(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の平行粒子光学カラムで対象物を露光する帯電粒子マルチビーム処理装置に関する。【解決手段】ビーム成形デバイス５１２は、サブビームの形状を画定する多数のアパーチャ２４を有するアパーチャ・アレイ・デバイス５２０、選択したサブビーム５２が対象物に到達しないように偏光するように構成した偏光アレイ・デバイス５３０、第１のフィールド境界デバイス５１０、および、第２のフィールド境界デバイス５４０を備え、第１のフィールド境界デバイス５１０と第２のフィールド境界デバイス５４０のうち少なくとも１つは、ビーム成形デバイス５１２内にフィールド・フリー空間区間ｈ１の境界を画定し、フィールド・フリー空間区間ｈ１は、偏光アレイ・デバイス５３０を制御する供給ラインを収容するように構成される。【選択図】図５Ａ
2015211040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｚ方向に沿って平行に配置しそれぞれの粒子ビームを対象物（７）に向けて誘導するように構成した複数の粒子光学カラム（９）を備える、複数の荷電粒子ビームで前記対象物（７）を露光するための帯電粒子マルチビーム処理装置（１００）であって、前記各粒子光学カラムは：
−照光系（１１）、
−ビーム成形デバイス（１１２、５１２、７１２、９１２）及び
−投影光学系（１６）を備え、
前記照光系（１１）は、それぞれのビームを生成し、前記ビームを、前記成形手段を照光する実質的にテレセントリックなビームにするように構成され、前記ビーム成形デバイス（１１２、５１２、７１２、９１２）は、前記照光ビームの形状を多数のサブビームから構成される所望のパターンにするように構成され、前記投影光学系（１６）は、前記成形手段で画定した前記ビーム形状の画像を前記対象物（７）上に投影するように構成され、
前記各ビーム成形デバイス（１１２、５１２、７１２、９１２）は、
−アパーチャ・アレイを備えるアパーチャ・アレイ・デバイス（５２０、７２０、３２０）であって、前記アパーチャ・アレイは、多数のアパーチャ（２４）を備え、前記多数のアパーチャ（２４）のそれぞれは、前記対象物（７）に向かう名目上の経路を有するそれぞれのサブビームの形状を画定する、アパーチャ・アレイ・デバイス（５２０、７２０、３２０）、並びに
−選択した前記サブビームが前記対象物に到達しないように、選択した前記サブビームを前記それぞれの名目上の経路から偏光するように構成した偏光アレイ・デバイス（５２０、７３０、３３０）を含み、
前記各ビーム成形デバイス（１１２、５１２、７１２、９１２）は、
−前記ビームが横断する前記それぞれのビーム成形デバイスの最初の要素としての第１のフィールド境界デバイス（５１０、７１０、１１０）であって、前記照光系（１１）の方に向けた第１の面（５１３、７１３）を有する第１のフィールド境界デバイス（５１０、７１０、１１０）、
−前記ビームが横断する前記それぞれのビーム成形デバイスの最後の要素としての第２のフィールド境界デバイス（５４０、７４０、１４０）であって、前記投影光学系（１６）の方に向けた第２の面（５１４、７１４）を有する第２のフィールド境界デバイス（５４０、７４０、１４０）を備え、
前記第１のフィールド境界デバイス及び前記第２のフィールド境界デバイスのうち少なくとも１つは、前記それぞれのビーム成形デバイス（１１２、５１２、７１２）内にフィールド・フリー空間区間（ｈ１，ｈ２）の境界を画定し、前記フィールド・フリー空間区間は、前記それぞれのビーム成形デバイスの前記偏光アレイ・デバイスを制御する供給ライン（１０１、１０４）を収容するように構成される、帯電粒子マルチビーム処理装置（１００）。
【請求項２】
前記カラムの前記偏光アレイ・デバイスのための前記供給ライン（１０１、１０４）は、前記Ｚ方向に対して多数の高さレベルで前記フィールド・フリー空間区間内に分配される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
遮蔽管（１２０、１２９）を更に備える、請求項１又は２に記載の装置であって、前記各遮蔽管は、前記それぞれのビーム成形デバイス（５１２、７１２、９１２）内の前記それぞれのフィールド・フリー空間に位置し、全体が前記Ｚ方向と同軸の円筒又は角柱形状を有し、前記それぞれのビーム成形デバイス（５１２、７１２、９１２）を横断する前記ビーム（５０ａ、５７、８１）を完全に囲み、前記遮蔽管は、前記ビームを磁気的及び／又は電気的に遮蔽可能にするのに適した材料から作製される、装置。
【請求項４】
前記第１のフィールド境界デバイス及び前記第２のフィールド境界デバイスのうち少なくとも１つは、前記それぞれのビーム成形デバイス（５１２、７１２）の他の構成要素に対して前記Ｚ方向に沿ってある距離（ｈ１、ｈ２）で配置されて、前記それぞれのパターン画定デバイス内の電界に対してフィールド・フリー空間を実現する、請求項１から３のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記カラムのうち少なくとも１つのうちの前記第１のフィールド境界デバイス（５１０、６１０、１１０）は、前記それぞれのカラムの前記アパーチャ・アレイ・デバイス（５２０、６２０）とは別個のデバイスである、請求項１から４のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記カラムのうち少なくとも１つのうちの前記第１のフィールド境界デバイス（７１０）は、前記それぞれのカラムの前記アパーチャ・アレイ・デバイスである、請求項１から５のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記第１のフィールド境界デバイス及び前記第２のフィールド境界デバイスは、全体がプレート形状の構成要素として実現され、前記Ｚ方向に沿って互いに平行に、ある相互距離で配置される、請求項１から６のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記カラムの前記第１のフィールド境界デバイス（１１０）は、前記Ｚ方向に対して均一な第１の高さ（Ｔ０）で配置され、
前記カラムの前記第２のフィールド境界デバイス（１４０）は、前記Ｚ方向に対して均一な第２の高さ（Ｔ５）で配置され、
前記それぞれのビーム成形デバイス（９１２）の前記偏光アレイ・デバイスは、前記第１の高さと前記第２の高さとの間のいくつかの高さレベル（Ｔ１・・・Ｔ４）で配置され、前記各カラムに関して、前記それぞれの偏光アレイ・デバイスを含むブランキング・ユニット（２００）は、前記それぞれのカラムに隣接するカラムのブランキング・ユニットの高さレベルとは異なる高さレベルで配置される、請求項１から７のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記第１のフィールド境界デバイス及び前記第２のフィールド境界デバイス（５１０、５４０；７１０、７４０）は、前記それぞれのカラムの前記アパーチャ・アレイ・デバイス（５１０、７１０）の前記アパーチャ（２４）に対応するそれぞれの開口アレイ（５１１、５４１；７１１、７４１）を含み、前記第１の面及び前記第２の面は、前記それぞれの開口アレイ（５１１、５４１；７１１、７４１）を除いて平坦である、請求項１から８のうちいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
請求項１から９のうちいずれか一項に記載の、対象物（７）を露光するための帯電粒子マルチビーム処理装置（１００）に使用するビーム成形デバイス（１１２、５１２、７１２、９１２）であって、前記ビーム成形デバイス（１１２、５１２、７１２、９１２）は、荷電粒子の照光ビームによって照射され、前記照光ビームの形状を多数のサブビームから構成される所望のパターンにするように構成され、
前記各ビーム成形デバイス（１１２、５１２、７１２、９１２）は、
−アパーチャ・アレイを備えるアパーチャ・アレイ・デバイス（５２０、７２０、３２０）であって、前記アパーチャ・アレイは多数のアパーチャ（２４）を備え、前記多数のアパーチャ（２４）のそれぞれは、前記対象物（７）に向かう名目上の経路を有するそれぞれのサブビームの形状を画定する、アパーチャ・アレイ・デバイス（５２０、７２０、３２０）、並びに
−選択したサブビームが前記対象物に到達しないように、前記選択したサブビームを前記それぞれの名目上の経路から偏光するように構成した偏光アレイ・デバイス（５２０、７３０、３３０）を含み、
前記ビーム成形デバイス（１１２、５１２、７１２、９１２）は、
−前記ビームが横断する前記ビーム成形デバイスの最初の要素としての第１のフィールド境界デバイス（５１０、７１０、１１０）であって、前記照光系（１１）の方に向けた第１の面（５１３、７１３）を有する第１のフィールド境界デバイス（５１０、７１０、１１０）、
−前記ビームが横断する前記ビーム成形デバイスの最後の要素としての第２のフィールド境界デバイス（５４０、７４０、１４０）であって、前記投影光学系（１６）の方に向けた第２の面（５１４、７１４）を有する第２のフィールド境界デバイス（５４０、７４０、１４０）を備え、
前記第１のフィールド境界デバイス及び前記第２のフィールド境界デバイスのうち少なくとも１つは、前記ビーム成形デバイス（１１２、５１２、７１２）内に前記ビーム成形デバイス（１１２、５１２、７１２）内にフィールド・フリー空間区間（ｈ１，ｈ２）の境界を画定し、前記フィールド・フリー空間区間は、前記ビーム成形デバイスの前記偏光アレイ・デバイスを制御する供給ライン（１０１、１０４）を収容するように構成される、ビーム成形デバイス（１１２、５１２、７１２、９１２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物の加工（具体的にはナノパターニング若しくは半導体リソグラフィ）又は対象物の検査のためのプログラム可能な帯電粒子マルチビーム装置に関する。より詳細には、本発明は、（Ｚ方向に沿って）平行に配置しそれぞれの粒子ビームを対象物に向けて誘導するように構成した複数の粒子光学カラムを備える、複数の荷電粒子ビームで対象物を露光するための帯電粒子マルチビーム処理装置であって、各粒子光学カラムは、照光系、ビーム成形デバイス及び投影光学系を備える、帯電粒子マルチビーム処理装置に関する。照光系は、それぞれのビームを生成し、このビームを、成形手段を照光する（好ましくは実質的にテレセントリックな）ビームにするように働く。ビーム成形デバイスは、照光ビームの形状を多数のサブビームから構成される所望のパターンにするように構成され、アパーチャ・アレイ・デバイス及び偏光アレイ・デバイスを含む。アパーチャ・アレイ・デバイスは、多数のアパーチャを備え、前記アパーチャのそれぞれは、対象物に向かう名目上の経路を有するそれぞれのサブビームの形状を画定し、偏光アレイ・デバイスは、選択したサブビーム（のみ）をそれぞれの名目上の経路から偏光するので、選択したサブビームは対象物に到達せず、残りのサブビームは、対象物に画像化される所望のパターンを表す。投影光学系は、成形手段内で画定したビーム形状の画像を対象物上に投影するように働く。更に、本発明は、そのような帯電粒子マルチビーム処理装置のカラム内で使用するビーム成形デバイス（パターン画定デバイスとも呼ぶ）であって、荷電粒子の照光ビームによって照射され、照光ビームの形状を、多数のサブビームから構成される所望のパターンにするように構成したビーム成形デバイスにも関する。
【背景技術】
【０００２】
この種類のマルチカラム（又は「多軸」）構成は、本出願人の特許文献１及び特許文献２に記載されている。
【０００３】
本出願人は、以下のような場合等の、帯電粒子マルチビーム・リソグラフィ及びナノパターニングの分野並びに関連技術に適切ないくつかの解決策及び技法を開発している：イオン・マルチビームを生成するＣＨＡＲＰＡＮ（帯電粒子ナノパターニング）を使用する場合、並びに電子マルチビームを生成するｅＭＥＴ（電子マルチビーム・マスク露光ツール）又はマスク描画用ＭＢＭＷ（マルチビーム・マスク・ライタ）、及び基板、具体的にはシリコン・ウェハ上への直接描画リソグラフィのための電子マルチビームを生成するＰＭＬ２（投影マスクレス・リソグラフィ）を使用する場合。この関係で、本出願人の名前の関連特許文献は、特許文献３、特許文献１、特許文献４、特許文献２及び特許文献５である。
【０００４】
図１は、マルチカラム帯電粒子光学装置２用真空筐体１０、対象物チャンバ３を有するマルチカラム・ライタ・ツール１の概略断面図を示し、対象物チャンバ３の上にマルチカラム帯電粒子光学装置がカラム・ベースプレート４により組み付けられる。対象物チャンバ３内にあるのは、Ｘ−Ｙステージ５、例えばレーザ干渉計で制御された空気軸受真空ステージであり、空気軸受真空ステージの上に、適切な取扱い系を使用して基板チャック６が載置される。好ましくは静電チャックであるチャック６は、シリコン・ウェハ等の基板７を保持する。帯電粒子マルチビーム・リソグラフィに関して、基板は、例えば電子又はイオン・ビーム感光性レジスト層８で被覆される。
【０００５】
マルチカラム光学装置２は、複数のサブカラム９を備える（示すカラムの数は、より良く明快にするように図では減らしてあり、現実の実装形態でマルチカラム装置内に存在するかなり多数のカラムを表す）。好ましくは、サブカラム９は、同一の機構を有し、相互に平行な軸で並べて設置される。各サブカラムは、電子又はイオン供給源１１ａ、抽出系１１ｂ、及び広いテレセントリックな帯電粒子ビームをパターン画定デバイス（ＰＤＤ）１２に送出する静電多電極集光光学装置１１ｃを含む照光系１１、並びに３つのレンズを備える縮小帯電粒子投影光学装置１６を有し、パターン画定デバイス（ＰＤＤ）１２は、サブビーム（「ビームレット」）の形状を画定する複数のアパーチャを通るビームのみを通すように構成され、このサブビームが前記アパーチャ（ビーム成形デバイス）を透過する。図示の実施形態では、第１のレンズは加速型静電多電極レンズ１６ａである一方で、第２のレンズ１６ｂ及び第３のレンズ１６ｃは、特に電子を使用する場合、両方とも磁気レンズであるか、又は特許文献１で概説するように例えば粒子がイオンである場合、静電レンズである。
【０００６】
投影帯電粒子光学装置１６の加速型第１のレンズは、低い運動エネルギー（例えば５ｋｅＶ）の粒子でＰＤＤ１２を動作させる一方で、縮小投影光学装置の交差部では高いビーム・エネルギー（例えば５０ｋｅＶ）を与えるという重要な利点をもたらし、したがってクーロン相互作用の確率を最小にする。更に、基板での高いビーム・エネルギーは、対象物、具体的には帯電粒子感光層８を露光する際に帯電粒子の前方散乱を低減するのに有益である。
【０００７】
投影光学装置の第１のレンズは第１の交差部を形成する一方で、第２のレンズは第２の交差部を形成する。各サブカラムのこの位置には、ＰＤＤ内で偏光したビームをフィルタ除去するように構成した停止プレート１５がある。サブカラムの第３のレンズ１６ｃ及び停止プレート１５は、適切な締結手段１８によりカラム・ベースプレート４上に組み付けた基準プレート１７上に組み付けられる。基準プレート１７の上に組み付けるのは、位置合せ軸外し光学系の部品１９である。
【０００８】
基準プレートは、酸化ケイ素又は酸化アルミニウムベースのセラミック材料等の熱膨張が少ない適切な基材から製作され、このセラミック材料は、重量がわずかで、弾性係数が高く、熱伝導率が高いという利点を有するものであり、少なくとも基準プレートの関連部品を導電性コーティングにより適切に被覆して（静電気を流出可能にすることによって）帯電を防止できるようにする。
【０００９】
図２の縦断面詳細でわかるように、従来技術によるＰＤＤ１２は、連続構成で積み重ねた３つのプレート：アパーチャ・アレイ・プレート２０（ＡＡＰ）、偏光アレイ・プレート３０（ＤＡＰ、ブランキング・アレイ・プレートとも呼ぶ）及びフィールド境界アレイ・プレート４０（ＦＡＰ）を備える。用語「プレート」は、それぞれのデバイスの全体形状を指すものであり、単一プレート構成要素が通常は実装形態の好ましい様式であるにもかかわらず、プレートを単一プレート構成要素として実現することを必ずしも示すわけではないことに留意する価値がある。更に、いくつかの実施形態では、ＡＡＰ等の「プレート」はいくつかのサブプレートから構成できる。プレートは、好ましくは、Ｚ方向に沿って互いに平行に、ある相互距離で配置される。
【００１０】
ＡＡＰ２０の平坦な上面は、集光光学装置１１に対して画定された電位界面を形成する。ＡＡＰは、例えば薄肉中心部２２を有する一枚の正方形又は長方形シリコン・ウェハ（約１ｍｍの厚さ）２１から作製できる。プレートは、導電性保護層２３によって被覆でき、この導電性保護層２３は、水素イオン又はヘリウム・イオンを使用する場合（米国特許第６，８５８，１１８号での方策）は特に有利となる。電子又は重イオン（例えばアルゴン又はキセノン）を使用する場合、層２３も２１及び２２それぞれの表面区分によってもたらされるシリコンであってもよく、それにより層２３とバルク部品２１／２２それぞれとの間に界面がなくなる。
【００１１】
ＡＡＰ２０は、薄肉部２２を横切る開口によって形成した複数のアパーチャ２４を備える。図示の実施形態では、アパーチャ２４が実現され、このアパーチャ２４は、開口の下方出口２５がアパーチャ２４の主要部よりも広いように層２３内に製作した真直ぐな外形及びＡＡＰ２０のバルク層の「後退」（ｒｅｔｒｏｇｒａｄｅ）外形を有する。真直ぐな外形及び後退外形の両方とも、反応性イオン・エッチング等の最新構造化技法で製作できる。後退外形は、開口を通るビームのミラー帯電効果を強力に低減する。
【００１２】
ＤＡＰ３０は、複数の開口３３を備えるプレートであり、この開口３３の位置は、ＡＡＰ２０のアパーチャ２４の位置と対応し、開口３３は個々のサブビームを偏光するように構成した電極３５、３８を備え、個々のサブビームはＤＡＰ３０のそれぞれの経路から開口３３を選択的に通過する。ＤＡＰ３０は、例えばＡＳＩＣ回路を有するＣＭＯＳウェハを後処理することによって製作できる。ＤＡＰ３０は、例えば一枚の正方形又は長方形形状を有するＣＭＯＳウェハから作製され、中心部３２を保持する枠を形成する肉厚部３１を備え、この中心部３２は、薄肉になっている（しかし適切には２２の厚さと比較するとより厚くてもよい）。中心部３２のアパーチャ開口３３は、２４と比較するとより広い（例えば各側で約２μｍ）。ＣＭＯＳ電子機器３４は、ＭＥＭＳ技法により実現される電極３５、３８を制御するために使用される。各開口３３に隣接して、「接地」電極３５及び偏光電極３８が備えられる。接地電極３５は、電気的に相互接続され、共通の接地電位に接続され、帯電を防止する後退部３６、及びＣＭＯＳ回路への不要なショートカットを防止する隔離区分３７を備える。接地電極３５は、ＣＭＯＳ回路３４のこれらの部品に接続でき、これらの部品は、シリコン・バルク部分３１及び３２と同じ電位にある。
【００１３】
偏光電極３８は、静電位を選択的に印加するように構成され、そのような静電位が電極３８に加えられると、電界が発生し、対応するサブビームへの偏光を生じさせ、サブビームをその名目上の経路から偏光させる。電極３８も同様に、帯電を防止するための後退区分３９を有することができる。電極３８のそれぞれは、その下側部でＣＭＯＳ回路３４内のそれぞれの接触部位に接続される。
【００１４】
接地電極３５の高さは、ビーム間のクロストーク効果を抑制するために偏光電極３８の高さよりも高い。
【００１５】
ＦＡＰとして働く第３のプレート４０は、縮小帯電粒子投影光学装置１６の第１のレンズ部の下流に面する平坦面を有し、したがって投影光学装置の第１のレンズ１６ａに対して画定された電位界面を実現する。ＦＡＰ４０の肉厚部４１は、シリコン・ウェハの一部から作製され、薄肉中心区分４２を有する正方形又は長方形の枠である。ＦＡＰ４０は、ＡＡＰ２０及びＤＡＰ３０の開口２４、３３に対応する複数の開口４３を備えるが、ＡＡＰ２０及びＤＡＰ３０の開口２４、３３と比較するとより広い。
【００１６】
ＰＤＤ１２及び具体的にはＰＤＤ１２の第１のプレート、ＡＡＰ２０は、幅広帯電粒子ビーム５０によって照光され（本明細書における「幅広」ビームとは、ビームがＡＡＰ内に形成したアパーチャ・アレイの領域全体を覆うほど十分に広いことを意味する）、このようにして幅広帯電粒子ビーム５０は、アパーチャ２４を通って送出されるとマイクロメートルの大きさの何千ものビーム５１に分割される。ビーム５１は、妨げられることなくＤＡＰ及びＦＡＰを横断することになる。
【００１７】
既に述べたように、偏光電極３８がＣＭＯＳ電子機器により電力供給されると常に、偏光電極と対応する接地電極との間に電界が発生することになり、通過するそれぞれのビーム５２に小さいが十分な偏光がもたらされる（図２）。偏光されたビームは、開口３３及び４３それぞれが十分に広く作製されているので妨げられることなくＤＡＰ及びＦＡＰを横断できる。しかし、偏光されたビーム５２は、サブカラムの停止プレート１５でフィルタ除去される（図１）。したがって、ＤＡＰによって影響を受けないビームのみが基板に到達することになる。
【００１８】
縮小帯電粒子光学装置１６の縮小率は、ビームの寸法及びＰＤＤ１２内でのビームの相互距離、並びに対象物での構造の所望の寸法を考慮して適切に選択される。この縮小率は、ＰＤＤではマイクロメートルの大きさのビームを可能にする一方で、基板上ではナノメートルの大きさのビームが投影される。
【００１９】
ＡＡＰにより形成された（影響を受けない）ビーム５１の集団は、投影帯電粒子光学装置の予め定義した縮小率Ｒで基板に投影される。したがって、基板では、幅がそれぞれＢＸ＝ＡＸ／Ｒ及びＢＹ＝ＡＹ／Ｒを有する「ビーム・アレイ・フィールド（ＢＡＦ）」が投影され、式中、ＡＸ及びＡＹは、Ｘ及びＹ方向それぞれに沿ったアパーチャ・アレイ・フィールドの大きさを示す。基板での個々のサブビームのビームの大きさは、それぞれｂＸ＝ａＸ／Ｒ及びｂＹ＝ａＹ／Ｒによって示され、式中、ａＸ及びａＹは、Ｘ及びＹ方向それぞれに沿って測定したＤＡＰ３０の段階でのビーム５１の大きさを示す。
【００２０】
図２（並びに以下の類似の図面）に示した個々のビーム５１、５２は、かなりより多数、典型的には何千ものサブビームを表し、２次元Ｘ−Ｙアレイに配置されることに留意する価値がある。出願人は、例えば、数千もの（例えば２６２，１４４本）プログラム可能なビームを有するイオン並びに電子マルチビーム・カラムに関してＲ＝２００の縮小率を有するマルチビーム帯電粒子光学装置を実現した。出願人は、基板で約８２μｍ×８２μｍのビーム・アレイ・フィールドを有するそのようなカラムを実現している。こうした例は説明の目的で述べており、限定例として解釈すべきではない。
【００２１】
図２で概説した構成を使用して、上記の種類の多数のサブカラムが、最先端の集積回路デバイス製造用基板として使用される３００ｍｍシリコン・ウェハ等の基板の領域内に適合するような直径を有するサブカラムを実装する。４５０ｍｍのシリコン・ウェハ・サイズに適した、１９３ｎｍ液浸光学リソグラフィ・ツール、ＥＵＶリソグラフィ・ツール及びナノインプリント・リソグラフィ・ツールの開発が進行中である。スループットの損失なしに、本明細書で提示するマルチカラム構成は、対応するより多数のサブカラムを提供することによって、４５０ｍｍ直径のシリコン・ウェハ・サイズ等あらゆる他のウェハの大きさに容易に適合できる。
【００２２】
集積回路、特にマイクロプロセッサの最近の進歩は、新規なリソグラフィ、蒸着及びエッチング技法のみならず、革新的な回路設計によっても可能になった。最も強力な革新は、Ｙａｎ  Ｂｏｒｏｄｏｖｓｋｙ「ＥＵＶ、ＥＢＤＷはＡＲＦの代替又は発展形態であるか？（ＥＵＶ，ＥＢＤＷ-  ＡＲＦ  Ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｏｒ  Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ？）」、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒリソグラフィ・ユーザ・フォーラム、２０１０年２月２１日、米国カルフォルニア州Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ、及び「ＭＰプロセッサのためのＭＰ処理（ＭＰＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｆｏｒ  ＭＰＰｒｏｃｅｓｓｏｒｓ）」ＳＥＭＡＴＥＣＨマスクレス・リソグラフィ及びマルチビーム・マスク・ライタ・ワークショップ、２０１０年５月１０日、米国ニューヨーク州Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋによって記載されたように、２次元回路設計から１次元回路設計へ進展したことであった。この目的で、通常の線パターンは、例えば１９３ｎｍ液浸（水浸）光学リソグラフィ、層蒸着及びエッチングのステップを使用して製作し、次に「相補的リソグラフィ」露光、続いてエッチングのステップを実施して、通常の線パターン内に所望の構造化線パターンによる切削が生じる。
【００２３】
今日まで、１３．５ｎｍ波長ベースのＥＵＶ（極端紫外線）リソグラフィの開発は遅れており、したがって２０１５年には、１９３ｎｍ液浸光学リソグラフィによる切削パターンを露光する必要があると思われる。この技法に対する最小ピッチは、約８０ｎｍである。したがって、４つの異なるマスクで切削パターンを露光する必要がある（前掲書中のＹａｎ  Ｂｏｒｏｄｏｖｓｋｙ、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒリソグラフィ・ユーザ・フォーラムを参照）。したがって、ＥＵＶリソグラフィの状況では、１つのマスクのみでマスク上の切削パターンを露光可能にする新たな技法に対するニーズがある。このように、ＥＵＶリソグラフィは１０ｎｍ論理ノードでの製造準備ができていない可能性があるにもかかわらずＥＵＶリソグラフィに対する継続的な強い産業上の関心がある。更に、ＥＵＶリソグラフィには克服すべき大きな障害があり、そのために、半導体産業は、切削パターン露光に適した代替リソグラフィの可能性にますます本格的に興味をもつようになっている。ナノインプリント・リソグラフィは１つの可能性であるが、マスタ・テンプレート製作、スタンプ・レプリカの実用寿命、スタンプの欠陥検査及び修復、並びにインプリンティング中に欠陥が発生する可能性等のいくつかの困難がある。別の代替形態としては、電子マルチビーム直接描画が、サブ１０ｎｍ解像度能力を提供しマスクを必要としないのでますます産業上の注目を集めつつある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】米国特許第７，２１４，９５１号
【特許文献２】米国特許第８，１８３，５４３号
【特許文献３】米国特許第７，１９９，３７３号
【特許文献４】米国特許第８，３０４，７４９号
【特許文献５】米国特許第８，２２２，６２１号
【非特許文献】
【００２５】
【非特許文献１】Ｙａｎ  Ｂｏｒｏｄｏｖｓｋｙ「ＥＵＶ、ＥＢＤＷはＡＲＦの代替又は発展形態であるか？（ＥＵＶ，ＥＢＤＷ-  ＡＲＦ  Ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｏｒ  Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ？）」、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒリソグラフィ・ユーザ・フォーラム、２０１０年２月２１日、米国カルフォルニア州Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ
【非特許文献２】「ＭＰプロセッサのためのＭＰ処理（ＭＰＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｆｏｒ  ＭＰＰｒｏｃｅｓｓｏｒｓ）」ＳＥＭＡＴＥＣＨマスクレス・リソグラフィ及びマルチビーム・マスク・ライタ・ワークショップ、２０１０年５月１０日、米国ニューヨーク州Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
明らかに、上記したマルチカラムの配置は、マルチカラム装置のＤＡＰ３０内の多数の偏光デバイスを適切に制御するために、多数のデータ及び制御信号を入力信号としてＤＡＰに供給することを必要とする。更に、偏光デバイスを読み出すための更なる制御ラインが出力信号を与えるために存在することがある。ＤＡＰのこれらの入出力ラインを「データ経路」と呼ぶ。図１に示すもの等の本発明の基礎をなすマルチカラム装置の配置は、帯電粒子光学カラムが一緒に近接して位置決めされる小型の構成であり、このことは、対象物上でパターンの描画、構造化を効率的に実施する能力に関して有利である。しかし、この小型構成は、複数のサブカラムまでのデータ経路アクセスを提供することを非常に困難にする。このことは、小型構成のサブカラムが、必要とするデータ・ラインを通すことができる空間をわずかしかサブカラムの間に残さないためである。この問題を更に悪化させるのは、データ経路を形成するデータ・ラインが、各アパーチャ・フィールドに対してデータをアパーチャの各列に同時に供給しなければならないので相当な数になるということである。したがって、本発明の目的は、高度に最適化したレンズ要素の光学特性の改変−つまり、その光学特性を低下させる可能性が高い−を必要とせずに、サブカラムのＰＤＤ側からデータ経路のアクセス可能性を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
この目的は、ビーム成形デバイス、及びそのようなビーム成形デバイス構成を組み込んだ帯電粒子マルチビーム処理装置によって満たされ、ビーム成形デバイスは、
−ビームが横断するそれぞれのビーム成形デバイスの最初の要素としての第１のフィールド境界デバイスであって、照光系の方に向けた第１の面を有する第１のフィールド境界デバイス、
−ビームが横断するそれぞれのビーム成形デバイスの最後の要素としての第２のフィールド境界デバイスであって、投影光学系の方に向けた第２の面を有する第２のフィールド境界デバイスを備え、
第１のフィールド境界デバイス及び／又は第２のフィールド境界デバイスは、それぞれのビーム成形デバイス内にフィールド・フリー空間区間を画定−即ち境界を画定し、このフィールド・フリー空間区間は、それぞれのビーム成形デバイスの偏光アレイ・デバイスを制御する供給ライン（即ちデータ経路ライン）を収容するように構成される。フィールド・フリー空間区間は、それぞれの第１のフィールド境界デバイス又は第２のフィールド境界デバイスと、ビーム成形デバイスの連続する構成要素デバイスとの間に形成した少なくとも１つのフィールド・フリー空間を含み、この連続する構成要素デバイスは、好ましくは上述したアパーチャ・アレイ・デバイス又は偏光アレイ・デバイス等、ビーム成形デバイスのプレート形状構成要素である。本明細書で「連続する構成要素デバイス」とは、ビーム成形デバイス内の関連するフィールド境界デバイスに隣接するが、ある距離で位置する構成要素デバイスを意味すると理解されたい。
【００２８】
この解決策は、小型構成のマルチカラムを維持しながらデータ経路アクセスに十分な空間をもたらす。小型構成は、高スループットを達成するための鍵である。本発明は、フィールド・フリー空間内で、偏光アレイ・デバイスとは別個に及び可能性としてはビーム成形デバイスの他の構成要素デバイスとも別個に、データ経路アクセスを実現する供給ラインを収容可能にする。更に、本発明は、ＰＤＤの効果的な冷却を促進してＰＤＤを狭い許容範囲内の所望の温度で保持する。
【００２９】
本発明の有利な発展形態によれば、供給ライン（即ちデータ経路ライン）を、フィールド・フリー空間区間内でＺ方向に対して多数の高さレベルで入れることができる。このことは、ラインが所与のＸ−Ｙ面内で必要とする空間を減少させ、したがって空間の必要性を低下させる。
【００３０】
本発明の別の可能な態様は、サブビーム及びデータ経路ラインを互いに対して遮蔽する遮蔽管を備えることができる。したがって、各遮蔽管は、それぞれのビーム成形デバイス内のそれぞれのフィールド・フリー空間に位置でき、それぞれのビーム成形デバイスを横断するビームを完全に囲む。遮蔽管は、ビームを磁気的及び／又は電気的に遮蔽可能にするのに適した材料から作製される。遮蔽管の形状は、通常、全体がＺ方向と同軸の円筒又は角柱形状であり、これらの形状には、円形断面、楕円形断面、多角形断面、及び丸みを帯びた角を有する正方形又は長方形等、丸みを帯びた多角形断面の形状を含む。
【００３１】
本発明の特に有利な１つの発展形態では、第１のフィールド境界デバイス及び／又は第２のフィールド境界デバイスは、それぞれのビーム成形デバイスの他の構成要素に対して（Ｚ方向に沿って）ある距離で配置され、それぞれのパターン画定デバイス内の電界に対してフィールド・フリー空間をもたらすようにするものであり、この距離の寸法は、供給ラインを収容するのに十分であるように選択される。
【００３２】
１つの典型的な実装形態では、第１のフィールド境界デバイスは、機能の分離を可能にし、損耗した構成要素の交替工程を容易にするように、それぞれのカラムのアパーチャ・アレイ・デバイスとは別個のデバイスとなる。しかし、第１のフィールド境界デバイスは、それぞれのカラムのアパーチャ・アレイ・デバイスによって実現でき、このことは構成要素の数を低減することになる。
【００３３】
本発明の適切な実装形態によれば、第１のフィールド境界デバイス及び第２のフィールド境界デバイスは、全体がプレート形状の構成要素として実現され、更に、Ｚ方向に沿って互いに平行に、ある相互距離で配置できる。
【００３４】
本発明の別の有利な発展形態では、ＤＡＰは異なるＺ位置（「階層」）で位置できる。この場合、カラムの第１のフィールド境界デバイスは、Ｚ方向に対して均一な第１の高さで配置され、カラムの第２のフィールド境界デバイスは、均一な第２の高さで配置される。各カラムに関して、それぞれの偏光アレイ・デバイスを含むブランキング・ユニットは、それぞれのカラムに隣接するカラムのブランキング・ユニットの高さレベルとは異なる高さレベルで配置される。したがって、ブランキング・ユニット／偏光アレイ・デバイスは、第１の高さと第２の高さとの間のいくつかの高さレベルで配置される。
【００３５】
第１のフィールド境界デバイス及び第２のフィールド境界デバイスは、それぞれのカラムのアパーチャ・アレイ・デバイスのアパーチャに対応するそれぞれの開口アレイを含むことになる。有利には、第１のフィールド境界デバイス及び第２のフィールド境界デバイスの第１の面及び第２の面は、照光系及び／又は投影系と相対して明快な境界面を画定するように、それぞれの開口アレイを除いて平坦とすることができる。
【００３６】
以下、図面を参照しながら本発明をより詳細に説明する。図面は、例として示す本発明のいくつかの実施形態を例示し、本発明の適切な実装形態を表すが、本発明に対する限定として解釈すべきではない。図面は概略的に示される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】マルチカラム・ライタ・ツールの概略断面図である。
【図２】図１のツールのカラムのうち１つのＰＤＤの縦断面図である。
【図３Ａ】対象物に対するカラムの第１の構成の部分平面図である（長方形構成）。
【図３Ｂ】カラムの第２の構成の図である（ひし形構成）。
【図４】本発明の第１の実施形態を組み込んだマルチカラム・ライタ・ツールの断面図である。
【図５Ａ】第１の実施形態によるＰＤＤの図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示す種類のいくつかのＰＤＤがどのように図４のツール内に平行に配置されるかを示す図である。
【図６】第２の実施形態によるＰＤＤの図である。
【図７】更なる実施形態によるＰＤＤの図である。
【図８Ａ】図５Ｂの線８Ａ−８Ａに沿った長方形構成のいくつかのＰＤＤの断面詳細図である。
【図８Ｂ】図８ＡのＰＤＤに似ているがひし形構成のＰＤＤの断面詳細図である。
【図９】ＰＤＤがＺ−ジグザグ（Ｚ−ｓｔａｇｇｅｒｅｄ）構成のＡＡＰ−ＤＡＰパッケージを有する別の実施形態の図である。
【図１０】図９のＡＡＰ−ＤＡＰパッケージのうち１つの縦断面図である。
【図１１】図１０のＡＡＰ−ＤＡＰパッケージの平面図である。
【図１２Ａ】Ｚ−ジグザグ構成の一階層にあるＡＡＰ−ＤＡＰパッケージの相互構成を示す図である。
【図１２Ｂ】Ｚ−ジグザグ構成の一階層にあるＡＡＰ−ＤＡＰパッケージの相互構成を示す図である。
【図１２Ｃ】Ｚ−ジグザグ構成の一階層にあるＡＡＰ−ＤＡＰパッケージの相互構成を示す図である。
【図１２Ｄ】Ｚ−ジグザグ構成の一階層にあるＡＡＰ−ＤＡＰパッケージの相互構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下で示す実施形態は、ミックス・アンド・マックス（ｍｉｘ−ａｎｄ−ｍａｘ）・リソグラフィで使用するパターン切削用マルチビーム・ツールに関し、このミックス・アンド・マックス・リソグラフィでは、基板（例えばシリコン・ウェハ）が例えば長さＤＸ及び幅ＤＹ（典型的にはＤＸ＝３３ｍｍ、ＤＹ＝２６ｍｍ）を有するダイ・フィールドを有する１９３ｎｍ液浸スキャナ・ツールで露光される。１つのダイ・フィールドは、いくつかのチップを含むことができ、典型的にはそのようになる。実施形態は限定するものではなく、したがって本発明は他の構成及び適用例にも同様に言及できる。本開示内の用語「上側」、「下側」、及び「上部」、「底部」のような関連用語は、「垂直」軸に沿って下方に進むと思われるビームの方向に関すると理解されたい。この垂直軸は、Ｘ方向及びＹ方向が交差するＺ方向（縦方向）と同一視される。
【００３９】
本発明に適した小型サブカラム構成６０及び７０の例は、対象物の平面に対する構成の平面詳細を示す図３Ａ及び図３Ｂそれぞれに示す。図３Ａでは、アパーチャ・アレイ・フィールド６２を有する１つのサブカラム６１（象徴的に円で表す）をそれぞれ使用して１つのダイ・フィールド領域６３（異なる様式の網掛けで示す）を露光する「長方形」配置、したがって、ダイ・フィールドの相互構成を投影するカラムの相互構成を示す。図３Ｂは、アパーチャ・アレイ・フィールド７２を有する１つのサブカラム７１をそれぞれ使用して２つのダイ・フィールド領域７３を露光する「ひし形」構成のカラムを示し、２つの隣接するカラム間の距離は、単一ダイ・フィールドの対角線に対応する。
【００４０】
ＤＸ＝３３ｍｍ及びＤＹ＝２６ｍｍであると仮定すると、図３Ａの場合、サブカラム６１の直径は約２４ｍｍであり、アパーチャ・アレイ・フィールド６２の大きさは約８．２ｍｍ×８．２ｍｍである一方で、図３Ｂの場合、サブカラム７１の直径は約４０ｍｍであり、アパーチャ・アレイ・フィールド７２は約１６．４ｍｍ×１６．４ｍｍである。アパーチャの周期を１６μｍであると仮定すると、アパーチャ・アレイ・フィールド６２は５１２×５１２＝２６２，１４４本のビームを実現できる一方で、アパーチャ・アレイ・フィールド７２は１０２４×１０２４＝１，０４８，５７６本のビームを実現できる。
【００４１】
一変形形態では、アパーチャ・アレイ・フィールドは、対応する正方形アパーチャ・アレイ・フィールドと好ましくは同じ対角長さを有する長方形であるように選択することもできる。
【００４２】
上述のように、ＤＡＰ（又は概してカラムのビーム成形デバイス）のためのデータ及び制御信号を含む多数の入力信号、並びに偏光デバイス及び他の制御センサからの出力信号は、ＤＡＰ（ビーム成形デバイス）への及びそこからのデータ経路として供給する必要がある。しかし、小型構成のサブカラムはデータ経路に関する空間の問題を生じさせる。本発明は、この問題を解決する、即ち、ＰＤＤの最初及び最後の構成要素として第１のフィールド境界デバイス及び第２のフィールド境界デバイスを備えることによって、更なる空間をＰＤＤデバイスの構成内に供給するものであり、第１のフィールド境界デバイス及び第２のフィールド境界デバイスは、照光系１１及び投影光学系１６それぞれの電磁界に対するフィールド境界として働く。したがって、第１のフィールド境界デバイス及び第２のフィールド境界デバイスは、これらの間に「フリー・ドリフト（ｆｒｅｅ  ｄｒｉｆｔ）領域」を画定し、このフリー・ドリフト領域は粒子光学系１１及び１６の高い電界及び磁界から保護される。しかし、この「フリー・ドリフト領域」はＤＡＰ内の偏光デバイスの横断的なフィールドを含むが、当然ながらこのことは局所的で限定的な空間の延在であることに留意されたい。具体的には、フィールド境界デバイスの１つ又は両方を、ある実質的な距離でＰＤＤの先行及び／又は後続のプレート構成要素に対して位置決めし、ビームが妨害されずに進行できるフィールド・フリー空間を生じさせ、これにより粒子光学カラム９の側からＤＡＰに向かって進入する十分なデータ経路１０１のアクセスの可能性を与える空間をもたらす。
【００４３】
図４は、本発明の第１の実施形態を図１に対応する断面図で示す。装置１００は、フリー・ドリフト領域ＦＦを集光光学装置１１と射影光学装置１６との間に備える。このフリー・ドリフト領域ＦＦでは、データ経路ライン及び局所的偏光デバイスを保護するように帯電粒子光学系１１及び１６の（高い）電界から遮蔽される。更に、フリー・ドリフト領域ＦＦは、図１の単一ＰＤＤ１１２の高さと比較するとかなり増大した高さを有する。大きなフリー・ドリフト領域ＦＦは、有利にはデータ経路１０１内に含まれる多数のラインに関係なく、十分なデータ経路１０１のアクセスの可能性を提供する。データ経路１０１は、真空係止部１０３を通って真空チャンバ１０’内に入るいくつかのライン束１０２を備え、データ経路／ライン束の真空部分１０４は、それぞれのＰＤＤ１１２に及び、データを個々のカラム９のＰＤＤに供給する。
【００４４】
データ経路は、例えば従来技術で公知の光ファイバ及び／又は電線構成要素（例えばフラットバンド・ケーブル）から構成する。本発明に適切な光データ経路の実装形態は、Ａ．Ｐａｒａｓｋｅｖｏｐｏｕｌｏｓ等の論文、「将来のマスクレス・リソグラフィ用途に十分に適合するスケーラブルな（２４〜１４０Ｇｂｐｓ）光データ・リンク（Ｓｃａｌａｂｌｅ（２４-１４０Ｇｂｐｓ）ｏｐｔｉｃａｌ  ｄａｔａ  ｌｉｎｋ，ｗｅｌｌ  ａｄａｐｔｅｄ  ｆｏｒ  ｆｕｔｕｒｅ  ｍａｓｋｌｅｓｓ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）」Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．７２７１、７２７１１  Ｉ（２００９年）に記載されている。これらの技法は、特に、以下でより詳細に概説するように、ＤＡＰに対しワイヤボンディングを使用するのではなくフリップチップボンディング等の適切な接続を使用して現代のパッケージング技法と組み合わせることができる。
【００４５】
図５Ａは、図４の装置１００のビーム成形デバイス１１２の１つとして働くＰＤＤ構成５１２の一実現形態を縦断面詳細図で示す。ＡＡＰ５２０及びＤＡＰ５３０に加えて、ビーム方向に沿って見ると、更なるプレート５１０がＰＤＤ構成５１２の第１のプレート（即ち一番上のプレート）として備えられ、プレート５４０がＰＤＤ構成５１２の一番下のプレートとして備えられる。プレート５１０は、本発明による第１のフィールド境界デバイスを実現し、第１の又は上部フィールド境界アレイ・プレートと呼び、ｔＦＡＰ（又は上部ＦＡＰ）と省略する。同様に、プレート５４０は、本発明による第２のフィールド境界デバイスを実現し、第２の又は底部フィールド境界アレイ・プレートと呼び、ｂＦＡＰ（又は底部ＦＡＰ）と省略する（「底部」はＰＤＤの最も下のプレートとしての位置を指す）。図５Ａに示す実施形態では、ｔＦＡＰ５１０は、ＡＡＰ５２０及び続くＤＡＰ５３０並びにｂＦＡＰ５４０に対して相当な距離ｈ１にある。ｔＦＡＰ５１０及びｂＦＡＰ５４０は、それらの間、より正確にはＦＡＰ５１０、５４０の外側に面する面５１３と面５１４との間にフリー・ドリフト領域Ｆ１を画定する。好ましくは、面５１３、５１４は、多数のサブビーム５７としての照光ビーム５０ａをＰＤＤ構成５１２に通して通過させるようにプレートに設けられたアパーチャ開口５１１、５４１を除いて平坦である。ｔＦＡＰ５１０のアパーチャ開口５１１は、アパーチャ開口５１１がＡＡＰ５２０のアパーチャ２４よりも大きいという条件下、ｂＦＡＰ５４０の対応するアパーチャ開口５４１と同じ大きさ又は同様の大きさを有することができる。したがって、ｔＦＡＰによって形成したサブビーム５０ａは、個々のサブビーム５１、５２の最終的な形状を画定するＡＡＰのアパーチャ開口２４の大きさと比較するとより大きい。
【００４６】
フリー・ドリフト領域Ｆ１の増大した高さにより、以下でより詳細に説明するようにＤＡＰ５３０への十分なデータ経路１０４アクセスが可能になる。大きな距離ｈ１は、２つの続いているプレート、ここではｔＦＡＰ５１０とＡＡＰ５２０との間に存在する。この距離ｈ１は、一方ではアパーチャ・フィールド領域内のサブビーム５０ａのためのフィールド・フリー空間をもたらし、他方ではサブビーム領域の外側（即ちカラムの間）にＤＡＰ５３０に供給するデータ経路ライン１０４のための十分な空間を提供する。矢印１０４はデータ経路束の象徴であり、このデータ経路束は、１つ又は複数の高さレベルでＰＤＤ構成に進入し、対応するＡＡＰを通過して（ＡＡＰの外側縁部を迂回及び／又はＡＡＰ内に設けられた貫通孔を横断して）それぞれのＤＡＰに入る。ＤＡＰの偏光デバイスは、図５Ａに示すように下流に向けるか、又は本発明による構成に影響を与えなければ上流に（図７を参照）向けることができる。
【００４７】
距離ｈ１によって形成したフィールド・フリー空間区間は、機械構成要素によって妨害されない、光学カラム内部の真空引きした空間領域である。したがって、フィールド・フリー空間区間は、光学カラムの軸付近の帯電粒子のビーム経路に適しており、帯電粒子が横断しない軸外し領域の供給ラインを収容するのに適している。フィールド・フリー空間は、その名前が暗示するように、本質的に電磁界のない空間、具体的には技術的に生じる電磁界がない空間である。後者−即ち技術的に生じる電磁界がない空間−は、ＦＡＰフィールド境界デバイスにより達成される。上述のように、ｂＦａＰ及びｔＦＡＰは、共通の静電位（通常は基準接地電位）で保持され、その結果、これらの２つのプレート形デバイスの間の空間又は「間隔」には、特に帯電粒子光学系１１及び１６の静電界を含めて、技術的に生じる静電界がない。
【００４８】
磁界等の他のフィールドは、それらの供給源（磁性材料、電流を通す導電要素）を回避することによってなくす。更に、磁界遮蔽管１２０を備えることができ、この磁界遮蔽管１２０は、距離ｈ１によってｔＦＡＰ５１０とＡＡＰ５２０との間に形成したフィールド・フリー空間内に位置決めされ、この領域を横断するサブビーム５０ａを囲む。管１２０は、約１ｍｍの厚さを有するミューメタル等の磁気遮蔽に適した材料から製造される。管１２０の形状は、好ましくは適切な断面形状から得られる円筒又は角柱形状であり、ビームに平行であるようにＺ方向に沿って延在する。この磁界遮蔽管１２０は、以下でより詳細に説明するように、サブカラム間のビームのクロストークを回避するのに役立つ。他の実施形態（図示せず）は、磁界遮蔽管を用いずに実現できる。
【００４９】
図５Ｂは、図５Ａに示す種類のいくつかのＰＤＤ構成を装置１００内の並列配置で示す。ｔＦＡＰは、共通ベースプレート１３１上に組み付けられる。ベースプレート１３１は、基準プレートの基材と同様のものから製造され、個々のカラム９の位置で穴１３０を備えるマルチカラム・デバイスの全幅に延在する。同様にして、ｂＦＡＰは、好ましくは同じ基材から製造した共通ベースプレート１３２上に組み付けられる。ＡＡＰ及びＤＡＰは、第２のベースプレート１３２の場合、ベースプレートの内面のそれぞれの位置上に同様に組み付けられる。データ経路は、可能性としては異なる高さレベルで１つ又は複数の部分１０４内で個々のＤＡＰ５３０に供給され、このことは、本発明のおかげで改良された空間状況を示す。また、図５Ｂは、遮蔽管１２０をＰＤＤ構成内に取り付ける１つの可能な実現形態を示し、この場合、各管１２０は、その上端で、適切な取付けデバイス１２３によりベースプレート１３１の対応する穴１３０の内側縁部に固定される。
【００５０】
ベースプレート１３１、１３２は、それらの上に組み付けたプレート５１０、５２０、５３０、５４０の温度を制御する方法として冷却系を更に含むことができる。冷却系は、例えばベースプレート内に形成したいくつかの真空気密冷却剤ラインにより実現でき、このラインは、冷却剤供給器に接続される。
【００５１】
図６は、ＡＡＰ６２０がｔＦＡＰ６１０の近傍にある一方でＤＡＰ６３０は、ｂＦＡＰ６４０とＡＡＰ６２０との間に（好ましくはＡＡＰ６２０に近接して）位置決めされ、大きな距離ｈ２をｂＦＡＰ６４０の上に残す、ＰＤＤ構成６１２の別の実施形態を示す。同じく、磁界遮蔽管１２０が備えられ、この場合、磁界遮蔽管１２０は、大きな距離ｈ２によってＤＡＰとｂＦＡＰとの間に形成したフィールド・フリー空間に位置する。データ経路１０４は、遮蔽管１２０外側の大きな距離によって形成した空間を介してＤＡＰに供給される。
【００５２】
図７は、ＡＡＰ７１０が第１のプレートであり、そのために本発明の第１のフィールド境界デバイスも実現する、ＰＤＤ構成７１２の更なる実施形態を示す。したがって、この場合、フリー・ドリフト領域Ｆ２は、ＡＡＰ７１０の上側面７１３とｂＦＡＰ７４０の下側面との間に形成される。この場合、面７１３に形成したＡＡＰ７１０のアパーチャ７１１は、サブビーム５７の形状を画定する。他のプレートのアパーチャ開口、具体的にはｂＦＡＰ７４０の対応するアパーチャ開口７４１は、適切にはアパーチャ７１１よりも広い。データ経路１０４は、この場合、大きな距離ｈ２’によってＤＡＰ７３０とｂＦＡＰ７４０との間に画定される空間を介して供給される。
【００５３】
ＰＤＤ構成の各変形形態では、ＤＡＰの向きは、接地電極３５及び偏光電極３８を下流に向けた状態（図２及び図５Ａに示す「倒立」方向）にすることができるか、又は電極を上流に向けた状態（「直立」方向、図７を参照）にすることができ、向きは各ケースで適切とみなしたものを選択できる。例えば接地電極及び偏光電極を埋込した更なるＤＡＰ構成を当業者は容易に考案できる（米国特許第８，１９８，６０１Ｂ２号等本出願人の名前の他の特許を参照）。
【００５４】
図８Ａは、図５Ｂの線８Ａ−８Ａによって示す横断面に沿っていくつかの隣接するカラムのＰＤＤの断面図を示す。図８Ａに示す構成８０は、カラムの長方形配置を実現する（図３Ａを参照）。磁界遮蔽管１２０の形状は、必要に応じて選択でき、好ましくは適切な断面形状を有し、ビームに対して平行であるようにＺ方向に沿って延在する。例えば、管の断面形状は、管の製作を容易にするように丸みを帯びた内側角を有する四角形であってもよい。この形状は、管１２０がサブビーム集団８１（アパーチャ・アレイ・フィールド）に近い距離で位置決めされることを可能にする。アパーチャ・アレイ・フィールドが長方形である場合、磁界管の断面は、有利には（丸みを帯びた）長方形とすることができる。管１２０の内側面とサブビーム集団８１との間の距離は、例えば約０．５から１．０ｍｍまでとすることができる。
【００５５】
図８Ｂは、いくつかのカラムがひし形配置である変形構成８０’（図３Ｂを参照）を図８Ａに類似した断面図で示す。管１２９は、それぞれのサブビーム集団８１’を囲んで適切に成形され、例えば内側角が丸みを帯びた四角形状の断面を有する。
【００５６】
以上のことから、フリー・ドリフト領域Ｆ１、Ｆ２及び具体的には距離ｈ１、ｈ２によってもたらされるフリー・フィールド空間がサブカラムのビーム８１とビーム８１’との間に相当な空間を提供し、このことが、側部から個々のカラム及びカラム内のＤＡＰへのデータ経路アクセスを可能にする十分な空間を与えることは明らかであろう。対照的に、従来技術のＰＤＤでは、プレート構成要素ＡＡＰ、ＤＡＰ及びＦＡＰは、サブビームが偏移する可能性を回避するために密に詰めて配置され、このことが従来技術ＰＤＤのデータ経路アクセスを困難にしている。照光系の集光光学構成要素は、（図３Ａ及び図３Ｂに示す円に対応する）円形形状を有し、効率的なスループットで要求される小型配置のカラム内で互いに非常に近接することになる。したがって、カラムの照光系は、上流側からＰＤＤ系への十分なデータ経路アクセスを妨げる。同じ考慮事項は、必要な変更を加えて投影系にも該当し、下流側からのデータ経路アクセスを妨げる。本発明は、ｔＦＡＰ及びｂＦＡＰの提供によりＰＤＤ系内に更なる空間をもたらすことによってこの問題を解決するものである。
【００５７】
各カラムのＤＡＰは、それぞれのＰＤＤ構成のブランキング・ユニットに位置する。最も単純なケースでは、ブランキング・ユニットは、ＤＡＰのみで表され、ブランキング・ユニットは、ＰＤＤ構成、例えばそれぞれのＡＡＰの更なるプレート構成要素を含むことができる。本発明の有利な変形形態によれば、単一カラムのＰＤＤ構成のＡＡＰ及びＤＡＰは、互いに近接して位置決めされ、ブランキング「パッケージ」又は単に「パッケージ」と呼ばれる構造ユニット２００内に組み付けられる（図１０及び図１１）。パッケージは、ＦＡＰに対してそれぞれの距離で配置され、この距離は十分なデータ経路アクセスを与えるように適切に選択される。
【００５８】
本発明の別の態様は、ビームに対して横断的なＰＤＤ構成の幅のために起こり得る問題に対処する。というのは、ＰＤＤ構成の幅が、図５Ｂに示すようにＰＤＤを並べて配置できないほど大きい場合があるためである。この問題をなくすために、本態様は、カラムのＰＤＤのブランキング・ユニット（ビーム成形デバイス）がそれぞれのＦＡＰに対して１つの均一距離で位置決めされるのではなく、異なるブランキング・ユニットが様々なＺレベルで位置決めできるように位置決めされることを提供する。（明らかに、本態様は上記で説明したパッケージの実装形態と組み合わせることができる。）これにより、Ｚ−ジグザグ構成がもたらされる。このＺ−ジグザグ構成は、いくつかのカラムのＰＤＤのＰＤＤ配置９１２を概略縦断面で示す図９に示される。やはり、少数のカラムのみを示すが、マルチカラム装置内に存在するかなり多数のカラムを表す。
【００５９】
図９で示す例は、各サブカラムが長方形構成のカラムに従って１つのダイ・フィールドを露光するサブカラム構成に関する（図３Ａを参照）。フィールド・フリー領域Ｆ３は、Ｚ方向に沿って連続する順序でいくつかの区分、本例では５つの区分に分割され、この５つの区分は、ＰＤＤ構成のプレート構成要素のためのいくつかの階層、本例では６つの階層Ｔ０・・・Ｔ５を画定する。具体的には、隣接するカラムのＤＡＰは、異なる階層にわたって分配される。したがって、Ｚ−ジグザグ構成は、各ＤＡＰの周囲で利用可能な、データ経路アクセスのためのかなり増大した空間を達成する。
【００６０】
階層Ｔ０では、各サブカラムのｔＦＡＰユニット１１０は、共通ベースプレート３０１上に組み付けられる。ベースプレート３０１は、適切な基材から製作され、好ましくは弾性係数が高く熱伝導率が高い材料が選択される。このことは、ベースプレート３０１を最新技術の技法で冷却し、それゆえ所望の温度で正確に保持できることを可能にする。更に、ベースプレート３０１は、少なくともその関連部分で導電性コーティングにより適切に被覆して蓄積した静電気を流出可能にし、帯電効果を回避するようにする。更に、磁気遮蔽管３０２は、各サブカラムに対して、階層Ｔ０からＴ１に及ぶ区分を横断する適切な取付けデバイス３１３によりベースプレート３０１に組み付けられる。
【００６１】
階層Ｔ１には、いくつかのＡＡＰ／ＤＡＰパッケージ２００が備えられる。パッケージ２００は、各カラムにつき１つずつ、穴３１０を備える共通ベースプレート３１１上に組み付けられる。このベースプレート３１１も同様に冷却、所望の温度で正確に保持でき、帯電効果を回避するために導電層で被覆できる。磁界遮蔽管３１２は、穴３１０にそれぞれの取付けデバイス３１３により組み付けられ、取付けデバイス３１３を横断し、それぞれのカラムのビームを囲む。
【００６２】
同様に、階層Ｔ２、Ｔ３及びＴ４では、更なるパッケージ２００は、それぞれのベースプレート３２１、３３１、３４１上に組み付けられ、これらのベースプレートは冷却、所望の温度で正確に保持できる。図９では、階層Ｔ２及びＴ４は、パッケージ２００を含まないように見えるが、実際にはこれらの階層はジグザグ構成のために他の垂直面にパッケージを含んでおり、図１２Ａ〜図１２Ｄで以下に示す説明から明らかになるであろう。各階層では、磁界遮蔽管３２２、３３２、３４２は、１つの区間からそれぞれのベースプレートの穴を通って次の区間に及ぶように組み付けられる。
【００６３】
磁気遮蔽管の効果を更に増大させるために、管は、管が先行する管から連続するソケット３０４を備えることができ、パッケージ２００がそれぞれの場所に存在しない場合は常に次の管との良好な結合を保証するようにする。ソケット３０４は、カラムを通るビームに対しほとんどシームレスな磁気遮蔽を達成する役割を果たし、したがってサブカラム間のクロストークを回避する。
【００６４】
最後に、最も下の階層Ｔ５にはｂＦＡＰ１４０が存在する。ｂＦＡＰ３５１は、適切な取付けデバイス３５３により（図５Ｂのベースプレート１３２と対応する）共通ベースプレート３５１上に組み付けられる。磁界遮蔽管３５２は、適切な磁気遮蔽がｂＦＡＰまで降りていることを保証するように設けることができる。ベースプレート３５１も同様に冷却でき、所望の温度で正確に保持できる。
【００６５】
データ経路ライン（図９には示さない）は、階層Ｔ０・・・Ｔ５の間に形成した区間の十分な空間を通って、サブビームが横断する領域の外側（即ち遮蔽管が実装される場合はこれらの外側）の各区間内に延在する。
【００６６】
図１０及び図１１は、図９の構成の１つのＰＤＤの「パッケージ」２００を縦断面図及び平面図のそれぞれで示す。パッケージ２００は、ＡＡＰ３２０及びＤＡＰ３３０を含み、ＰＣＢとして実現できる支持板２４０上に組み付ける（支持板２４０は次にそれぞれの階層のベースプレート２４１上に位置決めされる）か、又は（図示しない）変形形態では前記ベースプレートに直接組み付ける。２つの連続する遮蔽管３０２ａ、３０２ｂは、ビーム５０ａ、５７を囲む。
【００６７】
ＤＡＰ３３０は、ＣＭＯＳ電子機器２１２を有するシリコン・チップ２１１から構成されるインターポーザ２１０に接合される。接合接点２１３は、ＤＡＰの電子機器２１２からＣＭＯＳ回路３４に電気接点をもたらす。最新技術のインターポーザ及びパッケージング技法の適切な実装形態は、Ｈ．Ｙ．Ｌｉ等、「異種機能を集積化するシリコン貫通インターポーザ技術（Ｔｈｒｏｕｇｈ−Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｉｎｔｅｒｐｏｓｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｆｏｒ  Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）」、Ｆｕｔｕｒｅ  Ｆａｂ  Ｉｎｔｌ．、４５号（２０１３年４月２５日）に記載されている。
【００６８】
インターポーザ２１０は、電子機器２１２の外側領域上に更なる接点２１４を更に備え、この更なる接点２１４の上にデータ経路アクセスのための受信器デバイス２２０が組み付けられる。受信器デバイス２２０は、データ経路アクセス１０４が光ビームを介して得られる場合は例えばフォトダイオード・アレイ２２３を有する光学受信器チップ２２１として実現される。（例えばリボンケーブルを介する）電気的アクセスの場合、受信器デバイス２２０は、マルチワイヤ・コネクタを含むことができる。受信器デバイス２２０の上部から底部配線層２２５までの電気接続は、ＴＳＶ（シリコン貫通ビア）２２４を介して可能であり、デバイス２２０が接合接点２１４で接合、電気接続できることを可能にするようにする。
【００６９】
既に述べたように、ベースプレート２４１は、冷却、所望の温度で保持できる。更に、本発明の更なる実施形態では、各ＰＤＤに対して冷却デバイス２３０を真空気密チャンバ２３１に備えることができ、この真空気密チャンバ２３１は、冷却流体が真空気密チャンバ２３１を通って誘導されるように構成され、冷却流体とは、好ましくは低粘度であるが高い熱容量を有する冷却液（例えば脱イオン水）又は冷却ガス（例えばヘリウム）等である。真空気密で可撓性の冷却媒体アクセス（図示せず）は、冷却液又は冷却ガスをチャンバ２３１に通すために使用される。この目的に適切な冷却デバイス、関連部品及び冷却剤流体は、従来技術から周知である。
【００７０】
ＡＡＰ３２０とＤＡＰ３３０との間には直接の機械的接続はない。代わりに、ＡＡＰ３２０は、図１０に概略的に示す機械的デバイス２５０上に組み付けられる。各ＡＡＰ／ＤＡＰパッケージ２００に関して、それぞれのＡＡＰ３２０は、パッケージ２００を支持板２４０に組み付けマルチビーム・マルチカラム系に挿入する前に、それぞれのＤＡＰ３３０に対して精密に位置決めされることになる。代替的に、出願人及び米国特許第８，５４６，７６７号の主題が既に実現しているように、ＡＡＰ３２０は、例えばデバイス２５０の構成要素として備えられた圧電ドライブによりＸ、Ｙ位置及び／又は回転の精密位置決めに対する調節が現場ででき、幅広ビーム５０ａによる照光時にＡＡＰアパーチャが生成したサブビームがＤＡＰ３３０の対応するアパーチャ開口３３を全て通過することを保証するようにする。
【００７１】
一変形形態では、冷却手段をＡＡＰにも同様に備えることができる。しかし、マルチビーム・マルチカラム系に関してＡＡＰの冷却は不要であることが予期される。図７による、ＡＡＰ２０の上面が幅広ビーム５０によって照光される構成を使用する場合であっても、２００：１の縮小で投影光学装置を使用する場合（ｉ）ビーム５０のエネルギーが低い（例えば５ｋｅＶ）ために、また（ｉｉ）ＡＡＰにおける電流密度は基板における電流密度の４０，０００分の１しかないことにより、電力負荷は低い。基板におけるマルチビーム・マルチカラム系の電流密度は、（電子を使用する場合）８Ａ／ｃｍ２よりも低い（これはイオンを使用する場合よりもはるかに低い）。したがって、ＡＡＰでの電流密度は、＜０．２ｍＡ／ｃｍ２であり、対応する電力負荷＜１Ｗ／ｃｍ２は、ＡＡＰの温度をわずか数度上昇させるにすぎない。アパーチャ・アレイ・フィールドの対応する膨張は小さく、基板におけるビーム・アレイ・フィールド６２、７２の大きさを電気的に調節することによって補償できる。ＤＡＰのアパーチャ開口３３は、ＡＡＰのアパーチャ開口２４よりも広いので、ビームがＤＡＰのアパーチャ開口３３を通過するのを妨げないように十分な許容差がある。
【００７２】
図１１の平面図からわかるように、ＡＡＰ−ＤＡＰパッケージ２００は、ベースプレート２４１上に組み付けられる。磁界遮蔽管３０２ａは、ＡＡＰ３２０のアパーチャ・アレイ・フィールド６２の真上で終端する。隣接するカラムの遮蔽管４０２は、図１１でも同様に見ることができる。ＤＡＰ３３０は、ＡＡＰ３２０の下に位置決めされ、上記したインターポーザ２１０上に組み付けられる。有利には、４つの受信器デバイス２２０をＤＡＰ３３０の正方形（長方形）形状の各側に１つずつ備えることができる。更に、更なる部材及び／又は論理チップ２６０をインターポーザ２１０上に置いて備えることができる。磁界遮蔽管４０２は、取付け構成要素４０３によりベースプレート２４１で組み付けられる。
【００７３】
図１１に見られるように、支持板２４０上に更なる空間がある場合があり、この空間は更なるメモリ・チップ及び論理チップ並びに光データ経路の更なるデバイスを収容するために使用できるが、本発明の一部を形成するものではない。
【００７４】
図１２Ａから図１２Ｄは、階層Ｔ１からＴ４までのそれぞれの一連の部分平面図を示し、線Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ及びＤ−Ｄそれぞれにより図９に示す平面に沿ったそれぞれの断面に対応する。各部分平面図は、Ｘ及びＹ座標に関する同じ位置におけるいくつかのカラムの領域（６ＤＸ×５ＤＹ）を示す。パッケージ２００は、Ｘ方向に２×ＤＸ及びＹ方向に２×ＤＹの周期で各階層内に配置されるが、連続する階層間にはＤＸ及び／又はＤＹに沿ってオフセットがある。これらの図面の組合せから、各階層では、パッケージ２００は直に隣接するカラムの各対に関してパッケージが異なる階層にあるように位置決めされることは明らかであろう。
【００７５】
本発明の更なる実施形態では、ＡＡＰ／ＤＡＰ−パッケージ２００は、支持板２４０内の４つの４５°開口２７１によって構成されるキネマティック・マウント２７０によりベースプレート２４１上に位置決めできる。ベースプレート２４１には４つの４５°ソケット４０４があり、そのうち３つの中に位置決めピン４０５が挿入される。ＤＡＰ  ＣＭＯＳ層及び受信器デバイスの電子機器内で発生する熱が引き起こし得る支持板２４０の熱膨張は、ＤＡＰのＸ、Ｙ位置及び回転位置を変更することにならない。上述のように、シリコン・インターポーザ２１０の下には、支持板２４０の温度変化があれば最小にするために冷却デバイス２３０があってもよい。
【符号の説明】
【００７６】
７  対象物
９  粒子光学カラム
１１  照光系
１６  投影光学系
２４  アパーチャ
１００  帯電粒子マルチビーム処理装置
１０１  供給ライン
１１２  ビーム成形デバイス
１２０  遮蔽管
５１０  第１のフィールド境界デバイス
５２０  アパーチャ・アレイ・デバイス
５３０  偏光アレイ・デバイス
５４０  第２のフィールド境界デバイス
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【外国語明細書】
2015211040000001.pdf