(57)【要約】【課題】マルチプルビームを備えた荷電粒子光学システムを提供する。【解決手段】本発明はマルチプルビーム荷電粒子光学システムに関し、それは、複数の荷電粒子小ビームを生成するための荷電粒子源と、前記荷電粒子源からの前記荷電粒子小ビームをターゲットに向けて方向付けるための荷電粒子光学素子を備え、各荷電粒子小ビームは小ビーム中心線を規定し、前記荷電粒子光学素子は一つ以上の静電レンズアレイを備え、おのおのは、複数の静電小レンズを生成するための二つ以上のアレイ電極を備え、各小レンズは、対応する荷電粒子小ビームを集中させるように構成され、各小レンズは小レンズ光学軸を規定し、前記一つ以上の静電レンズアレイの少なくとも一つは一つ以上の軸外静電小レンズを備え、前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線は、その小レンズ光学軸から距離を置いて前記軸外静電小レンズを通過する。
2013505575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の荷電粒子小ビームを生成するための荷電粒子源と、
前記荷電粒子源からの前記荷電粒子小ビームをターゲットに向けて方向付けるための荷電粒子光学素子を備え、各荷電粒子小ビームは小ビーム中心線を規定し、
前記荷電粒子光学素子は一つ以上の静電レンズアレイを備え、おのおのは、複数の静電小レンズを生成するための二つ以上のアレイ電極を備え、各小レンズは、対応する荷電粒子小ビームを集中させるように構成され、各小レンズは小レンズ光学軸を規定する、マルチプルビーム荷電粒子光学システムにおいて、
前記一つ以上の静電レンズアレイの少なくとも一つは一つ以上の軸外静電小レンズを備え、それは、前記荷電粒子小ビームが前記小レンズの中心を実質的に外れて前記軸外小レンズに入るように構成され、
前記前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線は、前記小ビームの偏向が前記軸外小レンズによって達成されるように、その小レンズ光学軸から距離を置いて前記軸外静電小レンズを通過することを特徴とする、マルチプルビーム荷電粒子光学システム。
【請求項２】
前記一つ以上の静電レンズアレイの少なくとも一つは、第一および第二のレンズ孔アレイがそれぞれ設けられた第一および第二のアレイ電極を備えているスタックを備え、前記第一および第二のレンズ孔アレイのレンズ孔は互いに整列され、
前記一つ以上の静電レンズアレイの少なくとも一つは一つ以上の軸外静電小レンズを備え、各軸外小レンズは、前記第一のレンズ孔アレイの第一のレンズ孔と前記第二のレンズ孔アレイの反対側の第二のレンズ孔を備え、
前記前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線は、前記軸外静電小レンズの中心から距離を置いて前記軸外静電小レンズを通過する、請求項１または請求項１の前段部に記載のマルチプルビーム荷電粒子光学システム。
【請求項３】
各一つまたは前記一つ以上の軸外静電小レンズのサブセットは、各対応する荷電粒子小ビームの個々の補正、または所望の偏向または位置を提供するように個々に調整および／または構成されている、請求項１または２に記載のマルチプルビーム荷電粒子光学システム。
【請求項４】
前記荷電粒子光学素子は中心軸を備え、前記一つ以上の静電レンズアレイの前記少なくとも一つの前記複数の小レンズは、前記中心軸のまわりに実質的に対称的に配置されている、請求項１、２または３に記載のマルチプルビーム荷電粒子光学システム。
【請求項５】
各軸外静電小レンズの前記光学軸と前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線の間の距離は、前記軸外静電小レンズと前記中心軸の間の径方向距離の関数である、請求項４に記載のマルチプルビーム荷電粒子光学システム。
【請求項６】
各軸外静電小レンズの前記光学軸と前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線の間の距離は、前記軸外静電小レンズと前記中心軸の間の径方向距離に比例する、請求項５に記載のマルチプルビーム荷電粒子光学システム。
【請求項７】
各軸外静電小レンズの前記光学軸と前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線の間の距離は、前記軸外静電小レンズと前記中心軸の間の径方向距離の三乗に比例する、請求項５に記載のマルチプルビーム荷電粒子光学システム。
【請求項８】
各軸外静電小レンズは、前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線に対して実質的に同一方向にシフトされている、請求項３〜７のいずれか一つに記載のマルチプルビーム荷電粒子光学システム。
【請求項９】
各軸外静電小レンズは、前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線に対して前記中心軸に対する実質的径方向にシフトされている、請求項４〜７のいずれか一つに記載のマルチプルビーム荷電粒子光学システム。
【請求項１０】
各軸外静電小レンズは、前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線に対して前記中心軸に対する実質的接線方向にシフトされている、請求項４〜７のいずれか一つに記載のマルチプルビーム荷電粒子光学システム。
【請求項１１】
前記一つ以上の静電レンズアレイの前記少なくとも一つのある一つの象限の各軸外静電小レンズは、前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線に対して実質的に同一方向にシフトされている、請求項３〜７のいずれか一つに記載のマルチプルビーム荷電粒子光学システム。
【請求項１２】
各軸外静電小レンズは実質的に同一方向にシフトされ、各軸外静電小レンズの前記光学軸と前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線の間の距離は実質的に一定である、請求項１、２または３に記載のマルチプルビーム荷電粒子光学システム。
【請求項１３】
ある一つの軸外静電小レンズは、前記荷電粒子光学素子のある一つの軸上静電小レンズの中に埋め込まれ、またはその前または後ろにセットされている、前の請求項のいずれか一つに記載のマルチプルビーム荷電粒子光学システム。
【請求項１４】
前記スタックは、第三のレンズ孔アレイが設けられた第三のアレイ電極を備え、前記第一、第二および第三のレンズ孔アレイのレンズ孔は互いに整列され、
前記静電レンズの小レンズ軸は前記第一および第二のレンズ孔の中心を通り、
各軸外小レンズは、前記第三のレンズ孔アレイのある一つの第三のレンズ孔を備え、前記第三のレンズ孔の中心は、前記小レンズ軸から距離を置いて配置されている、請求項２に記載のマルチプルビーム荷電粒子光学システム。
【請求項１５】
前記第二のアレイ電極は、前記第一および第三のアレイ電極の間に配置されている、請求項１４に記載のマルチプルビーム荷電粒子光学システム。
【請求項１６】
前記第三のアレイ電極は、前記第一および第二のアレイ電極の間に配置されている、請求項１４に記載のマルチプルビーム荷電粒子光学システム。
【請求項１７】
前記荷電粒子光学素子は中心軸を備え、前記一つ以上の静電レンズアレイの前記少なくとも一つの前記複数の小レンズは、前記中心軸のまわりに実質的に対称的に配置されている、請求項１４、１５または１６に記載のマルチプルビーム荷電粒子光学システム。
【請求項１８】
前記第三のレンズ孔の中心と前記小レンズ軸の間の距離は、前記軸外静電小レンズと前記中心軸の間の径方向距離の関数である、請求項１７に記載のマルチプルビーム荷電粒子光学システム。
【請求項１９】
前記第三のレンズ孔の中心と前記小レンズ軸の間の距離は、前記軸外静電小レンズと前記中心軸の間の径方向距離に比例する、請求項１７に記載のマルチプルビーム荷電粒子光学システム。
【請求項２０】
前記第三のレンズ孔の中心と前記小レンズ軸の間の距離は、前記軸外静電小レンズと前記中心軸の間の径方向距離の三乗に比例する、請求項１７に記載のマルチプルビーム荷電粒子光学システム。
【請求項２１】
各軸外静電小レンズの前記第三のレンズ孔は、前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線に対して実質的に同一方向にシフトされている、請求項１４〜２０のいずれか一つに記載のマルチプルビーム荷電粒子光学システム。
【請求項２２】
各軸外静電小レンズの前記第三のレンズ孔は、前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線に対して前記中心軸に対する実質的径方向にシフトされている、請求項１７〜２０のいずれか一つに記載のマルチプルビーム荷電粒子光学システム。
【請求項２３】
各軸外静電小レンズの前記第三のレンズ孔は、前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線に対して前記中心軸に対する実質的接線方向にシフトされている請求項１７〜２０のいずれか一つに記載のマルチプルビーム荷電粒子光学システム。
【請求項２４】
前記一つ以上の静電レンズアレイの前記少なくとも一つのある一つの象限の各軸外静電小レンズの前記第三のレンズ孔は、前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線に対して実質的に同一方向にシフトされている、請求項１４〜２０のいずれか一つに記載のマルチプルビーム荷電粒子光学システム。
【請求項２５】
各軸外静電小レンズの前記第三のレンズ孔は実質的に同一方向にシフトされ、前記第三のレンズ孔の中心と前記小レンズ軸の間の距離は実質的に一定である、請求項１４に記載のマルチプルビーム荷電粒子光学システム。
【請求項２６】
前記スタックは、第四および第五レンズ孔アレイがそれぞれ設けられた第四および第五アレイ電極を備え、
前記第一、第二、第三、第四および第五レンズ孔アレイのレンズ孔は互いに整列され、
前記静電レンズの前記小レンズ軸は、前記整列された第一、第二、第四および第五レンズ孔の中心を通り、
前記第三のレンズ孔アレイは、一方の側の前記第一および第二のレンズ孔アレイと他方の側の前記第四および第五レンズ孔アレイの間に配置されている、請求項１４〜２５のいずれか一つに記載のマルチプルビーム荷電粒子光学システム。
【請求項２７】
前記静電レンズアレイは、実質的平行レンズ軸のアレイを備えている、前の請求項１４〜２６のいずれか一つに記載のマルチプルビーム荷電粒子光学システム。
【請求項２８】
前記第三のレンズ孔アレイは、前記第一および／または第二のレンズ孔アレイに対して中心軸のまわりに回転される、前の請求項１７〜２０のいずれか一つに記載のマルチプルビーム荷電粒子光学システム。
【請求項２９】
前の請求項のいずれか一つに記載のマルチプルビーム荷電粒子光学システムであって、
前記ターゲットの実際の位置と所望の位置の間の逸脱を正確に決定するためのセンサーと、
決定された逸脱に基づいて前記軸外小レンズまたは前記第三のアレイ電極の電位を調整するためのコントローラーをさらに備えている、システム。
【請求項３０】
前の請求項のいずれか一つに記載のマルチプルビーム荷電粒子光学システムを備えているマスクレス荷電粒子ビームリソグラフィアッセンブリー。
【請求項３１】
請求項１〜２８のいずれか一つに記載のマルチプルビーム荷電粒子光学システムでの使用のための、一つ以上の軸外静電小レンズを備えている静電レンズアレイ。
【請求項３２】
複数の荷電粒子小ビームを生成するための、また前記荷電粒子源からの前記荷電粒子小ビームをターゲットに向けて方向付けるための、請求項１〜２９のいずれか一つに記載のマルチプルビーム荷電粒子光学システムの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマルチプルビーム荷電粒子光学システムに関し、それは、
複数の荷電粒子小ビームを生成するための荷電粒子源と、
前記荷電粒子源からの前記荷電粒子小ビームをターゲットに向けて方向付けるための荷電粒子光学素子を備え、前記荷電粒子光学素子は一つ以上の静電レンズアレイを備え、おのおのは、複数の静電小レンズを生成するための二つ以上のアレイ電極を備え、各小レンズは、対応する荷電粒子小ビームを集中させるように構成されている。
【０００２】
そのようなシステムは、たとえば、ターゲット上に画像またはパターンを書き込むために前記ターゲット上に一つ以上の荷電粒子小ビームを投影するためのマスクレス荷電粒子ビームリソグラフィアッセンブリーに用いられる。
【背景技術】
【０００３】
ＷＯ ２００７／０１３８０２に開示されたそのようなシステムの一つの例は、荷電粒子抽出手段と、前記抽出された荷電粒子の発散ビームから複数の平行小ビームを作り出すための手段と、電極を備えた複数の静電レンズ構造体を有する荷電粒子源を備えた真空中で動作する荷電粒子カラムを備えている。前記静電レンズ構造体は、中でも、前記小ビームを集中させる目的に役立つ。この中で遮断することは、変調器アレイによってそのように一般に集中される荷電粒子ビームを一つまたは多数を変更することによって実現される。この変調器アレイは単に一つ以上の粒子小ビームを偏向し、その偏向された小ビームは、前記粒子ビームまたは小ビームの多数がウェーハなどの前記ターゲットに達するのを防止する停止アレイによって止められる。前記ターゲット上のコンピューターベース影像パターンの投影の最終部分を実現するため、非遮断小ビームが、そのような静電レンズの最終セットにおいて、前記ターゲットの前記画像化プロセスの一部としていわゆる書き込み方向に偏向される。
【０００４】
一方では、そのようなシステムの前記荷電粒子光学素子は、発散ビームまたは小ビームの集まりを集中させるいわゆるマクロレンズを備えている。
【０００５】
他方では、前記荷電粒子光学素子は一つ以上の静電レンズアレイを備え、おのおのは、複数の静電小レンズを備え、各小レンズは、対応する荷電粒子小ビームを集中させるように構成されている。小レンズは文字通りに小さいレンズである。それを小さいレンズを区別する事実は、それが小レンズアレイの一部であるということである。小レンズアレイは、同一平面中の小レンズのセットから成る。そのような小レンズアレイの各小レンズは通常は同一焦点距離を有している。
【０００６】
さらに、前記荷電粒子光学素子は、一つ以上のビーム制限開口および／または開口アレイを備えていてもよい。
【０００７】
成功の露光に向けた複雑化は、前記ターゲット上の所望の位置に向けて前記小ビームを進めるために、前記荷電粒子光学素子のすべてのコンポーネントが非常に正確に位置決めされることを必要とするという事実にある。高分解能露光を得るためのさらなる複雑化は、荷電粒子レンズ、磁気および／または静電レンズが収差、特に球面収差に苦しむという事実にある。そのような収差を少なくとも部分的に補正するための既知のレンズ構造またはレンズシステム系は高度に複雑である。この点で、レンズ収差を補正することおよび／または小ビームの位置の逸脱を補正することができることが高度に所望される。
【０００８】
投影中に、既知のシステムのコンセプトによると、ターゲットは、可動支持体によって、前記荷電粒子カラムの投影エリアに進められ、前記支持体は、前記小ビームの前記最終投影偏向の方向以外の方向に、それらに対して共通に横に移動する。この処理では、非常に高度な精度が最も重要であり、複雑および高価な動作および位置決定手段を伴う。荷電粒子ビームの焦点深度の限界、書き込まれるパターンの小さい寸法およびターゲット自体の厚さ変動のため、ターゲットの相対的な位置決めが、その成功の露光のための重大であり、広範囲の動作にわたって高度に正確におこなわれなければならない。
【０００９】
成功の露光に向けたさらなる複雑化は、既知の荷電粒子システムは書き込み方向の偏向およびターゲットホルダーの移動を使用してターゲットのＸＹ平面中の誤差を補償する手段を有しているが、ターゲットホルダーの前記偏向および移動を使用して回転誤差を補正することはできないという事実にある。前記回転誤差は、投影システムおよびターゲットのＺ軸のまわりのミスアライメントから、実際、Ｘ方向とＹ方向のステージのガイダンスの不十分な精度から発生し、最終的に位置誤差をもたらし、この影響は、投影が回転の軸から離れておこなわれるほど増大し、それにより、ターゲット位置決めシステムのための回転誤差に関する精度要求をさらに高める。前記回転精度要求は、一般に、ターゲットの平面中に精度要求と比較して一桁高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】ＷＯ ２００７／０１３８０２
【特許文献２】ＥＰ １ ４３２ ００８
【特許文献３】ＷＯ ２００８／０１３４４２ Ａ１
【発明の概要】
【００１１】
上に説明されたリソグラフィシステムを改善すること、特に言及した不利益の一部の影響の少なくとも一部を軽減することが本発明の一つの目的である。
【００１２】
さらに、小ビームの位置の小さい逸脱を少なくも部分的に補正するおよび／またはレンズ収差を補正する手段を備えた荷電粒子光学素子を提供することが本発明の一つの目的である。
【００１３】
さらに、ビームおよび／または小ビームの逸脱および／または収差を補正するさまざまな可能性を有している汎用システムを提供することが本発明の一つの目的である。
【００１４】
一つのさらなる目的は、これらの可能性の一部を組み合わせることができるシステムを設計することである。
【００１５】
前記可動支持体の精度要求を低減することが本発明のさらなる一つの目的である。
【００１６】
第一の側面によれば、本発明は荷電粒子光学システムを提供し、それは、
複数の荷電粒子小ビームを生成するための荷電粒子源と、
前記荷電粒子源からの前記荷電粒子小ビームをターゲットに向けて方向付けるための荷電粒子光学素子を備え、各荷電粒子小ビームは小ビーム中心線を規定し、
前記荷電粒子光学素子一つ以上の静電レンズアレイを備え、おのおのは、複数の静電小レンズを生成するための二つ以上のアレイ電極を備え、各小レンズは、対応する荷電粒子小ビームを集中させるように構成され、各小レンズは小レンズ光学軸を規定し、
前記一つ以上の静電レンズアレイの少なくとも一つは一つ以上の軸外静電小レンズを備え、前記前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線は、その小レンズ光学軸から距離を置いて前記軸外静電小レンズを通過する。
【００１７】
通常、荷電粒子光学素子では、静電レンズは、荷電粒子ビームが前記静電レンズの中心を通って移動するように配置されている。そのようなレンズはさらにまた「軸上静電レンズ」と表示される。前記静電レンズの前記中心からの前記荷電粒子ビームのいかなる逸脱も回避される。それは、これが不所望な収差をもたらすからである。そのようなシステムの例がＥＰ １ ４３２ ００８に開示されている。この文献では、一般にレンズシステムによってもたらされる収差は、ビームが光学軸上でレンズを通って進むと、最小化されることができることが確認される。ＥＰ １ ４３２ ００８に開示された例では、電子ビームは、常に実質的に軸上で磁気および／または電気レンズコンポーネントを通って進む。プレレンズ偏向システムの第一の電極群によって電子ビームが光学軸から遠ざけて偏向される例においてさえ、このシステムは、光学軸に向けてビームを再方向付けする第二の電極群を備えている。二つの偏向電極群は、電子ビームが常に軸上でレンズを通って進む手法で相互動作する。
【００１８】
また、ＷＯ ２００８／０１３４４２ Ａ１には、結果の収差に対してレンズを最適化するために小ビームが光学軸に沿って対称的であるレンズアレイシステムが開示されている。ある実施形態では、前記レンズは、前記レンズ中の前記流れ制限開口によってもたらされる仮想開口が前記レンズの前記光学軸に沿って対称的である、前記構造体のレンズに対して整列された、流れ制限開口と組み合わされる。
【００１９】
しかしながら、本発明は、この先入観を捨てて、そのような認められた悪条件が新規かつ有用な適用の範囲に変えられ得ることを説明する。本発明による荷電粒子光学システムは、一つ以上の、好ましくは複数の小レンズを有している静電レンズアレイを備え、それらは、荷電粒子小ビームが前記小レンズの中心を実質的に外れて前記小レンズに入り好ましくは通過するように構成されており、それらの小レンズは「軸外小レンズ」と表示される。前記静電レンズアレイが正のレンズであるように作動されるとき、各小レンズは前記荷電粒子小ビームを集中させ、また、前記軸外小レンズは、さらに、前記軸外小レンズの前記光学軸に向けて前記荷電粒子小ビームをシフトさせる。前記静電レンズアレイが負レンズであるように作動されるとき、静電レンズは通常は正のレンズであるので、それはより複雑なレンズ構造を必要とし、各小レンズは荷電粒子ビームを非集中させ、また、前記軸外小レンズは、さらに、前記軸外小レンズの前記光学軸から遠ざけて前記荷電粒子小ビームをシフトさせる。
【００２０】
本発明の荷電粒子光学システムは一つ以上の軸外小レンズを備え、その小レンズは、入って来る荷電粒子小ビームの小ビーム中心線がその小レンズ光学軸から少なくとも距離を置いて軸外小レンズに少なくとも入るように前記光学システム中に位置決めされている。前記軸外小レンズが作動されたとき、したがって、静電レンズアレイの電極間の非ゼロ電位または電圧差が確立されたとき、通過する小ビームは、一方では集中または非集中され、他方では偏向される。前記偏向は、前記通過する小ビームの軌道にシフトを提供する。前記シフトの大きさは、前記軸外静電小レンズの焦点距離に依存し、前記静電レンズアレイの電極間の電位または電圧差を調整することによって設定されることができる。したがって、前記静電レンズアレイの電位すなわち前記静電レンズアレイの電極間の電位差を調整することによって、たとえば、前記小ビームのまたは前記ターゲットの位置の小さい逸脱を少なくとも部分的に補正するために、ある軸外小レンズを通過する前記荷電粒子小ビームのシフトの量が調整されることができる。
【００２１】
前記シフトの大きさはまた、前記小ビームが前記軸外小レンズを通過する位置と前記小レンズ光学軸の間の距離に依存する。この距離は、前記荷電粒子光学システムの設計の際に選択されることができる。前記距離が大きいほど、（焦点距離が一定に維持されるとき）前記シフトは大きい。
【００２２】
前記荷電粒子光学システムのための前記静電レンズアレイを注意深く設計することによって、前記システムは、たとえば、他のレンズ、特にマクロレンズによってもたらされる収差を少なくとも部分的に補正する手段が設けられることができる。本発明による静電レンズアレイのさらなる利点は、前記荷電粒子光学カラム中に固定的に配置されたレンズアレイを使用して個々の小ビームの軌道を操作するための手段を提供することである。
【００２３】
ある実施形態では、前記一つ以上の静電レンズアレイの少なくとも一つは、第一および第二のレンズ孔アレイがそれぞれ設けられた第一および第二のアレイ電極を備えているスタックを備え、前記第一および第二のレンズ孔アレイのレンズ孔は互いに整列され、前記一つ以上の静電レンズアレイの少なくとも一つは一つ以上の軸外静電小レンズを備え、各軸外小レンズは、前記第一のレンズ孔アレイの第一のレンズ孔と前記第二のレンズ孔アレイの反対側の第二のレンズ孔を備え、前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線は、前記軸外静電小レンズの中心から距離を置いて前記軸外静電小レンズを通過する。好ましくは、前記小ビーム中心線は、前記第一および第二のレンズ孔の少なくとも一つから距離を置いて前記軸外静電小レンズを通過している。
【００２４】
ある実施形態では、前記一つ以上の軸外静電小レンズの各一つまたはサブセットは、各対応する荷電粒子小ビームの個々の補正、または所望の偏向または位置を提供するように個々に調整および／または構成されている。これは、所望の位置からの前記荷電粒子小ビームのいかなる逸脱も実質的に調整または補正するように設計されることのできる非常に融通のきく静電レンズアレイを提供する。一方では、これはターゲット上の所望の位置であってよく、前記ターゲットはシリコンウェーハの表面であってよい。他方では、これはまた、荷電粒子光学素子の他のレンズまたは静電レンズアレイのビーム制限開口、ビームストップまたはレンズ面上の所望の位置であってよい。したがって、本発明は、球面収差や非点収差などの収差を補正するための、縁現象を補正するための、またそれに類するための、一般には荷電粒子光学素子の、特にはマルチプルビーム荷電粒子システムのシステム特性を最適化するためのシンプルな解決策を提供する。
【００２５】
ある実施形態では、前記荷電粒子光学素子は中心軸を備え、前記一つ以上の静電レンズアレイの前記少なくとも一つの前記複数の小レンズは、前記中心軸のまわりに実質的に対称的に配置されている。
【００２６】
ある実施形態では、各軸外静電小レンズの前記光学軸と前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線の間の距離は、前記軸外静電小レンズと前記中心軸の間の径方向距離の関数である。
【００２７】
第一の実施形態では、各軸外静電小レンズの前記光学軸と前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線の間の距離は、前記軸外静電小レンズと前記中心軸の間の径方向距離に比例する。
【００２８】
各小レンズの前記光学軸と前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線の間の距離が前記小レンズと中心軸の間の径方向距離に比例し、また、各軸外静電小レンズが、前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線に対して前記中心軸に対する実質的径方向にシフトされているように、この第一の実施形態による静電レンズアレイのすべての小レンズが構成されているとき、前記荷電粒子小ビームの径方向のシフトは前記小ビームと前記中心軸の間の距離に比例する。
【００２９】
一方では、そのような静電レンズアレイは、各小レンズの前記光学軸が前記対応する荷電粒子ビームの前記小ビーム中心線と前記中心軸の間に配置されているとき、小ビームの集まりを集中させるための正のマクロレンズとして働く。
【００３０】
他方では、そのような静電レンズアレイは、前記対応する荷電粒子ビームの前記小ビーム中心線が前記小レンズの前記光学軸と前記中心軸の間に配置されているとき、小ビームの集まりを発散させる負のマクロレンズとして働く。
【００３１】
各小レンズの前記光学軸と前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線の間の距離が前記小レンズと前記中心軸の間の径方向距離に比例し、また、各軸外静電小レンズが、前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線に対して前記中心軸に対する実質的接線方向にシフトされているように、この第一の実施形態による静電レンズアレイのすべての小レンズが構成されているとき、前記荷電粒子小ビームの接線方向のシフトは、前記小ビームと前記中心軸の間の距離に比例する。そのような静電レンズアレイは、前記小ビームの集まりのまたは前記可動支持体の前記中心軸のまわりの小さい回転誤差を補正するために使用されることができる。
【００３２】
第二の実施形態では、各軸外静電小レンズの前記光学軸と前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線の間の距離は、前記軸外静電小レンズと前記中心軸の間の径方向距離の三乗に比例する。
【００３３】
各小レンズの前記光学軸と前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線の間の距離が前記小レンズと前記中心軸の間の径方向距離の三乗に比例し、また、各軸外静電小レンズが、前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線に対して前記中心軸に対する実質的径方向にシフトされているように、この第二の実施形態による静電レンズアレイのすべての小レンズが構成されているとき、前記荷電粒子小ビームの径方向のシフトは、前記小ビームと前記中心軸の間の距離の三乗に比例する。そのような静電レンズアレイは、前記荷電粒子光学システムの他のレンズたとえばコリメーティングマクロレンズによってもたらされる球面収差を補正するために使用されることができる。
【００３４】
第三の実施形態では、各軸外静電小レンズは、前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線に対して実質的に同一方向に沿ってシフトされている。
【００３５】
各小レンズの前記光学軸と前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線の間の距離が、前記静電レンズアレイの平面中にあり、かつ前記中心軸を横切る線と前記小レンズの間の距離に比例するように、この第三の実施形態による静電レンズアレイのすべての小レンズが構成されているとき、この静電レンズアレイは、たとえば、前記荷電粒子光学システムの、他のレンズたとえばマクロレンズのあらゆる非点収差を補正するためのシリンダレンズとして使用されることができる。
【００３６】
第四の実施形態では、前記一つ以上の静電レンズアレイの前記少なくとも一つのある一つの象限の各軸外静電小レンズは、前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線に対して実質的に同一方向にシフトされている。
【００３７】
第五の実施形態では、各軸外静電小レンズは実質的に同一方向にシフトされ、各軸外静電小レンズの前記光学軸と前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線の間の距離は、実質的に一定である。この第五の実施形態による静電レンズアレイのすべての小レンズが軸外静電小レンズであるとき、この静電レンズアレイは、前記小ビームの集まりを前記同一方向に偏向し、前記集まりの各小ビームに同一量の偏向を実質的に誘導するための偏向器として使用されることができる。
【００３８】
ほとんどの実施形態では、前記軸外小レンズの前記光学軸または前記中心点と前記対応する小ビーム中心線の間の距離は前記静電レンズアレイの設計の際に設定される。誘導された偏向またはシフトが前記軸外静電小レンズによって調整されなければならい場合、前記静電レンズアレイの電極上の電位が調整される。上述したように、これはまた、前記静電レンズアレイの前記小レンズの焦点距離を変化させる。その結果、小ビームの焦点が変化する。
【００３９】
ある実施形態では、前記静電レンズアレイは、前記マルチプル荷電粒子小ビームの焦平面にまたはその近くに配置されている。前記軸外小レンズは前記対応する荷電粒子小ビームの偏向を誘導するけれども、前記軸外小レンズのあらゆる集中または非集中効果は最小化または実質的に中性化され、その結果、前記荷電粒子光学システムの合計の焦点距離が、少なくとも実質的に、維持される。
【００４０】
あるいはまたは加えて、前記軸外小レンズのあらゆる集中または非集中効果は、前記荷電粒子光学システムのより多くの他の静電レンズの一つの焦点距離を調整することによって中性化されてもよく、その結果、前記荷電粒子光学システムの合計の焦点距離が維持される。
【００４１】
ある実施形態では、ある一つの軸外静電小レンズは、前記前記荷電粒子光学素子のある一つの軸上静電小レンズの中に埋め込まれ、またはその前または後ろにセットされている。複合の軸上および軸外小レンズは、前記複合小レンズの合計の焦点距離が実質的に一定であるように制御されることができる。
【００４２】
ある実施形態では、前記静電レンズアレイのアレイ電極の前記スタックは、第三のレンズ孔アレイが設けられた第三のアレイ電極を備え、前記第一、第二および第三のレンズ孔アレイのレンズ孔は互いに整列され、前記静電レンズの小レンズ軸は前記第一および第二のレンズ孔の中心を通り、各軸外小レンズは、前記第三のレンズ孔アレイのある一つの軸外第三のレンズ孔を備え、前記軸外第三のレンズ孔の中心は、前記小レンズ軸から距離を置いて配置されている。この静電レンズアレイでは、前記軸外静電小レンズはある一つの軸上静電小レンズと組み合わされ、すなわち、前記軸外静電小レンズと前記軸上静電小レンズは一つ以上の電極を共有している。この場合、前記軸外静電小レンズは、前記軸上静電小レンズの前記第一および第二の電極に対して単一のシフトされた第三電極によって得られることができる。静電レンズは常に正および負のレンズの組み合わせであるので、単一の電極のシフトは全体のレンズのシフトよりも有効である。
【００４３】
ある実施形態では、前記第三のアレイ電極は、一つ以上の軸外の第三のレンズ孔と組み合わされる一つ以上の軸上の第三のレンズ孔を備えていてもよい。
【００４４】
ある実施形態では、前記第二のアレイ電極は、前記第一および第三のアレイ電極の間に配置されている。前記第二および第三のアレイ電極によって誘導される前記軸外静電小レンズは、前記第一および第二のアレイ電極によって誘導される前記軸上静電小レンズ上に続く。
【００４５】
ある実施形態では、前記第三のアレイ電極は、前記第一および第二のアレイ電極の間に配置されている。したがって、前記第三のアレイ電極は、前記第一および第二のアレイ電極の間にはさまれている。
【００４６】
ある実施形態では、前記静電レンズアレイのアレイ電極の前記スタックは、第四および第五レンズ孔アレイがそれぞれ設けられた第四および第五アレイ電極を備え、前記第一、第二、第三、第四および第五レンズ孔アレイのレンズ孔は互いに整列され、前記静電レンズの前記小レンズ軸は、前記整列された第一、第二の、第四および第五レンズ孔の中心を通り、前記第三のレンズ孔アレイは、一方の側の前記第一および第二のレンズ孔アレイと他方の側の前記第四および第五レンズ孔アレイの間に配置されている。前記第二、第三および第四のアレイ電極によって誘導される各軸外静電小レンズは、前記第一および第二のアレイ電極によって誘導される第一の軸上静電小レンズと前記第四および第五アレイ電極によって誘導される第二の軸上静電小レンズの間に埋め込まれている。
【００４７】
前記中央電極すなわち前記第三の電極が前記軸外小レンズを誘導するための前記シフトされたレンズ孔を備えている五要素レンズを使用することによって、前記軸外小レンズの作用は、前記三つの中央電極すなわち第二、第三および第四の電極アレイに同一電圧を印加することによって完全に切られることができる。さらに入射および通過荷電粒子の射出運動エネルギーは一定に維持されることができ、また、前記軸外小レンズによって誘導される焦点距離の変化は、前記軸外小レンズの前および／または後ろの前記軸上小レンズの電圧を適切に調整することによって補償されるうことができる。
【００４８】
ある実施形態では、前記荷電粒子光学素子は中心軸を備え、前記一つ以上の静電レンズアレイの前記少なくとも一つの前記複数の小レンズは、前記中心軸のまわりに実質的に対称的に配置されている。
【００４９】
ある実施形態では、前記軸外第三のレンズ孔の中心と前記小レンズ軸の間の距離は、前記軸外静電小レンズと前記中心軸の間の径方向距離の関数である。
【００５０】
ある実施形態では、前記軸外第三のレンズ孔の中心と前記小レンズ軸の間の距離は、前記軸外静電小レンズと前記中心軸の間の径方向距離に比例する。
【００５１】
各第三のレンズ孔の中心と前記対応する小レンズ軸の間の距離が前記小レンズ軸と前記中心軸の間の径方向距離に比例し、加えて、各軸外静電小レンズの前記第三のレンズ孔が前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線に対して実質的に同一実質的半径方向シフトされているように、前記第三のレンズ孔アレイのすべてのレンズ孔が構成されているとき、結果の静電レンズアレイは、（前記第三のレンズ孔が前記中心軸に向かってシフトされるときに）正のマクロレンズとして、また、（前記第三のレンズ孔が前記中心軸から遠ざかってシフトされるときに）負のマクロレンズとして働き得る。
【００５２】
各第三のレンズ孔の中心と前記対応する小レンズ軸の間の距離が前記小レンズ軸と前記中心軸の間の径方向距離に比例し、加えて、各軸外静電小レンズの前記第三のレンズ孔が前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線に対して実質的に同一実質的接線方向シフトされるように、前記第三のレンズ孔アレイのすべてのレンズ孔が構成されているとき、結果の静電レンズアレイは、前記中心軸のまわりの小ビームアラインメントの小さい回転誤差を補正するための回転デバイスとして働き得る。ある実施形態では、前記第三のレンズ孔アレイは、前記第一および／または第二のレンズ孔アレイに対して前記中心軸のまわりに回転される。
【００５３】
ある実施形態では、前記第三のレンズ孔と前記小レンズ軸の間の距離は、前記軸外静電小レンズと前記中心軸の間の径方向距離の三乗に比例する。
【００５４】
各第三のレンズ孔の中心と前記対応する小レンズ軸の間の距離が前記小レンズ軸と前記中心軸の間の径方向距離の三乗に比例し、加えて、各軸外静電小レンズの前記第三のレンズ孔が前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線に対して実質的に同一実質的半径方向シフトされているように、前記第三のレンズ孔アレイのすべてのレンズ孔が構成されているとき、結果の静電レンズアレイは、前記荷電粒子光学システムの他のレンズによってもたらされる球面収差を補正するために使用され得る。
【００５５】
ある実施形態では、前記一つ以上の静電レンズアレイの前記少なくとも一つのある一つの象限の各軸外静電小レンズの前記第三のレンズ孔は、前記対応する荷電粒子小ビームの前記小ビーム中心線に対して実質的に同一方向にシフトされている。
【００５６】
ある実施形態では、各軸外静電小レンズの前記第三のレンズ孔は実質的に同一方向にシフトされ、前記第三のレンズ孔の中心と前記小レンズ軸の間の距離は実質的に一定である。この実施形態による前記静電レンズアレイのすべての小レンズが軸外静電小レンズであるとき、この静電レンズアレイは、前記小ビームの集まりを前記同一方向に偏向し、前記集まりの各小ビームに同一量の偏向を実質的に誘導するための偏向器として使用されることができる。
【００５７】
静電レンズアレイのすべての静電小レンズが、前記軸外小レンズの中心と前記軸外小レンズ上の前記対応する荷電粒子ビームの位置の間の連絡線が前記可動支持体のＸ軸に平行であるように構成された軸外小レンズであるとき、前記静電レンズアレイは、前記ターゲットのＸ軸位置の小さい逸脱を補正することができる。ある実施形態では、前記荷電粒子光学システムは、第二の静電レンズアレイをさらに備えていてよく、ここで、すべての静電小レンズは、前記第二の軸外小レンズの中心と前記軸外小レンズ上の前記対応する荷電粒子ビームの位置の間の連絡線が前記可動支持体のＹ軸に平行であるように構成された軸外小レンズであり、ここで、Ｙ軸は、前記Ｘ軸に実質的に垂直である。前記第二の静電レンズアレイは、前記ターゲットのＹ軸位置の小さい逸脱を補正することができる。二つの軸外静電レンズアレイのこの組み合わせは、Ｘ軸とＹ軸に沿った補正を提供することができ、したがって、ＸＹ平面中の補正を提供することができる。
【００５８】
ある実施形態では、前記システムは、前記ターゲットの実際の位置と所望の位置の間の逸脱を正確に決定するためのセンサーと、決定された逸脱に基づいて前記軸外小レンズまたは前記第三のアレイ電極の電位を調整するためのコントローラーをさらに備えている。したがって、前記コントローラーによって、前記軸外小レンズまたは前記第三のアレイ電極の電位を調整することによって、前記荷電粒子小ビームは、前記ターゲットの位置での小さい逸脱の少なくとも部分的な補正のためにシフトされることができる。上記実施形態の一つ以上を使用することによって、ｘｙ平面中の小さい逸脱および／または小さい回転的逸脱が補正されることができる。
【００５９】
前記ターゲットの位置と方位の検知または測定のためのセンサーは、この分野で知られており、非常に正確なレーザー干渉計を備え得る。そのようなセンサーまたは測定システムは実時間で動作し得、「投影システム」とも表示される前記荷電粒子光学システムに対して前記ターゲットの位置と方位を正確に決定することができる。
【００６０】
第二の側面によれば、前記発明は、上に説明されたようなマルチプルビーム荷電粒子光学システムを備えているマスクレス荷電粒子ビームリソグラフィアッセンブリーを提供する。
【００６１】
第三の側面によれば、前記発明は、上に説明されたようなマルチプルビーム荷電粒子光学システムで使用される一つ以上の軸外静電小レンズを備えている静電レンズアレイを提供する。
【００６２】
第四の側面によれば、前記発明は、上に説明されたようなマルチプルビーム荷電粒子光学システムの使用に関する。
【００６３】
明細書に説明され示されたさまざまな側面および特徴は、個々に、可能などこにでも適用されることができる。これらの個々の側面、特に添付の従属請求項で説明される側面および特徴は、分割特許出願の主題とされることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
本発明は、添付の図面に示された代表的実施形態に基づいて解明される。
【図１】図１は、ウェーハステージコンポーネントを有する荷電粒子リソグラフィシステムの略図を示している。
【図２】図２は、従来技術の荷電粒子露光システムのマルチプルビーム電子光学カラムの略図を示している。
【図３】図３は、本発明の静電レンズアレイの第一の代表的実施形態の概略断面を示している。
【図４】図４は、本発明の静電レンズアレイの第二の代表的実施形態の概略断面を示している。
【図５】図５は、本発明の静電レンズアレイの第三の代表的実施形態の概略断面を示している。
【図６】図６は、マクロレンズとしての使用のための本発明の静電レンズアレイの第四の代表的実施形態の概略平面図を示している。
【図７】図７は、マクロシリンダレンズとしての使用のための本発明の静電レンズアレイの第五の代表的実施形態の概略断面を示している。
【図８】図８は、回転器としての使用のための本発明の静電レンズアレイの第六の代表的実施形態の概略断面を示している。
【図９】図９は、偏向器としての使用のための本発明の静電レンズアレイの第七の代表的実施形態の概略断面を示している。
【図１０Ａ】図１０Ａは、ＸＹ平面中のシフトで解決可能なアライメント誤差を概略的に示している。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、ＸＹ平面中の回転中心のまわりの回転で解決可能なアライメント誤差を概略的に示している。
【図１１Ａ】図１１Ａは、一つの軸上および軸外静電小レンズの組み合わせの例の略図を示している。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、一つの軸上および軸外静電小レンズの組み合わせの例の略図を示している。
【図１２】図１２は、三要素小レンズ構成を有している代表的実施形態の略図を示している。
【図１３】図１３は、五要素小レンズ構成を有している代表的実施形態の略図を示している。
【図１４】図１４は、図１３の実施形態におけるビームシフト対印加電圧のグラフを示している。
【図１５Ａ】図１５Ａは、五レンズ孔アレイ構成の代表的実施形態の３Ｄ図を概略的に示している。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、図１５Ａの実施形態の平面図を概略的に示している。
【図１６】図１６は、図６Ａの実施形態を使用する中央小ビームのまわりの誘導シフトのシミュレーションを示している。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
図１は、画像またはパターン、特に制御システム２によって提供される画像またはパターンをターゲット上に投影するための従来技術の荷電粒子システム１の略図である。この設計では、前記荷電粒子システムは、制御システム２と、ベースフレーム８上に設置された真空チャンバー３を備え、それは荷電粒子カラム４を包含し、さらに、メトロフレーム６と、ターゲット位置決めシステム１０〜１３を備えている。前記ターゲット９は、一般に基板平面に荷電粒子感応層が設けられたウェーハである。ターゲット９はウェーハテーブル１０の上に置かれ、それは今度はチャック１２とロングストローク駆動１３の上に置かれている。測定システム１１は、メトロジーフレーム６に連結され、ウェーハテーブル１０とメトロフレーム６の相対的な位置決めの測定を提供する。メトロフレーム６は一般に比較的大質量であり、外乱を減衰させるためにスプリング要素によってたとえば具体化される振動隔離装置７によって懸架されている。電子光学カラム４は、プロジェクター５を使用して最終投影をおこなう。プロジェクター５は、静電または電磁投影レンズのいずれかのシステムを備えている。好適な実施形態では、描かれるように、前記プロジェクター５は静電レンズアレイを備えている。
【００６６】
プロジェクター５は、ターゲット９に最終的に接近して、すなわち、２５ミクロンないし７５ミクロンの範囲内に配置される。本優先権によると、前記配置距離は、およそ、すなわちプラスまたはマイナス１０％、５０ミクロンである。
【００６７】
広範囲の動作にわたって前記要求精度を達成するために、ウェーハ位置決めシステムは一般に、走査方向と走査方向に垂直に比較的大きい距離にわたってウェーハステージを移動させるためのロングストロークコンポーネント１３と、前記ターゲット９の位置決めを正確におこなうための、また外乱を補正するためのショートストロークコンポーネント１２を備えている。メトロフレーム６に関するウェーハステージの相対的位置決めは測定システム１１によって測定される。投影中のターゲット９の固定を確実にするために、ターゲット９はウェーハテーブル１０上に固定される。
【００６８】
図２は、それ自体既知である既知の荷電粒子光学システム４の例を概略的に示し、それは対称軸Ｚを有しており、それは、ここでは前記リソグラフィシステムの特に前記荷電粒子光学素子の中心軸Ｚとも表示される。既知のシステムでは、荷電粒子源１７は荷電粒子ビーム１８を生成する。荷電粒子ビームは続いて、前記荷電粒子ビームをコリメートするためのコリメータレンズ１９を通る。次に、前記コリメートされた荷電粒子ビームは、既知のシステム中において貫通孔を設けたプレートを備えている開口アレイ２１によって、前記コリメートされたビームの一部を遮り、小ビーム２２を通過させることによって、複数の小ビーム２２に変換される。小ビーム２２は、この例では偏向手段が設けられた開口のアレイを備えているブランキング手段２３上に投影される。前記ブランキング手段２３は、個々に選択された小ビーム２４を、ブランキング手段２３の開口のアレイに整列した開口アレイによって形成されたビームストップ２５上に偏向させることができ、非偏向小ビームを通過させる。ビームストップ２５上への小ビーム２４のそのような偏向は、偏向された個々の小ビーム２４を効果的に「オフ」に切り替える、すなわち前記ターゲットに到達することからそらす。非偏向小ビームは、制御されずに通過することができ、したがってブランキングアレイ２３とビームストップアレイ２５によって遮断されない。前記ブランキングアレイ２３のための制御信号はパターンストリーマ１４の中で生成され、電気的信号１５として送られ、変調手段１６によって光学制御信号に変換される。前記光学制御信号２０は、切り替え指示を送るために前記ブランキングアレイ２３に送られる。プロジェクター５は、前記非偏向小ビーム２６を集中させ、非偏向小ビーム２６を書き込み方向に前記ターゲット９上に偏向し、したがって、最終投影を実現する。前記ターゲット９上への前記荷電粒子小ビーム２２の前記最終投影は露光を可能にする。露光中、前記小ビーム２６は前記ターゲット９上で第一の方向に同時に偏向しており、一方、前記ターゲット９は、上記のターゲット位置決めシステム１０〜１３によって前記第一の方向を横切って第二の方向に移動される。
【００６９】
マルチプルビーム荷電粒子光学システム中の静電レンズアレイの使用は、上に説明された前記例のように、周知である。通常、荷電粒子光学素子では、静電レンズは、前記荷電粒子ビームが前記静電レンズの中心を通って移動するように構成されている。これが不所望な収差をもたらすので、前記静電レンズの前記中心からの前記荷電粒子ビームのあらゆる逸脱が回避される。
【００７０】
しかしながら、この先入観が落とされるならば、これは、荷電粒子小ビームアレイに影響を及ぼし制御するための多数の新規なデバイスへの道をはっきりさせる。
【００７１】
第一の例では、図３に示されるように、前記静電レンズアレイ３１は、第一のレンズ孔３４のアレイが設けられた第一のアレイ電極３２と、第二のレンズ孔３５のアレイが設けられた第二のアレイ電極３３のスタックを備えている。前記第一３２および第二３３の前記レンズ孔３４と３５、３４’と３５’は互いに整列され、光学軸３６を有している静電小レンズを形成している。図３に示されるように、前記静電レンズアレイ３１は、小ビーム３７を集中させるためだけでなく、小ビーム３７のいくつかを偏向させるためにも使用される。
【００７２】
前記静電レンズアレイ３１は、中心小ビーム３７’が前記静電レンズアレイ３１の前記レンズ孔３４’，３５’を中心的に通過するように整列されている。この小ビーム’３７は、単にレンズ孔３４’，３５’によって規定された小レンズによって集中される。
【００７３】
レンズ孔３４，３５によって規定された他の小レンズは、他の小ビーム３７のおのおのがその光学軸３６から距離を置いて前記対応する小レンズを通るように意図的に構成されている。図３に示された例では、各小ビーム３７は前記対応する小レンズによって偏向され、前記小レンズの焦点３８を通過する。
【００７４】
図３に示された例では、前記レンズ孔３４，３５の間の間隔は、前記小ビーム３７間の間隔よりも小さい（これは、偏向の影響をより明白に示すために、この図では高度に誇張されている）。したがって、前記小ビーム３７のシフト３９は、小ビーム３７と前記中心小ビーム３７’の間の距離が増大するにつれて増大する。静電レンズは通常は正のレンズであるので、図３に示された構成は正のマクロレンズとして働く。第二の例が図４に示される。この例では、前記静電レンズアレイ４１の第一４２および第二４３のアレイ電極は、前記レンズ孔４４，４５の間の間隔が前記小ビーム４７間の間隔よりも大きいように設計されている（再度、これは、偏向の影響をより明白に示すために、この図では高度に誇張されている）。したがって、前記小ビーム４７のシフト４９は、小ビーム４７と前記中心小ビーム４７の間の距離が増大するにつれて増大する。静電レンズが通常は正のレンズであるので、図４に示された構成は負のマクロレンズとして働く。
【００７５】
図３と４に概略的に示されるように、前記小ビーム３７，４７は、偏向されるだけでなく、焦点３８，４８に集中される。
【００７６】
第三の例は、図４の前記静電レンズアレイ４１の集中効果が最小化されたもので、図５に示される。この例では、小ビーム５７を偏向するための静電レンズアレイ４１が、前記小ビーム５７の焦点５８にまたは近くに構成されている。前記小ビーム５７を集中させるために、さらなる静電レンズアレイ５１が前記静電レンズアレイ４１の上流に配置されている。前記さらなる静電レンズアレイ５１は、すべての小ビーム５７が前記さらなる静電レンズアレイ５１のレンズ孔５４，５５を中心的に通過するように設計され構成されている。前記さらなる静電レンズアレイ５１の各小レンズは単に前記対応する小ビーム５７を集中させる。続いて、前記小ビーム５７は前記静電レンズアレイ４１に到達する。この静電レンズアレイ４１は、前記さらなる静電レンズアレイ５１の焦点５８の平面に配置されている。前記静電レンズアレイ４１を前記焦点５８の平面に置くことによって、この静電レンズアレイ４１の集中効果が最小化される。この構成を使用すると、前記小ビームの偏向５９は、前記荷電粒子光学システムの合計の焦点距離を実質的に変更することなく、第一４２および第二４３のアレイ電極の間の電圧差を調整することによって調整されることができる。前記静電レンズアレイ４１を前記焦点５８の平面に置くことのさらなる利点は、これがまた、前記軸外小ビーム５７のあらゆる不所望な収差を最小にするということである。
【００７７】
図６は、静電レンズアレイ６１の第四の例の概略平面図を示しており、アレイ電極は、レンズ孔６４の間の間隔が小ビーム６７の間の間隔よりも大きいように設計されている（これは、前記小ビーム６７に対する前記レンズ孔のシフトをより明白に示すために、この図では高度に誇張されている）。これは、前記小ビーム６７に対する前記レンズ孔６４の径方向のシフト６９を作り出し、その径方向のシフト６９は、小ビーム６７と前記中心小ビーム６７’の間の径方向距離が増大するにつれて増大する。静電レンズは通常正のレンズであるので、図６に示された構成は負の円形対称マクロレンズとして働く。図４は、図６中のＡ−Ａ線に沿った断面と見なすことができる。
【００７８】
図７は、静電レンズアレイ７１の第五の例の概略平面図を示しており、アレイ電極は、対称軸７２に沿った方向のレンズ孔７４の間の間隔が、小ビーム７７の間の間隔に等しく、かつ、前記対称軸７２に垂直な方向の前記レンズ孔７４の間の間隔が、前記小ビーム７７の間の間隔よりも大きいように設計されている（これは、前記小ビーム７７に対する前記レンズ孔７４のシフトをより明白に示すために、この図では高度に誇張されている）。前記対称軸７２に垂直な方向において、これは、前記小ビーム７７に対する前記レンズ孔７４のシフト７９を作り出し、それは、前記小ビーム７７と前記対称軸７２の間の間隔が増大するにつれて増大する。静電レンズは通常は正のレンズであるので、図７に示された構成は負の円柱マクロレンズとして働く。図４は、図７中のＢ−Ｂ線に沿った断面と見なすことができる。
【００７９】
図８は、静電レンズアレイ８１の第六の例の概略平面図を示しており、アレイ電極は、レンズ孔８４の間の間隔が小ビーム８７間の間隔に等しいように設計されている。しかしながら、前記レンズ孔８４のアレイは、中心小ビーム８７’にまわりに、前記小ビーム８７のアレイに対して反時計回りに回転される（これは、前記小ビーム８７に対する前記レンズ孔８４のシフトをより明白に示すために、この図では高度に誇張されている）。これは、前記小ビーム８７に対する前記レンズ孔８４の接線方向のシフト８９を作り出し、その接線方向のシフト８９は、小ビーム８７と前記中心小ビーム８７の間の径方向距離が増大するにつれて増大する。図８に示された構成は、（図１０Ｂに概略的に示されるように）小ビーム８７，８７’の集まりのアラインメントの小さい回転誤差を補正するための回転器として働く。
【００８０】
図９は、静電レンズアレイ９１の第七の例の概略平面図を示しており、アレイ電極は、レンズ孔９４の間の間隔が小ビーム９７の間の間隔に等しいように設計されている。しかしながら、前記レンズ孔９４のアレイは、前記小ビーム９７のアレイに対してＸ軸に沿ってシフトされている（これは、前記小ビーム９７に対する前記レンズ孔９４のシフトをより明白に示すために、この図では高度に誇張されている）。これは、Ｘ軸に沿った前記小ビーム９７に対する前記レンズ孔９４の等しいシフト９９を作り出す。図９に示された構成は、前記小ビーム９７の集まりをＸ軸の方向に偏向するための偏向器として働く。
【００８１】
同一方法で、前記レンズ孔９４のアレイは、前記小ビーム９７のアレイに対してＹ軸に沿って代替的にシフトされてもよい。これは、Ｙ軸に沿った前記小ビーム９７に対する前記レンズ孔９４の等しいシフト９９を作り出す。そして、その構成は、前記小ビーム９７の集まりをＹ軸の方向に偏向するための偏向器として働く。
【００８２】
Ｘ軸偏向器とＹ軸偏向器の組み合わせは、（図１０Ａに概略的に示されるように）ＸＹ平面中の小ビーム８７，８７’の集まりの小さいアライメント誤差を補正するために使用されることができる。図５の上記の第三例では、前記静電レンズアレイ４１の集中効果が最小にされ、二つの静電レンズアレイ、一つの軸上静電レンズアレイ５１と一つの実質的軸外静電レンズアレイ４１が使用されている。集中効果を最小にするために、これらの二つのレンズアレイ４１，５１はまた、図１１Ａと１１Ｂに示されるように、異なるように使用されることができる。
【００８３】
図１１Ａは、第一の軸上静電レンズアレイ１０１の一つの小レンズと第二の実質的軸外静電レンズアレイ１０２の一つの軸外小レンズの断面を概略的に示している。第一１０１および第二１０２の静電レンズアレイは隣接して配置され、作動されたときに実質的に同一焦点距離を有する。図１１Ａに示されるような第一の非偏向状態では、前記第一の静電レンズアレイ１０１はオンであり、前記第二の静電レンズアレイ１０２はオフである。図１１Ｂに示されるような第二の偏向状態では、前記第一の静電レンズアレイ１０１はオフであり、前記第二の静電レンズアレイ１０２はオンである。両方の非偏向および偏向状態で、焦点距離は実質的に保存されている。
【００８４】
図１２は、三つのアレイ電極１０５，１０６，１０７を備えている静電レンズアレイ１０４の小レンズの一つの例の断面を示している。前記静電レンズアレイ１０４のアレイ電極のスタックは、第三のレンズ孔アレイが設けられた第三のアレイ電極１０６を備えており、前記第一１０５、第二１０７および第三１０６のレンズ孔アレイのレンズ孔は互いに整列されている。前記静電小レンズの小レンズ軸１０８は、前記第一１０５および第二１０７のレンズ孔アレイのレンズ孔の中心を通り、各軸外小レンズは前記第三のレンズ孔アレイ１０６の一つの軸外第三のレンズ孔を備え、前記軸外第三のレンズ孔の中心は、前記小レンズ軸１０８から距離を置いて配置されている。
【００８５】
図１３は、五つのアレイ電極１１１，１１３，１１５，１１４，１１２を備えている静電レンズアレイ１１０の小レンズの一つの例の断面を示している。前記静電レンズアレイ１１０のアレイ電極のスタックは、第三のレンズ孔アレイが設けられた第三のアレイ電極１１５を備えており、レンズ孔アレイのレンズ孔は互いに整列されている。前記静電小レンズの小レンズ軸１１８は、前記第一１１１、第二１１３、第四１１４および第五１１２のレンズ孔アレイのレンズ孔の中心を通り、各軸外小レンズは前記第三のレンズ孔アレイ１１５の一つの軸外第三のレンズ孔を備え、前記軸外第三のレンズ孔の中心は、前記小レンズ軸１１８から距離を置いて配置されている。
【００８６】
（図１３に示されるような）そのような五要素静電小レンズの特性はさまざまでありえるが、好ましくは下記の二つの特性は一定に維持されるか、シフト変化のあいだ補償されなければならない。
【００８７】
１．  焦点位置。
【００８８】
２．  荷電粒子の運動エネルギー。
【００８９】
前記中央電極１１５が軸外にシフトされている（図１３に示される）五要素静電小レンズを使用することによって、これらの特性は満たされることができる。前記中央電極にわずかに異なる電圧を印加することによって、焦点位置は、レンズシフトと印加電圧に応じてＸＹ平面中でシフトされる。この代表的デバイスでは、前記システムが個々の制御可能な電極から作り上げられ、それらは個々の制御可能なレンズと見なすことができるので、焦点位置と運動エネルギーは維持されることができる。前記軸外小レンズの前またはその後ろの前記軸上小レンズは、前記軸外小レンズの集中効果を補償するように調整されることができる。
【００９０】
前記五要素静電レンズアレイの最も外側の電極に実質的に同一電位を印加することによって、特にこれらの電極を実質的接地電位に接続することによって、前記静電レンズアレイの前後の前記小ビームの荷電粒子の運動エネルギーは実質的に同じ大きさをもつ。
【００９１】
小さい電圧変化が中央電極１１５にその近隣物１１３，１１４に関して印加されるとき、ＸＹ平面中に焦点位置の線形のシフトが見られる。電極１５電位Ｖ（水平軸）の関数としての偏向Ｄ（垂直軸）のこの振る舞いは、異なるレンズシフトについて図１４に概略的に示される（１ＧＵは荷電小ビームに対する２μｍレンズシフトを表わしている）。データ記録は、光学軸１１８方向に２μｍのステップでおこなわれ、これらのプロット点について焦点距離シフトと非点収差は見られない。
【００９２】
マルチプルビーム五要素静電レンズアレイが図１５Ａ概略的に示されており、前記中央アレイ電極１１５は、他のアレイ電極１１１，１１３，１１４，１１２に対して回転される。これは、前記システム中心１１７からの距離に比例する小ビームごとに個々のレンズシフトを与える。したがって、中央電極１１５に特定の電圧を印加することによって回転ミスアライメントを補正することがいま可能であり、これにより、中央ビームはシフトせず、誘導シフトはシステム中心１１７からの距離に比例する。
【００９３】
図１６では、著しい回転補正が、空白円で示された無回転に対して黒いドットで示されており、それは、シミュレーションにおける図８に示された例による回転器を使用した荷電粒子小ビームの回転された集まりを示している。
【００９４】
いま図２に戻り、静電レンズアレイの上述の例は、前記荷電粒子光学システム４中のさまざまな位置に用いられ、したがって、本発明による新規な荷電粒子光学システムを提供することができる。
【００９５】
前記荷電粒子源１７によって生成された前記荷電粒子ビームは、前記荷電粒子ビームをコリメートするためのコリメータレンズ１９を通過する。次に、前記コリメートされた荷電粒子ビームは、前記開口アレイ２１によって複数の小ビーム２２に変換される。
【００９６】
前記コリメータレンズ１９によってもたらされるあらゆる球面収差を補正するため、図６に示されるような第四の例による静電レンズアレイが、前記開口アレイ２１の後ろに配置されることができる。この場合、前記小ビーム６７に対する前記レンズ孔６４の径方向シフト６９は、小ビーム６７と前記中心小ビーム６７’の間の径方向距離の三乗が増大するのに比例して増大する。
【００９７】
前記コリメータレンズ１９によってもたらされるあらゆる非点収差を補正するため、図７に示されるような第五の例による静電レンズアレイが前記開口アレイ２１の後ろに配置されることができる。
【００９８】
続いて、前記小ビーム２２は、この例では偏向手段が設けられた開口のアレイを備えているブランキング手段２３に投影される。
【００９９】
ブランキング手段２３の後ろには、図８に示されるような第六の例による回転器が、非偏向小ビームが前記ビームストップアレイ２５を通過することができるように前記ビームストップ２５に対する前記小ビーム２２のアラインメントの小さい回転誤差を補正するために配置されることができる。
【０１００】
前記ビームストップアレイ２５の後ろの前記プロジェクター５は、前記非偏向小ビーム２６を集中させ、前記非偏向小ビーム２６を書き込み方向に前記ターゲット９上に偏向し、したがって、最終投影を実現する。本発明の側面によれば、前記プロジェクター５は、前記ターゲット９に対する前記小ビーム２６のアラインメントの小さい回転誤差を補正するための回転器が設けられている。小さい回転誤差を補正するための回転器を設けることによって、一つのそれほど正確でなく、従ってより経済的および／またはシンプルなターゲット位置決めシステムが用いられ得る。
【０１０１】
一実施形態では、図１５Ａと１５Ｂに示されるような例は、小さい回転誤差を補正するための回転器を提供するために、その回転器が前記投射レンズ５に埋め込まれた前記投射レンズ５として使用することができる。
【０１０２】
代替実施形態では、前記ビームストップ２５は、前記プロジェクター５の直上に配置され、図８に示されるような例による前記荷電粒子小ビーム２２に対してわずかに回転される。通常、前記ビームストップ２５と前記プロジェクター５の上部電極は接地される。前記ビームストップ２５と前記プロジェクター５の上部電極の間に小さい電位差を提供することによって、図８に示されるような第六の例に類似する回転器が得られる。
【０１０３】
さらに、前記プロジェクター５は、前記小ビーム２６を書き込み方向に前記ターゲット９上に偏向するための、図９に示されるような第七の例による偏向器が提供されることができる。この偏向器は前記プロジェクター５の後ろに配置されることができるが、好ましくは前記プロジェクター５に埋め込まれる。この埋め込まれた偏向器は、先に説明されたような前記回転器の一部として前記ビームストップ２５の利用と有利に組み合わせられることができる。
【０１０４】
製造
前記静電レンズアレイは、非伝導性スペーサーによって分離された二つ以上の伝導性電極のスタックを備えている。前記電極はすべて、レンズ孔の整列されたアレイを有している。好ましくは、前記静電レンズアレイはほとんど、たとえば続く方法ステップを使用して、ＭＥＭＳコンポーネントから作り上げられている。
【０１０５】
電極のための開始材料は、薄い両面研磨４”シリコンウェーハであり、それは続いて、熱酸化によって二酸化シリコン層で被覆される。前記レンズ孔のパターンが光学的リソグラフィによって規定され、このパターンは次に反応性イオンエッチングによって酸化物層に転写される。それから、前記レンズ孔が、ボッシュＤＲＩＥプロセスのエッチングマスクとして酸化物を使用して前記電極を介してエッチングされる。エッチングの後、前記電極は、ウェットおよびドライプロセスの組み合わせを使用して洗浄され、スパッタ堆積によって被覆される。
【０１０６】
前記非伝導性スペーサーのための開始材料は、必要サイズのさいの目に切られる薄い両面研磨４”ガラスウェーハである。機械的ドリル加工が中央孔を作る。最後に、前記スペーサーは、ウェットおよびドライプロセスの組み合わせを使用して洗浄される。
【０１０７】
前記スタック中の前記電極のアラインメントはデバイスの機能にとって重要であるので、スタックおよび接着シーケンスの際に電極の正確な位置決めを可能にするKarl Suzzマスク露光装置のための専用のアドオンが開発された。二つ以上のアレイ電極が、サブ５００ｎｍの精度に整列されている。
【０１０８】
上記の説明は、好適な実施形態の操作を示すために含まれ、本発明の要旨を限定することを意味していないと理解されるものである。上記の議論から、本発明の精神および視野に含まれる多くの変更はこの分野の当業者には明白であろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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