Способ корпускулярного облучения мишени и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к элионной технике, в частности к электронному облучению мишени,и может быть использовано, в частности, в эле- .-лучевых приборах для микролитографического структурирования тонких слоев при изготовлении конструктивных элементов с размерами в субмикронном диапазоне. Способ корпускулярного облучения мишени реализован в устройстве, содержащем электронную пушку 1, систему отклонения , систему формирования пучка в виде расположенных в разных плоскостях вдоль оптической оси квадрупольных линз 5, фиксирующую пучок лучей астигматически в .две перпендикулярные к осям и ортогональные одна к другой фокальные линии, модулятор поля, разделенньм на две секции: электродную гребенку (ЭГ) 16 и расположенную за ней и смещенную на расстояние , равное половине шага, ЭГ 17. Для повьш1ения скорости и точности обработки мишени 10 структурирование электронного пучка осуществляют последовательно для четных и нечетных интервалов штрихового зонда 9. 2-е. и 3 3.п. ф-лы, 7 ил. i (Л с:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК а 4 Н 01 J 37/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н автоескомм свидетельств иг.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (89) DD 116184 (48) 21. 05.84 (21) 7773429/24-21 (22) 28.05.84 (31) MP Н 01 J/252661 (32) 01. 07. 83 (33) ОО (46) 30. 12.88. Бюл. У 48 (71) ФЕБ Карл Цейсс Йена (DD) (72) Хан Эберхард (DD) (53) 621. 387 (088. 8) I (54) СПОСОБ КОРПУСКУЛЯРНОГО ОБЛУЧЕНИЯ

ИИШЕНИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

r (57) Изобретение относится к элионной технике, в частности к электронному облучению мишени,и может быть использовано, в частности, в электронно."лучевых приборах для микролитографическorо структурирования тонких слоев при изготовлении конст„.,яи„„и4837О И руктивных элементов с размерами в субмикронном диапазоне. Способ корпускулярного облучения мишени реализован в устройстве, содержащем электронную пушку 1, систему отклонения, систему формирования пучка в виде расположенных в разных плоскостях вдоль оптической оси квадрупольных линз 5, фиксирующую пучок лучей астигматически в .две перпендикулярные к осям и ортогональные одна к другой фокальные линии, модулятор поля, разделенный на две секции: электродную гребенку (ЭГ) 16 и расположенную за ней и смещенную на расстояние, равное половине шага, ЭГ 17.

Для повышения скорости и точности обработки мишени 10 структурирование электронного пучка осуществляют последовательно для четных и нечетных интервалов штрихового зонда 9. 2-с. и 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

1448370

Изобретение относится к злионной технике, в частности к электронному облучению мишени и может применяться

B аппаратах корп ускуляр ног о облучения 5 с заряженными частицами для обработки изделия, в частности, в электронно-лучевых приборах для микролито" графического структурирования тонких слоев при изготовлении конструктивнь1х элементов с размерами в субмикронном диапазоне.

Известны способы и устройства, при которых облучением электронным лучом вызываются местные изменения 15 в тонких слоях, вследствие чего возможна микр олитогр афич еская обработка изделий.

При использовании принципа структурирования луча, при котором на 20 сформированный лучевой комплекс воздействует модулятор пучка, достигается высокая производительность и точность.

В известных решениях пучок лучей 25 при структурировании разлагается на большое количество частных пучков.

Характерным для этого разложения является отфильтровайие теневой маской пучка большого количества каналов.

Каждый канал содержит отдельную отклоняющую систему для модулирования светлым и темным полями (бланкирования) частичного пучка, что приводит к тому, что шаг отверстий значи35 тельного больше их диаметра, что, снижает пропускную способность маски. Поперечное сечение многолучевого пучка в плоскости мишени является уменьшенным изображением теневой мас — 4 ки. Управляемая запись любой топологии сложна, так как на одну и ту же деталь структуры неоднократно во временной очередности попадают различ— ные частичные пучки. 45

В известном решении описано структурирование интенсивности штрихового зонда воздействием модулятора пучка на астагматически сформованный комплекс лучей.

Известный способ корпускулярного облучения мишени включает обработку поверхности электронным пучком, преобразованным в штриховой зонд с двумя фокальными линиями, расположенными в разных плоскостях и структури55 рованным воздействием модулятора поля на первую фокальную линию путем изменения потенциалов его электродов и получение иэ8бражения зонда на обрабатываемой поверхности суперпозицией первой и второй фокальной линий в плоскости мишени °

В известном устройстве для корпускулярного облучения мишени содержатся последовательно расположенные электронная пушка, система отклонения и выполненная в виде расположенных в различных плоскостях вдоль оптической оси устройства квадрупольных линз система формирования пучка, в первой фокальной плоскости первой квадрупольной линзы которой установлен модулятор поля в виде двухэле" ктр онных гр ебенок на боковой пов ерхности полупроводниковой шайбы, на торцовой поверхности которой размещена система управления потенциалом электродов, а во второй фокальной плоскости первой квадрупольной линзы установлена щелевая диафрагма, ось которой перпендикулярна электродам гребенки (там же).

Целью изобретения является повышение скорости и точности обработки и упрощение устройства.

На фиг. 1 изображен вариант устройства вместе с системой управления; на фиг. 2 — схема электродной гребенки; на фиг. 3 — вариант распределения поля в модуляторе; на фиг. 4 — интенсивность электронного пучка, модулированного полем фиг. 3; на фиг. 5 — 7— форма выполнения электродов гребенки.

Устройство содержит электронную пушку 1, электронный пучок 2 которой, исходящий из кроссовера 3, ограничен прямоугольной диафрагмой 4. Система квадрупольных линз 5 фокусирует пучок лучей астигматически в две перпендикулярные к осям и ортогональные друг другу фокальные линии: в первую фокальную линию б и раздельно от нее в осевом направлении во вторую фокальную линию 7.

Система линз 8 вращательно-симметричной или квадрупольно-симметричной конструкции стигматически отображает первую фокальную линию 6 в виде штри-. хового зонда 9 на мишень 10. Несущий мишень столик 11 может перемещаться в двух направлениях, перпендикулярных друг другу, при которых возможно перекрытие штрихового зонда 9 с каждым местом мишени 10.

На астигматически формированный системой квадрупольных линз 5 пучок

8370 з 144 лучей воздействует модулятор пучка.

Он состоит из полосы 12 электродов, установленной параллельно первой фокальной линии 6 и на ее высоте на подложке 13, и из щелевой диафрагмы

14, расположенной параллельно второй фокальной линии 7 и на ее высоте. К электродам 15 полосы 12 приложены потенциалы, так что в окрестности полосы 12 электродов действует электрическое поле, осуществляющее управляемое структурирование штрихового зонда 9.

Иодулятор пучка разделен на две секции: на первую электродную гребенку 16 и на вторую электродную гребенку 17, расположенную за первой в направлении распространения луча и смещенную на расстояние, равное половине шага. На электроды 15 электродных гребенок 16 и 17 в примере конкретного выполнения поданы потенциалы величиной -2, -1, +1 и +2. Эти потенциалы представляют собой символически нормированные величины, кратные значению основного потенциала °

Зоны с противоположным значением контраста возникают в окрестности электрода, переключенного по сравнению с его соседними электродами той же самой электродной гребенки 16 или

17 с потенциалом -2 на противопотенциал, т.е. на +2. В случае ограничения отдельной гребенкой в области темного штриха необходимо знакопеременное распределение потенциалов, т.е. -2, +2, — 2, +2, — 2 и так далее.

В случае применения двойной гребенки

16 и 17 в области темного штриха распределение потенциалов обеих электрод ных гребенок 16 и 17 является зеркально обратным и при использовании максимально допускаемой длины интервалов с уменьшением контраста в случае первой электродной гребенки 16 имеют период -2, -2, -2, -2, +2 и в случае второй электродной гребенки

17 — период -2, +2, +2, +2, +2.

Для исключения интерференции соседних областей штрихового зонда на электрод 15 первой электродной гребенки 16 или второй электродной гребенки 17, заканчивающий или начинающий темный штрих, прикладывается промежуточный потенциал — 1 или + 1. Полоса 12 электродов находится на узкой стороне подложки 13, представляющей собой полупроводниковую пластину. На

55 ее верхней широкой .стороне с помощью ж кролитографической техники образованы выключатели 18, каждый нз которых через проводниковые линии 19 жестко соединен с одним из электродов 15 первой электродной гребенки 16 и при помощи которых на соответствующий электрод 15 по выбору можно приложить один потенциал через проводниковые линии 20 источником напряжения 21.

Выключатели через мультиплексоры 22 параллельно управляются клавиатурным регистром 23 первой секции модулятора, распределение потенциалов которого соответствует распределению потенциалов первой электродной гребенки 16, причем каждой запоминающей ячейке клавиатурного регистра 23 соответствует один электрод 15 первой электродной гребенки 16. На нижней штриховой стороне подложки 13 аналогичным способом установлены выключатели, мультиплексоры и соединительные линии. К выключателям также через проводниковые линии 20 проводят потенциалы источника напряжения 21 ° Линии управления 24 первой секции модулятора имеют вакуум-плотную проводку

25 чер ез вакуумный корпус 26, в котором размещены пушка 1, ограничивающая пучок диафрагма 4, система квадрупольных линз 5, система линз 8, подложка 13 и подвижный столик 11.

Линии управления 24 подходят к параллельному выходу клавиатурного регистра 23 первой секции модулятора. Выход клавиатурного регистра 27 второй секции модулятора линиями управления

28 через мультиплексоры соединен с выключателями второй электродной rpe— бенки 17. Распределение клавиатурного регистра 27 соответствует распределению потенциалов второй электродной гребенки 17. Необходимое для со— ответствующей штриховой топологии распределение в клавиатурных регистрах 23 и 27, объясненное на фиг. 2-4, возникает в резульгате последовательности тактов сдвига в универсальных регистрах сдвига 29, 30 и 31, 32 количество t которых независимо от штриховой топологии ограничено величиной примерно t « 10. Оба клавиатурных регистра 23 и 27 имеют по два параллельных входа, к которым подсоединены параллельные выходы четырех универсальных регистров сдвига 29 z> 32. В соответствующих параллельных линиях

448370

S 1 расположены по одному буферу 33 с тремя параллельными выходами и по одной вентильной схеме 34 с целью модулирования светлого поля остатка гемного штриха в программированной области светлого штриха. Параллельный вход универсальных регистров сдвига 29-32 соединен параллельным выходом соответствующего запоминающего устройства для хранения коэффициентов 35, в котором осуществляется накопление независимого от штриховой топологии начального распределения, а именно распределение темного штриха с периодом -2, -2, -2, -2, +2, или -2, +2, +2, +2, +2. ЭВИ 36 параллельной операцией в зависимости от данных штриховой топологии управляет разложением клавиатурных регистров 23 и 27 на частичные клавиатур.— ные регистры и во время пауз тактов сдвига разложением универсальных регистров сдвига 29 и 32 на частичные регистры сдвига. Кроме того она управляет направлением, сдвигом влево или вправо и количеством тактов сдвига.

На фиг. 2 представлена двойная гребенка 37. Электродная гребенка первой секции модулятора обозначена

16 и второй секции модулятора обозначена 17. На первой электродной гре-. бенке 16 попарно короткозамкнуты штриховые электроды 15, аналогично и на второй электродной гребенке 17.

Промежутки между ребрами 38 первой электродной гребенки 17 чередуются с промежутками второй электродной гребенки 17. Активируемыми являются незамкнутые интервалы. Направление распространения луча — параллельно ребрам в плоскости чертежа от электродной гребенки 16 по направлению к эл ектр одной гр еб енке 1 7. Послед овательно расположенные в направлении распространения луча интервалы, по одному интервалу первой электродной гребенки 16 и по одному интервалу электродной гребенки 17, вместе сопряжены с одним элементом изображения штрихового зонда 9. Нечетным элементом изображения штрихового зонда 9 соответствуют активируемые интервалы первой секции модулятора и четным элементам изображения — активируемые интервалы второй секции модулятора. Так как соседние электроды 15 электродной гребенки короткозамкнуты, постоянная решеток первой а также второй электродной гребенки

16 и 17 увеличивается в два раза.

Два соседних интервала первой секции модулятора, из которых один активируемый и другой не активируемый, и находящихся за ними в направлении распространения луча два интервала второй секции модулятора, из которых один не активируемый и другой активируемый, определяют один канал. Линии 39, нанесенные на фиг. 2-4 на р ас стоянии постоянных р ешетки, ха1б рактериэуют распределение каналов.

Входом канала является обозначенная двумя соседними интервалами часть на первой фокальной линии 6, и выходом — сопряженная с этой частью пара

20 элементов изображения на штриховом зонде 9. Между входом и выходом образуется стигматическое изображение, характеризующееся разрешающей способностью, примерно равной половине ши25 рины канала. Контрастность электронного потока управляется напряженностью поля, приложенного на входе. Эта напряженность поля создается не только разностью потенциалов, имеющей30 ся межцу обозначающими вход канала электродами первой или второй секции модулятора. Оба обозначающих вход канала 40 интервала 41 и 42 первой электродной гребенки 15 или второй электродной гребенки 1 7 Не активированы, как показано на фиг. 2.

Это делает возможным бланкирование изображения на выходе канала путем подачи на соседние каналы раэно40 сти потенциалов с равным знаком.

В каналах 43 и 44 активирующие разности потенциалов имеют обратный знак, т.е. напряженности поля имеют противоположное направление. Таким образом в переходной области с одного канала на другой, где вычитаются обе .: ïðÿæåHíoñòè поля, уменьшение контраста ослабляется, что показано светлым клином 45 на фиг. 4, отделяющим

rp друг от друга штрихованные области

46 и 47. Светлый клин 45 оптической системой не передается стигматически и приводит только к незначительной подсветке соответствующей пары эле ментов изображения канала, недостаточной для полного экспонирования по-. крывающего мишень 10 лакового слоя.

Светлый клин 45 суживается за счет превышения разности потенциалов на

1448370 соседних электродах по сравнению с разностью потенциалов на краю 48 темного штриха. На краю темного штриха не допускается интерференция последнего бланкированного канала с первым

5 каналом светлого штриха. Для этого электроды 15 двойной гребенки подключены к 1/4 потенциала через электронные выключатели 18, соединенные с четырехполюсным потенциометром.

Ширина эффективной контрастности поля в направлении, перпендикулярном поверхности двойной гребенки 37, может быть увеличена, т.е. увеличена ширина фокальной линии и возможность установки ее на большее расстояние по отношению к вершине электродной гребенки.

На фиг. 3 следует, что распределение потенциалов второй секции модулятора, изображенное пунктирной линией, обратно симметрично по отно-. шению к распределению потенциалов первой секции модулятора, изображен-25 ной прерывной линией, т.е. при создании темных штрихов применяется это распределение потенциалов обеих электродных гребенок.

На фиг. 5-6 показаны формы исполнения электродов 15 электродных гребенок.

На фиг. 5 ширина полосовых электродов 42 равна ширине промежутка между ребрами 38 электродной гребенки, как представлено на фиг. 2.1.

На фиг. 6 расстояния 50 между электродами малы по сравнению с шириной электродов, что уменьшает помехи вследствие зарядки полупроводниковой подложки, изолирующей электроды.

Согласно фиг. 6 электроды могут вщступать над изолирующей подложкой

51. Проводниковые линии 19 и 20 к электродам двойной гребенки, пред=. ставленные на фиг. 1, могут быть выполнены на обеих широких сторонах полупроводниковой пластины, на узкой стороне которой расположена двойная гребенка.

Формула изобретения

1. Способ корпускулярного облучения мишени, включающий обработку поверхности электронным пучком, пре55 образованным в штриховой зонд с двумя фокальными линиями, расположенными в разных плоскостях, и структу-. рир ованным в озд ейс твием модулятора поля на первую фокальную линию путем изменения потенциалов его электродов и получения изображения зонда на обрабатываемой поверхности суперпозицией первой и второй фокальных линий в плоскости мишени, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения скорости и точности обработки, структурирование электронного пучка осуществляют последовательно для четных и нечетных интервалов штрихового зонда.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что в процессе получения изображения зонда на обрабатываемой поверхности изменяют угол между первой и второй фокальными линиями, 3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что изменение потенциалов электродов для четных и нечетных интервалов штрихового зонда осуществляют симметрично относительно центра бланкируемого штриха, изменяя при этом знак у нечетных на обратный по сравнению с четными.

4. Устройство для корпускулярного облучения мишени, содержащее последовательно расположенные электронную пушку, систему отклонения и выполненную в виде расположенных в разных плоскостях вдоль оптической оси устройства квадрупольных линз систему формирования пучка, в первой фокальной плоскости первой квадрупольной линзы которой установлен модулятор поля в виде двухэлектронных гребенок на боковой поверхности полупроводниковой шайбы, на торцовой поверхности которой размещена система управления потенциалом электродов, а во второй фокальной плоскости первой квадрупольной линзы установлена щелевая диафрагма, ось которой перпендикулярна электродным гребенкам, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения скорости облучения мишени, электродные гребенки расположены на одной шайбе параллельно одна другой с взаимным смещением в направлении первой фокальной линии на расстояние половины шага гребенок.

5. Устройство по п. 4, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что дополнительно содержит квадрупольные или вращательно-симметричные линзы, рас1448370

1О положенные между первой и второй фокальными плоскостями первой квадрупопьнои линзы сис емы формирования пучка.

144837Î

Корректор А. Обручар

Техред Д. Олийньпс

Редактор Н. Гор ват

Подписное

Тирах 746

Заказ 6849/54

ВНЯВШИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое:предприятие, г. Ухгород, ул. Проектная, 4