專(zhuān)利名稱(chēng)：具有多束的帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，包括帶電粒子源，用于產(chǎn)生多個(gè)帶電粒子子束，帶電粒子光學(xué)器件，用于使來(lái)自帶電粒子源的帶電粒子子束指向目標(biāo)，該帶電粒子光學(xué)器件包括一個(gè)以上靜電透鏡陣列，各靜電透鏡陣列包括用于產(chǎn)生多個(gè)靜電子透鏡的兩個(gè)以上陣列電極，其中，各子透鏡被設(shè)置用于聚焦相應(yīng)的帶電粒子子束。這樣的系統(tǒng)例如被用在無(wú)掩膜帶電粒子束光刻部件中，用于將一個(gè)以上帶電粒子子束投射到目標(biāo)上，以將圖像或者圖案寫(xiě)到所述目標(biāo)上。
背景技術(shù)：
W02007/013802中所公開(kāi)的這樣的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例包括帶電粒子列，通過(guò)包括帶電粒子提取構(gòu)件的帶電粒子源在真空中操作；用于由提取的所述帶電粒子的發(fā)散光束產(chǎn)生多個(gè)平行子束的構(gòu)件；以及包括若干電極的多個(gè)靜電透鏡結(jié)構(gòu)。該靜電透鏡結(jié)構(gòu)除了聚焦子束以外還起其他作用。通過(guò)利用調(diào)制器陣列偏轉(zhuǎn)一個(gè)或者多個(gè)通常聚焦的帶電粒子束來(lái)實(shí)現(xiàn)子束消隱。該調(diào)制器陣列只偏轉(zhuǎn)一個(gè)以上粒子子束，所偏轉(zhuǎn)子束通過(guò)截捕陣列來(lái)截捕以防止粒子束或者多個(gè)子束到達(dá)諸如晶圓的目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)基于計(jì)算機(jī)的圖像圖案在目標(biāo)上的最終投射部分，作為所述目標(biāo)的所述成像處理的部分，在最后一組靜電透鏡處在所謂的寫(xiě)方向上偏轉(zhuǎn)非消隱子束。一方面，這樣的系統(tǒng)的帶電粒子光學(xué)器件包括所謂的微距透鏡用于聚焦發(fā)散光束或者子束的集合。另一方面，帶電粒子光學(xué)器件包括一個(gè)以上靜電透鏡陣列，各靜電透鏡陣列包括多個(gè)靜電子透鏡，其中，各子透鏡被設(shè)置用于聚焦相應(yīng)的帶電粒子子束。子透鏡(Ienslet) 實(shí)際上為小型透鏡(small lens)。區(qū)分子透鏡和小型透鏡的事實(shí)是子透鏡為子透鏡陣列一部分。子透鏡陣列由同一平面上的一組子透鏡組成。這樣的子透鏡陣列的各子透鏡通常具有相同的焦距。此外，帶電粒子光學(xué)器件可包括一個(gè)以上光束限定孔徑和/或孔徑陣列。成功曝光的復(fù)雜化在于帶電粒子光學(xué)器件的所有組件都需要高精度定位以將子束導(dǎo)向目標(biāo)上的期望位置。獲得高分辨率曝光的另一復(fù)雜化在于帶電粒子透鏡、磁性和/ 或靜電透鏡遭受像差尤其球面像差的事實(shí)。用于至少部分校正這樣的像差的已知透鏡結(jié)構(gòu)或者透鏡系統(tǒng)非常復(fù)雜。在這方面，非常期望能夠校正透鏡像差和/或校正子束的位置偏差。在投射期間，根據(jù)已知系統(tǒng)的原理，借助于可移動(dòng)支撐體，相對(duì)于帶電粒子柱的投射區(qū)域引導(dǎo)目標(biāo)，所述支撐體在除了子束的最終投射偏轉(zhuǎn)方向以外的方向上移動(dòng)， 通常橫向移動(dòng)。在該處理中，非常高的精度是最重要的，這意味著復(fù)雜并且昂貴的啟動(dòng) (actuation)和定位構(gòu)件。由于帶電粒子束焦深限制、待寫(xiě)圖案的小尺寸以及目標(biāo)自身的厚度變動(dòng)，目標(biāo)的相對(duì)定位對(duì)于目標(biāo)成功曝光至關(guān)重要，并且應(yīng)該在寬運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)非常精確地執(zhí)行。成功曝光另一復(fù)雜化在于雖然已知帶電粒子系統(tǒng)具有用于使用寫(xiě)方向上的偏轉(zhuǎn)和目標(biāo)支撐體的移動(dòng)來(lái)補(bǔ)償目標(biāo)XY平面上的誤差的構(gòu)件，但是不能使用所述偏轉(zhuǎn)和目標(biāo)支撐體的移動(dòng)來(lái)校正旋轉(zhuǎn)誤差。源自圍繞投射系統(tǒng)和目標(biāo)Z軸不對(duì)準(zhǔn)，實(shí)際上分別源自X和 Y方向上載物臺(tái)引導(dǎo)不夠精確的旋轉(zhuǎn)誤差最終導(dǎo)致位置誤差，其中，當(dāng)進(jìn)一步遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)中心發(fā)生投射時(shí)，所述效果增加，從而更進(jìn)一步增加目標(biāo)定位系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)誤差方面的精度要求。旋轉(zhuǎn)精度要求與目標(biāo)平面上精度要求相比通常為更高數(shù)量級(jí)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是改進(jìn)上述光刻系統(tǒng)，具體地，至少減輕所提到缺點(diǎn)中一部分的影響。本發(fā)明另一目的是提供帶電粒子光學(xué)器件，其具有用于至少部分校正子束位置小偏差和/或校正透鏡像差的構(gòu)件。本發(fā)明另一目的是提供通用系統(tǒng)，其具有校正光束和/或子束的偏差和/或像差的各種可能性。本發(fā)明另一目的是設(shè)計(jì)可至少組合這些可能性中一部分的系統(tǒng)。本發(fā)明另一目的是降低可移動(dòng)支撐體的精度要求。根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供一種帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，包括帶電粒子源，用于產(chǎn)生多個(gè)帶電粒子子束，帶電粒子光學(xué)器件，用于使來(lái)自帶電粒子源的帶電粒子子束指向目標(biāo)，其中，各帶電粒子子束限定子束中心線(xiàn)，所述帶電粒子光學(xué)器件包括一個(gè)以上靜電透鏡陣列，各靜電透鏡陣列包括用于產(chǎn)生多個(gè)靜電子透鏡的兩個(gè)以上陣列電極，其中，各子透鏡被設(shè)置用于聚焦相應(yīng)的帶電粒子子束，以及其中，各子透鏡限定子透鏡光軸，其中，至少一個(gè)所述一個(gè)以上靜電透鏡陣列包括一個(gè)以上偏軸靜電子透鏡，其中， 相應(yīng)的帶電粒子子束的子束中心線(xiàn)在距離其子透鏡光軸一段距離處穿過(guò)所述偏軸靜電子透鏡。通常在帶電粒子光學(xué)器件中，靜電透鏡被配置為使得帶電粒子束穿過(guò)靜電透鏡的中心。這樣的透鏡進(jìn)一步表示為“軸上靜電透鏡”。避免帶電粒子束與靜電透鏡中心的任何偏差，這是因?yàn)檫@將導(dǎo)致不需要的像差。EP1432008中公開(kāi)了所述系統(tǒng)的實(shí)例。在該文獻(xiàn)中，據(jù)證實(shí)，如果光束穿過(guò)光軸上透鏡，那么由透鏡系統(tǒng)引起的像差基本上可被最小化。在 EP 1432008中所公開(kāi)實(shí)例中，電子束總是穿過(guò)基本上軸上的磁性和/或電性透鏡組件。甚至在電子束通過(guò)預(yù)透鏡偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的第一組電極偏離光軸的實(shí)例中，該系統(tǒng)包括將光束重新指向光軸的第二組電極。這兩組偏轉(zhuǎn)電極以電子束總是穿過(guò)軸上透鏡的方式相互作用。在WO 2008/013442A1中，也公開(kāi)了透鏡陣列系統(tǒng)，其中，為了就所形成像差而言使透鏡最佳化，子束沿光軸對(duì)稱(chēng)。在實(shí)施方式中，透鏡與限流孔徑組合，所述限流孔徑相對(duì)于所述結(jié)構(gòu)的透鏡對(duì)準(zhǔn)，使得所述透鏡中受所述限流孔徑影響的虛擬孔徑沿透鏡光軸對(duì)稱(chēng)。然而，本發(fā)明打破該偏見(jiàn)，并且描述被視為不利的條件可被轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌盗行路f的、 實(shí)用的應(yīng)用。
根據(jù)本發(fā)明的帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)包括靜電透鏡陣列，該靜電透鏡陣列具有一個(gè)以上(優(yōu)選多個(gè))子透鏡，所述子透鏡被特意設(shè)置為使得帶電粒子子束至少進(jìn)入并且優(yōu)選穿過(guò)基本上在子透鏡中心之外的子透鏡，所述子透鏡進(jìn)一步表示為“偏軸子透鏡”。當(dāng)靜電透鏡陣列被啟動(dòng)為正透鏡時(shí)，各子透鏡將聚焦帶電粒子子束，以及偏軸子透鏡此外將使帶電粒子子束偏向所述偏軸子透鏡的光軸。當(dāng)靜電透鏡陣列被啟動(dòng)為負(fù)透鏡時(shí)，各子透鏡將使帶電粒子束散焦，以及偏軸子透鏡此外將使帶電粒子子束偏離所述偏軸子透鏡的光軸，其中， 負(fù)透鏡需要更復(fù)雜透鏡結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)殪o電透鏡通常為正透鏡。本發(fā)明的帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)包括一個(gè)以上偏軸子透鏡，所述子透鏡定位于光學(xué)系統(tǒng)中使得入射帶電粒子子束的子束中心線(xiàn)至少在距離其子透鏡光軸一段距離處進(jìn)入偏軸子透鏡。當(dāng)偏軸子透鏡被啟動(dòng)時(shí)，由此當(dāng)建立靜電透鏡陣列電極之間非零電位或者電壓差時(shí)，前進(jìn)中子束一方面聚焦或者散焦，以及另一方面偏轉(zhuǎn)。偏轉(zhuǎn)提供前進(jìn)中子束軌跡偏移。 偏移大小取決于偏軸靜電子透鏡焦距，并且可通過(guò)調(diào)整所述靜電透鏡陣列的電極之間的電位或者電壓差來(lái)設(shè)定。因此，通過(guò)調(diào)整靜電透鏡陣列電位，即，靜電透鏡陣列的電極之間的電位差，可調(diào)整通過(guò)偏軸子透鏡的帶電粒子子束的偏移量，例如，以至少部分校正子束或者所述目標(biāo)的位置的小偏差。偏移大小還取決于子透鏡光軸與子束穿過(guò)偏軸子透鏡的位置之間的距離。該距離可在帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間選擇。距離越大，偏移越大(當(dāng)焦距保持恒定時(shí))。通過(guò)周密設(shè)計(jì)帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的靜電透鏡陣列，該系統(tǒng)例如可設(shè)置有用于至少部分校正由其他透鏡(尤其微距透鏡)引起的像差的構(gòu)件。根據(jù)本發(fā)明的靜電透鏡陣列的另一優(yōu)點(diǎn)為其提供用于使用固定設(shè)置在帶電粒子光學(xué)列中的透鏡陣列來(lái)操縱單獨(dú)子束軌跡的構(gòu)件。在一實(shí)施方式中，至少一個(gè)所述一個(gè)以上靜電透鏡陣列包括堆疊，所述堆疊包括分別配置有第一和第二透鏡孔陣列的第一和第二陣列電極，其中，所述第一和第二透鏡孔陣列的透鏡孔彼此對(duì)準(zhǔn)，其中，至少一個(gè)所述一個(gè)以上靜電透鏡陣列包括一個(gè)以上偏軸靜電子透鏡，各偏軸子透鏡包括第一透鏡孔陣列的第一透鏡孔和第二透鏡孔陣列的相對(duì)第二透鏡孔，以及其中，相應(yīng)的帶電粒子子束的子束中心線(xiàn)在距離偏軸靜電子透鏡的中心一段距離處穿過(guò)偏軸靜電子透鏡。優(yōu)選地，所述子束中心線(xiàn)在距離至少一個(gè)所述第一和第二透鏡孔一段距離處穿過(guò)所述偏軸靜電子透鏡。在一實(shí)施方式中，每一個(gè)所述一個(gè)以上偏軸靜電子透鏡或者所述一個(gè)以上偏軸靜電子透鏡的子集被單獨(dú)調(diào)整和/或設(shè)置用于提供各相應(yīng)的帶電粒子子束的單獨(dú)校正或者期望偏轉(zhuǎn)或者定位。這種情況提供非常靈活的靜電透鏡陣列，該靜電透鏡陣列可被設(shè)計(jì)為用于調(diào)整或者校正帶電粒子子束與期望位置的幾乎任何偏差。另一方面，其可為目標(biāo)上期望位置，所述目標(biāo)可為硅晶圓的表面。另一方面，其還可為在帶電粒子光學(xué)器件的其他透鏡或者靜電透鏡陣列的光束限定孔徑、光束截捕器或者透鏡平面上的期望位置。相應(yīng)地，本發(fā)明提供了用于大體上優(yōu)化帶電粒子光學(xué)器件(尤其多束帶電粒子系統(tǒng))的系統(tǒng)特性，校正諸如球面像差和散光的像差，校正邊緣現(xiàn)象等的簡(jiǎn)單解決方法。在一實(shí)施方式中，帶電粒子光學(xué)器件包括中心軸，其中，至少一個(gè)所述一個(gè)以上靜電透鏡陣列的多個(gè)子透鏡基本上對(duì)稱(chēng)地圍繞中心軸設(shè)置。在一實(shí)施方式中，各偏軸靜電子透鏡的光軸與相應(yīng)的帶電粒子子束的子束中心線(xiàn)之間的距離為所述偏軸靜電子透鏡與中心軸之間的徑向距離的函數(shù)。在第一實(shí)施方式中，各偏軸靜電子透鏡的光軸與相應(yīng)的帶電粒子子束的子束中心線(xiàn)之間的距離與所述偏軸靜電子透鏡與中心軸之間的徑向距離成比例。當(dāng)根據(jù)第一實(shí)施方式的靜電透鏡陣列的所有子透鏡被配置為使得各子透鏡的光軸與相應(yīng)的帶電粒子子束的子束中心線(xiàn)之間的距離與介于所述子透鏡與中心軸之間的徑向距離成比例，并且各偏軸靜電子透鏡相對(duì)于相應(yīng)的帶電粒子子束的子束中心線(xiàn)在相對(duì)于所述中心軸基本上徑向方向上偏移時(shí)，帶電粒子子束徑向偏移與介于子束與中心軸之間的距離成比例。另一方面，當(dāng)各子透鏡的光軸設(shè)置在相應(yīng)的帶電粒子束的子束中心線(xiàn)與中心軸之間時(shí)，這樣的靜電透鏡陣列作為正微距透鏡用于會(huì)聚子束的集合。另一方面，當(dāng)相應(yīng)的帶電粒子束的子束中心線(xiàn)被設(shè)置在子透鏡的光軸與中心軸之間時(shí)，這樣的靜電透鏡陣列作為負(fù)微距透鏡用于發(fā)散子束的集合。當(dāng)根據(jù)該第一實(shí)施方式的靜電透鏡陣列的所有子透鏡被設(shè)置為使得介于各子透鏡的光軸與相應(yīng)的帶電粒子子束的子束中心線(xiàn)之間距離與介于所述子透鏡與中心軸之間的徑向距離成比例，并且各偏軸靜電子透鏡相對(duì)于相應(yīng)的帶電粒子子束的子束中心線(xiàn)在相對(duì)于所述中心軸基本上切線(xiàn)方向上偏移時(shí)，帶電粒子子束的切線(xiàn)偏移與介于子束與中心軸之間的距離成比例。這樣的靜電透鏡陣列可用于校正圍繞子束集合的或者可移動(dòng)支撐體的中心軸的小旋轉(zhuǎn)誤差。在第二實(shí)施方式中，介于各偏軸靜電子透鏡的光軸與相應(yīng)的帶電粒子子束的子束中心線(xiàn)之間的距離與介于所述偏軸靜電子透鏡與中心軸之間的徑向距離的三次冪成比例。當(dāng)根據(jù)第二實(shí)施方式的靜電透鏡陣列所有子透鏡被設(shè)置為使得介于各子透鏡的光軸與相應(yīng)的帶電粒子子束的子束中心線(xiàn)之間的距離為介于所述子透鏡與中心軸之間的徑向距離的三次冪成比例時(shí)，并且各偏軸靜電子透鏡相對(duì)于相應(yīng)的帶電粒子子束的子束中心線(xiàn)在相對(duì)于所述中心軸的基本上徑向方向上偏移時(shí)，帶電粒子子束的徑向偏移與介于子束與中心軸之間的距離的三次冪成比例。這樣的靜電透鏡陣列可用于校正例如由帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的其他透鏡(例如，準(zhǔn)直微距透鏡)引起的球面像差。在第三實(shí)施方式中，各偏軸靜電子透鏡相對(duì)于相應(yīng)的帶電粒子子束的子束中心線(xiàn)沿基本上相同的方向偏移。當(dāng)根據(jù)第三實(shí)施方式的靜電透鏡陣列的所有子透鏡被設(shè)置為使得介于各子透鏡的光軸與相應(yīng)的帶電粒子子束的子束中心線(xiàn)之間的距離與介于所述子透鏡與靜電透鏡陣列平面上且與中心軸橫切的線(xiàn)之間的距離成比例，該靜電透鏡陣列可用作柱狀透鏡，例如用于校正帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)其他透鏡(例如，微距透鏡)的任何散光。在第四實(shí)施方式中，至少一個(gè)所述一個(gè)以上靜電透鏡陣列的四分之一圓周的各偏軸靜電子透鏡相對(duì)于相應(yīng)的帶電粒子子束的子束中心線(xiàn)在基本上相同方向上偏移。在第五實(shí)施方式中，各偏軸靜電子透鏡在基本上相同方向上偏移，以及其中，介于各偏軸靜電子透鏡的光軸與相應(yīng)的帶電粒子子束的子束中心線(xiàn)之間的距離基本上恒定。當(dāng)根據(jù)第五實(shí)施方式的靜電透鏡陣列的所有子透鏡為偏軸靜電子透鏡時(shí)，該靜電透鏡陣列可用作偏轉(zhuǎn)器用于在相同方向上偏轉(zhuǎn)子束的集合，并且導(dǎo)致所述集成的各子束的基本上相同的偏轉(zhuǎn)量。
在大多數(shù)實(shí)施方式中，介于偏軸子透鏡的光軸或者中點(diǎn)與相應(yīng)的子束中心線(xiàn)之間的距離在靜電透鏡陣列設(shè)計(jì)期間設(shè)定。在必須調(diào)整由偏軸靜電子透鏡引起的偏轉(zhuǎn)或者偏移的情況下，調(diào)整靜電透鏡陣列的電極上的電位。如上所述，這還將改變靜電透鏡陣列的子透鏡焦距。因此，子束的焦點(diǎn)改變。在一實(shí)施方式中，靜電透鏡陣列設(shè)置在所述多個(gè)帶電粒子子束的焦點(diǎn)平面附近或者所述焦點(diǎn)平面內(nèi)。雖然偏軸子透鏡引起相應(yīng)的帶電粒子子束的偏轉(zhuǎn)，但是所述偏軸子透鏡的任何聚焦或者散焦效應(yīng)被最小化或者基本上抵消，使得至少基本上維持帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的總焦距?？蛇x地或者另外地，可通過(guò)調(diào)整帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)以上其他靜電透鏡的焦距來(lái)抵消所述偏軸子透鏡的任何聚焦或者散焦效應(yīng)，使得維持帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的總焦距。在一實(shí)施方式中，偏軸靜電子透鏡嵌入于帶電粒子光學(xué)器件的軸上靜電子透鏡中，或者設(shè)置于所述帶電粒子光學(xué)器件的軸上靜電子透鏡之前或者之后。可控制組合的軸上和偏軸子透鏡，使得所述組合子透鏡的總焦距基本上恒定。在一實(shí)施方式中，靜電透鏡陣列的陣列電極的堆疊包括配置有第三透鏡孔陣列的第三陣列電極，其中，第一透鏡孔陣列、第二透鏡孔陣列和第三透鏡孔陣列的透鏡孔彼此對(duì)準(zhǔn)，其中，所述靜電透鏡的子透鏡軸貫穿第一和第二透鏡孔的中心，其中，各偏軸子透鏡包括所述第三透鏡孔陣列的偏軸第三透鏡孔，以及其中，所述偏軸第三透鏡孔的中心設(shè)置在距離所述子透鏡軸一段距離處。在該靜電透鏡陣列中，偏軸靜電子透鏡與軸上靜電子透鏡組合，即，偏軸靜電子透鏡和軸上靜電子透鏡共用一個(gè)以上電極。在該情況下，可通過(guò)相對(duì)于軸上靜電子透鏡的第一和第二電極偏移的單個(gè)第三電極來(lái)獲得偏軸靜電子透鏡。因?yàn)殪o電透鏡總是為正透鏡和負(fù)透鏡的組合，所以單個(gè)電極的偏移比整個(gè)透鏡的偏移更有效。在一實(shí)施方式中，所述第三陣列電極可包括與一個(gè)以上偏軸第三透鏡孔組合的一個(gè)以上軸上第三透鏡孔。在一實(shí)施方式中，第二陣列電極設(shè)置在第一和第三陣列電極之間。由第二和第三陣列電極引起的偏軸靜電子透鏡緊接著由第一和第二陣列電極引起的軸上靜電子透鏡。
在一實(shí)施方式中，第三陣列電極設(shè)置在第一和第二陣列電極之間。因此，第三陣列電極夾在第一和第二陣列電極之間。在一實(shí)施方式中，靜電透鏡陣列的陣列電極的堆疊包括分別配置有第四和第五透鏡孔陣列的第四和第五陣列電極，其中，第一透鏡孔陣列、第二透鏡孔陣列、第三透鏡孔陣列、第四透鏡孔陣列和第五透鏡孔陣列的透鏡孔彼此對(duì)準(zhǔn)，其中，所述靜電透鏡的子透鏡軸貫穿對(duì)準(zhǔn)的第一透鏡孔、第二透鏡孔、第四透鏡孔和第五透鏡孔的中心，以及其中，第三透鏡孔陣列設(shè)置在一側(cè)上的第一和第二透鏡孔陣列與另一側(cè)上的第四和第五透鏡孔陣列之間。由第二陣列電極、第三陣列電極和第四陣列電極引起的各偏軸靜電子透鏡嵌入于由第一陣列電極和第二陣列電極引起的第一軸上靜電子透鏡與由第四陣列電極和第五陣列電極引起的第二軸上靜電子透鏡之間。通過(guò)使用五元件透鏡，其中，中間電極(S卩，第三電極)包括偏移透鏡孔用于引起偏軸子透鏡，可通過(guò)施加相同電壓于三個(gè)中間電極(即，第二電極陣列、第三電極陣列和第四電極陣列)來(lái)完全關(guān)閉所述偏軸子透鏡動(dòng)作。此外，入射并且通過(guò)的帶電粒子的出射動(dòng)能可保持恒定，并且可通過(guò)適當(dāng)調(diào)整偏軸子透鏡之前和/或之后的軸上子透鏡的電壓來(lái)補(bǔ)償由偏軸子透鏡弓I起的焦距改變。在一實(shí)施方式中，帶電粒子光學(xué)器件包括中心軸，其中，至少一個(gè)所述一個(gè)以上靜電透鏡陣列的多個(gè)子透鏡基本上對(duì)稱(chēng)地圍繞中心軸配置。在一實(shí)施方式中，介于偏軸第三透鏡孔中心與所述子透鏡軸之間的距離為介于所述偏軸靜電子透鏡與中心軸之間的徑向距離的函數(shù)。在一實(shí)施方式中，介于偏軸第三透鏡孔中心與所述子透鏡軸之間的距離與介于所述偏軸靜電子透鏡與中心軸之間的徑向距離成比例。當(dāng)所述第三透鏡孔陣列的所有透鏡孔被設(shè)置為使得介于各第三透鏡孔中心與相應(yīng)的子透鏡軸之間的距離與介于子透鏡軸與中心軸之間的徑向距離成比例，此外，各偏軸靜電子透鏡的第三透鏡孔相對(duì)于相應(yīng)的帶電粒子子束的子束中心線(xiàn)在基本上相同方向(基本上徑向方向)上偏移時(shí)，所形成靜電透鏡陣列可作為正微距透鏡(當(dāng)?shù)谌哥R孔偏向中心軸時(shí))或者負(fù)微距透鏡(當(dāng)?shù)谌哥R孔偏離中心軸時(shí))。當(dāng)所述第三透鏡孔陣列的所有透鏡孔被設(shè)置為使得介于各第三透鏡孔中心與相應(yīng)的子透鏡軸之間的距離與介于子透鏡軸與中心軸之間的徑向距離成比例，此外，各偏軸靜電子透鏡的第三透鏡孔相對(duì)于相應(yīng)的帶電粒子子束的子束中心線(xiàn)在基本上相同方向(基本上切線(xiàn)方向)上偏移時(shí)，所形成的靜電透鏡陣列可作為旋轉(zhuǎn)器件用于校正圍繞中心軸的子束對(duì)準(zhǔn)的小旋轉(zhuǎn)誤差。在一實(shí)施方式中，第三透鏡孔陣列相對(duì)于第一和/或第二透鏡孔陣列圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)。在一實(shí)施方式中，介于第三透鏡孔與子透鏡軸之間的距離與介于偏軸靜電子透鏡與中心軸之間的徑向距離的三次冪成比例。當(dāng)所述第三透鏡孔陣列的所有透鏡孔被設(shè)置為使得介于各第三透鏡孔中心與相應(yīng)的子透鏡軸之間的距離與介于子透鏡軸與中心軸之間的徑向距離的三次冪成比例，此外，各偏軸靜電子透鏡的第三透鏡孔相對(duì)于相應(yīng)的帶電粒子子束的子束中心線(xiàn)在基本上相同方向(基本上徑向方向)上偏移時(shí)，所形成的靜電透鏡陣列可用于校正由帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的其他透鏡引起的球面像差。在一實(shí)施方式中，至少一個(gè)所述一個(gè)以上靜電透鏡陣列的四分之一圓周的各偏軸靜電子透鏡的第三透鏡孔相對(duì)于相應(yīng)的帶電粒子子束的子束中心線(xiàn)在基本上相同方向上偏移。在一實(shí)施方式中，各偏軸靜電子透鏡的第三透鏡孔在基本上相同方向上偏移，其中，介于第三透鏡孔中心與所述子透鏡軸之間的距離基本上恒定。當(dāng)根據(jù)本實(shí)施方式的靜電透鏡陣列的所有子透鏡都為偏軸靜電子透鏡時(shí)，該靜電透鏡陣列可被用作偏轉(zhuǎn)器用于在相同方向上偏轉(zhuǎn)子束的集合，并且導(dǎo)致所述集合的各子束基本上相同的偏轉(zhuǎn)量。當(dāng)靜電透鏡陣列的所有靜電子透鏡都為偏軸子透鏡，其中，所述偏軸子透鏡被設(shè)置為使得介于偏軸子透鏡中心與偏軸子透鏡上相應(yīng)的帶電粒子束的位置之間的連接線(xiàn)平行于可移動(dòng)支撐體的X軸時(shí)，所述靜電透鏡陣列可校正所述目標(biāo)的X軸位置的小偏差。在一實(shí)施方式中，所述帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)此外可包括第二靜電透鏡陣列，其中，所有靜電子透鏡都為偏軸子透鏡，所述偏軸子透鏡被設(shè)置為使得介于第二偏軸子透鏡中心與偏軸子透鏡上相應(yīng)的帶電粒子束的位置之間的連接線(xiàn)平行于可移動(dòng)支撐體的Y軸，其中，Y軸基本上垂直于X軸。第二靜電透鏡陣列可校正所述目標(biāo)的Y軸位置的小偏差。兩個(gè)偏軸靜電透鏡陣列的這種組合可提供沿X軸和Y軸的校正，因此可提供XY平面上的校正。在一實(shí)施方式中，該系統(tǒng)還包括傳感器，用于精確判定目標(biāo)的實(shí)際位置與期望位置之間的偏差；以及控制器，用于基于判定的偏差來(lái)調(diào)整偏軸子透鏡或者第三陣列電極的電位。因此，通過(guò)調(diào)整所述偏軸子透鏡或者所述第三陣列電極的電位，借助于所述控制器， 帶電粒子子束可被偏移，用于至少部分校正目標(biāo)位置的小偏差。使用一個(gè)以上上述實(shí)施方式，可校正XY平面上小偏差和/或小旋轉(zhuǎn)偏差。用于檢測(cè)或者測(cè)量目標(biāo)位置和定向的傳感器在本技術(shù)中眾所周知，并且可包括多個(gè)高精度激光干涉儀。與帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)或者還表示為“投射系統(tǒng)”相比，這樣的傳感器或者測(cè)量系統(tǒng)可實(shí)時(shí)操作，并且可精確判定目標(biāo)位置和定向。根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供了一種無(wú)掩膜帶電粒子束光刻部件，其包括如上所述多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)。根據(jù)第三方面，本發(fā)明提供了一種靜電透鏡陣列，其包括一個(gè)以上偏軸靜電子透鏡，用于如上所述多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)中。根據(jù)第四方面，本發(fā)明涉及如上所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的用途。若可能，本說(shuō)明書(shū)中所描述和所示出的各種方面和特征可單獨(dú)應(yīng)用。這些單獨(dú)的方面，尤其是所附從屬權(quán)利要求中所述的方面和特征，可以作為分案專(zhuān)利申請(qǐng)的對(duì)象。


將根據(jù)附圖中所示的示例性實(shí)施方式闡述本發(fā)明，其中圖1示出包括晶圓載物臺(tái)組件的帶電粒子光刻系統(tǒng)示意圖；圖2示出現(xiàn)有技術(shù)帶電粒子曝光系統(tǒng)的多束電子光學(xué)列示意圖；圖3示出本發(fā)明靜電透鏡陣列第一示例性實(shí)施方式的示意性橫截面圖；圖4示出本發(fā)明靜電透鏡陣列第二示例性實(shí)施方式的示意性橫截面圖；圖5示出本發(fā)明靜電透鏡陣列第三示例性實(shí)施方式的示意性橫截面圖；圖6示出用作微距透鏡(macro lens)的本發(fā)明靜電透鏡陣列第四示例性實(shí)施方式的示意性俯視圖；圖7示出用作微距柱狀透鏡的本發(fā)明靜電透鏡陣列第五示例性實(shí)施方式的示意性橫截面圖；圖8示出用作旋轉(zhuǎn)器的本發(fā)明靜電透鏡陣列第六示例性實(shí)施方式的示意性橫截面圖；圖9示出用作偏轉(zhuǎn)器的本發(fā)明靜電透鏡陣列第七示例性實(shí)施方式的示意性橫截面圖；圖IOA示意性示出可利用XY平面上偏移來(lái)解決的對(duì)準(zhǔn)誤差；圖IOB示意性示出可利用圍繞XY平面上旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)來(lái)解決的對(duì)準(zhǔn)誤差；圖IlA和圖IlB示出軸上和偏軸靜電子透鏡的組合實(shí)例示意圖；圖12示出具有三元件子透鏡構(gòu)成的示意性實(shí)施方式示意圖；圖13示出具有五元件子透鏡構(gòu)成的示意性實(shí)施方式示意圖；圖14示出圖13實(shí)施方式的光束偏移對(duì)施加電壓的曲線(xiàn)圖15A示意性示出五透鏡孔陣列構(gòu)成的示例性實(shí)施方式的三維視圖；圖15B示意性示出圖15A實(shí)施方式的俯視圖；以及圖16示出使用圖6A實(shí)施方式的圍繞中間子束所引起偏移的模擬。
具體實(shí)施例方式圖1為現(xiàn)有技術(shù)帶電粒子系統(tǒng)1的示意圖，該帶電粒子系統(tǒng)1用于將圖像或者圖案(尤其由控制系統(tǒng)2所提供的圖像或者圖案)投射到目標(biāo)上。在該設(shè)計(jì)中，帶電粒子系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)2、安裝于底座8上的真空室3，真空室3包括帶電粒子柱4、度量框架6和目標(biāo)定位系統(tǒng)10-13。目標(biāo)9 一般為基板平面上設(shè)置有帶電粒子敏感層的晶圓。目標(biāo)9放置于晶圓臺(tái)10頂部上，晶圓臺(tái)10進(jìn)而放置于夾盤(pán)12和長(zhǎng)沖程驅(qū)動(dòng)器13上。測(cè)量系統(tǒng)11 連接至度量框架6，并且提供晶圓臺(tái)10和度量框架6的相對(duì)定位測(cè)量。度量框架6通常質(zhì)量相對(duì)高，并且通過(guò)例如通過(guò)彈簧元件實(shí)現(xiàn)的隔震器7來(lái)懸掛以減少擾動(dòng)。電子光學(xué)柱4 使用投射儀5來(lái)執(zhí)行最終投射。投射儀5包括靜電或者電磁投射透鏡系統(tǒng)。在如所述的優(yōu)選實(shí)施方式中，投射儀5包括靜電透鏡陣列。投射儀5被定位為非常接近目標(biāo)9，即，在25微米至75微米范圍內(nèi)。根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施方式，定位距離約為50微米，S卩，士 10%。為了在大的移動(dòng)范圍內(nèi)達(dá)到所需精度，晶圓定位系統(tǒng)通常包括長(zhǎng)沖程組件13， 用于在掃描方向上和垂直掃描方向的方向上相對(duì)大的距離內(nèi)移動(dòng)晶圓載物臺(tái)；以及短沖程組件12，用于精確執(zhí)行目標(biāo)9定位并且用于校正擾動(dòng)。晶圓載物臺(tái)對(duì)于度量框架6的相對(duì)定位通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)11來(lái)測(cè)量。目標(biāo)9被夾緊至晶圓臺(tái)10上以確保投射期間目標(biāo)9固定。圖2示意性示出本身稱(chēng)為已知帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)4的實(shí)例，帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)4 具有對(duì)稱(chēng)軸Z，對(duì)稱(chēng)軸Z在本文中也表示為光刻系統(tǒng)(尤其帶電粒子光學(xué)器件)的中心軸Z。 在該已知系統(tǒng)中，帶電粒子源17產(chǎn)生帶電粒子束18。帶電粒子束隨后穿過(guò)用于準(zhǔn)直帶電粒子束的準(zhǔn)直透鏡19。接著，經(jīng)準(zhǔn)直的帶電粒子束通過(guò)孔徑陣列21阻擋準(zhǔn)直光束的一部分并且允許子束22通過(guò)來(lái)變換為多個(gè)子束22，所述孔徑陣列21包括已知系統(tǒng)中具有通孔的板。子束22被投射在消隱構(gòu)件23上，在本實(shí)例中消隱構(gòu)件23包括設(shè)置有偏轉(zhuǎn)構(gòu)件的孔徑陣列。所述消隱構(gòu)件23能夠使單獨(dú)選擇的子束M偏轉(zhuǎn)到由與消隱器構(gòu)件23孔徑陣列對(duì)準(zhǔn)的孔徑陣列形成的光束截捕器25上，以使非偏轉(zhuǎn)子束通過(guò)。子束M到光束截捕器25上的這種偏轉(zhuǎn)有效地將偏轉(zhuǎn)的單獨(dú)子束M切換為“關(guān)閉”，即，達(dá)不到目標(biāo)。非偏轉(zhuǎn)子束可不受約束通過(guò)，并且不受消隱陣列23和光束截捕器陣列25消隱。所述消隱陣列23的控制信號(hào)在圖案流(streameiOH中產(chǎn)生并且作為電信號(hào)15發(fā)送，以及通過(guò)調(diào)制構(gòu)件16轉(zhuǎn)換為光學(xué)控制信號(hào)。光學(xué)控制信號(hào)20被發(fā)送至消隱陣列23以傳輸切換指令。投射儀5聚焦非偏轉(zhuǎn)子束沈，并且在寫(xiě)方向上偏轉(zhuǎn)非偏轉(zhuǎn)子束沈到目標(biāo)9上，從而實(shí)現(xiàn)最終投射。帶電粒子子束22到目標(biāo)9上的最終投射使能夠曝光。在曝光期間，所述子束沈同時(shí)在第一方向上偏轉(zhuǎn)到目標(biāo)9上，同時(shí)目標(biāo)9通過(guò)上述目標(biāo)定位系統(tǒng)10-13在第二方向上橫向移動(dòng)至第一方向。作為上述實(shí)例，多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)中靜電透鏡陣列的使用眾所周知。通常在帶電粒子光學(xué)器件中，靜電透鏡被配置為使得帶電粒子束穿過(guò)靜電透鏡中心。避免帶電粒子束與靜電透鏡中心的任何偏差，因?yàn)檫@種情況將導(dǎo)致不需要的像差。
然而，如果摒棄所述偏見(jiàn)，那么這將為用于影響和控制帶電粒子子束陣列的許多新器件掃清道路。在第一實(shí)例中，如圖3所示，靜電透鏡陣列31包括配置有第一透鏡孔34陣列的第一陣列電極32和配置有第二透鏡孔35陣列的第二陣列電極33的堆疊。第一陣列電極32 和第二陣列電極33的透鏡孔34和35、34’和35’彼此對(duì)準(zhǔn)以形成具有光軸36的靜電子透鏡。如圖3所示，靜電透鏡陣列31不僅用于聚焦子束37，而且用于偏轉(zhuǎn)子束37中的一些。靜電透鏡陣列31對(duì)準(zhǔn)，使得中心子束37’中心地穿過(guò)靜電透鏡陣列31的透鏡孔 34，、35，。該子束37，僅通過(guò)由透鏡孔34，、35’限定的子透鏡來(lái)聚焦。由透鏡孔34、35限定的其他子透鏡被特意配置為使得其他子束37分別在距離其光軸36 —定距離處穿過(guò)相應(yīng)子透鏡。在圖3所示實(shí)例中，各子束37通過(guò)相應(yīng)的子透鏡偏轉(zhuǎn)以穿過(guò)所述子透鏡的焦點(diǎn)38。在圖3所示實(shí)例中，透鏡孔34、35之間的間隔小于子束37之間的間隔(這種情況在本圖中高度放大以更清晰示出偏轉(zhuǎn)效應(yīng))。因此，子束37的偏移39隨著子束37與中心子束37’之間的距離增加而增加。因?yàn)殪o電透鏡通常為正透鏡，所以圖3所示配置作為正微距透鏡。圖4中示出第二實(shí)例。在本實(shí)例中，靜電透鏡陣列41的第一陣列電極42和第二陣列電極43被設(shè)計(jì)為使得透鏡孔44、45之間的間隔大于子束47之間的間隔(同樣，這種情況在本圖中高度放大以更清晰示出偏轉(zhuǎn)效應(yīng))。因此，子束47的偏移49隨著子束47與中心子束47’之間的距離增加而增加。因?yàn)殪o電透鏡通常為正透鏡，所以圖4所示配置作為負(fù)微距透鏡。如圖3和圖4示意性所示，子束37、47不僅被偏轉(zhuǎn)，而且被聚焦在焦點(diǎn)38、48。圖5中示出第三實(shí)例，其中，圖4的靜電透鏡陣列41的聚焦效應(yīng)被最小化。在本實(shí)例中，用于偏轉(zhuǎn)子束57的靜電透鏡陣列41配置在子束57的焦點(diǎn)58附近或者焦點(diǎn)58處。 為了聚焦子束57，另一靜電透鏡陣列51配置在靜電透鏡陣列41上游。另一靜電透鏡陣列 51被設(shè)計(jì)和配置為使得所有子束57中心地通過(guò)所述另一靜電透鏡陣列51的透鏡孔M、 陽(yáng)。另一靜電透鏡陣列51的各子透鏡只聚焦相應(yīng)的子束57。隨后，子束57到達(dá)靜電透鏡陣列41。該靜電透鏡陣列41設(shè)置在另一靜電透鏡陣列51的焦點(diǎn)58平面中。通過(guò)將靜電透鏡陣列41放置于焦點(diǎn)58的平面中，該靜電透鏡陣列41的聚焦效應(yīng)被最小化。使用該構(gòu)造，在基本上不改變帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)總焦距的情況下，可通過(guò)調(diào)整第一陣列電極42與第二陣列電極43之間的電壓差來(lái)調(diào)整子束的偏轉(zhuǎn)59。將靜電透鏡陣列41放置于焦點(diǎn)58平面中的另一優(yōu)點(diǎn)是這種情況還將使偏軸子束57中任何不需要的像差最小化。圖6示出靜電透鏡陣列61第四實(shí)例的示意性俯視圖，其中，陣列電極被設(shè)計(jì)為使得透鏡孔64之間的間隔大于子束67之間的間隔(這種情況在本圖中高度放大以更清晰示出透鏡孔相對(duì)于子束67的偏移)。這種情況產(chǎn)生透鏡孔64相對(duì)于子束67的徑向偏移69， 徑向偏移69隨著子束67與中心子束67’之間的徑向距離增加而增加。因?yàn)殪o電透鏡通常為正透鏡，所以圖6所示的配置作為負(fù)圓形對(duì)稱(chēng)微距透鏡。圖4可視為沿圖6線(xiàn)A-A的橫截面圖。圖7示出靜電透鏡陣列71第五實(shí)例的示意性俯視圖，其中，陣列電極被設(shè)計(jì)為使得沿對(duì)稱(chēng)軸72方向上透鏡孔74之間的間隔等于子束77之間的間隔，并且與對(duì)稱(chēng)軸72垂直方向上透鏡孔74之間的間隔大于子束77之間的間隔(這種情況在本圖中高度放大以更清晰示出透鏡孔74相對(duì)于子束77的偏移)。在與對(duì)稱(chēng)軸72垂直的方向上，這種情況產(chǎn)生透鏡孔74相對(duì)于子束77的偏移79，該偏移79隨著子束77與對(duì)稱(chēng)軸72之間的距離增加而增加。因?yàn)殪o電透鏡通常為正透鏡，所以圖7所示配置作為負(fù)柱狀微距透鏡。圖4可視為沿圖7線(xiàn)B-B的橫截面圖。圖8示出靜電透鏡陣列81第六實(shí)例的示意性俯視圖，其中，陣列電極被設(shè)計(jì)為使得透鏡孔84之間的間隔等于子束87之間的間隔。然而，透鏡孔84陣列圍繞中心子束87’ 相對(duì)于子束87陣列逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)(這種情況在本圖中高度放大以更清晰示出透鏡孔84相對(duì)于子束87的偏移)。這種情況產(chǎn)生透鏡孔84相對(duì)于子束87的切線(xiàn)偏移89，該切線(xiàn)偏移89 隨著子束87與中心子束87’之間的徑向距離增加而增加。圖8所示的配置作為旋轉(zhuǎn)器用于校正子束87、87’的集合(assembly)對(duì)準(zhǔn)中的小旋轉(zhuǎn)誤差(如圖IOB示意性示出)。圖9示出靜電透鏡陣列91第七實(shí)例的示意性俯視圖，其中，陣列電極被設(shè)計(jì)為使得透鏡孔94之間的間隔等于子束97之間的間隔。然而，透鏡孔94陣列相對(duì)于子束97陣列沿X軸偏移(這種情況在本圖中高度放大以更清晰示出透鏡孔94相對(duì)于子束97的偏移)。 這種情況產(chǎn)生透鏡孔94相對(duì)于子束97沿X軸的相等偏移99。圖9所示配置作為偏轉(zhuǎn)器用于在X軸方向上偏轉(zhuǎn)子束97集合。以相同方式，透鏡孔94陣列可相對(duì)于子束97陣列沿Y軸交替偏移。這種情況產(chǎn)生透鏡孔94相對(duì)于子束97沿Y軸的相等偏移99。該配置然后將作為偏轉(zhuǎn)器用于在Y軸方向上偏轉(zhuǎn)子束97集合。X軸偏轉(zhuǎn)器和Y軸偏轉(zhuǎn)器的組合可用于校正XY平面上子束87、87’集合的小對(duì)準(zhǔn)誤差(如圖IOA示意性示出)。在上述靜電透鏡陣列41的聚焦效應(yīng)被最小化的圖5的第三實(shí)例中，使用兩個(gè)靜電透鏡陣列，一個(gè)軸上靜電透鏡陣列51和一個(gè)基本上偏軸靜電透鏡陣列41。為了使聚焦效應(yīng)最小化，還可不同地使用這兩個(gè)透鏡陣列41、51，如圖IlA和圖IlB所示。圖IlA示意性示出第一軸上靜電透鏡陣列101的一個(gè)子透鏡和第二基本上偏軸靜電透鏡陣列102的一個(gè)偏軸子透鏡的橫截面圖。第一靜電透鏡陣列101和第二靜電透鏡陣列102靠近配置，并且當(dāng)被啟動(dòng)時(shí)，具有基本上相同的焦距。在如圖IlA所示第一未偏轉(zhuǎn)情況下，第一靜電透鏡陣列101為打開(kāi)(on)，以及第二靜電透鏡陣列102為關(guān)閉(off)。在如圖IlB所示第二偏轉(zhuǎn)情況下，第一靜電透鏡陣列101為關(guān)閉，以及第二靜電透鏡陣列102為打開(kāi)。在未偏轉(zhuǎn)和偏轉(zhuǎn)兩者情況下，基本上維持(preserve)焦距。圖12示出靜電透鏡陣列104的子透鏡實(shí)例的橫截面圖，該靜電透鏡陣列104包括三個(gè)陣列電極105、106、107。靜電透鏡陣列104的陣列電極堆疊包括設(shè)置有第三透鏡孔陣列的第三陣列電極106，其中，第一透鏡孔陣列105、第二透鏡孔陣列107和第三透鏡孔陣列 106的透鏡孔彼此對(duì)準(zhǔn)。靜電子透鏡的子透鏡軸108貫穿第一透鏡孔陣列105和第二透鏡孔陣列107的透鏡孔中心，其中，各偏軸子透鏡包括第三透鏡孔陣列106的偏軸第三透鏡孔，以及其中，所述偏軸第三透鏡孔中心設(shè)置在距離所述子透鏡軸108 —段距離處。圖13示出靜電透鏡陣列110的子透鏡實(shí)例的橫截面，靜電透鏡陣列110包括五個(gè)陣列電極111、113、115、114、112。靜電透鏡陣列110的陣列電極堆疊包括設(shè)置有第三透鏡孔陣列的第三陣列電極115，其中，透鏡孔陣列的透鏡孔彼此對(duì)準(zhǔn)。靜電子透鏡的子透鏡軸118貫穿第一透鏡孔陣列111、第二透鏡孔陣列113、第四透鏡孔陣列114和第五透鏡孔陣列112的透鏡孔中心，其中，各偏軸子透鏡包括第三透鏡孔陣列115的偏軸第三透鏡孔，以及其中，所述偏軸第三透鏡孔的中心被設(shè)置在距離子透鏡軸118 —段距離處。雖然五元件靜電子透鏡(如圖13所示)的屬性可為各種各樣，但是優(yōu)選地，兩個(gè)屬性保持恒定或者在偏移改變期間必須得到補(bǔ)償1.焦點(diǎn)位置。2.帶電粒子的動(dòng)能通過(guò)利用中間電極115偏離軸的五元件靜電子透鏡(圖13所示)，這些屬性可得到滿(mǎn)足。通過(guò)在中間電極上施加略微不同的電壓，焦點(diǎn)位置在XY平面上與透鏡偏移和所施加電壓一致地偏移。在本示例性器件中，焦點(diǎn)位置和動(dòng)能可維持，這是因?yàn)橄到y(tǒng)由多個(gè)單獨(dú)可控電極構(gòu)建而成，所述單獨(dú)可控電極可看作為單獨(dú)可控透鏡?？烧{(diào)整偏軸子透鏡之前或者之后的軸上子透鏡以補(bǔ)償偏軸子透鏡的聚焦效應(yīng)。通過(guò)施加基本上相同電位至五元件靜電透鏡陣列的最外部電極，尤其通過(guò)將這些電極連接至基本上接地電位，靜電透鏡陣列之前和之后子束中帶電粒子的動(dòng)能具有基本上相同大小。當(dāng)小電壓改變相對(duì)于相鄰電極113、114施加于中間電極115上時(shí)，看到XY平面上焦點(diǎn)位置的線(xiàn)性偏移。圖14中示意性示出對(duì)于不同透鏡偏移而言偏轉(zhuǎn)D (縱軸)作為電極 15電位V (橫軸)的函數(shù)的這種特性(1⑶代表相對(duì)于帶電子束的2微米透鏡偏移)。在光軸118方向上以2微米為步階完成數(shù)據(jù)記錄，看出這些標(biāo)出點(diǎn)無(wú)焦距偏移和無(wú)散光。圖15A中示意性示出多束五元件靜電透鏡陣列，其中，中間陣列電極115相對(duì)于其他陣列電極111、113、114、112旋轉(zhuǎn)。這種情況給出每個(gè)子束的單獨(dú)透鏡偏移，該透鏡偏移與距離系統(tǒng)中心117的距離成比例。因此，現(xiàn)在可通過(guò)在中間電極115上施加特定電壓來(lái)校正旋轉(zhuǎn)不對(duì)準(zhǔn)，由此中心光束不偏移，并且所引起偏移與距離系統(tǒng)中心117的距離成比例。圖16中，以黑點(diǎn)對(duì)開(kāi)環(huán)所代表的非旋轉(zhuǎn)的方式來(lái)示出極端旋轉(zhuǎn)校正，圖16模擬示出使用根據(jù)圖8所示實(shí)例的旋轉(zhuǎn)器旋轉(zhuǎn)的帶電粒子子束集合?，F(xiàn)在返回圖2，可在帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)4中多個(gè)位置處采用上述靜電透鏡陣列實(shí)例，從而提供根據(jù)本發(fā)明的新穎的帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)由帶電粒子源17產(chǎn)生的帶電粒子束穿過(guò)用于準(zhǔn)直帶電粒子束的準(zhǔn)直透鏡19。接著，經(jīng)準(zhǔn)直的帶電粒子束通過(guò)孔徑陣列21被變換為多個(gè)子束22。為了校正由準(zhǔn)直透鏡19所引起的任何球面像差，根據(jù)如圖6所示第四實(shí)例的靜電透鏡陣列可配置在孔徑陣列21之后。在該情況下，透鏡孔64相對(duì)于子束67的徑向偏移69 隨著子束67與中心子束67’之間的徑向距離增加而成三次冪比例地增加。為了校正由準(zhǔn)直透鏡19所引起的任何散光，根據(jù)如圖7所示第五實(shí)例的靜電透鏡陣列可配置在孔徑陣列21之后。隨后，子束22投射在消隱構(gòu)件23上，消隱構(gòu)件23在本實(shí)例中包括設(shè)置有多個(gè)偏轉(zhuǎn)構(gòu)件的孔徑陣列。根據(jù)如圖8所示第六實(shí)例的旋轉(zhuǎn)器可設(shè)置在消隱構(gòu)件23之后，用于校正子束22 相對(duì)于光束截捕器25的對(duì)準(zhǔn)的小旋轉(zhuǎn)誤差，使得非偏轉(zhuǎn)子束能夠穿過(guò)所述光束截捕器陣列25。
光束截捕器陣列25之后的投射儀5聚焦非偏轉(zhuǎn)子束沈，并且在寫(xiě)方向上偏轉(zhuǎn)非偏轉(zhuǎn)子束26到目標(biāo)9上，從而實(shí)現(xiàn)最終投射。根據(jù)本發(fā)明的一方面，投射儀5配置有，用于校正子束沈相對(duì)于目標(biāo)9的對(duì)準(zhǔn)的小旋轉(zhuǎn)誤差的旋轉(zhuǎn)器。通過(guò)設(shè)置用于校正小旋轉(zhuǎn)誤差的旋轉(zhuǎn)器，可采用不太精確因而更加經(jīng)濟(jì)和/或簡(jiǎn)單的目標(biāo)定位系統(tǒng)。在一實(shí)施方式中，如圖15A和圖15B所示實(shí)例可用作投射儀透鏡5，為了提供用于校正小旋轉(zhuǎn)誤差的旋轉(zhuǎn)器，將旋轉(zhuǎn)器嵌入投射儀透鏡5中。在替代性實(shí)施方式中，光束截捕器25直接設(shè)置在投射儀5上，并且相對(duì)于根據(jù)圖8 所示實(shí)例的帶電粒子子束22略微旋轉(zhuǎn)。光束截捕器25和投射儀5的上電極通常接地。通過(guò)提供光束截捕器25與投射儀5的上電極之間小電位差，獲得與如圖8所示第六實(shí)例類(lèi)似的旋轉(zhuǎn)器。此外，投射儀5可設(shè)置有根據(jù)如圖9所示第七實(shí)例的偏轉(zhuǎn)器，用于在寫(xiě)方向上偏轉(zhuǎn)子束26到目標(biāo)9上。雖然該偏轉(zhuǎn)器可設(shè)置在投射儀5之后，但是優(yōu)選嵌入在投射儀5中。 可利用作為如上所述旋轉(zhuǎn)器一部分的光束截捕器25來(lái)有利組合所述嵌入式偏轉(zhuǎn)器。制造靜電透鏡陣列包括由非導(dǎo)電間隔物分開(kāi)的兩個(gè)以上導(dǎo)電電極的堆疊。該電極全部具有對(duì)準(zhǔn)的透鏡孔陣列。優(yōu)選地，靜電透鏡陣列大部分例如使用以下方法步驟由MEMS組件構(gòu)造而成電極的起始材料為薄雙面拋光的4"硅晶圓，該硅晶圓隨后通過(guò)熱氧化覆蓋二氧化硅層。透鏡孔圖案通過(guò)光刻限定，然后該圖案通過(guò)反應(yīng)性離子蝕刻轉(zhuǎn)移到氧化層。然后， 在Bosch深度反應(yīng)離子蝕刻(DRIE)處理中使用氧化物作為蝕刻掩膜通過(guò)電極蝕刻透鏡孔。 蝕刻之后，使用濕性和干性處理的組合清潔電極并且通過(guò)濺射沉積來(lái)涂布電極。非導(dǎo)電間隔物的起始材料為薄雙面拋光4"玻璃晶圓，該玻璃晶圓被切割成所需尺寸。機(jī)械鉆孔制成中心孔。最后，使用濕性和干性處理的組合清潔間隔物。因?yàn)槎询B中電極對(duì)準(zhǔn)對(duì)于器件的功能而言至關(guān)重要，所以專(zhuān)門(mén)另外開(kāi)發(fā)Karl Suzz掩膜對(duì)準(zhǔn)器，該掩膜對(duì)準(zhǔn)器允許在堆疊和膠合順序期間精確定位電極。兩個(gè)以上陣列電極以亞500nm精度對(duì)準(zhǔn)。應(yīng)該理解，包括以上描述以說(shuō)明優(yōu)選實(shí)施方式的操作，并非旨在限制本發(fā)明的范圍。由以上討論可知，許多變化對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的，這些變化也包括在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，包括帶電粒子源，用于產(chǎn)生多個(gè)帶電粒子子束，帶電粒子光學(xué)器件，用于使來(lái)自所述帶電粒子源的所述帶電粒子子束指向目標(biāo)，其中， 各帶電粒子子束限定一子束中心線(xiàn)，所述帶電粒子光學(xué)器件包括一個(gè)以上靜電透鏡陣列，各靜電透鏡陣列包括用于產(chǎn)生多個(gè)靜電子透鏡的兩個(gè)以上陣列電極，其中，各子透鏡被設(shè)置用于使相應(yīng)的帶電粒子子束聚焦，以及其中，各子透鏡限定一子透鏡光軸，其特征在于所述一個(gè)以上靜電透鏡陣列中的至少一個(gè)包括一個(gè)以上偏軸靜電子透鏡，其中，所述相應(yīng)的帶電粒子子束的所述子束中心線(xiàn)在距離所述偏軸靜電子透鏡的子透鏡光軸一段距離處穿過(guò)所述偏軸靜電子透鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求1的前序部分所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)以上靜電透鏡陣列中的至少一個(gè)包括堆疊，所述堆疊包括分別設(shè)置有第一透鏡孔陣列和第二透鏡孔陣列的第一陣列電極和第二陣列電極，其中，所述第一透鏡孔陣列和所述第二透鏡孔陣列的透鏡孔彼此對(duì)準(zhǔn)，其中，所述一個(gè)以上靜電透鏡陣列中的至少一個(gè)包括一個(gè)以上偏軸靜電子透鏡，各偏軸子透鏡包括所述第一透鏡孔陣列的第一透鏡孔和所述第二透鏡孔陣列的相對(duì)第二透鏡孔，以及其中，所述相應(yīng)的帶電粒子子束的所述子束中心線(xiàn)在距離所述偏軸靜電子透鏡的中心一段距離處穿過(guò)所述偏軸靜電子透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)以上偏軸靜電子透鏡中的每一個(gè)或者子集被單獨(dú)調(diào)整和/或配置用于提供各相應(yīng)的帶電粒子子束的單獨(dú)校正或者期望偏轉(zhuǎn)或者定位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，所述帶電粒子光學(xué)器件包括中心軸，其中，所述一個(gè)以上靜電透鏡陣列中的至少一個(gè)的多個(gè)子透鏡基本上對(duì)稱(chēng)地圍繞所述中心軸設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，其中，各偏軸靜電子透鏡的光軸與所述相應(yīng)的帶電粒子子束的所述子束中心線(xiàn)之間的距離為所述偏軸靜電子透鏡與所述中心軸之間的徑向距離的函數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，其中，各偏軸靜電子透鏡的所述光軸與所述相應(yīng)的帶電粒子子束的所述子束中心線(xiàn)之間的距離與所述偏軸靜電子透鏡與所述中心軸之間的徑向距離成比例。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，其中，各偏軸靜電子透鏡的所述光軸與所述相應(yīng)的帶電粒子子束的所述子束中心線(xiàn)之間的距離與所述偏軸靜電子透鏡與所述中心軸之間的徑向距離的三次冪成比例。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至7中任一項(xiàng)所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，其中，各偏軸靜電子透鏡相對(duì)于所述相應(yīng)的帶電粒子子束的所述子束中心線(xiàn)在基本上相同方向上偏移。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至7中任一項(xiàng)所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，其中，各偏軸靜電子透鏡相對(duì)于所述相應(yīng)的帶電粒子子束的所述子束中心線(xiàn)在相對(duì)于所述中心軸基本上徑向方向上偏移。
10.根據(jù)權(quán)利要求4至7中任一項(xiàng)所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，其中，各偏軸靜電子透鏡相對(duì)于所述相應(yīng)的帶電粒子子束的所述子束中心線(xiàn)在相對(duì)于所述中心軸基本上切線(xiàn)方向上偏移。
11.根據(jù)權(quán)利要求3至7中任一項(xiàng)所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)以上靜電透鏡陣列的中的至少一個(gè)的四分之一圓周的各偏軸靜電子透鏡相對(duì)于所述相應(yīng)的帶電粒子子束的所述子束中心線(xiàn)在基本上相同方向上偏移。
12.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，其中，各偏軸靜電子透鏡在基本上相同方向上偏移，以及其中，各偏軸靜電子透鏡的所述光軸與所述相應(yīng)的帶電粒子子束的所述子束中心線(xiàn)之間的距離基本上恒定。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，其中，偏軸靜電子透鏡被嵌入到所述帶電粒子光學(xué)器件的軸上靜電子透鏡中，設(shè)置于所述帶電粒子光學(xué)器件的軸上靜電子透鏡之前或者之后。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述堆疊包括配置有第三透鏡孔陣列的第三陣列電極，其中，所述第一透鏡孔陣列、所述第二透鏡孔陣列和所述第三透鏡孔陣列的透鏡孔彼此對(duì)準(zhǔn)，其中，所述靜電透鏡的所述子透鏡軸貫穿所述第一透鏡孔和所述第二透鏡孔的中心，其中，各偏軸子透鏡包括所述第三透鏡孔陣列的第三透鏡孔，以及其中，所述第三透鏡孔的中心設(shè)置在距離所述子透鏡軸一段距離處。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第二陣列電極被設(shè)置在所述第一陣列電極和所述第三陣列電極之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第三陣列電極被設(shè)置在所述第一陣列電極和所述第二陣列電極之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求14、15或16所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，所述帶電粒子光學(xué)器件包括中心軸，其中，所述一個(gè)以上靜電透鏡陣列中的至少一個(gè)的多個(gè)子透鏡基本上對(duì)稱(chēng)地圍繞所述中心軸配置。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第三透鏡孔的中心與所述子透鏡軸之間的距離為所述偏軸靜電子透鏡與所述中心軸之間的徑向距離的函數(shù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第三透鏡孔的中心和所述子透鏡軸之間的距離與所述偏軸靜電子透鏡和所述中心軸之間的徑向距離成比例。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第三透鏡孔的中心和所述子透鏡軸之間的距離與所述偏軸靜電子透鏡和所述中心軸之間的徑向距離的三次冪成比例。
21.根據(jù)權(quán)利要求14至20中任一項(xiàng)所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，其中，各偏軸靜電子透鏡的所述第三透鏡孔相對(duì)于所述相應(yīng)的帶電粒子子束的所述子束中心線(xiàn)在基本上相同方向上偏移。
22.根據(jù)權(quán)利要求17至20中任一項(xiàng)所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，其中，各偏軸靜電子透鏡的所述第三透鏡孔相對(duì)于所述相應(yīng)的帶電粒子子束的所述子束中心線(xiàn)在相對(duì)于所述中心軸基本上徑向方向上偏移。
23.根據(jù)權(quán)利要求17至20中任一項(xiàng)所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，其中，各偏軸靜電子透鏡的所述第三透鏡孔相對(duì)于所述相應(yīng)的帶電粒子子束的所述子束中心線(xiàn)在相對(duì)于中心軸基本上切線(xiàn)方向上偏移。
24.根據(jù)權(quán)利要求14至20中任一項(xiàng)所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)以上靜電透鏡陣列中的至少一個(gè)的四分之一圓周的各偏軸靜電子透鏡的所述第三透鏡孔相對(duì)于所述相應(yīng)的帶電粒子子束的所述子束中心線(xiàn)在基本上相同方向上偏移。
25.根據(jù)權(quán)利要求14所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，其中，各偏軸靜電子透鏡的所述第三透鏡孔在基本上相同方向上偏移，以及其中，所述第三透鏡孔的中心與所述子透鏡軸之間的距離基本上恒定。
26.根據(jù)權(quán)利要求14至25中任一項(xiàng)所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述堆疊包括分別配置有第四透鏡孔陣列和第五透鏡孔陣列的第四陣列電極和第五陣列電極，其中， 所述第一透鏡孔陣列、所述第二透鏡孔陣列、所述第三透鏡孔陣列、所述第四透鏡孔陣列和所述第五透鏡孔陣列的透鏡孔彼此對(duì)準(zhǔn)，其中，所述靜電透鏡的子透鏡軸貫穿對(duì)準(zhǔn)的所述第一透鏡孔、所述第二透鏡孔、所述第四透鏡孔和所述第五透鏡孔的中心，以及其中，所述第三透鏡孔陣列設(shè)置于在一側(cè)上的所述第一透鏡孔陣列和所述第二透鏡孔陣列與在另一側(cè)上的所述第四透鏡孔陣列和所述第五透鏡孔陣列之間。
27.根據(jù)前述權(quán)利要求14至沈中任一項(xiàng)所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述靜電透鏡陣列包括基本上平行的透鏡軸的陣列。
28.根據(jù)前述權(quán)利要求17至20中任一項(xiàng)所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第三透鏡孔陣列相對(duì)于所述第一透鏡孔陣列和/或所述第二透鏡孔陣列圍繞所述中心軸旋轉(zhuǎn)。
29.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還包括傳感器，用于精確判定所述目標(biāo)的實(shí)際位置與期望位置之間的偏差，以及控制器，用于基于判定的所述偏差來(lái)調(diào)整所述偏軸子透鏡或者所述第三陣列電極的電位。
30.無(wú)掩膜帶電粒子束光刻部件，包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)。
31.靜電透鏡陣列，包括一個(gè)以上偏軸靜電子透鏡，用在根據(jù)權(quán)利要求1至觀中任一項(xiàng)所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)中。
32.根據(jù)權(quán)利要求1至四中任一項(xiàng)所述的多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用，其用于產(chǎn)生多個(gè)帶電粒子子束，并且用于使來(lái)自帶電粒子源的所述帶電粒子子束指向目標(biāo)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多束帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，包括帶電粒子源，用于產(chǎn)生多個(gè)帶電粒子子束；以及帶電粒子光學(xué)器件，用于使來(lái)自帶電粒子源的帶電粒子子束指向目標(biāo)，其中，各帶電粒子子束限定子束中心線(xiàn)，所述帶電粒子光學(xué)器件包括一個(gè)以上靜電透鏡陣列，各靜電透鏡陣列包括用于產(chǎn)生多個(gè)靜電子透鏡的兩個(gè)以上陣列電極，其中，各子透鏡被設(shè)置用于聚焦相應(yīng)的帶電粒子子束，以及其中，各子透鏡限定子透鏡光軸，其中，至少一個(gè)所述一個(gè)以上靜電透鏡陣列包括一個(gè)以上偏軸靜電子透鏡，其中，相應(yīng)的帶電粒子子束的子束中心線(xiàn)在距離其子透鏡光軸一段距離處穿過(guò)偏軸靜電子透鏡。
文檔編號(hào)H01J37/147GK102598199SQ201080050765
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月18日
發(fā)明者彼得·克勒伊特, 阿爾瑙特·克利斯蒂安·佐尼維勒 申請(qǐng)人:邁普爾平版印刷Ip有限公司