TWI262361B - Electron beam exposure apparatus, exposure method of using electron beam, control method of electron beam, and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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1262361 玖、發明說明: 【相關_請案交叉參考】 本申請案係以先前於2002年3月28日提出 2002-9257(H旁B太# 4丨士、支成 叫白勺弟 二主”號曰本專利中請案,以及20〇3年1月22日提出申 凊的第2GG3-U749號日本專射請案為基礎並聲請只 ,這兩件申請案的所有内容在此併入當成參考。’、^ 【發明所屬之技術領域】 、本發明係與載電射束曝光裝置、使用載電射束之曝光方 法、載電射色之控制方法及半導體裝置之製造方法有關。 【先前技術】 由於可利用波長比光短的電子(離子)波長程度的分解能 來進行描繪,因此载電射束曝光裝置具有形成高解析度之 圖案的功能。另一方面’其與採用光曝光之光罩描繪方式 不同,係以小的分割圖案射束來直接描繪完成圖案,因此 具有描緣時間較長的問題。 二而,由於其具有可形成高精密度之細線圖案的特徵, 因此已經發展為光曝光方式之微影技術的後繼技術,或是 適用於製造 ASIC (Applicati〇n Specific Integrated , 特殊用途知體電路)等之多種少量生產之半導體積體電路 裝置的有利具。就載電射束而言,譬如,在以電子射束 來直接形成圖案的方法方面5係包括:在把小的圓射束進 行ON/OFF&制的同時,對晶圓全面進行掃描來形成圖案的 方法;及 VSB描繪方式(譬如,Η· Suna〇shi et ai; Jpn· 了 Appl
Phys. Vol. 34 (1995), pp. 6679-6683, Parti, No. 128. 84512-940415.doc 1262361
December 1995 ),其係把穿透模版光圈之電子射束進行圖 案描纟會者。再者’把VSB描繪方式更進一步發展出來的描 繪方式為採取高速描繪之整體描繪方式的電子線描緣技術 ,其係以反覆圖案構成一個區塊,作成模版,再將之進行 選擇描繪者。 H.Sunaoshi et al所揭示的VSB描繪方式之電子線描繪技 術’由於具備由電磁透鏡及靜電偏向器所構成之電子光學 系,因此其結構非得充份考慮如下事項才行:前述透鏡及 偏向器之综乞光學特性、機械性組合精確度,及污染物的 影響等。又’為了提升射束解析度,故採用以高速加速所 加速的電子射束來打入晶圓上之光阻的方式。因此,會產 生近接效應,且由於該近接效應而在描繪圖案上造成失焦 或解析度劣化,該近接效應係指,被照射後之電子射束在 各種多層薄膜内產生後方散射電子,然後再朝光阻上方前 進的現象;而前述各種多層薄膜係附於晶圓面之光阻下面 者。基於前述原因,故有必要採取用於補正該近接效應的 控制’如此一來’則不僅使電子光學系且使控制面都變得 相當魔大。因此,使得系統複雜化,進而導致故障等,反 而引發精確度下降的問題。再者,由於使用高速加速之電 子射束’故對晶圓表面造成的傷害也令人擔憂。 為了克服高加速電壓載電射束之VSB方式之上述問題點 ,有人提出採用低加速電壓之電子射束之光圈方式之電子 線描繪技術(譬如,特開2000·173529號公報、L Vac,
Technol· B 14 (6) 1996, 3 802)。在特開 2000-173 529號公報中 845l2-940415.doc 1262361 所揭示的電子射束騎裳 小投影光學系使用了洛门 私子先子系万面,由於其縮 射束67係對光轴通過二鏡,因此如圖1所示,電子 器%,、主偏向器95、先5=軌道。因此’由於先主偏向 電子射束-之軌道會=崎、副偏向器93的緣故, Jim μ ^ ^ >相同足偏向靈敏度呈現偏向, 所產生1向像差也對光軸產生旋轉對稱。 然而,如圖1所示,产& 電子射束描㈣w、、㈣2隊173529號公報所揭示的 田’《縮小投影光學系中,在單元光圈19以 下會形成鬲電流密度的交抛的 〇〇 系中,係以ΐ束型之隹束,在縮小投影光學 . 束挺式採用旋轉對稱型之靜電型透 鏡^_魯透鏡)64、66’故會使透鏡内之電子射束^減速 。基於料㈣制,在特開2_]73529號公報所揭示的 電子射束描緣裝置中,會因色像差及空間電荷效應(特別是
Boersch效果)而產生射束失焦’使單元光圈像在晶圓μ上產 生失焦,因而導致描繪特性劣化的問題。 為了克服上述問題點,針對使用低加速電壓之載電射束 之光圈方式的載電射束描繪方式,有人提出了以多層之多 極透鏡來構成縮小投影光學系的描繪方式(特開2〇〇1_93825 、特開2002-50567號公報、特開2002-93357號公報、特開 2002-216690號公報)。圖2係特開2002_5〇567號公報所揭示 之電子射束之描繪方式。在該圖所示之載電射束描缯^裝置 100中,電子光學系内之縮小投影光學系係以四層之多極透 鏡所構成者。使用電子射束作為載電射束時,從電子槍i i 被加速的電子射束8係被照射到具有矩形或圓形開口的第】 84512-940415.doc 1262361 ^圈^。通過該第!光圈13的電子射束8則朝向單元光圈丨9 前進;而該單元錢19係配列有多個整體曝光單元圖案者 。電子射束8之射束徑被照明透鏡15成形為··相對於任=一 個單元圖案具有充份大小,且不會對鄰接之單元圖案產生 干涉的大小。照明透鏡15由二個靜電透鏡15a及i5b(=因傑_ 魯透鏡)所構成,係作為對中央之電極施加負電壓之用。電 子射束8在通過第2照明透鏡15b後,受第丨成形偏向器π之 偏向控制’可在單元光圈19内對目標之單元圖案進行選擇 ;接著,在!過單元光圈19後,單元光圈像被第2成形偏向· =導回到光軸上。電子射束8在通過^成形偏向器取 單元光圈19後,以作為單元圖案射束的方式出發,在被第2 成形偏向器21導回到光軸上的狀態下,往多極透鏡23進行 照射;而該單S圖案射束係以單元光圈19為起點者。多極 透鏡23由四層之靜電型透鏡Q1〜Q4所構成,係使用八極子 電極來產生四極子場(多極透鏡場)者。 在此,把光軸當作Z軸;把在z軸上直交的兩個平面當作 X平面與Y平面,把該χ平面之電子射束軌道當作χ軌道,把 该Υ平面 < 電子射束軌道當作γ軌道。在四層之多極透鏡 Q1 Q4中’ X方向及γ方向之兩方向的電場係分別為:在X 方向上從第1層到第4層依序為發散電場、發散電場、收斂 私%、發散電場;而在γ方向上則為收斂電場、收斂電場、, 發政私%、收斂電場;並被施加電壓。在該多極透鏡23、 第1成形偏向器17、第2成形偏向器21及先主偏向器25 a、25b 之光袖向上足兩端近旁係配置有作為接地電極的遮蔽電極 84512-940415.doc 1262361 36、39 ;而位於第1層和第2層多極透鏡23之間的遮蔽電極 36,及位於先主偏向器25正上方的遮蔽電極39係分別兼當 光圈38’、41’ ;在光圈38,、41’上檢測射束電流,來進行照 明透叙15、第1成形偏向器17、第2成形偏向器21、多極透 鏡23(Q卜Q2)之射束校準。圖3係此時之從單元光圈19到晶 圓14之間電子射束8的軌道。電子射束8係因多極透鏡“之 Q1〜Q4所形成之各電場的作用,而分別通過在χ方向及丫方 向上之不同軌迢8X及8 Y,且在不形成高電子密度區域的狀 悲下,往晶^14上集光。利用主偏向控制,在參考未在圖 中終員π之XY承栽台之位置的同時,針對承載於χγ承載台上 之晶圓14,把主圖場之位置進行偏向控制;及利用副偏向 口口 3 1把/入圖場之位置實施偏向控制。而該主偏向控制係讓 先主偏向器25a與多極透鏡23之Q3及Q4之偏向電場重疊, 將之作為偏向器來控制者。調整主偏向控制之偏向電壓比 ,來控制在晶圓14上之偏向像差,使之成為最小。而該主 偏向控制係讓多極透鏡23之Q 2及Q3之間的先主偏向器25 與多極透鏡23之Q3及Q4之偏向電場重疊,把多極透鏡以之 Q3及Q4作為偏向器來控制者。使偏向電場重疊的多極透鏡 Q3、Q4的内徑係設計得比四極子透鏡卩丨、的更大(參考 圖2),如此則可減少偏向像差。譬如,如圖4所示,朝X方 向之偏向係利用先主偏向器25a、主偏向器23(()3, 27)及副 偏向器31進行偏向(X方向偏向射束軌道48χ);而朝γ方向 之偏向係僅利用主偏向器23(Q3, 27)及副偏向器31來進行 (Y方向偏向射束軌道48Y) ·,調整偏向電壓比則可使偏向像 84512<9404l5.d〇c n 1262361 差成為最小。 然而’在以多極透鏡23作為縮小投影光學系的光學系中 ,電子射束8通過對光軸呈大幅度非對稱之軌道,則在X方 向和Y方向上像差性能會形成很大差異。其結果則導致單元 光圈像在晶圓1 4上形成大幅度非對稱。 另一方面,把多極透鏡應用於電子光學透鏡上,形成對 光軸大幅度非對稱之電子射束軌道,來使電子射束之電子 密度高的區域99無法形成9則會產生描繪特性劣化的問題 ,而不使該色域99形成的目的乃在於減少空間電荷效應。 又,在開口像差與色像差方面,先前技術係以如下方法 來補正前述像差:以愛因傑魯透鏡來構成電子顯微鏡等之 光學系,並在該光學系中組入多極透鏡來作為像差補正器 (譬如,特開平 5-234550號公報,j. zach and M Haider,
Aberration correction in a low-voltage scanning microscope ,Nuclear Instruments and Methods in Physics Research (Section A) Vol· 363, No· 1,2, pp 3 16-325, 1995、J· Zach,
Design of a high-resolution low-voltage scanning electron microscope “,Optik 83, No。1,pp· 3〇-4〇,1989)。 然而’在以^:因傑魯透鏡所構成之光學系中,如要對開 口像差與色像差進行補正,則都必須組入有別於結像光學 系的像差補正器;如此則造成光學長度變長,反而使空間 電荷效應所造成的失焦變大,此為一項缺點。 【發明内容】 本發明之第一側面係提供一種載電射束曝光裝置,其係 84512-940415.doc -12 ^62361 具備: 載電射束射出器’其係用於產生載電射束並照射於基板 上者; 照明光學I其係用於調整前述載電射束之射束徑者; 單元光圈,其係具有單元圖案者,而該單⑽案之形狀 係與所希望之描繪圖案對應者; 第一偏向器’其係、用於把前述载電射束導回其光軸上者 ;而該載電射束係因電場而偏向,人射到前述單元光圈之 所希望之單土圖案,而通過該單元圖案者; 二縮小投影光學系,其係以電場使已通過前述單元光圈之 前述載電射束縮小,並在前述基板上結像者; ”、、月位置凋整邵,其係用於調整前述載電射束之照明位 f,使前述載電射束在二個平面中之一方的面±,通過與 前述光軸之中心呈大致對稱之軌道者;而前述載電射束係 入射於前述縮小投影光學系内者;而該二平面係在光轴上 直交者; 及第一偏向為,其係以電場使已通過前述單元光圈之前 逑載電射束偏向,並使之在前述基板上進行掃描者; …前《電射束射出器係以低於可產生近接效應的加速電 堅來使幻述載私射束射出者;而該近接效應係指,後方散 射電子對近接於前述載電射束照射位置的描繪圖案之曝光 里所造成的影響;而該後方散射電子係在接受前述載電射 束之照射的前述基板内所產生者。 本發明之第二側面係提供一種載電射束曝光裝置,其係 84512-940415 .doc 1262361 具備: 其係用於產生載電射束並照射於基板 載電射束射出器, 上者; 二明光學系,其係用於調整前述載電射束之射束徑者; 單7L光圈,其係具有單元圖案者,而該單元圖案之形狀 係與所希望之描繪圖案對應者; y 第偏向為,其係用於把前述載電射束導回其光軸上者 ’而該載電射束係因電場而偏向,人射到前述單元光圈之 所希望又單ί:圖案,而通過該單元圖案者; 投〜光學系,其係以電場使已通過前述單元光圈之 則述載電射束縮小,並在前述基板上結像者;及 : 向其係以電場使已通過前述單元光圈之前述 載電射束偏向’並使之在前述基板上進行掃描者; v載包射束射出姦係以低於可產生近接效應的加速電 壓=使前述載電射束射出者;而該近接效應係指,後方散 射兒子對近接於前述載電射束照射位置的描繪圖案之曝光 里所垅成的影響;而該後方散射電子係在接受前述載電射 束之照射的前述基板内所產生者。 、在前述載電射束方面,其第一方向的倍率與第二方向的 :率,受到前述縮小投影光㈣的相互獨立控制,來使在 則述第万向上之前述載電射束之像差性能與在前述第二 万向上疋則述載電射束之像差性能,在前述基板上成為大 才同而為第一方向係與光軸直交;而該第二方向係與 前述第一方向及前述光軸直交。 84512-940415.doc -14 1262361 象對應,因早:光J巾,其前述單元圖案的形狀係與如下現 射束之述縮小投影光學系的控制,而使前述載電 本發明:::万向的倍率與前述第二方向的倍率互異。 具備:罘-側面係提供-種載電射束曝光裝置,其係 上者;束射出$ ’其係用於產生載電射束並照射於基板 月钱yl~卢?(玄 w ·、,其係用於調整前述載電射束之射束徑者; 早兀光圈,兑佴且女抑> 係與所希访木者’而該單元圖案之形狀 希王 繪圖案對應者; 吊偏肖⑤,其係用於把前述載電射束導回其光轴上者 :而該載電射束係因第一電場而偏向,入射到前述單元光 圈〈所希望〈單^圖案,而通過該單元圖案者; .宿"又w光學系’其係以第二電場使已通過前述單元光 圈D返載%射束縮小,並在前述基板上結像者,及 、,第一偏向杂,其係以第三電場使已通過前述單元光圈之 則《電射束偏向,並調整其在前述基板上之照射位置者; β前述載電射束射出器係以低於可產生近接效應的加速電 壓來使則述載電射束射出者;而該近接效應係指,後方散 射電子對近接於前述載電射束照射位置的描繪圖案之曝光 f所造成的影響;而該後方散射電子係在接受前述載電射 束之照射的前述基板内所產生者。 I述縮小投影光學系係包含N層(N為2以上之自然數)之 Μ極子透鏡(M為4以上之偶數);及像差補正器,而該像差 84512-940415.doc -15 1262361 補正器係用於把開口像差及色像差中之至少一種,分別在 與前述光軸直交(M/2)的方向上進行相互獨立補正者;而嗦 開口像差及色像差係當前述照明光學系擴大前述射束徨的 h况下所產生者;而擴大前述射束徑的目的在於減少因办 間兒何效應所造成的失焦;而該空間電荷效應係在前逑载 電射束於前述基板上結像的位置所產生者。 本發明之第四側面係提供一種使用載電射束之曝 ,其係具備: 〃 載電射束5射工序,其係用於產生載電射束並照射於基 板上者; 、土 射束徑調整工序,其係用於調整前述載電射束之射束徑 者; 1 第一偏向工序,其係用於把前述載電射束導回其光軸上 者;而該載電射束係因電場而偏向,入射到前述單元光圈 之所希望之單元圖案,而通過前述單元圖案者;而該單元 光圈係具有單元圖案者,而該單元圖案之形狀係與所希望 之描繪圖案對應者; & 縮小投影工序,其係以電場使已通過前述單元圖案之前 述載電射束縮小,並在前述基板上結像者; 照明位置控制工序,其係用於調整前述載電射束之照明 位置,使前述載電射束在二個平面中之—方的面±,通過 與前述光軸之中心呈大致對稱之軌道者;而前述載電射束 係已通過前述單元圖案者;而該二平面係在光軸上直交者 :及 84512-940415.doc -16 1262361 第一偏向工序9其係以電場使前述照明位置已被調整之 則述載電射束偏向,並使之在前述基板上進行掃描者; 削述載電射束係以低於可產生近接效應的加速電壓來形 / 而d近接效應係指’後方散射電子對近接於前述載 '子束…、射κ置的描緣圖案之曝光量所造成的影響;而該 後万散射電子係在接受其照射的前述基板内所產生者。 本發明之第五側面係提供一種使用載電射束之曝光方法 ’其係具備: 載電射束^射工序,其係用於產生載電射束並照射於基 板上者; 射束徑調整工序,其係用於調整前述載電射束之射束徑 者; & 第一偏向工序,其係用於把前述載電射束導回其光軸上 者;而該載電射束係因電場而偏向,入射到前述單元光圈 之所希望之單元圖案,而通過前述單元圖案者;而該單元 光圈係具有單元圖案者,而該單元圖案之形狀係與所希望 之描繪圖案對應者; 縮小投影工序,其係以電場使已通過前述單元圖案之前 述載電射束縮小,並在前述基板上結像者;及 第二偏向工序,其係以電場使已通過前述單元圖案之載 電射束偏向,並使之在前述基板上進行掃描者; 而前述載電射束係以低於可產生近接效應的加速電壓來 產生者;而該近接效應係指,後方散射電子對近接於前述 載電射束照射位置的描繪圖案之曝光量所造成的影響;而 84512-940415.doc -17 1262361 泫後方散射電子係在接受前述 内所產生者; ^射束<照射的前述基板 而前述第二偏向工序係包含控制工彳 用於相互獨立控制在前述第— 以二I工序,、 .^&^ + ^ 、 万向上爻前述載電射束之偏 向見與在前述第二万向上之前 A么、+、一 、1 』、戰私射束〈偏向寬,來使 在則述罘一万向上之前述載雷 一、 %射束<偏向像差與在前述第 一万向上之前述載電射束之偏 义偏向像聂,在前述基板上成為 大致相同;而該第一方向係盘 *叫先軸直父;而該第二方向係 興則述弟一色向及前述光軸直交。 本發明之第六側面係提供一 攸供種使用载電射束之曝光方法 ’其係具備: 載電射束照射工序,其件用力人$ 八你用於產生載電射束並照射於基 板上者; 射束m周整工序’其係用於調整前述載電射束之射束徑 者; 弟偏向工序,其係用於把前述載電射束導回其光轴上 、而4載兒射束係因電場而偏向,入射到前述單元光圈 、、,希王之單元圖案,而通過前述單元圖案者;而該單元 光圈係具有單元圖案者,而該單元圖案之形狀係與所希望 之描繪圖案對應者; /倚小投影工序,其係以電場使已通過前述單元圖案之前 述載兒射束縮小,並在前述基板上結像者;及 ^ ~ 向工序’其係以電場使已通過前述單元圖案之載 私射束偏向’並使之在前述基板上進行掃描者; 84512-940415.doc -18 1262361 而的述載電射束係以低於可產生近接效應的加速電壓來 產生者;而該近接效應係指,後方散射電子對近接於前述 載電射束照射位置的描繪圖案之曝光量所造成的影響;而 该後方散射電子係在接受前述載電射束之照射的前述基板 内所產生者; 而前述縮小投影工序係包含控制工序,而該控制工序係 用於相互獨立控制在前述第一方向上之前述載電射束之倍 率入在别述第一方向上之前述載電射束之倍率,來使在第 一方向上之艺述載電射束之像差性能與在第二方向上之前 述$電射束之像差性能,在前述基板上成為大致相同;而 3第方向係與光軸直交;而該第二方向係與前述第一方 向及如述光幸由直交。 本發明〈第七側面係提供一種使用載電射束之控制方法 ’其係具備: 載電射束照射工序,其係用於產生載電射束並照射於基 板上者; 十束位凋正工序,其係用於調整前述載電射束之射束徑 者, w工序,其係用於把前述載 • 、、 ............μ <取€射采等回具光彰 者:而該載電射束係因第-電場而偏向,入射到前述琴 ,圈疋所希王〈早疋圖案’而通過前述單元圖案者;击 早元光圈係具有單元圖案者, 时 .^ , 口木# 而孩早元圖案之形狀係婆 希K描繪圖案對應者; 扠…工序’其係以第二電場使已通過前述單元Μ 84512-940415.doc 1262361 之前述載電射束縮小,並在前述基板上結像者;及 第二偏向工序,其係以第三電場使已通過前述單元圖案 之載境射束偏向’並調整其在前述基板上之照射位置者; 而^述載電射束係以低於可產生近接效應的加速電壓來 產生者;而該近接效應係指,後方散射電子對近接於前述 載電射束照射位置的描繪圖案之曝光量所造成的影響;而 該後方散射電子係在接受前述載電射束之照射的前述基板 内所產生者; 則述第二!場係包含分別由“極子透鏡(M為大於4之偶 數)所產生的N層(N為大於2之自然數)之μ極子場的電場; 前述縮小投影工序係包含像差補正工序,而該像差補正 工序係用於把開口像差及色像差中之至少一種,分別在與 前述光軸直交(Μ/2)的方向上進行相互獨立補正者;而該開 口像是及色像差係當前述射束徑調整工序才廣大前述射束徑 的情況下所產生者;而擴大前述射束徑的目的在於減少因
載電射束於前述基板上結像的位置所產生者。 本發明 < 第八側面係提供一種使用載電射束之曝光方法 的半導體裝置之製造方法,其係具備: 載電射束照射工序, 板上者; 射束徑調整工序, 其係用於產生載電射束並照射於基 者; 第一偏向工序,其 其係用於調整前述載電射束之射束徑 其係用於把前述載電射束導回其光軸 84512-940415.doc -20 1262361 而孩載電射束係因電場而偏向,入射到前述單元光圈 ::希望…圖帛’而通過前述單元圖案者; 先圈係具有單元圖案者,而該單^案之形狀係與= 又描繪圖案對應者; 王 、、】、投〜工序’其係以電場使已通過前述單元圖案之# 逑載電射束縮小,並在前述基板上結像者; 則 、…明位置控制工序,其係用於調整前述載電射束之照明 置使4述載電射束在二個平面中之一方的面上,通過 與前述光軸^中心呈大致對稱之軌道者;而前述載電射^ 係已通過丽述單元圖案者;而該二平面係在光軸上直交者 第一偏向工序,其係以電場使前述照明位置已被調整之 载電射束偏向,並使之在前述基板上進行掃描者; 則述載電射束係以低於可產生近接效應的加速電壓來形 成者;而該近接效應係指,後方散射電子對近接於前述載 電射束照射位置的描繪圖案之曝光量所造成的影響;而該 後方散射電子係在接受其照射的前述基板内所產生者。 本發明之第九側面係提供一種使用載電射束之曝光方法 的半導體装置之製造方法,其係具備: 載電射束照射工序,其係用於產生載電射束並照射於基 板上者; 射束fe i周整工序,其係用於調整前述载電射束之射束徑 者; 第一偏向工序,其係用於把前述載電射束導回其光轴上 84512-940415.doc -21 1262361 者,而这載電射束係因電場而偏向,入射到前述單元光圈 〈所希望〈單元圖帛,而通過前述單元圖案者;而該單元 光圈係具有單元圖案者,而該單元圖案之形狀係與所希望 之描繪圖案對應者; 、、縮小投影工序,其係以電場使已通過前述單元圖案之前 述载電射束縮小,並在前述基板上結像者;及 +第二偏向工序,其係以電場使已通過前述單元圖案之載 電射束偏向,並使之在前述基板上進行掃描者; 、前述載電生束係以低於可產生近接效應的加速電壓來形 =者;而該近接效應係指,後方散射電子對近接於前述載 電射束照射位置的描繪圖案之曝光量所造成的影響;而該 後方散射電子係在接受其照射的前述基板内所產生者。 而前述第二偏向工序係包含控制工序,而該控制工序係 用义相互獨iL控制在前述第一方向上之前述載電射束之偏 向^與在W述第:方向±之前述載電射束之偏向寬,來使 在前述第-方向上之前述載電射束之偏向像差與在前述第 二方向上之前述載電射束之偏向像差,在前述基板上成為 大^相同;而該第-方向係與光軸直t ;而該第二方向係 與前述第一方向及前述光軸直交。 本發明之第十側面係提供—種使用冑電射束之曝光方法 的半導體裝置之製造方法,而其係具備: 載電射束照射工序’其係用於產生載電射束並照射於基 板上者; 、 射束徑調整工序’其係用於調整前述載電射束之射束徑 84512-9404l5.doc -22 1262361 者; 7偏向工序,其係用於把前述載電射束導回其光車由上 =戶而=載電射束係因電場而偏向,入射到前述單元光圈 〈所希望《早兀圖帛,而通過前述單元圖案者,·而該單元 光圈係具有單相案者,而該單元圖案之形狀係與所希望 之描繪圖案對應者; 、话〗投〜工序,其係以電場使已通過前述單元圖案之前 述載電射束縮小,並在前述基板上結像者;及 不吊一偏向士序,其係以電場使已通過前述單元圖案之載 射束偏向’並使之在前述基板上進行掃描者; 、而月)述載I射束係以低於可產生近接效應的加速電壓來 屋2者;而該近接效應係指,後方散射電子對近接於前述 載電射束照射位置的描緣圖案之曝光量所造成的影響;而 Μ後方A射電子係在接受前述載電射束之照射的前述基板 内所產生者; 而蝻述%小投影工序係包含控制工序,而該控制工序係 料相互獨立控制在第-方向上之前述載電射束之倍率與 在第二方向上之前述載電射束之倍率,來使在前述第一方 向上<七述載電射束之像差性能與在前述第二方向上之前 述载電射束〈像差性能’在前述基板上成為大致相同;而 d第方向係與光軸直交;而該第二方向係與前述第一方 向及前述光軸直交。 本發明之第十-側面係提供—種使用載電射束之控制方 法的半導體裝置之製造方法,而其係具備: 84512-940415.doc -23 1262361 載笔射束照射虔 、 板上者;、、序,係用於產生載電射束並照射於基 射束徑4周敕 、 者;B a工序,其係用於調整前述載電射束之射束徑 第一偏向T 庋 者;而七、序,其係用於把前述載電射束導回其光軸上 光圈之所射ΐ係因第一電場而偏向’入射到前述單元 單- 主足早兀圖案,而通過前述單元圖案者;而該 "圈係具有單元圖案者,而該單元圖案之形狀係與 希望<描繪圖案對應者; 、:、〜工序,其係以第二電場使已通過前述單元圖案 、薊i:載包射束縮小,並在前述基板上結像者;及 第:偏向工序,其係以第三電場使已通過前述單元圖案 <載電射束偏向,並使之在前述基板上進行掃描者; 而丽述載電射束係以低於可產生近接效應的加速電壓來 者而居近接效應係指,後方散射電子對近接於前述 照射位置的描繪圖案之曝光量所造成的影響;而該後方散 射電子係在接受前述載電射束之照射的前述基板内所產生 者; 削述第二電場係包含分別由Μ極子透鏡(μ為大於4之偶 數)所產生的Ν層(Ν為大於2之自然數)之Μ極子場的電場; 而蓟述縮小投影工序係包含像差補正工序,而該像差補 正工序係用於把開口像差及色像差中之至少一種,分別在 與前述光軸直交(Μ/2)的方向上進行相互獨立補正者;而該 開口像差及色像差係當前述射束徑調整工序擴大前述射束 84512-9404l5.doc -24 1262361 的情況下所產生者;而裤 1 门、 向擴大則迷射束徑的目的在於減少 Q空間電荷效應所造成的失隹.
天焦,而孩空間電荷效應係在W 通載電射束於前述基板上結像的位置所產生者。 【實施方式】 "以下,參考所附圖式,針對本發明之若干個實施型態進 仃說w圖式中’如為相同部份者則賦予相同元件符號 ,其相關說明則權宜省田各。在以下之實施型態中,係針對 利用%子射束在晶圓上描續圖案之電子射束曝光作說明。 (1)第一實施型態 圖5係在本發明中,载電射束曝光裝置之第一實施型態之 要4的概略結構圖。如該圖所示,電子射束曝光裝置丨係具 備甩子光學系及照明位置調整部。電子光學系係包含:電 子槍11、第丨光圈丨3、照明透鏡15(15&、15b)、第丨成形偏向 器17(17a、17b)、單元光圈19、第2成形偏向器21(21a、21b) 、四層之多極透鏡23 (Ql〜q4)、先主偏向器25 (25a、25b) 、田U偏向芬31、遮蔽電極36、38、39、41、42及二次電子 檢測器33。X,照明位置調整部係包含:控制電腦4〇、電 流計42’、A/D變換器44、偏向控制電路46、照明透鏡控制 電路48及電源PS1、PS2。 電子槍11產生低加速之電子射束8,朝基板14進行照射。 電子射束8通過具有矩形或圓形開口的第丨光圈13後,朝向 單元光圈19前進;而單元光圈19係配列有多個整體曝光單 元圖案者。照明透鏡15由二個靜電透鏡(愛因傑魯透鏡)所構 成’係用於對中央之電極施加負電壓之用;照明透鏡丨5把 84512-940415.doc -25 1262361 電子、射束8的射束徑成形為:相對於任何—個單元圖案具有 、刀大〗且不會對鄰接之單元圖案產生干涉的大小。電 子=束8在通過第2照明透鏡l5b後,在單元光圈Η上對目標 <單疋圖衣進仃選擇;而第!成形偏向器17係將其目標位置 作偏向控制者。第2成形偏向器21把通過單元光圈19後之單 兀光圈像導回到光軸上。電子射束8在通過第1成形偏向器 17及單元光圈19後’以作為單元圖案射束的方式出發,在 被第2成形偏向器21導回到光軸上的狀態下,往多極透鏡23 ,行照射;該單元圖案射束係以單元光圈19為起點者。 夕極透鏡23 (Q1〜Q4)係由中間包挾著先主偏向器25a、 、層之靜%型透鏡所構成。各多極透鏡係以軌道來控制 ,而該軌道係可產生被稱為四極子場(多極透鏡場)之電場, 且在電子射束8的X方向、γ方向上相互不同者。圖6八至6(: 係多極透鏡23之具體形狀的多個例子。 圖6A係顯示由四個電極所構成之四極子透鏡。該圖所示 之四極子透鏡之電極Qlla〜Qlid係分別呈圓柱形,且被以互 隔90度角方式配置。圖6B係八極子透鏡結構之一例,八個 圓枉形電極Qlh〜Qln係以互隔45度角方式配置。圖6C係八 極子透鏡之其他結構之例,呈扇形之平面狀之八個圓柱形 電極Ql3a〜Ql3fJf、以互隔45度角方式配置。 在圖6B及6C中,在八個電極方面,係將鄰接之兩個電極 &作一個四極子電極,讓多極透鏡23整體發揮四極子透鏡 的功此。香如’ Q 1 3 a、Q 1 3 b均被施加+ V之電壓,如此一來 ’則使其具有圖6A所示之電極功能。 84512-940415.doc -26 1262361 在此,把光軸當作z軸;把以z軸為中心時相互直交的兩 個平面當作X平面與Y平面;把該^面之電子射束軌道當 作X軌迢,把戎Y平面之電子射束軌道當作γ軌道。四層之 刚鏡23所產生之X方向及γ方向之兩方向的電場係分 別被控制A :在X方向上從第I層到第4層|序為發散電場 (Q1)、發散電場(Q2)、收斂電場((^3)、發散電場(Q4);而在 Y万向上則為收斂電場(Q1}、收斂電場(Q2)、發散電場(Q3) 、收敛電場(Q4)(參考圖3)。在本實施型態中’係將前述多 極透鏡23(QkQ4)之縮小倍率進行控制,使之在χ方向及γ 万向上具有不同的倍率。有關此&,在後面另有詳述。 回到圖5方面;主偏向器25a與多極透鏡^之⑴及^々係讓 :於控制電子載束執道之上述錄電場及收叙電場與偏向 電場重疊,以此方式來對電子射束8進行主偏向控制,把承 載於XY承載台(未在圖中顯示)上之晶圓14之主圖場的位置 參考XY承載台之位置;同時實施偏向控制。副偏向器31係 配設於第四層之四極子透鏡23iQ4和晶圓14之間,可針對 晶圓14之次圖場,來控制電子射束8之位置。如圖4所示, 在往X万向偏向時,係使用先主偏向器25a與主偏向器U (Q3、27)、(Q4、27)及副偏向器31實施偏向;在往γ方向偏 向時:則僅使用主偏向器23 (Q3、27)、(Q4、27)及副偏向 器31實施偏向。如上所述,χ方向和γ方向係使用不同之主 偏向器,且在X方向和γ方向上相互獨立調整偏向電壓比, 故可減少偏向像差。在此,如圖5所示,偏向電場重疊之多 極透鏡23之Q3、Q4的内徑係設計得比多極透鏡Q1、Q2者為 84512-940415.doc -27 1262361 大;如此則可更減少偏向像差。 在本實施型態之電子射束曝光裝置丨中,其主偏向器及副 偏向备係以X方向和γ方向具有不同偏向寬,來控制電子射 束8之偏向。關於此點,、·在後面亦有詳述。 二次電子檢測器33係設置於副偏向器3丨之下部;其可針 對當電子射束8照射到晶圓14上時所產生之二次電子、反射 電子及後方散射電子進行檢測。利用未在圖中顯示之處理 裝置把4述反射電子訊號進行處理,則可取得SEM圖像, 可利用於射束調整等方面上。 返蔽電極36係分別以近接方式設置於:第2成形偏向器 21a、21b之間、第2成形偏向器21b之光軸方向下面、多極 透鏡23 Q1之光軸方向上面、多極透鏡q2之光軸方向下面。 遮蔽電極38係配設於多極透鏡23 (^與㈨之間。遮蔽電極39 係分別以近接方式設置於··先主偏向器25a與25b之間、先 主偏向器25b之光軸方向下面、多極透鏡23 (^3與卩4之間, 及Q 4之光轴方向下面。遮敝電極41係以近接方式設置於先 主偏向器25a之光軸方向上面;遮蔽電極42係以近接方式設 置於多極透鏡23Q3之光軸方向上面。上述遮蔽電極刊、38 、39、41、42係均連接接地,可防止其曝露於各電極所激 發的靜電場中,如此則可大幅度降低各透鏡或及各偏向器 所形成之靜電場間相互干涉的可能性。又,遮蔽電極38 = 41、42可兼作光圈,如使用該光圈來檢測射束電流,則可 分別針對照明透鏡15、第丨成形偏向器17、第2成形偏向器 21、多極透鏡23 Ql、Q2及先主偏向器25,與電子射束谷之 84512-940415.doc -28 1262361 間的校準進行調整。 本實施型態之電子射束曝光裝置1之照明位置調整部係 使用遮蔽電極38,針對往多極透鏡23之電子射束8之照明位 置進行調整。以下,參考圖7〜9B,針對其調整方法作說明。 圖7係調整電子射束8之照明位置的概略順序之流程圖。 首先’控制電腦40使多極透鏡23之透鏡成為off狀態,提 供控制訊號給照明透鏡控制電路48,從電源psi施加負電壓 給照明透鏡15;如此可使電子射束8對光圈38進行照明 (步驟S1)。色著,控制電腦4〇提供控制訊號給偏向控制電 路46 ’從電源PS2對第2成形偏向器21施加電壓;如此一來 ,譬如,如圖8A之箭頭所示,可使電子射束8在光圈刊上進 行掃描(步驟S2)。以電流計42,測定因電子射束8之照射而被 光圈38所吸收的吸收電流1;利用A/D變換器料把測定的結 果變換為數位訊號,並提供給控制電腦4〇。最後,由控制 電腦40算出光圈邊緣之吸收電流j的上升(下降)時間d(步驟 S3) 〇 在此,電子射束8位於適當之照明位置,且其射束徑夠小 的N形時,吸收電泥j會因電子射束8通過光圈邊緣而驟減 (¾增)。因此,如圖8B所示,吸收電流〗之波形的下降(上 升)時間D很短。相對的,當電子射束8非位於適當之照明位 置,且其射束徑較大的情形時,即使電子射束8通過光圈邊 、、彖,吸收電流I僅緩慢地減小(增大)。因此,如圖8C所示, 吸收電冼I之波形的下降(上升)時間D變長。 控制電腦40把所算出之上升(下降)時間D與特定之臨限 84512-940415.doc -29 I26236l ^丁比較(步驟S4),如上升(下降)時間〇在臨限值w之 ,則判斷電子射束8之照明位置為適當。相對的,如上升 (下日”降)時間D超過臨限值W,則控制電腦4〇判斷電子射束8 =照明位置為不適當,並調整對照明透鏡控制電路Μ之供 =訊唬’接著,調整照明透鏡15之透鏡電壓(步驟叫,重 複只施上述步驟S2〜S4直到上升(下降)時間D在臨 下為止。 • 込…、明位置之凋整方法中,係利用臨限值W來調整 電子射束8之j束徑,但並不限於該方法,譬如,可持婧調 =束《到獲得最小錯乱圓之剖面形狀為止。又,在本 實施型態之電子射束曝光裝^中,係利用照明位置調整部 來自動調整電子射束8之照明位置,但即使處於不具備該照 明位置調整部的情形’亦可使用未在圖中顯示之顯示器, 以目視方式監控光圈38之吸收電流’來檢測電子射束8之照 明位置。如用於掃描·38之電子射束8之射束徑夠小時, 則如圖9Α之圖像Iml所示’可清楚確認光圈的開口。相對 的’如㈣掃描光圈38之電子射束8之射束徑較大時,則如 圖9B之圖像Im2所示,光圈之邊緣呈現非常不鮮明的圖像。 因此’操作者可持續調整照明透鏡15之透鏡電壓,或調整 電子射束8之照明位置’直到錢38之邊緣呈現鮮明的圖像 為止。 圖1〇A〜圖11係獲得適當之照明位置時,從光圈19到晶圓 14之間之電子射束8的軌道。圖1〇A係電予射束8之乂方向的 軌道;而圖η係當時之γ方向的軌道。又,圖ι〇β係在圖i〇a 84512-940415.doc -30 1262361 中符號R所示之區域的擴大圖。將圖iga與圖u作比較,可 清楚了解:由於多極透鏡23(Q1〜Q4)的作用,電子射束眯 X万向與Y方向上係通過不同的軌道,且在不形成高電子密 度區域的狀況下,朝晶圓14上進行照射。電子射束8之昭明 位置係包含縮小投影光學系内之第一層多極透鏡23 qi及 其往下流側的區域。如此一來’在電子射束8之照明位置上 可形成不具有高電予密度區域的軌道,故可更減小空間電 荷效應。 、在本實施复態纟電子射束曝光裝置i之照明纟置調整部 万面,當像差性能不佳之X方向的電子射束8如圖l〇B所示 瓜k光圈19上之任意點,以開角心射出之際,則8χ (α+α〇) 軌道及8Χ (α-α〇)執道都為相對於光軸具有對稱射束的軌道 ’如此則可楗升電子射束8在χ方向上的像差性能。而8χ (α+心) 軌迢係從光軸(Ζ軸)呈α+α()角度者;而8χ(α_α〇)軌道係從光 軸呈α-α〇角度者。 在本實施型態之電子射束曝光裝置丨中,係使用在χ方向 及丫方向形成不同軌道的縮小投影光學系,因此,在對電子 射束8的偏向控制方面,χ方向及γ方向上之偏向靈敏度、 偏向像差特性都大不相同。更具體而言,如圖1〇Α所示,χ 万向之電子射束8係在快到達晶圓14之前接觸散發電場,故 造成X方向之偏向像差性能劣化。因此,針對在主偏向區域 和副偏向區域中之各偏向電壓,讓偏向像差性能不佳之X 方向變小,γ方向變大,則可使χ方向、Υ方向之偏向像差 特性達到大致相同。更具體而言,針對施加於先主偏向器 84512-9404l5.doc -31 1262361 25a與主偏向器23(q3 27)⑴4 2 偏向電壓,與施加於副偏向器31之X方向之 器31之γ方向之偏向電壓之比(^Q=7)(Q4,27)、副偏向
方向之偏壓寬比¥、人 兒壓比)進行調整,使X
万向之偏壓貧A 量係可以如下方法獲彳曰:嬖 為小。偏壓寬之具體的調整 方向及Y方向均以^二:σ’分別以模擬等方式來算出x j以问一見呈現 從其結果來算出χ女 、 生的像差;接著, 比率。 万^像差與γ方向之像差成為相等之 =3偏向控制方法之描緣區域的模式圖;而該偏 =:使用本實施型態之電子射束曝光裝们者。如 1斤:,s如’描緣區域全體為四角形之描緣區域101時 i 施偏向控制’使x方向之偏壓寬比比Y方向之偏壓 ' 主偏向描繪區域102(主圖場)及副偏向描繪區域 1、03(次圖場)都成為γ方向為長度方向的長方形。然而,各 方向之偏向I的,周整,係在χ方向與γ方向相互間的相對調 整,故主偏向描繪區域1〇2及副偏向描繪區域1〇3之面積本 身係刀d與先如之偏向區域的面積相同。如上所述,在本 只施土 中可在不縮小各偏向區域之面積的情況下,提 高综合像差性能。 又’一般而言,隨縮小投影光學系之倍率Μ (M $ 1)變小 ’則像差特性跟著變差。如前所述,在本實施型態中,由 於在X方向與γ方向上形成不同軌道,X方向之電子射束8Χ 係在快到達晶圓14之前接觸散發電場,故造成X方向之像差 性此劣化。因此,調整對多極透鏡23 (Q1〜Q4)的施加電壓 84512-940415.doc -32 1262361 ,來使像差性能差的χ方向之倍率相對變大,γ方向之倍率 相對變小。如此則可在維持較小倍率…的情況下,同時提 升像差性能。X方向與Υ方向之倍率的具體比率,譬如,可 採取與上述偏向量之模擬方法相同的方法來求得。又,與 上述倍率凋整對應,預先製作單元光圈19之單元圖案,來 使之與投影於晶圓14上之所希望的描繪圖案在χ方向和γ 方向上倍率不同。 如上所述,在本實施型態中,由於低加速之載電射束的 、彖故故可查大幅度減低空間電荷效應之影響的同時,並 進一步提像差性能。 (2)第二實施型態 以下參考圖13〜圖15,針對本發明之第二實施型態作說 明。 、圖13係在本發明之第二實施型態中,電子射束曝光裝置 之要4的概略結構圖。該圖所示之電子射束曝光裝置2的特 徵為具備磁場型四極子透鏡43a、43b;而其係設置於:沿 光軸方向之分別與第三層及第四層的靜電型多極透鏡Μ (,3 Q4)概略相同的位置’且在第三層及第四層的靜電型 夕極透U3 (Q3、Q4)之外側。磁場型四極子透鏡仏、㈣ :分別激發磁場型四極子場,並使之與第三層及第四層的 π bit 1¾ 23 (Q3 ' Q4)所激發的電場型四極子場重疊。如此 、,來兹褚型四極子透鏡43a、43b可在如下位置補正色像 差;而該位罾作j:匕 , ’由於電子射束8之軌道離光軸最遠故會 顯著產生色像舁M a $ ^ t 二的仏置。在本實施型態中,電子射束曝光 84512-940415.doc -33 1262361 裝置2之電子光學系内之其他結構,實質上係與圖5所示電 子射束曝光裝置1之電子光學系者相同。 圖14之平面圖係磁場型四極子透鏡43&、43b之一例。在-孩圖所示的例子中,八個線圈QM3a〜QM3h係在各電極的外. 例乂光軸為中心呈放射狀配置,使之分別與四極子透鏡Μ 〈各電極QE^QEn對應。對上述線圈QMh〜QMn供應電流 d磁場型四極子場被激磁,使該磁場型四極子場與多極 透鏡23之各%極QEsa〜所激發之電場型四極子場重疊。· 又,圖15色磁場型四極子透鏡之其他一例的平面圖。該 圖所π〈磁場型四極子透鏡43,係包含四個線圈如,〜Qd,, 其係在X方向及γ方向之間分別形成45。角,且係配置於四 極子透鏡23之電極如與讲、Qc^Qd、如與以' 與训之 各組合的外側,並與之呈對應狀。 回到圖13 ;在X方向上,電子射束8延伸最寬的第三層靜 %型四極子透鏡23 (Q3)的位置(參考圖3)上,磁場型四極子 透鏡43a把磁%型四極子場激磁,使之與電場型四極子場重 宜,來補正色像差。又,在γ方向上,電子射束延伸最寬的 第四層靜電型四極子透鏡23 (Q4)的位置(參考圖3)上,磁場 土四桎子透鏡43b把磁場型四極子場激磁,使之與電場型四 極子場重疊,來補正色像差。 如上所述,在本實施型態中,由於把色像差進行補正, 所以可使電子射束8之照明位置LP更接近晶圓14側,進而可 擴大射束徑;而該色像差係因電子射束8在縮小投影光學系 中延伸變寬所引起者;而該射束徑的擴大係因開角變大所 84512-940415.doc -34 1262361 致。如此則可使各個電子間的距離變大,大幅度減少因空 間電荷效應所引起的失焦。 (3)第三實施型態 以下,參考圖1 6及圖1 7,針對本發明之第三實施型態作 說明。 圖16係在本實施型態中,電子射束曝光裝置之要部的概 略結構圖。與圖13所示電子射束曝光裝置2進行對照後可知 ,本實施型態之電子射束曝光裝置3之特徵在於··以電場型 與磁場型兼&四極子透鏡45 (45a、45b)取代圖13之多極透 鏡23 (Q3、Q4)及磁場型八極子透鏡43a、43b,且利用該電 場型與磁場型兼用四極子透鏡45同時激發電場型四極子場 與磁場型四極子場,並使之重疊。電子射束曝光裝置3之其 他結構及基本的動作,實質上係與圖13所示電子射束曝光 裝置2者相同。 圖17之平面圖係四極子透鏡45之一例。該圖所示四極子 透鏡45係包含八個金屬電極,且彼此係以互隔 45。角的方式配置為圓環狀;而在上述八個金屬電極 QEMa〜QEMh内部中係分別埋設有線圈La〜L1^。線圈[卜“與 各電極QEMa〜QEMh之間係呈現電性絕緣。在電極QEMa〜 之材料方面,譬如,可使關’或使用在陶走表面鍍上金 屬之電極亦可。 如上所述,在本實施型態中,因具備電場型與磁場型兼 用四極子透鏡45a、45b,故可使來自電子光學系之光軸的 徑不往外側變得更寬的情況下,&同上述第二實施型態般 84512-940415.doc -35 1262361 ,以最有效果的方式補正色像差。 (4)第四實施型態 以下’參考圖1 8〜圖20,針對本發明之第四實施型態作說 明。 圖1 8係在本實施型態中,載電射束曝光裝置之要部的概 略結構圖。該圖所示電子射束曝光裝置4的特徵為具備:八 極子透鏡51a,其係與電源PS3連接;而該電源pS3係設置於 第二層多極透鏡23 (Q3)之Z方向上面近旁者;及八極子透 鏡51b,其係多電源PS3連接;而該電源PS3係設置於第三層 多極透鏡23 (Q3)與第四層多極透鏡23 (q4)之間者。電子射 束曝光裝置4之其他結構,除了磁場型八極子透鏡43a、4儿 之外,實免上係與圖13所示電子射束曝光裝置2者相同。電 子射束曝光裝置4之基本動作,除了磁場型八極子透鏡43之 色像差補正功能外,實質上係與圖13所示電子射束曝光裝 置2者相同。因此,以下以八極子透鏡5U、5卟的結構為主 進行說明。 八極子透鏡51a、51b係接受電源PS3施加可變電壓,來補 正開口像差;而該開口像差係往縮小投影光學系入射之際 加大電子射束8開角時所產生者。 圖19係八極子透鏡51之一例的平面圖。該圖所示八極子 透鏡5i係包含八個扇形平面狀之電極()&〜(^1,且彼此係以 互隔22.5角的方式配置為圓環狀。在電極〜中,相鄰 之電極係接受來自電源PS3之不同極性的電壓施加,而激發 八極子場。關於此點’利用圖2〇之部份擴大圖作更詳細說 84512-940415.doc -36 1262361 明。 如圖20所示,八極子透鏡51a係被施加士 Va i的電壓;而 八極子透鏡51b係被施加:t Va 2的電壓。八極子透鏡51a所激 發的八極子場可補正X方向之開口像差,而八極子透鏡5ib 所激發的八極子場可補正γ方向之開口像差。 為了產生八極子場,不一定得配置八極子透鏡;而可配 置開口光圈39’來取代上述八極子透鏡,並對之施加電壓, 來使開口光圈39,和四極子透鏡23之凸緣部1?112〜]?114產生八 極子場,如士亦可獲得同樣效果。 如上所述,在本實施型態中,由於可利用簡單結構來補 正開口像差,因此在使電子射束8由單元光圈入射到縮小投 影光學系時,可取得更大的開角。如此則可同時減少光學 像差與失焦;而該失焦係因晶圓14上之結像部的空間電荷 效應所導致者。 (5)第五實施型態 以下,參考圖21,針對本發明之第五實施型態作說明。 本實施型態之特徵為:把前述第三實施型態之色像差補正 及上述第四實施型態之開口像差補正組合起來,利用單一 裝置實現兩種像差補正。 圖21係在本實施型態中,電子射束曝光裝置5之要部的概 略結構圖。該圖所示電子射束曝光裝置5的特徵為具備:電 場磁場兼用型四極子透鏡45a、45b及開口光圈39,;而兮門 口光圈39’係分別配置於電場磁場兼用型四極子透鏡4“之 Z方向上面近旁及電場磁場兼用型四極子透鏡45&、4外之間 84512-9404I5.doc -37 1262361 ,且係與電源PS3連接。配置於電場磁場兼用型四極子透鏡 45a之Z方向上面近旁及電場磁場兼用型四極子透鏡45a、 45b之間的開口光圈39, 5係接受電源pS3施加可變電壓,而 與圖20所示八極子透鏡51a、5 lb產生同樣的動作,發揮相 同的功能。在電子射束曝光裝置5之基本動作,及電場磁場 兼用型四極子透鏡45a、45b之動作與功能方面,由於實質 上與第一及第四實施型態相同,故在此省略其說明。 如上所述,在本實施型態中,因同時具備電場磁場兼用 型四極子透雙45a、45b與開口光圈39,,故可使電子射束8 在縮小投影光學系内之照明位置LP更接近晶圓14側,同時 可讓電子射束8取得更大的開角;而該電場磁場兼用型四極 子透鏡45a、45b係用於補正色像差者;而該色像差係因電 子射束8在縮小投影光學系中延伸變寬所引起者;而該開口 光圈3 9係用於補正開口像差者。如此一來,由於可擴大電 子射束之射束徑’故可在不犧牲光學像差的情況下,大幅 度減少失焦,而該失焦係因晶圓14上之結像部的空間電荷 效應所導致者。 (6)半導體裝置之製造方法 根據上述第一實施型態,本發明可大幅度減少空間電荷 效應的影響,且亦可在像差性能上實現良好的曝光;如使 用上述曝光裝置或曝光方法,則可以更高的良率來製造更 高集積度的半導體裝置。 又,利用上述電子射束之控制方法,在基板上描繪微細 圖案’貝]可容易在基板上形成無失焦及無變形的正確圖安 84512-940415.doc -38 Ϊ262361 。如此-來,由於可用簡易 度的圖案,故可w由上 杜&板上描繪向精確 更阿的處理量及良率製造半導體裝置。 限1上二對本發明之實施型態作了說明,但本發明並不 她型慼’而可在其技術範圍 施。在上述第一實施型能 又更只 方面,係使用弈、:二 往X方向的偏向 .、广 向^25a、主偏向器23及副偏向器31進 二’而在往¥方向的偏向方面,係僅使用主偏向器23 向;…向’且为別調整偏向電壓比來實施偏 「、、ί文限於此,譬如,由於縮小倍率的變更或因 夕極透鏡2 3之配著始:雨— -置艾更寺,而使多極透鏡23内 軌道產生變化的愔形祛^ 吃于射束 使用先主偏向哭25b J如,在往Χ方向的偏向方面’可 坶门。。25b、王偏向器23及副偏向器31進行偏向. tit向的偏向方面,可使用先主偏向器〜、主偏向器 。田:向奋31進行偏向等,亦即,可在χ方向及γ方向上 分別變更用於偏向的偏向器,以及變更與之對應的偏向連 動比。 —又s如,在上述第五實施型態中,係針對組合了第三 實施型態與第四實施型態之電子射束之曝光方法及電子: 束:控制方法進行說明;但當然亦可在第二實施型態與第 四實施型態之組合’或第二實施型態與第四實施型態中之 開口光圈的組合中進行選擇。又,在上述實施型態中,係 以如下』悲作說明:使用四極子透鏡,在X方向及Y方向上 ,對開口像轰及色像差之至少—方相互獨立進行補正。但 ’’不又方'此’譬如’使用八極子透鏡(M = 8)的話’則在 84512-940415.doc -39 1262361 ”刀乃]舁兒子射束之光軸直交的四個(Μ /2 = 4)方向上, 對開口像屋及色像差之至少一方相互獨立進行補正。再者 日在實施型態中’載電射束係以電子射束為例進行說 月,馬然,如為採用離子射束作為曝光裝置的情形亦 發明之適用範圍之内。 【圖式簡單說明】 圖1係在先則技術方面,在電子射束描緣裝置的縮 光學系之—财’其射束軌遒之㈣圖。 " ♦圖2係在先』技術方面,採用低加速電壓之電子射束之光 圈方式〈%子射束描緣裝置之—例的概略構成圖。 圖3係在圖2所示電子射束描績裝置中,其靜電型多極透 鏡光學系内之電子射束軌道的說明圖。 圖4係在圖2所示電子射束描緣裝置中,其靜電型多極透 鏡光學系内之電子射束偏向軌道的說明圖。 圖5係在本發明之第一實施型態中,載電射束曝光裝置之 要部的概略結構圖。 圖6A土 6C係圖5所示電子射束描緣裝置所具備之多極透 鏡的電極形狀平面圖。 圖7係調整電子射去士 、 束艾π月位置的一種方法的概略順序 之流程圖。 圖8A至8C係圖7所示調整方法的說明圖。 圖9 A至9 B係調暫兩$紅古一 Η正%子射束灸照明位置的其他方法之說 明圖。 圖1〇Α係獲得適當之照明位置時,電子射束之X方向的軌 84512-940415.doc -40 1262361 電子射束之Y方向的軌 道。圖10B係圖10A之部份擴大圖 圖11係獲得適當之照明位置時 道。 向控制方法係使用圖5所示電子射束騎裳圖 圖13係在本發明之第二實 。 之要部的概略結構圖。 载电射束曝光裝置 圖14係圖13所示載電射束曝光裝置 子透鏡之一例的平面圖。 所具備之磁場型四極
之磁場型四極 圖15係圖13所示載電射纟曝光裝置所具備 子透鏡之其他例的平面圖。 載電射束曝光裝置 圖16係在本發明之第三實施型態中 之要部的概略結構圖。 圖17係圖16所示載電射束曝光裝置所具備之電場磁場兼 用型四極子透鏡之一例的平面圖。 圖18係在本發明之第四實施型態中,載電射束曝光裝置 之要邵的概略結構圖。 圖19係圖18所示載電射束曝光裝置所具備之八極子透鏡 之一例的平面圖。 圖20係圖19所示八極子透鏡之動作的說明圖。 圖21係在本發明之第五實施型態中,載電射束曝光裝置 之要邵的概略結構圖。 【圖式代表符號說明】 1 電子射束曝光裝置 84512-9404I5.doc -41 1262361 8、67 電子射束 8X、8Y、9X、9Y 軌道 11 電子槍 13 第1光圈 14 晶圓 15 照明透鏡 15a、15b、64、66 旋轉對稱型之靜電型透鏡 17 (17a、17b),, 第1成形偏向器 19 單元光圈 21 (21a、21b) 第二成形偏向器 23 多極透鏡 31、93 副偏向器 33 二次電子檢測器 36 、 38 、 39 、 41 、 42 遮蔽電極 38丨、41, 光圈 39’ 開口光圈 40 控制電腦 42f 電流計 43a、43b 磁場型四極子透鏡 44 A/D變換器 45 (45a、45b) 電場磁場兼用型四極子透鏡 46 偏向控制電路 48 照明透鏡控制電路 48X X方向偏向射束 84512-940415.doc -42 1262361 48Y Y方向偏向射束 51a、51b 八極子透鏡 93” 先副偏向器 23、95 主偏向器 25 (25a、25b)、95, 先主偏向器 98 > 99 交越 100 載電射束描畫裝置 101 描畫區域 102 主偏向描畫區域 103 副偏向描畫區域 -43 84512-940415.doc
Claims (1)
- !262361 拾、 申請專利範圍: 種載電射束曝光裝置,其係具備: 載電射束射出器,其係用於產生載電射束並照射於基 板上者; 知、明光學系’其係用於調整前述載電射束之射束徑 者; 早兀光圈,其係具有單元圖案者,而該單元圖案之形 狀係與所希望之描繪圖案對應者; 第-偏一向H,其係用於把前述載電射束導回其光轴上 者’而該載電射束係因電場而偏向,人射到前述單元光 圈之所希望之單元圖案,而通過該單元圖案者; 、、宿彳投〜光學系,其係設於上述單元光圈及上述基板 、門而开y成迅界,使上述載電射束中已通過上述單元 光圈之上述光軸上之載電射束在直交於上述光軸之兩 平面上各個以上述光軸為中心各個呈大致對稱,且於上 述兩平面互相通過不同之軌道而縮小,並在前述基板上 結像者; 照明位置調整部,其係用於調整照明位置,其係由上 逑光軸外义任意一點來之載電射束之主光線於上述縮 J才又〜光予系内跟上述光軸相交之位置,以使上述載電 射束中之於上述單元光圈内通過上述光軸外之任意一 點而射入上述縮小投影光學系之載電射束在直交於上 迟光軸之上述兩平面中之一方的面上,通過與前述光軸 之中心呈大致對稱之軌遒者; 84512-940415.doc 1262361 >及第二偏向器,其係以電場使已通過前述單元光圈之 前j载電射束偏向,並使之在前述基板上進行掃描者; 、:逑載電射束射出器係以低於可產生近接效應的加 速私壓來使前述載電射束射出纟,而該近接效應係指, 後方政射電子對近接於前述載電射束照射位置的描績 圖=之曝光量所造成的料,而該後方散射電子係在接 文則逑载電射束之照射的前述基板内所產生者。 2t如申請專利範圍第1項之載電射束曝光裝置,其中 、則述投影光學系係在其光學系内離前述基板最 k的區域中,在第一方向及第二方向上分別形成發散電 場及收斂電場;而該第一方向係與光軸直交;而該第二 方向係與前述第一方向及前述光軸直交; 可述二個平面中之一方的面,係以沿前述第一方向之 直線與前述光軸所規定的面。 3。如申請專利㈣第”頁之載電射束曝光裝置,其中 岫逑%小投影光學系係包含二層之多極透鏡,而其係 配置於前述第一偏向器與第二偏向器之間者;/、’、 _前述載電射束曝光裝置係更具備光圈,而其係配置於 第一層與第二層之多極透鏡之間者; t述照明位置調整部係在前述光圈上把前述載電射 束掃描,利用該載電射束的掃描,來檢測流向前述光圈 <電泥的變化,如此則可調整前述載電射束之昭 I 〇 …、 4‘如申巧專利範圍第2項之載電射束曝光裝置,其中 84512-940415.doc 1262361 在削述載電射束方面,其第一、 的倍率係受到前述縮小投影万:广率與第二方向 前述第-二上上《前述載電射束之像差性能與在 板上:為剩電射束之像差性能,在前述基 在前述單元光圈中,Α 一 現象對應:因受到前,f::广早7"圖木的形狀係與如下 述載電射走述縮小投影光學系的控制,而使前 倍率互異。 万向的倍率與前述第二方向的 5· -種:電射束曝光裝置’其係具備 板ί:射束射h,其係用於產生載電射束並照射於基 者照明光學系,其係用於調整前述載電射束之射束徑 狀其係具有單元圖案者’而該單元圖案之形 狀:系與所希望之描繪圖案對應者; 弟偏向器’其係用於把前述載電射束導回其光抽上 圈之所電射束㈣電場而偏向’人射到前述單元光 希1之單元圖案’而通過該單元圖案者; 光學系’其係以電場使已通過前述單元光圈 、射束縮小’並在前述基板上結像者;及 第二偏向器’其係以電場使已通過前述單元光圈之前 述f電射束偏向,並使之在前述基板上進行掃描者; 則述載電射束射出器係以低於可產生近接效應的加 84512-940415.doc 1262361 速電壓來使前述載電射束射出者,而該近接效應係指, 後万政射電子對近接於前述載電射束照射位置的描繪 賴之曝光量所造成的影響,而該後方散射電子係在接 受《載電射束之照射的前述基板内所產生者; —在前述載電射束方面,前述第—方向的倍率與前述第 一万向的倍率係受到前述縮小投影光學系的相互獨立 &制來使在七述第一方向上之前述載電射束之像差性 月匕〃在則述第一方向上之前述載電射束之像差性能,在 前述基板一上成為大致相同;而該第一方向係與光轴直交 ,而"亥第一方向係與前述第一方向及前述光軸直交。 在前述單元光圈中,其前述單元圖案的形狀係與如下 現象對應:因受到前述縮小投影光學㈣控制,而使前 述载電射束之前述第一方向的倍率與前述第二方向的 倍率互異。 6· 一種載電射束曝光裝置,其係具備: 載%射束射出器,其係用於產生載電射束並照射於基 板上者; 照明光學系,其係用於調整前述載電射束之射束徑 者; 單元光圈’其係具有單元圖案者,而該單元圖案之形 狀係與所希望之描繪圖案對應者; 第一偏向器,其係用於把前述載電射束導回其光軸上 者,而^載電射束係因第一電場而偏向,入射到前述單 元光圈之所希望之單元圖案,而通過該單元圖案者; 84512-940415.doc 1262361 、,佴"又…光學系’其係以第二電場使已通過前述單元 光,之㈤述載電射束縮小,並在前述基板上結像者;及 、第一偏向态,其係以第三電場使已通過前述單元光圈 之前述載電射束偏向,並調整其在前述基板上之照射位 置者; 前述載電射束射出器係以低於可產生近接效應的加 速電壓來使前述載電射束射出者,而該近接效應係指, 後方政射電子重士近接於前$載電#束照射位置的描緣 圖^之曝一光量所造成的影響,而該後方散射電子係在接 受前述載電射束之照射的前述基板内所產生者。 珂述縮小投影光學系係包含^^層…為2以上之自然數) 極子透鏡(撾為4以上之偶數);及像差補正器,而該 像差補正器係用於把開口像差及色像差中之至少一種 ,分別在與前述光軸直交(M/2)的方向上進行相互獨立 補正者;而該開口像差及色像差係當前述照明光學系擴 大前述射束徑的情況下所產生者;而擴大前述射束徑的 目的在於減少因空間電荷效應所造成的失焦,而該空間 電荷效應係在前述載電射束於前述基板上結像的位置 所產生者。 7·如申請專利範圍第6項之載電射束曝光裝置,其中 前述Μ極子透鏡係四極子透鏡; 前述(Μ/2)方向係相互直交之第一方向及第二方向。 8 ·如申請專利範圍第7項之載電射束曝光裝置,其中 觔述像差補正咨係包含第一色像差補正器,而其係用 84512-940415.doc 1262361 於補正前械楚 ., ^ 弟一万向上之色像差者;其係把四極子場之 磁%進仃激磁,使之與從前述單元光圈側起算之第 (Ν-υ層之前述四極子透鏡的電場重疊,來實施前述補 正者。 9·如:請專利範圍第8項之載電射束曝光裝置,其中 雨述第—色像差補正器係具有料型四極子透鏡,並 係在沿前逑光轴的方向上,分別與前述第㈣層之: 約在同―位置上’且係配置於前述第(叫層 I四極t-透鏡之外側者。 曰 10.如:請專利範圍第7項之載電射束曝光裝置,農中 ^料差f正器係包含第二色像差補正器,而其係用 万乂正則迷罘二万向上之色像差者;其係把四極子場之 兹:進仃激磁’使之與從前述單元光圈側起算之第N層 ^述四極子透鏡的電場重疊,來實施前述補正者。 η.如:請專利範圍㈣項之载電射束曝光裝置,其中 色像差補正器係具有磁場型四極子透鏡,其 “在沿則述光軸的方向上,血 透鏡約在同—位置上,且心^^層^述四極子 、以 L 置 且係配置於前述第N層之四極子· 透鏡之外侧者。 丁 A如::專:範圍第7項之載電射束曝光裝置,其中 攸· ^述單元光圈相彳說質、 四打子诱尹/ ㈣層與第(N-D層之前述 四極子透鏡中之黾,丨、—/ 铲m古 個係廷場磁場兼用型四極子透 ’兄’其係,、有:線圈;及電極 白%、#以丄丄 ”係以刀別把前述線圈 包覆之磁性材料所形成,且盥 各、、、泉圈主黾性絕緣者;而 845l2-94〇415.doc 1262361 該電場磁場兼用型四極子透鏡係構成第一色像差補正 器及第二色像差補正器之至少_部份者;而該第一色像 差補正器係用於補正前述第—方向上之色像差者;其係 在形成則述第(N-1)層之前述四極子透鏡的電場及前述 第N層之前述四極子透鏡的電場中之至少一種的同時 ,把磁場進行激磁,使之與前述第(M)層之前述四極 子透鏡的電場及前述Μ層之前述四極子透鏡的電場 中之土y種重璺,來實施前述補正者;而該第二色像 差補正器一係用於補正前述第二方向上之色像差者。 13. 14. 15. 如申請專利範圍第6項之載電射束曝光裝置,其中 前述像差補正器係包含第—開口像差補正器,而其係 用於補正前述(M/2)中之至少一個方向上之開口像差者 :而該補正係經由形成第四電場來實施者;而該第四電 場係形成於:從前述單元光圈侧起算之前述第層 之前述Μ極子透鏡的單元光圈側。 如申凊專利範圍第13項之載電射束曝光裝置,其中 削iC第F幵1 口像差補正器亦具有子透鏡,而並 配置於:在沿前述光轴之方向±,前述第糾)層切 述Μ極子透鏡之上面側及下面側之至少一方。 如2請專利範圍第6項之載電射束曝光裝置,其中 前述像差補正器係包含第二開口像差補正器,而其係 用於補正前述(Μ/2)中之至少—個方向上之開口像差者 ^而该補正係經由形成第五電場來實施者丨而該第五電 场係形成於:從前述單元光圈側起算之前述第㈣層 84512-940415.doc 1262361 之前述Μ極子透鏡的前述基板側。 16. 17. 如申清專利範圍第1 5項之載電射束曝光裝置,其中 前述第二開口像差補正器係包含開口光圈,而其係配 置於:在沿前述光軸之方向上’前述第(N_i)層之前述“ 極子透鏡之上面側及下面側之至少一方;且在被施加電 壓後,在與前述Μ極子透鏡之間形成前述第四電場、第 五電場。 一種使用載電射束之曝光方法,其係具備: 載電射一束照射工序,其係用於產生載電射束並照射於 基板上者; 射束徑調整工序,其係用於調整前述載電射束之射束 徑者; 第一偏向工序,其係用於把前述載電射束導回其光軸 上者;而該載電射束係因電場而偏向,入射到前述單元 光圈之所希望之單元圖帛,而通過前述單元圖案者;而 該單元光圈係具有單元圖案者,而該單元圖案之形狀係 與所希望之描繪圖案對應者; 、偈】投〜工序,其係藉由於上述單元光圈及上述基板 之間形成電場, 使已通過上逑單元光圈之上述載電射束中之上述光 軸上之載電射束在直交於上述光軸之兩平面上各個以 上述光軸為中心各個呈大致對冑,且於上述兩平面互相 通過不同之軌道而縮小在前述基板上結像者; ’’、、月位置控制工序,其係用於調整照明位置,其係在 84512-940415.doc 1262361 m 上述縮小投影工序中,由上述光軸外之任意一點而來之 載%射束之主光線跟上述光軸相交之位置,以使上述載 、射束中之於上述單元光圈内通過上述光軸外之任意 點而射入上述縮小投影光學系内之載電射束在直交 於上述光軸之上述兩平面中之一方的面上,通過與前述 光軸之中心呈大致對稱之軌道者;及 罘二偏向工序,其係以電場使已通過前述單元圖案之 載電射束偏向,並使之在前述基板上進行掃描者; 心述射束係以低於可產生近接效應的加速電壓 來形成者;而該近接效應係指,後方散射電子對近接於 2述載電射束照射位置的描繪圖案之曝光量所造成的 〜备,而该後方散射電子係在接受其照射的前述基板内 所產生者。 18. 如申請專利範圍第17項之曝光方法,其中 酌述鈿小投影工序係包含最後縮小投影工序,其係用 2在接近前述基板之區域中,在第一方向與第二方向上 分別:成發散電場及收斂電場者;而該第一方向係與光 軸直人,而孩第二方向係與前述第一方向及前述光 交; 前述載電射束之照明位置 逑單几圖案之前述載電射束 線與前述光軸所規定之面上 致對稱的軌道。 係受到控制,來使已通過前 ,在以沿前述第一方向之直 ,以前述光軸為中心通過大 19. 如申請專利範圍第18項之曝光方法,其中 84512-940415.doc 1262361 爾述縮小投影工序係包含控制工序, 用於相互獨立#制_ 、 μ上制工序係 』二ί工制則述第一方向上士 倍率與前述第^ 电射束之 、 罘—万向上之前述載電射束之倍牵,才 一方向上之前述載^ 口 來使第 前述載電射束之像声性& /、,+ /、弟一万向上之 同。 冑差性月匕,^述基板上成為大致相 20. 21. 22. 如申請專利範圍第19項之曝光方法,其中 、前述縮:投影工序係包含最後縮小投影工序,其係用 於在接近一則迷基板之區域中,在前述第一方向與前述第 方向上刀刎形成發散電場及收敛電場者; 而則述第一方向上之前述載電射束之倍率係比第二 方向上之前述载電射束之倍率為大。 如申請專利範圍第17項之曝光方法,其中 、v第偏向工序係包含控制工序,而該控制工序係 用於把可述載電射束之偏向寬在冑述第—方向上與在 珂述第二方向上,進行相互獨立控制;來使在接近前述 ^板之區域中,第一方向上之前述載電射束之偏向像差 Μ第一方向上之前述載電射束之偏向像差,在前述基板 上成為大致相同;而該第一方向係與光軸直交;而該第 一方向係與前述第一方向及前述光軸直交。 如申請專利範圍第21項之曝光方法,其中 前述縮小投影工序係包含最後縮小投影工序,其係用 於在接近前述基板之區域中,在第一方向與第二方向上 分別形成發散電場及收斂電場者; 84512-940415.doc -10 1262361 而前述第—方仓 ‘ 23 -方向上又可述載電射束之偏向寬係比第 -万向上《前述載電射束之偏向寬為小。 。一種使用載電射走夕 包射束疋曝先万法,其係具備: 基=束照射工序,其係用於產生載電射束並照射於 徑:束徑調整工序’其係用於調整前述載電射束之射束 第偏向工序,其係用於把前述載電射束導回並光轴 上者载電射束係因電場而偏向,人射到前述單元 = <所希望之單元圖案’而通過前述單元圖案者;而 及早兀光圈係具有單元圖案者,而該單元圖案之形狀係 與所希望之描繪圖案對應者; 鈿小投影工序,其係以電場使已通過前述單元圖案之 薊述載%射束縮小,並在前述基板上結像者;及 第二偏向工序,其係以電場使已通過前述單元圖案之 載私射束偏向,並使之在前述基板上進行掃描者; 而前述載電射束係以低於可產生近接效應的加速電 壓來產生者;而該近接效應係指,後方散射電子對近2 於前述載電射束照射位置的描繪圖案之曝光量所造成 的影響;而該後方散射電子係在接受前述載電射束之照 射的前述基板内所產生者; 而如述第一偏向工序係包含控制工序,而該控制工序 係用於相互獨立控制在前述第一方向上之前述載電射 束之偏向寬與在前述第二方向上之前述載電射束之偏 84512-940415.doc 11 1262361 向見’來使在前述第一方向 , 万〇上述载電射束之偏向像 差與在前述第二方向 二、、 门上又則述載電射束之偏向像差,在 韵述基板上成為大致相同兮 、 u,而3罘一万向係與光軸直交 ’·而該第二方向係與前述第一方向及前述光軸直交。 24. 如申請專利範圍第23續之曝光方法,其中 前述縮小投影工序#由人Θ〜, 、 序係匕3取後縮小投影工序,其係用 於在接近前述基板之區域中 一、 ^ 在則述罘一方向與前述第 二万向上分別形成發散電場及收斂電場者; 而則& -方向上之前述載電射束之偏向寬係比前 述第二万向上之前述載電射束之偏向寬為小。 25. 如申請專利範圍第23項之曝光方法,其中 前述縮小投影工序係包含控制工序,而該控制工序係 用於相f獨立控制前述第—方向上之前述載電射束之 倍2與4第二方向上之前述載電射束之倍率,來使前 '丨、向上之㈤述載電射束之像差性能與前述第二 方向上《則迷載電射束之像差性能,在前述基板上成為 大致相同。 26. 如申請專利範圍第25項之曝光方法,其中 月J述”、值小投影工序係包含最後縮小投影工序,立係用 於在接近前述基板之區域中,在前述第-方向與前述第 二万向上分別形成發散電場及收斂電場者; 而前述第一古、‘ 广、 向上 < 可述載電射束之倍率係比前述 第二方向上之前述載電射束之倍率為大。 27. —種使用載雷# 一 aa, 取兒射束 < 曝光方法,其係具備: 84512-940415.doc '12 1262361 載電射束照 基板上者; 射束徑調整 徑者; 射工序,其係用於產生載電射束並照射於 工序,其係用於調整前述載電射束之射束 上者· /、序’其係用於把前述載電射束導回其光軸 ^載私射束係因電場而偏向,入射到前述單元 光圈之所希曾> @ ^ & — <早兀圖案,而通過前述單元圖案者;而 盥所:光圈係具有單元圖案者,而該單元圖案之形狀係 Λ希¥一之描繪圖案對應者; 系倚小授^了 & ^ 、 序,八係以電場使已通過前述單元圖案之 ,^載%射束縮小’並在前述基板上結像者;及 2偏向工序,其係以電場使已通過前述單元圖案之 載電:束偏向,並使之在前述基板上進行掃描者; 戈而前述載電射束係以低於可產生近接效應的加速電 恩^產生者;而該近接效應係指,後方散射電子對近接 万、則述載電射束照射位置的描繪圖案之曝光量所造成 的影響;而該後方散射電子係在接受前述載電射束之照 射的前述基板内所產生者; 而則述鈿小投影工序係包含控制工序,而該控制工序 係用於相互獨立控制在冑述第—方向上之前述載電射 束之倍率與在前述第二方向上之前述載電射束之倍率 ’來使在第-万向上之前述載電射束之像差性能與在第 二方向上之前述載電射束之像差性能,在前述基板上成 為大致相同;而該第一方向係與光軸直交;而該第二方 84512-940415.doc -13 1262361 向係與前述第一方向及前述光軸直交。 28·如申請專利範圍第27項之曝光方法,其中 前述縮小投影工序係包含最後縮小投影工序,其係用 於在接近前述基板之區域中,在前述第—方向與前述第 二方向上分別形成發散電場及收斂電場者; ^而珂述第一方向上之前述載電射束之倍率係比前逑 第一方向上之前述載電射束之倍率為大。 29· —種載電射束控制方法,其係具備: 載電射一束照射工序,其係用於產生載電射束並 基板上者; 射束徑調整工序,其係用於調整前述載電射束之射束 徑者; 罘一偏向工序,其係用於把前述載電射束導回其光軸 j者;而該載電射束係因第一電場而偏向,入射到前述 时一光圈之所希望之單元圖案,而通過前述單元圖案者 ,而4單7L光圈係具有單元圖案者,而該單元圖案之形 狀係與所希望之描繪圖案對應者; 、宿】投〜工序,其係以第二電場使已通過前述單元圖 案:雨述載電射束縮小,並在前述基板上結像者;及 安罘一偏向工序,其係以第三電場使已通過前述單元圖 木 < 載電射束偏向,並調整其在前述基板上之照射位置 者, 而A述載a射束係以低於可產生近接效應的加 壓來廣味去· 、、 ^ ’而讀近接效應係指,後方散射電子對近 84512-940415.doc -14 1262361 於前述載電射束照射位置的描繪圖案之曝光量所造成 的影響;而該後方散射電子係在接受前述載電射束之照 射的前述基板内所產生者; 前述第二電場係包含分別由M極子透鏡(]^為大於4之 偶數)所產生的N層(N為大於2之自然數)之]^極子場的 電場; 前述縮小投影工序係包含像差補正工序,而該像差補 正工序係用於把開口像差及色像差中之至少一種,分別 在與前I光軸直交(M/2)的方向上進行相互獨立補正者 ,而孩開口像差及色像差係當前述射束徑調整工序擴大 前述射束徑的情況下所產生者;而擴大前述射束徑的目 的在於減少因芝間電荷效應所造成的失焦;而該空間電 荷效應係在前述載電射束於前述基板上結像的位置所 產生者。 30. 31. 如申請專利範圍第29項之載電射束控制方法,其中 前述Μ極子透鏡係用於形成四極子場之四極子透鏡; 前述(Μ/2)方向係相互直交之第—方向及第二方向。 如:請專利範圍第30項之載電射束控制方法,其中 前述像差補正工序係包含色像差補正工序,而其係把 四極子場之第-磁場進行激磁來補正前述第_方向上 之色像差者·,而該四極子場之第—磁場係與從前述單元 光圈側起算之第(Ν-1)層夕言ρ、+、, )層 <則述四極予透鏡之電場重# 者。 32. 如申請專利範圍第3G項之载電射束控制方法,其中 84512-940415.doc -15 1262361 别述像差補正工序佴 四極子場之第 ’、匕"色像差補正工序’而其係把 …—磁%進行 之色像差者;而該四極子尸弟—万向上 光圈側起算之第N屉、$ # —磁%係與從前述單元 <前述四極子透鏡之電場重最者。 33.如_請專利範圍第3q 且者 .. 載电射束控制方法,其中 則述像差補正工序係包含開口 ,、中 以形成第四電場的方i 工補工序,而其係 像声者.… 來補正前述第-方向上之開口 象差者,而孩弟四電場係 _ 之第(Ν-υ声之前if 4成万、攸則述早兀光圈側起算 域中。」則述四極子透鏡的前述單元光圈側的區 从如:請專利範圍第3㈣之載電射束控制方法,其中 别述像差補正工序#肖 以B笛“像差補正工序,而其係 像;:…場的方式來補正前述第二方向上之開口 之第(N__之前、f 系形成於從前述單元光圈側起算 ^ 曰 &四極子透鏡的前述基板侧之區域中^ 35· —種使用載電射走 采<暴先万法的半導體裝置之製造方 法,其係具備·· i万 載電射束照射工序,其係用於產生載電射束並照射於 暴板上者; 2束徑調整工序,其係用於調整前述載電射束之射束 弟—偏向工序’其係用於把前述载電射束導回其光軸 上者:而前述載電射束係因電場而偏向,入射到前述單 兀光圈之所希望之單元圖案,而通過前述單元圖案者; 84512-940415.doc -16 1262361 而孩單元光圈係具有單元圖案者,而該單元圖案之形狀 係與所希望之描繪圖案對應者; 縮小投影工序,其係以電場使已通過前述單元圖案之 則述載電射束縮小,並在前述基板上結像者; 照明位置控制工序,其係用於調整前述载電射束之照 明位置,使前述載電射束在二個平面中之一方的面上, 通過與前述絲之中^呈大致對稱之軌道者;而前述載 電射束係已通過前述單元随者;而該二平面係在光轴 上直交及 第二偏向工序,其係以電場使已通過前述單元圖案之 載電射束偏向,並使之在前述基板上進行掃描者;术 ,页述載電射束係以低於可產生近接效應的加速電壓 來/成者’而▲近接效應係指,後方散射電子對近接於 前述载電射束照射位置的騎圖案之曝光量所造成的 影響;而該後方散射電子係在接受其照射的前述基板内 所產生者。 36. 一種使用載電射束之曝光方法的半導 法,其係具備: 體裝置之製造方 載黾射束照射工序,立彳彳$ ^ # 斤具係用於產生載電射束並照射於 基板上者; 、 射束徑調整工序 徑者; 其係用於調整前述載電射束之射束 84512-940415.doc -17 1262361 光圈之所希望之單元圖案,而通過前述單元圖案者;而 居單元光圈係具有單元圖案者,而該單元圖案之形狀係 與所希望之描繪圖案對應者; 縮小投影工序,其係以電場使已通過前述單元圖案之 則述載電射束縮小,並在前述基板上結像者;及 第一偏向工序,其係以電場使已通過前述單元圖案之 載電射束偏向,並使之在前述基板上進行掃描者; 〕述載笔射束係以低於可產生近接效應的加速電壓 來形成者一;而該近接效應係指,後方散射電子對近接於 迟載%射束照射位置的描緣圖案之曝光量所造成的 影響;而該後方散射電子係在接受其照射的前述基板内 所產生者; 而則迷第二偏向工序係包含控制工序,而該控制工序 係用於相互獨立控制在前述第—方向上之前述載電射 束《偏向見與在前述第二方向上之前述载電射束之偏 向寬’來使在前述第-方向上之前述载電射束之偏向像 :與在則述第二方向上之前述载電射束之偏向像差,在 爾述基板上成為大致相同;而該第—方向係與光轴直交 37. ,而該第二方向係與前述第—方向及前述光軸直交。 一種使用載電射束之曝光方法的半導體裝置之製造方 法’其係具備: 電射束並照射於 載電射束照射工序.,其係用於產生載 基板上者; 射束徑調整工序,其係 用於調整前述載電射束之射束 84512-940415.doc -18 1262361 徑者; 第一偏向工序,其係用於把前述載電射束導回其光軸 上者;而該載電射束係因電場而偏向,入射到前述單元 光圈之所希望(單疋圖案,而通過前述單元圖案者;而 該單元光圈係具有單元圖案者,而該單元圖案之形狀係 與所希望之描繪圖案對應者; 鈿小投影工序,其係以電場使已通過前述單元圖案之 前述載電射束縮小,並在前述基板上結像者;及 第二^向工序,其係以電場使已通過前述單元圖案之 載電射束偏向,並使之在前述基板上進行掃描者·, 而前述載電射束係以低於可產生近接效應的加速電 壓來產生者;而該近接效應係指s後方散射電子對近接 於前述貞電射束照4子位置的描冑圖案纟曝光量所造成 的影響;而該後方散射電子係在接受前述載電射束之照 射的前述基板内所產生者; 而前述縮小投影工序係包含控制工序,而該控制工序 係用於相互獨立控制在p方向i之前述載電射束之 倍率與在第二方向上之前述載電射束之倍率,來使在前 述第-方向上之前述載電射束之像差性能與在前述第 ϋ向ϋ前《電射束之像差性能,在前述基板上成 為大致相同;而該第-方向係與光轴直交;而該第二方 向係與前述第一方向及前述光軸直交。 38. 一種使用載電射束之控制方法的半導體裝置之製造方 法,其係具備: 84512-940415.doc -19 1262361 載電射束照射工库,並#田、人$ 1 序其係用於產生載電射束並照射於 基板上者; 射束徑調整 徑者; 工序,其係用於碉整前述載電射束之射束 弟β偏向工序,其係用於把前述載電射束導回其光軸 时者“而《载電射束係因第一電場而偏向,入射到前述 厂一、、、\圈之所希望之單元圖案,而通過前述單元圖案者 而巧早凡光圈係具有單元圖案者,而該單元圖案之形 狀係與所一希望之描繪圖案對應者; 安、技以工序,其係以第二電場使已通過前述單元圖 木、則述載甩射束縮小,並在前述基板上結像者;及 # 、偏向工序,其係以第三電場使已通過前述單元圖 案之^電射束偏向,並使之在前述基板上進行掃描者; 口而則t電射束係以低於可產±近接效應的加速電 壓來產生者;而該近接效應係指,後方散射電子對近接 於前述照射位置的描繪圖案之曝光量所造成的影響;而 二後方政射私子係在接受前述載電射束之照射的前述 基板内所產生者; 則述第二電場係包含分別由Μ極子透鏡(]^為大於4之 偶數)所產生的Ν層(Ν為大於2之自然數)之撾極子場的 電場; 而可述縮小投影工序係包含像差補正工序,而該像差 補正工序係用於把開口像差及色像差中之至少一種,分 別在與前述光軸直交(Μ/2)的方向上進行相互獨立補正 84512-940415.doc -20 1262361 者;而該開口像差及色像差係當前述射束控啁整工序擴 大前述射束徑的情況下所產生者;而擴大前述射束徑的 目的在於減少因空間電荷效應所造成的失焦;而該空間 電荷效應係在前述載電射束於前述基板上結像的位置 所產生者。84512-940415.doc 21 100 1262暴蟮尖106947號專利申請案 中文圖式替換頁(94年4月)101mm 84512 2 1262^)12106947 號專利申請案 中文圖式替換頁(94年4月) έ、 49 44 一 39" 42λβTIS2ώχβ/Μ^ω 、8YBh-25b 42 25 2303¾ 2304,27) UWCD 512301) "5^o2) 006 、41 ff.101mm I262%(J)21〇6947號專利申請案 中文圖式替換頁(94年4月)Π 〜45a(Q3) tmm fi~^45b(Q4) mmm 25a 25b Ί4 圖 21 84512 -2卜 1262361 柒、指定代表圖: (一) 本案指定代表圖為:第(5 )圖。 (二) 本代表圖之元件代表符號簡單說明: 1 電子射束曝光裝置 8 電子射束 8X、8Y、 9X、9Y 軌道 11 電子槍 13 第1光圈 14 晶圓 15 照明透鏡 15a > 15b 旋轉對稱型之靜電型透鏡 17 (17a、 17b) 第1成形偏向器 19 單元光圈 21 (21a、 21b) 第二成形偏向器 23 多極透鏡 31 副偏向器 33 二次電子檢測器 36 > 38 > 39 、 41 、 42 遮蔽電極 39* 開口光圈 40 控制電腦 38f > 4Γ 光圈 42' 電流計 44 A/D變換器 48 照明透鏡控制電路 捌、本案若有化學式時,請揭示最能顯示發明特徵的化學式: 84512-940415.doc -6
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TW200402602A (en) | 2004-02-16 |
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