專利名稱：帶電粒子束光刻系統(tǒng)以及目標(biāo)定位裝置的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種帶電粒子束曝光系統(tǒng)，諸如用于無掩膜圖像投影的光刻系統(tǒng)、掃描和非掃描電鏡等等。
帶電粒子束光刻系統(tǒng)(例如，電子束無掩膜光刻系統(tǒng))是公知的，并且與傳統(tǒng)的基于掩膜的光刻系統(tǒng)相比，由于不必改變和安裝掩?；驑?biāo)線，因而具有符合制作要求的優(yōu)勢。 作為替代，用于集成電路的制造的待投影的圖像被存儲在控制該無掩膜曝光系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)的存儲器中。
已知的帶電粒子束曝光系統(tǒng)通常包括位于真空室內(nèi)的帶電粒子柱。該帶電粒子柱包括帶電離子源，帶電離子源包括帶電粒子提取裝置和靜電透鏡結(jié)構(gòu)，該靜電透鏡結(jié)構(gòu)用于將一個(gè)或多個(gè)帶電粒子束聚焦在目標(biāo)(例如晶片)上以及在目標(biāo)上偏轉(zhuǎn)。此外，該帶電粒子柱包括調(diào)制裝置，用于根據(jù)待投影的圖像是否要求在特定位置處曝光來調(diào)制該一個(gè)或多個(gè)帶電粒子束。
在這樣的投影過程中，通過支撐目標(biāo)的工作臺，目標(biāo)被相對于所述帶電粒子柱的投影區(qū)域進(jìn)行導(dǎo)引。對于這種新型的無掩膜光刻，幾乎還沒有設(shè)計(jì)出合適的工作臺，至少還沒有應(yīng)用到商業(yè)上。已知的工作臺，就能適應(yīng)于無掩膜光刻而言，大多數(shù)至少從例如大小、 成本以及真空兼容性的方面來說是不合適的。
同樣，在這種系統(tǒng)中，通常也不希望如通常出現(xiàn)在致動器(尤其是電磁致動器)處的電磁散射場(electromagnetic dispersion field)，因?yàn)榇艌龅碾娏髦械娜魏巫兓伎赡苡绊憥щ娏Ｗ邮奈恢?。已知通過將電磁致動器設(shè)置在遠(yuǎn)離目標(biāo)支承表面的位置并在電磁致動器中提供多重屏蔽，能夠減小由電磁致動器引起的電磁場中的波動。
本發(fā)明的目的在于提供一種包括被最優(yōu)化用于目標(biāo)的帶電粒子束曝光的目標(biāo)定位裝置的帶電粒子束光刻系統(tǒng)以及使用這種目標(biāo)定位裝置的操作方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供一種帶電粒子束光刻系統(tǒng)，包括 帶電粒子光柱，設(shè)置在真空室內(nèi)，用于將帶電粒子束投影到目標(biāo)上，其中該柱包括偏轉(zhuǎn)裝置，用于使帶電粒子束在偏轉(zhuǎn)方向上偏轉(zhuǎn)； 目標(biāo)定位裝置，包括用以承載目標(biāo)的承載件、以及用于承載并沿第一方向移動該承載件的工作臺，其中，該第一方向不同于偏轉(zhuǎn)方向，并且其中，該目標(biāo)定位裝置包括第一致動器，用于使工作臺在第一方向上相對于該帶電粒子光柱移動； 其中，承載件可移動地設(shè)置在工作臺上，并且其中，該目標(biāo)定位裝置包括保持裝置，用于相對于工作臺保持承載件。
在根據(jù)本發(fā)明的光刻系統(tǒng)中的目標(biāo)的曝光過程中，通過啟動該第一致動器，使目標(biāo)相對于該一個(gè)或多個(gè)帶電粒子束在第一方向移動，并且與此同時(shí)，啟動光柱中的偏轉(zhuǎn)裝置以使該一個(gè)或多個(gè)帶電粒子束在偏轉(zhuǎn)方向上偏轉(zhuǎn)。通過這樣的曝光，能使目標(biāo)的細(xì)長區(qū)域被曝光以將待投影的圖像投影在此區(qū)域。該細(xì)長區(qū)域的長度取決于工作臺的移動范圍，細(xì)長區(qū)域的寬度取決于偏轉(zhuǎn)的范圍。在該細(xì)長區(qū)域的照射過程中，位于承載件頂部上的目標(biāo)基本被保持在相同的位置上。在細(xì)長區(qū)域的照射完成后，可移動承載件及其頂部上的目標(biāo)，以使新的區(qū)域能夠暴露于帶電粒子束。為了保持承載件相對于工作臺的位置，至少沿著偏轉(zhuǎn)方向，至少在投影過程中，本發(fā)明的目標(biāo)定位裝置包括用于相對于工作臺保持承載件的保持裝置。該保持裝置能穩(wěn)定地保持工作臺，特別是在工作臺沿第一方向移動的過程中。
優(yōu)選地，保持裝置被設(shè)置成使得當(dāng)工作臺被保持時(shí)，沒有或至少具有最少的漏磁場和/或漏電場、以及/或這些場的波動。在這種情況下，沒有帶電粒子束的軌跡的干擾和 /或干涉，并因此也就沒有帶電粒子束的位置的干擾和/或干涉。
在一個(gè)實(shí)施例中，承載件可沿著第二方向移動，其中，所述第二方向不同于所述第一方向，優(yōu)選地，其中，所述第二方向基本上與偏轉(zhuǎn)方向相同。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述第二方向基本上垂直于第一方向，從而提供正交的目標(biāo)定位。
在一個(gè)實(shí)施例中，工作臺為第一工作臺，并且其中，目標(biāo)定位裝置包括位于承載件與第一工作臺之間的第二工作臺，其中，該第二工作臺被設(shè)置用于使承載件在第二方向上移動，并且其中，該保持裝置被設(shè)置用于保持或阻止第二工作臺的運(yùn)動。
在第一實(shí)施例中，保持裝置包括用于使承載件在第二方向上移動的壓電電動機(jī)。 至少在投影過程中，壓電電動機(jī)(特別是諧振壓電電動機(jī))能夠提供使承載件在第二方向上移動的驅(qū)動動作和保持承載件相對于工作臺的位置的保持動作。壓電電動機(jī)優(yōu)選地被設(shè)置為第二工作臺的致動器。在根據(jù)本發(fā)明的光刻系統(tǒng)中使用這種壓電電動機(jī)，至少在保持動作過程中，該電動機(jī)不需要與帶電粒子光柱屏蔽?？蓪⑦@種壓電電動機(jī)設(shè)置成靠近承載件和其頂部上的目標(biāo)，這可以增強(qiáng)承載件相對于工作臺的定位的精確性。此外，可將這種壓電電動機(jī)設(shè)置在屏蔽裝置中，以至少部分地屏蔽帶電粒子光柱不受周圍的磁場和/或電場的影響。
在一個(gè)實(shí)施例中，承載件插設(shè)和/或被限制在兩個(gè)相對的壓電電動機(jī)之間。在這種情況下，由其中一個(gè)壓電電動機(jī)施加在承載件上的任何力或動量可至少部分地被兩個(gè)相對的壓電電動機(jī)中的另一個(gè)施加的力或動量抵消。這提供承載件在目標(biāo)曝光期間的高度精確和穩(wěn)定的保持，和/或承載件沿偏轉(zhuǎn)方向例如在連續(xù)的曝光之間的高度精確和穩(wěn)定的移動。
在第二實(shí)施例中，保持裝置包括可伸展和可收縮的夾緊裝置，該夾緊裝置可被放置為，在伸展位置中用于相對于工作臺夾緊并因此保持承載件，并且，在收縮位置中用于相對于工作臺釋放承載件并允許承載件相對于工作臺移動。這些夾緊裝置可提供承載件與工作臺之間的機(jī)械聯(lián)鎖。
在一個(gè)實(shí)施例中，保持裝置包括可釋放的(releasable)鎖定裝置，用于相對于工作臺鎖定承載件的位置，并用于在鎖定裝置被釋放時(shí)，允許承載件相對于工作臺移動。這些鎖定裝置可提供承載件與工作臺之間的機(jī)械聯(lián)鎖。
在一個(gè)實(shí)施例中，夾緊或鎖定裝置包括壓電元件。這種壓電元件可由電信號驅(qū)動并且非常適用于光刻系統(tǒng)通常要求的超潔凈和真空的環(huán)境中。
在一個(gè)實(shí)施例中，目標(biāo)定位裝置包括第二致動器，優(yōu)選地與夾緊裝置或鎖定裝置分離，用于使承載件在第二方向上移動。在該實(shí)施例中，當(dāng)承載件相對于工作臺的位置被保持裝置保持時(shí)，不需要來自該第二致動器的保持動量(holding momentum)。當(dāng)承載件被保持時(shí)，至少在圖像投影期間，可關(guān)閉第二致動器以進(jìn)一步減小任何磁場和/或電場。
在一個(gè)實(shí)施例中，第二致動器被設(shè)置用于，至少在第二致動器被關(guān)閉時(shí)，減小和/ 或最小化第二致動器外部的漏磁場和/或漏電場，例如，電磁散射場。
為了減小磁場和/或電場的泄漏，所述第二致動器可設(shè)置有屏蔽裝置，用于至少部分地屏蔽第二致動器外部的磁場和/或電場的泄漏。
可替換地或者附加地，在一個(gè)實(shí)施例中，第二致動器包括感應(yīng)馬達(dá)。在一個(gè)實(shí)施例中，該感應(yīng)馬達(dá)包括非鐵磁材料的芯。在一個(gè)實(shí)施例中。該非鐵磁材料包括鋁。這種致動器基本上不受任何磁性材料的影響，因此，至少在致動器關(guān)閉時(shí)，不會在其外部出現(xiàn)漏磁場和 /或漏電場。在根據(jù)本發(fā)明的光刻系統(tǒng)中使用這樣的第二致動器，該第二致動器不需要與帶電粒子光柱屏蔽。這樣的第二致動器可被設(shè)置成靠近承載件以及承載件頂部上的目標(biāo)，這可以增強(qiáng)承載件相對于工作臺的定位的精確性。此外，這樣的第二致動器可被設(shè)置在屏蔽裝置內(nèi)，以至少部分地屏蔽帶電粒子光柱不受周圍的磁場和/或電場的影響。
相反，在帶電粒子束投影到目標(biāo)上的期間被驅(qū)動的第一致動器優(yōu)選地設(shè)置在光柱屏蔽裝置外部，該光柱屏蔽裝置可被設(shè)置用于至少部分地屏蔽帶電粒子光柱不受周圍的磁場和/或電場的影響?？商娲鼗蛘吡硗?，第一致動器可被設(shè)置在遠(yuǎn)離工作臺一定距離處。 在一個(gè)實(shí)施例中，目標(biāo)定位裝置被設(shè)置在真空室中，其中，第一致動器被放置在第一真空室外部。在一個(gè)實(shí)施例中，光屏蔽裝置被設(shè)置為所述第一真空室的襯層或者與所述第一真空室的壁一體形成。
在一個(gè)實(shí)施例中，目標(biāo)定位裝置包括接合裝置，用于將承載件可釋放地接合至第二致動器。由于這些接合裝置，例如當(dāng)?shù)诙聞悠魈幱谙鄬τ诠ぷ髋_的保持位置時(shí)，承載件可與第二致動器分開。在這種情況下，來自第二致動器的任何動量都不會傳遞給承載件。 更重要的是，在該實(shí)施例中，可使用被設(shè)置用于提供承載件相對于工作臺的短且優(yōu)選地精確的行程(stroke)的第二致動器。實(shí)質(zhì)上，上述保持裝置和接合裝置的組合提供了使用短行程的第二致動器的可能性。為了使承載件相對于工作臺移動，可使用包括以下步驟的方法 a.啟動接合裝置并且優(yōu)選地使保持裝置無效(deacticate)； b.啟動第二致動器以使承載件在第二方向上移動； c.使第二致動器無效并且優(yōu)選地啟動保持裝置； d.使接合裝置無效；以及 e.啟動第二致動器以使第二致動器，特別是其驅(qū)動件沿第二方向向后返回。為了建立在第二方向上的更進(jìn)一步的步驟，再次啟動接合裝置并使保持裝置無效，并重復(fù)該進(jìn)一步的上述步驟。
在一個(gè)實(shí)施例中，接合裝置包括壓電元件。在一個(gè)實(shí)施例中，所述壓電元件被設(shè)置用于在所述壓電元件的伸展位置將承載件接合至第二致動器，并用于在所述壓電元件的收縮位置使承載件與致動器脫離接合。在一個(gè)實(shí)施例中，所述壓電元件被設(shè)置成使得至少當(dāng)承載件接合至第二致動器時(shí)，該承載件位于所述第二致動器的頂部。
根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供用于如上所述的帶電粒子束光刻系統(tǒng)的目標(biāo)定位裝置。
根據(jù)第三方面，本發(fā)明提供了將圖像投影到如上所述的帶電粒子束光刻系統(tǒng)中的目標(biāo)區(qū)域上的方法，具體地，其中，該方法包括以下步驟 i.啟動保持裝置； 使用以下步驟的組合，將至少一部分圖像投影到該區(qū)域的至少一部分上啟動第一致動器以使目標(biāo)在第一方向上移動，啟動帶電粒子光柱以將帶電粒子束投射到目標(biāo)上，以及啟動偏轉(zhuǎn)裝置以使帶電粒子束在偏轉(zhuǎn)方向上偏轉(zhuǎn)； iii.將帶電粒子光束移動到區(qū)域外部和/或使帶電粒子光柱無效；以及 iv.使保持裝置無效，以使承載件在第二方向移動。
根據(jù)第四方面，本發(fā)明涉及將圖像投影到如上述的帶電粒子束光刻系統(tǒng)中的目標(biāo)區(qū)域上的方法，具體地，其中，目標(biāo)定位裝置包括用于使工作臺相對于帶電粒子光柱在第一方向移動的第一致動器，并且其中，目標(biāo)定位裝置包括用于使承載件在第二方向移動的壓電電動機(jī)，其中，該方法包括以下步驟 i.控制壓電電動機(jī)以保持承載件的位置，防止其在第二方向上移動； 使用以下步驟的組合，將至少一部分圖像投影到該區(qū)域的至少一部分上啟動第一致動器以使目標(biāo)在第一方向移動，啟動帶電粒子光柱以將帶電粒子束投射到目標(biāo)上， 以及啟動偏轉(zhuǎn)裝置以使帶電粒子束在偏轉(zhuǎn)方向上偏轉(zhuǎn)； iii.將帶電粒子光束移動到區(qū)域外和/或使帶電粒子光柱無效；以及 iv.控制壓電電動機(jī)以使承載件在第二方向上移動。
根據(jù)第五方面，本發(fā)明涉及將圖像投影到如上述的帶電粒子束光刻系統(tǒng)中的目標(biāo)的區(qū)域上的方法，具體地，其中，目標(biāo)定位裝置包括用于使工作臺相對于帶電粒子光柱在第一方向移動的第一致動器，并且其中，該目標(biāo)定位裝置包括用于使承載件在第二方向上移動的第二致動器，其中，該方法包括以下步驟 i.使第二致動器無效并啟動保持裝置，以保持承載件的位置，防止其在第二方向上移動； 使用以下步驟的組合，將至少一部分圖像投影在該區(qū)域的至少一部分上啟動第一致動器以使目標(biāo)在第一方向上移動，啟動帶電粒子光柱以將帶電粒子束投射在目標(biāo)上，以及啟動偏轉(zhuǎn)裝置以使帶電粒子束在偏轉(zhuǎn)方向上偏轉(zhuǎn)； iii.將帶電粒子光束移動到區(qū)域外部和/或使帶電粒子光柱無效；以及 iv.使保持裝置無效并啟動第二致動器，以使承載件在第二方向上移動。
在一個(gè)實(shí)施例中，上述方法進(jìn)一步包括以下步驟 v.使承載件在第二方向上移動一段距離，該段距離等于或者小于帶電粒子束通過偏轉(zhuǎn)裝置在第二方向上偏轉(zhuǎn)的范圍。
在一個(gè)實(shí)施例中，上述方法中的步驟i、ii、iii、iv以及ν重復(fù)進(jìn)行，優(yōu)選為連續(xù)地重復(fù)。
在上述方法的一個(gè)實(shí)施例中，通過防止帶電粒子束到達(dá)目標(biāo)而使帶電粒子光柱無效。在上述方法的一個(gè)實(shí)施例中，通過關(guān)閉柱的帶電粒子源或者通過將帶電粒子源的陰極切換到更高的正電位以及帶電粒子源的陽極，使每個(gè)所述粒子光柱無效，其中，所述帶電粒子源優(yōu)選為電子源。
在任何可能的情況下，在說明書中描述和示出的各個(gè)方面和特征能被單獨(dú)實(shí)施。 這些單獨(dú)的方面，特別是在所附的獨(dú)立權(quán)利要求中描述的方面和特征，可作為分案申請的主題。


將在附圖中示出的示例性實(shí)施例的基礎(chǔ)上說明本發(fā)明，附圖中 圖1為帶電粒子光刻系統(tǒng)的示意圖； 圖2為根據(jù)本發(fā)明的目標(biāo)定位裝置的XY工作臺的第一示例性實(shí)施例的平面示意圖； 圖3為沿圖2中的I-I線的橫截面的示意圖； 圖4A和圖4B示意性地示出了 XY工作臺在第一方向或者X方向的位移； 圖5A-圖5E示意性地示出了 XY工作臺在第二方向或者Y方向的位移； 圖6示意性地示出了 XY工作臺在X方向的位移期間的橫截面； 圖7示意性地示出了 XY工作臺在Y方向的位移期間的橫截面； 圖8示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的目標(biāo)定位裝置的XY工作臺的第二示意性實(shí)施例； 圖9示意性地示出了圖8的XY工作臺的分解圖； 圖IOA和圖IOB示出了圖8的Y工作臺的示意性平面示意圖；以及 圖11示意性地示出了沿圖IOA中的A-A線的橫截面。
具體實(shí)施例方式圖1示意性地示出了用于帶電粒子束光刻的系統(tǒng)1，其使用大量的平行帶電粒子束(被稱為CP束)。在本實(shí)例中，帶電粒子束為電子束。這種CP束2中的一個(gè)在圖1中示出O 所有的cp束都通過調(diào)制器以已知的方式分別進(jìn)行控制，從而能夠在目標(biāo)3(在本例中為晶片)上寫入(write)期望的圖案。與通常使用的光學(xué)系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)的主要優(yōu)勢在于，非常小的結(jié)構(gòu)的寫入并且不需要昂貴的掩膜。后者極大地減少了一次生產(chǎn)量的投資成本(start-up cost)，使得本發(fā)明的系統(tǒng)在樣機(jī)和中容量產(chǎn)品方面具有很大的優(yōu)勢。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)由三個(gè)主要的子系統(tǒng)組成，即數(shù)據(jù)路徑子系統(tǒng)(未在圖1中示出)、帶電粒子光柱4 (例如電子光柱)以及目標(biāo)定位裝置5。
帶電粒子光柱4產(chǎn)生大量的主要地平行的聚焦cp束2，這些cp束產(chǎn)生自柱4的底部。每個(gè)cp束由所述數(shù)據(jù)路徑控制。以已知的方式，該cp束被“打開”和“關(guān)閉”，并且cp 束的位置根據(jù)數(shù)據(jù)在小范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。在帶電粒子光柱的最后部分中，實(shí)際上在投影透鏡41處，CP束2基本上橫向于目標(biāo)或晶片模塊51運(yùn)動的第一方向X被來回偏轉(zhuǎn)，從而能夠在目標(biāo)3上寫入特征(可替換地為標(biāo)示的結(jié)構(gòu))。
由于cp束2的性質(zhì)，它們的軌跡可能被磁場和/或電場改變。在帶電粒子光柱4 中，這用來控制cp束2以及將cp束2投射到目標(biāo)3上。為了屏蔽帶電粒子光柱4不受周圍的磁場和/或電場(其可能擾亂cp束2的軌跡并因此導(dǎo)致偏離cp束2在目標(biāo)3上的期望位置)的影響，帶電粒子光柱4至少設(shè)置有包括一層或多層金屬的屏蔽件6。在圖1 所述的實(shí)例中，目標(biāo)定位裝置5也設(shè)置在屏蔽件6中。該屏蔽件6以便利的方式設(shè)置為用于帶電粒子光柱4的真空室和目標(biāo)定位裝置5的真空室的內(nèi)襯。這樣的屏蔽件被設(shè)置為相當(dāng)大程度地減弱地磁場。在所述的布置中，減弱了大約1000的系數(shù)。
目標(biāo)定位裝置5將目標(biāo)3放置在帶電粒子光柱4的焦平面上并在下面移動該目標(biāo) 3。目標(biāo)定位裝置5包括用于保持目標(biāo)的目標(biāo)模塊51和用于使目標(biāo)通過工作臺(在本文中進(jìn)一步為X工作臺5 在第一 X方向上以及通過承載件(在本文中進(jìn)一步為Y工作臺54) 在第二 Y方向移動的工作臺組件。在該示例性實(shí)施例中，X方向基本上垂直于Y方向，并且 X方向和Y方向形成基本上垂直于帶電粒子光柱4的平面。
如上討論的，在圖案的寫入過程中，cp束2被橫向于X方向來回偏轉(zhuǎn)，并且通過使用第一致動器53來移動χ工作臺52，在下面沿著X方向移動目標(biāo)3。這種掃描產(chǎn)生這樣的寫入路徑，其具有由cp束2在偏轉(zhuǎn)方向上的偏轉(zhuǎn)范圍決定的寬度，并具有由χ工作臺52的移動長度決定的長度。特別地，寫入路徑的長度可在整個(gè)目標(biāo)3區(qū)域上延伸。
在每個(gè)寫入路徑的寫入過程中，實(shí)質(zhì)上只有第一致動器需要被驅(qū)動。為了在寫入圖案的過程中屏蔽帶電粒子光柱4不受來自第一致動器53的磁場和/或電場的影響，將第一致動器53設(shè)置在屏蔽件6外部。因此，用于光柱4的屏蔽裝置6也可用來屏蔽帶電粒子光柱4不受來自第一致動器53的磁場和/或電場的影響。
在圖1所示的示例性實(shí)施例中，第一致動器53設(shè)置在目標(biāo)定位裝置5的真空室50 內(nèi)部?？商鎿Q地，可將第一致動器53設(shè)置在目標(biāo)定位裝置5的真空室50外部。
此外，第一致動器53和工作臺52都相對于彼此剛性地連接。在圖1所示的實(shí)例中，第一致動器53和工作臺52都剛性地連接至基板503。這種剛性連接確保維持致動器或者馬達(dá)53相對于工作臺52的合適的對準(zhǔn)。在一個(gè)實(shí)施例中，基板503被設(shè)置為提供非常堅(jiān)硬的結(jié)構(gòu)，優(yōu)選地具有低熱膨脹系數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，基板503包括花崗石板或者花崗石臺面。
在寫入路徑的寫入過程中，當(dāng)cp束2被投射到目標(biāo)3上時(shí)，實(shí)質(zhì)上只有第一致動器53被驅(qū)動(可能除非為了在基本上垂直于XY平面的Z方向上進(jìn)行小的校正)。在不同于寫入過程的任何其他運(yùn)動中，允許磁場和/或電場以及其中的波動。因此用于使目標(biāo)定位裝置5在Y和/或Z方向上移動的致動器被設(shè)置在用于光柱4的屏蔽件6內(nèi)部。
當(dāng)沿著Y方向移動目標(biāo)3時(shí)，例如，為了在已寫入前一個(gè)寫入路徑之后，使目標(biāo)3 朝著下一個(gè)寫入路徑移動，可防止cp束2達(dá)到目標(biāo)3 (例如通過關(guān)閉cp束幻，以及/或可使目標(biāo)3移動到這樣的位置cp束2位于目標(biāo)3上待被cp束2照射的區(qū)域外部。在沿Y方向的該運(yùn)動中，允許磁場和/或電場以及其中波動。
例如，可在X方向上移動目標(biāo)定位裝置5，以使cp束2落在光束傳感器7上(如圖 1所示)，該光束傳感器被設(shè)置在靠近目標(biāo)工作臺51的χ工作臺52上。在沿Y方向的運(yùn)動過程中，光束傳感器7可用來在寫入下一個(gè)寫入路徑之前測量cp束2的特性特征。
目標(biāo)定位裝置5的示例性實(shí)施例在圖2和圖3中更詳細(xì)地示出。在該實(shí)施例中， 目標(biāo)定位裝置5包括支架55，該支架具有在X方向上延伸的兩個(gè)線性支承件56。目標(biāo)定位裝置5的重心高度57位于穿過支承件56的平面中。
支承件56支撐χ工作臺52并允許χ工作臺52沿X方向平滑移動。為了驅(qū)動χ 工作臺52，提供兩個(gè)第一或者χ致動器53。這些χ致動器53被設(shè)置在屏蔽件6外部。每個(gè)χ致動器53包括延伸通過屏蔽件6并連接至χ工作臺52的推拉桿58。如圖3所示，應(yīng)用的點(diǎn)，即，χ致動器53通過推拉桿58向χ工作臺52施力的位置，位于目標(biāo)定位裝置5的重心高度57處。
在χ工作臺52的頂部上設(shè)置有y工作臺M。該y工作臺M包括短行程致動器 59，下面將更詳細(xì)地描述該短行程致動器。
在y工作臺M的頂部上設(shè)置有目標(biāo)模塊51。該目標(biāo)模塊51可設(shè)置有具有六個(gè)自由度的短行程工作臺，在短行程工作臺的頂部上設(shè)置用于保持目標(biāo)的目標(biāo)工作臺。
如圖4A和圖4B所示，在第一致動器53的作用下，通過伸展或者收縮推拉桿58，可使目標(biāo)模塊51沿著X方向運(yùn)動。
圖5A-5E示意性示出了 y工作臺M的短行程致動器的運(yùn)行過程。圖6和圖7示意性地示出了 y工作臺沿圖5A-圖5E中的II-II線的橫截面。在這些圖中，已啟動的壓電元件用陰影或者陰影線區(qū)域示出。
當(dāng)驅(qū)動χ工作臺52以執(zhí)行圖案的寫入時(shí)，y工作臺M上的目標(biāo)模塊51的位置被固定并被保持。為了保持y工作臺討上的目標(biāo)模塊51在Y方向相對于X工作臺52的位置，該y工作臺M設(shè)有第一壓電元件Ml，該第一壓電元件可被設(shè)置在如圖6和圖5A所示的保持位置中，其中，壓電元件541將y工作臺M夾緊在χ工作臺52的側(cè)壁521之間。為了提供在Z方向上的正確位置，y工作臺M設(shè)置有第二壓電元件M2，該第二壓電元件可被設(shè)置在如圖6和圖5A所示的支撐位置中，在該位置中，壓電元件542位于χ工作臺52上。
為了在Y方向上移動y工作臺M，第一壓電元件541被設(shè)置在如圖7和圖5B所示的釋放位置中，在該位置中，壓電元件541被收回并且未在χ工作臺52的側(cè)壁521上提供夾緊力。此外，y工作臺M設(shè)置有第三壓電元件543，該第三壓電元件可設(shè)置在如圖7和圖 5B所示的支撐位置中，在該位置中，壓電元件M3以及由此y工作臺M位于短行程致動器 59上，并且y工作臺M通過接合裝置543接合至致動器59。注意到在如圖6和圖5A所示的保持或鎖定位置中，該第三壓電元件543被收回并且y工作臺M未由短行程致動器59 支撐。
當(dāng)y工作臺M如圖5B所示位于短行程致動器59上時(shí)，致動器59可在Y方向上形成短行程，如圖5C所示。在這段行程中，致動器因此使y工作臺M上的目標(biāo)模塊51沿 Y方向移動。
在使y工作臺M在Y方向上移動期望距離Y+后，第二壓電元件542被伸展，第三壓電元件543被收回，而y工作臺M現(xiàn)在通過第二壓電元件543被χ工作臺52支撐，并且不受短行程致動器59的影響。隨后第一壓電元件541被設(shè)置在保持位置中，在該保持位置中，壓電元件541將y工作臺M夾緊在χ工作臺52的側(cè)壁521之間，如圖5D所示。
隨后，短行程致動器59可通過向后移動距離Y-返回到它的初始位置，這得到了與圖5A所示的用于短行程致動器同樣的情況。
通過重復(fù)該程序，可沿著Y方向逐步移動y工作臺M。當(dāng)短行程致動器59如圖 5A所示的初始處于左手側(cè)時(shí)，可將y工作臺M逐步移動到右側(cè)。當(dāng)短行程致動器59如圖 5D所示初始處于右手側(cè)時(shí)，可將y工作臺M逐步移動到左側(cè)。
在如圖8所示的第二示例性實(shí)施例中，XY工作臺包括兩個(gè)X工作臺基座86，二者都設(shè)置在共同的基板85的頂部上。每個(gè)X工作臺基座86承載有X工作臺架861。該X工作臺架861設(shè)置有撓性件(f lextures) 862 (見圖9)，用于將Y粱84連接至X工作臺架861。 該Y梁84跨過(bridge)X工作臺之間的空間并且設(shè)置有用于連接至撓性件862的連接件(interface member)842。
Y梁包括具有Y架844或用于承載目標(biāo)模塊(未示出)的承載件的Y工作臺。具體地，在使用中，目標(biāo)被設(shè)置在目標(biāo)模塊頂部上，并且目標(biāo)模塊通過連接板81設(shè)置在Y工作臺的頂部上。該Y架844或者承載件設(shè)置有連接銷843，如圖IOB所示，此處，連接板81被移除。
具體地，連接銷843可提供動態(tài)安裝，以將目標(biāo)模塊精確地定位在承載件或者Y架 844上。當(dāng)自由度(自由運(yùn)動的軸)的數(shù)量以及應(yīng)用于安裝的物理限制的數(shù)量合計(jì)為6時(shí)， 則稱安裝是動態(tài)的。因此，連接板81的面向Y架844的側(cè)面設(shè)置有“錐形的、凹槽的、以及平的”的安裝部，如圖IOA示意性示出的，其中，連接銷843通過彈性件或彈簧811分別被保持在凹槽和圓錐內(nèi)。
如圖11的橫截面所示，Y粱84提供用于兩個(gè)平行設(shè)置的線性工作臺845、846的共同基板。這些工作臺845、846的架被預(yù)加應(yīng)力并提供了結(jié)構(gòu)所需的的剛度。
在該實(shí)施例中，為了吸收工作臺845、846和/或Y架844的任何熱膨脹，Y架844 一方面通過剛性連接件847剛性地連接至第一工作臺846的架，另一方面通過撓性件848 連接至第二工作臺845的架。
此外，至少其中一個(gè)工作臺845、846(在該實(shí)施例中使用第二工作臺845)設(shè)置有標(biāo)尺96，該標(biāo)尺與直線式編碼器頭(linear encoder head)協(xié)同作用能提供Y架在第二或 Y方向上的位置信息。
在該實(shí)施例中，Y粱84的沿著Y方向延伸的兩個(gè)相對的側(cè)面設(shè)置有壓電電動機(jī) 91、91'，它們都具有由壓電元件驅(qū)動的延伸件92、92'。延伸件92、92'可作用于臨近的陶瓷驅(qū)動板93、93'上，該陶瓷驅(qū)動板設(shè)置在Y架844的相對的側(cè)面上，一方面，用于保持 Y架844相對于Y粱84的位置，另一方面，用于沿著Y粱的工作臺845、846移動Y架844。 在該示例性實(shí)施例中，Y架844或承載件插設(shè)并且保持在兩個(gè)相對的壓電電動機(jī)91、91'之間。
應(yīng)當(dāng)理解，上面的描述被包含在內(nèi)以說明優(yōu)選實(shí)施例的操作，并且并非旨在限制本發(fā)明的范圍。從上面的討論來看，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，多種變型都是明顯的，這些變型也包含在本發(fā)明的本質(zhì)和范圍內(nèi)。
例如，代替采用壓電元件，其他致動器也可用來將承載件夾緊進(jìn)而保持至工作臺。 這樣的替代性致動器可包括氣動的、液壓的或者其他類型的機(jī)械致動器。
根據(jù)本發(fā)明的具有保持裝置的目標(biāo)定位裝置因此能被合適地設(shè)置成使可能擾亂帶電粒子束的軌跡的磁場的電流變化最小化，并因此被設(shè)置成最優(yōu)化應(yīng)用于帶電粒子曝光系統(tǒng)中的目標(biāo)定位裝置，該帶電粒子曝光系統(tǒng)例如用于無掩模圖像投影的光刻系統(tǒng)，特別是多束帶電粒子曝光系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種帶電粒子束光刻系統(tǒng)，包括帶電粒子光柱，設(shè)置在真空室中，用于將帶電粒子束投射到目標(biāo)上，其中，所述柱包括用于使所述帶電粒子束在偏轉(zhuǎn)方向上偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)裝置，目標(biāo)定位裝置，包括用于承載所述目標(biāo)的承載件、以及用于承載并沿第一方向移動所述承載件的工作臺，其中，所述第一方向不同于所述偏轉(zhuǎn)方向，其中，所述目標(biāo)定位裝置包括用于使所述工作臺在所述第一方向上相對于所述帶電粒子光柱移動的第一致動器，其中，所述承載件可移動地設(shè)置在所述工作臺上，并且其中，所述目標(biāo)定位裝置包括用于將所述承載件相對于所述工作臺保持在第一相對位置中的保持裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電粒子束光刻系統(tǒng)，其中，所述承載件沿著第二方向可移動，其中，所述第二方向基本上與所述偏轉(zhuǎn)方向相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶電粒子束光刻系統(tǒng)，其中，所述保持裝置被設(shè)置用于至少在所述承載件被保持至所述工作臺時(shí)，至少最小化漏磁場和/或漏電場以及/或這些場的波動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的帶電粒子束光刻系統(tǒng)，其中，所述保持裝置包括可伸展和可收縮的夾緊裝置，所述夾緊裝置能被設(shè)置成，在伸展位置中用于相對于所述工作臺夾緊并保持所述承載件，并且在收縮位置中用于相對于所述工作臺釋放所述承載件并允許所述承載件相對于所述工作臺移動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶電粒子束光刻系統(tǒng)，其中，所述夾緊裝置包括壓電元件。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶電粒子束光刻系統(tǒng)，其中，所述保持裝置包括用于在所述第二方向上移動所述承載件的壓電電動機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的帶電粒子束光刻系統(tǒng)，所述承載件被插設(shè)和/或被限制在兩個(gè)相對的壓電電動機(jī)之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的帶電粒子束光刻系統(tǒng)，其中，所述目標(biāo)定位裝置包括用于在所述第二方向上移動所述承載件的第二致動器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的帶電粒子束光刻系統(tǒng)，其中，所述第二致動器被設(shè)置用于至少在所述第二致動器關(guān)閉時(shí)，最小化所述第二致動器外部的漏磁場和/或漏電場，例如電磁散射場。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的帶電粒子束光刻系統(tǒng)，其中，所述第二致動器包括感應(yīng)馬達(dá)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的帶電粒子束光刻系統(tǒng)，其中，所述感應(yīng)馬達(dá)包括非鐵磁材料的芯。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11中任一項(xiàng)所述的帶電粒子束光刻系統(tǒng)，其中，所述目標(biāo)定位裝置包括用于將所述承載件可釋放地接合至所述第二致動器的接合裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的帶電粒子束光刻系統(tǒng)，其中，所述接合裝置被設(shè)置用于至少在所述承載件未接合至所述第二致動器時(shí)，至少最小化漏磁場和/或漏電場以及/或這些場的波動。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的帶電粒子束光刻系統(tǒng)，其中，所述接合裝置包括壓電元件。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶電粒子束光刻系統(tǒng)，進(jìn)一步包括光柱屏蔽裝置，用于至少部分地屏蔽所述帶電粒子光柱不受周圍的磁場和/或電場的影響。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的帶電粒子束光刻系統(tǒng)，其中，所述第一致動器設(shè)置在所述光柱屏蔽裝置外部，并且其中，所述保持裝置設(shè)置在所述屏蔽裝置內(nèi)部。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的帶電粒子束光刻系統(tǒng)，當(dāng)從屬于權(quán)利要求8時(shí)，其中，所述第二致動器設(shè)置在所述屏蔽裝置內(nèi)部。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的帶電粒子束光刻系統(tǒng)，其中，所述光柱屏蔽裝置被設(shè)置為所述真空室的襯層。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶電粒子束光刻系統(tǒng)，其中，所述第一致動器設(shè)置在所述真空室外部。
20.一種目標(biāo)定位裝置，所述目標(biāo)定位裝置用于根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶電粒子束光刻系統(tǒng)。
21.一種將圖像投影到根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的帶電粒子束光刻系統(tǒng)中的目標(biāo)的區(qū)域上的方法，所述方法包括以下步驟i.啟動所述保持裝置； 使用以下步驟的組合，將至少一部分圖像投影到所述區(qū)域的至少一部分上 啟動所述第一致動器以使所述目標(biāo)在所述第一方向上移動， 啟動所述帶電粒子光柱以將所述帶電粒子束投射到所述目標(biāo)上，以及啟動所述偏轉(zhuǎn)裝置以使所述帶電粒子束在偏轉(zhuǎn)方向上偏轉(zhuǎn)；iii.將所述帶電粒子光束移動到所述區(qū)域外部和/或使所述帶電粒子光柱無效；以及iv.使所述保持裝置無效以使所述承載件在所述第二方向上移動。
22.一種將圖像投影在根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶電粒子束光刻系統(tǒng)中的目標(biāo)的區(qū)域上的方法，當(dāng)從屬于權(quán)利要求6或7時(shí)，所述方法包括以下步驟i.控制所述壓電電動機(jī)以保持所述工作臺的位置，防止所述工作臺在所述第二方向上移動， 使用以下步驟的組合，將至少一部分圖像投影到所述區(qū)域的至少一部分上 啟動所述第一致動器以使所述目標(biāo)在所述第一方向上移動， 啟動所述帶電粒子光柱以將所述帶電粒子束投射到所述目標(biāo)上，以及啟動所述偏轉(zhuǎn)裝置以使所述帶電粒子束在偏轉(zhuǎn)方向上偏轉(zhuǎn)；iii.將所述帶電粒子光束移動到所述區(qū)域外部和/或使所述帶電粒子光柱無效；以及iv.控制所述壓電電動機(jī)以使所述承載件在所述第二方向上移動。
23.一種將圖像投影在根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶電粒子束光刻系統(tǒng)中的目標(biāo)的區(qū)域上的方法，當(dāng)從屬于權(quán)利要求8時(shí)，所述方法包括以下步驟i.使所述第二致動器無效并啟動所述保持裝置，以保持所述工作臺的位置，防止所述工作臺在所述第二方向上移動； 使用以下步驟的組合，將至少一部分圖像投影到所述區(qū)域的至少一部分上 啟動所述第一致動器以使所述目標(biāo)在所述第一方向上移動，啟動所述帶電粒子光柱以將所述帶電粒子束投射到所述目標(biāo)上，以及啟動所述偏轉(zhuǎn)裝置以使所述帶電粒子束在偏轉(zhuǎn)方向上偏轉(zhuǎn)；iii.將所述帶電粒子束移動到所述區(qū)域外部和/或使所述帶電粒子光柱無效；以及iv.使所述保持裝置無效并啟動所述第二致動器，以使所述承載件在所述第二方向上移動。
24.根據(jù)在前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶電粒子束光刻系統(tǒng)上進(jìn)行的權(quán)利要求23 所述的方法，當(dāng)從屬于權(quán)利要求12時(shí)，進(jìn)一步包括以下步驟a.啟動所述接合裝置；b.啟動所述第二致動器以使所述承載件在所述第二方向上移動；c.使所述第二致動器無效；d.使所述接合裝置無效；以及e.啟動所述第二致動器以使所述致動器，特別是其驅(qū)動件沿所述第二方向向后返回。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或M所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟v.使所述承載件在所述第二方向上移動一段距離，所述距離等于或者小于所述帶電粒子束通過所述偏轉(zhuǎn)裝置在所述第二方向上偏轉(zhuǎn)的范圍。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，重復(fù)進(jìn)行所述步驟i、ii、iii、iv以及ν。
27.根據(jù)權(quán)利要求2116中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在步驟iii中，通過防止所述帶電粒子束到達(dá)所述目標(biāo)使所述帶電粒子光柱無效。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，通過關(guān)閉所述柱的帶電離子源或者通過將所述帶電離子源的陰極切換到比所述帶電粒子源的陽極更高的正電位，使所述帶電粒子光柱無效。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶電粒子束光刻系統(tǒng)，包括帶電粒子光柱，設(shè)置在真空室內(nèi)，用于將帶電粒子束投射到目標(biāo)上，其中光柱包括偏轉(zhuǎn)裝置，用于使帶電粒子束在偏轉(zhuǎn)方向上偏轉(zhuǎn)；目標(biāo)定位裝置包括用于承載目標(biāo)的承載件，以及用于承載和沿第一方向移動承載件的工作臺，其中，第一方向不同于偏轉(zhuǎn)方向，其中，目標(biāo)定位裝置包括用于使工作臺在第一方向上相對于帶電粒子光柱移動的第一致動器，其中，承載件可移動地設(shè)置在工作臺上，并且其中，目標(biāo)定位裝置包括用于將承載件相對于工作臺保持在第一相對位置中的保持裝置。
文檔編號H01J37/20GK102187424SQ200980141280
公開日2011年9月14日 申請日期2009年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月18日
發(fā)明者杰里·佩斯特爾, 吉多·德布爾 申請人:邁普爾平版印刷Ip有限公司