專利名稱：用于電子束光刻系統(tǒng)的電磁聚焦方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于電子束光刻系統(tǒng)的電磁聚焦方法，更具體地，涉及一種電磁聚焦方法，即使當(dāng)(a)電子束光刻系統(tǒng)的真空室中電場(chǎng)和磁場(chǎng)彼此不平行，(b)磁場(chǎng)強(qiáng)度不均勻，以及(c)電子之間有庫(kù)侖相互作用時(shí)，該電磁聚焦方法仍可以精確地聚焦電子束。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體制造工藝中，已經(jīng)有多種光刻技術(shù)被用來(lái)以預(yù)定圖案處理晶片表面。在這些技術(shù)中，光學(xué)光刻已經(jīng)被廣泛使用。然而，使用光學(xué)光刻在減小線寬方面存在局限性。因此，近年來(lái)，已經(jīng)開發(fā)了下一代光刻(NGL)技術(shù)，其使實(shí)現(xiàn)含有具有納米級(jí)線寬的集成電路的半導(dǎo)體成為可能。作為這種NGL技術(shù)被熟知的有電子束光刻(electron-beam lithography)、離子束光刻(ion-beam lithography)、遠(yuǎn)紫外光刻(extreme ultraviolet lithography)、近X射線光刻(proximity X-ray lithography)。
在這些技術(shù)中，電子束光刻系統(tǒng)被構(gòu)造為使用電子束以使沉積在晶片上的電子抗蝕劑以預(yù)定圖案顯影。電子束光刻系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)形成并且容易實(shí)現(xiàn)大尺寸的電子束發(fā)射器，從而一次性快速形成復(fù)雜的圖案。
圖1示意性示出傳統(tǒng)的電子束光刻系統(tǒng)。
如圖1所示，電子束光刻系統(tǒng)包括確定晶片處理空間的真空室10。真空室10被真空泵抽成真空。用于發(fā)射電子束的電子束發(fā)射器20安裝在真空室10中。晶片30設(shè)置為面對(duì)電子束發(fā)射器20并和電子束發(fā)射器20之間分隔開預(yù)定距離。以預(yù)定圖案形成的掩模21設(shè)置在電子束發(fā)射器20的發(fā)射表面上，從而電子束可以通過(guò)未被掩模21覆蓋的部分發(fā)射。結(jié)果，設(shè)置在晶片上的電子抗蝕劑被電子束以與形成在發(fā)射器20的發(fā)射表面上的圖案相同的圖案構(gòu)圖。晶片30被設(shè)置在真空室10中的晶片支架35所支撐。
上和下磁體組件51和52分別安裝在真空室10的頂部和底部，從而在真空室10中形成磁場(chǎng)。上磁體組件51包括由鐵磁性物質(zhì)形成的磁芯51a和圍繞磁芯51a的線圈51b。下磁體組件52包括由鐵磁性物質(zhì)形成的磁芯52a和圍繞磁芯52a的線圈52b。上和下極片53和54分別穿透真空室10的頂部和底部安裝。上和下極片53和54分別磁性接觸各個(gè)上和下磁體組件51和52的磁芯51a和52a。上和下極片53和54用于將上和下磁體組件51和52產(chǎn)生的磁通量引導(dǎo)到真空室10中。
設(shè)置在真空室10中的是電極板41和42，其在發(fā)射器20和晶片30之間形成電場(chǎng)。電極板41和42分別設(shè)置在發(fā)射器20和晶片30的背面并連接到電源。從發(fā)射器20發(fā)射的電子束通過(guò)分別由磁體組件51和52以及電極板41和42形成的電場(chǎng)和磁場(chǎng)之間的互作用(mutual reaction)被引導(dǎo)到形成在晶片30上的電子抗蝕劑31上。
為了將從發(fā)射器20發(fā)射的電子束精確地引導(dǎo)到電子抗蝕劑31上，電子束光刻系統(tǒng)的元件應(yīng)當(dāng)精確地對(duì)齊從而均勻地保持電場(chǎng)和磁場(chǎng)。然而，在系統(tǒng)的制造和組裝過(guò)程期間，不可避免地存在一些對(duì)齊誤差。然而，當(dāng)組件的對(duì)齊誤差太大時(shí)，電場(chǎng)會(huì)不平行于磁場(chǎng)，或者磁場(chǎng)的強(qiáng)度會(huì)根據(jù)發(fā)射器和晶片之間的距離增大或減小。結(jié)果，電子束不能精確地落在目標(biāo)位置上。另外，當(dāng)電子束從大尺寸表面發(fā)射時(shí)，根據(jù)庫(kù)倫定律的電子之間的斥力會(huì)增大束的直徑。在這種情況下，組裝公差所導(dǎo)致的誤差應(yīng)當(dāng)通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)電磁場(chǎng)的強(qiáng)度來(lái)得到補(bǔ)償。然而，沒(méi)有提供用于調(diào)節(jié)電磁場(chǎng)強(qiáng)度的精確標(biāo)準(zhǔn)，精確地聚焦電子束是困難且耗時(shí)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種電磁聚焦方法，即使當(dāng)(a)電子束光刻系統(tǒng)的真空室中電場(chǎng)和磁場(chǎng)彼此不平行時(shí)，(b)磁場(chǎng)強(qiáng)度不均勻時(shí)，以及(c)電子之間有庫(kù)侖相互作用時(shí)，該電磁聚焦方法仍可以精確地聚焦電子束。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種在電子束光刻系統(tǒng)的真空室中將電子束的預(yù)定圖案從發(fā)射器投影到晶片的方法，該方法包括設(shè)置用于進(jìn)行電磁聚焦的初始條件；校正由從發(fā)射器發(fā)射的電子之間的初始發(fā)射速度差異和初始發(fā)射角度差異而導(dǎo)致的電子束的擴(kuò)張現(xiàn)象；校正當(dāng)電場(chǎng)不平行于磁場(chǎng)時(shí)導(dǎo)致的電子束的偏移；校正由磁場(chǎng)梯度導(dǎo)致的電子束的偏移；校正由從發(fā)射器發(fā)射的電子之間的庫(kù)侖相互作用導(dǎo)致的電子束的束直徑的增大；以及確定聚焦誤差是否在容許誤差的范圍內(nèi)，當(dāng)確定聚焦誤差在容許誤差的范圍之外時(shí)，重復(fù)上述操作。根據(jù)這點(diǎn)，容許誤差范圍可以小于將要形成在晶片上的圖案的線寬的10％。
設(shè)置初始條件可以通過(guò)設(shè)置真空室中的參數(shù)從而使從發(fā)射器發(fā)射的電子通過(guò)一次螺旋旋轉(zhuǎn)到達(dá)晶片來(lái)實(shí)現(xiàn)。真空室中的參數(shù)滿足下面的方程式V=qd2B22π2m(1+π2r2d2)]]>vo⊥＝rω其中，V是施加到設(shè)置在真空室中的電極板的加速電壓，q是電荷的量，d是發(fā)射器和晶片之間的距離，B是磁場(chǎng)強(qiáng)度，r是以螺旋運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的電子的旋轉(zhuǎn)半徑，m是電子質(zhì)量。在假定電場(chǎng)和磁場(chǎng)彼此平行，沒(méi)有產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度并且電子束中的電子之間不存在庫(kù)侖相互作用的狀態(tài)中實(shí)現(xiàn)設(shè)置初始條件。
當(dāng)Rcd是從發(fā)射器中相同位置發(fā)射的電子被投射到晶片上區(qū)域的半徑，c是光速，e是電荷的量，V0是電子的初速度，α是電子的發(fā)射角，V是加速電壓，m是電子質(zhì)量，B是磁場(chǎng)強(qiáng)度，d是發(fā)射器與晶片之間的距離時(shí)，在校正擴(kuò)張現(xiàn)象的操作中，用于最小化Rcd的條件由下面的方程式計(jì)算Rcd=2c2eV0meBsinαsin{eBd2eVm[1-V0Vcosα]}]]>其中，假定電場(chǎng)和磁場(chǎng)彼此平行，沒(méi)有產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度并且電子束中的電子之間不存在庫(kù)侖相互作用。根據(jù)這點(diǎn)，Rcd被校準(zhǔn)到與將要形成在晶片上的圖案的線寬差別小于10％。
當(dāng)β表示電場(chǎng)和磁場(chǎng)之間的角度，Δ是電子束的偏移距離，d是晶片和發(fā)射器之間的距離，R是以螺旋運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的電子的旋轉(zhuǎn)半徑，e是電荷的量，B是磁場(chǎng)強(qiáng)度，c是光速，V是加速電壓，m是電子質(zhì)量時(shí)，在校正電子束偏移的操作中，用于最小化偏移距離Δ的條件由下面的方程式計(jì)算Δ＝dsinβ以及R=ceB2demVsinβ]]>根據(jù)這點(diǎn)，偏移距離Δ被校準(zhǔn)到小于將要形成在晶片上的圖案的線寬的10％。
由磁場(chǎng)梯度導(dǎo)致的電子束的偏移距離可以由下面的方程式計(jì)算ΔR2=mv0⊥2ceB02m2eVd∂B∂x]]>其中，ΔR2是當(dāng)電子束到達(dá)晶片時(shí)圖象的偏移距離，V0⊥是垂直于電子移動(dòng)路徑的分量的初速度，B0是在發(fā)射器位置處的初始磁場(chǎng)的強(qiáng)度，d是晶片和發(fā)射器之間的距離，e電荷的量，B是磁場(chǎng)強(qiáng)度，c是光速，V是加速電壓，m是電子質(zhì)量；可以通過(guò)計(jì)算用于最小化ΔR2的條件并且應(yīng)用所計(jì)算的條件來(lái)最小化電子束的偏移距離。根據(jù)這點(diǎn)，偏移距離ΔR2被校準(zhǔn)到小于將要在晶片上形成的圖案的線寬的10％。
束直徑的增大值可以由下面的方程式計(jì)算ΔR1=2IR1VmeVd2]]>其中，ΔR1表示通過(guò)庫(kù)侖相互作用的束直徑的增大值，R1是初始電子束的束直徑，I表示發(fā)射器的發(fā)射電流，d是晶片和發(fā)射器之間的距離，e是電荷的量，V是加速電壓，m是電子質(zhì)量；可以通過(guò)由該方程式計(jì)算用于最小化束直徑的增大的條件并應(yīng)用該條件來(lái)最小化庫(kù)侖相互作用導(dǎo)致的束直徑的增大。根據(jù)這點(diǎn)，該增大值ΔR1被校準(zhǔn)到小于將要在晶片上形成的圖案的線寬的10％。


通過(guò)參考附圖詳細(xì)說(shuō)明示例性實(shí)施例，本發(fā)明的以上和其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變地更加明顯，其中圖1是傳統(tǒng)電子束光刻系統(tǒng)的剖視圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的聚焦電子束的方法的流程圖；圖3是示出從發(fā)射器發(fā)射的電子的螺旋移動(dòng)路徑的示意圖；圖4是示出真空室中電場(chǎng)和磁場(chǎng)彼此不平行這一狀態(tài)的圖；圖5是示出當(dāng)電場(chǎng)和磁場(chǎng)彼此不平行時(shí)原始圖像的位置偏移距離與電場(chǎng)和磁場(chǎng)之間的角度之間的關(guān)系的示意圖；圖6A和6B是示出當(dāng)存在磁場(chǎng)梯度時(shí)電子的移動(dòng)的視圖；以及圖7是示出從發(fā)射器發(fā)射的電子束的束直徑被擴(kuò)大這一現(xiàn)象的視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參考附圖更全面地說(shuō)明本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式實(shí)現(xiàn)，其不應(yīng)被理解為局限于此處提出的實(shí)施例；更確切地說(shuō)，提供這些實(shí)施例是為了使本說(shuō)明更徹底和全面并且向本領(lǐng)域技術(shù)人員全面地傳達(dá)本發(fā)明的概念。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)行電磁聚焦的方法的流程圖。
如圖2所示，設(shè)置用于進(jìn)行電磁聚焦的初始條件(S10)。也就是說(shuō)，在校正由各種原因?qū)е碌木劢拐`差之前，將用于控制由電子束形成在晶片上的圖象的各種參數(shù)設(shè)置為預(yù)定的參考值。真空室中的磁場(chǎng)強(qiáng)度、電子的初始速度和發(fā)射角度、磁場(chǎng)梯度、晶片和發(fā)射器之間的距離以及加速電壓可以作為用于確定在垂直方向向晶片投射的電子的路徑的參數(shù)。優(yōu)選地，磁場(chǎng)強(qiáng)度、加速電壓以及晶片和發(fā)射器之間的距離用作預(yù)定的參考值，因?yàn)橐子谥苯涌刂扑鼈儭?br> 在本發(fā)明中，為了使從發(fā)射器發(fā)射的電子僅通過(guò)一次螺旋旋轉(zhuǎn)到達(dá)晶片，而確定這些值，例如發(fā)射器和晶片之間電場(chǎng)和磁場(chǎng)的強(qiáng)度以及發(fā)射器和晶片之間的距離。在圖3中，表示為正弦波曲線的箭頭示出自發(fā)射器發(fā)射的電子的移動(dòng)路徑。雖然由于二維中的表示限制而用圖3中的正弦波曲線示出該移動(dòng)路徑，但是實(shí)際的移動(dòng)路徑應(yīng)該表示為三維運(yùn)動(dòng)中的螺旋曲線。也就是說(shuō)，電子在以螺旋運(yùn)動(dòng)移動(dòng)時(shí)被引導(dǎo)。
為了使從發(fā)射器發(fā)射的電子僅通過(guò)一次螺旋旋轉(zhuǎn)到達(dá)晶片而確定的參數(shù)之間的關(guān)系可以由下面的方程式(1)表示方程式1V=qd2B22π2m(1+π2r2d2)]]>vo⊥＝rω其中，V是施加到設(shè)置在真空室中的電極板的加速電壓，q是電荷的量，d是發(fā)射器和晶片之間的距離，B是磁場(chǎng)強(qiáng)度，r是以螺旋運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的電子的旋轉(zhuǎn)半徑，m是電子的質(zhì)量。利用平行于發(fā)射器的電子分量的初速度和角速度可以計(jì)算旋轉(zhuǎn)半徑。
根據(jù)實(shí)際的電子束光刻系統(tǒng)的規(guī)格可以改變參數(shù)的實(shí)際值。根據(jù)這點(diǎn)，初始化參數(shù)值期間，不考慮導(dǎo)致聚焦誤差的因素。也就是說(shuō)，假定電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互平行，沒(méi)有產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度，并且電子束中的電子之間不存在庫(kù)侖相互作用。
接下來(lái)，校正由于從發(fā)射器發(fā)射的電子之間的初速度差異和發(fā)射角差異而在晶片上引發(fā)的擴(kuò)張現(xiàn)象(S12)。通常，因?yàn)榘l(fā)射器中的電子不是處于相同的狀態(tài)中，所以在發(fā)射器中相同位置上發(fā)射的電子具有彼此不同的初速度和不同的發(fā)射角度。因此，并非所有從相同位置發(fā)射的電子都被引導(dǎo)到晶片上的相同位置。電子被引導(dǎo)到預(yù)定半徑中稍微不同的位置。電子的擴(kuò)張半徑可以由下面的方程式(2)表示方程式2Rcd=2c2eV0meBsinαsin{eBd2eVm[1-V0Vcosα]}]]>其中，Rcd是晶片上從發(fā)射器中相同位置發(fā)射的電子被投射到其中的區(qū)域的半徑，c是光速，e是電荷的量，V0是電子的初速度，α是電子的發(fā)射角度。
如從方程式(2)可注意到的，通過(guò)將Rcd設(shè)置得盡可能地小，可以校正電子束的擴(kuò)張現(xiàn)象。為了實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)，由于應(yīng)當(dāng)將初速度V0和發(fā)射角度α的影響降低到盡可能地小，因此在減小發(fā)射器和晶片之間的距離d的同時(shí)增大磁場(chǎng)強(qiáng)度B和加速電壓V，直到Rcd減小到低于預(yù)定值為止。特別地，由方程式(2)可以看出，磁場(chǎng)強(qiáng)度B很大地影響Rcd的值。雖然優(yōu)選地將Rcd調(diào)節(jié)得盡可能地小，但是通常將其調(diào)節(jié)到與將要形成在晶片上的圖案的線寬的差小于10％。在這種情況下，如在初始化參數(shù)值期間一樣，不考慮導(dǎo)致聚焦誤差的因素。
其后，校正當(dāng)電場(chǎng)和磁場(chǎng)彼此不平行時(shí)導(dǎo)致的聚焦誤差(S14)。在電子束光刻系統(tǒng)中，設(shè)置在真空室中的晶片和發(fā)射器應(yīng)當(dāng)排列得平行于上和下磁極片。然而，由于裝配公差，晶片和發(fā)射器支架有細(xì)微的位移。結(jié)果，如圖4所示，電場(chǎng)和磁場(chǎng)E和B彼此稍微不重合。在這種情況下，從發(fā)射器發(fā)射的電子不能在垂直方向上投射到晶片的期望位置上，而是在沿磁場(chǎng)偏移預(yù)定距離后到達(dá)晶片。
圖5是示出當(dāng)電場(chǎng)和磁場(chǎng)彼此不平行時(shí)原始圖像的位置偏移距離與電場(chǎng)和磁場(chǎng)之間的角度之間的關(guān)系的示意圖。在圖5中，α表示恰好在電子從發(fā)射器發(fā)射時(shí)刻的發(fā)射角度，β表示電場(chǎng)和磁場(chǎng)之間的角度，Δ是原始圖象的偏移距離，d是晶片和發(fā)射器之間的距離。雖然電子最初以角度α發(fā)射，但由于在其被引導(dǎo)向晶片期間它沿磁場(chǎng)移動(dòng)，因此它以角度β到達(dá)晶片。結(jié)果，可以建立下面的方程式(3)方程式3Δ＝dsinβ當(dāng)從方程式3計(jì)算從發(fā)射器投射到晶片的原始圖象的偏移距離時(shí)，可以確定電場(chǎng)和磁場(chǎng)之間的偏移角。當(dāng)從該確定判定電場(chǎng)不平行于磁場(chǎng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)通過(guò)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)強(qiáng)度、晶片和發(fā)射器之間的距離、加速電壓等等將其影響最小化。它們之間的關(guān)系可以從下面的方程式(4)計(jì)算方程式4R=ceB2demVsinβ]]>其中，R是沿螺旋路徑旋轉(zhuǎn)的電子的旋轉(zhuǎn)半徑，e是電荷的量，B是磁場(chǎng)強(qiáng)度，c是光速，d是晶片和發(fā)射器之間的距離，m是電子質(zhì)量，V是加速電壓，β是電場(chǎng)和磁場(chǎng)之間的角度。
由方程式(3)和(4)，可以計(jì)算用于最小化原始圖象的偏移距離Δ的參數(shù)之間的關(guān)系。例如，為了使原始圖象的偏移距離Δ可以小于將要形成在晶片上的圖案的線寬的10％，可以由方程式(3)和(4)計(jì)算出適當(dāng)?shù)拇艌?chǎng)強(qiáng)度、晶片與發(fā)射器之間的適當(dāng)距離、以及適當(dāng)?shù)募铀匐妷褐怠?br> 當(dāng)即使校正了電場(chǎng)不平行于磁場(chǎng)時(shí)導(dǎo)致的聚焦誤差之后仍然存在圖象偏移現(xiàn)象時(shí)，可以假定存在磁場(chǎng)梯度。圖6A和6B示出當(dāng)存在磁場(chǎng)梯度時(shí)電子的移動(dòng)。如圖6A和6B所示，當(dāng)真空室中的磁場(chǎng)強(qiáng)度逐漸變化時(shí)，電子沿磁場(chǎng)前進(jìn)，在此期間，電子在垂直于磁場(chǎng)的梯度方向(即，gradB矢量的方向)的方向上逐漸偏移。結(jié)果，當(dāng)電子束到達(dá)晶片時(shí)，電子束在晶片上的著陸位置從晶片上的目標(biāo)位置偏移預(yù)定的距離。由磁場(chǎng)梯度導(dǎo)致的圖象的偏移距離可以由下面的方程式(5)計(jì)算方程式5ΔR2=mv0⊥2ceB02m2eVd∂B∂x]]>其中，ΔR2是當(dāng)電子束到達(dá)晶片時(shí)圖象的偏移距離，V0⊥是垂直于電子移動(dòng)路徑的分量的初速度，B0是在發(fā)射器位置處的初始磁場(chǎng)強(qiáng)度。由方程式(5)，可以得到最小化ΔR2的條件。通過(guò)施加該條件，可以最小化由磁場(chǎng)梯度導(dǎo)致的電子束偏移(S16)。在這種情況下，優(yōu)選的是由磁場(chǎng)梯度導(dǎo)致的圖象的偏移距離ΔR2小于將要形成在晶片上的圖案的線寬的10％。
同時(shí)，當(dāng)從大的面積發(fā)射電子束時(shí)，產(chǎn)生電子之間斥力的庫(kù)侖相互作用增大了束直徑。圖7示出從發(fā)射器發(fā)射的電子束的束直徑被擴(kuò)大的現(xiàn)象。
如圖7所示，當(dāng)電子束從發(fā)射器發(fā)射時(shí)，束直徑是R，當(dāng)電子束到達(dá)晶片時(shí)，束直徑被增大了Δ而變成R+Δ。由下面的方程式(6)可以得到束直徑的該增大
方程式6ΔR1=2IR1VmeVd2]]>其中，ΔR1表示通過(guò)庫(kù)侖相互作用束直徑的增大值，R1是初始電子束的束直徑，I表示發(fā)射器的發(fā)射電流。
當(dāng)在通過(guò)應(yīng)用經(jīng)由上述操作(S10到S16)得到的值諸如d(發(fā)射器與晶片之間的距離)、V(加速電壓)和B(磁場(chǎng)強(qiáng)度)而沒(méi)有導(dǎo)致位置偏移的情形下，晶片上的圖像圖案大于發(fā)射器上原始圖像圖案時(shí)，可以假定施加了大的庫(kù)侖相互作用。在這種情況下，由方程式(6)，計(jì)算并應(yīng)用最小化束直徑的增大的條件(S18)。另外優(yōu)選地束直徑的增大值ΔR1小于將要形成在晶片上的圖案的線寬的10％。
其后，確定電子束是否被聚焦從而形成在晶片上的圖案在最大容許誤差的范圍內(nèi)。例如，當(dāng)聚焦誤差小于圖案線寬的10％時(shí)，確定誤差被適當(dāng)?shù)匦Ｕ⑶倚Ｕ僮饕淹瓿?S20)。但是，當(dāng)形成在晶片上的圖案大于最大容許誤差的范圍時(shí)，重復(fù)操作S10到S18直到其在最大容許誤差的范圍內(nèi)為止。
根據(jù)本發(fā)明，即使當(dāng)(a)電子束光刻系統(tǒng)的真空室中電場(chǎng)和磁場(chǎng)彼此不平行，(b)磁場(chǎng)強(qiáng)度不均勻，以及(c)電子之間有庫(kù)侖相互作用時(shí)，電子束仍可以被精確地聚焦。具體地，由于用于精確聚焦電子束的各種條件可以從方程式(1)到(6)獲得，因此，可以提高束聚焦精度同時(shí)節(jié)約用于聚焦電子束的時(shí)間。
雖然參考示例性實(shí)施例具體描述并說(shuō)明了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是，在不偏離后附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以發(fā)生各種形式和細(xì)節(jié)上的變化。
權(quán)利要求
1.一種用于在電子束光刻系統(tǒng)的真空室中將電子束的預(yù)定圖案從發(fā)射器投射到晶片的方法，該方法包括設(shè)置用于進(jìn)行電磁聚焦的初始條件；校正由從該發(fā)射器發(fā)射的電子之間的初始發(fā)射速度差異和初始發(fā)射角度差異導(dǎo)致的該電子束的擴(kuò)張現(xiàn)象；校正當(dāng)電場(chǎng)不平行于磁場(chǎng)時(shí)導(dǎo)致的該電子束的偏移；校正該磁場(chǎng)的梯度導(dǎo)致的該電子束的偏移；校正由從該發(fā)射器發(fā)射的電子之間的庫(kù)侖相互作用力導(dǎo)致的該電子束的束直徑的增大；以及確定聚焦誤差是否在容許誤差的范圍內(nèi)，并且當(dāng)確定該聚焦誤差在該容許誤差的范圍之外時(shí)重復(fù)上述操作。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述設(shè)置初始條件可以通過(guò)設(shè)置該真空室中的參數(shù)使得從該發(fā)射器發(fā)射的電子通過(guò)一次螺旋旋轉(zhuǎn)到達(dá)該晶片來(lái)實(shí)現(xiàn)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中該真空室中的該參數(shù)滿足下面的方程式V=qd2B22π2m(1+π2r2d2)]]>v0⊥＝rω其中，V是施加到設(shè)置在該真空室中的電極板的加速電壓，q是電荷的量，d是該發(fā)射器與該晶片之間的距離，B是磁場(chǎng)強(qiáng)度；r是以螺旋運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的該電子的旋轉(zhuǎn)半徑，m是電子質(zhì)量。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述設(shè)置初始條件在假定電場(chǎng)和磁場(chǎng)彼此平行，沒(méi)有產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度，并且電子束中的電子之間不存在庫(kù)侖相互作用的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中當(dāng)Rcd是該晶片上的從該發(fā)射器中相同的位置發(fā)射的電子被投射到其中的區(qū)域的半徑，c是光速，e是電荷的量，V0是電子的初速度，α是電子的發(fā)射角度，V是加速電壓，m是電子質(zhì)量，B是該磁場(chǎng)的強(qiáng)度，d是該發(fā)射器與該晶片之間的距離時(shí)，在校正擴(kuò)張現(xiàn)象的操作中，由下面的方程式計(jì)算用于最小化該Rcd的條件Rcd=2c2eV0meBsinαsin{eBd2eVm[1-V0Vcosα]}]]>其中，假定該電場(chǎng)和該磁場(chǎng)彼此平行，沒(méi)有產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度，并且該電子束中的電子之間不存在庫(kù)侖相互作用。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中該Rcd被校準(zhǔn)到與要形成在該晶片上的圖案的線寬的差小于10％。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中當(dāng)β表示該電場(chǎng)和該磁場(chǎng)之間的角度，Δ是該電子束的偏移距離，d是該晶片和該發(fā)射器之間的距離，R是以螺旋運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的該電子的旋轉(zhuǎn)半徑，e是電荷的量，B是磁場(chǎng)強(qiáng)度，c是光速，V是加速電壓，m是電子質(zhì)量時(shí)，在校正該電子束的偏移的操作中，由下面的方程式計(jì)算用于最小化該偏移距離Δ的條件Δ＝dsinβ以及R=ceB2demVsinβ.]]>
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該偏移距離Δ被校準(zhǔn)到小于要形成在該晶片上的圖案的線寬的10％。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中可以由下面的方程式計(jì)算由該磁場(chǎng)的梯度導(dǎo)致的該電子束的偏移距離ΔR2=mv0⊥2ceB02m2eVd∂B∂x]]>其中，ΔR2是當(dāng)該電子束到達(dá)該晶片時(shí)圖象的偏移距離，V0⊥是垂直于電子移動(dòng)路徑的分量的初速度，且B0是在該發(fā)射器位置處的初始磁場(chǎng)強(qiáng)度，d是該晶片與該發(fā)射器之間的距離，e電荷的量，B是磁場(chǎng)強(qiáng)度，c是光速，V是加速電壓，m是電子質(zhì)量；并且可以通過(guò)計(jì)算用于最小化ΔR2的條件并應(yīng)用所計(jì)算出的條件來(lái)最小化該電子束的偏移距離。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中該偏移距離ΔR2被調(diào)節(jié)至小于要形成在該晶片上的圖案的線寬的10％。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中可以由下面的方程式計(jì)算束直徑的增加值ΔR1=2IR1VmeVd2]]>其中，ΔR1表示通過(guò)庫(kù)侖相互作用的束直徑的增加值，R1是初始電子束的束直徑，I表示該發(fā)射器的發(fā)射電流，d是該晶片與該發(fā)射器之間的距離，e是電荷的量，V是加速電壓，m是電子質(zhì)量；并且可以通過(guò)由該方程式計(jì)算用于最小化該束直徑的增加量的條件并應(yīng)用該條件來(lái)最小化由庫(kù)侖相互作用導(dǎo)致的束直徑的增加量。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中該增加值ΔR1被調(diào)節(jié)至小于要形成在該晶片上的圖案的線寬的10％。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該容許誤差的范圍小于要形成在該晶片上的圖案的線寬的10％。
全文摘要
提供一種用于在電子束光刻系統(tǒng)的真空室中將電子束的預(yù)定圖案從發(fā)射器投影到晶片的方法。首先設(shè)置用于進(jìn)行電磁聚焦的初始條件，并校正由從發(fā)射器發(fā)射的電子之間的初始發(fā)射速度差異和初始發(fā)射角度差異而導(dǎo)致的電子束的擴(kuò)張現(xiàn)象。然后，校正當(dāng)電場(chǎng)不平行于磁場(chǎng)時(shí)導(dǎo)致的電子束的偏移，并校正由磁場(chǎng)梯度導(dǎo)致的電子束的偏移，其后校正由從發(fā)射器發(fā)射的電子之間的庫(kù)侖相互作用導(dǎo)致的電子束的束直徑的增大。然后，確定聚焦誤差是否在容許誤差的范圍內(nèi)。當(dāng)確定聚焦誤差在容許誤差的范圍之外時(shí)，重復(fù)上述操作。
文檔編號(hào)G03F7/00GK1794098SQ20051009240
公開日2006年6月28日 申請(qǐng)日期2005年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月20日
發(fā)明者文昌郁, 悉多爾金·瓦迪姆, 崔昌勛 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社