JP4708653B2 - 相互に異なる光線が鏡径を限定する多重ビーム石版印刷装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、下記の特徴を含む粒子光学装置に関連している：（ａ）装置によって照らされるべき対象物のためのオブジェクト・キャリアー、及び（ｂ）粒子光学のカラムの配列でそれぞれに、電気的に帯電された粒子の限られた粒子光線を生じる少なくとも１つの粒子源、及びオブジェクト・キャリアーの近辺における粒子光線の焦点を形成する焦点装置が供給されている。
【０００２】
この種類の装置は、欧州特許番号ＥＰ０２８９２７８Ａ２での公開によって知られている。
【０００３】
引用された特許に記述された装置は、セミコンダクター回路の製造のために電子光線の方法によって基板にパターンを描くための適用が整えられている。描かれた基板は、粒子光学カラムの配列に面するオブジェクトキャリアー上に配置されている。本適用の内容は、粒子光学カラムは、粒子源と焦点装置から成るアセンブリの手段として理解されている。粒子源は、通常目的とする焦点装置によって焦点された電気的に帯電した粒子の光線（一般的には電子光線）を生じる。それゆえ、電子光線焦点は基板上に位置を形成し、鋭い電気的なスポットを基板上に当てる。所望のパターンがスポットの移動によって描かれる。たとえ電子光線の制限についての表示が引用されたヨーロッパの適用に由来することができなくても、光線上に自然によって制限されている。
【０００４】
一般的に、電子光線の手段によってパターンを描くための装置は、一つの粒子光学カラムのみを有する装置と比較して、合成率を上げるために多くの粒子光学カラムを含んでいる。そのようなカラムは、描いている間、平行に作動している。この種類の装置は、すべてのカラムが同じ効果を有し、同じスポットサイズで全く同じ電流を生じるような方法が形成されうるであろう。しかしながら、描かれたパターンは、異なった大きさの細部を含むかもしれない。ある場合において、小さい細部は、半径が小さい電子スポットの手段によって描かれることができ、一方で、大きい細部は、半径が大きい電子スポットの手段によって描かれることができる。利点として、大きな電子スポットは、通常大きな電気を与え、そのため比較的大きな細部の書きこみが小さいスポットを使用した時よりも早く起こり、それゆえ、記載される目的物の合成率の最適化を可能にすることができる。言い換えれば、レンズ欠陥により、例えば、光線中の電子の色、球面収差および相互作用（クローン反発力）、電子スポットは光線中で与えられた電流には任意に小さくなることができない。
【０００５】
最適の合成率の利点を達成するために、既知のアセンブリが相互に異なる電流を伴う光線を合成できるカラムと共に供給される。電子光線を合成するカラムの既知のアセンブリは、描かれる基板の上方に調製された真っ直ぐなキャリアの腕に設置されている。カラムは、お互いの光線の電流の大きさに関して、それぞれの腕に異なって設置されている。引用している欧州特許公開において、この効果は、比較的大きな放射表面を有する電気供給源が、大きな電流の光線を合成するように供給されて達成された。この可能性は、この明細書において、特に、図６Ｄを参照して記載される。お互いが隣接して調製されている２つの電子放射器は同時に作動することができ、それらの供給源はいっしょに比較的大きな電流を合成することができることが記載されている。（特に、図３において）
カラムの配列における光線の電流を変えるこの既知の方法は、照射表面の増大が一般的には同じ要因によって光線電流の増大にはならないという欠点である。この光線電流は、レンズの欠陥と電子相互作用の影響の下で実質的に小さな要因によって増大される。
【０００６】
本発明の目的は、光線電流の変化を最適化することができる粒子光学装置を供給することである。本発明と一致する装置は、カラムが関連している粒子源と関連している焦点装置間に光線が制限する鏡経が位置し、粒子光学カラムの配列が少なくとも第１カラムグループと第２カラムグループに分けられ、第１グループでは一番目の直径の絞りを制限する光線が供給され、第２グループでは二番目の直径の絞りを制限する光線が供給されている。ここでいう一番目及び二番目の直径は、相互に異なる。
【０００７】
本発明は、光線電流が、電子供給源の照射面積が増大するよりも、供給源と対物レンズ間で調整された（焦点装置）鏡経の手段（絞りの形状）により限定された光線により、良好に制御されることができるという事実の認識に基づいている。後者の場合、対物レンズのレンズの欠損、例えば色収差および球面収差、は適切な工程に含まれることができず、スポットサイズは、クローン相互作用の効果の合計とレンズの欠損によって完全に決定される。
【０００８】
本発明による粒子光学装置の実施例における第１及び第２のそれぞれのカラムは、関連している焦点装置との共同作動における適切なカラムの大きさに変更するためのさらなる粒子レンズが供給されている。
【０００９】
この段階は、光線電流の影響のために自由のさらなる度合いが得られる利点を提供する。システムの大きさ、それは、実質的な照射表面へ描かれる目的物上の電子スポットのサイズの比率は、所望により調整することができる。
【００１０】
本発明による粒子光学装置の好ましい実施例におけるさらなる粒子レンズは、変更するために調整でき、関連した焦点装置、焦点装置とオブジェクトキャリアとの一定の距離を有する適切なカラムの大きさと共同作動することができる。
【００１１】
この段階は、製造上の観点からの重要な利点を提供する。なぜならば、個別のカラムは同じ物理的構造を有し、しばしば別々に設置される絞りを制限する光線とは別であるからである。カラムの配列は、見た目は、多くのカラムや変化に富んだカラムから独立して、スポットサイズが異なる単一性キャリア上に設置することができる。さらに、カラムの唯一１つのサイズが製造され仕入れられる必要がある。
【００１２】
本発明と一致する粒子光学装置のさらなる実施例におけるさらなる粒子レンズは、関連している粒子供給源と関連している鏡経を制限する光線間に調整されている。この段階の結果として、さらなる粒子レンズは、集光レンズの機能を与えられ、電子スポットにおける光線電流は、システムの大きさの制御によって至適化することができ、一方で、焦点装置とオブジェクトキャリアの距離は同じに保つことができる。
【００１３】
本発明は、対応する参照数字が対応する要素を付加する図に関して詳細に下記に記述されるだろう。
【００１４】
図１は、ｎカラム４−１の配列２から、４−ｎへと続く相互に異なる絞りを備え、目的のみを備えた図式を示している。カラム４は、共通キャリア６にカラムを設置することによって、配列が形成するように組み立てられた。たとえ、図が１つの次元の配列を示していても、本発明は２つの次元の配列にも使用することができる。それぞれのカラムにおいて、電子光線８は、従来のタイプの電子供給源１０によって合成され、この目的のために、スッコティ分野照射種類（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｔｙｐｅ）の電子供給源の使用が好ましい。なぜならば、放射する表面の（実質上の）面積は、そのような場合における電子スポットのサイズに関する不必要な限度を課せないためである。
【００１５】
カラムの配列２は、記入される基板１４が整えられた上にあるオブジェクトキャリア１２上に調整されている。基板上に描かれるパターンは、基板の表面に沿って電子スポット１６の移動により形成され、それは、好ましくは電気的若しくは磁気偏差フィールドの方法による相互に垂直の方向に動く電子光線の移動による。なぜなら、この目的のために使用されるコイルを生成するフィールド若しくは電極は、本発明にとって基本的には重要ではないので、図には示されていない。
【００１６】
電子スポット１６は、対物レンズの手段による基板１４の表面上にある電子供給源１０の放射表面のイメージによって形成され、焦点装置のように作動する。電子スポットの面積は、放射表面の面積、光線中の電子間の相互作用（クローン相互作用）の度合い、対物レンズ１８の色収差および球面収差によって主に決定される。後者のレンズ断層は電子光線の鏡経の角度に依存し、絞り２０のように、鏡経を制限する光線の開口部２２のサイズと共に決定される。電子間のクローン相互作用により拡大されたスポットは、電子光線における電流に依存して、これは、なぜなら、多くの電子が大きな相互の撃退する力を引き起こすと理解される。それゆえ、電子スポット１６のサイズは、開口部２２の面積の選択によって影響され、大きな電流を含んでいる大きなスポットは、描かれるパターンにおける大きな細部を書きこむために使用されることができ、一方で、小さな細部は小さなスポットによって描かれる。
【００１７】
対物レンズは任意で慣習的な形を持っているかもしれない。しかしながら、カラムの配置のために、カラムは小さい面積が望まれることがしばしばある。それゆえ、この適用にとって、静電気的対物レンズが選ばれ、なぜなら、そのような対物レンズは冷却すべき磁場レンズ（なぜなら、このようなレンズにおけるフィールドを生じるコイルが電流を通すからである）と比較して面積が小さいためである。
【００１８】
図２は、相互に異なる絞りを備えた配列の図表を示している。この図のカラムは、図１で示されているカラムと同じであるが、異なる点は、図２のそれぞれのカラムにおいて、対物レンズが供給されているだけでなく、集光レンズ２４も供給されている。集光レンズは、電子供給源１０と絞りを制限する光線の間に調整されている。集光レンズの使用の結果として、スポットサイズが細部の所望のサイズのために選択することができ、それぞれのスポットサイズのために、電子光線中の最大の達成できる電流は、到達することができ、対物レンズ１８と描かれる基板１４の表面の距離は選択されたスポットサイズとは独立している。電流とこの形状の手段によって達成することができるスポットサイズは、コンピューターシミュレーションによって決定されてきている。このシミュレーションは、カラムの配列中の開口部２２の絞りの２つのサイズが基になって、最適化が２つのスポットサイズに関して行われることができる。
【００１９】
コンピューターシミュレーションの結果は、光線電流が異なった状況下において与えられていることを示した下記の表に与えられている。表は、３つの結果の小グループに分けられている。最初のグループ（表の上段から３段目まで）では、１００ｎｍと２００ｎｍの電子スポットを含んだ状況の結果が比較されている。第２のグループ（表の中央の３段で構成されている）では、５０ｎｍと２００ｎｍの電子スポットを含んだ状況の結果が比較されている。第３のグループ（表の下から３段目まで）では、２０ｎｍと２００ｎｍの電子スポットを含んだ状況の結果が比較されている。
【００２０】
表における様々な欄は、下記を含んでいる：欄１は、２つのスポットサイズをナノメートルで示している。一方、欄２は、電子スポットの拡大を得るために使用された方法を述べており、（“供給源”は放射表面の拡大を意味し、“最適化”は、集光レンズ２４と対物レンズ１８の設置の使用における最適化を意味する）欄３は、ナノメートル表示のスポットサイズを示し、欄４は、カラムにおいて、画像化要素によって認められた放射表面のサイズ（虚像の供給源サイズ）をナノメートルで示している。欄５は、開口部２２の絞りの直径をナノメートルで示し、欄６は、電子スポットにおける電流をナノアンペアで示している。欄７は、技術の状態から知られている電子供給源の放射表面の拡大による比較的電流の変化を含んでいる状況の光線電流の増進要因を示している。欄８は、欄６と３の値から派生する電子スポットにおける電流密度ｊをＡ／ｃｍ^２で示している。
【００２１】
【表１】

上記の表の欄７は、本発明の適用により達成することができる光線電流における獲得を明らかに示している。欄７と８の比較は、たとえ電流が、供給源の拡大によって増大できても、そのような増加は、“供給源”の段の欄８の値と“最適化”の段の欄８の値の比較によって例証されているように電流密度を無駄にしていることを明らかに暴き出した。
【００２２】
図３は、光線電流（電子スポットにおける電流）と、光線電流に関して最適化され、対物レンズおよび集光レンズを含んでいるカラムにおける電子スポットのサイズ間の関係をグラフ式に例証する。グラフにおける３つの曲線２６，２８、および３０は、絞りの開口部５０μｍ、１００μｍ、および１５０μｍにそれぞれ関係している。このグラフの値は、上述のコンピューターシミュレーションの方法にて計算されている。グラフにおける電流密度Ｊの最終点は、関連した開口部の絞りおよび所望のスポットサイズＤ、対物レンズの強さおよび対象物までの距離が一定を維持する方法における集光レンズの強さの変化による電子光線における最大電流を使用することにより決定され、見つけられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、目的のみを備えた相互に異なる絞りを備えた多くのカラムを図式で示す。
【図２】 図２は対物レンズおよび集光レンズを備えた相互に異なる絞りを備えた多くのカラムの図表の概観である。
【図３】 図３は、光線電流と光線電流に関して最適化されており、対物レンズ及び集光レンズを含んでいるカラムにおける電子スポットのサイズの関係をグラフ式に例証する。

Claims (4)

1. 粒子光学装置であって、
   当該粒子光学装置は、（ａ）当該装置によって照射されるべき対象物のためのオブジェクト・キャリアー、及び（ｂ）粒子光学鏡筒のアレイを有し、
   各粒子光学鏡筒には、電気的に帯電された粒子からなる限られた粒子ビームを発生させるための少なくとも１つの粒子源、及び前記オブジェクト・キャリアーの付近で前記粒子ビームの焦点を生成する集束装置が供され、
   前記粒子光学鏡筒には、該粒子光学鏡筒の粒子源と集束装置との間に位置するビームを制限する開口部をも供され、
   前記粒子光学カラムのアレイが少なくとも第１粒子光学鏡筒グループと第２粒子光学鏡筒グループに分けられ、
   前記第１粒子光学鏡筒グループの粒子光学鏡筒には第1の直径を有するビーム制限絞りが供され、
   前記第２粒子光学鏡筒グループの粒子光学鏡筒には第2の直径を有するビーム制限絞りが供され、
   前記第1の直径と第2の直径とは異なる、
   ことを特徴とする粒子光学装置。
2. 前記第１粒子光学鏡筒グループの粒子光学鏡筒と前記第１粒子光学鏡筒グループの粒子光学鏡筒のそれぞれには、各粒子光学鏡筒の焦点装置と共同作動して各粒子光学鏡筒の倍率を変化するための粒子レンズが供されている請求項１に記載の粒子光学装置。
3. 前記粒子レンズが、各粒子光学鏡筒の焦点装置とオブジェクトキャリアとの距離を一定に保つ一方で、各粒子光学鏡筒の焦点装置と共同作動して各粒子光学鏡筒の倍率を変化させるように備えられている請求項２に記載の粒子光学装置。
4. 前記粒子レンズが各粒子光学鏡筒の粒子源とビームを制限する開口部との間に備えられた請求項２若しくは３に記載のうち、いずれかの粒子光学装置。

Images