Brevet FR2513398A1 — publié le 19830325

DISPOSITIF DE CORRECTION DrASTIGMATISME DANS UN SYSTEME D'OPTIQUE ELECTRONIQUE La présente invention se rapporte à un dispositif de correction de l'astigmatisme d'un faisceau de particules chargées en optique électronique. Ce dispositif permet de faire varier la section de ce faisceau de particules chargées et de projeter ce faisceau ainsi modifié sur une cible. Ce procédé et cet appareil s'appliquent à la fabrication de dispositifs semiconducteurs, de circuits intégrés et à des travaux d'usinage microscopiques. Les appareils à faisceau de particules chargées sont souvent utilises pour la fabrication de dispositifs semiconducteurs et de divers masques de fabrication. L'expression "particules chargées" utilisée jusqu'à présent désigne des électrons et des ions. Dans la description qui va suivre l'invention est décrite comme utilisant un faisceau d'électrons mais bien entendu cela nea aucun caractère limitatif. Les colonnes de faisceau d'électrons ont été largement developpées pour être utilisées dans des systèmes permettant la micro-fabrication de circuits semiconducteurs intégrés a' grande échelle. La fonction de ces systèmes est de tracer une configuration donnée sur une zone donnee avec une densité de charge spécifiée et une résolution marginale appropriée et ce, le plus rapidement possible. Dans le cas où la compatibilité avec d'autres systèmes lithographiques est nécessaire, I'apti- tude à la répétition et la précision absolue de la déviation sont des caractéristiques essentielles. Au vu des exigences indiquées ci-dessus, divers systèmes litho graphiques a faisceau d'électrons ont été conçus et utilisés Le système à faisceau d'électrons classique utilisé pour la micro-fabrication des circuits intégrés peut comprendre une source de faisceau d'électrons des lentilles de condensation, des étages d'alignement des étages à lentilles de réduction9 une lentille de projection, une unité de déflexion et une zone cibles le tout agencé d'une manière bicn connue. Dans les systèmes à faisceaux d'électrons, il arrive que la symétrie de révolution soit perturbée soit par des imperfections mécaniques de pièces constitutives du système qui peuvent être des défauts de rotondité, de planéité, de manque de parallélisme entre éléments, soit par des phénomènes parasites d'origines magnétique ou électrique. Une perturbation apportée à la symétrie de révolution se manifeste par un défaut optique appelé astigmatisme. Dans ces systèmes à faisceau d'électrons, il est connu d'utiliser des stigmateurs pour compenser rastigmatisme du faisceau. Mais il est difficile de compenser parfaitement cet astigmatisme. Le procédé de l'invention en utilisant deux stigmateurs disposés en deux endroits bien définis de la colonne du faisceau d'électrons permet d'obtenir ce résultat. L'invention a pour objet un dispositif de correction d'astigmatisme dans un système d'optique électronique permettant de projeter ce faisceau de particules chargées de forme définie sur un plan cible, ledit système comprenant au moins une source pour produire le faisceau, un stencil ou objet permettant de limiter ce faisceau et un objectif de projection réalisant une image du stencil ou objet sur le plan cible, un stigmateur étant disposé sur le trajet du faisceau, caractérisé en ce que ce premier stigmateur et un second stigmateur sont disposés en deux positions distinctes sur le trajet du faisceau entre l'objet et le plan cible. L'invention sera mieux comprise au moyen de la description ci-après et des figures annexées parmi lesquelles: - la figure 1 illustre l'astigmatisme dsun faisceau; - la figure 2 illustre un dispositif correcteur de cet astigmatisme; - les figures 3 à 5 sont des diagrammes illustrant le fonctionnement du dispositif de la figure 2; - la figure 6 illustre un aspect particulier de l'astigmatisme d'un faisceau; - la figure 7 illustre le procédé de l'invention - la figure 8 illustre un appareil mettant en oeuvre le dispositif de l'invention. La figure 1 illustre l'astigmatisme d'un faisceau: un faisceau homo- centrique ou parallèle, ainsi qu'il est représenté sur la figure est transformé en un faisceau qui n'est plus homocentrique mais dont les rayons s'appuient sur deux droites perpendiculaires 20 et 21 appelées droites sagitalles qui ne sont pas coplanaires. Ainsi il n'y a plus focalisation en un point. On a dessiné le faisceau F dans deux plans perpendiculaires, on obtient du fait de l'astigmatisme axial deux points de convergences différents M1 et M2 dans ces deux plans perpendiculaires. On obtient une tache lumineuse minimum en 22, située entre ces deux points M1 et M2. Dans des systèmes à faisceaux d'électrons produisant une sonde quasiponctuelle sur un plan cible pouvant être assimilé à un faisceau homocentrique, comme c'est le cas du microscope électronique à balayage, il est connu d'utilisé un dispositif correcteur appelé stigmateur pour rendre au faisceau incident sur la cible son homocentricité. Cette correction peut etre réalisée en introduisant une composante de champ assymétrique variable. Il y a plusieurs façon de réaliser ceci. L'une des plus commodes est illustrée à la figure 2. La situation à corriger est illustrée à la figure 3. Dans deux plans inclinés suivant un angle inconnu par rapport aux axes références (ox, oy), le champ magnétique radial interne diffère par rapport à la valeur moyenne de + Hmax Ceci peut être corrigé par un dispositif de quatre bobines magnétiques, ou quadripole, disposées en 24, 25, 26, 27 à la figure 2. Si ce dispositif peut tourner mécaniquement par rapport à l'axe h et si le courant qui circule à l'intérieur de ces bobines peut varier, on peut corriger le défaut Wasti- gmatisme en étirant la largeur du faisceau dans une direction et en la concentrant dans la direction perpendiculaire.On peut aussi utiliser un octopole formé de deux quadripoies réunis. On a ainsi un degré de liberté supplémentaire, car on peut orienter la correction dans le sens désiré. On induit donc un second dispositif identique au premier faisant un angle de 450 par rapport à ce dernier, ce dispositif comprenant les bobines 28, 29. 30 et 31. Si a tension appliquée à l'un des dispositifs est de forme cosinusoleale et si la tension appliquée a J'autre de forme s!nusoldale comme représenté en figure 4, alors la distribution du champ magnetique a la forme donnée à la figure 5. Les contrôles d'amplitude et de rotation sont ainsi réalisés électriquement. On peut faire varier ;2amplitude H1 jusqu'à H1 =A Hmax et faire varier la phase e jusqu'à e = On obtient alors un faisceau focalisé sans astigmatisme. Un dispositif analogue utilise un octopole électrostatique au lieu d'un octopole magnétique. Dans la projection d'un caractère de forme définie dans un plan cible P4, notamment dans la projection d'un rectangle variable, fréquemment utilisé en microlithographie, des champs parasites, surtout s'ils existent dans la région de l'objet, auront pour effet dans ce plan cible de créer une déformation anisotropique du caractère électronique projeté. La figure 6 illustre un carré parfait et le type de déformations anisotropiques dont il est question ci-dessus. On considère alors la figure 7: cette figure illustre le dispositif de l'invention. Selon la position du stigmateur dans la colonne du faisceau électronique on peut corriger deux défauts différents: on peut corriger tout d'abord l'astigmatisme au niveau de l'objet 14 pour éviter une altération de l'image 15 sur le plan cible P4 due à un champ magnétique ou électrostatique non isotrope au niveau de l'objet 14. L'altération de l'image, dans ce cas, est une altération de la forme de l'image au niveau du plan crible, mais il n'y a pas de différence de focalisation dans deux directions différentes dans un plan perpendiculaire à l'axe optique A. On peut aussi corriger l'astigmatisme au niveau du diaphragme situé au centre optique de la lentille L6, ou situé près de l'image virtuelle du diaphragme. Cet astigmatisme correspond à une différence de focalisation dans deux directions différentes dans un plan perpendiculaire à l'axe optique li. L'image a alors des zones floues sur les côtés. Ainsi dans chacune de ces deux positions, il y a correction d'un défaut. Pour corriger les deux défauts selon l'invention, on dispose deux stigmateurs 12 et 13 dans la colonne, disposés respectivement en ces deux positions distinctes situées entre l'objet et le plan cible P4. Le système d'optique électronique peut être le système de microlithographie illustré figure 8. Ce système a une structure analogue à celui décrit dans le brevet français publié sous le n" 2 351 997. Il comprend une source 1 capable d'engendrer un faisceau électronique. Le faisceau électronique est délimité par un premier stencil 2, plan Une première lentille électronique 5 forme de ce stencil avec un grandissement constant, dépendant uniquement de ses paramètres physiques, une image réelle, sur le plan d'un second stencil 4. A cette lentille est associée un système de déflexion 3 capable sous l'action d'un convertisseur numérique-analogique 6 connecté à la sortie d'un calculateur de commande 7 de déplacer dans le plan du stencil 4 l'image du stencil 2. 5e faisceau est alors limité par l'ensemble de l'image du stencil 2 et le stencil 4. Il traverse alors un nouvel ensemble septique électronique de projection 16, qui forme de Itensemble 4 - image réelle de 2 avec un grandissement très faible, une image dans le plan de objet å impressionner 17 A cette lentille électronique est associe un deuxième système' de déflexion 8, qui reçoit un signal de commande d'un au rye convertisseur numérique-analogique Il. Le convertisseur commande le système de déflexion 8 pour déplacer l'image obtenue dans le plan 17. Outre ses organes propres, le système de microlithographie comprend le dispositif de correction comprenant 2 octopoles 12 et 13, I'un situé sous l'objet 4 et l'autre incorporé à l'ensemble ou objectif de projection 16. Ce deuxième octopole est par exemple dans le plan principal de cet objectif de projection 16. REVENDICATIONS 1. Dispositif de correction d'astigmatisme dans un système d'optique électronique permettant de projeter ce faisceau de particules chargées de forme définie sur un plan cible, ledit système comprenant au moins une source (1) pour produire le faisceau, un stencil ou objet (4) permettant de limiter ce faisceau, et un objectif de projection (16) réalisant une image du stencil ou objet sur le plan cible, un stigmateur étant disposé sur le trajet du faisceau, caractérisé en ce que ce premier stigmateur (12) et un second stigmateur (13) sont disposés en deux positions distinctes sur le trajet du faisceau entre l'objet et le plan cible. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ce premier stigmateur (12) est disposé à proximité immédiate de l'objet (4) et en ce qu'un deuxième stigmateur (13), disposé sur le trajet du faisceau, est situé à proximité immédiate de objectif de projection (16). 3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les particules chargées sont des électrons. 4. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième stigmateur (13) est situé dans le plan principal de l'objectif (16). 5. Dispositif suivant la yevendication 1, caractérisé en ce que chaque stigmateur est un quadripole comportant quatre bobines réparties symétriquement par rapport à l'axe optique (A) et situées à 900 l'une de l'autre. 6. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque stigmateur est un octopole comprenant huit bobines réparties symétriquement par rapport à l'axe optique 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système d'optique électronique comprenant une source et des éléments optiques interagissant sur ce faisceau est un système de microlithographie par faisceau d'électrons.