JP2010267962A - 結合電極を有するマルチビーム偏向器アレイ手段 - Google Patents

Abstract

【課題】荷電粒子ビームを使用する粒子ビーム露光装置用のマルチビーム偏向器アレイ手段を提供する。
【解決手段】マルチビーム偏向器アレイ手段は、膜領域と埋設されたＣＭＯＳ層とを備える全体的にプレート形状を有し、前記膜領域は、到来粒子ビームに向かって対向する第１側と第１側の反対側に設けられる第２側とを備え、前記粒子ビームから形成される対応するビーム要素が通過可能な各アパーチャから成るアパーチャアレイと、前記電極の少なくとも１つと関連する各アパーチャと前記ＣＭＯＳ層を介して制御される前記電極とから成る電極アレイと、を備える。前記電極が柱状であり、マルチビーム偏向器アレイ手段の本体から完全に独立して立設され、かつ前記電極が、ボンディング接続部によって、前記マルチビーム偏向器アレイ手段の本体の一方側に接続される。
【選択図】図２

Description

本発明は、荷電粒子ビームを使用する粒子ビーム露光装置用のマルチビーム偏向器アレイ手段に関する。なお、前記マルチビーム偏向器アレイ手段は、膜領域を有する、全体的にプレート形状を有する本体と、埋設されたＣＭＯＳ層とを備える。前記膜領域は、到来粒子ビームに対向する第１側と、第１側の反対側に配置される第２側とを備える。さらに、前記アレイ手段は、アパーチャアレイを備える。なお、各アパーチャにより前記粒子ビームから出射されて形成される、対応するビーム要素が透過することができる。また、前記アレイ手段は、電極アレイを備える。なお、各開口部は、少なくとも前記電極の１つと関連し、電極は、前記ＣＭＯＳ層を介して制御される。

そのような粒子ビーム露光装置では、粒子ビームが照明装置によって生成され、パターン定義（ＰＤ）手段を照らす。該ＰＤ手段は、目標面上に投影されるビームパターンを定義するアパーチャアレイを備える。

この種の粒子ビーム露光装置の応用範囲は、ナノスケールパターニング（つまり、ダイレクトイオンビーム材料加工または電子またはイオンビーム誘発型のエッチングおよび／または堆積による分野）からマスクレス粒子ビームリソグラフィの分野に及ぶ。

マスクレス粒子ビームリソグラフィでは、所望のパターンが基板表面上に定義される。この定義は、基板表面を放射線感受性レジストの層で覆い、所望の構造をレジスト上に露光し、最後に現像することによってなされる。現像されたレジストは、反応性エッチングなどのその後の構造処理のためにマスクとして使用される。

本願出願人／譲受人による特許文献１および特許文献２によって、マルチビームマスクレスリソグラフィの概念である―ＰＭＬ２（Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｍａｓｋ−Ｌｅｓｓ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ＃２の略である）と呼ばれる―が提示される。ここでは、ＰＤ装置が使用されるが、同装置は、リソグラフィ装置に使用され、多数のプレートが上へ上へと重ね合わせられる。該ＰＤ装置は、少なくとも２枚の異なったプレート、つまり、アパーチャプレートおよび偏向器アレイプレート、を備える。これらのプレートは、例えばケーシング内に、所定の距離を保ちながら一緒に設置される。

アパーチャプレートは、ＰＤ装置を透過するビームレットを定義するために使用される複数のアパーチャを備える。偏向器アレイプレートは、それぞれがアパーチャプレートのアパーチャに対応する複数の開口部を備え、選択されたビームレット（「ブランキングプレート」）を個別に判断して空白にするために使用される。各ブランキング開口部は、２つの偏向状態、つまり、第１状態（「スイッチオン」）および第２状態（「スイッチオフ」）、の間のブランキング信号によって制御されるビームレット偏向手段（つまり電極）を備える。第１状態では、電極は、開口部を通過する粒子が所望の光路に沿って進行することができる状態を仮定する。第２状態では、電極は、前記光路から離れた開口部を通って送信される粒子を、好ましくはリソグラフィ装置内のいくつかの吸収面に向かって、偏向する。

到来ビームによって課される熱負荷の大部分を吸収するという、もう１つの機能が、特定の「カバープレート」によって備えられてもよく、また、ビームの方向に沿って見たときの第１プレートとして配置されるアパーチャプレートに備えられてもよい。

好ましくは、各プレートは、構造が従来技術で知られる微細構造化技術によって形成された半導体（特に、シリコン）ウエハとして実現される。

偏向手段は、一組のビームブランキング電極を備える。なお、該組は、好ましくは、２つの電極から成る。本願出願人／譲受人による特許文献３では、最先端の電気めっき技術を使用した垂直成長によってブランキング開口部の周りに電極を形成することが提案される。

本願出願人／譲受人による特許文献４では、特に、複数のアパーチャを有する偏向器アレイプレート（「ブランキングプレート」）が開示される。なお、各アパーチャは、ブランキングプレートの一方側に形成される１つの凹部に関連する。各アパーチャは、少なくとも１つの電極に関連する。該電極は、アパーチャの周りの凹部に配置され、凹部が形成されるブランキングプレート側の表面を越えて突出することはない。その結果、ビーム切り替えのために通電する電極は、凹部の外部の静電界に大きな変化を全くもたらさない。該電極、該凹部、該アパーチャは、従来技術で公知のリソグラフィプロセスの適切な組み合わせによって、構造化されている。

特許文献５では、偏向器アレイ手段が各ビームレットに対して複数の静電偏向器電極を備える解決方法を開示される。対向電極は、対向電極アレイ手段を通して、偏向アレイ手段から独立して、電気的に対向電位に接続される。対向電位は、共通グランド電位または独立電位であってよい。前記解決方法の１つの実施例では、マルチアパーチャアレイを有するＣＭＯＳウエハ膜上の、電気めっきを施された１枚の電極を使い、第２のマルチアパーチャアレイを有するもう１枚の膜を配置して、同一の電位を有する対向電極をその上に保持する。

ＵＳ６，７６８，１２５ ＵＳ７，０８４，４１１ ＵＳ２００５／０２４２３０２ Ａ１ ＵＳ２００８／０２０３３１７ Ａ１ ＥＰ１ ９９３ １１８ Ａ２ ＧＢ２ ３８９ ４５４ Ａ ＵＳ７，２７６，７１４ ＵＳ２００８／０２８３７６７ Ａ１

本発明は、従来技術の解決方法を改善するためになされた。

この課題は、上記マルチビーム偏向器アレイ手段による本発明に従えば解決可能である。なお、該手段では、電極が柱状であり、マルチビーム偏向器アレイ手段の本体からしっかりと立設され、また該電極は、ボンディング接続部により、マルチビーム偏向器アレイ手段の本体の一方側に接続される。

本発明による解決方法では、隣接するアパーチャを漂遊磁界から遮断するので、アパーチャ間のクロストークを削減できる。「柱状の」という用語の意味は、電極がマルチビーム偏向器アレイ手段の本体に対して垂直に指向されて（偏向器アレイ手段の本体の下端部に結合されて）いるのということである。電極は、基本的には、柱（コラム）状である。一般的に言って、電極の下端は、本体に向かって指向される端部である。図１の構成では、粒子ビームが垂直方向に下向きに流れ、電極はマルチビーム偏向器アレイ手段の本体の第１側に固定されるが、電極の下端は、電極の構成に関して、文字通り下端である。その結果、電極の「上端」という用語は、到来ビームに向かって対向する電極の端部（図１では）、または該下端の反対側の電極の端部を意味する。

本発明の好ましい実施形態では、インジウムを使って、電極とマルチビーム偏向器アレイ手段の本体との間のボンディング接続部が実現される。インジウムの利点は、柔らかく可鍛性のあることと、半導体業界で頻繁に使用されることとである（ただし、この場合、製造機械でのベアリングのシーリングなど異なった目的で使用される）。インジウムによって、マルチビーム偏向器アレイ手段の電極と本体（そしてＣＭＯＳ−回路）との間に良好な導電接続が設けられ、かつ電極を簡単に搭載できるようになる。しかし、当業者に知られている様々な選択肢から１つの例を挙げるとすると、銅錫合金などその他の材料を用いることもできる。

好ましくは、電極はシリコンから形成される。

本発明の別の実施形態では、前記電極の最上部の面積―なお、ここでの「最上部」とは、マルチビーム偏向器アレイ手段の本体に向かって指向する電極の端部という意味である―は、ボンディング接続部の占有面積より大きい。換言すると、支持プレートの平面に対して平行な電極の断面積は、ボンディング接続部の占有面積より大きい。つまり、接続が完了した状態のボンディング材は、電極の最上部の全域を占めないので、電極と本体との間のスペースからボンディング材は漏れ出ることが防止される。

本発明のさらに別の実施形態では、突出部（または、ノーズ部）が前記電極の最上部領域の外側境界に設けられる。なお、突出部は、電極の最上部の残りの領域に対して上昇した領域である。ここでの「上昇した」とは、突出部の表面が電極の最上部の残りの領域よりも本体の表面に近いという意味である。例えて言うと、前記電極の最上部領域には、少なくとも１以上の突出部が設けられ、または電極の最上部面の他の部分に対して上昇した突出部の（連続）リング部によって包囲さえされ得る。

これらの突出部によって、マルチビーム偏向器アレイ手段を侵犯するビームレットを、ボンディング接続部の近くの領域から出現する可能性がある漂遊磁界から遮断されやすくなる。例えば、ボンディング接続部を包囲する絶縁層がビームレットからの漂遊粒子によって、帯電されるので、今度は、ビームレットに影響を与える可能性がある。さらに、突出部によって、近接するアパーチャ間のクロストークを減少させやすくなる。

上記実施形態の変形例として、突出部は、前記本体のそれぞれのアパーチャに近い電極の最上部の一部に制限される。

本実施形態のさらに変形例として、隔離被膜が突出部の最上部に加えられる。

この隔離被膜は、電極に対して対向する本体の側に加えられることも可能である。なお、隔離被膜は、突出部が本体に接触する場所に配置される。

有利には、隔離被膜は、前記マルチビーム偏向器アレイ手段の前記本体のそれぞれのアパーチャに対向する突出部の側から後退していることもある。従って、隔離被膜は本体のアパーチャに浸透するビームレットの漂遊粒子から部分的に遮断され、そのような粒子によって帯電されない。「後退する」という用語は、隔離被膜が突出部を有する電極の縁部から後ろに引っ張られるという意味である。

本発明の好ましい変形例では、電極は、自立型でかつ機械的に互いに独立することができる。つまり、膜などを接続するリガメントのような固定部が電極間に存在しないという意味であり、電極は、機械的に接続されていない。

本発明の適切な１つの観点では、支持プレートが前記膜領域から離れる電極の側に設けられ、該支持プレートは、前記電極と支持プレートを前記電極から分離する絶縁層とに接続され、前記支持プレートが前記膜領域の前記アパーチャに対応する開口部のアレイを備える。前記支持プレートによって、システムに対してさらなる安定がもたらされる。つまり、電極が自身の位置に固定され、ＣＭＯＳ層を有するマルチビーム偏向器アレイ手段の一部が高エネルギーの入射粒子から保護される。さらに、支持プレートによって、動作中に偏向電極によって生成される漂遊磁界を効果的に遮断することができる。支持プレートは、電極を介して、マルチビーム偏向器アレイ手段の本体に接続される。支持プレートとマルチビーム偏向器アレイ手段の本体との間には、正確な配列が必要である。絶縁層は、実質、電極と支持プレートとの間の電極の下端に設けられる。ここでの「下端」は、支持プレートに向かって指向する電極の端部を意味する。図１に示す構成では、粒子ビームは、下向きに垂直に指向されるが、「下端」は、到来粒子ビームに向かって指向される。好ましくは、絶縁層は、高抵抗層であり、その際、約１ＭΩの抵抗値を有し、電力を削減できるのが好ましい。

支持プレートの開口部の直径は、膜領域のアパーチャの直径以上である。

本発明のさらに他の実施形態では、支持プレートが本体の後続するアパーチャよりも小さい直径を有するアパーチャプレートの開口部を有するアパーチャプレート（遮断および安定化の理由に追加して）として機能する。

そのような構成では、好ましくは、支持プレートの開口部の壁の上部の直径が本体の壁の下部の直径および後続するアパーチャの直径よりも小さい。アパーチャプレートは、エネルギー荷電粒子の入射する広域ビームから、ビームレットを形成する。アパーチャプレートと支持プレートとを組み合わせれば、追加のプレートを１枚分節約してビーム形成を実施できるし、装置を小型化でる上、粒子ビーム露光装置内にマルチビーム偏向器アレイ手段を組み込むことを簡易化できる。これらは、数多く存在する応用例の１つの例に過ぎない。

本発明の直接的な実装としては、電極がマルチビーム偏向器アレイ手段の本体の第１側に設けられる。本発明の別の実施形態では、電極がマルチビーム偏向器アレイ手段の本体の第２側に設けられる。

以下、本発明を概略的に示す図面を参照しながら詳細に説明する。
従来技術による粒子ビーム露光装置を長手方向で見た場合の概略全体図である。なお、本装置は、本発明にも適切である。 本発明によるマルチビーム偏向器アレイ手段の詳細を示す断面図である。 膜領域を有するマルチビーム偏向器アレイ手段の本体全体を示す簡易断面図である。 支持プレートを有する本発明の別の実施形態の断面図である。 本体と支持プレートとが分離した場合の、マルチビーム偏向器アレイ手段に対するアパーチャプレートとして機能する、変形支持プレートを有する本発明のさら別の実装を示す断面図である。 本体と支持プレートとがボンディング接続部によって接続された場合の図５の設定を示す図である。 本発明の別の実施形態の断面図である。 本発明の別の実施形態を断面図形式で示す図である。 Ａ−Ａ線に沿って図８の実施形態を示す平面図である。 Ｂ−Ｂ線に沿って図８の実施形態を示す平面図である。

以下に記載される本発明の好ましい実施形態は、特許文献１（＝特許文献６）に開示される、本譲受人／出願人のパターン定義（ＰＤ）システムを有し、かつ大型の縮小投影システムを有するＰＭＬ２型粒子ビーム露光装置を発展させたものである。以下では、まず、本装置の技術的背景を本発明に関係する限り説明し、その後、本発明を詳細に説明する。

なお、本発明は、以下の実施形態、または、本発明の適応可能性の１つを示すに過ぎないＰＤシステムのある特定のレイアウトに制限されるものではない。つまり、本発明は、投影ステージを有する粒子ビームを使用する、その他のタイプの処理システムにも適応する。

マスクレス荷電粒子ビーム処理装置
図１は、従来技術から既知ではあるが本発明にとって適切に具体化できるマスクレス粒子ビーム処理装置ＰＭＬ２の概略全体図を示す。構成要素は正確な大きさを表しているわけではなく、特に、粒子ビームｌｂ、ｐｂの水平方向の幅は、誇張されている。以下には、本発明を開示するために必要な詳細のみを記載する。詳しくは、特許文献１および特許文献７を参照されたい。

リソグラフィ装置１０１は、主な構成要素（図１の例では下方向に向かって垂直に沿うリソグラフィビームｌｂ、ｐｂの方向に対応する）として、照明装置１０２と、ＰＤシステム１３８と、投影システム１０４と、ウエハステージ１１４によって保持および位置決めされる基板１１３を有するターゲットステーション１０５と、と備える。装置全体は、真空のハウジング（図示せず）内に高真空度を保って設置されるので、同装置の光軸ｃｘに沿うビーム１ｂ、ｐｂが邪魔されずに伝播できる。光学システム（照明装置１０２および投影システム１０４）は、参照符号１０６によって象徴的に描かれる静電レンズまたは電磁レンズを使用して実現される。

照明装置１０２は、例えば、電子銃１０７、抽出システム１０８、コンデンサレンズシステム１０９を備え、一般的なブランキング偏向器１０９ａを備えてもよい。しかし、一般的には、電子の代わりに、その他の帯電した粒子も使用できる。電子以外には、例えば、水素イオンや重イオン、または荷電原子クラスタ、または荷電分子でもよい。本開示における意味では、「重イオン」は、Ｃよりも重い元素、例えば、Ｏ、Ｎ、または希ガスＮｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅのイオンを指す。

コンデンサレンズシステム１０９によって、照明装置１０２から出射される粒子は、リソグラフィビームｌｂとして作用する広域の実質的にテレセントリック粒子ビームに形成される。リソグラフィビームｌｂは、その後、リソグラフィビームｌｂの光路の特定の位置に保持されるＰＤシステム１３８を照射する。ＰＤシステム１３８は、複数の開口部および／またはアパーチャ１３０（規則的なアレイに設けられる）を有する多数のプレートを備える。該開口部および／またはアパーチャ１３０によって、基板１１３上に投影されるビームパターンが定義される。

いくつかのアパーチャおよび／または開口部は、「スイッチオン」または「開く」となるが、これは、入射ビームに対して透明になるという意味である。つまり、該開口部によって、透過するビーム（ビームレット）の一部がターゲットに到達できるという意味である。その他のアパーチャおよび／または開口部は、「スイッチオフ」または「閉じる」となるが、これは、対応するビームレットがターゲットに到達できない、という意味である（たとえＰＤシステムから出発して投影システム１０４のある部分を進行したとしても）。つまり、これらの「スイッチオフされた」アパーチャおよび／または開口部は、事実上、ターゲットから見ればビームに対して非透明（不透明）である。

その結果、リソグラフィビームｌｂは、ＰＤシステム１３８から現れるパターン化されたビームｐｂになる。スイッチオンされたアパーチャおよび／または開口部（リソグラフィビームｌｂに対して透明であるＰＤシステム１３８の唯一の部分）のパターンは、基板１１３上に露光されるパターンに従って選択される。なお、ビームレットの「スイッチを入れる／切る」は、通常、ＰＤシステム１３８内の１枚のプレートに設けられる適切な種類のブランキング手段によって実現される。また、「スイッチオフされた」ビームレットは、（非常に小さい角度で）光路から偏向するのでターゲットには到達しないが、例えば、吸収プレート１１０によって、リソグラフィ装置内のどこかに吸収されるだけである。ビーム偏向角度は、図１では、大きく誇張されているが、通常、非常に小さい角度であって、典型的には、１０００分の０．２〜２ラジアンである。

図１では、パターン化されたビームｐｂの５つのビームレットのみを、実際には数多く存在するビームレットの代表として示す。ビームレットの１つをスイッチオフし、かつ吸収プレート１１０にて吸収させる。その一方、その他の４つのビームレットを基板１１３に指向させ、各アパーチャ１３０の像を形成する。

図１に示す実施形態において、投影システム１０４は、多数の、連続する粒子光学投影ステージから成る。なお、同システムは、静電レンズまたは電磁レンズ及びその他の偏向手段から成る。これらのレンズおよび手段は、象徴的に示すだけである。なぜなら、その応用は従来技術より既知であるからである。投影システム１０４では、交差部ｃ１、ｃ２を通して結像が縮小される。両ステージでの縮小率は、全体的に数百倍の縮小、例えば、２００倍、になるように選ばれる（図１は正確な縮尺ではない）。この倍率での縮小は、ＰＤ装置の縮小化に関する問題を緩和するために、特に、リソグラフィ設定に対して適切である。

投影システム１０４全体において、色収差および幾何収差に関して、レンズおよび／または偏向手段を大きく補うために様々な工夫を設ける。全体的に像を横方向に、つまり、光軸ｃｘに垂直方向に沿って、シフトさせる手段として、偏向手段１１１、１１２が投影システム１０４に備えられる。該偏向手段は、例えば、多極電極システムとして実現されるが、本システムは、第１偏向手段１１１の場合は、図１に示すように、交差部の付近に位置決めされ、また、図１の第２ステージの偏向手段１１２の場合は、各プロジェクタの最後のレンズの後ろに位置決めされる。本装置では、多極電極は、ステージの動きに対して像をシフトさせるための、および位置決めシステムと共に、結像システムを修正するための偏向手段として使用される。偏向手段１１１、１１２は、ＰＤシステム１０３の偏向アレイ手段と混同してはならない。後者は、パターン化されたビームｐｂの「オン」または「オフ」の選択されたビームレットを切り替えるために使用され、前者は、粒子ビームを、全体として、扱うだけである。

適切には、基板１１３が入射ビームｐｂの下で移動する、走査ストライプ露光方法が利用される。なお、基板１１３の異なる部分は、別々にパターン化されているので、「スイッチオンされた」アパーチャの数は、パターン化されたビームの下で基板が移動するときに変化する。同時に、電流―つまり、吸収プレート１１０の後、リソグラフィ装置１０１の光学コラムを横切る粒子―は、大きく変化する可能性がある。

１つの典型的な実装において、基板１１３上のＰＤシステム１３８内のアパーチャアレイの像のサイズは、８０平方マイクロメータである。基板１１３は、パターン化されたビームの下を３ミリ／秒の速度で移動する。従って、「恐らく」異なったパターンを有するであろう、完全に新しい領域に、ほぼ３０ミリ秒毎に到達する。偏向手段のサイクル時間は、約５マイクロ秒である。その結果、アパーチャの偏向状態は、マイクロ秒単位で変化する可能性がある（例えば、「スイッチオン」状態から「スイッチオフ」状態まで）。その一方、ウエハ上のパターンは、ミリ秒単位で変化する。リソグラフィ装置１０１の光学部品は、電流変化―光学コラムを交差する粒子の数の変化―に対応する必要がある。

図２は、マルチビーム偏向器アレイ手段２０３の図式的な詳細断面図を示し、本発明の基本的な概念を示す。図４〜８には、さらに発展した本発明のその他の実施形態を示す。なお、分かりやすくするため、ここでは、関連する電極２２２、２２３を有する、多数のアパーチャ２３０のうち１つだけを示す。厳密に言えば、図２は、マルチビーム偏向器アレイ手段２０３の本体２００の膜領域の部分図を示すが、同図では、アパーチャ２３０が前記膜領域に配置された状態である。

図３は、多数のアパーチャおよび関連する電極を有する膜領域３３１を含むマルチビーム偏向器アレイ手段３０３の本体３００の簡略化した概略図を示す。図３は、正確な縮尺ではなく、さらに、アパーチャの数は、分かりやすくするため、３つだけである。

マルチビーム偏向器アレイ手段３０３の本体３００は、約３００μｍ厚さを有するウエハを備える。好ましくは、該ウエハは、「ＣＭＯＳ」ウエハであり、ここで、「ＣＭＯＳ」という用語の意味は、シリコンを大半の材料とし、かつシリコンウエハの一方側の付近の表面下に回路層を備えるものである。分かりやすくするため、図３では、回路層は図示しない。マルチビーム偏向器アレイ手段３０３の本体３００の上部が、到来粒子ビームに対向する第１側ＦＳであり、その反対側が第２側ＳＳである。しかし、第２側ＳＳが到来粒子ビームに向かって指向するようにマルチビーム偏向器アレイ手段３０３を反対に設けることも可能である。

本体３００は、その内側領域（ここでの「内側」とは、本体を形成するウエハの境界からオフセットしたという意味である）において膜領域３３１を備える。なお、該領域３３１は、適切な処理によって薄くされる。この膜領域３３１において、ウエハの厚さは、通常、約５０μｍである。つまり、本発明によるマルチビーム偏向器アレイ手段３０３は、通常、厚さ約５０μｍの膜領域を囲む「フレーム」３３２（厚さ３００μｍ）を備える。

実際の実装において、膜領域３３１の横方向の幅は、各フレーム３３２横方向の幅よりも際立って大きい。

以下では、「マルチビーム偏向器アレイ手段」という用語は、常に、本体の膜領域を意味する。なぜなら、図４、６では、マルチビーム偏向器アレイ手段の前記部分の部分図を全て示すからである。

図２に戻って、マルチビーム偏向器アレイ手段２０３は、少なくとも１以上の回路層２１６を有する「ＣＭＯＳ」−ウエハから製造される。回路層２１６は、接触層と保護層とによって覆われる。ここでの「回路（ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）」という用語は、多数の固有の層を含み、例えば、４〜１６層以上であるが、分かりやすくするため、全ての層が同図に示されているわけではない。図２でのマルチビーム偏向器アレイ手段２０３の本体２００の上側は、到来粒子ビームに向かって対向する第１側ＦＳであり、その反対側は、第２側ＳＳである。

図２のマルチビーム偏向器アレイ手段２０３のアパーチャ２３０は、膜領域内に配置される。アパーチャの直径は、例えば、約７μｍである。２つの金属パッド２１７、２１８は、各アパーチャ２３０に隣接して配置される。これらのパッド２１７、２１８は、バイア・コンタクト２１９と共に、回路層２１６に接続する。金属パッド２１７、２１８の下には、パッド２１７、２１８をウエハから電気的に切り離すために、絶縁層２２０が加えられる。絶縁材としては、例えば、酸化シリコンが例示される。

ウエハの第１側ＦＳは、下地層として機能する金属層２２１によって覆われる。下地層は、アパーチャ２３０内まで延び、アパーチャ２３０の垂直壁の一部を覆う。金属層を加える際は、例えば、電気めっきやスパッタリングなどよく知られた方法を使用する。

金属パッド２１７、２１８上には、２つのシリコン製の電極２２２、２２３が設けられる（１つの金属パッド（２１７または２１８）上に、電極が１つずつ）。この配置は、電極２２２、２２３を本体に結合することによって達成される。この結合は、インジウム結合２１５によってなされる。しかしながら、その他の結合方法も当業者には知られており、またその他の材料、例えば、銅錫合金、も使用可能である。ボンディング接続部が、電極２２２、２２３をその位置に保持する唯一の手段である。電極２２２、２２３は、自立型であり、互いに機械的に独立している。つまり、リガメントや接続膜のようなものは設けられない。上記のように、図２の実施形態は、本発明の基本的な原理を説明するためのものであり、数多く存在する適切な実施形態の１つである。その他の実現可能な実施形態では、特に産業上製造されるものに関しては、電極用の機械的支持体が、以下に詳細に説明するように、支持プレートなどの形態で提供されてもよい。

電極２２２、２２３のうち１つは、グランド電位に接続されるグランド電極２２３として使用され、もう１つの電極は、偏向またはブランキング電極２２２として使用される。本開示における「グランド電位」という用語は、個別のビームレット偏向器に関連する電極のための共通基準電位として使用される電位を意味する。このグランド電位は、通常、リソグラフィ装置のその他の電気的システムまたはパターン定義装置のその他の応用領域のグランド電位と同じであるが、異なる場合もある。

「柱状の」電極２２２、２２３によって生成される電界は、電極２２２、２２３間の領域に限定されるわけではなく、近傍のアパーチャにも影響を与える。この効果を減少させるため、例えば、本出願人／譲受人による特許文献８に開示される所謂対向電極を使って、クロストークを適切に遮断することが必要である。その他の可能性としては、プレートを設けることであるが、該プレートは、（電極２２２、２２３が到来粒子ビーム（またはビームレット）に向かって対向する第１側ＦＳに位置する場合）上流側に設けられ、または（電極２２２、２２３が第２側ＳＳに設けられる場合）下流側に設けられ、近傍のアパーチャ２３０間の空間に延存する遮断構造を備える。こうすれば、アパーチャ２３０およびそのそれぞれの電極２２２、２２３が互いに遮断され、かつクロストークが抑制される。

図２に示す設定を形成するための可能な方法は以下の通りである。半導体業界で共通して適応される技術を使って、電極２２２、２２３をＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｓｏｌａｔｏｒ）−ウエハから製造する。電極を有するウエハが、ボンディング接続部を経由して、マルチビーム偏向器アレイ手段の本体２００に接続されれば、電極を有するＳＯＩ−ウエハの大半は、エッチングや研削などの技術を使って取り除かれる。その結果、図２に示すような設定が完成する。なお、電極２２２、２２３は、自立型でかつ機械的に独立している。

図４は、本発明によるマルチビーム偏向器アレイ手段４０３の別の実施形態を示す。マルチビーム偏向器アレイ手段４０３は、ここでも、複数のアパーチャを有する膜領域を含む本体４００を備える。なお分かりやすくするために、図４では、アパーチャ４３０が１つだけ示される。各アパーチャ４３０は、例えば、インジウム結合４１５を使って、ボンディング接続部によってウエハに接続される、２つの電極４２２、４２３に関連付けされる。

本実施形態は、さらに、マルチビーム偏向器アレイ手段４０３の本体４００に平行な、電極４２２、４２３上に設けられる支持プレート４２４を備える。シリコンで構成される支持プレート４２４は、本体４００の膜領域のアパーチャ４３０に対応する開口部４２５を含む。支持プレート４２４は、機械的に電極４２２、４２３を支持する。電極４２２、４２３は、支持プレート４２４に接続される。

支持プレート４２４内の開口部４２５は、通常、アパーチャ４３０より若干、直径が大きい。つまり、アパーチャ４３０の直径は約７μｍであり、開口部４２５の直径は、７μｍ以上である。開口部４２５の壁は、図４に示す実施形態において、垂直である。支持プレート４２４と電極４２２、４２３との間には、絶縁層４２６（例えば、３００ｎｍの酸化物）を、支持プレート４２４を電極４２２、４２３から電気的に切り離すために、設けられる。

支持プレート４２４の開口部４２５は、プレートを電極４２２、４２３に固定する前に加工してもよく、またはプレートを電極に結合した後でエッチングしてもよい。マルチビーム偏向器アレイ手段４０３において、支持プレート４２４の開口部４２５とその対応するアパーチャ４３０とをうまく適合させるために、マルチビーム偏向器アレイ手段の本体の線列マークを使用できる。図３には、そのような線列マーク３３３、３３３’、３３４、３３４’を示す。なお、上部の２つの線列マーク３３３、３３４は、マルチビーム偏向器アレイ手段３０３の第１側ＦＳに設けられ、その対応する下部の線列マーク３３３’、３３４’は、第２側ＳＳに設けられる。

１つの可能な実施形態では、電極４２２、４２３と支持プレート４２４とが半導体分野においてよく知られる方法を使って、１つの単独のウエハから製造されることも可能である。例えば、ＳＯＩ−ウエハを用いることが可能であり、トレンチとアパーチャとが求められるプロファイルに従って加工される。

ＰＤシステムにおいて図４に示す設定を使用する場合、アパーチャプレートは、本発明によるマルチビーム偏向器アレイ手段の前（粒子ビームの方向から見て「の前」）に配置される必要があるが、これは、入射してくる広域な荷電粒子ビームからビームレット形状を形成するためである。ただし、図５、６、７の場合のように、アパーチャプレートの役割と支持プレートの役割とを１枚のプレートに組み合わせることができる。

図５、６には、マルチビーム偏向器アレイ手段を製造する行程において、連続する２つの状況における、本発明の別の実施形態を示す。つまり、マルチビーム偏向器アレイ手段の本体５００、６００と、結合前（図５）、結合後（図６）の支持／アパーチャプレートである。

図５、６の実施形態において、支持プレート５２４、６２４は、入射してくるエネルギー荷電粒子ビームからビームレットを定義するアパーチャプレートとしても機能する。従って、支持プレート５２４、６２４の開口部５２５、６２５の直径は、マルチビーム偏向器アレイ手段の本体内のアパーチャ５３０、６３０の直径より小さい。よって、入射してくる粒子ビームは、支持／アパーチャプレート５２４、６２４で、ビームレットに分離され、マルチビーム偏向器アレイ手段の本体に接触することなく、開口部５２５、６２５とアパーチャ５３０、６３０とに広がる。

支持プレート５２４、６２４内の開口部の壁は、図５、６の実施形態においては、カスケード化される。上部５２６、６２６（つまり、到来ビームに向かって指向する部分）の直径（例えば、約３，７５μｍ）は、壁の下部５２７、６２７のそれよりも小さい。こうすることによって、マルチビーム偏向器アレイ手段５０３、６０３に広がるビームレットの直径は、後続の開口部／アパーチャの直径よりも小さくなる。従って、ビームレットのエネルギー粒子が後続の構造にダメージを加えることがない。当然、図５、６のカスケード構造は、１つの可能な変形例であって、本発明を制限する意図はない。

図５は、マルチビーム偏向器アレイ手段の本体５００と支持プレート５２４（それぞれ支持／アパーチャプレート）がまだ互いに切り離された状態を示す。本体５００と支持プレート５２４との間のボンディング接続部の前に、インジウムの隆起部５１５’、５１５”が本体５００および電極５２２、５２３の上の金属パッド５１７、５１８上に設けられる。

隆起部５１５’、５１５”は、本体５００と支持プレート５２４との全面にボンディング材を堆積させて、隆起部５１５’、５１５”を配置させる場所以外全ての場所から該材料を取り除くことによって、製作することができる。ボンディング隆起部５１５’、５１５”を加えるその他の方法はすでに確立されており、当業者によって実施されている。

図５に示す支持プレート５２４は、慣習的なＳＯＩ−ウエハから製造できる。トレンチは、酸化層になるまで、シリコンにエッチングするが、その理由は、互いに絶縁状態である電極５２３、５２２を製作するためである。開口部５２５は、同じ方法を使って製作できる。原理的には、エッチング技術を使って支持プレート５２４を取り除けば、図２に示す設定に到達可能であると思われるが、図４（図５、６）に示す設定の方が、電極に対して機械的なサポートが強化されているという点から、好ましい。

支持プレート５２４と本体５００とは、図５の垂直矢印の方向に移動させることによって、互いに接続される。その結果の設定が図６に示されるものである。

ボンディング接続部は、低圧および低温（前処理されたプレートおよび構造の熱的安定性に基づいて、好ましくは３００°Ｃ未満）で達成される必要があるが、これは、本体６００内および上の構造と支持プレート６２４とを保護するためである。インジウムの隆起部５１５’、５１５”を互いに接続することによって、インジウム結合６１５が達成される。その結果、本体６００と電極６２２、６２３とが機械的および導通的に接続される。

電極６２２、６２３の形状は、図２および図４の電極の形状から若干異なる。図６では、電極６２２、６２３は、アパーチャ６３０に隣接する側の下端に、突出部６３５（「ノーズ」とも称される）を備える。本明細書での「下端」という用語は、図６の構成に関連して理解されたいが、支持プレート６２４からマルチビーム偏向器アレイ手段６０３の本体６００に向かって指向する電極６２２、６２３の端部を意味する。

突出部６３５は、本体６００に非常に近接しているが、電極と本体との間には隙間が存在する。

突出部６３５は、本装置を侵犯するビームレットを漂遊磁界から遮断する追加的な役割を担う。金属パッド６１７、６１８と本体６００との間の絶縁層６２０は、一般的には、明確には既定されない表面電位を有し、本装置を侵犯する荷電粒子のビームレットから、漂遊粒子によって帯電される―この静電障害または電荷は、電極６２２、６２３の正しい機能に簡単に影響を及ぼす。従って、ビームレットを絶縁層６２０から遮断するための突出部６３５が設けられる。なお、突出部を余りに金属層６２１に近づけないように注意が必要である。近づけ過ぎると、短絡または漏れ電流が発生するからである。

図７には、図６に似た設定が示される。しかし、図７では、隔離被膜７３６を電極７２２、７２３に加える。つまり、本体７００に指向される側上に加える。支持プレート７２４と本体７００との間のボンディング接続が達成されると、隔離被膜７３６が本体７００の金属層７２１の上にしっかりと鎮座するまで２つの部分を一体化させる。従って、本装置の開口部７２５（支持プレート７２４内）とアパーチャ７３０（本体７００内）とを侵犯するビームレットを遮断する役割と同等の役割が実現される。その一方、同時に、結合の後、電極と本体との間に電気的短絡が発生しないことが保証される。

原理的には、隔離被膜７３６を本体７００に加えてもよい。この場合、ボンディング接続部は、前述の段落に説明したように達成される。つまり、電極７２２、７２３自体は、隔離被膜７６３を備えないが、本体７００上に加えられる隔離被膜７３６に鎮座する。

隔離被膜７３６は、アパーチャ７３０およびそれぞれアパーチャ７３０に対向する電極７２３、７２３の側から後退している。これは、漂遊粒子によって帯電される隔離被膜７３６を侵犯するビームレットから保護するためである。

本発明のさらに別の実施形態が図８に示される。ここでは、１つのブランキング電極８２２だけをボンディング接続部８１５を介して本体８００に接続する。このブランキング電極８２２の突出部８３５は、ブランキング電極８２２の下端の周囲全体に渡って延びる。なお、ここでも「下端」は、マルチビーム偏向器アレイ手段８０３の本体８００に向かって指向する電極の端部を意味する。第２電極８２３は、グランド電極を担い、支持プレート８２４（図８では、接続部は図示せず（図１０参照））を介してグランド電位に接続される。その結果、電極の位置では、ボンディング接続部によって、本体８００とその回路群８１６とに接続される必要がなくなる。

典型的には、全てのグランド電極は、例えば、電極の近傍のボンディング要素によって、偏向電極をローカルなＣＭＯＳグランド電位（例えば、フリップフロップによって）に切り替えるＣＭＯＳ要素に接続される。そのような接続の例が図１０（オフセットボンディング接続部１０３７。また図１０の下部も参照されたい）に示される。これによって、所望しない「グラウンド・バウンス」―つまり、ＣＭＯＳ動作中のグラウンド信号に対する電気ノイズ―が、グランド電極と偏向電極とに同じように影響を与える。従って、ビームがスイッチオンされる（グラウンド・バウンスにおいても、両電極が同じ電位）状態で、わずかな偏向によって角度誤差が生じない。

支持プレート８２４の開口部８２５の側面の垂直形状は、図５、６、７とは違って、垂直である。

図９、１０は、図８のＡ−Ａ線（図９）およびＢ−Ｂ線（図１０）に沿った、図８の設定の断面図を示す。

なお、分かりやすくするために、図２〜８の比率は、正確な縮尺ではないことに留意願いたい。図９、１０は、もう少し現実に近い比率を示す。従って、図９、１０は、図８の断面図を示すが、図８と同じ比率および対応関係を示すわけではない。

図９は、マルチビーム偏向器アレイ手段９０３の本体９００の断片のアパーチャ９３０に隣接して設けられる複数の組の電極９２２、９２３を示す。見やすいように、アパーチャ９３０には、小さい線のパターンが付される。これより分かるように、アパーチャ９３０は、本体９００を通って延伸し、実際は、透明である。

本発明の特徴は、１組の電極によって説明されるが、この情報は、図９のその他の組全てに対しても有効である。図９では、ブランキング電極９２２がそれ自体で自立する柱として製造されたが、その一方、グランド電極９２３はむしろリガメントとして製造されたことが示される。

図１０の断面図では、マルチビーム偏向器アレイ手段１００３を、ボンディング接続部１０１５のレベル上で、細かく分析できる。図から分かるように、このレベルにおいては、ブランキング電極は、電極の外部境界上に形成される突出部１０３５だけを示す。突出部１０３５の内部には、ボンディング接続部１０１５が設けられる。ボンディング接続部１０１５は、絶縁層１０２０によって包囲される金属パッド（図１０では図示せず）上に設けられる。ここでも、アパーチャ１０３０は、小さな線のパターンが付される。

図１０には、グランド電極１０２３とグランド電位の接続とをさらに示す。その手段のために、オフセットボンディング接続部１０３６が、電極の組１０２２、１０２３と開口部１０３０との間に設けられる。そのようなオフセットボンディング接続部１０３７の十分な数が、それぞれの電極１０２２、１０２３の組からあまり遠く離れていない位置に設けられる。これは、電位が本体１０００の表面に渡って変化する可能性があり、その結果、システムの誤作動が発生する恐れがあるからである。

２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００ 本体
１０１ リソグラフィ装置
１０２ 照明装置
２０３、４０３、８０３、９０３、１００３ マルチビーム偏向器アレイ手段
１０４ 投影システム
１０５ ターゲットステーション
１０６ 静電レンズまたは電磁レンズ
１０７ 電子銃
１０８ 抽出システム
１０９ コンデンサレンズシステム
１０９ａ 一般的なブランキング偏向器
１１０ 吸収プレート
１１１ 第１偏向手段
１１２ 第２偏向手段
１１３ 基板
１１４ ウエハステージ
２１５、４１５、８１５、１０１５ インジウム結合
５１５’、５１５” 隆起部
２１６、８１６ 回路層
２１７、２１８、５１７、５１８、６１７、６１８ 金属パッド
２１９ バイア・コンタクト
２２０、１０２０ 絶縁層
２２１、７２１ 金属層
２２２、４２２、５２２、６２２、７２２、８２２、９２２、１０２２ ブランキング電極
２２３、４２３、５２３、６２３、７２３、８２３、９２３、１０２３ グランド電極
４２４、５２４、６２４、７２４、８２４ 支持プレート
４２５、５２５、６２５、７２５、８２５ 開口部
３２６ 絶縁層
４２６ 上部
５２７、６２７ 下部
１３０、２３０、４３０、５３０、６３０、９３０、１０３０ アパーチャ
３３１ 膜領域
３３２ フレーム
３３３、３３４ 上部線列マーク
３３３’、３３４’ 下部線列マーク
６３５、８３５、１０３５ 突出部
７３６ 隔離被膜
１０３７ オフセットボンディング接続部
１３８ パターン定義（ＰＤ）システム
ｃ１、ｃ２ 交差部
ｃｘ 光軸
ＦＳ 第１側
ＳＳ 第２側
ｌｂ リソグラフィビーム
ｐｂ パターン化されたビーム

Claims (16)

1. 前記マルチビーム偏向器アレイ手段が膜領域と埋設されたＣＭＯＳ層とを有する全体的にプレート形状を有する本体を備えることを特徴とする荷電粒子ビームを使用する粒子ビーム露光装置用のマルチビーム偏向器アレイ手段であって、前記膜領域が、
   到来粒子ビームに向かって対向する第１側および第１側の反対側に設けられる第２側と、
   前記粒子ビームから形成される対応するビーム要素が通過可能な各アパーチャから成るアパーチャアレイと、
   前記電極の少なくとも１つと関連する各アパーチャと前記ＣＭＯＳ層を介して制御される前記電極とから成る電極アレイと、を備える、マルチビーム偏向器アレイ手段であって、
   前記電極が柱状であり、マルチビーム偏向器アレイ手段の本体から完全に独立して立設され、かつ前記電極が、ボンディング接続部によって、前記マルチビーム偏向器アレイ手段の本体の一方側に接続されていることを特徴とするマルチビーム偏向器アレイ手段。
2. 請求項１に記載のマルチビーム偏向器アレイ手段であって、インジウムを使って前記電極と前記マルチビーム偏向器アレイ手段の間のボンディング接続部が実現されることを特徴とするマルチビーム偏向器アレイ手段。
3. 請求項１または２に記載のマルチビーム偏向器アレイ手段であって、前記電極は、シリコンから形成されることを特徴とするマルチビーム偏向器アレイ手段。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のマルチビーム偏向器アレイ手段であって、前記電極の最上部面積は、ボンディング接続部によって使用される面積より大きいことを特徴とし、なお、最上部とは、本体に向けて指向される電極の端部を意味するマルチビーム偏向器アレイ手段。
5. 請求項４に記載のマルチビーム偏向器アレイ手段であって、突出部が前記電極の最上部領域の外側境界に存在し、前記突出部は、残りの電極の最上部領域に対して、上昇された領域であることを特徴とするマルチビーム偏向器アレイ手段。
6. 請求項５に記載のマルチビーム偏向器アレイ手段であって、前記突出部は、前記本体のそれぞれのアパーチャに近い電極の最上部の一部に制限されることを特徴とするマルチビーム偏向器アレイ手段。
7. 請求項５または６に記載のマルチビーム偏向器アレイ手段であって、隔離被膜が突出部の最上部に加えられることを特徴とするマルチビーム偏向器アレイ手段。
8. 請求項５〜７いずれか一項に記載のマルチビーム偏向器アレイ手段であって、隔離被膜が前記電極に対向する前記本体の側に加えられ、前記隔離被膜が突出部が本体に接触する場所に位置することを特徴とするマルチビーム偏向器アレイ手段。
9. 請求項７または８に記載のマルチビーム偏向器アレイ手段であって、前記隔離被膜が前記マルチビーム偏向器アレイ手段の前記本体のそれぞれのアパーチャに対向する突出部の側から後退していることを特徴とするマルチビーム偏向器アレイ手段。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載のマルチビーム偏向器アレイ手段であって、前記電極は、自立型でありかつ機械的に互いに独立していることを特徴とするマルチビーム偏向器アレイ手段。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載のマルチビーム偏向器アレイ手段であって、支持プレートが前記膜領域から離れる電極の側に設けられ、前記支持プレートが前記電極と支持プレートを前記電極から分離する絶縁層とに接続され、前記支持プレートが前記膜領域の前記アパーチャに対応する開口部のアレイを備えることを特徴とするマルチビーム偏向器アレイ手段。
12. 請求項１１に記載のマルチビーム偏向器アレイ手段であって、前記支持プレートの前記開口部の直径が前記膜領域の前記アパーチャの直径以上であることを特徴とするマルチビーム偏向器アレイ手段。
13. 請求項１１または１２に記載のマルチビーム偏向器アレイ手段であって、前記支持プレートが前記本体の後続するアパーチャよりも小さい直径を有するアパーチャプレートの前記開口部を有するアパーチャプレートとして機能することを特徴とするマルチビーム偏向器アレイ手段。
14. 請求項１１〜１３いずれか一項に記載のマルチビーム偏向器アレイ手段であって、支持プレートの開口部の壁の上部の直径は、前記本体の壁の下部の直径と後続するアパーチャの直径より小さいことを特徴とするマルチビーム偏向器アレイ手段。
15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載のマルチビーム偏向器アレイ手段であって、前記電極が前記マルチビーム偏向器アレイ手段の前記本体の前記第１側に設けられることを特徴とするマルチビーム偏向器アレイ手段。
16. 請求項１〜１４いずれか一項に記載のマルチビーム偏向器アレイ手段であって、前記電極が前記マルチビーム偏向器アレイ手段の前記本体の前記第２側に設けられることを特徴とするマルチビーム偏向器アレイ手段。

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