JP2021002661A - ラジカルを輸送するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】汚染堆積物をプラズマクリーニングで除去できるリソグラフィシステムを提供する。【解決手段】リソグラフィシステムは、プラズマ発生器１とガイド本体９を有している。プラズマ発生器１は、その中にプラズマが形成され得るチャンバー２を有している。チャンバー２は、投入ガスを受け入れるための注入口５と、その中に作り出されたプラズマおよびラジカルの少なくとも一つの除去のための一つ以上の放出口６を有している。ガイド本体９は、中空であり、プラズマ中に形成されたラジカルを、汚染物質堆積物が除去されることになっているエリアまたはボリュームの方へ案内するようになっている。チャンバー注入口５は、ガイド本体９中に流れを作り出すようにチャンバーの中にパルス圧力を提供するための加圧装置４０につながれている。【選択図】図５ａ

Description

本発明は、たとえば汚染物質堆積物の除去のためのラジカルを輸送するための装置および方法に関する。本発明はさらに、そのような装置を備えている荷電粒子リソグラフィシステムに関する。本発明はさらに、プラズマチャンバーへの連結のための圧力レギュレーターに関する。本発明はさらに、ラジカルを輸送する方法に関する。

荷電粒子リソグラフィシステムの精度と信頼度は、汚染によって負の影響を受ける。そのようなリソグラフィシステムにおける汚染に対する重要な寄与は、汚染物質の堆積の蓄積によって引き起こされる。パターニングビームレットの一部であり、システム中に作り出される荷電粒子は、システム中に既にある炭化水素と相互作用する。結果の電子ビーム誘導堆積物（ＥＢＩＤ）は、システムの表面にカーボン含有層を形成する。カーボン含有材料のこの層は、ビーム安定性に影響を及ぼす。荷電粒子ビームおよび／またはビームレットが通り抜ける開口の中と周囲のそのようなカーボン含有層の蓄積はまた、開口のサイズを減少させ、これらの開口を通るビームまたはビームレットの伝達を減少させる。したがって、特に炭化水素分圧が比較的高くビーム電流密度が比較的高いエリアにおけるＥＢＩＤの除去が強く望まれる。

そのような堆積物は、原子クリーニングによって低減または除去されることが可能である。これは、堆積物と反応する原子のストリームを作り出すプラズマ発生器を使用して達成され得る。プラズマと、その中に提供される原子、特にラジカルの輸送は、しばしば非能率的であり、それは、比較的長いクリーニング期間と、不十分なクリーニング品質、すなわち特定の表面または特定のボリュームにおける汚染物質の不完全または不適当な除去をもたらすことがある。

たとえば汚染物質堆積物が除去されることになっている領域に向けて、より効率的な手法で、ラジカルを輸送するための装置および方法を提供することが本発明の目的である。この目的のために、本発明のいくつかの実施形態は、たとえば汚染物質堆積物の除去のためにラジカルを輸送するための装置に関しており、前記装置は、その中にプラズマが形成され得るチャンバーを備えているプラズマ発生器を備えており、前記チャンバーは、投入ガスを受け入れるための注入口と、その中に作り出された前記プラズマおよびラジカルの少なくとも一方の除去のための一つ以上の放出口を備えており、前記装置はさらに、前記プラズマ中に形成されたラジカルを、汚染物質堆積物が除去されることになっているエリアまたはボリュームに向けて導くための中空ガイド本体を備えており、チャンバー注入口は、前記ガイド本体中に流れを作り出すように前記チャンバーの中にパルス圧力を提供するための加圧装置につながれている。チャンバー２の内側の圧力をパルス手法で増大させることによって、その中に生成されるラジカルは、もはや分子流体制で移動せず、代わりに、いわゆる粘性圧力体制で移動する。粘性圧力体制では、プラズマは、ラジカルを輸送する、粘性流と呼ばれ得る流れを形成する。局所的に増大される圧力のこれらの期間のあいだ、ラジカルは、ラジカルおよび任意にプラズマの搬送の効率を著しく増大させ得るガイド本体の方に導かれることが可能である。その結果、ガイド本体を通って希望の個所たとえば汚染エリアの方に搬送される原子ラジカルの数が増大する。加えて、パルス手法で局所的に増大される圧力の期間を提供することによって、ガイド本体中のプラズマ消滅の起こり得る危険が減少される。

好ましくは、前記加圧装置はバルブである。バルブは、注入口のすばやい開け閉めを可能にし、そのことは、パルス圧力を比較的高い周波数で提供することを可能にする。

いくつかの実施形態では、本発明は、たとえば汚染物質堆積物の除去のためのラジカルを輸送するための装置に関しており、前記装置は、その中にプラズマが形成され得るチャンバーを備えているプラズマ発生器を備えており、前記チャンバーは、投入ガスを受け入れるための注入口と、その中に作り出された前記プラズマおよびラジカルの少なくとも一方の除去のための一つ以上の放出口を備えており、前記装置はさらに、前記プラズマ中に形成されたラジカルを、汚染物質堆積物が除去されることになっているエリアまたはボリュームに向けて導くための一つ以上のチャンバー放出口につながれた中空ガイド本体を備えており、ラジカルを引きずるに十分な強さをもった流れを形成するために前記チャンバー内の圧力が一時的に増大されることが可能である。前記ガイド本体の内側の一時的に増大される圧力は、プラズマを消滅させ得る。さらに、そのような圧力上昇は、たとえば三体相互作用（ラジカル＋ラジカル＋分子）によって、再結合に起因するラジカルの還元を増大させ得る。しかしながら、これらのイベントの一方または両方が起こるであろうありそうにない状況下でさえ、増大される圧力の結果としての前記チャンバーから前記ガイド本体の放出口の方へのラジカルのより効率的な搬送は、一時的なプラズマ消滅および／または再結合に起因するラジカル損失に勝る。特に、増大される圧力は、搬送されるラジカルの数の増大を引き起こし得る。圧力上昇がパルス性質である場合、プラズマ消滅の機会が著しく減少し、その結果、ラジカル輸送の増大された効率は、前記ガイド本体中のプラズマの残存と結合され得る。

いくつかの実施形態では、本発明は、たとえば汚染物質堆積物の除去のためのラジカルを輸送するための装置に関しており、前記装置は、その中にプラズマが形成され得るチャンバーを備えているプラズマ発生器を備えており、前記チャンバーは、投入ガスを受け入れるための注入口と、その中に作り出された前記プラズマおよびラジカルの少なくとも一方の除去のための一つ以上の放出口を備えており、さらに、前記プラズマ中に形成されたラジカルを、汚染物質堆積物が除去されることになっているエリアまたはボリュームに向けて導くための前記チャンバーの前記一つ以上の放出口につながれた中空ガイド本体と、第一の断面積をもつ注入口と、第二の断面積をもつ放出口を有している圧力レギュレーターをさらに備えており、前記第一の断面積は前記第二の断面積よりも大きく、圧力レギュレーター注入口は一つ以上のチャンバー放出口につながれており、圧力レギュレーター放出口は前記ガイド本体につながれており、前記圧力レギュレーターには、追加の注入ガスを受け入れるための追加の注入口が設けられている。ファンネル圧力レギュレーターの追加の注入口の存在は、前記チャンバーの内側と前記ガイド本体の内側の圧力を独立して調整する可能性を開く。前記ガイド本体のコンダクタンスはいま、前記ガイド本体の内側の圧力が最適値未満であるように設計されていてよい。それから、最適の圧力は、前記追加の注入口を通して前記圧力レギュレーター内に追加ガスを入れることによって実施され得る。したがって、前記チャンバー内の圧力は、ラジカルを生成するために最適化され得る一方、前記ガイド本体の内側の圧力は、ラジカルをその放出口の方へ導くため、前記追加の注入口を通した適切なガスの制御された供給によって最適化され得る。

前記プラズマ発生器の前記チャンバーは、有孔壁などの流れ制限体を備えていてよい。前記流れ制限体は、前記プラズマ発生器の前記チャンバーと、前記圧力レギュレーターの前記放出口が連結されている環境、一般に真空環境との間の圧力差を維持するのを支援する。前記圧力レギュレーターの前記注入口の位置と前記ガイド本体の前記放出口との間の圧力差は、任意にプラズマ流れと組み合わさって、ラジカルの流れを作り出すのを支援する。

要約すると、上に説明された装置は、前記ガイド本体によってラジカル輸送効率を増大
させる。

本発明のいくつかの実施形態は、プラズマを収容するチャンバーへの連結のための圧力レギュレーターに関しており、前記圧力レギュレーターは、その中に作り出されたプラズマとラジカルの少なくとも一方を受け入れるための、第一の断面積を有している注入口と、第二の断面積をもつ放出口を有しており、前記第一の断面積は前記第二の断面積よりも大きく、圧力レギュレーター注入口は、前記プラズマチャンバーにつながれ、圧力レギュレーター放出口は、中空体に取り外し可能に取り付け可能である。前記圧力レギュレーターは、ファンネルの形を取っていてよい。前記圧力レギュレーターには、たとえば先に説明された目的のために、追加の注入ガスを受け入れるための追加の注入口が設けられていてよい。

本発明のいくつかの実施形態はリソグラフィシステムに関しており、そのシステムは、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と、ビームレットを操作するための複数のビームレットマニピュレーター素子と、上述の実施形態のひとつによる装置を備えており、前記装置は、その中に作り出されるプラズマとラジカルを生成し、前記ビームレットマニピュレーター素子の一つ以上の表面上にラジカルを方向付けるように適合されている。ビームレットマニピュレーター素子の例は、それに限らないが、投影レンズ構造体とビームレット変調構造体を含んでいる。任意にプラズマと組み合わせてラジカルを、ビームレットマニピュレーター素子の一つ以上の表面に方向付けることによって、汚染物質堆積物が、効率的な手法で局所的に除去され得る。

前記リソグラフィシステムは、荷電粒子リソグラフィシステムであってよい。それから、各ビームレットマニピュレーター素子は、ビームレットが通り抜ける複数の開口を備えていてよい。それから、ビームレット変調構造体は、ブランカー構造体すなわち複数のブランカーの配列の形を取っていてよく、前記ブランカーは、一つ以上の荷電粒子ビームレットを偏向させることが可能である。一般に、前記ブランカーは、第一の電極と第二の電極と開口が設けられた静電偏向器である。それから、前記電極は、前記開口を横切る電場を生成するため、前記開口の反対側に配置されている。一般に、第二の電極は、グラウンド電極、すなわちグラウンド電位に接続されている電極である。荷電粒子リソグラフィシステムでは、前記投影レンズ構造体は、一つ以上の静電レンズアレイを有していてよい。

他のいくつかの実施形態では、前記リソグラフィシステムは、極紫外（ＥＵＶ）リソグラフィシステムである。そのようなシステムでは、各ビームレットマニピュレーター素子は、その方位が制御可能である、ミラーなどの反射素子の形を取っていてよい。

本発明のいくつかの実施形態は、ラジカルを輸送する方法に関しており、前記方法は、上記実施形態のひとつによる装置を前記中空ガイド本体の端部にごく接近させて提供することと、前記チャンバーの中に投入ガスを入れることと、前記チャンバー内にプラズマとラジカルを形成することと、前記中空ガイド本体の前記端部に向かうラジカルの流れを作り出すことを有している。好ましくは、流れを作り出すことは、バルブやポンプなどの加圧装置によって前記チャンバーの中にパルス圧力を提供することを有している。バルブは、すばやく動作し、比較的高い周波数で動作されることが可能であるので、非常に効率的である。

最後に、本発明のいくつかの実施形態は、ラジカルを輸送する方法に関しており、前記方法は、上記実施形態のひとつによる装置を前記中空ガイド本体の端部にごく接近させて提供することと、前記チャンバーの中に投入ガスを入れることと、前記チャンバー内にプラズマとラジカルを形成することと、ラジカルを引きずるに十分な強さをもった流れを形成するために前記チャンバー内の圧力を一時的に増大させることを有している。

本発明の実施形態が、いま、添付概略図を参照して、単なる例として説明される。
図１は、本発明の実施形態によるラジカルを輸送するための装置を概略的に示している。 図２は、本発明の別の実施形態によるラジカルを輸送するための装置を示している。 図３は、分子流体制のラジカルのいくつかの代表的軌道を描いている。 図４は、粘性流体制のラジカルのいくつかの代表的軌道を描いている。 図５ａは、図１の装置を概略的に示しており、加圧装置をさらに備えている。 図５ｂは、図５ａの装置を概略的に示しており、追加注入口をさらに備えている。 図６ａは、圧力レギュレーターが追加の注入口を備えている装置の代替実施形態を概略的に示している。 図６ｂは、図６ａにおいて使用される圧力レギュレーターのより詳細な景観を概略的に示している。 図７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実施形態の簡略概略図を示している。 図８は、モジュール式リソグラフィシステムの簡略ブロック図を示している。 図９は、ラジカルを輸送するための装置の実施形態の上げられた上面図を示している。 図１０は、図９に描かれた装置を備えているモジュール式リソグラフィシステムの断面図を示している。 図１１は、図９に描かれた装置の圧力レギュレーターと図８に描かれたリソグラフィシステムにおいて使用されるモジュールとの間の連結の実施形態のより詳細な景観を示している。

以下は、本発明のさまざまな実施形態の説明であり、それらは、単なる例として図に関連して与えられる。図は、スケール通りには描かれておらず、単に説明目的のために意図されている。

図１は、たとえば汚染物質堆積物の除去のためのラジカルを輸送するための装置１を概略的に示しており、特に、汚染物質は、真空環境内に配置された表面に堆積されている。装置１は、プラズマを使用して動作するので、そのような装置は、プラズマ発生源とも呼ばれ得る。装置１は、チャンバー２を備えている高周波（ＲＦ）プラズマ発生器を備えており、チャンバー２の外側のまわりにＲＦコイル４を備えている。チャンバー２には、酸素などの投入ガスのチャンバー２への進入を可能にするための注入口５が設けられている。投入ガスは、チャンバー２内に生成されるラジカルの前駆物質であり、好ましくは、これらのラジカルの用途を考慮して選択される。チャンバー２内のガスは、酸素原子ラジカルなどのラジカルを有するプラズマを作り出すように、コイル４に印加されたＲＦ電圧で通電されてよい。プラズマとラジカルは、一つ以上の放出口６を通ってチャンバー２を去り得る。

装置１は、ファンネル８などの圧力レギュレーターと、その中に作り出されたプラズマおよびラジカルを集中させて所定の目的エリアの方に導くための、チューブ９などのガイド本体をさらに備えている。ガイド本体は、まっすぐであってもよいし、プラズマを希望の方向に方向付ける屈曲部１１（図１に描かれる）やひじ部１２（図２に描かれる）などの一つ以上の屈曲部を備えていてよい。好ましくは、ガイド本体は、ガイド本体を通って搬送されるラジカルの平均寿命を増大させるため、可能な限りまっすぐである。ガイド本体は、低減または除去されることになっている汚染物質堆積物にごく接近させて配置され得る放出口１２を有している。一般に、放出口１２は、真空環境と直接接触している。

いくつかの実施形態では、チャンバー２には、開口アレイの形を取っていてよい複数の放出口６を作り出している有孔壁などの流れ制限体が設けられている。流れ制限体は、プラズマ発生器のチャンバーと、圧力レギュレーターの放出口が連結されている環境、一般に真空環境との間の圧力差を維持するのを支援する。圧力レギュレーターの注入口の位置とガイド本体の放出口との間の圧力差は、ラジカルの流れを作り出すのを支援する。

図２は、ラジカルを輸送するための装置１’を示している。装置１’は、ガイド本体が、図１の装置に描かれた屈曲部１１に代えて、湾曲部またはひじ部１３を有しているチューブ９の形を取っていることを除いて、図１の装置１と同様である。さらに、図２は、チャンバー２内にプラズマ２０が生成された状況下で動作中の装置１’を示している。図１に示された装置は、同様の手法で動作されてよいことが理解される。

特に、酸素などの投入ガスがチャンバー２内に供給され、ＲＦコイル４が通電されて投入ガスを誘導的に加熱して、チャンバー２内にプラズマ２０が生成される。プラズマ２０は、また特にその中に作り出されたラジカルは、破線矢印２１によって概略的に表わされているようにチャンバー２を出て、ファンネル８とチューブ９の中に流れ込み得る。

酸素の使用の場合、プラズマ発生器１からの酸素ラジカルが、特にＥＢＩＤ汚染によって引き起こされた、汚染物質堆積物を除去または低減するために使用される。チャンバー２内に生成される酸素ラジカルは、ファンネル８とガイド本体を通って、低減または除去されることになっている汚染物質堆積物の方に導かれる。ファンネル８および／またはガイド本体は、石英やポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標）の名前で良く知られている）などの不活性材料で作られていてよく、あるいは、それらの内側表面は、酸素原子ラジカルがこれらの要素と相互作用するときのそれらの消滅を抑えるために、そのような不活性材料で被覆されていてよい。

以下では、本発明の実施形態は、酸素原子ラジカルに関連して説明される。しかしながら、本発明のいくつかの実施形態は、他のラジカルを使用し得ることが理解されよう。さらに、ラジカルの輸送について言及されるが、そのような言及は、ラジカルと組み合わさったプラズマの輸送を除外しない。

電子ビーム誘導堆積物（一般に「カーボン」）を表面、たとえばリソグラフィシステムの一つ以上のビームレットマニピュレーター素子の表面から除去するため、酸素原子ラジカルなどのラジカルが使用され得る。そのような酸素原子ラジカルは、図１および２に示された装置１，１’のチャンバー２の内側に作り出され得る。

残念ながら、ラジカルの大きな損失がこれらの装置１，１’において観察され、それは、これらの装置中のラジカルがいわゆる分子流体制で輸送されることによると理解され得る。そのような体制では、他のラジカルとのラジカルの相互作用は無視されてよいが、壁との相互作用は再結合をもたらすことがある。さらに、ラジカルは、チャンバー２を去り、図１，２のガイド本体すなわちチューブ９に、放出口全体にわたってランダムな角度で進入する。

分子流体制のラジカルのいくつかの代表的軌道が破線１５として図３に描かれている。図３に見られ得るように、ラジカルは、ガイド本体にまったく進入しないで、「跳ね返り戻る」ことがある。

本発明者は、ラジカル輸送の効率は、装置１，１’の全体にわたって使用される圧力に依存することを理解した。チャンバー２の内側の圧力は、プラズマの効率と、その中に生成されるラジカルの数を決定する。ガイド本体（とファンネル８）の内側の圧力は、ガイド本体を通るラジカルの輸送の効率を決定する。

チャンバー２の内側の圧力をパルス手法で増大させることによって、その中に生成されるラジカルは、もはや分子流体制で移動せず、代わりに、いわゆる粘性圧力体制で移動する。粘性圧力体制では、プラズマは、たとえば図４に矢印によって概略的に示されるようにラジカルを輸送する、粘性流と呼ばれ得る流れを形成する。局所的に増大される圧力のこれらの期間のあいだ、ラジカルは、ガイド本体を通って希望の個所たとえば汚染エリアの方に搬送される原子ラジカルの数を著しく増大させ得るガイド本体の方に導かれることが可能である。

いくつかの実施形態では、ガイド本体の内側の一時的に増大される圧力は、プラズマを消滅させる。さらに、いくつかの実施形態では、たとえば三体相互作用（ラジカル＋ラジカル＋分子）によって、再結合に起因するラジカルの還元が、一時的に増大される圧力の結果として増大することも可能である。しかしながら、形成されている流れの存在に起因するチャンバー２からチューブ放出口１２の方に搬送されるラジカルの数の増大は、一時的なプラズマ消滅および再結合に起因するラジカル損失に勝る。

図５ａは、図１の装置１を概略的に示しており、制御ユニット４５によって制御可能である加圧装置４０、好ましくはバルブ、任意にポンプなどの別の実体をさらに備えている。制御ユニット４５は、チャンバー２からチューブ放出口１２の方へラジカルを引きずるに十分な強さをもった流れを形成するためにチャンバー２内の圧力の一時的な増大を与えるようになっていてよい。制御ユニット４５は、ポンプなどの加圧装置４０を直接制御してよい。しかしながら、制御ユニット４５は、そのようなポンプとチャンバー２の間の連結を制御する一つ以上のバルブを制御してもよい。

加圧装置４０は、チャンバー内の圧力が周期的な圧力パルスを受ける、すなわち、圧力が周期的に一時的に増大されるように制御されてよい。圧力上昇は、注入口５を通ってチャンバー２の中へのより多くの投入ガスを一時的に可能にすることをもたらし得る。あるいは、圧力上昇は、追加投入ガスを一つ以上の注入口を通して入れることによって達成され得る。

代替的に、または付加的に、一時的な圧力上昇は、追加の投入ガスたとえば窒素ガスを入れることによって実施され得る。追加の投入ガスは、注入口５を通して入れられてよい。あるいは、追加の投入ガスは、図５ｂに描かれたようなチャンバー２の追加注入口５’を通していられてよい。追加注入口５’は、加圧装置４１たとえばバルブやポンプにつながれていてよく、制御ユニット４５などの制御ユニットによって制御されてよい。

図５ａ，５ｂの装置では、チャンバー２の内側と、ガイド本体、これらの実施形態ではチューブ９の内側の圧力は、独立して調整され得ない。両圧力は、一つ以上の放出口６のコンダクタンスによって、またチューブ９それ自体のコンダクタンスによって、関連づけられる。さらに、先に述べられたように、この装置では、チューブ９の内側の一時的に増大される圧力はプラズマを消滅させる。

図６ａは、酸素などの追加投入ガスや窒素などのバッファガスの供給のための追加の注入口３５がファンネル８などの圧力レギュレーターに設けられた装置の代替実施形態を示している。以下では、追加の注入口３５を通して供給されるガスは追加の注入ガスと呼ばれる。図６ａのファンネル８は、図６ｂに、より詳細に描かれている。ファンネル８の追加の注入口３５の存在は、チャンバー２の内側とチューブ９の内側の圧力を独立して調整する可能性を開く。チューブ９のコンダクタンスはいま、チューブ９の内側の圧力が最適値未満であるように設計されていてよい。それから、最適の圧力は、追加の注入口３５を通して追加ガスを入れることによって実施され得る。それから、チャンバー２の圧力は、ラジカルを生成するために最適化され得、ガイド本体の内側の圧力は、ラジカルをその放出口の方へ導くため、追加の注入口３５を通した適切なガスの制御された供給によって最適化され得る。追加の注入口３５の提供はまた、プラズマがチューブ９内で消滅する危険を低減し得る。追加の注入口３５は、バルブやポンプなどの加圧装置に連結されていてよい。加圧装置は、制御ユニット４５などの制御ユニットに連結されていてよい。

図７は、荷電粒子マルチビームレットリソグラフィシステム５１の実施形態の簡略概略図を示している。そのようなリソグラフィシステムは、たとえば、米国特許第６，８９７，４５８号と第６、９５８，８０４号と第７．０８４，４１４号と第７，１２９，５０２号に説明されており、それらは、本願の出願人に譲渡されており、参照によってそのままここに組み込まれる。

そのようなリソグラフィシステム５１は、複数のビームレットを生成するビームレット発生器と、ビームレットをパターニングして複数の変調ビームレットを形成するビームレット変調器と、変調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プロジェクターを適切に備えている。

ビームレット発生器は一般に、発生源と少なくとも一つのビームスプリッターを備えている。図７の発生源は、実質的に一様な膨脹する電子ビーム５４を作り出すようになっている電子発生源５３である。電子ビーム５４のビームエネルギーは、好ましくは、約１ないし１０のｋｅＶの範囲内に比較的低く維持される。これを達成するため、加速電圧は好ましくは低く、電子発生源５３は、グラウンド電位にあるターゲットに対して約−１ないし−１０ｋＶの間の電圧に維持され得るが、他のセッティングが使用されてもよい。

図７では、電子発生源５３からの電子ビーム５４は、電子ビーム５４をコリメートするためのコリメーターレンズ５５を通る。コリメーターレンズ５５は、どんなタイプのコリメート光学系であってよい。コリメーションの前に、電子ビーム５４は、ダブルオクタポール（図示せず）を通ってよい。

続いて、電子ビーム５４は、ビームスプリッター、図７の実施形態では開口アレイ５６に衝突する。開口アレイ５６は、好ましくは、複数の貫通孔を有しているプレートから構成されている。開口アレイ５６は、ビーム５４の一部を遮断するようになっている。加えて、アレイ５６は、複数の平行電子ビームレット５７を作り出すように複数のビームレット５７が通り抜けることを可能にする。

図７のリソグラフィシステム５１は、多数のビームレット５７、好ましくは１０，０００ないし１，０００，０００のビームレットを生成するが、もちろん、それよりも多くのまたは少ないビームレットが生成されることも可能である。他の既知の方法が、コリメートされたビームレットを生成するために使用されてもよいことに注意されたい。電子ビーム５４からサブビームを作り出し、サブビームから電子ビームレット５７を作り出すように、第二の開口アレイがシステムに追加されてもよい。これは、さらなる下流におけるサブビームの操作を可能にし、それは、特にシステム中のビームレットの数が５，０００以上であるときに、システム動作に有益である。

ビームレット変調器は、図７に変調システム５８として示されており、一般に、複数のブランカーの配列を備えているビームレットブランカーアレイ５９と、ビームレットストップアレイ７０を備えている。ブランカーは、一つ以上の電子ビームレット５７を偏向させることが可能である。本発明の実施形態では、ブランカーは、より明確には、第一の電極と第二の電極と開口が設けられた静電偏向器である。それから、電極は、開口を横切る電場を生成するため、開口の反対側に配置されている。一般に、第二の電極は、グラウンド電極、すなわちグラウンド電位に接続されている電極である。

電子ビームレット５７をブランカーアレイ５０の平面内に合焦させるために、リソグラフィシステムはコンデンサーレンズアレイ（図示せず）をさらに備えていてよい。

図７の実施形態では、ビームレットストップアレイ７０は、ビームレットが通り抜けることを可能にするための開口のアレイを備えている。ビームレットストップアレイ７０は、その基本形態では、複数の貫通孔が設けられた基板であり、貫通孔は一般に丸穴であるが、他の形が使用されてもよい。いくつかの実施形態では、ビームレットストップアレイ７０の基板は、シリコンウェファーから形成され、一定間隔で離間した貫通孔のアレイを備えており、表面帯電を防止するために金属の表面層で覆われていてよい。いくつかのさらなる実施形態では、金属は、ＣｒＭｏなど、自然酸化物被膜を形成しないタイプである。

ビームレットブランカーアレイ５９およびビームレットストップアレイ７０は、一緒に動作してビームレット５７を遮断するか通過させる。いくつかの実施形態では、ビームレットストップアレイ７０の開口は、ビームレットブランカーアレイ５９の静電偏向器の開口と整列されている。ビームレットブランカーアレイ５９がビームレットを偏向させると、それはビームレットストップアレイ７０の対応の開口を通り抜けない。代わりに、ビームレットは、ビームレット遮断アレイ７０の基板によって遮断される。ビームレットブランカーアレイ５９がビームレットを偏向させなければ、ビームレットは、ビームレットストップアレイ７０中の対応の開口を通り抜ける。いくつかの代替実施形態では、ビームレットブランカーアレイ５９とビームレットストップアレイ７０の共働は、ブランカーアレイ５９の偏向器によるビームレットの偏向が、ビームレットストップアレイ７０の対応の開口を通るビームレットの通過をもたらす一方、非偏向が、ビームレットストップアレイ７０の基板による遮断をもたらすようになっている。

変調システム５８は、制御ユニット６０によって供給される入力に基づいてビームレット５７にパターンを追加するようになっている。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とデータコンバーター６３を備えていてよい。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内側部分の外に配置されていてよい。パターンデータを有している変調光ビーム７４は、光ファイバー６４を使用して、（概略的にプレート７５として描かれた）ファイバーアレイ内のファイバーの端から、破線ボックスと参照番号７８によって概略的に示された、リソグラフィシステム５１の電子光学部分内に光を投影するプロジェクター６５に送られてよい。

図７の実施形態では、変調光ビームは、ビームレットブランカーアレイ５９上に投影される。特に、光ファイバー端からの変調光ビーム７４は、ビームレットブランカーアレイ５９上に配置された対応の光感応素子に投影される。光感応素子は、光信号を別種の信号たとえば電気信号に変換するようになっていてよい。変調光ビーム７４は、対応の光感応素子に接続されている一つ以上のブランカーを制御するためのパターンデータの一部分を運ぶ。適切には、光ビーム７４を対応の光感応素子上に投影するために、プロジェクター６５などの光学素子が使用されてよい。加えて、適切な入射角での光ビーム７４の投影を可能にするため、たとえばプロジェクター６５とビームレットブランカーアレイ５９の間にミラーが適切に配置されていてよい。

プロジェクター６５は、制御ユニット６０の制御下にあるプロジェクター位置決めデバイス７７によってプレート７５と適切に整列され得る。その結果、プロジェクター６５とビームレットブランカーアレイ５９内の光感応素子の間の距離は、同様に変化し得る。

いくつかの実施形態では、光ビームは、少なくとも部分的に、光導波路によってプレートから光感応素子の方に送られてよい。光導波路は、光感応素子に非常に近い、適切には１センチメートル未満の、好ましくは約１ミリメートル離れた位置まで光を導き得る。光導波路と対応の光感応素子の間の短い距離は、光損失を低減する。他方において、荷電粒子ビームレットによって占有され得る空間から離して配置されたプレート７５とプロジェクター６５の使用は、ビームレット外乱が最小化され、ビームレットブランカーアレイ５９の構築が複雑でないという利点を有している。

ビームレット変調器から出て来る変調ビームレットは、ビームレットプロジェクターによって、ターゲット８４のターゲット表面７３上にスポットとして投影される。ビームレットプロジェクターは、一般に、変調ビームレットをターゲット表面７３上で走査するための走査偏向器と、変調ビームレットをターゲット表面７３上に合焦させるための投影レンズ系を備えている。これらのコンポーネントは、シングルエンドモジュール内に存在していてよい。

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ている。したがって、エンドモジュールは、偏向器アレイ７１と投影レンズ装置７２を備えていてよい。挿入可能交換可能ユニットはまた、ビームレット変調器に関連して上に論じられたようなビームレットストップアレイ７０を有していてよい。エンドモジュールを去った後、ビームレット５７は、ターゲット面に配置されたターゲット表面７３に衝突する。リソグラフィ用途では、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である。

偏向器アレイ７１は、ビームレットストップアレイ７０を通過した各ビームレット５７を偏向させ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７１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偏向器であってよい。偏向器アレイ７１は、投影レンズ装置７２の上流に描かれているが、偏向器アレイ７１はまた、投影レンズ装置７２とターゲット表面７３の間に配置されてもよい。

投影レンズ装置７２は、偏向器アレイ７１による偏向の前または後に、ビームレット５７を合焦させるようになっている。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７２は、好ましくは約１００〜５００倍の、最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。この好ましい実施形態では、投影レンズ装置７２は、好都合に、ターゲット表面７３に接近して位置されていてよい。

いくつかの実施形態では、ビームプロテクター（図示せず）が、ターゲット表面７３と投影レンズ装置７２の間に配置されていてよい。ビームプロテクターは、複数の適切に配置された開口が設けられたホイルまたはプレートであってよい。ビームプロテクターは、解放されたレジスト粒子がリソグラフィシステム５１の感応素子のいずれかに到達する前に、それらを吸収するようになっている。

投影レンズ装置７２は、ターゲット表面７３上の単一ピクセルのスポットサイズが正確であることを確実にし得、一方、偏向器アレイ７１は、適切な走査動作によって、ターゲット表面７３上のピクセルの位置がマイクロスケール上で正確であることを確実にし得る。特に、偏向器アレイ７１の動作は、ターゲット表面７３上のパターンを最終的に構成するピクセルのグリッドにピクセルがぴったり合うようなものである。ターゲット表面７３上のピクセルのマクロスケールの位置決めは、ターゲット８４の下方に存在するウェーハ位置決めシステムによって適切に実現されることが理解される。

一般に、ターゲット表面７３は、基板の上面にあるレジスト膜である。レジスト膜の一部は、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、現像液にいくぶん可溶性になり、ウェーハ上のレジストパターンをもたらす。ウェーハ上のレジストパターンは、続いて、すなわち、半導体製造の分野において知られているインプリメンテーション、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、照射が均一でないならば、レジストは均一に現像され得ず、パターンの誤りをもたらす。したがって、複製可能な結果を提供するリソグラフィシステムを得るために高品質投影が問題とされる。照射の違いは、偏向ステップに起因しないはずである。

特に荷電粒子マルチビームレットリソグラフィシステムについて言及されるけれども、本発明のいくつかの実施形態は、露出目的のために極紫外（ＥＵＶ）放射を使用するリソグラフィシステムなどの他のタイプのリソグラフィシステムに向けられてよい。ＥＵＶリソグラフィシステムでは、一般に、ミラーなどの反射面が、パターン形成されたまたは変調された放射ビームを作り出すために、または選択されたビームレットが露出されるターゲット、一般には適切なレジスト層が設けられたウェーハに到達するビームレットの軌道に影響を及ぼすために使用される。

図８は、モジュール式リソグラフィシステムの簡略ブロック図を示している。リソグラフィシステムは、好ましくは、メンテナンスのしやすさを可能にするためにモジュール方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、他のサブシステムに対する外乱が可能な限りなく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限定されている、真空チャンバー内に閉じ込められている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は、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８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、荷電粒子ビーム発生源１０１とビームコリメート系１０２を有している照明光学モジュール２０１と、開口アレイ１０３とコンデンサーレンズアレイ１０４を有している開口アレイおよびコンデンサーレンズモジュール２０２と、ビームレットブランカーアレイ１０５を有しているビームスイッチングモジュール２０３と、ビームストップアレイ１０８とビーム偏向器アレイ１０９と投影レンズアレイ１１０を有している投影光学モジュール２０４を有している。モジュールは、アライメントフレームにスライドさせて出し入れされるように設計されていてよい。図８に示された実施形態では、アライメントフレームは、アライメント内側サブフレーム２０５とアライメント外側サブフレーム２０６を備えている。投影光学モジュール２０４は、一つ以上のたわみ部によって、アライメント内側サブフレーム２０５とアライメント外側サブフレームの少なくとも一つに連結されていてよい。

照明光学モジュール２０１と開口アレイおよびコンデンサーレンズモジュール２０２とビームスイッチングモジュール２０３と投影光学モジュール２０４の上述のコンポーネントは、図７のリソグラフィシステム１に対して同様のコンポーネントの機能に相当して動作するようになっている。

図８の実施形態では、フレーム２０８が、振動減衰マウント２０７を介してアライメントサブフレーム２０５，２０６を支持している。この実施形態では、ウェーハ１３０は、ウェーハテーブル２０９の上に載っており、テーブルは、今度は、追加の支持構造体２１０に搭載されている。ウェーハテーブル２０９と追加の支持構造体２１０の組み合わせは、以下では、チャック２１０とも呼ばれ得る。チャック２１０は、ステージショートストローク２１１およびロングストローク２１２の上に鎮座している。リソグラフィ機械装置は、真空チャンバー２５０内に閉じ込められており、チャンバーは、好ましくは、一つまたは複数のミューメタルシールド層２１５を有している。機械装置は、フレーム部材２２１によって支持されたベースプレート２２０の上に載っている。

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ことがある。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ている一つ以上の制御システム２２４からこれらの信号を受け取る。真空チャンバー２５０は、ケーブルのまわりの真空シールを維持しつつ、信号を制御システムから真空ハウジングの中に伝えるケーブルを通すための、ポートと呼ばれる開口を有している。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、特定のモジュールのためのケーブルが、他のモジュールのいずれかのためのケーブルを乱すことなく、分離され取り外され交換される。いくつかの実施形態では、パッチパネルが、真空チャンバー２５０内に設けられてよい。パネルは、モジュールの一つ以上を取り外し可能に連結するための一つ以上のコネクターを備えている。一つ以上のポートは、真空チャンバー内への取り外し可能モジュールの一つ以上の連結を通すために使用されてもよい。

図９は、汚染物質堆積物の除去のための装置３００の実施形態の上げられた上面図を示している。装置３００は、ファンネル３０８の形をしている圧力レギュレーターにつながれた、その中にプラズマが形成され得るチャンバー３０２を備えている。ファンネル３０８には、スリット３０７ａ，３０７ｂの形をしている二つの放出口が設けられている。

図１０は、図９に描かれた汚染物質堆積物の除去のための装置を備えているモジュール式リソグラフィシステムの断面図を示している。示された実施形態では、モジュール式リソグラフィシステムは、図８を参照して論じられたシステムである。チャンバー３０２は、特定のこの実施形態ではファンネル３０８も、一つ以上のモジュールを収容するためのアライメントフレーム２０８の中に統合されている。装置はさらに、スリット３０７ａに連結された第一のチューブ３０９ａと、スリット３０７ｂに連結された第二のチューブ３０９ｂを備えている。第二のチューブ３０９ｂは、投影光学モジュール２０４の表面に近い放出口を有している。第一のチューブ３０９ａは、別のモジュール、たとえば図８のモジュール式リソグラフィシステムのビームスイッチングモジュール２０３にラジカルを搬送するようになっている。

図１１は、チューブ３０９ｂを使用しているファンネル３０８と投影光学モジュール２０４の間の連結の実施形態についての詳細図を示している。同様の連結が、ファンネル３０８と他のモジュールの間になされてよい。示された連結では、チューブ３０９ｂは、スリット３０７ｂの延長部分の上に合わされることが可能である。したがって、圧力レギュレーター放出口３０７ｂには、ガイド本体すなわち図１１のチューブ３０９ｂが取り外し可能に取り付け可能な延長部分が設けられている。

さらに、チューブ周囲の方への原子ラジカルなどの粒子状物質の漏れを減少させるために実際の連結の個所を覆って配置され得るカバー４００が設けられている。カバー４００は、スライド可能なカバーであってよい。

チューブ３０９ｂは、好ましくは、チューブ３０９ｂの内側壁との原子ラジカルの相互作用を最小にするように可能な限りまっすぐである。この特定の実施形態では、投影光学モジュール２０４はモジュールプレート４１０に装着されており、チューブ３０９ｂはプレート４１０を通って延びている。そのような構築物は、プレート４１０とチューブ３０９ｂによって占有される空間を減少させる。

上に論じられたいくつかの実施形態に関連して本発明が説明された。添付の請求の範囲の中に定められている本発明の要旨から逸脱することなく、この分野の当業者に良く知られたさまざまな修正および代替形態の余地があることが認められよう。

米国特許第６，８９７，４５８号 米国特許第６，９５８，８０４号 米国特許第７，０８４，４１４号 米国特許第７，１２９，５０２号

Claims (32)

1. ラジカルを輸送するための装置（１；１’）であり、
   ・その中にプラズマが形成され得るチャンバー（２）を備えているプラズマ発生器を備えており、前記チャンバーは、投入ガスを受け入れるための注入口（５）と、その中に作り出された前記プラズマおよびラジカルの少なくとも一方の除去のための一つ以上の放出口（６）を備えており、さらに、
   ・前記プラズマ中に形成されたラジカルを、汚染物質堆積物が除去されることになっているエリアまたはボリュームに向けて導くための中空ガイド本体（９）を備えており、
   チャンバー注入口は、前記ガイド本体中に流れを作り出すように前記チャンバーの中にパルス圧力を提供するための加圧装置（４０）につながれている、装置。
2. 前記加圧装置はバルブである、請求項１に記載の装置。
3. ラジカルを輸送するための装置（１；１’）であり、
   ・その中にプラズマが形成され得るチャンバー（２）を備えているプラズマ発生器を備えており、前記チャンバーは、投入ガスを受け入れるための注入口（５）と、その中に作り出された前記プラズマおよびラジカルの少なくとも一方の除去のための一つ以上の放出口（６）を備えており、さらに、
   ・前記プラズマ中に形成されたラジカルを、汚染物質堆積物が除去されることになっているエリアまたはボリュームに向けて導くための前記チャンバーの前記一つ以上の放出口につながれた中空ガイド本体（９）を備えており、
   ラジカルを引きずるに十分な強さをもった流れを形成するために前記チャンバー内の圧力が一時的に増大されることが可能である、装置。
4. 一時的な圧力上昇が周期的におこなわれる、請求項３に記載の装置。
5. 第一の断面積をもつ注入口と、第二の断面積をもつ放出口を有している圧力レギュレーター（８）をさらに備えており、前記第一の断面積は前記第二の断面積よりも大きく、圧力レギュレーター注入口は一つ以上のチャンバー放出口につながれており、圧力レギュレーター放出口は前記ガイド本体につながれている、先行請求項のいずれかひとつに記載の装置。
6. 前記圧力レギュレーターには、追加の注入ガスを受け入れるための追加の注入口（３５）が設けられている、請求項５に記載の装置。
7. ラジカルを輸送するための装置（１；１’）であり、
   ・その中にプラズマが形成され得るチャンバー（２）を備えているプラズマ発生器を備えており、前記チャンバーは、投入ガスを受け入れるための注入口（５）と、その中に作り出された前記プラズマおよびラジカルの少なくとも一方の除去のための一つ以上の放出口（６）を備えており、さらに、
   ・前記プラズマ中に形成されたラジカルを、汚染物質堆積物が除去されることになっているエリアまたはボリュームに向けて導くための前記チャンバーの前記一つ以上の放出口につながれた中空ガイド本体（９）と、
   ・第一の断面積をもつ注入口と、第二の断面積をもつ放出口を有している圧力レギュレーター（８）をさらに備えており、前記第一の断面積は前記第二の断面積よりも大きく、圧力レギュレーター注入口は一つ以上のチャンバー放出口につながれており、圧力レギュレーター放出口は前記ガイド本体につながれており、
   前記圧力レギュレーターには、追加の注入ガスを受け入れるための追加の注入口（３５）が設けられている、装置。
8. 前記圧力レギュレーターは、ファンネル（８）の形を取っている、請求項５〜７のいずれかひとつに記載の装置。
9. 前記圧力レギュレーター放出口には、前記ガイド本体が取り外し可能に取り付け可能な延長部分が設けられている、請求項５〜８のいずれかひとつに記載の装置。
10. 前記ガイド本体と前記圧力レギュレーター放出口の前記延長部分の間の連結を覆った配置のためのカバー（４００）をさらに備えている、請求項９に記載の装置。
11. 前記中空ガイド本体は、チューブ（９）の形を取っている、先行請求項のいずれかひとつに記載の装置。
12. 前記チューブは、屈曲部（１１）または湾曲部（１３）を有している、請求項１１に記載の装置。
13. 前記プラズマ発生器は、前記チャンバー内にプラズマを生成するための、前記チャンバーの外側のまわりの高周波コイル（４）をさらに備えている、先行請求項のいずれかひとつに記載の装置。
14. 前記チャンバーには、有孔壁などの流れ制限体が設けられている、先行請求項のいずれかひとつに記載の装置。
15. プラズマを収容するチャンバーへの連結のための圧力レギュレーターであり、前記圧力レギュレーターは、その中に作り出されたプラズマとラジカルの少なくとも一方を受け入れるための、第一の断面積を有している注入口と、第二の断面積をもつ放出口を有しており、前記第一の断面積は前記第二の断面積よりも大きく、圧力レギュレーター注入口は、前記プラズマチャンバーにつながれ、圧力レギュレーター放出口は、中空体に取り外し可能に取り付け可能である、圧力レギュレーター。
16. 前記圧力レギュレーターは、ファンネル（８）の形を取っている、請求項１５に記載の圧力レギュレーター。
17. 前記圧力レギュレーターには、注入ガスを受け入れるための追加の注入口（３５）が設けられている、請求項１６または１７に記載の圧力レギュレーター。
18. リソグラフィシステムであり、
    ・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と、
    ・ビームレットを操作するための複数のビームレットマニピュレーター素子と、
    ・請求項１〜１４のいずれかひとつに記載の装置を備えており、前記装置は、その中に作り出されるプラズマとラジカルを生成し、前記ビームレットマニピュレーター素子の一つ以上の表面上にラジカルを方向付けるように適合されている、リソグラフィシステム。
19. 前記リソグラフィシステムは、荷電粒子リソグラフィシステムであり、各ビームレットマニピュレーター素子は、ビームレットが通り抜ける複数の開口を備えている、請求項１８に記載のリソグラフィシステム。
20. 前記リソグラフィシステムは、複数の自己完結型取り外し可能モジュールを備えているモジュール式リソグラフィシステムであり、各モジュールは、前記ビームレットマニピュレーター素子の一つ以上を備えている、請求項１８または１９に記載のリソグラフィシス
    テム。
21. 前記モジュールの一つ以上を収容するためのアライメントフレーム（２０８）をさらに備えている、請求項２０に記載のリソグラフィシステム。
22. 前記装置の前記チャンバーは、前記アライメントフレームの中に統合されている、請求項２１に記載のリソグラフィシステム。
23. ラジカルを輸送する方法であり、
    ・請求項１〜１４のいずれかひとつに記載の装置を前記中空ガイド本体の端部にごく接近させて提供することと、
    ・前記チャンバーの中に投入ガスを入れることと、
    ・前記チャンバー内にプラズマとラジカルを形成することと、
    ・前記中空ガイド本体の前記端部に向かうラジカルの流れを作り出すことを有している、方法。
24. 流れを作り出すことは、バルブなどの加圧装置によって前記チャンバーの中にパルス圧力を供給することを有している、請求項２３に記載の方法。
25. ラジカルを輸送する方法であり、
    ・請求項１〜１４のいずれかひとつに記載の装置を前記中空ガイド本体の端部にごく接近させて提供することと、
    ・前記チャンバーの中に投入ガスを入れることと、
    ・前記チャンバー内にプラズマとラジカルを形成することと、
    ・ラジカルを引きずるに十分な強さをもった流れを形成するために前記チャンバー内の圧力を一時的に増大させることを有している、方法。
26. 圧力を一時的に増大させることは、周期的におこなわれる、請求項２５に記載の方法。
27. 圧力を一時的に増大させることは、バルブなどの加圧装置によって実行される、請求項２６に記載の方法。
28. 前記装置の前記プラズマ発生器は、前記チャンバーの外側のまわりの高周波コイル（４）を備えており、プラズマを形成することは、前記高周波コイルに通電することを有している、請求項２３−２７のいずれかひとつに記載の方法。
29. 前記装置の前記プラズマ発生器は、前記チャンバーの外側のまわりの高周波コイル（４）を備えており、プラズマを形成することは、前記高周波コイルに通電することを有しており、前記高周波コイルは、圧力が上昇するあいだ、スイッチが切られる、請求項２５−２７のいずれかひとつに記載の方法。
30. 前記装置は、圧力レギュレーターをさらに備えており、前記圧力レギュレーターは、第一の断面積をもつ注入口と、第二の断面積をもつ放出口を有しており、前記第一の断面積は前記第二の断面積よりも大きく、圧力レギュレーター注入口は一つ以上のチャンバー放出口につながれており、圧力レギュレーター放出口は前記ガイド本体につながれており、前記圧力レギュレーターには、追加の注入口が設けられており、前記方法は、前記追加の注入口を通して追加の注入ガスを入れることをさらに有している、請求項２３〜２９のいずれかひとつに記載の方法。
31. 前記追加の注入ガスは、窒素または酸素である、請求項３０に記載の方法。
32. 前記注入ガスは酸素である、請求項２３〜３１のいずれかひとつに記載の方法。