JP2016510165A - 電極冷却装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、リソグラフィシステム10などのターゲット処理マシンの斜視図を概略的に示している。かかるリソグラフィシステム10は、半導体ターゲット31のリソグラフィ処理(例えばレジストで被覆された半導体基板上への構造物の作製)のために構成されている。リソグラフィシステム10は、(下方側に)投影コラム46を収容するための真空チャンバ30と、(上方側に、即ち、真空チャンバ30の上方に位置された)電子装置22を収容するためのキャビネット12とを備えている。
図2は、ターゲット処理システム10の真空チャンバ30の正面図を示している。荷電粒子ビーム発生器を有している投影コラム46は、真空チャンバ30の内側のキャリアフレーム42に収容されている。荷電粒子ビーム発生器50は、荷電粒子リソグラフィシステム10の真空チャンバ30の内部のキャリアフレーム42に挿入可能であり、そこから除去可能であるビーム発生器モジュールとして形成されている。キャリアケーシング41およびキャリアフレーム42は、懸架ベース43に連結された懸架部材44(例えば板ばね)により支持ケーシング40内に可動的に懸架され、この懸架ベース43は、次いで複数の剛性ではあるが側方にヒンジ動作可能な懸架ロッド45によりキャリアケーシング41に可動的に相互連結されている。
図3は、一実施形態によるビーム発生器モジュール50の概略断面図を示している。この断面図は、軸方向−径方向面、即ち、軸方向Zおよび径方向Rに広がる面内で規定されている。
図4は、一実施形態によるコリメータ電極積層体70の斜視図を示している。この実施形態は、軸方向Zへと光軸Aに沿って伝播する電子ビーム54を成形するための10個のコリメータ電極71〜80を備えている。
脚部ベース95を備えている。脚部ベース95の付近に、積層体支持脚部93は、逆の角度方向に沿って少なくとも部分的に配向された別個の脚部材93a〜93bを有している三角形支持構成体を有している。脚部材93a〜93bは、機械的に剛性ではあるが電気的に絶縁性の材料から作製され得る。これらの脚部材93a〜93bの上方および下方に、各支持脚部93は、脚部ベース95に対して径方向Rに脚部接合部94を変位させ得るための2つの径方向たわみ部分96a〜96bを備えている。図4の実施形態では、径方向たわみ部分96a〜96bは、可撓性幅狭中央領域を規定している。湾曲I字形プロファイルを有している断面を有しているビーム材を備えている。各ビーム材は、(局所的)径方向に対して垂直に実質的に配向され、それによりI字形プロファイルは、局所的径方向軸面内のみで撓曲し得る一方で、局所的角度方向においては機械的に剛直に留まる。脚部接合部94と対応する脚部ベース95との間で可能となる径方向変位は、例えばビーム発生時の脚部ベース95に対する中央積層体領域75a(例えば中心の電極75)の径方向の熱変形の結果であり得る。中心のコリメータ電極75は、ビーム発生時に比較的高い正電位に維持されることが予期され、これは、結果として多数の二次/後方散乱電子がこの中心の電極75に衝突することになる。この結果としての加熱により、コリメータ電極75の径方向膨張が引き起こされる一方で、外部基準フレームは、かかる熱変形を被らない。この径方向の熱差による変形は、径方向たわみ部分96a、96bと、これらのたわみ部分96a、96b間の脚部材93a〜93bの径方向傾斜とにより効率的に対応され得る。
図5は、中間コリメータ電極72〜74、76〜79の一実施形態の斜視図を示している。中間コリメータ電極72〜74、76〜79は、導電性および機械的に剛性の材料から作製された平坦電極本体81により形成され、コリメータアパチャ82が、平坦本体81の中心に設けられている。コリメータアパチャ82は、軸方向Zに沿って見た場合に実質的に円形であり、内方アパチャの直径φを規定している。さらに、円形アパチャ82は、角度方向Φに沿った断面(即ち、軸方向−径方向面内の断面)で見た丸め(即ち、湾曲状にトリミングされた)開口部外周面82aを有している。円形のアパチャの外周面82aは、外周面82aに沿った高い局所的電界集中を回避するのを助けている。円形のアパチャの外周面82aは、5キロボルト/ミリメートル超の局所的電界強度の発生を回避するように形状設定され得る。
図6は、一実施形態によるコリメータ電極積層体70の概略側方断面図を示している。コリメータ電極積層体70は、10個のコリメータ電極71〜80を備え、第5のコリメータ電極75が、中心のコリメータ電極を構成する。図示されている断面は、コリメータ電極積層体70のこの実施形態のいくつかの特徴的寸法を専ら概略的に示している。この実施形態の多数の構造詳細は、単純化のために省略されている(例えば、コリメータアパチャ、電極支持部分、およびスペーサ構成体の細部形状が図示されない)。
図7a〜図7dは、実施形態によるコリメータ電極71〜80の上方断面図および側方断面図を示している。図示されているコリメータ電極71〜80は、冷却用液体102を移送するための冷却用導管105を備え、冷却用導管105は、液体供給構成体117に連結するための第1の開口103と、液体排出構成体118に連結するための第2の開口104とを備えている。
図8は、一実施形態によるビーム発生器の詳細上面図を示している。このビーム発生器は、本明細書において上記で論じたように荷電粒子源52とコリメータ積層体70とを備えてもよい。
図9は、別の実施形態によるビーム発生器50’の斜視図を示している。上述の(特に図3〜図8に関連して)コリメータ電極積層体70に関連する特徴および効果が、図9〜図13に示されているコリメータ電極積層体70’の実施形態にも存在し得るため、ここでは全てを再び論じることはしない。図9〜図13のビーム発生器50’の実施形態の考察では、同様の参照番号は、同様の特徴に対して使用されるが、実施形態を識別するためにプライム符号により示されている。
図10〜図11は、ビーム発生器真空チャンバ(または「発生器のチャンバ」)51’と真空ポンプシステムとを備えているビーム発生器の実施形態50’の斜視図を示している。図8の発生器のチャンバ51を有しているビーム発生器50に関する特徴および効果は、以下に説明する発生器のチャンバ51’を有しているビーム発生器50’においても存在し得るため、ここでは全てを再び論じることはしない。図10〜図11の実施形態の考察では、同様の参照番号は、同様の特徴に対して使用されるが、実施形態を識別するためにプライム符号により示されている。
図13は、第2のコリメータ積層体70’の実施形態における支持コラム90’の構成を示している。隣接したコリメータ電極の電極支持部分86’および介在するスペーサ構成体89’は、積層体支持コラム90’を規定している。ように軸方向にアラインメントされ、積層体支持コラム90’は、軸方向Z’と実質的に平行に配向されている。この実施形態では、3つの支持コラム90’が形成されている。電極支持部分86’およびスペーサ構成体89’はそれぞれ、軸方向Z’と実質的に平行に延びた貫通穴を備えている。各支持コラム90’の貫通穴は、一体コラム貫通穴を形成しているように相互にアラインメントされている。支持コラム90’のアラインメントされた貫通穴は、支持部分86’と中間スペーサ構成体89’とを共に保持するためのクランプ留め部材91a’〜91d’を収容する。クランプ留め部材は、例えばプレテンションロッドの2つの遠位端部91a’を共に引っ張る軸方向プレテンションロッド91b’を備えている。2つの遠位ロッド端部91a’は、第1の電極71’および最終(即ち、外方)電極80’のそれぞれに結合されている。各プレテンションロッド91b’は、コリメータ積層体70’と各プレテンションロッド91b’との間の熱差による変形に対応するために2つの狭窄部91c’を備えている。さらに、ばね部材91dが、コリメータ積層体70’と各プレテンションロッド91b’との間の軸方向の熱差に対する追加の補償機構を提供するために、各プレテンションロッド91b’の一方のまたは両方の遠位ロッド端部91a’に設けられてもよい。好ましくは、クランプ留め部材91a’、91b’は、例えばチタンなどの強度の高く非磁性の材料から作製されている。十分な径方向相互間隔が、各プレテンションロッド91b’の外周面と、プレテンションロッド91b’が内部に収容されている電極支持部分86’の貫通穴の内方外周部との間に設けられている。
図14は、図9〜図11に示されているコリメータ電極積層体70’の実施形態の冷却構成の一部分を概略的に示している。図14は電極本体の内側に冷却用導管105’をそれぞれが備えているコリメータ電極として形成された、第2のコリメータ電極72’、第3のコリメータ電極73’、および第4のコリメータ電極74’を示している。相互連結導管(中間管状部材として形成された)110’は、第1の電極(例えば第4の電極74’)の第1の導管開口103’と第2の電極(例えば第3の電極73’)の第2の導管開口104’との間に設けられている。この実施形態では、相互連結導管の各対は、直に隣接し合い、結果的に得られる電極と相互連結導管とのカスケードは、直列冷却構成を形成している。この実施形態では、各相互連結導管110’は、第1の直線状導管部分111’と、曲線状導管部分113’と、第2の直線状導管部分112’とを備えている。この実施形態では、導管部分111’〜113’は、機械的強度が高く非磁性の材料、例えばチタンから作製されている。図3に示されている実施形態とは対照的に、導管部分111’〜113’間には導管ベローズが設けられない。代わりに、各相互連結導管110’の直線状導管部分111’〜112’の少なくとも一方が、絶縁性管コネクタ115を備えている。対応する導管部分111’〜112’は、絶縁性管コネクタ115の内部で中断し、2つの遠位導管端部にて終端する。これらの遠位導管端部は、絶縁性管コネクタ115a〜115bにより液密的に絶縁性管コネクタ115の2つの両端部に固定されている。絶縁性管コネクタ115a〜115bは、Oリングを有しているフレアレス管継手により形成されてもよい。絶縁性管コネクタ115は、相互連結された導管部分間に電気絶縁性を与える電気絶縁材料(例えば酸化アルミニウム)から作製されている。絶縁性管コネクタ115を有している提案されている導管構成により、相互連結されているコリメータ電極間の放電が軽減されることが確保されている。
図15は、外部基準フレーム(42、図示せず)に対してコリメータ電極積層体70’’を支持するための積層体支持システム93’’を備え、コリメータ電極積層体70’の側方領域97に連結された、コリメータ電極積層体70’’の別の実施形態を示している。外側領域は、動径座標に沿って主に外方に対面するコリメータ積層体70’’の外周面に対応する。この実施形態では、積層体支持脚部93’’の1つの脚部材93a’’が、第3のコリメータ電極73’’に係合する。積層体支持脚部93’’のさらなる脚部材93c’’’は、第8のコリメータ電極78’’に係合する。この実施形態では、コリメータ電極71’’〜80’’の高さHeは、実質的に均等である。さらに、電極間距離Hdは、実質的に均等である。第3のコリメータ電極73’’および第8のコリメータ電極78’’は、積層体支持脚部93’’に対してコリメータ電極積層体70’’の全体の重量を共同で支持するのに十分な機械強度を有している電極支持アーム部を有している電極支持部分86’’を備えている。結果として、第3のコリメータ電極73’’および第8のコリメータ電極78’’もまた、固定位置に支持コラム90’’を維持しつつ電極本体81’’と支持部分86’’との間の熱差による変形に対応するための熱膨張空間88’’を備えている。
a1. コリメータ電極積層体(70)であって、
各々が、荷電粒子ビームに通路を与えるための電極アパチャ(82)を有している電極本体(81)を備え、これら電極本体は、光軸と実質的に平行である軸方向(Z)に沿って離間され、前記電極アパチャが、光軸に沿って同軸的にアラインメントされている、光軸(A)に沿って荷電粒子ビーム(54)をコリメートするための少なくとも3つのコリメータ電極(71〜80)と、
軸方向に沿って所定の距離をおいてコリメータ電極を位置決めするために隣接したコリメータ電極の各対間に設けられ、電気絶縁材料から作製された複数のスペーサ構成体(89)とを有し、各コリメータ電極(71〜80)は、個別の電圧出力部(151〜160)に電気的に接続されている。
コリメータ積層体の上流端に設けられた第1のコリメータ電極(71)と、
コリメータ積層体の下流端に設けられた最終のコリメータ電極(80)と、
前記第1のコリメータ電極(71)と最終のコリメータ電極(80)との間に設けられた少なくとも1つの中間電極(72〜79)とを有し、
軸方向(Z)に沿って配置されている。
最終のコリメータ電極(80)の径方向内方部分(80a)の最終の電極厚さ(H10)は、3・H10≦Heにより規定されている範囲内である。
光軸(A)に沿って荷電粒子ビーム(54)を発生させるためのビーム源(52)と、
付記a1乃至a13のいずれか1に係わるコリメータ電極積層体(70)と
を有し、
第1のコリメータ電極(71)が、コリメータ積層体の上流端に設けられ、コリメータ電極(71〜80)の電極アパチャ(82)が、光軸に沿ってアラインメントされ、ビーム源が、第1のコリメータ電極(71)の上部側に直接的に固定されている。
使用時に、電極積層体(70)の中央の電極(75)が、他のコリメータ電極(71〜74、76〜80)と比較して最高の正電位にて維持されるように荷電され、電極積層体(70)の上流方向において中央の電極(75)に先行する2つの電極のそれぞれが、下流方向においてその隣接する電極よりも低い電位に維持されるように構成されている。
ビーム源(52)で電子ビーム(54)を発生させることと、
コリメータ電極積層体(70)のアパチャ(82)を通して光軸(A)に沿って発生される電子ビームを投影することと、
コリメータ電極(71〜80)に電位(V1〜V10)を与えることと、を具備し、
前記与えることは、
接地電位に第1のコリメータ電極(71)を維持すること、
最高の正電位に中心のコリメータ電極(75)を維持すること、および
低い正電位に最終のコリメータ電極(80)を維持すること
を備えている、方法。
前記中心のコリメータ電極(75)と、中心のコリメータ電極の直ぐ下流に配置された隣接するコリメータ電極(74)との間に電位差を与えることと、
隣接するコリメータ電極(74)と、隣接するコリメータ電極の直ぐ上流に配置されたさらに隣接するコリメータ電極(73)との間にさらなる電位差を与えることと
を備え、
前記さらなる電位差は、電位差よりも大きい。
負電位に中心の電極75(75)の上流の第2のコリメータ電極(72)を維持すること
を有している。
低い負電位に、最後から2番目の電極(79)および最後から3番目の電極(78)の少なくとも一方を維持すること
を有している。
−300ボルト〜−500ボルトの間の値を有している一定の電位に、最終のコリメータ電極(80)の直前で先行する2つの中間のコリメータ電極(78、79)の少なくとも一方を維持することと、
−3キロボルト〜−4キロボルトの間の値を有している一定の電位に、第2のコリメータ電極(72)を維持することと、
+20キロボルト〜+30キロボルトの間の値を有している一定の電位に、中心のコリメータ電極(75)を維持することと、
+500ボルト〜+1100ボルトの間の値を有している正電位に、最終のコリメータ電極(80)を維持することと
を有している。
b1. 光軸(A)に沿う荷電粒子ビームを取り扱う複数の積層されたコリメータ電極(71−80)であって、各電極は、荷電粒子ビームを通すことが可能な電極アパチャ(82)を備えた電極本体(81)を有しており、前記複数の電極本体は、光軸とほぼ平行な軸方向(Z)に沿って離間されており、前記複数の電極アパチャは、前記光軸に沿って共軸にアラインメントされている、コリメータ電極と、
前記複数の電極(71−80)を軸方向に沿って所定間隔を有して位置させるように、各対の隣接した電極間に設けられ、主に電気絶縁材で形成された複数のスペーサ構成体(89)とを具備する、電極積層体(70)特に、コリメータ電極積層体であって、
第1の電極及び第2の電極(71−80)の各々は、1もしくは複数の支持部(86)を備えた電極本体(81)を有し、各支持部は、少なくとも1つのスペーサ構成体を収容するように構成されており、また、
この電極積層体は、前記第1及び第2の電極の夫々の支持部(86)を、少なくとも1つのスペーサ構成体(89)が間に配置された状態で、一緒に支持するように構成された少なくとも1つのクランプ留め部材(91−91c)を有するように形成されている。
付記b1乃至b16のいずれか1に係わる、積層体支持システム(93−101c)を備えた電極積層体(70)とを具備し、
前記第1の電極(71)は、電極積層体の上流端に設けられ、前記ビーム源は、前記第1の電極の上流に設けられ、
前記ビーム源(52)と、電極(71−80)の前記電極アパチャとは、光軸に沿って同軸にアラインメントされている、荷電粒子ビーム発生器(50)である。
各々が、夫々のチャンバ開口(132)と、対応した突出支持部との間の間隙をシールするように設定された複数のガスケット(98)とを具備する。
電極積層体(70)の上流端に配設され、中にビーム源(52)を収容するように設定された源チャンバ(53)と、
前記源チャンバ(53)を積層体支持システム(93−96b)上に直接支持させるための源チャンバ支持部材(101−101c)とを具備している。
キャリアフレーム(42)を囲んでいる真空チャンバ(30)と、
付記b17乃至b22のいずれか1に係わる荷電粒子ビーム発生器(50)とを具備し、
前記ビーム発生器は、前記キヤリアフレームに収容されており、
前記電極積層体(70)は、3つの積層体支持部材(93−101c)を有し、各支持部材は、第1端で電極積層体の中間領域(75a)に接続され、また第2の端で前記キャリアフレームに接続されて、キャリアフレーム上に電極積層体を支持している。
d1. 荷電粒子リソグラフィシステム(10)で使用するための荷電粒子ビーム発生器(50)であって、
光軸(A)に沿って荷電粒子ビーム(54)を発生するための荷電粒子源(52)と、
光軸に沿ったコリメータ高さ(Hc)を有し、荷電粒子ビームをコリメートするためのコリメータ電極積層体(70)と、
前記コリメータ電極積層体(70)と荷電粒子源(52)とを収容するための発生器の真空チャンバ(51)と、
前記コリメータ電極積層体の外周面(85)から距離(ΔRp)をおいて、発生器の真空チャンバ(51)内に設けられた少なくとも1つの真空ポンプシステム(122、123)と、を有し、前記少なくとも1つの真空ポンプシステムは、光軸(A)と実質的に平行に延びた有効ポンプ動作表面(122a、123a)を有し、前記有効ポンプ動作表面は、コリメータ高さ(Hc)の少なくとも一部に渡って延びた表面高さ(Hp)を有している。
コリメータ積層体の上流端に設けられた第1のコリメータ電極(71)と、
コリメータ積層体の下流端に設けられた最終のコリメータ電極(80)と、
前記第1のコリメータ電極(71)と最終のコリメータ電極(80)との間に設けられた少なくとも1つの中間の電極(72、73、74、76、77、78、79)と
を有している。
付記d1乃至d24のいずれか1に係わる荷電粒子ビーム(54)を発生させるための荷電粒子ビーム発生器(50)と、
前記荷電粒子ビームから複数の小ビームを形成するためのアパチャアレイ(58)と、
前記ターゲットの表面上に小ビームを投影するための小ビーム投影器(66)と
を備えている。
e1. コリメータ電極積層体(70)であって、このコリメータ電極積層体は
各々が、荷電粒子ビームの通過を可能にするための電極アパチャ(82)を有している電極本体(81)を備え、これら電極本体は、光軸と実質的に平行である軸方向(Z)に沿って相互に離間され、前記電極アパチャは、光軸に沿って同軸的にアラインメントされている、光軸(A)に沿って荷電粒子ビーム(54)をコリメートするための複数の積層されたコリメータ電極(71〜80)と、
外部基準フレーム(42)に対してコリメータ電極積層体を支持するように、前記コリメータ電極積層体の側方領域(75a、92b、97)に連結された積層体支持システム(93〜101c)と
を備えている。
コリメータ電極積層体の側方領域(75a、92b、97)に積層体支持部材を連結するための接合部(94〜94b)と、
外部基準フレーム(42)に積層体支持部材を連結するためのベース(95、99、99a〜99b)と、
接合部が径方向(R)においてベースに対して変位するのを可能にするための少なくとも1つの可撓性径方向たわみ部分(96a〜96b、100a〜100b)と
を備えている。
第2のコリメータ電極(72’’)又は第3のコリメータ電極(73’’)に連結された脚部材(93a’’)と、
第8のコリメータ電極(78’’)または第9のコリメータ電極(79’’)に連結されたさらなる脚部材(93c’’)と、
を備えている積層体支持脚部(93’’〜101c’’)を有している。
光軸(A)に沿って荷電粒子ビーム(54)を発生させるためのビーム源(52)と、
付記e1乃至e3のいずれか1に係わる積層体支持システム(93〜101c)を有しているコリメータ電極積層体(70)と
を備え、
第1のコリメータ電極(71)が、コリメータ積層体の上流端に設けられ、ビーム源が、第1のコリメータ電極の上流に設けられ、ビーム源(52)およびコリメータ電極(71〜80)の電極アパチャ(82)が、光軸に沿って同軸的にアラインメントされている。
内側にコリメータ電極積層体(70)を収容するための発生器の真空チャンバ(51)であって、発生器の真空チャンバは、突出支持部分が発生器の真空チャンバの外部の外部基準フレーム(42)との間に別個の支持界面を確立することが可能となるように、積層体支持システム(93〜101c)の突出支持部分(95、99〜100b)が貫通するように構成されたチャンバ開口部(132)を備えている真空チャンバと、
各チャンバ開口部(132)と対応する突出支持部分(95、99〜100b)との間のスペースを封止するようにそれぞれが構成されたガスケット(98)と
を備えている。
コリメータ電極積層体(70)の上流端に配置され、内側にビーム源(52)を収容するように構成された源のチャンバ(53)と、
積層体支持システム(93〜96b)上に源のチャンバ(53)を直接的に支持するための源のチャンバ支持部材(101〜101c)と
を備えている。
キャリアフレーム(42)を囲んでいる真空チャンバ(30)と、
前記キャリアフレームに収容され、付記e12乃至e17のいずれか1に係わる荷電粒子ビーム発生器(50)と、
を備え、
前記コリメータ積層体(70)は、キャリアフレーム上にコリメータ積層体を支持するために、第1の端部にてコリメータ積層体の中央領域(75a)に、および第2の端部にてキャリアフレームにそれぞれが連結された、3つの積層体支持部材(93〜101c)を備えている。
Claims (10)
- 平らたいリング形状を有する電極本体(81)を具備し、この電極本体は、アルミニウムで形成され、電極本体は、2つの対向した主面間で電極高さ(He)を規定し、電極本体は、冷却用液体(102)を案内するための冷却用導管(105)を電極本体中に収容しており、前記冷却用導管(105)は、第1の開口(103)と第2の開口(104)とを有し、これら第1の開口と第2の開口とは、電極本体(81)の外周面に位置されており、前記冷却用導管(105)は、電極本体(81)内に設けられた経路部(105a−105d)を介して前記第1の開口(103)と第2の開口(104)とを相互接続しており、前記経路部は、前記電極アパチャ(82)の周りに位置された円環部(105a)
を有しており、また、前記冷却用導管(105)は、熱伝導及び導電材料により形成された案内チューブとして形成されている、コリメータ電極。 - 前記冷却用導管(105)は、チタニウムで形成されている請求項1に係わるコリメータ電極。
- 前記第1の開口(103)は、液体供給構成体(117)に接続するように配設され、また、前記第2の開口(104)は、液体排出構成体(118)に接続するように配設されている請求項1又は2に係わるコリメータ電極。
- 前記冷却用導管(105)には、電極本体(81)の外周面(85)の外の第2の電極に接続するための電気絶縁導管部材(115)が設けられている請求項1又は2に係わるコリメータ電極。
- 各コリメータ電極の第1の開口(103)と第2の開口(104)は、コリメータ電極の外周面に、互いに近接して位置されている請求項1乃至4のいずれか1に係わるコリメータ電極。
- 前記電極アパチャ(82)は、コリメータ電極の光軸に対して円対称であり、また、前記冷却用導管(105)は、前記円環部を前記第1の開口(103)と第2の開口(104)とに接続する2つの実質的な直線部(105b)を有している請求項1乃至5のいずれか1に係わるコリメータ電極。
- 一方では電極アパチャの直径(φ)と、他方では冷却用導管(105)の前記円環部(105a)と電極アパチャ(82)の周縁(82a)との間の径方向の距離(R2)との間の関係は、3・R2≧φにより規定されている請求項6に係わるコリメータ電極。
- 前記案内チューブ(105)は、コリメータ電極の電極本体(81)内で一体的である請求項1乃至7のいずれか1に係わるコリメータ電極。
- 前記電極本体(81)の上面(83)には、案内チューブ(105)に対応した形状を有する凹所が設けられており、案内チューブは、凹所内に配置されている請求項1乃至8のいずれか1に係わるコリメータ電極。
- 前記案内チューブ(105)は、熱伝導性接着剤(107)により、コリメータ電極(71−80)に凹所(106)内で取着されている請求項9に係わるコリメータ電極積層体(70)。
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