(57)【要約】電子ビームリソグラフィ装置において、強化された書き込み解像度のためのガウスビームと強化された書き込み処理能力のための可変成形ビームとを、選択可能に提供するための二重モード電子ビームカラム（１０）は、ビームを制限するための第１アパーチャ（１３）と、ビームモードに応じて置かれる、第１像面にビームを合焦点するための第１レンズ（１４）と、成形ビームモードでビーム経路に配置可能なビーム成形第２アパーチャ（１５）と、成形ビームモードで第２像面にビームを合焦点するのに有効な第２レンズ（１６）と、モードに応じてビームを制限または成形するための第２像面における第３アパーチャ（１７）と、を有する。成形ビームの形態の変更は、成形ビームモードのみにおいて操作可能なビーム二重偏向板システム（１８）によって達成される。
2008524864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガウスビームと可変成形ビームを選択可能に提供するための二重モード電子ビームカラムであって、
電子ビームを発生するための電子ソースと、
ビームを制限するための第１アパーチャと、
カラムに沿って間隔をあけた２つの第１像面の選択可能なものに、制限されたビームを合焦点するための、またガウスビームモードおよび成形ビームモードのそれぞれのための第１レンズと、
合焦点されたビームを成形するために成形ビームモードのぞれぞれに対して、第１像面におけるビーム経路に選択的に配置可能な第２アパーチャと、
成形ビームモードで第２像面に成形ビームを合焦点するのに有効な第２レンズと、
ガウスビームモードにおいて制限されたビームをさらに制限するための、または成形ビームモードで成形ビームをさらに成形するための、第２像面における選択可能な第３アパーチャと、
成形ビームモードで操作可能であり、それにより、その可変な形状を定義するように第２および第３アパーチャに対してビームを向け直すビームリダイレクト手段と、
を有することを特徴とする二重モード電子ビームカラム。
【請求項２】
前記第３アパーチャは、ガウスビームモードのための円形アパーチャと、成形ビームモードのための正方形アパーチャとで選択可能であることを特徴とする請求項１に記載のカラム。
【請求項３】
前記円形アパーチャおよび正方形アパーチャは、ビーム経路において関連付けられたアパーチャを配置するように、カラム中に交互に挿入可能なそれぞれのアパーチャ部材に提供されることを特徴とする請求項２に記載のカラム。
【請求項４】
前記円形アパーチャおよび正方形アパーチャは、アパーチャの選ばれた一つをビーム経路に配置するように移動可能な、共通のアパーチャ部材に提供されることを特徴とする請求項２に記載のカラム。
【請求項５】
前記共通のアパーチャ部材はスライド部材であることを特徴とする請求項４に記載のカラム。
【請求項６】
前記第２アパーチャは、カラムから取り外し可能で、またカラム中への再挿入可能なそれぞれの部材に提供されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のカラム。
【請求項７】
前記第２アパーチャは、動作可能な設定と動作不可能な設定との間でスライド可能なそれぞれの部材に提供されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のカラム。
【請求項８】
前記第２レンズはパワー制御可能なレンズであり、ガウスビームモードにおいて有効でないパワーの減少によって制御されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のカラム。
【請求項９】
前記第２レンズは電磁レンズであることを特徴とする請求項８に記載のカラム。
【請求項１０】
前記ビームリダイレクト手段はパワー制御可能な二重の偏向板であり、ガウスビームモードにおいて有効でないパワーの減少によって制御されることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のカラム。
【請求項１１】
前記ビームリダイレクト手段は、ビームの結果的な形状が第２および第３アパーチャの形状の重複領域によって形成されるようにビームを向け直すよう配置されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のカラム。
【請求項１２】
両方のモードで第３の像面にビームを合焦点するための第３のレンズを有することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のカラム。
【請求項１３】
ガウスビームモードにおけるビーム経路において選択可能に配置可能な、第３の像面で合焦点した後のビームを制限するための第４アパーチャを有することを特徴とする請求項１２に記載のカラム。
【請求項１４】
両方のモードで、ビームに露光される表面に、ビームを合焦点するための第４のレンズを有することを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載のカラム。
【請求項１５】
ビームに露光される表面をスキャンするための、両方のモードのビームを偏向するビーム偏向手段を有することを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載のカラム。
【請求項１６】
前記表面は複数の主要フィールドに分割され、それぞれの主要フィールドは複数のサブフィールドに分割され、前記偏向手段は、主要フィールド間でビームを偏向するためのそれぞれの偏向板と、サブフィールド間でビームを偏向するためのそれぞれの偏向板とを有することを特徴とする請求項１５に記載のカラム。
【請求項１７】
それぞれの偏向板は、ビームを２回偏向するための二重偏向板であることを特徴とする請求項１６に記載のカラム。
【請求項１８】
選択可能にビームを消去するためのビーム消去手段を有することを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載のカラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は二重モード電子ビームカラム、特に電子ビームリソグラフィ装置での使用に適したカラムに関わる。
【背景技術】
【０００２】
基板上の電気回路のようなパターン書き込みために、主に、電子ビームリソグラフィ装置が使われる。このようなプロセスでは、移動可能なステージ上に支持された基板の適切に準備された表面が、電子ビーム、特にビームの書き込みスポットまたはプローブに露出されて合焦点される（焦点を合わせられる）。そのビームは、表面上の要求されるパターンをトレースするステップにおいて偏向され、そして〜偏向段階の間に〜例えば表面の電子感応性のレジスト被覆上に予め決定された露出時間の間存在することによってパターンを生成する。
【０００３】
この特性のパターンは、通常、基板表面上で動作する細かく合焦点されたビームスポットが円形の形状を持つようなガウスビームの使用によって書き込みまれる。細かいスポットは、細かいパターン特徴を書くのに相応しい高いレベルの解像度を提供するが、全部のパターンをスキャンするのに必要な時間の長さに起因して、書き込み処理能力の低下という不利益を有している。より大きな領域に成形された通常は正方形か長方形であるスポットの使用によって、たとえ解像度を犠牲にしてでも、処理能力はかなり増加し得る。スポットの形状は、それぞれのパターンまたは同じパターンの個々の領域を特徴付ける幾何学的な形状に適合させるために適切に変化させることができる。従って、より大きな領域が、それぞれのビーム偏向段階と、より速く完了した全パターンの書き込みとの間で露出され得る。
【０００４】
パターン書き込み電子ビームカラムが、ガウスビームまたは成形ビームによって書き込むことを専門にする、ということが、通常的に実施されている。従って、２つのパターン書き込みモードのために異なった構造の２つのカラムが必要であり、それは、非常に大量のコスト出費に相当し、多くの状況において実に法外に高価である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の主要な目的は、オペレーターの選択に応じてガウスビームモードと可変成形ビームモードにおいて動作できる一つの電子ビームカラムを提供することである。
【０００６】
本発明の他の目的および利点は以下の説明から明白となるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、ガウスビームと可変成形ビームを選択可能に提供するための二重モード電子ビームカラムであって、電子ビームを発生するための電子ソースと、ビームを制限するための第１アパーチャと、カラムに沿って間隔をあけた２つの第１像面の選択可能なものに、制限されたビームを合焦点するための、またガウスビームモードおよび成形ビームモードのそれぞれのための第１レンズと、合焦点されたビームを成形するために成形ビームモードのぞれぞれに対して、第１像面におけるビーム経路に選択的に配置可能な第２アパーチャと、成形ビームモードで第２像面に成形ビームを合焦点するのに有効な第２レンズと、ガウスビームモードにおいて制限されたビームをさらに制限するための、または成形ビームモードで成形ビームをさらに成形するための、第２像面における選択可能な第３アパーチャと、成形ビームモードで操作可能であり、それにより、その可変な形状を定義するように第２および第３アパーチャに対してビームを向け直すビームリダイレクト手段と、を有することを特徴とする二重モード電子ビームカラムが提供される。
【０００８】
前記第３アパーチャは、ガウスビームモードのための円形アパーチャと、成形ビームモードのための正方形アパーチャとで選択可能であり、その場合に、前記円形アパーチャおよび正方形アパーチャは、ビーム経路において関連付けられたアパーチャを配置するように、カラム中に交互に挿入可能なそれぞれのアパーチャ部材に提供される。あるいは２つのアパーチャは、スライド部材などのような、アパーチャの選ばれた一つを経路に配置するように移動可能な、共通のアパーチャ部材に提供される。特に後者の実施態様では、１つのモードから他のモードへのカラム形態の変化の一部として、アパーチャを変えることを迅速かつ簡単に行うことができる。
【０００９】
同様に、前記第２アパーチャは、それぞれの要求されるビームモードに応じて、カラムから取り外し可能で、またカラム中への再挿入可能なそれぞれの部材に提供されるか、あるいは、動作可能な設定と動作不可能な設定との間でスライド可能なそれぞれの部材に提供される。
【００１０】
前記第２レンズは、好ましくは、パワー制御可能なレンズ、例えば電磁レンズであり、ガウスビームモードにおいて有効でないパワーの減少によって制御される。類似の方法で、前記ビームリダイレクト手段はパワー制御可能な二重の偏向板であり、ガウスビームモードにおいて有効でないパワーの減少によって制御される。なるべくならば、前記ビームリダイレクト手段は、ビームの結果的な形状が第２および第３アパーチャの形状の重複領域によって形成されるようにビームを向け直すよう配置される。重複領域は正方形または長方形であることが可能で、後者の場合、２つの互いに直角な方向のうちの１つにおいて可能である。結果的な形状の大きさは同じ寸法だけ変えることができる。
【００１１】
前記カラムは、両方のモードで第３の像面にビームを合焦点するための第３のレンズをさらに含むことができる。また、ガウスビームモードにおけるビーム経路において選択可能に配置可能な、第３の像面で合焦点した後のビームを制限するための第４アパーチャを含むことができる。および／または、両方のモードで、ビームに露光される表面に、ビームを合焦点するための第４のレンズを含むことができる。さらに、ビームに露光される表面をスキャンするための、両方のモードのビームを偏向するビーム偏向手段を有することができる。この場合、前記表面が複数の主要フィールドに分割され、それぞれの主要フィールドが複数のサブフィールドに分割される場合、前記偏向手段は、主要フィールド間でビームを偏向するためのそれぞれの偏向板と、サブフィールド間でビームを偏向するためのそれぞれの偏向板とを有する。それぞれのそのような偏向板は、ビームを２回偏向するための二重偏向板でありうる。最後に、前記カラムは、選択可能にビームを消去するためのビーム消去手段をも有することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
さて、本発明の実施形態は、添付の図面を参照した例によって特に詳細に説明されることになる。
【００１３】
図面を参照すると、具体的に電子ビームリソグラフィ装置のための電子ビームカラム１０の主要な部品が示されており、図１Ａはガウスビームモードでのカラムを、図１Ｂは可変成形ビームモードを示す。リソグラフィ装置に取り入れられたこの種のカラムは、軸に沿って伝播される電子ビームを発生し、例えば集積回路レイアウトなどのパターンが書き込まれることになる基板上に、合焦点されたスポットとして作用させるのに役立つ。このパターンは、書き込みスポットがパターンラインおよびその他の形状の通りに表面をスキャンするように、段階的にビームを偏向することによって通常書き込まれる。そして、電子感受性のコーティングとのビームの相互作用によって表面上に記録されることになる。スキャン手順は、通常、パターンを主要フィールドに事前に分割すること、さらに主要フィールドをサブフィールドに分割すること、そして主要フィールドのサブフィールドのパターン特徴が表面上に次第に記録され、それからそのプロセスが主要フィールドに対して連続的に繰り返される、という方法で、ビームによって基板表面をスキャンすること、を必要とする。大量生産の場合には、カラムの真空環境に置かれた可動ステージ上に次々と搭載される個々の基板の上にパターンが書き込まれる。書き込みパターンに関与する電子ビームリソグラフィ、および種々のステップはよく知られている。
【００１４】
図面中に概略的に表されたカラム１０は、処理能力速度を犠牲にした細かい解像度を提供する既に述べたようなガウスビームによって、また解像度の品質の面での何らかの妥協を伴ないつつ増加させた処理能力を提供する可変成形ビームによって、選択可能にパターン書き込みを可能にする二重モード性能を持つ。これら２つのモードは、特定の部品の挿入および撤去、また他の部品の有効または無効の制御により、図１Ａに示すカラム形態と図１Ｂに示すカラム形態との間での変更によって達成される。挿入および撤去される部品の状態間の区別、および有効か無効の部品間の区別は、図１Ａと図１Ｂの実線および破線での別々の部品の表現から明白となっている。簡単のために、両方の形態に必要とされるようなカラムの部品の全体をまず説明し、次に、カラムの動作の説明と、それぞれのモードにとって実際に必要とされる部品の特定とを行うこととする。
【００１５】
カラム１０は、上端に、カラムの長手軸１２に沿って伝播される電子ビームを放出する電子銃１１を持っている。銃１１のすぐ下側（下流側）には第１アパーチャ１３が配置されており、それは円形の開口を持ち、ビームの電子の散乱を制限して、放出されるビームを必要とされる極大出力レベルに制限するようにする。必要ならば、第１アパーチャは可変的な大きさの開口を持つことができ、それは、例えば、アパーチャ開口を定義する形状のダイヤフラムやその他の適切な方法により、異なったサイズの開口を持つ異なったアパーチャの互換性によって達成することができる。
【００１６】
第１アパーチャ１３のビーム伝播の方向には、第１像面にビームを合焦点するための第１電磁レンズ１４が続いており、レンズ１４は、さらに以下で説明するような選択されるビームモードに応じて軸１２の長手方向に沿ってその平面の位置を変えるパワーを制御可能である。レンズ１４の下側には、数ミクロン幅の正方形アパーチャ開口を持ち、成形ビームモードにおいてビーム形状を定義するための撤去可能な第２アパーチャ１５がある。第２アパーチャ１５はガウスビームモードでは必要とされないが、好都合に、ビーム経路、すなわちビーム軸１２上におけるアパーチャ開口を選択可能に位置付けるためのスライド可能なブレード(blade)の形態をとることができる。アパーチャ１５は、成形ビームモードの場合、第１レンズ１４によって決定された第１像面に存在する。
【００１７】
第２電磁レンズ１６は第２アパーチャ部材１５の下側に位置しており、成形ビームモードにおいて有効であって、第２像面に成形ビームを合焦点する。レンズ１６はカラムの固定された部品であるが、ガウスビームモードで無効な、パワーの減少をすることができる。第２像面には、ガウスビームモードでビームを制限するための円形開口と、成形ビームモードでビームを成形するための正方形開口とを選択可能に持つ第３アパーチャ１７が配置されている。第３アパーチャ１７は、開口のそれぞれのものを備えた交換可能な部材の形態をとることができ、あるいは一層好都合には、両方の開口を備え、またビーム経路における開口の望ましいものを配置するよう移動可能としたスライド可能な部材の形態をとることができる。
【００１８】
第１および第２のレンズ１４および１６の間に配置され、さらに具体的には第２アパーチャ１５の両側面上、あるいは少なくとも現在の場合にはそのアパーチャが占める場所に、カラムの成形ビームモードで動作可能である二重の偏向システム１８があり、まず成形ビームを軸１２から偏向させ、次に軸１２に戻すようにし、結果として第２アパーチャ１５の開口によって定義された正方形形状の部分が、第３アパーチャ１７の開口によって同様に定義された正方形形状の部分の上に重ね合わせられる。重ね合わせられた部分はビームの最終形状を定義する。偏向の方向と量に応じて、最終形状は、所望する幅の正方形、または所望する幅と長さの長方形となり、望ましい長手方向が２つの互いに垂直な方向のうちの１つになるであろう。
【００１９】
第３アパーチャ部材１７の次は、ビーム伝播の方向に、さらなる像面にビームを合焦点するための第３電磁レンズ１９が、それから、スキャンを目的とする従来型のさらなる二重の偏向システム（図示せず）によって偏向の間にビームを消去するためのビーム消去デバイス２０が、後置される。消去デバイス２０の次には、順に、円形開口を持ち、ガウスビームモードにおいて強度を維持するようビームを制限するのに使われる、撤去可能な第４アパーチャ２１がある。撤去可能な第２アパーチャ１５の場合のように、第４アパーチャ２１は、ビーム経路におけるその開口を選択可能に位置付けるためのスライド可能なブレード(blade)の形態を持つことができる。
【００２０】
最後に、ビームは、基板２３のレジストコーティングされた上側表面に一致する最終の像面にビームを合焦点する第４電磁レンズ２３を通過する。
【００２１】
図１Ａに示すような、ガウスモードのビームによって書きこむパターンのためのカラム形態では、第２アパーチャ１５は取り去られ、そのアパーチャ開口がビーム経路にもはや存在しないようになり、そして第２レンズ１６と偏向システム１８が無効となるように動作パワーの減少によって制御される。選択可能な第３アパーチャ１７は、その円形アパーチャがビーム経路において開く状態で置かれ、また第４アパーチャ部材２１がカラムに挿入される。第１レンズ１４は、第１アパーチャ１３によって制限した後、この例では現時点で第２アパーチャ１５の位置の下に存在する第１像面にビームを合焦点するように制御される。ビームは、図１Ａに示すように軸１２に沿って合焦点され、基板２３の表面上で細かい書き込みスポットとなる。前の説明から明白なように、基板表面上のパターンをトレースし、そして偏向の間でビームを消去するさらなる偏向システムによるステップにおいて、ビームの偏向によって書き込みが実行される。細かい書き込みスポットに起因して、細かいパターン特徴を高レベルのエッジ解像力で書き込むことができるが、それは低い処理能力速度、すなわちそれぞれのパターンを完全に書き込むのに長い時間において行なわれる。
【００２２】
図１Ｂに示すような、可変成形ビームで書きこむパターンのためのカラム形態では、正方形の開口を持った第２アパーチャ１５が挿入され、選択可能な第３アパーチャ部材１７がビーム経路においてその正方形の開口と位置決めされ、そして第４アパーチャ部材２１が撤去される。第２レンズ１６および偏向システム１８は有効となるよう制御される。第１レンズ１４は、より短い焦点距離を提供するような電流のステップによってパワーを増加させられ、それによって第２アパーチャ部材１５を含んで択一的に置かれた第１像面に放出されたビームを合焦点させる。同様に、第２レンズ１６は、第３アパーチャ部材１７を含んだ第２像面にビームを合焦点するよう動作させられる。既に言及した通り、この時二重の偏向システム１８が有効であって、必要とされる方法でビームを二重に偏向し、そして２つの正方形アパーチャ開口の部分による選択可能な重複部分を作り出し、それによって書き込みスポットの意図される形状と方向を形成する。成形ビームスポットによって書き込みすることは、ガウスビームスポットによるのと同じ方法で実行される。この場合、それぞれの偏向ステップの間で、より大きなパターン領域をビーム電子に露出することができて、パターンが一層速く書き込みできるが、ある程度の解像度低下を伴なう。
【００２３】
カラム形態の交換は比較的簡単であり、比較的迅速に着手することができる。ガウスビームモードにおいて細かい全てのパターン特徴を書き込み、そして次に交換を行い、成形ビームモードにおいて大きな領域の全てのパターンを書き込むことによって、異なったパターン書き込みの間での、または単一パターンを書き込む過程での形態の交換ついて、可能性が開ける。その結果、全体的に解像度のいかなる低下もなく、改善された処理能力速度が可能となる。
【００２４】
好ましい実施形態によるカラムを、２つのビームモード間の交換についての説明された可能性から逸脱することなく、例えばレンズを電磁式でなく静電気的なものにするなど、部品の種類と構成に関して修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１Ａ】本発明を実施する電子ビームカラムの概略的な正面図であって、２つの選択可能な形状のうちの第１のものを示す。
【図１Ｂ】他の一つの形状におけるカラムの対応する図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０  カラム
１１  電子銃
１２  ビーム軸
１３  第１アパーチャ
１４  第１レンズ
１５  第２アパーチャ
１６  第２レンズ
１７  第３アパーチャ
１８  偏向システム
１９  第３レンズ
２０  ビーム消去デバイス
２１  第４アパーチャ
２３  基板
【図１Ａ】
2008524864.tif 000003
【図１Ｂ】
2008524864.tif 000004
【国際調査報告】
2008524864.tif 000005
2008524864.tif 000006
2008524864.tif 000007