DE69226553T2

DE69226553T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Belichtung mittels Ladungsträgerstrahlen

Info

Publication number: DE69226553T2
Application number: DE69226553T
Authority: DE
Inventors: Shunsuke C/O Fujitsu Limited Kawasaki-Shi Kanagawa 211 Fueki; Junichi C/O Fujitsu Limited Kawasaki-Shi Kanagawa 211 Kai; Kenichi C/O Fujitsu Limited Kawasaki-Shi Kanagawa 211 Kawashima; Yoshihisa C/O Fujitsu Limited Kawasaki-Shi Kanagawa 211 Ose; Kiichi C/O Fujitsu Limited Kawasaki-Shi Kanagawa 211 Sakamoto; Yasushi C/O Fujitsu Limited Kawasaki-Shi Kanagawa 211 Takahashi; Akio C/O Fujitsu Limited Kawasaki-Shi Kanagawa 211 Yamada; Hiroshi C/O Fujitsu Limited Kawasaki-Shi Kanagawa 211 Yasuda
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Semiconductor Ltd
Priority date: 1991-03-13
Filing date: 1992-03-13
Publication date: 1998-12-24
Anticipated expiration: 2012-03-14
Also published as: EP0508151A1; EP0508151B1; KR950002578B1; DE69226553D1; KR920018836A; US5260579A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Belichten oder Bestrahlen eines geladenen Teuchensträhls auf ein Objekt gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die vorliegende Erfindung bezieht sich außerdem auch auf ein Systern zur Belichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9, um das erfinderische Verfahren auszuführen.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Aus EP-A-0 404 608 sind ein Austastaperturfeld, ein Verfahren zum Herstellen des Austastaperturfeldes, ein Gerät zur Belichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl und auch ein Verfahren zur Belichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl bekannt. Dieses bekannte Verfahren umfaßt die Schritte eines Erzeugens eines geladenen Teilchenstrahls zum Erzeugen eines als Basis dienenden geladenen Teilchenstrahls; einen Teil- Schritt zum Teilen des als Basis dienenden geladenen Teilchenstrahls in eine Vielzahl geladener Teilchenstrahlen, die gleiche Strahlprofile aufweisen und auf einer Vielzahl parallel verlaufender Ebenen in einer zweidimensionalen Form angeordnet sind, wobei jede der Ebenen eine Gruppe äquidistanter Strahlen enthält, so daß Spalten von Strahlen gebildet werden, wobei die Strahlen innerhalb der Ebenen so angeordnet sind, daß auch Reihen aquidistanter Strahlen gebildet werden; einen Mustererzeugungsschritt zum Bilden eines vorbestimmten Strahlungsmusters, indem die Vielzahl geladener Teilchenstrahlen EIN- bzw. AUS-geschaltet wird; im EIN-Zustand, in dem die geladenen Teilchenstrahlen das zu belichtende Objekt erreichen, und im AUS-Zustand, in dem die geladenen Teilchenstrahlen das zu belichtende Objekt nicht erreichen können; und einen Bestrahlungsschritt zum Bestrahlen einer vorbestimmten Position des Objekts mit dem Strahlungsmuster.
Wegen ihrer zunehmenden Bedeutung erwartet man seit einiger Zeit, daß sich ICs hinsichtlich der Integrationsdichte weiterentwickeln und als Kerntechnologie für den technologischen Fortschritt aufindustriellen Gebieten dienen, die Computer, mechanische Steuerungen, Kommunikationstechnik etc. einschließen. ICs haben innerhalb der letzten drei oder vier Jahre ein vierfaches Niveau hoher Integration erreicht. Zum Beispiel hat sich die Integrationsdichte des DRAN von 1M über 4M, 16M, 64M, 256M auf 1G erhöht.
Die Hochintegrationsentwicklung hing nur von der Weiterentwicklung der Präzisionsfertigungstechnologie ab, insbesondere der Weiterentwicklung der optischen Technologie, die Präzisionsoperationen in Einheiten von 0,5 um erlaubt. Die Präzisionsgrenze der optischen Technologie beträgt jedoch ungefähr 0,3 um, und es wird schwierig, eine Präzision von 0,10 um bei einer Ausschnittdarstellung oder Fensterbildung (engl. windowing) für Kontaktiöcher und eine Ausrichtung mit einem Muster einer unteren Schicht aufrechtzuerhalten. Weil im Fall einer Röntgenstrahlbelichtung keine Membran auf eine Maske aufgebracht werden kann und eine defektfreie Garantie schwierig ist, kann bei der Herstellung von LSIs, die eine hohe Zuverlässigkeit bieten sollen, keine Röntgenstrahlbelichtung verwendet werden.
Obschon bei einer Belichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl Präzisionsoperationen von 0,10 um oder darunter mit einer Ausrichtungsgenauigkeit von 0,05 um erreicht werden können, war man der Ansicht, daß eine Belichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl wegen eines geringen Durchsatzes für eine Massenproduktion von LSIs nicht verwendet werden könnte. In diesem Fall wurde für eine Präzisionsmusterbelichtung mit höchstens nur einem Gaußschen Strahl oder einem variablen viereckigen Strahl ein einzeilig konfiguriertes Musterbelichtungssystem angenommen. Die obige Annahme wurde im Hinblick auf die Produktivität der bestehenden handelsüblichen Systeme bestimmt, nicht auf der Basis der Ergebnisse einer Überprüfung physikalischer und technologischer Flaschenhälse oder Engpässe und Klärung der Ursachen bezüglich der Frage, warum der Durchsatz nicht erhöht werden könnte, oder einer Betrachtung bezüglich der Frage, wie der Durchsatz erhöht werden könnte.
Vor kurzem haben es jedoch die Erfindungen eines Blockbelichtungssystems und eines Austastaperturfeldsystems durch den Erfinder der vorliegenden Erfindung und andere ermöglicht, einen Durchsatz von ungefähr 1 cm²/s zu erwarten. Dieses Belichtungssystem ist so vorteilhaft, daß andere lithographische Mittel hinsichtlich Prazision, Ausrichtungsgenauigkeit, schneller Bearbeitung, zuverlässigkeit und Weiterentwicklung von Software keinen Vergleich aushalten können. Das System zur Belichtung mit einem geladenen Teilchenstrahlw das die Herstellung von nano-lithographischen LSIs, wie z.B. 1 bis 4 GBIT-Speicher, ermöglicht, wird als zukünftiges Lithographieverfahren betrachtet.
Der populärste Typ eines Systems zur Belichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl ist das Punktstrahlrasterscanbelichtungssystem. In diesem System wird jedoch nur ein Strahl verwendet, und der Durchsatz ist extrem niedrig, und daher ist die Belichtung von Wafern auf Massenproduktionsniveau unmöglich.
Im Gegensatz dazu kann im Fall des Systems mit variablen Viereckstrahlen durch einen Schuß eine begrenzte Größe eines Vierecks gebildet werden, und daher kann ein zufriedenstellender Durchsatz mit einem groben Muster erhalten werden; dessen kleinstes Muster beträgt ungefähr 2 um. Demgemäß kann dieses System für eine Direkt-Belichtung-Produktion kleiner Mengen von Produkten verwendet werden. LSIs mit einer hohen Musterdichte können jedoch die Beschränkung eines Ein- Schreiben-Musters (engl. one-writing pattern) nicht überwinden und können keinen extrem niedrigen Durchsatz vermeiden.
Als ein Ergänzungssystem für das obige wird auf ein Systern zum Übertragen eines sich wiederholenden Speichermusters als ein Kontraktionsbild von durch eine Siliziumschablonenmaske durchgehenden geladenen Teilchenstrahlen als das Blockbelichtungssystem verwiesen. Dieses Blockbelichtungssystem erlaubt eine Massenproduktion von Speicherchips mit 256M und lG durch wiederholtes Bestrahlen eines Musters, das für den Speicher mit einer hohen Wiederholungsrate oft verwendet wird.
Das Blockbelichtungssystem weist jedoch den entscheidenden Nachteil auf, daß der Durchsatz eines Zufallsmusters wie im Fall des variablen Viereckstrahls extrem niedrig ist. Die meisten Gate-Arrays und Mikrocomputer basieren oft auf Zufallsmustern.
Als ein Verfahren für eine Hochgeschwindigkeitsbelichtung solcher Zufallsmuster wurde ein Verfahren unter Verwendung von Zeilenstrahlen (engl. line beams) mit dem Austastaperturfeld vorgeschlagen. Figur 14 zeigt ein Beispiel einer Konfiguration des Austastaperturfeldes nach dem Stand der Technik, und dieses Austastaperturfeld 6 ist mit einer Reihe von Öffnungen 62 versehen, die eine mehrfache Zahl von in einer Linie oder Zeile angeordneten Aperturen sind. Ein EIN- oder AUS-Signal vom Strahl-EIN/AUS-Signalgenerator 33 wird durch Schaltungsleitungen l&sub1;, l&sub2;, ... ln unabhängig in die an der Innenfläche jeder Öffnung 62 vorgesehene Elektrode 61 eingege ben, und eine konstante Spannung (z.B. ein Erdungspotential) wird durch eine gemeinsame Leitung an die an der anderen Innenfläche der Öffnung 62 vorgesehene Elektrode 63 angelegt.
Somit ist eine Vielzahl von durch die Öffnungen 62 durchgehenden Strahlen in einer Zeile angeordnet, und diese Austastaperturen 62 werden durch ein geeignetes Steuermittel EIN/AUS-gesteuert.
Mit anderen Worten ist das System so angepaßt, daß die geladenen Teilchenstrahlen, die durch die Austastaperturen 62 durchgegangen sind, in die das EIN-Signal eingegeben ist, den spezifizierten Funkt auf der Oberfläche eines zu belichtenden Objekts erreichen und der spezifizierte Punkt belichtet wird und die geladenen Teilchenstrahlen, die durch die Austastaperturen 62 durchgegangen sind, in die das AUS-Signal eingegeben ist, durch eine geeignete Abschirmplatte unterbrochen und daran gehindert werden, die Oberfläche eines zu belichtenden Objekts zu erreichen. Es wird dann ein bestimmtes Muster belichtet, als ob es mit einer Bürste gekratzt wird, während eine Vielzahl geladener Teilchenstrahlen scannt, die durch die oben beschriebene EIN/AUS-Steuerung erhalten werden.
Für eine Massenproduktion durch direkte Bestrahlung oder Belichtung von Wafern ist es notwendig, ein Wafersegment von 1 cm² innerhalb einer oder längstens zweier Sekunden zu belichten. Falls der Durchsatz wie oben beschrieben bestimmt ist, ist das zweite Problem eine Empfindlichkeit von Resist- Materialien oder Photolacken. Elektronen sind Teilchen, und die Zahl von Elektronen, die innerhalb einer Einheitszeit auf eine Einheitsfläche einfallen, variiert hinsichtlich der Poisson-Verteilung, und daher ist die Auflösung grundsätzlich einer Quadratwurzel der Empfindlichkeit umgekehrt proportional. Falls das kleinste Muster 0,2 um beträgt, ist demgemäß im allgemeinen ein Resist mit einer Empfindlichkeit von 5 - 10 uC/cm² erforderlich. Ein Resist mit hoher Empfindlichkeit hat nur eine geringe Auflösung, und das System, für das eine Implementierung einer hohen Empfindlichkeit zu hoch erwartet wird, kann bei der tatsächlichen Massenproduktion von LSIs nicht verwendet werden.
Falls der Durchsatz von 1 cm² /s ein Zielwert für die Resistempfindlichkeit von 5 - 10 uC/cm² ist, beträgt der erforderliche Gesamtstrom 5 - 10 uA. Auf der Oberfläche einer Probe wird eine andere Strahlgröße als 0,05 um angenommen. Die Grenze der thermischen Elektronenkanone von LaB&sub6; ist eine Stromdichte von 250 A/cm², die unter Verwendung einer Linse mit einem extrem kleinen sphärischen Aberrations- und chromatischen Aberrationsfaktor erhalten werden soll. Die Stromdichte von 0,05 um[] beträgt demgemäß 250 A/cm², und daher beträgt der Stromwert eines Strahls 250 x (0,05 x 10&supmin;&sup4;)2 = 6,25 nA. Der Gesamtstromwert von 1.600 Strahlen beträgt 10 uA.
Die Probleme im Fall einer Belichtung des spezifizierten Musters mit den oben beschriebenen Linien- oder Zeilenstrahlen (z.B. 1.600 Zeilenstrahlen) unter Verwendung des wie in Figur 14 dargestellten Austastaperturfeldes lauten wie folgt:
(1) Eine Coulomb-Wechselwirkung wird als ein physikalischer Flaschenhals für die geladenen Teilchenstrahlen betrachtet. Diese Coulomb-Wechselwirkung ist ein Phänomen der Art, daß die Strahlen wegen der wechselseitig wirkenden Abstoßung von Elektronen dunkel oder schwach werden. Die Hauptursache dieses pHänomens ist, daß die Brennweite wegen der wechselseitig wirkenden Abstoßung geladener Teilchenstrahlen im Verhältnis zum Stromwert des gesamten Elektronenstroms in der Linse nahe der Oberfläche einer Probe verlängert wird (mit anderen Worten, im Verhältnis zur Zahl geladener Teilchenstrahlen im EIN-Zustand) und der Brennpunkt von der Probenoberfläche (d.h. der Oberfläche des Wafers 19) nach unten abweicht, wie in Figur 7(B) dargestellt ist.
In Figur 7(B) bezeichnet Ziffer 8 den geladenen Teilchenstrahl im EIN-Zustand, und Ziffern 12 und 17 bezeichnen die Elektronenlinsen zum Fokussieren, die in Figur 12 dargestellt sind. Die Fokus- oder Brennpunktabweichung wegen einer solchen coulomb-Wechselwirkung tritt kaum auf, wenn die Zahl geladener Teilchenstrahlen 8 im EIN-Zustand klein ist, wie in Figur 7(A) dargestellt ist, tritt aber auf, wenn die Zahl geladener Teilchenstrahlen 8 im EIN-Zustand groß ist (die maximale Zahl von Strahlen erreicht z.B. 1.600, wie oben beschrieben wurde), wie in Figur 7(B) dargestellt ist.
Die Brennpunktabweichung wegen der Coulomb-Wechselwirkung kann korrigiert werden, indem eine kleine Nachfokussierspule (z.B. mit einem Durchmesser von ungefähr 4 mm) an einer Position nahe der Spitze des Magnetfeldes in der Endstufenlinse oder der vorliergehenden Linse (d.h. einer Position, wo das Magnetfeld am intensivsten ist) vorgesehen wird und ein Nachfokussierstrom im Verhältnis zum Stromwert aller geladenen Teilchenstrahlen (d.h. der Zahl geladener Teilchenstrahlen, die zu dieser Zeit im EIN-Zustand übrigbleiben) an die Nachfokussierspule mit einer Rate von z.B. 50 ns (50 + 1 s) geliefert wird. In diesem Fall ist die Rate von ungefähr 50 ns die Grenze der Ansprechgeschwindigkeit des Verstärkers (mit Analogstrom angesteuerter Verstärker) zum Liefern des spezifizierten Nachfokussierstroms an die Nachfokussierspule gemäß der Zahl geladener Teilchenstrahlen, die zu dieser Zeit im EIN-Zustand übrigbleiben.
Falls die Größe eines Strahls auf 0,05 um eingestellt ist und die Scan-Geschwindigkeit auf 100 um/5 us (d.h. 0,05 um/2,5 ns) in der Tischbewegungsrichtung durch Verwenden der Zeilenstrahlen durch das Austastaperturfeld, wie oben beschrieben wurde, eingestellt ist, beträgt die Strahlverweilzeit pro 0,05 um (ein Schuß eines Bestrahlung-Strahls) 2,5 ns. Weil solche Zeilenstrahlen mit einer hohen Geschwindigkeit gescannt werden, ist es notwendig, den Nachfokussierstrom (z.B. ungefähr 1A maximal) in Schritten (z.B. OA bis 1A) in einer weit kürzeren Zeit als 2,5 ns zu variieren, die die Strahlverweilzeit am oben beschriebenen Punkt an der Grenze zwischen der Belichtung eines vollständig ausgeschnebenen Bereichs und des zum Teil belichteten Bereichs ist. Es ist jedoch unmöglich, die Ansprechgeschwindigkeit selbst mit der Weiterentwicklung von mit Analogstrom angesteuerten Verstärkern zu erhalten, die kürzlich entwickelt worden sind.
Demgemäß ist es schwierig, wie in z.B. Figur 15 dargestellt ist, falls es ein Muster als eine kleine Projektion gibt (mit anderen Worten, wenn das Muster B belichtet wird, werden nur zwei Strahlen der Zeilenstrahlen EIN, wie durch schwarze Punkte 10B und 11b im Muster B dargestellt ist), das einem großen ausgeschriebenen Muster A benachbart ist (mit anderen Worten, wenn das Muster A belichtet wird, werden alle in einer Zeile angeordneten Strahlen EIN, wie mit schwarzen Punkten 1B, 28, ... nB im Muster A dargestellt ist) (die Pfeilmarkierung in Figur 15 gibt die Scan-Richtung der Zeilenstrahlen an), ein korrektes Nachfokussiersignal, wie oben beschrieben, zu liefern (zum Liefern eines korrekten Nachfokussiersignals sollte man den Strom zur Nachfokussierspule innerhalb einer viel kürzeren Zeit als beispielsweise 2,5 ns von ungefähr 0A auf z.B. 1A ansteigen lassen; aber wie oben beschrieben wurde, ist dies unmöglich). Falls die Zahl von Zeilenstrahlen in der Belichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl um einen Zeilenstrahl, wie in Figur 14 dargestellt, erhöht wird, kann die Brennpunktabweichung wegen der oben beschriebenen Coulomb-Wechselwirkung nicht korrigiert werden, und daher kann das Präzisionsmusterschreiben für eine Massenproduktion nicht ausgeführt werden.
(2) Weil die Strahlverweilzeit von 20 ns für die Resistempfindlichkeit von 5 uC/cm² erforderlich ist, ist in der oben beschriebenen Strahlverweilzeit von 2,5 ns eine Stromdichte von 250 A/cm² unzureichend. Eine Stromdichte von 2000 A/cm² ist erforderlich, um die Verweilzeit von 2,5 ns zu erreichen, und daher können gängige thermische Elektronenkanonen und Elektronenlinsen diesen Stromdichtepegel nicht erreichen.
(3) Eine Zwischenfarbe kann mit den herkömmlichen Zeilenstrahlen nicht dargestellt werden, und ein Muster mit so großen Abmessungen wie ein ganzzahliges Vielfaches der Abmessungen eines einzelnen Strahls kann nicht gebildet werden. Obwohl ein solches Muster durch eine mehrmalige Bewegung des Tisches oder ein mehrmaliges Strahl-Scannen gebildet werden kann, ist der Durchsatz extrem niedrig, und eine Massenproduktion kann nicht ausgeführt werden.
(4) Die Belichtungsmenge oder der Belichtungsbetrag mit den herkömmlichen Zeilenstrahlen kann nicht durch eine Nachbarschaft seffekt-Korrektur reduziert werden.
(5) Falls die herkömmlichen Zeilenstrahlen angeordnet sind, um den Effekt des elektrischen Feldes der Öffnungen zu reduzieren, die dem Austastaperturfeld benachbart sind, werden die Bestrahlungspunkte vakant, und daher wird das Scannen einer Vielzahl von Zeilenstrahlen, die geringfügig abweichen oder abgelenkt werden, wiederholt, und der Durchsatz wird re duziert. Mit anderen Worten können die Probleme, die mit einem Austastaperturfeld, das die oben beschriebene Vielzahl von in einer Reihe angeordneten Austastaperturen 62 aufweist, wie im folgenden beschrieben zusammengefaßt werden.
Die Belichtungseffizienz mit den geladenen Teilchenstrah len kann durch Verwenden des Austastaperturfeldes verbessert werden, wohingegen ein Resist, das eine höhere Auflösung liefert, gemäß dem Präzisionsgrad eines zu belichtenden Musters verwendet werden sollte, und daher wird die Belichtungszeit länger und der Durchsatz reduziert.
In dem Austastapertursystem gibt es ein Problem, daß das Linsensystem durch den Gesamtbetrag geladener Teilchenstrahlen beeinflußt wird, die durch die oben beschriebenen Austastaperturen durchgehen, der Brennpunkt abweicht und das Muster verdunkelt wird. Wird beispielsweise ein Muster, wie in Figur 15 dargestellt, belichtet, gibt es ein Problem, daß der Gesamtbetrag geladener Teilchenstrahlen, die durch das Austastaperturfeld durchgehen, in der Belichtung des B-Reihe- Musters nach einer Belichtung des A-Reihe-Musters wesentlich variiert, die Brennweite des Systems zur Belichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl signifikant abweicht und daher ein beträchtlich großer Strom erforderlich ist, und eine Korrektur eine bestimmte Zeitspanne in Anspruch nimmt.
Aus diesem Grund ist es notwendig, eine spezielle Steuereinstellungsschaltung zu schaffen.
Außerdem sollte in dem Austastapertursystem die Belichtung durch die Austastaperturen ausgeführt werden, die so nahe aneinander wie möglich angeordnet sind, um solche Defekte zu verhindern, wie eine Verformung oder Unstetigkeit des Musters oder dergleichen. Die geladenen Teilchenstrahlen haben jedoch eine feste Intensitätsverteilung, wie oben beschrieben wurde, und daher gibt es den sogenannten Nachbarschaftseffekt, daß benachbarte geladene Teilchenstrahlen einander stören und das Muster über den vorbestimmten Bestrahlungsbetrag hinaus belichtet wird. Zum Beispiel ist es notwendig, den Bestrahlungsbetrag der geladenen Teilchenstrahlen bei der Mitte und an beiden Enden des Austastaperturfeldes einzustellen. Eine solche Einstellung war jedoch im herkömmlichen Austastaperturfeld schwierig.
In einigen Fällen ist es notwendig, den Bestrahlungsbetrag auf einem Teil oder dem ganzen Muster in Abhängigkeit von der Form des Musters oder der relativen Position des Musters zu anderen Mustern zu variieren; eine solche Variation kann aber durch das herkömmliche Austastaperturfeld nicht implementiert werden.
Es ist bekannt, daß einige Beispiele einer zweidimensionalen Anordnung der Gruppen von Austastaperturen in der oben beschriebenen Austastaperturfeldeinheit die obigen Probleme lösen. In der Austastaperturfeldeinheit, die mit Austastaper turen versehen ist, die zweidimensional angeordnet sind, wie oben beschrieben wurde, werden alle das spezifizierte Muster bildenden geladenen Teilchenstrahlen, die durch die Austastaperturfeldeinheit durchgehen, gleichzeitig auf die spezifizierte Position eines zu belichtenden Objekts gestrahlt, um einen Belichtungsprozeß auszuführen, und anschließend werden alle, in einem gleichen oder verschiedenen Muster gebildeten geladenen Teilchenstrahlen gleichzeitig auf ein zu belichtendes benachbartes Objekt gestrahlt, um die Belichtungsverarbeitung auszuführen. Falls sich die Gesamtzahl geladener Teilchenstrahlen, die durch die Austastaperturen der oben beschriebenen Austastaperturfeldeinheit durchgehen, mit jedem Muster sehr unterscheidet, tritt, wie oben beschrieben wurde, ein Nachfokussierproblem auf, und das Nachbarschaftseffekt- Problem ist nicht gelöst, und es gibt keine Möglichkeit, den Bestrahlungsbetrag auf einen Teil des spezifizierten Musters zu variieren.
Außerdem ist ferner durch US-A-4 153 843 ein Hochgeschwindigkeitsmusterbildungsverfahren offenbart, in dem ein mit einer Vielzahl von in einer zweidimensionalen Form angeordneten Austastaperturen versehenes Austastaperturfeld verwendet wird und somit eine Vielzahl geladener Teilchenstrahlen aus Elektronen auf eine Oberfläche einer Probe gestrahlt wird, die dem Strahl ausgesetzt werden soll, um darauf ein vorbestimmtes Muster zu bilden, und worin der Gesamtbetrag des Strahlungswertes an einer bestimmten adressierten Position oder Stelle der Probe bestimmt wird, auf die ein jeweiliger geladener Teilchenstrahl aus Elektronen gestrahlt werden soll.
Im in US-A-4 153 843 offenbarten Verfahren bestrahlt, wie in Figur 20 dargestellt ist, jeder einzelne der geladenen Teilchenstrahlen aus Elektronen, die durch je eine der Aperturen A, D und G gebildet werden, die eine parallel zu einer Scan-Richtung Y der geladenen Teilchenstrahlen aus Elektronen angeordnete erste Aperturzeile bilden, jede einzelne von adressierten Positionen der Probe, die eine parallel zur Scan-Richtung Y der geladenen Teilchenstrahlen aus Elektronen angeordnete Zeile 1 bilden, und jeder einzelne der geladenen Teilchenstrahlen aus Elektronen, die durch je eine der Aper turen B, E und H gebildet werden, die eine parallel zu deren Scan-Richtung Y angeordnete zweite Aperturzeile bilden, bestrahlt jede einzelne von adressierten Positionen der Probe, die eine andere, parallel zur Scan-Richtung Y angeordnete Zeile 6 bilden, während jeder einzelne der geladenen Teilchenstrahlen aus Elektronen, die durch je eine der Aperturen C, F und I gebildet werden, die eine parallel zu deren Scan- Richtung Y angeordnete dritte Aperturzeile bilden, jede einzelne von adressierten Positionen der Probe bestrahlt, die eine parallel zur Scan-Richtung Y angeordnete weitere Zeile 11 bilden.
Man beachte, daß die geladenen Teilchenstrahlen aus Elektronen, die durch jeweilige Zeilen bildende Aperturen gebildet werden, adressierte Positionen bestrahlen, die auf irgendeiner der Zeilen auf der Probe gebildet sind, und jede Zeile durch einen vorbestimmten Raum voneinander getrennt ist.
Demgemäß werden die beabstandeten adressierten Positionen nacheinander durch jeden einzelnen der geladenen Teilchenstrahlen aus Elektronen bestrahlt, die durch jede einzelne der im Aperturfeld gebildeten Aperturzeilen gebildet werden, und dadurch werden letzten Endes alle adressierten Positionen ganz bestrahlt; dieses Verfahren wird allgemein Schachtelverfahren (engl. interleave method) genannt.
Und somit belichtet der geladene Teilchenstrahl aus Elektronen, der durch die Apertur A gebildet wird, nacheinander fortlaufend angeordnete adressierte Positionen, um wiederum eine Zeile auf den Proben (1,a) (1,b), (1,c)... (1,l), (2,l), (2,k), ... (2,a), (3,a), (3,b), ... (3,1) zu bilden.
Andererseits belichtet der durch die Apertur B gebildete geladene Teilchenstrahl aus Elektronen nacheinander fortlaufend angeordnete adressierte Positionen, um wiederum eine Zeile auf den Proben (6,a), (6,b), (6,c),..., (6,l), (7,l), (7,k), ... (7,a), (8,a), (8,b), ... (8,l) zu bilden.
Der durch die Apertur C gebildete geladene Teilchenstrahl aus Elektronen belichtet nacheinander fortlaufend angeordnete adressierte Positionen, um wiederum eine Zeile auf den Proben (11,a), (11,b), (11,c), ... (11,l), (12,l), (12,k), ... (12,a), (13,a), (13,b), ... (13,1) zu bilden.
Das charakteristische Merkmal der herkömmlichen Technologie ist, daß eine Vielzahl auf der Probe gebildeter adressierter Positionen, wobei jede von ihnen durch eine vorbestimmte Distanz voneinander getrennt ist, gleichzeitig und der Reihe nach in einem vorbestimmten belichteten Bereich verschiedenen geladenen Teilchenstrahlen aus Elektronen ausgesetzt werden.
In der herkömmlichen Technologie bestrahlen die geladenen Teilchenstrahlen aus Elektronen, die durch die Aperturen D und G in der durch die Aperturen A, D und G gebildeten ersten Aperturzeile gebildet werden, mit einer vorbestimmten Zeitdifferenz der Reihe nach die gleiche adressierte Position, auf die der durch die Apertur A gebildete geladene Teilchenstrahl aus Elektronen bestrahlt. Daher wird in der Ausführungsform, wie in Fig. 20 dargestellt, eine der adressierten Positionen in der zu belichtenden Probe durch den geladenen Teilchenstrahl aus Elektronen dreimal belichtet, und daher kann ein Dosiswert der gleichen adressierten Position, der durch die Belichtung der Strahlen bewirkt wird, wahlfrei durch Andern der Belichtungszahl bis zu dreimal geändert werden. Die herkömmliche Technologie offenbart jedoch, daß jeder der geladenen Teilchenstrahlen aus Elektronen jede einzelne der adressierten Positionen der Reihe nach belichtet und somit eine Steuerung des Strahls schwierig ist.
Daher entsteht ein Problem insofern, als, wenn der Strahl einen ganzen, zu belichtenden vorbestimmten Bereich belichtet, wegen einer Verschiebung des Strahls von einer adressierten Position, die korrekt belichtet werden soll, ein unzusammenhängender Abschnitt inmitten des zu bildenden Mu sters, das natürlich verbunden sein sollte, erscheint.
Da die geladenen Teilchenstrahlen aus Elektronen voneinander getrennte adressierte Positionen belichten, ändern sich demgemäß in der herkömmlichen Technologie eine Aberration und ein Verkleinerungsverhältnis jedes einzelnen der geladenen Teilchenstrahlen aus Elektronen wegen der Differenz in der Distanz von der optischen Achse, und somit ist eine andere Technologie erforderlich, um die Verschiebung einzustellen. Da die Steueroperation zum Steuern der Ablenkung des Strahls, um den Schachtelbetrieb zu realisieren, in der herkömmlichen Technologie schwierig wird, wird überdies die Strahlsteuerschal tung kompliziert.
In der herkömmlichen Technologie sollte außerdem eine vorbestimmte Zeit von der Zeit an, wenn die Strahlen eine adressierte Position belichtet haben, bis zu der Zeit erfor derlich sein, wenn die gleichen Strahlen eine andere benachbarte adressierte Position bestrahlen.
Im allgemeinen wird eine an einer vorbestimmten adressierten Position gebildete lichtempfindliche Schicht durch einen anderen Strahl beeinflußt, der eine andere adressierte Position neben der vorbestimmten adressierten Position belichtet, und somit ändert sich in der herkömmlichen Technologie der Belichtungszustand der empfindlichen Schicht einer adressierten Position, während die Zeit verstreicht, weil die Belichtungszeit verschieden ist.
Demgemäß wird es schwierig, die lichtempfindliche Bedingung der vorbestimmten adressierten Position bei dem vorbestimmten Pegel aufrechtzuerhalten, und ein gleichmäßiger Belichtungsbetrieb kann nicht erwartet werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Verfahren und ein System zum Lösen der verschiedenen, oben beschriebenen Probleme in dem Belichtungsverfahren durch die herkömmlichen Zeilenstrahlen zu schaffen, und insbesondere ein Verfahren und ein System zum Bestrahlen eines geladenen Teilchenstrahls auf ein Objekt, die die Brennpunktabweichung der geladenen Teilchenstrahlen infolge der oben beschriebenen Coulomb-Wechselwirkung einfach korrigieren können, um die Bildung eines scharfen Musters zu erlauben, wenn ein beliebiger Belichtungsmustertyp verwendet wird und die Zahl geladener Teilchenstrahlen erhöht wird und den Bestrahlungsbetrag geladener Teuchenstrahlen für jedes Muster geeignet vaniert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe bezüglich des Verfahrens zum Bestrahlen eines geladenen Teilchenstrahls auf ein Objekt durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.
Verbesserte Ausführungsformen des erfinderischen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 8.
Bezüglich des Systems zur Belichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl der vorliegenden Erfindung wird die oben erwähnte Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 9 gelöst.
Verbesserte Ausführungsformen des erfinderischen Systems ergeben sich aus den Unteransprüchen 10 bis 19.
Mit anderen Worten wird in einem Verfahren zum Belichten oder Bestrahlen des geladenen Teilchenstrahls gemäß der vorliegenden Erfindung eine Gruppe geladener Teilchenstrahlen mit einem spezifizierten Muster, die eine Vielzahl zweidimensional angeordneter Austastaperturen passiert haben, im Gegensatz zum System nach dem Stand der Technik nicht gleichzeitig auf die spezifizierte Position des zu belichtenden Objekts gestrahlt, und ein Teil des spezifizierten Musters, dem die spezifizierte Position des Objekts ausgesetzt wird, wird geteilt und mehrmals bestrahlt. Außerdem werden die geladenen Teilchenstrahlen, die auf die spezifizierte Position des zu belichtenden Objekts gestrahlt werden sollen, jeweils durch verschiedene Austastaperturen geliefert.
Im Hinblick auf die Tatsache, daß gemäß dem erfindenschen Verfahren und System die Brennpunktzustände der gelade nen Teilchenstrahlen gemäß einer Summe geladener Teilchenstrahlen im EIN-Zustand eingestellt werden, werden die oben beschriebenen Nachfokussierprobleme nicht mehr auftreten, und der Nachfokussierbetrieb kann in einer kurzen Zeitspanne mühelos ausgeführt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 ist ein Diagramm, das die grundlegende Konfiguration des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Austastaperturfeldes darstellt;
Figur 2 ist ein Diagramm, das eine andere Konfiguration des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Austastaperturfeldes darstellt;
Figur 3 ist ein Diagramm, das eine weitere andere Konfiguration des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Austastaperturfeldes darstellt;
Figuren 4(A) und 4(B) sind Diagramme, die die Beziehung zwischen einem Beispiel einer Hauptablenkung bzw. Neben- oder Subablenkung (engl. sub-deflection) der geladenen Teilchenstrahlen und der Richtung der Austastaperturstufe des Austastaperturfeldmittels gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen, und Figur 4(C) ist ein Diagramm, das die Scan- Wellenformen geladener Teilchenstrahlen in der Subablenkungsrichtung (Y-Richtung) darstellt;
Figuren 5(A) und 5(B) sind Diagramme, die das Prinzip des Belichtungsverfahrens in dem System zur Belichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;
Figuren 6(A) bis 6(C) sind Diagramme, die das Prinzip des Belichtungsverfahrens in dem System zur Belichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;
Figuren 7(A) bis 7(C) sind Diagramme, die die Funktion des Nachfokussierens veranschaulichen;
Figur 8 ist ein Diagramm, das die Ausgangsstromwellenformen veranschaulicht, die an die Nachfokussierspule geliefert werden;
Figuren 9(A) und 9(B) sind Diagramme, die ein Beispiel einer Nachbarschaftseffekt-Korrektur durch das Belichtungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen;
Figuren 10(A) und 10(B) sind erläuternde Diagramme zum Bilden eines Belichtungsmusters, das um eine kleinere Größe als die Strahlgröße verschoben ist, gemäß dem Belichtungsverfahren der vorliegenden Erfindung;
Figuren 11(A) bis 11(D) sind erläuternde Diagramme zum Belichten der Naht (engl. stitch) der Felder oder der Sub- Felder durch das Belichtungsverfahren der vorliegenden Erfindung;
Figur 12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Gesamtkonfiguration des Systems zur Belichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl darstellt, in das das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung aufgenommen werden soll;
Figur 13 ist ein Schaltungsverbindungsdiagramm des elektrischen Systems, das mit den Teilen des in Figur 12 gezeigten Geräts verbunden werden soll;
Figur 14 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Konfiguration des Austastaperturfeldes nach dem Stand der Technik darstellt;
Figur 15 ist ein Diagramm, das ein Belichtungsproblern bei Verwendung des Austastaperturfeldes nach dem Stand der Technik beschreibt;
Figuren 16(A) bis 16(C) sind Diagramme, die ein praktisches Beispiel eines anderen Belichtungsverfahrens für das System zur Belichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;
Figuren 17(A) und 17(B) sind Diagramme, die ein Beispiel von Leitungsverbindungen des Austastaperturfeldes nach dem Stand der Technik veranschaulichen;
Figuren 18(A) und 18(B) sind Diagramme, die ein Beispiel eines Zeilenverbindungsmusters mit den Austastelektroden im in Figur 1 dargestellten Austastaperturfeld veranschaulichen;
Figur 19 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Verbindung der eine konstante Spannung anlegenden Schaltung zu den Austastelektroden im in Figur 1 dargestellten Austastaperturfeld darstellt; und
Figur 20 zeigt ein herkömmliches Belichtungsverfahren.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Das folgende beschreibt ein praktisches Beispiel des Systems zur Belichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl gemäß der vorliegenden Erfindung.
Figur 12 ist ein Diagramm, das die Gesamtkonfiguration des Systems zur Belichtung mit geladenen Teilchen in bezug auf die vorliegende Erfindung beispielhaft darstellt. In Figur 12 weist die Elektronenkanone 1 eine Kathode 2, die aus LABG und anderen besteht, ein Gitter 3 und ein Anode 4 auf. Ziffern 5, 7, 10, 12, 17 und 21 bezeichnen der Reihe nach Elektronenlinsen für eine Konvergenz, und eine Konstruktion eines Austastaperturfeldes 6, wie später beschrieben, ist in der Elektronenlinse 7 vorgesehen. Ziffer 8 bezeichnet den sogenannten EIN-Strahl, der durch die Austastapertur zur Elektrode, an die ein EIN-Signal angelegt ist, unter den Austastaperturen durchgeht, die im Austastaperturfeld 6 vorgesehen sind, und auf den spezifizierten Punkt auf dem zu belichtenden Objekt (Waferoberfläche) 19 gestrahlt wird. Ziffer 9 bezeichnet den sogenannten AUS-Strahl, der durch die Austastapertur zu der Elektrode, an die ein AUS-Signal angelegt ist, unter den im Austastaperturfeld 6 vorgesehenen Austast aperturen durchgeht und durch ein geeignetes Abschirmmittel unterbrochen wird, z.B. die unter dem Austastaperturfeld vorgesehene Abschirmplatte 11, und nicht auf die Oberfläche des zu belichtenden Objekts gestrahlt wird. Die oben beschriebene Nachfokussierspule 13, die die geladenen Teilchenstrahlen zu einer spezifizierten Größe auf einer spezifizierten Position konvergiert, ist in der der Endstufe im Linsensystem unmittelbar vorgeschalteten Elektronenlinse 12 zum Fokussieren auf der Oberfläche des zu belichtenden Objekts vorgesehen.
Ziffer 14 bezeichnet den Hauptdeflektor oder -ablenker (der im allgemeinen mit einer Spule gebildet ist), und Ziffer 18 bezeichnet den Neben- oder Subablenker (der im allgemeinen mit einer statischen Elektrode gebildet ist); die geladenen Teilchenstrahlen (EIN-Strahlen) 8 werden in einer bestimmten Richtung für eine Hauptablenkung und Subablenkung abgelenkt und im folgenden beschrieben. Ziffer 15 bezeichnet den dynamischen Fokus oder Brennpunkt, der die Position des Brennpunktes gemäß der Ablenkposition der geladenen Teilchenstrahlen korrigiert. Außerdem bezeichnet Ziffer 16 die dynamische Astigmatismuseinrichtung oder das dynamische Stig (engl. stig), das die Form auf die Probe gestrahlter geladener Teilchenstrahlen korrigiert (zcb. eine Korrektur zum Abrunden der Form der geladenen Teilchenstrahlen).
Ziffer 20 bezeichnet den Tisch zum Tragen des zu belich tenden Objekts 19, und die Bewegung dieses Tisches wird durch das Laserinterferometer 22 detektiert, und das Detektionssignal des Laserinterferometers wird an den später beschriebenen Scansignalgenerator 32 geliefert. Im einzelnen liest. das Laserinterferometer 22 die Position des Tisches 20 und koppelt seine Ablesung zu den Scansignalen der geladenen Teilchenstrahlen rück, und die geladenen Teilchenstrahlen werden so weit wie die Bewegung des Tisches abgelenkt; dadurch können die geladenen Teilchenstrahlen auf eine spezifizierte Position auf der Probenoberfläche 19 gestrahlt werden, selbst wenn sich der Tisch 20 bewegt.
Als eine grundlegende Konfiguration weist das System zur Belichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl gemäß der vorliegenden Erfindung ein einen geladenen Teilchenstrahl erzeugendes Mittel 1, das einen geladenen Teilchenstrahl erzeugt, ein Austastaperturfeld 6, das eine Vielzahl von Austastaperturen 62 aufweist, ein Tischmittel 20, das ein zu belichtendes Objekt 19 trägt, ein elektromagnetisches Ablenkmittel 14 und 18, das die geladenen Teilchenstrahlen so weit wie spezifiziert ablenkt, um die geladenen Teilchenstrahlen bei einer spezifizierten Position des zu belichtenden Objekts zu strahlen, ein Linsenmittel 5, 7, 10, 12, 17 und 21 zum Kontrahieren der geladenen Teilchenstrahlen zu einer spezifizierten Vergrößerung zum Strahlen der geladenen Teilchenstrahlen in der spezifizierten Größe auf die spezifizierte Position oder Stelle des zu belichtenden Objekts 19, und ein Steuermittel 23 auf, das zumindest eines der oben beschriebenen Steuermittel steuert, wie in Figur 13 dargestellt ist.
Das Steuermittel 23 weist eine zentrale Verarbeitungseinheit 30, ein Steuersystem 24, das ein Austastaperturfeldmittel 6 steuert, das mit einer Vielzahl von in einer zweidimensionalen Anordnung vorgesehenen Austastaperturen 62 gebildet ist, und ein elektromagnetisches Ablenksteuermittel 25 auf, das die um einen spezifizierten Betrag in einer spezifizier ten Richtung abzulenkenden geladenen Teilchenstrahlen steuert, damit die von dem einen geladenen Teilchenstrahl erzeugenden Mittel erzeugten geladenen Teilchenstrahlen durch die Austastaperturen durchgehen und, wie spezifiziert, in einer spezifizierten Richtung abgelenkt werden. Das Steuersystem 24, das einen EIN/AUS-Zustand der Austastaperturen des Austastaperturfeldmittels 6 steuert, ist mit einem Strahl- EIN/AUS-Signalerzeugungsmittel 33 versehen, das mit aus dem Speicher 31 ausgelesenen Daten gesteuert wird, und das elektromagnetische Ablenksteuermittel 25 ist mit einem Scansi gnalerzeugungsmittel 32 versehen, das mit einem vom Strahl- EIN/AUS-Signalerzeugungsmittel 33 des Steuersystems 24 ausgegebenen Signal gesteuert wird, um den oben beschriebenen Hauptablenker 14 gemäß den aus dem Speicher 31 ausgelesenen Daten zu steuern und auch den Subablenker 18 durch einen Addierer 36 zu steuern.
Das vom Scansignalerzeugungsmittel ausgegebene Steuersignal wird auch an den dynamischen Fokus 15 und das dynamische Stig 16 geliefertc
Ziffer 34 bezeichnet den EIN-Strahl-Anzahldetektor, der mit der Ausgangsseite des Strahl-EIN/AUS-Signalgenerators 33 verbunden ist und die Anzahl geladener Teilchenstrahlen detektiert, die zu dieser Zeit im EIN-Zustand übrigbleiben. Digitale Werte gemäß der Anzahl detektierter geladener Teilchenstrahlen werden durch den D/A-Wandler 37 in analoge Werte umgewandelt, und der spezifizierte Nachfokussierstrom wird durch den Verstärker (den oben beschriebenen Analogstrom- Treiberverstärker) 38 an die Nachfokussierspule 13 geliefert.
Ziffer 35 bezeichnet die Nachfokus-Rücklaufschaltung, die mit der Ausgangsseite des Strahl-EIN/AUS-Signalgenerators 33 verbunden ist, um ein Ablenksignal im Verhältnis zur Anzahl der geladenen Teilchenstrahlen, die im EIN-Zustand übrigbleiben, zusammen mit einem Scansignal vom Scansignalgenerator 32 durch den Addierer 36 an den Subablenker 18 zu liefern; dadurch wird die Ablenkung-Positionsabweichung (eine seitliche Abweichung, wie mit einer gestrichelten Linie in Figur 7(C) dargestellt ist) der geladenen Teilchenstrahlen kompensiert, wenn der Nachfokussierstrom zugeführt wird.
Ein Beispiel der grundlegenden Konfiguration des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Austastaperturfeldes 6 ist in Figur 1 dargestellt.
Im in der vorliegenden Erfindung verwendeten Austastaperturfeld 6 ist eine Anzahl von Austastaperturen 62 zweidimensional in einer Reihenfolge unter den wie im folgenden beschriebenen Bedingungen angeordnet.
Figur 1(A) ist eine Draufsicht, die ein Beispiel der grundlegenden Konfiguration des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Austastaperturfeldmittels 6 darstellt, und eine Vielzahl von Austastaperturen 62 des Austastaperturfeldmit tels 6 hat die gleiche Aperturfläche und weist vorzugsweise fast das gleiche Schnittprofil auf.
Außerdem ist die Vielzahl von Austastaperturen 62 in einer orthogonalen Matrix mit einer Vielzahl von Reihen und eine Vielzahl von Stufen mit gleichem Abstand dazwischen in sowohl der vertikalen als auch der horizontalen Richtung angeordnet
Die Stufen-(L)-Richtung der Austastaperturen 62 des Austastaperturfeldmittels 6 in der vorliegenden Erfindung ist die Richtung, in der die geladenen Teilchenstrahlen im, später beschriebenen, Sub-Feld durch den Subablenker 18 abgelenkt und gescannt werden, d.h. eine Richtung, die die Bewegungsrichtung des Tisches 20 orthogonal schneidet, und die Reihen-(R)-Richtung der Austastaperturen 62 ist die Richtung, in der die geladenen Teilchenstrahlen durch den Subablenker 18 im später beschriebenen Sub-Feld abgelenkt und gescannt werden, d.h. eine Richtung, die mit der Bewegungsrichtung des Tisches 20 übereinstimmt.
Obwohl der Abstand in der Reihenrichtung der Austastaperturen 62 im Austastaperturfeldmittel 6 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, d.h. der Abstand r1 zwischen den Austastaperturen der Reihe R1 und denjenigen der Reihe R2, nicht spezifiziert ist, sollte er eingestellt sein, um zu verhindem, daß die geladenen Teilchenstrahlen, die durch die Austastaperturen 62 durchgegangen sind, zu sehr überlappen und einen übermäßigen Nachbarschaftseffekt und eine Verformung des spezifizierten Musters zur Folge haben oder benachbarte Muster unterbrochen werden, wenn das zu belichtende Objekt den geladenen Teilchenstrahlen ausgesetzt wird, um das spezifizierte Muster zu bilden.
Die Gesamtbreite TS in der Reihenrichtung der Austastaperturen im Austastaperturfeldmittel 6 ist vorzugsweise so, daß deren Zwischenraum und die Zahl von Reihen von Austastaperturen so eingestellt sind, daß die Gesamtbreite zumindest gleich der Breite ws des Sub-Feldes ist, das die geladenen Teilchenstrahlen scannen.
Außerdem ist der Zwischenraum in der Stufenrichtung des Austastaperturfeldmittels 6 in der vorliegenden Ausführungsform nicht begrenzt und weniger beschränkt als der Zwischenraum zwischen den Reihen. Er kann unter Berücksichtigung der Scan-Geschwindigkeit der geladenen Teilchenstrahlen, der Bewegungsgeschwindigkeit des spezifizierten Musters im Austastaperturfeldmittel 6 und der Bewegungsgeschwindigkeit des Tisches bestimmt werden.
Die Gesamtbreite TL der Stufenichtung im Austastaperturfeldmittel 6 ist ebenfalls nicht begrenzt. Wie später beschrieben wird, ist die Zahl von Stufen in Abhängigkeit der Anzahl von Malen einer überlappenden Bestrahlung der geladenen Teilchenstrahlen auf die spezifizierte Position des zu belichtenden Objekts bestimmt, und daher sollte die Gesamtbreite TL so sein, daß sie zumindest die Zahl so bestimmter Stufen enthalten kann.
Figur 2 ist eine Draufsicht, die die Konfiguration einer anderen Ausführungsform des Austastaperturfeldmittels 6 gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Diese Ausführungsform hat eine Konfiguration, in der eine Vielzahl von Austastaperturen 62, die eine Stufe Ll bilden, und eine Vielzahl von Austastaperturen 62, die die andere benachbarte Stufe L2 bilden, in verschiedenen Anordnungsphasen in der Reihenrichtung vorgesehen sind.
In der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform sind die Austastaperturen 62, die die erste Stufe L1 bilden, und diejenigen, die die zweite Stufe L2 bilden, in einer versetzten oder Zickzack-Anordnung vorgesehen.
Mit anderen Worten hat in Figur 2 jede der Austastaperturen 62 einen viereckigen Querschnitt, dessen Seite die Länge S hat.
Wie in Figur 2 dargestellt ist, ist eine Vielzahl von Aperturstufengruppen (8 Gruppen, z.B. wie 1A, 1B; 2A, 2B; ...; 8A, 88) angeordnet, von denen jede (z.B. 1A und 1B umfassend) die erste Aperturstufe, z.B. 1A (einige der Aperturen sind als 1A&sub1;, 1A&sub2;, 1A&sub3;, 1A&sub4;, 1A&sub5;, ... 1An angegeben, und die Zahl der Aperturen beträgt beispielsweise 64, die ange ordnet sind und voneinander um bis zu 2S (50 um als ein Beispiel, 0,1 um umgerechnet auf eine Abmessung auf der Probe) in einer Richtung unter rechten Winkeln zur Scan-Richtung (der vertikalen Richtung in der Zeichnung) dergeladenen Teilchenstrahlen abweichen) und die zweite Aperturstufe aufweist, z.B. 1B (einige der Aperturen sind als 1B&sub1;, 1B&sub2;, 1B&sub3;, ... 1Bn angegeben, und die Anzahl von Aperturen beträgt beispielsweise 64; die gleiche wie die Zahl der Aperturen der ersten Aperturstufe, die angeordnet sind, während sie um die spezifizierte Distanz von ersten Aperturstufe 1A in der Scan- Richtung der geladenen Teilchenstrahlen (der vertikalen Richtung in der Zeichnung) und um S (25 um im obigen Fall oder 0,05 um umgerechnet auf eine Abmessung auf der Probe) von der ersten Aperturstufe in einer Richtung unter rechten Winkeln zur Scan-Richtung der geladenen Teilchenstrahlen abweichen). Demgemäß beträgt im obigen Fall die in Figur 2 dargestellte Abmessung a (d.h. beispielsweise eine Abweichung zwischen der Aperturstufe 1B und der Aperturstufe 28) 100 um (0,2 um umgerechnet auf eine Abmessung auf dem zu belichtenden Objekt), beträgt die Abmessung b 800 um (1,6 um umgerech net auf das zu belichtende Objekt), und die Abmessung . beträgt 3.200 um (6,4 um umgerechnet auf das zu belichtende Objekt). Wie oben beschrieben wurde, beträgt, falls die Zahl von Aperturen einer Aperturstufe, z.B. 1A, 64 ist, die Zahl von Aperturen einer Aperturstufengruppe (z.B. 1A und 1B um fassend) 128, und die Gesamtzahl von Aperturen aller Aperturstufengruppen beträgt 128 x 8 = 1024.
In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Vielzahl von in verschiedenen Anordnungsphasen vorgesehenen Austastaperturstufen als eine Gruppe gebildet, und eine Vielzahl von Gruppen ist sich wiederholend gebildet.
Figur 3 zeigt eine andere Ausführungsform des Austastaperturfeldmittels 6 gemäß der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform wird eine Vielzahl von Typen von Austastaperturstufen in verschiedenen Phasenanordnungen verwendet, und die Distanz zwischen Austastaperturen 62 in einer Aperturstufe ist so groß wie ein ganzzahliges Vielfaches des in Figur 2 dargestellten Beispiels.
Angenommen, daß die Breite einzelner Austastaperturen in der Reihenrichtung 5 beträgt und die Anzahl einer Vielzahl von in einer verschiedenen Anordnungsphase vorgesehenen Austastaperturstufen n sei, ist in dieser Ausführungsform die Distanz L in der Reihenrichtung benachbarter Austastaperturen 62 in einer Austastaperturstufe auf nS oder einen ungefähren Wert nS eingestellt.
Die Figuren 18(A), 18(B) und 19 sind Diagramme, die eine Konfiguration der Austastelektroden im in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Austastaperturfeldmittel 6 darstellen.
Alle Austastaperturen 62 des Austastaperturfeldmittels 6 sind jeweils mit einem Elektrodenmittel 60 versehen, das auf den EIN-Zustand, wenn die durch das einen geladenen Teilchenstrahlen erzeugende Mittel 1 erzeugten geladenen Teilchenstrahlen durch die Austastaperturen 62 durchgehen und das zu belichtende Objekt 19 erreichen, oder auf den AUS-Zustand eingestellt ist, wenn die geladenen Teilchenstrahlen abgelenkt werden, wenn sie durch die Austastaperturen 62 durchgehen, und daran gehindert werden, das zu belichtende Objekt 19 zu erreichen. Das Elektrodenmittel ist eingerichtet, um so gesteuert zu werden, daß das Elektrodenmittel selektiv auf den EIN-Zustand oder den AUS-Zustand in Abhängigkeit davon eingestellt wird, ob die spezifizierte Spannung durch die Austastaperturfeld-Steuereinheit 24 angelegt wird oder nicht.
Das Elektrodenmittel 60 weist zwei unabhängige Elektrodenteile 65 und 66 auf, die nahe zwei gegenüberliegenden Seiten der Austastapertur vorgesehen sind, und ein Elektrodenteil 65 ist mit der Austastaperturfeld-Steuereinheit 24 verbunden, und der andere Elektrodenteil 66 ist geerdet.
In der Ausführungsform des Austastaperturfeldmittels 6 gemäß der vorliegenden Erfindung verläuft die Steuersignalleitung 67 von der Austastaperturfeld-Steuereinheit 24 von beiden Enden 70 und 71 in der Stufenrichtung des Austastaperturfeldmittels 6 zur Innenseite der hohlen Räume, die zwischen den Reihen der Austastaperturen gebildet sind, und die Leitung 67 ist mit jeweiligen Elektroden 65 der Austastaperturen verbunden. Zur gleichen Zeit ist der Erdungsteil 68 nahe der Mitte des Austastaperturfeldes vorgesehen, und der Erdungsdraht 69 ist vom Erdungsteil 68 mit der Elektrode 66 jeder Austastapertur 62 verbunden.
Das folgende beschreibt ein Konfigurationsbeispiel einer Leitungsverbindung zu den Elektroden des Austastaperturfeldmittels 6 gemäß dem Stand der Technik und ein mit der Leitungsverbindung verbundenes Problem.
Im Stand der Technik werden als das Verdrahtungsverfahren für die mit dem auf den Austastaperturen 62 vorgesehenen Steuermittel zu verbindende Elektrode 65 für variable Spannung und die mit der Konstantspannungsenergieversorgung, wie z.B. einer geerdeten Energieversorgung, zu verbindende Konstantspannungselektrode 66 eine Vielzahl von Drähten 67 für die Elektrode für variable Spannung und eine Vielzahl von Drähten 69 für die Konstantspannungselektrode vom äußeren Umfang des Austastaperturfeldmittels 6 zur Innenseite so angeordnet, daß sie einander nicht schneiden, wie in Figur 17(A) dargestellt ist.
Im Fall einer solchen Verdrahtungskonstruktion sollte jedoch die Distanz zwischen benachbarten Austastaperturen 62 vergrößert werden, weil die Zahl von Drähten zunimmt, während die Zahl von Austastaperturen 62 zunimmt; die Größe und Distanz der Austastaperturen kann aber nicht übermäßig groß sein.
Dies steht mit der Größe des Bestrahlungsbereichs des geladenen Teilchenstrahls auf dem Austastaperturfeldmittel 6, den gewünschten Musterregeln, dem Kontraktionsprozentanteil (optisches System), der Beziehung zwischen der Apertur und der Distanz zwischen den Austastaperturen in Zusammenhang (die geladenen Teilchenstrahlen, die durch die Aperturen durchgegangen sind, sollten beobachtet werden, als ob sie stetig oder fortgesetzt sind).
Im Gegensatz dazu wurde ein System vorgeschlagen, in welchem, wie in Figur 17(B) dargestellt ist, Schieberegisterelemente SR auf einer Vielzahl von durch die Öffnungen der Austastaperturen umgebenen Bereichen J angebracht sind, und eine Steuerspannung angelegt wird, während die Signale an die Schieberegisterelemente gesendet und die gegenüberliegenden Elektroden 65 und 66 ausgewählt werden (Verweis auf EP-A- 404 608).
In einem solchen System nimmt es jedoch viel Zeit in Anspruch, die gegenüberliegenden Elektroden 65 und 66 durch sequentielles Ansteuern der Schieberegisterelemente SR mit Taktpulsen auszuwählen, und daher verschlechtert sich der Durchsatz.
Außerdem werden die geladenen Teilchenstrahlen auch auf die Schieberegisterelemente SR gestrahlt, und daher ist es wahrscheinlich, daß eine Fehlfunktion auftritt, die ein defektes Muster zur Folge hat.
In der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren einer Leitungsverbindung zu den Austastaperturen verbessert, wie im folgenden beschrieben wird, um die Mängel des Verfahrens nach dem Stand der Technik zu beseitigen.
Wie in den Figuren 18 und 19 dargestellt ist, verwendet das System eine Konstruktion, die mit einem mit dem Konstantspannungsenergieversorgungsteil verbundenen Hauptleitungsteil 68 im Durchgangsbereich des geladenen Teilchenstrahls; einem eine konstante Spannung anlegenden Draht 69, der so vom Hauptleitungsteil 68 zu jeder der umgebenden Austastaperturen ausgeht und verzweigt ist, und mit der Konstantspannungselektrode 66 der Austastaperturen verbunden ist, und dem eine variable Spannung anlegenden Draht 67 versehen ist, der vom Außenumfang des Durchgangsbereichs für einen geladenen Teil chenstrahl des Austastaperturfeldmittels 6 ausgeht und mit der eine variable Spannung anlegenden Elektrode 65 der Austastaperturen 62 verbunden ist.
Es ist vorzuziehen, daß die eine variable Spannung anlegenden Elektroden 65 der gegenüberliegenden Elektroden 60, die auf den Austastaperturen 62 des Austastaperturfeldmittels 6 gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind, zum äußeren Umfang des Austastaperturfeldmittels 6 hin angeordnet sind, und die Konstantspannungselektroden 66 in einer Richtung angeordnet sind, in der der Hauptleitungsteil 68 der Austastaperturen liegt.
Ein eine konstante Spannung anlegender Draht 69, der durch Verwenden der oben beschriebenen Leitungsverbindungskonfiguration integriert ist, ist an einem Punkt nahe den Austastaperturen 62 verzweigt, und eine der verzweigten Leitungen ist mit einer der Elektroden verbunden. Daher ist die Zahl von Drähten, die durch den Raum zwischen den Austastaperturen durchgehen, reduziert, und die Fläche des Verdrahtungsbereichs ist ebenfalls reduziert.
In einem solchen System kann außerdem ein Signal beinahe gleichzeitig an die Elektroden 65 und 66 gesendet werden, die auf einer Vielzahl von Austastaperturen 62 vorgesehen sind, und daher wird die Elektrode unverzüglich ausgewählt, und der Durchsatz wird verbessert.
Weil die Elemente nicht im Bestrahlungsbereich des geladenen Teilchenstrahls im Austastaperturfeldmittel gebildet sind, tritt keine Fehlfunktion auf.
Außerdem wird eine Kreuzung des integrierten, eine konstante Spannung anlegenden Drahtes 69 und des eine variable Spannung anlegenden Drahtes 67 vermieden, und nur ein zentralisierter Teil reicht als ein Teil aus, an den eine konstante Spannung angelegt wird, und die Zahl von Verbindungspunkten zwischen der Ansteuerschaltung zum Senden der Mustersignale und dem Austastaperturfeldmittel 6 kann reduziert werden.
Weil die Konstantspannungselektroden 66 der Austastaperturen 62 in einer Richtung des Hauptleitungsteils 68 der Austastaperturen angeordnet sind, ist der Leitungsverbindungsdurchgang für den eine konstante Spannung anlegenden Draht 69 und die Konstantspannungselektrode 66 verkürzt, und eine Erweiterung oder Ausdehnung des Verdrahtungsbereichs wird verhindert.
Das folgende beschreibt den eine variable Spannung anlegenden Draht 67, der mit den Elektroden 65 für eine variable Spannung der Austastaperturen in dieser Ausführungsform verbunden werden soll. Im Austastaperturfeldmittel 6, in dem es 16 Stufen gibt, von denen jede durch eine Vielzahl von Austastaperturen 62 gebildet wird, wie in Figur 19 dargestellt ist, wo das Feld der Austastaperturen mit ungeradzahligen Stufen vom Feld der Austastaperturen mit geradzahligen Stufen in der Feldkonfiguration um einen Abstand abweicht, ist ein Satz von acht, eine variable Spannung anlegenden Drähten 67 vom Randteil 70 eines Austastaperturfeldmittels 6 zwischen den Austastaperturen 1A1 und 1A2 der ersten Stufe zur Innenseite hin verbunden.
Tatsächlich können die Drähte vom oben beschriebenen Randteil direkt mit den Elektroden 65 für eine variable Spannung der Austastaperturen 1A1 und 1A2 verbunden sein, und daher können sieben Drähte zwischen den Austastaperturen 1A1 und 1A2 zur Innenseite hin eingesetzt werden.
Ein Verzweigen und eine Integration solcher Sätze von Drähten werden für die folgenden Stufen bis zur Endstufe, d.h. der achten Stufe, wiederholt, während die Zahl von Drähten in jeder Stufe, wie oben beschrieben, reduziert wird. Die Verdrahtung ist die gleiche wie die genannte Verdrahtungsstruktur und wird vom anderen Randteil 71 des Austastaperturfeldmittels 6 aus ausgeführt.
Wenn man die spezifizierten Drähte mit den Elektroden 60 der Austastaperturen 62 im Austastaperturfeldmittel 6 gemäß der vorliegenden Erfindung verbindet, wird die Zahl von Austastaperturen 62 erhöht, und die Verdrahtungsräume sind in der Feldkonfiguration der Austastaperturen beschränkt, wie in Figur 1 dargestellt ist, und daher ist die Zahl von Austastaperturen 62 begrenzt. Im Fall der Austastaperturfeldkonfigurationen, wie in den Figuren 2 und 3 dargestellt, können im wesentlichen große Räume zwischen Austastaperturen garantiert werden, und eine erhöhte Zahl von Austastaperturen kann hinlänglich untergebracht werden.
Außerdem ist in der Ausführungsform bezüglich der vorliegenden Erfindung die Hälfte der Gesamtzahl von Drähten, die für eine Verbindung erforderlich sind, wie in der Zeichnung dargestellt ist, in einer Weise von beiden Enden des Austastaperturfeldmittels 6 in der Stufenrichtung, d.h., die Endteile 70 und 71 des Austastaperturfeldmittels 6, wie in Figur 18 dargestellt verbunden, und daher kann die Zahl von Drähten reduziert werden, die von einem Endteil aus eingesetzt werden, können größere Räume reserviert werden, und kann die Verdrahtungskonstruktion mit einer Toleranz geschaffen werden.
In den Figuren 18(A) und 18(B) werden die an den Austastaperturen 62 vorgesehenen Elektroden 60 durch den Strahl- EIN/AUS-Signalgenerator 33 der Austastaperturfeld-Steuereinheit 24 unabhängig ein- oder ausgeschaltet, und daher sollte die Verdrahtung zu den Elektroden unabhängig voneinander gebildet sein.
In den Figuren 18(A) und 18(B) sind die Elektroden direkt mit den Austastaperturfeld-Steuereinheiten 24 verbunden, d.h. die Verdrahtung zu den Austastelektroden ist mit gestrichel ten Linien dargestellt. Im einzelnen bezeichnet in Figur 18(A) z.B. das Symbol l&sub1; die Verdrahtung zur Austastelektrode der Austastapertur 1A&sub1; in der oben beschriebenen Aperturstufe 1A, und ähnlich sind beispielsweise Symbole l&sub2;, l&sub3; und l&sub4; die Verdrahtung zu den Austastelektroden der Austastapertur 2A&sub1; in der Aperturstufe 2A, der Apertur 3A&sub1; in der Aperturstufe 3A bzw. der Apertur 4A&sub1; in der Aperturreihe 4A. Eine durchgezogene Linie 68 gibt einen gemeinsamen Draht 68 zum Liefern einer spezifizierten konstanten Spannung, zcb. der Erdung (GND), an die auf den anderen Innenflächen der Austastapertu ren 62 vorgesehenen Elektroden 66 an.
Figur 18(A) zeigt das Verdrahtungsmuster zu den Elektroden, die an den Aperturen vorgesehen sind, die zu den Aperturstufen 1A bis 4B gehören, und Figur 18(B) zeigt das Verdrahtungsmuster zu den Elektroden, die an den Aperturen vorgesehen sind, die zu den Aperturstufen 5A bis 8B gehören. Demgemäß schließt sich im tatsächlichen Austastaperturfeldmittel 6 ein oberer Abschnitt von Figur 18(B) an den unteren Abschnitt von Figur 18(A) an, wie in Figur 19 dargestellt ist.
Figuren 4(A) bis 4(C) zeigen ein Beispiel einer Hauptablenkung und Neben- oder Subablenkung der geladenen Teilchenstrahlen, die auf das zu belichtende Objekt gestrahlt werden, durch die Scansignale, die an den Hauptablenker 14 und den Subablenker 18 geliefert werden, und die Y-Richtung ist die Tischbewegungsrichtung.
Genauer gesagt wird, wie in Figur 4(A) dargestellt ist, der Sub-Feldbereich SF&sub1; auf der Probe mit einer Breite von z.B. 5 um in der x-Richtung und einer Länge von z.B. 100 um in der Y-Richtung mit Zeilenstrahlen innerhalb von 5 us in der Pfeilrichtung in der Zeichnung zeilen- bzw. rastergescannt (engl. raster-scanned), und anschließend wird der benachbarte Sub-Feldbereich SF&sub2; mit der gleichen Geschwin digkeit wie oben in der umgekehrten Richtung (der Pfeilrichtung in der Zeichnung) raster-gescannt. Der Sub-Feldbereich mit einer Breite von 100 um in der x-Richtung und einer Länge von 100 us in der Y-Richtung wird somit innerhalb einer Zeitspanne von 5 us x 20 = 100 us durch sequentielles Raster- Scannen benachbarter Sub-Felder SF&sub1;, SF&sub2;, SF&sub3;, ... in der Pfeilrichtung in der Zeichnung raster-gescannt. Die obige Operation wird gemäß dem Scansignal vom Subablenker 18 (Subablenkung) ausgeführt.
Die Zeilenstrahlen werden gemäß dem Scansignal vom Hauptablenker 14 (Hauptablenkung) zum dem obigen Sub- Feldbereich benachbarten Sub-Feldbereich SF&sub2;, bewegt, und das Sub-Feld mit einer Breite von 100 um in der X-Richtung und einer Länge von 100 um in der Y-Richtung wird wieder innerhalb von 100 us durch sequentielles Raster-Scannen der Sub-Felder SF&sub2;&sub1;, SF&sub2;&sub2;, ... in der Pfeilrichtung in der Zeichnung wie in der gleichen, oben beschriebenen Prozedur rastergescannt. Anschließend wird der Feldbereich F mit einer Scanbreite von 2 mm in der X-Richtung und einer Länge von 100 um in der Y-Richtung innerhalb einer Zeit von 100 us x 20 = 20 ms durch ähnliches Wiederholen der Hauptablenkoperation raster-gescannt.
Weil der Feldbereich mit einer Länge von 100 um in der Y- Richtung innerhalb einer Zeit von 2 ms bearbeitet wird, wird ein Feldbereich mit einer Scanbreite von 2 mm in der X-Rich tung und einer Länge von 100 um x 500 = 50 mm in der Y-Richtung innerhalb einer Sekunde bearbeitet. Daher kann die Bewegungsgeschwindigkeit des Tisches 20 in der Y-Richtung 50 mm/s betragen, und die bearbeitete Fläche pro Sekunde beträgt 2 mm x 50 mm = 1 cm².
Figur 4(B) zeigt ein Feld von Zeilenstrahlen im Sub-Feld (z.B. SF&sub1;) mit einer Breite von 5 um (eine Strahlgröße beträgt 0,05 um ) und der Strahl ist auf der Oberfläche kreisförmig), und ein Symbol A&sub1; bezeichnet den Strahl, der durch eine Apertur der ersten Aperturstufe (z.B. 1A) durchgeht, und Symbol A&sub2; ist der Strahl, der durch eine Apertur der zweiten Aperturstufe (z.B. 1B) durchgeht. Somit wird der Sub-Feldbereich mit einer Breite von 5 um mit 100 Zeilenstrahlen A&sub1;, A&sub2;, ... A&sub1;&sub0;&sub0; gescannt. Die Gesamtsumme der Aperturen der ersten Aperturstufe (z.B. 1A) und derjenigen der zweiten Aperturstufe (z.B. 1B) beträgt im obigen Beispiel 128 Demgemäß sind alle Zeilenstrahlen A1L bis A14L und A1R bis A14R über die rechten und linken Grenzen des Sub-Feldbereichs (z.B. SF&sub1;) hinaus feldartig angeordnet. Folglich beträgt die Länge von 128 Zeilenstrahlen 6,4 um.
Figur 4(C) ist ein Diagramm, das die Scan-Wellenformen in der Y-Richtung der obigen Subablenkung darstellt; die horizontale Achse bezeichnet die verstrichene Zeit, und die vertikale Achse bezeichnet die Positionen von Strahlen in der Y- Richtung auf der Oberfläche des zu belichtenden Objekts In Figur 4(C) bezeichnet 1 die Position des Strahls, der durch die Aperturstufe 1A durchgegangen ist; bezeichnet 2 die Position des Strahls, der durch die Aperturstufe 1B durchgegangen ist; bezeichnet 3 die Position des Strahls, der durch die Aperturstufe 2A durchgegangen ist, und die folgenden Ziffern bezeichnen ähnlich die Positionen der Strahlen, die durch die Aperturstufen durchgegangen sind. Wie in Figur 4(C) dargestellt ist, bewegen sich die geladenen Teilchenstrahlen, die durch die Aperturstufen durchgegangen sind, alle 2,5 ns 0,05 um weit auf der Oberfläche des zu belichtenden Objekts, und nach Ablauf von 5 ns kommen die geladenen Teilchenstrahlen, die durch die folgenden Aperturstufen durchgegangen sind, zur gleichen Position auf der Oberfläche des zu belichtenden Objekts.
Das folgende beschreibt das Prinzip des Belichtungsverarbeitungsverfahrens des zu belichtenden Objekts durch die geladenen Teilchenstrahlen im System zur Belichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl gemäß der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf die Zeichnungen, Fig 5(A), Fig. 5(B), Fig. 6(A) bis 6 (C)
Figur 5(A) zeigt knapp den Hauptteil des Systems zur Belichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl gemäß der vorlie genden Erfindung.
Von der Elektronenkanone 1 emittierte geladene Teilchenstrahlen 52 gehen durch die Gruppe Austastaperturen 62 des Austastaperturfeldmittels 6 und werden durch das elektromagnetische Ablenkmittel 50 auf dem zu belichtenden Objekt in der Richtung des Pfeils F gescannt.
Andererseits sind im Austastaperturfeldmittel 6 mehrere Austastaperturen 62 in zwei Dimensionen angeordnet, wie oben beschrieben wurde, und werden durch das Austastaperturfeld- Steuermittel 24 einzeln EIN/AUS-gesteuert. Das spezifizierte Muster 55 wird auf dem Austastaperturfeldmittel mit den Austastaperturen 62 gebildet, die gemäß der oben beschriebenen Steuerung im EIN-Zustand übrigbleiben, und wird gemäß der Steuerung des Austastaperturfeld-Steuermittels 24 in der Richtung des Pfeils E bewegt.
In der Belichtungsverarbeitung eines Musters, wie z.B. in Figur 6(A), durch das Austastaperturfeldmittel 6, in welchem neun Austastaperturen 62, wie in Fig. 5(B) dargestellt, in drei vertikalen und horizontalen Reihen (R1, R2 und R3) und drei Stufen (L1, L2 und L3) zweidimensional angeordnet sind, werden nur die Austastaperturen 62 der zentralen Reihe R2 der äußersten linken Stufe L1 des Austastaperturfeldmittels 6 beim ersten Prozeß eingeschaltet, d.h. zur Zeit T1, und alle anderen Austastaperturen sind auf AUS eingestellt, wie in Figur 6(A) dargestellt ist.
Unter dieser Bedingung arbeitet das elektronische Ablenkmittel 50, das den Hauptablenker 14 und den Subablenker 18 enthält, um die geladenen Teilchenstrahlen 52 abzulenken und auf die Stelle oder Position B1 nahe dem Endteil des Sub- Feldes 19s auf dem zu belichtenden Objekt 19 zu strahlen.
Daher bestrahlen die geladenen Teilchenstrahlen 52 nur die Position P1 des zu belichtenden Objekts 19.
Im zweiten Prozeß, d.h. zur Zeit T2, wie in Figur 6(B) dargestellt, wird das Muster ein wenig nach rechts bewegt, werden die Austastaperturen der zentralen Reihe R2 der zentralen Stufe L2 im Austastaperturfeldmittel 6 eingeschaltet, werden die Austastaperturen der Reihen R1 und R3 der Stufe L1 eingeschaltet, und werden andere Austastaperturen auf AUS eingestellt.
Unter dieser Bedingung bewegt das elektromagnetische Ablenkmittel 50 die geladenen Teilchenstrahlen 52 von der Bestrahlposition B1 im vorliergehenden Prozeß ein wenig nach links zur Position B2, und die Bestrahlung wird an dieser Position ausgeführt.
Daher bestrahlen die geladenen Teilchenstrahlen 52, die durch die Austastaperturen (L2, R2) durchgegangen sind, wieder die Position P1 des zu bestrahlenden Objekts 19, auf die die geladenen Teilchenstrahlen im ersten Prozeß gestrahlt wurden, und zwei geladene Teilchenstrahlen 52, die durch die Austastaperturen (L1, R1) und (L1, R3) durchgegangen sind, bestrahlen Positionen P2 und P3 des zu belichtenden Objekts 19.
Mit anderen Worten werden in der vorliegenden Erfindung die Scan-Richtung und -geschwindigkeit der geladenen Teilchenstrahlen 52 und die Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit des Musters im Austastaperturfeldmittel 6 eingestellt, wobei die Bedingungen berücksichtigt werden, wie z.B. die Form des Musters, die Distanz zwischen benachbarten Austastaperturen etc., um alle Mittel bei einer bestimmten Zeitsteuerung und eine Belichtung durch Einschalten der spezifizierten Austastaperturen 62 des Austastaperturfeldmittels zu betreiben, wenn die geladenen Teilchenstrahlen eine zu bestrahlende Position des zu belichtenden Objekts erreichen.
Außerdem erlaubt die oben beschriebene Steuerung wiederholt die Bestrahlung der geladenen Teilchenstrahlen 52 an der gleichen Position des zu belichtenden Objekts 19.
In dieser Ausführungsform wird die spezifische Position Pl des zu belichtenden Objekts 19 mit den geladenen Teilchenstrahlen in diesem Schritt zweimal bestrahlt.
Außerdem soll die spezifische Position P1 des zu belichtenden Objekts 19 mit den geladenen Teilchenstrahlen bestrahlt werden, die durch Austastaperturen durchgegangen sind, die von den Austastaperturen (L1, R2) und (L2, R2) im Austastaperturfeldmittel 6 verschieden sind.
Im dritten Prozeß, dch zur Zeit T3, bewegt sich das Muster wieder nach rechts, und die Austastaperturen bei der zentralen Reihe R2 der äußersten rechten Stufe L3, die Austastaperturen bei den Reihen R1 und R3 der zentralen Stufe L2 und die Austastaperturen bei Reihen R1, R2 und R3 der äußersten linken Stufe L1 werden, wie in Figur 6C dargestellt, eingeschaltet.
Unter dieser Bedingung bewegt das elektromagnetische Mittel 50 die geladenen Teilchenstrahlen 52 von der Bestrahlposition B2 im vorliergehenden Prozeß ein wenig nach links zur Position B3, wodurch die Bestrahlung ausgeführt wird.
Daher werden die geladenen Teilchenstrahlen 52, die durch die Austastaperturen (L3, R2) durchgegangen sind, wieder auf die Position P1 des zu belichtenden Objekts 19 gestrahlt; dessen Position im zweiten Prozeß durch die geladenen Teilchenstrahlen bestrahlt wurde. Zwei geladene Teilchenstrahlen 52, die durch die Austastaperturen (L2, R1) und (L2, R3) durchgegangen sind, werden wieder auf die Positionen P2 und P3 des zu belichtenden Objekts 19 gestrahlt; dessen Position durch die geladenen Teilchenstrahlen im zweiten Prozeß bestrahlt wurde, und drei geladene Teilchenstrahlen 52, die durch die Austastaperturen (L1, R1), (L1, R2) und (L1, R3) durchgegangen sind, werden auf Positionen P4 bis P6 des zu belichtenden Objekts 19 gestrahlt.
In dieser Ausführungsform hat die spezifische Position P1 des zu belichtenden Objekts 19 dreimal eine Bestrahlung mit geladenen Teilchenstrahlen empfangen, und die spezifischen Positionen P2 und P3 haben in diesem Schritt zweimal eine Bestrahlung mit geladenen Teilchenstrahlen empfangen. Durch Wiederholen solcher Prozesse kann ein beliebiger Mustertyp mühelos belichtet werden, und alle Pixel des Musters werden durch eine Vielzahl von Bestrahlungen mit den geladenen Teilchenstrahlen belichtet Je nach Fall müssen nicht alle Pixel des Musters die gleiche Anzahl von Malen bestrahlt werden, und die Zahl von Bestrahlungsmalen mit geladenen Teilchenstrahlen für einen Teil der Pixel kann reduziert werden.
Wenn das Austastaperturfeldmittel 6, das verschiedene Phasen von Austastaperturen aufweist, wie in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist, verwendet wird, findet in der vorliegenden Erfindung das oben beschriebene Prinzip ebenfalls Anwendung, und daher kann ein geradliniges Muster durch Bestrahlen der geladenen Teilchenstrahlen, die durch die Austastaperturen der Stufen verschiedener Phase durchgehen, auf die Zwischenräume der Austastaperturen anderer Stufen gebildet werden.
Im einzelnen kann, falls das Austastaperturfeldmittel 6, wie zcb. in Figur 2 dargestellt ist, verwendet wird, ein Mu ster mit einer einzigen geraden Linie gebildet werden, indem der Zwischenraumabschnitt eines geraden, interrnittierend belichteten Teils, der auf dem zu belichtenden Objekt 19, durch die Austastaperturen 1A&sub1;, 1A&sub2;, 1A&sub3;, ... der Stufe 1A, gebildet wird, den geladenen Teilchenstrahlen ausgesetzt wird, die durch die Austastaperturen 1B&sub1;, 1B&sub2;, 1B&sub3; ... der Stufe 1B gebildet werden.
Falls die Scan-Richtung und -Geschwindigkeit der geladenen Teilchenstrahlen 52 und die Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit des Musters im Austastaperturfeldmittel 6 unter Berücksichtigung der Bedingungen, wie z.B. der Musterform, der Distanz zwischen Austastaperturen 62 etc., eingestellt sind, um alle Mittel bei einer bestimmten Zeitsteuerung zu betreiben, kann in diesem Fall, wie oben beschrieben wurde, die Belichtung durch Betreiben des Steuermittels ausgeführt werden, so daß die Bestrahlung ausgeführt wird, wenn die geladenen Teilchenstrahlen, die durch die Austastaperturen 1B&sub1;, 1B&sub2;, 1B&sub3; ... der Aperturstufe 1B gebildet werden, den Zwischenraumabschnitt eines geraden, intermittierend belichteten Teils erreichen, der auf dem zu belichtenden Objekt 19 durch die Austastaperturen 1A&sub1;, 1A&sub2;, 1A&sub3; ... der Aperturstufe 1A gebildet ist.
In der vorliegenden Erfindung wird die spezifizierte Po- Sition des zu belichtenden Objekts 19 belichtet und mehrmals durch die geladenen Teilchenstrahlen bestrahlt, die durch die verschiedenen Austastaperturen durchgegangen sind. Genau gesagt, wird die gleiche Position selten genau mehrmals bestrahlt, und eine geringe Abweichung der Bestrahlposition der geladenen Teilchenstrahlen ist unvermeidbar.
In der vorliegenden Erfindung wird ein Bereich, der eine bestimmte Toleranz um die vorbestimmte Position auf dem zu belichtenden Objekt als die Mitte enthält, durch eine Vielzahl geladener Teilchenstrahlen bestrahlt.
Die obige Ausführungsform ist als ein Beispiel beschrieben, in dem der Tisch 20, auf dem das zu belichtende Objekt 19 montiert ist, nicht bewegt wird, wenn die geladenen Teilchenstrahlen zur Belichtung gestrahlt werden, d.h. als das Step- und Repeat-System. In der vorliegenden Erfindung kann ein sich kontinuierlich bewegendes System vorgesehen werden, durch das das Scannen der geladenen Teilchenustrahlen und die Bewegung des Tisches zur gleichen Zeit durchgeführt werden können. In diesem Fall ist ein kompliziertes Steuersystem erforderlich.
Die Figuren 16(A) bis 16(C) zeigen einen Belichtungsprozeß eines vorbestimmten Musters unter Verwendung des Austastaperturfeldes in einer anderen Ausführungsform der Erfindungc Um die Offenbarung zu vereinfachen, wird der Prozeß in Fig. 16(C) veranschaulicht, um das Muster, wie in Fig. 16(B) dargestellt, nur durch den geladenen Teilchenstrahl zu zeichnen, der durch eine Gruppe von Aperturen durchgeht, die durch die erste Aperturreihe (wie Reihe A und einschließlich dreier Aperturen 1, 3 und 5) und die zweite Aperturreihe (wie Reihe B und einschließlich zweier Aperturen 2 und 4) gebildet wird. Nimmt man an, daß die jeweiligen Aperturen 1, 3 und 5 der ersten Aperturreihe um den oben erwähnten Abstand 25 in einer zur Scan-Richtung senkrechten Richtung versetzt sind, sind die jeweiligen Aperturen 2 und 4 der zweiten Aperturreihe bezüglich jeweiliger Aperturen 1, 2 und 3 der ersten Apertur reihe in einer Größenordnung des Abstands 5 versetzt.
Die Raster-Scan-Geschwindigkeit in Y-Richtung beträgt hier 100 um/5us = 0,05 um/2,5 ns. Demgemäß sollte bezüglich des EIN/AUS-Signals, das an die in den jeweiligen Aperturen in der Reihe A vorgesehenen Austastelektroden angelegt wird, das an die Austastelektroden in einer jeweiligen Apertur in der Reihe B angelegte EIN/AUS-Signal verzögert werden, um TAB = L/V zu erfüllen (V ist die Raster-Scan-Geschwindigkeit), wenn die Distanz zwischen den Reihen A und B in der Scan- Richtung L beträgt. Weil im dargestellten Beispiel L = 0,1 um, V = 0,05 um/2,5 ns sind, wird TAB 5 ns. Wenn die Probe bei der vorbestimmten Position plaziert wird, wird somit ein Raster-Scan durchgeführt, um den Strahl zur vorbestimmten Position zu strahlen.
Wie in Figur 16(C) dargestellt ist, werden nämlich zuerst zu einer Zeit T = 1 (hier umfaßt die Zeit T eine Einheit, um den Raster-Scan in einer Größenordnung von 0,05 um vorzurükken, und daher 2,5 ns im vorliergehenden Beispiel) die untersten beiden Bereiche (den Bereich mit einfacher Schraffur) im Zeichenmuster durch den geladenen Teilchenstrahl bestrahlt, der die Aperturen 1 und 3 der Reihe A passiert. Als nächstes werden zur Zeit T = 2 (2,5 ns später) die drei Bereiche (der Bereich mit einfacher Schraffur) unmittelbar oberhalb des untersten Bereichs durch den geladenen Teilchenstrahl be strahlt, der durch die Aperturen 1, 3 und 5 durchgeht. Es sollte besonders erwähnt werden, daß der mit einer Kreuzschraffur oder verstärkten Schraffur veranschaulichte Bereich beim untersten Bereich den Bereich repräsentiert, der schon in der vorliergehenden Periode (d.h. T = 1) bestrahlt worden ist.
In ähnlicher Weise werden zur Zeit T = 3 die nächsten beiden Bereiche (die Bereiche mit einfacher Schraffur) durch den geladenen Teilchenstrahl bestrahlt, der durch die Aperturen 1 und 3 durchgeht, zur Zeit T = 4 die nächsten drei Be reiche (die Bereiche mit einfacher Schraffur) durch den geladenen Teilchenstrahl, der durch die Aperturen 1, 3 und 5 durchgeht, und anschließend werden zur Zeit T = 5 die nächsten beiden Bereiche (der Bereich mit einfacher Schraffur) durch den geladenen Teilchenstrahl zur gleichen Zeit be strahlt, der durch die Aperturen 1 und 5 durchgeht; die restlichen beiden Bereiche in der gleichen Reihe der Bereiche, die durch den geladenen Teilchenstrahl zur Zeit T = 3 bestrahlt wurden, werden durch den geladenen Teilchenstahl bestrahlt, der durch die Aperturen 2 und 4 der Reihe B durch geht.
In ähnlicher Weise werden zur Zeit T = 8 alle Musterbereiche (sogar in einer Richtung senkrecht zur Scan-Richtung) durch den geladenen Teilchenstrahl bestrahlt, der durch die jeweiligen Aperturen durchgeht. Wie ausgeführt wurde, sind in Figur 16(C) die mit einer einfachen Schraffur veranschaulichten Bereiche die Bereiche, die durch den geladenen Teilchenstrahl gleichzeitig bestrahlt werden, und die Bereiche, die mit der Kreuzschraffur oder verstärkten Schraffur veranschaulicht sind, sind die Bereiche, die in den vorliergehenden Perioden schon bestrahlt wurden. Fig. 16(C) zeigt auch ein Verschieben der Referenzlinie, die als Linie Y0 in Fig. 16(A) dargestellt ist, auf der Probe gemäß einem Verschieben der Position des Raster-Scan.
Hier ist im Austastaperturfeld gemäß der vorliegenden Erfindung, wie oben ausgeführt wurde, eine Vielzahl von Gruppen (8 Gruppen im vorliergehenden Beispiel) von Aperturen in der Scan-Richtung des geladenen Teilchenstrahls ausgerichtet (nämlich die Austastaperturgruppen in mehreren Reihen anord nend, z.B. 8 Spalten, in der Scan-Richtung), so daß die gleiche Belichtung des gleichen Bereichs auf dem zu belichtenden Objekt innerhalb der gleichen Scan-Zeitsteuerung mit einer Zeitsteuerverzögerung ausgeführt wird. Im oben erwähnten Beispiel wird nämlich eine Belichtung achtmal durchgeführt.
In dem Fall, daß eine Belichtung des spezifischen Punktes auf dem Resist 20 ns dauert (d.h. die Belichtungszeit des Resist beträgt 20 ns) und wenn die Scan-Geschwindigkeit pro 0,05 um 2,5 ns ist, kann nämlich die Belichtungszeit von 2,5 ns x 8 = 20 ns durch insgesamt 8 Schüsse einer Strahl- Bestrahlung durch einen bestrahlenden Strahl erhalten werden, wenn jede der Austastaperturen der 8 Reihen über die entsprechende Position hinweggeht.
Wenn andererseits bei einer Belichtung mit dem geladenen Teilchenstrahl mit dem Austastaperturfeld gemäß der vorliegenden Erfindung ein Nachfokussieren und beim Übergang von dem Bereich, der in der gesamten Fläche vollständig belichtet werden soll, zu dem Bereich ohne eine zu belichtende Fläche durchgeführt wird, kann, falls die Distanz (entsprechend der Distanz a von Figur 2) zwischen den spezifischen Aperturspalten (z.B. 1A und 2A der ersten Aperturspalte) in jeder Aperturgruppe 0,2 um auf der Oberfläche des zu belichtenden Objekts beträgt, der Nachfokussierstrom innerhalb einer Periode entsprechend der Periode variieren, in der der Raster-Scan über eine Distanz von 0,2 um x 8 = 1,6 um (entsprechend der Distanz b von Fig. 2) vorgerückt wird.
Wie oben ausgeführt wurde, kann demgemäß, wenn die Scan- Geschwindigkeit des Strahls 0,05 um/2,5 ns beträgt, der Nachfokussierstrom von ungefähr 0A auf den maximalen Wert (den Nachfokussierstrom, wenn alle durch eine jeweilige Apertur des Austastaperturfeldes durchgehenden Strahlen EIN werden, z.B. 1A) über eine Periode von 2,5 ns x 1,6 / 0,05 = 2,5 ns x 32 = 80 ns eingestellt werden. Dies kann durch einen Analogstrom-Treiberverstärker einfach getan werden.
Fig. 8 zeigt eine ansteigende Wellenform eines Ausgangsstroms (der Ausgangsstrom des oben erwähnten Analogstrom- Treiberverstärkers), der an die Nachfokussierspule geliefert wird, wenn eine Belichtung mit dem geladenen Teilchenstrahl die Austastaperturanordnung der vorliegenden Erfindung verwendet, und in der eine Variation vom minimalen Wert zum maximalen Wert über 80 ns veranschaulicht ist. Es sollte besonders erwähnt werden, daß in Fig. 8 die vertikale Achse die Anzahl von Aperturspalten angibt, durch die der Strahl des Raster-Scan durchgeht, und im dargestellten Beispiel sind sechzehn Aperturspalten 1A bis 8B vorgesehen.
Wie oben ausgeführt wurde, wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Zahl von Strahlen im EIN-Zustand so erhöht, daß, sogar wenn der Wert des Strahl-Stroms groß wird, der geladene Teilchenstrahl 8 genau auf die Oberfläche der Probe 19 fokussiert werden kann, indem der vorbestimmte Nachfokussierstrom an die Nachfokussierspule geliefert wird, wie in Fig. 7(C) dargestellt ist. Zu dieser Zeit kann der Ablenkpositionsfehler (der Fehler in der seitlichen Richtung, wie durch eine gestrichelte Linie in Fig. 7(C) dargestellt ist) durch Zuführen des Ablenksignals proportional zur Zahl von Strahlen in einem EIN-Zustand für den Subablenker 18 über einen Nachfokussier-Rücklauf 35 kompensiert werden.
Wenn andererseits das Austastaperturfeld gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann, weil der Bereich von 0,05 um z.B. achtmal durch die Strahlschüsse belichtet wird, der Belichtungsbetrag auf 1/8 des notwendigen Belichtungsbetrags zum Reduzieren eines Strahlschusses verringert werden. Dies kann vorteilhafterweise auf die in Fig. 9 bis 11 dargestellten Anwendungen angewendet werden.
Fig. 9(A) zeigt ein Beispiel für die Korrektur des Nachbarschaftseffekts (ein Phänomen, das infolge einer Reflexion des bestrahlten geladenen Teilchenstrahls von der Innenseite des Substrats zum Resist eine Nebelbildung oder ein Verschleiern (engl. fogging) der Energie im dem Bereich mit einem hohen Belichtungsbetrag benachbarten Bereich hervorruft) Die in den jeweiligen Bestrahlbereichen dargestellten Ziffern repräsentieren die Zahl von Schüssen des (in Fig. 9 bis 11 gleichen) geladenen Teilchenstrahls. Wie in Fig. 9(A) dargestellt ist, tritt durch Reduzieren des Gesamtbelichtungsbetrags für das große Muster, selbst wenn die Muster A und B nahe beieinander liegen, kein Verschleiern der gestrahlten Energie im dazwischenliegenden Bereich C auf. Daher kann ein Aneinandergrenzen der Muster A und B über den Zwischenbereich C eliminiert werden.
Fig. 9(B) zeigt ein anderes Beispiel einer Korrektur des Nachbarschaftseffekts durch das Belichtungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie dargestellt ist, kann durch Reduzieren des Belichtungsbetrags des großen Musters A außer an dessen Umfangsbereich der Einfluß des Nachbarschaftseffekts verringert werden, um die Außenlinie des Musters klar zu machen.
Die Figuren 10(A) und 10(B) zeigen ein Beispiel, in dem sich das Belichtungsmuster um eine geringere Größenordnung als die Strahlgröße verschiebt. Durch Einstellen der Zahl von Schüssen für jeweilige Bereiche, wie in Fig. 10(A) dargestellt ist, wird die Belichtung des schraffierten Bereichs B möglich, wie in Fig. 10(B) dargestellt ist. Mit diesem Verfahren kann, wenn die Strahlgröße 0,05 um[ beträgt, das Muster mit einer kleineren bezeichneten Abmessung belichtet werden.
Die Figuren 11(A) bis 11(D) zeigen ein Beispiel einer Be lichtung für die Verbindung zwischen Feldern oder Sub-Feldern unter Verwendung des Belichtungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung. Es wird angenommen, daß sich das gewünschte Belichtungsmuster vom A-Sub-Feld zum B-Sub-Feld über die Grenze dazwischen erstreckt, wie in Fig. 11(A) dargestellt ist.
Wenn das A-Sub-Feld belichtet wird, wird in diesem Fall eine Belichtung mit einer Anzahl von Schüssen durchgeführt, wie in Fig. 11(B) dargestellt ist. In diesem Fall werden fünf, in das B-Sub-Feld verlaufende Bereiche für die Anzahl von in Fig. 11(B) angegebenen Schüssen durch fünf Zeilenstrahlen A1R bis A5R unter vierzehn Zeilenstrahlen A1R bis A14R belichtet, die sich nach rechts über die Grenze des Sub Feldes erstrecken, wie in Fig. 4(B) dargestellt ist. Wenn das B-Sub-Feld belichtet werden soll, werden als nächstes jeweilige Bereiche mit der Zahl von Schüssen, wie in Fig. 11(C) angegeben ist, durch fünf Zeilenstrahlen A1L bis A5L unter vierzehn Zeilenstrahlen A1L bis A14L bestrahlt, die sich nach links über die Grenze erstrecken. Folglich wird die Zahl von Schüssen von Strahlen für alle Bereiche im in Fig. 11(A) gezeigten Muster 8.
Fig. 11(D) zeigt das Belichtungsmuster, wenn das Bild von jeweiligen Sub-Feldern gegeneinander ein wenig versetzt ist. Es wird angenommen, daß A das Zeichenmuster von dem A-Sub- Feld repräsentiert und B das Zeichenmuster von dem B-Sub-Feld repräsentiert. Das durch Kombinieren dieser beiden Muster gebildete Zeichenmuster wird durch C repräsentiert. Dadurch kann das Muster gezeichnet werden, das im Vergleich zu dem unabhängig von jeweiligen Sub-Feldern gezeichneten an der Verbindung im wesentlichen stetig ist. Wie oben ausgeführt wurde, kann durch Verringern des Belichtungsbetrags am Grenzbereich der Felder oder Sub-Felder und durch Ausführen einer Belichtung in einer überlappenden Weise für die Felder oder Sub-Felder, so daß die gleichen Positionen von jeweiligen benachbarten Feldern oder Sub-Feldern belichtet werden können, die Verbindungsstelle zwischen benachbarten Feldern oder Sub- Feldern glatt verbunden werden.
Die folgende Tabelle 1 zeigt praktische Werte verschiede ner Daten, wenn eine Belichtung mit dem geladenen Teilchenstrahl unter Verwendung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird. Tabelle 1
Wie in der vorstehenden Tabelle gezeigt ist, ist die Strahlgröße bei der Oberfläche der Probe auf 0,05 um eingestellt. Andererseits ist die Stromdichte auf 250 A/cm² eingestellt. Der Stromwert eines einzelnen Strahls wird andererseits 6,26 nA.
Die Zahl von Strahlen im Austastaperturfeld ist, da die Zahl von Aperturen in jeder (z.B. durch die erste Aperturspalte 1A und die zweite Aperturspalte 1B gebildeten) Aperturgruppe 128 beträgt, insgesamt 128 x 8 = 1024. Der gesamte Strahlstrom beträgt auch 6,25 nA x 1024 = 6,4 uA. Andererseits wird der Strahlkonvergenz-Halbwinkel α (siehe Fig. 12) 10 mmrad, und die Luminanz β des Elektronenstrahls wird 10&sup6; A/cm² Sterad.
Da der Prozeß in der Tischverschiebungsrichtung bei einer Geschwindigkeit von 50 mm/s mit der Scanbreite von 2 mm durchgeführt wird, wird als nächstes der Prozeßbetrag 1 cm²/s. Die Tischverschiebungsgeschwindigkeit ist auf 50 mm/s in der Y-Richtung eingestellt. Die Hauptablenkung beträgt in der X-Richtung 2 mm/2ms, und die Subablenkung beträgt in der Y-Richtung 5 um x 100 um/ 5us.
Die Scan-Geschwindigkeit wird ferner 100 um/5us = 0,05 um/2,5 ns. Da die Strahlgröße 0,05 um beträgt, wird die Strahlverweilperiode pro Schuß 2,5 ns. Stellt man die Resistempfindlichkeit bei 5 C/cm² ein, wird die Belichtungszeit durch Teilen der Resistempfindlichkeit durch die Stromdichte des Strahls als 20 ns abgeleitet. Durch achtmaliges Bestrahlen kann demgemäß eine ausreichende Belichtungszeit erhalten werden. Die Nachfokussierzeit (zulässige Periode zum Erhöhen des Nachfokussierstroms vom minimalen Wert zum maximalen Wert) beträgt 80 ns, wie oben ausgeführt wurde.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, selbst wenn die Zahl geladener Teilchenstrahlen erhöht wird, ein Nachfokussieren zum Kompensieren eines Fokusfehlers infolge einer Coulomb-Wechselwirkung erleichtert werden, um die Bildung eines scharfen Musters zu erlauben. Selbst wenn eine Vielzahl von Aperturgruppen gebildet ist, wird auch die Verdrahtung für jeweilige Elektroden auf dem Austastaperturfeld einfach. Die vorliegende Erfindung erlaubt überdies eine Belichtung mit einer im wesentlichen hohen Dichte ohne Lücken zwischen bestrahlten Punkten.
Gemäß dem Verfahren zum Belichten mit geladenen Teilchenstrahlen aus Elektronen der vorliegenden Erfindung ist ferner deren grundlegendes Verfahren von dem von US-A-4 153 843 insofern vollkommen verschieden, als der Belichtungsbetrieb auf eine solche Weise ausgeführt wird, daß die geladenen Teil chenstrahlen aus Elektronen gleichzeitig den gesamten vorbestimmten Belichtungsbereich darin belichten, indem ein Austastaperturfeld genutzt wird, in welchem alle Aperturen zweidimensional angeordnet sind und alle im Aperturfeld gebildeten Aperturen gleichzeitig verwendet werden.
In der vorliegenden Erfindung können daher ein Innendurchmesser der Austastapertur und deren Abstand vorher jeweils bei einer geeigneten Abmessung eingestellt werden, so daß alle auf der zu belichtenden Probe gebildeten belichteten Positionen miteinander in Kontakt stehen und somit eine Vielzahl der Strahlen einfach ohne Erzeugen defekter Abschnitte, wie in der herkömmlichen Technologie gezeigt, gesteuert werden kann.
Da jeder einzelne einer Vielzahl von Strahlen auf der jeweiligen adressierten Position belichtet wird und jeder von diesen einander benachbart ist, kann in der vorliegenden Erfindung die Aberration und das Verkleinerungsverhältnis aller Strahlen beim gleichen Pegel gesteuert werden.
Da das Schachtelverfahren nicht übernommen wird, ist außerdem in der vorliegenden Erfindung die Steuerschaltung der geladenen Teilchenstrahlen aus Elektronen vereinfacht.
Da die geladenen Teilchenstrahlen aus Elektronen auf der Vielzahl adressierter Positionen, die auf der zu belichtenden Probe benachbart angeordnet sind, gleichzeitig belichtet wer den, können andererseits in der vorliegenden Erfindung alle auf der Probe gebildeten adressierten Positionen mit ungefähr den gleichen Bedingungen belichtet werden, wenn die adressierten Positionen belichtet werden, wobei der Strahl jeweils die gleiche Intensität hat.

Claims

1. Verfahren zum Aussetzen eines Objekts einem geladenen Teilchenstrahl mit:

einem einen geladenen Teilchenstrahl erzeugenden Schritt zum Erzeugen eines als Basis dienenden geladenen Teilchenstrahls;

einem Teil-Schritt zum Teilen des als Basis dienenden geladenen Teilchenstrahls in eine Vielzahl geladener Teilchenstrahlen (52), die gleiche Strahlprofile haben und auf einer Vielzahl parallel verlaufender Ebenen in einer zweidimensionalen Form angeordnet sind, wobei jede der Ebenen eine Gruppe äquidistanter Strahlen enthält, so daß Spalten von Strahlen gebildet werden, wobei die Strahlen innerhalb der Ebenen so angeordnet sind, daß auch Reihen äquidistanter Strahlen gebildet werden, die senkrecht zu den Spalten verlaufen;

einem Mustererzeugungsschritt zum Bilden eines vorbestimmten Strahlungsmusters, indem die Vielzahl geladener Teilchenstrahlen unabhängig EIN bzw. AUS eingestellt wird; im EIN-Zustand, in dem die geladenen Teuchenstrahlen (52) das zu belichtende Objekt (19) erreichen, und im AUS-Zustand, in dem die geladenen Teilchenstrahlen (52) das zu belichtende Objekt (19) nicht erreichen können; und

einem Bestrahlschritt zum Bestrahlen einer vorbestimmten Position des Objekts (19) mit dem Strahlungsmuster;

einem Scannen der geladenen Teilchenstrahlen (52) auf dem Objekt (19) in der Richtung der Spalten unter Verwendung von Ablenkmitteln (14, 18, 50) zum Erzeugen von Scan-Bewegungen der Vielzahl geladener Teuchenstrahlen (52);

wobei der einen geladenen Teilchenstrahl erzeugende Schritt, der Mustererzeugungsschritt und der Bestrahlschritt synchron mit dem Scannen ausgeführt werden;

die auf dem Objekt (19) zu belichtenden Strahlungsmuster in der Richtung der Spalten synchron mit dem Scannen verschoben werden, indem die EIN/AUS-Zustände von Austastaperturen geändert werden, die durch ein Austastaperturfeld-Steuermittel (24) gesteuert werden, und jeder Bereich auf dem zu belichtenden Objekt (19) eine Vielzahl von Malen durch die geladenen Teilchenstrahlen an verschiedenen Positionen in der Anordnung belichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ferner den Schritt aufweist eines:

Einstellens der Fokuszustände der geladenen Teilchenstrahlen gemäß einer Summe geladener Teilchenstrahlen im EIN- Zustand.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Breite der Anordnung der geladenen Teilchenstrahlen (52) auf dem Objekt (19) in der Richtung der Reihe zumindest gleich der Breite eines Sub-Feldes ist, um den geladenen Teilchenstrahl zu scannen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, worin die auf das Objekt (19) projizierten geladenen Teilchenstrahlen (52) in eine Vielzahl von Gruppen geteilt sind, von denen jede aus einer Anzahl Reihen besteht, und die Reihen in jeder Gruppe jeweils um einen Wert verschoben sind, der durch Teilen des Abstands der Strahlen in den Reihen durch die Anzahl erhalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, worin, falls die Breite von jedem der geladenen Teilchenstrahlen (52) in der Reihenrichtung 5 ist und die Zahl geladener Teuchenstrahlen in jeder Reihe auf dem Objekt (19) n ist, die Breite der Anordnung der geladenen Teilchenstrahlen (52) auf dem Objekt (19) in der Reihenrichtung auf nS oder einen Wert ungefähr gleich nS eingestellt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 3, worin eine Belichtungszeitsteuerung der Austastaperturen (52) von benachbarten Reihen gesteuert wird, um eine Differenzzeit entsprechend dem Abstand der Strahlen in der Spaltenrichtung zu haben.

6. Verfahren nach Anspruch 1, worin eine Zahl von Belichtungen beim Inneren des Musters kleiner als die des Umfangsteils des Musters ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Bereich außerhalb des Belichtungsmusters durch eine niedrigere Bestrahlungsintensität belichtet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, worin Versetzungen oder Offsets von Bestrahlungspositionen der geladenen Teilchenstrahlen gemäß einer Summe von geladenen Teilchenstrahlen im EIN-Zustand eingestellt werden.

9. System zur Belichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1 mit:

einem einen geladenen Teilchenstrahl erzeugenden Mittel zum Erzeugen eines als Basis dienenden geladenen Teilchenstrahls;

einem Austastaperturfeld (6) zum Teilen des als Basis dienenden geladenen Teilchenstrahls in eine Vielzahl geladener Teilchenstrahlen, wobei das Austastaperturfeldmittel (6) eine Vielzahl von Austastaperturen (62) aufweist, die gleiche Öffnungsflächen haben und auf einer Ebene in einer zweidimensionalen Form angeordnet sind, in der die Vielzahl von Austastaperturen (62) entlang einer Vielzahl paralleler Reihen und paralleler Spalten, die senkrecht zu den Reihen verlaufen, äquidistant angeordnet ist, wobei die Reihen äquidistant sind und jede der Austastaperturen unabhängig auf den EIN- Zustand, in dem ein Teil der als Basis dienenden geladenen Teilchenstrahlen (52), die durch das einen geladenen Teilchenstrahl erzeugende Mittel (1) erzeugt wurden, durch die Austastapertur (62) als ein geladener Teilchenstrahl durchgeht und ein zu belichtendes Objekt (19) erreicht, oder den AUS-Zustand eingestellt wird, in dem die geladenen Teilchenstrahlen (52) das zu belichtende Objekt (19) nicht erreichen können;

einem Tisch (20) zum Halten des zu belichtenden Objekts (19);

einem Ablenkmittel (50, 14, 18) zum Ablenken des durch das Austastaperturfeld (6) durchgehenden geladenen Teilchenstrahls (52) um einen spezifizierten Betrag, um die geladenen Teilchenstrahlen auf die spezifizierte Position des zu belichtenden Objekts (19) zu strahlen; und

einem Austastaperturfeld-Steuermittel (24) zum Steuern des Austastaperturfeldes (6), um ein vorbestimmtes Strahlungsmuster zu bilden; und

einem Scan-Mittel zum Steurn des Ablenkmittels (50, 14, 18), so daß ein Bereich auf dem zu belichtenden Objekt (19) in der Richtung der Spalten kontinuierlich gescannt wird;

in dem das Austastaperturfeld-Steuermittel (24) das Verschieben der Strahlungsmuster, die auf dem Objekt (19) belichtet werden sollen, in der Spaltenrichtung synchron mit dem Scannen steuert und jeden Bereich auf dem Objekt (19) eine Vielzahl von Malen durch geladene Teilchenstrahlen belichtet, die durch verschiedene Austastaperturen des Austastaperturf eldes (6) durchgehen, die in der Spaltenrichtung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das System ferner aufweist

ein Berechnungsmittel (34) zum Berechnen einer Summe von geladenen Teilchenstrahlen im EIN-Zustand und ferner ein Steuermittel (35) zum Einstellen von Fokuszuständen der geladenen Teilchenstrahlen gemäß der Summe geladener Teilchenstrahlen im EIN-Zustand.

10. System zur Belichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl nach Anspruch 9, worin die Breite der Anordnung der Austastaperturen (62) in der Reihenrichtung mindestens gleich der Breite eines Sub-Feldes ist, um den geladenen Teilchen-. strahl zu scannen.

11. System zur Belichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl nach Anspruch 9, worin die Austastaperturen (62) des Austastaperturfeldes (6) in eine Vielzahl von Gruppen geteilt sind, von denen jede aus einer Anzahl von Reihen besteht, und die Reihen jeder Gruppe jeweils um einen Wert verschoben sind, der durch Teilen des Abstands der Strahlen in den Reihen durch die Anzahl erhalten wird.

12. System zur Belichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl nach Anspruch 11, worin, falls die Breite jeder der Austastaperturen in der Reihenrichtung 5 ist und die Anzahl der Reihen in jeder Gruppe n ist, eine Distanz zwischen benachbarten Austastaperturen (62) in der Reihenrichtung auf nS oder einen Wert ungefähr gleich nS eingestellt ist.

13. System zur Belichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl nach Anspruch 11, worin das Austastaperturfeld-Steuermittel (24) eine Belichtungszeitsteuerung der Austastaperturen (62) benachbarter Reihen steuert, um eine Differenzzeit entsprechend dem Abstand der Strahlen in der Spaltenrichtung zu haben.

14. System zur Belichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl nach Anspruch 9, worin jede Austastapertur (62) Elektroden (65, 66) aufweist, die ihren EIN/AUS-Zustand steuern.

15. System zur Belichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl nach Anspruch 9, worin das Elektrodenmittel (65, 66) zwei wechselseitig unabhängige Elektrodenabschnitte aufweist, die in der Nähe zweier gegenüberliegender Flächen der Austastapertur (62) vorgesehen sind, und wobei einer der Elektrodenabschnitte eine Elektrode für eine variable Spannung bildet, die mit dem Austastaperturfeld-Steuermittel (24) verbunden ist, und der andere eine Konstantspannungselektrode bildet, die mit einer Konstantspannungsquelle verbunden ist.

16. System zur Belichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl nach Anspruch 11, worin eine Verdrahtung (67, 69) unter Ausnutzung eines Raums vorgesehen ist, der sich von beiden Spaltenrichtungsenden des Austastfeldes (62) zum Zwischenraum zwischen Reihen der Austastaperturen zur Innenseite einer Steuersignalleitung vom Austastaperturfeld-Steuermittel (24) erstreckt, und die Steuersignalleitung mit jeweiligen Elektroden für eine variable Spannung einer jeweiligen Austastapertur verbindet, und die Verdrahtung (68) für eine Konstantspannungsquelle in der Nähe der Mitte des Austastaperturfeldes angeordnet ist, um die Verdrahtung für eine Konstantspannungsquelle mit den Konstantspannungselektroden jeweiliger Austastaperturen zu verbinden.

17. System zur Belichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl nach Anspruch 11, ferner mit einem Steuermittel, um so zu steuern, daß eine Anzahl von Belichtungen an der Innenseite des Musters kleiner als die des Umfangsteils des Musters ist.

18. System zur Belichtung mit einem geladenen Teilchenstrahl nach Anspruch 11, ferner mit einem Steuermittel, um so zu steuern, daß die Bestrahlungsintensität beim Bereich außerhalb des Belichtungsmusters niedriger ist.

19. System zur Belichtung mit einem geladenen Teilchen strahl nach Anspruch 11, ferner mit einem Berechnungsmittel (34) zum Berechnen einer Summe von geladenen Teilchenstrahlen im EIN-Zustand und einem Steuermittel (35) zum Einstellen von Offsets von Bestrahlungspositionen der geladenen Teilchenstrahlen gemäß der Summe von geladenen Teilchenstrahlen im EIN-Zustand.