Способ корпускулярного облучения мишени и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК а 4 Н 01 Л 37/30 ИСАНИ ТЕНИЯ ИДЕТ ЕЛСТУ Н АВТОРСКОМ/252661 Бюл. У 4Цейсс Йенахард (ПР)088.8) Ф ФГФ ФБЛУЧЕ ЕГФ ФСУЩЕС я к эл электроныт еожет и, в для микрониянии конст ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ КФРПУСКУЛЯИИШЕНИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯВЛЕНИЯ 57) Изобретение относи ой технике, в частности ому облучению мишени,и спользовано, в частнос тронно."лучевых прибора итографического структ онких слоев при изгото,ЯОИ 4837 О руктивных элементов с размерами всубмикронном диапазоне. Способ корпускулярного облучения мишени реализован в устройстве, содержащемэлектронную пушку 1, систему отклонения, систему формирования пучкав виде расположенных в разных плоскостях вдоль оптической оси квадрупольных линз 5, фиксирующую пучок лучей астигматически в .две перпендикулярные к осям и ортогональные однак другой фокальные линии, модуляторполя, разделенный на две секции:электродную гребенку (ЭГ) 16 и расположенную за ней и смещенную на расстояние, равное половине шага, ЭГ 17Для повышения скорости и точностиобработки мишени 10 структурированиеэлектронного пучка осуществляют последовательно для четных и нечетныхинтервалов штрихового зонда 9. 2 с.и 3 з.п, ф-лы, 7 ил,Изобретение относится к злионнойтехнике, в частности к электронномуоблучению мишении может применятьсяв аппаратах корпускулярного облучения 5с заряженными частицами для обработки изделия, в частности, в электронно-лучевых приборах для микролито"графического структурирования тонкихслоев при изготовлении конструктивпью элементов с размерами в субмикронном диапазоне.Известны способы и устройства,при которых облучением электроннымлучом вызываются местные изменения 15в тонких слоях, вследствие чего возможна микролитографическая обработка изделий.При использовании принципа структурирования луча, при котором на 20сформированный лучевой комплекс воздействует модулятор пучка, достигается высокая производительностьи точность,В известных решениях пучок лучей 25при структурировании разлагается набольшое количество частных пучков.Характерным для этого разложения является отфильтровайие теневой маскойпучка большого количества каналов.Каждый канал содержит отдельную отклоняющую систему для модулированиясветлым и темным полями бланкирования) частичного пучка, что приводит к тому, что шаг отверстий значи -35тельного больше их диаметра, что,снижает пропускную способность маски. Поперечное сечение многолучевогопучка в плоскости мишени являетсяуменьшенным изображением теневой маски. Управляемая запись любой топологии сложна, так как на одну и ту жедеталь структуры неоднократно во временной очередности попадают различ -ные частичные пучки. 45В известном решении описано структурирование интенсивности штриховогозонда .воздействием модулятора пучкана астагматически сформованный комплекс лучей.50Известный способ корпускулярногооблучения мишени включает обработкуповерхности электронным пучком, преобразованным в штриховой зонд с двумя фокальными линиями, расположенными в разных плоскостях и структури 55рованным воздействием модулятора поля на первую Фокальную линию путемизменения потенциалов его электродов и получение иэббражения зонда на обрабатываемой поверхности суперпозицией первой и второй фокальной линийв плоскости мишениВ известном устройстве для корпускулярного облучения мишени содержатся последовательно расположенныеэлектронная пушка, система отклоненияи выполненная в виде расположенныхв различных плоскостях вдоль оптической оси устройства квадрупольныхлинз система формирования пучка, впервой фокальной плоскости первойквадрупольной линзы которой установлен модулятор поля в виде двухэле"ктронных гребенок на боковой поверхности полупроводниковой шайбы, наторцовой поверхности которой размещена система управления потенциаломэлектродов, а во второй фокальнойплоскости первой квадрупольной линзы установлена щелевая диафрагма, оськоторой перпендикулярна электродамгребенки (там же).Целью изобретения является повышение скорости и точности обработкии упрощение устройства.На фиг, 1 изображен вариант устройства вместе с системой управления;на фиг. 2 - схема электродной гребенки; на фиг, 3 - вариант распределенияполя в модуляторе; на фиг. 4 - интенсивность электронного пучка, модулированного полем фиг. 3; на фиг. 5 - 7 -Форма выполнения электродов гребенки,Устройство содержит электроннуюпушку 1, электронный пучок 2 которой,исходящий из кроссовера 3, ограниченпрямоугольной диафрагмой 4, Системаквадрупольных линз 5 фокусируетпучок лучей астигматически в две перпендикулярные к осям и ортогональныедруг другу фокальные линии: в первуюФокальную линию б и раздельно от неев осевом направлении во вторую фокальную линию 7.Система линз 8 вращательно-симметричной или квадрупольно-симметричнойконструкции стигматически отображаетпервую фокальную линию 6 в виде штри-,хового зонда 9 на мишень 10. Несущиймишень столик 11 может перемещатьсяв двух направлениях, перпендикулярных друг другу, при которых возможноперекрытие штрихового зонда 9 с каждым местом мишени 10,На астигматически формированныйсистемой квадрупольных линз 5 пучок8370 з 144 лучей воздействует модулятор пучка. Он состоит из полосы 12 электродов, установленной параллельно первой фокальной линии 6 и на ее высоте на подложке 13, и из щелевой диафрагмы 14, расположенной параллельно второй фокальной линии 7 и на ее высоте. К электродам 15 полосы 12 приложены потенциалы, так что в окрестности полосы 12 электродов действует электрическое поле, осуществляющее управляемое структурирование штрихового зонда 9.Иодулятор пучка разделен на две секции: на первую электродную гребенку 16 и на вторую электродную гребенку 17, расположенную за первой в направлении распространения луча и смещенную на расстояние, равное половине шага. На электроды 15 электродных гребенок 16 и 17 в примере конкретного выполнения поданы потенциалы величиной -2, -1, +1 и +2. Эти потенциалы представляют собой символически нормированные величины, кратные значению основного потенциалаЗоны с противоположным значением контраста возникают в окрестности электрода, переключенного по сравнению с его соседними электродами той же самой электродной гребенки 16 или 17 с потенциалом -2 на противопотенциал, т,е. на +2. В случае ограничения отдельной гребенкой в области темного штриха необходимо знакопеременное распределение потенциалов, т.е. -2, +2, - 2, +2, - 2 и так далее. В случае применения двойной гребенки 16 и 17 в области темного штриха распределение потенциалов обеих электрод ных гребенок 16 и 17 является зеркально обратным и при использовании максимально допускаемой длины интервалов с уменьшением контраста в случае первой электродной гребенки 16 имеют период -2, -2, -2, -2, +2 и в случае второй электродной гребенки 17 - период -2, +2, +2, +2, +2.Для исключения интерференции соседних областей штрихового зонда на электрод 15 первой электродной гребенки 16 или второй электродной гребенки 17, заканчивающий или начинающий темный штрих, прикладывается промежуточный потенциал - 1 или + 1. Полоса 12 электродов находится на узкой стороне подложки 13, представляющей собой полупроводниковую пластину. На 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ее верхней широкой стороне с помощьюжкролитографической техники образованы выключатели 18, каждый нз которых через проводниковые линии 19 жестко соединен с одним из электродов 15первой электродной гребенки 16 и припомощи которых на соответствующийэлектрод 15 по выбору можно приложитьодин потенциал через проводниковыелинии 20 источником напряжения 21.Выключатели через мультиплексоры 22параллельно управляются клавиатурнымрегистром 23 первой секции модулятора, распределение потенциалов которого соответствует распределению потенциалов первой электродной гребенки 16, причем каждой запоминающейячейке клавиатурного регистра 23 соответствует один электрод 15 первойэлектродной гребенки 16. На нижнейштриховой стороне подложки 13 аналогичным способом установлены выключатели, мультиплексоры и соединительные линии. К выключателям также черезпроводниковые линии 20 проводят потенциалы источника напряжения 21Линии управления 24 первой секции модулятора имеют вакуум-плотную проводку25 через вакуумный корпус 26, в котором размещены пушка 1, ограничивающая пучок диафрагма 4, система квадрупольных линз 5, система линз 8,подложка 13 и подвижный столик 11.Линии управления 24 подходят к параллельному выходу клавиатурного регистра 23 первой секции модулятора. Выход клавиатурного регистра 27 второйсекции модулятора линиями управления28 через мультиплексоры соединен свыключателями второй электродной гре -бенки 17. Распределение клавиатурного регистра 27 соответствует распределению потенциалов второй электродной гребенки 17. Необходимое для соответствующей штриховой топологиираспределение в клавиатурных регистрах 23 и 27, объясненное на фиг. 2-Ь.,возникает в резульгате последовательности тактов сдвига в универсальныхрегистрах сдвига 29, 30 и 31, 32 количество Т которых независимо от штриховой топологии ограничено величинойпримерно-10. Оба клавиатурных регистра 23 и 27 имеют по два параллельных входа, к которым подсоединеныпараллельные выходы четырех универсальных регистров сдвига 29 и 32. Всоответствующих параллельных линиях448370 5 1 расположены по одному буферу 33 с тремя параллельными выходами и по одной вентильной схеме 34 с целью модулирования светлого поля остатка гемного штриха в программированной области светлого штриха. Параллельный вход универсальных регистров сдвига 29-32 соединен параллельным выходом соответствующего запоминающего устройства для хранения коэффициентов 35, в котором осуществляется накопление независимого от штриховой топологии начального распределения, а именно распределение темного штриха с периодом -2, -2, -2, -2, +2, или -2, +2, +2, +2, +2. ЭВМ 36 параллельной операцией в зависимости от данных штриховой топологии управляет разложением клавиатурных регистров 23 и 2 на частичные клавиатур. - ные регистры и во время пауз тактов сдвига разложением универсальных регистров сдвига 29 и 32 на частичные регистры сдвига, Кроме того она управляет направлением, сдвигом влево или вправо и количеством тактов сдвига.На фиг. 2 представлена двойная гребенка 37. Электродная гребенка первой секции модулятора обозначена 16 и второй секции модулятора обозначена 17. На первой электродной гре-, бенке 16 попарно короткозамкнуты штриховые электроды 15, аналогично и на второй электродной гребенке 17, Промежутки между ребрами 38 первой электродной гребенки 17 чередуются с промежутками второй электродной гребенки 17. Активируемыми являются незамкнутые интервалы, Направление распространения луча - параллельно ребрам в плоскости чертежа от электродной гребенки 16 по направлению к электродной гребенке 17. Последовательно расположенные в направлении распространения луча интервалы, по одному интервалу первой электродной гребенки 16 и по одному интервалу электродной гребенки 17, вместе сопряжены с одним элементом изображения штрихового зонда 9. Нечетным элементом изображения штрихового зонда 9 соответствуют активируемые интервалы первой секции модулятора и четным элементам изображения - активируемые интервалы второй секции модулятора. Так как соседние электроды 15 электродной гребенки короткозамкнуты, постоянная решеток первойа также второй электродной гребенки16 и 17 увеличивается в два раза.Два соседних интервала первой секциимодулятора, из которых один активируемый и другой не активируемый, инаходящихся за ними в направлениираспространения луча два интервалавторой секции модулятора, из которыходин не активируемый и другой активируемый, определяют один канал. Линии 39, нанесенные на фиг. 2-4 нарасстоянии постоянных решетки, ха Рактериэуют распределение каналов,Входом канала является обозначеннаядвумя соседними интервалами частьна первой фокальной линии 6, и выходом - сопряженная с этой частью пара 20 элементов изображения на штриховомзонде 9. Между входом и выходом образуется стигматическое изображение,характеризующееся разрешающей способностью, примерно равной половине ши Б рины канала. Контрастность электронного потока управляется напряженностью поля, приложенного на входе. Этанапряженность поля создается не только разностью потенциалов, имеющейЗ 0 ся межцу обозначающими вход каналаэлектродами первой или второй секциимодулятора. Оба обозначающих вход канала 40 интервала 41 и 42 первойэлектродной гребенки 15 или второйэлектродной гребенки 17 не активированы, как показано на фиг. 2.Это делает возможным бланкирование изображения на выходе канала путем подачи на соседние каналы раэно сти потенциалов с равным знаком.В каналах 43 и 44 активирующие разности потенциалов имеют обратныйзнак, т.е. напряженности поля имеютпротивоположное направление. Таким 45 образом в переходной области с одногоканала на другой, где вычитаются обеп:пряженности поля, уменьшение контраста ослабляется, что показано светлым клином 45 на фиг. 4, отделяющим В 0 друг от друга штрихованные области46 и 47. Светлый клин 45 оптическойсистемой не передается стигматическии приводит только к незначительнойподсветке соответствующей пары эле ментов изображения канала, недостаточной для полного экспонирования покрывающего мишень 10 лакового слоя.Светлый клин 45 суживается за счетпревышения разности потенциалов насоседних электродах по сравнению с разностью потенциалов на краю 48 темного штриха, На краю темного штриха не допускается интерференция последнего бланкированного канала с первым5 каналом светлого штриха. Для этого электроды 15 двойной гребенки подключены к 1/4 потенциала через электронные выключатели 18, соединенные с четырехполюсным потенциометром.Ширина эффективной контрастности поля в направлении, перпендикулярном поверхности двойной гребенки 37, может быть увеличена, т.е. увеличена ширина фокальной линии и возможность установки ее на большее расстояние по отношению к вершине электродной гребенки.На фиг. 3 следует, что распределение потенциалов второй секции модулятора, изображенное пунктирной линией, обратно симметрично по отно-. шению к распределению потенциалов первой секции модулятора, изображенной прерывной линией, т,е. при создании темных штрихов применяется это распределение потенциалов обеих электродных гребенок.На фиг. 5-6 показаны формыисполнения электродов 15 электродных гребенок.На фиг. 5 ширина полосовых электродов 42 равна ширине промежутка между ребрами 38 электродной гребенки, как представлено на фиг. 2.1,35На фиг. б расстояния 50 между электродами малы по сравнению с шириной электродов, что уменьшает помехи вследствие зарядки полупроводниковой подложки, изолирующей электроды.Согласно фиг. б электроды могут вЫступать над изолирующей подложкой 51. Проводниковые линии 19 и 20 к электродам двойной гребенки, пред-., ставленные на фиг. 1, могут быть выполнены на обеих широких сторонах полупроводниковой пластины, на узкой стороне которой расположена двойная гребенка.формула изобретения1. Способ корпускулярного облучения мишени, включающий обработку поверхности электронным пучком, пре 55 образованным в штриховой зонд с двумя фокальными линиями, расположенными в разных плоскостях, и структу-. рир ованным в озд ейс твием модулятора поля на первую фокальную линию путем изменения потенциалов его электродов и получения изображения зонда на обрабатываемой поверхности суперпозицией первой и второй фокаль. ных линий в плоскости мишени, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения скорости и точности обработки, структурирование электронного пучка осуществляют последовательно для четных и нечетных интервалов штрихового зонда.2. Способпоп. 1, отлича - ю щ и й с я тем, что в процессе получения изображения зонда на обрабатываемой поверхности изменяют угол между первой и второй фокальными линиями,3, Способ по п, 1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что изменение потенциалов электродов для четных и нечетных интервалов штрихового зонда осуществляют симметрично относительно центра бланкируемого штриха, изменяя при этом знак у нечетных на обратный по сравнению с четными.14. Устройство для корпускулярного облучения мишени, содержащее последовательно расположенные электронную пушку, систему отклонения и выполненную в виде расположенных в разных плоскостях вдоль оптической оси устройства квадрупольных линз систему формирования пучка, в первой фокальной плоскости первой квадрупольной линзы которой установлен модулятор поля в виде двухэлектронных гребенок на боковой поверхности полупроводниковой шайбы, на торцовой поверхности которой размещена система управления потенциалом электродов, а во второй фокальной плоскости первой квадрупольной линзы установлена щелевая диафрагма, ось которой перпендикулярна электродным гребенкам, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения скорости облучения мишени, электродные гребенки расположены на одной шайбе параллельно одна другой с взаимным смещением в направлении первой фокальной линии на расстояние половины шага гребенок.5, Устройство по п. 4, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что дополнительно содержит квадрупольные или вращательно-симметричные линзы, рас 1448370 1 Оположенные между первой и второй фокальными плоскостями первой квадрупопьной линзы системы формированияпучка.1448370 ар Техред Л. Олийн Редактор Н. Горна орректор Производственно-полиграфицеское:предприятие, г. Ухгород, ул, Проектная,Заказ 6849/54ВНИИНИ Госуда ирах 746 Подписноетета по изоб етениям и открытиям при ГКНТ ССС Ттвенного коми. р 113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб., д. 4/5