(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットの表面上にパターンを転写する荷電粒子リソグラフィシステムであって、
メイン真空チャンバと、
前記メイン真空チャンバ中に位置された、ソースチャンバ及び中間チャンバと、
前記ソースチャンバ中に位置され、荷電粒子ビームを発生させるビームジェネレータと、
前記ビームから複数の荷電粒子小ビームを発生させる第１のアパーチャアレイ要素とを具備し、
前記第１のアパーチャアレイ要素は、前記メイン真空チャンバと前記中間チャンバとに高い差圧を与えるように、前記メイン真空チャンバと前記中間チャンバとを分離しており、
このシステムは、前記メイン真空チャンバ中の第１の圧力と、前記中間チャンバ中の第２の圧力と、前記ソースチャンバ中の第３の圧力とを維持するように構成され、
前記第１の圧力は、周囲圧力よりも低く、
前記第２の圧力は、前記第１の圧力よりも低く、
前記第３の圧力は、前記第２の圧力よりも低い荷電粒子リソグラフィシステム。
【請求項２】
前記中間チャンバは、
前記ソースチャンバから前記中間チャンバに前記荷電粒子ビームを透過させる第１の開口と、
前記中間チャンバから出た前記荷電粒子小ビームを前記メイン真空チャンバに透過させる第２の開口とを有し、
前記第１のアパーチャアレイ要素のアパーチャは、前記第２の開口を形成している請求項１のシステム。
【請求項３】
前記中間チャンバの前記第２の開口を閉じる弁をさらに具備する請求項２のシステム。
【請求項４】
前記ソースチャンバは、出口と、前記ソースチャンバ中に前記第３の圧力を生成するポンプシステムとを有する請求項１のシステム。
【請求項５】
前記ソースチャンバ及び前記中間チャンバの各々は、出口と、前記中間チャンバ中に前記第２の圧力を、及び前記ソースチャンバ中に前記第３の圧力を生成するポンプシステムとを有する請求項１のシステム。
【請求項６】
前記中間チャンバ中に位置され、前記荷電粒子ビームが前記第１のアパーチャアレイに到達する前に、前記荷電粒子ビームをコリメートするように構成されたコリメートシステムをさらに具備する請求項１のシステム。
【請求項７】
前記第１のアパーチャアレイ要素は、複数のグループで配置された複数のアパーチャを有し、前記アパーチャは、前記小ビームを前記アパーチャアレイ要素を通過させ、
前記アパーチャのグループは、複数のビーム領域を形成し、これらビーム領域は、これらビーム領域間に形成された複数の非ビーム領域とは異なりこれら非ビーム領域から分離され、前記非ビーム領域は、前記小ビームを通過させるアパーチャを含まない請求項１のシステム。
【請求項８】
前記第１のアパーチャアレイ要素には、前記第１のアパーチャアレイ要素を冷却する冷却媒体を透過させるように構成された冷却チャネルが設けられ、
前記冷却チャネルは、前記第１のアパーチャアレイ要素の前記非ビーム領域に設けられている請求項７のシステム。
【請求項９】
前記第１のアパーチャアレイ要素は、所定の厚さ及び幅を備えたプレートを有し、
前記アパーチャは、前記プレートの前記ビーム領域に前記プレートの厚さにわたって形成され、
前記冷却チャネルは、前記プレートの前記非ビーム領域の内部に形成され、前記プレートの幅の方向に延びている請求項８のシステム。
【請求項１０】
前記第１のアパーチャアレイ要素を含む複数のアパーチャアレイ要素と、
ブランカアレイと、
ビーム停止アレイと、
投影レンズアレイとをさらに具備し、
各々が、複数のグループで配置された複数のアパーチャを有し、
前記複数のアパーチャは、前記小ビームを前記アパーチャアレイ要素を通過させ、
各アパーチャアレイ要素のアパーチャの前記グループは、複数のビーム領域を形成し、これらビーム領域は、これらビーム領域間に形成された複数の非ビーム領域とは異なりこれら非ビーム領域から分離され、前記非ビーム領域は、前記小ビームを通過させるアパーチャを含まず、
前記アパーチャアレイ要素の前記ビーム領域は、ビームのシャフトを形成するようにアライメントされ、各々が、複数の小ビームを有し、前記アパーチャアレイ要素の前記非ビーム領域は、その中に小ビームを有さない非ビームのシャフトを形成するようにアライメントされている請求項１のシステム。
【請求項１１】
前記ソースチャンバと前記中間チャンバとは、単一の真空チャンバとして構成され、前記単一の真空チャンバは、前記ソースチャンバと前記中間チャンバとを形成するように、単一の真空チャンバを分けている壁を有する請求項１のシステム。
【請求項１２】
前記中間チャンバは、前記中間チャンバ中に前記第２の圧力を生成するためのポンプシステムに接続可能な出口を有する請求項１のシステム。
【請求項１３】
前記ソースチャンバと前記中間チャンバとの少なくとも一方には、ケミカルポンプ又はガッタポンプが設けられている請求項１のシステム。
【請求項１４】
前記中間チャンバは、前記ソースチャンバから前記中間チャンバに前記荷電粒子ビームを透過させる第１の開口と、前記中間チャンバから出た前記荷電粒子小ビームを前記メイン真空チャンバに透過させる第２の開口とを含む請求項１のシステム。
【請求項１５】
前記中間チャンバは、前記中間チャンバの前記第２の開口を閉じる弁を有する請求項１４のシステム。
【請求項１６】
前記第１のアパーチャアレイ要素のアパーチャは、前記中間チャンバの前記第２の開口を形成している請求項１４のシステム。
【請求項１７】
前記ソースチャンバは、前記中間チャンバの上に装着されている請求項１のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子リソグラフィ装置に、特に、冷却システムを備えたリソグラフィシステムのためのアパーチャアレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、多くの商用リソグラフィシステムは、レジストのコーティングを備えたウェーハのような、ターゲットを露光するためのパターンデータを複製する手段として、光束及びマスクを使用する。マスクレスリソグラフィシステムでは、荷電粒子のビームが、ターゲット上にパターンデータを描画するために使用される。小ビーム（beamlet）は、要求されるパターンを発生させるために、例えば、これらを個々にオンオフの切り替えをすることによって、個々に制御される。高解像度に関して、このようなシステムの、商業的に受入可能なスループット、サイズ、複雑さ、及びコストで動作するように意図されたリソグラフィシステムは、障害となる。
【０００３】
さらに、既存の荷電粒子ビーム技術は、例えば、９０ｎｍ以上の限界寸法を達成するために、画像の比較的決まったパターン形成のためのリソグラフィシステムに適している。しかし、性能を改良するために成長の必要がある。例えば、２２ｎｍである、かなり小さな限界寸法を達成することが望ましく、一方、例えば、１時間当たり１０ないし１００のウェーハである十分なウェーハのスループットを維持することが望ましい。減少されたフィーチャサイズでこのような大きなスループットを達成するために、システムによって発生されるビームの数を増加させ、荷電粒子ビームの電流を増加させ、ビーム間の距離を減少させることが必要である。
【０００４】
荷電粒子ビームリソグラフィシステムは、代表的には、真空チャンバによって与えられる真空環境で動作する。荷電粒子ビームを発生させる発生源は、好ましくは、高真空環境で動作し、真空チャンバでこの高真空を得ることは、困難であり、時間がかかり、リソグラフィシステムの全体のスループットを減少させてしまう。さらに、水蒸気や真空チャンバ中のレジストカバードウェーハ及びシステムの構成要素からのアウトガスである炭化水素のような汚染物質もまた問題である。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、ターゲットの表面上にパターンを転写する荷電粒子リソグラフィシステムを提供することによってこれらの問題に対処する。このシステムは、メイン真空チャンバと、前記メイン真空チャンバ中に位置された、ソースチャンバ及び中間チャンバと、前記ソースチャンバ中に位置され、荷電粒子ビームを発生させるビームジェネレータと、前記中間チャンバ中に位置され、前記ビームから複数の荷電粒子小ビームを発生させる第１のアパーチャアレイ要素とを具備する。このシステムは、前記メイン真空チャンバ中の第１の圧力と、前記中間チャンバ中の第２の圧力と、前記ソースチャンバ中の第３の圧力とを維持するように構成され、前記第１の圧力は、周囲圧力よりも低く、前記第２の圧力は、前記第１の圧力よりも低く、前記第３の圧力は、前記第２の圧力よりも低い。
【０００６】
前記中間チャンバは、前記ソースチャンバから前記中間チャンバに前記荷電粒子ビームを透過させる第１の開口と、前記中間チャンバから出た前記荷電粒子小ビームを前記メイン真空チャンバに透過させる第２の開口とを有し、前記第１のアパーチャアレイ要素のアパーチャは、前記第２の開口を形成している。
【０００７】
このシステムは、前記中間チャンバの前記第２の開口を閉じる弁をさらに具備することができる。前記ソースチャンバは、出口と、前記ソースチャンバ中に前記第３の圧力を生成するポンプシステムとを有することができ、ポンプは、ケミカルポンプ又はゲッタポンプであることができる。前記ソースチャンバ及び前記中間チャンバの各々は、出口と、前記中間チャンバ中に前記第２の圧力を、及び前記ソースチャンバ中に前記第３の圧力を生成するポンプシステムとを有することができ、ポンプは、ケミカルポンプ又はゲッタポンプであることができる。
【０００８】
このシステムは、前記中間チャンバ中に位置され、前記荷電粒子ビームが前記第１のアパーチャアレイに到達する前に、前記荷電粒子ビームをコリメートするように構成されたコリメートシステムをさらに具備することができる。前記第１のアパーチャアレイ要素は、複数のグループで配置された複数のアパーチャを有することができ、前記アパーチャは、前記小ビームを前記アパーチャアレイ要素を通過させ、前記アパーチャのグループは、複数のビーム領域を形成し、これらビーム領域は、これらビーム領域間に形成された複数の非ビーム領域とは異なりこれら非ビーム領域から分離され、前記非ビーム領域は、前記小ビームを通過させるアパーチャを含まない。
【０００９】
前記第１のアパーチャアレイ要素には、前記第１のアパーチャアレイ要素を冷却する冷却媒体を透過させるように構成された冷却チャネルが設けられることができ、前記冷却チャネルは、前記第１のアパーチャアレイ要素の前記非ビーム領域に設けられている。
【００１０】
前記第１のアパーチャアレイ要素は、所定の厚さ及び幅を備えたプレートを有することができ、前記アパーチャは、前記プレートの前記ビーム領域に前記プレートの厚さにわたって形成され、前記冷却チャネルは、前記プレートの前記非ビーム領域の内部に形成され、前記プレートの幅の方向に延びている。前記第１のアパーチャアレイ要素は、一体的な電流制限アパーチャアレイを有し、前記第１のアパーチャアレイ要素の前記アパーチャは、前記ビームジェネレータに面している前記第１のアパーチャアレイ要素の上面の下方に凹んだ最狭小部分を有する。
【００１１】
このシステムは、前記第１のアパーチャアレイ要素を含む複数のアパーチャアレイ要素と、ブランカアレイと、ビーム停止アレイと、投影レンズアレイとをさらに具備し、各々が、複数のグループで配置された複数のアパーチャを有し、前記複数のアパーチャは、前記小ビームを前記アパーチャアレイ要素を通過させ、各アパーチャアレイ要素の前記グループのアパーチャは、複数のビーム領域を形成し、これらビーム領域は、これらビーム領域間に形成された複数の非ビーム領域とは異なりこれら非ビーム領域から分離され、前記非ビーム領域は、前記小ビームを通過させるアパーチャを含まず、前記アパーチャアレイ要素の前記ビーム領域は、ビームのシャフトを形成するようにアライメントされ、各々が、複数の小ビームを有し、前記アパーチャアレイ要素の前記非ビーム領域は、その中に小ビームを有さない非ビームのシャフトを形成するようにアライメントされている。
【００１２】
前記第１のアパーチャアレイ要素には、前記ビームジェネレータに面している湾曲した上面が設けられることができる。前記第１のアパーチャアレイ要素は、アパーチャ無し領域及びアパーチャ領域に交互に細分されることができ、各アパーチャ領域は、複数のアパーチャを有し、前記湾曲した上面は、複数の前記アパーチャ無し領域及び前記アパーチャ領域を囲んでいる。前記第１のアパーチャアレイ要素の前記湾曲した上面は、前記ビームジェネレータに向かって前記上面の上方に突出している高くなったドーム形状領域を形成することができるか、前記ビームジェネレータに面している前記上面の領域にドーム形状の窪みを形成していることができる。このシステムは、光軸を有し、前記湾曲した上面は、前記光軸を中心とした余弦関数に従う形状であることができる。
【００１３】
本発明のさまざまな態様並びに本発明の実施の形態のいくつかの例が図示される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、荷電粒子マルチ小ビームリソグラフィシステムの一実施の形態の簡略化された概略図である。
【図２】図２は、図１のリソグラフィシステムにおける小ビームブランカアレイの一実施の形態の動作を示す概略図である。
【図３ａ】図３ａは、小ビームブランカアレイ内の電極の構成の概略図である。
【図３ｂ】図３ｂは、小ビームブランカアレイ内の電極の構成の概略図である。
【図４】図４は、小ビームブランカアレイ内の電極の他の実施の形態の概略図である。
【図５】図５は、小ビームブランカアレイの構成要素の表面上の（topographic）構成の概略図である。
【図６】図６は、小ビームブランカアレイの構成要素の他の表面上の構成の概略図である。
【図７】図７の（Ａ）並びに（Ｂ）は、ビーム領域と非ビーム領域とに分割されたカラムを備えたリソグラフィ装置の概略図である。
【図８Ａ】図８Ａは、真空チャンバ中のアパーチャアレイ要素を示す、リソグラフィ装置の概略図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、真空チャンバ中のアパーチャアレイ要素を示す、リソグラフィ装置の概略図である。
【図９】図９は、マルチサブビーム及びマルチ小ビームを形成しているリソグラフィ装置の簡略化された概略図である。
【図１０】図１０は、中間真空チャンバを備えた荷電粒子リソグラフィシステムを示す概略図である。
【図１１】図１１は、図１０の荷電粒子リソグラフィシステムの中間真空チャンバ及び構成要素の横断面図である。
【図１２】図１２は、図１１の荷電粒子リソグラフィシステムの構成要素の詳細図である。
【図１３】図１３は、ビーム領域及び非ビーム領域を示す、小ビームブランカ要素の一実施の形態の上面図である。
【図１４】図１４は、ビーム領域及び非ビーム領域を備えたアパーチャアレイと冷却チャネルとの他の実施の形態を示す図である。
【図１５】図１５は、ビーム領域及び非ビーム領域を備えたアパーチャアレイと冷却チャネルとの他の実施の形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下は、単に例によって、図面を参照して与えられる、本発明のさまざまな実施の形態の説明である。図面は、スケール合わせして描かれておらず、単に例示することを意図している。
【００１６】
図１は、荷電粒子マルチ小ビームリソグラフィシステム１の一実施の形態の簡略化された概略図である。このようなリソグラフィシステムは、例えば、本出願の出願人に譲渡された米国特許第６，８９７，４５８号、米国特許第６，９５８，８０４号、米国特許第７，０８４，４１４号並びに米国特許第７，１２９，５０２号に開示されており、これらの内容全体が参照としてここに組み込まれる。
【００１７】
このようなリソグラフィシステム１は、適切には、複数の小ビームを発生させる小ビームジェネレータと、変調された小ビームを形成するようにこれら小ビームをパターニングする小ビームモジュレータと、ターゲットの表面上に変調された小ビームを投影する小ビームプロジェクタとを有する。小ビームジェネレータは、代表的には、発生源と、少なくとも１つのビームスプリッタとを有する。図１の発生源は、ほぼ均質な、拡大する電子ビーム４を生成するように配置された電子源３である。電子ビーム４のビームエネルギは、好ましくは、約１ないし１０ｋｅＶの範囲で比較的低く維持される。これを達成するために、加速電圧は、好ましくは、低く、電子源３は、接地電位でターゲットに対して約−１〜−１０ｋＶの電圧で保たれることができるが、他の設定もまた使用されることができる。
【００１８】
図１では、電子源３からの電子ビーム４は、電子ビーム４をコリメートするように、コリメータレンズ５を通過する。コリメータレンズ５は、コリメータ光学系のタイプであることができる。コリメーションの前に、電子ビーム４は、２つのオクタポール（図示されない）を通過することができる。続いて、電子ビーム４が、ビームスプリッタに、図１の実施の形態では、第１のアパーチャアレイ６に衝突する（が、アレイ６の前に他のアパーチャアレイがあってもよい）。第１のアパーチャアレイ６は、好ましくは、貫通孔を備えたプレートを有する。アパーチャアレイ６は、ビーム４の一部を遮断するように配置されている。さらに、アレイ６は、複数の平行な電子小ビーム７を生成するように、複数の小ビーム７を通過させる。
【００１９】
図１のリソグラフィシステム１は、多くの小ビーム７を、好ましくは約１０，０００ないし１，０００，０００の小ビームを発生させるが、もちろん、これ以上又はこれ以下の小ビームが発生されることも可能である。また、コリメートされた小ビームを発生させるために他の既知の方法が使用されてもよいことに注意する。第２のアパーチャアレイは、電子ビーム４から複数のサブビームを生成して、これらサブビームから電子小ビーム７を生成するように、システムに追加されることができる。これは、さらなる下流側でのサブビームの操作を可能にし、システムの動作にとって、特に、システム中の小ビームの数が５，０００以上であるとき、有益であることがわかっている。
【００２０】
モジュレーションシステム８として図１に示される小ビームモジュレータは、代表的には、複数のブランカの構成を有する小ビームブランカアレイ９と、小ビーム停止アレイ１０とを有する。これらブランカは、電子小ビーム７の少なくとも１つを偏向することが可能である。本発明のいくつかの実施の形態では、これらブランカは、特に、第１の電極と、第２の電極と、アパーチャとが設けられた静電デフレクタである。そして、これら電極は、アパーチャを横切る電場を発生させるために、アパーチャの対向側に位置されている。一般的に、第２の電極は、接地電極、即ち、接地電位に接続された電極である。
【００２１】
ブランカアレイ９の平面内に電子小ビーム７を集束させるために、リソグラフィシステムは、コンデンサレンズアレイ（図示されない）をさらに有することができる。
【００２２】
図１の実施の形態では、小ビーム停止アレイ１０は、小ビームを通過させるアパーチャアレイを有する。小ビーム停止アレイ１０は、その基本形態において、貫通孔が設けられた基板を有し、貫通孔は、代表的には円形の孔であるが、他の形状もまた使用されることができる。いくつかの実施の形態では、小ビーム停止アレイ１０の基板は、規則的に離間された貫通孔のアレイを備えたシリコンウェーハにより形成されており、表面の帯電を防ぐために金属の表層で覆われていることができる。さらなるいくつかの実施の形態では、金属は、ＣｒＭｏのような、自然酸化膜を形成しないタイプである。
【００２３】
小ビームブランカアレイ９及び小ビーム停止アレイ１０は、協働して小ビーム７を遮断する又は通過させるように動作する。いくつかの実施の形態では、小ビーム停止アレイ１０のアパーチャは、小ビームブランカアレイ９の静電デフレクタのアパーチャとアライメントされている。小ビームブランカアレイ９が小ビームを偏向したならば、偏向されたビームは小ビーム停止アレイ１０の対応するアパーチャを通過しない。代わって、小ビームは、小ビームブロックアレイ１０の基板によって遮断される。小ビームブランカアレイ９が小ビームを偏向しなければ、小ビームは、小ビーム停止アレイ１０の対応するアパーチャを通過する。いくつかの代わりの実施の形態では、小ビームブランカアレイ９と小ビーム停止アレイ１０との間の協働は、ブランカアレイ９のデフレクタによる小ビームの偏向が、小ビーム停止アレイ１０の対応するアパーチャを小ビームが通過するようにし、一方、非偏向は、小ビーム停止アレイ１０の基板による遮断をもたらす。
【００２４】
モジュレーションシステム８は、制御ユニット６０によって与えられる入力の基礎に基づいて小ビーム７にパターンを追加するように構成されている。制御ユニット６０は、データ記憶ユニット６１と、読み出しユニット６２と、データ変換部６３とを有することができる。制御ユニット６０は、システムの残りの部分から離れて、例えば、クリーンルームの内部の外に位置されることができる。パターンデータを保持している変調された光束１４は、光ファイバ６４を使用してプロジェクタに伝達されることができ、プロジェクタは、ファイバアレイ（プレート１５として概略的に図示される）内のファイバの端部からの光を、破線の箱により概略的に示され参照符号１８が付された、リソグラフィシステム１の電子光学部分に投影する。
【００２５】
図１の実施の形態では、変調された光束は、小ビームブランカアレイ９に投影される。特に、光ファイバ端部からの変調された光束１４は、小ビームブランカアレイ９に位置された対応する感光性要素に投影される。感光性要素は、光信号を異なるタイプの信号、例えば、電気信号に変換するように構成されている。変調された光束１４は、対応する感光性要素と結合された少なくとも１つのブランカを制御するためにパターンデータの一部を伝達する。適切には、光束１４を対応する感光性要素に投影するために、プロジェクタ６５のような光学素子が使用されることができる。さらに、適切な入射角で光束１４を投影するために、鏡が包含され、例えば、プロジェクタ６５と小ビームブランカアレイ９との間に適切な位置に配置されることができる。
【００２６】
プロジェクタ６５は、制御ユニット６０の制御の下で、プロジェクタ位置決め装置１７によってプレート１５と適切にアライメントされることができる。結果として、小ビームブランカアレイ９内のプロジェクタ６５と感光性要素との間の距離は、同様に変化することができる。
【００２７】
いくつかの実施の形態では、光束は、少なくとも部分的に、光導波路によって感光性要素に向かってプレートから伝達されることができる。光導波路は、感光性要素に非常に近い位置に、適切には、１センチメートル未満、好ましくは、ミリメートルのオーダのところに光を案内することができる。光導波路と対応する感光性要素との間の距離が短いことにより、光の損失が減少される。一方では、荷電粒子小ビームによって占有されうる空間から離れて位置されたプレート１５及びプロジェクタ６５の使用が、小ビームの妨害を最小にし、小ビームブランカアレイ９の構造がより複雑でなくなるという効果を有する。
【００２８】
小ビームモジュレータから出る変調された小ビームは、小ビームプロジェクタによって、ターゲット２４のターゲット面１３にスポットとして投影される。小ビームプロジェクタは、代表的には、ターゲット面１３で変調された小ビームを走査するための走査デフレクタと、変調された小ビームをターゲット面１３に集束させるための投影レンズ系とを有する。これら構成要素は、単一のエンドモジュール内にあることができる。
【００２９】
このようなエンドモジュールは、好ましくは、挿入可能な、交換可能なユニットとして構成されている。かくして、エンドモジュールは、デフレクタアレイ１１と、投影レンズ構成体１２とを有することができる。挿入可能な、交換可能なユニットはまた、小ビームモジュレータとして参照され上で説明されたような小ビーム停止アレイ１０を含むことができる。エンドモジュールを通った後、これら小ビーム７は、ターゲット平面に位置されたターゲット面１３に衝突する。リソグラフィアプリケーションに関して、ターゲットは、通常、荷電粒子感知層、即ちレジスト層が設けられたウェーハを有する。
【００３０】
デフレクタアレイ１１は、小ビーム停止アレイ１０を通過された各小ビーム７を偏向するように配置された走査デフレクタアレイの形態を取ることができる。デフレクタアレイ１１は、比較的小さな駆動電圧の印加を可能にする複数の静電デフレクタを有することができる。デフレクタアレイ１１が投影レンズ構成体１２の上流側に描かれているが、デフレクタアレイ１１もまた、投影レンズ構成体１２とターゲット面１３との間に位置決めされることができる。
【００３１】
投影レンズ構成体１２は、デフレクタアレイ１１による偏向の前に、又は後に、小ビーム７を集束させるように配置されている。好ましくは、集束は、約１０ないし３０ナノメートルの直径のスポットサイズを与える。このような好ましい実施の形態では、投影レンズ構成体１２は、好ましくは、約１００ないし５００倍の縮小（demagnification）、より好ましくは、できるだけ大きな、例えば、３００ないし５００倍の範囲の縮小を与えるように配置されている。この好ましい実施の形態では、投影レンズ構成体１２は、効果的には、ターゲット面１３の近くに位置されることができる。
【００３２】
いくつかの実施の形態では、ビームプロジェクタは、ターゲット面１３と投影レンズ構成体１２との間に位置されることができる。ビームプロジェクタは、適切に位置決めされた複数のアパーチャが設けられたフォイル又はプレートであることができる。ビームプロジェクタは、リソグラフィシステム１の感光性要素に到達することができる前に、放出されたレジスト粒子を吸収するように構成されている。
【００３３】
かくして、投影レンズ構成体１２は、ターゲット面１３上の単一画素のスポットサイズが正確であることを確実にすることができ、一方、デフレクタアレイ１１が、適切な走査動作によって、ターゲット面１３上の画素の位置がマイクロスケールで正確であることを確実にすることができる。特に、デフレクタアレイ１１の動作は、画素が画素のグリッドに適合し、最終的にターゲット面１３にパターンを構成するようにする。ターゲット面１３上の画素のマクロスケールの位置決めは、適切には、ターゲット２４の下にあるウェーハ位置決めシステムによって与えられることが理解される。
【００３４】
一般的に、ターゲット面１３は、基板の上面にレジスト膜を有する。レジスト膜の部分は、荷電粒子、例えば、電子の小ビームの適用によって化学的に変化される。この結果として、膜の照射された部分は、ディベロッパで多かれ少なかれ溶解され、ウェーハ上にレジストパターンをもたらす。ウェーハ上のレジストパターンは、基層に、即ち、半導体製造の分野で周知であるような、インプリメンテーション、エッチング、堆積工程によって、連続的に転写されることができる。必然的に、照射が均一でなければ、レジストは、均一であるようにして現像されず、パターンのミスにつながる。それ故、高品質の投影が、再生可能な結果を与えるリソグラフィシステムを得ることに関係している。照射の違いは、偏向工程からもたらされるものではない。
【００３５】
図２は、図１のリソグラフィシステムの小ビームブランカアレイ９の一実施の形態の動作を概略的に示す図である。特に、図２は、小ビームブランカアレイ９と小ビーム停止アレイ１０とを有する小ビームモジュレータの一部の横断面を概略的に示す図である。小ビームブランカアレイ９には、複数のアパーチャ３５が設けられている。参照として、ターゲット２４もまた示される。図面は、スケール合わせされていない。
【００３６】
小ビームモジュレータの図示される部分は、３つの小ビーム７ａ、７ｂ、７ｃを変調するように配置されている。これら小ビーム７ａ、７ｂ、７ｃは、単一源又は単一サブビームを起源とするビームから発生されることができる単一のグループの小ビームの部分を形成することができる。図２の小ビームモジュレータは、各グループに対して共通の収束点Ｐに向かって小ビームのグループを収束させるように配置されている。この共通の収束点Ｐは、好ましくは、小ビームのグループに対する光軸Ｏに位置されている。
【００３７】
図３ａは、小ビームブランカアレイ内の電極の構成を概略的に示す上面図であり、小ビームブランカアレイは、共通の収束点に向かって小ビームのグループを収束させるように配置されている。この実施の形態では、小ビームブランカは、静電モジュレータ３０の形態を取り、各モジュレータ３０は、第１の電極３２と、第２の電極３４と、小ビームブランカアレイの本体を通って延びているアパーチャ３５とを有する。これら電極３２、３４は、アパーチャ３５を横切る電場を発生させるために、アパーチャ３５の対向側に位置されている。個々のモジュレータ３０は、中心に位置された光軸Ｏを中心とした径方向の構成を取る。図３ａに示される実施の形態では、両電極３２、３４は、凹形状を有し、電極３２、３４の形状が円柱状のアパーチャ３５に適合する。この円柱状のアパーチャの形状は、それ自身、非点収差のような、所定の光学収差の導入を防ぐのに適している。
【００３８】
図３ｂは、小ビームブランカアレイ内の代わりの電極の構成を示す図であり、小ビームブランカアレイは、共通の収束点に向かって小ビームのグループを収束させるように配置されている。この構成では、個々のモジュレータ３０は、再び、中心に位置された光軸Ｏを中心とした径方向の構成を取る。しかし、個々のモジュレータ３０は、光軸を中心として同心円に配置されていないが、オリエンテーションを備えた複数の行及び列（カラム）によって形成されたアレイでは、互いにほぼ垂直である。同時に、個々のモジュレータ３０の電極３２、３４は、これらが、光軸Ｏから延びている径方向の線に沿って小ビームを偏向させることができるようなオリエンテーションを有する。
【００３９】
図４は、小ビームブランカアレイ内の電極の他の実施の形態を概略的に示す上面図である。この実施の形態では、これら電極３２、３４は、再び、アパーチャ３５のまわりに位置されているが、いくつかのモジュレータ３０の第２の電極３４は、単一のストリップに組み込まれている。モジュレータ３０は、列（row）をなして配置されている。絶縁ゾーン３９が、適切には、モジュレータ３０の第１の列３７とモジュレータ３０の第２の列３８との間にある。絶縁ゾーン３９は、好ましくない放電を避けることを意図されている。
【００４０】
図５は、本発明の実施の形態に係る小ビームブランカアレイ９で使用されることができる構成要素の表面上の構成を概略的に示す上面図である。小ビームブランカアレイは、ビーム領域５１と非ビーム領域５２とに分割される。ビーム領域５１は、小ビームを受けて変調するように構成された領域である。非ビーム領域５２は、ビーム領域５１内の構成要素を支持するために必要とされる構成要素のための領域を与えるように構成された領域である。
【００４１】
ビーム領域５１内にある構成要素は、モジュレータ３０を含む。モジュレータ３０は、図２ないし図４を参照して説明されるような静電デフレクタの形態を取ることができる。
【００４２】
非ビーム領域５２内の構成要素は、例えば、図１を参照して説明されるようにして、変調された光信号を受信するように構成された感光性要素４０を有することができる。感光性要素４０の適切な例は、限定的ではないが、フォトダイオード及びフォトトランジスタである。図５に示される実施の形態の非ビーム領域は、さらに、デマルチプレクサ４１を含む。感光性要素４０によって受信された光信号は、少なくとも１つのモジュレータ３０に対する情報を含むように、信号を多重送信させることができる。それ故、感光性要素４０により光信号を受信した後、光信号は、デマルチプレクサ４１に伝達されて、信号が多重送信される。多重送信した後、多重送信された信号が、専用の電気接続４２を介して正しいモジュレータ３０に転送される。
【００４３】
多重送信光信号、及び感光性要素４０とデマルチプレクサ４１との構成体の使用の結果として、感光性要素４０の数は、モジュレータ３０の数よりも少ない。感光性要素４０の数を制限することにより、非ビーム領域５２の寸法を小さくすることが可能である。そして、ビーム領域５１が、ブランカアレイの単位面積当たりのモジュレータ３０の数を増加させるために、互いにより近接して配置されることができる。多重送信でない実施の形態と比較して、同じ数のモジュレータが使用されたとき、小ビームブランカアレイのレイアウトは、よりコンパクトになる。ブランカアレイの寸法は、ほぼ同じにとどまるならば、より多くのモジュレータが使用されることができる。代わって、非ビーム領域５２のサイズを減少させる代わりに、多重送信の実施の形態を使用することにより、より多くの受光領域で感光性要素４０の使用が可能になる。感光性要素４０当たりのより多くの受光領域の使用は、正しい感光性要素４０に向かって光信号を向けるために必要とされる光学の複雑さを低減させ、より強固な受光構造を与える。
【００４４】
モジュレータ３０は、図６に示されるように、ワードライン５６、ビットライン５７及び記憶要素５８を介してアドレスするように、行及び列で適切に配置されることができる。このようなアレイのようなアドレスにより、デマルチプレクサ４１からモジュレータ３０に延びている接続の数が減少する。例えば、図６には１０の接続ラインのみがあるが、個々のアドレスは、２５のモジュレータ３０をアドレスするために、２５の接続ラインをもたらす。デマルチプレクサ４１とモジュレータ３０との間の接続がうまく機能しないことによる失敗を受けにくくなるので、接続ラインのこのような減少は、小ビームブランカアレイ９の信頼性を改良する。さらに、このようなアレイのようなアドレスの構成体を置くことにより、接続の占有するスペースが小さくなることができる。
【００４５】
図７の（Ａ）並びに（Ｂ）は、ビーム領域と非ビーム領域とに分割されたカラムを備えたリソグラフィ装置を概略的に示す図であり、装置の構成要素のいくつかをより詳細に示している。図７の（Ａ）は、カソード７０ａと銃装着プレート７０ｂとが設けられた電子銃７０を有する荷電粒子源を示す図である。また、コリメータ電極７２と、アパーチャアレイ６を含む１連のアレイ要素と、コンデンサレンズアレイ７４と、マルチアパーチャアレイ７５と、小ビームブランカアレイ９と、ビーム停止アレイ１０と、投影レンズアレイ１２とが示される。
【００４６】
図７の（Ｂ）は、これらアパーチャアレイ要素を通る横断面を概略的に示す拡大図である。図示される実施の形態では、第１のアパーチャアレイ６は、コリメータアパーチャアレイ６ａと、電流制限アレイ６ｂとを有する。このシステムはまた、コンデンサレンズアレイ７４と、マルチアパーチャアレイ７５と、小ビームブランカアレイ９と、ビーム停止アレイ１０と、３つの投影レンズアレイ１２とを有する。各アパーチャアレイ要素は、複数のアパーチャを有するビーム領域と小ビームを通すアパーチャを有さない非ビーム領域とを有し、ビーム領域では、対応するグループの小ビームが発生源からこれらアパーチャを通ってターゲットへとこれらの経路を通過する。ビーム領域は、小ビームを伝達し操作するための別個の分離された領域であり、また、非ビーム領域は、さまざまなアパーチャアレイ要素の機能の支持のための構成要素及び電気回路を収容する別個の分離された領域である。
【００４７】
図７の（Ｂ）に示される実施の形態では、ビーム領域は、さまざまなアパーチャアレイ要素上の対応する垂直位置に位置されているので、小ビームの垂直なカラムが、小ビームの軌道に沿って各アパーチャアレイ要素の単一の対応するビーム領域のアパーチャを通過する。図示される実施の形態では、複数の小ビームのカラムがあり、各カラムは、ほぼ平行な小ビームと、互いにほぼ平行な異なる小ビームのカラムとを有し、小ビームの各グループが、各アパーチャアレイ要素の単一のビーム領域を通過する。他の実施の形態では、カラム内の小ビームは、平行でない、例えば、収束する又は発散する、あるいは、小ビームのカラムが平行でないことができる。非ビーム領域は、同様に、さまざまなアパーチャアレイ要素に対応する垂直位置に位置されている。結果として生じる構造は、リソグラフィ装置の投影カラムの垂直高さの実質的な部分内に垂直なシャフトを生じ、これらシャフトは、荷電粒子ビームによって占有されたシャフトと小ビームがないシャフトとが交互になっている。アパーチャアレイ要素及び投影カラムは、通常、例えば、図８Ａ並びに図８Ｂに概略的に示されるように、真空チャンバ中に位置される。
【００４８】
図７の（Ｂ）の実施の形態では、交互の小ビームのシャフト及び非小ビームのシャフトが、投影カラムにおいて第１のアパーチャアレイ要素６ａから始まっている。第１のアパーチャアレイ要素６ａは、そのアパーチャの構成により、初めに、シャフトを生じる。第１のアパーチャアレイ要素６ａは、コリメータ電極の一部であることができるか、図７の（Ａ）に示されるように、コリメータ電極に近接して位置されることができる。コリメータアパーチャアレイ要素６ａは、アライメントされた複数のアパーチャを有する電流制限アパーチャアレイ６ｂ、又はアパーチャアレイ６ａのアパーチャの一部と一体化されることができる。これら２つのアパーチャアレイ要素には、共通の冷却ダクト７７が設けられることができ、これら冷却ダクトは、図７の（Ｂ）に示されるような水のような冷却媒体を通過させるように、アパーチャアレイ要素の非ビーム領域に位置される。各アパーチャアレイ要素、又はアパーチャアレイ要素の一体部は、これら自身の冷却ダクトを有することができ、冷却の設定点は異なる温度に設定し、例えば、冷却媒体の流量によって設定する。
【００４９】
図７の（Ａ）並びに（Ｂ）の投影カラムでは、カラムは、続いて、コンデンサレンズアレイ７４を有し、この実施の形態では、１組の３つのコンデンサレンズ電極を有する。コンデンサレンズ電極７４の下流側には、マルチアパーチャアレイ要素７５と、小ビームモジュレータ又はブランカ要素９とがある。これら要素のさらに下流側には、光学系及びセンサを収容するための十分な介入スペース７９が設けられ、ビーム停止アレイ１０が含まれ、さらに下流側には、投影レンズアセンブリ１２がある。小ビームデフレクタアレイは、図７の（Ａ）並びに（Ｂ）から省かれているが、小ビームデフレクタアレイは小ビーム停止アレイの上方又は下方に位置されることができる。
【００５０】
投影カラムは、かくして、システムは、ビーム及び非ビームのシャフトに部分的に細分される（subdivide）ことによって改良される。図９に示される発生源からターゲットへの投影カラムの簡略化された図は、各サブビームから、（アパーチャアレイ６による）複数のサブビーム７ａ及び（マルチアパーチャアレイ７５による）複数の小ビーム７ｂを形成しているリソグラフィ装置を示しており、これらサブビーム及び小ビームは、非ビームと交互のシャフトで投影カラム内に配置されている。
【００５１】
小ビームブランカ要素９の位置でのビームのシャフト及び非ビームのシャフトへのこのような分割は、光学系、光学センサ、その非ビーム領域の関連する、及びさらに必要な電気回路の効率的な空間的結合を与える。光学系は、自由空間光学系と、光ファイバと、パターンストリーミングシステムから小ビームブランカ要素に光信号を案内することと、特に、ブランカ要素に位置された感光性要素とを有する。
【００５２】
ビームのシャフト及び非ビームのシャフトは、第１のアパーチャアレイ要素６から投影レンズアレイ要素１２まで延びていることができる。この延長は、カラムのスペース及び上流側及び下流側でこれに含まれる要素に関する。全ての場合において、特に、アパーチャアレイ要素６ａ、６ｂ、マルチアパーチャアレイ７５、ブランカアレイ９、ビーム停止アレイ１０で、非ビーム領域には、好ましくは、構造支持部材が設けられており、剛性を、それ故、アパーチャアレイ要素の機能上の品質を高める。図７の（Ｂ）で理解されることができるように、支持部材は、投影カラムの２つの連続するアパーチャアレイ要素に共通することができる。構造部材はまた、構造冷却部材として、例えば、冷却媒体のための冷却ダクトの形態で、機能するように構成されることができる。これに関して、少なくとも、カラムの第１のアパーチャアレイ要素６には、非ビーム領域に冷却ダクト７７が設けられている。
【００５３】
図８Ａ並びに図８Ｂは、メイン真空チャンバの投影カラムの構成要素を簡略化して示す図である。図８Ａは、約２×１０−６ｍｂａｒのメインチャンバ、約４×１０−９ｍｂａｒの中間チャンバ及び約１０−９ｍｂａｒのソースチャンバでのシステム中の好ましい動作真空圧を示している。図８Ｂは、システム中の汚染物質である炭化水素の結果として生じる代表的な分圧の計算を示しており、メインチャンバ中の炭化水素の分圧は、約７×１０−８ｍｂａｒ、中間チャンバでは、約１０−１０ｍｂａｒであり、ソースチャンバでは約１０−１１ｍｂａｒである。
【００５４】
この実施の形態では、発生源３は、分離したソースチャンバ１０２に位置され、また、この実施の形態では、第１のアパーチャアレイ要素（ＡＡ）からマルチアパーチャアレイ（ＭＡＡ）までのコリメータ７２及びアパーチャアレイ要素は、中間チャンバ１０３中に位置されている。代わりの実施の形態はまた、中間チャンバ１０３中に小ビームブランカアレイ要素を含み、これにより、ブランカアレイ要素のかなり小さなアパーチャが、中間チャンバとメインチャンバとの間に開口を形成している。他の実施の形態では、第１のアパーチャアレイ要素（ＡＡ）は、中間チャンバとメインチャンバとの間に開口を形成し、残りのアパーチャアレイ要素は、メインチャンバ中に位置されている。
【００５５】
図１０は、中間真空チャンバを備えた荷電粒子リソグラフィシステムの他の実施の形態を示す図である。図１１は、図１０のリソグラフィシステムの中間真空チャンバ及び構成要素の横断面を示す図である。図１２は、図１１のリソグラフィシステムの構成要素をより詳細に示す図である。リソグラフィシステムは、メイン真空チャンバ１０１に囲まれている。リソグラフィシステムは、真空環境で動作する。真空は、荷電粒子ビームによってイオン化されて発生源に引き付けられうる粒子を取り除くことが望まれ、このような粒子は、解離されてリソグラフィシステムの構成要素に堆積されえ、荷電粒子ビームを分散させうる。約２×１０−６ｍｂａｒの真空が好ましい。真空環境を維持するために、荷電粒子リソグラフィシステムは、メイン真空チャンバ１０１中に位置されている。図１０は、簡略化された図であり、例えば、短ストロークウェーハステージ及び長ストロークウェーハステージ等、メイン真空チャンバ中に通常位置されるリソグラフィシステムの多くの構成要素が図示されていないことに注意する。
【００５６】
荷電粒子源３は、ソース真空チャンバ１０２中に位置され、さらに、ソース真空チャンバ１０２は、メイン真空チャンバ１０１中に位置されている。これにより、ソースチャンバ１０２中の環境が、例えば、１０−１０ｍｂａｒまでの、メインチャンバ１０１よりもかなり高い真空に差圧でポンプ作用されることができる。単一源３が図１０に示されるが、ソースチャンバ１０２は、少なくとも１つの発生源を収容することができる。ソースチャンバ１０２内の高真空は、発生源３の寿命を長くすることができ、荷電粒子ビームと干渉するソースチャンバ中のガスの影響を低減させ、また、いくつかのタイプの発生源が、これらの機能に必要とされることができる。この発生源は、代表的には、電子源である。熱拡散タイプの発生源が使用されてもよい。
【００５７】
ソースチャンバ中の高真空は、ソースチャンバ内の自由分子の循環をほとんどもたらさない。ソースチャンバの自由分子を制限することにより、水蒸気のようなメインチャンバからの汚染物質を制限し、露光されたレジストコートウェーハからのアウトガスである炭化水素が制限されることができ、ソースチャンバ中の構成要素上の電子ビーム誘起堆積（ＥＢＩＤ）を減少させる。
【００５８】
図１０ないし図１２のシステムはまた、メインチャンバ１０１中に位置された中間チャンバ１０３を有する。この実施の形態では、中間チャンバは、コリメートシステム５（例えば、図７の（Ａ）に示されるような単一のコリメータ電極７２であるか、少なくとも１つのコリメータレンズであることができる）と、第１のアパーチャアレイ要素６とを収容している。さらなるアパーチャアレイ要素が、図８Ａに示される実施の形態でのように、中間チャンバ中に含まれることができる。
【００５９】
発生源及び中間チャンバは、チャンバを発生源の上部及び中間チャンバを有する底部に分割している壁を備えた単一の真空チャンバとして構成されることができる。リソグラフィカラムの代表的な寸法は、発生源３から第１のアパーチャアレイ６までの距離１２４に関して３００ｍｍであり、第１のアパーチャアレイからビームスイッチングモジュール１２１の上部までの距離１２５に関して３０ｍｍであり、ビームスイッチングモジュール１２１の上部から投影光学モジュール１２２の底部までの距離１２６に関して６０ｍｍである。
【００６０】
中間チャンバ１０３中の環境は、メインチャンバ及びソースチャンバの真空準位間で、中間圧力に差圧でポンプ作用される。例えば、システムは、約２×１０−６ｍｂａｒのメインチャンバ、約４×１０−９ｍｂａｒの中間チャンバ、及び約１０−９ｍｂａｒのソースチャンバを用いて動作されることができる。ソースチャンバと同様に、この高真空は、中間チャンバ内で循環する自由分子をもたらし、ウェーハ及びアウトガスである炭化水素のようなメインチャンバからの汚染物質を制限し、中間チャンバで構成要素にＥＢＩＤを減少させる。
【００６１】
ソースチャンバ１０２には、中間チャンバ１０３及びメインチャンバ１０１に荷電粒子ビーム４を透過させるように、ソースチャンバ１０２の壁に開口１０５が設けられている。ソースチャンバには、必要であれば、即ち、ソースチャンバ内の圧力レベルが、真空チャンバの圧力レベルよりもかなり低い圧力レベルで維持されることが必要であるならば、開口１０５を閉じるための弁１０６が設けられることができる。例えば、弁１０６は、真空チャンバが開かれたとき、例えば、目的を果すために、閉じられることができる。このような場合には、真空準位は、ソースチャンバ内に維持され、リソグラフィ装置のダウンタイムを改良することができる。ソースチャンバ内の圧力レベルが十分になるまでの待ちの代わりに、真空チャンバのみが、所定の圧力レベルにポンプで下げられる必要があり、レベルは、ソースチャンバに必要とされるよりも高い。弁１０６は、例えば、PhysikinstrumenteモデルＮ−２１４又はＮ−２１５ＮＥＸＬＩＮＥ（登録商標）である圧電アクチュエータを含むことができる駆動ユニット１０６ａによって制御される。
【００６２】
荷電粒子ビーム４を透過させるために、ソースチャンバ１０２の開口１０５は、大きなビームを放出するように比較的大きい必要がある。この開口のサイズは、２６ｍｍ×２６ｍｍのリソグラフィシステムのカラムに必要とされる円形ビームの実質的な一部になり、この大きな開口は、メインチャンバ１０１からソースチャンバ１０２への大きな圧力降下、即ち、１０−９ｍｂａｒのソースチャンバから２×１０−６ｍｂａｒのメインチャンバまでの差圧を維持するには大きすぎる。中間真空チャンバ１０３は、中間の圧力環境を生成し、この大きな差圧が維持されることを可能にする。
【００６３】
中間チャンバは、荷電粒子ビームを入れるように、ソースチャンバ開口１０５に対応する開口１０７と、メインチャンバに荷電粒子小ビームを透過させる、中間チャンバとメインチャンバとの間の開口１０８とを有する。必要ならば、例えば、メイン真空チャンバが目的を果すために開けられるならば、弁１０９は、開口１０９を閉じるために設けられることができる。高い真空準位が、中間チャンバ（及びソースチャンバ）内で維持されることができ、メイン真空チャンバのみが中間チャンバ及びソースチャンバに必要とされるレベルよりも高い所望の圧力レベルにポンプで下げられる必要があるので、ポンプダウン時間を減少させることによってリソグラフィ装置のダウンタイムを改良することができる。弁１０９は、圧電アクチュエータを有することができる駆動ユニット１０９ａによって制御される。
【００６４】
中間チャンバ１０３は、中間チャンバとメインチャンバとの間の開口１０８が第１のアパーチャアレイ要素によって形成されるように構成されることができる。これは、第１のアパーチャアレイ要素６と近接に係合するように、中間チャンバの壁１０３ａの一部分を形成することによって達成されることができる。例えば、図１１並びに図１２で理解されることができるように、窪みが、第１のアパーチャアレイ要素の外縁を収容するように、中間チャンバの壁１０３ａに形成されることができる。このようにして、開口１０８のサイズがかなり減少され、開口の領域は、第１のアパーチャアレイの非常に小さな複数のアパーチャを有する。このかなり減少されたサイズの開口１０８により、かなり大きな差圧が、中間チャンバ１０２とメインチャンバ１０１との間で維持される。
【００６５】
リソグラフィシステムは、好ましくは、維持を容易にするために、モジュラー（モジュール）であるように設計されている。多くのサブシステムが、好ましくは、自蔵式の、着脱可能なモジュールとして構成され、これにより、これは、できるだけ他のサブシステムを妨げないようにしてリソグラフィ装置から取り外されることができる。これは、特に、真空チャンバ中に収容されたリソグラフィ装置にとって効果的であり、装置へのアクセスが制限される。かくして、欠陥のあるサブシステムが、不必要な分離や他のシステムの混乱なく、取り除かれ、素早く交換されることができる。図１０ないし図１２に示される実施の形態では、これらのモジュールのサブシステムは、コンデンサレンズアレイ７４と、マルチアパーチャアレイ７５と、小ビームブランカアレイ９とを含むビームスイッチングモジュール１２１と、ビーム停止アレイ１０と投影レンズアレイ１２とを含む投影光学モジュール１２２とを有することができる。モジュールは、アライメントフレームからその内側及び外側に摺動するように設計されている。各モジュールは、多くの電気信号及び光学信号と、その動作のための電力とを必要とする。真空チャンバの内側のモジュールは、代表的にはチャンバの外側に位置された制御システムからこれら信号を受信する。真空チャンバは、制御系からの信号を真空ハウジングへと伝達するケーブルを入れるための開口又はポートを含み、ケーブルのまわりの真空シールを維持する。各モジュールは、好ましくは、このモジュール専用の少なくとも１つのポートを介して経由された電気、光学、電力ケーブル接続のその集合体を有する。これは、他のモジュールに対するケーブルの混乱なく、特定のモジュールが分離され、取り外され、交換されることを可能にする。
【００６６】
メイン真空チャンバ１０１には、出口と、真空ポンプシステム１１１が設けられている。ソースチャンバ１０２には、それ自身の出口１１２と、ポンプ１１３とが設けられることができ、中間チャンバ１０３にもまた、出口１１４とポンプ１１５とが設けられることができる。これらポンプ１１３、１１５は、メインチャンバの外部に排出するものとして概略的に示されている。これは、リソグラフィシステムに与えられる振動をもたらしうる。チャンバ１０２、１０３中に真空準位が与えられると、ケミカルポンプ又はゲッタポンプが、メインチャンバの外部に排出することなく、これらチャンバ中の分子を捕えるために使用されることができる。クライオゼニックポンプもまた、これらのチャンバのために使用されることができるが、小さなサイズのチャンバによりなくされることができる。
【００６７】
システムの圧力レベルをポンプで下げることは、以下のようにして実行されることができる。まず、メインチャンバ１０１、中間チャンバ１０３及びソースチャンバ１０２が、メインチャンバ１０１のレベルにポンプで下げられる。これは、メイン真空チャンバ１０１のポンプシステム１１１によって完全に、又は最初に達成されることができる。ポンプシステム１１１は、メインチャンバのための専用の真空ポンプの１つを有することができるか、少なくとも１つの真空ポンプがいくつかの分離したリソグラフィシステムのためのいくつかのメイン真空チャンバの間で共有されることができる。各メインチャンバは、小さな真空ポンプを有することができ、大きな真空ポンプを共有している。メイン真空チャンバの真空を実現するために少なくとも１つのポンプを使用する能力は、真空動作の信頼性を改良することができる真空ポンプの冗長度を生じる。ある真空ポンプがうまく動作しなければ、他の真空ポンプがその機能を引き継ぐことができる。
【００６８】
メイン真空チャンバ中の真空は、ターボ真空ポンプによって発生されることができ、クライオポンプシステムもまた使用されることができる。例えば、少なくとも１つのクライオポンプシールド１１７の形態である、水蒸気クライオポンプは、メインチャンバ中の真空を形成するのをアシストするために、メインチャンバ中の水蒸気を捕えるために、メイン真空チャンバ１０１中に含まれることができる。これは、適切な真空を発生させるのに必要とされる真空ポンプのサイズを減少させ、ポンプのダウンタイムを減少させ、可動部品を使用しないので、他のタイプの低温（＜４Ｋ）システムによって代表的に生じる振動を取り入れない。好ましくは、（１つ又は複数の）真空ポンプが、まず、クライオポンプシステムの駆動に従って駆動される。クライオポンプシステムに先立って真空ポンプシステムを駆動させることにより、より効率的な真空ポンプ手順を導くことができ、さらに効率を高めるために、（１つ又は複数の）真空ポンプが、所定の期間の後、例えば、所定の閾値より下の圧力値を得るのに必要とされる時間の後、メイン真空チャンバから独立されることができる。（１つ又は複数の）真空ポンプの独立の後、クライオポンプシステムは、真空の完全な発生のために動作し続けることができる。
【００６９】
そして、中間チャンバ及びソースチャンバが、さらに、好ましくは、当業者にとって周知のケミカルゲッタによって、所望の低い圧力にポンプで下げられる。回生式の、化学的な、ゲッタのようないわゆるパッシブポンプを使用することによって、中間チャンバ及びソースチャンバ内の圧力レベルが、真空ターボポンプを必要とすることなくメインチャンバ中の圧力レベルよりも低いレベルにもたらされることができる。真空ターボポンプがこの目的のために使用される場合のように、ゲッタの使用は、音響振動と機械振動との少なくとも一方を受ける真空チャンバの内側又は中間の外側の近接を避ける。
【００７０】
メインチャンバは、最初に、チャンバの内側の空気をポンプで出すことによって、ポンプで下げられる。このポンプ作用は、クライオポンプシールドを使用して、又は同様の方法でチャンバ中に残っている分子をできるだけ多く捕えることによって続けられる。これは、メインチャンバ中を循環している分子を捕え、これらの分子が中間チャンバ及びソースチャンバに入るのを防ぐ。メインチャンバと中間チャンバとの間に開口を形成するためにアパーチャアレイの１つのアパーチャを使用することによって、これにより、開口のサイズを減少させ、中間チャンバに入ってくるメインチャンバ中の（比較的多くの）分子の機会もまた減少される。同様にして、ソースチャンバと中間チャンバとの間の開口が、ソースチャンバに入る分子の量がさらに減少される機会を制限する。メインチャンバと中間チャンバとを分離するためのアパーチャアレイの使用は、これらチャンバ間に高い差圧を与え、中間チャンバにメインチャンバから動く、ソースチャンバに向かう汚染物質を減少させる。
【００７１】
メインチャンバは、中間チャンバ及びソースチャンバよりもかなり大きく、アウトガスである炭化水素、水及び他の汚染物質分子の発生源である多くの構成要素を含む。炭化水素のアウトガスの最も強い発生源は、リソグラフィシステムによって露光されるレジストコートウェーハである。これら炭化水素は、荷電粒子と相互作用し、ＥＢＩＤ（電子ビーム誘起堆積）の堆積物を形成する。汚染物質の支配的な成長は、代表的には、アパーチャ上に、ＥＢＩＤプロセスによって成長される汚染物質である。電極の電流密度は、アパーチャの電流密度よりもかなり低い。
【００７２】
中間チャンバは、特に、アパーチャの縁で、汚染物質及びＥＢＩＤ成長によるアパーチャの品質低下を制限することにより、アシストする。汚染物質の問題、即ち、アパーチャの直径を減少させるアパーチャでのＥＢＩＤ成長が、（アウトガスの炭化水素の発生源に近い）ビーム停止で、アパーチャアレイよりも厳しいが、炭化水素の分圧及びＥＢＩＤ成長の影響もまた、ウェーハを形成するように位置されたアパーチャアレイで顕著であり、アパーチャのクリーニングを必要としうる。アパーチャアレイ要素の１つのアパーチャによって形成される、中間チャンバ１０３とメインチャンバ１０１との間に開口１０８を有することによって、大きな圧力差が、発生源と中間チャンバとメインチャンバとの間で維持されることができる。さらに、中間チャンバの炭化水素の分圧が、図８Ｂに示されるように、ソースチャンバでさらに低いレベルに、非常に低いレベルにかなり減少される。この低い炭化水素の分圧は、アパーチャアレイ及びこれらのチャンバに位置された他の構成要素にＥＢＩＤの成長をかなり減少させる。
【００７３】
本発明の概念は、２つの態様を１つのデザインに組み合わせることであり、これにより、２つの態様の各々は、最小特性（specification）、即ち、最大圧力となる。これら２つの態様は、特に、これらのチャンバ中の炭化水素の分圧を減少させて、ＥＢＩＤの成長を減少させることによって、ソースチャンバとメインチャンバとの間に必要とされる圧力差を維持し、中間チャンバ及びソースチャンバ中への汚染物質の侵入を減少させる。中間チャンバの使用によって、炭化水素のような汚染物質による中間チャンバ及びソースチャンバ中の汚染物質の成分は、予備計算によれば１００のファクタで下がることが予期される。
【００７４】
図１３は、ビーム領域８１（アパーチャ領域としても参照される）と非ビーム領域８２（非アパーチャ領域としても参照される）とを示す、小ビームブランカ要素９の上面図である。好ましくは、ビーム領域及び非ビーム領域は、ビーム領域８１のその幅の半分の非ビーム領域８２により構成された、矩形のシャフトの横断面として構成され、代表的には、ビーム領域８１の幅が４ｍｍ及び非ビーム領域の幅が２ｍｍである。このような設定は、非ビーム領域を備えたシステムに包含されるか、シャフトが背中合わせに接して（back-to-back）が包含される。
【００７５】
図１４並びに図１５は、湾曲した上面を備えたモノリシックプレート９０を有する第１のアパーチャアレイ要素６の一実施の形態を示す図である。アパーチャアレイ要素６のこの実施の形態は、ここに説明されるリソグラフィシステムの実施の形態のいくつかで、ここに説明される他のアレイ要素と共に使用されることができる。アパーチャアレイ要素６は、一体ユニットとして形成されたコリメータアパーチャアレイ６ａ及び電流制限アパーチャアレイ６ｂを有することができ、アライメントされた交互のビーム領域及び非ビーム領域を有することができ、シャフトを形成していることがここに説明される。
【００７６】
アパーチャアレイの上面は、高くなったドーム形状部分９１を形成するように、単純な凸形状で上向きに（荷電粒子源の方向に）湾曲している。この湾曲の中心は、例えば５０ｍｍの周囲に関して、湾曲した部分の縁よりも約３ｍｍ高いことができる。アパーチャ領域８４は、荷電粒子ビームを受けるように構成された領域であり、各アパーチャ領域８４は、貫通孔の形態である複数のアパーチャを有する。この実施の形態では、アパーチャ領域８４は、図１１に示されるブランカアレイ９のような他の要素の矩形のビーム領域に適合するように、矩形である（５つの矩形領域が示されているが、異なる数が使用されてもよい）。非アパーチャ領域８５は、アパーチャ無しの領域であり、アパーチャ領域８４との間に、アパーチャ領域８４と交互に、矩形領域を形成している。アパーチャアレイのプレート９０は、プレートの内部に形成された冷却チャネル７７ａを有し、冷却媒体がこれら冷却チャネルを通って流れることができる。これら冷却チャネルは、非アパーチャ領域８５を通って延び、各非アパーチャ領域の長さに沿って延びている。
【００７７】
本発明が、上述の所定の実施の形態を参照することにより説明されてきた。これらの実施の形態には、本発明の意図並びに範囲を逸脱することなく、当業者にとって明らかなさまざまな変更並びに変形がなされることができる。従って、特定の実施の形態が説明されてきたが、これらは単なる例であり、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲により規定される。
出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を以下に付記する。
［１］ターゲットの表面上にパターンを転写する荷電粒子リソグラフィシステムであって、メイン真空チャンバと、前記メイン真空チャンバ中に位置された、ソースチャンバ及び中間チャンバと、前記ソースチャンバ中に位置され、荷電粒子ビームを発生させるビームジェネレータと、前記中間チャンバ中に位置され、前記ビームから複数の荷電粒子小ビームを発生させる第１のアパーチャアレイ要素とを具備し、このシステムは、前記メイン真空チャンバ中の第１の圧力と、前記中間チャンバ中の第２の圧力と、前記ソースチャンバ中の第３の圧力とを維持するように構成され、前記第１の圧力は、周囲圧力よりも低く、前記第２の圧力は、前記第１の圧力よりも低く、前記第３の圧力は、前記第２の圧力よりも低い荷電粒子リソグラフィシステム。
［２］前記中間チャンバは、前記ソースチャンバから前記中間チャンバに前記荷電粒子ビームを透過させる第１の開口と、前記中間チャンバから出た前記荷電粒子小ビームを前記メイン真空チャンバに透過させる第２の開口とを有し、前記第１のアパーチャアレイ要素のアパーチャは、前記第２の開口を形成している［１］のシステム。
［３］前記中間チャンバの前記第２の開口を閉じる弁をさらに具備する［２］のシステム。
［４］前記ソースチャンバは、出口と、前記ソースチャンバ中に前記第３の圧力を生成するポンプシステムとを有する［１］ないし［３］のいずれか１のシステム。
［５］前記ソースチャンバ及び前記中間チャンバの各々は、出口と、前記中間チャンバ中に前記第２の圧力を、及び前記ソースチャンバ中に前記第３の圧力を生成するポンプシステムとを有する［１］ないし［４］のいずれか１のシステム。
［６］前記中間チャンバ中に位置され、前記荷電粒子ビームが前記第１のアパーチャアレイに到達する前に、前記荷電粒子ビームをコリメートするように構成されたコリメートシステムをさらに具備する［１］ないし［５］のいずれか１のシステム。
［７］前記第１のアパーチャアレイ要素は、複数のグループで配置された複数のアパーチャを有し、前記アパーチャは、前記小ビームを前記アパーチャアレイ要素を通過させ、前記アパーチャのグループは、複数のビーム領域を形成し、これらビーム領域は、これらビーム領域間に形成された複数の非ビーム領域とは異なりこれら非ビーム領域から分離され、前記非ビーム領域は、前記小ビームを通過させるアパーチャを含まない［１］ないし［６］のいずれか１のシステム。
［８］前記第１のアパーチャアレイ要素には、前記第１のアパーチャアレイ要素を冷却する冷却媒体を透過させるように構成された冷却チャネルが設けられ、前記冷却チャネルは、前記第１のアパーチャアレイ要素の前記非ビーム領域に設けられている［７］のシステム。
［９］前記第１のアパーチャアレイ要素は、所定の厚さ及び幅を備えたプレートを有し、前記アパーチャは、前記プレートの前記非ビーム領域に前記プレートの厚さにわたって形成され、前記冷却チャネルは、前記プレートの前記非ビーム領域の内部に形成され、前記プレートの幅の方向に延びている［８］のシステム。
［１０］前記第１のアパーチャアレイ要素は、一体的な電流制限アパーチャアレイを有し、前記第１のアパーチャアレイ要素の前記アパーチャは、前記ビームジェネレータに面している前記第１のアパーチャアレイ要素の上面の下方に凹んだ最狭小部分を有する［１］ないし［９］のいずれか１のシステム。
［１１］前記第１のアパーチャアレイ要素を含む複数のアパーチャアレイ要素と、ブランカアレイと、ビーム停止アレイと、投影レンズアレイとをさらに具備し、各々が、複数のグループで配置された複数のアパーチャを有し、前記複数のアパーチャは、前記小ビームを前記アパーチャアレイ要素を通過させ、各アパーチャアレイ要素のアパーチャの前記グループは、複数のビーム領域を形成し、これらビーム領域は、これらビーム領域間に形成された複数の非ビーム領域とは異なりこれら非ビーム領域から分離され、前記非ビーム領域は、前記小ビームを通過させるアパーチャを含まず、前記アパーチャアレイ要素の前記ビーム領域は、ビームのシャフトを形成するようにアライメントされ、各々が、複数の小ビームを有し、前記アパーチャアレイ要素の前記非ビーム領域は、その中に小ビームを有さない非ビームのシャフトを形成するようにアライメントされている［１］ないし［１０］のいずれか１のシステム。
［１２］前記第１のアパーチャアレイ要素には、前記ビームジェネレータに面している湾曲した上面が設けられている［１］ないし［１１］のいずれか１のシステム。
［１３］前記第１のアパーチャアレイ要素は、アパーチャ無し領域及びアパーチャ領域に交互に細分され、各アパーチャ領域は、複数のアパーチャを有し、前記湾曲した上面は、複数の前記アパーチャ無し領域及び前記アパーチャ領域を囲んでいる［１２］のシステム。
［１４］前記第１のアパーチャアレイ要素の前記湾曲した上面は、前記ビームジェネレータに向かって前記上面の上方に突出している高くなったドーム形状領域を形成している［１２］又は［１３］のシステム。
［１５］前記第１のアパーチャアレイ要素の前記湾曲した上面は、前記ビームジェネレータに面している前記上面の領域にドーム形状の窪みを形成している［１２］又は［１３］のシステム。
［１６］このシステムは、光軸を有し、前記湾曲した上面は、前記光軸を中心とした余弦関数に従う形状である［１２］ないし［１５］のいずれか１のシステム。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７８】
【特許文献１】米国特許第６，８９７，４５８号
【特許文献２】米国特許第６，９５８，８０４号
【特許文献３】米国特許第７，０８４，４１４号
【特許文献４】米国特許第７，１２９，５０２号
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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