變)K-縮》文因子d(/,y)=《2";/,力]/(w,");(w，")(等式1)m=0"=0應當指出，由于所計算的來自子場(i，j)中的反向散射電子也對BSE背景劑量起作用，因此對m和n的求和包括子場(i，j)。圖29C示出了PEC策略第三步的圖形表示，其中通過組合主要射束劑量加上BSE劑量來計算每個子場的總劑量。所發(fā)生的物理過程是在子場(i，j)中要寫的每個圖案中，對抗蝕劑劑量有三種作用(1)寫射束中用于要寫的圖案的主電子(2)子場(i，j)中來自其它圖案的反向散射電子(3)來自相鄰子場(m，n)的反向散射電子。圖29C示出了寫劑量如何減少來補償作用(2)和(3),本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的一個過程稱為鄰近效應校正(PEC)。在左邊，劑量分布2942(相對于相關(guān)軸2941繪制)對應于最小BSE背景劑量的情況，因此不需要PEC。對于最大處理范圍，調(diào)整寫劑量使得抗蝕劑曝光劑量出現(xiàn)在劑量分布中最大斜面的點是有利的，在這種情況下是在點2945?？刮g劑處理或?qū)懮涫娏髦械淖兓瘜π袑挾茸兓凶钚〉挠绊?。寫劑?951是沒有PEC時所需曝光劑量2950的兩倍。中間的例子示出了BSE背景2948在大約30%曝光劑量的中間級。為了維持處理范圍，寫劑量2943已經(jīng)減少了相等的百分比，或者如圖所示是BSE背景2948的兩倍，由此在虛線所指示的曝光劑量維持點2946。因為寫劑量2951是曝光劑量2950的兩倍，所以曝光劑量減少了兩倍。右邊的例子表示密集行與空間，其中出現(xiàn)最大的BSE背景。在這個例子中，BSE背景2949大約是曝光劑量2950的60%,需要在寫劑量2944中減少60%。在對所有i=0，……Mx和j=0，......My確定BSE背景d(i，j)后，可以進行第一遍劑量校正。對于所有子場(i，j)，計算校正因子p(i,j):p(i，j)=l-2d(i，j)現(xiàn)在利用p(i，j)的這些新值重新計算d(i，j)的所有值一結(jié)果將給出d(i，j)更小的值，d(i，j)更小的值又會給出p(i，j)更大的值。因此，找出p(i，j)自給解決方案的過程是振蕩的，但一般會在幾個周期內(nèi)收斂。一旦p(i,j)的值不再改變某個預設的限，該過程將終止，所計算出的p(i，j)值乘以255并存儲在字節(jié)#62815中。用于圖2A中光柱的典型電極電壓<table>tableseeoriginaldocumentpage63</column></row><table>用于利用一個或多個電子光柱寫被抗蝕劑覆蓋的晶片上一系列條的一種可能的寫策略在圖27B中示出。作為例子，假設完全相同光柱的6x6陣列位于300mm的晶片上。光柱間距可以如下確定光柱間距=(晶片直徑)W(光柱個數(shù))=(300mm)W(6x6)=(300mm)/6=50mm每個光柱將只需要寫晶片上50mmx50mm的方形區(qū)域。當特定光柱寫完其區(qū)域后，其它35個光柱中的每個也都同時寫完了它們各自的區(qū)域，晶片完成。如圖27A所示，每個光柱所寫的區(qū)域分解成一系列50nm寬的平行條，其中條的總數(shù)確定為1000。在每個條內(nèi)，光柱在一系列"閃蒸"中寫抗蝕劑，以預定義的靈敏度(假設為5nC/cm2)利用高電流密度射束每次曝光抗蝕劑上的一個方形區(qū)域。每次閃蒸的時間由成形射束外邊緣的射束電流密度確定。如圖21C中所示，射束電流密度從2000A/cm2(30nm和120nm的方形射束)到2500A/cm2(80nm的方形射束)，直到3000A/cm2(40腿的方形射束)每次閃蒸的時間=(抗蝕劑靈敏度)/(射束電流密度)=(5fiC/cm2)/(3000A/cm2)=1.67ns=(5fiC/cm2)/(2500A/cm2)=2.00ns=(5nC/cm2)/(2000A/cm2)=2.50ns這些計算出的閃蒸時間在圖21C中用圖表示。每次閃蒸需要射束偏轉(zhuǎn)到晶片表面上新的位置，由此假設lns的建立時間。然后，總的像素寫時間由下式確定總的像素寫時間=(閃蒸數(shù)/子場)[(時間/閃蒸)+(建立時間)其中子場假設是2.0nmx2.0nm。整體的圖案密度確定平均閃蒸數(shù)/子場一這在圖30中留作變量。如所期望的，更高的圖案密度需要平均更多的閃蒸/子場3001，結(jié)果造成更低的制才莫吞吐率3002。當工作臺沿條的長度(可選地是在+Y和-Y方向2707-見圖27B)移動時，電子束(沿X軸)橫跨條的寬度2715垂直地靜電掃描2740。利用在此假設的50nm條，子場/掃描的總數(shù)在圖27A中確定為25。包括10ns的掃描逆程，每次掃描的總時間將是時間/掃描=(子場數(shù)/掃描)(時間/子場)+(掃描逆程時間)在這種寫策略中，掃描是利用相對光軸的電子束偏轉(zhuǎn)=±(掃描寬度)/2來實現(xiàn)的。寫整個條長度所需的掃描總數(shù)現(xiàn)在可以發(fā)現(xiàn)(其中條長度=列間距):#掃描=(列間距)/(子場尺寸)=(50mm)/(2.0阿)=25000用于在寫過程中工作臺移動的一種策略是在寫射束下持續(xù)移動(每列一個射束)。在這種情況下，工作臺速度將是工作臺速度-(子場尺寸)/(時間/掃描)通過將閃蒸/子場的個數(shù)作為變量，工作臺速度從550mm/s(受lg=9800mm/s2工作臺加速度和條270250mm長度的限制)下降到<50mm/s,隨著閃蒸/子場數(shù)的增加或隨著射束電流密度的降低而降低。最后，為每個晶片假設45s的開銷，以允許晶片運輸、總體對準、局部對準及寫一個晶片結(jié)束和寫下一個晶片開始之間所需的所有其它操作。于是，每個晶片的總時間包括用于所有條的寫時間+用于所有條的工作臺逆轉(zhuǎn)時間+晶片開銷的組合。吞吐率與每個晶片的總時間成反比。圖30是相對用于一個平版印刷模塊的每個子場閃蒸平均數(shù)3001所計算的吞吐率3002的圖，其中平版印刷模塊具有從6x6到10x10的各種光柱數(shù)，假定所需曝光電流3003為3000A/cm2—這對應于最優(yōu)的40nm方形射束。假設子場是具有從40到360閃蒸/子場平均數(shù)的2jim方形。曲線3005對應于6x6光柱陣列，其中每個光柱寫50mmx50mm的區(qū)域。曲線3006對應于7x7光柱陣列，其中每個光柱寫不超過42.9mmx42.9mm。曲線3007對應于8x8光柱陣列，其中每個光柱寫不超過37.5mmx37.5mm。曲線3008對應于9x9光柱陣列，其中每個光柱寫不超過33.4mmx33.4mm。最后，曲線3009對應于10x10光柱陣列，其中每個光柱寫不超過30mmx30mm。對于大的閃蒸次數(shù)(>160/子場)，吞吐率大致與閃蒸平均數(shù)成反比，而對于區(qū)域3004中的小閃蒸次數(shù)，吞吐率受最大工作臺加速度(假i殳為9800mm/s2=lg)的限制。應當指出，如果整個2方形子場要利用40nm射束來寫，則需要非常大的閃蒸數(shù)[(2nm)/(40nm)]2=2500次閃蒸一這強調(diào)了對可變大小射束的需求。用于30nm、80nm和120nm射束的圖也可以繪制，其中使用圖21B中所示的電流密度。對于除(優(yōu)化的)40nm方形射束之外的所有射束大小，吞吐率都比圖30中所示的稍有減少。利用中心間距為125nm的120nm方形射束，整個2jun的方形子場可以利用[(2nm)/(125nm)2=256次閃蒸來寫一這是可以接受的次數(shù)，甚至允許有所需的2.50ns的停留時間。因為利用在此所述光柱設計可能的大光柱數(shù)，有可能在任何時候都有至少一個光柱在寫結(jié)合區(qū)，而其它光柱在寫具有良好特征的區(qū)域，所以能夠在合理的時間內(nèi)完全填充整個子場是很重要的。因為寫策略需要所有光柱在寫的時候保持同步，所以為了維持吞吐率，有必要使系統(tǒng)能夠維持所有光柱的寫速度。以上所述的本發(fā)明可以擴展成在單個電子束光柱中包括兩個射束定義孔的情況。兩個孔可以一起用于定義襯底上的射束。兩個孔都位于光軸的中心且彼此軸向隔開。如上所述，可以添加更多的構(gòu)圖射束定義孔，以便在單個光柱中給出許多孔。多個射束定義孔可以結(jié)合到電子束光柱中，以允許襯底上不同射束形狀的選擇?？卓梢愿降絾蝹€孔葉片上，然后根據(jù)需要在軸上移動；可選地，它們可以附到光柱不同部分中分離的可伸縮孔葉片上；在另一可選方案中，它們可以在上下偏轉(zhuǎn)光學器件之間位于靠近光軸的地方，以便允許通過(利用上偏轉(zhuǎn)光學器件)射束偏轉(zhuǎn)選擇期望的孔，然后(在穿過所選的孔之后)射束利用下偏轉(zhuǎn)光學器件再次偏轉(zhuǎn)到光軸上；等等。電子光學器件可以配置成允許電子束擴展、縮小或變形，使得位于襯底上的射束變成由射束定義孔所定義形狀的擴展、縮小或變形版本。方形射束的有用變形的一個例子是沿一個軸的縮小，從而形成矩形。其它變形可能包括方形射束到平行四邊形射束的變換。可以用于實現(xiàn)這種效果的電子光學元件包括四極和八極透鏡。盡管用于在此所述構(gòu)圖射束定義孔212的設計過程采用數(shù)值方法，但可選的分析方法也是可能的。參考圖1，塊102-106的功能保持相同，但是在塊108，不是數(shù)值射線跟蹤，而是生成光學器件工作的分析模型，然后該模型用于確定圓形射束的哪些射線穿過期望的構(gòu)圖射束分布，哪些射線在期望的構(gòu)圖射束分布之外穿過。但是，光學器件的分析模型是利用射線跟蹤生成的，通過減少射線跟蹤計算中數(shù)值錯誤的影響，這種分析方法提供了可能改進PBDA212設計的機會。這種改進是通過平滑得自射線跟蹤計算的分析模型使晶片表面221射線截段值的小(nm級)波動變平來實現(xiàn)的。一旦這種分析過程在塊112中用于生成PBDA設計，圖1中所述PBDA設計過程的剩余部分就一樣了。對于這里例子中所說明的設計，射束大小的實踐范圍是大約30nm至120nm。對于體現(xiàn)本發(fā)明的其它電子光學設計，射束大小的范圍可以從15-20nm至400-500nm。權(quán)利要求1、一種用于構(gòu)圖涂覆有抗蝕劑的襯底的平版印刷工具，包括帶電粒子源，配置成產(chǎn)生帶電粒子束；位于所述帶電粒子源下面的第一透鏡，所述第一透鏡配置成將所述帶電粒子束形成基本上層流的帶電粒子束；位于所述第一透鏡下面的工作臺，用于承載所述涂覆有抗蝕劑的襯底；位于所述第一透鏡和所述工作臺之間的第二透鏡，所述第二透鏡配置成將所述基本上層流的帶電粒子束聚焦到所述涂覆有抗蝕劑的襯底的表面上；及位于所述第一透鏡和所述第二透鏡之間的構(gòu)圖射束定義孔，所述構(gòu)圖射束定義孔配置成阻擋所述基本上層流的帶電粒子束中不能由所述第二透鏡在所述涂覆有抗蝕劑的襯底的表面上聚焦成預定義射束分布的大部分帶電粒子。2、如權(quán)利要求1所述的平版印刷工具，還包括位于所述第一透鏡和所述構(gòu)圖射束定義孔之間的射束消隱器，用于消隱所述基本上層流的帶電粒子束。3、如權(quán)利要求2所述的平版印刷工具，其中所述射束消隱器是雙偏轉(zhuǎn)射束消隱器，配置成將有效消隱平面投射回虛擬源的位置。4、如權(quán)利要求2所述的平版印刷工具，還包括位于所述第一透鏡和所述射束消隱器之間的射束修形孔。5、如權(quán)利要求4所述的平版印刷工具，其中所述射束修形孔配置成，當所述基本上層流的射束在消隱過程中掃過所述構(gòu)圖射束定義孔時，對所述構(gòu)圖射束定義孔的所有開放區(qū)域提供相等的曝光時間，而且其中所述射束修形孔配置成最小化消隱時間。6、如權(quán)利要求5所述的平版印刷工具，其中所述射束修形孔具有方形開口，且所述構(gòu)圖射束定義孔具有形狀源自方形的開口。7、如權(quán)利要求1所述的平版印刷工具，還包括位于所述構(gòu)圖射束定義孔和所述第二透鏡之間的射束偏轉(zhuǎn)器。8、如權(quán)利要求7所述的平版印刷工具，其中所述射束偏轉(zhuǎn)器是雙偏轉(zhuǎn)器，配置成允許所述射束的遠心掃描。9、如權(quán)利要求8所述的平版印刷工具，其中所述第二透鏡配置成允許所述第二透鏡的有效軸在掃描過程中關(guān)于所述射束旁軸移動。10、如權(quán)利要求l所述的平版印刷工具，其中所述構(gòu)圖射束定義孔還配置成，透射所述基本上層流射束中可以由所述第二透鏡在所述涂覆有抗蝕劑的襯底的所述表面上聚焦成所述預定義射束分布的大部分帶電粒子。11、如權(quán)利要求1所述的平版印刷工具，其中所述構(gòu)圖射束定義孔包括構(gòu)圖導電材料。12、如權(quán)利要求l所述的平版印刷工具，其中所述構(gòu)圖射束定義孔包括由連續(xù)帶電粒子透明膜片支撐的構(gòu)圖厚膜。13、如權(quán)利要求1所述的平版印刷工具，其中所述帶電粒子是電子。14、如權(quán)利要求l所述的平版印刷工具，其中所述構(gòu)圖射束定義孔配置成產(chǎn)生非圓形的射束。15、如權(quán)利要求1所述的平版印刷工具，其中所述構(gòu)圖射束定義孔配置成產(chǎn)生方形射束。16、一種用于構(gòu)圖涂覆有抗蝕劑的襯底的平版印刷工具，包括帶電粒子源，配置成產(chǎn)生帶電粒子束；位于所述源下面的第一透鏡，所述笫一透鏡配置成將所述帶電粒子束形成基本上層流的帶電粒子束；位于所述第一透鏡下面的工作臺，用于承載所述涂覆有抗蝕劑的襯底；位于所述第一透鏡和所述工作臺之間的第二透鏡，所述第二透鏡配置成將所述基本上層流的帶電粒子束聚焦到所述涂覆有抗蝕劑的襯底的表面上；及位于所述第一透鏡和所述第二透鏡之間的多個構(gòu)圖射束定義孔，所述多個構(gòu)圖射束定義孔配置成阻擋所述基本上層流的帶電粒子束中不能由所述第二透鏡在所述涂覆有抗蝕劑的襯底的表面上聚焦成預定義射束分布中的大部分帶電粒子。17、如權(quán)利要求16所述的平版印刷工具，其中所述多個構(gòu)圖射束定義孔還配置成，透射所述基本上層流的帶電粒子束中可以由所述第二透鏡在所述涂覆有抗蝕劑的襯底的所述表面上聚焦成所述預定義射束分布的大部分帶電粒子。18、如權(quán)利要求16所述的平版印刷工具，其中所述多個構(gòu)圖射束定義孔全部都沿所述工具的光軸彼此軸向隔開，且所述孔全部對所述射束起作用，以在所述涂覆有抗蝕劑的襯底的所述表面上產(chǎn)生所述預定義射束分布。19、如權(quán)利要求18所述的平版印刷工具，其中所述多個構(gòu)圖射束定義孔是兩個構(gòu)圖射束定義孔。20、如權(quán)利要求16所述的平版印刷工具，其中所述多個構(gòu)圖射束定義孔位于單個孔葉片上，而且所述孔葉片配置成允許所述多個構(gòu)圖射束定義孔中任何一個插入到所述射束中。21、一種帶電粒子柱中的構(gòu)圖射束定義孔，其中所述孔和所述柱配置成給出N:l的所述孔的平面上的點到所述柱的對象平面的映射，N是大于l的整數(shù)，而且所述孔配置成產(chǎn)生非圓形的射束。22、如權(quán)利要求21所述的構(gòu)圖射束定義孔，其中所述孔配置成排除對所述柱的所述對象平面中期望射束分布不起作用的大部分帶電粒子。23、如權(quán)利要求21所述的構(gòu)圖射束定義孔，其中所述孔位于所述柱中射束消隱器的下面。24、如權(quán)利要求23所述的構(gòu)圖射束定義孔，其中所述構(gòu)圖射束定義孔還充當消隱孔。25、如權(quán)利要求21所述的構(gòu)圖射束定義孔，其中所述構(gòu)圖射束定義孔配置成在所述對象平面中產(chǎn)生方形射束。26、如權(quán)利要求21所述的構(gòu)圖射束定義孔，其中N等于3。27、一種設計帶電粒子柱中用于產(chǎn)生成形帶電粒子束的構(gòu)圖射束定義孔的方法，包括步驟計算用于所述帶電粒子柱的帶電粒子軌道；確定所述軌道是否落在所述帶電粒子柱的對象平面上的期望射束分布內(nèi)；及定義理想的構(gòu)圖射束定義孔，其中所述理想的孔阻擋對所述對象平面上的所述期望射束分布不起作用的所有所述軌道。28、如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述計算步驟包括計算多個軌道集合，每個軌道集合都對應于所述對象平面中掃描域中不同的射束位置。29、如權(quán)利要求28所述的方法，還包括映射所述多個軌道集合與構(gòu)圖射束定義孔的平面的交集來定義帶電粒子透明區(qū)域的步驟，而且其中所述定義步驟還包括將所述帶電粒子透明區(qū)域結(jié)合到所述理想的構(gòu)圖射束定義孔中。30、如權(quán)利要求27所述的方法，還包括制造可實現(xiàn)的構(gòu)圖射束定義孔的步驟，其中所述可實現(xiàn)的孔與所述理想的構(gòu)圖射束定義孔非常近似，而且其中對所述期望射束分布不起作用的大部分帶電粒子軌道都被所述可實現(xiàn)的孔阻擋。31、如權(quán)利要求27所述的方法，還包括制造可實現(xiàn)的構(gòu)圖射束定義孔的步驟，其中所述可實現(xiàn)的孔與所述理想的構(gòu)圖射束定義孔非常近似，而且其中對所述期望射束分布起作用的大部分帶電粒子軌道都被允許通過所述可實現(xiàn)的孔。32、如權(quán)利要求31所述的方法，其中對所述期望射束分布不起作用的大部分所述帶電粒子軌道都被所述可實現(xiàn)的孔阻擋了。33、如權(quán)利要求31所述的方法，其中所述可實現(xiàn)的孔具有所述理想孔中沒有的附加結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)提供機械完整性。34、如權(quán)利要求31所述的方法，其中所述可實現(xiàn)的孔包括構(gòu)圖的導電材料。35、如權(quán)利要求31所述的方法，其中所述可實現(xiàn)的孔包括由連續(xù)帶電粒子透明膜片支撐的構(gòu)圖厚膜。36、如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述帶電粒子是電子。37、如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述計算步驟包括利用射線跟蹤的數(shù)值方法來生成所述帶電粒子軌道。38、如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述計算步驟包括利用所述柱的分析模型來生成所述帶電粒子軌道。39、一種優(yōu)化構(gòu)圖射束定義孔在帶電粒子柱中的位置的方法，包括步驟(a)計算用于所述帶電粒子柱的帶電粒子軌道；(b)確定所述軌道是否落在所述帶電粒子柱的對象平面上的期望射束分布內(nèi)；(c)定義理想的構(gòu)圖射束定義孔，其中所述理想的孔阻擋對所述對象平面上的所述期望射束分布不起作用的所有所述軌道；(d)定義可實現(xiàn)的構(gòu)圖射束定義孔，其中所述可實現(xiàn)的孔與所述理想的構(gòu)圖射束定義孔非常近似，而且其中對所述期望射束分布不起作用的大部分所述帶電粒子軌道都被所述可實現(xiàn)的孔阻擋了；(e)對所述構(gòu)圖射束定義孔在所述柱中的不同位置執(zhí)行步驟(a)至(d);及(f)針對所述構(gòu)圖射束定義孔選擇最優(yōu)位置，所述最優(yōu)位置是由所述對象平面上所述可實現(xiàn)的構(gòu)圖射束定義孔生成的射束分布最接近所述對象平面上所述期望射束分布的位置。40、如權(quán)利要求39所述的方法，其中所述選擇步驟包括考慮所述可實現(xiàn)孔的可制造性。41、如權(quán)利要求39所述的方法，其中所述選擇步驟包括考慮所述對象平面上所述帶電粒子束中的電流密度。42、如權(quán)利要求39所述的方法，其中所述選擇步驟包括考慮所述對象平面上所述帶電粒子束中電流密度的分布。43、如權(quán)利要求39所述的方法，其中所述選擇步驟包括考慮由于帶電粒子轟擊造成的所述可實現(xiàn)孔的發(fā)熱。全文摘要本發(fā)明提供了一種帶電粒子射束平版印刷系統(tǒng)和/或方法，包括用于無需多個射束成形孔就可生成高電流密度成形射束(222)的構(gòu)圖射束定義孔(212)、用于將帶電粒子束(222)聚焦到晶片(221)上的透鏡(205、216)，及用于無需電子源(201)與晶片(221)之間的中間跨接結(jié)構(gòu)就可以偏轉(zhuǎn)帶電粒子束(222)的消隱偏轉(zhuǎn)器(277、278)。文檔編號H01J37/302GK101443877SQ200680054644公開日2009年5月27日申請日期2006年3月27日優(yōu)先權(quán)日2006年3月27日發(fā)明者N·W·帕克申請人:多束系統(tǒng)公司;東京毅力科創(chuàng)株式會社