JP2004505410A - 荷電粒子ビームシステムのための磁気シールドを備えた液浸レンズ - Google Patents

Abstract

荷電粒子ビームリソグラフィーシステム１１０のための液浸レンズ１１２は、磁気浮動シールド１６０を含み、偏向磁場をシールド１６０から下流側の導電性部材で発生する渦電流から制限する。シールド１６０の表面は、集束磁場の等磁場面に平行またはほぼ平行に位置し、これにより、シールド１６０は集束磁場に影響を及ぼさない。シールド１６０は例えば、荷電粒子ビームの通路のための中央開口を画成するフェライトディスク１６０または中空フェライトコーン１６２である。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷電粒子ビームリソグラフィーに関し、より詳細には、このようなリソグラフィーのための液浸レンズに関する。
【０００２】
【発明の背景】
リソグラフィーは、半導体デバイス及び集積回路を製作するために使用される技術である。リソグラフィーにおいて、ターゲット基板（通常マスクがない又は半導体ウェハ）は、フォトレジスト材料（レジスト）の一つ以上の層でおおわれている。レジストは、放射線（例えば紫外光、Ｘ線、電子及びイオン）の形態で、選択的に露光される。次に、レジストはレジストの一部を除去するために現像される。レジストの残っている部分は、ターゲットの下にある領域を保護する。
【０００３】
レジストが除去された領域は、ターゲット表面上にパターンを転写する種々の付加的な（例えばリフトオフ）又は取り除く（例えばエッチング）プロセスを受ける。
【０００４】
電子ビームまたはイオンビームリソグラフィーシステム１１０（図２に示される）は、有孔プレート１１８、ブランキングデフレクター１２１及び最後の磁気レンズ１１２に達する前の焦点調節レンズ１２０に向けられる荷電粒子ビーム１１６を発生させる荷電粒子（電子またはイオン）源１８４を含む。レンズ１１２はさらに、ターゲット支持体（ステージとして知られる）上に保持されるターゲット１５９に向けられるビーム１１６を方向づける。これらのレンズは、電磁的又は静電気的なレンズであり、光学的な構造体ではない。荷電粒子源１８４は、電子またはイオンビームを発生させる。制御コンピュータ１２３は、リソグラフィーシステム１１０の動作を制御する。
【０００５】
このようなリソグラフィーシステムの１つのタイプは、可変軸液浸レンズ電子ビームシステムであり、例えば、Ｌａｎｇｎｅｒ他に付与された米国特許第４，５４４，８４６号（以下、Ｌａｎｇｎｅｒ他とする）が参照され、その全体を本願明細書に組み入れる。Ｌａｎｇｎｅｒ他の図２及び図４Ａは、それぞれ本願のそれぞれ図１Ａ及び図１Ｂとして再現される。
【０００６】
可変軸の液浸レンズ電子ビームシステムは、電子ビームを偏向する（電子ビームの軸をシフトする）偏向コイル４３及び４５を含み（この構造体の断面を表す図１Ａを参照）、これにより、ターゲット５９上の所望の位置にビームを導く。液浸レンズ１２は、電流を導通したとき磁場（あるいは集束磁場と呼ばれる）を発生させる一つ以上の励起コイル４１及び５３を含む。集束磁場は、極片１３から極片１４（図１Ｂ）まで広がる磁場ラインを有する。従って、集束磁場は、磁界強度が極片１４の表面近くで最大であるほぼ均一な磁場（従って液浸レンズ）内にターゲット５９を浸す。
【０００７】
偏向コイル１１は、磁場（偏向磁場とも呼ばれる）を発生し、この磁場は、電子ビームのシフトされた軸と一致するように液浸レンズ１２（従って可変軸）の磁軸をシフトさせる。リソグラフィープロセスの間に電子ビームの軸がターゲット５９をスキャンするようにシフトされる時間に亘り、偏向コイル１１、４３、４５は磁場を偏向する。
【０００８】
偏向コイル１１から下流側の導電性システム部材（電子ビームの伝播方向に関して）、例えばターゲット（ウェハまたはマスクブランク）ホルダ１６、ホルダハンドラー２０及び極片１４において、偏向磁場を変化させることによって渦電流が発生する。さらに、例えば半導体ウェハであるターゲット５９において、偏向磁場を変化させることによって渦電流が発生してもよい。上記の部材での渦電流は、電子ビームを偏向させる逆向きの偏向磁場を発生させ、これにより、電子ビームの位置誤差を生じる。
【０００９】
従って、可変軸液浸レンズの不都合は、偏向磁場によって発生する渦電流に起因する位置誤差である。あるいは、偏向磁場の影響を受けるシステム部材は、非導電性の材料であることができる。しかし、システムのコストは、このような材料の使用で増大する。このように、集束磁場に逆方向の影響を与えることなく、偏向コイルから下流側の導電性システム部材が偏向磁場に照射されるのを防止する方法及び装置が求められている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
１つの実施の形態において、荷電粒子線システムの液浸レンズは、ビーム集束に使用される静磁場を乱さないが、偏向コイルによって発生する磁場を変化させている時から、システムの非磁性体であるが導電性の構成部材をシールドする磁気浮上フェライトディスクを含む。（ここで浮上とは磁気回路の一部を形成しないことを意味する）このディスクは偏向コイルから下流側に取り付けられ（荷電粒子ビームの伝播方向に関して）、これにより、ディスクの表面は液浸レンズによって発生した磁場（集束磁場とも呼ばれる）の等磁場面にほぼ平行となる。
【００１１】
このディスクは、ディスクの下流側の導電性システム部材に偏向磁場が伝播するのを制限する。
【００１２】
他の実施の形態において、荷電粒子ビームシステムのための液浸レンズは、導電性部材を偏向磁場からシールドする幾分類似した磁気浮上フェライトコーンを含む。このコーンは、偏向コイルから下流側に同様に取り付けられ、これにより、コーンの表面は集束磁場の等磁場面に平行又はほぼ平行となる。このコーンは、コーンから下流側の導電性システム部材に偏向磁場が伝播するのを制限する。
【００１３】
種々の実施の形態は、添付図面と共に以下の詳細な記載を考慮して、より充分に理解されるであろう。なお、異なる図面における同一の参照番号は、同一又は同様な部材を示す。
【００１４】
【発明の実施の形態】
１つの実施の形態において、従来の荷電粒子ビームリソグラフィーシステム１１０とは別に（図２に側面図で示す）、磁場シールド例えば磁気によって「浮動する」ディスク１６０（図３Ｂに斜視図で示す）、または磁気によって「浮動する」コーン１６２（図４Ｂに斜視図で示す）を含む。磁場シールドは、偏向コイル１１１で発生する磁場１７２（図３Ｄ及び図４Ｄ）が磁場シールドから下流側に伝播するのを制限する。磁場シールドはその上面が磁場１７０の等磁場表面１６１に平行に取り付けられるので、磁場シールドは励起コイル１４１で発生する磁場１７０（図３Ｃ及び図４Ｃ）に影響を及ぼさない。
【００１５】
１つの実施の形態において、リソグラフィーシステム１１０は、荷電粒子（例えば電子）源１８４、有孔プレート１１８、ブランキングデフレクター１２１、焦点調節レンズ１２０、液浸レンズ１１２、ステージ１２２及び制御コンピュータ１２３を含む。これらは、全て従来のものである。付加的な従来の構造体、例えば機械的な支持体、取り付けハードウェア、冷却要素、電気的要素、真空要素（容器を含む）は、明瞭さのための図示しないが、リソグラフィーシステム１１０が属する当業界で熟練した者によって理解されることを理解されたい。
【００１６】
１つの実施の形態において、液浸レンズ１１２（断面で更に詳細にこの構造体を表す図３Ａを参照）は、極片１３４から極片１１４（図３Ｃ）まで広がる磁場ラインによって表される磁場１７０（集束磁場とも呼ばれる）を発生させる励起コイル１４１を含む。極片１１４は、代表的にはフェライトである内側極片１３４、代表的には鉄である外側極片１５０及び代表的には鉄である外側リターンヨーク１４０を含む磁気レンズ回路の一部である。極片１１４、リターンヨーク１４０及び極片１５０は、集合的に「鉄の極片」と呼ばれるが、必ずしも鉄である必要はない。
【００１７】
極片１３４は、非磁性スペーサ１５４（図３Ａ及び図４Ａに示される）によって、外側極片１５０から分離される。スペーサ１５４は、ウィルミントン（デラウェア）のデュポンからのＶｅｓｐｅｌ（登録商標）のような材料である。あるいは、極片１３４はエアーギャップ１５６（図３Ｃ、３Ｄ、４Ｃ及び４Ｄに示す）によって、外側極片１５０から分離される。一対のデフレクターコイル１４３及び１４５は、ターゲット１５９を走査するように荷電粒子ビームを偏向させる（荷電粒子ビームの軸をシフトする）。デフレクターコイル１１１は、磁場１７０の磁軸と荷電粒子ビームのシフトされた軸とを一致させる磁場１７２（偏向磁場とも呼ばれる）を発生させる。
【００１８】
１つの実施の形態において、比較的薄く磁気によって浮動するディスク１６０（例えばフェライト）は、デフレクターコイル１１１から下流側に取り付けられる。ディスク１６０は、その上側の表面１６３（図３Ｃ）が集束磁場１７０の等磁場面１６１にほぼ平行であるように取り付けられ、ここで、磁場ラインはほぼ表面１６３に対して垂直である。このように取り付けられたディスク１６０は、集束磁場１７０に影響を殆ど与えない。その理由は、ディスク１６０が薄く集束磁場１７０の等磁場面１６１に沿う磁場ラインに垂直に配向しており、磁気によって浮動し、極片１３４、極片１５０、外側リターンヨーク１４０及び極片１１４を含む磁気回路に対し磁気的に結合していないためである。１つの実施の形態において、磁気によって浮動するように、ディスク１６０は非磁性及び非導電性マウント１６４（図３Ａだけに明確に示される））によって、極片１３４に取り付けられる。マウント１６４は、比較的高い固有抵抗のセラミックのような材料であり、ディスクの表面は電気的に接地されているが渦電流の影響を受けない。
【００１９】
マウント１６４は、ディスク１６０を極片１３４に取り付けるために、導電性のエポキシを使用してその両端が結合される。
【００２０】
この実施の形態において、ディスク１６０は偏向磁場１７２がディスク１６０（図３Ｄ）から下流側に伝播するのを防止する。偏向磁場１７２は、従来と同様に水平成分及び方位成分を有し、偏向コイル１１１の反対側にループで戻る磁場ラインで双極子を形成する。ディスク１６０はその材料の範囲内で、偏向磁場１７２の水平成分及び方位成分を短絡し、これにより、ディスク１６０上の磁場ラインのループを閉じる。ディスク１６０に対して垂直なレンズ磁束線は、直接にそれを通り抜ける。従って、ディスク１６０は集束磁場に実質的に影響を与えることなくディスク１６０から下流側に偏向磁場１７２が伝播するのを制限する。
【００２１】
この実施の形態において、従来のシステム成分は、ディスク１６０の下流側に位置し、これにより、後方散乱電子検出器１６８、基板１５７、ステージ１２２及びステージ駆動装置１２４は非磁性であるが、コストを下げるために、導電性材料（例えば種々の金属）であってもよい。検出器１６８、ステージ１２２及びステージハンドラー１２４を含むディスク１６０から下流側の領域を、以下ステージ領域と呼ぶ。
【００２２】
１つの実施の形態において、ディスク１６０は半径ｒの中心開口（穴）を画成し、ディスク１６０の下部表面１６５がターゲット１５９の上部表面１５７の距離２ｒ以上であるように取り付けられる。半径ｒは、穴径が電子ビームが偏向することができる液浸レンズ１１２のスキャニング領域を超えるように選択される。ディスク１６０は、全体の半径Ｒを有する。１つの変形例において、ディスク１６０全体の半径Ｒは、極片１３４の外側の半径Ｒに近似している。ディスク１６０は厚さｔを有し、１つの変形例でｔは約３ｍｍである。薄いにもかかわらず、偏向磁場１７２が弱いので、ディスク１６０は偏向磁場１７２で飽和していない。
【００２３】
１つの実施の形態において、ディスク１６０の代わりに磁気によって浮動する中空のコーン１６２（図４Ａ及び図４Ｂ）がデフレクターコイル１１１の下に磁場シールドとして取り付けられる。コーン１６２（一般的には再びフェライトである）は、ディスク１６０と同様に機能する。その上部表面１６７が集束磁場１７０の等磁場面１６１（図４Ｃ）に平行またはほぼ平行であるように、コーン１６２は位置する。コーン１６２の形状は、その上部表面１６７がディスク１６０の表面１６３より良好に等磁場面１６１に従うのを可能とする。ディスク１６０と同様に、コーン１６２（図４Ｄ）から下流側の非磁性であるが導電性であるシステム部材において、コーン１６２は偏向磁場１７２が渦電流を発生するのを防止する。１つの実施の形態において、磁気によって浮動するように、コーン１６２はマウント１６４（図４Ａだけで明瞭に示される）によって、極片１３４に取り付けられる。
【００２４】
１つの実施の形態において、コーン１６２は半径ｒの開口を画成し、円錐台の下部表面１７４がおよそターゲット１５９の表面１５７より上の距離２ｒであるように取り付けられる。穴径は、電子ビームが偏向される液浸レンズ１１２の走査領域を超えるように、半径ｒが選択される。コーン１６２は、全体の半径Ｒ及び高さＨを有する。１つの変形例において、コーン１６２の全体的な半径Ｒは、極片１３４の外側の半径Ｒと同様に選択される。
【００２５】
１つの実施の形態において、高さＨは、コーン１６２の上面１６７が集束磁場１７０の電磁場面１６１に平行又はほぼ平行であるように選択される。等磁場面１６１は、磁気プローブ、例えば米国フロリダ州オーランドのＦＷベル社によって製造されたホール効果ガウスメーターによって決定することができる。あるいは、英国ロンドンのコンピュータープログラム、例えばＭｅｂｓ社による「Ｏｐｔｉｃｓ」を用いたコンピューターモデリングが、等磁場面１６１を決定するために使用することができる。等磁場面１６１が決定された後、コーン１６２の得られた上面１６７が集束磁場１７０に最低限の効果を有するように、高さＨが全体的な半径Ｒに応じて選択される。
【００２６】
コーン１６２は、１つの変形例において厚さｔを有し、ｔは約３ｍｍである。コーン１６２は薄いにもかかわらず、偏向磁場１７２が弱いので、偏向磁場１７２によって飽和しない。
【００２７】
本発明の実施の形態を種々の変形例について詳細に説明したが、他の変形例も可能である。例えば、マウント１６４はディスク１６０またはコーン１６２を極片１３４の代わりに極片１５０に連結させてもよい。あるいは、ディスク１６０及びコーン１６２は、リソグラフィーシステム１１０における他の好都合な支持構造体に取り付けられる。従って、添付の請求の範囲の思想及び範囲は、図面に図示された変形例の記載に限定されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】
従来技術による可変軸液浸レンズを示す。
【図１Ｂ】
図１Ａの従来技術による可変軸液浸レンズによって発生した集束磁場を示す。
【図２】
一実施形態による可変軸液浸レンズリソグラフィーシステムを示す。
【図３Ａ】
一実施形態によるシールドディスクを備えた液浸レンズを示す。
【図３Ｂ】
図３Ａのディスクを示す。
【図３Ｃ】
図３Ａの液浸レンズによって発生する磁場を示す。
【図３Ｄ】
図３Ａの偏向コイルによって発生する磁場を示す。
【図４Ａ】
一実施形態によるシールドコーンを備えた液浸レンズを示す。
【図４Ｂ】
図３Ａのコーンを示す。
【図４Ｃ】
図４Ａの液浸レンズによって発生する磁場を示す。
【図４Ｄ】
図４Ａの偏向コイルによって発生する磁場を示す。

Claims (29)

1. ターゲットを露光するための荷電粒子ビームリソグラフィーシステムであって、
   荷電粒子ビーム源と、
   前記荷電粒子ビーム源からのビームの伝播方向に同軸上かつ下流側に配置され、ビームをターゲットに向ける第１のレンズと、
   前記ビームと同軸上にかつ前記第１のレンズから下流側に配置された液浸レンズであって、前記ビームと同軸上に配置された偏向コイル；及び前記ビームと同軸上にかつ前記偏向コイルから下流側に配置された磁場シールド；を備えた液浸レンズと、及び
   前記液浸レンズから下流側のターゲットの支持体と、
   を備え、磁場シールドは前記偏向コイル及び前記支持体の中間に配置され、これにより、磁場シールドから下流の偏向コイルによって発生する磁場を制限する、システム。
2. 前記液浸レンズはさらに、前記ビームと同軸上でかつ前記第１のレンズの下流側に配置された第１の極片を備え、この第１の極片は、その少なくとも一部が前記偏向コイルの周囲に伸びる、請求項１に記載のシステム。
3. 前記磁場シールドを前記第１の極片に結合させる非磁性マウントをさらに備える、請求項２に記載のシステム。
4. 前記液浸レンズはさらに、前記第１の極片に同軸上に配置された励起コイルを備える、請求項２に記載のシステム。
5. 前記液浸レンズはさらに、前記励起コイルに同軸上に配置された第２の極片を備える、請求項４に記載のシステム。
6. 前記ビームに同軸上に配置された非磁性スペーサをさらに備え、前記スペーサは、前記第１の極片及び前記第２の極片の中間にある、請求項５に記載のシステム。
7. 前記第１の極片及び前記第２の極片は、間隔を空けて離れている、請求項５に記載のシステム。
8. 前記磁場シールドは、その上面が前記液浸レンズ内の集束磁場の等磁場面に少なくともほぼ平行になるように配置される、請求項１に記載のシステム。
9. 前記磁場シールドは、フェライトで作られている、請求項１に記載のシステム。
10. 前記磁場シールドは、前記ビームの通路のために中央開口を画成するディスクである、請求項１に記載のシステム。
11. 前記中央開口は半径ｒを有し、ターゲット上面上の約２ｒ上に配置されている、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記磁場シールドは、前記ビームの通路のための中央開口を画成するコーンである、請求項１に記載のシステム。
13. 前記中央開口は半径ｒを有し、前記コーンの前記中央開口はターゲットの上面から約２ｒの距離に配置されている、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記コーンは外側半径Ｒ及び高さＨを有し、前記高さＨは、その上面が前記液浸レンズ内の集束磁場の等磁場面に少なくともほぼ平行である、請求項１２に記載のシステム。
15. 前記磁場シールド及びターゲットの前記支持体の間に配置された検出器をさらに備える、請求項１に記載のシステム。。
16. 前記支持体は、非磁性で少なくとも部分的に電気的に絶縁性の材料で作られている、請求項１に記載のシステム。
17. 荷電粒子ビーム用としての液浸レンズアセンブリであって、
    前記ビームと同軸上に配置される偏向コイルと、
    前記偏向コイルと同軸上に配置される励起コイルと、
    前記励起コイルと同軸上に配置される第１の極片であって、その少なくとも一部が前記励起コイルの周囲に伸びる第１の極片と、
    前記偏向コイルからのビームの伝播について同軸上かつ下流側に配置される磁場シールドと、
    前記荷電粒子ビームのターゲットのための支持体であって、フェライトシールドからのビームの伝播について下流側の支持体と、
    を備え、前記磁場シールドは前記偏向コイル及び前記支持体の中間に配置され、これによって、偏向コイルによって発生する磁場を磁場シールドから下流側に放射するのを制限する、液浸レンズアセンブリ。
18. 前記第１の極片は、鉄で作られている、請求項１７に記載の液浸レンズアセンブリ。
19. 前記偏向コイルと同軸上に配置される第２の極片をさらに備え、前記第２の極片は少なくともその一部が前記偏向コイルの周囲に伸びる、請求項１７に記載の液浸レンズアセンブリ。
20. 前記第２の極片は、フェライトで作られている、請求項１９に記載の液浸レンズアセンブリ。
21. 前記磁場シールドは、その上面が前記励起コイルによって発生する等磁場面と少なくともほぼ平行である、請求項１７に記載の液浸レンズアセンブリ。
22. 前記磁場シールドは、フェライトで作られている、請求項１７に記載の液浸レンズアセンブリ。
23. 前記磁場シールド及び前記ターゲットの中間に配置された検出器をさらに備える、請求項１７に記載の液浸レンズアセンブリ。
24. 前記ターゲットの支持体は、非磁性で電気的に導電性の材料で作られている、請求項１７に記載の液浸レンズアセンブリ。
25. ターゲットを露光する方法であって、
    荷電粒子ビームを発生させるステップと、
    ターゲットに荷電粒子ビームを向けるステップと、
    ほぼ均一な磁場でターゲットを浸漬する第１の磁場を発生させるステップと、
    前記第１の磁場の磁軸を偏向させる第２の磁場を発生させるステップと、及び
    前記第２の磁場をターゲットを含む領域から少なくとも部分的にシールドするステップと、
    を含む方法。
26. 前記第２の磁場の等磁場面を配置するステップをさらに含み、前記シールドするステップは、磁場シールドをその上面が前記等磁場面に少なくともほぼ平行となるように取り付けるステップを含む、請求項２５に記載の方法。
27. 前記磁場シールドは、フェライトで作られている、請求項２６に記載の方法。
28. 前記シールドするステップは、平面状の境界を画成するステップを含む、請求項２５に記載の方法。
29. 前記シールドするステップは、円錐状の境界を画成するステップを含む、請求項２５に記載の方法

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