JP5688638B2 - 複数のマルチビーム・アレイを有するパターン定義装置 - Google Patents

Description

本発明は、粒子ビーム処理または点検装置において用いられるマルチビーム・パターン定義装置に関するものである。装置は、荷電粒子、特にイオンのビームで照射されるように適応し、複数の開口を通じてそのビームの通過を可能にし、したがって対応する数のビームレットを形成する。その装置は、前記開口が実現される開口アレイ手段と、前記開口によって形成されたビームレットの少なくとも部分集合の通過のために構成される複数の孔を有する孔アレイ手段とを含む。

本発明は、そのようなマルチビーム・パターン定義装置を使用する方法、特に、粒子ビーム処理または点検装置へのマルチビーム書き込みのための多重パスの方法を使用する方法にも関連するものである。

粒子リソグラフィおよび処理は、半導体生産および微細構造の用途において使われる。特にイオンビーム照射によるダイレクト・パターニングは、高解像度を有するナノスケール装置、特に、３２ｎｍおよび２２ｎｍのノードおよびそれ以下のノードにおいて将来的な工業製造のために有望な概念である。所望の設計パターンを含むように荷電粒子ビーム（特に、イオンビーム）をパターニングする装置−パターン定義装置（ＰＤ装置）と呼ばれる−は、好ましくは、プログラム可能な複数の開口装置であり、その開口は、ビームから装置を照射するビームレットを形成するように設計され、選択的にそれらの通路上にいくつかのビームレットを保ち、他のビームレットを進路変更させて、後者が、ターゲット表面上に作成される所望の設計パターンに従って基板に届かないようにプログラム可能である。プログラム可能な複数開口プレートに基づくマルチビーム投影光学系の実施により、収束した単一のビーム・システムと比較して達成可能な生産性の重大な改良が可能になった。改良された生産性の理由は、第１に、複数のビームを用いたプロセスの平行構造であり、第２に、同じ解像度で基板に撮像することができる電流の増加である。両方とも、ビームにおけるかなり減少したクーロン相互作用によって可能になる。さらに、投影光学系に関連した中程度の電流密度によって、前駆体ガスがビームに引き起こされた化学プロセスのために使われる場合に処理速度が高められる。収束ビーム・システムと比較して、また、極端なビーム強度のための加熱効果の減少も防ぐことができる。

米国特許第６，７６８，１２５号 米国出願第２００９／０２００４９５ Ａ１号

粒子ビーム装置および関連する開口アレイ手段は、譲受人／出願人の米国特許第６，７６８，１２５号および米国出願第２００９／０２００４９５ Ａ１号において開示される。それらの文献は、マルチビーム直接書き込み概念を実現し、荷電粒子の単一の供給源から引き出された粒子ビームを組み立てるためのパターン定義（ＰＤ）装置としてプログラム可能なアパーチャー・プレート・システム（ＡＰＳ）を用いる荷電粒子リソグラフィおよびＰＭＬ２（「投影マスクレス・リソグラフィ」の省略）と呼ばれる処理方法と装置を記載する。

ＡＰＳは、概して連続的なスタックのような構成のプレート、すなわち、開口アレイ手段（開口プレート）と、偏向アレイ手段（メクラプレート）と、可能であればカバープレートまたは散在する修正プレートのような追加の孔アレイ手段として実現する多くの装置とを含む。開口プレートは、ターゲット表面に投影されるビームレットからなるビーム・パターンを定める開口のアレイを含む。メクラプレート上の対応しているブランキング開口は、前記開口と関連している。前記ブランキング開口は、各々のビームレットがそれぞれビームレットを定める開口に対応するブランキング開口を横断するように位置する。各々のブランキング開口は、２つの偏向状態、すなわち、開口を通過している粒子が所望の通路に沿って移動することができる状態をビームレット偏向手段が呈する第１の状態（「スイッチ・オン」）と、ビームレット偏向手段が前記通路を離れて開口を通じて伝えられる粒子を偏向させる第２の状態（「スイッチ・オフ」）との間でブランキング信号によって制御することができるビームレット偏向手段を備える。追加のカバープレートは、ビームレットが作られる領域を除いて、入って来るビームの衝撃から他のプレートを保護するため、他のプレートの前に配置される。さらに、修正プレートは、例えばイメージングの欠点の補正または交差の収差の調整のような特別なイメージング特性を達成するためのビームレットの方向の特定の修正を導入するために存在する。

米国特許第６，７６８，１２５号および関連した従来技術にて開示されたように、ＰＭＬ２レイアウトにおいて、ターゲット上のパターニングされたビームの位置は、ターゲットの１つのピクセルが光学系の元で移動する持続期間においてのみ対応しているピクセル位置に固定して保持される。それから、パターニングされたビームは、前のものと隣接している次のピクセルの位置へジャンプする。このように、各々のビームレットは、ターゲット上の隣接したピクセルに適用される。ＡＰＳでの／へのデータ転送を大幅に減らすこの方法の変形例は、譲受人／出願人の米国特許出願２００８／０２３７４６０ Ａ１号において議論され、そこにおいて、各々のビームレットは、複数のピクセルをカバーする距離によるターゲットの動きのピクセルの露出サイクルに対応する、より長い持続期間の間でさえターゲット上のそれぞれのピクセルの（動いている）位置に固定される。結果として、ビームレットはしたがって、イメージング光学の偏向系によって偏向する（図１の偏向器１６）。

最新のＰＤ装置は、一定の配置の開口を有する。したがって、異なる限界寸法（すなわち、作成される最小の特徴の長さ寸法）を有するパターン部でターゲットが処理される場合、ＰＤ装置は、変わるべきである。ＰＤ装置をより柔軟にし、開口配置の複数の形状を実現させる方法を見つけることが本発明の目的である。

本発明の第１の態様によれば、始めに言及された種類で、開口アレイ手段と孔アレイ手段とを有するマルチビーム・パターン定義装置は、以下の構成の供給によって「複数のマルチビーム・アレイ」を備える：開口アレイ手段は少なくとも２セットの開口を含み、各々が開口アレイ上で（本質的に）規則的な配置で配置される複数の開口を含み、セットの配置、少なくとも部分的に織り交ざり、そこで異なるセットの開口は少なくとも、共通の移動ベクトルに対応する（本質的に）移動によって配置が互いに織り交ざりオフセットされる領域にある。これに対応して、前記開口によって形成された少なくともビームレットの部分集合の通路のために構成された開口アレイの複数の開口、少なくとも配置の織り交ざる前記領域に対応する領域において、孔アレイ手段は、本質的に規則的な配置で配置される複数の開口を含み、前記領域、および、他の開口のセット開口に対応する場所で欠如している開口（孔アレイ手段はそこでは不透過である）において、前記配置は前記セットの開口のうちの１つの配置に対応する。

さらに好都合にも、開口アレイ手段および／または孔アレイ手段を配置する位置決め手段は、開口アレイ手段および孔アレイ手段の位置を互いに関連するように調整するために提供される。これらの位置決め手段は、開口および孔が少なくとも配置の織り交ざる前記領域で整列するように、選択的に開口アレイ手段の開口のセットの１つ、すなわち選択されたセットを複数の孔アレイ手段の開口と整列するように構成される。

本発明の典型的な実現において、各々のセット内の開口は同等の形状およびサイズを有し、一方で、異なるセットの開口はそれらのサイズおよび／または形状において異なる。さらに本発明の適切な実施態様において、開口アレイ手段、および、少なくとも１つの孔アレイ手段は、ビームに対して本質的に垂直に向きを定められ、ビームの通路に配置されるように設計された膜部を有するプレートのような装置として実現される。

本発明により、単に幾何学的なスポットサイズを切替えることによって１つのＰＤシステム内で限界寸法の異なる値の実現が可能になる。スポットサイズは開口のサイズによって定められ、したがって、適切な開口セットの活性化によって選ぶことができる。特に、ターゲット上のより重要でない領域またはパターニング要素のためにより大きいスポットサイズを選ぶことができ、一方で、より小さなスポットサイズが最も重要なパターン要素の用途にのみ使われる。これにより、生産の効率が高められる。

本発明の他の利点は、特に異なるイオンの種類が使われる場合、クーロン相互作用に関連したぼやけからみて投影系を通過する電流の調整を可能にすることである。この文脈において、より高い粒子量はより大きいぼやけが生じることが注目される；これは、異なるビームレット幅を用いて補正することができ、それは代わりに異なる全体の電流のビームの原因になる（ビームレットの数が一定に保持されると仮定する）。

さらに、異なる開口セットは、動作およびパターンロックの試験、ビーム較正、および、正確なターゲット書込のような粒子ビーム装置の異なるタスクのために使うことができる。

特にＰＭＬ２概念と一致した本発明のさらなる展開において、例えばいわゆるメクラプレートの形での偏向アレイ手段は、各々のビームレットが名目上の通路に沿ったブランキング開口の１つを横断するように位置する複数のブランキング開口を有して存在し、そこにおいて、偏向アレイ手段は、それぞれがランキング開口と関連し、作動している電気の電圧がそれぞれの電極に適用される場合、その名目上の通路を離れてビームレットを偏向させるために十分な分量によってそれぞれのブランキング開口を横断しているビームレットを偏向させるように構成される複数の静電偏向電極を含む。さらに、電極は静電位を適用するための連絡線を個々に備え、関連する対極と共に、その名目上の通路を離れてビームレットを偏向させるために十分な分量によって、それぞれの対極に対して作動する電圧を適用する場合、それぞれのブランキング開口を横断しているビームレットを偏向させるように構成される。

本発明の装置は、偏向アレイ手段とは分離した孔アレイ手段を含む。この孔アレイ手段は、装置の他のプレート構成要素の間に位置するカバープレートまたはビーム選択プレートを実現させる。

本発明の単純な実現において、偏向アレイ手段（メクラプレート）は、孔アレイ手段として構成される。この場合、この構成要素の向きを、偏向電極が入って来るビームから離れて向きを定められる偏向アレイ手段の側に位置するように定めることは好都合である。

開口のセットは、異なるダイスサイズでターゲット上の領域を露出させるために用いることができる開口アレイ手段の範囲上の異なる領域をカバーする。空間的に大きいまたは小さいビーム・アレイにより、光学的なぼやけおよび書込み方針の様々な必要条件の実施が可能になる。このために、開口セットは、開口アレイ手段上の、異なるが重なり合う領域上に延長し、１つの領域が次の領域において含まれる連続的に増加している領域を好ましくは実現させる。

本発明の他の展開において、位置決め手段は、開口アレイ手段のみの位置を調整するように構成され、一方で、孔アレイ手段、および、可能であれば偏向アレイ手段（メクラプレート）もまた、装置内で固定される。

開口のセットの開口の配置は、パターニングされたビームの特定の先行ひずみを導入するため、例えば、ターゲットへＰＤ装置において作成されるパターンを投影するように使用される投影系の作像エラーによって導入されるひずみを補正するためにわずかに変化する。この場合、開口のセットの少なくとも１つの開口の位置は細かい配置移動によって、矩形または斜めの格子の厳密な位置から逸らされ、これらの細かい配置移動は、装置と連動して作動される投影系の作像エラーを修正し、そこにおいて、その細かい配置移動を含む各々の開口の位置は、開口アレイ手段への孔アレイ手段の対応している孔の投影によって、定められる領域に入り、開口アレイ手段の開口のそれぞれのセットが孔アレイ手段の複数の孔と整列するならば、前記投影はビームの方向に沿っている。

もちろん、開口の様々なセットは、異なる細かい配置分配を呈して存在し、パターニングされたビームへ異なる先行ひずみを実現させる。したがって、ビームの先行ひずみは、他のビームと関連して単一のビーム位置ベクトルまたはビーム位置ベクトルの群を解像し（例えばファラデーカップでの単純なナイフエッジによって）、ひずみ状態を計算するために位置情報を使用するビーム位置検出器でのビーム・アレイのスキャンによって実行される元の位置の較正の後、最も適切な開口セットを選ぶことによって変えることができる。

さらに、開口アレイ手段は、重なり合いさえしない（またはわずかにのみ重なる）開口を有するいくつかの小区域を含む；本発明の本態様において、位置決め手段は、開口アレイ手段を前記異なる小区域の方へ動かすために十分なオフセットされた範囲を提供しなければならない。

本発明の装置において、開口のセットの１つと孔アレイ手段の孔との間の整列を達成するため、以下の工程を含む方法を使うことができる：（ｉ）荷電粒子のビームでの装置の照射、（ｉｉ）位置決めパラメータに関して開口アレイ手段、および、孔アレイ手段の相対的な位置指示を変化させる関数として、装置で伝えられる電流の測定、（ｉｉｉ）送信された電流の最大値の位置決めパラメータの値の決定、および（ｉｖ）位置決めパラメータの前記値により孔アレイ手段と関連した開口アレイ手段の位置決めの調整。

本発明は、各々のパスが露出の異なる特性、例えば異なる限界寸法を有するマルチパス書込み方法の役に立つ。本発明によるマルチビーム・パターン定義装置を用いた粒子ビーム処理または点検装置におけるマルチビーム書込みのためのそのような方法は、次の工程を含む：（ｉ）マルチビーム・パターン定義装置を用いたターゲット上の表面領域への第１のパターンの書込みであって、開口アレイ手段の開口の第１のセットは孔アレイ手段の孔と整列するような書込み、（ｉｉ）開口アレイ手段の開口の第２のセットを孔アレイ手段の孔と整列させるような、開口アレイ手段の位置決めの調整、および、（ｉｉｉ）ターゲット上の前記表面領域上への第２のパターンの書込み。ステップ（ｉｉ）および（ｉｉｉ）は開口の異なるセットの要求に応じて繰り返される。

以下では、本発明は、それぞれ概略的な形状において示される図面を参照してさらに詳細に記載される：
図１は、縦の部分における本発明に適している粒子ビームの露出装置の概要を示す； 図２は、ＰＤシステムの上面図を示す； 図３は、図２のＰＤシステムの（それぞれ、左右の片方）側面および部分的な図を示す； 図４は、開口プレートが開口の２つのセットを含み、開口の第１のセットが作動する３プレート構成を有する本発明のＰＤ構成の部分的な詳細を示す； 図４ａは、開口の第２のセットを作動させるために移動された開口プレートの図４の変形である； 図５は、図４に対応するＰＤ構成の一部の上面図を示す； 図６は、図４のＰＤ構成の開口プレートの一部の上面図を示す； 図７は、ＰＤ構成内の開口プレートの位置決め制御を示す； 図８は、２プレート構成を有するＰＤ構成の変形を示す； 図９は、３プレート構成を有するＰＤ構成の他の変形を示す； 図１０は、３セットの開口を有する開口プレートの変形を示す； 図１１は、開口セットが異なるサイズである開口プレートの他の変形を示す； 図１２は、開口セットの１つが作像の欠点を補正するための細かい配置偏向を含む開口プレートのさらに別の変形を示す。

以下において議論される本発明の好ましい実施態様は、大幅削減した投影系を有する上述した米国特許第６，７６８，１２５号および米国特許出願第２００９／０２００４９５ Ａ１号にて開示したようにＰＭＬ２タイプの粒子ビーム露出装置およびそのパターン定義（ＰＤ）システムの展開である。以下において、最初に装置の技術的な背景が本発明に関連する限りにおいて議論され、それから、本発明の実施態様が詳述される。本発明は、単に発明の可能な実施態様の例を表すのみの以下の実施態様またはＰＤシステムの特定のレイアウトに制限されず、むしろ、発明は、粒子ビームおよびマルチビーム・パターニングを同様に使用する他のタイプの処理システムに適していると認識されるべきである。

ＰＭＬ２システム
本発明に使用されるマスクレス粒子ビーム処理装置ＰＭＬ２の概略的な概要は、図１に示される。以下において、発明を開示するために必要であるので、それらの詳細のみが与えられる；明確性のため、構成要素は図１のサイズにおいて示されず、粒子ビームの特に横の幅が誇張される。詳細については、粒子ビーム装置およびＰＤ手段の全体的なレイアウトに関する教示が参照によってここに含まれる米国特許第６，７６８，１２５号および米国特許出願第２００９／０２００４９５ Ａ１号が参照される。

すでに言及されたように、粒子供給源によって生成された粒子ビームは、ＰＭＬ２システムにおいて使われる。照明光学系は、ターゲット表面に投影されるビーム・パターンを定めるため、ビームで開口の規則的なアレイを有するＰＤ手段を照らす広幅ビームを作成する。各々の開口で、小さなビーム（「ビームレット」とも呼ばれる）が定められ、ターゲットの方へのそれぞれの開口を通じたビームの粒子の通過を可能にする（「スイッチ・オン」）または効果的に停止させる（「スイッチ・オフ」）ように、開口を通じた各々のビームの通過を制御することができる。開口アレイに行き渡るビームは、開口の空間配置によって表されるパターン情報を持つパターニングされた粒子ビームを形成する。パターニングされたビームは、それからターゲット（例えば半導体基板）上へ粒子光学投影系によって投影され、そこで開口の画像はしたがって、照射される部分でターゲットを修正するために形成される。ビームによって形成される画像は、各々のダイの範囲上の直線の通路に沿って動かされる；スキャン方向に対して垂直方向のビームの追加のスキャンは、（スキャン段階の横の走行エラーを補正するために必要である場合を除いて）必要でない。

この例で図１において垂直に下方へ動くリソグラフィ・ビームｌｂ、 ｐｂの方向の装置１００の主な構成要素は、照射系１０１と、ＰＤシステム１０２と、投影系１０３と、および、ターゲットまたは基板１４を有するターゲット・ステーション１０４とである。粒子光学系１０１、１０３は、静電または電磁レンズを使用して実現する。装置１００の電気光学部品１０１、１０２、１０３は、装置の光軸に沿ったビームｌｂ、ｐｂの妨げられない伝播を確実にするため、高真空で保持される真空ハウジング（図示せず）に含まれる。

照射系１０１は例えば、イオン源１１と、仮想線源の場所を定める抽出器配置、粒子フィルタ／一般的なブランカー１２と、集光レンズ・システム１３によって実現する照明光学系とを含む。使用されるイオンは、例えば水素イオンまたは重イオンである可能性がある；この開示の文脈において、重イオンは、例えばＯ、Ｎ、または貴ガスＮｅ、Ａｒ、Ｋｒ、ＸｅのようなＣより重い要素のイオンを指す。イオンは別として、粒子は電子（電子銃から発された）である可能性がある、または、一般に、他の荷電粒子も同様に使うことができる。

イオン源１１は、例えばΔＥ＝１ｅＶの比較的小さなエネルギーの広がりを有する概して数ｋｅＶの定められた（運動）エネルギーを有する（例えばＰＤシステム１０２で５ｋｅＶ）水素またはＡｒ＋イオンのような主に特定の種類のエネルギーイオンを発する。速度／エネルギー次第のフィルタ１２は、供給源１１においても作成される他の不必要な粒子の種類にフィルタをかけるのに役立つ；フィルタ１２はまた、ビームレットを別の場所に移す間、全体としてビームを消すために用いられる。電気光学集光レンズ系１３によって、供給源１１から発されるイオンは、広範囲にリソグラフィ・ビームｌｂとして役立つ本質的にテレセントリック性のイオンビームに作成される。ビームのテレセントリック性は、ＰＤ装置の位置の光軸から±２５μｒａｄ偏差の範囲内であり、ここでは２００倍の減容系およびＰＤ装置および基板の等しい粒子エネルギーと仮定すると基板の位置で光軸から±５ ｍｒａｄ偏差のテレセントリック性の範囲につながる。

リソグラフィ・ビームｌｂはそれから、その位置を保つために必要な装置と共にＰＤシステム１０２を形成するＰＤ装置に照射する。ＰＤ装置は、複数の開口２１によって形成される開口パターンに照射するリソグラフィ・ビームｌｂの通路の特定の位置で保持される。すでに言及されたように、各々の開口は、ビームレットがターゲットに達するようにそれぞれの開口を通過するのを可能にするように「スイッチ・オン」または「開く」ことができる；それから、開口は入射ビームを透過する。それ以外は、それぞれのビームレットのビーム通路がターゲットに届く前に吸収されるまたは別途ビーム経路から取り除かれるように影響を受ける場合に、開口は「スイッチ・オフ」または「閉じ」られ；したがって、開口はビームを効果的に不透過にするまたはビームを通さない。スイッチ・オンされた開口のパターンは、これらの開口がビームｌｂを透過するＰＤ装置の唯一の部分であり、したがって開口から現れる（すなわち、図１のＰＤシステム１０２の下において）パターニングされたビームｐｂを形成するので、基板に露出するパターンによって選択される。特にそのメクラプレートに関するＰＤ装置の構成および動作は、以下において詳細に議論される。図１において、５つのビームレットのみがパターニングされたビームｐｂに示され、一方でビームレットの実際の数が非常に大きいことは明確である；示されるビームレットの左から２番目のものは、実際には吸収プレート１７に吸収されるのでスイッチ・オフされて表される；スイッチ・オンされた他のビームレットはプレート１７の中央孔を通過し、したがって、ターゲット上へ投影される。

パターニングされたビームｐｂによって表されるパターンは、基板１４上への電気光学投影系１０３によってそれから投影され、そこでスイッチ・オンされたマスク開口の画像を形成する。投影系１０３は、例えば２００倍の光学縮小を実行する。基板１４は、例えばフォトレジスト層でおおわれているシリコン・ウェーハである。ウェーハ１４は、ターゲット・ステーション１０４のウェーハ段階（図示せず）によって保持されて配置される。二次放射線のための検出器１５は、ビームに関して基板の正確な位置決めを検出するために使うことができる。

投影系１０３は、それぞれクロスオーバーｃ１、ｃ２を有する２つの連続的な電気光学プロジェクタ段階から好ましくは構成される。プロジェクタを実現させるために用いる電界レンズ３０は、静電の結像系の技術的な実現は従来技術では周知であるので象徴的な形状のみで図１に示される；本発明の他の実施態様において、磁気を帯びたおよび／または電磁レンズもまた適切であるように含まれる。第１のプロジェクタ段階は、交替で第２のプロジェクタ段階によって基体表面上へ撮像される中間の画像にＰＤ装置の開口の平面を撮像する。両方の段階は、クロスオーバーｃ１、ｃ２で光学縮小作像を使用する；したがって、中間の画像が逆転される一方、基板に作成される最終的な画像は垂直である（逆転されない）。消磁要因は両方の段階の間の約１４倍であり、２００倍の全体的な光学縮小につながる。この順序の光学縮小は、ＰＤ装置の小型化の問題を持ち上げるため、リソグラフィ構成に特に適切である。電気光学レンズは主に静電の電極から構成されるが、磁気レンズもまた使われてもよい。

小さな横のシフトを画像に導入する手段として、すなわち、光軸ｃｘに対して垂直な方向に沿って、偏向手段１６は、プロジェクタ段階の一方または両方において提供される。そのような偏向手段は例えば、米国特許第６，７６８，１２５号において議論されるように多重極電極システムとして実現することができる。加えて、必要な所で、磁性のコイルは基板平面のパターンの回転を生成するために用いられる。横の偏向はパターニングされたビームｂｐ自体の横の幅と比較して通常とても小さく、ほとんどの場合、単一のビームレットまたは隣接したビームレットの間の距離の幅であるが、ビーム幅の下の少なくとも一桁分である（この文脈において、ビームレット間の横の距離はビームｂｐのすべての幅よりも相当小さいと認識されるべきである）。

ＰＤシステム１０２において形成されるパターンを制御することによって、任意のビーム・パターンが生成され、基板へ転送されることができる。最適に、基板が入射ビームの下で動くスキャン・ストライプ露出方針が利用され、ビームの位置が絶え間なく変わるビーム−スキャン方針は必要とされず、および、したがって、ビームが単一の収束ビーム・システムの場合のようにターゲット表面を通じて効果的にスキャンされる（休止しているまたは、はるかに低い速度でゆっくり動く）。露出方針の詳細は、すでに言及された従来技術、特に米国特許第６，７６８，１２５号において見つけることができる。

パターン定義システム、プレート構成
図２および図３は装置１００のＰＤシステム１０２を示す。すなわち、図２は上面図で、図３は組み合わせられた側面および縦の断面図である。図４は、５つのビームレット経路に沿ったＰＤシステム１０２のプレートの部分である図３の断面図の詳細を示す。ＰＤシステム１０２は、その構成要素が例えばカバープレート２０１と、開口プレート２０２と、メクラプレート２０３とを含むそれぞれの機能の役に立つ、合成装置を実現させて、積層構造において取付けられた多くのプレート２２を含む。さらに、例えばビームレット通路の個々の微調整のための調整プレートのような（ここでは図示せず、米国特許第６，７６８，１２５号参照）構成要素プレートもまた、存在する。各々のプレート２２は、その構造が、従来技術において周知の微細構造の技術、特に図２のクロスハッチングによって表される複数の孔を有するＰＤ範囲ｐｆを表すプレートの中央で形成される膜部によって形成された、半導体（特にシリコンの）ウェーハとして実現される。リソグラフィ・ビームは、図４から６を参照して以下にさらに説明されるようにＰＤ範囲ｐｆの連続的な孔を通じてプレートを横断する。

プレート２２は、互いに関して配置されるチャック２３により、屈曲接合でチャックに取り付けられＰＤシステムの支持構造２４で固定された公知のタイプのピエゾアクチュエータまたはナノポジショニング要素として実現するアクチュエータ装置２４１、２４２、２４３によって保持される。垂直方向において、チャックは摺動可能なベアリング２５を使用して連結される。好ましくは、プレート２２およびチャック２３は例えばシリコンのような同じ材料または動作温度範囲において同じ熱膨張挙動を有する材料から作成される。チャックはまた、メクラプレート２０２の給電のために提供される；明確性のため、電線路は図示されない。

プレート２２において、参照マーク２６は、参照ビームの定義のために提供される。参照ビームｒｂの形状は例えば、プレート２２の１つ、例えばカバープレート２０１において形成される孔において定められる一方、他のプレートの対応する孔は、参照ビームのための放射を通過させるのに十分に広い。参照ビームはそれからパターニングされたビームｐｂと共に撮像される；しかしながら、パターニングされたビームとは対照的に、参照ビームは基板４１に届かないが、整列システム（米国特許出願第２００９／０１４６０８２ Ａ１号参照）において測定される。さらにチャック２３は、チャック２３の相対的な位置指示およびそれらが保持するプレート２２の整列標識として役に立つ整列開口２３６を有する。

各々のプレート２２の膜部の厚さは約３０から１００μｍであり；これがより良い熱伝導率からみて適切な場合、メクラプレートの膜はより厚い。プレートの枠部分は、およそ０．７５０ｍｍでより厚い。プレートの相互の距離はおよそ０．５から数ｍｍである。図４において、縦の軸（装置の光軸に平行したｚ軸）の大きさが一定の比率でないことに留意する必要がある。

図４は、図３のプレート２２の膜部分の横断面の詳細を示す； ＰＤ範囲ｐｆにおける多数のビームレットからの５つのビームレット通路に対応する部分のみが示される。すでに言及されたように、図示した実施態様は、第２のプレート２０２が本発明の意味の開口アレイ手段を実現させ、一方で第１および第３のプレート２０１、２０３のどちらかが本発明の孔アレイ手段として役に立つ３つのプレート２０１、２０２、２０３からなる３プレート配置を実現させる。

第１のプレート２０１は、仮の形状のビームレット（仮のビームレット）を定める一組の孔２１０を有するカバープレートである。したがって、カバープレート２０１は、影響を与えている放射のできる限り不都合な効果からさらなるプレートを保護するため多くのビームのエネルギーを吸収する。

第２のプレートは、さらに以下に説明されるように複数のセットの開口２２１、２２２を有する開口プレート２０２として実現する開口アレイ手段である。仮のビームレットは特にプレート２０２の開口２２１に行き渡り、したがってビームレットｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、ｂ５の対応する数に形成される。このために、カバープレートの孔２１０は、開口２２１、２２２より大きい幅を有する。

ＰＤシステム２００の第３のプレート２０３は偏向アレイ・プレートであり、通常メクラプレートと呼ばれる。それは、その位置がカバープレート２０１によって予め定められる様にビームレットｂ１−ｂ５の通路に対応する一組の孔２３０を有する；しかしながら、孔２３０は、開口２２１、２２２のそれらより大きい幅を有する（言い換えると、孔２３０はより大きい）ので、ビームレットはメクラプレート材料に影響を及ぼさずに前者を通過する。各々の孔２３０は、電極２３１、２３２の各々の対の間で選択的に適用される電圧次第で小さいが十分な偏向を対応するビームレットに与えることができるように電極２３１、２３２を備える；例えば、１つの電極２３１は大地電位で保持され、対極として役に立ち、一方で、他の電極２３２は、選択されたビームレットｂ１を偏向させる電位を適用するためのメクラプレート２０３の回路層と連結される活性電極として役に立つ。各々のビームレットは、したがって個々に偏向することができる。メクラプレートはまた、電極の電子的な制御および電気供給のための回路を含む。メクラプレートの回路の詳細を含むＰＤ装置の詳細は、譲受人／出願人の米国特許出願第２００８／０２３７４６０ Ａ１号の記載と同様に、米国特許第６，７６８，１２５号、米国特許出願第２００９／０２００４９５ Ａ１号においてさらに議論される。

各々のビームレットｂ１−ｂ５は、対応するブランキング電極２３１、２３２は電圧を加えられないとするとその名目上の通路に沿ってプレート２２の次の孔を越える；これは、開口の「スイッチ・オン」状態に対応する。「スイッチ・オフ」開口は、電極に電圧を加えること、すなわち横断方向の電圧を適用することによって、実現される。この状態で、ビームレットｂ２によって示されるように、対応するブランキング電極２３１、２３２は、その名目上の通路を離れてビームレットｂ２を偏向させるので、ビームレットは、好ましくはクロスオーバーｃ１、ｃ２（図１）の１つの周りに位置するブロッキング開口１７上で最終的には吸収表面に至る（わずかにしかし十分に）異なる通路に偏向する。

ＰＤシステム１０２から現れるビームレットの横の形状を定めるのは（カバープレート２０１の最初の孔よりもむしろ）開口プレート２０２において形成される開口であることが強調されるべきである。したがって、「開口」という語は、ターゲットに作成されるパターンの定義に関して使われる場合、開口プレートにおけるビームレットを定める開口２２１、２２２によって定まるように、定められた形状および幅（図６）の孔を意味するものである。

開口プレートおよび多重開口グリッド
開口２２１、２２２および好ましくはメクラプレートにおいて対応する孔２３０も同様に、定められたグリッドに沿って系統的な方法で配置される。各々のグリッドは、例えば米国特許第６，７６８，１２５号にて説明したように、ターゲットの上の開口の画像の相対的な動きに対応する方向に平行に通るずらされた線を形成する規則的なアレイである。ずらされた配置の各々の線において、連続的な開口の間でオフセットするものは、好ましくは開口配置の下にある複数のグリッド幅であり、一方で、開口像がターゲット上でのスキャン動作の間完全にターゲットをカバーするように、線はすぐに並んで通る。図５および６に示される孔は、ずらされたそのような配置の実現を示す。より一般的なグリッド配置において、開口は本質的に規則的な二次元の格子の位置に位置するが、格子は加えて、開口の位置の小さな偏差によるそのような作像エラーを補正し、ターゲット上のそれぞれの開口像の厳密な補正された位置を達成するように結像系の可能なひずみを占めるために厳密な規則的な格子から小さな偏差を有してもよい。

図５は、照射ビーム方向に沿って見られるように、図４のＰＤ装置の部分上の平面図を示す。目に見える表面の主要部品は、カバープレートにおいて形成された孔２１０の規則的なアレイを表示するカバープレート２０１の上部表面によって占められる。各々の孔２１０を通じて対応する開口２２１の形状は目に見え、一方でメクラプレートは、完全にカバーおよび開口プレートで隠される。線４−４は、図４に示される横断面の部分の線を表す。

本発明によれば、開口プレートは複数のセットの開口を含み、そこでセットの開口の各々は、ターゲット上へ撮像されるために選ぶことができる。

図６は、図５に対応するカバープレート２０１が取り除かれた開口プレート２０２の部分の詳細な平面図を示す。線４−４は、図４に示される横断面のための部分の線を表す。開口プレート２０２は、各々の参照番号２２１および２２２と称される開口の２つの織り交ざっているグリッドを有し、そこで各々のグリッドは、（さらに詳細に以下で議論するように作像ひずみを補正するための小さな偏差を可能であれば含む）本質的に規則的なアレイに配置される本質的に同じ形状の複数の開口で形成される。開口２２１及び２２２の２つのセットのいずれかは、単独で見ると従来技術から公知のように開口グリッドを形成するが、各々は異なるモードのターゲットの露出を可能にする異なる開口の形状を有する。

図４ａを参照すると、開口プレート２０２は、開口プレート２０２の開口２２２の第２のグリッドを作動させるため、アクチュエーション装置２４１、２４２、２４３（図２および３）によって生じる移動ｄ１２によって変えることができる。これは、開口２２１のグリッドが作動する図４および５に示される開口の位置とは対照的である。したがって、他のプレート（図４および４ａ参照）と関連する開口プレート２０２での位置決めに従い、開口２２１、２２２の各々のグリッドは、カバーおよびメクラプレートの対応する孔グリッドと適合するように単純な横の変換によって正確な位置に変えることができる。いつでも、開口のグリッドの１つのみは、ＰＤシステムにおいて作成されるビームレットの形状を定めるためにカバーおよびメクラプレートの孔と協力する。図５の描写において、開口プレート２０２の第２のグリッドの開口２２２がカバープレート２０１で隠されることが強調される。

図７は、本発明の開口プレートの位置決め制御を示す。開口プレート２０２の位置決めプロセスは、ファラデーカップ１５と、電流検出システム１８と、位置決め制御装置１９に役立つコンピュータまたは他のプロセッサ装置と、参照記号ｄｘｙで表される個々のアクチュエータを供給しているアクチュエーション制御装置２０と、開口プレート２０２と、粒子ビーム装置自体内の開口の作像とによって形成される、示すような位置制御ループによって達成される。ファラデーカップ１５は、位置決めプロセスの間に、別途露出するターゲット１４の代わりに、粒子ビーム装置の光学コラムの下に動かされる。それは、ターゲット段階へ移されるビーム電流ＩＤの全体の分量を測定する。ビーム電流ＩＤは、ＰＤシステムの他のプレート２２の孔と関連した開口の位置決め次第であり、一般に、正確な整列において最大量を呈する。位置決め制御装置１９は、−ＸＹ平面内のＸおよびＹ方向と回転Ｒｚの横の移動に関して位置の関数としてビーム電流を記録し、他のプレート２２の位置に関して開口プレート２０２の位置を最適化するため、元の位置の電流帰還を使用する。アクチュエーション制御装置２０は、アクチュエーション装置２４１、２４２、２４３（図２）を駆動することに適している信号（例えば電圧）に制御装置２０からの制御信号を変換するインターフェースとして役に立つ。

例えば位置決めプロセスは、次の通りである。第１のステップとして、所望の開口形状のグリッド位置に適合する粗い位置が設定される。粗い位置は、以前の位置決めプロセスから予めプログラムされたまたは記録された位置であり、例えば、±５０μｍの位置決め精度を達成する。それから、前もって決められたステップ幅、例えば２から４μｍ（典型的なビーム・サイズ）および０．５ｍｒａｄの角度で、開口プレートは前述の位置決め精度のＸＹ平面の範囲内で機械的にスキャンされる。電流Ｉ_Ｄはこのスキャンの間、記録されて、位置および回転パラメータの関数Ｘ、Ｙ、Ｒｚとして「電流マップ」を作成する。この電流マップの最大の電流はそれから、適切な補間技術を用いて決定される。必要であれば、電流マップをスキャンして評価するステップは、減少したスキャン・ステップ幅で、μｍ以下の範囲、例えば０．５μｍで最大量を含むために決定される部分的な範囲において繰り返すことができる。最後に、最大の位置で最適パラメータＸ、Ｙ、Ｒｚが決定した場合、開口プレートはこの位置へ動かされる。ファラデーカップ１５は取り除かれ、したがって選ばれる開口グリッドを有する露出プロセスは始まることができる。

変形例において、位置決めプロセスは、例えば一連の参照マーク２６または連続的なプレート２２において形成された整列開口２３６を用いて、また反対側（すなわち、図３の装置の上下に）に配置された光源および光センサを用いて、孔の連続を通過する光量を測定することにより整列を制御することによって、ＰＤ装置内での光学的な整列によって実行することができる。このため、開口プレート２０２において使用される関連した孔２６、２３６は、セットまたは開口と同じ方法で互いにオフセットされる孔の個々の例で複製される。

本発明の他の実現において、すべてのチャック２３が、それぞれのプレート２２の位置決めのためのアクチュエーション装置を備える必要があるわけではないと認識されるべきである。プレート２０１のチャックおよび／またはプレート２０３のそれのためのアクチュエータは、開口アレイ・プレートの位置決めが他のプレートと関連して調整できるならば、任意であることは明確である。したがって、例えば、ＰＤシステム１０２内で固定して取付けられるチャックによって、プレート２０１またはプレート２０３は保持される。

図８は、２つのプレートのみ、すなわち開口プレート８１２およびメクラプレート８１３を有するＰＤシステム構成８１０の変形例を示す。開口プレート８１２は、それに当たっているビームｌｂから直接にビームレットを形成する。ビームレットの選択は、開口８１２およびメクラプレート８１３の間で位置決めを制御することによって作成される。このようにして選ばれる開口に対応するビームレット（長い破線矢印線として示される）のみがメクラプレート８１３を通過することができ、一方で他のビームレット（プレート８１３のちょうど上で終わる小さな破線矢印線として示される）は入って来るビームレットの方へ向きを定められるメクラプレート８１３の表面上で吸収されるまたは止められる。この構成のメクラプレート８１３は、電極および回路が入って来るビームから離れて位置するように（すなわち、図８のプレート８１３の下部で）好ましくは向きを定められる。他の点において、この構成は、図４から６のそれに等しい特徴を有する。

構成はまた、ビームの方向に沿って見られるように、メクラプレートが開口プレートの前（すなわち、上流）に配置されて逆転することができる。集光照射および放射散乱の望ましくない効果のために、構成は、最初のプレートでないメクラプレートが一般に好ましい。

図９は、開口プレート８１２とメクラプレート８２３との間で配置された第３のプレート８２４を備えた他の変形の構成８２０を示す。プレート８２４は、選択されたビームレットのみを通過させるが、他のビームレットを止める一方で、メクラプレート８２３はここで放射およびその可能な有害な効果と直接接触していない「ビーム選択プレート」として役に立つ。容易にそれ自身で置き換えられるビーム選択プレート８２４はしたがって、後者がロジック回路および電極の精巧な構造を含むので、好都合であるメクラプレートの寿命を長くするのを援助する。他の点においてこの構成は、図４から６および特に図８のそれと同等の特徴を有する。

本発明は、開口の２つの織り交ざっているグリッドのみでなく、一般に適切ないずれの数での実現も可能にする。図１０は、異なるサイズおよび形状の開口９３１、９３２、９３３を有する３つのグリッドを有する開口プレート８３２を示す。これらのグリッド間の変位ｄｌ２、ｄｌ３は、異なる方向に沿って、例えば光学系の対物面の直角ＸおよびＹ方向に沿ってもよい。変位のために使用される表記法は、他のセットによって第１のセットの開口を置き換えるベクトルである；例えば、ｄｌ２は第２のセット９３２によって第１のセットの開口９３１を置き換える移動を示す。ここで、第１のセットの位置は、参照として示される（任意に）。どの変位が実現するかにより、−すなわち、なし、ｄｌ２またはｄｌ３−グリッド９３１、９３２、９３３の１つは上記の方法によって記載されるように作動する。

図１１は、好都合な他の本発明の態様、異なるサイズのパターン範囲の実施を示す。図１１は、開口プレート８４２のパターン範囲の左上角を示す。開口９４１の第１のグリッドが例えば膜部の全ての範囲の上で延長する第１のパターン範囲ｐｆ１に適用される一方、開口９４２の第２のグリッドは、第２のパターン範囲ｐｆ２の延長の減少を有する。第２のパターン範囲の開口の合計は、（他のプレートの孔との対応を維持するように）グリッドの範囲内の開口の基本的な相互の配置が同じであるので、同様に減少する。より小さなグリッドの開口のサイズおよび形状は、より大きいグリッドのそれらと異なるまたは同様であってもよい。

図１２は、開口の位置が作像エラーを補正するためにグリッド内で小さな分量によって変えられるさらに好都合な態様を示す。細かい配置のこれらの分配はまた、異なるグリッドのために異なる方法で変化してもよい。例えば、１つのグリッドの開口９５１は、基本的な規則的な配置からほとんどおよび全く偏差を有さず、一方で他のグリッドの開口９５２は、細かい配置の導入、例えば、光学的投影系１０３の樽のようなゆがみを補正することができるピンクッションのようなゆがみを実現するそのような偏差を有する。細かい配置偏差（図１２において誇張されて表される）の範囲は、ＰＤ装置の他のプレートのそれぞれの対応する孔のサイズによって限定される。電子光学的ひずみから生じる２ｎｍのビーム変位の典型的な最悪の場合において、開口の中心は、減少係数が２００とすると２００ｘ２＝４００ｎｍによって変えられなければならない。この距離は、通常メクラプレート孔の直径の縁の範囲内である。もちろん、グリッドはまた、各々のグリッドの範囲内で異なるグリッド・サイズおよび／または異なるサイズ／開口の形状を有してもよい；しかし、適切であるならば、個々の場合において適切であるとみなされるように、グリッド・サイズおよび／または開口形状は同じである。

Claims (13)

1. 粒子ビーム処理または点検装置（１００）において用いられるマルチビーム・パターン定義装置（１０２）であって、荷電粒子のビーム（ｌｂ、ｐｂ）によって照射される、複数の開口を通じた該ビームの通過を可能にし、したがって対応する数のビームレットを形成するように適応する装置において、
   −該開口が設けられる開口アレイ手段（２０２、８１２、８２２、８３２、８４２、８５２）であって、少なくとも２つの開口のセット（２２１、２２２；９３１、９３２、９３３）を含み、該開口の各々のセットは該開口アレイ手段上に本質的に規則的に配置される複数の開口を含み、該セットの配置は少なくとも部分的に織り交ざり、異なるセットの該開口は、少なくとも該配置が織り交ざっている領域において共通の変位ベクトル（ｄｌ２、ｄｌ３）に対応する変位によって互いにオフセットする開口アレイ手段と；
   −該開口によって形成されるビームレットの少なくとも部分集合の通過のために構成される複数の孔（２１０）を有する孔アレイ手段（２０１、８１３、８２４）であって、少なくとも該織り交ざる配置の領域に対応する領域において、該開口アレイ手段が本質的に規則的な配置で配置される複数の孔を含み、該配置は、該領域において該開口のセットの１つの配置に対応し、該他の開口のセットの開口に対応する場所で孔を欠いている孔アレイ手段と；
   −該孔アレイ手段に関して該開口アレイ手段の相対位置を調整するように該開口アレイ手段と該孔アレイ手段とのうちの少なくとも１つを配置するための位置決め手段であって、少なくとも該配置の織り交ざる領域において該開口アレイ手段における複数の該開口のセットから選択された１つのセットを該孔アレイ手段における該複数の孔と選択的に整列させるように構成される位置決め手段と；を含む、マルチビーム・パターン定義装置。
2. 前記ビームレットの各々が複数のブランキング開口（２３０）の１つを名目上の通路に沿って横断するように位置する複数の該ブランキング開口を有する偏向アレイ手段（２０３、８１３、８２３）をさらに含み、該偏向アレイ手段は、複数の静電の偏向電極（２３２）を含み、複数の前記静電の偏向電極のそれぞれが前記ブランキング開口と関連し、作動している電圧が複数の前記静電の偏向電極のそれぞれに適用される場合、前記名目上の通路を離れて該ビームレットを偏向させるのに十分な量で複数の前記ブランキング開口のそれぞれを横断している該ビームレットを偏向させるように構成される、請求項１に記載の装置。
3. 前記偏向アレイ手段から分離している少なくとも１つの孔アレイ手段（２０１、８２４）
   を含む、請求項２に記載の装置。
4. 前記偏向アレイ手段（８１３）が孔アレイ手段を構成する、請求項２に記載の装置。
5. 前記静電の偏向電極（２３２）が前記荷電粒子のビームの向きに対して前記偏向アレイ手段よりも下流側に位置し、前記静電の偏向電極（２３２）の向きが前記荷電粒子のビームの向きと同じである、請求項４に記載の装置。
6. 前記開口アレイ手段上で、複数の前記開口のセットのうちの１つの開口のセットの領域が次の開口のセットの領域と異なるが重なり合い、前記開口のセットの領域の面積が順に拡大する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
7. 各々のセットの前記開口は同等の形状およびサイズを有し、一方で、異なるセットの前記開口は、それらのサイズおよび形状のうちの少なくとも１つにおいて異なる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記開口アレイ手段および前記少なくとも１つの孔アレイ手段は、前記ビームに対して本質的に垂直に向きを定められ、前記ビームの前記通路に配置されるように設計される膜部を有するプレートのような装置として実現する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記位置決め手段が前記開口アレイ手段のみの位置を調整するために構成される一方、前記孔アレイ手段は前記装置内で固定される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記セットの開口の少なくとも１つの開口の位置は、細かい配置の変位によって矩形または斜めの格子の正確な位置から逸れ、該細かい配置の変位は前記装置と連動して作動する投影系の作像エラーを修正するように設計され、そこにおいてその細かい配置変位を含む該開口の各々の位置は、前記孔アレイ手段の対応する孔の前記開口アレイ手段上への投影によって定められる領域内に納まり、該投影は、該開口アレイ手段における該開口のそれぞれのセットが該孔アレイ手段の複数の孔と整列される状態の下で前記ビームの方向に沿っている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記開口アレイ手段は前記開口のセットが成すいくつかの小区域を含み、前記位置決め手段は、該開口アレイ手段を特定の前記小区域が異なる前記小区域に重なるまで動かすのに必要なオフセットの範囲を提供するように設計される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置における整列、すなわち、前記開口のセットの１つと、前記孔アレイ手段の前記孔との整列のための方法であって、荷電粒子のビームで該装置を照射するステップと、位置決めパラメータに関して、前記開口アレイ手段と該孔アレイ手段との相対的な位置の変化の関数として該装置を通して送られる前記電流を測定するステップと、該送られた電流の最大値に対する該位置決めパラメータの値を決定するステップと、該位置決めパラメータの該値に従い該孔アレイ手段と関連して該開口アレイ手段の位置を調整するステップと、を含む方法。
13. 請求項１から１０のいずれか一項に記載のマルチビーム・パターン定義装置（１０２）を有する粒子ビーム処理または点検装置（１００）のマルチビーム書き込みのための方法であって、該マルチビーム・パターン定義装置を用いてターゲット上の表面領域に第１のパターンを書き込むステップであって、前記開口アレイ手段の開口の第１のセットは前記孔アレイ手段の前記孔と整列しているステップと、該開口アレイ手段の開口の第２のセットを該孔アレイ手段の該孔と整列させるように該開口アレイ手段の前記位置決めを調整するステップと、前記ターゲット上の前記表面領域上に第２のパターンを書き込むステップと、を含む方法。

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