JP2018041964A - 荷電粒子ビーム発生器の高電圧シールド及び冷却 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力および高電圧管理に関して改善された性能を有している非常に多数のビームレットを荷電粒子マルチビームレットリソグラフィシステムに提供する。
【解決手段】システムは、荷電粒子ビームを生成するための荷電粒子ビーム発生器と、荷電粒子ビームから複数のビームレットを形成するための開口アレイ（６）と、ビームレットをターゲットの表面上に投影するためのビームレット投影器を有している。荷電粒子ビーム発生器は、発散荷電粒子ビームを生成するための荷電粒子発生源（３）と、発散荷電粒子ビームを屈折させるためのコリメーターシステム（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ,等）と、コリメーターシステムから熱を取り除くための冷却装置（２０３）を備えており、冷却装置は、コリメーターシステムの少なくとも一部を取り囲んでいる本体を備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、荷電粒子ビーム発生器に関する。本発明はさらに、荷電粒子ビームリソグラフィシステムに関する。

半導体産業では、高い精度と信頼性をもってより小さい構造体を製造する常に増大する要望が存在する。リソグラフィは、そのような製造プロセスの重要な部分である。現在、ほとんどの商業上のリソグラフィシステムは、光ビームと、その上にレジストのコーティングを備えたウェーハなどのターゲットを露出するためのパターンデータを再生する手段としてのマスクを使用する。マスクレスリソグラフィシステムでは、荷電粒子ビームレットは、そのようなターゲット上にパターンを転写するために使用される。ビームレットは、希望のパターンを得るために個々に制御可能である。

しかしながら、商業的に実用的であるべきそのような荷電粒子リソグラフィシステムにとって、それらは、ある最小のスループットを扱う必要がある。すなわち、時間あたりに処理されるウェーハの枚数は、光学的リソグラフィシステムで一般に処理される時間あたりのウェーハの枚数よりはるかに低くあってはならない。さらに、荷電粒子リソグラフィシステムは、低い許容誤差を満たす必要がある。低い許容誤差を満たす要請と組み合わさった比較的高いスループットの組み合わせは挑戦している。

より高いスループットは、より多くのビームレット、したがって、多くの電流を使用することによって得られる。しかしながら、多くのビームレットの取り扱いは、より多くの制御回路類の必要を招く。さらに、電流の増大は、リソグラフィシステムのコンポーネントと相互作用するより多くの荷電粒子を招く。回路類と、コンポーネント上への荷電粒子の衝突の両方は、リソグラフィシステム内のそれぞれのコンポーネントの加熱を引き起こす。そのような加熱は、リソグラフィシステム内のパターニングプロセスの精度を低下させる。最悪のシナリオでは、そのような加熱は、リソグラフィシステム内の一つ以上のコンポーネントが機能するのを停止させる。

さらに、非常に多数のビームレットの使用は、ビームレット間の相互作用たとえばクーロン相互作用のために、容認できない不正確さの危険を増大させる。そのような危険は、発生源とターゲットの間の経路を短縮することによって低減される。短縮は、荷電粒子経路に沿ったより強い電場を使用することによって達成され、それは、荷電粒子リソグラフィシステムのある電極に高電圧を印加することの結果である。高電圧の使用は、リソグラフィシステム内のコンポーネントが偶然に帯電されるという危険を誘発し、それは、システムの信頼性の危険になる。

最後に、リソグラフィシステムのビームレットの数を増大させることによって引き起こされる電流の増大は、電子光学カラム中の圧力に対する要求を増大させる。

本発明の目的は、圧力および高電圧管理に関して改善された性能を有している非常に多数のビームレットを荷電粒子マルチビームレットリソグラフィシステムに提供することである。この目的のため、本発明は、この明細書に説明されるとともに添付の特許請求の範囲で請求される荷電粒子リソグラフィシステムと荷電粒子ビーム発生器を提供する。

現在発明された原理は、さまざまな手法で実施に移され得ることは明白である。

本発明のさまざまな側面が、図面に示された実施形態に関連してさらに説明される。

［００１０］
図１は、荷電粒子マルチビームレットリソグラフィシステムの一実施形態の簡略概略図である。 図２Ａは、メイン真空チャンバー中の投影カラムのいくらかのコンポーネントを示している簡略図である。 図２Ｂは、メイン真空チャンバー中の投影カラムのいくらかのコンポーネントを示している簡略図である。 図３は、中間真空チャンバーを備えた荷電粒子リソグラフィシステムの別の実施形態を示している。 図４は、荷電粒子ビーム発生器を概略的に示している。 図５は、ビーム発生器の全体像を概略的に示している。 図６は、その中に磁気シールド装置が設けられた図５のビーム発生器を示している。 図７は、真空チャンバーセパレーションを備えた図６のビーム発生器を示している。 図８は、別仕様の真空チャンバーセパレーションを備えた図６のビーム発生器を示している。 図９は、発生源チャンバーとコリメーターの基礎的なレイアウトを磁気シールド装置と一緒に示している。 図１０は、コリメーターシステムの一実施形態の断面図を示している。 図１１は、図１０のコリメーターの高尚な断面図を示している。 図１２は、スプリング要素と冷却装置内の空洞との間の可能な接続の断面上面図を示している。 図１３は、本発明の一実施形態によるビーム発生器の高尚な側面図を示している。 図１４は、図１３のビーム発生器の第一の側断面図を示している。 図１５は、図１３のビーム発生器の第二の側断面図を示している。 図１６は、図１３のビーム発生器の別の高尚な側面図を示している。 図１７は、図１３のビーム発生器中のコリメーターシステムの一部分を冷却するために使用されるチャンネルの装置の高尚な側面図を示している。 図１８は、図１３のビーム発生器のまた別の高尚な側面図を示している。

以下は、本発明のさまざまな実施形態の説明であり、単なる例として図面を参照して与えられる。

図１は、荷電粒子リソグラフィ装置１の一実施形態の簡略概略図を示している。その種のリソグラフィシステムは、たとえば、米国特許第６，８９７，４５８号、第６，９５８，８０４号、第７，０１９，９０８号、第７，０８４，４１４号、第７，１２９，５０２号、米国特許出願公開２００７／００６４２１３号、同時係属米国特許出願６１／０３１，５７３号、６１／０３１，５９４号、６１／０４５，２４３号、６１／０５５，８３９号、６１／０５８，５９６号、６１／１０１，６８２号に説明されおり、それらはすべて、本発明の所有者に譲渡され、参照によってそっくりそのままここに組み込まれる。

図１に示された実施形態では、リソグラフィ装置１は、複数のビームレットを生成するためのビームレット発生器２と、ビームレットをパターニングして変調ビームレットを形成するためのビームレット変調器８と、変調ビームレットをターゲット１３の表面上に投影するためのビームレット投影器を備えている。ビームレット発生器２は、一般に、荷電粒子ビーム４を作り出すための発生源３を備えている。図１では、発生源３は、実質的に一様に拡大する荷電粒子ビーム４を作り出す。以下、本発明の実施形態は、電子ビーム露出装置に関連して論じられる。したがって、発生源３は、電子発生源３と呼ばれることがあり、また、ビーム４は、電子ビーム４と呼ばれることがある。図１に描かれたものと同様なシステムが、異なるタイプの放射と共に、たとえば、イオンビームを作り出すためのイオン源を使用することによって、使用されてよいと理解されなければならない。

図１に示された実施形態では、ビームレット発生器２は、電子発生源３によって作り出された電子ビーム４をコリメートするためのコリメーターレンズ５と、複数のビームレット７を形成するための開口アレイ６をさらに備えている。コリメーターレンズ５は、任意のタイプのコリメート光学系であってよい。コリメートの前に、電子ビーム４は、ダブルオクタポール（図示せず）を通ってもよい。好ましくは、開口アレイ６は、複数の貫通穴が設けられたプレートを備えている。開口アレイ６は、電子ビーム４の一部を遮断するが、電子ビーム４の一部分は、複数の電子ビームレット７を作り出すように複数の穴を通って開口アレイ６を通過する。システムは、多数のビームレット１２２、好ましくは約１０，０００ないし１，０００，０００のビームレットを生成する。

図１の実施形態のビームレット変調器または変調システム８は、ビームレットブランカーアレイ９と、ビームレットストップアレイ１０を備えている。ビームレットブランカーアレイ９は、電子ビームレット７の一つ以上を偏向するための複数のブランカーを備えている。偏向および非偏向電子ビームレット７は、ビームストップアレイ１０に到達し、それは複数の開口を有している。ビームレットブランカーアレイ９とビームストップアレイ１０は、ビームレット７を遮断または通過させるように一緒に動作する。一般に、ビームレットブランカーアレイ９がビームレット７を偏向するならば、それは、ビームストップアレイ１０中の対応の開口を通り抜けず、その代りに遮断される。しかしながら、ビームレットブランカーアレイ９がビームレット７を偏向しないならば、それは、ビームストップアレイ１０中の対応の開口を通過する。あるいは、ビームレット７は、ビームレットブランカーアレイ９中の対応のブランカーによる偏向に対してビームレットストップアレイ１０を通り抜け、それらが偏向されないならば、ビームレットストップアレイ１０によって遮断されてもよい。ビームレット７をブランカーアレイ９の平面内に合焦させるため、リソグラフィシステム１は、コンデンサーレンズアレイ２０を備えていてもよい。

ビームレット変調器８は、制御ユニット６０によって供給されるパターンデータ入力に基づいてビームレット７にパターンを提供するようになっていてよい。制御ユニット６０は、データストレージユニット６１と、読み出しユニット６２と、データ変換ユニット６３を備えている。制御ユニット６０は、システムの残りから離して、たとえばクリーンルームの外部に配置されていてよい。パターンデータは、光ファイバー６４によって搬送されてよい。光ファイバー６４の光送信端は、一つ以上のファイバーアレイ１５に組み立てられていてよい。それから、パターンデータ搬送光ビーム１４は、ビームレットブランカーアレイ９上に設けられた、フォトダイオードなどの対応の受光素子上に投影される。そのような投影は、直接おこなわれても、図１に投影レンズ６５によって概略的に表わされた投影システムによっておこなわれてもよい。投影レンズ６５などのそのような投影システム中の一つ以上の要素は、ビームレットブランカーアレイ９中の対応の光感応素子に対するデータ搬送光ビーム１４の適切な整列および／または合焦を可能にする位置決めデバイス１７によって、制御ユニット６０の制御下で移動可能であってよい。

光感応素子は、一つ以上のブランカーに接続されており、光信号を異なるタイプの信号たとえば電気信号に変換するようになっている。パターンデータ搬送光ビーム１４は、ビームレットブランカーアレイ９内の一つ以上のブランカーのためのデータを搬送する。したがって、パターンデータは、パターンデータ搬送光ビームによってブランカーに送られて、ブランカーがそこを通過する荷電粒子ビームレット７をパターンにしたがって変調することを可能にする。

ビームレット変調器８を出る変調ビームレットは、ビームレット投影器によってターゲット１３のターゲット表面上に投影される。ビームレット投影器は、変調ビームレットをターゲット表面上に走査するためのビームレット偏向器アレイ１１と、変調ビームレットをターゲット表面上に合焦させるための投影レンズの一つ以上のアレイを備えている投影レンズ装置１２を備えている。ターゲット１３は、一般に移動可能ステージ２４上に置かれ、その移動は、制御ユニット６０などの制御ユニットによって制御される。

リソグラフィ用途については、ターゲットは、通常、荷電粒子感応層またはレジスト層が設けられたウェーハからなる。レジストフィルムの一部は、荷電粒子すなわち電子のビームレットの照射によって化学的に改変される。その結果、膜の照射部分は、現像液に多かれ少なかれ可溶性になり、ウェーハ上にレジストパターンをもたらす。続いて、ウェーハ上のレジストパターンは、すなわち、半導体製造の分野で知られている、インプメンテーション、エッチングおよび／または堆積ステップによって下層に転写されることが可能である。明らかに、照射が均一でない場合、レジストは、均一に現像されず、パターンに誤りをもたらすことがある。したがって、高品質投影は、再現可能な結果物を提供するリソグラフィシステムを得ることに関連がある。

偏向器アレイ１１と投影レンズ装置１２は、シングルエンドモジュールに統合されてよい。そのようなエンドモジュールは、好ましくは、挿入可能交換可能ユニットとして構成される。挿入可能交換可能ユニットはさらに、ビームレットストップアレイ１０を有していてよい。

偏向器アレイ１１は、ビームレットストップアレイ１０を通過する各ビームレット７を偏向するようになっている走査偏向器アレイの形を取っていてよい。偏向器アレイ１１は、比較的小さい駆動電圧の印加を可能にする複数の静電気偏向器を備えていてよい。偏向器アレイ１１は、投影レンズ装置１２の上流に描かれているが、偏向器アレイ１１は、投影レンズ装置１２とターゲット表面１３の間に配置されてもよい。

したがって、投影レンズ装置１２は、偏向器アレイ１１による偏向の前または後に、ビームレット７を合焦させるようになっていてよい。好ましくは、合焦は、直径が約１０ないし３０ナノメートルの幾何学的なスポットサイズをもたらす。そのような好ましい実施形態では、投影レンズ装置１２は、好ましくは、約１００〜５００倍、もっとも好ましくは、可能な限り大きい、たとえば３００〜５００倍の範囲内の縮小率を提供するようになっている。この好ましい実施形態では、投影レンズ装置１２は、好都合に、ターゲット表面１３の近くに配置される。

荷電粒子リソグラフィ装置１は、真空環境中で動作する。真空は、荷電粒子ビームによってイオン化され発生源に引き付けられるようになることがある、また、解離し機械部品上に堆積されることがある、また、荷電粒子ビームを分散させることがある粒子状物質を除去するために望ましい。一般に、少なくとも１０−６のｂａｒの真空が必要とされる。好ましくは、荷電粒子発生源３を含むビームレット発生器２、ビームレット変調器８、ビームレット投影器システム、移動可能ステージ２４を含め、リソグラフィ装置１の主要要素はすべて、共通真空チャンバー中に収容されている。これらの主要要素はまた、電子光学カラム、または単にカラムと称され、図１中に破線ボックス１８によって概略的に表わされている。

一実施形態では、荷電粒子発生源環境は、１０−１０ｍｂａｒまでの相当に高い真空に差動的に引かれる。そのような実施形態では、発生源３は、個別のチャンバーすなわち発生源チャンバー中に配置されていてよい。発生源チャンバー中の圧力レベルを引き下げることは、以下の手法でおこなわれてよい。第一に、真空チャンバーと発生源チャンバーが、真空チャンバーのレベルに引かれる。それから、発生源チャンバーが、好ましくは化学のゲッターによって当業者に知られている手法で、希望の低い圧力に追加的に引かれる。ゲッターのような再生的で化学的ないわゆる受動ポンプを使用することによって、発生源チャンバー内の圧力レベルは、この目的のための真空ターボポンプの必要なく、真空チャンバー中の圧力レベルよりも低いレベルにまで引かれることが可能である。ゲッターの使用は、そのような目的のために真空ターボポンプやその類似物が使用された場合の音響および／または機械振動に真空チャンバーの内部やすぐ外側の近辺がさらされることを回避する。

図２Ａと図２Ｂは、メイン真空チャンバー中の投影カラムのいくらかのコンポーネントを示している簡略図である。図２Ａは、メインチャンバーが約２×１０−６ｍｂａｒ、中間チャンバーが約４×１０−９ｍｂａｒ、発生源チャンバーが約１０−９ｍｂａｒにあるシステムにおける好ましい動作真空圧力を示している。図２Ｂは、炭化水素分圧が、メインチャンバー中では約７×１０−８ｍｂａｒ、中間チャンバー中では約１０−１０ｍｂａｒ、発生源チャンバー中では約１０−１１ｍｂａｒであるシステムにおける炭化水素汚染物質の一般的な結果の分圧の計算を示している。

図２Ａと図２Ｂに示された実施形態では、発生源３は、個別の発生源チャンバー１０２中に配置されており、この実施形態では、コリメーター７２と、第一の開口アレイ要素（ＡＡ）からマルチ開口アレイ（ＭＡＡ）までの開口アレイ要素は、中間チャンバー１０３中に配置されている。代替実施形態はまた、中間チャンバー１０３中のビームレットブランカーアレイ要素を有しており、それにより、ブランカーアレイ要素のはるかに小さい開口が、中間チャンバーとメインチャンバーの間に開口を形成している。別の実施形態では、第一の開口アレイ要素（ＡＡ）は、中間チャンバーとメインチャンバーの間に開口を形成しており、残りの開口アレイ要素は、メインチャンバー中に配置されている。

図３は、中間真空チャンバーを備えた荷電粒子リソグラフィシステムの別の実施形態を示している。リソグラフィシステムは、メイン真空チャンバー１０１中に閉じ込められている。リソグラフィシステムは、真空環境中で動作する。真空は、荷電粒子ビームによってイオン化され発生源に引き付けられるようになることがある、また、解離しリソグラフィシステムのコンポーネント上に堆積されることがある、また、荷電粒子ビームを分散させることがある粒子状物質を除去するために望ましい。約２×１０−６ｍｂａｒの真空が好ましい。真空環境を維持するため、荷電粒子リソグラフィシステムは、メイン真空チャンバー１０１中に配置されている。図３は簡略図であり、通常、メイン真空チャンバー中に配置されるリソグラフィシステムの多くのコンポーネント、たとえばショートストローク、ロングストロークウェファーステージほかは図示されていないことに注意されたい。

荷電粒子発生源３は、発生源真空チャンバー１０２中に配置されており、それが今度はメイン真空チャンバー１０１に配置されている。これは、発生源チャンバー１０２中の環境が、メインチャンバー１０１よりも相当に高い真空に、たとえば１０−１０ｍｂａｒにまで差動的に引かれることを可能にする。図３にはただ一つの発生源３だけが図示されているが、発生源チャンバー１０２は、二つ以上の発生源を収容していてもよい。発生源チャンバー１０２内の高い真空は、発生源３の寿命を延ばし、荷電粒子ビームと干渉する発生源チャンバー中の気体の影響を弱めることがあり、いくつかのタイプの発生源にとっては、それらの機能のために必要とされることがある。一般に、発生源は電子発生源である。熱ディスペンサータイプ発生源が使用されてよい。

発生源チャンバー中の高い真空は、発生源チャンバー内を循環する自由分子の低下をもたらす。発生源チャンバー中の自由分子を制限することは、水蒸気などのメインチャンバーからの汚染物質を制限し、露出されているレジストコートウェーハから放出される炭化水素が制限されることが可能になり、発生源チャンバー中のコンポーネント上への電子ビーム誘起堆積（ＥＢＩＤ）を低減する。

図３のシステムはまた、メインチャンバー１０１中に配置されている中間チャンバー１０３を有している。この実施形態では、中間チャンバーは、コリメート系５（たとえば、ただ一つのコリメーター電極または図３中に描かれた二つ以上のコリメーターレンズ５ａ，５ｂ，５ｃであってよい）と、第一の開口アレイ要素６を収容している。図２Ａに示された実施形態のように、追加開口アレイ要素が中間チャンバーに含まれていてもよい。

発生源および中間チャンバーは、チャンバーを、発生源のための上部セクションと、中間チャンバーを備えている底部セクションに分割する壁を備えた単一の真空チャンバーとして構成されていてもよい。発生源３から第一の開口アレイ６までの距離の一般的な寸法は、約３００ｍｍである。

中間チャンバー１０３の環境は、メインチャンバーと発生源チャンバーの真空レベルの間の中間圧力に差動的に引かれる。たとえば、システムは、メインチャンバーが約２×１０−６ｍｂａｒにあり、中間チャンバーが約４×１０−９ｍｂａｒにあり、発生源チャンバーが約１０−９ｍｂａｒにあって動作されてよい。発生源チャンバーと同様に、この高い真空は、中間チャンバー内を循環する自由分子の低下をもたらし、水蒸気や放出炭化水素などのメインチャンバーからの汚染物質を制限し、中間チャンバー中のコンポーネント上へのＥＢＩＤを低減する。

発生源チャンバー１０２は、中間チャンバー１０３とメインチャンバー１０１の中への荷電粒子ビーム４の透過を可能にするため、発生源チャンバー１０２の壁に開口１０５を備えている。発生源チャンバーは、必要であれば、すなわち、発生源チャンバー内の圧力レベルが真空チャンバー中の圧力レベルよりもはるかに低い圧力レベルに維持される必要があるならば、開口１０５を閉じるためのバルブ１０６を備えていてもよい。たとえば、バルブ１０６は、真空チャンバーがたとえば点検修理目的のために開かれる場合に閉じられてよい。その場合、発生源チャンバー内は高い真空レベルに維持され、それは、リソグラフィ装置の停止時間を改善し得る。発生源チャンバー内の圧力レベルが十分になるまで待つ代わりに、いま、発生源チャンバーに必要とされるレベルよりも高い希望の圧力レベルまで真空チャンバーが引かれる必要があるだけである。バルブ１０６は、圧電アクチュエーターたとえばＰｈｙｓｉｋｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｅモデルＮ−２１４またはＮ−２１５ＮＥＸＬＩＮＥ（登録商標）から構成されてよい作動ユニット１０６ａによって制御されてよい。

荷電粒子ビーム４の透過を可能にする発生源チャンバー１０２の開口１０５は、大型ビームを発するため比較的大きい必要がある。この開口の大きさは、２６ｍｍ×２６ｍｍのリソグラフィシステムカラムに必要とされる丸いビームの実質的割合になり、この大きい開口は大き過ぎて、メインチャンバー１０１から発生源チャンバー１０２への圧力降下、すなわち発生源チャンバー中の１０−９ｍｂａｒからメインチャンバー中の２×１０−６ｍｂａｒへの圧力差を維持することができない。中間真空チャンバー１０３は、この大きい圧力差が維持されることを可能にする中間圧力環境を作り出す。

中間チャンバーは、荷電粒子ビームを受け入れるための、発生源チャンバー開口１０５に対応する開口部１０７と、メインチャンバーの中への荷電粒子ビームレットの透過を可能にする中間チャンバーとメインチャンバーの間の開口部１０を有している。必要であれば、たとえば、メイン真空チャンバーが点検修理目的のために開かれる場合に開口１０８を閉じるためのバルブ１０９が設けられていてよい。中間（および発生源）チャンバー内が高い真空レベルに維持されることが可能であり、それは、ポンプ停止時間を低減することによってリソグラフィ装置の停止時間を改善することができる。それは、中間および発生源チャンバーに必要とされるレベルよりも高い希望の圧力レベルまでメイン真空チャンバーだけが引かれる必要があるだけであるからである。バルブ１０９は、圧電アクチュエーターから構成されてよい作動ユニット１０９ａによって制御される。

中間チャンバー１０３は、中間チャンバーとメインチャンバーの間の開口１０８が第一の開口アレイ要素によって形成されるように構成されてよい。これは、中間チャンバーの壁の一部分を第一の開口アレイ要素６ときつくはまるように形成することによって達成されることが可能である。たとえば、第一の開口アレイの外側エッジを収容する凹部が中間チャンバー壁に形成されてよい。このようにして、開口１０８の大きさは大幅に低減され、開口のエリアは、第一の開口アレイの複数の非常に小さい開口を備えている。開口１０８のこの大幅に低減された大きさは、中間チャンバー１０２とメインチャンバー１０１の間に、はるかに大きい差のある圧力が維持されることを可能にする。

リソグラフィシステムは、メンテナンスのしやすさを可能にするため、好ましくはモジュール式様式に設計されている。主要サブシステムは、好ましくは、自己完結型取り外し可能モジュールに構成されており、それにより、それらは、他のサブシステムに対して可能な限り小さい外乱で、リソグラフィ機械装置から取り外されることが可能である。これは、機械装置へのアクセスが制限されている、真空チャンバー中に閉じ込められたリソグラフィ機械装置にとって特に有利である。したがって、欠陥のあるサブシステムが、他のシステムを不必要に分離したり妨害したりすることなく、すばやく取り外され交換されることが可能である。図３に示された実施形態では、これらのモジュール式サブシステムは、コンデンサーレンズアレイ７４と、マルチ開口アレイ７５と、ビームレットブランカーアレイ９と、ビームストップアレイ１０と投影レンズアレイ１２を有している投影光学モジュールを有しているビームスイッチングモジュールを有していてよい。これらのモジュールは、整列フレームに対してスライドして出入りするように設計されている。各モジュールは、多数の電気信号および／または光信号と、その動作のための電力を必要とする。真空チャンバーの内側のモジュールは、一般にチャンバーの外側に配置された制御システムから、これらの信号を受け取る。真空チャンバーは、制御システムから真空ハウジングの中に信号を搬送するケーブルを、ケーブルのまわりの真空シールを維持しながら受け入れるための開口またはポートを有している。各モジュールは、好ましくは、そのモジュールに専用の一つ以上のポートを通って取り回された電気、光学および／または電力ケーブル接続の集まりを有している。これは、特定のモジュールが、他のモジュールのいずれかのためのケーブルを邪魔することなく、分離され取り外され交換されることを可能にする。

メイン真空チャンバー１０１は、放出口と真空ポンプシステム１１１を備えている。発生源チャンバー１０２は、それ自体の放出口１１２とポンプ１１３を備えており、また、中間チャンバー１０３も、放出口１１４とポンプ１１５を備えている。ポンプ１１３，１１５は、メインチャンバーの外部に出して概略的に図示されている。これは、振動がリソグラフィシステムに供給されることをもたらすことがある。チャンバー１０２，１０３中の真空のレベルのため、これらのチャンバー中の分子をメインチャンバーの外側に放出することなく捕獲するため、化学的またはゲッターポンプが使用されてよい。クライオジェニックポンプもこれらのチャンバーに使用されてよいが、チャンバーの小さいサイズのために除外されることがある。

システム中の圧力レベルを引き下げることは、以下の手法でおこなわれてよい。第一に、メインチャンバー１０１と中間チャンバー１０３と発生源チャンバー１０２が、メインチャンバー１０１のレベルに引かれる。これは、メイン真空チャンバー１０１のポンプシステム１１１によって完全にまたは主におこなわれてよい。ポンプシステム１１１は、メインチャンバーに専用の一つ以上の真空ポンプを有していてもよいし、一つ以上の真空ポンプが、いくつかの個別のリソグラフィシステムのいくつかのメイン真空チャンバーの間で共有されてもよい。各メインチャンバーは、小さい真空ポンプを有していてもよいし、大型真空ポンプを共有していてもよい。メイン真空チャンバー中の真空を実現する二つ以上のポンプを使用する能力は、真空運転の信頼性を改善し得る真空ポンプ代理機能性を作り出す。ある真空ポンプが誤動作するならば、別の真空ポンプがその機能を引き継ぐことが可能である。

メイン真空チャンバー中の真空は、ターボ真空ポンプによって生成されることが可能であるが、クライオポンプシステムが使用されてもよい。メインチャンバー中の真空を形成するのを支援するためにメインチャンバー中の水蒸気を捕らえるため、たとえば一つ以上のクライオポンプシールド１１７の形をした水蒸気クライオポンプがメイン真空チャンバー１０１中に含まれていてよい。これは、適切な真空を作り出すために必要とされる真空ポンプの大きさを低減し、ポンプ停止時間を低減し、可動部を使用しないため、他のタイプの低温（＜４Ｋ）システムによって一般に引き起こされる振動を持ち込まない。好ましくは、（一つまたは複数の）真空ポンプが最初に作動され、クライオポンプシステムの作動がそれに続く。クライオポンプシステムに先立った真空ポンプシステムの作動は、より効率的な真空引き手順と、さらなる効率向上をもたらし、（一つまたは複数の）真空ポンプは、所定の期間たとえばあらかじめ定められたしきい値を下回る圧力値を得るために要する時間の後にメイン真空チャンバーから切り離されてよい。真空ポンプの切り離しの後、クライオポンプシステムは、真空の生成を完了するために動作し続ける。

それから、中間チャンバーと発生源チャンバーは、好ましくは当業者に知られている手法の化学的ゲッターによって、希望の低い圧力に追加的に引かれる。ゲッターのような再生的で化学的ないわゆる受動ポンプを使用することによって、中間チャンバーと発生源チャンバー内の圧力レベルは、真空ターボポンプの必要なく、メインチャンバー中の圧力レベルよりも低いレベルにまで引かれることが可能である。ゲッターの使用は、そのような目的のために真空ターボポンプが使用された場合の音響および／または機械振動に真空チャンバーの内部やすぐ外側の近辺がさらされることを回避する。

メインチャンバーは、最初、チャンバーの内側の大気を取り除くことによって引かれる。ポンプ引きは、クライオポンプシールドまたは同様の方法を使用し、チャンバー中に残る分子を可能な限り捕獲することによって続く。これは、メインチャンバー中を循環する分子を「捕獲」し、これらの分子が中間チャンバーと発生源チャンバーに入ることを防止することをもたらす。メインチャンバーと中間チャンバーの間に開口を形成する開口アレイの一つの開口を使用し、それにより開口の大きさを低減することによって、メインチャンバー中の（比較的多くの）分子が中間チャンバー中に入る機会も低減される。同様に、発生源および中間チャンバー間の開口は、分子が発生源チャンバーに入る機会をさらに少ない量に制限する。メインチャンバーと中間チャンバーを分離する開口アレイの使用は、チャンバー間の高い圧力差を可能にし、メインチャンバーから中間チャンバーの中へ、さらに先の発生源チャンバーへ移動する汚染物質分子を低減する。

メインチャンバーは、中間および発生源チャンバーよりもはるかに大きく、炭化水素や水や他の汚染物質分子を放出源である多くのコンポーネントを収容している。炭化水素を最も強力な放出源は、リソグラフィシステムによって露出されたレジストコートウェーハである。これらの炭化水素は、荷電粒子と相互作用し、ＥＢＩＤ（電子ビーム誘起堆積）堆積物を形成する。汚染物質の支配的な成長は一般に開口にあり、汚染物質はＥＢＩＤ処理によって成長される。電極上の電流密度は、開口上よりもはるかに低い。

中間チャンバーは、特に開口の縁における汚染物質およびＥＢＩＤ成長による開口劣化を制限することを支援する。汚染問題、すなわち開口径の低減を引き起こす開口中のＥＢＩＤ成長は、開口アレイにおけるよりもビームストップ（炭化水素放出源に近い）においてさらに深刻であるが、炭化水素分圧とＥＢＩＤ成長の影響はまた、ウェーハからさらに遠くに配置された開口アレイ上においても顕著であり、開口の掃除を必要とすることがある。開口アレイ要素の一つの開口によって形成された中間チャンバー１０３とメインチャンバー１０１の間の開口１０８を有していることによって、発生源および中間チャンバーとメインチャンバーとの間で大きい圧力差が維持されることが可能である。さらに、図２Ｂに示されるように、炭化水素分圧は、中間チャンバー中では非常に低いレベルにまで、発生源チャンバー中ではさらに低いレベルにまで、非常に著しく低減される。この低い炭化水素分圧は、これらのチャンバー中に配置された開口アレイと他のコンポーネント上におけるＥＢＩＤ成長を大幅に低減する。

本発明のアイデアは、二つのアスペクトを一つの設計に組み合わせて、それにより、二つのアスペクトのおのおのが最小のスペックすなわち最大圧力を満たすことである。これらの二つのアスペクトは、発生源チャンバーとメインチャンバーの間の必要圧力差を維持し、中間および発生源チャンバー中への汚染物質の進入を、特に、これらのチャンバーの炭化水素分圧を低減し、また、ＥＢＩＤ成長を低減することによって低減することである。中間チャンバーの使用で、炭化水素などの汚染物質による中間および発生源チャンバー中のコンポーネントの汚染は、事前の計算によればおよそ１００だけ落ちると予想される。

図４は、荷電粒子ビーム発生器を概略的に示している。ビーム発生器は、発散荷電粒子ビームを生成するための荷電粒子発生源３と、荷電粒子ビームを屈折させるためのコリメーターシステムと、開口アレイ６を備えている。コリメーターシステムは、三つのレンズ５ａ，５ｂ，５ｃを備えているアインツェルレンズと、追加レンズ５ｄを備えている。開口アレイ６は、発生源３によって生成されたビームから複数の荷電粒子ビームレットを形成するようになっている。加えて、ビーム発生器は、中間チャンバー１０３に関連して図３に描かれたポンプシステムなどのポンプシステムの一つ以上の開口を備えている。開口は、（真空）ポンプ１１５への接続のための図３に描かれた放出口１１４などの放出口として使用される注入口の形を取っていてよい。一つ以上の開口は、ポンプシステムの統合部品を形成してもよいし、一つ以上の開口は、ポンプシステム内の一つ以上のポンプに接続可能であってもよい。図４に描かれた実施形態などのいくつかの実施形態では、一つ以上の開口は、一つ以上のポンプ２２０の一部であり、ポンプ２２０はビーム発生器に含まれている。ポンプは、チタンサブリメーションポンプなどのゲッターポンプやサブリメーションポンプであってよい。以下では、一つ以上のポンプ２２０がビーム発生器に含まれている実施形態が論じられる。

コリメーターシステム内の一つ以上のレンズ、一般にレンズ５ｂと５ｄは、高電圧、たとえば５００ｅＶよりも高い電圧で動作する。電極５ｂ、すなわちアインツェルレンズ装置の中央電極は、荷電粒子ビームを屈折させるために使用されてよい。このレンズに適した電圧は、１５〜２５ｋＶ、たとえば約２０ｋＶであってよい。レンズ５ａ，５ｃは、０Ｖに維持されてよい。追加レンズ５ｄは、後に論じられるように、収差を補正するために使用されてよい。レンズ５ｄは、はるかに低い電圧、たとえば約１ｋＶで動作してよい。

システム内の非明示コンポーネント上の高電圧の存在は望ましくない。なぜならば、たとえば、そのような電圧は、望ましくなく、しばしば予測不能な方法で荷電粒子ビームに影響を及ぼす追加の場を作り出すからである。したがって、レンズ５ａ〜５ｄは、この実施形態ではさらに開口アレイ６も、シールド装置２０１内に存在する高電圧から、装置２０１の外側のコンポーネントをシールドするための高電圧シールド装置２０１内に配置されている。さらに、使用中に存在する荷電粒子ビームは、ビームの均一性に負の影響を及ぼしたり、追加の収差を持ち込んだりすることがある高電圧シールド装置２０１の外側の個所から発生する場から保護される。好ましくは、シールド装置２０１は、ワイヤーメッシュ構造体を備えている。いくつかの小さい開口を備えた閉じた構造体に代わるワイヤーメッシュ構造体の使用は、適切な真空圧力を得るためにシールド装置２０１内の容積が容易に引かれることが可能であるということである。

一つ以上のポンプ２２０は、一つ以上のポンプが帯電するのを避けるため、シールド装置２０１の外側に配置されている。荷電粒子ビームは、特に開口プレート６からの荷電粒子の後方散乱の結果として熱を生成する。その結果、一つ以上のポンプ２２０も加熱され、それらの効率に影響することがある。他のコンポーネントの動作も、加熱によって負の影響を受けることがある。したがって、ビーム発生器は、コリメーターシステム内に生成された熱などの熱を取り除くための冷却装置２０３をさらに備えている。冷却装置２０３は、高電圧シールド装置２０１と一つ以上のポンプ２２０を取り囲んでいる。その結果、一つ以上のポンプ２２０は、高電圧シールド装置２０１と冷却装置２０３の間に配置されている。冷却装置２０３は、それを通って水などの冷却液が流れ得る一つ以上の冷却チャネル２０４を備えていてよい。冷却液が流れる冷却チャネルによる能動的冷却の使用は、熱伝導材料に作られたヒートシンクと比較して、熱伝達を向上させる。

好ましくは、磁気シールド装置２０５は冷却装置２０３を取り囲んでいる。磁気シールド装置２０５の使用は、荷電粒子ビームに影響を及ぼすことがある外部磁場を遮断する。好ましくは、磁気シールド装置２０５は、約２０，０００よりも大きい透磁率をもつ磁気シールド材料からなる一つ以上の壁を備えている。好ましくは、磁気シールド材料は、約３００，０００よりも大きい透磁率を有している。最も好ましくは、磁気シールド材料はまた、低い残留磁気を有している。磁気シールド材料の例としては、これに限定されないが、一種のミューメタルとＮａｎｏｖａｔｅＴＭ−ＥＭがある。

磁気シールド装置２０５は、荷電粒子ビームと干渉する装置２０５内のワイヤーによって生成される磁場を遮断しない。そのようなワイヤーは、たとえば電極５ｂ，５ｄを帯電させるために存在している。この理由のため、磁気シールド装置２０５内のワイヤーは直線であり、コリメーターシステムの中心に対して径方向に向けられている。さらに、ワイヤーは、異なるワイヤーの磁場が可能な限り多く互いに相殺するようになっている。磁気シールド装置２０５の外側では、ワイヤーの向きは重要でない。なぜならば、ワイヤーによってこれらの個所に生成される磁場は、装置２０５によって遮断されるからである。磁気シールド装置２０５は、必ずしも閉じた構造体である必要がないことに注意されたい。特に底部では、装置２０５は、図４に破線によって示されるように、開いていてよい。

高電圧シールド装置２０１と冷却装置２０３と磁場シールド装置２０５を含むすべてのコンポーネントは、真空チャンバー１０１内に置かれていてよい。リソグラフィ装置の一部分に対しての個別の真空チャンバーの使用は、モジューラ設計に役立ち得る。真空チャンバー内のすべてのコンポーネントは、たとえば互いに対して整列されており、製造環境に向けての輸送に先立ってテストされてもよい。

図５は、ビーム発生器の全体像を概略的に示している。好ましくは、発生源３は、コリメーターが存在しているエリア１０３よりも高い真空のエリア１０２に配置されている。図５〜８では、コリメーターは、参照番号３００を伴うブロックとして概略的に描かれている。コリメーターは、足２３１をもつ支柱構造体２３０によって支持されている。好ましくは、支柱構造体２３０は、いわゆるＡ構造体の形を取っている。支柱構造体２３０は、フレーム２４０に接続されていてよい。真空を確立するため、ビーム発生器は、初期ポンプダウンのための一つ以上のポート２５０，２５１を備えている。参照番号２６０は、冷却液および／またはワイヤーに結合するために配されたフランジを指している。

図６は、磁気シールド装置２０５が設けられた図５のビーム発生器を示している。シールド装置２０５は、発生源３とコリメーター３００のまわりの筒状ボックスの形を取っていてよく、上部が閉じられていて、底部が開いていてよい。見られ得るように、シールド装置２０５の単なる使用は、磁気シールド以外のための遮断構造体を形成するであろう。たとえば、ワイヤーと冷却液チューブが、通過できなくてもよい。さらに、シールド装置２０５は、好ましくは、コンポーネントが容易に交換および／または維持されることが可能であるような方法で装着されている。

図７は、真空チャンバーセパレーションを備えた図６のビーム発生器を示している。特に、プレート３１０、好ましくは金属板は、第一の真空チャンバー１０２と第二の真空チャンバー１０３を作り出しており、第一の真空チャンバー１０２は好ましくは第二の真空チャンバー１０３よりも低い圧力にある。ポート２５０はいま、真空チャンバー１０２を引くために使用され、一方、ポート２５１は、真空チャンバー１０３を引くために使用される。プレートは、リング３２５によって支持されている。

図８は、真空チャンバーセパレーションの別の実施形態を備えた図６のビーム発生器を示している。この場合、第一の真空チャンバー１０２を作り出すため、発生源３のまわりに構造体３１５が装着されている。構造体３１５も、リング３２５によって支持されていてよい。

図７と図８に示されたビーム発生器の実施形態では、磁気シールド装置２０５のシールド構造体は中断されている。図９は、発生源チャンバー１０２とコリメーター３００の基本的なレイアウトを、第一の真空チャンバー１０２と第二の真空チャンバー１０３の間の真空漏れが制限される、すなわち、その負の影響が容認可能であるような方法で配されたシールド装置２０５と一緒に示している。いま構造体３１５は、第一の真空チャンバー１０２と第二の真空チャンバー１０３の間に追加壁３１７を備えていることに注意されたい。さらに、シールドが中断される個所では、シールドプレートは、ある距離にわたって互いに平行に延びているように形成されている。

図１０は、コリメーターシステムの一実施形態の断面図を示している。図１０に描かれた実施形態では、コリメーターシステムは、その中に空洞をもつ本体を備えており、空洞は、空洞の表面がアインツェルレンズの外側電極５ａ，５ｃとして働くように構成されている。アインツェルレンズの中央電極５ｂは、図１１と図１２を参照して論じられるように、スペーサーによって、たとえば三つ以上のスプリング要素によって空洞内の所定位置に維持され得る。好ましくは、本体は冷却装置２０３を形成している。そのような場合、好ましくは、本体は、冷却液、たとえば水の流れを収容するための一つ以上の冷却チャネル（図１１に示される）を備えている。

図１０に描かれた実施形態では、上側電極５ａはさらに、上流に配置されている発生源３がアインツェルレンズの中央電極５ｂによって生成される電場から効果的に保護されるように形づくられている。中央電極５ｂは、発生源によって生成された荷電粒子ビームを屈折させるために使用される。いくつかの実施形態では、したがって、中央電極５ｂに形成されている中央開口は、実質的に円すい形に形づくられており、または、図１０に描かれるように、実質的に鐘形状をしている。

断面図はさらに、高電圧シールド２０１と一つ以上のポンプ２２０の存在を示している。最後に、図１０に描かれた実施形態では、空洞内の下側位置に、追加電極５ｄが存在している。この追加電極５ｄは、収差補正に使用され得る。この電極５ｄの図示された形状は、開口アレイから後方散乱する低エネルギー電子に斥力をさらに提供し得る。したがって、空洞に再び入る電子が少なくなり、そのことがＥＢＩＤを低減する。アインツェルレンズの中央電極５ｂと同様、追加電極５ｄは、図１１と図１２を参照して論じられるように、スペーサーによって、たとえば三つ以上のスプリング要素によって空洞に接続されている。

図１１は、図１０のコリメーターシステムの高尚な断面図を示している。冷却装置２０３は、冷却液の流れの収容するための一つ以上の冷却チャネル３４０を備えている。図１１の実施形態では、冷却チャネルは、レーザードリルとレーザ溶接を使用して、カバー３４５が設けられた溝である。あるいは、冷却チャネルは、ろう付けなどのこの分野で知られている一つ以上の他の技術によって製造されてもよい。冷却チャネルはまた、好ましくは、矢印によって示されるように、鉛直方向に冷却する。

図１１はさらに、コリメーターを支持するための支柱構造体２３０が、所定の位置に配置されているボール２３２と合う足２３１を備えていることを示している。そのようなボール２３２の使用は、リソグラフィシステム中の異なるモジュールの互いに対する整列を可能にする。

さらに、図１１は、アインツェルレンズの中央電極５ｂと追加電極５ｄを空洞の表面と接続するためのスプリング要素３２０を示している。スプリング要素３２０の可能な向きを示しているそのような装置の断面図が、図１２に概略的に描かれている。

図１３は、本発明の一実施形態によるビーム発生器４００の高尚な側面図を示している。ビーム発生器はハウジングを備えており、それは、この実施形態では、フランジ４０２によって互いに接続されている三つの部品４０１ａ，４０１ｂ，４０１ｃを備えている。
ハウジング部４０１ａは発生源３を収容しており、ハウジング部４０１ｂは、三つの電極５ａ，５ｂ，５ｃを有しているアインツェルレンズを収容しており、ハウジング部４０１ｃは、収差補正のための追加電極５ｄを収容している。

ハウジングの外側において、冷却装置によって使用される冷却液の供給と除去を提供するための接続が可能である。適切な冷却液は水である。冷却液の供給のための供給チューブなどの供給ユニットが、流体供給導管４０７ａの注入口４０５ａに接続され得る。同様に、冷却液の除去のためのチューブなどの流体除去ユニットが、流体除去導管４０７ｂの放出口４０５ｂに接続され得る。

ハウジングはさらに、高電圧源ユニット４０８の支持体を提供している。高電圧源ユニット４０８は、アインツェルレンズの中央電極５ｂにそれを介して高電圧が印加されるワイヤー４０９を包含している。加えて、追加電極５ｄに高電圧が印加されてもよい。ワイヤーは、放電を回避するために絶縁構造体４１０によって適切に絶縁されている。

ビーム発生器４００は真空チャンバー中に配置されている。真空チャンバー中の圧力は、ビーム発生器４００のハウジングに接続されているポンプ４１１によって低減され得る。

図１１を参照して既に論じられたように、支柱構造体２３０と足２３１が、ビーム発生器４００を支持するために使用されてよい。

図１４は、図１３のビーム発生器の第一の側断面図を示している。発生源３は、個別の発生源チャンバー１０２中に置かれている。発生源チャンバー１０２中の圧力は、一つ以上のポンプ４１２によって調節され得る。アインツェルレンズ電極５ａ，５ｂ，５ｃの形状と大きさは、図１１に示されそれを参照して説明された電極と同様である。ビーム発生器は、高電圧シールド装置２０１の後方に、使用中のビームが通り抜ける空洞の周囲に配された多連ポンプ２２０を備えている。この実施形態の高電圧シールド装置２０１はワイヤーメッシュ構造体を備えている。ワイヤーメッシュ構造体の使用は、高電圧からの十分なシールドを提供し、また同時に、適切な真空圧を作り出すために高電圧シールド装置２０１内の空間にポンプ２２０が十分にアクセスすることを可能にしている。

ポンプ２２０は、ハウジング部４０１ｂ，４０１ｃの内に形成されたチャンバー内の圧力を効果的に調節し、それらは、図２ａと図２ｂと図３を参照して論じられたような中間チャンバーであってよい。図３の中間チャンバー１０３と比較した違いは、ハウジング部４０１ｂ，４０１ｃの内部によって形成された中間チャンバー内に開口アレイ６が置かれていないということである。

図１５は、図１３のビーム発生器の第二の側断面図を示している。この断面図には、ビーム発生器の冷却装置の部分が描かれている。特に、図１５は、冷却液の供給を提供するための注入口４０５ａと流体供給導管４０７ａの一部分のほか、ビーム発生器に熱を吸収した後の冷却液の除去のための放出口４０５ｂと流体除去導管４０７ｂの一部分を示している。

熱は、アインツェルレンズ内の高い場の存在によってだけ生成されるだけではない。特に、開口アレイ６がアインツェルレンズのすぐそばに、たとえば追加電極５ｄのすぐ下またはすぐ上に置かれている場合、後方散乱荷電粒子が、システム内に熱発生を引き起こす。そのような熱発生は、アインツェルレンズの下側電極５ｃに限られるだけでなく、アインツェルレンズの上側電極５ａに深刻に影響することもある。ビーム発生器中のコリメーターシステムの一部分を冷却するためのチャンネルの装置の一実施形態が図１７を参照して説明される。

図１６は、図１３のビーム発生器の別の高尚な側面図を示している。この図には複数のチューブスプリッター４０６が示されており、それらは、冷却液のストリームを冷却装置の異なる部分に分割する。いくつかの実施形態では、冷却装置は、三つのセグメントに分割されている。そして、冷却装置の上側セグメントは、アインツェルレンズの上側電極５ａの冷却のために配されていてよい。そして、冷却装置の中央のセグメントは、アインツェルレンズの下側電極５ｃの冷却のために配されていてよい。最後に、冷却装置の下側セグメントは、追加電極５ｄの冷却のために使用されてよい。追加電極５ｄがない実施形態では、より少ないセグメントが使用され得ることが理解されるであろう。

現在示されている実施形態では、アインツェルレンズの中央電極５ｂは、冷却液によって能動的に冷却されない。

図１７は、図１３のビーム発生器中のコリメーターシステムの一部分を冷却するために使用されるチャンネルの装置の高尚な側面図を示している。このチャンネル装置は、前に論じられたような三つのセグメントを有している冷却装置の上側セグメントとしての使用に特に適している。図１７は、チューブを描いているように見えるけれども、冷却のためのインフラストラクチャーは、好ましくは、適切な熱伝導をもつ固体構造体内に形成されたチャンネルによって形成されている。

水などの冷却液がチャンネル４１７ａを介して供給される。冷却液は、コリメーターレンズの本体内に形成された空洞の周囲に実質水平方向に進む。周囲に沿って、複数の側方チャンネルが、チャンネル４１７ａを介して供給された冷却液の一部分の続いて起こる、実質鉛直方向に下向きの、チャンネル４１７ａ中の流れ方向に対して実質反対方向に実質水平の、実質鉛直方向に上向きの、実質水平方向に径方向内向きの、実質鉛直方向に上向きの、実質水平方向に径方向外向きの搬送を手配している。最後に、側方チャンネルは、コリメーターレンズの本体内に形成された空洞の周囲に沿った進んで装置の外に流れ出るチャンネル４１７ｂで終端している。示されたチャンネル装置は、大量の熱を吸収するのに適している。特にアインツェルレンズの上側電極５ａに対する、鉛直方向に沿った熱吸収の大きさは、アインツェルレンズの上側電極５ａの最適な厚さを大きく決めることがある。

図１８は、図１３のビーム発生器のまた別の高尚な側面図を示している。この図には、ワイヤーの接続を配するためのパネル４２０が示される。加えて、この図は、逆ウェイト４３０の存在を示している。逆ウェイト４３０は、より予測可能な特性をもつ安定構造体を可能にするようにビーム発生器の質量中心を適合させるために使用され得る。

図１３〜１８を参照して論じられた実施形態などのいくつかの実施形態では、コリメーターレンズ内の空洞は、ほとんど閉じた特徴をもつチャンバーを形成しており、すなわち、コリメーターレンズを取り囲んでいるハウジングは、限定された開口を有している。その結果、一つ以上のポンプ放出口、いくつかの実施形態ではポンプ２２０の一部は、空洞内に比較的低い真空圧力、たとえば約１０−６ｂａｒの圧力を作り出しえるが、１０−１０ｂａｒまでの低い圧力が達成可能である。コリメーターレンズ内の低い圧力は、荷電粒子ビームに悪影響を与えるだけでなく、発生源３上へのイオンの実際の衝突をもたらすことがある残余の分子のイオン化を低減する。そのような衝突は、発生源３の寿命をひどく制限することがあり、したがって、不所望である。

上に論じられたいくらかの実施形態への言及によって本発明が説明された。これらの実施形態は、本発明の趣旨と範囲から逸脱することなく、さまざまな修正と代替形態がこの分野の当業者には可能であることが認められるであろう。したがって、特定の実施形態が説明されたが、これらは単なる例であり、本発明の範囲を限定するものではなく、それは、添付の特許請求の範囲において定められる。

米国特許第６，８９７，４５８号 米国特許第６，９５８，８０４号 米国特許第７，０１９，９０８号 米国特許第７，０８４，４１４号 米国特許第７，１２９，５０２号 米国特許出願公開２００７／００６４２１３号 同時係属米国特許出願６１／０３１，５７３号 同時係属米国特許出願６１／０３１，５９４号 同時係属米国特許出願６１／０４５，２４３号 同時係属米国特許出願６１／０５５，８３９号 同時係属米国特許出願６１／０５８，５９６号 同時係属米国特許出願６１／１０１，６８２号

本発明は、荷電粒子ビーム発生器における高電圧シールド装置及び冷却装置に関する。

本発明の目的は、圧力および高電圧管理に関して改善された性能を有している荷電粒子ビーム発生器を提供することである。この目的のため、本発明は、この明細書に説明されるとともに特許請求の範囲で特定された荷電粒子ビーム発生器、荷電粒子リソグラフィシステム、及び荷電粒子ビーム発生器のコリメーターシステムの冷却装置を提供する。

上に論じられたいくらかの実施形態への言及によって本発明が説明された。これらの実施形態は、本発明の趣旨と範囲から逸脱することなく、さまざまな修正と代替形態がこの分野の当業者には可能であることが認められるであろう。したがって、特定の実施形態が説明されたが、これらは単なる例であり、本発明の範囲を限定するものではなく、それは、添付の特許請求の範囲において定められる。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［１］ ターゲット（１３）を露出するための荷電粒子リソグラフィシステム（１）であって、 ・荷電粒子ビームを生成するための荷電粒子ビーム発生器と、
・前記荷電粒子ビームから複数のビームレットを形成するための開口アレイ（６）と、 ・前記ビームレットをターゲットの表面上に投影するためのビームレット投影器（１２）を備えており、
前記荷電粒子ビーム発生器は、
・発散荷電粒子ビームを生成するための荷電粒子発生源（３）と、
・前記発散荷電粒子ビームを屈折させるためのコリメーターシステム（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ；７２；３００）と、
・前記コリメーターシステムから熱を取り除くための冷却装置（２０３）を備えており、前記冷却装置は、前記コリメーターシステムの少なくとも一部を取り囲んでいる本体を備えている、リソグラフィシステム。
［２］ 前記荷電粒子発生源は、第一の真空チャンバー（１０２）中に配置されており、前記コリメーターシステムと前記冷却装置は、第二の真空チャンバー（１０３）中に配置されている、［１］のリソグラフィシステム。
［３］ 前記ビーム発生器は、前記リソグラフィシステムの露出真空チャンバー内に含まれている、［１］または［２］のリソグラフィシステム。
［４］ 前記冷却装置は、空洞が設けられた閉じた本体を備えている、先行請求項のいずれかひとつのリソグラフィシステム。
［５］ 前記冷却装置は、前記コリメーターシステムの少なくとも一部と統合されている、先行請求項のいずれかひとつのリソグラフィシステム。
［６］ 前記コリメーターシステムは、主に閉じた壁をもつチャンバーを形成している、先行請求項のいずれかひとつのリソグラフィシステム。
［７］ 前記コリメーターシステムは、三つの電極（５ａ，５ｂ，５ｃ）を備えているアインツェルレンズを備えている、先行請求項のいずれかひとつのリソグラフィシステム。
［８］ 前記アインツェルレンズ電極の中央電極（５ｂ）は、前記アインツェルレンズ電極の外側電極（５ａ，５ｃ）に対して正電位のために用意されている、［７］のリソグラフィシステム。
［９］ 前記アインツェルレンズの前記外側電極（５ａ，５ｃ）は、グラウンド電位にある包含物のために用意されている、［８］のリソグラフィシステム。
［１０］ 前記アインツェルレンズの少なくとも上側電極（５ａ）には、冷却液を導くための一つ以上の冷却導管が設けられている、［７］〜［９］のいずれかひとつのリソグラフィシステム。
［１１］ 前記一つ以上の冷却導管の少なくとも一部分は、使用中の前記荷電粒子ビームに面する電極の表面またはそのすぐそばに実質鉛直方向に延びている、［１０］のリソグラフィシステム。
［１２］ 前記アインツェルレンズの外側電極は、冷却液を導くための一つ以上の冷却導管を備えている、［７］〜［９］のいずれかひとつのリソグラフィシステム。
［１３］ 前記冷却液は、液体、好ましくは水である、［１０］〜［１２］のいずれかひとつのリソグラフィシステム。
［１４］ 前記冷却導管の少なくとも一部分は実質的に、使用中の前記荷電粒子ビームの光学軸に対して実質垂直かつ遠のく径方向に延びている、［１０］〜［１３］のいずれかひとつのリソグラフィシステム。
［１５］ 上側電極は中央開口を有しており、前記中央開口は実質的に円すい形に形づくられている、［７］〜［１４］のいずれかひとつのリソグラフィシステム。
［１６］ 上側電極は中央開口を有しており、前記中央開口は実質的に鐘形状をしている、［７］〜［１４］のいずれかひとつのリソグラフィシステム。
［１７］ 先行請求項のいずれかひとつに記載の荷電粒子リソグラフィシステムに使用される荷電粒子ビーム発生器であって、
・発散荷電粒子ビームを生成するための荷電粒子発生源（３）と、
・前記発散荷電粒子ビームを屈折させるためのコリメーターシステム（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ；７２；３００）と、
・前記コリメーターシステムから熱を取り除くための冷却装置（２０３）を備えており、前記冷却装置は、前記コリメーターシステムの少なくとも一部を取り囲んでいる本体を備えている、発生器。
［１８］ 前記荷電粒子発生源は第一の真空チャンバー（１０２）中に配置されており、前記コリメーターシステムと前記冷却装置は第二の真空チャンバー（１０３）中に配置されている、［１７］の発生器。
［１９］ 前記冷却装置は、空洞が設けられた閉じた本体を備えている、［１７］または［１８］の発生器。
［２０］ 前記冷却装置は、前記コリメーターシステムの少なくとも一部と統合されている、［１７］〜［１９］のいずれかひとつの発生器。
［２１］ 前記コリメーターシステムは、主に閉じた壁をもつチャンバーを形成している、［１７］〜［２０］のいずれかひとつの発生器。
［２２］ 前記コリメーターシステムは、三つの電極（５ａ，５ｂ，５ｃ）を備えたアインツェルレンズを備えている、［１７］〜［２１］のいずれかひとつの発生器。
［２３］ 前記アインツェルレンズ電極の中央電極（５ｂ）は、前記アインツェルレンズ電極の外側電極（５ａ，５ｃ）に対する正電位のために用意されている、［２２］の発生器。
［２４］ 前記アインツェルレンズの前記外側電極（５ａ，５ｃ）は、グラウンド電位にある包含物のために用意されている、［２３］の発生器。
［２５］ 前記アインツェルレンズの少なくとも上側電極（５ａ）には、冷却液を導くための一つ以上の冷却導管が設けられている、［２２］〜［２４］のいずれかひとつの発生器。
［２６］ 前記一つ以上の冷却導管の少なくとも一部分は、使用中の前記荷電粒子ビームに面する電極の表面またはそのすぐそばに実質鉛直方向に延びている、［２５］の発生器。
［２７］ 前記アインツェルレンズの前記外側電極は、冷却液を導くための一つ以上の冷却導管を備えている、［２２］〜［２４］のいずれかひとつの発生器。
［２８］ 前記冷却液は、液体、好ましくは水である、［２５］〜［２７］のいずれかひとつの発生器。
［２９］ 前記冷却導管の少なくとも一部分は実質的に、使用中の前記荷電粒子ビームの光学軸に対して実質垂直かつ遠のく径方向に延びている、［２５］〜［２８］のいずれかひとつの発生器。
［３０］ 上側電極は中央開口を有しており、前記中央開口は実質的に円すい形に形づくられている、［２２］〜［２９］のいずれかひとつの発生器。
［３１］ 上側電極は中央開口を有しており、前記中央開口は実質的に鐘形状をしている、［２２］〜［２９］のいずれかひとつの発生器。

Claims (31)

1. ターゲット（１３）を露出するための荷電粒子リソグラフィシステム（１）であって、 ・荷電粒子ビームを生成するための荷電粒子ビーム発生器と、
   ・前記荷電粒子ビームから複数のビームレットを形成するための開口アレイ（６）と、 ・前記ビームレットをターゲットの表面上に投影するためのビームレット投影器（１２）を備えており、
   前記荷電粒子ビーム発生器は、
   ・発散荷電粒子ビームを生成するための荷電粒子発生源（３）と、
   ・前記発散荷電粒子ビームを屈折させるためのコリメーターシステム（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ；７２；３００）と、
   ・前記コリメーターシステムから熱を取り除くための冷却装置（２０３）を備えており、前記冷却装置は、前記コリメーターシステムの少なくとも一部を取り囲んでいる本体を備えている、リソグラフィシステム。
2. 前記荷電粒子発生源は、第一の真空チャンバー（１０２）中に配置されており、前記コリメーターシステムと前記冷却装置は、第二の真空チャンバー（１０３）中に配置されている、請求項１のリソグラフィシステム。
3. 前記ビーム発生器は、前記リソグラフィシステムの露出真空チャンバー内に含まれている、請求項１または２のリソグラフィシステム。
4. 前記冷却装置は、空洞が設けられた閉じた本体を備えている、先行請求項のいずれかひとつのリソグラフィシステム。
5. 前記冷却装置は、前記コリメーターシステムの少なくとも一部と統合されている、先行請求項のいずれかひとつのリソグラフィシステム。
6. 前記コリメーターシステムは、主に閉じた壁をもつチャンバーを形成している、先行請求項のいずれかひとつのリソグラフィシステム。
7. 前記コリメーターシステムは、三つの電極（５ａ，５ｂ，５ｃ）を備えているアインツェルレンズを備えている、先行請求項のいずれかひとつのリソグラフィシステム。
8. 前記アインツェルレンズ電極の中央電極（５ｂ）は、前記アインツェルレンズ電極の外側電極（５ａ，５ｃ）に対して正電位のために用意されている、請求項７のリソグラフィシステム。
9. 前記アインツェルレンズの前記外側電極（５ａ，５ｃ）は、グラウンド電位にある包含物のために用意されている、請求項８のリソグラフィシステム。
10. 前記アインツェルレンズの少なくとも上側電極（５ａ）には、冷却液を導くための一つ以上の冷却導管が設けられている、請求項７〜９のいずれかひとつのリソグラフィシステム。
11. 前記一つ以上の冷却導管の少なくとも一部分は、使用中の前記荷電粒子ビームに面する電極の表面またはそのすぐそばに実質鉛直方向に延びている、請求項１０のリソグラフィシステム。
12. 前記アインツェルレンズの外側電極は、冷却液を導くための一つ以上の冷却導管を備えている、請求項７〜９のいずれかひとつのリソグラフィシステム。
13. 前記冷却液は、液体、好ましくは水である、請求項１０〜１２のいずれかひとつのリソグラフィシステム。
14. 前記冷却導管の少なくとも一部分は実質的に、使用中の前記荷電粒子ビームの光学軸に対して実質垂直かつ遠のく径方向に延びている、請求項１０〜１３のいずれかひとつのリソグラフィシステム。
15. 上側電極は中央開口を有しており、前記中央開口は実質的に円すい形に形づくられている、請求項７〜１４のいずれかひとつのリソグラフィシステム。
16. 上側電極は中央開口を有しており、前記中央開口は実質的に鐘形状をしている、請求項７〜１４のいずれかひとつのリソグラフィシステム。
17. 先行請求項のいずれかひとつに記載の荷電粒子リソグラフィシステムに使用される荷電粒子ビーム発生器であって、
    ・発散荷電粒子ビームを生成するための荷電粒子発生源（３）と、
    ・前記発散荷電粒子ビームを屈折させるためのコリメーターシステム（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ；７２；３００）と、
    ・前記コリメーターシステムから熱を取り除くための冷却装置（２０３）を備えており、前記冷却装置は、前記コリメーターシステムの少なくとも一部を取り囲んでいる本体を備えている、発生器。
18. 前記荷電粒子発生源は第一の真空チャンバー（１０２）中に配置されており、前記コリメーターシステムと前記冷却装置は第二の真空チャンバー（１０３）中に配置されている、請求項１７の発生器。
19. 前記冷却装置は、空洞が設けられた閉じた本体を備えている、請求項１７または１８の発生器。
20. 前記冷却装置は、前記コリメーターシステムの少なくとも一部と統合されている、請求項１７〜１９のいずれかひとつの発生器。
21. 前記コリメーターシステムは、主に閉じた壁をもつチャンバーを形成している、請求項１７〜２０のいずれかひとつの発生器。
22. 前記コリメーターシステムは、三つの電極（５ａ，５ｂ，５ｃ）を備えたアインツェルレンズを備えている、請求項１７〜２１のいずれかひとつの発生器。
23. 前記アインツェルレンズ電極の中央電極（５ｂ）は、前記アインツェルレンズ電極の外側電極（５ａ，５ｃ）に対する正電位のために用意されている、請求項２２の発生器。
24. 前記アインツェルレンズの前記外側電極（５ａ，５ｃ）は、グラウンド電位にある包含物のために用意されている、請求項２３の発生器。
25. 前記アインツェルレンズの少なくとも上側電極（５ａ）には、冷却液を導くための一つ以上の冷却導管が設けられている、請求項２２〜２４のいずれかひとつの発生器。
26. 前記一つ以上の冷却導管の少なくとも一部分は、使用中の前記荷電粒子ビームに面する電極の表面またはそのすぐそばに実質鉛直方向に延びている、請求項２５の発生器。
27. 前記アインツェルレンズの前記外側電極は、冷却液を導くための一つ以上の冷却導管を備えている、請求項２２〜２４のいずれかひとつの発生器。
28. 前記冷却液は、液体、好ましくは水である、請求項２５〜２７のいずれかひとつの発生器。
29. 前記冷却導管の少なくとも一部分は実質的に、使用中の前記荷電粒子ビームの光学軸に対して実質垂直かつ遠のく径方向に延びている、請求項２５〜２８のいずれかひとつの発生器。
30. 上側電極は中央開口を有しており、前記中央開口は実質的に円すい形に形づくられている、請求項２２〜２９のいずれかひとつの発生器。
31. 上側電極は中央開口を有しており、前記中央開口は実質的に鐘形状をしている、請求項２２〜２９のいずれかひとつの発生器。