NL2001066C2

NL2001066C2 - Deeltjesbundelinrichting met verbeterd Wien-filter.

Info

Publication number: NL2001066C2
Application number: NL2001066A
Authority: NL
Inventors: Elmar Platzgummer
Original assignee: Ims Nanofabrication Ag
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2007-12-07
Publication date: 2010-01-28
Also published as: US7763851B2; JP2008159584A; US20080149846A1; NL2001066A1; JP5318406B2

Description

Deeltiesbundelinrichting met verbeterd Wien-filter

Gebied van de uitvinding en beschrijving van de stand van de techniek 5 De uitvinding heeft betrekking op verbeteringen van een deeltjesbundelinrichting voor het bestralen van een doel. De inrichting omvat: een deeltjesbron die geschikt is voor het opwekken van een bundel van energetische elektrisch geladen deeltjes waarvan de meerderheid overeenkomt met een nominale species van een nominale massa welke een nominale kinetische energie heeft, hoewel sommige van de deeltjes onzuiverheden 10 kunnen zijn; een systeem van verlichtingsoptiek voor het vormen van de bundel tot een verlichtingsbundel welke in essentie tele-/homocentrisch is langs een optisch pad; patroondefinitiemiddelen welke gelegen zijn na het systeem van verlichtingsoptiek zoals gezien in de richting van de bundel, welke een veelheid van openingen omvatten die geschikt zijn voor het vormen van de verlichtingsbundel tot een veelheid van 15 bundeltjes; een projectiesysteem dat geconfigureerd is teneinde de bundeltjes welke uittreden vanuit de patroondefinitiemiddelen te vormen tot een uiteindelijk beeld van de openingen; en doeltrapmiddelen die geschikt zijn voor het positioneren van een doel op de positie van het uiteindelijke beeld.

20 Deeltjesbundelinrichtingen van deze soort worden gebruikt in toepassingen op het gebied van halfgeleiderproductie en microstructuurvorming. In het bijzonder is rechtstreekse patroonvorming door middel van ionenbundelbestraling een veelbelovend concept voor de toekomstige industriële vervaardiging van inrichtingen op nanoschaal met hoge resoluties, in het bijzonder de 32 nm en 22 nm knooppunten en lager. De 25 patroondefinitie (PD) inrichting kan bijvoorbeeld een sjabloonmasker zijn, of, bij voorkeur, een programmeerbare meer-openingeninrichting. De implementatie van een optisch meerbundel-projectiesysteem dat gebaseerd' is op een programmeerbare meeropeningenplaat maakt een significante verbetering mogelijk van de realiseerbare productiviteit in vergelijking met op een gefocusseerde enkelvoudige bundel 30 gebaseerde systemen. De redenen van de verbeterde productiviteit zijn, ten eerste, het parallellisme van het proces, waarbij een veelheid van bundels wordt gebruikt, en, ten tweede, de verhoogde stroom waarmee beeldvorming naar een substraat kan plaatsvinden bij dezelfde resolutie. Beide worden mogelijk gemaakt door middel van 2001066- 2 een significant gereduceerde Coulomb-interactie in de bundel. Bovendien leidt de gematigde stroomdichtheid welke verband houdt met het optische projectiesysteem tot een verbeterde processnelheid wanneer voorlopergassen worden gebruikt voor bundel-geïnduceerde chemische processen. In vergelijking met een op een gefocusseerde 5 bundel gebaseerd systeem kan ook de intensiteit van de bundel aanzienlijk worden gereduceerd, waardoor het effect van overmatige verwarming kan worden vermeden.

Wanneer ionen worden gebruikt als projectielen in een met geladen deeltjes werkend optisch systeem, bestaat altijd het probleem van bundel-onzuiverheden van de 10 ionenbundels die worden geproduceerd door gebruikelijke plasma-ionenbronnen zoals een meerkommen-plasmabron. Deze bundelonzuiverheden zijn van een andere massa en hebben bijgevolg een ander momentum en/of kinetische energie, karakteristiek in het gebied van enkele procenten van de totale bundel, en zullen leiden tot beeldeffecten zoals staarten, dubbele patronen of vervaagde patronen.

15

Massa-onzuiverheden (dat wil zeggen, onzuiverheden welke dezelfde energie hebben, maar een andere massa dan de nominale bundel-ionenspecies) kunnen afkomstig zijn van, bijvoorbeeld, residueel gas in de meerkommen-ionenbron. Massa-onzuiverheden zullen leiden tot beelddefecten in combinatie met onvermijdbare magnetische velden 20 (karakteristiek in het gebied van lOnT) welke niet in voldoende mate kunnen worden afgeschermd indien variërende externe velden aanwezig zijn.

Deeltjes met afwijkende energie zijn, bijvoorbeeld, deeltjes die zijn geïoniseerd op een andere potentiaal dan de nominale bundelspecies. In de elektro-optische inrichtingen 25 die worden gebruikt voor het projecteren van de deeltjesbundel, zullen deze deeltjes met afwijkende energie veranderen focale lengten ondergaan, waardoor ze tot ondergrond-dosis of radiale staarten kunnen leiden.

Bij de stand van de techniek is het gebruik van ExB filter, een zogeheten Wien-filter, of 30 soortgelijke inrichtingen die een combinatie van elektrische en magnetische velden gebruiken, welbekend. In een Wien-filter wordt een deeltjesbundel, bij voorkeur een bundel van kleine diameter, blootgesteld aan gesuperponeerde elektrische en magnetische velden die georiënteerd zijn op een zodanige manier dat uitsluitend 3 deeltjes van een gedefmieerde bundelenergie en massa hun initiële richtingen behouden. De andere deeltjes worden afgebogen uit het pad en weggefilterd, gewoonlijk door middel van het absorberen van het gedeflecteerde bundelgedeelte op een bundelbegrenzende opening of sleufdiafragma.

5

Nadelen van Wien-filters volgens de stand van de techniek zijn (i) de Coulomb-interactie van de bundeldeeltjes binnen het filter, welke leidt tot verhoogde aberratie en energiespreiding in de daaropvolgende elektro-optische inrichtingen, en (ii) het destructieve effect van de bundel op de opening (of de sleufplaat) welke nodig zijn 10 voor het absorberen van ongewenste bundelgedeelten, aangezien het gewoonlijk onvermijdelijk is dat tamelijk hoge stroomdichtheden optreden. Bovendien vergroot de verschaffing van een Wien-filter de lengte van de optische kolom en leidt het tot toegevoegde en mechanische elektrische complexiteit van de installatie.

15 Behalve vervaging van het beeld bestaat altijd het probleem dat ionenbestraling beschadiging van bundelbegrenzende elementen van de optiek, zoals diafragma’s of bundelvormende elementen, kan induceren, waarbij gedeelten van de bundel leiden tot sputteren of ongewenste ionenimplantatie. Dit probleem doet zich in het bijzonder voor in samenhang met bundelonzuiverheden, welke door middel van geëigende middelen, 20 zoals absorberende elementen, dienen te worden weggehouden van het substraat.

Samenvatting van de uitvinding

Het is een doel van de uitvinding de bovengenoemde tekortkomingen te overwinnen en 25 een deeltjesfilterinrichting te modificeren op een zodanige manier dat specifiek de gewenste deeltjes-species (de “nominale species”) wordt geselecteerd met gereduceerde totale complexiteit en verbeterde levensduur van de respectieve bundelabsorberende elementen.

30 Dit doel wordt verkregen door middel van een inrichting zoals beschreven in de aanvang, waarbij het systeem van verlichtingsoptiek snelheidsafhankelijke deflectormiddelen omvat die geschikt zijn voor het vormen van een deflecterend veld omvattend een elektrisch dipoolveld dat transversaal is ten opzichte van het optische 4 pad en/of een magnetisch dipoolveld dat transversaal is ten opzichte van het optische pad, waarbij het deflecterende veld geschikt is om zodanig werkzaam te zijn op de deeltjes dat het leidt tot een afwijking van het pad van deeltjes in de bundeltjes met betrekking tot respectieve nominale paden, waarbij de afwijking afhankelijk is van de 5 snelheid van de deeltjes, en waarbij begrenzingsmiddelen zijn verschaft als een component van de patroondefinitiemiddelen of het projectiesysteem, waarbij de begrenzingsmiddelen geschikt zijn voor het verwijderen van deeltjes waarvan de paden afwijken van de nominale paden van de bundeltjes op de locatie van de begrenzingsmiddelen. In de context van deze beschrijving betekent een term als 10 “snelheidsafhankelijk” altijd: afhankelijk van de snelheid van het feitelijke bundeldeeltje (dat een deeltje van de gewenste species of een onzuiverheidsdeeltje kan zijn).

De uitvinding maakt een significante reductie mogelijk van de lengte van de optische 15 kolom en van het aantal optische elementen dat dient te worden verschaft. Deze verbetering reduceert niet alleen de complexiteit, maar reduceert ook de ontvankelijkheid voor verstoringen als gevolg van externe velden. De mate van deflectie welke wordt gegeven aan de bundeldeeltjes kan kleiner zijn in vergelijking met concepten volgens de stand van de techniek. Bijgevolg is het mogelijk, veel 20 kleinere veldsterkten in de deflectorcomponent te gebruiken in vergelijking met inrichtingen volgens de stand van de techniek die vergelijkbare kolomlengte en bundelenergie hebben. Door de uitvinding wordt de driftlengte van de gedeflecteerde deeltjes welke dienen te worden weggeselecteerd, significant verbeterd. Bovendien wordt de intensiteit van bundelonzuiverheden op de positie van de begrenzende 25 absorbeerorgaanplaat die gebruikt wordt voor het stoppen van de onzuiverheden gereduceerd met ten minste de leegte-verhouding van de PD-inrichting, karakteristiek tot enkele procenten van de totale intensiteit, waardoor de levensduur van de begrenzingsplaat wordt verbeterd. Dit is in het bijzonder van belang indien bundels van zware ionen worden gebruikt, welke in het algemeen leiden tot significant sputteren.

Een ander voordeel van de uitvinding is, dat het effect van Coulomb-interactie wordt gereduceerd in vergelijking met de stand van de techniek. De reden hiervan is, dat bij inrichtingen volgens de stand van de techniek een toegevoegde crossover nodig is in 30 5 het verlichtingssysteem, en dat de energie van de deeltjesbundel in de Wien-deflector wordt begrensd tot naar verhouding lage waarden teneinde de vereiste massa en energieresolutie te realiseren. Voorheen zouden de deeltjes op de positie van de Wien-deflector karakteristiek lage energie (bijvoorbeeld 5 keV) hebben, terwijl de S filterinrichting volgens de uitvinding, waarbij de bundeldiameter in essentie klein is, kan worden bedreven met hoge energie (bijvoorbeeld 20-100 keV).

Bij voorkeur is het systeem van verlichtingsoptiek geconfigureerd teneinde een verlichtingsbundel te vormen waarvan de diameter ten minste één orde groter is dan de 10 longitudinale uitgestrektheid van de PD middelen op de locatie waar de bundel deze doorloopt. In een inrichting van een voorkeurstype welke hoge verwerkingscapaciteit mogelijk maakt, omvatten de PD middelen een veelheid van elektrostatische bundeltjes-deflectoren, welke ieder zijn geassocieerd met een respectieve opening van de PD middelen en geschikt zijn voor het deflecteren van een bundeltje dat de 15 respectieve opening doorloopt in een mate welke afhankelijk is van een individueel besturingssignaal, waaronder begrepen een mate die voldoende is voor het buiten zijn nominale pad deflecteren van de bundeltje.

Geschiktheidshalve zijn de patroondefinitiemiddelen gelegen op of nabij het 20 objectiefvlak van een projectiesysteem zodat kleine deflecties welke worden geïntroduceerd op die locatie, bijvoorbeeld als gevolg van met een bron verband houdende energiespreiding, niet leiden tot een vervorming van het beeld en derhalve kunnen worden aanvaard.

25 In een voorkeursuitvoeringsvorm welke een eenvoudige maar niettemin efficiënte realisering van de begrenzingsmiddelen mogelijk maakt, zijn laatstgenoemde gelegen in de nabijheid van een crossover die gevormd is in het projectiesysteem en omvatten een absorbeerorgaanplaat die een opening heeft welke de locatie van de crossover omringt, waarbij de vorm en de locatie van de opening in de absorbeerorgaanplaat zijn 30 aangepast overeenkomstig de gecombineerde nominale paden van de bundeltjes, terwijl deeltjes welke zich voortplanten buiten de gecombineerde nominale paden de openingsplaat treffen.

6

Die snelheidsspecifieke deflectormiddelen kunnen als eerste component van het systeem van verlichtingsoptiek zijn gelegen op een locatie waar de bundel die uittreedt vanuit de bron een kleine laterale afmeting heeft zodat de deflectorinrichting compact kan zijn. De verder componenten van het systeem van verlichtingsoptiek zijn dan, bij 5 voorkeur, deeltjes-optische lenselementen.

De snelheidsselectieve component welke gelegen is op een positie voor de patroondefinitie-inrichting zal deeltjes selecteren met betrekking tot hun momentum en/of kinetische-energiewaarden. In een voorkeursuitvoeringsvorm is hij een ExB 10 veldinrichting van het Wien-type (zoals gebruikt in een momentum-analyzer). In het algemeen zou slechts één veldcomponent (E veld of B veld) voldoende zijn in samenhang met een zodanige inflectie van de optische as dat het midden van de bundel van nominale deeltjes zich voortplant langs een nominaal optisch pad. Teneinde een recht pad van de deeltjes van de nominale species te verkrijgen, omvat het 15 deflecterende veld een combinatie van een elektrisch veld en een magnetisch veld welke loodrecht zijn ten opzichte van elkaar, en loodrecht zijn ten opzichte van het pad van deeltjes welke uitreden vanuit een bronpunt in een bundel van radiale richtingen. Bij voorkeur kunnen het elektrische en het magnetische veld veldsterkten hebben welke zodanig zijn gekozen dat hun deflecterende effecten elkaar opheffen voor deeltjes die 20 overeenkomen met de nominale species.

Bovendien maakt hij een aanzienlijke reductie van de complexiteit mogelijk indien de begrenzingsmiddelen zijn gelegen na de PD middelen, terwijl de snelheidsafhankelijke deflectormiddelen die gelegen zijn voor de PD middelen geschiktzijn om afwijkingen 25 te doen plaatsvinden die de bundeldeeltjes in staat stellen de patroondefinitiemiddelen in essentie onbelemmerd te doorlopen - zelfs die welke niet overeenkomen met de nominale species.

In het geval dat de bundel welke de deflectormiddelen doorloopt niet evenwijdig maar 30 divergent is ten opzichte daarvan, is een tot voordeel strekkende uitvoeringsvorm voorzien van snelheidsafhankelijke deflectormiddelen welke een set elektrostatische elektroden en/of een set magneto-statische elektroden omvatten welke ieder een in de richting van de bundel georiënteerd planair vlak hebben, waarbij het vlak van het 7 planaire oppervlak zodanig is georiënteerd dat het geometrische verlengde daarvan een virtueel bronpunt van de deeltjesbron ontmoet.

Een tot voordeel strekkende ontwikkeling van de uitvinding gebruikt meer dan één 5 deeltjestype voor verschillende doeleinden. De deeltjesbron kan dan een bundel opwekken welke een aantal deeltjes-species omvat, en de snelheidsafhankelijke deflectormiddelen kunnen functioneren op een aantal veldconfïguraties welke overeenkomen met een specifieke keuze van één van de deeltjes-species als nominale species. Bijvoorbeeld, een eerste deeltjes-species kan worden gebruikt voor met 10 inspectie en metrologie samenhangende doeleinden, en één of meer tweede deeltjes-species voor het bestralen van een doel.

Korte beschrijving van de tekeningen 15 Hieronder is de uitvinding in meer detail beschreven onder verwijzing naar de tekeningen:

Figuur 1 toont een schematische longitudinale doorsnede van een verwerkingsinrichting met een deeltjesfilterinrichting volgens de 20 stand van de techniek;

Figuur 2 toont het werkprincipe van een Wien-deflector;

Figuur 3 een verwerkingsinrichting volgens de uitvinding, met een Wien- 25 deflector en de overeenkomstige begrenzingsplaat welke gelegen is na de PD inrichting; onderbroken lijnen tonen banen voor deeltjes welke een massa-onzuiverheid vertegenwoordigen.

Figuur 4 de verwerkingsinrichting van figuur 3, met onderbroken lijnen welke 30 banen tonen voor deeltjes met een energie welke afwijkt van de nominale energie;

Figuur 5 een variant welke werkt met een elektrostatische deflector; 8

Figuur 6 een andere variant welke werkt met een magnetostatische deflector;

Figuren 7a-7c illustreren een veldconfiguratie voor een Wien-filter voor een bundel 5 die afwijkt van de oorsprong van de coördinaten, waarbij figuur 7a een als voorbeeld gegeven omhulling van elektrische en magnetische veldlijnen, figuur 7b het magnetische veld in het XZ vlak en figuur 7c het elektrische veld in het XY vlak afbeelden; en 10 Figuren 8 en 9 een installatieprincipe tonen van een “divergent meerpolig” Wien- filter waarmee een veldconfiguratie wordt gerealiseerd die overeenkomt met figuren 7a-c.

Gedetailleerde beschrijving van de uitvinding 15

De voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding welke hieronder is beschreven, is gebaseerd op de deeltjesbundel-belichtingsinrichting van het type PML 2 met een patroondefinitie (PD) systeem zoals beschreven in US 6.768.125 (=GB 2.389.454 A) van aanvraagster (octrooihoudster), en met een voor grote reductie geschikt 20 projectiesysteem. Hieronder wordt eerst de technische achtergrond van de inrichting besproken in zoverre relevant voor de uitvinding, en worden dan uitvoeringsvormen van de uitvinding in detail besproken. Men dient als vanzelfsprekend in te zien dat de uitvinding niet is beperkt tot de hieronder weergegeven uitvoeringsvormen noch tot het PD systeem, welke slechts één van de mogelijke implementaties van de uitvinding 25 vertegenwoordigen. Veeleer is de uitvinding geschikt voor andere typen verwerkingsystemen welke eveneens een deeltjesbundel met projectiepodia gebruiken.

Systeem PML2 30 Een schematisch overzicht van een maskerloze deeltjesbundel-bewerkingsinrichting PML2 die gebruik maakt van de uitvinding is getoond in figuur 1. Hieronder zijn slechts details gegeven voor zover nodig om de uitvinding te beschrijven; voor de duidelijkheid zijn de componenten in figuur 1 niet getoond in afmetingsverhouding en 9 is in het bijzonder de laterale breedte van de deeltjesbundel overdreven weergegeven. Voor meer details wordt de lezer verwezen naar US 6.768.125.

Zoals reeds gesteld wordt in het systeem PML2 een deeltjesbundel gebruikt die wordt 5 opgewekt door een deeltjesbron. Een optisch verlichtingssysteem vormt de bundel tot een brede bundel, welke PD middelen verlicht die een reguliere array van openingen hebben teneinde een bundelpatroon te definiëren dat dient te worden geprojecteerd op een doeloppervlak. Bij iedere opening is een kleine bundel gedefinieerd, en de doorgang van iedere bundel door een opening kan worden bestuurd teneinde de 10 doorgang van deeltjes van de bundel door de respectieve openingen in de richting van het doel mogelijk te maken, (“in te schakelen”) of effectief te deactiveren (“uit te schakelen”). De bundel welke de openingen-array doordringt (of, nauwkeuriger uitgedrukt, door de ingeschakelde openingen van de array gaat) vormt een in patroon gebrachte deeltjesbundel welke een patrooninformatie draagt zoals gerepresenteerd 15 door de ruimtelijke inrichting van de openingen. De in patroon gebrachte bundel wordt dan door middel van een deeltjes-optisch projectiesysteem geprojecteerd op het doel (bijvoorbeeld een halfgeleidersubstraat) waar een beeld van de openingen derhalve wordt gevormd teneinde het doel te modificeren op de bestraalde gedeelten. Het beeld dat door middel van de bundel is gevormd wordt langs een recht pad bewogen over 20 ieder chip veld; toegevoegde scanning van de bundel in een richting welke loodrecht is ten opzichte van de scanrichting is niet noodzakelijk (behalve waar nodig voor het compenseren van laterale verplaatsingsbewegingsfouten van het scanpodium).

De hoofdcomponenten van de inrichting 100 zijn - in de volgorde van de richting 25 lithografiebundel lb, pb welke in dit voorbeeld verticaal naar beneden gaat in figuur 1 - een verlichtingsysteem 101, een PD systeem 102, een projectiesysteem 103, en een doelstation 104 met het doel of substraat 14. De deeltjes-optische systemen 101, 103 zijn gerealiseerd onder gebruikmaking van elektrostatische of elektromagnetische lenzen. De elektro-optische onderdelen 101, 102, 103 van de inrichting 100 zijn 30 gelegen in een vacuümbuis (niet getoond) dat onder hoog vacuüm wordt gehouden teneinde een onbelemmerde voorplanting van de bundel lb, pb langs de optische as van de inrichting te waarborgen.

10

Het verlichtingssysteem 101 omvat, bijvoorbeeld een ionenbron 11, een extraheerorgaaninrichting 11a welke de locatie van de virtuele bron definieert, een deeltjesfilter 12 en een verlichtingsoptiek die gerealiseerd is door middel van een condensorlenssysteem 13. De ionen welke worden gebruikt kunnen bijvoorbeeld 5 waterstofionen of zware ionen zijn; in de context van deze beschrijving verwijst de term “zware ionen” naar ionen van elementen welke zwaarder zijn dan C, zoals O, N of de edelgassen Ne, Ar, Kr, Xe. Behalve ionen kuuen de deeltjes elektronen zijn (geëmitteerd vanuit een elektronenkanon) of, in het algemeen, andere elektrisch zware deeltjes welke ook kunnen worden gebruikt.

10

De ionenbron 11 emitteert energetische ionen van primair een bepaalde species, zoals de Ar+ ionen welke een gedefinieerde (kinetische) energie hebben van karakteristiek meerdere keV (bijvoorbeeld 5 keV op het PD systeem 102) met een naar verhouding kleine energiespreiding van, bijvoorbeeld, AE=leV; het is echter in het algemeen 15 onvermijdelijk dat de bron ook geladen deeltjes van andere species emitteert. Een snelheid/energie-afhankelijk filter 12 dient voor het uitfilteren van deze ongewenste deeltjes-species; dit filter is hieronder verder besproken. Door middel van een elektro-optisch condensorlens-systeem 13, worden de ionen welke zijn geëmitteerd vanuit de bron 11 gevormd tot een in essentie telecentrische ionenbundel met breed 20 bestrijkingsgebied welke dient als lithografiebundel lb. De telecentriciteit van de bundel is gelegen binnen een gebied van ±25 μ rad afwijking ten opzichte van de optische as op de positie van de PB inrichting, waardoor een telecentriciteitsgebied van ± 5mrad afwijking ten opzichte van de optische as op de positie van het substraat wordt verkregen, onder de aanname dat de reductie van het systeem 200 keer is en dat de 25 waarden van de deeltjes-energie op de PD inrichting en het substraat gelijk zijn.

De lithografiebundel lb bestraalt dan een PD inrichting welke, tezamen met de inrichtingen die nodig zijn voor het handhaven van zijn positie, het PD systeem 102 vormt. De PD inrichting wordt vastgehouden op een specifieke positie in het pad van 30 de lithografiebundel lb, welke derhalve een openingspatroon bestraalt dat wordt gevormd door een veelheid van openingen 21. Zoals reeds gesteld kan ieder van de openingen worden “ingeschakeld” of worden “geopend” teneinde mogelijk te maken dat het bundeltje door de respectieve opening gaat teneinde het doel te bereiken (dan 11 wordt gezegd dat de opening transparant is voor de daaropvallende bundel); in het andere geval is de opening “uitgeschakeld” of “gesloten”, in welk geval het bundelpad van het respectieve bundeltje wordt beïnvloed op een zodanige manier dat het zal worden geabsorbeerd of op andere wijze wordt verwijderd uit het bundelpad alvorens 5 het het doel kan bereiken (derhalve is de opening effectief niet-transparant of niet-doorlatend voor de bundel). Het patroon van ingeschakelde openingen wordt gekozen overeenkomstig het op het substraat te belichten patroon, aangezien deze openingen de enige gedeelten van de PD inrichting zijn die transparant zijn voor de bundel lb, welke derhalve wordt gevormd tot een in patroon gebrachte bundel PD welke uittreedt vanuit 10 de openingen (dat wil zeggen, in figuur 1, beneden het PD systeem 102). Voor details betreffende de architectuur en de werking van de PD inrichting, en in het bijzonder de architectuur van zijn onderdrukkingsplaat, wordt lezer verwezen naar US 6.768.125. In figuur 1 zijn slechts vijf bundeltjes getoond in de in patroon gebrachte bundel pb, waarvan het tweede bundeltje vanaf de linkerzijde is uitgeschakeld aangezien het wordt 15 geabsorbeerd op een absorberende plaat 17; de andere, ingeschakelde, bundeltjes gaan door een centrale opening door de plaat 17 en worden derhalve op het doel geprojecteerd.

Het patroon zoals gepresenteerd door de in patroon gebrachte bundel pb wordt dan door 20 middel van een elektro-optisch projectiesysteem 103 geprojecteerd op het substraat 14, waar het een beeld vormt van de ingeschakelde maskeropeningen. Het projectiesysteem 103 implementeert een verkleining van, bijvoorbeeld 200 keer. Het substraat 14 is, bijvoorbeeld, een siliciumwafer welke is bedekt met een fotoresistlaag. De wafer 14 wordt vastgehouden en gepositioneerd door middel van een waferpodium (niet getoond 25 van het doelstation 104).

In de uitvoeringsvorm volgens de uitvinding welke is getoond in figuur 1, is het projectiesysteem 103 samengesteld uit twee opeenvolgende elektro-optische projectortrappen met een crossover cl, c2 resp. De elektrostatische lenzen 30 welke 30 worden gebruikt voor het realiseren van de projectoren zijn in figuur 1 slechts in symbolische vorm getoond, aangezien technische realiseringen van elektrostatische beelvormingssystemen bij de stand van de techniek welbekend zijn, zoals bijvoorbeeld, uit US 4.985.634 (=EP 0.344.646) van aanvraagster. De eerste projectortrap vormt van 12 het vlak van de openingen van de PD inrichting een tussenbeeld waarvan op zijn beurt een beeld wordt gevormd op het substraatoppervlak door middel van de tweede projectortrap. De beide trappen gebruiken een verkleinende beeldvorming door middel van crossovers cl, c2; derhalve is, hoewel het tussenbeeld geïnverteerd is, het 5 uiteindelijke beeld dat op het substraat wordt geproduceerd rechtopstaand (niet-geïnverteerd). Factor van de verkleining is ongeveer 14 keer voor de beide trappen, waardoor een totale verkleining van 200 keer wordt verkregen. Een verkleining van deze orde is in het bijzonder geschikt voor een lithografie-installatie, teneinde problemen van miniaturisering in het PD inrichting te verlichten.

10

Als middel voor het introduceren van een kleine laterale verschuiving van het beeld, dat wil zeggen, in een richting welke loodrecht is ten opzichte van de optische as cx in een mate welke niet groter is dan de laterale breedte van de bundel bp zelf, kunnen deflectiemiddelen (niet getoond) zijn verschaft in één of beide van de projectortrappen. 15 Deze deflectiemiddelen kunnen zijn gerealiseerd als, bijvoorbeeld, een meerpolenelektrodesysteem; zoals besproken in US 6.768.125; in toevoeging daarop kan een magnetische spoel worden gebruikt voor het opwekken van een rotatie van het patroon in het substraatvlak waar het nodig is. De elektro-optische lenzen zijn in hoofdzaak samengesteld uit elektrostatische elektroden, maar magnetische lenzen 20 kunnen ook worden gebruikt.

Door het besturen van het patroon dat wordt gevormd in het PD systeem 102, kan een willekeurig bundelpatroon worden opgewekt en overgedragen naar een substraat. Geschiktheidshalve wordt een scanningstrook-belichtingsstrategie gebruikt, waarbij een 25 substraat wordt bewogen onder de daaropvallende bundel, zodat een bundelscanningsstrategie niet vereist is, waarbij de positie van de bundel voortdurend wordt veranderd en derhalve de bundel effectief wordt gescand over het (min of meer rustende) doeloppervlak zoals in het geval van op een enkele gefocusseerde bundel gebaseerde systemen.

30 13

Wien-filter (stand van de techniek)

Zoals reeds gesteld omvat de deeltjesbundel-bewerkingsinrichting 100 een deeltjesfilter voor het verwijderen van ongewenste deeltjes-species uit de bundel lb. Het meest S gebruikelijke type van een dergelijk filter is een Wien-filter dat primair afhankelijk is van de deeltjessnelheid en ook van de soortelijke lading zoals hieronder in detail is besproken. Een “standaard” Wien-filter, schematisch afgebeeld in figuur 2, omvat een Wien-deflector 22 en een begrenzende opening 25. De Wien-deflector 22 is gerealiseerd door middel van een magnetostatisch veld B en een elektrostatisch veld E 10 welke (in aanmerking nemend dat deze twee velden vectorvelden zijn) loodrecht zijn ten opzichte van elkaar overal binnen de ruimte waarom het gaat en, tegelijkertijd, beide loodrecht zijn ten opzichte van de snelheidsvector S=v.ez van de deeltjes van de bundel welke dienen te worden geselecteerd (de nominale deeltjes). Hierbij is het aanname dat de optische as van de bundel langs de z-as gelegen is, zoals gebruikelijk is 15 in samenhang met lithografie- en bewerkingsinrichtingen.

In het eenvoudige geval dat is afgebeeld in figuur 2, wordt een homogeen elektrostatisch veld E geproduceerd door middel van parallelle geladen platen van een lengte L, en wordt een homogeen magnetisch veld B geproduceerd door middel van 20 een geëigende magnetostatische schakeling (niet getoond in figuur 2; in figuur 2 is het magnetische veld loodrecht ten opzichte van het papiervlak) van dezelfde lengte. De hoekdeflectie Δφ van de bundel is Δφ Δν / v «= (F/m) · At / v * (e/m) (B + vB) · (L/v2) 25 waarbij in aanmerking wordt genomen dat de verandering van snelheid, Δν, loodrecht is ten opzichte van de richting van snelheid v (welke volgens aanname veel groter is dan Δν, zodat Δφ is). De wet van Newton F = ηιΔν / At wordt gebruikt, waarin At - L/v de tijd is die een deeltje nodig heeft om de plateninrichting te passeren, en ook de 30 uitgebreide wet van Coulomb F = e(E+vB) (hier kan de scalaire versie worden gebruikt aangezien de vectorgrootheden geëigend zijn georiënteerd). Dit kan zodanig worden herschreven dat wordt verkregen: 14 Δφ - (e/.m) L (Ε/ν2 + B/y ).

Deze relatie toont aan, dat gegeven een vaste deflectorinrichting, de deflectie afhankelijk is van twee eigenschappen van de deeltjes-species waarom het gaat: (i) de 5 snelheid en (ii) de specifieke lading e/m. Deze waarneming is van toepassing op deflectors welke slechts een elektrisch veld of ook een magnetisch veld hebben, en zelfs op deflectors met niet-loodrechte inrichting van de magnetische velden. Vanwege de snelheidsafhankelijkheid van het deeltjesmomentum (mv) en de kinetische energie * (mv ) kan het snelheidafhankelijk filter gewoonlijk ook worden gezien als een 10 momentum/energie-afhankelijk filter.

Wanneer de deeltjesbundel deeltjes-species bevat van verschillende eigenschappen zoals gedefinieerd door snelheid of momentum/kinetisch energie, zal de deflector de bundel splitsen in richtingen al naar gelang hun overeenkomstige deflectiewaarden, 15 waardoor de bundel wordt geanalyseerd. Derhalve kan de deflector 22 ook worden aangeduid als analyseermiddelen. Na de deflector 22 is een begrenzende openingsplaat 25 verschaft welke alle deeltjes stopt met uitzondering van die welke door de opening in de plaat 25 gaan. Derhalve zijn de deeltjes begrensd tot een gedefinieerd gebied van afwijking Δφ.

20

Indien deeltjes van een bepaalde snelheidswaarde vo dienen te worden weggefilterd, is een zeer gebruikelijke benadering het kiezen van veldsterkten E, B welke voldoen aan de relatie E=voB (onder weglating van het negatieve teken). Dan zal het effect van de velden op de deeltjes welke snelheid vo hebben tot exacte opheffing leiden. Deeltjes 25 welke die snelheid hebben zullen het filter doorlopen zonder een verandering van de baan terwijl andere deeltjes zullen worden gedeflecteerd; waarbij de deflectie groter zal zijn naar mate hun feitelijke snelheid v meer afwijkt van de nominale waarde vo. Deze deeltjes zullen derhalve afwijken van het pad van deeltjes welke de nominale snelheid (en de nominale specifieke lading) hebben, waardoor het mogelijk is ze te stoppen door 30 middel van elementen welke het bundelpad lateraal begrenzen, zoals een openingsplaat 25.

15

Thans verwijzend naar figuur 1 combineert de ExB momentum-filterinrichting volgens de stand van de techniek een momentum-selectieve deflector 12 met een focusseringselement, zoals de eerste lens van de verlichtingsoptiek, en een openingsplaat 15 voor de patroondefinitie-inrichting 102. Door de deflectorcomponent 5 12 en de begrenzingscomponent 15 dicht bij elkaar in te richten, is het filteringseffect in hoge mate afhankelijk van de realiseerbare sterkte van de selectieve velden, en wordt algemeen gereduceerd naar mate de ionenmassa toeneemt.

Gescheiden Wien-filter 10

Figuur 3 toont een schematische afbeelding van een maskerloze deeltjesbundelbewerkingsinrichting 300 met een Wien-filterinrichting volgens de uitvinding. In tegenstelling tot de inrichting 100 van figuur 1 is geen begrenzende openingsplaat aanwezig tussen de snelheidsafhankelijke deflector 32 en de PD 15 inrichting 102. In de deflector 32 zullen de deeltjes worden geanalyseerd met betrekking tot snelheid en specifieke lading, waardoor een momentum/energie-afhankelijke deflectie plaatsvindt, en dan planten zij zich voort door de PD inrichting 102 en het projectiesysteen 103 tot zij één van de crossovers bereiken, in dit geval de tweede crossover c2. Uitsluitend op de positie van de crossover c2 zullen de afwijkende 20 deeltjes worden geblokkeerd door de absorberende plaat 37 welke dient als een begrenzende component volgens de uitvinding.

Teneinde dit te illustreren duiden de onderbroken lijnen in figuur 3 banen aan van deeltjes met afwijkende massa die van een bepaald type zijn, maar welke dezelfde 25 kinetische energie hebben als de normale deeltjes (waarvan de banen zijn getoond als niet-onderbroken lijnen). In tegenstelling met laatstgenoemde worden de deeltjes met afwijkende massa gestopt op de absorberende plaat 37 die gelegen is tussen de PD inrichting 102 en het doel 14.

30 Een soortgelijk geval, namelijk, deeltjes met afwijkende kinetische energie (maar welke dezelfde massa en lading hebben) is getoond in figuur 4. Als gevolg van de verschillende energie vormen de bundeltjes van “verkeerde” kinetische energie, waarvan de banen wederom zijn getoond als onderbroken lijnen, focuslocaties welke 16 duidelijk een positie-afwijking hebben in de richting van de z-as. Als gevolg van de Wien-detector hebben ze ook lateraal een positie-afwijking. Derhalve wordt de meerderheid van die bundeltjes gestopt op de absorbeerorgaanplaat 37; slechts een verwaarloosbaar gedeelte gaat door de plaat 37 en bereikt het substraat 14 als een sterk 5 gedefocusseerde bundel. Hierdoor ontstaat een kleine achtergronddosis welke kan worden aanvaard of gecorrigeerd voor het gebruiken van een dosiscorrectieprocedure, onder gebruikmaking aan een werkwijze die analoog is aan de bekende “sluiercorrectie” of nabijheidscorrectie in de technologie van het rechtstreeks schrijven met elektronenbundels.

10

De installatie welke is getoond in figuren 3 en 4 laat één crossover in het verlichtingspad van de bundel achterwege. Bijgevolg brengt de uitvinding een significante reductie van de lengte van de optische kolom tot stand, en wordt het aantal lenzen gereduceerd. Bovendien heeft de absorberende plaat 37 een dubbele functie: niet 15 alleen blokkeert hij de uitgeschakelde bundeltjes (door middel van hetzelfde werkstelsel als getoond in figuur 1), maar dient ook voor het verwijderen van deeltjes welke niet overeenkomen met de nominale deeltjes-species (figuren 3 en 4) zoals verontreinigende gassen. Derhalve wordt ook het aantal absorberende elementen gereduceerd in vergelijking met de installatie volgens de stand van de techniek die is 20 getoond in figuur 1. In het algemeen maakt de uitvinding het mogelijk dat de complexiteit van de inrichting duidelijk wordt gereduceerd.

Voordeligerwijs is absorberende plaat 37 gerealiseerd met een materiaal dat een langzame erosiesnelheid vertoont onder de invloed van de deeltjesbundel. Een geschikt 25 materiaal is niet-isolerend teneinde ladingseffecten te vermijden. Bovendien kan een positieve potentiaal worden toegevoerd aan de absorberende plaat 37 teneinde het emitteren van secundaire elektronen te verhinderen.

Het zal van groot voordeel zijn indien de begrenzende absorberende plaat is 30 gerealiseerd als een onderdeel dat gemakkelijk kan worden vervangen (verbruiksonderdeel). Bovendien is het mogelijk er in te voorzien dat verschillende platen verschillende eigenschappen hebben, zoals wat betreft materiaal of oppervlaktestructuur, die geëigend zijn gekozen met betrekking tot de feitelijke 17 ionenspecies welke zal worden gebruikt. Derhalve kan de bedrijfsmodus worden geschakeld onder gebruikmaking van ionen met verschillende massa: een lichte massa voor neerslaan of beeldvorming, een grote massa voor sputteren of etsen.

5 De onderhavige uitvinding realiseert een optisch stelsel dat geschikt is voor rechtstreekse patroonvorming met ionen, omvattend een ionenbron, een massa- en/of energie-selectieve deflector, een condensorsysteem dat in staat is een in hoge mate parallelle bundel te produceren, een PD inrichting die geconfigureerd is om te worden geadresseerd door middel van externe computermiddelen teneinde individuele bundels 10 te deflecteren, en een projectie-optiek met grote reductiefactor welke ten minste één absorberende plaat (stopplaat of begrenzingsplaat) omvat die geschikt is om individuele bundels welke zijn opgewekt en gedeflecteerd door de patroondefinitie-inrichting te stoppen. Een grote reductiefactor zoals een factor van 200 keer heeft het voordeel dat de openingsplaat van de patroondefinitie-inrichting, welke de parallelle en homogene 15 bundel tot een array van bundels dient te vormen, zal zijn blootgesteld aan bundelstroomdichtheden welke aanzienlijk kleiner zijn dan de uiteindelijke stroomdichtheden op het substraat; in het voorbeeld met een factor 40.000. Derhalve maakt de grote reductiefactor praktisch realiseerbare cyclustijden mogelijk voor de levensduur-begrensde onderdelen van de patroondefinitie-inrichting, ook in een 20 productieproces met realistische verwerkingscapaciteit. Bovendien maakt hij het gebruik mogelijk van MEMS-gestructureerde platen als componenten van de patroondefinitie-inrichting met elementgrootten van enkele micrometers voor nanostructuren (bijvoorbeeld, openingen van 3 pm voor een geometrische vlekgrootte van 15 nm) en gemakkelijk vervangbare platen door middel van het implementeren van 25 een installatie/deïnstallatie-inrichting van platen.

Door gebruik te maken van een momentum/energie-selectieve component op een positie die voorafgaat aan de PD inrichting, en een overeenkomstige begrenzende component na de PD inrichting, wordt een filtering van bundeldeeltjes gerealiseerd 30 waardoor het (niet-gefilterde) spectrum van deeltjes de PD inrichting kan doorlopen. De PD inrichting is bijvoorbeeld gerealiseerd als een stapel van meerdere platen welke ten minste een openingsplaat (bundelbegrenzend) en een deflector-array (onderdrukkingsplaat) omvatten, zoals verder verklaard in US 6.768.125. Het verlengde 18 van de PD inrichting in de richting van de bundel is zodanig klein en de feitelijke deflecties van de bundelonzuiverheden zijn zodanig gering dat de bundel geen enkele component binnen de PD inrichting zal aanraken of beïnvloeden zelfs niet voor bundelbestanddelen welke daarin intreden onder een enigszins gedeflecteerde hoek.

5

De karakteristieke deflectiehoek welke noodzakelijk is voor het filteren van bundeldeeltjes en het uiteindelijk stoppen daarvan op de absorberende plaat is zeer klein, karakteristiek in het gebied van 0,25 tot 1,0 mrad. De kleine drempelhoek voor het filteren wordt mogelijk gemaakt door de grote afstand tussen deflector en 10 absorberende plaat.

Het is de moeite waard op te merken dat de positie van de PD inrichting zodanig is gekozen dat deze op of nabij het objectief vlak van de projectieoptiek is gelegen. Dit is van specifiek belang aangezien bij mogelijk aanwezige hoekspreiding van de nominale 15 deeltjes (de deeltjesbron heeft altijd een zekere energiespreiding, karakteristiek 0,1-5 eV, afhankelijk van de brontechnologie) dan niet, in eerste orde, beeldvormingsfouten in de vorm van vervaging of verplaatsing zijn betrokken. Met de PD inrichting op of nabij het objectiefvlak (van het projectiesysteem) leidt de momentum/energie-selectieve component slechts tot een geringe toename van de numerieke opening NA 20 (locale divergentiehoek) op de PD inrichting voor de deeltjes van nominale massa (aannemend 20 keV bundelenergie en 5 eV (FWHM = volle breedte halve maximum) energiespreiding, is de toename van de NA karakteristiek kleiner dan ± 1 μ rad).

In een variant van de uitvinding kan het deflectorelement slechts een transversaal 25 elektrisch veld of een transversaal magnetisch veld hebben, zoals getoond in figuur 5 respectievelijk 6. In dit geval is er geen opheffing van deflectie-effecten voor de nominale species van deeltjes; veeleer zullen ook zij in een zekere mate worden gedeflecteerd, en ander species in een grotere of kleinere mate. Derhalve is het pad van de bundel gebogen, en in plaats van langs een rechte optische as plant de bundel zich 30 voort langs een optisch pad dat gekromd is door de deflector. Hetzelfde geldt in een gecombineerde elektromagnetische deflector waarin de elektrische en magnetische velden niet zijn afgestemd overeenkomstig de bovengenoemde relatie.

19

De in figuur 5 afgebeelde installatie gebruikt een elektrostatisch deflectorelement 52 door middel waarvan alle deeltjes worden gedeflecteerd, waarbij de mate van deflectie afhankelijk is van de kinetische energie van de deeltjes. De onderbroken lijnen geven als voorbeeld banen van deeltjes aan met afwijkende (gereduceerde) energie welke 5 grotendeels op de absorbeerorgaanplaat 37 worden gestopt, waarbij uitsluitend een zeer kleine fractie het substraat bereikt als een sterk gedefocusseerde bundel.

In de variantinrichting die is getoond in figuur 6 is een magnetisch deflectorelement 62 verschaft dat alle deeltjes deflecteert op een manier die afhankelijk is van het 10 momentum van de deeltjes. In figuur 6 strekt het magnetische veld zich loodrecht uit ten opzichte van het vlak van het papier; de magnetische kring voor het produceren van het veld voor de duidelijkheid is niet getoond. De onderbroken lijnen geven een indicatie, als voorbeeld, van banen van deeltjes die afwijkende (grotere) massa maar dezelfde energie hebben, welke worden gestopt op de absorbeerorgaanplaat 37.

15

In alle varianten kunnen hoekvervormingen van de gefilterde bundel als gevolg van strooivelden worden gecorrigeerd door middel van meerpolige velden (quadrupool, hexapool) welke niet expliciet zijn getoond in de figuren. In een voorkeursvariant kan één meerpool met 12 individuele elektroden worden gebruikt voor het vormen van een 20 dipoolveld voor het filteren en tegelijkertijd het hexapoolveld voor het corrigeren van de strooivelden.

Wien-deflector voor een divergente deeltiesbundel 25 Zoals reeds gesteld is in de gebruikelijke deeltjesbundel-bewerkingsinrichting de deeltj esbundel divergent vanuit een puntachtige virtuele bron. Derhalve kan een herziening van de eenvoudige deflectorinstallatie ten opzichte van die van figuur 2 tot een verbetering van prestatie leiden. In de bespreking hieronder is het coördinatenstelsel zodanig gekozen dat het bronpunt gelegen is op de oorsprong van 30 het coördinatenstelsel; indien er een hoofdrichting is van de deeltjesbundel welke uittreedt vanuit de bron, wordt de z-as zodanig gekozen dat deze samenvalt met die richting. Dan kunnen de snelheidsvectoren van de deeltjes allen worden beschreven door S=v[x,y,z]/r, waarin r de afstand is van het punt ten opzichte van de oorsprong (r2 20 = x2 + y2 + z2). (Hier worden vierkante haken gebruikt voor het aanduiden van vectorgrootheden door middel van hun componenten overeenkomstig cartesische coördinaten).

5 De configuratie van het elektromagnetische veld zal algemener zijn dan in het eenvoudige voorbeeld van figuur 2. De oriëntatiecondities van de vectorgrootheden omvatten dat de vectoren van E=[EX, Ey, EJ, B=[BX, By, BJ en snelheid S=[SX, Sy, Sz] ten opzichte van elkaar loodrecht zijn. Deze condities en de relatie tussen |v| = |E| / |B| fixeren vier van de zes graden van vrijheid van de elektrische en magnetische velden. 10 De overblijvende twee graden van vrijheid kunnen geschikt worden gekozen. Eén keuze, welke mogelijk maakt dat een configuratie van het magnetisch veld wordt verkregen die technisch gemakkelijk te realiseren is, is Bx = y/(x2+y2), By = -x/(x2+y2). Deze keuze leidt tot een veldconfiguratie waarbij het magnetische veld overeenkomt met dat van een geleiderleiding welke een stroom voert langs de y-as. De volledige 15 componenten zijn

E = (A/vr) [ -xz/(x*+y^, -yz/ix^y2), l\, B = A[ y/(x2+y2),-x/(x2+y2), 0 J

waarin A een geëigende constante is die de absolute waarde van de velden definieert.

20

De elektrische en magnetische veldlijnen van deze configuratie kunnen worden beschouwd als omspannend, op iedere bol rondom de oorsprong van coördinaten, een net dat gelijkenis heeft met de lijnen van lengtegraad respectievelijk breedtegraad van een globe. De magnetische veldlijnen zijn cirkels welke rond de y-as lopen (waarbij het 25 inbeddingsvlak van iedere cirkel evenwijdig is aan het x/z vlak), terwijl de elektrische veldlijnen (halfcirkelvormige lijnen zijn welke ieder in een vlak door de y-as lopen. Een gedeelte van een dergelijke bol van veldlijnen is geïllustreerd in figuur 7a; slechts een gedeelte is nodig omdat de technische implementatie slechts een begrensde vaste hoek vereist voor het onderspannen van de deeltjesbundel. Een goede benadering van 30 een elektrisch veld van dit type is een veld dat wordt opgewekt door middel van een elektrisch equipotentiaaloppervlak dat gevormd is als een dubbele kegel 7el, 7e2 waarvan de apex in het bronpunt is gelegen, waarbij een positief elektrisch potentiaal wordt aangelegd op één enkele kegel en de tegengestelde (negatieve) elektrische 21 potentiaal op de andere enkelvoudige kegel van de dubbele kegel. Het magnetische veld kan voldoende worden benaderd door middel van het magnetische veld dat wordt opgewekt tussen twee planaire magnetostatische elektroden 7ml, 7m2 welke zodanig zijn georiënteerd dat zij (letterlijk of geometrisch verlengd) elkaar doorsnijden langs de 5 y-as. Voorbeelden van een veldconfiguratie, namelijk het magnetische veld in het xz vlak en het elektrische veld in het xy vlak, zijn geïllustreerd in figuur 7b resp. 7c; mogelijke inrichtingen van de elektroden 7el, 7e2,7ml, 7m2 zijn eveneens getoond.

Teneinde een veldconfiguratie te realiseren voor een divergente bundel, benut de 10 uitvinding een werkwijze welke analoog is aan het gebruik van meerpool-inrichtingen voor het opwekken van homogene velden, namelijk, het gebruik van meerpool-staven welke georiënteerd zijn in de richting van potentiaallijnen (en bijgevolg in de richting van de bundel) en het daarop aanleggen van de geëigende elektrische potentiaal. Derhalve worden staafvormige elektrische en/of magnetische veldelektroden gebruikt 15 langs een geschikte omringende vorm (zoals een dubbele kegel) rondom de divergente bundel en worden geëigende elektrostatische of magnetostatische potentialen (dat wil zeggen, spanningen of magnetiseringen) aangelegd welke het gewenste veld in voldoende mate benaderen. In dit geval volstaat het, als gevolg van de speciale configuratie van het magnetische veld, magnetische elektroden te gebruiken welke 20 zodanig zijn georiënteerd dat zij een hoek omsluiten terwijl een meervoudige elektrodeinrichting of iets dergelijks wordt gebruikt voor uitsluitend het opwekken van het elektrische veld. Deze speciale elektrodeconfiguratie is hier aangeduid als de “divergente meerpool”. De imaginaire verlengingen van de oppervlakken van de magnetische-veldelektroden doorsnijden elkaar op de locatie van het virtuele bronpunt; 25 hetzelfde geldt voor de imaginaire verlenging van de oppervlakken van de elektrische meerpool-elektroden.

Figuren 8 en 9 tonen een uitvoeringsvorm van een divergente meerpool-installatie, in een longitudinale doorsnede, resp. een aanzicht van de uittrede-opening. De horizontale 30 as in figuur 8 is de optische as, welke samenvalt met de z-as in de veldconfiguratie. Het magnetische veld is geïllustreerd door streeplijnen; het elektrische veld door stippellijnen. In deze installatie zijn acht elektrostatische elektroden 81 verschaft teneinde een achtpolige inrichting te vormen; de elektroden hebben een algemene vorm 22 die gelijkenis heeft met het frustum van een piramide, met verwijderde basis boven en beneden, waarbij de bundel 80 intreedt via de bovenzijde en uittreedt via de benedenzijde. Derhalve begint de straal van de opening vanuit een initiële straal R1 welke toeneemt tot een finale straal R2. De elektroden omvatten een openingshoek al 5 welke enkele keren groter is dan de openingshoek a0 van de bundel 80. De elektroden 81 zijn omringd door twee magneetelektroden 82 die gelegen zijn op tegenover elkaar gelegen zijden. De elektroden 82 omsluiten een openingshoek a2 en zijn onderdeel van een magnetostatische schakeling welke symbolisch is afgebeeld in figuur 9. De elektrische voedingen voor elektroden - spanningstoevoeren voor de elektroden 81; 10 stroomtoevoeren voor de magnetische kring welke de elektroden 82 voedt - zijn niet getoond in figuren 8 en 9 ter wille van de duidelijkheid. De respectieve lengten LI, L2 (zoals geprojecteerd op de z-as) van de elektrische en de magnetische elektroden dienen bij voorkeur ongeveer gelijk te zijn aan elkaar.

15 Door het opleggen van hogere ordes van meerpoolvelden aan de bundel 80 onder gebruikmaking van de meerpoolelektroden 81, is het mogelijk te compenseren voor hoekafwijkingen die worden veroorzaakt in de divergerende bundel.

Volgens een ander aspect van de uitvinding kan een deeltj esbron worden gebruikt 20 welke meer dan één species van deeltjes emitteert (bijvoorbeeeld, een meerkommenbron die gevoed wordt met een mengsel van voedingsgassen), en wordt één van die deeltjes-species geselecteerd door middel van een geëigende keuze van selectieve velden. Door het veranderen van de selectieve velden is het derhalve mogelijk op een gemakkelijke en snelle wijze te schakelen tussen verschillende typen 25 ionen als nominale species. De verschillende ionenspecies kunnen worden gebruikt voor verschillende structureringsprocessen en/of verschillende bedrijfsstappen. Als één van de mogelijke toepassingen kan een licht ion zoals He4 worden gebruikt voor inspectie en metrologie, zware ionen, zoals Ar voor de feitelijke patroonvorming (bewerking) van een doel.

Volgens een verder aspect van de uitvinding kan een bundelonzuiverheid intentioneel worden gebruikt voor het meten van bundeluitrichting in de ionen-optische kolom (“bundelvergrendeling”) door middel van het detecteren van gedeflecteerde 30 23 bundelcomponenten. Dit zou bijvoorbeeld kunnen worden verricht door het detecteren van de gedetecteerde bundelcomponent met ruimtelijke resolutie onder gebruikmaking van een mesrand. Een andere benadering is het veranderen van de energie van de deeltjes gedurende een korte tijd, bijvoorbeeld door het variëren van de 5 extractiespanning in het gebied van ± 100 Ev gedurende uitsluitend de duur van de uitrichtingsmeting.

2001066-

Claims

1. Deeltjesbundelinrichting (100) voor het bestralen van een doel (14) omvattend 5. een deeltjesbron (11) die geschikt is voor het opwekken van een bundel van energetisch elektrisch geladen deeltjes waarvan de meerderheid overeenkomt met een nominale species van een nominale massa met een nominale kinetische energie; een systeem (110) van verlichtingsoptiek voor het vormen van de bundel tot een 10 verlichtingsbundel (lb) welke in essentie tele-/homocentrisch is langs een optisch pad; patroondefmitiemiddelen (102) welke gelegen zijn na het systeem van verlichtingsoptiek zoals gezien in de richting van de bundel, waarbij de patroondefmitiemiddelen omvatten: een veelheid van openingen, waarbij de 15 openingen geschikt zijn voor het vormen van de verlichtingsbundel tot een veelheid van bundeltjes, een projectiebundel (103) dat is geconfigureerd teneinde de bundeltjes welke uittreden vanuit de patroondefmitiemiddelen te vormen tot een uiteindelijk beeld van de openingen, en 20. doeltrapmiddelen (104) die geschikt zijn voor het positioneren van een doel op de positie van het uiteindelijke beeld, waarbij het systeem van verlichtingsoptiek snelheidafhankelijke deflectormiddelen (32) omvat welke geschikt zijn voor het vormen van een deflecterend veld dat ten minste één omvat van een elektrisch dipoolveld dat transversaal is ten opzichte van het optische pad en een 25 magnetisch dipoolveld dat transversaal is ten opzichte van het optische pad, waarbij het deflecterende veld geschikt is om werkzaam te zijn op de deeltjes, leidend tot een deviatie van het pad van deeltjes in de bundeltjes met betrekking tot respectieve nominale paden, waarbij de deviatie afhankelijk is van de snelheid van de deeltjes, 30 waarbij begrenzingsmiddelen (37) zijn verschaft als een component van één van de patroondefmitiemiddelen en het projectiesysteem, waarbij de begrenzingsmiddelen 2001066- geschikt zijn voor het verwijderen van deeltjes waarvan de paden afwijken ten opzichte van de nominale paden van de bundeltjes op de locatie van de begrenzingsmiddelen.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de patroondefinitiemiddelen een veelheid 5 omvatten van elektrostatische bundeltjes-deflectoren, welke ieder zijn geassocieerd met een respectieve opening van de patroondefinitiemiddelen en geschikt zijn voor het deflecteren van het bundeltje dat door de respectieve opening gaat in een mate welke afhankelijk is van een individueel besturingssignaal, omvattend een mate welke voldoende is voor het van zijn nominale pad wegdeflecteren van het bundeltje. 10

3. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de patroondefinitiemiddelen zijn gelegen op of nabij een objectiefvlak van het projectiesysteem.

4. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de begrenzingsmiddelen zijn gelegen in de 15 nabijheid van een crossover die gevormd is in het projectiesysteem en een absorbeerorgaanplaat vormt welke een opening heeft die de locatie van de crossover omringt, waarbij de vorm en de locatie van de opening in de absorbeerorgaanplaat zijn aangepast overeenkomstig de gecombineerde nominale paden van de bundeltjes, terwijl deeltjes welke zich voortplanten buiten de gecombineerde nominale paden de 20 openingsplaat treffen.

5. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de snelheidspecifieke deflectormiddelen zijn gelegen als de eerste component van het systeem van verlichtingsoptiek, waarbij de verdere componenten van het systeem van verlichtingsoptiek deeltje-optische 25 lenselementen zijn.

6. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij het deflecterende veld een combinatie omvat van een elektrisch veld en een magnetisch veld welke loodrecht zijn ten opzichte van elkaar en loodrecht zijn ten opzichte van het pad van deeltjes welke divergeren vanuit 30 een bronput in een bundel van radiale richtingen.

7. Inrichting volgens conclusie 6, waarbij het elektrische en het magnetische veld veldsterkten hebben welke zodanig zijn gekozen dat hun deflecterende effecten elkaar opheffen voor deeltjes die overeenkomen met de nominale species.

8. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de begrenzingsmiddelen zijn gelegen na de patroondefinitiemiddelen, waarbij de snelheidsafhankelijke deflectormiddelen geschikt zijn om deviaties te veroorzaken welke mogelijk maken dat de bundeldeeltjes in essentie onbelemmerd door de patroondefmitiemiddelen gaan.

9. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de snelheidsafhankelijke deflectormiddelen een set elektrostatische elektroden en/of een set magnetostatische elektroden omvatten, waarbij de elektroden ieder een planair oppervlak hebben dat georiënteerd is in de richting van de bundel, waarbij het geometrische verlengde daarvan een virtueel bronpunt van de deeltjesbron ontmoet. 15

10. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de deeltjesbron geschikt is voor het opwekken van een bundel welke een aantal deeltjes-species omvat, en de snelheidsafhankelijke deflectormiddelen zijn geconfigureerd teneinde een aantal veldconfiguraties te bedrijven welke overeenkomen met een specifieke keuze van één 20 van de deeltjes-species als nominale species.

11. Inrichting volgens conclusie 10, geschikt voor het gebruiken van een eerste deeltjes-species voor doeleinden van inspectie en metrologie, en een tweede deeltjes-species voor het bestralen van een doel. 25 2001066-