KR20100132509A

KR20100132509A - 투사 렌즈 배열체

Info

Publication number: KR20100132509A
Application number: KR20107021468A
Authority: KR
Inventors: 얀 야코 위랜드; 베르트 얀 캄퍼벡; 알렉산더 헨드릭 빈센트 반 벤; 피터 크룻; 스틴 윌리엄 헤르만 카를 스틴브린크
Original assignee: 마퍼 리쏘그라피 아이피 비.브이.
Priority date: 2008-02-26
Filing date: 2009-02-26
Publication date: 2010-12-17
Also published as: TW200952022A; US20120061583A1; US20090212229A1; US8089056B2; EP2260499B1; TWI377593B; WO2009106560A1; US9105439B2; CN102017053B; JP2011513905A; CN102017053A; JP5619629B2; KR101570974B1; EP2260499A1

Abstract

복수의 빔렛들을 사용하여 타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 내부에 형성된 복수의 홀들을 구비하는 제1 플레이트;
해당 투사 렌즈 시스템을 통해 각각의 전자 빔렛이 지나가도록 각각의 홀의 로케이션에 형성된 복수의 정전기 투사 렌즈 시스템들;을 포함한다. 상기 홀들이 공통 제어 전압을 사용하여 타겟의 표면 상으로 빔렛들을 포커싱하는 것을 가능하게 하기에 충분히 균일한 배치 및 치수를 가진다. 바람직하게는 개별적인 전자 빔렛들의 경로 또는 초점의 보정 없이 표면 상에 상기 전자 빔렛들을 포커싱하기 위한 공통 제어 신호에 의해서 상기 정전기 투사 렌즈 시스템들이 제어된다.

Description

투사 렌즈 배열체{PROJECTION LENS ARRANGEMENT}

[0001] 본 발명은 대전 입자 멀티 빔렛(beamlet; 방사선조각, 소조사선) 리소그래피 시스템과 같은 대전 입자 멀티 빔렛 시스템 또는 검사 시스템(inspection system)을 위한 투사 시스템과 이러한 투사 시스템을 위한 엔드 모듈에 관한 것이다.

[0002] 현재, 대부분의 상업적인 리소그래피 시스템들은 레지스트 코팅(coating of resist)을 구비한 웨이퍼와 같이, 타겟을 노출시키기 위해 패턴 데이터를 저장하고 재생(reproduce)하는 수단으로서 마스크를 사용한다. 마스크리스(maskless) 리소그래피 시스템에 있어서, 패턴 데이터를 타겟 상으로 라이트하기 위해서 대전 입자들의 빔렛들이 사용된다. 요구되는 패턴을 생성하기 위해서, 예를 들면 그들을 개별적으로 스위칭 온 및 오프하는 것에 의해서, 빔렛들이 개별적으로 제어된다. 상업적으로 수용가능한 처리율로 동작되도록 설계된 고해상도 리소그래피 시스템들에 있어서, 이러한 시스템들의 크기, 복잡성 및 비용이 장애가 되고 있다.

[0003] 대전 입자 멀티-빔렛 시스템들에 사용되는 설계의 일 유형이 예를 들어 미국 특허 번호 5,905,267에 개시되는데, 여기서 전자 비임이 팽창되고(expand), 평행하게 되고(collimate) 그리고 개구 어레이에 의해서 복수의 빔렛들로 분할된다. 그러면 얻어진 이미지는 축소 전자 광학 시스템에 의해서 감소되고 웨이퍼 상으로 투사된다. 축소 전자 광학 시스템은 모든 빔렛들을 함께 포커싱 및 축소화하여서, 그 결과 빔렛들의 전체 세트가 이미지화되고 크기가 감소된다. 이러한 설계에 있어서, 모든 빔렛들이 공통 크로스-오버(common cross-over)에서 교차하고 이것은 빔렛들에서 대전 입자들 간의 상호작용에 기인한 해상도의 축소 및 왜곡을 가져온다.

[0004] 이러한 공통 크로스-오버 없는 설계들이 또한 제안되었는데, 여기서 빔렛들이 개별적으로 포커싱 및 축소화된다. 그런데, 이러한 시스템이 많은 수의 빔렛들을 구비하여 구성될 때, 각각의 빔렛을 개별적으로 제어하기 위한 다수의 렌즈들을 제공하는 것은 비현실적이다. 많은 수의 개별적으로 제어되는 렌즈들을 구성하는 것은 시스템에 복잡성을 부가하고 그리고 렌즈들 간의 피치는 각각의 렌즈에 대하여 필요한 구성요소들에 대한 공간을 허용하고 개별적인 제어 신호들이 각각의 렌즈에 접근하는 것을 허용하기에 충분해야 한다. 이러한 시스템의 광학 칼럼의 더 큰 높이는 유지되어야 하는 진공 체적의 증가, 예를 들어 빔렛들의 드리프트에 의해서 야기되는 정렬 에러들의 효과를 증가시키는 빔렛들에 대한 긴 경로와 같은 몇몇 결점들을 야기한다.

[0005] 본 발명은 복수의 빔렛들을 사용하여 타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템을 제공하는 것에 의해서 알려진 시스템들을 개선하고 전술한 문제점들을 해결하고자 한다. 상기 시스템은 내부에 형성된 복수의 홀들을 구비하는 제1 플레이트;와 해당 투사 렌즈 시스템을 통해 각각의 전자 빔렛이 지나가도록 각각의 홀의 로케이션에 형성된 복수의 정전기 투사 렌즈 시스템들;을 포함한다. 상기 홀들은 공통 제어 전압을 사용하여 타겟의 표면 상으로 빔렛들을 포커싱하는 것을 가능하게 하기에 충분히 균일한 배치 및 치수를 가진다.

[0006] 상기 투사 렌즈 시스템들과 공통 포커싱 전압은 바람직하게는 상기 빔렛들을 상기 표면 상으로 포커싱하기 위한 모든 포커싱 수단을 포함한다. 상기 투사 렌즈 시스템들은 바람직하게는 개별적인 전자 빔렛들의 경로 또는 초점의 보정 없이 상기 표면 상으로 상기 전자 빔렛들을 포커싱하기 위한 공통 제어 신호에 의해서 제어된다. 각각의 전자 빔렛이 초점 길이에서 투사 렌즈 시스템에 의해서 포커싱되고, 그리고 바람직하게는 상기 투사 렌즈 시스템들이 형성되는 홀들의 배치 및 치수가, 0.05%보다 나은 초점 길이 균일함을 얻기 위해서 공통 제어 전압을 사용하여 전자 빔렛들의 포커싱을 가능하게 하기에 충분한 허용오차 내에서 제어된다.

[0007] 바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 투사 렌즈 시스템들이 명목 피치를 두고 이격하여 배치되고 각각의 전자 빔렛이 투사 렌즈 시스템에 의해서 포커싱되어서 타겟의 표면 상에 스팟을 형성한다. 바람직하게는 상기 명목 피치의 0.2%보다 작은 표면 상 스팟들의 공간 분포 편차를 얻기에 충분한 허용오차 내에서 상기 홀들의 배치 및 치수들이 제어된다. 일 실시예에 있어서, 상기 홀들이 실질적으로 둥글고 명목 직경을 가지고, 그리고 상기 홀들의 직경들이 상기 명목 직경의 플러스 또는 마이너스 0.2 %의 허용오차 내에 있다.

[0008] 상기 시스템은 바람직하게는, 상기 제1 플레이트에 형성된 홀들에 상응하는 내부에 형성된 복수의 홀들을 구비하는 제2 플레이트를 더 포함하고, 그리고 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트 내 상응하는 홀들의 로케이션들에 상기 정전기 투사 렌즈 시스템들이 형성된다. 상기 시스템은 바람직하게는, 굴절기들의 어레이를 포함하는 모듈레이션(modulation) 수단으로서, 각각의 굴절기가 빔렛을 그 경로로부터 멀어지게 굴절시키도록 구성된 모듈 레이션 수단과 상기 굴절기들에 의해서 굴절된 빔렛들을 정지시키기 위한 빔렛 스롭 어레이를 더 포함한다.

[0009] 다른 양태에 있어서, 본 발명은 타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템을 제공하는데, 상기 시스템은 복수의 전자 빔렛들을 생성하는 수단;과 내부에 형성된 복수의 홀들을 구비하는 하나 이상의 플레이트;와 해당 투사 렌즈 시스템을 통해 각각의 전자 빔렛이 지나가도록 상기 홀들의 로케이션에 형성된 복수의 정전기 투사 렌즈 시스템들;을 포함한다. 상기 정전기 투사 렌즈 시스템들은 개별적인 전자 빔렛들의 경로 또는 초점의 보정 없이 표면 상에 상기 전자 빔렛들을 포커싱하기 위한 공통 제어 신호에 의해서 제어된다.

[0010] 본 발명의 다양한 양태들(aspects)이 도면들에 도시된 실시예들과 관련하여 추가적으로 설명될 것이다:
[0011] 도 1은 대전 입자 멀티 빔렛 리소그래피 시스템의 예시의 단순화한 도식적인 개관도이다;
[0012] 도 2는 도 1의 리소그래피 시스템의 엔드 모듈의 단순화한 도식적인 측면도이다;
[0013] 도 3a는 도 2의 엔드 모듈의 투사 렌즈에서 렌즈 어레이들의 상호 거리들 및 전압들을 단순화하여 도식적으로 도시한 측면도이다;
[0014] 도 3b는 수직 횡단면에서 도시된, 빔렛 상 도 2의 투사 렌즈의 효과를 도식적으로 나타낸다.
[0015] 도 4는 도 2의 투사 렌즈의 렌즈 어레이의 기판의 사시도이다; 그리고
[0016] 도 5는 엔드 모듈의 굴절 시스템의 대안적인 실시예의 횡단면에서의 단순화한 도식적인 도면이다.

[0017] 이하 단지 예시적으로 주어지고 도면들을 참조하는 본 발명의 일 실시예를 설명한다.

[0018] 도 1은 모든 전자 빔렛들의 공통 크로스-오버(common cross-over) 없이 전자 비임 광학 시스템에 기초하는 대전 입자 멀티-빔렛 리소그래피 시스템의 일 실시예의 단순화한 도식도이다. 이러한 리소그래피 시스템들이 예를 들어 미국 특허 번호 6,897,458 및 6,958,804 및 7,084,414 및 7,129,502에 기술되는데, 본 발명의 소유자에게 양도된, 이들은 모두 인용에 의하여 온전히 본 명세서에 병합된다. 도 1에 도시된 실시예에 있어서, 리소그래피 시스템은 균일하고 퍼지는(expanding) 전자 비임(20)을 생성하기 위한 전자 소오스(1)를 포함한다. 비임 에너지는 바람직하게는 약 1 내지 10 keV의 범위 안에서 상대적으로 낮게 유지된다. 이를 얻기 위해서, 가속 전압이 낮게 유지되고, 전자 소오스는 바람직하게는 접지 전위(ground potential)에서 타겟에 대하여 약 -1 내지 -10 kV 사이로 유지되지만, 이와 다른 설정들이 사용될 수도 있다.

[0019] 전자 소오스(1)로부터의 전자 비임(20)은 이중 8중극(double octopole)(2)과 후속하여 전자 비임(20)을 평행하기 하기 위한 콜리메이터 렌즈(collimator lens)(3)을 지난다. 후속하여, 전자 비임(20)은 개구 어레이(aperture array)(4)에 부딪히는데, 개구 어레이는 빔의 일부를 막고 복수의 빔렛들(21)이 개구 어레이(4)를 관통해 지나가도록 허용한다. 개구 어레이는 바람직하게는 관통 홀들을 구비하는 플레이트를 포함한다. 따라서 복수의 평행한 전자 빔렛들(21)이 생성된다. 상기 시스템은 많은 수의 빔렛들(21)을 바람직하게는 약 10,000 내지 1,000,000 빔렛들을 생성하지만, 물론 더 많거나 더 적은 수의 빔렛들을 사용하는 것도 가능하다. 평행하게 된 빔렛들을 생성하기 위해서 다른 알려진 방법들도 사용될 수 있음을 유의해야 한다.

[0020] 복수의 전자 빔렛들(21)은 집광 렌즈 어레이(5)를 관통해 지나가는데, 집광 렌즈 어레이는 전자 빔렛들(21) 각각을 비임 블랭커(blanker) 어레이(6)의 평면에 포커싱한다. 이러한 빔렛 블랭커 어레이(6)는 바람직하게는 각각이 하나 이상의 전자 빔렛들(21)을 굴절시킬 수 있는 복수의 블랭커들을 포함한다.

[0021] 후속하여, 전자 빔렛들(21)은 엔드 모듈(7)로 들어간다. 엔드 모듈(7)은 바람직하게는 다양한 구성요소들(components)을 포함하는 삽입가능한, 대체가능한 유닛으로서 구성된다. 이러한 실시예에 있어서, 엔드 모듈은 비임 스톱 어레이(8), 비임 굴절기 어레이(9), 및 투사 렌즈 배열체(10)를 포함하지만, 이들 모두가 엔드 모듈 내에 포함될 것이 요구되는 것은 아니며 이와 다르게 배열될 수 있다. 엔드 모듈(7)은 다른 기능들 중에서도 특히 약 100 내지 500 배의 축소화(demagnification)를 바람직하게는 가능한 크게 예를 들어 300 내지 500 배 범위에서 축소화를 제공할 수 있다. 엔드 모듈(7)은 바람직하게는 후술하는 바와 같이 빔렛들을 굴절시킨다. 엔드 모듈(7)을 떠난 후에, 빔렛들(21)은 타겟 평면에 위치된 타겟(11)의 표면에 부딪힌다. 리소그래피 어플리케이션에 있어서, 타켓은 항상 대전-입자 민감 레이어 또는 레지스트 레이어가 제공된 웨이퍼를 포함한다.

[0022] 엔드 모듈(7)에 있어서, 전자 빔렛들(21)은 먼저 비임 스톱 어레이(8)를 지나간다. 이러한 비임 스톱 어레이(8)는 대개 빔렛들의 열림 각도(opening angle)를 결정한다. 이러한 실시예에 있어서, 비임 스톱 어레이는 빔렛들이 관통하여 지나가는 것을 허용하기 위한 개구들의 어레이를 포함한다. 비임 스톱 어레이는 그 기본적인 형태에 있어서 관통 홀들이 제공된 기판을 포함하는데, 관통 홀들은 둥근 홀들이지만, 다른 형태들이 또한 사용될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 비임 스톱 어레이(8)의 기판은 관통 홀들이 규칙적이 간격을 가지는 어레이를 구비하는 실리콘 웨이퍼로부터 형성되고, 그리고 표면이 대전되는 것을 막기 위해서 금속의 표면 레이어로 코팅될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 금속은 CrMo과 같이, 자연-산화물 스킨 레이어를 형성하지 아니하는 유형이다.

[0023] 일 실시예에 있어서, 비임 스톱 어레이(8)의 통로들은 비임 블랭커 어레이(6)의 요소들과 정렬된다. 빔렛 블랭커 어레이(6)와 비임 스톱 어레이(8)는 빔렛들(21)을 막거나 또는 지나가게 두도록 함께 동작한다. 빔렛 블랭커 어레이(6)가 빔렛을 굴절시킨다면, 빔렛은 비임 스톱 어레이(8)에서의 상응하는 개구를 관통하여 지나지 않을 것이고 대신에 비임 스톱 어레이(8)의 기판에 의해서 막아질 것이다. 빔렛 블랭커 어레이(6)가 빔렛을 굴절시키지 않는다면, 빔렛은 비임 스톱 어레이(8)에서의 상응하는 개구를 관통하여 지날 것이고, 타겟(11)의 표면 상에 스팟(spot)으로서 투사될 것이다.

[0024] 다음으로, 빔렛들이 비임 굴절기 어레이(9)를 통해 지나가는데, 이것은 굴절되지 않은 빔렛들(21)의 방향에 실질적으로 수직한 X 및/또는 Y 방향으로 각각의 빔렛(21)의 굴절을 제공한다. 다음으로, 빔렛들(21)이 투사 렌즈 배열체(10)를 관통해 지나가고 타켓 평면에서 타겟(11) 상으로 일반적으로 웨이퍼 상으로 투사된다.

[0025] 투사된 스팟 내에서 및 타겟 상에 투사된 스팟들 사이에서 전류 및 전하의 일관성(consistency) 및 균일함을 위해서 그리고 비임 스톱 플레이트(8)가 주로 빔렛의 열림 각도를 결정하기 때문에, 비임 스톱 어레이(8)에서의 개구들의 직경이 바람직하게는 빔렛들이 비임 스톱 어레이에 도달할 때 빔렛들의 직경보다 더 작다. 일 실시예에 있어서, 비임 스톱 어레이(8) 내 개구들은 5 내지 20 μm 범위의 직경을 가지고, 한편 기술된 실시예에 있어서 비임 스톱 어레이(8)에 부딪히는 빔렛들(21)의 직경은 일반적으로 약 30 내지 75 μm 범위이다.

[0026] 본 예시에 있어서 비임 스톱 플레이트(8) 내 개구들의 직경은 빔렛의 횡단면을 제한하는데, 그렇지 않은 경우라면 이것은, 5 내지 20 μm 의 범위 내에서 보다 바람직하게는 5 내지 10 μm 범위 내에서 전술한 값에 대하여, 30 내지 75 μm 범위 내 직경 값일 수 있다. 이런 방식으로, 단지 빔렛의 중심부만이 비임 스톱 플레이트(8)를 관통해 지나가서 타겟(11) 상으로 투사되는 것이 허용된다. 이러한 빔렛의 중심부는 비교적 균일한 전하 밀도를 가진다. 비임 스톱 어레이(8)에 의한 빔렛의 둘레부(circumferential section)의 이러한 컷-오프는 또한 주로 타겟(11)에서의 전류량 뿐만 아니라 시스템의 엔드 모듈(7)에서의 빔렛의 열림 각도를 결정한다. 일 실시예에 있어서, 비임 스톱 어레이(8) 내 개구들이 둥글어서 이것이 대체로 균일한 열림 각도를 가진 빔렛들을 야기한다.

[0027] 도 2는 엔드 모듈(7)을 일 실시예를 보다 상세하게 나타내는데, 비임 스톱 어레이(8), 굴절 어레이(9), 및 타겟(11) 상으로 전자 빔렛을 투사하는 투사 렌즈 배열체(10)를 나타낸다. 빔렛들(21)은 타겟(11) 상으로 투사되어서, 바람직하게는 직경이 약 10 내지 30 나노미터인 지오메트릭 스팟 크기를 보다 바람직하게는 약 20 나노미터인 지오메트릭 스팟 크기를 야기한다. 이러한 설계에 있어서 투사 렌즈 배열체(10)는 바람직하게는 약 100 내지 500 배의 축소화를 제공한다. 이러한 실시예에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 먼저 빔렛(21)의 중심부가 비임 스톱 어레이(8)을 관통해 지나간다(빔렛 블랭커 어레이(6)에 의해 굴절되지 않았다고 가정됨). 이어서, 빔렛이 굴절기를 관통해 또는 비임 굴절기 어레이(9)의 굴절 시스템을 형성하는 일렬로 배열된 굴절기들 세트를 관통해 지나간다. 빔렛(21)은 후속하여 투사 렌즈 배열체(10)의 전자-광학 시스템을 관통해 지나가고 마지막으로 타겟 평면에서 타겟(11)에 부딪힌다.

[0028] 도 2에 도시된 투사 렌즈 배열체(10)는 정전기 렌즈들의 어레이 형성에 사용되는 일렬로 배열된 세 개의 플레이트들(12, 13 및 14)을 구비한다. 플레이트들(12, 13, 및 14)는 바람직하게는 그들 내에 형성된 개구들을 구비하는 기판들을 포함한다. 개구들은 바람직하게는 기판을 관통하는 둥근 홀들로서 형성되지만, 다른 형태들 또한 사용될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 기판들은 반도체 칩 산업에서 잘 알려진 공정 단계들을 사용하여 프로세싱된 실리콘 또는 다른 반도체로 이루어진다. 개구들은 예를 들어 반도체 제조 산업에서 알려진 리소그래피 및 식각 기술들을 사용하여 기판들 내에 알맞게(conveniently) 형성될 수 있다. 사용된 리소그래피 및 식각 기술들은 바람직하게는 충분히 정밀하게 제어되어서 개구들의 위치, 크기, 및 형태를 균일하도록 보장한다. 이러한 균일함은 각각의 빔렛의 초점 및 경로를 개별적으로 제어해야 하는 요구를 제거한다.

[0029] 개구들의 위치설정에 있어서의 균일함, 다시 말해서 개구들 간 균일한 거리(피치) 및 기판 표면 위 개구들의 균일한 배열이 타겟 상 균일한 그리드 패턴을 생성하는 밀집하게 채워진 빔렛들을 구비한 시스템의 구성을 허용한다. 개구들 간의 피치가 50 내지 500 마이크론의 범위인 일 실시예에 있어서, 피치의 편차는 바람직하게는 100 나노미터 이하이다. 나아가, 멀티 플레이트들이 사용된 시스템들에 있어서, 각각의 플레이트 내 상응하는 개구들이 정렬된다. 플레이트들 간 개구들의 오정렬은 서로 다른 축들을 따라서 초점 길이가 달라지는 것을 야기한다.

[0030] 개구 크기의 균일함은 개구들의 로케이션들에서 형성된 정전기 투사 렌즈들의 균일함을 가능하게 한다. 렌즈들의 크기의 편차는 포커싱(focusing)의 편차를 야기할 것이고, 그 결과 몇몇 빔렛들이 타겟 플레이트 상에 포커싱할 것이고 다른 것들은 그렇지 아니할 것이다. 개구들의 크기가 50 내지 150 마이크론 범위인 일 실시예에 있어서, 크기 편차는 바람직하게는 100 나노미터 이하이다.

[0031] 개구들의 형태의 균일함 또한 중요하다. 둥근 홀들이 사용될 때, 홀들의 둥근 정도의 균일함은 결과적인 렌즈들의 초점 길이가 양 축들에서 동일한 것을 야기한다.

[0032] 기판들은 전극들을 형성하기 위한 전기 전도성 코팅으로 코팅된다. 전도성 코팅은 바람직하게는 아퍼처들 주변에서(around) 그리고 홀들 내부에서 플레이트의 양 표면들을 덮는 각각의 기판 상 하나의(single) 전극을 형성한다. 예를 들어 반도체 제조 산업에서 잘 알려진 기법들을 사용해서 플레이트 상으로 증착된 몰리브덴 같이, 바람직하게는 전도성 자연 산화막을 가지는 금속이 전극 용도로 사용된다. 전압이 각각의 전극에 인가되어서 각각의 개구의 로케이션에 형성된 정전기 렌즈들의 형태를 제어한다. 완전한 어레이에 대하여 하나의 제어 전압에 의해서 각각의 전극이 제어된다. 따라서 게 개의 전극들 렌즈를 구비한 실시예에 있어서, 수천 렌즈들에 대하여 단지 세 개의 전압들이 존재할 것이다.

[0033] 도 2는 각각 그들의 전극들에 인가된 전압들(V1, V2 및 V3)를 구비하는 플레이트들(12, 13, 및 14)을 나타낸다. 플레이트들(12 및 13)의 전극들 간의 전압차와 플레이트들(13 및 14)의 전극들 간의 전압차는 플레이트들 내 각각의 개구의 로케이션에서 정전기 렌즈들을 생성한다. 이것은 투사 렌즈 시스템들의 어레이를 생성하면서, 상호 정렬된, 개구들의 어레이 내 각각의 위치에서 정전기 렌즈들의 "수직" 세트를 생성한다. 각각의 투사 렌즈 시스템은 각각의 플레이트의 개구들의 어레이들의 상응하는 포인트들에 형성된 정전기 렌즈들의 세트를 포함한다. 투사 렌즈 시스템을 형성하는 정전기 렌즈들의 각각의 세트는, 하나 이상의 빔렛들을 포커싱및 축소화하는, 하나의 유효한 투사 렌즈로서 간주될 수 있고, 유효한 초점 길이 및 유효한 축소화를 가질 수 있다. 단지 하나의 플레이트가 사용되는 시스템들에 있어서, 하나의 전압이 접지 평면과 관련하여(in conjunction with) 사용될 수 있고, 그 결과 정전기 렌즈들이 플레이트 내 각각의 개구의 로케이션에서 형성된다.

[0034] 개구들의 균일함의 편차는 개구들의 로케이션들에서 형성되는 정전기 렌즈들의 편차를 야기할 것이다. 개구들의 균일함은 균일함 정전기 렌즈들을 야기한다. 따라서 세 개의 제어 전압들(V1, V2, 및 V3)는 많은 수의 전자 빔렛들(21)을 포커싱 및 축소화하는 균일한 정전기 렌즈들의 어레이를 생성한다. 정전기 렌즈들의 특성들은 세 개의 전압들에 의해서 제어되어서, 그 결과 모든 빔렛들의 포커싱 및 축소화하는 정도가 이들 세 전압들을 제어하는 것에 의해서 제어될 수 있다. 이런 방식으로, 매우 많은 수의 전자 빔렛들을 축소화 및 포커싱하기 위한 정전기 렌즈들의 전체 어레이를 제어하는 데에 하나의 공통 제어 신호가 사용될 수 있다. 공통 제어 신호는 각각의 플레이트에 대하여 제공되거나 또는 둘 이상의 플레이트들 간의 전압차로서 제공될 수 있다. 서로 다른 투사 렌즈 배열체들에 사용되는 플레이트들의 수는 달라질 수 있고 공통 제어 신호들의 수 또한 달라질 수 있다. 개구들이 충분히 균일한 배치와 치수를 가지는 경우, 이것은 하나 이상의 공통 제어 신호들을 사용하여 전자 빔렛들을 포커싱하는 것과 상기 빔렛들을 축소화하는 것을 가능하게 한다. 따라서 도 2의 실시예에 있어서, 세 개의 제어 전압들(V1, V2, 및 V3)을 포함하는 세 개의 공통 신호들이 모든 빔렛들(21)을 포커싱 및 축소화하는 데에 사용된다.

[0035] 투사 렌즈 배열체는 바람직하게는 타겟 표면 상으로 빔렛들을 포커싱하는 포커싱 수단 모두를 이룬다. 이것은 초점의 어떠한 보정 및/또는 개별적인 전자 빔렛들의 경로가 요구되지 아니하도록 충분히 균일한 빔렛들의 포커싱 및 축소화를 제공하는 투사 렌즈들의 균일함에 의해서 가능해진다. 이것은 시스템의 구조의 단순화, 시스템의 제어 및 조정의 단순화 및 시스템 크기의 현저한 감소에 의해서 전체적인 시스템의 비용 및 복잡성을 상당히 감소시킨다.

[0036] 일 실시예에 있어서, 투사 렌즈들이 형성되는 개구들의 배치 및 치수들은 0.05% 보다 나은 초점 길이 균일함을 얻기 위해서 하나 이상의 공통 제어 신호들을 사용하여 전자 빔렛들의 포커싱을 가능하게 하기에 충분한 허용오차(tolerance) 내에서 제어된다. 투사 렌즈 시스템들은 명목 피치만큼 떨어져 이격되고 각각의 전자 빔렛은 타겟의 표면 상에 스팟을 형성하도록 포커싱된다. 플레이트들 내 어처퍼들의 배치 및 치수는 바람직하게는 명목 피치의 0.2% 보다 작은 타겟 표면 상 스팟들의 공간적이 분포(spatial distribution) 편차(variation)를 얻기에 충분한 허용오차 내에서 제어된다.

[0037] 투사 렌즈 배열체(10)는 플레이트들(12, 13, 14)이 서로에 대하여 근접하게 위치되면서 콤팩트하여서, 그 결과 (전자 비임 광학(optics)에서 일반적으로 사용되는 전압들과 비교하여) 상대적으로 작은 전압들이 전극들에서 사용됨에도 불구하고, 매우 높은 전기장들을 생성할 수 있다. 이들 높은 전기장들을 정전기 투사 렌즈들을 생성하는데, 정전기 렌즈들에 대하여 초점 길이가 전극들 간 정전기장 세기에 의해서 분할되는 비임 에너지에 비례하는 것으로서 예측될 수 있기 때문이다. 이전에 10 kV/mm가 실현될 수 있는, 이러한 관점에서, 본 실시예는 바람직하게는 제2 플레이트(13)와 제3 플레이트(14)에 25 내지 50 kV/mm 범위 내의 전위차를 적용한다. 이들 전압들(V1, V2, 및 V3)은 바람직하게는 제2 플레이트(13)와 제3 플레이트(14) 간 전압차가 제1 플레이트(12)와 제2 플레이트(13) 간 전압차보다 더 크도록 설정된다. 이것은 더 강한 렌드들이 플레이트들(13 및 14) 간에 형성되는 것을 야기하여서, 그 결과 렌즈 열림(lens opening)에서 플레이트들(13 및 14) 간의 구부러진 점선들에 의해서 도 2에 나타낸 바와 같이, 각각의 투사 렌즈 시스템의 유효 렌즈 평면이 플레이트들(13 및 14) 사이에 위치된다. 이것은 유효 렌즈를 타겟에 더 가깝게 배치하고 투사 렌즈 시스템들이 더 짧은 초점 거리를 가지도록 한다. 나아가 단순화를 위하여 도 2에서 빔렛이 굴절기(9)로부터 포커싱되는 것으로 도시되었지만, 빔렛들(21)의 포커싱의 보다 정확한 표현이 도 3b에 도시됨을 유의해야 한다.

[0038] 전극 전압들(V1, V2, 및 V3)은 바람직하게는 전압(V2)이 전압(V1)보다 전자 소오스(1)의 전압에 더 가깝도록 설정되어서, 빔렛들(21)에서의 대전 입자들의 감속이 야기된다. 일 실시예에 있어서, 타겟은 0V(접지 전위)이고, 전자 소오스는 타겟에 대하여 약 -5kV이고 전압(V1)은 약 -4kV이고 전압(V2)은 약 -4.3 kV이다. 전압(V3)는 타겟에 대하여 약 0V인데, 이것은 타겟의 토폴로지(topology)가 편평하지 아니하다면 빔렛들에서의 교란(disturbance)을 야기할 수 있는 타겟과 플레이트(14) 간 강한 전기장을 회피한다. 플레이트들 및 (투사 시스템의 다른 구성요소들) 간의 거리들은 바람직하게는 작다. 이러한 배열체에 있어서, 빔렛들에서 추출된(extracted) 대전 입자들의 속도 감소와 투사 렌즈의 포커싱 및 축소화가 실현된다. 약 -5kV의 전압에서의 전자 소오스에 의해서, 대전 입자들이 중앙 전극(플레이트 13)에 의해서 감속되고 후속하여 접지 전위에서의 전압을 가지는 바닥 전극(플레이트 14)에 의해서 가속된다. 이러한 투사 렌즈 배열체를 위한 희망 축소화 및 포커싱을 여전히 성취하면서도 감속은 전극들 상에서의 더 낮은 전기장들의 사용을 허용한다. 이전의 시스템들에서 사용된 것과 같이 제어 전압들(V1 및 V2)를 가지는 단지 두 전극들만이 아니라 제어 전압들(V1, V2 및 V3)을 가지는 세 전극들을 가지는 것의 이점은, 빔렛 가속 전압의 제어로부터 일정한 정도(some extent)까지 빔렛들의 포커싱 제어가 디커플링된다는 것이다. 전압(V1) 충전 없이 전압들(V2 및 V3) 간의 전압차를 조정하는 것에 의해서 투사 렌즈 시스템들이 조정될 수 있기 때문에 이러한 디커플링이 발생한다. 따라서 전압(V1)과 소오스 전압 간의 전압차가 크게 변하지 아니하고, 그 결과 가속 전압이 실질적으로 일정하게 유지되어서 칼럼의 윗 부분에서의 정렬 중요성(alignment consequence)을 줄인다.

[0039] 도 2는 또한 왼쪽으로부터 오른쪽으로의 빔렛의 굴절로서 도 2에 도시된, Y 방향으로의 굴절 어레이(9)에 의한 빔렛(21)의 굴절을 나타낸다. 도 2의 실시예에 있어서, 굴절 어레이(9)에서의 개구는 하나 이상의 빔렛들이 관통하여 지나가도록 도시되고 그리고 전극들이 개구의 대향하는 측부들(opposite sides) 상에 제공되고, 전극들에 전압(+V 및 -V)이 제공된다. 전극들 간에 전위차를 제공하는 것은 빔렛 또는 빔렛들의 굴절이 개구를 관통해 지나가는 것을 야기한다. 전압들 또는 (전압들의 부호)을 급격하게 바꾸는 것은, 여기서는 Y 방향인 스캔 방식으로 빔렛(들)이 휩쓸리는(be swept) 것을 허용한다.

[0040] Y 방향으로의 굴절에 대하여 기술된 바와 같은 방식으로, X 방향으로의 굴절이 또한 앞 및/또는 뒤로 행해질 수 있다(도 2에서 X 방향은 종이 내로 및 종이 밖으로의 방향이다). 기술된 실시예에 있어서, 하나의 굴절 방향이 기판의 표면 위에서 빔렛들을 스캔하기 위해 사용될 수 있고, 한편 스캔 모듈 또는 스캔 단(scanning stage)을 사용하여 다른 방향으로 기판이 번역(translate)된다. 번역 방향은 바람직하게는 Y 방향을 가로지르고 X 방향과 일치한다.

[0041] 기술된 바와 같은 서로에 대한 앤드 모듈(7)의 렌즈들과 굴절기들의 배열체는 입자 광학 기술 분야에서 일반적으로 기대되는 것과는 다르다. 일반적으로, 굴절기는 투사 렌즈 뒤에 위치되어서 그 결과 포커싱이 먼저 성취되고 이어서 포커싱된 빔렛이 굴절된다. 도 2 및 도 3에서의 시스템에서처럼, 빔렛을 먼저 굴절시키고 그 다음에 포커싱하는 것은, 빔렛이 투사 렌즈의 광학 축을 벗어나서 상기 광학 축에 대하여 각도를 이루면서 투사 렌즈에 진입하는 것을 야기한다. 후자의 배열체가 굴절된 빔렛에서의 상당한 오프-축 수차들(off-axis aberrations)의 근원이 될 수 있음이 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백하다.

[0042] 리소그래피 용도의 투사 시스템의 어플리케이션에 있어서, 극도로 높은 정밀도로, 수십 나노미터(tens of nanometer)의 스팟 크기들로, 나노미터 크기의 정확도로, 그리고 나노미터 단위의(in the order) 위치 정확도로 빔렛이 포커싱되고 위치되어야 한다. 빔렛의 광학 축으로부터 예를 들어 수백(several hundreds) 나노미터 떨어져 포커싱된 빔렛을 굴절시키는 것은 초점을 벗어난 빔렛을 용이하게 야기할 수 있음을 본 발명자들은 이해했다. 정확도 요구를 충족시키기 위해서, 이것이 굴절량을 심하게 제한할 수 있거나 빔렛이 급격하게 타겟(11)의 표면에서 초점으로부터 벗어날 수 있다.

[0043] 전술한 바와 같이, 리소그래피 시스템에서의 사용의 관점에서 투사 렌즈 배열체의 목적들(objectives)을 성취하기 위해서, 투사 렌즈 시스템의 우효 초점 길이가 짧고 투사 렌즈 시스템들의 렌즈 평면이 타겟 평면에 매우 가깝게 위치된다. 따라서, 빔렛 굴절 시스템을 위해서 타겟 평면과 투사 렌즈 사이에 매우 작은 공간이 존재한다. 본 발명자들은 초점 길이가, 이러한 배열체에 의한 오프-축 수차들의 명백한 발생에도 불구하고 투사 렌즈 이전에 임의의 굴절기 또는 굴절기 시스템이 위치되어야 하는 그러한 제한된 크기이이어야 한다는 것을 인지하였다.

[0044] 상류에서 굴절 어레이(9)의 그리고 하류에서 투사 렌즈 배열체(10)의 도 1 및 도 2에서 도시된 배열체는, 또한 빔렛(21)의 강한 포커싱을, 특히 각각의 투사 렌즈가 단지 하나의 빔렛(또는 작은 수의 빔렛들)을 포커싱하는 시스템들에서 약 100 배 이상의 바람직하게는 약 350 배의 빔렛들의 크기 감소(축소화)를 허용하는 것을 가능하게 한다. 각각의 투사 렌즈 시스템이 일 그룹의 빔렛들을 바람직하게는 10 내지 100개의 빔렛들을 포커싱하는 시스템들에 있어서, 각각의 투사 렌즈 시스템은 약 25 배 이상의 바람직하게는 약 50 배의 축소화를 제공한다. 이러한 높은 축소화가 가지는 다른 이점은 투사 렌즈 배열체(10) 이전에서의 (상류에서의) 렌즈들 및 개구들의 정밀도에 대한 요구가 크게 감소되어서, 이로써 리소그래피 장치를 감소된 비용으로 구성할 수 있다는 것이다. 이러한 배열체의 다른 이점은 전체 시스템의 칼럼 길이(높이)가 현저하게 줄어들 수 있다는 것이다. 이러한 관점에서, 투사 렌즈의 초점 길이는 작게 그리고 축소화 인자(factor)는 크게 만드는 것이 또한 바람직한데, 제한된 높이의, 바람직하게는 타겟으로부터 전자 소오스까지 1 미터 보다 작은, 보다 바람직하게는 높이가 약 150 및 700 mm 사이인, 투사 칼럼을 얻기 위해서다. 짧은 칼럼을 가지는 이러한 설계는 리소그래피 시스템이 장착 및 하우징하는 것을 용이하게 만들고, 그리고 그것은 또한 제한된 칼럼 높이 및 더 짧은 빔렛 경로로 인하여 별개의 빔렛들의 드리프트(drift) 효과를 감소시킨다. 더 작은 드리프트는 빔렛 정렬 문제들을 감소시키고 더 간단하고 보다 저렴한 설계가 사용되는 것을 가능하게 한다. 그런데 이러한 배열체는 엔드 모듈의 다양한 구성요소들에 대한 부가적인 요구를 부가한다.

[0045] 투사 시스템의 상류에 위치된 굴절 시스템에 의하면, 굴절된 빔렛들은 더 이상 그 광학 축에서 투사 시스템을 관통하여 지나가지 아니한다. 따라서, 타겟 평면 상에 포커싱되었던 굴절되지 않은 빔렛은 이제 굴절되었을 때 타겟 평면에서 초점을 벗어날 것이다. 빔렛들의 굴절에 기인하는 초점 이탈(out-of-focus) 효과를 제한하기 위해서, 일 실시예의 엔드 모듈에서 굴절 어레이(9)는 투사 렌즈 어레이(10)에 가능한 가깝게 위치된다. 이런 방식으로, 굴절된 빔렛들은 그들이 투사 렌즈 어레이를 관통해 지나갈 때 여전히 그들의 굴절되지 않은 광학 축에 비교적 가깝게 위치될 것이다. 바람직하게는 굴절 어레이는 투사 렌즈 어레이(10)로부터 약 0 내지 5 mm 떨어져 위치되거나, 또는 바람직하게는 투사 렌즈로부터의 고립(isolation)을 유지하면서 가능한 가깝게 위치된다. 실제적인 설계에 있어서, 배선(wiring)을 수용(accommodate)하기 위해서, 0.5 mm의 거리가 사용될 수 있다. 대안적인 실시예가 또한 아래에서 도 5에 대하여 기술된 바와 같이 이러한 문제를 처리하기 위한 다른 수단을 제공한다.

[0046] 전술한 바와 같은 배열체에 의하면, 투사 렌즈 시스템(10)의 주된 렌즈 평면이 바람직하게는 두 플레이트들(13 및 14) 간에 위치된다. 위에서 기술된 실시예들에 따른 시스템에서의 대전 입자들의 전체적인 에너지는 이전에 언급된 바와 같이, 상대적으로 낮게 유지된다. 전자 비임에 대하여, 예를 들면, 에너지는 바람직하게는 약 10kV까지의 범위 내 값이다. 이런 방식으로, 타겟에서의 열 생성이 감소된다. 그런데, 이러한 대전 입자들의 낮은 에너지에 의하면, 시스템에서의 색 수차(chromatic aberration)가 증가한다. 이것은 이러한 유해한(detrimental) 효과에 대항할 특정한 수단을 요구한다. 이들 중의 하나가 투사 렌즈 배열체(10)에서의 이전에 언급한 상대적으로 높은 정전기장이다. 높은 정전기장은 작은 초점 길이를 가지는 정전기 렌즈들을 형성하는 것을 야기하여서, 렌즈들이 작은 색 수차를 가지게 된다.

[0047] 색 수차는 일반적으로 초점 길이에 비례한다. 색 수차를 감소시키고 타켓 평면 상으로의 전자 비임들의 적절한 투사를 제공하기 위해서, 광학 시스템의 초점 길이가 바람직하게는 1 mm 이하로 제한된다. 나아가, 본 발명에 따른 렌즈 시스템(10)의 마지막 플레이트(14)가 초점 평면이 렌즈 내부에 두어지지 아니하면서, 작은 초점 길이를 가능하게 하도록 매우 얇게 만들어진다. 플레이트(14)의 두께는 바람직하게는 약 50 내지 200 μm 범위 내이다.

[0048] 상대적으로 강한 축소화를 얻기 위해서 그리고 가능한 작은 수차를 유지하기 위해서, 위에서 언급한 이유로 가속 전압을 상대적으로 작게 유지하는 것이 바람직하다. 이들 모순되는(contradictory) 조건들을 충족시키기 위해서, 함께 근접하게 위치된 투사 렌즈 시스템의 렌즈들을 구비하는 배열체가 고려된다. 이러한 새로운 컨셉은 바람직하게는 타겟 평면에 가능한 가깝게 제공되는, 그 결과 굴절기가 바람직하게는 투사 렌즈 이전에 위치되는, 투사 렌즈의 더 낮은 전극(14)을 요구한다. 엔드 모듈(7)의 배열에 의해서 야기되는 수차들을 완화하는 다른 수단은 최소의 상호 거리(mutual distance)를 두고 굴절기(9)와 투사 렌즈 배열체(10)를 위치시키는 것이다.

[0049] 도 3a는 위에서 기술한 바와 같이 고도로 최소화된(miniaturized) 속성을 가지는 렌즈 어레이에서의 상호 거리들을 나타낸다. 이러한 점에서, 플레이트들(12 및 13) 간의 상호 거리들(d1 및 d2)는 플레이트(13)의 두께의 크기와 같은 단위를 가진다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 두께들(d1 및 d2)은 약 100 내지 200 μm 범위의 값을 가진다. 타겟 평면에의 마지막 평면(14)의 거리(d3)는 바람직하게는 짧은 초점 길이를 허용하기 위해서 거리(d2)보다 더 짧다. 그러나, 웨이퍼의 기계적인 움직임을 허용하기 위해서 플레이트(14)의 아랫 표면과 웨이퍼의 표면 간에 최소 거리가 요구된다. 현재 설명 중인 실시예에 있어서, d3는 약 50 내지 100 μm이다. 일 실시예에 있어서, d2는 약 200 μm이고, d3는 약 50 μm이다. 이들 거리들은 하나 이상의 빔렛들을 포커싱하면서 굴절된 빔렛들이 지나가도록 허용하는 플레이트들(12, 13, 및 14)의 렌즈들의 개구들(18)의 크기(d4)와 전압들(V1, V2, 및 V3)에 관련된다.

[0050] 도시된 바와 같은 엔드 모듈(7)의 설계에 있어서, 플레이트들(12, 13 및 14)의 렌즈들의 개구들의 직경(d4)은 비임 스톱 어레이(8)의 동축으로 정렬된 개구들의 직경보다 수 배(a number of times) 더 큰데, 그것은 바람직하게는 약 5 내지 20 μm의 직경을 가진다. 직경(d4)는 바람직하게는 약 50 내지 150 μm 사이의 값이다. 일 실시예에 있어서, 직경(d4)은 약 100 μm이고 비임 스톱 어레이의 개구들의 직경은 약 15 μm이다.

[0051] 나아가, 본 설계에 있어서, 플레이트(13)의 중심 기판은 가장 두꺼운 두께를 가지고 바람직하게는 약 50 내지 500 μm 범위의 값을 가진다. 플레이트(12)에 대한 기판의 두께는 상대적으로 더 작고 바람직하게는 약 50 내지 300 μm이고, 플레이트(14)에 대하여 상대적으로 가장 작은데 바람직하게는 약 50 내지 200 μm이다. 일 실시예에 있어서, 플레이트(13)에 대한 기판의 두께는 약 200 μm이고 플레이트(12)에 대해서는 약 150 μm이고 플레이트(14)에 대해서는 약 150 μm이다.

[0052] 도 3b는 투사 렌즈 배열체(10)의 개구(18)의 횡단면에서의 소위 추적 광원 도시(traced ray illustration)에 의해서, 도 3a의 실시예에 따른 렌즈의 실제 포커싱 효과를 나타낸다. 이러한 도면이 나타내는 것은 이러한 실시예에 있어서 렌즈 시스템(10)의 실제 렌즈 평면이 플레이트들(13 및 14) 간에 위치한다는 것이다. 또한 타겟 평면(11)과 가장 아랫 플레이트(14) 간의 거리(d3)가 짧은 초점 길이를 허용하기 위해 이러한 설계에서 매우 작아야 한다는 것을 유의해야 한다.

[0053] 도 4는 홀들이 제공된, 바람직하게는 실리콘과 같은 재료로 이루어진 기판을 바람직하게는 포함하는 플레이트들(12, 13 또는 14) 중 하나의 사시도이다. 홀들은 홀(18)의 직경(d7)의 약 한 배 또는 0.5 배의 이웃하는 홀들의 중심 간 상호 길이(P)(피치)를 가지면서 (도시된 바와 같이) 삼각형으로 또는 사각형으로 또는 다른 적절한 관계를 가지로 배열될 수 있다. 일 실시예에 따른 플레이트들의 기판들은 약 20-30 mm 정사각형일 수 있고, 바람직하게는 그들의 전체 면적에 걸쳐서 일정한 상호 거리를 두고 위치된다. 일 실시예에 있어서, 기판은 약 26 mm 정사각형이다.

[0054] 특정한 처리율(throughput)(다시 말해서, 시간 당 노출된 웨이퍼들의 특정한 수)을 얻기 위해 요구되는 빔렛들의 전체 전류는 요구되는 선량(dose), 웨이퍼의 면적, 및 오버헤드 시간에 의존한다. 이들 산탄 잡음 제한 시스템들(shot noise limited systems)에서 요구되는 선량은 다른 인자들보다도, 요구되는 피처(feature) 크기 및 균일함 및 비임 에너지에 의존한다.

[0055] 전자 비임 리소그래피를 사용하여 레지스트에서 특정한 피처 사이즈(임계 치수 또는 CD)를 얻기 위해서, 특정한 해상도가 요구된다. 이러한 해상도는 세 개의 기여들(contributions) 다시 말해서, 산 확산(acid diffusion)과 결합된 2차 전자 평균 자유 경로(secondary electrons mean free path), 레지스트에서의 전자들의 산란 및 비임 크기에 의해서 결정된다. 이들 세 기여들은 전체적인 스팟 크기를 결정하기 위한 2차 관계(quadratic relation)로 결론 내어진다. 이들 세 기여들 중 비임 크기와 산란은 가속 전압에 의존한다. 레지스트 내에 피처를 해상(resolve)하기 위해서 전체 스팟 크기는 희망 피처 크기(CD)의 크기와 같은 단위를 가져야 한다. CD 뿐만 아니라 CD 균일함 또한 실제 어플리케이션들에 대하여 중요한데, 이러한 후자의 요건은 실제 필요한 스팟 크기를 결정할 수 있다.

[0056] 전자 비임 시스템들에 대하여 스팟 크기에 의해서 최대 하나의 비임 전류가 결정된다. 작은 스팟 크기에 대하여 전류가 또한 매우 작다. 양호한 CD 균일함을 얻기 위해서, 요구되는 스팟 크기는 높은 처리율을 얻기 위해 필요한 전류보다 훨씬 작게 하나의 비임 전류를 제한할 것이다. 따라서 (일반적으로 시간 당 10 웨이퍼의 처리율에 대하여 10,000보다 많은) 많은 수의 빔렛들이 요구된다. 전자 비임 시스템에 대하여, 하나의 렌즈를 흐르는 전체 전류는 쿨롱 상호작용(Coulomb interactions)에 의해서 제한되고 그 결과 제한된 수의 비임들이 하나의 렌즈 및/또는 하나의 크로스-오버 포인트를 통해 보내질 수 있다. 이것은 결과적으로 또한 높은 처리율 시스템에서 렌즈들의 수가 커야 한다는 것을 의미한다.

[0057] 기술된 실시예에 있어서, 일반적인 웨이퍼 노출 장(wafer exposure field)의 크기에 크기 면에서 비길 만한(comparable) 면적으로 다수의 빔렛들이 패키징될 수 있도록, 많은 수의 낮은 에너지 비임들의 매우 조밀한 배열체가 얻어진다.

[0058] 홀들의 피치는 바람직하게는 작은 면적에서 가능한 많은 정전기 렌즈들을 생성하기 위해서 바람직하게는 가능한 작다. 이것은 고밀도의 빔렛들을 가능하게 하고 그리고 타겟 표면 상에서 걸쳐서(across) 빔렛들이 스캔되어야 하는 거리를 감소시킨다. 그런데, 홀들의 주어진 보어 크기(bore size)에 대한 피치의 감소는 홀들 간의 작은 거리들에 기인하여 플레이트가 너무 취약해질(fragile) 때 야기되는 제조 및 구조적인 문제들 그리고 이웃하는 렌즈들의 프린지 필드(fringe field)들에 의해서 야기되는 가능한 수차들에 의해서 제한된다.

[0059] 도 5는 엔드 모듈(7)의 배열체의 효과를 추가적으로 완화하도록 의도된 굴절기의 대안적인 설계를 나타낸다. 이러한 설계에 의하면, 굴절되었을 때에도 투사 렌즈 배열체(10)의 유효 렌즈 평면의 중심부를 관통해 빔렛(21)이 지나가는 것이 성취된다. 이러한 방식으로, 투사 렌즈 배열체(10)를 통한 굴절에 의해서 야기되는 구면 수차들(spherical aberrations)이 최소화된다. 이러한 설계에 의한 중요한 개선은 사용될 수 있는 굴절량이 증가하는 반면, 스팟 크기의 해상도는 타협되지 않는다는 것이다.

[0060] 도 5에 따른 대안적인 설계에 있어서, 각각이 그들의 전극들 상에서 대향하는 전압들을 가지는 채로 두 굴절기들(9a 및 9b)이 앞뒤로 위치된다. 굴절 목적으로, 각각의 굴절기(9a, 9b) 상 이들 전압들의 부호가 동시에 스위칭된다. 두 굴절기들(9a 및 9b) 간의 상호 거리(d6) 그리고 전극들 상에 인가된 전압들과 조합되어(in combination with) 투사 렌즈 배열체(10)의 유효 렌즈와 굴절기(9b) 간의 거리(d5)의 관점에서 굴절 각도들의 비율들을 미세 조율하는 것(fine tuning)에 의해서, 유효 렌즈 평면(10)에서 및 투사 시스템의 광학 축 근처에서 굴절된 빔렛(21)의 센터링이 행해진다. 빔렛(21)의 피벗 포인트가 투사 렌즈 배열체(10)의 광학 평면 내에 있고 투사 렌즈 시스템의 (도 5에서 도트-스트라이프된(dot-striped) 선으로서 도시된) 광학 축을 건너는(cross) 방식으로 전극들(9a 및 9b) 상 전압들이 상호 변화된다. 따라서 제1 굴절기(9a)는 광학 축으로부터 각도 α를 이루도록 빔렛(21)을 굴절시키고 굴절기(9b)는 반대 방향으로 되돌려 그리고 각도 α2를 이루도록 빔렛(21)을 굴절시킨다. 이런 방식으로, 빔렛(21)이 투사 렌즈 배열체(10)의 유효 렌즈 평면을 건널 때 각도 α3에 걸쳐서 굴절된다.

[0061] 이상 기술된 특정한 실시예들과 관련하여 본 발명을 설명하였다. 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 아니하면서, 이들 실시예들에 대하여 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자에게 알려진 다양한 변형들 및 대안적인 형태들이 가능할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 특정한 실시예들이 기술되었지만, 이들은 단지 예시적인 것이며 본 발명의 범주를 제한하지 아니하며, 그것은 첨부된 청구항들에 의해서 정의된다.

Claims

내부에 형성된 복수의 홀들을 구비하는 제1 플레이트;
해당 투사 렌즈 시스템을 통해 각각의 전자 빔렛이 지나가도록 각각의 홀의 로케이션에 형성된 복수의 정전기 투사 렌즈 시스템들;을 포함하고,
상기 홀들이 공통 제어 전압을 사용하여 타겟의 표면 상으로 빔렛들을 포커싱하는 것을 가능하게 하기에 충분히 균일한 배치 및 치수를 가지는,
복수의 빔렛들을 사용하여 타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 투사 렌즈 시스템들과 공통 포커싱 전압은 상기 빔렛들을 상기 표면 상으로 포커싱하기 위한 모든 포커싱 수단을 포함하는,
복수의 빔렛들을 사용하여 타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 투사 렌즈 시스템들은 개별적인 전자 빔렛들의 경로 또는 초점의 보정 없이 상기 표면 상으로 상기 전자 빔렛들을 포커싱하기 위한 공통 제어 신호에 의해서 제어되는,
복수의 빔렛들을 사용하여 타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템.
제1 항 내지 제3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
각각의 전자 빔렛이 초점 길이에서 투사 렌즈 시스템에 의해서 포커싱되고,
상기 투사 렌즈 시스템들이 형성되는 홀들의 배치 및 치수가, 0.05%보다 나은 초점 길이 균일함을 얻기 위해서 공통 제어 전압을 사용하여 전자 빔렛들의 포커싱을 가능하게 하기에 충분한 허용오차 내에서 제어되는,
복수의 빔렛들을 사용하여 타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템.
제1 항 내지 제4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 투사 렌즈 시스템들이 명목 피치를 두고 이격하여 배치되고 각각의 전자 빔렛이 투사 렌즈 시스템에 의해서 포커싱되어서 타겟의 표면 상에 스팟을 형성하고, 그리고
상기 명목 피치의 0.2%보다 작은 표면 상 스팟들의 공간 분포 편차를 얻기에 충분한 허용오차 내에서 상기 홀들의 배치 및 치수들이 제어되는,
복수의 빔렛들을 사용하여 타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템.
제1 항 내지 제5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 홀들이 실질적으로 둥글고 명목 직경을 가지고, 그리고
상기 홀들의 직경들이 상기 명목 직경의 플러스 또는 마이너스 0.2 %의 허용오차 내에 있는,
복수의 빔렛들을 사용하여 타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템.
제1 항 내지 제6 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 홀들이 식각 기법을 사용하여 하나 이상의 플레이트 내에 형성된,
복수의 빔렛들을 사용하여 타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템.
제1 항 내지 제7 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 전자 빔렛들의 경로들이 서로 교차하지 아니하는,
복수의 빔렛들을 사용하여 타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템.
제1 항 내지 제8 항 중의 어느 한 항에 있어서,
모든 전자 빔렛들의 경로들에 있어서 공통 크로스-오버가 존재하지 아니하는,
복수의 빔렛들을 사용하여 타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템.
제1 항 내지 제9 항 중의 어느 한 항에 있어서,
전자 비임을 발하기(emit) 위한 방사 소오스, 상기 전자 비임을 평행하게 하기 위한 콜리메이팅 시스템, 그리고 복수의 빔렛들로 상기 비임을 분할하기 위한(split) 비임 스플리터에 의해서 상기 빔렛들이 생성되는,
복수의 빔렛들을 사용하여 타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템.
제10 항에 있어서,
상기 비임 스플리터와 상기 제1 플레이트 사이에서 전자 빔렛들의 경로들이 서로에 대하여 실질적으로 평행한,
복수의 빔렛들을 사용하여 타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템.
제10 항에 있어서,
상기 비임 스플리터와 상기 타겟의 표면 사이에서 전자 빔렛들의 경로들이 서로에 대하여 실질적으로 평행한,
복수의 빔렛들을 사용하여 타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템.
제10 항 내지 제12 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 비임 스플리터는
복수의 홀들이 내부에 형성된 개구 플레이트를 포함하는,
복수의 빔렛들을 사용하여 타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템.
제1 항 내지 제13 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 플레이트에 형성된 홀들에 상응하는 내부에 형성된 복수의 홀들을 구비하는 제2 플레이트를 더 포함하고, 그리고
상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트 내 상응하는 홀들의 로케이션들에 상기 정전기 투사 렌즈 시스템들이 형성된,
복수의 빔렛들을 사용하여 타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템.
제1 항 내지 제14 항 중의 어느 한 항에 있어서,
굴절기들의 어레이를 포함하는 모듈레이션(modulation) 수단으로서, 각각의 굴절기가 빔렛을 그 경로로부터 멀어지게 굴절시키도록 구성된 모듈 레이션 수단과
상기 굴절기들에 의해서 굴절된 빔렛들을 정지시키기 위한 빔렛 스롭 어레이를 더 포함하는,
복수의 빔렛들을 사용하여 타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템.
제15 항에 있어서,
각각의 굴절기가 개별적으로 어드레스될 수 있는,
복수의 빔렛들을 사용하여 타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템.
복수의 전자 빔렛들을 생성하는 수단;
내부에 형성된 복수의 홀들을 구비하는 하나 이상의 플레이트;
해당 투사 렌즈 시스템을 통해 각각의 전자 빔렛이 지나가도록 상기 홀들의 로케이션에 형성된 복수의 정전기 투사 렌즈 시스템들;을 포함하고,
상기 정전기 투사 렌즈 시스템들은 개별적인 전자 빔렛들의 경로 또는 초점의 보정 없이 표면 상에 상기 전자 빔렛들을 포커싱하기 위한 공통 제어 신호에 의해서 제어되는,
타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템.
제17 항에 있어서,
각각의 전자 빔렛이 초점 길이에서 투사 렌즈 시스템에 의해서 포커싱되고,
상기 투사 렌즈 시스템들이 형성되는 홀들의 배치 및 치수가, 0.05%보다 나은 초점 길이 균일함을 얻기 위해서 공통 제어 전압을 사용하여 전자 빔렛들의 포커싱을 가능하게 하기에 충분한 허용오차 내에서 제어되는,
타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템.
제17 항 또는 제18 항에 있어서,
상기 투사 렌즈 시스템들이 명목 피치를 두고 이격하여 배치되고 각각의 전자 빔렛이 투사 렌즈 시스템에 의해서 포커싱되어서 타겟의 표면 상에 스팟을 형성하고, 그리고
상기 명목 피치의 0.2%보다 작은 표면 상 스팟들의 공간 분포 편차를 얻기에 충분한 허용오차 내에서 상기 홀들의 배치 및 치수들이 제어되는,
타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템.
제17 항 내지 제19 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 홀들이 실질적으로 둥글고 명목 직경을 가지고, 그리고
상기 홀들의 직경들이 상기 명목 직경의 플러스 또는 마이너스 0.2 %의 허용오차 내에 있는,
타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템.
제17 항 내지 제20 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 홀들이 식각 기법을 사용하여 하나 이상의 플레이트 내에 형성된,
타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템.
제17 항 내지 제21 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 전자 빔렛들의 경로들이 서로 교차하지 아니하는,
타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템.
제17 항 내지 제22 항 중의 어느 한 항에 있어서,
모든 전자 빔렛들의 경로들에 있어서 공통 크로스-오버가 존재하지 아니하는,
타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템.
제17 항 내지 제23 항 중의 어느 한 항에 있어서,
전자 비임을 발하기 위한 방사 소오스, 상기 전자 비임을 평행하게 하기 위한 콜리메이팅 시스템, 그리고 복수의 빔렛들로 상기 비임을 분할하기 위한 비임 스플리터에 의해서 상기 빔렛들이 생성되는,
타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템.
제24 항에 있어서,
상기 비임 스플리터와 상기 제1 플레이트 사이에서 전자 빔렛들의 경로들이 서로에 대하여 실질적으로 평행한,
타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템.
제24 항에 있어서,
상기 비임 스플리터와 상기 타겟의 표면 사이에서 전자 빔렛들의 경로들이 서로에 대하여 실질적으로 평행한,
타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템.
제24 항 내지 제26 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 비임 스플리터가 복수의 홀들이 내부에 형성된 개구 플레이트를 포함하는,
타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템.
제17 항 내지 제27 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 플레이트에 형성된 홀들에 상응하는 내부에 형성된 복수의 홀들을 구비하는 제2 플레이트를 더 포함하고, 그리고
상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트 내 상응하는 홀들의 로케이션들에 상기 정전기 투사 렌즈 시스템들이 형성된,
타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템.
제17 항 내지 제28 항 중의 어느 한 항에 있어서,
굴절기들의 어레이를 포함하는 모듈레이션 수단으로서, 각각의 굴절기가 빔렛을 그 경로로부터 멀어지게 굴절시키도록 구성된 모듈 레이션 수단과
상기 굴절기들에 의해서 굴절된 빔렛들을 정지시키기 위한 빔렛 스롭 어레이를 더 포함하는,
타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템.
제29 항에 있어서,
각각의 굴절기가 개별적으로 어드레스될 수 있는,
타겟을 노출하기 위한 대전 입자 멀티-빔렛 시스템.