JP2000306799A

JP2000306799A - 荷電粒子線露光装置

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Publication number: JP2000306799A
Application number: JP11100894A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Yamada; 篤志山田; Koichi Kamijo; 康一上條
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-02-15
Filing date: 1999-04-08
Publication date: 2000-11-02
Also published as: AU2462600A; US6255663B1; WO2000048225A1

Abstract

(57)【要約】【課題】偏向器において発生する４重収差を低減した
荷電粒子線露光装置を提供する。【解決手段】図示されない照明光学系によりマスク３
が照射され、その上のパターンを通過した電子線が２つ
のレンズ１、２により、ウェハ上に結像され、マスク３
上のパターンをウェハ４上に縮小転写する。レンズ１と
レンズ２の間には、散乱線をカットするための散乱アパ
ーチャー５が設けられている。Ｃ１〜Ｃ８、Ｐ１〜Ｐ４
からなる偏向器７の内、少なくとも１つの偏向器の偏向
器コイルの見こみ半角とＡ-Turn値が、当該偏向器によ
って発生する磁場の３θ成分、５θ成分だけでなく、７
θ成分がほとんど発生しないように設定されている。よ
って、偏向器において発生する４重収差が低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子線を用い
て、マスク又はレチクルに形成されたパターンをウェハ
等の感応基板に露光転写する荷電粒子線露光装置に関す
るものであり、さらに詳しくは、偏向収差の少ない荷電
粒子線露光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の荷電粒子線露光装置の露光方式は
概ね以下の３種に分類される。 (1) スポットビーム露光方式 (2) 可変成形露光方式 (3)ブロック露光方式これらの露光方式は従来の光による一括転写方式に比較
して、解像度において非常に優位性があるが、スループ
ットにおいて大きく劣っていた。特に(1)、(2)の露光方
式では、非常に小さいスポット径や矩形ビームでパター
ンをなぞるようにして露光を行うため、スループットは
制限される。また、(3)のブロック露光方式はスループ
ットを改善するために開発された方式であり、定型化さ
れたパターンをマスク化し、その部分については一括露
光することにより、スループットを改善している。とこ
ろが、この方式においてもマスク化されるパターン数が
制限されるため、可変成形露光方式を併用せざるを得
ず、そのため、スループットは期待ほどには向上できて
いない。

【０００３】このように従来の荷電粒子線露光装置の欠
点であるスループットを向上させるために、レチクルの
一部を一括して試料上に投影露光する分割投影転写方式
の露光装置の開発が進められている。

【０００４】この分割投影転写方式の露光装置を図７及
び図８に従って説明する。図７は分割露光の単位を示す
図である。まず、転写体（通常はウェハである）上には
複数のチップが形成され、さらにチップはストライプ
に、ストライプはサブフィールドに分割される。レチク
ル等の被転写体も同様に分割されている。

【０００５】分割投影露光装置では通常、図８に示すよ
うな方法で露光が行われる。まず、レチクルステージと
ウェハステージは対応するストライプの中心を縮小比に
従った速度で定速移動する。電子線はレチクル上のサブ
フィールドを照明し、レチクル上に形成されたパターン
は、投影光学系によって試料上に投影露光される。

【０００６】そして、電子線をレチクルステージの進行
方向と略直角な方向に偏向させ、順次、一列に配置され
たサブフィールドの投影露光を行う。一列のサブフィー
ルドの投影露光が終了すると、次の列のサブフィールド
の投影露光を開始するが、その際、図８に示すように電
子線の偏向方向を逆にして、順次サブフィールドの投影
露光を行うことにより、スループットを上げるようにし
ている。

【０００７】このような方法で露光が行われるため、従
来の荷電粒子線露光装置と比較すると、サブフィールド
領域が一括露光され、またレチクルには露光すべきパタ
ーンが全て形成されているため、非常にスループットを
向上させることができる。

【０００８】この露光方式で使用するレチクルは、光を
使用した露光装置の場合とは異なり、サブフィールド部
（パターン部）とその周辺の梁部（以下ストラットと呼
ぶ）に分割されている。梁部はレチクル自体の強度を保
つためや、照明ビームが確実に露光すべきサブフィール
ドのみを選択するための目的で設けられている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】こうした電子線を用い
た露光装置の場合、偏向器コイルの見込み半角や、各偏
向器コイルに流す電流の設定によっては、偏向器から偏
向場以外の磁場も同時に発生する。光軸周りの回転角を
θとした円筒座標系(z,r,θ)で磁場分布を表すと、偏向
場は最低次の三角関数 Cos[θ]、Sin[θ]に比例するし
た成分の結合の形で表されるが、偏向場以外の磁場はCo
s[3θ]、Sin[3θ]、Cos[5θ]、Sin[5θ]等の奇数次の三
角関数に比例した成分の結合で表される。

【００１０】これらの高次成分は、電子線の偏向には寄
与しないが、いわゆる「４重収差」とよばれる一群の収
差を発生する。これらの４重収差により電子線の像がボ
ケたり、転写領域の形状が歪んだりすることは、ウェハ
面上に形成される集積回路の断線や、形状の変化を引き
起こし好ましくない。従来、これらの４重収差は、３θ
成分や、５θ成分がほぼ０となるように設計された偏向
器からも発生するため、偏向器の組み立て誤差により３
θ成分や、５θ成分が設計者の意図したように消えてい
ないことから生じていると考えられ、コイルの加工精度
や、組み立て精度の向上が試みられてきたが、これらに
よっても十分な成果が得られていなかった。

【００１１】このような問題は、電子線露光装置だけで
なく、他の荷電粒子線露光装置においても起こりうる問
題である。本発明はこのような事情に鑑みてなされたも
ので、偏向器において発生する４重収差を低減した荷電
粒子線露光装置を提供することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】発明者らは、３θ成分
や、５θ成分がほぼ０となるように設計された偏向器に
おいても４重収差が残るのは、コイルの加工精度や、組
み立て精度以外の原因によるものではないかと考え、研
究を行った結果、３θ成分、５θ成分の発生しないよう
な偏向器を使用した場合でも７θ成分により無視できぬ
大きさの４重収差が発生することを数値計算により確か
めることができた。本発明は、この知見に基づいてなさ
れたものである。

【００１３】すなわち、前記課題を解決するための第１
の手段は、マスク又はレチクル上のパターンを感応基板
上に転写する方式の荷電粒子線露光装置であって、少な
くとも１つの偏向器の偏向器コイルの見こみ半角とAmpe
re Turn値が、当該偏向器によって発生する磁場の３θ
成分、５θ成分だけでなく、７θ成分がほとんど発生し
ないように設定されていることを特徴とする荷電粒子線
露光装置（請求項１）である。

【００１４】前記のように、発明者らの数値計算の結果
によれば、当該偏向器によって発生する磁場の７θ成分
が、４重収差の発生に寄与していることが分かった。よ
って、偏向器の偏向器コイルの配置（見こみ半角）とAm
pere Turn値を、磁場の３θ成分、５θ成分だけでな
く、７θ成分がほとんど発生しないように設定すること
により、４重収差をほぼ０とすることができる。なお、
「ほとんど発生しない」とは、荷電粒子線露光装置に設
計上許される範囲内の４重収差であれば、完全に発生し
ない状態でなくてもよいということであり、「ほとん
ど」の程度は、当業者が容易に決定できるものである。

【００１５】前記課題を解決するための第２の手段は、
前記第１の手段であって、少なくとも１つの偏向器が、
見込み半角θ_iがほぼ180°×i/(2n+1)であるｎ組（ｎ≧
２、ｉ＝１〜ｎ）の偏向器コイルを有し、これらの偏向
器コイルのAmpere Turn値Ｊ_iの比が、次の式を、少なく
とも１〜ｍの各整数値ｋについて、各々、ほぼ満足する
ように設定されていることを特徴とする荷電粒子露光装
置（請求項２）である。

【００１６】

【数５】

【００１７】ただし、ｍの最小値は３（ｎ＝２のとき
１、ｎ＝３のとき２）であり、最大値は（ｎ−１）であ
る。

【００１８】(1)式は、偏向に寄与する磁場が０でない
ことを示すものであり、(2)式は、偏向器によって発生
する磁場の（２ｋ＋１）θ成分を示すものである。

【００１９】本手段においてｎ≧４の場合は、ｋ＝１か
らｋ＝３まで(2)式が成り立つことから、それぞれにつ
いて（２ｋ＋１）θ成分がほぼ０となることが保証され
るので、３θ、５θ、７θ成分をほぼ０とすることがで
きる。

【００２０】ｎ＝３の場合には、(2)式によってほぼ０
となることが保証されるのは、３θ、５θ成分までであ
る。しかし、見込み半角は、π／７、２π／７、３π／
７となるので、(2)式によらずとも、７θ成分は０とな
る。

【００２１】ｎ＝２の場合には、(2)式により３θ成分
がほぼ０となり、見込み半角がπ／５、２π／５となる
から５θ成分が０となる。しかし、一見、７θ成分につ
いては、ほぼ０となることが保証されていないように見
える。ところが、 Sin(7θ₁)=Sin(7π/5)=-Sin(-7π/5) =-Sin(2π-7π/5)=-Sin(3π/5) =-Sin(3θ₁) となる。同様、 Sin(7θ₂)=Sin(14π/5)=Sin(4π/5) =-Sin(2π-4π/5)=-Sin(6π/5) =-Sin(3θ₂) となる。よって、 J₁Sin(7θ₁)+J₂Sin(7θ₂) =-{J₁Sin(3θ₁)+J₂Sin(3θ₂)}=0 となって、７θ成分がほぼ０となることが保証される。

【００２２】ｎ＝２の場合に限らず、このような三角関
数の性質を利用すれば、ｎ≧３においても、ｋ＝１〜
（ｎ−１）について(2)式を成り立たせ、（２ｎ−１）
θ成分までをほぼ０とすれば、自然に（４ｎ−１）θ成
分までがほぼ０となるのが分かる。

【００２３】なお、本手段以降の手段においても、「ほ
ぼ」という言葉の意味は、前記第１の手段で説明した意
味と同じである。以上のことより、本手段を成り立たせ
るためには、ｎ＝２で十分であり、２組の偏向器コイル
を使用することが最も経済的であるが、コイル駆動装置
の電圧負荷などを目的として３組以上の偏向器コイルを
使用してもよい。

【００２４】３組以上の偏向器コイルを使用する場合
は、必要な偏向量によって決まる(1)式の右辺を決定
し、ｍ＝ｎ−１とした場合の(2)式によって決定されたA
mpere Turn値Ｊ_iの比が保たれ、かつ(1)式が満足される
ようにすると、各偏向器コイルのAmpere Turn値Ｊ_iが一
義的に定まる。

【００２５】単に、３θ、５θ、７θ成分を消去するの
みであれば、５組以上の偏向器コイルを用いた場合で
も、ｋ＝１，２，３について(2)式を満足するように
し、これと(1)式を連立させれば、各偏向器コイルのAmp
ere Turn値Ｊ_iを求めることができる。この場合、５組
以上の偏向器コイルを用いた場合には、各偏向器コイル
のAmpere Turn値Ｊ_iを決定するには方程式の数が足りな
いので、Ampere Turn値Ｊ_iは一義的には求まらず、冗長
性を有することとなる。よって、ｎ≧５の場合において
も、（ｎ−１）までのｋについて(2)式を満足させるよ
うにし、より高次のθ成分を除去するようにすることが
好ましい。

【００２６】前記課題を解決するための第３の手段は、
前記第１の手段であって、少なくとも１つの偏向器が、
見込み半角がほぼ180°×(i-1/2)/(2n-1)であるｎ組
（ｎ≧３、ｉ＝１〜ｎ）の偏向器コイルを有し、これら
の偏向器コイルのAmpere Turn値Ｊ_iの比が、次の式を、
少なくとも１〜ｍの各整数値ｋについて、各々、ほぼ満
足するように設定されていることを特徴とするもの（請
求項３）である。

【００２７】

【数６】

【００２８】ただし、ｍの最小値は３（ｎ＝３のときは
２）であり、最大値は（ｎ−１）である。

【００２９】本手段においても、前記第２の手段と同様
に、ｎ≧４の場合については、ｋ＝１からｋ＝３まで
(2)式が成り立ち、それぞれについて（２ｋ＋１）θ成
分がほぼ０となることが保証されるので、３θ、５θ、
７θ成分をほぼ０とすることができる。

【００３０】ｎ＝３の場合には、(2)式によりほぼ０と
なることが保証されているのは、３θ成分と５θ成分の
みである。しかし、 Sin(7θ₁)=Sin(7π/10)=Sin(π-7π/10) =Sin(3π/10)=Sin(3θ₁) Sin(7θ₂)=Sin(14π/10)=Sin(2π-7π/10) =Sin(6π/10)=Sin(3θ₂) Sin(7θ₃)=Sin(21π/10)=Sin(3π-21π/10) =Sin(9π/10)=Sin(3θ₃) であるので、 J₁Sin(7θ₁)+J₂Sin(7θ₂)+J₃Sin(7θ₃) ={J₁Sin(3θ₁)+J₂Sin(3θ₂)+J₃Sin(3θ₃)}=0 となり、７θ成分もほぼ０となる。

【００３１】ｎ＝３の場合に限らず、このような三角関
数の性質を利用すれば、ｎ≧４においても、ｋ＝１〜
（ｎ−１）について(2)式を成り立たせ、（２ｎ−１）
θ成分までをほぼ０とすれば、自然に（４ｎ−５）θ成
分までがほぼ０となるのが分かる。

【００３２】以上のことより、本手段を成り立たせるた
めには、ｎ＝３で十分であり、３組の偏向器コイルを使
用することが最も経済的であるが、コイル駆動装置の電
圧負荷などを目的として４組以上の偏向器コイルを使用
してもよい。

【００３３】４組以上の偏向器コイルを使用する場合
は、必要な偏向量によって決まる(1)式の右辺を決定
し、ｍ＝ｎ−１とした場合の(2)式によって決定されたA
mpere Turn値Ｊ_iの比が保たれ、かつ(1)式が満足される
ようにすると、各偏向器コイルのAmpere Turn値Ｊ_iが一
義的に定まる。

【００３４】単に、３θ、５θ、７θ成分を消去するの
みであれば、５組以上の偏向器コイルを用いた場合で
も、ｋ＝１，２，３について(2)式を満足するように
し、これと(1)式を連立させれば、各偏向器コイルのAmp
ere Turn値Ｊ_iを求めることができる。この場合、５組
以上の偏向器コイルを用いた場合には、各偏向器コイル
のAmpere Turn値Ｊ_iを決定するには方程式の数が足り
ず、Ampere Turn値Ｊ_iは一義的には求まらず、冗長性を
有することとなる。よって、ｎ≧５の場合においても、
（ｎ−１）までのｋについて(2)式を満足させるように
し、より高次のθ成分を除去するようにすることが好ま
しい。

【００３５】なお、本手段におけるような見込み半角の
偏向器コイルを有する偏向器においては、ｎ番目の偏向
器コイルの見込み半角は必ず90°となるので、たとえ
ば、１象限と２象限、３象限と４象限の偏向器コイルが
組をなしている場合、１象限と４象限、２象限と３象限
の見込み半角90°のコイルが重なり合う。この場合は、
重なり合うコイルは１つのコイルで構成し、このコイル
に、計算されたAmpere Turn値の２倍のAmpere Turn値を
与えるようにすればよい。

【００３６】前記課題を解決するための第４の手段は、
前記第１の手段であって、少なくとも1つの偏向器が、
見こみ半角が45°の偏向器コイル、及び当該偏向器内の
他の偏向器コイルとの見こみ半角の和が90°となる偏向
器コイルのうち、少なくとも１つを有することを特徴と
するもの（請求項４）である。

【００３７】本手段においては、Ｘ軸方向偏向器とＹ軸
方向偏向器において、少なくとも一つの偏向器コイルが
同じ位置に置かれることになり、偏向器コイルを共用で
きるので、偏向器コイルの数と電流発生装置の数を減ら
すことができる。これら偏向器コイルに流す電流は、Ｘ
軸方向偏向器で必要とされる電流と、Ｙ軸方向偏向器で
必要とされる電流の和となることは言うまでもない。

【００３８】前記課題を解決するための第５の手段は、
前記第４の手段であって、少なくとも１つの偏向器が、
見込み半角がほぼ180°×i/(2n)であるｎ組（ｎ≧３、
ｉ＝１〜ｎ）の偏向器コイルを有し、これらの偏向器コ
イルのAmpere Turn値Ｊ_iの比が、次の式を、少なくとも
１〜ｍの各整数値ｋについて、各々、ほぼ満足するよう
に設定されていることを特徴とするもの（請求項５）で
ある。

【００３９】

【数７】

【００４０】ただし、ｍの最小値は３（ｎ＝３のときは
２）であり、最大値は（ｎ−１）である。

【００４１】本手段においても、前記第２の手段、第３
の手段のように、ｎ≧４のときは、(2)式により、３θ
成分、５θ成分、７θ成分をほぼ０にすることができ
る。ｎ＝３の場合は、(2)式によりほぼ０となることが
保証されているのは３θ成分、５θ成分のみであるが、 Sin(7θ₁)=Sin(7π/6)=-Sin(7π/6-2π) =-Sin(5π/6)=-Sin(5θ₁) Sin(7θ₂)=Sin(14π/6)=-Sin(14π/6-4π) =-Sin(10π/6)=-Sin(5θ₂) Sin(7θ₃)=Sin(21π/6)=-Sin(21π/6-6π) =-Sin(15π/6)=-Sin(5θ₃) であるので、 J₁Sin(7θ₁)+J₂Sin(7θ₂)+J₃Sin(7θ₃) =-{J₁Sin(5θ₁)+J₂Sin(5θ₂)+J₃Sin(5θ₃)}=0 となり、７θ成分もほぼ０となる。

【００４２】ｎ≧４の場合においても、同様な関係によ
り、（２ｎ−１）θ成分まで、ほぼ０となるように(2)
式を定めれば、自然に（４ｎ−３）θ成分までがほぼ０
となる。

【００４３】本手段を成立させるためには、ｎ＝３で十
分であり、３組の偏向器コイルを使用することが最も経
済的であるが、４組以上の偏向器コイルを使用してもよ
い。４組以上のｎ組のコイルを用いる場合には、ｋ＝１
〜（ｎ−１）の各ｋについて(2)式がほぼ成り立つよう
にすれば、各偏向器コイルAmpere Turn値Ｊ_iの比はほぼ
一義的に定まる。そして、既に述べたような対称性によ
り、（４ｎ−３）θ成分までを、ほぼ０にすることがで
きる。その上で、必要な偏向量によって決まる(1)式の
右辺を決定し、(2)式によって決定されたAmpere Turn値
Ｊ_iの比が保たれ、かつ(1)式が満足されるようにする
と、各偏向器コイルのAmpere Turn値Ｊ_iが一義的に定ま
る。

【００４４】単に、３θ、５θ、７θ成分を消去するの
みであれば、５組以上の偏向器コイルを用いた場合で
も、ｋ＝１，２，３について(2)式を満足するように
し、これと(1)式を連立させれば、各偏向器コイルのAmp
ere Turn値Ｊ_iを求めることができる。この場合、５組
以上の偏向器コイルを用いた場合には、各偏向器コイル
のAmpere Turn値Ｊ_iを決定するには方程式の数が足り
ず、Ampere Turn値Ｊ_iは一義的には求まらず、冗長性を
有することとなる。よって、（ｎ−１）までのｋについ
て(2)式を満足させるようにし、より高次のθ成分を除
去するようにすることが好ましい。

【００４５】なお、本手段においては、ｉ＝ｎの場合、
見込み半角が90°となり、前記第３の手段で述べたよう
な偏向器コイルの重なりが発生するが、重なり合うコイ
ルを１つのコイルとする手法については、前記第３の手
段の説明において述べた手法と同一である。

【００４６】前記課題を解決するための第６の手段は、
前記第４の手段であって、少なくとも１つの偏向器が、
見込み半角が180°×(i-1/2)/(2n)であるｎ組（ｎ≧
３、ｉ＝１〜ｎ）の偏向器コイルを有し、これらの偏向
器コイルのAmpere Turn値Ｊ_iの比が、次の式を、少なく
とも１〜ｍの各整数値ｋについて、各々、ほぼ満足する
ように設定されていることを特徴とするもの（請求項
６）である。

【００４７】

【数８】

【００４８】ただし、ｍの最小値は３（ｎ＝３のときは
２）であり、最大値は（ｎ−１）である。

【００４９】本手段においても、ｎ≧４のときは、(2)
式により、３θ成分、５θ成分、７θ成分をほぼ０にす
ることができる。ｎ＝３の場合は、(2)式によりほぼ０
となることが保証されているのは３θ成分、５θ成分の
みであるが、 Sin(7θ₁)=Sin(7π/12)=Sin(π-7π/12) =Sin(5π/12)=Sin(5θ₁) Sin(7θ₂)=Sin(14π/12)=Sin(2π-14π/12) =Sin(10π/12)=Sin(5θ₂) Sin(7θ₃)=Sin(21π/12)=Sin(3π-21π/12) =Sin(15π/12)=Sin(5θ₃) であるので、 J₁Sin(7θ₁)+J₂Sin(7θ₂)+J₃Sin(7θ₃) ={J₁Sin(5θ₁)+J₂Sin(5θ₂)+J₃Sin(5θ₃)}=0 となり、７θ成分もほぼ０となる。

【００５０】ｎ≧４の場合においても、同様な関係によ
り、（２ｎ−１）θ成分まで、ほぼ０となるように(2)
式を定めれば、自然に（４ｎ−３）θ成分までがほぼ０
となる。

【００５１】本手段を成立させるためには、ｎ＝３で十
分であり、３組の偏向器コイルを使用することが最も経
済的であるが、４組以上の偏向器コイルを使用してもよ
い。４組以上のｎ組のコイルを用いる場合には、ｋ＝１
〜（ｎ−１）の各ｋについて(2)式がほぼ成り立つよう
にすれば、各偏向器コイルAmpere Turn値Ｊ_iの比はほぼ
一義的に定まる。そして、既に述べたような対称性によ
り、（４ｎ−３）θ成分までを、ほぼ０にすることがで
きる。その上で、必要な偏向量によって決まる(1)式の
右辺を決定し、(2)式によって決定されたAmpere Turn値
Ｊ_iの比が保たれ、かつ(1)式が満足されるようにする
と、各偏向器コイルのAmpere Turn値Ｊ_iが一義的に定ま
る。

【００５２】単に、３θ、５θ、７θ成分を消去するの
みであれば、５組以上の偏向器コイルを用いた場合で
も、ｋ＝１，２，３について(2)式を満足するように
し、これと(1)式を連立させれば、各偏向器コイルのAmp
ere Turn値Ｊ_iを求めることができる。この場合、５組
以上の偏向器コイルを用いた場合には、各偏向器コイル
のAmpere Turn値Ｊ_iを決定するには方程式の数が足り
ず、Ampere Turn値Ｊ_iは一義的には求まらず、冗長性を
有することとなる。よって、（ｎ−１）までのｋについ
て(2)式を満足させるようにし、より高次のθ成分を除
去するようにすることが好ましい。

【００５３】前記課題を解決するための第７の手段は、
前記第１の手段であって、少なくとも１つの偏向器が、
ｎ組（ｎ≧３）の偏向器コイルを有し、これら偏向器コ
イルのAmpere Turn値がほぼ等しく設定されていること
を特徴とするもの（請求項７）である。

【００５４】本手段を実現するためには、次の式が、少
なくとも２以下のｋについて、各々、ほぼ満足されれば
よい。

【００５５】

【数９】

【００５６】これらの式の解は、ｎ≧４のときは容易に
求まる。ｎ＝３のときは、(2)式が一次独立でないと
き、及び前記第２の手段、第３の手段、第５の手段、第
６の手段で述べたような対称性がある場合に解が求ま
る。

【００５７】本手段においては、各偏向器コイルに流す
電流を同じにすることができるので、電源装置の数を少
なくすることができ、経済的である。

【００５８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の例を表１〜
表４に示す。表１〜表４は、本来一つの表として記載さ
れるべきものを、用紙の制約上、４つに分けて示したも
のであり、No.が同じもの同士が対応している。用いら
れている偏向器は、いずれもトロイダル型偏向器であ
る。表１は偏向コイルの見込み半角、表２はそれらの偏
向コイルのAmpere Turn値、表３は(2)式で示される値
で、ｄ_2k-1は、

【００５９】

【数１０】

【００６０】の値を示す。ここにｎはコイルの組数であ
る。（ただし、０でない成分が出た次数より高い次数に
おける場の成分の大きさは調べても無意味であるので記
載しない。）表４は各々の実施の形態において、４重収
差による非線型歪みを10nm未満とするための見込み半角
の許容誤差（Ampere Turn値に誤差が無いとした場合）
と、Ampere Turn値の許容誤差（見込み半角に誤差がな
いとした場合）である。コイルの設定角度、Ampere Tur
n値は、荷電粒子露光装置に要求される設計精度に応じ
て、表１、表２に示されるような理論値からある程度の
ずれが許されるが、この程度は、許される非線型歪みに
応じて、表４を用いることにより当業者が適宜決定する
ことができる。

【００６１】なお、各表におけるAmpere Turn値は、ト
ロイダルコイルにおいて、見込み半角が60°の偏向コイ
ル１組を使用して１Ampere Turnの励磁を与えた場合
と、同じ偏向感度を得るために必要なAmpere Turn値を
示している。すなわち、

【００６２】

【数１１】

【００６３】を満足させるように、各Ｊ_iの値を決定し
ている。また、見込み半角が90°のコイルにおいては、
前述のように、表２における値の２倍のAmpere Turn値
を与えるようにしている。

【００６４】

【表１】

【００６５】

【表２】

【００６６】

【表３】

【００６７】

【表４】

【００６８】なお、以上の実施の形態においては、いず
れもトロイダルコイルを例にあげて説明したが、サドル
コイルやコンパウンドサドルコイルについても、本発明
を適用することが可能である。この場合に、コイルの弧
部分の線同士の重なりが問題になるときは、互いに重な
る部分のコイル線を半径方向や光軸方向にずらし、か
つ、ずれによる影響を無くするように設計すればよい。

【００６９】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図を用いて
説明する。図１は本発明の1実施例である電子線露光装
置の転写光学系を示す概要図である。図１において１、
２はレンズ、３はマスク、４は感応基板面であるウェ
ハ、５は散乱アパーチャー、６は光軸、７（Ｃ１〜Ｃ８
およびＰ１〜Ｐ４）は偏向器、８は電子線の軌道であ
る。図示されない照明光学系によりマスク３が照射さ
れ、その上のパターンを通過した電子線が２つのレンズ
１、２により、ウェハ上に結像され、マスク３上のパタ
ーンをウェハ４上に縮小転写する。

【００７０】レンズ１とレンズ２の間には、散乱線をカ
ットするための散乱アパーチャー５が設けられている。
偏向器７は、散乱アパーチャー５よりマスク側にＣ１〜
Ｃ８の８個が、散乱アパーチャー５よりウェハ側にＰ１
〜Ｐ４の４個が設けられている。これらの偏向器は、マ
スク３の所定の一から出発した電子線が、所定の電子線
の軌道８上に乗って、散乱アパーチャー５を通過し、ウ
ェハ４の所定の位置に結像するように電子線を偏向させ
るほか、像の歪みや収差を取り除く作用を行っている。

【００７１】この実施例においては、マスク３とウェハ
４間の距離を600mmとし、マスク３におけるパターンが
ウェハ４上で0.25mm角になるようにレンズ１、２の励磁
電流を設定し、４分の１縮小露光転写を行っている。以
下においては、開き角6mradのビームでマスク３上のパ
ターンを光軸６から2.5mm離れたウェハ４上の位置に照
射する場合、像に生じるボケと、歪みで、偏向器の性能
を評価する。

【００７２】表５に、実施例および比較例として使用し
た偏向器（いずれもトロイダル型偏向器）の寸法、偏向
器コイルの構成（組数）と見込み半角、Ampere Turn
値、および各々の場合における高次収差（ボケ、歪み）
を示す。なお、４重収差の起因となる磁場の次数成分に
より、３次成分により発生する４重収差、５次成分によ
り発生する４重収差、７次成分により発生する４重収
差、９次成分により発生する４重収差に分けて示した。

【００７３】

【表５】

【００７４】実施例１として示されているのは、前記実
施の形態におけるNo.1の偏向器、実施例２として示され
ているのは、前記実施の形態におけるNo.11の偏向器、
実施例３として示されているのは、前記実施の形態にお
けるNo.２の偏向器、実施例４として示されているの
は、前記実施の形態におけるNo.３の偏向器である。比
較例として示されているのは、磁場の３θ、５θ成分は
消えるが７θ成分は消えないような角度構成を使用した
偏向器である。これらの偏向器の断面図を、実施例１の
ものについて図２に、実施例２のものについて図３に、
実施例３のものについて図４に、実施例４のものについ
て図５に、比較例のものについて図６に、それぞれ示
す。

【００７５】表５を見るとわかるように、比較例の場
合、７θ成分が消去されるように偏向器の角度構成が設
定されていないために、消去できない４重収差によるボ
ケが250nm以上、歪みが300nm以上発生している。これに
対し、７θ成分を消去するよう構成が設定されている実
施例１〜実施例４の全てにおいて、７θ成分までに起因
する４重収差は０となっている。

【００７６】実施例１と実施例２の場合には、９θ成分
が消去されるように角度構成を設定していないので、こ
れに起因する４重収差が発生している。実施例２の偏向
器角度及び、Ampere Turn値の設定は、実施例1のそれと
比べて、９θ成分の発生量が約６割になるように設計さ
れている。これにより、実施例２における４重収差は実
施例１の約６割に低減されている。

【００７７】実施例３及び、実施例４の場合には、9θ
成分も消去されるよう角度構成及び、Ampere Turn値が
設定されているので、９θ成分に起因する４重収差ま
で、全ての重ね収差の発生を防ぐことができる。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち、請
求項1に係る発明においては、偏向器の発生する磁場の
３θ成分、５θ成分だけでなく、７θ成分がほとんど発
生しないので、これらにより発生する４重収差をほぼ０
とすることができる。

【００７９】請求項２に係る発明においては、偏向器の
発生する磁場の奇数次成分を、少なくとも７次成分ま
で、ほぼ０とすることができ、条件を適当に設定するこ
とにより、偏向コイルの組数をｎとするとき、偏向器の
発生する磁場の奇数次成分を、（４ｎ−１）次成分まで
ほぼ０とすることができる。よって、これらにより発生
する重ね収差の発生を防ぐことができる。

【００８０】請求項３に係る発明においては、偏向器の
発生する磁場の奇数次成分を、少なくとも７次成分ま
で、ほぼ０とすることができ、条件を適当に設定するこ
とにより、偏向コイルの組数をｎとするとき、偏向器の
発生する磁場の奇数次成分を、（４ｎ−５）次成分まで
ほぼ０とすることができる。よって、これらにより発生
する重ね収差の発生を防ぐことができる。

【００８１】請求項４に係る発明においては、光軸方向
の同じ位置に置いた、Ｘ軸方向偏向器とＹ軸方向偏向器
のコイルのうち少なくとも一つが重なるように設定され
ているため、重なった位置のコイルを一つのコイルとし
てコイルの数を減らすことができる。また、このコイル
には、Ｘ軸方向偏向器として要求される電流とＹ軸方向
偏向器として要求される電流の和を流すことにより、電
流発生装置の数を減らし、コストの削減を図ることがで
きる。

【００８２】請求項５に係る発明においては、偏向器の
発生する磁場の奇数次成分を、少なくとも７次成分ま
で、ほぼ０とすることができ、条件を適当に設定するこ
とにより、偏向コイルの組数をｎとするとき、偏向器の
発生する磁場の奇数次成分を、（４ｎ−３）次成分まで
ほぼ０とすることができる。よって、これらにより発生
する重ね収差の発生を防ぐことができる。

【００８３】請求項６に係る発明においては、偏向器の
発生する磁場の奇数次成分を、少なくとも７次成分ま
で、ほぼ０とすることができ、条件を適当に設定するこ
とにより、偏向コイルの組数をｎとするとき、偏向器の
発生する磁場の奇数次成分を、（４ｎ−３）次成分まで
ほぼ０とすることができる。よって、これらにより発生
する重ね収差の発生を防ぐことができる。

【００８４】請求項７に係る発明においては、各々のコ
イルのAmpere Turn値が等しく設定されているため、コ
イル用電源装置を共通にすることができ、コストダウン
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の1実施例である電子線露光装置の転写
光学系を示す概略図である。

【図２】実施例１に用いたトロイダル型偏向器のコイル
配置を示す図である。

【図３】実施例２に用いたトロイダル型偏向器のコイル
配置を示す図である。

【図４】実施例３に用いたトロイダル型偏向器のコイル
配置を示す図である。

【図５】実施例４に用いたトロイダル型偏向器のコイル
配置を示す図である。

【図６】比較例に用いたトロイダル型偏向器のコイル配
置を示す図である。

【図７】分割投影転写方式の露光装置における分割露光
の単位を示す図である。

【図８】分割投影露光装置の露光方式を示す図である。

【符号の説明】

１、２…レンズ３…マスク４…ウェハ５…散乱アパーチャー６…光軸７…偏向器（Ｃ１〜Ｃ８、Ｐ１〜Ｐ４）８…電子線の偏向軌道

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスク又はレチクル上のパターンを感応
基板上に転写する方式の荷電粒子線露光装置であって、
少なくとも１つの偏向器の偏向器コイルの見こみ半角と
Ampere Turn値が、当該偏向器によって発生する磁場の
３θ成分、５θ成分だけでなく、７θ成分がほとんど発
生しないように設定されていることを特徴とする荷電粒
子線露光装置。
【請求項２】請求項1に記載の荷電粒子線露光装置で
あって、少なくとも１つの偏向器が、見込み半角θ_iが
ほぼ180°×i/(2n+1)であるｎ組（ｎ≧２、ｉ＝１〜
ｎ）の偏向器コイルを有し、これらの偏向器コイルのAm
pere Turn値Ｊ_iの比が、次の式を、少なくとも１〜ｍの
各整数値ｋについて、各々、ほぼ満足するように設定さ
れていることを特徴とする荷電粒子線露光装置。【数１】ただし、ｍの最小値は３（ｎ＝２のとき１、ｎ＝３のと
き２）であり、最大値は（ｎ−１）である。
【請求項３】請求項１に記載の荷電粒子線露光装置で
あって、少なくとも１つの偏向器が、見込み半角がほぼ
180°×(i-1/2)/(2n-1)であるｎ組（ｎ≧３、ｉ＝１〜
ｎ）の偏向器コイルを有し、これらの偏向器コイルのAm
pere Turn値Ｊ_iの比が、次の式を、少なくとも１〜ｍの
各整数値ｋについて、各々、ほぼ満足するように設定さ
れていることを特徴とする荷電粒子線露光装置。【数２】ただし、ｍの最小値は３（ｎ＝３のときは２）であり、
最大値は（ｎ−１）である。
【請求項４】請求項１に記載の荷電粒子線露光装置で
あって、少なくとも1つの偏向器が、見こみ半角が45°
の偏向器コイル、及び当該偏向器内の他の偏向器コイル
との見こみ半角の和が90°となる偏向器コイルのうち、
少なくとも１つを有することを特徴とする荷電粒子線露
光装置。
【請求項５】請求項４に記載の荷電粒子線露光装置で
あって、少なくとも１つの偏向器が、見込み半角がほぼ
180°×i/(2n)であるｎ組（ｎ≧３、ｉ＝１〜ｎ）の偏
向器コイルを有し、これらの偏向器コイルのAmpere Tur
n値Ｊ_iの比が、次の式を、少なくとも１〜ｍの各整数値
ｋについて、各々、ほぼ満足するように設定されている
ことを特徴とする荷電粒子線露光装置。【数３】ただし、ｍの最小値は３（ｎ＝３のときは２）であり、
最大値は（ｎ−１）である。
【請求項６】請求項４に記載の荷電粒子線露光装置で
あって、少なくとも１つの偏向器が、見込み半角が180
°×(i-1/2)/(2n)であるｎ組（ｎ≧３、ｉ＝１〜ｎ）の
偏向器コイルを有し、これらの偏向器コイルのAmpere T
urn値Ｊ_iの比が、次の式を、少なくとも１〜ｍの各整数
値ｋについて、各々、ほぼ満足するように設定されてい
ることを特徴とする荷電粒子線露光装置。【数４】ただし、ｍの最小値は３（ｎ＝３のときは２）であり、
最大値は（ｎ−１）である。
【請求項７】請求項1に記載の荷電粒子線露光装置で
あって、少なくとも１つの偏向器が、ｎ組（ｎ≧３）の
偏向器コイルを有し、これら偏向器コイルのAmpere Tur
n値がほぼ等しく設定されていることを特徴とする荷電
粒子線露光装置。