JP2000164165A - 荷電粒子線露光装置 - Google Patents

荷電粒子線露光装置

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JP2000164165A JP11100893A JP10089399A JP2000164165A JP 2000164165 A JP2000164165 A JP 2000164165A JP 11100893 A JP11100893 A JP 11100893A JP 10089399 A JP10089399 A JP 10089399A JP 2000164165 A JP2000164165 A JP 2000164165A
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coil
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exposure apparatus
coils
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Shinichi Kojima
真一 小島
Koichi Kamijo
康一 上條
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小さな励磁電流で大きな偏向量が得られ、か
つ、偏向収差の小さい荷電粒子線露光装置を提供する。 【解決手段】 例えば、開き半角が７２°のトロイダル
型コイルと、開き半角が３６°のトロイダル・サドル型
コイルを組合せて一つの偏向器を構成する。各コイルの
寸法や巻き数、励磁電流を調節することにより、偏向場
の高次成分であるCos[3φ]に関係する成分、Cos[5φ]に
関係する成分を小さく押さえることができる。よって、
４重収差を小さく抑えることができ、また、偏向感度を
上げることができる。

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、偏向量が大きい場合
でも偏向コイルにかける電流値が小さくて済み、かつ、
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１３
及び図１４に従って説明する。図１３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１４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１４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】特に、分割投影転写方
式のような転写型電子線露光装置の場合、照明系および
転写系のビーム電流を比較的大きくして露光することに
より高スループットを得る。しかし、大きな電流で露光
するためにはクーロン効果による像のボケを抑制するた
め、一度の露光で転写する領域を広げ、且つ比較的高い
加速電圧で電子線を照射する必要がある。
【００１０】また、できるだけ広い偏向範囲を確保する
ことによってもスループットを高めることができる。偏
向領域を広げれば、ストライプの幅を広げることがで
き、その分、感応基板を機械的にスキップする時間また
はスキャンを折り返しする数が減る。よって、感応基板
ステージが静止または駆動するのにかかるオーバーヘッ
ド時間が減り、その分スループットが向上する。しかし
ながら同時に、偏向すると投影レンズ系の中心から離れ
た部分を電子線が通過するため、偏向収差が発生する。
そのため偏向器の励磁電流を調整し、偏向収差が小さく
済むような偏向軌道に設定する必要がある。
【００１１】一方、偏向距離は偏向器の励磁電流に比例
するため、電子線に大偏向を与えるためには大きな励磁
電流を偏向器に与えなければならない。さらに、電子線
を高速で偏向スキャンする必要があることから、大きな
電流値を高速で変化させることのできる偏向器駆動装置
が必要である。しかし、大きな電流値を高速で変化させ
る電気系は、技術的に実現することが困難であり、高コ
ストとなる。したがって、小電流でもできる限り大きな
偏向量が得られる偏向器の設計が急務である。
【００１２】また、こうした電子線を用いた露光装置の
場合、偏向器の製造精度が重要になる。偏向器コイルは
導線を巻いて製造するが、導線自身に有限の太さがあ
り、また、加工精度もそれほど高くない。従って偏向器
から偏向場以外の磁場も同時に生じてしまう。磁場の分
布を（ｚ，ｒ，φ）の円筒座標系で表し、光軸周りの回
転角をφとしたとき、偏向場は最低次の三角関数Cos
[φ]、 Sin[φ]で表させるが、偏向場以外の磁場は、Co
s[3φ]、 Sin[3φ]、 Cos[5φ]、 Sin[5φ]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。
【００１３】これらの高次成分は、電子線の偏向には寄
与しないが、所謂「４重収差」と呼ばれる一群の収差を
発生する（E. Munro and H. C. Chu, Optik 60(1982)37
1-390及びH. C. Chu and E. Munro, Optik 61(1982)121
-145参照）。これらの４重収差により、電子線の像がぼ
けたり、転写領域の形状が歪んだりするため、これらの
高次成分が含まれることは望ましくない。そこで、これ
ら高次成分の磁場の発生を抑制した偏向器を設計するこ
とが必要である。
【００１４】４重収差を抑制する偏向器の設計解が存在
することは既に知られている（H. C. Chu and E. Munr
o, Optik 61(1982)121-145及び“Handbook of Charged
Particle Optics", Editor: J. Orloff, CRC Press (19
97)参照）。しかしながら、偏向器コイルの導線の太
さ、および加工の難しさから、現実には、設計どおり４
重収差を十分に抑制できる加工精度で偏向器を作製する
ことは非常に困難である。特にサドル型、コンパウンド
・サドル型と呼ばれる偏向器は、トロイダル型偏向器に
比べて偏向感度が高く励磁電流が比較的小さく済むメリ
ットがある一方で、これらの型の偏向器は形状の複雑性
のため、精度の高い加工が困難である。このような問題
は、電子線露光装置のみならず、他の荷電粒子を使用し
た荷電粒子線露光装置に共通した問題である。
【００１５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、小さな励磁電流で大きな偏向量が得られ、か
つ、偏向収差の小さい荷電粒子線露光装置を提供するこ
とを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】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、すくなくともひとつの偏向器がコンパウンド・サド
ル型偏向コイルを有するものであ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。
【００１７】コンパウンド・サドル型偏向コイルにおい
ては、ボケと歪みがトロイダルコイルとほぼ同様であり
ながら、同じ量だけ偏向させるのに必要な電流を大幅に
減らす（偏向感度を上げる）ことができる。
【００１８】前記課題を解決するための第２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、少なくともひと
つの偏向器が内コンパウンド・サドルコイルを有するも
のであることを特徴とする荷電粒子線露光装置（請求項
２）である。
【００１９】内コンパウンドサドルコイルとは、図５に
示されるように、トロイダルコイルとサドルコイルを組
合わせたような形状をしているが、トロイダルコイルに
相当する部分が、普通のコンパウンド・サドルコイルと
は反対に、サドルコイルの外側に飛出しているような形
状を有するものである。本手段においても、第１の手段
と同様に、ボケと歪みがトロイダルコイルとほぼ同様で
ありながら、同じ量だけ偏向させるのに必要な電流を大
幅に減らす（偏向感度を上げる）ことができる。
【００２０】前記課題を解決するための第３の手段は、
荷電粒子線を偏向する偏向器を有する荷電粒子線露光装
置であって、少なくともひとつの偏向器が、２つ以上の
独立な偏向器コイルを有してなり、そのうちの少なくと
もひとつの偏向器コイルは、他の偏向器コイルと種類が
異なるものであることを特徴とする荷電粒子線露光装置
（請求項３）である。
【００２１】本手段は、少なくともひとつの偏向器が、
２つ以上の独立な偏向器コイルを有してなり、そのうち
の少なくともひとつの偏向器コイルは、他の偏向器コイ
ルと種類が異なるものであるので、各偏向器コイルの形
状や励磁電流を調整することにより、各々の偏向器コイ
ルが発生する磁場の高次成分が互いに打ち消されるよう
にすることができる。よって、偏向歪みを小さくするこ
とができる。また、これらの偏向器コイルとして、偏向
感度の高いものをひとつ以上使用することにより、全体
として偏向感度を大きくすることができ、小さな励磁電
流で大きな偏向量を得ることができる。なお、２つ以上
の独立な偏向器コイルを有してなる偏向器は、多ければ
多い程良く、全ての偏向器をこの方式とすれば最良の結
果が得られるが、荷電粒子線露光装置に要求される仕様
に応じて、最低いくつの偏向器をこのタイプのものとす
ればよいかを適宜決定することができる。
【００２２】前記課題を解決するための第４の手段は、
前記第３の手段であって、少なくともひとつの偏向器
が、内コンパウンド・サドル型偏向器コイルを含むこと
を特徴とするもの（請求項４）である。
【００２３】本手段においては、少なくともひとつの偏
向器が内コンパウンド・サドルコイルを有するものであ
るので、ボケと歪みがトロイダルコイルとほぼ同様であ
りながら、同じ量だけ偏向させるのに必要な電流を大幅
に減らす（偏向感度を上げる）ことができる。
【００２４】前記課題を解決するための第５の手段は、
前記第３の手段又は第４の手段であって、少なくともひ
とつの偏向器が、トロイダル型偏向器コイルとサドル型
偏向器コイルの組み合わせからなることを特徴とするも
の（請求項５）である。
【００２５】サドル型偏向器コイルとトロイダル型偏向
器コイルを同軸かつ同一の光軸方向位置に配置して、組
み合わせて一つの偏向器として用いることにより、所定
の強さの磁場を発生するのに必要な励磁電流を各コイル
に分散させることができる。従って、偏向器駆動装置の
電気系に要求される最大電流値を低減して、小さな偏向
器駆動装置で済ませることができる。さらに、単一のサ
ドル型偏向器、及びサドル型偏向器コイルだけを組み合
わせて構成した偏向器の場合、精度の高い加工が困難で
あるが、トロイダルコイルと組み合わせて用いることに
より、サドル型コイルの加工誤差の影響を低減できる。
さらに、サドル型偏向器コイル及びトロイダル型偏向器
コイルの励磁電流を微調整することにより４重収差発生
の原因となるCos[3φ]、Sin[3φ]、Cos[5φ]、Sin[5φ]
に比例する磁場成分が十分小さくなるように磁場を調整
することができる。
【００２６】前記課題を解決するための第６の手段は、
前記第５の手段であって、少なくともひとつの偏向器
は、１組以上のトロイダル型偏向器コイルと１組のサド
ル型偏向器コイルの組み合わせからなり、サドル型偏向
器コイルの見込み半角が４５゜以下であることを特徴と
するものである。
【００２７】本手段においては、サドル型偏向器コイル
の見込半角を４５゜以内としていることにより、Ｘ方向
偏向器とＹ方向偏向器を光軸方向に同一の位置に配置す
ることができる。これにより偏向器作製と電子光学設計
が簡素化され、さらに４重収差を抑制できる。
【００２８】前記課題を解決するための第７の手段は、
前記第６の手段であって、少なくともひとつの偏向器
は、１組のトロイダル型偏向器コイルと１組のサドル型
偏向器コイルの組み合わせからなり、当該偏向器におけ
るトロイダル型偏向器コイルの見込み半角が約７２゜で
あり、サドル型偏向器コイルの見込み半角が約３６゜で
あることを特徴とするもの（請求項７）である。
【００２９】本手段のような配置の偏向器においては、
発生する磁場のCos[5φ]に比例する成分が０となるた
め、この成分に由来する高次収差を抑制することができ
る。また、この２つのコイルを流れる励磁電流を別個に
調整することにより合成磁場のCos[3φ]に比例した成分
をほぼ０にすることができ、この成分に由来する高次収
差を抑制することができる。本手段において「約」と
は、正確に７２゜、３６゜であるのが理想的であるが、
荷電粒子線露光装置に要求される設計精度に応じて、こ
れらの値からある程度のずれが許されるという意味であ
り、どの程度かは、荷電粒子線露光装置に要求される設
計精度に応じて当業者が適宜決定することができる。本
明細書において「約」、「ほぼ」、「ほとんど」という
言葉を用いるときは、全てこのような意味である。
【００３０】前記課題を解決するための第８の手段は、
前記第６の手段であって、少なくともひとつの偏向器
は、２組のトロイダル型偏向器コイルと１組のサドル型
偏向器コイルの組み合わせからなり、当該偏向器におけ
る第１のトロイダル型偏向器コイルの見込み半角が約５
４゜、第２のトロイダル型偏向器コイルの見込み半角が
約９０゜、サドル型偏向器コイルの見込み半角が約１８
゜であることを特徴とするもの（請求項８）である。
【００３１】本手段のような配置の偏向器においては、
Cos[3φ]、Cos[5φ]に比例した成分を抑制するよう設計
された場合、各コイルの見込半角の設定が設計からずれ
てもCos[5φ]成分が出難いという特徴をもつ。これは、
各コイルの見込半角18°、54°、90°の5倍（つまり5
θ）の場合、発生磁場のφに対する微分値 Cos[5θ]が
これらの見込半角の場合０となるため、ずれに対して磁
場が変わらず、したがって誤差に対し安定である。
【００３２】前記課題を解決するための第９の手段は、
前記第５の手段から第８の手段のいずれかにおける、ト
ロイダル型偏向器コイルと組み合わされてひとつの偏向
器を構成するサドル型偏向器コイルを、光軸と交差しな
い平面上にある平面型コイルに置き換えて、変形サドル
型偏向器コイルとしたもの（請求項９）である。
【００３３】本手段においては、サドル型偏向器コイル
における曲面部が無くなるので、形状が簡単となり、精
度の高い加工ができるため、組立誤差による予期せぬ収
差の増加を少なくすることができる。
【００３４】前記課題を解決するための第１０の手段
は、前記第３の手段又は第４の手段であって、少なくと
もひとつの偏向器が、トロイダル型偏向器コイルとコン
パウンド・サドル型偏向器コイルの組み合わせからなる
ことを特徴とするもの（請求項１０）である。
【００３５】前記課題を解決するための第１１の手段
は、前記第１０の手段であって、少なくともひとつの偏
向器は、１組以上のトロイダル型偏向器コイルと１組の
コンパウンド・サドル型偏向器コイルの組み合わせから
なり、コンパウンド・サドル型偏向器コイルの見込み半
角が４５゜以下であることを特徴とするもの（請求項１
１）である。
【００３６】前記課題を解決するための第１２の手段
は、前記第１１の手段であって、少なくともひとつの偏
向器は、１組のトロイダル型偏向器コイルと１組のコン
パウンド・サドル型偏向器コイルの組み合わせからな
り、当該偏向器におけるトロイダル型偏向器コイルの見
込み半角が約７２゜であり、コンパウンド・サドル型偏
向器の見込み半角が約３６゜であることを特徴とするも
の（請求項１２）である。
【００３７】前記課題を解決するための第１３の手段
は、前記第１１の手段であって、少なくともひとつの偏
向器は、２組のトロイダル型偏向器コイルと１組のコン
パウンド・サドル型偏向器コイルの組み合わせからな
り、当該偏向器における第１のトロイダル型偏向器コイ
ルの見込み半角が約５４゜、第２のトロイダル型偏向器
コイルの見込み半角が約９０゜、コンパウンド・サドル
型偏向器コイルの見込み半角が約１８゜であることを特
徴とするもの（請求項１３）である。
【００３８】これら第１０の手段から第１３の手段は、
前記第３の手段から第８の手段におけるサドル型偏向器
コイル又は内コンパウンドサドルコイルをコンパウンド
・サドル型偏向器コイルに代えたものであり、前記第３
の手段から第８の手段と同様の作用効果が得られる。
【００３９】前記課題を解決するための第１４の手段
は、前記第１１の手段であって、少なくともひとつの偏
向器は、２組のトロイダル型偏向器コイルと１組のコン
パウンド・サドル型偏向器コイルの組み合わせからな
り、当該偏向器における第１のトロイダル型偏向器コイ
ルの見込み半角が約６９．５゜、第２のトロイダル型偏
向器コイルの見込み半角が約９０゜、コンパウンド・サ
ドル型偏向器コイルの見込み半角が約３９゜であること
を特徴とするもの（請求項１４）である。
【００４０】本手段においては、Cos[3φ]成分とCos[5
φ]成分を０にするために各コイルに流す電流を同じに
することができる。よって、コイル駆動装置を共通にす
ることができ、コストダウンを図ることができる。
【００４１】前記課題を解決するための第１５の手段
は、前記第１０の手段から第１４の手段のいずれかにお
ける、トロイダル型偏向器コイルと組み合わされてひと
つの偏向器を構成するコンパウンド・サドル型偏向器コ
イルの曲面部を、光軸と交差しない平面上にある平面部
に置き換えて、変形コンパウンド・サドル型偏向器コイ
ルとしたもの（請求項１５）である。
【００４２】本手段においては、コンパウンド・サドル
型偏向器コイルにおける曲面部が無くなるので、形状が
簡単となり、精度の高い加工ができるため、組立誤差に
よる予期せぬ収差の増加を少なくすることができる。
【００４３】前記課題を解決するための第１６の手段
は、前記第３の手段から第１５の手段であって、少なく
ともひとつの偏向器を構成する複数の偏向器コイルのう
ち、少なくともひとつの偏向器コイルの励磁電流が、同
じ偏向器を構成する他の偏向器コイルの励磁電流と独立
に設定可能とされていることを特徴とするもの（請求項
１６）である。
【００４４】本手段においては、少なくともひとつの偏
向器コイルの励磁電流が、同じ偏向器を構成する他の偏
向器コイルの励磁電流と独立に設定可能とされているの
で、Cos[3φ]成分とCos[5φ]成分を０にすることが容易
となる。
【００４５】前記課題を解決するための第１７の手段
は、前記第３の手段であって、トロイダル型偏向器コイ
ル、サドル型偏向器コイル、コンパウンド・サドル型偏
向器コイルのいずれかを複数個組み合わせて構成される
偏向器のうち少なくともひとつの偏向器において、各偏
向器コイルのＡ−Turn数が、次の(1)式をほぼ満足する
ように設定されていることを特徴とするもの（請求項１
７）である。
【００４６】
【数１３】
【００４７】ただし、ｌは当該偏向器内のトロイダル型
偏向器コイルの個数、ｍは当該偏向器内のサドル型偏向
器コイルの個数、ｎは当該偏向器内のコンパウンド・サ
ドル型偏向器コイルの個数、ＪＴi、ＪＳj、ＪＣkは、
それぞれ、当該偏向器内のトロイダル型偏向器コイル、
サドル型偏向器コイル、コンパウンド・サドル型偏向器
コイルにおけるＡ−Turn数、ＴＲ１i、ＴＲ２iは、それ
ぞれ当該偏向器内の各トロイダル型偏向器コイルにおけ
る内半径と外半径、ＴＺｌiは、当該偏向器内の各トロ
イダル型偏向器コイルの光軸方向の長さ、Ｔθiは、当
該偏向器内の各トロイダル型偏向器コイルの開き半角、
ＳＲjは、当該偏向器内の各サドル型偏向器コイルの半
径、ＳＺｌjは、当該偏向器内の各サドル型偏向器コイ
ルの光軸方向の長さ、Ｓθjは、当該偏向器内の各サド
ル型偏向器コイルの開き半角、ＣＲ１k、ＣＲ２kは、そ
れぞれ当該偏向器内の各コンパウンド・サドル型偏向器
コイルの内半径と外半径、ＣＺｌkは、当該偏向器内の
各コンパウンド・サドル型偏向器コイルの光軸方向の長
さ、Ｃθkは、当該偏向器内の各コンパウンド・サドル
型偏向器コイルの開き半角である。また。I0T3(R1、R
2、Zl、θ)は、内半径Ｒ１、外半径Ｒ２、光軸方向長さ
Ｚｌ、開き半角θのとき、
【００４８】
【数１４】
【００４９】で表されるトロイダル型偏向器コイルの指
標関数、IOS3(R、ZL、θ)は、半径Ｒ、光軸方向長さＺ
ｌ、開き半角θのとき、
【００５０】
【数１５】
【００５１】で表されるサドル型偏向器コイルの指標関
数、IOC3(R1、R2、Zl、θ)は、内半径Ｒ１、外半径Ｒ
２、光軸方向長さＺｌ、開き半角θのとき、
【００５２】
【数１６】
【００５３】で表されるコンパウンド・サドル型偏向器
コイルのコイル指標関数である。(1)式は、Cos[3φ]成
分を０とする式である。よって、(1)式を満足するよう
に各偏向器コイルのＡ−Turn数が設定されていることに
より、４重収差が抑制される。なお、(1)式を満足する
偏向器は多ければ多いほど好ましく、全ての偏向器が
(1)式を満足することが最適であるが、最低いくつの偏
向器に(1)式を満足させるべきかは、荷電粒子線露光装
置に要求される設計精度に応じて、当業者が適宜判断可
能である。
【００５４】前記課題を解決するための第１８の手段
は、前記第１７の手段であって、、以下の三つの条件の
うちひとつを満足する偏向器以外の少なくともひとつの
偏向器において、当該偏向器内の各偏向器コイルのＡ−
Turn数の値がほぼ整数比となるように、各偏向器コイル
の見込み半角が決定されていることを特徴とするもの
（請求項１８）である。 (1)偏向器中の全ての偏向器コイルが同一の内半径、外
半径、光軸方向の長さを共通して持つトロイダル型偏向
器コイルである (2)偏向器中の全ての偏向器コイルが同一の半径、光軸
方向の長さを共通して持つサドル型偏向器コイルである (3)偏向器中の全ての偏向器コイルが同一の内半径、外
半径、光軸方向の長さを共通して持つコンパウンド・サ
ドル型偏向器コイルである 本手段においては、偏向器内の各偏向器コイルのＡ−Tu
rn数の値がほぼ整数比となるように、各偏向器コイルの
見込み半角が決定されているので、各偏向器コイルの巻
き数をこの整数比に合わせておけば、同一電流で各偏向
器コイルを駆動することができる。よって、コイル駆動
装置を共通とすることができ、コストダウンが図れる。
【００５５】前記課題を解決するための第１９の手段
は、前記第１７の手段であって、複数の偏向器コイルを
有する偏向器のうち、少なくともひとつの偏向器におい
て、当該偏向器内の各偏向器コイルのＡ−Turn数の値が
ほぼ整数比となるように、各偏向器コイルの光軸方向長
さが決定されていることを特徴とするもの（請求項１
９）である。
【００５６】本手段においては、偏向器内の各偏向器コ
イルのＡ−Turn数の値がほぼ整数比となるように、各偏
向器コイルの光軸方向長さが決定されているので、前記
第１５の手段と同様、各偏向器コイルの巻き数をこの整
数比に合わせておけば、同一電流で各偏向器コイルを駆
動することができる。よって、コイル駆動装置を共通と
することができ、コストダウンが図れる。
【００５７】前記課題を解決するための第２０の手段
は、前記第１７の手段であって、複数の偏向器コイルを
有する偏向器のうち、サドル型偏向器コイル又は変形サ
ドル型偏向器コイルを有する少なくともひとつの偏向器
において、当該偏向器内の各偏向器コイルのＡ−Turn数
の値がほぼ整数比となるように、サドル型偏向器コイル
の半径、又は変形サドル型偏向器コイルの光軸からの距
離が決定されていることを特徴とするもの（請求項２
０）である。
【００５８】本手段においては、偏向器内の各偏向器コ
イルのＡ−Turn数の値がほぼ整数比となるように、サド
ル型偏向器コイルの半径、又は変形サドル型偏向器コイ
ルの光軸からの距離が決定されているので、前記第１５
の手段と同様、各偏向器コイルの巻き数をこの整数比に
合わせておけば、同一電流で各偏向器コイルを駆動する
ことができる。よって、コイル駆動装置を共通とするこ
とができ、コストダウンが図れる。
【００５９】前記課題を解決するための第２１の手段
は、前記第１７の手段であって、複数の偏向器コイルを
有する偏向器のうち、トロイダル型偏向器コイルを有す
る少なくともひとつの偏向器において、当該偏向器内の
各偏向器コイルのＡ−Turn数の値がほぼ整数比となるよ
うに、トロイダル型偏向器コイルの内半径又は外半径が
決定されていることを特徴とするもの（請求項２１）で
ある。
【００６０】本手段においては、偏向器内の各偏向器コ
イルのＡ−Turn数の値がほぼ整数比となるように、トロ
イダル型偏向器コイルの内半径又は外半径が決定されて
いるので、前記第１５の手段と同様、各偏向器コイルの
巻き数をこの整数比に合わせておけば、同一電流で各偏
向器コイルを駆動することができる。よって、コイル駆
動装置を共通とすることができ、コストダウンが図れ
る。
【００６１】前記課題を解決するための第２２の手段
は、前記第１７の手段であって、複数の偏向器コイルを
有する偏向器のうち、コンパウンド・サドル型偏向器コ
イル又は変形コンパウンド・サドル型偏向器コイルを有
する少なくともひとつの偏向器において、当該偏向器内
の各偏向器コイルのＡ−Turn数の値がほぼ整数比となる
ように、コンパウンド・サドル型偏向器コイル又は変形
コンパウンド・サドル型偏向器コイル内半径又は外半径
が決定されていることを特徴とするもの（請求項２２）
である。
【００６２】本手段においては、偏向器内の各偏向器コ
イルのＡ−Turn数の値がほぼ整数比となるように、コン
パウンド・サドル型偏向器コイル又は変形コンパウンド
・サドル型偏向器コイル内半径又は外半径が決定されて
いるので、前記第１５の手段と同様、各偏向器コイルの
巻き数をこの整数比に合わせておけば、同一電流で各偏
向器コイルを駆動することができる。よって、コイル駆
動装置を共通とすることができ、コストダウンが図れ
る。
【００６３】前記課題を解決する第２３の手段は、前記
第３の手段又は第４の手段であって、２つ以上の独立な
偏向器コイルを有してなる偏向器のうち少なくともひと
つにおいて、各偏向器コイルの励磁電流が、４重収差を
抑制するような値に設定されていることを特徴とするも
の（請求項２３）である。
【００６４】本手段においては、対象となる偏向器が２
つ以上の独立な偏向器コイルを有しており、これらの励
磁電流が調整されて、４重収差を抑制するような値に設
定されている。よって、偏向収差の少ない荷電粒子線露
光装置とすることができる。
【００６５】前記課題を解決するための第２４の手段
は、前記第２３の手段であって、２つ以上の独立な偏向
器コイルを有してなる偏向器で、散乱アパーチャー位置
よりも感応基板面側にあるもののうち少なくともひとつ
において、各偏向器コイルの励磁電流が、４重収差ボケ
を抑制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２４）である。
【００６６】後に説明するように、Cos[3φ]成分を低減
させることによって、４重収差ボケを補正する場合、散
乱アパーチャー位置よりも感応基板面側にある偏向器の
方が、補正により４重収差歪みを新たに生み出すことが
少ない。よって、本手段においては、４重収差を効果的
に抑制することができる。
【００６７】前記課題を解決するための第２５の手段
は、前記第２３の手段であって、２つ以上の独立な偏向
器コイルを有してなる偏向器で、散乱アパーチャー位置
よりも感応基板面側にあるもののうち少なくともひとつ
において、各偏向器コイルの励磁電流が、４重コマ収差
を抑制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２５）である。
【００６８】後に説明するように、Cos[3φ]成分を低減
させることによって、４重コマ収差を補正する場合、散
乱アパーチャー位置よりも感応基板面側にある偏向器の
方が、補正により４重収差歪みを新たに生み出すことが
少ない。よって、本手段においては、４重収差を効果的
に抑制することができる。
【００６９】前記課題を解決するための第２６の手段
は、前記第２３の手段であって、２つ以上の独立な偏向
器コイルを有してなる偏向器で、散乱アパーチャー位置
よりもマスク面側にあるもののうち少なくともひとつに
おいて、各偏向器コイルの励磁電流が、４重収差歪みを
抑制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２６）である。
【００７０】後に説明するように、発明者らの実験の結
果、散乱アパーチャー位置よりもマスク面側にある偏向
器において、４重収差歪みを抑制するような調整を行う
と、４重収差ボケを大きく変化することなく４重収差歪
みを減少させることができることが分かった。よって、
本手段によれば、４重収差を効果的に抑制することがで
きる。
【００７１】前記課題を解決するための第２７の手段
は、前記第２３の手段であって、２つ以上の独立な偏向
器コイルを有してなる偏向器のうち少なくともひとつに
おいて、各偏向器コイルの励磁電流が、偏向器の偏向感
度をほとんど変化することなく、かつ、４重収差を抑制
するような値に調整できることを特徴とするもの（請求
項２７）である。
【００７２】本手段においては、４重収差を抑制するた
めに各偏向器コイルに流す励磁電流によって、偏向器の
偏向感度をほとんど変化することがないので、新たに偏
向量の補正を行う必要がない。
【００７３】前記課題を解決するための第２８の手段
は、前記第２７の手段であって、偏向器コイルの励磁電
流が４重収差を抑制するような値に設定されている偏向
器において、当該励磁電流は、以下の(5)式をほぼ満足
するように調整できることを特徴とするもの（請求項２
８）である。
【００７４】
【数１７】
【００７５】ただし、ｌは当該偏向器内のトロイダル型
偏向器コイルの個数、ｍは当該偏向器内のサドル型偏向
器コイルの個数、ｎは当該偏向器内のコンパウンド・サ
ドル型偏向器コイルの個数、ＪＴi、ＪＳj、ＪＣkは、
それぞれ、当該偏向器内のトロイダル型偏向器コイル、
サドル型偏向器コイル、コンパウンド・サドル型偏向器
コイルにおけるＡ−Turn数、ＴＲ１i、ＴＲ２iは、それ
ぞれ当該偏向器内の各トロイダル型偏向器コイルにおけ
る内半径と外半径、ＴＺｌiは、当該偏向器内の各トロ
イダル型偏向器コイルの光軸方向の長さ、Ｔθiは、当
該偏向器内の各トロイダル型偏向器コイルの開き半角、
ＳＲjは、当該偏向器内の各サドル型偏向器コイルの半
径、ＳＺｌjは、当該偏向器内の各サドル型偏向器コイ
ルの光軸方向の長さ、Ｓθjは、当該偏向器内の各サド
ル型偏向器コイルの開き半角、ＣＲ１k、ＣＲ２kは、そ
れぞれ当該偏向器内の各コンパウンド・サドル型偏向器
コイルの内半径と外半径、ＣＺｌkは、当該偏向器内の
各コンパウンド・サドル型偏向器コイルの光軸方向の長
さ、Ｃθkは、当該偏向器内の各コンパウンド・サドル
型偏向器コイルの開き半角である。また。I0T1(R1、R
2、Zl、θ)は、内半径Ｒ１、外半径Ｒ２、光軸方向長さ
Ｚｌ、開き半角θのとき、
【００７６】
【数１８】
【００７７】で表されるトロイダル型偏向器コイルの指
標関数、IOS1(R、Zl、θ)は、外半径Ｒ、光軸方向長さ
Ｚｌ、開き半角θのとき、
【００７８】
【数１９】
【００７９】で表されるサドル型偏向器コイルの指標関
数、IOC1(R1、R2、Zl、θ)は、内半径Ｒ１、外半径Ｒ
２、光軸方向長さＺｌ、開き半角θのとき、
【００８０】
【数２０】
【００８１】で表されるコンパウンド・サドル型偏向器
コイルの指標関数である。本手段によれば、各偏向器コ
イルの励磁電流を、偏向器の偏向感度をほとんど変化す
ることなく、かつ、４重収差を抑制するような値に設定
することができる。
【００８２】前記課題を解決するための第２９の手段
は、前記第２３の手段であって、２つ以上の独立な偏向
器コイルを有してなる偏向器のうち少なくともひとつに
おいて、各偏向器コイルの励磁電流が、偏向器の高次収
差をほとんど変化することなく、かつ、４重収差を抑制
するような値に設定されていることを特徴とするもの
（請求項２９）である。
【００８３】本手段によれば、各偏向器コイルの励磁電
流を４重収差を抑制するように設定しても、偏向器の高
次収差がほとんど変化しないので、あらたな収差の発生
という問題点を生じない。
【００８４】前記課題を解決するための第３０の手段
は、前記第２９の手段であって、偏向器コイルの励磁電
流が４重収差を抑制するような値に設定されている偏向
器において、当該励磁電流は、以下の(9)式をほぼ満足
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。
【００８５】
【数２１】
【００８６】ただし、ｌは当該偏向器内のトロイダル型
偏向器コイルの個数、ｍは当該偏向器内のサドル型偏向
器コイルの個数、ｎは当該偏向器内のコンパウンド・サ
ドル型偏向器コイルの個数、ＪＴi、ＪＳj、ＪＣkは、
それぞれ、当該偏向器内のトロイダル型偏向器コイル、
サドル型偏向器コイル、コンパウンド・サドル型偏向器
コイルにおけるＡ−Turn数、ＴＲ１i、ＴＲ２iは、それ
ぞれ当該偏向器内の各トロイダル型偏向器コイルにおけ
る内半径と外半径、ＴＺｌiは、当該偏向器内の各トロ
イダル型偏向器コイルの光軸方向の長さ、Ｔθiは、当
該偏向器内の各トロイダル型偏向器コイルの開き半角、
ＳＲjは、当該偏向器内の各サドル型偏向器コイルの半
径、ＳＺｌjは、当該偏向器内の各サドル型偏向器コイ
ルの光軸方向の長さ、Ｓθjは、当該偏向器内の各サド
ル型偏向器コイルの開き半角、ＣＲ１k、ＣＲ２kは、そ
れぞれ当該偏向器内の各コンパウンド・サドル型偏向器
コイルの内半径と外半径、ＣＺｌkは、当該偏向器内の
各コンパウンド・サドル型偏向器コイルの光軸方向の長
さ、Ｃθkは、当該偏向器内の各コンパウンド・サドル
型偏向器コイルの開き半角である。また。I0T5(R1、R
2、Zl、θ)は、内半径Ｒ１、外半径Ｒ２、光軸方向長さ
Ｚｌ、開き半角θのとき、
【００８７】
【数２２】
【００８８】で表されるトロイダル型偏向器コイルの指
標関数、IOS5(R、Zl、θ)は、半径Ｒ、光軸方向長さＺ
ｌ、開き半角θのとき、
【００８９】
【数２３】
【００９０】で表されるサドル型偏向器コイルの指標関
数、IOC5(R1、R2、Zl、θ)は、内半径Ｒ１、外半径Ｒ
２、光軸方向長さＺｌ、開き半角θのとき、
【００９１】
【数２４】
【００９２】で表されるコンパウンド・サドル型偏向器
コイルの指標関数である。本手段によれば、各偏向器コ
イルの励磁電流を、偏向器の高次収差をほとんど変化す
ることなく、かつ、４重収差を抑制するような値に設定
することができる。
【００９３】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図及び数式
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は感応基板で
あるウェハ、５は散乱アパーチャー、６は光軸、７は偏
向器、８は電子線の軌道である。
【００９４】図示されない照明光学系によりマスク３が
照明され、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。コイル１とコ
イル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４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の所定の位置から
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他、像の歪みや収差
を取り除く作用を行っている。
【００９５】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
下の評価においては、開き角6mradのビームで、マスク
上のパターンを光軸６から2.5mm離れた感応基板面上の
位置に照射する場合、像に生じるボケと歪み、偏向器に
流れる電流値で、偏向器の性能を評価した。
【００９６】まず、比較例１として、従来から使用され
ているトロイダル型偏向器コイルを使用した偏向器をＣ
１〜Ｃ８、Ｐ１〜Ｐ４に使用した。使用したトロイダル
型偏向器コイルの概略形状を図２に示す。次に、比較例
２として、従来から使用されているサドル型偏向器コイ
ルを使用した偏向器をＣ１〜Ｃ８、Ｐ１〜Ｐ４に使用し
た。使用したサドル型偏向器コイルの概略形状を図３に
示す。次に、比較例３として、比較例２に使用したサド
ル型偏向器コイルの寸法を変えたものをＣ１〜Ｃ８、Ｐ
１〜Ｐ４に使用した。このコイルは、Ｃ１〜Ｃ８につい
て、（Ｚ２−Ｚ１）が45mm、Ｒが74mm、θが60゜であ
り、Ｐ１〜Ｐ４について、（Ｚ２−Ｚ１）が27mm、Ｒが
47mm、θが60゜であった。
【００９７】次に、実施例１として、コンパウンド・サ
ドル型偏向器コイルを使用した偏向器をＣ１〜Ｃ８、Ｐ
１〜Ｐ４に使用した。使用したコンパウンド・サドル型
偏向器コイルの概略形状を図４に示す。実施例２とし
て、図５に示すような形状をしたコンパウンド・サドル
型偏向器コイルを使用した偏向器をＣ１〜Ｃ８、Ｐ１〜
Ｐ４に使用した。
【００９８】これらの結果をまとめて表１に示す。
【００９９】
【表１】
【０１００】比較例１の場合、像のボケは90nm、歪みは
4.2nmとなった。これに対し、比較例２では、必要な電
流が平均して３分の１に減少する代わりにボケが約1.5
倍、歪みが約２倍に増加してしまう。このような収差の
悪化は、図６に示されるような１つの偏向器の作る偏向
場の幅で説明できる。偏向場の最大値で規格化された偏
向場は、比較例１のものに比べて、比較例２のものの方
が幅が狭い。このために、系全体に渡った偏向場は凹凸
の顕著な形状となり、収差を悪化させる。また、比較例
３の場合、比較例１に対して、ボケに関しては９割に減
少するものの、歪みが1.5倍に増加し、偏向器を流れる
電流値の最大値も増加して問題となる。
【０１０１】これに対し、実施例１の場合は、ボケと歪
みが比較例１の場合とほぼ同等でありながら、必要な電
流を半分に減らすことができる。この時、図６に示され
る偏向場の幅は、比較例２のものより広い。また、実施
例２の場合は、歪みが増加するものの、ボケを同等に保
ちつつ、電流値を約５分の１に減少させることができ
る。
【０１０２】次に、実施例３として、図７(a)に示すよ
うな、トロイダル型偏向器コイルとコンパウンド・サド
ル型偏向器コイルを組み合わせた偏向器を、Ｃ１〜Ｃ
８、Ｐ１〜Ｐ４に使用した。
【０１０３】見込み半角θが３６°、７２°であるコイ
ルを組み合わせると、形成する磁場のSin[5θ]に比例し
た成分が０となるため、この成分に由来する高次収差を
抑制することができる。よって、表１をみてもわかるよ
うに、実施例３においては、ボケと歪みが比較例１の場
合とほぼ同等でありながら、必要な電流を半分に減らす
ことができる。この様子を図８に示す。
【０１０４】図８において、横軸は偏向器の中心点を０
とした光軸方向距離、縦軸はCos[3φ]に比例する磁場の
成分であり、(i)がトロイダル型偏向器コイルによるも
の、(ii)がコンパウンド・サドル型偏向器コイルによる
もの、(iii)が両者の和である。図８を見るとわかるよ
うに、トロイダル型偏向器コイルによるCos[3φ]成分
と、コンパウンド・サドル型偏向器コイルによるCos[3
φ]成分とが打ち消しあって、Cos[3φ]成分がほとんど
０となっている。これにより、少ない電流量でボケと歪
みを減少させることができる。
【０１０５】実施例４として、図９(a)に示すような偏
向器を、Ｃ１〜Ｃ８、Ｐ１〜Ｐ４に使用した。図９(a)
に示す偏向器は、図７(a)に示した偏向器を構成するコ
ンパウンド・サドル型偏向器コイル曲面部を、図に示す
ように光軸と交差しない平面上にある平面部に置き換え
て、変形コンパウンド・サドル型偏向器コイルとしたも
のである。このような偏向器は、図７(a)に示された偏
向器の場合と比べ、４重収差によるボケや歪みの増加が
あるが、表１に示されるようにその程度はあまり大きく
ない。これに対して、形状が簡単であるため、精度の高
い加工ができ、組み立て誤差に依る予期せぬ収差の増加
を少なくできるという利点を持つ。
【０１０６】実施例５として、図１０(a)に示すような
トロイダル型偏向器コイルとコンパウンド・サドル型偏
向器コイルを組み合わせた偏向器を、Ｃ１〜Ｃ８、Ｐ１
〜Ｐ４に使用した。図１０に示されている偏向器は、見
込半角が１８°のコンパウンド・サドル型偏向器コイル
１組と、見込半角がそれぞれ５４°、９０°のトロイダ
ル型偏向器コイルを組み合わせて、Cos[3φ]、Cos[5φ]
に比例した成分を抑制するよう設計したもので、各コイ
ルの見込半角の設定が設計値からずれてもCos[5φ]成分
が出難いという特徴をもつ。これは、各コイルの見込半
角18°、54°、90°の５倍（つまり5θ）の場合、発生
磁場のθに対する微分値 Cos[5θ]が０となるため、ず
れに対して磁場が変わらず、したがって誤差に対し安定
である。
【０１０７】以上の実施例は、いずれもコンパウンド・
サドル型偏向器コイルを使用したものであったが、実施
例３〜実施例５については、コンパウンドサドル型偏向
器コイルの代わりに、サドル型偏向器コイルを用いても
同様の効果が得られた。たとえば、実施例３の代わりに
は、図１１に示すような配置の、トロイダル型偏向器コ
イルとサドル型偏向器コイルの組み合わせを用いた。
【０１０８】また、サドル型偏向器コイル又はコンパウ
ンド・サドル型偏向器コイルをトロイダル型コイルと組
み合わせて使用する場合、サドル型偏向器コイル又はコ
ンパウンド・サドル型偏向器コイルの見込み半角は４５
゜以下にすることが好ましい。このようにすれば、図７
(b)、図９(b)、図１０(b)、図１１(b)に示すように、Ｘ
軸方向偏向器（実線で示す）とＹ軸方向偏向器（破線で
示す）とを、光軸方向の同じ位置に設けることができ、
露光転写装置の寸法を小さくすることができると共に、
偏向の制御が簡単になる。
【０１０９】以下、見込半角θのみが異なるコイルを組
み合わせた場合の収差の低減について理論的に考察し、
その結果から得られた実施例を示す。見込半角θのみが
異なる複数の同種のコイル、例えば、トロイダルコイル
とトロイダルコイル、サドルコイルとサドルコイル、を
組み合わせて偏向器を構成するとき、この作る磁場の観
測点(z、r、φ;偏向器の中心をz=0とした偏向器と同軸
の円筒座標系で表記)におけるコイルの作るCos[φ]成
分、Cos[3φ]成分、Cos[5φ]成分は、E. Munro and H.
C. Chu、 Optik 60(1982)371-390 に示されるように、
トロイダルコイルやサドルコイルにおいては、その見込
半角をθとすると、Cos[φ]成分は、
【０１１０】
【数２５】
【０１１１】Cos[3φ]成分は
【０１１２】
【数２６】
【０１１３】Cos[5φ]成分は
【０１１４】
【数２７】
【０１１５】で表される。ここで、Ｔｄi（ｉ＝１，
３，５）は、トロイダルコイルのCos[iφ]成分、Ｓｄi
は、サドルコイルのCos[iφ]成分、Ｃｄiはコンパウン
ド・サドルコイルのCos[iφ]成分を示し、ｚは光軸方向
座標、Ｒ１、Ｒ２はそれぞれサドルコイル、コンパウン
ド・サドルコイルの内半径と外半径、Ｒはサドルコイル
の外半径、Ｚｌはコイル長さ、Ｎはコイル巻き数、Ｉは
励磁電流、Ｌは前記磁場の観測点（ｚ，ｒ，φ）とｚ座
標を同じくする光軸上の点Ｐ0（ｚ，０，０）と、コイ
ル線によって囲まれる閉曲面Ｓ上の任意の点Ｑ（直交座
標系で（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、円筒座標系で（Ｚ，Ｒ，θ））
との距離であり、L=(R2+(z-Z)2)1/2=(X2+Y2+(z-Z)2)1/2
で計算される値である。
【０１１６】Cos[3φ]成分は、Sin[3θ]に比例してい
る。コンパウンド・サドルコイルの場合も、トロイダル
とサドルコイルの和となるのでここでは省略するが同様
である。そこで、見込半角θのみが異なる複数の同種の
コイル、例えば、トロイダルコイルとトロイダルコイル
を組み合わせる従来の偏向器では、コイル間の励磁電流
比を、Sin[3θ]の比を打ち消すように設定することによ
り、偏向器の作る磁場のCos[3φ]成分を０となるように
調整することができた。例えば、半径、ｚ長さが同一
で、見込半角が36°、72°の２枚のサドルコイルからな
る偏向器は、これらのコイルの励磁電流比を (36°コイ
ルの電流)：(72°コイルの電流)＝Sin[3×72°]:Sin[3
×36°]とすることにより、コイルの作る磁場の Cos[3
φ]成分 を０とすることができる。
【０１１７】しかし、本発明の偏向器は、トロイダルと
サドルコイルのように、異なった種類のコイル同士の組
み合わせであるため、各コイルの作る磁場のCos[3φ]成
分の形状が相似形でない。よって、コイルの電流比を単
純にSin[3θ]の比を打ち消すような比に置く従来の指針
で構成しても、偏向器の作る磁場の Cos[3φ]成分は０
とならない。
【０１１８】本発明の調整方法は、このような異なった
種類のコイル同士の組み合わせによる偏向器に対して
も、偏向器の作る磁場のCos[3φ]成分を有効に抑制でき
る方法である。
【０１１９】コイルの作る磁場のCos[φ]成分、Cos[3
φ]成分、Cos[5φ]成分をz軸に沿って、無限遠から無限
遠まで積分すると以下のような指標となる式が得られ
る。但し、円周率π、電流Ｉと巻数Ｎを除いた。すなわ
ち、Cos[φ]成分について
【０１２０】
【数２８】
【０１２１】Cos[3φ]成分について
【０１２２】
【数２９】
【０１２３】Cos[5φ]成分について
【０１２４】
【数３０】
【０１２５】ここに、IOTi（ｉ＝１，３，５）は、トロ
イダルコイルのCos[iφ]成分の指標、IOSiは、サドルコ
イルのCos[iφ]成分の指標、IOCiはコンパウンド・サド
ルコイルのCos[iφ]成分の指標を示し、その他の記号は
前述のものと同じものを示す。
【０１２６】H. C. Chu and E. Munro、 Optik 61(198
2)121-145 に示されるように、４重収差、系の磁場の C
os[3φ]成分 Ｄ３(z)と軌道ｗの積のｚに関する積分を
含む。そこで、前記(2)、(3)、(4)式にで示されるCos[3
φ]成分の指標を用いて、
【０１２７】
【数３１】
【０１２８】を満たすようなコイルの電流比を用いる
と、偏向器の作る磁場の Cos[3φ]成分Ｄ3(z)が抑制さ
れ、４重収差が低減される。
【０１２９】ただし、ｌは当該偏向器内のトロイダル型
偏向器コイルの個数、ｍは当該偏向器内のサドル型偏向
器コイルの個数、ｎは当該偏向器内のコンパウンド・サ
ドル型偏向器コイルの個数、ＪＴi、ＪＳj、ＪＣkは、
それぞれ、当該偏向器内のトロイダル型偏向器コイル、
サドル型偏向器コイル、コンパウンド・サドル型偏向器
コイルにおけるＡ−Turn数、ＴＲ１i、ＴＲ２iは、それ
ぞれ当該偏向器内の各トロイダル型偏向器コイルにおけ
る内半径と外半径、ＴＺｌiは、当該偏向器内の各トロ
イダル型偏向器コイルの光軸方向の長さ、Ｔθiは、当
該偏向器内の各トロイダル型偏向器コイルの開き半角、
ＳＲjは、当該偏向器内の各サドル型偏向器コイルの半
径、ＳＺｌjは、当該偏向器内の各サドル型偏向器コイ
ルの光軸方向の長さ、Ｓθjは、当該偏向器内の各サド
ル型偏向器コイルの開き半角、ＣＲ１k、ＣＲ２kは、そ
れぞれ当該偏向器内の各コンパウンド・サドル型偏向器
コイル内半径と外半径、ＣＺＬkは、当該偏向器内の各
コンパウンド・サドル型偏向器コイルの光軸方向の長
さ、Ｃθkは、当該偏向器内の各コンパウンド・サドル
型偏向器コイルの開き半角である。
【０１３０】例えば、内半径35mm、外半径74mm、光軸方
向長さ45mm、見込半角が36°のコンパウンドサドル型コ
イルと、内半径35mm、外半径74mm、光軸方向長さ45mm、
見込半角が72°のトロイダルコイルからなる偏向器は、
方程式(1)にこの条件を適用した方程式 JT1・IOT3(35,74,45,72°)+JC1・IOC3(35,74,45,36°)=0 …(22) を励磁電流値について解くことにより、JT1=JC1×1.81
を得る。この励磁電流比を用いて磁場の Cos[3φ]成分
を抑制した様子を示すのが、図８である。
【０１３１】この方法は、半径やｚ長さの異なる同種の
コイル同士、例えば、トロイダルとトロイダル、の場合
にも用いることができる。また、半径やｚ長さが同一で
ある同種のコイルについて方程式(1)を適用した場合、
前述の従来の方法に一致する。
【０１３２】磁場のCos5φ成分についても
【０１３３】
【数３２】
【０１３４】を解くことにより、同様の手段を用いて抑
制が可能である。また、(1)の方程式を解く際に、各コ
イルのＡ−Turn値が整数比となるような制限条件を付け
加え、その代わり、コイルの半径、内半径、外半径、見
込角度のいずれかを未知数として、方程式(1)を解くこ
ともできる。このような方法を採用すれば、コイルの形
状に制約が加わるが、各コイルの巻き数を当該整数比と
することにより、各コイルに流す電流を同一にすること
ができる。よって、偏向器駆動装置を簡略化するが可能
である。
【０１３５】例えば、内半径35mm、外半径74mm、光軸方
向長さ45mmで、見込半角が90°である第１のトロイダル
コイルと、内半径35mm、外半径74mm、光軸方向長さ45mm
で、見込半角がθ２である第２のトロイダルコイルと、
内半径35mm、外半径74mm、光軸方向長さ45mmで、見込半
角がθ３であるコンパウンド型コイルの組み合わせにお
いて、各々のコイルのＡ−Turn値が等しくなるよう方程
式(1)と方程式(9)を適用した方程式 JT1・IOT3(35,74,45,90°)+JT2・IOT3(35,74,45,θ２)+JC1・IOC3(35,74,45,θ３)= 0 …(23) JT1・IOT5(35,74,45,90°)+JT2・IOT5(35,74,45,θ２)+JC1・IOC5(35,74,45,θ３)= 0 …(24) JT1=JT2=JC1 …(25) を連立させてθ2、 θ3 について解くことにより、θ2
＝39°、 θ3＝69.5°を得る。こうして求められた角度
構成のコイルを偏向器に使用することにより、これらの
コイルの駆動装置を共通にすることができ、駆動装置の
個数が減るのでコストダウンにつながる。
【０１３６】このようにして、4重収差を抑制するよう
な偏向器を設計することができるが、製造精度が悪い場
合には、予期せぬ４重収差が発生する。これらを低減さ
せるのに、偏向器の励磁電流を調整して磁場のcos[3φ]
成分を意図的に作り、生じた４重収差と相殺させる方法
がある。これについて以下に説明する。
【０１３７】図１２は、マスク面から出発した電子の軌
道を示す図であり、１１はマスク、１２はウェハ、１３
は光軸、１４はマスク上の基準面、１５はその投影部、
１６は一般の電子の偏向軌道、１７はマスク上の光軸上
から単位角度を持って飛び出した電子の軌道で収束軌道
（Ｗa）といわれるもの、１８はマスク上で光軸から単
位距離だけ離れた点からマスクに垂直に飛び出した電子
の軌道で転写軌道（Ｗ b）といわれるものである。Ｗ
a(z)、Ｗb(z)は、Ｘ軸を実軸、Ｙ軸を虚軸とする複素軌
道として表される。
【０１３８】４重収差は、４重収差歪みと４重収差ボケ
に分類される。像面における４重コマ収差δＷg(4
coma)、４重収差ハイブリッド非点収差δＷg(4 as)、４
重収差ハイブリッド歪みδＷg(4 dis)は、それぞれ
【０１３９】
【数３３】
【０１４０】で表される。ここで、Ｖは加速電圧、ｚi
は像面のｚ座標、ｚoは物面（マスク面）のｚ座標、バ
ーは複素共役関数、’は微分、Ｄ3(z)は位置ｚにおける
電子に与える各偏向コイルの磁場のCos[3φ]成分の和で
ある。
【０１４１】４重収差ハイブリッド歪みは、転写軌道Ｗ
b(z)に強く依存した被積分項を積分して得られる。図１
２に示されるように、転写軌道Ｗb(z)の形状は、マスク
面側で感応基板側よりも転写倍率大きく、よって、４重
収差を相殺させるような磁場のCos[3φ]成分を意図的に
作るのに、散乱アパーチャから見て感応基板面側より、
マスク面側の偏向器を使用した方が補正効果が高いこと
が結論される。
【０１４２】また、４重ボケに分類される４重コマ収差
や４重ハイブリッド非点収差は、転写軌道 Ｗb(z)への
依存が少ない被積分項を持つ。よって、マスク面直下の
偏向器で４重収差歪みを補正することは、補正のために
作り出された磁場のCos[3φ]成分が新たな４重収差ボケ
を生み出しにくいという利点もある。逆に、４重収差ボ
ケを散乱アパーチャと感応基板面の間に位置する偏向器
によって磁場のCos[3φ]成分を作り出して補正する場
合、このｚ位置では転写軌道Ｗb(z)が小さいため、補正
により４重収差歪みを新たに生み出すことが少ないとい
える。但し、４重ハイブリッド非点収差は、４重コマ収
差より転写軌道Ｗb(z)に依存しているので、散乱アパー
チャから見てマスク面側における補正も可能である。
【０１４３】４重収差補正のために磁場の cos[3φ]成
分を作り出すよう偏向器に流す励磁電流を調整する際
に、やみくもに電流値を変化させると、偏向器の作る磁
場の cos[φ]成分、cos[5φ]成分が変化し、偏向感度の
変化による像位置移動や、高次収差の発生という問題を
生じる。これは、方程式(5)、方程式(9)を満たすように
コイルの電流値を設定することによって解決できる。
【０１４４】例えば、内半径35mm、外半径74mm、ｚ長さ
45mm、見込半角が36°のコンパウンドサドル型コイル
と、内半径35mm、外半径74mm、ｚ長さ 45mm、見込半角
が72°のトロイダルコイルからなる偏向器において、方
程式(5)にこの条件を適用した方程式 JT1・IOT1(35,74,45,72°)+JC1・IOC1(35,74,45,36°)=1 …(29) 励磁電流値について解くことにより、 JC1= 0.608 - 0.952 * JT1 …(30) を得る。この式の関係を保つようにJC1を調整しつつ、J
T1をパラメータとして振ることにより、偏向器の偏向感
度をほとんど変化させること無く４重収差を打ち消すた
めの磁場の3φ成分を発生させることができる。
【０１４５】同様にして、方程式(9)を満たすようにコ
イルの電流値を設定することにより、偏向器の出す磁場
の cos[5φ] 成分を変化させることなく４重収差を打ち
消すための磁場の3φ成分を発生させることができる。
【０１４６】表２は、図１に示した電子線露光装置にお
いて、Ｐ１〜Ｐ４の偏向器に内半径19mm、外半径47mm、
光軸方向長さ27mm、見込半角が36°のコンパウンドサド
ル型コイルと、内半径19mm、外半径47mm、光軸方向長さ
27mm、見込半角が72°のトロイダルコイルからなる偏向
器を用いて、４重収差ボケを低減させた結果である。Ｐ
１〜Ｐ４の偏向器で、式(9)の関係を満たしつつ、72°
のトロイダルコイルの電流値を変化させ、４重コマ収差
と４重ハイブリッド非点収差の低減を行った。感応基板
面への入射角や通常収差が大きく変化することなく、４
重コマ収差と４重ハイブリッド非点収差を減少すること
ができている。ここでいう通常収差とは、一般の電子光
学系における通常の収差のことである。
【０１４７】
【表２】
【０１４８】表３は、図１に示した電子線露光装置にお
いて、Ｃ１〜Ｃ８の偏向器に内半径35mm、外半径74mm、
光軸方向長さ45mm、見込半角が36°のコンパウンドサド
ル型コイルと、内半径35mm、外半径74mm、光軸方向長さ
45mm、見込半角が72°のトロイダルコイルからなる偏向
器を用いて、この内、Ｃ４、Ｃ５ のコイルの励磁電流
比を調整することにより、表２の調整後から更に４重収
差歪みを低減させた結果である。このように、散乱アパ
ーチャよりマスク面側の偏向器において調整を行うこと
により、４重収差ボケを大きく変化させることなく、４
重収差歪みを減少することができている。
【０１４９】この後に再び、Ｐ１〜Ｐ４の偏向器の調整
による４重収差ボケ低減と、Ｃ４、Ｃ５の偏向器の調整
による４重収差歪み低減を繰り返すことにより、４重収
差の充分抑制された系を得ることができる。
【０１５０】
【表３】
【０１５１】なお、請求項９に係る、サドル型偏向器コ
イルを、光軸と交差しない平面上にある平面型コイルに
置き換えた変形サドル型偏向器コイルにおいては、(14)
式、(17)式、(20)式に対応するのは、それぞれ次の(30)
式、(31)式、(32)式である。ここで、Ｐｄi（ｉ＝１，
３，５）は、Ｓｄiに対応する。Ｘは光軸から変形サド
ル型偏向器コイルまでの距離、コイルのＹｌはＹ軸方向
長さ（幅）、Ｚｌはコイルの光軸方向長さである。
【０１５２】
【数３４】
【０１５３】また、(7)式、(3)式、(11)式に対応するの
は、それぞれ次の(33)、(34)、(35)式である。
【０１５４】
【数３５】
【０１５５】ここで、IOPi（ｉ＝１，３，５）は、IOSi
に対応する。よって、変形サドル型偏向器コイルを使用
する場合には、サドル型偏向器コイルの式の代わりにこ
れらの式を使用すればよい。すなわち、請求項１７、請
求項２８、請求項３０の発明において、偏向器コイルに
変形サドル型偏向器コイルが使用されている場合に、IO
Siの代わりにIOPiを使用して方程式を解いたものも、こ
れらの発明と等価であり、これらの発明の技術的範囲に
含まれるものである。
【０１５６】また、内コンパウンドサドルコイルを使用
する場合には、(15)式、(18)式、(21)式に対応するの
は、それぞれ次の(36)式、(37)式、(38)式である。ここ
で、Ａｄi（ｉ＝１，３，５）は、Ｃｄiに対応する。Ｒ
１、Ｒ２、は図５に示されるものであり、Ｚｌはコイル
の光軸方向長さである。
【０１５７】
【数３６】
【０１５８】また、(8)式、(4)式、(12)式に対応するの
は、それぞれ次の(39)、(40)、(41)式である。
【０１５９】
【数３７】
【０１６０】ここで、IOAi（ｉ＝１，３，５）は、IOCi
に対応する。よって、内コンパウンド・サドルコイルを
使用する場合には、コンパウンド・サドルコイルの式の
代わりにこれらの式を使用すればよい。すなわち、請求
項１７、請求項２８、請求項３０の発明において、偏向
器コイルに内コンパウンド・サドルコイル型偏向器コイ
ルが使用されている場合に、IOCiの代わりにIOAiを使用
して方程式を解いたものも、これらの発明と等価であ
り、これらの発明の技術的範囲に含まれるものである。
【０１６１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１及び請求項２に係る発明においては、ボケと歪みが
トロイダルコイルとほぼ同様でありながら、同じ量だけ
偏向させるのに必要な電流を大幅に減らす（偏向感度を
上げる）ことができる。
【０１６２】請求項３に係る発明においては、各々の偏
向器コイルが発生する磁場の高次成分が互いに打ち消さ
れるようにすることができ、偏向歪みを小さくすること
ができる。
【０１６３】請求項４に係る発明においては、ボケと歪
みがトロイダルコイルとほぼ同様でありながら、同じ量
だけ偏向させるのに必要な電流を大幅に減らす（偏向感
度を上げる）ことができる。
【０１６４】請求項５に係る発明及び請求項１０に係る
発明においては、所定の強さの磁場を発生するのに必要
な励磁電流を各コイルに分散させることができる。従っ
て、偏向器駆動装置の電気系に要求される最大電流値を
低減して、小さな偏向器駆動装置で済ませることができ
る。
【０１６５】請求項６に係る発明及び請求項１１に係る
発明においては、Ｘ方向偏向器とＹ方向偏向器を光軸方
向に同一の位置に配置することができる。
【０１６６】請求項７に係る発明及び請求項１２に係る
発明においては、発生する磁場のCos[5φ]に比例する成
分が０となるため、この成分に由来する高次収差を抑制
することができる。
【０１６７】請求項８に係る発明及び請求項１３に係る
発明においては、各コイルの見込半角の設定が設計から
ずれてもCos[5φ]成分が出難く、誤差に対し安定であ
る。
【０１６８】請求項９に係る発明においては、サドル型
偏向器コイルにおける曲面部が無くなるので、形状が簡
単となり、精度の高い加工ができるため、組立誤差によ
る予期せぬ収差の増加を少なくすることができる。
【０１６９】請求項１４に係る発明においては、Cos[3
φ]成分とCos[5φ]成分を０にするために各コイルに流
す電流を同じにすることができる。よって、コイル駆動
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。
【０１７０】請求項１５に係る発明においては、コンパ
ウンド・サドル型偏向器コイルにおける曲面部が無くな
るので、形状が簡単となり、精度の高い加工ができるた
め、組立誤差による予期せぬ収差の増加を少なくするこ
とができる。
【０１７１】請求項１６に係る発明においては、少なく
ともひとつの偏向器コイルの励磁電流が、同じ偏向器を
構成する他の偏向器コイルの励磁電流と独立に設定可能
とされているので、Cos[3φ]成分とCos[5φ]成分を０に
することが容易となる。
【０１７２】請求項１７に係る発明においては、Cos[3
φ]成分を０とするように各偏向器コイルのＡ−Turn数
が設定されているので、４重収差が抑制される。
【０１７３】請求項１８に係る発明においては、各偏向
器コイルのＡ−Turn数の値がほぼ整数比となるように、
各偏向器コイルの見込み半角が決定されているので、各
コイルの巻き数をこの整数比に合わせることにより、同
じ電流で各偏向器コイルを駆動でき、駆動装置の数を減
らすことができる。
【０１７４】請求項１９に係る発明においては、各偏向
器コイルのＡ−Turn数の値がほぼ整数比となるように、
各偏向器コイルの光軸方向長さが決定されているので、
請求項１８に係る発明と同様の効果を有する。
【０１７５】請求項２０に係る発明においては、各偏向
器コイルのＡ−Turn数の値がほぼ整数比となるように、
各偏向器コイルの光軸方向長さが決定されているので、
請求項１８に係る発明と同様の効果を有する。
【０１７６】請求項２１に係る発明においては、偏向器
内の各偏向器コイルのＡ−Turn数の値がほぼ整数比とな
るように、トロイダル型偏向器コイルの内半径又は外半
径が決定されているので、請求項１８に係る発明と同様
の効果を有する。
【０１７７】請求項２２に係る発明においては、偏向器
内の各偏向器コイルのＡ−Turn数の値がほぼ整数比とな
るように、コンパウンド・サドル型偏向器コイル又は変
形コンパウンド・サドル型偏向器コイル内半径又は外半
径が決定されているので、請求項１８に係る発明と同様
の効果を有する。
【０１７８】請求項２３に係る発明においては、各偏向
器コイルの励磁電流が、４重収差を抑制するような値に
設定されているので、４重収差を効果的に低減すること
ができる。
【０１７９】請求項２４に係る発明においては、各偏向
器コイルの励磁電流が、４重収差ボケを抑制するように
設定されているので、４重収差ボケを効果的に抑制する
ことができる。
【０１８０】請求項２５に係る発明においては、散乱ア
パーチャー位置よりも感応基板面側にあるもののうち少
なくともひとつにおいて、各偏向器コイルの励磁電流
が、４重コマ収差を抑制するように設定されているの
で、補正により４重収差歪みを新たに生み出すことな
く、４重収差を効果的に抑制することができる。
【０１８１】請求項２６に係る発明においては、散乱ア
パーチャー位置よりもマスク面側にあるもののうち少な
くともひとつにおいて、各偏向器コイルの励磁電流が、
４重収差歪みを抑制するように設定されているので、４
重収差ボケを大きく変化することなく４重収差歪みを減
少させることができる。
【０１８２】請求項２７に係る発明によれば、各偏向器
コイルの励磁電流が、偏向器の偏向感度をほとんど変化
することなく、かつ、４重収差を抑制するような値に調
整できるので、４重収差を抑制するために各偏向器コイ
ルに流す励磁電流によって、偏向器の偏向感度をほとん
ど変化することがない。
【０１８３】請求項２８に係る発明においては、各偏向
器コイルの励磁電流を、偏向器の偏向感度をほとんど変
化することなく、かつ、４重収差を抑制するような値に
設定することができる。
【０１８４】請求項２９に係る発明においては、各偏向
器コイルの励磁電流を４重収差を抑制するように設定し
ても、偏向器の高次収差がほとんど変化しないので、あ
らたな収差の発生という問題点を生じない。
【０１８５】請求項３０に係る発明においては、各偏向
器コイルの励磁電流を、偏向器の高次収差をほとんど変
化することなく、かつ、４重収差を抑制するような値に
設定することができる
【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
光学系を示す概要図である。
【図２】比較例に使用したトロイダル型偏向器コイルを
示す図である。
【図３】比較例に使用したサドル型偏向器コイルを示す
図である。
【図４】実施例に使用したコンパウンド・サドル型偏向
器コイルを示す図である。
【図５】実施例に使用したコンパウンド・サドル型偏向
器コイルを示す図である。
【図６】比較例、実施例に使用した偏向器コイルの作る
偏向場を示す図である。
【図７】トロイダル型偏向器コイルとコンパウンド・サ
ドル型偏向器コイルを組み合わせた偏向器を示す図であ
る。
【図８】図７に示す偏向器における磁場のCos[3φ]成分
を示す図である。
【図９】トロイダル型偏向器コイルと変形コンパウンド
・サドル型偏向器コイルを組み合わせた偏向器を示す図
である。
【図１０】２組のトロイダル型偏向器コイルと、１組の
コンパウンド・サドル型偏向器コイルを組み合わせた偏
向器を示す図である。
【図１１】サドル型偏向器コイルとサドル型偏向器コイ
ルを組み合わせた偏向器を示す図である。
【図１２】マスク面から出発した電子の軌道を示す図で
ある。
【図１３】分割投影転写方式における分割露光の単位を
示す図である。
【図１４】分割投影露光装置における転写方法を示す図
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 ８…電子線の偏向軌道 １１…マスク １２…ウェハ １３…光軸 １４…マスク上の基準面 １５…マスク上の基準面の投影部 １６…一般の電子線の偏向軌道 １７…収束軌道（Ｗa） １８…転写軌道（Ｗb）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H097 BA01 BB03 CA16 GB01 LA10 5C033 GG01 GG05 5C034 BB04 5F056 AA16 AA27 BA01 CB03 CB13 CC02 EA05 EA06

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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、
    少なくともひとつの偏向器がコンパウンド・サドル型偏
    向コイルを有するものであることを特徴とする荷電粒子
    線露光装置。
  2. 【請求項２】 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、
    少なくともひとつの偏向器が内コンパウンド・サドルコ
    イルを有するものであることを特徴とする荷電粒子線露
    光装置。
  3. 【請求項３】 荷電粒子線を偏向する偏向器を有する荷
    電粒子線露光装置であって、少なくともひとつの偏向器
    が、２つ以上の独立な偏向器コイルを有してなり、その
    うちの少なくともひとつの偏向器コイルは、他の偏向器
    コイルと種類が異なるものであることを特徴とする荷電
    粒子線露光装置。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載の荷電粒子線露光装置で
    あって、少なくともひとつの偏向器が、内コンパウンド
    ・サドル型偏向器コイルを含むことを特徴とする荷電粒
    子線露光装置。
  5. 【請求項５】 請求項３又は請求項４に記載の荷電粒子
    線露光装置であって、少なくともひとつの偏向器が、ト
    ロイダル型偏向器コイルとサドル型偏向器コイルの組み
    合わせからなることを特徴とする荷電粒子線露光装置。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載の荷電粒子線露光装置で
    あって、少なくともひとつの偏向器は、１組以上のトロ
    イダル型偏向器コイルと１組のサドル型偏向器コイルの
    組み合わせからなり、サドル型偏向器コイルの見込み半
    角が４５゜以下であることを特徴とする荷電粒子線露光
    装置。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載の荷電粒子線露光装置で
    あって、少なくともひとつの偏向器は、１組のトロイダ
    ル型偏向器コイルと１組のサドル型偏向器コイルの組み
    合わせからなり、当該偏向器におけるトロイダル型偏向
    器コイルの見込み半角が約７２゜であり、サドル型偏向
    器コイルの見込み半角が約３６゜であることを特徴とす
    る荷電粒子線露光装置。
  8. 【請求項８】 請求項６に記載の荷電粒子線露光装置で
    あって、少なくともひとつの偏向器は、２組のトロイダ
    ル型偏向器コイルと１組のサドル型偏向器コイルの組み
    合わせからなり、当該偏向器における第１のトロイダル
    型偏向器コイルの見込み半角が約５４゜、第２のトロイ
    ダル型偏向器コイルの見込み半角が約９０゜、サドル型
    偏向器コイルの見込み半角が約１８゜であることを特徴
    とする荷電粒子線露光装置。
  9. 【請求項９】請求項５から請求項８に記載の荷電粒子線
    露光装置における、トロイダル型偏向器コイルと組み合
    わされてひとつの偏向器を構成するサドル型偏向器コイ
    ルを、光軸と交差しない平面上にある平面型コイルに置
    き換えて、変形サドル型偏向器コイルとした荷電粒子線
    露光装置。
  10. 【請求項１０】 請求項３又は請求項４に記載の荷電粒
    子線露光装置であって、少なくともひとつの偏向器が、
    トロイダル型偏向器コイルとコンパウンド・サドル型偏
    向器コイルの組み合わせからなることを特徴とする荷電
    粒子線露光装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の荷電粒子線露光装
    置であって、少なくともひとつの偏向器は、１組以上の
    トロイダル型偏向器コイルと１組のコンパウンド・サド
    ル型偏向器コイルの組み合わせからなり、コンパウンド
    ・サドル型偏向器コイルの見込み半角が４５゜以下であ
    ることを特徴とする荷電粒子線露光装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の荷電粒子線露光装
    置であって、少なくともひとつの偏向器は、１組のトロ
    イダル型偏向器コイルと１組のコンパウンド・サドル型
    偏向器コイルの組み合わせからなり、当該偏向器におけ
    るトロイダル型偏向器コイルの見込み半角が約７２゜で
    あり、コンパウンド・サドル型偏向器の見込み半角が約
    ３６゜であることを特徴とする荷電粒子線露光装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１１に記載の荷電粒子線露光装
    置であって、少なくともひとつの偏向器は、２組のトロ
    イダル型偏向器コイルと１組のコンパウンド・サドル型
    偏向器コイルの組み合わせからなり、当該偏向器におけ
    る第１のトロイダル型偏向器コイルの見込み半角が約５
    ４゜、第２のトロイダル型偏向器コイルの見込み半角が
    約９０゜、コンパウンド・サドル型偏向器コイルの見込
    み半角が約１８゜であることを特徴とする荷電粒子線露
    光装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１１に記載の荷電粒子線露光装
    置であって、少なくともひとつの偏向器は、２組のトロ
    イダル型偏向器コイルと１組のコンパウンド・サドル型
    偏向器コイルの組み合わせからなり、当該偏向器におけ
    る第１のトロイダル型偏向器コイルの見込み半角が約６
    ９．５゜、第２のトロイダル型偏向器コイルの見込み半
    角が約９０゜、コンパウンド・サドル型偏向器コイルの
    見込み半角が約３９゜であることを特徴とする荷電粒子
    線露光装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１０から請求項１４に記載の荷
    電粒子線露光装置における、トロイダル型偏向器コイル
    と組み合わされてひとつの偏向器を構成するコンパウン
    ド・サドル型偏向器コイルの曲面部を、光軸と交差しな
    い平面上にある平面部に置き換えて、変形コンパウンド
    ・サドル型偏向器コイルとした荷電粒子線露光装置。
  16. 【請求項１６】 請求項３から請求項１５のうちいずれ
    か１項に記載の荷電粒子線露光装置であって、少なくと
    もひとつの偏向器を構成する複数の偏向器コイルのう
    ち、少なくともひとつの偏向器コイルの励磁電流が、同
    じ偏向器を構成する他の偏向器コイルの励磁電流と独立
    に設定可能とされていることを特徴とする荷電粒子線露
    光装置。
  17. 【請求項１７】 請求項３に記載の荷電粒子線露光装置
    であって、トロイダル型偏向器コイル、サドル型偏向器
    コイル、コンパウンド・サドル型偏向器コイルのいずれ
    かを複数個組み合わせて構成される偏向器のうち少なく
    ともひとつの偏向器において、各偏向器コイルのＡ−Tu
    rn数が、次の(1)式を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、ｌは当該偏向器内のトロイダル型偏向器コイル
    の個数、ｍは当該偏向器内のサドル型偏向器コイルの個
    数、ｎは当該偏向器内のコンパウンド・サドル型偏向器
    コイルの個数、ＪＴi、ＪＳj、ＪＣkは、それぞれ、当
    該偏向器内のトロイダル型偏向器コイル、サドル型偏向
    器コイル、コンパウンド・サドル型偏向器コイルにおけ
    るＡ−Turn数、ＴＲ１i、ＴＲ２iは、それぞれ当該偏向
    器内の各トロイダル型偏向器コイルにおける内半径と外
    半径、ＴＺｌiは、当該偏向器内の各トロイダル型偏向
    器コイルの光軸方向の長さ、Ｔθiは、当該偏向器内の
    各トロイダル型偏向器コイルの開き半角、ＳＲjは、当
    該偏向器内の各サドル型偏向器コイルの半径、ＳＺｌj
    は、当該偏向器内の各サドル型偏向器コイルの光軸方向
    の長さ、Ｓθjは、当該偏向器内の各サドル型偏向器コ
    イルの開き半角、ＣＲ１k、ＣＲ２kは、それぞれ当該偏
    向器内の各コンパウンド・サドル型偏向器コイルの内半
    径と外半径、ＣＺｌkは、当該偏向器内の各コンパウン
    ド・サドル型偏向器コイルの光軸方向の長さ、Ｃθ
    kは、当該偏向器内の各コンパウンド・サドル型偏向器
    コイルの開き半角である。また。I0T3(R1、R2、Zl、θ)
    は、内半径Ｒ１、外半径Ｒ２、光軸方向長さＺｌ、開き
    半角θのとき、 【数２】 で表されるトロイダル型偏向器コイルの指標関数、IOS3
    (R、Zl、θ)は、半径Ｒ、光軸方向長さＺｌ、開き半角
    θのとき、 【数３】 で表されるサドル型偏向器コイルの指標関数、IOC3(R
    1、R2、Zl、θ)は、内半径Ｒ１、外半径Ｒ２、光軸方向
    長さＺｌ、開き半角θのとき、 【数４】 で表されるコンパウンド・サドル型偏向器コイルの指標
    関数である。
  18. 【請求項１８】 請求項１７に記載の荷電粒子線露光装
    置であって、以下の三つの条件のうちひとつを満足する
    偏向器以外の少なくともひとつの偏向器において、当該
    偏向器内の各偏向器コイルのＡ−Turn数の値がほぼ整数
    比となるように、各偏向器コイルの見込み半角が決定さ
    れていることを特徴とする荷電粒子線露光装置。 (1)偏向器中の全ての偏向器コイルが同一の内半径、外
    半径、光軸方向の長さを共通して持つトロイダル型偏向
    器コイルである (2)偏向器中の全ての偏向器コイルが同一の半径、光軸
    方向の長さを共通して持つサドル型偏向器コイルである (3)偏向器中の全ての偏向器コイルが同一の内半径、外
    半径、光軸方向の長さを共通して持つコンパウンド・サ
    ドル型偏向器コイルである
  19. 【請求項１９】 請求項１７に記載の荷電粒子線露光装
    置であって、複数の偏向器コイルを有する偏向器のう
    ち、少なくともひとつの偏向器において、当該偏向器内
    の各偏向器コイルのＡ−Turn数の値がほぼ整数比となる
    ように、各偏向器コイルの光軸方向長さが決定されてい
    ることを特徴とする荷電粒子線露光装置。
  20. 【請求項２０】 請求項１７に記載の荷電粒子線露光装
    置であって、複数の偏向器コイルを有する偏向器のう
    ち、サドル型偏向器コイル又は変形サドル型偏向器コイ
    ルを有する少なくともひとつの偏向器において、当該偏
    向器内の各偏向器コイルのＡ−Turn数の値がほぼ整数比
    となるように、サドル型偏向器コイルの半径、又は変形
    サドル型偏向器コイルの光軸からの距離が決定されてい
    ることを特徴とする荷電粒子線露光装置。
  21. 【請求項２１】 請求項１７に記載の荷電粒子線露光装
    置であって、複数の偏向器コイルを有する偏向器のう
    ち、トロイダル型偏向器コイルを有する少なくともひと
    つの偏向器において、当該偏向器内の各偏向器コイルの
    Ａ−Turn数の値がほぼ整数比となるように、トロイダル
    型偏向器コイルの内半径又は外半径が決定されているこ
    とを特徴とする荷電粒子線露光装置。
  22. 【請求項２２】 請求項１７に記載の荷電粒子線露光装
    置であって、複数の偏向器コイルを有する偏向器のう
    ち、コンパウンド・サドル型偏向器コイル又は変形コン
    パウンド・サドル型偏向器コイルを有する少なくともひ
    とつの偏向器において、当該偏向器内の各偏向器コイル
    のＡ−Turn数の値がほぼ整数比となるように、コンパウ
    ンド・サドル型偏向器コイル又は変形コンパウンド・サ
    ドル型偏向器コイル内半径又は外半径が決定されている
    ことを特徴とする荷電粒子線露光装置。
  23. 【請求項２３】 請求項３又は請求項４に記載の荷電粒
    子露光装置であって、２つ以上の独立な偏向器コイルを
    有してなる偏向器のうち少なくともひとつにおいて、各
    偏向器コイルの励磁電流が、４重収差を抑制するような
    値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。
  24. 【請求項２４】 請求項２３に記載の荷電粒子露光装置
    であって、２つ以上の独立な偏向器コイルを有してなる
    偏向器で、散乱アパーチャー位置よりも感応基板面側に
    あるもののうち少なくともひとつにおいて、各偏向器コ
    イルの励磁電流が、４重収差ボケを抑制するように設定
    されていることを特徴とする荷電粒子線露光装置。
  25. 【請求項２５】 請求項２３に記載の荷電粒子露光装置
    であって、２つ以上の独立な偏向器コイルを有してなる
    偏向器で、散乱アパーチャー位置よりも感応基板面側に
    あるもののうち少なくともひとつにおいて、各偏向器コ
    イルの励磁電流が、４重コマ収差を抑制するように設定
    されていることを特徴とする荷電粒子線露光装置。
  26. 【請求項２６】 請求項２３に記載の荷電粒子露光装置
    であって、２つ以上の独立な偏向器コイルを有してなる
    偏向器で、散乱アパーチャー位置よりもマスク面側にあ
    るもののうち少なくともひとつにおいて、各偏向器コイ
    ルの励磁電流が、４重収差歪みを抑制するように設定さ
    れていることを特徴とする荷電粒子線露光装置。
  27. 【請求項２７】 請求項２３に記載の荷電粒子露光装置
    であって、２つ以上の独立な偏向器コイルを有してなる
    偏向器のうち少なくともひとつにおいて、各偏向器コイ
    ルの励磁電流が、偏向器の偏向感度をほとんど変化する
    ことなく、かつ、４重収差を抑制するような値に調整で
    きることを特徴とする荷電粒子線露光装置。
  28. 【請求項２８】 請求項２７に記載の荷電粒子線露光装
    置であって、偏向器コイルの励磁電流が４重収差を抑制
    するような値に設定されている偏向器において、当該励
    磁電流は、以下の(5)式をほぼ満足するように調整でき
    ることを特徴とする荷電粒子線露光装置。 【数５】 ただし、ｌは当該偏向器内のトロイダル型偏向器コイル
    の個数、ｍは当該偏向器内のサドル型偏向器コイルの個
    数、ｎは当該偏向器内のコンパウンド・サドル型偏向器
    コイルの個数、ＪＴi、ＪＳj、ＪＣkは、それぞれ、当
    該偏向器内のトロイダル型偏向器コイル、サドル型偏向
    器コイル、コンパウンド・サドル型偏向器コイルにおけ
    るＡ−Turn数、ＴＲ１i、ＴＲ２iは、それぞれ当該偏向
    器内の各トロイダル型偏向器コイルにおける内半径と外
    半径、ＴＺliは、当該偏向器内の各トロイダル型偏向器
    コイルの光軸方向の長さ、Ｔθiは、当該偏向器内の各
    トロイダル型偏向器コイルの開き半角、ＳＲjは、当該
    偏向器内の各サドル型偏向器コイルの半径、ＳＺljは、
    当該偏向器内の各サドル型偏向器コイルの光軸方向の長
    さ、Ｓθjは、当該偏向器内の各サドル型偏向器コイル
    の開き半角、ＣＲ１k、ＣＲ２kは、それぞれ当該偏向器
    内の各コンパウンド・サドル型偏向器コイルの内半径と
    外半径、ＣＺlkは、当該偏向器内の各コンパウンド・サ
    ドル型偏向器コイルの光軸方向の長さ、Ｃθkは、当該
    偏向器内の各コンパウンド・サドル型偏向器コイルの開
    き半角である。また。I0T1(R1、R2、Zｌ、θ)は、内半
    径Ｒ１、外半径Ｒ２、光軸方向長さＺl、開き半角θの
    とき、 【数６】 で表されるトロイダル型偏向器コイルの指標関数、IOS1
    (R、Zｌ、θ)は、半径Ｒ、光軸方向長さＺl、開き半角
    θのとき、 【数７】 で表されるサドル型偏向器コイルの指標関数、IOC1(R
    1、R2、Zl、θ)は、内半径Ｒ１、外半径Ｒ２、光軸方向
    長さＺｌ、開き半角θのとき、 【数８】 で表されるコンパウンド・サドル型偏向器コイルの指標
    関数である。
  29. 【請求項２９】 請求項２３に記載の荷電粒子露光装置
    であって、２つ以上の独立な偏向器コイルを有してなる
    偏向器のうち少なくともひとつにおいて、各偏向器コイ
    ルの励磁電流が、偏向器の高次収差をほとんど変化する
    ことなく、かつ、４重収差を抑制するような値に設定さ
    れていることを特徴とする荷電粒子線露光装置。
  30. 【請求項３０】 請求項２９に記載の荷電粒子線露光装
    置であって、偏向器コイルの励磁電流が４重収差を抑制
    するような値に設定されている偏向器において、当該励
    磁電流は、以下の(9)式を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９】 ただし、ｌは当該偏向器内のトロイダル型偏向器コイル
    の個数、ｍは当該偏向器内のサドル型偏向器コイルの和
    の個数、ｎは当該偏向器内のコンパウンド・サドル型偏
    向器コイルの和の個数、ＪＴi、ＪＳj、ＪＣkは、それ
    ぞれ、当該偏向器内のトロイダル型偏向器コイル、サド
    ル型偏向器コイル、コンパウンド・サドル型偏向器コイ
    ルにおけるＡ−Turn数、ＴＲ１i、ＴＲ２iは、それぞれ
    当該偏向器内の各トロイダル型偏向器コイルにおける内
    半径と外半径、ＴＺｌiは、当該偏向器内の各トロイダ
    ル型偏向器コイルの光軸方向の長さ、Ｔθiは、当該偏
    向器内の各トロイダル型偏向器コイルの開き半角、ＳＲ
    jは、当該偏向器内の各サドル型偏向器コイルの半径、
    ＳＺｌjは、当該偏向器内の各サドル型偏向器コイルの
    長さ、Ｓθjは、当該偏向器内の各サドル型偏向器コイ
    ルの開き半角、ＣＲ１k、ＣＲ２kは、それぞれ当該偏向
    器内の各コンパウンド・サドル型偏向器コイルの内半径
    と外半径、ＣＺｌkは、当該偏向器内の各コンパウンド
    ・サドル型偏向器コイルの光軸方向の長さ、Ｃθkは、
    当該偏向器内の各コンパウンド・サドル型偏向器コイル
    の開き半角である。また。I0T5(R1、R2、Zl、θ)は、内
    半径Ｒ１、外半径Ｒ２、光軸方向長さＺｌ、開き半角θ
    のとき、 【数１０】 で表されるトロイダル型偏向器コイルの指標関数、IOS5
    (R、Zl、θ)は、半径Ｒ、光軸方向長さＺｌ、開き半角
    θのとき、 【数１１】 で表されるサドル型偏向器コイルの指標関数、IOC1(R
    1、R2、Zl、θ)は、内半径Ｒ１、外半径Ｒ２、光軸方向
    長さＺｌ、開き半角θのとき、 【数１２】 で表されるコンパウンド・サドル型偏向器コイルの指標
    関数である。
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