JP5068180B2 - 静電ゾーンプレートを備える荷電粒子曝露 - Google Patents

Description

本発明は照射システム、照射システムの後に設置されるターゲットへのＰＤシステムによりパターン化されたビームを放射するため、パターン規定（ＰＤ）システム及び放射システムからなるエネルギ荷電粒子をターゲットへ照射するための粒子ビーム放射処理装置の改善に関する。照射システムはＰＤシステム位置でほぼテレセントリック／共心で、そして同時にＰＤシステムのアパチャに確保された全エリアを照射するのに十分広い、広域照射ビームヘエネルギ粒子を発生させ、かつ形成させるのに役立ち、ビーム方向に沿って見られるように、照射システムの後に位置するＰＤシステムは照射ビーム経路のエネルギ粒子を通過するアパチャから構成されるアパチャ配列を設置し、これによりアパチャ配列から出るパターン化ビームを形成し、そしてＰＤシステムの後に設置される放射システムは上記のようなパターン化ビームを放射する。

この種の処理装置の１つの重要な応用は、リソグラフ装置のような半導体技術で使用される粒子ビームリソグラフの分野であり、ここでは基板表面上に所要パターンを規定するため、ウエハは放射線感受性ホトレジスト層でカバーされ、所望構造をリソグラフ装置によりホトレジスト上に画像化され、次に先の曝露ステップにより規定されたパターンにより部分的除去によりパターン化され、次にエッチングのような更なる構造化処理のためのマスクとして使用される。この種の処理装置の別の重要な応用は、特に１００ｎｍ以下の固有サイズを有するナノスケール装置の製作又は機能化に使用される、直接イオンビーム材料修正又はイオンビーム誘導エッチングそして／または蒸着によるナノスケールパターン化の分野である。

マルチビーム直接書込み構想を実現させる米国特許６，７６８，１２５で記述されるようなＩＭＳ構想ＰＬＭ２（「マスクなし放射リソグラフ」の省略）は単一電子源から抽出される電子ビームを構築するためのプログラマブルアパチャ・プレートシステム（ＡＰＳ）を使用する。ＡＰＳで電子の運動エネルギは５ｋｅVである。ＡＰＳの後、電子は１００ｋｅＶ迄加速され、ＡＰＳの像を２００回縮小し、そして基板上に放射する。

電気光学システムで、しばしば出くわす問題は画像化収差とひずみの補正である。例えば照射ビームの収差の場合、小ビームの局部的な方向はＰＤ装置のプレート構成要素の連続した開口部の配列と同列ではないので、小ビームの経路は遮断されるような状況が起こる。もしプレート構造要素のずれがあれば同様の影響がある。放射システムの収差はターゲット上のアパチャ配列像にひずみを導入する。

従来技術で知られるように、環状電極の組み合わせにより形成される静電レンズは常に集束レンズ（正屈折力）であり、そして例外なく電極配列の形状にだけやや影響される三次の大きな収差を有する。発散レンズ（負屈折力）を使用することにより、集束と発散のレンズの三次収差への影響を打ち消すことにより、組み合わせレンズシステムの収差補正を達成することができ、更に収差の他の係数も大きく低下させることができる。しかし環状電極だけでは負屈折力のレンズを達成できず、一方ビームが通過するプレート又は制御格子電極の使用が必要である。

出願人／代理人の米国特許５，８０１，３８８と米国特許６，３２６，６３２は夫々マスクの正面と後に設置された環状電極と組み合わせた発散レンズの形成のためリソグラフ装置のマスクの使用を提案する。

しかし、三次より高ランクの収差エラーそして／またはひずみの補正及び固有収差係数の修正、又はＰＤ装置のずれの修正を可能にする発散レンズを有することがしばしば望ましい。更に照射ビーム（照射システムの収差エラー）のための、そしてＰＤ装置（放射システムの収差エラー）の後のビームのための組み合わせ修正が望ましい。

粒子システムの照射そして／または放射システムに存在する色々な収差の影響を減らすため発散レンズを使用した粒子ビームシステムの提供がこの発明の１つの目標である。放射状と円形像ひずみに対し修正可能／制御可能な粒子ビームシステムの提供がこの発明の別の目的である。

この目的はパターン規定装置のアパチャ用開口部を有し、プレート電極手段の表面エリアの非重複サブエリアへの区分に従い、互いに隣接して配置される多くの部分電極から構成される複合電極からなるプレート電極の提供により達成され、特許請求の範囲で記述される様に、部分電極は異なる静電位を与えられるのに適し、複合電極は全体としてパターン規定装置のアパチャ設置に確保されたエリアをカバーする横寸法を有する。複合電極、特に部分電極は好ましくは金属のような電気伝導材料から作る。しかしもし静電界の存在する静電環境に置くと、よく規定された静電境界を発生させる材料であれば何でも選択できる。電気伝導材料の１つの代替物は十分にドーピングされた半導体材料である。

粒子ビーム放射処理装置又は好ましくはパターン規定システムには１つ以上のプレート電極手段が存在する。

このプレート電流は、発散レンズそして／または上で論じた画像化問題に対する特有の補正を実施するための簡単だが十分な手段を提供する静電ゾーンプレート（ＥＺＰ）を実現する。それは、ＥＺＰは断面の殆どの部分をカバーする一方、ビームは開口部（ＰＤ装置のアパチャに対応する）を横断するだけで、これで全体では断面のごく一部だけしかカバーしていない事実によることも認識すべきである。

本発明の１つの利点の実現で、プレート電極手段は、光軸に沿って見られるように複合電極平面の外に好ましくはプレート電極手段の近くに設置される少なくとも１つの付加電極を有する電極配列に設置される。付加電極は、同様に複合電極平面の外に設置された少なくとも１つの多極電極からなる。

好ましくは、部分電極は光軸に直角方向の二次元平面に沿って設置される。

本発明の好適な実施形態で、プレート電極は、ビーム方向に沿って見られるように、パターン規定装置の残りの構成要素の真正面又は後に設置される。これはそのアパチャ領域が基板上に画像化される対象物を表現する特にＰＤ装置にとって収差修正を容易にする。

少なくとも２つの連続したプロジェクタステージ、即ち少なくとも１つの非最終プロジェクタステージと１つの最終ステージからなる放射システムを有する粒子ビーム装置に関する本発明の１つの有益な応用で、プレート電極手段は、放射システムの非最終ステージにより形成されるようなアパチャパターンの中間像位置又はその近くに設置される。プレート電極手段は好ましくは中間像位置に設置されるが、個々の小ビーム（夫々アパチャに対応する）がプレート電極手段位置で識別される限り、その近くにだけ移動させることができる。

部分電極の色々な配列は固有機能により可能であり、かつ有益である。例えば、それらは共心リング状又はプレート電極手段の光軸周りに配置される扇形である。扇形部分電極をプレート電極手段の中心エリアの周りに配置し、この中心エリアは少なくとも１つの更なる部分電極を形成する。

プレート電極手段は更に部分電極の下で並列に配置された共通電極からなり、共通電極は絶縁スペーサ層により部分電極から分離される。この共通電極の１つの機能はプレート電極手段の反対側のよく規定された電位を提供することである。

部分電極間の浮遊電界の影響を抑制するため、絶縁誘電材料を、隣接部分電極の異なる電位を分離するため、そして隣接アパチャ位置での全浮遊電界を抑制する誘電分極を生成するため、隣接部分電極間の隙間に備える。又は抵抗性物質を異なる部分電極電位の電位分割チェーンを形成するため隣接部分電極の隙間に備える。

それらの場所の小ビーム上の部分電極端部で発生する浮遊電界の影響を排除する１つの簡単な方法はパターン規定システムのアパチャに対応する開口部が各部分電極エリア内にのみ存在する一方、部分電極端部又はそれらの間の隙間には存在しないことである。

既に述べたように、本発明は色々な画像化問題の修正のための万能手段を提供する。１つの特別な応用で、本発明によるプレート電極手段を例えば焦点外平面における屈折により仮想像を移動させるため、放射システムの環状静電レンズ要素と組み合わせ静電レンズを形成させることにより画像ひずみを修正するためパターン規定装置の後の位置で（又はその最終要素として）使用する。

本発明によるプレート電極手段の別の応用は、焦点外平面での屈折により中間像の仮想像を部分的に移動させることにより画像ひずみを修正するため、放射システムに形成される中間像位置の代わり又は後に設置されるように計画する。

多くの中の１つの更なる応用で、本発明によるプレート電極は、プレート電極手段の片側又は両側の放射システムの環状静電レンズ要素と組み合わせた静電レンズを形成することにより中間像位置又はその近くに負焦点長を生成するため、放射システムに形成される中間像位置又はその近くに設置されるのに適する。

この発明は、管状電極（リング状電極、環状電極）及び複合プレート電極により形成された発散レンズを使用した粒子ビームシステムを提供することを準備する。例えば複合プレート電極は多数のマルチゾーン電極を有する平面静電ゾーンプレート（ＥＺＰ）として実現される。ＥＺＰはＰＤ装置のアパチャを通る粒子ビームの通過のための穴を備え、そして光軸に垂直なビーム経路に配置される。管状電極とＥＺＰのシステムは照射システムそして／又は放射システムへ一体化される（従ってＥＺＰは夫々ＰＤ装置の真正面又はその後にある）。この開示の骨組みで、管状電極という言葉は多極電極、例えば全体として管状または環状の形状を有する８極を含む。本発明の進んだ実施形態で、ＥＺＰは放射システムの中間像の位置又はその付近に付加的に一体化される。管状電極とＥＺＰへ異なる静電位を与えることにより、ＥＺＰと管状電極は、半径方向に制御できる負そして／又は正の屈折力を備えるグリッドレンズ・タイプの静電レンズを形成する。グリッドレンズの屈折力はＥＺＰのゾーン電極の異なる電位により制御することができ、従って照射システムの上記非均一性及び放射システムの画像化収差（ビームの高次角ひずみ）を補正することができる。ウエハ（特にウエハでの粒子のいわゆる着地角度を削減できる）でのビームのテレセントリシティの最適化もまた可能となる。この発明によるこのタイプの設計の更なる実施形態で、ビームの交差点（「クロスオーバ」）は管状電極及びゾーン電極に対する電位を変化させることにより均質化でき、いわゆる確率論的空間電荷効果を最小化する。例えばＰＤ（照射システムと放射システムに向いた）の両側の１つのシステムのいくつかのＥＺＰ装置を使用して、いくつかの修正効果を同時に重ねることができる。

以下に論ずる本発明の好適な実施形態は、出願人（代理人）の米国特許６，７６８，１２５（英国特許２，３８９，４５４Ａ）で開示されるようなパターン規定（ＰＤ）システムを備えるＰＭＬ２型粒子ビーム曝露装置に基づき、ＰＭＬ２システムに関するその開示、特にここで使用されるＰＤ装置をこの開示の一部としてここで開示する。

図１（横縮尺は縦と異なる）の長さ方向断面図に関して、ＰＭＬ２装置１００の主な構成要素は、‐図１でこの例では垂直下向きのリソグラフビームＩｂ、ｐｂの方向に対応して‐照射システム１０１、ＰＤシステム１０２、放射システム１０３及び例えば半導体基板４１のターゲットを備えるターゲットステーション１０４である。粒子光学システム１０１、１０３は静電そして／又は電磁レンズを使用して実施される。装置１００の電気光学部品１０１、１０２、１０３は、装置の光軸ｃｘに沿ったビームＩｂ、ｐｂのスムーズな伝播を保証するため、高真空に保持される真空ハウジング（表示なし）に入れられる。

リソグラフ装置１００は、本発明による２つのプレート電極手段８１、８２を有する。第１のＥＺＰ８１は照射システム１０１に向けられ、ＰＤシステム１０２の正面に、即ち照射システム１０１の最後の２つの管状電極１９１、１９２と組み合わせ、第１発散レンズの形成を可能にする。第２ＥＺＰ８２は放射システム１０３へ向けられ、ＰＤシステム１０２の後に、即ち放射システム１０３の第１管状電極３９１、３９２と組み合わせて、第２発散レンズの形成を可能にする。管状電極１９１、１９２、３９１、３９２の実際の形は、光学システムのレイアウトに応じてここで図（大部分、簡単な長方形のみを明確化のためここでは図示する）で示す、より複雑な形状を有する。照射とプロジェクタシステム１０１、１０３の他の電極は示さず、代わりにそれらはレンズ記号で示される。

ＰＤシステム１０２は基板４１上に画像化されるアパチャの配列２１を備えるＰＤ装置及びＰＤ装置を設置し、電気的に制御するための装置（表示なし）からなる。ＰＤ装置は米国特許６，７６８，１２５に詳細に述べられるような共に重ねられた多くのプレートから構成されるアパチャプレート・システム（ＡＰＳ）２０として実現される。表示した実施形態でＥＺＰ８１、８２は夫々ＡＰＳの第１及び最終プレートと一体化され、変形ではそれらはＡＰＳプレートの正面又は後に分離要素として実現される。

アパチャ配列２１の同時照射が可能なように、照射ビームＩｂの幅は十分でなければならない。好ましくは、その直径は照射ビームのテレセントリック領域／共心領域の長さより少なくとも１桁以上大きく、これはビーム発散がＰＤプレートスタックの１つのプレートにより形成されるサブビームが著しい強度損失なくスタックの最終プレートを通過するように十分小さいことを意味する。

図２はＰＤ装置の概略配置を示し、横の縮尺は縦と同一ではない。ＰＤ装置２０は、開口部が揃うように搭載されたプレートスタックからなる。第１ＥＺＰは、導電層２８３のようにプレートから層２８１を絶縁することに役立つ絶縁層２８２上に形成される分割された（区分された）電極層２８１としてＰＤ装置の第１プレート（カバープレート）上に実現される。同様に第２ＥＺＰはＰＤ装置の最終プレート（アパチャプレート）の底部上に実現される。確かに、アパチャプレート（＝サブビーム経路に沿った最小アパチャからなるビーム形成プレート）はカバープレート又は遮蔽プレートのいずれかと組み合すことができ、これは図２に示すＥＺＰはＰＤ装置の付加プレートとして実現される。ＰＤ装置の中間プレートは多くのビーム遮蔽（「遮蔽プレート」と称する）用に使用される一方、遮蔽プレートにより屈折されたビームの停止はＰＬＭ２装置の下部にあるビーム経路の更に下流にある共通停止プレートにより実現される。（例えば図１の遮蔽膜２０４）

又第１ＥＺＰと共に負屈折力のレンズを形成するために使用できる照射システムの最終の２つのプレート１９１、１９２を図示する。同様に放射システムの最初の２つの電極３９１、３９２は第２のＥＺＰと共に発散レンズに使用できる。正又は負のいずれかの焦点距離を調節出来ることを最大限利用するためには、少なくとも１つの電極を（ＥＺＰに付加して）必要とする。

図３ａの平面図と図３ｂの長さ方向断面図（図３ａのＡ‐Ａ線に沿う断面）は本発明による、例えばカバープレート上の第１ＥＺＰのマルチゾーン電極の第１版を示す。平坦な（基本的に二次元の）複合電極８は静電中心部電極８３０を囲む円形（又は環状）静電部分電極８３１から構成される。中心電極８３０はＰＤ装置のアパチャ配列２１エリアをカバーする一方、複合電極８は全体としてアパチャ領域範囲と隣接する管状電極９の半径を越えて伸びる。

マルチゾーン電極の第２版を図４ａと図４ｂに示す。ここでアパチャ配列エリアは中心部分電極８４０と円形部分電極８４１の最内部によりカバーされる。アパチャ配列内のアパチャ付近の複合電極間の小さい隙間距離を選択することにより、夫々のサブビーム上の浮遊電界の影響を十分小さく保つことができる。

図５ａと５ｂはＥＺＰ配置の詳細を示す。等距離アパチャ（図５ａ）間には、例えば異なる部分電極によりカバーされるゾーン間に幅１μｍの隙間２８０が存在する。５０μｍシリコンプレートは３つの１μｍ厚の層２８１、２８２、２８３でカバーされる（図５ｂ）。伝導層２８３は、静電電位Ｕ０で表されるプレート下領域からマルチゾーンプレートの電界を遮蔽する。第２層２８２は絶縁層である。絶縁層２８２の厚さは十分適切に選ばれるので、層２８１の部分電極に静電位を与えるための供給線を収納できる。層２８１は異なる静電位Ｕ１、Ｕ２を与える異なる静電部分電極を実現する。アパチャと並ぶ開口部直径を最大局部静電界強度を最大化するように選び、層２８１と２８３の集束効果は十分小さいので、一般的な１０〜５０μｒａｄの開口数ＮＡは余り増加しない（例えば１ｍ以上の焦点距離で）。このため絶縁層を取り止め逆行形状開口部を形成し、２８１と２８２間の距離を適切であればアパチャ幅の数倍に増加させることができる。５ｋｅＶ電子と数ボルトの電位差にはこのような寸法が必要である。ゾーン電極（Ｕ１、Ｕ２）とシリコンプレートＵ０間の電位は数ボルトの範囲内にある。これらのゾーンセクタ間の浮遊電界は１／ｒ^３（ｒは隙間への距離を示す）に比例する二極電界である。アパチャを通過するビームへのこの浮遊電界の影響を最小化するため、アパチャと隙間間に大きな距離を備える一方、隙間２８０の幅を小さくすべきである。基本的には軸方向にあるＥＺＰにより生成される静電界を光軸断面に沿って制御／調節することができる。従って粒子の飛翔方向は減速または加速により半径方向に影響される。（半径角修正、ビームの半径方向集束）。

隙間２８０の長さ方向断面詳細図の図５ｃで示す好ましい変形で、電極平面２８１の複合電極セグメント間の絶縁は誘電材料２８５から作られる。これにより、電位差による関連する平面内の電気分極は隣接するビーム経路のための隣接複合電極セグメントの効果的な静電界を減少させ、これにより浮遊電界の減少を達成する。電界の２つの影響、即ち相互に非常に打ち消し合う（ｉ）電極からと（ｉｉ）誘電材料２８５の誘導分極から、との影響を示す。

図６ａと６ｂはゾーン電極間の減少した浮遊電界を備える変形の詳細図を示す。電極間の隙間２８０´を１０μｍに拡幅し、抵抗性材料２８６で充填する。ゾーン電極間の電位は均質抵抗に対し直線的に変化する。明らかなように連続抵抗（例えばドーピングによる）を使用して導電エリア間の電位の非線型変化に影響を与える。

図７の平面図はマルチゾーン電極の別の変形を示す。この場合、複合電極エリアをアパチャ領域を超えて伸びるセクタ電極８７１へ分割する。アパチャ領域２１の中心はアパチャがないことが望ましい。これはアパチャ領域を例えば２つ又は４つのアパチャ帯へ分割することにより実現される。静電領域は半径ベクトルに直角に変化し、従って半径方向に直角の粒子飛翔方向に影響する（接線角修正、接線ビーム集束）

この点で、隣接管状電極のリング電極も一組の扇形電極９９からなり、こうして多極電極９９を実現することは図２３に関し注目するに値する。このような多極電極９９は図７ｂに示す共心配列の代わりに適切な配列のマルチゾーン電極を組み合わせる。

図８の平面図はリング状でかつ区分された部分電極の組み合わせのまた別のマルチゾーン電極を示す。この場合、電極８８１は円形電極リングの扇形である。アパチャ領域の中心に、１つだけ円形電極８８０がある。静電界は半径ベクトルに直角及び並行に変化し、従って半径方向に直角及び並行な粒子の飛翔方向に影響する（接線／半径角修正、接線／半径ビーム集束）

部分電極のモザイク型組み合わせも可能であり、１つの例を図９に示す。長方形部分電極８９１はアパチャ領域内及び好ましくはこれを越えるエリアもカバーする。電界はｘｙ方向に制御できる。半径方向構成要素のない画像収差を修正できる。この場合、複合電極は環状電極９の半径内にある。

図１０は部分電極の１つの更なる実現を示す。電極は、抵抗性材料２９６により電気的に接続される金属物質２９１の電極層２８１の金属エリアとして実現される。電極は標準的半導体方法で作られる。膜とアパチャ開口部は２つの絶縁導電層を有するウエハへエッチングされる。次に電極境界をウエハへリソグラフでコピーする。このプロセス後、ゾーン電極間の隙間をエッチングする。電極を直接接触させ、電極間にレジストメッシュ（電位計効果を使用して）を使用する。又示すセクションの横方向に沿った静電位の空間変化を示す。

図１１は電極のまた別の実現を示し、ここでは各アパチャの周りに、金属材料２９１´の範囲が存在する一方、抵抗性材料２９６´が図のように電位の連続挙動を提供する。こうして抵抗材料２９６´は異なる部分電極の個々の静電位を規定する電位分割鎖を形成する。電極を直接接触させ、この電極間の電位を電極間のこのエリアをドーピングすることにより制御する。

図１２ａと１２ｂは２０ｍｍ×２０ｍｍアパチャ配列の最小のぼやけの画像システムに最適化された電位を備えるＥＺＰ（上部）の一例を示す。図１２ａは１０個の異なる広幅円形静電ゾーン電極８４１´を備えるＥＺＰを示す（図４ａ参照、ここでは環状電極９は示していない。）図１２ｂは電極の最適化電位を示す。正電圧の領域は正屈折力のレンズを形成し、そして負電圧の領域は負屈折力のレンズ（発散レンズ）を形成する。この最適化ＥＺＰは改善されたビーム放射（図１５）、画像平面の図面（図１６）及びビームぼやけを達成し、一方ぼやけはＥＺＰのない場合に比較し５０％減少している。ウエハ上のテレセントリシティに最適であれば（＝焦点深度と相関する、表示なし）、結果のテレセントリシティを、放射システムに向く１つだけのＥＺＰを使用して、１０倍以上減少させる。

図１３は図１２ａと１２ｂの配列の等電位線の長さ方向断面図の表示である。光軸は図の底部にあり、左側のＥＺＰと管状電極を右上隅に示す。静電領域と粒子への力も等電位に直交する。

図１４は２つのアパチャに沿ったＰＤ装置の長さ方向断面詳細図である（米国特許６，７６８，１２５の図６参照）。第１ＥＺＰ８１は照射ビームIｂの進入局部角を修正することにより、ＡＰＳにおけるビームのテレセントリシティを制御する。このＥＺＰのアパチャは１つの単一マルチビームの直径を規定し、基板（これは放射システムの対象物）上へ放射する。中間プレート２０２は夫々個々のビームをオンオフするために使用される遮蔽プレートである。第２のＥＺＰ８２を使用して第１ＥＺＰ８１のアパチャの仮想ひずみを実現し、破線はビームｂｐの仮想経路を示して、実際のアパチャ（元の目標物）の代わりに仮想目標物をターゲットに対して画像化する。従ってウエハ上の空間ひずみの調整が可能である。

図１５は光学システムのビーム放射、即ち出願人／代理人により行われた計算による光軸へのビーム距離へのビーム角度の機能的依存を示す。破線は元のＰＤ装置位置でのビーム放射である。線の曲がりは照射システムの収差エラーから起こる。ＥＺＰを使用して、照射システムのビーム放射をほぼ完全な点源に修正する（直線）ことが可能となる。

図１６はＥＺＰ（破線）を使用せず、出願人／代理人により行われた計算により最適化された（実線）ＥＺＰを備えるウエハの画像平面を示す。底部軸は光軸ｃｘを表す。見られるように、ＥＺＰは画像平面の曲がりを減らし、従ってビームぼやけは最小化される。

本発明によるＥＺＰは、例えば画像ひずみの修正に使用される。このために焦点外平面での屈折により仮想画像を移動させるため、放射システムの環状静電レンズ要素と組み合わせて静電レンズを形成するため、それをパターン規定装置の後（又はその最後の要素として）に設置する。もし予備ひずみアパチャプレート（ここで、予備ひずみとは拡大図のひずみを真の画像が理想的拡大画像に関してひずまないように、目標平面での「負」のひずみを導入することにより補正することを意味する。）が使用されれば、本発明によるＥＺＰを使用して、例えば磁気レンズの磁気特性の不均質性又は空間電荷効果により発生する画像ひずみの残りのエラーを補正する。

一般に、ＥＺＰ上の電極は殆どいかなる形状も可能である。例えば磁気式二重レンズの場合の画像領域境界上の螺旋ひずみのような典型的画像ひずみ（ハンカチ型）を補正するため、ＥＺＰの電極の形は予想エラーに対し最適化できる。このためＥＺＰの電極電位の傾斜方向（電位増加方向のＥＺＰ表面内の）をひずみベクトルの反対方向に選択する。（即ち、各画像点に対しとられた実際位置（ひずんだ）と理想位置（正常）の間の差違ベクトル）。これを達成するため、図９に示すようなアレー状セグメント又は適切な電位と隙間密度（等高線図におけるような）を備える形状最適化電極のいずれかを使用する。

既に述べたように、本発明によるＥＺＰはＰＤ装置との組み合わせにおいて適しているだけでなく、リソグラフ装置内の他の場所でも適している。例えば図１で示すように、１つ以上のＥＺＰ８３、８４又は他のレンズ要素と１つ以上のＥＺＰとの組み合わせを中間画像位置又はその近くに配置する。これによりＰＤシステム１０２の精密な構造を邪魔することなく収差エラーの修正が可能になる。図４ａに示すようなタイプのＥＺＰの設計と構造について図１７〜２１に関し以下により詳細に論ずる。

図１７はＳＯＩウエハ上に生成された円形電極配列を備えるＥＺＰ装置１７の平面図を示す。ＥＺＰ固有エリアは中心部分電極１７０と多くの円形（又は環状）部分電極１７１（夫々図４ａの電極８４０、８４１に対応する）から構成される。アパチャ領域２１のエリアを正方形で表示し、簡単のためアパチャは図１７では表示していない。個々の電位をＥＺＰの電気接点として使用できるピン１７２により、夫々の電極１７０、１７１に与える。各ピン１７２から始めて、帯導電体１７３が夫々の電極へ給電する。帯導電体１７３は図１７に符号で表示され、それらはＥＺＰ装置１７表面下に実現され、こうして電極１７０、１７１下を走り、ＳＯＩウエハ上に形成されたＣＭＯＳ層で一体化される。

図１７はＳＯＩウエハ上に生成された円形電極配列を備えるＥＺＰ装置１７の平面図を示す。

図１８は図１７のアパチャエリアの拡大詳細図を示す。見られるようにこの例ではアパチャ（小正方形として示す）は部分電極１７０、１７１でカバーされるエリア内にのみ存在するのに対し、電極端部や電極間の隙間１８０領域には、アパチャを設けない。図１８にも、帯導体１７３のいくつかを符号で示す。

図１９は１つの最内部円形部分電極を供給する帯導電体１７３に沿った図１７のＥＺＰ製造の長さ方向断面図である。帯導電体１７３をＳＯＩウエハ（絶縁層１７ｉ例えばＳｉＯ_２は実線で示す。）のＣＭＯＳ層７８０内で一体化して備えられる。図１９の拡大詳細図である図２０から見られるように、遮蔽導体７８３を帯導電体１７３の上下に配置し、これにより少なくとも３つの導電体平面がＣＭＯＳ層７８０内に存在する。

図２１はＥＺＰ装置１７の２〜３のアパチャに沿った更なる拡大断面図を示す。最も左側に、上記のように帯導電体給電部を示す。粒子ビームはアパチャＡを図のほぼ上から下へ横断して上から照射される。環状電極１７１、１７０の領域にのみアパチャが存在し、電極の端部や隙間１８０にはアパチャは形成されない。又図２１にＳＯＩ絶縁層１７ｉと基準グランド電位（０Ｖ）を提供する底部金属層１７ｍを示す。アパチャはミラー電荷から起こる影響を減らすためＳＯＩ層１７ｉの下の領域ではより幅広い。

１つの特別な実施形態で、アパチャ幅は電極層１７ｅで５〜１０μｍ（正方形側）であり、ＳＯＩ層１７ｉの下で約１２〜２５μｍである（例えば正方形又は円形断面で）。絶縁層は下が切り取られ、それにより層位置でのアパチャ幅は１５〜２８μｍである。層の厚さは：電極層１７ｅ＝１〜５μｍ、ＣＭＯＳ層７８０＝５〜１２μｍ、上部シリコン層（ＣＭＯＳと絶縁層の間）＝３〜２０μｍ、絶縁層＝０．２〜２．５μｍ、下部シリコン層（絶縁層下）＝２０〜８０μｍ、及び底部金属層＝１〜５μｍである。

ＥＺＰの製造プロセスの１つの可能な配列を図２２に関し以下に示す。このプロセスは例えば３００〜６００μｍの全開始厚さの埋設絶縁層１ｉ（例０．２〜２．５μｍＳｉＯ_２）を備える＜１００＞ＳＯＩウエハ（Ａ）から開始し、絶縁層はＳＯＩウエハの前側下の約３〜２０μｍの初期位置にある。従来技術でよく知られるようなＣＭＯＳ処理により上記ＣＭＯＳ層７８０をウエハ上部上に形成する‐ステップ（Ｂ）。ウエハの裏側を薄くしてそのウエハ（Ｃ）の底部シリコン層厚さを約２０〜８０μｍにする。望むなら、次に裏側のレジストパターン処理を続く金属層１ｍのリフトオフに対して行う。次にこの金属層１ｍを蒸着のような蒸着法、スパッタ又は電気メッキのような適切な処理により生成する−ステップ（Ｄ）。次にレジスト層（存在すれば）を除去する。次にアパチャを適切な処理、例えば活性イオンエッチング（ＲＩＥ）により絶縁層１ｉ迄、下部シリコン（金属層のアパチャをリフトオフ処理を使用して形成するのでなければ金属層を含む）へ形成する。こうして金属層１７ｍは又はその最終構造を得る。その結果の構造（Ｅ）のアパチャを好ましくはアパチャ壁が並列に走るか又は絶縁層（底面に比べウエハ内のアパチャ断面がより広くなる）に対して伸びるような形状にする。次のステップで、ＳｉＯ_２層を下部切り取り層１７ｉ（Ｆ）を生成するためＲＩＥ（例えば、ＣＨＦ_３＋酸素プラズマ用）によりエッチングする。望むなら、次に前面上のレジストパターン処理を行う。次に例えば金又はチタンでできた金属層を蒸着のような蒸着法、スパッタ又は電気メッキのような適切な処理で生成する‐ステップ（Ｇ）。次にレジスト層（存在すれば）を除去する。次にこの金属層をレジストのリフトオフにより部分電極１７ｅへ組み込み、リフトオフの代わりに、金属層組み込みをＲＩＥステップにより行う。次にＣＭＯＳ層７８０及び３〜２０μｍ厚の前部シリコン層を通してアパチャの前側をエッチングする。これをＲＩＥのような適切な異方性エッチング処理により行い、これにより並行に走るか又は開口部で少しだけ幅広いアパチャを絶縁層へ生成させる。こうして生成されたＥＺＰ装置（Ｈ）のアパチャ幅は例えば５×５μｍ^２又は１０×１０μｍ^２である。

以下に、この発明を図面に関してより詳細に説明する
本発明が実現されるリソグラフ装置の概略の長さ方向断面図である。 ＰＤ装置の概略配置を示す。 および 夫々マルチゾーン電極の第１版の平面図及び長さ方向断面図を示す。 および 夫々マルチゾーンの第２版の平面図及び長さ方向断面図を示す。 および 夫々２つの部分電極間の隙間に配置されたＥＺＰの拡大平面図及び長さ方向断面図詳細図を示す。 図５ｂに示す隙間の更なる拡大詳細図である。 および 夫々ゾーン電極間の抑制された浮遊電界を備える平面図及び長さ方向断面詳細図を示す。 区分電極を備えるマルチゾーン電極の変形を示す。 リング状と扇形電極との組み合わせの更なる変形である。 部分電極のモザイク型組み合わせを示す。 空間的に変動する電位を備える部分電極の実現を示す。 空間的に変動する電位を提供する別の実現を示す。 その電位がぼやけの最小化に最適なＥＺＰを示す。 図１２ａの電極の最適電位を示す。 図１２ａと１２ｂの配置の等電位線の長さ方向断面図を示す。 ２つのアパチャに沿ったＰＤ装置の長さ方向断面詳細図である。 本発明により改善された光学システムのビーム放射を示す。 ＥＺＰ（破線）を使わず最適ＥＺＰ（実線）で、ウエハでの画像平面を示す。 円形電極配列のＥＺＰ装置の平面図である。 図１７のアパチャエリア内の拡大詳細図を示す。 図１７のＥＺＰ装置の長さ方向断面図である。 図１９の拡大詳細図である。 図１７のＥＺＰ装置の２〜３のアパチャに沿った更なる拡大断面図を示す。 図１７と２１のＥＺＰの製造プロセスを示す。そして 多極管状電極と組み合わせたＥＺＰの平面図を示す。

符号の説明

８：プレート電極手段
9：環状電極
11：電子源
17、81、82、83、84：ＥＺＰ
17ｅ：電極層
17ｉ、282：絶縁層
17ｍ：金属層
20：アパチャプレート・システム（ＡＰＳ）
21：アパチャ配列
41：半導体装置
99、871：セクタ電極
100：ＰＭＬ2
101：コンデンサシステム
102：ＰＤシステム
103：放射システム
104：ターゲット位置
170、171、881：電極
172：ピン
173：導電体
180、191、192、391、392：第1環状電極
204：遮蔽膜
280、280’：隙間
281：複合電極
283：導電層
285：誘電装
291、291’：金属物質
296、296’：抵抗性材料
780：ＣＭＯＳ層
830、831：部分電極
840：中心部分電極
841：円形部分電極
841’：円形ゾーン電極
880：円形電極
891：正方形部分電極

Claims (21)

1. エネルギ荷電粒子のビーム（ｐｂ）によりターゲット（４１）を照射するための粒子ビーム放射処理装置であって、
   −略セントリック／共心でかつ十分幅広い照射ビーム（Ｉｂ）に前記エネルギ粒子を発生させ、そして形成するための照射システム（１０１）、
   −ビーム方向に沿って見られるように、照射システムの後に設置され、照射ビーム経路のエネルギ粒子を透過するアパチャで構成され、これによりアパチャ配列から出るパターン化ビーム（ｐｂ）を形成する、パターン規定システム（１０２）、
   −パターン規定システム（１０２）の後に設置され、放射システムの後に設置されるターゲット（４１）上にパターン化ビーム（ｐｂ）を放射するのに適した放射システム（１０３）、からなり、
   更に、パターン規定システム（１０２）のアパチャ配列（２１）のアパチャに対応する開口部を有する少なくとも１つのプレート電極手段（８、８１、８２）からなり、そしてプレート電極手段（８、８１、８２）の表面エリアの非重複サブエリアへの区分に応じて互いに隣接するように配置される多くの部分電極（８３０、８３１、８４０、８４１、８７０、８８０、８８１、８９１）から構成される複合電極（２８１）からなり、該部分電極は異なる静電位を与えられるのに適し、前記部分電極の少なくとも１つは複数の前記開口部を取り囲み、複合電極は全体としてパターン規定システム（１０２）にアパチャ配列（２１）を画像化するビーム部が通過するエリアをカバーする横寸法を有し、
   パターン規定システム（１０２）のアパチャに対応する開口部が各部分電極のエリア内にのみ存在することを特徴とする、粒子ビーム放射処理装置（１００）。
2. 前記プレート電極手段の少なくとも１つ又は全てはパターン規定システムに含まれ、そして複合電極は全体としてパターン規定システム（１０２）のアパチャ配列（２１）用に確保されたエリアをカバーする横寸法を有する、請求項１に記載の装置。
3. 請求項２に記載のような前記装置用エネルギ粒子を透過するアパチャで構成されるアパチャ配列（２１）からなる粒子ビーム放射処理装置（１００）のためのパターン規定装置であって、
   パターン規定装置（１０２）のアパチャ配列（２１）のアパチャに対応する開口部を有する少なくとも１つのプレート電極手段（８、８１、８２）からなり、そしてプレート電極手段（８、８１、８２）の表面エリアの非重複サブエリアへの区分に応じて、互いに隣接するように配置される多くの部分電極（８３０、８３１、８４０、８４１、８７０、８８０、８８１、８９１）から構成される複合電極（２８１）からなり、該部分電極は異なる静電位を与えられるのに適し、前記部分電極の少なくとも１つは複数の前記開口部を取り囲み、該複合電極は全体としてパターン規定装置（１０２）にアパチャ配列（２１）用に確保されたエリアをカバーする横寸法を有し、
   パターン規定システム（１０２）のアパチャに対応する開口部が各部分電極のエリア内にのみ存在することを特徴とするパターン規定装置。
4. 照射ビームのエネルギ粒子を透過するアパチャから構成されるアパチャ配列（２１）を有するパターン規定装置を備える粒子ビーム放射処理装置のためのプレート電極手段であって、
   前記プレート電極手段はパターン規定システム（１０２）のアパチャ配列のアパチャに対応する開口部を有し、そして多くの部分電極（８３０、８３１、８４０、８４１、８７０、８８０、８８１、８９１）から構成され、プレート電極手段（８、８１、８２）の表面エリアの非重複サブエリアへの区分に応じて互いに隣接するように配置される複合電極（２８１）からなり、該部分電極は異なる静電位を加えられるのに適し、前記部分電極の少なくとも１つは複数の前記開口部を取り囲み、該複合電極は全体としてアパチャ配列（２１）を画像化するビーム部が通過するエリアをカバーする横寸法を有し、
   パターン規定システム（１０２）のアパチャに対応する開口部が各部分電極のエリア内にのみ存在することを特徴とする、プレート電極手段。
5. 光軸に沿って見られるように、複合電極平面の外に設置される少なくとも１つの管状電極（１９１、１９２、３９１、３９２）を有する電極配列に設置されるのに適した、請求項４に記載のプレート電極手段。
6. 調節可能な負焦点距離を有する負屈折力のレンズを形成するのに適した、請求項５に記載のプレート電極手段。
7. 少なくとも１つの付加電極は光軸に沿って見られるように、複合電極平面の外に設置される少なくとも１つのマルチポール電極からなる、請求項５または６に記載のプレート電極。
8. 請求項４に記載のプレート電極手段が、ビーム方向に沿って見られるようにパターン規定装置（１０２）の他の構成要素の直ぐ前又は後に設置されていることを特徴とする、 請求項３に記載のパターン規定装置。
9. 少なくとも２つの連続するプロジェクタステージ、即ち少なくとも１つの非最終プロジェクタステージと１つの最終プロジェクタステージからなる放射システムを有する粒子ビーム装置で使用されるのに適し、プレート電極手段は放射システムの非最終ステージにより形成されるようなアパチャ配列の中間画像位置又はその近くに設置される、請求項４に記載のプレート電極手段。
10. 部分電極は光軸に直交する二次元平面に沿って設置される、請求項４に記載のプレート電極手段。
11. 部分電極は共心リング（８３０、８３１、８８１）状の形状である、請求項４に記載のプレート電極手段。
12. 部分電極はプレート電極手段の光軸（ｃｘ）の周りに配置される扇形（８７１、８８１）の形状である、請求項４に記載のプレート電極手段。
13. 扇形の前記部分電極（８７１、８８１）は少なくとも１つの更なる部分電極により形成されるプレート電極手段の中心エリア（８８０）の周りに配置される、請求項８に記載のプレート電極手段。
14. 絶縁スペーサ層により部分電極から分離された、部分電極下に並行に配置される共通電極（２８３）からなる、請求項４に記載のプレート電極手段。
15. 隣接部分電極（２８１）間の隙間に備えられる絶縁誘電材料からなる、請求項４に記載のプレート電極手段。
16. 隣接部分電極（２８１）間の隙間に配置される抵抗性材料（２９６、２９６’）からなる、請求項４に記載のプレート電極手段。
17. 部分電極は導電材料でできている、請求項４に記載のプレート電極手段。
18. 焦点外平面の屈折により仮想画像を移動させるため、環状静電レンズ要素と組み合わせて静電レンズを形成することにより画像ひずみを修正するため、最終要素として、請求項４〜７、９〜１７のいずれかに記載のプレート電極手段、および、環状静電レンズ要素を備えることを特徴とする請求項３に記載のパターン規定装置。
19. 電極配列に設置された、請求項５〜７のいずれかに記載のプレート電極手段を備える、請求項３に記載のパターン規定装置。
20. 焦点外平面での屈折により中間画像の仮想画像を部分的に移動させることにより画像ひずみを修正するため、放射システム（１０３）に形成された中間画像位置の代わり又はその後に、請求項４〜７、９〜１７のいずれかに記載のプレート電極手段が設置されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
21. プレート電極手段の片側又は両側に放射システムの静電レンズ要素と組み合わせて静電レンズを形成することにより中間画像位置又はその近くに負焦点距離を生成するため、放射システム（１０３）に形成される中間画像位置の代わり又はその後に、請求項４〜７、９〜１７のいずれかに記載のプレート電極手段が設置されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。