JPH05190428A - 荷電粒子ビーム露光方法および装置 - Google Patents
荷電粒子ビーム露光方法および装置Info
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- JPH05190428A JPH05190428A JP4004195A JP419592A JPH05190428A JP H05190428 A JPH05190428 A JP H05190428A JP 4004195 A JP4004195 A JP 4004195A JP 419592 A JP419592 A JP 419592A JP H05190428 A JPH05190428 A JP H05190428A
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- H01J37/1472—Deflecting along given lines
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- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
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- H01J2237/152—Magnetic means
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- H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
- H01J2237/317—Processing objects on a microscale
- H01J2237/3175—Lithography
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- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高分解能、高スループットの電子ビーム露光
等に適した荷電粒子ビーム露光技術に関し、温度ドリフ
トを防止できる荷電粒子露光方法を提供することを目的
とする。 【構成】 荷電粒子ビームを電磁偏向コイルを含む偏向
系で偏向して対象物上に照射する荷電粒子ビーム露光方
法であって、電磁偏向コイル近傍に熱源を配置し、前記
電磁偏向コイルに流す電流によって発生する熱の変化を
前記熱源の発生する熱の変化によって補償することを特
徴とする。
等に適した荷電粒子ビーム露光技術に関し、温度ドリフ
トを防止できる荷電粒子露光方法を提供することを目的
とする。 【構成】 荷電粒子ビームを電磁偏向コイルを含む偏向
系で偏向して対象物上に照射する荷電粒子ビーム露光方
法であって、電磁偏向コイル近傍に熱源を配置し、前記
電磁偏向コイルに流す電流によって発生する熱の変化を
前記熱源の発生する熱の変化によって補償することを特
徴とする。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は荷電粒子ビーム露光技術
に関し、特に高分解能、高スループットの電子ビーム露
光等に適した荷電粒子ビーム露光技術に関する。
に関し、特に高分解能、高スループットの電子ビーム露
光等に適した荷電粒子ビーム露光技術に関する。
【０００２】近年、半導体集積回路装置の高密度化に伴
い、微細化、高精度化されたパターンを露光するため、
電子ビーム等の荷電粒子ビームを用いた露光技術がます
ます期待されている。高スループットを実現するために
は、荷電粒子ビームを任意断面に整形し、ウエハ上に照
射する技術が開発されている。高分解能を実現するため
には開口数を大きくすることが望まれ、荷電粒子ビーム
のクーロン相互作用を低減するためには荷電粒子の飛距
離を短くすることが望まれる。これらの理由により荷電
粒子ビームの光学系は短焦点化されている。
い、微細化、高精度化されたパターンを露光するため、
電子ビーム等の荷電粒子ビームを用いた露光技術がます
ます期待されている。高スループットを実現するために
は、荷電粒子ビームを任意断面に整形し、ウエハ上に照
射する技術が開発されている。高分解能を実現するため
には開口数を大きくすることが望まれ、荷電粒子ビーム
のクーロン相互作用を低減するためには荷電粒子の飛距
離を短くすることが望まれる。これらの理由により荷電
粒子ビームの光学系は短焦点化されている。
【０００３】
【従来の技術】電子線露光装置は、通常矩形あるいは任
意のパターン形状に整形したビームを用いて、試料ウエ
ハ上にパターンを描いていく。このような電子線露光装
置のコラム構成の例を図２に示す。
意のパターン形状に整形したビームを用いて、試料ウエ
ハ上にパターンを描いていく。このような電子線露光装
置のコラム構成の例を図２に示す。
【０００４】図２（Ａ）は、試料ウエハ近くのコラム構
成を示す断面図である。電子ビームＥＢは、光軸Ｏに沿
って上方より下方に入射し、試料ウエハＷ上に照射され
る。試料面上にビームを収束するために、電磁レンズが
配置されている。電磁レンズは、電磁レンズコイルＬＣ
が鉄ヨークＩＹに結合され、鉄ヨークＩＹの先端にはポ
ールピースＰＰが結合されている構成を有する。
成を示す断面図である。電子ビームＥＢは、光軸Ｏに沿
って上方より下方に入射し、試料ウエハＷ上に照射され
る。試料面上にビームを収束するために、電磁レンズが
配置されている。電磁レンズは、電磁レンズコイルＬＣ
が鉄ヨークＩＹに結合され、鉄ヨークＩＹの先端にはポ
ールピースＰＰが結合されている構成を有する。
【０００５】また、電子ビームＥＢを偏向させるため
に、電磁偏向コイルＥＣおよび静電偏向電極ＥＥが配置
されている。短焦点化を実現するために、これらの偏向
器は電磁レンズの内側に配置されるようになった。
に、電磁偏向コイルＥＣおよび静電偏向電極ＥＥが配置
されている。短焦点化を実現するために、これらの偏向
器は電磁レンズの内側に配置されるようになった。
【０００６】図の構成においては、支持部Ｓが電磁レン
ズの内側に配置され、この支持部に電磁偏向コイルＥＣ
が取り付けられ、支持部Ｓの内側に静電偏向電極ＥＥが
配置されている。
ズの内側に配置され、この支持部に電磁偏向コイルＥＣ
が取り付けられ、支持部Ｓの内側に静電偏向電極ＥＥが
配置されている。
【０００７】電子ビームＥＢを、たとえば数ｍｍ程度ま
で大きく偏向させるときには、電磁偏向コイルＥＣで電
子ビームＥＢを偏向させ、電子ビームＥＢを、たとえば
１００μｍ程度まで小さく高速に偏向するときは、静電
偏向電極ＥＥによって電子ビームＥＢを偏向させる。
で大きく偏向させるときには、電磁偏向コイルＥＣで電
子ビームＥＢを偏向させ、電子ビームＥＢを、たとえば
１００μｍ程度まで小さく高速に偏向するときは、静電
偏向電極ＥＥによって電子ビームＥＢを偏向させる。
【０００８】一度にある程度広い面積を露光する電子ビ
ーム露光においては、荷電粒子相互のクローン相互作用
が問題になる。クーロン相互作用による解像度の制限を
解決するために、光学系は短焦点化している。しかしな
がら、短焦点化は偏向器の偏向能率を劣化させる。した
がって、短焦点化した電子ビーム露光系において、所望
の偏向量を得ようとすると、電磁偏向コイルＥＣに流す
電流は大きくなる。
ーム露光においては、荷電粒子相互のクローン相互作用
が問題になる。クーロン相互作用による解像度の制限を
解決するために、光学系は短焦点化している。しかしな
がら、短焦点化は偏向器の偏向能率を劣化させる。した
がって、短焦点化した電子ビーム露光系において、所望
の偏向量を得ようとすると、電磁偏向コイルＥＣに流す
電流は大きくなる。
【０００９】図２（Ｂ）は、電磁偏向コイルの構成例を
示す。電磁偏向コイルＥＣはサドル型の形状を有し、セ
ラミック等で形成された円筒状の支持部Ｓの外周上に図
示のようにそれぞれ対向して固定されている。
示す。電磁偏向コイルＥＣはサドル型の形状を有し、セ
ラミック等で形成された円筒状の支持部Ｓの外周上に図
示のようにそれぞれ対向して固定されている。
【００１０】従来の電子ビーム露光装置においては、複
数段の電磁偏向コイルを用いて電子ビームを偏向するこ
とにより、試料上をスキャンすることでパターンを描い
ていた。複数段のコイルは、操作方向によってＸ、Ｙの
２つの系統に分かれており、各系統で偏向コイルは直列
に接続されている。これらの偏向コイルには、それぞれ
別の駆動回路から駆動電流が供給されている。
数段の電磁偏向コイルを用いて電子ビームを偏向するこ
とにより、試料上をスキャンすることでパターンを描い
ていた。複数段のコイルは、操作方向によってＸ、Ｙの
２つの系統に分かれており、各系統で偏向コイルは直列
に接続されている。これらの偏向コイルには、それぞれ
別の駆動回路から駆動電流が供給されている。
【００１１】たとえば、偏向能率は約２．５ｍｍ／１Ａ
程度であり、２ｍｍ□の主偏向領域を偏向するために
は、±２Ａ程度の電流が必要である。各系統のコイルを
０．５ｍｍφの銅線で制作すると、その抵抗値は１．５
Ω程度となる。
程度であり、２ｍｍ□の主偏向領域を偏向するために
は、±２Ａ程度の電流が必要である。各系統のコイルを
０．５ｍｍφの銅線で制作すると、その抵抗値は１．５
Ω程度となる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】荷電粒子ビームのクー
ロン相互作用を避けようとすると、荷電粒子ビームの光
学系を短焦点化する必要が生じる。光学系を短焦点化す
ると、偏向能率は劣化し、同一の偏向距離を得ようとす
るとより大きな電流が必要となる。
ロン相互作用を避けようとすると、荷電粒子ビームの光
学系を短焦点化する必要が生じる。光学系を短焦点化す
ると、偏向能率は劣化し、同一の偏向距離を得ようとす
るとより大きな電流が必要となる。
【００１３】また、電磁偏向コイルをなるべく高速で動
作させようとすると、インダクタンスを小さくする必要
があり、コイルの面積を小さくすることが望まれる。こ
のような構成においては、電磁偏向コイルを用いて荷電
粒子ビームを操作すると、コラム内で局所的な発熱が生
じることを避けることはできない。このような発熱は、
たとえば数Ｗから十数Ｗ程度になる。
作させようとすると、インダクタンスを小さくする必要
があり、コイルの面積を小さくすることが望まれる。こ
のような構成においては、電磁偏向コイルを用いて荷電
粒子ビームを操作すると、コラム内で局所的な発熱が生
じることを避けることはできない。このような発熱は、
たとえば数Ｗから十数Ｗ程度になる。
【００１４】このような荷電粒子ビーム露光装置を使用
すると、荷電粒子ビームの偏向位置、フォーカス位置が
使用時間と共に変動するドリフトが生じた。荷電粒子ビ
ームの偏向位置、フォーカス位置を変化させる原因とし
て以下のものが考えられる。
すると、荷電粒子ビームの偏向位置、フォーカス位置が
使用時間と共に変動するドリフトが生じた。荷電粒子ビ
ームの偏向位置、フォーカス位置を変化させる原因とし
て以下のものが考えられる。
【００１５】（ａ）アンプ、レンズ電源の出力変化、
（ｂ）コイルが発生する磁束の変化に伴う金属性の周辺
部品に流れる渦電極、（ｃ）ビームの通過する部分のチ
ャージアップ、（ｄ）偏向コイルの位置、寸法の変動、
（ｅ）コイルの発熱によるコイル自体、ボビン、その他
の構造物の温度変化による位置、寸法の変動。
（ｂ）コイルが発生する磁束の変化に伴う金属性の周辺
部品に流れる渦電極、（ｃ）ビームの通過する部分のチ
ャージアップ、（ｄ）偏向コイルの位置、寸法の変動、
（ｅ）コイルの発熱によるコイル自体、ボビン、その他
の構造物の温度変化による位置、寸法の変動。
【００１６】本発明者らは、初め偏向コイルの応答特性
が非常に悪化したことを疑った。しかし、アンプの出力
は変化しておらず、整定の時定数も同じであった。さら
に、偏向コイルのインダクタンスもほぼ同じである。つ
まり、偏向磁界は整定しているにも拘らず、ビーム位置
を変化させる要因がある。同じ偏向を行なった場合の渦
電流は露光前後で変化するとは考えられない。
が非常に悪化したことを疑った。しかし、アンプの出力
は変化しておらず、整定の時定数も同じであった。さら
に、偏向コイルのインダクタンスもほぼ同じである。つ
まり、偏向磁界は整定しているにも拘らず、ビーム位置
を変化させる要因がある。同じ偏向を行なった場合の渦
電流は露光前後で変化するとは考えられない。
【００１７】さらに、ビームを偏向していない場合、光
軸上のビーム位置は長時間にわたり再現性がある。した
がってチャージアップも考えられない。残る可能性とし
て、コイルの発熱によるコイル自体、ボビン、その他の
構造物（ポールピース等）の温度変化による位置、寸法
の変動が残る。上述のように、電磁偏向コイルの発熱は
数Ｗから十数Ｗあり、電磁偏向コイルを真空中に配置す
ると、その放熱効果は低い。
軸上のビーム位置は長時間にわたり再現性がある。した
がってチャージアップも考えられない。残る可能性とし
て、コイルの発熱によるコイル自体、ボビン、その他の
構造物（ポールピース等）の温度変化による位置、寸法
の変動が残る。上述のように、電磁偏向コイルの発熱は
数Ｗから十数Ｗあり、電磁偏向コイルを真空中に配置す
ると、その放熱効果は低い。
【００１８】短焦点化された収束偏向系においては、レ
ンズ磁界強度を大きくし、偏向磁界強度をも大きくしな
ければならないため、レンズ磁極が小さくなり、その内
側におかれる偏向コイルは光軸方向においても、半径方
向においても狭い空間に隙間なく配置されることにな
る。したがって、コイルを保持している部品は軽薄短小
化されており、熱容量は従来のものの数分の１になって
いる。
ンズ磁界強度を大きくし、偏向磁界強度をも大きくしな
ければならないため、レンズ磁極が小さくなり、その内
側におかれる偏向コイルは光軸方向においても、半径方
向においても狭い空間に隙間なく配置されることにな
る。したがって、コイルを保持している部品は軽薄短小
化されており、熱容量は従来のものの数分の１になって
いる。
【００１９】また、ＸＹの系統でコイルの半径の違いは
小さくなっている。また、コイルの大きさは小型化して
いるにも拘らず、その線材の太さはほぼ同じであり、積
層方向のコイルの厚みは大きくなり、内側のコイルの回
りを外側のコイルの線材が覆い隠している。
小さくなっている。また、コイルの大きさは小型化して
いるにも拘らず、その線材の太さはほぼ同じであり、積
層方向のコイルの厚みは大きくなり、内側のコイルの回
りを外側のコイルの線材が覆い隠している。
【００２０】コイルの外側を空冷しても、空冷の効果は
内側と外側のコイルで大きく異なり、内側のコイルを直
接冷却することはほとんどできず、ボビンの熱伝導で冷
却しているような状況になる。このため、内側のコイル
と外側のコイルでは冷却効果が異なっている。
内側と外側のコイルで大きく異なり、内側のコイルを直
接冷却することはほとんどできず、ボビンの熱伝導で冷
却しているような状況になる。このため、内側のコイル
と外側のコイルでは冷却効果が異なっている。
【００２１】空冷の効果を大きくするために細い線材を
用いてコイルを制作すると、コイルの発熱が大きくなる
ため、コイル線材自体の熱膨張とコイルが接着してある
ボビンの熱膨張によってさらにビームの偏向精度が劣化
する。
用いてコイルを制作すると、コイルの発熱が大きくなる
ため、コイル線材自体の熱膨張とコイルが接着してある
ボビンの熱膨張によってさらにビームの偏向精度が劣化
する。
【００２２】コイル線材に銅を使用し、ボビンにセラミ
ックを用いた場合、それぞれの熱膨張係数は１．７×１
０ｃｍ-5、８×１０ｃｍ-6であるので主偏向領域を２ｍ
ｍ□とすれば、温度上昇が１０℃あった場合、それぞれ
０．３４μｍ、０．１６μｍの位置ずれを主偏向領域に
おいて発生する恐れがある。
ックを用いた場合、それぞれの熱膨張係数は１．７×１
０ｃｍ-5、８×１０ｃｍ-6であるので主偏向領域を２ｍ
ｍ□とすれば、温度上昇が１０℃あった場合、それぞれ
０．３４μｍ、０．１６μｍの位置ずれを主偏向領域に
おいて発生する恐れがある。
【００２３】実際にはコイルとボビンは接着してあるた
め、位置ずれ量は０．３４μｍと０．１６μｍの間の値
をとると予想できる。この値を０．２μｍと想定して
も、主偏向領域の位置ずれは最大０．４μｍとなり、サ
ブミクロンのパターン作成においては致命的な誤差とな
る。
め、位置ずれ量は０．３４μｍと０．１６μｍの間の値
をとると予想できる。この値を０．２μｍと想定して
も、主偏向領域の位置ずれは最大０．４μｍとなり、サ
ブミクロンのパターン作成においては致命的な誤差とな
る。
【００２４】さらに大きな問題は、コイルの発熱がコイ
ル線材自体の熱膨張とコイルが接着してあるボビンの熱
膨張を引起し、さらに熱膨張により投影レンズを構成す
るフェライトのポールピースの熱膨張も発生させること
である。
ル線材自体の熱膨張とコイルが接着してあるボビンの熱
膨張を引起し、さらに熱膨張により投影レンズを構成す
るフェライトのポールピースの熱膨張も発生させること
である。
【００２５】これらの熱膨張は、コイルの偏向方向、偏
向能率、レンズ磁界強度を変化させる。このため、偏向
位置の精度を悪化させ、特に磁極の熱膨張は偏向座標の
原点ずれや焦点ずれを引き起こす。
向能率、レンズ磁界強度を変化させる。このため、偏向
位置の精度を悪化させ、特に磁極の熱膨張は偏向座標の
原点ずれや焦点ずれを引き起こす。
【００２６】特にステージ連続移動による露光において
は、露光前に試料面上の位置合わせマークを前もって検
出し、露光時の補正係数を決定してから露光するため、
露光中におこる露光位置の精度の悪化、偏向座標の原点
ずれや焦点ずれは致命的となる。
は、露光前に試料面上の位置合わせマークを前もって検
出し、露光時の補正係数を決定してから露光するため、
露光中におこる露光位置の精度の悪化、偏向座標の原点
ずれや焦点ずれは致命的となる。
【００２７】図３に、主偏向器を発熱させ続けた場合の
ビーム位置の変動成分を測定した結果を示す。図３上段
はオフセット位置のずれ量が時間と共に変化する様子を
示すグラフである。図３中段はローテーション方向の位
置ずれが時間と共に変化する様子を示すグラフである。
また、図３下段はゲイン方向の位置ずれが時間と共に変
化する様子を示すグラフである。
ビーム位置の変動成分を測定した結果を示す。図３上段
はオフセット位置のずれ量が時間と共に変化する様子を
示すグラフである。図３中段はローテーション方向の位
置ずれが時間と共に変化する様子を示すグラフである。
また、図３下段はゲイン方向の位置ずれが時間と共に変
化する様子を示すグラフである。
【００２８】主偏向器を発熱させ続けた場合、これらの
ずれ量は図中破線で示すようにかなり大きな値まで変化
する。図から明らかなように、これらのずれ量はサブミ
クロンパターンを露光する露光装置としては致命的なほ
ど大きい。
ずれ量は図中破線で示すようにかなり大きな値まで変化
する。図から明らかなように、これらのずれ量はサブミ
クロンパターンを露光する露光装置としては致命的なほ
ど大きい。
【００２９】そこで、主偏向器を構成する電磁偏向コイ
ルを冷却し、加熱を抑えることによってドリフトを防止
することが考えられる。本発明者らは実際に冷却能力の
大きな電磁偏向コイルを作成してその効果を調べた。
ルを冷却し、加熱を抑えることによってドリフトを防止
することが考えられる。本発明者らは実際に冷却能力の
大きな電磁偏向コイルを作成してその効果を調べた。
【００３０】コイル支持用のボビンとして、内側ボビン
と外側ボビンを有する二重構造ボビンを採用した。コイ
ルは半径方向に一層巻きとし、回転方向に円弧状に巻き
重ね、所望の巻き数を形成した。このコイルを円筒面に
沿って曲げ、サドル状コイルを作成した。
と外側ボビンを有する二重構造ボビンを採用した。コイ
ルは半径方向に一層巻きとし、回転方向に円弧状に巻き
重ね、所望の巻き数を形成した。このコイルを円筒面に
沿って曲げ、サドル状コイルを作成した。
【００３１】また、曲率半径の異なるサドル状コイルを
形成し、小さな曲率半径を有するコイルは内側ボビンの
外側円周上に固定し、大きな曲率半径を有するコイルは
外側ボビンの内側円周上に固定した。内側コイルと外側
コイルの間には空間を残し、冷媒を光軸方向に流せるよ
うに流路を構成した。
形成し、小さな曲率半径を有するコイルは内側ボビンの
外側円周上に固定し、大きな曲率半径を有するコイルは
外側ボビンの内側円周上に固定した。内側コイルと外側
コイルの間には空間を残し、冷媒を光軸方向に流せるよ
うに流路を構成した。
【００３２】ボビンは、複数段のコイルによって独立ま
たは一体化された構造とし、石英を主成分とする線膨張
係数の小さな材料で構成した。冷媒としては、純水また
はヘリウムガスを用い、強制還流を行なった。
たは一体化された構造とし、石英を主成分とする線膨張
係数の小さな材料で構成した。冷媒としては、純水また
はヘリウムガスを用い、強制還流を行なった。
【００３３】このようにして、主偏向器の電磁偏向コイ
ルを効率よく冷却し、ポールピース等の構造物への熱伝
導を減少させた。効果的な放熱を行なうことによって構
造物の温度上昇は著しく小さくなるものと期待された。
ルを効率よく冷却し、ポールピース等の構造物への熱伝
導を減少させた。効果的な放熱を行なうことによって構
造物の温度上昇は著しく小さくなるものと期待された。
【００３４】このような構成の電磁偏向コイルを用いた
場合の電子ビームの位置変動を図３に実線で示す。図３
において、曲線ｆ１は冷却を実施した時のオフセット位
置のずれ量を時間の関数として示し、曲線ｆ２は同様、
冷却を行なった時のローテーション方向の位置ずれを時
間の関数として示し、曲線ｆ３は冷却を行なった時のゲ
イン方向の位置ずれを時間の関数として示す。
場合の電子ビームの位置変動を図３に実線で示す。図３
において、曲線ｆ１は冷却を実施した時のオフセット位
置のずれ量を時間の関数として示し、曲線ｆ２は同様、
冷却を行なった時のローテーション方向の位置ずれを時
間の関数として示し、曲線ｆ３は冷却を行なった時のゲ
イン方向の位置ずれを時間の関数として示す。
【００３５】ところが、図から明らかなように、電磁偏
向コイルの冷却を行なったにも拘らず、ビーム位置変動
は冷却を行なわなかった場合の約半分に減少したのに過
ぎなかった。
向コイルの冷却を行なったにも拘らず、ビーム位置変動
は冷却を行なわなかった場合の約半分に減少したのに過
ぎなかった。
【００３６】たとえば、オフセット位置のずれ量は露光
開始後約３分で、冷却を行なわなかった場合に約０．５
μｍであったものが冷却を行なうことによって約０．３
μｍに減少したのみであった。時間経過と共に、オフセ
ット位置のずれ量は次第に飽和するが、その時点におけ
るずれ量は約０．４μｍもあり、許容できる値ではなか
った。
開始後約３分で、冷却を行なわなかった場合に約０．５
μｍであったものが冷却を行なうことによって約０．３
μｍに減少したのみであった。時間経過と共に、オフセ
ット位置のずれ量は次第に飽和するが、その時点におけ
るずれ量は約０．４μｍもあり、許容できる値ではなか
った。
【００３７】また、ローテーション方向の位置ずれも冷
却を行なわなかった場合に比べて、冷却を行なってもそ
の値は約半分に減少するのに過ぎなかった。ゲイン方向
の位置ずれの減少はさらに少なかった。
却を行なわなかった場合に比べて、冷却を行なってもそ
の値は約半分に減少するのに過ぎなかった。ゲイン方向
の位置ずれの減少はさらに少なかった。
【００３８】つまり、発熱に対して冷却効率は向上した
ものの、完全に冷却できているわけではなく、発熱によ
る構造物の温度変化が発生していることが明らかであ
る。発熱量が無視できるほど冷媒の冷却能力を増加させ
ることが考えられるが、冷媒の流量を増加させると流量
の増大による機械的振動等を引き起こす可能性がある。
また、冷媒の流量増加にも限界がある。電磁偏向コイル
からポールピース等への熱伝導をさらに減少させること
も考えられるが、やはり限界がある。
ものの、完全に冷却できているわけではなく、発熱によ
る構造物の温度変化が発生していることが明らかであ
る。発熱量が無視できるほど冷媒の冷却能力を増加させ
ることが考えられるが、冷媒の流量を増加させると流量
の増大による機械的振動等を引き起こす可能性がある。
また、冷媒の流量増加にも限界がある。電磁偏向コイル
からポールピース等への熱伝導をさらに減少させること
も考えられるが、やはり限界がある。
【００３９】また、電磁偏向コイルの発熱に対するポー
ルピースの温度上昇を測定したところ、冷却を行なう前
には１０分で約１．５℃あったものが冷却を行なうと１
０分で約０．３℃に減少していた。温度上昇は１０分程
度で飽和しており、飽和する値は冷却を行なう場合と行
なわない場合で大きく変化する。すなわち、冷却効果は
十分認められる。
ルピースの温度上昇を測定したところ、冷却を行なう前
には１０分で約１．５℃あったものが冷却を行なうと１
０分で約０．３℃に減少していた。温度上昇は１０分程
度で飽和しており、飽和する値は冷却を行なう場合と行
なわない場合で大きく変化する。すなわち、冷却効果は
十分認められる。
【００４０】しかし、露光系の精度を十分改善するには
程遠い。特に変化後の初期における温度変化にはあまり
差がないため、３分程度の時間内ではビーム位置のドリ
フトに注目すると冷却による効果は著しいとは言えな
い。
程遠い。特に変化後の初期における温度変化にはあまり
差がないため、３分程度の時間内ではビーム位置のドリ
フトに注目すると冷却による効果は著しいとは言えな
い。
【００４１】半導体集積回路が要求する高い精度を得よ
うとすると、主偏向器の発熱による構造物の温度変化は
０．１℃たりとも許容できないと考えられる。これを上
述のような冷却で実現することは不可能に近い。
うとすると、主偏向器の発熱による構造物の温度変化は
０．１℃たりとも許容できないと考えられる。これを上
述のような冷却で実現することは不可能に近い。
【００４２】本発明の目的は、温度ドリフトを防止でき
る荷電粒子ビーム露光方法を提供することである。本発
明の他の目的は、温度ドリフトを防止し、安定な動作を
行なうことのできる荷電粒子ビーム露光装置を提供する
ことである。
る荷電粒子ビーム露光方法を提供することである。本発
明の他の目的は、温度ドリフトを防止し、安定な動作を
行なうことのできる荷電粒子ビーム露光装置を提供する
ことである。
【００４３】
【課題を解決するための手段】本発明の荷電粒子ビーム
露光方法は、荷電粒子ビームを電磁偏向コイルを含む偏
向系で偏向して対象物上に照射する荷電粒子ビーム露光
方法であって、電磁偏向コイル近傍に熱源を配置し、前
記電磁偏向コイルに流す電流によって発生する熱の変化
を前記熱源の発生する熱の変化によって補償することを
特徴とする。
露光方法は、荷電粒子ビームを電磁偏向コイルを含む偏
向系で偏向して対象物上に照射する荷電粒子ビーム露光
方法であって、電磁偏向コイル近傍に熱源を配置し、前
記電磁偏向コイルに流す電流によって発生する熱の変化
を前記熱源の発生する熱の変化によって補償することを
特徴とする。
【００４４】図１は、本発明の原理説明図を示す。図１
（Ａ）はその構成を示す。光軸Ｏを取り囲む位置に、電
磁偏向コイル１が配置され、磁界を発生させることによ
って光軸Ｏに沿って進む荷電粒子ビームを偏向させる。
この電磁偏向コイル１の近傍に熱源２を配置する。
（Ａ）はその構成を示す。光軸Ｏを取り囲む位置に、電
磁偏向コイル１が配置され、磁界を発生させることによ
って光軸Ｏに沿って進む荷電粒子ビームを偏向させる。
この電磁偏向コイル１の近傍に熱源２を配置する。
【００４５】荷電粒子ビームを偏向させるために電磁偏
向コイル１に流す電流によって、電磁偏向コイル１から
熱Ｑ１が発生する。一方、熱源２は熱Ｑ２を発生させ、
熱Ｑ１の変化が熱Ｑ２の変化によって補償されるように
制御回路３で制御する。
向コイル１に流す電流によって、電磁偏向コイル１から
熱Ｑ１が発生する。一方、熱源２は熱Ｑ２を発生させ、
熱Ｑ１の変化が熱Ｑ２の変化によって補償されるように
制御回路３で制御する。
【００４６】
【作用】電磁偏向コイル１に流す電流によって発生する
熱Ｑ１の変化を、熱源２の発生する熱Ｑ２の変化によっ
て補償すれば、発生する熱全体として荷電粒子ビームに
与える影響を一定にすることができる。
熱Ｑ１の変化を、熱源２の発生する熱Ｑ２の変化によっ
て補償すれば、発生する熱全体として荷電粒子ビームに
与える影響を一定にすることができる。
【００４７】図１（Ｂ）は、電磁偏向コイルが発生する
熱Ｑ１の変化と熱源２が発生する熱Ｑ２の変化を概略的
に示す。電磁偏向コイル１から熱Ｑ１が発生するとき、
熱源２が発生する熱Ｑ２はその変化を相殺するように変
化させる。したがって、熱Ｑ１とＱ２の総和として周囲
に与える影響は変化せず、一定のものとすることができ
る。
熱Ｑ１の変化と熱源２が発生する熱Ｑ２の変化を概略的
に示す。電磁偏向コイル１から熱Ｑ１が発生するとき、
熱源２が発生する熱Ｑ２はその変化を相殺するように変
化させる。したがって、熱Ｑ１とＱ２の総和として周囲
に与える影響は変化せず、一定のものとすることができ
る。
【００４８】たとえば、発生する熱量の総和が一定であ
れば、荷電粒子ビーム露光装置の温度変化が飽和した後
は、電磁偏向コイルに流す電流が変化しても周囲に与え
る熱的影響は変化しなくなる。このため、温度変化によ
る荷電粒子ビームのドリフトは防止される。
れば、荷電粒子ビーム露光装置の温度変化が飽和した後
は、電磁偏向コイルに流す電流が変化しても周囲に与え
る熱的影響は変化しなくなる。このため、温度変化によ
る荷電粒子ビームのドリフトは防止される。
【００４９】
【実施例】図４に、本発明の実施例による荷電粒子ビー
ム露光装置を示す。図４（Ａ）は構成を示す断面図であ
り、図４（Ｂ）はその動作を説明するための概略的グラ
フである。
ム露光装置を示す。図４（Ａ）は構成を示す断面図であ
り、図４（Ｂ）はその動作を説明するための概略的グラ
フである。
【００５０】図４（Ａ）において、電磁レンズコイル１
１は鉄ヨーク１２と磁気的に結合し、鉄ヨーク１２の先
端にはフェライト等で作成された磁極辺であるポールピ
ース１３が磁気的に結合している。電磁レンズの内側に
は、コイル支持部１４が配置されており、コイル支持部
１４の外側には電磁偏向コイル１６が取り付けられてい
る。
１は鉄ヨーク１２と磁気的に結合し、鉄ヨーク１２の先
端にはフェライト等で作成された磁極辺であるポールピ
ース１３が磁気的に結合している。電磁レンズの内側に
は、コイル支持部１４が配置されており、コイル支持部
１４の外側には電磁偏向コイル１６が取り付けられてい
る。
【００５１】また、コイル支持部１４の内側には静電偏
向電極１７が互いに対向して配置されている。なお、電
磁偏向コイル１６および静電偏向電極１７の数は簡略化
して示してある。電磁偏向コイル１６の外側近傍には発
熱体１０が配置されている。発熱体１０は、たとえば抵
抗要素で構成され、電流を流すことによってジュール熱
を発生する。この発熱体１０に流す電流は、図４（Ｂ）
に示すように、発熱体１０が発生する熱Ｑ２と電磁偏向
コイル１６が発生する熱Ｑ１の和が一定値Ｑ０となるよ
うに制御される。
向電極１７が互いに対向して配置されている。なお、電
磁偏向コイル１６および静電偏向電極１７の数は簡略化
して示してある。電磁偏向コイル１６の外側近傍には発
熱体１０が配置されている。発熱体１０は、たとえば抵
抗要素で構成され、電流を流すことによってジュール熱
を発生する。この発熱体１０に流す電流は、図４（Ｂ）
に示すように、発熱体１０が発生する熱Ｑ２と電磁偏向
コイル１６が発生する熱Ｑ１の和が一定値Ｑ０となるよ
うに制御される。
【００５２】すなわち、電磁偏向コイル１６に流す電流
によって電磁偏向コイル１６が発生する熱Ｑ１が実線の
ように変化する場合、発熱体１０にこの変化を補償する
ような電流変化を供給し、その発生する熱Ｑ２を破線で
示すように逆向きに変化させることにより、その和であ
る熱Ｑ０が一定の値になるように制御する。
によって電磁偏向コイル１６が発生する熱Ｑ１が実線の
ように変化する場合、発熱体１０にこの変化を補償する
ような電流変化を供給し、その発生する熱Ｑ２を破線で
示すように逆向きに変化させることにより、その和であ
る熱Ｑ０が一定の値になるように制御する。
【００５３】このように制御することにより、電磁偏向
コイルと発熱体とが全体として発生する熱Ｑ０は常に一
定値となり、系が一旦安定状態に達した後は温度変化が
生じなくなる。
コイルと発熱体とが全体として発生する熱Ｑ０は常に一
定値となり、系が一旦安定状態に達した後は温度変化が
生じなくなる。
【００５４】また、ビームを試料ウエハ１９上に照射し
ないときは、図４（Ｂ）の露光開始の位置に示すよう
に、電磁偏向コイル１６に一定量の電流を流し、その発
生する熱Ｑ１が発熱総量Ｑ０の約半分程度となるように
し、発熱体１０からほぼ同等の熱量Ｑ２を発生するのが
好ましい。
ないときは、図４（Ｂ）の露光開始の位置に示すよう
に、電磁偏向コイル１６に一定量の電流を流し、その発
生する熱Ｑ１が発熱総量Ｑ０の約半分程度となるように
し、発熱体１０からほぼ同等の熱量Ｑ２を発生するのが
好ましい。
【００５５】このように、試料ウエハ上に荷電粒子ビー
ムを照射しないときも、電磁偏向コイルにアイドル電流
を流すことにより、試料ウエハ上に荷電粒子ビームを照
射する場合にどのような電流値が設定されても、その変
化に速やかに対応させることが容易となる。
ムを照射しないときも、電磁偏向コイルにアイドル電流
を流すことにより、試料ウエハ上に荷電粒子ビームを照
射する場合にどのような電流値が設定されても、その変
化に速やかに対応させることが容易となる。
【００５６】なお、電磁偏向コイル１６に最大電流を流
す場合にも、発熱体１０にある程度の電流が流れるよう
に設定するのが、より安定な温度補償を行なう点から好
ましい。
す場合にも、発熱体１０にある程度の電流が流れるよう
に設定するのが、より安定な温度補償を行なう点から好
ましい。
【００５７】また、電磁偏向コイル１６と発熱体１０に
より常に一定の熱を発生させるため、ポールピース等の
構造体は温度上昇を示す。温度上昇が飽和した状態で非
点収差、焦点、歪み等光学系の補正を行ない、露光時は
これらのデータを用いて補正を行なう。
より常に一定の熱を発生させるため、ポールピース等の
構造体は温度上昇を示す。温度上昇が飽和した状態で非
点収差、焦点、歪み等光学系の補正を行ない、露光時は
これらのデータを用いて補正を行なう。
【００５８】図５は、本発明の他の実施例による荷電粒
子ビーム露光装置を示すブロック図である。パターン発
生部２１は、パターンデータを発生し、そのＸ方向成分
をデジタル・アナログ変換器２２ａ、そのＹ方向成分を
デジタル・アナログ変換器２２ｂに供給すると共に、偏
向データをアナログ演算回路２４にも供給する。
子ビーム露光装置を示すブロック図である。パターン発
生部２１は、パターンデータを発生し、そのＸ方向成分
をデジタル・アナログ変換器２２ａ、そのＹ方向成分を
デジタル・アナログ変換器２２ｂに供給すると共に、偏
向データをアナログ演算回路２４にも供給する。
【００５９】デジタル・アナログ変換器２２ａ、２２ｂ
は、アナログ量に変換した偏向データを電磁偏向コイル
駆動回路２３ａ、２３ｂに供給し、電磁偏向コイル２６
を駆動する駆動電流を発生させる。
は、アナログ量に変換した偏向データを電磁偏向コイル
駆動回路２３ａ、２３ｂに供給し、電磁偏向コイル２６
を駆動する駆動電流を発生させる。
【００６０】デジタル・アナログ変換器２２ａ、２２ｂ
の出力信号は、アナログ演算回路２４にも供給され、ア
ナログ演算回路２４はａ（１−ｂＸ2 −ｃＹ2 ）1/2 に
相当する制御信号を補償用ヒータ駆動回路２５に供給す
る。補償用ヒータ駆動回路２５は一定値から電磁偏向コ
イル２６で発生する熱量を差し引いた熱量に相当する電
流を発生し、補償用ヒータ２７に供給する。
の出力信号は、アナログ演算回路２４にも供給され、ア
ナログ演算回路２４はａ（１−ｂＸ2 −ｃＹ2 ）1/2 に
相当する制御信号を補償用ヒータ駆動回路２５に供給す
る。補償用ヒータ駆動回路２５は一定値から電磁偏向コ
イル２６で発生する熱量を差し引いた熱量に相当する電
流を発生し、補償用ヒータ２７に供給する。
【００６１】電磁偏向コイル２６は、電子ビームＥＢを
偏向させる磁場を発生させると共に、流れる電流によっ
て発熱を生じる。補償用ヒータ２７は、電磁偏向コイル
２６が発生する熱の変化を補償するようにその発生する
熱を変化させる。
偏向させる磁場を発生させると共に、流れる電流によっ
て発熱を生じる。補償用ヒータ２７は、電磁偏向コイル
２６が発生する熱の変化を補償するようにその発生する
熱を変化させる。
【００６２】すなわち、電磁偏向コイル２６と補償用ヒ
ータ２７の発生する熱の総量は一定に保たれる。このた
め、電磁偏向コイル２６、補償用ヒータ２７がその周囲
に与える熱的影響は偏向の大小によって変化せず、一定
値に保たれる。電子ビームＥＢはファイナルアパーチャ
ＦＡを通過し、投影レンズ２８によって試料ウエハＷ上
に焦合されると共に、電磁偏向コイル２６によって所望
の位置に偏向される。
ータ２７の発生する熱の総量は一定に保たれる。このた
め、電磁偏向コイル２６、補償用ヒータ２７がその周囲
に与える熱的影響は偏向の大小によって変化せず、一定
値に保たれる。電子ビームＥＢはファイナルアパーチャ
ＦＡを通過し、投影レンズ２８によって試料ウエハＷ上
に焦合されると共に、電磁偏向コイル２６によって所望
の位置に偏向される。
【００６３】アナログ演算回路２４は、電磁偏向コイル
２６と補償用ヒータ２７の発生する熱の総量が一定にな
るようにパターンデータに基づく演算を行ない、制御信
号を補償用ヒータ駆動回路２５に供給する。なお、ａ、
ｂ、ｃは、電磁偏向コイル２６と補償用ヒータ２７が発
生する熱の総量が一定となるように設定する補正係数で
ある。
２６と補償用ヒータ２７の発生する熱の総量が一定にな
るようにパターンデータに基づく演算を行ない、制御信
号を補償用ヒータ駆動回路２５に供給する。なお、ａ、
ｂ、ｃは、電磁偏向コイル２６と補償用ヒータ２７が発
生する熱の総量が一定となるように設定する補正係数で
ある。
【００６４】このように、電磁偏向コイル近傍の発熱量
を一定とすることにより、ビーム位置の移動による温度
変化をなくすことができ、ビームの位置ドリフトが防止
される。
を一定とすることにより、ビーム位置の移動による温度
変化をなくすことができ、ビームの位置ドリフトが防止
される。
【００６５】従来の電子ビーム露光装置においては、電
磁偏向コイルの発熱による電子ビーム位置ドリフト量は
電磁偏向コイルを冷却しても約０．３μｍであったが、
図５に示す構成によって電子ビーム位置ドリフト量は約
０．０５μｍにすることができた。
磁偏向コイルの発熱による電子ビーム位置ドリフト量は
電磁偏向コイルを冷却しても約０．３μｍであったが、
図５に示す構成によって電子ビーム位置ドリフト量は約
０．０５μｍにすることができた。
【００６６】図６は、本発明の他の実施例による荷電粒
子ビーム露光装置を概略的に示すブロック図である。図
中、電磁レンズコイル１１、鉄ヨーク１２、ポールピー
ス１３は、図４に示すものと同等の構成である。電磁レ
ンズの内側には、二重構造になったコイル支持部１４
ａ、１４ｂが配置されている。
子ビーム露光装置を概略的に示すブロック図である。図
中、電磁レンズコイル１１、鉄ヨーク１２、ポールピー
ス１３は、図４に示すものと同等の構成である。電磁レ
ンズの内側には、二重構造になったコイル支持部１４
ａ、１４ｂが配置されている。
【００６７】すなわち、内側ボビン１４ｂと外側ボビン
１４ａによって円筒状の空間が画定され、その間に流路
１５を構成している。電磁偏向コイル１６は２つの部分
に分割され、その一方は内側ボビン１４ｂに固定され、
他方は外側ボビン１４ａに固定されている。流路１５は
その中間を通過する。
１４ａによって円筒状の空間が画定され、その間に流路
１５を構成している。電磁偏向コイル１６は２つの部分
に分割され、その一方は内側ボビン１４ｂに固定され、
他方は外側ボビン１４ａに固定されている。流路１５は
その中間を通過する。
【００６８】パターン発生部２１は、荷電粒子ビームの
偏向データを発生し、デジタル・アナログ変換器（ＤＡ
Ｃ）２２に供給する。ＤＡＣ２２は、偏向データを主偏
向アンプ２３ａに供給し、電磁偏向コイル１６を駆動す
る電流を発生させる。
偏向データを発生し、デジタル・アナログ変換器（ＤＡ
Ｃ）２２に供給する。ＤＡＣ２２は、偏向データを主偏
向アンプ２３ａに供給し、電磁偏向コイル１６を駆動す
る電流を発生させる。
【００６９】また、ＤＡＣ２２は、偏向データに相当す
る信号を熱補償回路３３に供給し、発熱体３４に供給す
る電流ｉを可変設定する。発熱体３４は、冷却媒体３１
が流れる冷媒通路内に配置される。冷媒通路３２を介し
て電磁レンズ内の冷媒流路１５に発熱体３４と接触した
冷媒が供給される。この冷却媒体は一定速度で供給され
るが、熱補償回路３３から発熱体３４に供給される電流
ｉは偏向データによって制御され、それに伴って冷却能
力が変化する。電流ｉは電磁レンズ近傍で電磁偏向コイ
ル１６が発生する熱と冷却媒体が与える熱の総和が一定
になるように調整される。
る信号を熱補償回路３３に供給し、発熱体３４に供給す
る電流ｉを可変設定する。発熱体３４は、冷却媒体３１
が流れる冷媒通路内に配置される。冷媒通路３２を介し
て電磁レンズ内の冷媒流路１５に発熱体３４と接触した
冷媒が供給される。この冷却媒体は一定速度で供給され
るが、熱補償回路３３から発熱体３４に供給される電流
ｉは偏向データによって制御され、それに伴って冷却能
力が変化する。電流ｉは電磁レンズ近傍で電磁偏向コイ
ル１６が発生する熱と冷却媒体が与える熱の総和が一定
になるように調整される。
【００７０】このため、図５に示す実施例同様、電磁レ
ンズ近傍で発生する熱の総量は一定となり、偏向の大小
に拘らず、電磁レンズ近傍の温度は一定に保たれる。図
７は、本発明の他の実施例による荷電粒子ビーム露光装
置の構成を示すブロック図である。
ンズ近傍で発生する熱の総量は一定となり、偏向の大小
に拘らず、電磁レンズ近傍の温度は一定に保たれる。図
７は、本発明の他の実施例による荷電粒子ビーム露光装
置の構成を示すブロック図である。
【００７１】本実施例において、パターン発生部２１、
ＤＡＣ２２ａ、２２ｂ、電磁偏向コイル駆動回路２３、
アナログ演算回路２４、補償用ヒータ駆動回路２５、電
磁偏向コイル２６、補償用ヒータ２７、投影レンズ２
８、ファイナルアパーチャＦＡは、図５に示すものと同
等である。
ＤＡＣ２２ａ、２２ｂ、電磁偏向コイル駆動回路２３、
アナログ演算回路２４、補償用ヒータ駆動回路２５、電
磁偏向コイル２６、補償用ヒータ２７、投影レンズ２
８、ファイナルアパーチャＦＡは、図５に示すものと同
等である。
【００７２】本実施例においては、パターン発生部２１
の出力信号がデジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）２２
ｃ、２２ｄにも供給され、これらのＤＡＣ２２ｃ、２２
ｄからアナログ演算回路２４に荷電粒子ビームの偏向量
Ｘ、Ｙに対応する信号が供給される。
の出力信号がデジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）２２
ｃ、２２ｄにも供給され、これらのＤＡＣ２２ｃ、２２
ｄからアナログ演算回路２４に荷電粒子ビームの偏向量
Ｘ、Ｙに対応する信号が供給される。
【００７３】このように、電磁偏向コイル駆動回路２３
に供給される信号と、アナログ演算回路２４に供給され
る信号を独立としたことにより、補償用ヒータ２７で発
生する熱量を制御することにより、荷電粒子ビームを偏
向させるデータに影響を与えることが防止できる。
に供給される信号と、アナログ演算回路２４に供給され
る信号を独立としたことにより、補償用ヒータ２７で発
生する熱量を制御することにより、荷電粒子ビームを偏
向させるデータに影響を与えることが防止できる。
【００７４】また、電磁偏向コイルに与える信号とは別
個に補償用ヒータに与える電流を調整することが容易と
なる。以上の実施例においては、電磁偏向コイルの近傍
に１つの発熱体を配置した。しかしながら、発熱体と電
磁偏向コイルとは異なる位置にあり、各々が発生する熱
がたとえば電磁レンズのポールピースに伝達される時間
には差がある。電磁偏向コイルが発生する熱の変化を発
熱体が発生する熱の変化によって補償しようとする場
合、単一の発熱体を用いるとその過渡状態において、熱
の伝達時間の差による変動が生じ、補償が制限される。
個に補償用ヒータに与える電流を調整することが容易と
なる。以上の実施例においては、電磁偏向コイルの近傍
に１つの発熱体を配置した。しかしながら、発熱体と電
磁偏向コイルとは異なる位置にあり、各々が発生する熱
がたとえば電磁レンズのポールピースに伝達される時間
には差がある。電磁偏向コイルが発生する熱の変化を発
熱体が発生する熱の変化によって補償しようとする場
合、単一の発熱体を用いるとその過渡状態において、熱
の伝達時間の差による変動が生じ、補償が制限される。
【００７５】たとえば、電磁偏向コイルに流す電流値を
大幅に変化させた場合、電磁偏向コイルの発熱による変
化を補償用ヒータによる発熱によって補償しようとして
も完全に補償することは困難である。
大幅に変化させた場合、電磁偏向コイルの発熱による変
化を補償用ヒータによる発熱によって補償しようとして
も完全に補償することは困難である。
【００７６】図８（Ａ）に、このような単一発熱体によ
る補償の限界を概略的に示す。図中、横軸は時間を秒で
示し、縦軸は偏向フィールドの変化（同じ偏向データで
実際に電子ビームが偏向される位置の変化）、たとえば
フィールド中心のドリフト量を示す。
る補償の限界を概略的に示す。図中、横軸は時間を秒で
示し、縦軸は偏向フィールドの変化（同じ偏向データで
実際に電子ビームが偏向される位置の変化）、たとえば
フィールド中心のドリフト量を示す。
【００７７】電磁偏向コイルの発熱と補償用発熱体の発
熱による変化を加算した全体の変化をｐ０で示す。時間
ｔ＝０において、電磁偏向コイルに流す電流値を大幅に
変えたとする。
熱による変化を加算した全体の変化をｐ０で示す。時間
ｔ＝０において、電磁偏向コイルに流す電流値を大幅に
変えたとする。
【００７８】また、補償用発熱体に電流を供給せず、電
磁偏向コイルを発熱させた場合の偏向フィールドの変化
をｐ１で示し、電磁偏向コイルに電流を供給せず、補償
用発熱体に補償用電流のみを供給したときの偏向フィー
ルドの変化を破線ｐ２で示す。
磁偏向コイルを発熱させた場合の偏向フィールドの変化
をｐ１で示し、電磁偏向コイルに電流を供給せず、補償
用発熱体に補償用電流のみを供給したときの偏向フィー
ルドの変化を破線ｐ２で示す。
【００７９】電磁偏向コイルに流す偏向電流と、補償用
発熱体に流す補償用電流の値は、充分な時間が経過した
後には、偏向フィールドに変化を生じさせないような値
に選ぶ。このように、設定しても、過渡状態においては
偏向フィールドに変化が生じてしまう。なお、図におい
ては、偏向フィールドに下に凸の変化が生じる場合を示
したが、補償用発熱体の配置によっては上に凸の変化が
現れる。
発熱体に流す補償用電流の値は、充分な時間が経過した
後には、偏向フィールドに変化を生じさせないような値
に選ぶ。このように、設定しても、過渡状態においては
偏向フィールドに変化が生じてしまう。なお、図におい
ては、偏向フィールドに下に凸の変化が生じる場合を示
したが、補償用発熱体の配置によっては上に凸の変化が
現れる。
【００８０】このように、補償発熱体を設け、電磁偏向
コイルの発熱量の変化を補償用発熱体の発熱量の変化で
補償することにより、偏向フィールドの変化を著しく低
減することができるが、過渡状態においても偏向フィー
ルドの変化を完全に防止することはきわめて難しい。
コイルの発熱量の変化を補償用発熱体の発熱量の変化で
補償することにより、偏向フィールドの変化を著しく低
減することができるが、過渡状態においても偏向フィー
ルドの変化を完全に防止することはきわめて難しい。
【００８１】以下、過渡状態における偏向フィールドの
変化も充分防止することができる本発明の他の実施例を
説明する。図９に本発明の他の実施例による荷電粒子ビ
ーム露光装置を示す。電磁レンズコイル１１、鉄ヨーク
１２、ポールピース１３、コイル支持部１４、電磁偏向
コイル１６、静電偏向電極１７は、図４に示す実施例と
同様である。
変化も充分防止することができる本発明の他の実施例を
説明する。図９に本発明の他の実施例による荷電粒子ビ
ーム露光装置を示す。電磁レンズコイル１１、鉄ヨーク
１２、ポールピース１３、コイル支持部１４、電磁偏向
コイル１６、静電偏向電極１７は、図４に示す実施例と
同様である。
【００８２】本実施例においては、３つの発熱体２７
ａ、２７ｂ、２７ｃが、電磁偏向コイル１６の近傍に、
かつ電磁偏向コイル１６の実効的中心の上下に亘って分
布して設けられている。また、これらの発熱体２７ａ、
２７ｂ、２７ｃにそれぞれ独立に電流を供給することの
できる補償用ヒータ駆動回路４１、４２、４３が含まれ
る制御回路３９が設けられている。
ａ、２７ｂ、２７ｃが、電磁偏向コイル１６の近傍に、
かつ電磁偏向コイル１６の実効的中心の上下に亘って分
布して設けられている。また、これらの発熱体２７ａ、
２７ｂ、２７ｃにそれぞれ独立に電流を供給することの
できる補償用ヒータ駆動回路４１、４２、４３が含まれ
る制御回路３９が設けられている。
【００８３】電磁偏向コイルの偏向データＭｘ、Ｍｙが
電磁偏向コイル駆動回路（図示せず）に供給されると共
に、電磁偏向コイルの発熱量計算回路３７に供給され、
電磁偏向コイルの発熱する熱量Ｗが計算される。
電磁偏向コイル駆動回路（図示せず）に供給されると共
に、電磁偏向コイルの発熱量計算回路３７に供給され、
電磁偏向コイルの発熱する熱量Ｗが計算される。
【００８４】補償発熱量計算回路３８は、発生すべき一
定熱量Ｗ0 から電磁偏向コイルの発熱量Ｗを減算し、補
償用発熱体が発生すべき熱量を求める。この熱量が制御
回路３９に供給され、制御回路３９は３つの発熱体２７
ａ、２７ｂ、２７ｃがそれぞれ発生すべき熱量を求め
る。駆動回路４１、４２、４３は、これらの計算に基づ
く電流を供給し、発熱体２７ａ、２７ｂ、２７ｃを発熱
させる。
定熱量Ｗ0 から電磁偏向コイルの発熱量Ｗを減算し、補
償用発熱体が発生すべき熱量を求める。この熱量が制御
回路３９に供給され、制御回路３９は３つの発熱体２７
ａ、２７ｂ、２７ｃがそれぞれ発生すべき熱量を求め
る。駆動回路４１、４２、４３は、これらの計算に基づ
く電流を供給し、発熱体２７ａ、２７ｂ、２７ｃを発熱
させる。
【００８５】発熱体２７ａ、２７ｂ、２７ｃは電磁偏向
コイル１６の近傍に配置されているが、それぞれその位
置が異なり、たとえば電磁レンズのポールピースに熱を
伝達するための伝達特性が異なる。
コイル１６の近傍に配置されているが、それぞれその位
置が異なり、たとえば電磁レンズのポールピースに熱を
伝達するための伝達特性が異なる。
【００８６】したがって、これら３つの発熱体が発生す
る熱量を調整することにより、たとえば実効熱伝達時間
を電磁偏向コイルと同時に設定し、ポールピース等周辺
機器に与える熱的影響を調整し、図８（Ｂ）に示すよう
に、その総和である影響を過渡状態においても一定値に
保つことが可能となる。なお、図８（Ｂ）において、発
熱体２７ａ、２７ｂ、２７ｃがそれぞれ独立に与える偏
向フィールドの変化への影響をｐ２、ｐ３、ｐ４で示
す。
る熱量を調整することにより、たとえば実効熱伝達時間
を電磁偏向コイルと同時に設定し、ポールピース等周辺
機器に与える熱的影響を調整し、図８（Ｂ）に示すよう
に、その総和である影響を過渡状態においても一定値に
保つことが可能となる。なお、図８（Ｂ）において、発
熱体２７ａ、２７ｂ、２７ｃがそれぞれ独立に与える偏
向フィールドの変化への影響をｐ２、ｐ３、ｐ４で示
す。
【００８７】このように、複数の発熱体を電磁偏向コイ
ルの中心を挟んで光軸上の異なる位置に配置し、その特
性を異ならせることにより、過渡状態における偏向フィ
ールドの変化をさらに低減することが可能となる。
ルの中心を挟んで光軸上の異なる位置に配置し、その特
性を異ならせることにより、過渡状態における偏向フィ
ールドの変化をさらに低減することが可能となる。
【００８８】図１０は、本発明の他の実施例による荷電
粒子ビーム露光装置を示す。図６に示す実施例同様、冷
却媒体を用い、さらに電磁レンズ内側の流路中に複数の
発熱体を設けた構成である。電磁偏向コイル１６
（Ｘ）、１６（Ｙ）は、コイル支持体１４ａ、１４ｂの
形成する流路１５内に配置されており、さらに流路１５
内には２つの発熱体３４ａ、３４ｂが電磁偏向コイル近
傍に、かつ光軸方向に関して上下に配置されている。
粒子ビーム露光装置を示す。図６に示す実施例同様、冷
却媒体を用い、さらに電磁レンズ内側の流路中に複数の
発熱体を設けた構成である。電磁偏向コイル１６
（Ｘ）、１６（Ｙ）は、コイル支持体１４ａ、１４ｂの
形成する流路１５内に配置されており、さらに流路１５
内には２つの発熱体３４ａ、３４ｂが電磁偏向コイル近
傍に、かつ光軸方向に関して上下に配置されている。
【００８９】パターン発生部２１は、荷電粒子ビームの
偏向データをＤＡＣ２２に供給し、ＤＡＣ２２は主偏向
アンプ２３ａを介して電磁偏向コイル１６に駆動電流を
供給する。
偏向データをＤＡＣ２２に供給し、ＤＡＣ２２は主偏向
アンプ２３ａを介して電磁偏向コイル１６に駆動電流を
供給する。
【００９０】ＤＡＣ２２は、また熱補償回路３３ａに偏
向データを供給し、熱補償回路３３ａは偏向データに基
づき２つの発熱体３４ａ、３４ｂに供給すべき電流
ｉ1 、ｉ 2 を発生させる。
向データを供給し、熱補償回路３３ａは偏向データに基
づき２つの発熱体３４ａ、３４ｂに供給すべき電流
ｉ1 、ｉ 2 を発生させる。
【００９１】発熱体３４ａ、３４ｂはポールピースに対
する熱伝達特性の異なる流路１５内の異なる場所に配置
されており、ポールピース１３等に与える熱的影響が異
なる。これら２つの発熱体３４ａ、３４ｂの発生する熱
量を調整することにより、図９に示す実施例同様、過渡
状態における偏向フィールドの変化を低減することがで
きる。
する熱伝達特性の異なる流路１５内の異なる場所に配置
されており、ポールピース１３等に与える熱的影響が異
なる。これら２つの発熱体３４ａ、３４ｂの発生する熱
量を調整することにより、図９に示す実施例同様、過渡
状態における偏向フィールドの変化を低減することがで
きる。
【００９２】図１１は、複数の発熱体に供給する電流を
それぞれ独立に制御することのできる制御回路の構成例
を示す。図においては、４つの発熱体２７ａ、２７ｂ、
２７ｃ、２７ｄが設けられ、それぞれ４つの電流源４１
ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄから電流を供給される。
それぞれ独立に制御することのできる制御回路の構成例
を示す。図においては、４つの発熱体２７ａ、２７ｂ、
２７ｃ、２７ｄが設けられ、それぞれ４つの電流源４１
ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄから電流を供給される。
【００９３】電流源４１は、入力電圧によってその発生
する電流値を変換する電圧／電流変換回路であり、その
入力側にはそれぞれ可変抵抗器ＶＲ１、ＶＲ２、ＶＲ
３、ＶＲ４が接続されている。可変抵抗器ＶＲ１、ＶＲ
２、ＶＲ３、ＶＲ４は直列に接続され、その一端が接地
され、他端に（Ｗ0 −Ｗ）に比例する信号が与えられ
る。
する電流値を変換する電圧／電流変換回路であり、その
入力側にはそれぞれ可変抵抗器ＶＲ１、ＶＲ２、ＶＲ
３、ＶＲ４が接続されている。可変抵抗器ＶＲ１、ＶＲ
２、ＶＲ３、ＶＲ４は直列に接続され、その一端が接地
され、他端に（Ｗ0 −Ｗ）に比例する信号が与えられ
る。
【００９４】すなわち、（Ｗ0 −Ｗ）は４つの発熱体が
全体として発生すべき熱量に比例した信号であり、可変
抵抗器ＶＲ１〜ＶＲ４を調整することにより、４つの発
熱体２７ａ〜２７ｄがそれぞれ発生すべき熱量の比が可
変調整できる。
全体として発生すべき熱量に比例した信号であり、可変
抵抗器ＶＲ１〜ＶＲ４を調整することにより、４つの発
熱体２７ａ〜２７ｄがそれぞれ発生すべき熱量の比が可
変調整できる。
【００９５】図９〜図１１に示すような構成において、
複数の発熱体が発生すべき熱量の決定はその構成から理
論的に導出してもよいが、より好ましくは実験的に定め
るのがよい。
複数の発熱体が発生すべき熱量の決定はその構成から理
論的に導出してもよいが、より好ましくは実験的に定め
るのがよい。
【００９６】たとえば、複数の発熱体の各々に独立に電
流を供給し、その結果生じる偏向フィールドの変化を測
定し、また種々の偏向データに基づき偏向フィールドの
変化を測定し、偏向データに基づく偏向フィールドの変
化を補償すべき発熱体発熱量の比を求め、さらに実際に
電磁偏向コイル、発熱体に電流を流してその変化を求
め、最終的に発熱体に供給すべき電流値を定める。
流を供給し、その結果生じる偏向フィールドの変化を測
定し、また種々の偏向データに基づき偏向フィールドの
変化を測定し、偏向データに基づく偏向フィールドの変
化を補償すべき発熱体発熱量の比を求め、さらに実際に
電磁偏向コイル、発熱体に電流を流してその変化を求
め、最終的に発熱体に供給すべき電流値を定める。
【００９７】なお、発熱体としては電流を流すことによ
り、磁場を発生しない抵抗素子が好ましく、たとえばツ
イストされたペア線をコイル状に巻いた無誘導コイルに
よって構成することが好ましい。
り、磁場を発生しない抵抗素子が好ましく、たとえばツ
イストされたペア線をコイル状に巻いた無誘導コイルに
よって構成することが好ましい。
【００９８】また、発熱補償を行なう場合、系全体の温
度が上昇するため、昇温された状態において光学系の非
点収差補正、焦点補正、歪補正等が行なえるように各構
成部分を調整することが好ましい。
度が上昇するため、昇温された状態において光学系の非
点収差補正、焦点補正、歪補正等が行なえるように各構
成部分を調整することが好ましい。
【００９９】発熱体が僅かな磁場を発生したとしても、
発熱体に流れる電流は主偏向器の電流設定に同期して行
なわれ、各種補正マップの測定時において熱補償を行な
っているため、発熱体の発生する磁場によるビームの位
置、焦点ずれは補正マップに取り込まれることになる。
発熱体に流れる電流は主偏向器の電流設定に同期して行
なわれ、各種補正マップの測定時において熱補償を行な
っているため、発熱体の発生する磁場によるビームの位
置、焦点ずれは補正マップに取り込まれることになる。
【０１００】熱伝導による温度変化の時間遅れに対して
は、発熱体の配置を主偏向器の光軸方向長さの中心位置
から上下に少なくとも２ヵ所以上に分け、それぞれの発
熱体の発熱量を調整することにより、発熱体と主偏向器
のコイルの発熱がポールピース等の構造物へ及ぼす影響
を等価にすることができ、熱伝導の影響も等価にするこ
ともできる。
は、発熱体の配置を主偏向器の光軸方向長さの中心位置
から上下に少なくとも２ヵ所以上に分け、それぞれの発
熱体の発熱量を調整することにより、発熱体と主偏向器
のコイルの発熱がポールピース等の構造物へ及ぼす影響
を等価にすることができ、熱伝導の影響も等価にするこ
ともできる。
【０１０１】したがって、鏡筒内部、外部の温度は露光
時、調整時においても常に一定に保たれるため、ポール
ピースその他の構造物が熱膨張による位置、寸法変化を
起こすことがない。このため常に安定にビーム位置、焦
点位置が決定され、高精度にパターンを描画することが
できる。
時、調整時においても常に一定に保たれるため、ポール
ピースその他の構造物が熱膨張による位置、寸法変化を
起こすことがない。このため常に安定にビーム位置、焦
点位置が決定され、高精度にパターンを描画することが
できる。
【０１０２】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。
【０１０３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電磁偏向コイルの発熱変化によってもポールピースその
他の構造物の熱膨張による位置、寸法変化を引き起こす
ことが防止され、常に安定にビーム位置、焦点位置が決
定できる。
電磁偏向コイルの発熱変化によってもポールピースその
他の構造物の熱膨張による位置、寸法変化を引き起こす
ことが防止され、常に安定にビーム位置、焦点位置が決
定できる。
【０１０４】このため、高精度にパターンを描画するこ
とができる。特に、短焦点化された偏向系を有する荷電
粒子ビーム露光装置において、荷電粒子ビームの偏向に
基づくビーム位置の変化を防止することができる。
とができる。特に、短焦点化された偏向系を有する荷電
粒子ビーム露光装置において、荷電粒子ビームの偏向に
基づくビーム位置の変化を防止することができる。
【０１０５】このようにして、高い位置精度を補償し、
時間経過に対する安定性がよく、かつ高いスループット
を有する荷電粒子ビーム露光装置を提供することができ
る。
時間経過に対する安定性がよく、かつ高いスループット
を有する荷電粒子ビーム露光装置を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】従来の技術を示す断面図および一部斜視図であ
る。
る。
【図３】主偏向器を発熱させ続けた時の、冷却を行なわ
ない場合と冷却を行なった場合のビーム位置の変動を示
すグラフである。
ない場合と冷却を行なった場合のビーム位置の変動を示
すグラフである。
【図４】本発明の実施例による荷電粒子ビーム露光装置
を示す断面図および動作波形図である。
を示す断面図および動作波形図である。
【図５】本発明の実施例による荷電粒子ビーム露光装置
のブロック図である。
のブロック図である。
【図６】本発明の実施例による荷電粒子ビーム露光装置
のブロック図である。
のブロック図である。
【図７】本発明の実施例による荷電粒子ビーム露光装置
のブロック図である。
のブロック図である。
【図８】本発明の実施例における過渡状態を説明するた
めのグラフである。
めのグラフである。
【図９】本発明の実施例による荷電粒子ビーム露光装置
のブロック図である。
のブロック図である。
【図１０】本発明の実施例による荷電粒子ビーム露光装
置のブロック図である。
置のブロック図である。
【図１１】本発明の実施例による荷電粒子ビーム露光装
置における制御回路の構成例を示す回路図である。
置における制御回路の構成例を示す回路図である。
１ 電磁偏向コイル ２ 熱源 Ｏ 光軸 ＥＢ 電子ビーム ＥＣ 電磁偏向コイル ＥＥ 静電偏向電極 ＬＣ 電磁レンズコイル ＩＹ 鉄ヨーク ＰＰ ポールピース Ｑ 熱 Ｓ 支持部 Ｗ 試料ウエハ １０ 発熱体 １１ 電磁レンズコイル １２ 鉄ヨーク １３ ポールピース １４ コイル支持部 １６ 電磁偏向コイル １７ 静電偏向電極 １９ 試料ウエハ ２２ デジタル・アナログ変換器 ２３ 電磁偏向コイル駆動回路 ２４ アナログ演算回路 ２５ 補償用ヒータ駆動用回路 ２６ 電磁偏向コイル ２７ 補償用ヒータ ２８ 投影レンズ ＦＡ ファイナルアパーチャ ＥＢ 電子ビーム ３４ 発熱体 ３１ 冷却媒体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 8831−4Ｍ ３４１ Ｆ (72)発明者 安田 洋 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内
Claims (11)
- 【請求項１】 荷電粒子ビームを電磁偏向コイル（１）
を含む偏向系で偏向して対象物上に照射する荷電粒子ビ
ーム露光方法であって、 電磁偏向コイル（１）近傍に熱源（２）を配置し、前記
電磁偏向コイルに流す電流によって発生する熱の変化を
前記熱源（２）の発生する熱の変化によって補償するこ
とを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。 - 【請求項２】 前記熱源（２）が電気抵抗を含み、前記
電磁偏向コイルに供給される電流の変化とほぼ同期して
変化する電流を前記電気抵抗に流すことを特徴とする請
求項１記載の荷電粒子ビーム露光方法。 - 【請求項３】 前記電磁偏向コイル（１）と前記熱源
（２）とが発生する熱の総量がほぼ変化しないように前
記電気抵抗に流す電流を制御することを特徴とする請求
項２記載の荷電粒子ビーム露光方法。 - 【請求項４】 前記荷電粒子ビームを対象物上に照射し
ない間も前記電磁偏向コイル（１）に一定の電流を供給
することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の
荷電粒子ビーム露光方法。 - 【請求項５】 前記熱源（２）として流速一定の流体を
用いることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム
露光方法。 - 【請求項６】 前記熱源（２）が複数の部分を有し、前
記電磁偏向コイルの電流を変化させた時、荷電粒子ビー
ムへの過渡的影響が最小になるように前記複数の部分が
発生する熱の比を予め設定する工程をさらに含むことを
特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の荷電粒子ビ
ーム露光方法。 - 【請求項７】 荷電粒子ビームを偏向して対象物上の所
望の位置に照射するための電磁偏向コイル（１）と、 前記電磁偏向コイル（１）近傍に配置された可変熱源
（２）と、 前記電磁偏向コイル（１）に供給する駆動電流と対応し
て、前記熱源（２）を制御する制御回路（３）とを含む
荷電粒子ビーム露光装置。 - 【請求項８】 前記熱源（２）が独立に制御できる複数
の部分を有する請求項７記載の荷電粒子ビーム露光装
置。 - 【請求項９】 前記熱源（２）が流体配管と流体に熱を
与える加熱器とを含む請求項７ないし８記載の荷電粒子
ビーム露光装置。 - 【請求項１０】 前記熱源（２）が往路と復路がツイス
トされたペア線で形成された無誘導コイルを含む請求項
７ないし８記載の荷電粒子ビーム露光装置。 - 【請求項１１】 前記制御回路（３）が電磁偏向コイル
の予想発熱量を一定値から減算し、前記熱源（２）の発
生する熱を制御する機能を有する請求項７〜１０のいず
れかに記載の荷電粒子ビーム露光装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4004195A JP2809917B2 (ja) | 1992-01-13 | 1992-01-13 | 荷電粒子ビーム露光方法および装置 |
| US08/000,039 US5382800A (en) | 1992-01-13 | 1993-01-04 | Charged particle beam exposure method and apparatus |
| US08/067,108 US5338939A (en) | 1992-01-13 | 1993-05-26 | Charged particle beam exposure including a heat blocking partition positioned near deflecting coils |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4004195A JP2809917B2 (ja) | 1992-01-13 | 1992-01-13 | 荷電粒子ビーム露光方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05190428A true JPH05190428A (ja) | 1993-07-30 |
| JP2809917B2 JP2809917B2 (ja) | 1998-10-15 |
Family
ID=11577906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4004195A Expired - Fee Related JP2809917B2 (ja) | 1992-01-13 | 1992-01-13 | 荷電粒子ビーム露光方法および装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5382800A (ja) |
| JP (1) | JP2809917B2 (ja) |
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| JP2015517732A (ja) * | 2012-05-09 | 2015-06-22 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | リソグラフィ装置 |
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| FR2574980B1 (fr) * | 1984-12-14 | 1987-01-16 | Thomson Cgr | Aimant solenoidal a champ magnetique homogene |
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- 1992-01-13 JP JP4004195A patent/JP2809917B2/ja not_active Expired - Fee Related
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- 1993-01-04 US US08/000,039 patent/US5382800A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5382800A (en) | 1995-01-17 |
| JP2809917B2 (ja) | 1998-10-15 |
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