CN102687232A - 调节装置及使用其的带电粒子多射束光刻系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带电粒子多射束光刻系统，用来使用多个带电粒子射束将图案传送到目标表面上。该系统包括波束产生器（3）、射束阻断器阵列（9）、屏蔽结构（111）与投射系统。波束产生器布置成产生多个带电粒子射束。射束阻断器阵列被布置成根据图案来图案化多个射束。射束阻断器阵列包含多个调节器（101）和多个光敏元件（107），光敏元件被布置成接收图案数据承载光束并将光束转换成电信号。光敏元件被电连接到一个或更多个调节器，以提供所接收的图案数据。屏蔽结构（111）由导电材料制成，为调节器基本上屏蔽掉在光敏元件附近产生的电场，其中该屏蔽结构被布置成被设定在预定电位。该投射系统被布置成将图案化射束投射到目标表面上。

Description

调节装置及使用其的带电粒子多射束光刻系统

技术领域

本发明涉及在带电粒子多射束光刻系统中使用的调节装置。本发明进一步涉及带电粒子多射束光刻系统。最后，本发明涉及一种在带电粒子多射束光刻系统中调节带电粒子射束以将图案传送到目标表面的方法。

背景技术

带电粒子多射束系统在该技术中是已知的，例如来自申请人名下的美国专利第6,958,804号。这样的光刻系统使用多个带电粒子射束以将图案传送到目标表面。该系统可以连续辐射源或者以固定频率操作的源来操作。图案数据被发送到被布置成藉由静电偏转来调节射束的调节装置。该调节射束随后被传送到目标表面。一般而言，在此传送期间内，各个射束的直径被缩小。而且，射束相对于目标表面的位置会随着时间改变，例如由于射束的静电扫描以及/或者目标表面相对于光学圆柱的移动，经由该圆柱，射束被彼此相关地传送。例如，此相对移动可藉由使用台阶的机械性移动来建立，该台阶配备有支撑结构以用来固持目标。为了使图案能够高速传送到目标表面，将图案数据从控制单元光学传送到调节器，是可例如藉由使用光束来使用的。调节装置于是包括能够将接收到的光信号转换成相应电信号的光敏元件。

由于射束的混乱调节，用以上描述的系统进行的图案化，会因不一致的图案传送而受损。实验显示，这种混乱的程度高度不可预知。结果，使用这样的系统进行的将图案传送到目标表面不如期待的可靠。

发明内容

因此，本发明的目的是改善通过使用带电粒子多射束光刻系统将图案传送到目标表面的可靠度。本目的藉由提供带电粒子多射束光刻系统以用来使用多个带电粒子射束将图案传送到目标表面来实现，该系统包含：波束产生器，用来产生多个带电粒子射束；射束阻断器阵列，用来根据图案来图案化该多条射束；其中射束阻断器阵列包含多个调节器以及多个光敏元件，光敏元件被布置成接收图案数据承载光束，所述光敏元件被电连接到一个或更多个调节器，以来向一个或更多个调节器提供接收到的图案数据；屏蔽结构，用来基本上屏蔽在光敏元件附近所产生的电场，将调节器隔开；以及投射系统，用来将该图案化射束投射到目标表面上。

本发明是基于屏蔽起源于在光敏元件附近的带电粒子源的电场和/或磁场会大幅减少可能性失真，并导致带电粒子光刻性能的改善的见解的。

本发明进一步涉及在带电粒子多射束光刻系统中使用的调节装置，该调节装置包含：用来根据一图案来图案化多条射束的射束阻断器阵列，其中该射束阻断器阵列包含多个调节器和多个光敏元件，该光敏元件被布置成接收图案数据承载光束并且被电连接到一个或更多个调节器以用来提供接收到的图案数据，且这些调节器被布置成根据接收到的图案数据来调节带电粒子射束；以及导电材料的屏蔽结构，用屏蔽将调节器与光敏元件附近产生的电场基本上隔开，其中该屏蔽结构被布置成被设定在预定电位上。

本发明进一步涉及一种将带电粒子多射束光刻系统中的带电粒子射束调节以将图案传送到目标表面的方法，该方法包含：提供包含多个调节器和多个光敏元件的射束阻断器阵列，这些光敏元件被布置成接收图案数据承载光束，并且被电连接到一个或更多个调节器，以提供接收到的图案数据，且这些调节器包含第一电极、第二电极和孔隙，其中这些电极被放置在这些孔隙的相对侧上，以用来产生横穿该孔隙的电场；以及根据所接收的图案数据来调节通过的射束。该方法包括：向射束阻断器阵列发送图案数据，根据图案数据调节通过射束阻断器阵列的射束，以及将用于调节射束的电场与在光敏元件附近产生的电场屏蔽开。这样，射束调节是通过使用基本上没有受到在所述光敏元件的附近产生的电场影响的电场来实施的

附图说明

本发明的不同方面将参考在附图中所显示的实施例而被进一步解释，其中：

图1示意性地显示可被使用于本发明实施例中的无遮盖光刻系统；

图2示意性地显示在图1光刻系统中的射束阻断器阵列实施例的操作；

图3A示意性地显示可被使用于图1光刻系统中的一部分射束阻断器阵列的截面图；

图3B示意性地显示根据本发明实施例的配备屏蔽结构的一部分射束阻断器阵列的截面图；

图3C示意性地显示一部份图3B阻断器阵列的截面图；

图4示意性地显示可被使用于本发明实施例的射束阻断器阵列布局的俯视图；

图5示意性地显示根据本发明实施例的配备屏蔽结构的图3射束阻断器阵列；

图6A示意性地显示在图5射束阻断器阵列顶部上的光纤配置；

图6B示意性地显示图6A所示配置沿着线VIB-VIB’的截面图；

图6C示意性地显示图6A、6B的光纤配置的对准的更详细示图；

图7示意性地显示根据本发明实施例的射束阻断器阵列的拓扑配置的俯视图；

图8示意性地显示根据本发明另一实施例的射束阻断器阵列的拓扑配置的俯视图；以及

图9示意性地显示根据本发明仍另一实施例的射束阻断器阵列的拓扑配置的俯视图；

图10示意性地显示具有屏蔽结构实施例的射束阻断器阵列的截面图；

图11示意性地显示具有屏蔽结构实施例的射束阻断器阵列的截面图；以及

图12示意性地显示配备屏蔽结构的射束阻断器阵列的仍另一实施例。

具体实施方式

下文是对本发明的各种实施例的描述，其仅通过举例的方式参考附图来给出。这些附图没有按比例绘制，并且仅打算用于说明的目的。

图1显示带电粒子多射束光刻系统1的实施例的简化示意图。这样的光刻系统例如在美国专利第6,897,458号与第6,958,804号与第7,084,414号与第7,129,502号中被描述，这些专利被受让给本发明申请人，并且在此以引用的方式并入本文。

这样的光刻系统1适宜地包括产生多条射束的射束产生器、将射束图案化以形成调节射束的射束调节器、以及用来将调节射束投射到目标表面的射束投射器。

射束产生器典型的包括源和至少一个分束器。图1中的源是电子源3，被布置成产生基本上均匀的扩展电子束4。电子束4的束能量优选地被维持地相当低，范围为大约1至10千电子伏特（keV）。为了实现这种情形，加速电压优选为低，且相对于接地电位的目标，电子源3可被保持在大约-1至-10千伏特（kV）之间的电压，虽然其他设定亦可被使用。

在图1中，来自电子源3的电子束4通过准直透镜5，以用来准直电子束4。准直透镜5可以是任何类型的准直光学系统。在准直以前，电子束4可通过双重八极（未显示）。随后，电子束撞击在分束器上，在图1的实施例中，孔隙阵列6。孔隙阵列6优选地包括具有通孔的板。孔隙阵列6被布置成阻挡部份束4。此外，阵列6允许多个射束7穿过，以便产生多个平行电子射束7。

图1的光刻系统1产生非常多的射束7，优选地大约10,000至1,000,000射束，虽然当然可能产生更多或更少的射束。要注意的是，亦可使用其他已知方法来产生准直射束。第二孔隙阵列可被添加在该系统中，以便能够从电子束4产生次束，并且从次束产生电子射束7。这允许在更下游处操纵次束，其证明是对系统操作有益的，尤其是当在该系统中的射束数目是5000或更多时。

射束调节器，在图1中以调节系统8来表示，典型地包括射束阻断器阵列9，以及射束停止阵列10，其中射束阻断器阵列9包括多个阻断器的配置。阻断器能够使一个或更多个电子射束7偏转。在本发明实施例中，阻断器更明确的是静电偏转器，配备有第一电极、第二电极和孔隙。这些电极则被放置在孔隙的相对侧上，用来产生横穿孔隙的电场。一般而言，第二电极是接地电极，即，连接到接地电位的电极。

为了将电子射束7聚焦在阻断器阵列9的平面内，该光刻系统可进一步包含聚光器透镜阵列（未显示）。

在图1的实施例中，射束停止阵列10包含孔隙阵列，以用来允许射束穿过。射束停止阵列10，以其基本形式，包含配备典型地为圆孔的通孔的基板，虽然其他形状也可被使用。在一些实施例中，射束停止阵列10的基板由具有规则间隔的通孔阵列的硅晶圆形成，并且其可被涂以一金属表面层，以避免表面充电。在一些进一步实施例中，该金属是不会形成自氧化表皮的类型，譬如铬钼（CrMo）。

射束阻断器阵列9与射束停止阵列10一起操作，以阻挡射束7或使射束7通过。在一些实施例中，射束停止阵列10的孔隙对准在射束消隐阵列9中静电偏转器的孔隙。如果射束阻断器阵列9将一射束偏转，那么它将不会通过在射束停止阵列10中的相应孔隙。反而，该射束将被射束阻挡阵列10的基板所阻挡。如果射束阻断器阵列9没有将射束偏转，那么该射束将通过在射束停止阵列10中的相应孔隙。在一些替代实施例中，射束阻断器阵列9与射束停止阵列10之间的合作是为了在阻断器阵列9中的偏转器所引起的射束偏转，能够造成射束穿过在射束停止阵列10中的对应孔隙，同时非偏转则会导致射束停止阵列10的基板的阻挡。

调节系统8被布置成基于控制单元60所提供的输入将图案加到射束7。控制单元60可包含数据储存单元61、读取单元62和数据转换器63。控制单元60可以被放置到远离该系统剩下部份的位置，例如在清洁室内部的外面。由于使用光纤64，包含图案数据的调节光束14可被发送到投射器65，其将光线从纤维阵列（以板15示意性地描述）内的纤维端投射入光刻系统1的电子光学部份内，其由虚线范围与参考数字18示意性地表示。

在图1的实施例中，调节光束被投射到射束阻断器阵列9上。更特别地，来自光纤端的调节光束14被投射在位于射束阻断器阵列9上的相应光敏元件上。光敏元件可被布置成将光信号转换成不同类型的信号，例如电信号。调节光束14携带一部份的图案数据，用来控制被耦合到对应光敏元件的一或更多个阻断器。适宜地，为了将光束14投射到对应光敏元件上，譬如投射器65的光学元件可被使用。此外，为了允许以适当入射角来投射光束14，镜子可被包括在内，例如被适当地放置在投射器65与射束阻断器阵列9之间。在控制单元60的控制之下，投射器65可通过投射器放置装置17适当地对准板15。结果，在射束阻断器阵列9内投射器65与光敏元件之间的距离也可改变。

在一些实施例中，藉由光学波导，光束可至少部份地被从板朝光敏元件传送。光学波导可将光线引导到非常靠近光敏元件的位置，该位置与光敏元件相距适当地小于一公分远，优选地大约数毫米远。在光学波导与相应光敏元件之间的短距离减少光损耗。另一方面，使用位置远离可能被带电粒子射束占据的空间的板15和投射器65，具有射束干扰被最小化且射束阻断器阵列9的架构较不复杂的优点。

来自射束调节器的调节射束通过射束投射器被投射到目标24的目标表面13上，成为一点。射束投射器典型地包含用来扫描在目标表面13上方的调节射束的扫描偏转器，以及用来将调节射束聚焦到目标表面13上的投射透镜系统。这些部件可存在于单一末端模块内。

此末端模块被优选地构造成为可插入、可替代单元。该末端模块因此可包含偏转器阵列11和投射透镜配置12。该可插入、可替代单元还可包括射束停止阵列10，如以上关于射束调节器所讨论。在离开该末端模块以后，射束7撞击在位于目标平面上的目标表面13。就光刻应用而言，该目标通常包含配备有带电粒子敏感层或抗蚀层（resist layer）的晶圆。

偏转器阵列11可采用扫描偏转器阵列的形式，被布置成将通过射束停止阵列10的每个射束7偏转。偏转器阵列11可包含多个静电偏转器，其达到施加相当小驱动电压的目的。虽然偏转器阵列11被绘制在投射透镜配置12的上游，但是偏转器阵列11也可被放置在投射透镜配置12与目标表面13之间。

投射透镜配置12被布置成在偏转器阵列11的偏转以前或以后将射束7聚焦。优选地，该聚焦导致几何点尺寸为直径大约10至30纳米。在此优选实施例中，投射透镜配置12优选地被布置成提供大约100至500倍的缩小，更优选地，尽可能大的缩小，例如在300至500倍的范围内。在此优选实施例中，投射透镜配置12被有利地靠近目标表面13地放置。

在一些实施例中，波束防护器（未显示）可被放置于目标表面13与投射透镜配置12之间。波束防护器可以是配备有多个位置适当的孔隙的薄片或板。波束防护器被布置成在被释放的抗蚀剂颗粒能达到光刻系统1中的任一敏感元件以前吸收它们。

投射透镜配置12因而可确保在目标表面13上单个像素的光点尺寸正确，同时偏转器阵列11可藉由适当扫描操作来确保就微尺度而言在目标表面13上像素的位置正确。尤其是，偏转器阵列11的操作使得像素能够适合最终构成目标表面13上图案的像素栅格。将令人理解的是，在目标表面13上像素的大尺度放置是通过存在于目标24以下的晶圆放置系统适当地实现的。

一般而言，目标表面13包含在基板顶部上的抗蚀剂薄膜。抗蚀剂薄膜的多个部分将藉由施加带电粒子（即，电子）射束而被化学修改。结果，该薄膜的经辐射部份或多或少可溶于显影剂中，从而产生晶圆上的抗蚀剂图案。晶圆上的抗蚀剂图案随后可被传送到下层，即藉由在半导体制造技术中令人熟知的实施方式、蚀刻与/或沈积步骤。显然，如果辐射并非均匀，那么抗蚀剂可能就无法以均匀的方式被显影，这会造成图案的差错。高质量投射因此与获得能提供可再生结果的光刻系统相关。在辐射中没有任何差异应该起源于偏转步骤。

图2示意性地显示在图1光刻系统中射束阻断器阵列9的实施例的操作。尤其是，图2示意性地显示射束调节器的一部份的截面图，其包含射束阻断器阵列9以及射束停止阵列10。射束阻断器阵列9配备有多个孔隙。为了参考，目标24也被显示。该附图并没有按比例绘制。

所显示射束调节器的部份被布置成调节三个射束7a、7b与7c。射束7a、7b与7c可形成部份的单组射束，其可从起源于单一来源或单一次束的波束产生。图2的射束调节器被布置成用来将射束组向着每个组的共同会聚点P会聚。此共同会聚点P优选地设置在该射束组的光轴O上。

考虑图2所显示的射束7a、7b与7c，射束7a、7c具有在射束与光轴O之间延伸的入射角。射束7b的定向基本上平行于光轴。藉由射束停止阵列10基板来建立偏转射束的阻挡的射束偏转方向，对于每个射束可以是不同的。射束7a因为被偏转向左，即，朝着图2的“-”-方向，虚线7a-所表示的那样而被阻挡。另一方面，射束7b、7c被偏转右，即朝“＋”-方向，以建立对各射束的阻挡。这些阻挡方向分别由虚线7b+与7c+表示。要注意的是，偏转方向的选择并非任意的。例如，就射束7a而言，虚线7a+显示射束7a偏转向右，会造成通过射束停止阵列10。因此，射束7a沿着线7a+的偏转是不适当的。另一方面，射束7b偏转左，由虚线7b-所表示，将是一种选择。

图3A示意性地显示可被使用于图1光刻系统的射束阻断器阵列9的一部分的截面图。射束阻断器阵列9包含多个调节器101。调节器包含第一电极103a、第二电极103b和孔隙105。电极103a、103b被放置在孔隙105的相对侧上，以用来产生横穿孔隙的电场。

光敏元件107被布置成接收图案数据承载光束（未显示）。光敏元件107经由电连接109被电连接到一个或更多个调节器101。光敏元件107经由光束接收图案数据、将光信号转换成电信号，随后将所接收和转换的图案数据经由电连接109朝着一个或更多个连接调节器101转送。该一个或更多个调节器101随后调节通过的带电粒子射束，譬如根据所接收图案数据的电子射束。光敏元件107可配备有抗反射涂层108，以减少反射光所引起的背景辐射，其可干扰光束所携带数据的正确读出。

射束的调节因此以控制横穿射束阻断器阵列9内孔径的电场的施加为基础。然而，光刻系统的实际使用，诸如在图1所呈现的系统，显示有效调节并非总是可能。经证明，光敏元件107由于在它们表面上收集散射电子，可充当电场来源。如果诸如图3A、3B中的涂层108的抗反射涂层被使用，则尤其如此。抗反射涂层一般是电绝缘的，这造成散射带电粒子的相当快速的收集。此外，被用来将光线朝光敏元件传送的元件，例如光纤，还可收集带电粒子，特别是在如果它们没有被完全涂以传导涂层的情况下。

散射带电粒子的局部收集所引起的电场强度，一般取决于静电参数和其他不可控制的作用物。因此非常难以预测电场将有多大以及它们将准确地位于何处。试验已经显示，起源于收集散射电子的电场，可能对带电粒子射束的位置具有明显影响。这意味着射束位置可能不稳定。更者，带电粒子射束偏转的范围也可变成不可预测。结果，通过用射束阻断器阵列调节所得到的图案化射束，可能无法传送与经由图案数据承载光束而被提供到射束阻断器阵列9的图案相对应的图案。

图3B示意性地显示根据本发明实施例的配备有屏蔽结构111的射束阻断器阵列9的一部分的截面图。屏蔽结构111是导电结构，并且被布置成屏蔽在光敏元件107附近（例如在可覆盖光敏元件107以达到保护与/或抗反射目的的电绝缘层的顶部上）产生的电场和/或磁场，使调节器105免受该电场和/或磁场的影响。在本说明书的剩下部份，对措辞“电场”的引用，应被理解为表示电场和/或磁场。

屏蔽结构111减少并且优选地消除额外电场对调节器101所产生的电场的干扰。电场干扰的减少或消除会造成调节器101对带电粒子射束7更准确又鲁棒的调节。屏蔽结构111被保持在预定的电位。优选地，屏蔽结构111被连接到接地电位。

如图3B所见，屏蔽结构不一定接触射束阻断器阵列9。屏蔽结构111的目的是阻止在光敏元件107附近产生的电场。要注意的是，屏蔽结构111与射束阻断器阵列9的固定连接对实现这些目的而言并非必要。

图3C示意性地显示图3B的阻断器阵列的一部分的截面图。特别是，图3C显示屏蔽结构111高度h与距离d之间的比率，该距离d为光敏元件107与屏蔽结构111在射束阻断器阵列9上的垂直投影之间的距离。距离d此后将被称为横向屏蔽距离。优选地，高度h至少大约与横向屏蔽距离d相等。这样的尺寸允许有效地屏蔽在光敏元件附近产生的电场。特别在如果高度h超过大约2.5倍的横向屏蔽距离d的情况下，在光敏元件附近产生的电场对调节器工作的影响则可被忽略。

图4示意性地显示可被用于本发明实施例的射束阻断器阵列9的布局的俯视图。图4所显示的射束阻断器阵列被分为波束区域121和非波束区域122。虽然波束区域121和非波束区域122的宽度被显示为大约相同，但是这并非必要。依据所使用的布局，这些区域的尺寸可有所不同。

波束区域121包括用于调节射束的一个或更多个调节器。非波束区域122包括一个或更多个光敏元件。在无遮盖光刻系统的光学柱体中波束区域121与非波束区域122的使用，具有调节器和光敏区域的密度可能增加的优点。

图5示意性地显示根据本发明实施例的配备有屏蔽结构111的图4射束阻断器阵列。屏蔽结构111，亦即至少其在基本上垂直于射束阻断器阵列表面的方向上的投影，被放置在非波束区域122内的光敏元件与波束区域121内的调节器之间。屏蔽结构111被布置成基本上屏蔽在光敏元件附近产生的电场。

图5的屏蔽结构111可被描述为包含形成有开口端的盒状结构的侧壁。这些侧壁可例如藉由连接到额外结构111’而被整合成单体。单体具有机械坚固性增加的优点。更者，结构111、111’可更简单地被握持。将不同元件整合以形成屏蔽结构111、111’，可藉由将部份111’添加到分离的壁以形成功能性屏蔽结构111来执行，例如藉由焊接。或者，屏蔽结构可一整块地被制造，例如藉由使用诸如放电加工的技术。产生整合屏蔽结构111、111’的又另一方法是将不同部件附着到支撑基板。此基板可以是射束阻断器阵列9或其部件，但也可以是分离的适当基板。

屏蔽结构111不一定被物理连接到射束阻断器阵列9。如果被放置距射束阻断器阵列9充分靠近的距离内，屏蔽结构111仍可充分地屏蔽电场。

在图5所示的实施例中，屏蔽结构111进一步包括部份111’。此额外部份111’可为屏蔽结构111提供机械支撑。在一些实施例中，额外部份111’被布置成屏蔽起源于诸如电缆线的其他潜在干扰电场产生来源的电场和/或磁场。

适合屏蔽结构111的材料是具有充分高的导电率的材料。此外，该材料应该具有足够的强度和可使用性。用作屏蔽结构主要部件的示范性适当材料是钛（Ti）。可使用的其他示范性材料包括钼（Mo）和铝（Al）。在示范性实施例中，屏蔽结构使用涂以钼的钛板来制造。在另一示范性实施例中，屏蔽结构包括钼薄层与铝间隔片的堆。

如参考图1来讨论，光束可藉由使用光纤阵列而被引导向光敏元件。在一些实施例中，将纤维阵列与光敏元件之间的距离维持成相对短以减少光耗损是有利的。

图6A示意性地显示选择性放置在图5射束阻断器阵列9上方的光纤配置131的示范性实施例。光纤配置131包含多个光纤133，其被布置成将图案数据承载光束引导向非波束区域122内的光敏元件。纤维133的位置使得它们无法阻碍被布置成通过射束阻断器阵列9的波束区域121内的孔隙之带电粒子射束的通道。

图6A的示范性光纤配置131包含每一非波束区域122的两部份。第一部份131a包含从一侧进入非波束区域122以上空间的许多纤维133，同时第二部份131b包含在相反侧进入非波束区域122以上空间的许多纤维133。在每一部份131a、131b内的纤维数目可彼此相等。不同部份的使用允许每一纤维133有更多的空间，并且减少损害纤维133的风险。

图6B示意性地显示图6A所示配置的沿着线VIB-VIB’的截面图。在配置131内的纤维133终止于纤维阵列135。在纤维阵列135内纤维的端点被引领向在射束阻断器阵列9的非波束区域内的光敏元件（未显示）。纤维阵列135优选地被放置成相当靠近射束阻断器阵列9的表面，以将起因于纤维阵列135内不良定位纤维133的对准误差最小化。

包围非波束区域的完全密闭物的使用，提供对起源于非波束区域内位置的电场的有效屏蔽。如图6B所见，在本实施例中，在壁111’中的一个或更多个小开口137被提供以允许纤维引入到此密闭物内。为了屏蔽的原因，这些开口137的截面区域优选地尽可能小。部份的使用有助于减少在基本上垂直纤维阵列表面的方向上截面区域的尺寸。不过，为了避免由于摩擦和/或应变对纤维的损害，开口137的截面区域可被选择得稍微比较大。

图6C示意性地显示图6A、6B的光纤配置的对准的更详细附图。如图6C所见，在纤维阵列135内的纤维被基本上对准置于射束阻断器阵列9的非波束区域中的相应光敏元件107。

在图6C所示的实施例中，纤维阵列135包括微透镜139的阵列。微透镜139的使用改善光通信。微透镜139被布置成将离开各纤维133的光线聚焦到光敏元件107上。微透镜139因此会缩减在光敏元件107的光线接收表面上光束的光点尺寸。微透镜的使用减轻了纤维阵列135与光敏元件107之间的对准要求。因为大部分、如果并非全部，离开各纤维133的光线仍能落在其光线接收表面，所以缩小光点尺寸的小偏差仍可藉由光敏元件被处理。

代替使用微透镜139，纤维阵列135可被放置成非常靠近光敏元件107，以实现光耗损减少的通信。此实施例具有由于微透镜139的不存在而更不复杂的优点。

图7示意性地显示根据本发明实施例的射束阻断器阵列的拓扑配置的俯视图。射束阻断器阵列9被再次划分为波束区域121和非波束区域122。在图7中，波束区域121和非波束区域122被壁隔开，形成稍早所讨论的屏蔽结构111。

波束区域121包含多个调节器101。非波束区域122包含多个光敏元件107。光敏元件107的适当实例包括但不限于光敏二极管与光敏晶体管。

非波束区域122进一步包括解复用器140。在本实施例中，光敏元件107接收到的光信号可为复用信号，其包括用于超过一个调节器101的信息。光敏元件107接收的信号被传送到解复用器140。解复用器140将信号解复用，并将该解复用信号经由专用的电连接142转发到正确的调节器101。

由于复用光信号、解复用器140和解复用电信号，光敏元件107的数目低于调节器101的数目。具有有限数目的光敏元件107，会促使非波束区域122的尺寸缩小。波束区域121于是可被更靠近地放在一起，以增加在阻断器阵列中每单位面积的调节器101数目。相较于非复用实施例，如果相同数目的调节器101被使用，射束阻断器阵列9的布局因此会更紧凑。如果阻断器阵列9的尺寸仍基本上维持相同，那么能够使用更多的调节器。或者，替代非波束区域122尺寸的减少，如图7所示复用实施例的使用可达到具有更大光接收区域的光敏元件107的使用的目的。每一光敏元件107的较大光接收区域的使用降低了向正确光敏元件107引导光信号所必需的光学器件的复杂度，并且可减轻与对准光束和光敏元件107相关的要求。

图8示意性地显示根据本发明另一实施例的射束阻断器阵列9的拓扑配置的俯视图。相较于图7所示的实施例，屏蔽结构111现在包含非波束区域122内的光敏元件107和解复用器142的一部分。此模块化方法具有故障通道和/或类似解复用器142的部件可被更容易校正的优点。

图9示意性地显示根据本发明仍另一实施例的射束阻断器阵列9的拓扑配置的俯视图。相较于图8所示的实施例，屏蔽结构111现在仅包含非波束区域122内的光敏元件107。

要注意的是，虽然先前的实施例，特别是参考图6A-6C所说明的实施例，是针对将图案数据承载光束经由光纤向光敏元件附近的位置传送，其同样可能可在特别靠近射束阻断器阵列的区域中使用自由空间光学器件。使用自由空间光学器件的优点是没有任何空间必须被保留用来容纳纤维。更者，不同光学路径可藉由使用类似镜子的光学元件来产生。在自由空间光学器件中光学元件的使用会增加形成光路径的灵活性。光纤的机械限制，例如在小空间中弯曲的有限能力，是无足轻重的。

图10示意性地显示使用自由空间光学器件具有屏蔽结构111实施例的射束阻断器阵列9的截面图。在此以点划线箭头表示的光束141具有大约90度的入射角。要注意的是，这并非必要。

图10所示的屏蔽结构111的特定实施例包括配备有在其上延伸的侧壁161的基板160。侧壁161的位置相邻于基板160内的孔隙165，该孔隙165与射束阻断器阵列9内的一个或更多个孔隙105对准。要注意的是，虽然图10的射束7基本上垂直地通过射束阵列9，但是这并非必要。

侧壁161由传导材料适当制成。在一些实施例中，侧壁161被布置成环绕孔隙165。在一些其他实施例中，侧壁161被布置成环绕由一个或更多个光敏元件107定义的横向区域。在此情形中，侧壁161的结构可被提供，包括绕着光敏元件横向区域延伸的侧壁以及绕着孔隙165延伸的侧壁。屏蔽结构111不必被密封到射束阻断器阵列9。

屏蔽结构111的实施例特别适合如图7所示意性显示的拓扑配置。侧壁在一方向上（在图7的垂直方向）的长延伸、屏蔽结构111的高度需求，不会在携带数据的光束可被引导到光敏元件107上的角度上具有明显的效果。特别地，如果一设计被使用于屏蔽结构的高度基本上大于横向屏蔽距离之处，将光线从具有基本上垂直形成屏蔽结构的壁方向的明显分量的方向引进，会限制光线可能到达光敏元件107的角度。

在形成屏蔽结构111的侧壁方向上屏蔽区域的长延伸，现在确保光束的这种有限可能进入仅仅发生在如果波束从具有基本上垂直侧壁定向的明显分量的方向发出的情形下。当从基本上平行侧壁定向的方向入射时，光线能够耦合入屏蔽区域的角度，因为在这些方向上不需要任何明显屏蔽而可以大幅改变。

如稍早所描述地，屏蔽结构111不一定物理连接到射束阻断器阵列9。不过，在一些实施例中，两种结构可被连接。例如，图11显示屏蔽结构111通过使用焊球170而连接到阻断器阵列9的实施例。焊球170可延伸经过一般在集成电路制造中使用的钝化层（未显示）。此焊接连接的使用特别适合于包围相对小区域的屏蔽结构111的实施例，例如具有如图8与9所示拓扑配置的实施例。

再者，在以上所示的实施例中，屏蔽结构111是类似壁的结构，其所具有的高度在维度上至少类似横向屏蔽距离。不过，在一些应用中，可能足以使用一屏蔽结构111，其包含具有孔隙175的板171。一些孔隙对准在射束阻断器阵列9内的孔隙105，而其他空隙则对准光敏元件107以允许通过携带数据的光束（未显示）来照射这些组件。

图11所示的实施例包括射束阻断器阵列9，其配备有互连结构173，互连结构173被布置成致使在不同水平的光敏元件107连接调节器105的静电偏转器103a、103b。此多层连接结构可减少在射束阻断器阵列9内的调节器节距，这可带来更紧凑的设计。

板171可例如经由焊球170物理连接到射束阻断器阵列9，但亦可放置成隔一些距离，在图11中由配备有虚线轮廓线的结构171’所表示。在此情形中，射束阻断器阵列9和结构171’可被连接到相同框架，以确保两结构彼此适当地对准。结构171’与阻断器阵列9之间的距离，可依据电场屏蔽的希望范围和携带数据的光束“撞击”光敏元件107的有效角度而被适当地设计。

板171、171’可以是金属片，其中这些孔隙通过打孔来成型。此片的实例在半导体工业中被称为引线框。或者，板171、171’可采用例如藉由使用一种或更多适当蚀刻技术所制成的配备有通孔的半导体或陶瓷基板的形式。

要注意的是，带电粒子射束7的方向并非必要。图11所示的实施例也可被使用，同时粒子射束7以基本上向上的方向通过孔隙105。

图12显示配备有屏蔽结构111的射束阻断器阵列9的仍另一实施例。本实施例的射束阻断器阵列9包含第一基板200与第二基板201。具有偏转器103a、103b的调节器被定义在第一基板200上。光敏元件107被定义在第二基板201的表面上。焊球202提供从第一基板200到第二基板201的机械连接，以及在光敏元件107与偏转器103a、103b之间的电性连接，以及/或者任何中间电路。光束141现在从相反方向，例如柱的顶部侧，到达光敏元件107。另外，辐射孔隙205出现于第一基板200。在所示的实施例中，屏蔽结构111被连接到第二基板201，并且采用侧壁的形式。这些侧壁可在单一方向上（例如参见图7的拓扑配置）延伸，或可包围一个或更多个光敏元件107（例如参见图8与9的拓扑配置）。

本发明藉由参考以上所讨论的特定实施例来说明。将认识到，在不背离本发明精神与范围之下，这些实施例易受本领域技术人员所熟知的种种变更和替代形式所影响。于是，虽然已经说明具体实施例，但是这些仅仅是实例并且不受限于在附加权利要求中所定义的发明范围。

Claims (35)

1.一种使用多个带电粒子射束将图案传送到目标表面上的带电粒子多射束光刻系统，所述系统包含：

-波束产生器，用于产生多个带电粒子射束；

-射束阻断器阵列，用于根据图案来图案化所述多个射束；其中所述射束阻断器阵列包含多个调节器和多个光敏元件，所述光敏元件被布置成接收图案数据承载光束并将所述光束转换成电信号，所述光敏元件被电连接到一个或更多个调节器，用于向所述一个或更多个调节器提供所接收的图案数据；

-导电材料的屏蔽结构，用于基本上屏蔽在所述光敏元件附近产生的电场，与所述调节器隔开，其中所述屏蔽结构被布置成被设定在预定电位；以及

-投射系统，用于将所述图案化射束投射到所述目标表面上。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述射束阻断器阵列包含基板，该基板配备有包含至少一个调节器的第一区域以及没有调节器的第二阵列，且其中所述屏蔽结构在所述射束阻断器阵列上的投影形成在所述区域之间的边界。

3.如权利要求2所述的系统，其中所述第一区域和第二区域采用相邻条带的形式，且所述屏蔽结构包含具有长度和宽度的壁，在基本上平行于壁高度并且基本上垂直于壁长度的方向上在所述射束阻断器阵列的基板表面上的投影，将所述第一区域与所述第二区域隔开。

4.如权利要求1-3中任一项所述的系统，其中所述屏蔽结构包含形成有开口端的盒状结构的侧壁。

5.如权利要求4所述的系统，其中所述有开口端的盒状结构的第一端面向所述射束阻断器阵列的基板表面，且所述有开口端的盒状结构的相反的第二端远离所述射束阻断器阵列。

6.如权利要求5所述的系统，其中所述有开口端的盒状结构的所述第二端配备有基本上闭合所述第二端的盖子。

7.如权利要求6所述的系统，其中所述盖子为可拆装的盖子。

8.如权利要求4-7中任一项所述的系统，其中所述屏蔽结构所包围的体积包含一个或更多个光学元件，用于将所述图案数据承载光束引导到所述光敏元件。

9.如权利要求8所述的系统，其中所述一个或更多个光学元件包含光纤阵列。

10.如权利要求9所述的系统，其中所述光学元件进一步包含微透镜阵列，所述微透镜对应于所述纤维阵列内的一个或更多个纤维。

11.如权利要求4-10中任一项所述的系统，其中所述侧壁的至少一个被布置，用于将图案数据承载光束引进所述屏蔽结构所包围的体积内。

12.如权利要求11所述的系统，其中所述屏蔽结构的所述侧壁的至少一个包含开口，用于接纳光纤进入所述屏蔽结构所包围的体积内。

13.如权利要求11所述的系统，其中所述屏蔽结构的所述侧壁的至少一个包含对所述图案数据承载光束的光线是透明的一部份。

14.如权利要求4-13中任一项所述的系统，其中所述屏蔽结构的高度与下述距离之间的比率约大于1，优选地约大于2.5，所述距离为光敏元件与所述射束阻断器阵列上所述屏蔽结构最靠近的侧壁的垂直投射之间的距离。

15.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述光敏元件配备有抗反射涂层。

16.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述预定电位为接地电位。

17.如权利要求1所述的系统，其中调节器包含第一电极、第二电极和孔隙，其中所述电极被放置在所述孔隙的相对侧，用于产生横穿所述孔隙的电场。

18.一种在带电颗粒多射束光刻系统中使用的调节装置，所述调节装置包含：

-射束阻断器阵列，用于根据图案来图案化多条射束，其中所述射束阻断器阵列包含多个调节器和多个光敏元件，所述光敏元件被布置成接收图案数据承载光束并将所述光束转换成电信号，所述光敏元件被电连接到一个或更多个调节器，用于提供所接收的图案数据，且所述调节器被布置成根据所接收的图案数据调节带电粒子射束；以及

-导电材料的屏蔽结构，用于基本上屏蔽在所述光敏元件附近产生的电场，与所述调节器隔开，其中所述屏蔽结构被布置成被设定在预定电位。

19.如权利要求18所述的装置，其中所述多个调节器的调节器包含第一电极、第二电极和孔隙，所述电极被放置在所述孔隙的相对侧，用于产生横穿所述孔隙的电场。

20.如权利要求18或19所述的装置，其中所述射束阻断器阵列包含基板，其配备有包含至少一个调节器的第一区域以及没有调节器的第二阵列，且其中所述屏蔽结构在所述射束阻断器阵列上的投影，形成所述些区域之间的边界。

21.如权利要求20所述的装置，其中所述第一区域和第二区域采用相邻条带的形式，且所述屏蔽结构包含具有长度与宽度的壁，在基本上平行壁高度并且基本上垂直壁长度的方向上在所述射束阻断器阵列的所述基板表面上的投射，将所述第一区域与所述第二区域隔开。

22.如权利要求18-21中任一项所述的装置，其中所述屏蔽结构包含形成有开口端的盒状结构的侧壁。

23.如权利要求22所述的装置，其中所述有开口端的盒状结构的第一端面向所述射束阻断器阵列的所述基板表面，且所述有开口端的盒状结构的相反的第二端远离所述射束阻断器阵列。

24.如权利要求23所述的装置，其中所述第二阵列配备有基本上关闭所述第二端的盖子。

25.如权利要求24所述的装置，其中所述盖子为可拆装的盖子。

26.如权利要求22-25中任一项所述的装置，其中所述屏蔽结构所包围的体积包含一个或更多个光学元件，用于将所述图案数据承载光束引导到所述光敏元件。

27.如权利要求26所述的装置，其中所述一个或更多个光学元件包含光纤的阵列。

28.如权利要求27所述的装置，其中所述光学元件进一步包含微透镜的阵列，所述微透镜对应于在纤维阵列内的一个或更多个纤维。

29.如权利要求22-28中任一项所述的装置，其中所述侧壁的至少一个被布置成用于将所述图案数据承载光束引进到所述屏蔽结构包围的体积内。

30.如权利要求29所述的装置，其中所述屏蔽结构的侧壁的至少一个包含开口，用于接纳光纤进入所述屏蔽结构包围的体积内。

31.如权利要求29所述的装置，其中所述屏蔽结构的侧壁的至少一个包含对所述图案数据承载光束的光线是透明的一部份。

32.如权利要求22-31中任一项所述的装置，其中所述屏蔽结构的高度与下述距离之间的比率约大于1，优选地约大于2.5，所述距离为光敏元件与所述屏蔽结构的最靠近侧壁到所述射束阻断器阵列上的垂直投射之间的距离。

33.如前述权利要求18-32中任一项所述的装置，其中所述光敏元件配备有抗反射涂层。

34.如前述权利要求18-33中任一项所述的装置，其中所述预定电位是为接地电位。

35.一种在带电粒子多射束光刻系统中调节带电粒子射束以将图案传送到目标表面的方法，所述方法包含：

-提供包含多个调节器和多个光敏元件的射束阻断器阵列，所述光敏元件被布置成接收图案数据承载光束，并且被电连接到一个或更多个调节器，提供所接收的图案数据，且所述调节器包含第一电极、第二电极和孔隙，其中所述电极被放置在所述孔隙的相对侧上，用于产生横穿所述孔隙的电场；

-将图案数据发送到所述射束阻断器阵列；

-根据所述图案数据调节通过所述射束阻断器阵列的射束；以及

-用屏蔽把用于调节所述射束的电场与在所述光敏元件附近产生的电场隔开。

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