JP5241195B2 - 荷電粒子露光装置 - Google Patents
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Description
本発明を使用しているマスクなしの粒子ビーム露光装置PML2の概略図が図1に示されている。以下において、本発明の開示の必要に応じて、それらの詳細のみが記載され、分かりやすくするために、構成要素は、図1に寸法通りには示されておらず、特に、粒子ビームの横幅が拡大されている。さらなる詳細については、特許文献1を参照されたい。
再び図1を参照すると、以下で「保護隔壁」とも呼ばれる隔壁手段15は、光学コラムの後方のおよびターゲット空間の前方のフィールドフリースペースに設けられる。このようにして、保護隔壁15は、ターゲットにわたる空間(「ターゲット空間」)と光学システムとを分割し、また狭い開口部の開口直径が基板位置のビーム寸法のオーダである狭い開口部を有する。保護隔壁の直径は、後方散乱粒子および二次粒子(図1の短い破線矢印)が、多数の電極の側壁に到達することを排除するようにできるだけ小さく適切に選択される。このことは、ビームの位置が、ほとんど変化せず、本発明による保護隔壁15を設けることが実現可能な光学コラムに対してほぼ固定されるということに起因する。
基板と保護隔壁と対物レンズの下面との間の開口直径および距離について、2つの例を分類することが適切である。
1)軽いイオンおよび電子の使用
この場合、制御すべき主な影響は、後方散乱された粒子と光学システムの重要な要素との望ましくない衝突、および/または基板から蒸発されるかまたはガス放出する材料の蒸着による光学システムの汚染である。さらに、基板における粒子の霧化の強度を大幅に低減できる。吸収膜を使用することにより、再散乱された粒子およびビーム自体の拡散部が、開口直径によって制限された領域外の基板に到達することが防止される。吸収膜と共に、部分的に透過する膜を使用することにより、基板から来る(例えば、ガス抜け、離脱によって)低エネルギー粒子および成分が、光学システムの重要な要素に到達することを防止することがさらに可能になり、一方、高エネルギー粒子が、部分的に透過する膜に侵入することが妨げられない。これらの高エネルギー粒子の流れは、対物レンズの下面から再散乱された後に、同一の吸収膜を反対方向に通過したときに大幅に希釈される。
2)重いイオンおよびクラスタの使用
この種類の粒子について、保護隔壁によって制御すべき主な影響は、対物レンズのレンズ素子または保護隔壁自体を汚染し得る、基板からのスパッタリング材料の再蒸着である。さらに、保護隔壁により、精密な光学素子が、基板からの(後方)散乱イオンによって損傷することを防止する必要がある。関連のエネルギー形態について、イオンの侵入深さは、非常に浅く、典型的に、10〜50nmである。したがって、重いイオンおよびクラスタについて、保護隔壁の主な目的は、対物レンズに対する基板から見られるようなビュー角度にできるだけ縮小することである。このため、基板と保護隔壁との間の距離はできるだけ大きく選択され(このようにして、隔壁の寿命に好影響を与える(後方)散乱されたイオンの流れが希釈され)、また保護隔壁の開口部の直径はできるだけ小さく選択される。例えば、ビームの直径が25μmであり、また最後の電極と基板との間の距離(隔壁を不使用の場合の作用距離)が2mmであった場合、隔壁は、基板よりも1.5mm高く配置することが可能であり、また約50〜100μmの開口直径を有する。吸収膜の厚さは5〜50μmであり得る。示されている寸法について、同一の保護隔壁25(図9aに示されているような種類75の)は、保護隔壁のために用いられる化学元素が、投射物よりもはるかに小さな原子量を有している場合、粒子の霧化に対して有効な保護の機能を有し、この場合、粒子の再散乱は、運動量保存によって不可能である。保護隔壁の小さな開口部を通して光軸に沿って放出される散乱粒子またはスパッタリング粒子は、保護隔壁とプレートとの間の距離のような再散乱を生じさせず、これによって、粒子は、最終的に、少なくともより大きく、少なくとも1mmよりも大きく停止/後方散乱される。
本発明のおかげで、「自動制御決定手順」と呼ばれ得る手順に従って、ビーム自体によって、保護隔壁をパターン化することが可能である。隔壁の開口部の決定および製造、特に、光軸に対する開口部の形状、直径および位置について、図3に示されているような以下の手順が便利である。薄膜(図9aと図9bに示されている種類と同様の)は、横方向ドリフトに対して安定しているマウントを使用して、例えば、膜フレームとホルダ支持構造との間の適切な圧力を発生させる摩擦バネによって、光学系と予定の基板位置との間の基板位置から所望の距離に配置される。ビームをスイッチオンすることによって、最初に、膜は、ビームが膜を通してエッチングまたはスパッタリングされるまで(図3の中間部)、ビームを停止させる(図3の上部)。横方向の小さな範囲だけ、典型的に、移動している基板を追跡するのに必要な予想された走査範囲で2〜3回だけ、ビームエンベロープをシフト制御することは、膜を通して開口部の所望の直径を実現するのに役立ち(図3の下部)、このようにして、ビームは、全ての場合において、作動中に膜の側壁からの少なくとも膜の厚さの距離を有する(そうでなければ、散乱およびスパッタリングにより、画質が低下される)。工程の終了時に、ビームが全ての組の方向を通って伝搬された場合、ビームエンベロープは、ビーム源の方向から見て膜には衝突しない。
図4を参照すると、保護隔壁は、他の要素に関連して、光学コラム(例えば、それ自体のポンプライン430によってポンピングされる)と基板の光学コラムとの間の真空空間を分割するように機能することが可能であり、これに対して、差動ポンピングは、光学コラムの内部の処理ガスの分圧を効果的に低下させる。保護隔壁45を中央部として組み込んでいるターゲット空間ハウジング44には、ポンプライン440だけでなく、処理ガス等のためのガス供給ライン441も設けることが可能である。図4では、ガス入口441は、反応室の内部の均一性を一般に向上させる入口管として実現される。
好ましくは、保護隔壁15の保護効果をさらに向上させるために、図1と図2に示されているように、光学投影システム33内の「内部停止隔壁」(ISD)として第2の隔壁16、26を設け得る。既述したように、光学コラムの負方向(図面の上部)に移動する、基板の位置のビームによって放出された(散乱または離脱のような工程により)全ての粒子が、コラムの制限領域にのみ到達するように、ビュー角度2αを制限すべく、保護隔壁15が最後の光学レンズ素子と基板との間に適切に配置される。ここで、この領域には、最後の投影ステージの交差部c2にまたはその近傍に配置されたISD16、26を備え得る。図1には、ISD16が、中央に穴の開いた平面装置として示されており、これに対して、前記ISDの実際の形状は異なってもよく、例えば、図2に示されているカップ形状26であってもよい。交差部c2を幾何学的に囲むリング開口部17、27は、中央孔を有する簡単な平面プレートよりも複雑な形状を有し得ることにも留意されたい(リング開口部17、27は、交差位置を通して収束しないビーム部、大部分は特に、通過不能なビームレットを遮断するように機能する)。一般に、ISDの汚染速度は、基板からの距離が長いので、むしろ遅くなる(ビームの直径は小さいので、基板から放出された粒子の強度は、距離の二乗だけ減少する)。
図9は、本出願人(代理人)の特許文献7に開示されている種類と同様のマルチビーム装置900に関連する発明を示している。図3には、平行配列または並列配列で配置されかつターゲット41に同時に作用するように設計される3つのコラム91が示されている。コラム91の数は、個々の機器に応じて様々であり得る。コラムには、いくつかの中央開口部を有する共通の保護隔壁手段95が設けられ、より具体的には、1つの中央開口部90がコラム毎に設けられる。他の点では、コラム91の各々の構成要素は図1の装置100の構成要素に対応する。
13 コンデンサレンズシステム
15 保護隔壁
16 第2の隔壁
17 吸収プレート
21 複数の開口部
23 電極
24 装着リング
25 保護隔壁
26 第2の隔壁
27 リング開口部
33 静電レンズ
40 ウエハステージ
41 基板
44 ターゲット空間ハウジング
45 保護隔壁
60a 中央開口部
60b 中央開口部
60c アレイ
61a 吸収膜
61b 膜
62 部分的に透過する膜
65 別形態
65a 第1の別形態
65b 別形態
65c 他の別形態
90 1つの中央開口部
91 3つのコラム
95 保護隔壁手段
96 いくつかのウエハ
99 追加の開口部
100 装置
101 照明システム
102 PDシステム
103 投影システム
104 ターゲットステーション
430 ポンプライン
440 ポンプライン
441 ガス供給ライン
541 ガスノズル
900 マルチビーム装置
c1 交差部
c2 交差部
cx 光軸
dw 開口直径
dw1 幅
dw2 より小さい幅
dw3 関連する幅
D0 バックグラウンドドーズ
D1a バックグラウンドドーズ
D1b バックグラウンドドーズ
ew 幅
fw 画像領域
lb リソグラフィビーム
p1 粒子
p2 粒子
p3 粒子
p4 粒子
p5 粒子
pb リソグラフィビーム
zd 距離
Claims (15)
- 高エネルギー荷電粒子のビーム(pb)によってターゲット(41)を照射するための粒子ビーム投影処理装置(100)であって、
前記高エネルギー粒子を発生させて、実質的にテレセントリック/同心である照明ビーム(lb)に形成するための照明システム(101)であって、前記照明ビームの直径が、前記照明ビームのテレセントリック/同心領域の長さよりも少なくとも1桁大きい照明システム(101)と、
前記ビームの方向に沿って見た場合に前記照明システムの後方に配置されたパターン決定手段(102)であって、前記パターン決定手段が、前記照明ビームの経路の前記高エネルギー粒子に対して透過性の開口部からなる開口パターンを配置するように適合され、このようにして、前記開口パターンから出てくるパターン化されたビーム(pb)を形成するパターン決定手段(102)と、
前記パターン決定手段(102)の後方に配置され、かつ電界または電磁界を少なくとも1つの粒子光学レンズに成形するためのいくつかの光学素子を備える投影システム(103)であって、前記光学素子の各々が、前記パターン化されたビームの経路を囲む中央開口部を有し、前記投影システムが、前記開口パターンの最終画像を形成するように適合され、該最終画像が、前記投影システムの後方のフィールドフリースペース内に配置される投影システム(103)と、
前記投影システムの後方に配置され、かつ前記投影システムによって形成された最終画像の位置にターゲットを配置するように適合されたターゲットステージ手段(104)であって、前記ターゲット(41)が、前記投影システムの最後の光学素子の後方において、前記パターン化されたビームの前記経路を遮断するための第1の物体であるターゲットステージ手段(104)と、
を備え、
前記投影システムと前記ターゲットステージ手段との間に配置され、かつ前記パターン化されたビームの前記経路を囲む中央開口部(dw、dw2)を有する第1の隔壁(15、25、65b)をさらに備え、少なくとも前記中央開口部を規定する前記第1の隔壁の部分が前記フィールドフリースペース内に配置され、前記中央開口部が部分的に透過する膜を形成する膜部(62)によって囲まれる、
粒子ビーム投影処理装置(100)。 - 前記中央開口部は、前記パターン化されたビームを横方向に規定するように適合される
請求項1に記載の装置。 - 前記第1の隔壁の前記開口部は、前記投影システムの前記最後の光学素子の前記中央開口部の幅(ew)よりも少なくとも5分の1小さい幅(dw)を有する
請求項1に記載の装置。 - 前記投影システムは、前記パターン化されたビームを囲む中央開口部を有しかつ前記投影システムの光学素子の前方位置に配置されている第2の隔壁(16、26)を備え、
該第2の隔壁の前記中央開口部は、前記光学素子の前記中央開口部の前記幅よりも小さい幅を有する
請求項1に記載の装置。 - 前記投影システムは、交差部(c2)を通して前記パターン化されたビームを投影するように適合され、前記第2の隔壁が、前記交差部の位置でまたは該位置に近接して前記パターン化されたビームを囲む
請求項4に記載の装置。 - 前記第1の隔壁(45)は、前記ターゲットに前記ビームが衝突する位置の周囲の空間を規定し、また前記空間と周囲空間とを分割するように適合されたハウジング手段(44)の構成要素であり、
前記ハウジング手段は、前記空間を真空にするためのポンプラインをさらに備える
請求項1に記載の装置。 - 前記ハウジング手段は、前記ターゲットに前記ビームが衝突する位置に向けてガスを方向付けるためのガス入口ノズルをさらに備える
請求項6に記載の装置。 - 前記投影システムは、電界を電気光学レンズ(23)に成形するためのいくつかの電気光学素子を備える
請求項1に記載の装置。 - 前記第1の隔壁は、前記ビームの方向に対して直角な横方向シフトによってのみ異なる種々の位置に装着されるように適合される
請求項1に記載の装置。 - 前記中央開口部は、アレイに配置された多数の開口部からなり、前記中央開口部の前記幅が、前記アレイの全幅によって構成される
請求項1に記載の装置。 - 前記中央開口部を囲んでいる部分的に透過する膜部(62)は、前記中央開口部の前記幅(dw2)以下の厚さを有する
請求項1に記載の装置。 - 前記膜部(62)は、前記中央開口部を粒子ビームが通過しているときに前記粒子ビームの運動エネルギーよりも低い閾値エネルギーよりも低い運動エネルギーを有する衝突粒子に対して非透過性である
請求項11に記載の装置。 - 前記投影システムの前記最後の光学素子の前記中央開口部の前記幅は、前記最後の光学素子から前記最終画像までの距離の4分の1よりも小さい
請求項1に記載の装置。 - 並列に配置された、請求項1に記載のいくつかの粒子ビーム装置を備えるマルチビーム投影処理装置(900)であって、
前記装置は、いくつかの中央開口部を有する隔壁手段(95)を有し、各中央開口部が前記隔壁手段の周囲領域と共に、それぞれの粒子ビーム装置の第1の隔壁を実現する
マルチビーム投影処理装置(900)。 - 第一の隔壁(65b)において、部分的に透過する膜部(62)は、吸収する膜部(61b)によって囲まれる、請求項1から14のいずれかに記載の装置。
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