JPH09147779A - 電磁偏向器 - Google Patents

電磁偏向器

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JPH09147779A
JPH09147779A JP7301267A JP30126795A JPH09147779A JP H09147779 A JPH09147779 A JP H09147779A JP 7301267 A JP7301267 A JP 7301267A JP 30126795 A JP30126795 A JP 30126795A JP H09147779 A JPH09147779 A JP H09147779A
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deflection coil
coil
direction deflection
loop
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Mamoru Nakasuji
護 中筋
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    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 励磁用のコイルを設計上の目標位置に高精度
に配置できる電磁偏向器を提供する。 【解決手段】 円筒状の絶縁円筒2の側面に対向するよ
うに1対のループ状の溝を形成し、これらの溝に金属3
A,3Bを埋め込んでX方向偏向コイル1Xとする。X
方向偏向コイル1Xの内部に相似な構成で且つループ状
の金属が直交するように配置されたY方向偏向コイルを
収納し、且つX方向偏向コイル1Xをフェライト製の円
筒状のコアの内部に収納することによって2軸の電磁偏
向器を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電子ビー
ム、又はイオンビーム等の荷電粒子線を低収差で偏向す
るための電磁偏向器に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば走査型電子顕微鏡では、試料上で
電子ビームを高速に、且つ高精度に走査するために偏向
器が使用されている。また、半導体集積回路等の原版と
してのマスクパターンを半導体ウエハ等の基板上に転写
するための分割転写方式の電子線縮小転写装置では、マ
スクパターン中の複数の小領域中の転写すべき小領域に
電子ビームを照射するための視野選択用偏向器、及びマ
スクパターン中の1つの小領域を通過した電子ビームを
基板上の対応する転写領域に導くための偏向器が使用さ
れている。斯かる偏向器の内で低収差で電子ビームを偏
向する必要がある用途には、励磁用のコイルによって発
生する磁場で電子ビームを偏向する電磁偏向器が主に使
用されている。
【0003】従来の励磁用のコイルは、断面形状が円形
或いはほぼ正方形で、且つ絶縁被覆が施された銅線を巻
回して形成され、そのコイルを例えばフェライト製の円
筒状のコアの内側に対向するように1対固定することに
よって、所定方向に電子ビームを偏向する電磁偏向器が
形成されていた。また、通常は、直交する2方向に独立
に電子ビームを偏向する必要があるため、例えば円筒状
のコア内に2対のコイルを互いに直交するように配置し
て固定していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の電磁
偏向器においては、コアの内側に1対のそれぞれ銅線を
巻回してなるコイルを固定する際に、それら1対のコイ
ルをそれぞれ設計上の目標位置に高精度に位置決めして
固定するのが困難であった。そのため、それらのコイル
に所定の電流を供給しても、偏向収差(偏向歪)が残存
するという不都合があった。
【0005】また、直交する2方向に電子ビームを偏向
するための従来の電磁偏向器では、コアの内面に2対の
コイルを正確に直交して配置するのが困難であり、偏向
方向が目標とする方向からずれるという不都合があっ
た。本発明は斯かる点に鑑み、励磁用のコイルを設計上
の目標位置に高精度に配置できる電磁偏向器を提供する
ことを第1の目的とする。更に本発明は、2つのそれぞ
れ所定の偏向方向を有するコイルを高精度に所定角度で
交差して配置することができ、電子ビーム等の荷電粒子
線を2次元的に目標とする方向に正確に偏向できる電磁
偏向器を提供することを第2の目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明による第1の電磁
偏向器は、例えば図1及び図3に示すように、筒状の絶
縁体(2)の側面部に形成された解放端を有するループ
状の溝(2a,2b)に、導電体(3A,3B)を埋め
込んで形成されたコイルを有するものである。斯かる本
発明によれば、筒状の絶縁体(2)の側面には、機械加
工或いはフォトリソグラフィ加工等によって高い位置精
度で溝(2a,2b)が形成され、この溝に導電体(3
A,3B)が埋め込まれる。この際に、例えば絶縁体
(2)の側面部に対向するように所定の開き角で形成さ
れた2つのループ状の溝(2a,2b)に、導電体(3
A,3B)を埋め込んで形成されたコイルを、例えば図
2に示すように、円筒状の強磁性体よりなるコア(6)
の内面に配置して、導電体(3A,3B)に電流を流す
ことによって、荷電粒子線を所定の方向に偏向するため
の電磁偏向器が構成される。このとき、励磁用のコイル
としての導電体(3A,3B)を設計上の目標位置に正
確に配置でき、設計通りの偏向磁場を発生できる。
【0007】また、本発明による第2の電磁偏向器は、
例えば図2に示すように、同心円状に配置された複数個
の筒状の絶縁体の側面部に形成されたそれぞれ解放端を
有するループ状の溝に、それぞれ導電体を埋め込んで形
成されたコイルを有するものである。即ち、本発明の第
2の電磁偏向器は、それぞれ本発明の第1の電磁偏向器
に使用されるコイル(3A,3B)と同じ複数個のコイ
ルを同心円状に組み合わせたものである。この際に、複
数個のコイルの間に絶縁性の同心円状の円筒(7)を配
置し、且つ外側に強磁性体よりなる円筒状のコア(6)
を配置することによって荷電粒子線を2次元的に偏向で
きる電磁偏向器が構成される。それら複数個のコイルを
相対的に回転するだけでこれら複数個のコイルの相対角
度を調整でき、複数個のコイルの相対角度を高精度に目
標値に設定できる。従って、荷電粒子線を2次元的に正
確に目標とする方向に偏向できる。
【0008】この場合、複数個の筒状の絶縁体の相対角
度をノックピン(8A,8B)で固定することが望まし
い。更に、それら複数個の絶縁体の内の1つのノックピ
ン用の穴を長穴としておくことによって、相対角度を微
調整して最良の位置で固定できる。また、筒状の絶縁体
(2)の側面部のループ状の溝(2a,2b)に埋め込
まれる導電体(3A,3B)は、銅及び銀よりなる金属
群から選択される1つの金属であることが望ましい。金
属であれば、ループ状の溝(2a,2b)中に例えば電
気メッキ等によって容易に埋め込むことができる。更
に、導電体(3A,3B)が銅であれば、特に電気メッ
キが容易で且つ廉価である。また、導電体(3A,3
B)が銀であれば、特に電気伝導度が良好であるため、
特に小型で且つ高精度な電磁偏向器が必要な用途に好適
である。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明による電磁偏向器の
実施の形態の一例につき図1〜図3を参照して説明す
る。本例は、荷電粒子線としての電子ビームを直交する
2方向(これをX方向、Y方向とする)に独立に偏向す
る電磁偏向器に本発明を適用したものである。
【0010】図1は、本例の電子ビームをX方向に偏向
するための偏向コイル(以下、「X方向偏向コイル」と
呼ぶ)1Xを示し、この図1において、例えばセラミッ
クス、又はポリイミド等の合成樹脂等の絶縁材料からな
る円筒状の絶縁円筒2は、外径が後述の円筒状のコアの
内面に隙間なく収まるように、且つ内径が外径と同心度
良く加工されている。そして、絶縁円筒2の側面に対向
するように、それぞれ絶縁円筒2の中心軸に対して円周
角θでループ状(より正確にはサドルの輪郭のような形
状)に銅よりなる金属3A及び3Bが埋め込まれてい
る。円周角θは例えば120°である。これらの金属3
A及び3Bは絶縁円筒2の端部で開いており、不図示で
あるが、その開いた部分にそれぞれ励磁用の電流を供給
するための1対のリード線が接続されている。また、絶
縁円筒2の側面に対向するように、絶縁円筒2の中心軸
に対して回転方向に長い1対の長穴よりなるノック穴
(図1では一方のノック穴2cのみが現れている)が設
けられている。
【0011】次に、図1のX方向偏向コイル1Xの製造
方法の一例につき図3を参照して説明する。図3に示す
ように、先ず外径及び内径を設計値通りに加工した絶縁
体よりなる絶縁円筒2を用意し、絶縁円筒2の側面に対
向するように1対のループ状で端部が開いた溝2a及び
2bを穿設する。更に、溝2a,2bに対して所定の位
置関係で対向するように、絶縁円筒2の中心軸に対して
回転方向に長い1対の長穴よりなるノック穴を穿設す
る。この際に、溝2a,2b及びノック穴は切削加工等
の機械加工によって極めて高精度に形成することができ
る。
【0012】なお、絶縁体としての絶縁円筒2をポリイ
ミド等の感光性樹脂から形成した場合には、フォトリソ
グラフィ工程によって溝2a,2bとノック穴とを形成
しても良い。この場合、この感光性樹脂からなる絶縁円
筒2の外周に、溝2a,2bに対応するコイルパターン
とノック穴に対応するパターンとが形成されたマスクを
取り付けて平行性のよい紫外線等で感光させた後、現像
することによって、溝2a,2bとノック穴とが形成さ
れる。
【0013】次に、絶縁円筒2の内側にほぼ収まるアル
ミニウム製の円筒のパイプ4を用意して、パイプ4の側
面上で絶縁円筒2の溝2a,2bに対応する位置に溝2
a,2bより少し幅広の電気伝導度の良好な金属膜(図
3では一方の金属膜5Aのみが現れている)を被着し、
これらの金属膜にリード線を接続する。金属膜5A等を
被着するためには、例えば化学メッキ処理、又はスパッ
タリング等が使用できる。その後、パイプ4を金属膜5
Aが溝2aを覆うように絶縁円筒2中に収め、絶縁円筒
2及びパイプ4を銅メッキ用のメッキ槽中に入れて、金
属膜5A等と銅板よりなる電極との間に電流を流して電
気的な銅メッキを施す。そして、メッキ層が絶縁円筒2
の外径より十分はみ出すまで電気メッキを施して、絶縁
円筒2及びパイプ4をメッキ槽から取り出した後、例え
ば切削加工によって、絶縁円筒2の外径に合わせて溝2
a,2bから外部にはみ出した銅を削り取る。これによ
って、溝2a,2b内に銅よりなる金属3A,3Bが埋
め込まれる。その後、図3に示すように、絶縁円筒2の
先端部で溝2a,2bの解放端を含む部分2dを削り落
とす。
【0014】そして、絶縁円筒2及びパイプ4をリン酸
液に長時間浸す等してアルミニウム製のパイプ4を溶解
させて除去することによって、図1に示すX方向偏向コ
イル1Xが製造される。その後、金属3A,3Bの解放
端に不図示のリード線が接続される。このように本例で
は電気メッキ処理を行っているため、絶縁円筒2の溝2
a,2b内に容易に金属3A,3Bを埋め込むことがで
きる。また、図3に示す絶縁円筒2の先端の部分2dを
メッキ処理後に切り落としているため、図1に示すよう
に、金属3Aで囲まれた部分2eが加工中に離脱するこ
とがない。
【0015】次に、電子ビームをY方向に偏向するため
のY方向偏向コイル1Y(図2参照)を形成する。この
Y方向偏向コイル1Yは、X方向偏向コイル1Xと同様
の構成であるが、外径がX方向偏向コイル1Xの内径よ
り所定の厚さ分だけ小さく加工されている。また、Y方
向偏向コイル1Yの側面には、X方向偏向コイル1Xの
1対のノック穴(2c等)に対して90°回転した位置
関係で1対の円形のノック穴が形成されている。
【0016】その後、図2に示すように、X方向偏向コ
イル1Xの外径に隙間なく嵌合する内径を有するフェラ
イト製の円筒状のコア6と、X方向偏向コイル1Xの内
径及びY方向偏向コイル1Yの外径にそれぞれ隙間なく
嵌合する絶縁体よりなる円筒状のスペーサ7とを用意す
る。スペーサ7の側面にも1対の長穴よりなるノック穴
を形成しておく。そして、X方向偏向コイル1Xの内面
にスペーサ7を介してY方向偏向コイル1Yを収め、X
方向偏向コイル1X、スペーサ7、及びY方向偏向コイ
ル1Yのそれぞれの1対のノック穴に対して絶縁体より
なる円筒状のノックピン8A及び8Bを打ち込み、X方
向偏向コイル1Xの金属3A,3BとY方向偏向コイル
1Yの金属とが90°で交差するように、両偏向コイル
1X,1Yの相対回転角を調整する。なお、機械加工等
の精度が高い場合には、X方向偏向コイル1Xのノック
穴(2c等)も円形として、端にノックピン8A,8B
を打ち込むだけでも、両偏向コイル1X,1Yを高い直
交度で直交させることができる。
【0017】そのように両偏向コイル1X,1Yを直交
させた状態で、X方向偏向コイル1Xをコア6の内面に
収めることによって、本例の直交する2方向に独立に電
子ビームを偏向できる2軸の電磁偏向器が完成する。本
例のようにコア6の内部に、サドルの輪郭のような形状
に金属3A,3Bが埋め込まれたX方向偏向コイル1X
を収めた電磁偏向器は、いわゆるコア付きのサドルタイ
プの偏向器の一種とみなすことができる。
【0018】また、本例のX方向偏向コイル1X、及び
Y方向偏向コイル1Yは共に1ターンのコイルであるた
め、アンペア・ターン数を大きくするには電流を増す必
要がある。但し、駆動電源の都合等で電流値を減らした
い場合には、例えば上記のX方向偏向コイル1Xと同心
円状で相似のコイルを何層にも重ね、それらのループ状
の金属を外部で直列に接続して電流を供給するようにし
てもよい。
【0019】次に、図2の電磁偏向器を電子線縮小転写
装置に適用した場合の構成例につき図3を参照して説明
する。図3は、本例の電子線縮小転写装置を示し、この
図3において、マスクMのパターン領域は直交する2方
向(これをX方向、Y方向とする)に所定ピッチで複数
の小領域に分割され、それら複数の小領域中の1つの小
領域に不図示の照明系から電子ビームが照射されてい
る。その1つの小領域を通過した電子ビーム16は、上
段の2軸の電磁偏向器11によって偏向された後、電磁
レンズよりなる投影レンズ12によって集束され、その
後下段の2軸の電磁偏向器13によって偏向されて、電
子線レジストが塗布されたウエハW上の対応する転写領
域に集束される。これによって、マスクM上の1つの小
領域内のパターンが縮小倍率β(βは例えば1/4)で
縮小されて、ウエハW上の対応する転写領域に反転して
転写される。また、投影レンズ12の下端付近に電子線
源の像であるクロスオーバ14が形成されている。更
に、マスクM上で光軸に対して対称な位置にある小領域
のパターンをウエハW上に転写する際には、その小領域
を通過した電子ビーム(主光線で示す)15は、電磁偏
向器11,13によって電子ビーム16と対称に偏向さ
れる。
【0020】本例では、2軸の電磁偏向器11及び13
は、それぞれ図2の2軸の電磁偏向器と相似な構成とな
っている。即ち、上段の電磁偏向器11は、強磁性体よ
りなる円筒状のコア6Aの内部に順次図1のX方向偏向
コイル1Xと相似のX方向偏向コイル1XA、絶縁性の
円筒7A、及びY方向偏向コイル1YAを収めて構成さ
れ、下段の電磁偏向器13も、円筒状のコア6Bの内部
に順次図1のX方向偏向コイル1Xと相似のX方向偏向
コイル1XB、絶縁性の円筒7B、及びY方向偏向コイ
ル1YBを収めて構成されている。また、X方向偏向コ
イル1XA,1XBとY方向偏向コイル1YA,1YB
とはそれぞれ直交し、X方向偏向コイル1XA及び1X
Bは互いに同じ角度で配置されている。
【0021】更に、マスクMからウエハWへの縮小倍率
がβであるため、ウエハ側の電磁偏向器13の形状(内
外径、及び高さ等)は、マスク側の電磁偏向器11の形
状に対して寸法比がβ倍の相似形とした。また、クロス
オーバ14からウエハ側の電磁偏向器13の中心13a
までの距離は、クロスオーバ14からマスク側の電磁偏
向器11の中心11aまでの距離のβ倍とした。具体的
に、縮小倍率βが1/4であるときには、ウエハ側の電
磁偏向器13はマスク側の電磁偏向器11に対して各部
の寸法が1/4倍の相似形となり、クロスオーバ14か
ら電磁偏向器13の中心13aまでの距離は、クロスオ
ーバ11から電磁偏向器11の中心11aまでの距離の
1/4倍となる。
【0022】この結果、2つの相似形の電磁偏向器11
及び13の内部を通過する電子ビーム16の軌道が相似
形となり、偏向磁場と電子軌道との相似性が電子軌道全
体で保たれ、上段の電磁偏向器11で残存している偏向
収差(設計通り正しく製作されていても残存している収
差)と、下段の電磁偏向器13で残存している偏向収差
とが互いに打ち消される。従って、ウエハW上に転写さ
れるパターンの歪が小さくなる利点がある。この場合
の、電磁偏向器11,13で残存している偏向収差と
は、例えば偏向器の中心部と周辺部とで偏向磁場が異な
ることに起因する電磁偏向器に固有の収差である。
【0023】なお、上述の実施の形態は本発明の電磁偏
向器を電子線縮小転写装置に適用したものであるが、本
発明の電磁偏向器は走査型電子顕微鏡等にも同様に適用
することができる。このように本発明は上述の実施の形
態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
の構成を取り得る。
【0024】
【発明の効果】本発明の第1の電磁偏向器によれば、筒
状の絶縁体の側面部に形成される溝は、機械加工或いは
フォトリソグラフィ加工等によって高精度に位置決めで
きるため、その溝に埋め込まれた金属よりなるコイルの
設計上の目標位置に対する位置精度は、例えば銅線を巻
回したコイルに比べて数桁程度高くなる。従って、本発
明のコイルの製作誤差に帰因する偏向収差は、巻線コイ
ルの場合に比べて数桁程度小さくなる。
【0025】また、本発明の第2の電磁偏向器によれ
ば、本発明の第1の電磁偏向器のコイルを複数個同心円
状に重ねた構成であるため、複数個のコイルの相対角度
を正確に(高精度に)目標とする角度に設定できる。従
って、例えば2個のコイルを直交させることによって、
荷電粒子線を2次元的に目標とする方向に正確に偏向で
きる。
【0026】次に、複数個の筒状の絶縁体の回転方向の
相対位置をノックピンで固定するようにした場合には、
複数個のコイルの相対角度を容易に且つ正確に目標とす
る角度に固定できる利点がある。また、筒状の絶縁体の
側面部のループ状の溝に埋め込まれる導電体が、銅及び
銀よりなる金属群から選択される1つの金属である場合
には、例えば電気メッキ等によって容易にその溝に埋め
込むことができる利点がある。更に、金属として銅を使
用するときには、廉価で且つ電気メッキを容易に行うこ
とができ、金属として銀を使用するときには、電気伝導
度が特に良好で電磁偏向器を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電磁偏向器の実施の形態の一例で
使用されるX方向偏向コイル1Xを示す斜視図である。
【図2】その実施の形態の一例における2軸の電磁偏向
器を示す斜視図である。
【図3】図1のX方向偏向コイル1Xの製造工程の説明
に供する一部を切り欠いた斜視図である。
【図4】図2の電磁偏向器が適用された電子線縮小転写
装置を示す構成図である。
【符号の説明】
1X X方向偏向コイル 1Y Y方向偏向コイル 2 絶縁円筒 2a,2c 溝 2c ノック穴 3A,3B 金属 6 コア 7 スペーサ M マスク W ウエハ 11,13 2軸の電磁偏向器 12 投影レンズ 14 クロスオーバ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 筒状の絶縁体の側面部に形成された解放
    端を有するループ状の溝に、導電体を埋め込んで形成さ
    れたコイルを有することを特徴とする電磁偏向器。
  2. 【請求項2】 同心円状に配置された複数個の筒状の絶
    縁体の側面部にそれぞれ形成された解放端を有するルー
    プ状の溝に、それぞれ導電体を埋め込んで形成されたコ
    イルを有することを特徴とする電磁偏向器。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の電磁偏向器であって、 前記複数個の筒状の絶縁体の回転方向の相対位置をノッ
    クピンで固定するようにしたことを特徴とする電磁偏向
    器。
  4. 【請求項4】 請求項1、2、又は3記載の電磁偏向器
    であって、 前記筒状の絶縁体の側面部のループ状の溝に埋め込まれ
    る導電体は、銅及び銀よりなる金属群から選択される1
    つの金属であることを特徴とする電磁偏向器。
JP7301267A 1995-11-20 1995-11-20 電磁偏向器 Withdrawn JPH09147779A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014183047A (ja) * 2013-03-15 2014-09-29 Ict Integrated Circuit Testing Ges Fuer Halbleiterprueftechnik Mbh 高スループット走査型偏向器及びその製造方法

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