JPH11224845A - 荷電ビーム投影光学系 - Google Patents
荷電ビーム投影光学系Info
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- JPH11224845A JPH11224845A JP10036604A JP3660498A JPH11224845A JP H11224845 A JPH11224845 A JP H11224845A JP 10036604 A JP10036604 A JP 10036604A JP 3660498 A JP3660498 A JP 3660498A JP H11224845 A JPH11224845 A JP H11224845A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 駆動電源のリップル、雑音、ドリフトがあっ
ても、転写像の位置変動等の不具合の生じにくい荷電ビ
ーム投影光学系を提供する。 【解決手段】 本投影光学系は、荷電ビーム照明を受け
るマスク４の像を１／Ｍに縮小してウェハ５上に投影結
像させる。マスク４とウェハ５間をＭ：１に内分する点
をクロスオーバＣ．Ｏ．とし、クロスオーバとマスク
間、及び、クロスオーバとウェハにそれぞれ複数の収差
補正用偏向器Ｄ１〜８、ｄ１〜８を配置し、クロスオー
バからマスク側へ数えてｉ番目の収差補正用偏向器とク
ロスオーバからウェハ側へ数えてｉ番目の収差補正用偏
向器のペアを同一の電源１１〜１８で制御する。
ても、転写像の位置変動等の不具合の生じにくい荷電ビ
ーム投影光学系を提供する。 【解決手段】 本投影光学系は、荷電ビーム照明を受け
るマスク４の像を１／Ｍに縮小してウェハ５上に投影結
像させる。マスク４とウェハ５間をＭ：１に内分する点
をクロスオーバＣ．Ｏ．とし、クロスオーバとマスク
間、及び、クロスオーバとウェハにそれぞれ複数の収差
補正用偏向器Ｄ１〜８、ｄ１〜８を配置し、クロスオー
バからマスク側へ数えてｉ番目の収差補正用偏向器とク
ロスオーバからウェハ側へ数えてｉ番目の収差補正用偏
向器のペアを同一の電源１１〜１８で制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビームやイオ
ンビーム等の荷電ビームを用いてマスク上のパターンを
感応基板（ウェハ等）に縮小転写する荷電ビーム投影光
学系に関する。特には、偏向器の駆動電源の安定度及び
ノイズに関する要求を緩和でき、高精度・高スループッ
トの転写を実現できる荷電ビーム投影光学系に関する。
ンビーム等の荷電ビームを用いてマスク上のパターンを
感応基板（ウェハ等）に縮小転写する荷電ビーム投影光
学系に関する。特には、偏向器の駆動電源の安定度及び
ノイズに関する要求を緩和でき、高精度・高スループッ
トの転写を実現できる荷電ビーム投影光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子ビーム露光を例に採って従来技術を
説明する。電子ビーム露光は高精度ではあるがスループ
ットが低いのが欠点とされており、その欠点を解消すべ
く様々な技術開発がなされてきた。現在では、セルプロ
ジェクション、キャラクタープロジェクションあるいは
ブロック露光と呼ばれる図形部分一括露光方式が実用化
されている。図形部分一括露光方式では、繰り返し性の
ある回路の小パターン（ウェハ上で５μm 角程度）を、
同様の小パターンが複数種類形成されたマスクを用い
て、１個の小パターンを一単位として繰り返し転写露光
を行う。しかし、この図形部分一括露光方式では非繰り
返し部の描画に長時間を要するため、本格的な半導体集
積回路装置（ＤＲＡＭ等）の実生産におけるウェハ露光
に応用するにはスループットが１桁程度低い。また最近
生産量が増えてきているマイクロプロセッサーではパタ
ーンの繰り返し性があまりないため上記部分一括露光方
式のメリットはほとんどない。
説明する。電子ビーム露光は高精度ではあるがスループ
ットが低いのが欠点とされており、その欠点を解消すべ
く様々な技術開発がなされてきた。現在では、セルプロ
ジェクション、キャラクタープロジェクションあるいは
ブロック露光と呼ばれる図形部分一括露光方式が実用化
されている。図形部分一括露光方式では、繰り返し性の
ある回路の小パターン（ウェハ上で５μm 角程度）を、
同様の小パターンが複数種類形成されたマスクを用い
て、１個の小パターンを一単位として繰り返し転写露光
を行う。しかし、この図形部分一括露光方式では非繰り
返し部の描画に長時間を要するため、本格的な半導体集
積回路装置（ＤＲＡＭ等）の実生産におけるウェハ露光
に応用するにはスループットが１桁程度低い。また最近
生産量が増えてきているマイクロプロセッサーではパタ
ーンの繰り返し性があまりないため上記部分一括露光方
式のメリットはほとんどない。
【０００３】一方、図形部分一括露光方式よりも飛躍的
に高スループットをねらいかつマイクロプロセッサーで
も有利な電子ビーム転写露光方式として、一個の半導体
チップ全体の回路パターンを備えたマスクの一部領域に
電子ビームを照射し、その照射領域のパターンの像を二
段の投影レンズにより縮小転写する電子ビーム縮小転写
装置が提案されている（例えば特開平５−１６００１２
号参照）。この種の装置では、マスクの全範囲に一括し
て電子ビームを照射して一度にパターンを転写できるほ
どの視野は得られないので、光学系の視野を多数の小領
域（主視野さらに副視野）に分割し、副視野毎に電子ビ
ーム光学系の条件を変えながらパターンを順次転写し、
ウェハ上では各副視野の像（寸法例２５０μm 角）をつ
なげて配列することにより全回路パターンを転写する、
との提案もなされている（分割転写方式、例えば米国特
許第５２６０１５１号参照）。
に高スループットをねらいかつマイクロプロセッサーで
も有利な電子ビーム転写露光方式として、一個の半導体
チップ全体の回路パターンを備えたマスクの一部領域に
電子ビームを照射し、その照射領域のパターンの像を二
段の投影レンズにより縮小転写する電子ビーム縮小転写
装置が提案されている（例えば特開平５−１６００１２
号参照）。この種の装置では、マスクの全範囲に一括し
て電子ビームを照射して一度にパターンを転写できるほ
どの視野は得られないので、光学系の視野を多数の小領
域（主視野さらに副視野）に分割し、副視野毎に電子ビ
ーム光学系の条件を変えながらパターンを順次転写し、
ウェハ上では各副視野の像（寸法例２５０μm 角）をつ
なげて配列することにより全回路パターンを転写する、
との提案もなされている（分割転写方式、例えば米国特
許第５２６０１５１号参照）。
【０００４】このような比較的視野の広い電子ビーム転
写露光においては、電子光学系の収差が転写精度に大き
な影響を与える。そこで、様々な収差低減技術の応用が
試行されてきた。その一つとして、電子光学系の収差を
相当程度低減させうる対称磁気ダブレット型レンズがあ
る。同レンズは、投影光学系の２段の投影レンズの形状
（磁極ボーア径、レンズギャップ）を入射瞳を中心とし
て相似形点対称（マスク側投影レンズを縮小率倍縮小し
たとき点対称）とし、各レンズの磁性を逆とし、両レン
ズの励磁コイルのアンペアターンを等しくとったもので
ある（J. Vac.Sci. Technol., Vol.12, No.6, Nov. De
c. 1975)。この光学配置により、すべてのθ方向収差と
歪及び倍率色収差がキャンセルされて０となる。
写露光においては、電子光学系の収差が転写精度に大き
な影響を与える。そこで、様々な収差低減技術の応用が
試行されてきた。その一つとして、電子光学系の収差を
相当程度低減させうる対称磁気ダブレット型レンズがあ
る。同レンズは、投影光学系の２段の投影レンズの形状
（磁極ボーア径、レンズギャップ）を入射瞳を中心とし
て相似形点対称（マスク側投影レンズを縮小率倍縮小し
たとき点対称）とし、各レンズの磁性を逆とし、両レン
ズの励磁コイルのアンペアターンを等しくとったもので
ある（J. Vac.Sci. Technol., Vol.12, No.6, Nov. De
c. 1975)。この光学配置により、すべてのθ方向収差と
歪及び倍率色収差がキャンセルされて０となる。
【０００５】電子ビーム露光において、ＭＯＬやＶＡＬ
等の軸移動型の電磁レンズを用いることにより軸外収差
を小さくできることも公知である（ＭＯＬ（Moving Obj
ective Lens, H. Ohiwa ら、Electron Commun. Jpn, 54
-B, 44(1971)）、ＶＡＬ（Variable Axis Lens, H. C.
Pfeifferら、Appl. Phys. Lett. Vol. 39, No.9.1 Nov.
1981)）。さらに、投影光学系中に複数の偏向器を設け
て３次の幾何光学収差を除去する技術も公知である（T.
Hosokawa, Optik, 56, No.1 (1980) 21-30 ）。
等の軸移動型の電磁レンズを用いることにより軸外収差
を小さくできることも公知である（ＭＯＬ（Moving Obj
ective Lens, H. Ohiwa ら、Electron Commun. Jpn, 54
-B, 44(1971)）、ＶＡＬ（Variable Axis Lens, H. C.
Pfeifferら、Appl. Phys. Lett. Vol. 39, No.9.1 Nov.
1981)）。さらに、投影光学系中に複数の偏向器を設け
て３次の幾何光学収差を除去する技術も公知である（T.
Hosokawa, Optik, 56, No.1 (1980) 21-30 ）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のこの
種の装置では、転写像の位置精度や収差補正精度を確保
するため、偏向器（電磁コイルからなる）の駆動電源と
して、出力の制御精度が１０-6以上の高精度を有する電
源を、各偏向器のコイルに接続する必要があった。この
ため、高精度の電源が数多く必要になるという問題点が
あった。また、偏向器の駆動電源がドリフトしたりリッ
プル（ノイズ）を持ったりすると、転写像の位置や縮小
率、回転が変動し、転写像の繋ぎ合わせ精度や線幅精度
の劣化を起こしていた。
種の装置では、転写像の位置精度や収差補正精度を確保
するため、偏向器（電磁コイルからなる）の駆動電源と
して、出力の制御精度が１０-6以上の高精度を有する電
源を、各偏向器のコイルに接続する必要があった。この
ため、高精度の電源が数多く必要になるという問題点が
あった。また、偏向器の駆動電源がドリフトしたりリッ
プル（ノイズ）を持ったりすると、転写像の位置や縮小
率、回転が変動し、転写像の繋ぎ合わせ精度や線幅精度
の劣化を起こしていた。
【０００７】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、駆動電源のリップル、雑音、ドリフ
トがあっても、転写像の位置変動等の不具合の生じにく
い荷電ビーム投影光学系を提供することを目的とする。
また、偏向器の駆動電源の安定度及びノイズに関する要
求を緩和でき、高精度・高スループットの転写を実現で
きる荷電ビーム投影光学系を提供することを目的とす
る。
てなされたもので、駆動電源のリップル、雑音、ドリフ
トがあっても、転写像の位置変動等の不具合の生じにく
い荷電ビーム投影光学系を提供することを目的とする。
また、偏向器の駆動電源の安定度及びノイズに関する要
求を緩和でき、高精度・高スループットの転写を実現で
きる荷電ビーム投影光学系を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の第１態様の荷電ビーム投影光学系は、 荷
電ビーム照明を受けるマスクの像を１／Ｍに縮小して感
応基板上に投影結像させる光学系において； マスクと
感応基板間をＭ：１に内分する点をクロスオーバとし、
クロスオーバとマスク間、及び、クロスオーバと感応
基板間にそれぞれ複数の収差補正用偏向器を配置し、
クロスオーバからマスク側へ数えてｉ番目の収差補正用
偏向器とクロスオーバから感応基板側へ数えてｉ番目の
収差補正用偏向器のペア（ｉ番目ペア）のうちの少なく
とも１ペアを同一の電源で制御することを特徴とする。
め、本発明の第１態様の荷電ビーム投影光学系は、 荷
電ビーム照明を受けるマスクの像を１／Ｍに縮小して感
応基板上に投影結像させる光学系において； マスクと
感応基板間をＭ：１に内分する点をクロスオーバとし、
クロスオーバとマスク間、及び、クロスオーバと感応
基板間にそれぞれ複数の収差補正用偏向器を配置し、
クロスオーバからマスク側へ数えてｉ番目の収差補正用
偏向器とクロスオーバから感応基板側へ数えてｉ番目の
収差補正用偏向器のペア（ｉ番目ペア）のうちの少なく
とも１ペアを同一の電源で制御することを特徴とする。
【０００９】また、本発明の第２態様の荷電ビーム投影
光学系は、 荷電ビーム照明を受けるマスクの像を１／
Ｍに縮小して感応基板上に投影結像させる光学系におい
て；マスクと感応基板間をＭ：１に内分する点をクロス
オーバとし、 クロスオーバとマスク間、及び、クロス
オーバと感応基板間にそれぞれ複数の収差補正用偏向器
を配置し、 クロスオーバからマスク側へＡの距離に配
置した収差補正用偏向器と、クロスオーバから感応基板
側へＡ／Ｍの距離に配置した収差補正用偏向器のペア
（相似距離ペア）のうちの少なくとも１ペアを同一の電
源で制御することを特徴とする。
光学系は、 荷電ビーム照明を受けるマスクの像を１／
Ｍに縮小して感応基板上に投影結像させる光学系におい
て；マスクと感応基板間をＭ：１に内分する点をクロス
オーバとし、 クロスオーバとマスク間、及び、クロス
オーバと感応基板間にそれぞれ複数の収差補正用偏向器
を配置し、 クロスオーバからマスク側へＡの距離に配
置した収差補正用偏向器と、クロスオーバから感応基板
側へＡ／Ｍの距離に配置した収差補正用偏向器のペア
（相似距離ペア）のうちの少なくとも１ペアを同一の電
源で制御することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。図１は、本発明の１実施例に係る荷電ビーム（電子
ビーム）投影光学系の機器配置を模式的に示す図であ
る。この投影光学系は、上述の分割転写方式の露光を行
うのに適合している。図の最上部に示されているマスク
４は、上部から、図示せぬ照明光学系により電子ビーム
照明を受けている。マスク４の下には、二段の投影レン
ズ（図示されず）、ウェハ（感応基板）５が光軸に沿っ
て配置されており、マスク４を通過してパターン化され
た電子ビームはレンズによってウェハ５上に縮小転写さ
れる。マスク４とウェハ５との間を縮小比（一例４：
１）で内分する点をクロスオーバC.O.としている。この
クロスオーバC.O.の位置に、クロスオーバ開口３を置い
ている。
る。図１は、本発明の１実施例に係る荷電ビーム（電子
ビーム）投影光学系の機器配置を模式的に示す図であ
る。この投影光学系は、上述の分割転写方式の露光を行
うのに適合している。図の最上部に示されているマスク
４は、上部から、図示せぬ照明光学系により電子ビーム
照明を受けている。マスク４の下には、二段の投影レン
ズ（図示されず）、ウェハ（感応基板）５が光軸に沿っ
て配置されており、マスク４を通過してパターン化され
た電子ビームはレンズによってウェハ５上に縮小転写さ
れる。マスク４とウェハ５との間を縮小比（一例４：
１）で内分する点をクロスオーバC.O.としている。この
クロスオーバC.O.の位置に、クロスオーバ開口３を置い
ている。
【００１１】この投影光学系には、クロスオーバC.O.か
らマスク側及びウェハ側に収差補正用偏向器Ｄ１、Ｄ
２、……Ｄｉ、Ｄｉ＋１及びｄ１、ｄ２、……ｄｉ、ｄ
ｉ＋１が配置されている。これらの偏向器は、光軸から
離れた副視野の結像時に発生する収差を、上述のHosoka
waの開示した方法で補正する。ここでｉ番目の偏向器Ｄ
ｉ及びｄｉの寸法及びクロスオーバとの距離は縮小率１
／４の場合、４：１の比率に設計している。
らマスク側及びウェハ側に収差補正用偏向器Ｄ１、Ｄ
２、……Ｄｉ、Ｄｉ＋１及びｄ１、ｄ２、……ｄｉ、ｄ
ｉ＋１が配置されている。これらの偏向器は、光軸から
離れた副視野の結像時に発生する収差を、上述のHosoka
waの開示した方法で補正する。ここでｉ番目の偏向器Ｄ
ｉ及びｄｉの寸法及びクロスオーバとの距離は縮小率１
／４の場合、４：１の比率に設計している。
【００１２】図中には、光軸から離れたマスク４上の副
視野の主光線の軌道の例が、実線６で示されている。軌
道６は、マスク４上の一点３１をほぼ垂直（光軸と平
行）に出て下に下がり、クロスオーバC.O.に導かれ、ウ
ェハ５上にほぼ垂直に入射する。今クロスオーバC.O.か
らマスク側へｉ番目の偏向器（コイル）Ｄｉの駆動電源
の出力が、絶対値の大きい方へドリフトした場合を考え
る。この場合、軌道は破線６′の如く、Ｄｉにおける偏
向角がΔθだけ少し大きくなる。この軌道６′を逆方向
に延長したマスク面との交点３３と最初の出射点３１と
の寸法差をΔＭとする。また、軌道６と軌道６′のウェ
ハ面への入射点の寸法差をΔｍとすると、ΔＭとΔｍの
間には ΔＭ＝４Δｍ …………（１） の関係があれば駆動電源のノイズ等でビーム位置変動を
生じない。ここで、４は（縮小率）-1である。
視野の主光線の軌道の例が、実線６で示されている。軌
道６は、マスク４上の一点３１をほぼ垂直（光軸と平
行）に出て下に下がり、クロスオーバC.O.に導かれ、ウ
ェハ５上にほぼ垂直に入射する。今クロスオーバC.O.か
らマスク側へｉ番目の偏向器（コイル）Ｄｉの駆動電源
の出力が、絶対値の大きい方へドリフトした場合を考え
る。この場合、軌道は破線６′の如く、Ｄｉにおける偏
向角がΔθだけ少し大きくなる。この軌道６′を逆方向
に延長したマスク面との交点３３と最初の出射点３１と
の寸法差をΔＭとする。また、軌道６と軌道６′のウェ
ハ面への入射点の寸法差をΔｍとすると、ΔＭとΔｍの
間には ΔＭ＝４Δｍ …………（１） の関係があれば駆動電源のノイズ等でビーム位置変動を
生じない。ここで、４は（縮小率）-1である。
【００１３】次にクロスオーバC.O.からウェハ側へｉ番
目の偏向器ｄｉで上記Δｍをキャンセルするためには、
ｉ番目の各偏向器とマスク又はウェハへの距離をＡ又は
ａとすると以下となる。 ａ・Δθ′＝Δｍ …………（２） Ａ・Δθ ＝ΔＭ …………（３） Ａ・Δθ＝４ａ・Δθ′ （２）、（３）を（１）に代入すると以下となる。 ４ａ・Δθ′＝Ａ・Δθ………（４） ここでＡ＝４ａを代入すると以下となる。 Δθ＝Δθ′………（５）
目の偏向器ｄｉで上記Δｍをキャンセルするためには、
ｉ番目の各偏向器とマスク又はウェハへの距離をＡ又は
ａとすると以下となる。 ａ・Δθ′＝Δｍ …………（２） Ａ・Δθ ＝ΔＭ …………（３） Ａ・Δθ＝４ａ・Δθ′ （２）、（３）を（１）に代入すると以下となる。 ４ａ・Δθ′＝Ａ・Δθ………（４） ここでＡ＝４ａを代入すると以下となる。 Δθ＝Δθ′………（５）
【００１４】上記（５）式が満足されれば、マスク側ｉ
番目の偏向器で発生した位置ドリフトは、ウェハ側ｉ番
目の偏向器が発生する位置ドリフトで補正できる。両者
のｉ番目の偏向器が同一の制御電源で制御されていれ
ば、両偏向器で発生する位置ドリフトは位相が逆方向で
あるから偏向感度が同一であればよい。したがって偏向
コイルの寸法（径、長さ等）を４：１の比率とし、巻数
を同一にすれば、上記条件を満たすことができる。
番目の偏向器で発生した位置ドリフトは、ウェハ側ｉ番
目の偏向器が発生する位置ドリフトで補正できる。両者
のｉ番目の偏向器が同一の制御電源で制御されていれ
ば、両偏向器で発生する位置ドリフトは位相が逆方向で
あるから偏向感度が同一であればよい。したがって偏向
コイルの寸法（径、長さ等）を４：１の比率とし、巻数
を同一にすれば、上記条件を満たすことができる。
【００１５】図２は、図１の投影光学系の具体的構成及
びその制御系の構成の例を示す模式的な図である。図の
左側が投影光学系の側面断面図であり、右半分に制御電
源と偏向器の結線状態を示す。図の最上部に示されてい
るマスク４は、上部から、図示せぬ照明光学系により電
子ビーム照明を受けている。マスク４の下には、順に、
第１の投影レンズ１９、クロスオーバ開口３、第２の投
影レンズ２０、試料（ウエハ）５が、光軸（中央の一点
鎖線）に沿って配置されている。
びその制御系の構成の例を示す模式的な図である。図の
左側が投影光学系の側面断面図であり、右半分に制御電
源と偏向器の結線状態を示す。図の最上部に示されてい
るマスク４は、上部から、図示せぬ照明光学系により電
子ビーム照明を受けている。マスク４の下には、順に、
第１の投影レンズ１９、クロスオーバ開口３、第２の投
影レンズ２０、試料（ウエハ）５が、光軸（中央の一点
鎖線）に沿って配置されている。
【００１６】第１の投影レンズ１９の本体は、断面内向
きコの字状の回転対称形の磁極１９ｂの内周に、コイル
１９ｚを巻回したものである。上部の磁極１９ａ及び下
部の磁極１９ｃは、光軸寄りに突き出ており、コイル１
９ｚの上下面を覆っている。上部磁極１９ａ及び下部磁
極１９ｃの内側には、フェライトリング１９ｘあるいは
１９ｙが配置されている。両フェライトリング１９ｘと
１９ｙの間に光軸方向の磁力線が形成されている。
きコの字状の回転対称形の磁極１９ｂの内周に、コイル
１９ｚを巻回したものである。上部の磁極１９ａ及び下
部の磁極１９ｃは、光軸寄りに突き出ており、コイル１
９ｚの上下面を覆っている。上部磁極１９ａ及び下部磁
極１９ｃの内側には、フェライトリング１９ｘあるいは
１９ｙが配置されている。両フェライトリング１９ｘと
１９ｙの間に光軸方向の磁力線が形成されている。
【００１７】第１の投影レンズ１９の内径部には、フェ
ライトスタック２１が嵌め込まれている。フェライトス
タック２１は、絶縁物リング２１ｗとフェライトリング
２１ｖを交互に重ね合わせたものである。各リングの外
径は、コイル１９ｚや上下磁極１９ａ、１９ｃの内径に
ほぼ等しい。このフェライトスタック２１は、レンズ内
の偏向器Ｄ１〜８の磁場が外に漏れないようシールドす
る役割を果たす。
ライトスタック２１が嵌め込まれている。フェライトス
タック２１は、絶縁物リング２１ｗとフェライトリング
２１ｖを交互に重ね合わせたものである。各リングの外
径は、コイル１９ｚや上下磁極１９ａ、１９ｃの内径に
ほぼ等しい。このフェライトスタック２１は、レンズ内
の偏向器Ｄ１〜８の磁場が外に漏れないようシールドす
る役割を果たす。
【００１８】フェライトスタック２１の内側には、８台
の偏向器Ｄ１〜８が配置されている。一番下の偏向器Ｄ
１は、下磁極１９ｃの先のフェライトリング１９ｙの内
径部に配置されている。下から二番目の偏向器Ｄ２から
六番目の偏向器Ｄ６までの５台の偏向器は、縦に並んで
配置されている。一番上の偏向器Ｄ７とＤ８は、同じ縦
方向位置で内外に嵌合された形で配置されている。この
うち外側の偏向器Ｄ８は、レンズ１９の光軸を主光線の
軌道に移動させるための偏向器である。この軸移動を行
うことにより大半の軸外収差を低減でき、他の収差補正
用偏向器Ｄ１〜７の負担を軽くすることができる。
の偏向器Ｄ１〜８が配置されている。一番下の偏向器Ｄ
１は、下磁極１９ｃの先のフェライトリング１９ｙの内
径部に配置されている。下から二番目の偏向器Ｄ２から
六番目の偏向器Ｄ６までの５台の偏向器は、縦に並んで
配置されている。一番上の偏向器Ｄ７とＤ８は、同じ縦
方向位置で内外に嵌合された形で配置されている。この
うち外側の偏向器Ｄ８は、レンズ１９の光軸を主光線の
軌道に移動させるための偏向器である。この軸移動を行
うことにより大半の軸外収差を低減でき、他の収差補正
用偏向器Ｄ１〜７の負担を軽くすることができる。
【００１９】二段のレンズ１９、２０は対称磁気ダブレ
ット条件を満たしているので、すべての３次のθ方向収
差と歪と倍率の色収差は消されている。そこで、コマ収
差、像面湾曲、視野非点、高次の倍率と回転の色収差を
消し、５次収差の大きい収差を２個消すため、７組の偏
向器を設けた。
ット条件を満たしているので、すべての３次のθ方向収
差と歪と倍率の色収差は消されている。そこで、コマ収
差、像面湾曲、視野非点、高次の倍率と回転の色収差を
消し、５次収差の大きい収差を２個消すため、７組の偏
向器を設けた。
【００２０】第２の投影レンズ２０は、フェライトスタ
ック２２の形状を含めて、第１の投影レンズ１９を相似
形で縮小率で小形化し倒立させた形をしており、さらに
対称磁気ダブレットの条件を満たすよう構成されてい
る。すなわち、クロスオーバC.O.から両レンズの磁極ま
での距離、ボーア径（磁極内径）比、レンズギャップ
（磁極の光軸方向高さ）比を、第１の投影レンズ１９と
第２の投影レンズ２０で４：１としている。また励磁コ
イル１９ｚと２０ｚのアンペアターン数は等しくし、両
レンズ１９、２０の作る軸上磁場の向きは互いに逆向き
になるように構成している。第２の投影レンズ２０の内
径部には、第１の投影レンズ同様に、フェライトスタッ
ク２２を介して、偏向器ｄ１〜ｄ８が嵌め込まれてい
る。
ック２２の形状を含めて、第１の投影レンズ１９を相似
形で縮小率で小形化し倒立させた形をしており、さらに
対称磁気ダブレットの条件を満たすよう構成されてい
る。すなわち、クロスオーバC.O.から両レンズの磁極ま
での距離、ボーア径（磁極内径）比、レンズギャップ
（磁極の光軸方向高さ）比を、第１の投影レンズ１９と
第２の投影レンズ２０で４：１としている。また励磁コ
イル１９ｚと２０ｚのアンペアターン数は等しくし、両
レンズ１９、２０の作る軸上磁場の向きは互いに逆向き
になるように構成している。第２の投影レンズ２０の内
径部には、第１の投影レンズ同様に、フェライトスタッ
ク２２を介して、偏向器ｄ１〜ｄ８が嵌め込まれてい
る。
【００２１】上記偏向器のうち偏向器Ｄ１とｄ１、Ｄ２
とｄ２、Ｄ３とｄ３、Ｄ４とｄ４、Ｄ５とｄ５、Ｄ６と
ｄ６、Ｄ７とｄ７及びＤ８とｄ８がペアをなし、クロス
オーバC.O.を中心として相似点対称に配置されている。
各ペアをなす偏向器は、それぞれ一台の制御電源１１〜
１８に直列に接続されている。
とｄ２、Ｄ３とｄ３、Ｄ４とｄ４、Ｄ５とｄ５、Ｄ６と
ｄ６、Ｄ７とｄ７及びＤ８とｄ８がペアをなし、クロス
オーバC.O.を中心として相似点対称に配置されている。
各ペアをなす偏向器は、それぞれ一台の制御電源１１〜
１８に直列に接続されている。
【００２２】各偏向器の具体的構成例を図３を参照しつ
つ説明する。図３（Ａ）は、サドル型の偏向器を示し、
図３（Ｂ）は、トロイダル型の偏向器を示す。サドル型
偏向器４１は、光軸をはさんで対向する２個のコイルを
有する。各コイルは、光軸方向に対向する二つの半円の
部分４３、４４と、両部分をつなぐ光軸に平行な直線部
４２、４５からなる。このコイルに通電することによ
り、光軸に直角な方向の磁場が生じ、この磁場の影響に
よって、偏向器内を進む電子ビームが偏向される。
つ説明する。図３（Ａ）は、サドル型の偏向器を示し、
図３（Ｂ）は、トロイダル型の偏向器を示す。サドル型
偏向器４１は、光軸をはさんで対向する２個のコイルを
有する。各コイルは、光軸方向に対向する二つの半円の
部分４３、４４と、両部分をつなぐ光軸に平行な直線部
４２、４５からなる。このコイルに通電することによ
り、光軸に直角な方向の磁場が生じ、この磁場の影響に
よって、偏向器内を進む電子ビームが偏向される。
【００２３】このサドル型の偏向器を本実施例の投影光
学系の収差補正用偏向器に用いる場合には、ペアをなす
二個の偏向器の間で、コイル半円部４３、４４の内径Ｆ
と、コイルの光軸方向長さＬを縮小率比（４：１）とす
る。あるいは、偏向器の外側に設けたフェライトスタッ
ク（図２の符号２１、２２）の内径を４：１にすること
によって、光軸方向の長さが変化した分この内径が変化
するのでＡＴ数が同じであれば偏向感度は同じに保たれ
る。
学系の収差補正用偏向器に用いる場合には、ペアをなす
二個の偏向器の間で、コイル半円部４３、４４の内径Ｆ
と、コイルの光軸方向長さＬを縮小率比（４：１）とす
る。あるいは、偏向器の外側に設けたフェライトスタッ
ク（図２の符号２１、２２）の内径を４：１にすること
によって、光軸方向の長さが変化した分この内径が変化
するのでＡＴ数が同じであれば偏向感度は同じに保たれ
る。
【００２４】図３（Ｂ）のトロイダル型偏向器は、円環
状の磁極５３に２箇所のコイル５５、５５′を、光軸を
はさんで対向させて巻回したものである。このトロイダ
ル型偏向器の場合は、磁極５３の内外径も、ペアをなす
偏向器間で縮小率比（４：１）とする。
状の磁極５３に２箇所のコイル５５、５５′を、光軸を
はさんで対向させて巻回したものである。このトロイダ
ル型偏向器の場合は、磁極５３の内外径も、ペアをなす
偏向器間で縮小率比（４：１）とする。
【００２５】本実施例の投影光学系は上述のように構成
したので、対称磁気ダブレット条件を満たす二段のレン
ズでは全ての３次のθ方向収差と歪と倍率の色収差は存
在せず、また８組の偏向器により、コマ収差、像面湾
曲、視野非点、高次の倍率と回転の色収差を消し、さら
に５次収差の大きい収差を２個を消すことができ、広い
視野全体に亙って高精度の転写露光を行うことができ
る。
したので、対称磁気ダブレット条件を満たす二段のレン
ズでは全ての３次のθ方向収差と歪と倍率の色収差は存
在せず、また８組の偏向器により、コマ収差、像面湾
曲、視野非点、高次の倍率と回転の色収差を消し、さら
に５次収差の大きい収差を２個を消すことができ、広い
視野全体に亙って高精度の転写露光を行うことができ
る。
【００２６】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、駆動電源のリップル、雑音、ドリフトがあっ
ても、転写像の位置変動等の不具合の生じにくい荷電ビ
ーム投影光学系を提供できる。また、偏向器の駆動電源
の安定度及びノイズに関する要求を緩和でき、高精度・
高スループットの転写を実現できる荷電ビーム投影光学
系を提供できる。
によれば、駆動電源のリップル、雑音、ドリフトがあっ
ても、転写像の位置変動等の不具合の生じにくい荷電ビ
ーム投影光学系を提供できる。また、偏向器の駆動電源
の安定度及びノイズに関する要求を緩和でき、高精度・
高スループットの転写を実現できる荷電ビーム投影光学
系を提供できる。
【図１】本発明の１実施例に係る荷電ビーム（電子ビー
ム）投影光学系の機器配置を模式的に示す図である。
ム）投影光学系の機器配置を模式的に示す図である。
【図２】図１の投影光学系の具体的構成及びその制御系
の構成の例を示す模式的な図である。図の左側が投影光
学系の側面断面図であり、右半分に制御電源と偏向器の
結線状態を示す。
の構成の例を示す模式的な図である。図の左側が投影光
学系の側面断面図であり、右半分に制御電源と偏向器の
結線状態を示す。
【図３】各偏向器の具体的構成例を示す図である。
（Ａ）は、サドル型の偏向器を示し、（Ｂ）は、トロイ
ダル型の偏向器を示す。
（Ａ）は、サドル型の偏向器を示し、（Ｂ）は、トロイ
ダル型の偏向器を示す。
３ クロスオーバ開口 ４ マスク ５ ウェハ ６ 軌道 １１〜１８ 制御電源 １９ 第１の投影
レンズ １９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ 磁極 １９ｘ，１９ｙ，２１ｖ フェライトリング ２１ｗ 絶縁物リング １９ｚ コイル ２０ 第２の投影レンズ ２１，２２ フェライトスタック Ｄ１〜Ｄ８，ｄ１〜ｄ８ 偏向器
レンズ １９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ 磁極 １９ｘ，１９ｙ，２１ｖ フェライトリング ２１ｗ 絶縁物リング １９ｚ コイル ２０ 第２の投影レンズ ２１，２２ フェライトスタック Ｄ１〜Ｄ８，ｄ１〜ｄ８ 偏向器
Claims (9)
- 【請求項１】 荷電ビーム照明を受けるマスクの像を１
／Ｍに縮小して感応基板上に投影結像させる光学系にお
いて；マスクと感応基板間をＭ：１に内分する点をクロ
スオーバとし、 クロスオーバとマスク間、及び、クロスオーバと感応基
板間にそれぞれ複数の収差補正用偏向器を配置し、 クロスオーバからマスク側へ数えてｉ番目の収差補正用
偏向器とクロスオーバから感応基板側へ数えてｉ番目の
収差補正用偏向器のペア（ｉ番目ペア）のうちの少なく
とも１ペアを同一の電源で制御することを特徴とする荷
電ビーム投影光学系。 - 【請求項２】 荷電ビーム照明を受けるマスクの像を１
／Ｍに縮小して感応基板上に投影結像させる光学系にお
いて；マスクと感応基板間をＭ：１に内分する点をクロ
スオーバとし、 クロスオーバとマスク間、及び、クロスオーバと感応基
板間にそれぞれ複数の収差補正用偏向器を配置し、 クロスオーバからマスク側へＡの距離に配置した収差補
正用偏向器と、クロスオーバから感応基板側へＡ／Ｍの
距離に配置した収差補正用偏向器のペア（相似距離ペ
ア）のうちの少なくとも１ペアを同一の電源で制御する
ことを特徴とする荷電ビーム投影光学系。 - 【請求項３】 上記収差補正用偏向器のペアのうちの少
なくとも１ペアをサドル型の偏向器とし、 該サドル型偏向器のコイルの径及び／又はコイルの光軸
方向の長さを、マスク側へｉ番目又はＡの距離の偏向器
と、感応基板側へｉ番目又はＡ／Ｍの距離の偏向器につ
いてＭ：１としたことを特徴とする請求項１又は２記載
の荷電ビーム投影光学系。 - 【請求項４】 上記収差補正用偏向器のペアのうちの少
なくとも１ペアをトロイダル型の偏向器とし、 該トロイダル型偏向器の磁極の径及び／又はコイルの光
軸方向の長さを、マスク側へｉ番目又はＡの距離の偏向
器と感応基板側へｉ番目又はＡ／Ｍの距離の偏向器につ
いてＭ：１としたことを特徴とする請求項１又は２記載
の荷電ビーム投影光学系。 - 【請求項５】 上記収差補正用偏向器が磁気シールド筒
の内部に収められており、マスク側の偏向器の磁気シー
ルド筒の内径と、ウェハ側の偏向器の磁気シールド筒の
内径の比をＭ：１としたことを特徴とする請求項１又は
２記載の荷電ビーム投影光学系。 - 【請求項６】 上記荷電ビーム投影光学系がレンズを含
み、 上記収差補正用偏向器のペアのうちの少なくとも１ペア
が該レンズの軸を投影ビームの主光線に合わせるように
移動させる軸移動偏向器であることを特徴とする請求項
１又は２記載の荷電ビーム投影光学系。 - 【請求項７】 上記荷電ビーム投影光学系が、対称磁気
ダブレットの条件を満たす２個の電磁レンズを含み、 上記収差補正用偏向器が該レンズの残留している収差の
みを補正することを特徴とする請求項１又は２記載の荷
電ビーム投影光学系。 - 【請求項８】 上記荷電ビーム投影光学系が、対称磁気
ダブレットの条件を満たす２個の電磁レンズを含み、 上記収差補正用偏向器のペアのうちの少なくとも１ペア
が該レンズの軸を投影ビームの主光線に合わせるように
移動させる軸移動偏向器であり、 さらに軸移動偏向器以外の収差補正用偏向器が、対称磁
気ダブレット及び軸移動による収差除去を行った後に残
留している収差を補正することを特徴とする請求項１又
は２記載の荷電ビーム投影光学系。 - 【請求項９】 上記収差補正用偏向器のペアのうちの少
なくとも１ペアは、各々のコイルの巻き数×電流値（ア
ンペアターン、ＡＴ）が同一であることを特徴とする請
求項１又は２記載の荷電ビーム投影光学系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10036604A JPH11224845A (ja) | 1998-02-04 | 1998-02-04 | 荷電ビーム投影光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10036604A JPH11224845A (ja) | 1998-02-04 | 1998-02-04 | 荷電ビーム投影光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11224845A true JPH11224845A (ja) | 1999-08-17 |
Family
ID=12474411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10036604A Pending JPH11224845A (ja) | 1998-02-04 | 1998-02-04 | 荷電ビーム投影光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11224845A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012227160A (ja) * | 2006-11-21 | 2012-11-15 | Hitachi High-Technologies Corp | 荷電粒子ビーム用軌道補正器、及び荷電粒子ビーム装置 |
| WO2013161684A1 (ja) * | 2012-04-24 | 2013-10-31 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子線装置 |
-
1998
- 1998-02-04 JP JP10036604A patent/JPH11224845A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012227160A (ja) * | 2006-11-21 | 2012-11-15 | Hitachi High-Technologies Corp | 荷電粒子ビーム用軌道補正器、及び荷電粒子ビーム装置 |
| WO2013161684A1 (ja) * | 2012-04-24 | 2013-10-31 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子線装置 |
| JP2013229104A (ja) * | 2012-04-24 | 2013-11-07 | Hitachi High-Technologies Corp | 荷電粒子線装置 |
| US9312091B2 (en) | 2012-04-24 | 2016-04-12 | Hitachi High-Technologies Corporation | Charged particle beam apparatus |
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